基于提高立軸穩定性的碟式離心機的設計與開發

摘?要：碟式離心機在物料分離領域得到了廣泛的應用。碟式離心機的立軸裝置將電機的動力傳遞給轉鼓裝置驅動離心機的正常運行。因此，立軸裝置需要保持良好的穩定性。文章就提高立軸穩定性的碟式離心機進行研究，通過對立軸裝置設計增加立軸的軸向緩沖，提升立軸運行的穩定性，降低碟式離心機運行時出現故障的概率。

關鍵詞：碟式離心機;立軸裝置;設計

一、 引言

碟式離心機主要用于乳品、礦物油、酵母、植物油、動物油、羊毛脂、維生素和抗生素的提取等生產工作中，滿足人們對三相混合物分離的要求。除此之外，實驗室、化工生產過程中等也會應用碟式離心機，提取動植物的蛋白，分離混合脂肪酸等。作為碟式離心機中的重要組成部分，轉鼓裝置在其中起著動力源的作用，而立軸裝置則起著電機的動力傳動作用。通過保持立軸裝置的穩定性，可以使得碟式離心機的可靠運行。因此，碟式離心機設計過程中，設計人員要不斷優化立軸裝置，提升立軸運行的穩定性，提高碟式分離機的生產能力。

二、 ?項目概況

為解決現有碟式離心機由于轉鼓裝置的振動影響而導致立軸穩定性不良的問題，我司開展一種提高立軸穩定性的碟式離心機項目的開發，重點對碟式離心機的立軸裝置進行設計。對于項目的端蓋設計，采用螺釘固定，并將螺釘固定在緩沖底座的頂部，采用彈性部件將調心座設置在緩沖底座的上部，將軸承座設置在調心座的上部，立軸穿過緩沖底座和端蓋，與軸承座相連，這種設計方式能夠削弱轉鼓裝置振動，通過增加軸向緩沖的方式提升立軸運行的穩定性。

三、 碟式離心機及其工作原理

碟式離心機是一種立式離心機，其轉鼓裝在立軸上部，能夠通過轉動的方式驅動電動機高速運轉，傳動裝置能夠帶動轉鼓內部的蝶形零件，碟片與碟片間有一定的間隙，保證懸浮液能夠通過轉鼓中心的進料管進入轉鼓的內部，碟片轉動過程中，懸浮液會通過碟片的間隙，固體顆粒則會下沉成為沉渣，在碟片的帶動下沉渣會脫離出去，在離心機的作用下沉降下去，聚集在轉鼓的內徑上，液體則會通過排液口排出。相較于其他類型離心機而言，碟式離心機在轉鼓中安裝了碟片，以縮短固體顆粒的沉降距離，擴大沉降面積，離心機的生產能力得到了較大提升。

碟式離心機離心分離過程中，轉鼓始終處于靜止狀態，采用碟片代替轉鼓旋轉，以達到分離效果，當碟式分離機高速運轉過程中，待分離混合液物料會從進料管進入至碟式分離機轉鼓內的最底層，混合液流入進料管之后，在離心機的作用下會向上方逆流，這一現象出現的原因與混合液各項密度差有著密切關系，重量較高的固相會在重力的作用下，超過離心機向下留，并被甩到轉鼓壁的內壁上，并順著轉鼓壁流向排渣口，重量較輕的液相、油相會在碟片的作用下攀升，從機器的上端排液口流出。

四、 ?提高立軸穩定性的碟式離心機的設計分析

立軸裝置設計是本項目的設計核心。項目立軸裝置主要包括：調心座、立軸、端蓋、緩沖底座和軸承座，端蓋主要通過螺釘固定在緩沖底座的頂部，緩沖底座和端蓋之間還需要安裝其他部件，調心座設置在端蓋與緩沖底座的腔體內部，通過彈性部件設置在緩沖底座上，軸承則設置在調心座上，立軸穿過緩沖底座和端蓋，軸承座與軸承轉動與立軸連接在一起。立軸運行過程中會受到軸向的作用力，這個過程中軸向會出現一定位移情況，緩沖底座與調心座會出現相對軸向位移，彈性部件會起到有效的緩沖作用，轉鼓裝置的振動力會被削弱。

（一）調心座設計要點

進行調心座設計時，將調心座的頂面設置成為弧面，要求調心座的頂面與軸承座的底面能夠實現滑動接觸，一旦碟式離心機運行過程中，緩沖座與立軸出現軸向偏移，滑動弧面能夠保證軸承座與調心座始終處于接觸狀態，期間彈性部件與調心座始終傳遞垂直作用力，保障碟式離心機的緩沖效果。

（二）立軸設計要點

立軸設置在軸承與端蓋之間，外周設有套設和油葉輪，油葉輪會跟隨立軸轉動。設置油葉輪時，要求葉片始終處于朝下狀態，立軸轉動帶動油葉輪轉動，從而攪動離心機內部的潤滑油，以達到擴大潤滑面積的目的。同時，這種攪動方式還能延長部件的使用壽命，提升潤滑的均勻性。另外，轉鼓裝置與立軸始終處于緊密相連的狀態，立軸底部設有圓螺母、軸承、螺旋齒輪，螺旋齒輪主要用于接受電機的扭力，圓螺母主要用于軸承安裝定位，軸承安裝在機械的內部。

（三）軸承座設計要點

對于軸承座設計，將軸承座的底面設置成為能夠滑動接觸的弧面，保證軸承座始終與調心座處于相連狀態，這種滑動弧面的軸承座被稱之為滑動軸承座。采用螺絲釘將軸承蓋和底座固定在軸瓦裝置上，要求必須加緊，并且在軸承座設置固定孔和容納立軸的軸瓦腔。在軸承蓋的位置設置調節裝置，該項目調節裝置采用的材料為ABS塑料，調節裝置安裝在軸承蓋上部，可以根據物料分離要求調節立軸的抱緊程度，以提升碟式離心機的精準度。

（四）緩沖底座設計要點

項目在緩沖底座上設置彈簧座，并在彈簧座上設置垂直收容，彈性部件必須帶有收容孔，部件一端與調心座的底部抵接，另一端按照要求收容至收容孔內，通過抗扭銷將彈簧座與調心座相連，避免兩者之間出現周向轉動情況，彈簧座可以使調心座直接與彈簧座之間進行緩沖。另外，進行緩沖座設計時，在緩沖底座的位置設置沿徑向延伸通孔，并在通孔的內端設置滑動支撐套筒，在外端設置螺紋連接螺母套筒，螺母套筒與支承套筒通過彈性部件支撐，軸承座與支承套筒內端處于抵接狀態，彈性部件能夠保證緩沖座底與立軸始終處于同軸度，調節螺母套筒的擰入深度可以間接調整單行部件的作用力。同時，緩沖座的上部設有防護罩，以達到保護緩沖座的目的。

（五）端蓋設計要點

該項目的端蓋頂部設有防護罩，防護罩的邊緣設計成向下彎折的形狀，邊沿呈裙邊狀。除此之外，在端蓋的上方設置均套，位置在立軸外周上，形式為甩水環和擋油盤，甩水環通過螺釘固定在擋油盤的上方，按照要求甩水環的外徑始終大于擋油盤的外徑，并在擋油盤和甩水環的中央開孔處壓裝密封裝，期間立軸外壁密封與密封圈處于相連狀態。擋油盤的應用可以避免碟式離心機內部潤滑油出現泄漏問題，甩水環的應用能夠有效將被分離的液體甩至離心機的周側，避免液體滲入至腔體內部。另外，軸承與端蓋之間設有套設，在立軸外周設置油葉輪，要求軸外周隨著油葉輪轉動。

五、 ?結語

綜上所述，該項目通過對立軸增加軸向的緩沖，削弱轉鼓裝置的振動影響，項目在端蓋設計上采用螺釘固定，并將螺釘固定在緩沖底座的頂部，采用彈性部件將調心座設置在緩沖底座的上部，將軸承座設置在調心座的上部，立軸穿過緩沖底座和端蓋，與軸承座相連此設計大幅提高了碟式離心機的立軸的穩定性。

參考文獻：

[1]袁惠新，王飛，付雙成，等.碟式離心機分離性能的研究[J].化工機械，2011，38（2）：157-159.

[2]董曉磊，王兆申，何建新.臥式振動離心機穩定性研究[J].選煤技術，2012（2）：20-23.

作者簡介：孔德義，南京五創機械制造有限公司。