袁友軍

獨(dú)山子石化公司乙烯廠，新疆 獨(dú)山子 833600

XWJB-Y粉料摻混器故障分析及解決方法

袁友軍

獨(dú)山子石化公司乙烯廠，新疆 獨(dú)山子 833600

摻混器 | 力矩 | 齒輪 | 斷裂

XWJB-Y粉料摻混器在運(yùn)行中多次出現(xiàn)搖臂的輸出軸斷裂和傳動齒輪斷裂的故障，對故障進(jìn)行分析并解決。

XWJB-Y摻混器自2002年安裝運(yùn)行之后，先后發(fā)生搖臂輸出軸斷裂3次，螺桿脫落16次等故障。經(jīng)分析，發(fā)現(xiàn)了原因，并采取相應(yīng)措施減少了故障次數(shù)。

一、設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理

設(shè)備型號：XWJB-Y摻混器，轉(zhuǎn)速：1～7.5 r/min，介質(zhì)：聚乙烯+添加劑，介質(zhì)特性：粉塵，介質(zhì)溫度：90 ℃，吸入壓力：0.007～0.004MPa。該設(shè)備為雙軸螺旋混料器，由電機(jī)、減速箱、傳動齒輪、攪拌葉片、機(jī)架、攪拌室等組成。該摻混器有兩個轉(zhuǎn)軸，傾斜分布，在罐頂部有一個搖臂，同時(shí)給兩根螺桿傳遞扭矩。通過搖臂的轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)公轉(zhuǎn)。兩軸通過一對齒數(shù)相同的傳動齒輪實(shí)現(xiàn)雙軸螺旋自轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動軸帶動其上的攪拌葉片實(shí)現(xiàn)攪拌功能。

二、故障現(xiàn)象

長螺桿承受向上的推力，從軸承上脫落，與短螺桿發(fā)生碰撞，導(dǎo)致?lián)u臂輸出短軸斷軸。長螺桿脫落后與短螺桿碰撞，使斜齒輪受到較大的沖擊力而斷裂。

三、原因分析

1.長螺桿脫落原因

(1)軸向反推力過大使長螺桿向上移動。底部軸承為球面接觸，螺桿向上移動后間隙變大脫落。長螺桿與搖臂采用彈簧連接，底部為球面接觸結(jié)構(gòu)，在工作攪拌過程中，長螺桿受到粉料引軸向的反推力，頂部彈簧受力壓縮，底部間隙變大，導(dǎo)致長螺桿脫落。

(2)罐壁與長螺桿間隙過小。當(dāng)罐內(nèi)粉料過多或者滿罐啟動時(shí)，粉料在罐壁與長螺桿之間受擠壓對長螺桿一個徑向反推力，使長螺桿與底部軸承分離脫落。

圖1

(3)當(dāng)罐內(nèi)存在大塊粉料時(shí)，長螺桿公轉(zhuǎn)時(shí)受大塊粉料阻力較大，引起軸的彎曲，導(dǎo)致與底部軸承間隙變大脫落。

(4)搖臂結(jié)構(gòu)是由鎖緊螺母將圓盤與主減速箱的主軸連接，由于長期運(yùn)行或是承受過大的軸向力，使得鎖緊螺母損壞或松動。當(dāng)長螺桿承受較大的向上推力時(shí)，使底部軸承與搖臂之間的距離變大，導(dǎo)致與底部軸承間隙變大，使長螺桿脫落。

2.力的分析

攪拌軸的主要作用是將扭矩從傳動裝置傳遞給摻混器的葉片，作用在攪拌軸上的主要力為軸向推力F2和產(chǎn)生彎矩的作用力F1，作用力方向如圖1所示。

根據(jù)抗扭強(qiáng)度條件公式

式中：

τT—螺桿工作狀態(tài)下的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度；

大量研究發(fā)現(xiàn)Wnt信號通路是維持關(guān)節(jié)完整性，調(diào)節(jié)骨及軟骨代謝的重要途徑之一，對骨關(guān)節(jié)炎有重要影響［20］。目前已知的Wnt信號通路包括3條，即Wnt/β-catenin信號通路、Wnt/Ca2+信號通路和 Wnt/PCP（JNK）通路［21］。

[τ]T—設(shè)計(jì)值；

P—功率；

n—轉(zhuǎn)速；

T—扭矩，N·m；

Wt—抗扭截面系數(shù)，m3

通過分析可知，當(dāng)長螺桿脫落后與短軸碰撞造成功率P急劇升高，由公式可知實(shí)際扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度τT也急劇升高且將大于設(shè)計(jì)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度[τ]T，短軸就會斷裂。

軸受物料的作用力如力F所示。將F分解為沿軸向的推力F2和產(chǎn)生彎矩的作用力F1。根據(jù)扭矩公式︱M︱=F1L(L為螺桿長度)，可知螺桿的根部為受彎矩最大的部位，也正是多次斷裂的部位。

四、采取措施

（2）采用新型添加劑，降低粉料結(jié)塊次 數(shù)。

（3）將螺桿直徑減小5mm，使螺桿與罐壁之間的距離增大，并要求螺桿的直線度≥0.4mm/m 。

（4）采用雙背帽的方式鎖緊，防止鎖緊螺母松動，并且增加了鎖緊螺帽的寬度，以減少螺紋的損壞。

（5）在檢修時(shí)齒輪的安裝要保證接觸精度，接觸斑點(diǎn)按齒長方向≥50%，齒高方向≥55%，齒側(cè)間隙最小為0.16mm。

（6）定期檢查輸出軸與長螺桿之間接的彈簧強(qiáng)度，并調(diào)整間隙在7～10mm。

（7）為防止軸在軸頸處斷裂，在制造時(shí)直徑采用圓弧過度，以減少應(yīng)力集中。

中圖分類號：TQ056

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-0711（2014）06-0062-01

收稿日期：（2014-03-25）