梁 玲

(廣西現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 廣西 河池 547000)

1 問(wèn)題提出

攪拌是一種廣泛應(yīng)用的單元操作，在容器中對(duì)被攪拌的液體進(jìn)行加熱或冷卻，冶煉過(guò)程中經(jīng)常采用，其對(duì)于在被攪拌的液體中進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)尤為重要，涉及流體力學(xué)、傳熱、傳質(zhì)及化學(xué)反應(yīng)等多種過(guò)程。攪拌機(jī)是使攪拌介質(zhì)獲得適宜的流動(dòng)場(chǎng)而向其輸入機(jī)械能量的裝置，攪拌過(guò)程取決于攪拌機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度決定著其使用壽命。

廣西有色金屬集團(tuán)鑫華公司鉛電解陽(yáng)極板鑄錠工序采用的攪拌設(shè)備為陽(yáng)極攪拌機(jī)。鉛電解陽(yáng)極板鑄錠工序的工作流程為：固態(tài)粗鉛合金加入陽(yáng)極鍋內(nèi)加熱至熔融狀態(tài)，陽(yáng)極攪拌機(jī)攪拌合金溶液，使其冶化反應(yīng)充分。該過(guò)程有3種產(chǎn)物：液態(tài)粗鉛、液態(tài)渣和煙氣，其中液態(tài)粗鉛經(jīng)過(guò)陽(yáng)極板鑄錠系統(tǒng)設(shè)備澆鑄成固態(tài)鉛陽(yáng)極板，送鉛電解工序。

鑄錠系統(tǒng)中的陽(yáng)極鍋為圓形，由δ20 mm鍋爐鋼板沖壓成型，四周加強(qiáng)筋板焊接工藝制作，每鍋可熔物料約60 t，攪拌機(jī)則由6極22 kW電機(jī)驅(qū)動(dòng)，剛性聯(lián)軸器與攪拌軸直接相連，裝配圖如圖1。

圖1 陽(yáng)極鍋攪拌機(jī)裝配圖

由于陽(yáng)極鍋內(nèi)物料密度及重量大，呈熔融態(tài)，物料及鍋面渣粘稠，生產(chǎn)中攪拌機(jī)電機(jī)燒壞、主軸斷裂、軸承磨損等發(fā)生頻率高，軸承座潤(rùn)滑油跑漏現(xiàn)象嚴(yán)重。近十幾年公司都是外購(gòu)這類攪拌機(jī)。隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，處理的物料成分更加復(fù)雜，陽(yáng)極鍋攪拌機(jī)的維修頻率逐漸增加，不僅加大了維修成本，更影響生產(chǎn)的順利進(jìn)行。以該工序的2臺(tái)攪拌機(jī)為例，僅2015年一季度維修次數(shù)就達(dá)到15次，維修成本3萬(wàn)元，因此，延長(zhǎng)陽(yáng)極攪拌機(jī)使用壽命成為工程技術(shù)人員關(guān)注的課題。本文敘述了延長(zhǎng)陽(yáng)極攪拌機(jī)使用壽命的改進(jìn)設(shè)計(jì)。

2 問(wèn)題分析

2.1 攪拌機(jī)的構(gòu)造及工作原理

該攪拌機(jī)采用立式電機(jī)驅(qū)動(dòng)，聯(lián)軸器與攪拌軸直接相連，帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸上葉片攪拌合金溶液。其主要由以下幾部分組成：

(1)電機(jī)及聯(lián)軸器。驅(qū)動(dòng)電機(jī)為立式電機(jī)Y200L2- 6- 22 kW，電機(jī)輸出軸端面有固定底座法蘭，用于電機(jī)的定位固定。電機(jī)輸出軸通過(guò)平鍵與剛性凸緣聯(lián)軸器相聯(lián)接，凸緣聯(lián)軸器主體采用ZG45鑄造加工。

(2)軸承座。由軸承中座、上下兩壓蓋、軸承及軸套組成，軸承中座、上下兩壓蓋材質(zhì)為HT，用于安裝支撐軸承外圈，軸套用于支撐軸承內(nèi)圈，但無(wú)加油孔和密封圈(見(jiàn)圖2)。

(3)主軸。材料45#鋼，L=1 650 mm，最大處軸徑φ75 mm，機(jī)加工鍵槽位后焊接攪拌葉片。

(4)機(jī)架。用于支撐電機(jī)、軸承座、主軸，并將以上零部件聯(lián)成一體便于吊裝。由機(jī)架、吊環(huán)、支撐長(zhǎng)螺栓(φ50 mm圓鋼加工)、上支撐板構(gòu)成。機(jī)架、支撐板是非標(biāo)制作件，由18#槽鋼、δ20 mm鋼板采用連續(xù)焊接等工藝加工制作。

2.2 存在問(wèn)題及分析

該攪拌機(jī)在高溫環(huán)境下作業(yè)，故主軸、軸承座、電機(jī)都會(huì)熱。電機(jī)直接對(duì)著陽(yáng)極鍋面，在高溫、高粉塵、高腐蝕煙氣的環(huán)境下使用壽命變短，平均每?jī)蓚€(gè)月有一臺(tái)電機(jī)燒損。主軸由于長(zhǎng)時(shí)間浸在合金液中，鋼度、韌性有所降低，加之鍋面渣粘稠，很容易產(chǎn)生瞬時(shí)剪切應(yīng)力而折斷。軸承磨損和軸承座潤(rùn)滑油跑漏致使軸承座內(nèi)缺油，軸承在高溫和缺油的狀態(tài)下易磨損。要延長(zhǎng)陽(yáng)極攪拌機(jī)的使用壽命必須解決以上問(wèn)題。

3 改造實(shí)施

(1) 電機(jī)及驅(qū)動(dòng)方式。由立式普通電機(jī)改為臥式耐高溫電機(jī)，剛性聯(lián)軸器改為皮帶輪驅(qū)動(dòng)聯(lián)接。

(2) 主軸結(jié)構(gòu)。軸徑最大處由φ75 mm增加到φ120 mm，提高鋼度、韌性。

(3)軸承座。材料改為ZG,在上壓蓋、中座上開(kāi)設(shè)加油孔并增加吊耳，上、下壓蓋設(shè)有密封圈口，解決漏油問(wèn)題，改造前后的軸承座裝配圖見(jiàn)圖2。

圖2 改造前后的軸承座裝配圖

2015年8月1日改造完成投運(yùn)后，攪拌機(jī)維修次數(shù)大為降低，2015年8月至2016年7月，2臺(tái)攪拌機(jī)維修次數(shù)僅12次，達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)。

2014年攪拌機(jī)全年維修費(fèi)用為10萬(wàn)元，共48次，按維修一次的費(fèi)用平均約2 083元計(jì)算，2015年8月至2016年7月節(jié)約的維修費(fèi)用約為7.5萬(wàn)元[(48-12)×2 083=74 988元]。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)電機(jī)，主軸，軸承座進(jìn)行改進(jìn)，有效地延長(zhǎng)了陽(yáng)極攪拌機(jī)的使用壽命，同時(shí)解決了陽(yáng)極攪拌機(jī)軸承座潤(rùn)滑油跑漏較嚴(yán)重的問(wèn)題，不僅改善了現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，減少了設(shè)備維修次數(shù)，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，而且對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量等起到了積極的作用，該經(jīng)驗(yàn)值得推廣。

[1] 《攪拌設(shè)備設(shè)計(jì)》化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書(shū)編委會(huì).化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書(shū)：攪拌設(shè)備設(shè)計(jì)[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 ，1990.