反應釜攪拌軸的結構改進

王洪波

（南京化工職業技術學院，南京210048）

1 引 言

某化工廠反應釜攪拌軸運行中經常出現異常現象，每次都需停車檢修，嚴重影響了生產線的正常運行。

2 原結構分析

原攪拌結構如圖1 所示，釜底配有底軸承座，為滑動摩擦副結構。軸上裝有5 組槳葉，上面4 組與軸為過渡配合，采用緊定螺釘防松，最下面槳葉為哈夫結構。使用過程中存在以下問題：（1）上面4 組槳葉易脫落下滑，緊定螺釘防松結構易失效。（2）槳葉脫落下滑，釜內介質為環氧乙烷，運行時兩組槳葉相互摩擦易產生火花，有嚴重的安全隱患。（3）攪拌軸軸頭磨損嚴重，使用壽命短，整根軸維修成本高。（4）上面4 組槳葉內孔尺寸一致，不方便裝配。

圖1

3 針對性結構改造

3.1 解決裝配難題

由于上端4 組槳葉輪轂內孔原尺寸一致，且與軸均為過渡配合。槳葉從軸頭推至安裝位置最大一組槳葉達4m 之多，安裝非常困難。改造后將軸與槳葉輪轂安裝尺寸從軸頭端一次增大0.1mm，形成“倒金字塔”狀，改造后大幅度減少了安裝難度。

圖2

3.2 解決槳葉脫落問題

原槳葉輪轂與軸采用的緊定螺釘防松機構經常失效，導致整組槳葉滑落，有嚴重安全隱患問題，為此筆者選用了鉤頭鍵防松的結構，如圖2 所示。

3.3 解決軸頭磨損，維修成本高問題

受反應釜本身一些不良因素限制，釜底軸承座中滑動軸承套使用壽命較短，實際運行中難免造成攪拌軸軸頭磨損加劇。改造前每次磨損后都需吊出整根軸進行修復，嚴重影響生產，整體維修成本還比較高。為了解決此類問題，筆者將整根軸在軸頭處分成兩段（如圖3 所示），軸頭磨損后可直接更換。

圖3

改造后薄弱部位強度、剛度校核：電機傳遞功率N=22kW，攪拌轉速n=184rad/min，［τ］=108MPa，［θ］=（0.5～1.0）°/m，薄弱環節外徑D=80mm，內徑d=60mm，長度L=80mm。

則τmax=16.6MPa，τmax?［τ］=108MPa

若同一截面位置上開有兩個鍵槽或淺孔時，按一般的經驗軸徑應按計算增大7%～10%；若軸上沿徑向開對穿銷孔，孔徑/軸徑=0.05～0.25 時，軸徑應按計算直徑增大15%以上［1］。綜上，考慮對開鍵槽和開孔兩個因素，該軸的強度也是滿足生產需求的。

剛度校核：

本校核［θ］取最小值［θ］=0.5°/m

同樣考慮對開鍵槽和開孔兩個因素，軸的剛度也是滿足實際運用需求的。

4 結 語

反應釜攪拌軸經改造投入使用以來，運行平穩，軸頭備件充足，最大程度地保證了反應釜的穩定運行。在該設備的結構改進過程中，在滿足生產工藝的前提下，充分考慮了降低成本、提高生產效率，徹底改掉了原結構的缺陷等。

［1］ 陳乙崇.攪拌設備設計［M］.上海：上海科學技術出版社，1985：23-87.

［2］ 郭鞘.攪拌軸彎曲的原因分析及改造措施［J］.維綸通訊，2009（2）：44.

［3］ 陳志平.攪拌與混合設備設計選用手冊［M］.北京：化學工業出版社，2004：13-54.

［4］ 盧赤杰.攪拌設備的工藝設計計算［J］.化工設計，1990（1）：47-51.