反应釜搅拌轴的结构改进

王洪波

（南京化工职业技术学院，南京210048）

1 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。

2 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，最下面桨叶为哈夫结构。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。

图1

3 针对性结构改造

3.1 解决装配难题

由于上端4 组桨叶轮毂内孔原尺寸一致，且与轴均为过渡配合。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。

图2

3.2 解决桨叶脱落问题

原桨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，为此笔者选用了钩头键防松的结构，如图2 所示。

3.3 解决轴头磨损，维修成本高问题

受反应釜本身一些不良因素限制，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，整体维修成本还比较高。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。

图3

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

则τmax=16.6MPa，τmax≪［τ］=108MPa

若同一截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%；若轴上沿径向开对穿销孔，孔径/轴径=0.05～0.25 时，轴径应按计算直径增大15%以上［1］。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。

刚度校核：

本校核［θ］取最小值［θ］=0.5°/m

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。

4 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，充分考虑了降低成本、提高生产效率，彻底改掉了原结构的缺陷等。

［1］ 陈乙崇.搅拌设备设计［M］.上海：上海科学技术出版社，1985：23-87.

［2］ 郭鞘.搅拌轴弯曲的原因分析及改造措施［J］.维纶通讯，2009（2）：44.

［3］ 陈志平.搅拌与混合设备设计选用手册［M］.北京：化学工业出版社，2004：13-54.

［4］ 卢赤杰.搅拌设备的工艺设计计算［J］.化工设计，1990（1）：47-51.