基于提高立轴稳定性的碟式离心机的设计与开发

摘 要：碟式离心机在物料分离领域得到了广泛的应用。碟式离心机的立轴装置将电机的动力传递给转鼓装置驱动离心机的正常运行。因此，立轴装置需要保持良好的稳定性。文章就提高立轴稳定性的碟式离心机进行研究，通过对立轴装置设计增加立轴的轴向缓冲，提升立轴运行的稳定性，降低碟式离心机运行时出现故障的概率。

关键词：碟式离心机;立轴装置;设计

一、 引言

碟式离心机主要用于乳品、矿物油、酵母、植物油、动物油、羊毛脂、维生素和抗生素的提取等生产工作中，满足人们对三相混合物分离的要求。除此之外，实验室、化工生产过程中等也会应用碟式离心机，提取动植物的蛋白，分离混合脂肪酸等。作为碟式离心机中的重要组成部分，转鼓装置在其中起着动力源的作用，而立轴装置则起着电机的动力传动作用。通过保持立轴装置的稳定性，可以使得碟式离心机的可靠运行。因此，碟式离心机设计过程中，设计人员要不断优化立轴装置，提升立轴运行的稳定性，提高碟式分离机的生产能力。

二、  项目概况

为解决现有碟式离心机由于转鼓装置的振动影响而导致立轴稳定性不良的问题，我司开展一种提高立轴稳定性的碟式离心机项目的开发，重点对碟式离心机的立轴装置进行设计。对于项目的端盖设计，采用螺钉固定，并将螺钉固定在缓冲底座的顶部，采用弹性部件将调心座设置在缓冲底座的上部，将轴承座设置在调心座的上部，立轴穿过缓冲底座和端盖，与轴承座相连，这种设计方式能够削弱转鼓装置振动，通过增加轴向缓冲的方式提升立轴运行的稳定性。

三、 碟式离心机及其工作原理

碟式离心机是一种立式离心机，其转鼓装在立轴上部，能够通过转动的方式驱动电动机高速运转，传动装置能够带动转鼓内部的蝶形零件，碟片与碟片间有一定的间隙，保证悬浮液能够通过转鼓中心的进料管进入转鼓的内部，碟片转动过程中，悬浮液会通过碟片的间隙，固体颗粒则会下沉成为沉渣，在碟片的带动下沉渣会脱离出去，在离心机的作用下沉降下去，聚集在转鼓的内径上，液体则会通过排液口排出。相较于其他类型离心机而言，碟式离心机在转鼓中安装了碟片，以缩短固体颗粒的沉降距离，扩大沉降面积，离心机的生产能力得到了较大提升。

碟式离心机离心分离过程中，转鼓始终处于静止状态，采用碟片代替转鼓旋转，以达到分离效果，当碟式分离机高速运转过程中，待分离混合液物料会从进料管进入至碟式分离机转鼓内的最底层，混合液流入进料管之后，在离心机的作用下会向上方逆流，这一现象出现的原因与混合液各项密度差有着密切关系，重量较高的固相会在重力的作用下，超过离心机向下留，并被甩到转鼓壁的内壁上，并顺着转鼓壁流向排渣口，重量较轻的液相、油相会在碟片的作用下攀升，從机器的上端排液口流出。

四、  提高立轴稳定性的碟式离心机的设计分析

立轴装置设计是本项目的设计核心。项目立轴装置主要包括：调心座、立轴、端盖、缓冲底座和轴承座，端盖主要通过螺钉固定在缓冲底座的顶部，缓冲底座和端盖之间还需要安装其他部件，调心座设置在端盖与缓冲底座的腔体内部，通过弹性部件设置在缓冲底座上，轴承则设置在调心座上，立轴穿过缓冲底座和端盖，轴承座与轴承转动与立轴连接在一起。立轴运行过程中会受到轴向的作用力，这个过程中轴向会出现一定位移情况，缓冲底座与调心座会出现相对轴向位移，弹性部件会起到有效的缓冲作用，转鼓装置的振动力会被削弱。

（一）调心座设计要点

进行调心座设计时，将调心座的顶面设置成为弧面，要求调心座的顶面与轴承座的底面能够实现滑动接触，一旦碟式离心机运行过程中，缓冲座与立轴出现轴向偏移，滑动弧面能够保证轴承座与调心座始终处于接触状态，期间弹性部件与调心座始终传递垂直作用力，保障碟式离心机的缓冲效果。

（二）立轴设计要点

立轴设置在轴承与端盖之间，外周设有套设和油叶轮，油叶轮会跟随立轴转动。设置油叶轮时，要求叶片始终处于朝下状态，立轴转动带动油叶轮转动，从而搅动离心机内部的润滑油，以达到扩大润滑面积的目的。同时，这种搅动方式还能延长部件的使用寿命，提升润滑的均匀性。另外，转鼓装置与立轴始终处于紧密相连的状态，立轴底部设有圆螺母、轴承、螺旋齿轮，螺旋齿轮主要用于接受电机的扭力，圆螺母主要用于轴承安装定位，轴承安装在机械的内部。

（三）轴承座设计要点

对于轴承座设计，将轴承座的底面设置成为能够滑动接触的弧面，保证轴承座始终与调心座处于相连状态，这种滑动弧面的轴承座被称之为滑动轴承座。采用螺丝钉将轴承盖和底座固定在轴瓦装置上，要求必须加紧，并且在轴承座设置固定孔和容纳立轴的轴瓦腔。在轴承盖的位置设置调节装置，该项目调节装置采用的材料为ABS塑料，调节装置安装在轴承盖上部，可以根据物料分离要求调节立轴的抱紧程度，以提升碟式离心机的精准度。

（四）缓冲底座设计要点

项目在缓冲底座上设置弹簧座，并在弹簧座上设置垂直收容，弹性部件必须带有收容孔，部件一端与调心座的底部抵接，另一端按照要求收容至收容孔内，通过抗扭销将弹簧座与调心座相连，避免两者之间出现周向转动情况，弹簧座可以使调心座直接与弹簧座之间进行缓冲。另外，进行缓冲座设计时，在缓冲底座的位置设置沿径向延伸通孔，并在通孔的内端设置滑动支撑套筒，在外端设置螺纹连接螺母套筒，螺母套筒与支承套筒通过弹性部件支撑，轴承座与支承套筒内端处于抵接状态，弹性部件能够保证缓冲座底与立轴始终处于同轴度，调节螺母套筒的拧入深度可以间接调整单行部件的作用力。同时，缓冲座的上部设有防护罩，以达到保护缓冲座的目的。

（五）端盖设计要点

该项目的端盖顶部设有防护罩，防护罩的边缘设计成向下弯折的形状，边沿呈裙边状。除此之外，在端盖的上方设置均套，位置在立轴外周上，形式为甩水环和挡油盘，甩水环通过螺钉固定在挡油盘的上方，按照要求甩水环的外径始终大于挡油盘的外径，并在挡油盘和甩水环的中央开孔处压装密封装，期间立轴外壁密封与密封圈处于相连状态。挡油盘的应用可以避免碟式离心机内部润滑油出现泄漏问题，甩水环的应用能够有效将被分离的液体甩至离心机的周侧，避免液体渗入至腔体内部。另外，轴承与端盖之间设有套设，在立轴外周设置油叶轮，要求轴外周随着油叶轮转动。

五、  结语

综上所述，该项目通过对立轴增加轴向的缓冲，削弱转鼓装置的振动影响，项目在端盖设计上采用螺钉固定，并将螺钉固定在缓冲底座的顶部，采用弹性部件将调心座设置在缓冲底座的上部，将轴承座设置在调心座的上部，立轴穿过缓冲底座和端盖，与轴承座相连此设计大幅提高了碟式离心机的立轴的稳定性。

参考文献：

[1]袁惠新，王飞，付双成，等.碟式离心机分离性能的研究[J].化工机械，2011，38（2）：157-159.

[2]董晓磊，王兆申，何建新.卧式振动离心机稳定性研究[J].选煤技术，2012（2）：20-23.

作者简介：孔德义，南京五创机械制造有限公司。