双螺旋输送器搅拢轴结构改型探讨

苗 凯

（辽阳石化分公司尼龙厂 辽宁辽阳）

一、前言

己二酸装置干燥系统，山东天力公司设计制造。双螺旋输送器是干燥系统中的传送设备，输送的介质为上一级旋风分离器回收的干物料和离心机分离出来的微湿物料的干湿混合物，微负压操作。输送器在装置开车初期运行比较平稳，但在装置开车半年后频繁出现搅拢轴断轴现象，维修后运行时间短暂，严重影响干燥系统的平稳操作和运行。

二、输送器及搅拢轴介绍

双螺旋输送器采用水平固定式结构，由功率为22 kW的摆线减速机驱动。输送器双搅拢由同步齿轮传动，同时向内翻转、向前输送物料。搅拢轴为实心轴，桨叶形式为叶片螺旋面型，由螺母固定。输送器结构简图见图1。搅拢轴结构简图见图2。

图1 输送器结构简图

图2 搅拢轴结构简图

S2452输送器主要参数，工作介质是己二酸粉料、微量水（粉料中夹带）；操作压力，微负压；工作温度，常温；工作转速，50 r/min；驱动功率22 kW；搅拢轴Φ120×4700 mm。

三、输送器搅拢轴断轴原因分析

（1）S2452输送器搅拢轴采用实心轴结构，自身重量大、轴径细、长度长并且中间无支撑机构（易堵塞物料），搅拢轴中间段在重力作用下易产生弹性形变，这样一来搅拢桨叶的外沿会刮碰输送器壳体内壁，长时间运行易造成搅拢轴承受的扭矩过大，进而发生断轴现象。

（2）搅拢轴在径向方向共计开16处通孔，用于安装搅拢桨叶，破坏了实心轴的整体强度。此外，搅拢轴在加工通孔过程中容易产生残余应力和裂纹，进而引起强度失效。

（3）搅拢轴桨叶采用螺母紧固，搅拢轴在运行一段时间后，由于桨叶对壳体内壁的刮碰，部分紧固桨叶的螺母会发生松动，造成桨叶径向移动，原有的螺旋型方位改变，两个搅拢轴配合的桨叶发生刮碰，导致搅拢轴扭矩瞬间加大进而在薄弱处失效断折。

四、改造说明

由于此输送器在装置开车初期运行半年多无故障，因此此台输送器搅拢轴的原有设计强度、刚度没有问题，新设计的搅拢轴强度应该保证不低于原有设计值。

（1）原有搅拢轴为实心轴、重量过大，为减轻重量并在不降低原来强度的情况下，将原有实心轴改为空心厚壁管结构，尺寸由Φ120×4700 mm 变为 Φ140×1×4700 mm。

原实心轴重量414 kg，现空心轴重量177 kg。改为空心轴后，既节省材料，还避免了由于重力造成的弹性形变。

（2）原实心轴和改后空心轴强度和刚度计算比对（计算过程略）。进行强度校核，搅拢轴传递的转矩为4202 N·m。经计算，空心轴与实心轴的抗扭截面系数无明显变化，因此将轴由实心轴改为空心时，轴所受到的最大剪切应力不变，即强度影响不大。最大剪切应力为15 MPa。

（3）刚度校核。计算过程略，原实心轴改为空心轴后，材料没有发生变化，因此剪切模量不变；轴所传递的扭矩为4202 N·m，截面长度不变；轴的极惯性距相同，因此将轴由实心轴改为空心时，两轴的扭转角相同，空心轴的刚度没有被破坏，即刚度影响不大。

（4）原有桨叶固定方式为螺母紧固，易产生松动。将原有桨叶去掉桨柄，按照螺旋线形式依次焊接在空心管外壁上，这样一来，螺旋桨叶不会产生松动及刮碰。

五、运行说明

改造于2005年7月装置停车检修时实施，输送器改造后一直运行至2013年6月装置停车大检修，期间除2010年7月更换一次支撑轴承外（例行检修），未发生其他检修及停车，运行平稳可靠，能够满足己二酸装置干燥系统的连续操作要求。

通过将原输送器实心轴改为空心轴结构并且去掉通孔，采用叶片直接焊接在厚壁管上的设计，保证了搅拢轴的设计强度和刚度，消除了由桨叶刮碰产生的断轴现象，搅拢轴的重量以及采购成本降低，输送器运行周期和使用寿命延长。