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不锈钢反应釜搅拌轴的结构改进

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引言

某化工厂反应釜搅拌轴运行中经常出现异常现象,每次都需停车检修,严重影响了生产线的正常运行

原结构分析

原搅拌结构如图1所示,釜底配有底轴承座,为滑动摩擦副结构。轴上装有5组桨叶,上面4组与轴为过渡配合,采用紧定螺钉防松,最下面浆叶为哈夫结构。使用过程中存在以下问题:(1)上面4组桨叶易脱落下滑,紧定螺钉防松结构易失效(2)桨叶脱落下滑,釜内介质为环氧乙烷,运行时两组桨叶相互摩擦易产生火花,有严重的安全隐患(3)搅拌轴轴头磨损严重,使用寿命短,整根轴维修成本高(4)上面4组桨叶内孔尺寸一致,不方便装配。

针对性结构改造

解决装配难题

由于上端4组桨叶轮毂内孔原尺寸一致,且与轴均为过渡配。桨叶从轴头推至安装位置最大一组桨叶达 4m之多,安装非常困难,改造后将轴与桨叶轮毂安装尺寸从轴头端一次增大0.1mm,形成“倒金字塔”状,改造后大幅度减少了安装难度。

解决桨叶脱落问题

原浆叶轮毂与轴采用的紧定螺钉防松机构经常失效,导致整组桨叶滑落,有严重安全隐患问题,为此笔者选用来钩头键防松的结构,如图2所示。

解决轴头磨损,维修成本高问题

受反应釜本身一不良因素限制,釜底轴承座中滑动轴承套使用寿命较短,实际运行中难免造成搅拌轴轴头磨损加剧。改造前每次磨损后都需吊出整根轴进行修复,严重影响生产,整体维修成本比较高。为了解决此类问题,笔者将整根轴在轴头处分成两段(如图3所示),轴头磨损后可直接更换。

改造后薄弱部位强度、刚度校核:电机传速功率N= 22kW,搅拌转速n=184rad/min,[T]=108MPa,[θ]=(0.5~ 1.0)/m,薄弱环节外径D=80mm,内径d=60mm,长度L=80mm。

强度校核Mx=9549×N/n=1141.7N/m Tmax=Mx/Wp

则Tmax=16.6MPa,Tmax<<[T]=108MPa

若同一界面位置上开有两个键槽或浅孔时,按一般的经验轴径应按计算增大7%-10%,若轴上沿径向开对销孔,孔径/轴径=0.05-0.25时,轴径应按计算直径增大15%以上,综上,考虑对开键槽和开孔两个因素,该轴的强度也是满足生产需求的。

同样考虑对开键槽和开孔两个因素,轴的刚度也是满足实际运用需求的。

结语

反应釜搅拌轴经改造投入使用以来,运行平稳,轴头备件充足,最大程度地保证了反应釜的稳定运行,在该设备的结构改进过程中,在满足生产工艺的前提下,充分考虑了降低成率,提高生产效率,彻底改掉了原结构的缺陷等。