XWJB-Y粉料掺混器故障分析及解决方法

袁友军

独山子石化公司乙烯厂，新疆 独山子 833600

XWJB-Y粉料掺混器故障分析及解决方法

袁友军

独山子石化公司乙烯厂，新疆 独山子 833600

掺混器 | 力矩 | 齿轮 | 断裂

XWJB-Y粉料掺混器在运行中多次出现摇臂的输出轴断裂和传动齿轮断裂的故障，对故障进行分析并解决。

XWJB-Y掺混器自2002年安装运行之后，先后发生摇臂输出轴断裂3次，螺杆脱落16次等故障。经分析，发现了原因，并采取相应措施减少了故障次数。

一、设备结构及工作原理

设备型号：XWJB-Y掺混器，转速：1～7.5 r/min，介质：聚乙烯+添加剂，介质特性：粉尘，介质温度：90 ℃，吸入压力：0.007～0.004MPa。该设备为双轴螺旋混料器，由电机、减速箱、传动齿轮、搅拌叶片、机架、搅拌室等组成。该掺混器有两个转轴，倾斜分布，在罐顶部有一个摇臂，同时给两根螺杆传递扭矩。通过摇臂的转动实现公转。两轴通过一对齿数相同的传动齿轮实现双轴螺旋自转，转动轴带动其上的搅拌叶片实现搅拌功能。

二、故障现象

长螺杆承受向上的推力，从轴承上脱落，与短螺杆发生碰撞，导致摇臂输出短轴断轴。长螺杆脱落后与短螺杆碰撞，使斜齿轮受到较大的冲击力而断裂。

三、原因分析

1.长螺杆脱落原因

(1)轴向反推力过大使长螺杆向上移动。底部轴承为球面接触，螺杆向上移动后间隙变大脱落。长螺杆与摇臂采用弹簧连接，底部为球面接触结构，在工作搅拌过程中，长螺杆受到粉料引轴向的反推力，顶部弹簧受力压缩，底部间隙变大，导致长螺杆脱落。

(2)罐壁与长螺杆间隙过小。当罐内粉料过多或者满罐启动时，粉料在罐壁与长螺杆之间受挤压对长螺杆一个径向反推力，使长螺杆与底部轴承分离脱落。

图1

(3)当罐内存在大块粉料时，长螺杆公转时受大块粉料阻力较大，引起轴的弯曲，导致与底部轴承间隙变大脱落。

(4)摇臂结构是由锁紧螺母将圆盘与主减速箱的主轴连接，由于长期运行或是承受过大的轴向力，使得锁紧螺母损坏或松动。当长螺杆承受较大的向上推力时，使底部轴承与摇臂之间的距离变大，导致与底部轴承间隙变大，使长螺杆脱落。

2.力的分析

搅拌轴的主要作用是将扭矩从传动装置传递给掺混器的叶片，作用在搅拌轴上的主要力为轴向推力F2和产生弯矩的作用力F1，作用力方向如图1所示。

根据抗扭强度条件公式

式中：

τT—螺杆工作状态下的扭转强度；

大量研究发现Wnt信号通路是维持关节完整性，调节骨及软骨代谢的重要途径之一，对骨关节炎有重要影响［20］。目前已知的Wnt信号通路包括3条，即Wnt/β-catenin信号通路、Wnt/Ca2+信号通路和 Wnt/PCP（JNK）通路［21］。

[τ]T—设计值；

P—功率；

n—转速；

T—扭矩，N·m；

Wt—抗扭截面系数，m3

通过分析可知，当长螺杆脱落后与短轴碰撞造成功率P急剧升高，由公式可知实际扭转强度τT也急剧升高且将大于设计扭转强度[τ]T，短轴就会断裂。

轴受物料的作用力如力F所示。将F分解为沿轴向的推力F2和产生弯矩的作用力F1。根据扭矩公式︱M︱=F1L(L为螺杆长度)，可知螺杆的根部为受弯矩最大的部位，也正是多次断裂的部位。

四、采取措施

（2）采用新型添加剂，降低粉料结块次 数。

（3）将螺杆直径减小5mm，使螺杆与罐壁之间的距离增大，并要求螺杆的直线度≥0.4mm/m 。

（4）采用双背帽的方式锁紧，防止锁紧螺母松动，并且增加了锁紧螺帽的宽度，以减少螺纹的损坏。

（5）在检修时齿轮的安装要保证接触精度，接触斑点按齿长方向≥50%，齿高方向≥55%，齿侧间隙最小为0.16mm。

（6）定期检查输出轴与长螺杆之间接的弹簧强度，并调整间隙在7～10mm。

（7）为防止轴在轴颈处断裂，在制造时直径采用圆弧过度，以减少应力集中。

中图分类号：TQ056

文献标识码：B

文章编号：1671-0711（2014）06-0062-01

收稿日期：（2014-03-25）