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        離心機差速器的工作原理
        添加時間2021-04-02 10:35:36來源臥螺離心機廠家點擊量

        1 離心機工作原理
        離心機是利用離心力分離在液體中含有顆粒的液-固體的懸浮液的設備。
        它的主要結構如圖1所示,在外殼4上裝有兩個轉子,外轉子是一個錐形起沉降作用的轉鼓5,兩端固定在空心轉軸2上,由右邊的皮帶輪9帶動旋轉,內轉子為一個在空心軸上裝有錐形葉片的螺旋推料器7,它由左端的差速器1帶動,旋轉方向與轉筒相同,差速器為行星輪減速器,它由外轉子通過空心軸2帶動旋轉,使螺旋推料器的轉速比錐形轉鼓快20-50r/min,這個差值一般是轉鼓轉速的1-2%,通常稱為差轉速。差轉速使螺旋推料器的螺旋葉片與轉鼓內壁間有相對運動,因而螺旋推料器可以推送固體物料。當懸浮液從右端進料口6連續加入時,由于轉鼓回轉產生的離心力的作用下,物料聚集在轉鼓大端,形成一沉降區。在沉降區里,懸浮液中的固相物料受離心力的作用而沉降到轉鼓內壁上,并被螺旋推料器送到轉鼓小端的干燥區,最后從卸渣口甩出。錐形轉鼓大端的端面上開有四個圓形口,達到一定的深度的澄清液從溢流口8流出,這樣就實現了固、液的分離。
        2 差速器結構分析
        2.1差速器結構
        離心機差速器是由兩極行星齒輪系統組成,第一級為行星機構,第二級為差動機構,齒形為漸開線形。其第一級與第二級均有三個行星齒輪。一級輸入軸?。ㄒ患壧栞啠?,通過搖臂與力矩保護裝置相連接,一級輸出軸與二級輸入軸(二級太陽輪)通過短齒漸開線花鍵聯接為一體(我們稱這一構件為小三星盤蓋),二級輸出軸(大三星盤蓋),通過花鍵軸與內轉子相連接。一、二級內齒圈與差速器外殼通過短齒漸開線花鍵聯結為一體,差速器外殼通過聯結盤與轉鼓相連接。
        其工作原理為:當離心機工作時,轉鼓帶動差速器外殼(即一、二 級內齒圈)同步旋轉。由于一級輸入軸被為矩保護裝置所固定,因而形成了一級輸入軸與一級內齒圈之間的相對旋轉,這種旋轉通過與兩者相嚙合的三個小行星齒輪按一定轉差傳遞給二級輸入軸(即行星機構)。二級輸入軸與二級內齒圈之間的相對旋轉,又驅動二級的三個大行星齒輪按一定轉差把相對旋轉傳遞給二級輸出軸(即差動機構)。由于二級輸出軸是通過花鍵軸與內轉子相連接的,從而實現了內轉子與外轉子之間的相對轉動,這樣使離心機完成了的整個分離過程。差速器結構見圖:
        2.2主要存在的問題
        進口差速器的結構中一、二級內齒圈依靠加工過盈量將其鑲入差速器殼體內,再通過緊固銷徑向定位,防止內齒圈在殼體內轉動;國產差速器則將一、二級內齒圈與殼體制成一體,同時國內外產差速器的小行星盤蓋與第二級中心太陽齒輪均制成一體。
        上述結構的缺點是內齒圈和殼體為一整體,第二級中心太陽輪與小行星盤蓋制成鋼性整體,若加工精度不高,必然造成各行星輪與太陽輪的嚙合力不均勻,齒面磨損增加或易產生斷齒。尤其國產差速器有一齒損壞,就會導致殼體報廢 ,增加了運行成本。差速器是在高速、重載、不斷承受沖擊交變載荷的惡劣工作條件下運轉,故要求差速器的抗過載沖擊及抗扭震性能要好。目前普遍使用的差速器由于其結構存在缺陷,使其加工難、噪音大、壽命短、不易維修。針對以上缺點,我們對差速器進行了改造。
        3 技術改造方案
        3.1傳遞扭矩方面
        我們在設計上充分考慮差速器在實際使用中容易出現的故障,一級行星機構中,齒輪模數是DP18相當于公制模數1.411mm(公制模數=25.4/英制徑節=25.4/18=1.411),不管是操作不當也罷,還是維修不及時也罷,在實際應用中,齒輪和齒圈磨損較快。因此相應加大齒輪模數,這樣可以提高傳動強度,使傳遞扭矩能力明顯提高。我們一級齒輪選用模數m=3mm,二級齒輪選用模數m=4mm,從而提高了齒輪的強度,降低了齒輪被損壞的故障率。
        3.2抗扭震性方面
        因為所分離物料的特性,引起扭震而造成主機和差速器的損壞是一種危害很大的常見故障。我們具體改造的方法是:大、小內齒圈與差速器殼體、二級太陽輪與小三星盤蓋 ,都是通過短齒漸開線花鍵聯接傳遞動力。齒圈模數m=2mm,齒數z=184, 壓力角α=30。,二級太陽輪模數m=2mm,齒數z=22, 壓力角α=30。,采用這種結構,有三方面的優點:
        1)這種浮動方式是靠基本構件本身,沒有固定的徑向支承(通過齒聯接就有齒 側間隙),在受力不平衡的條件下能夠做徑向游動,從而使各行星齒輪均勻分擔載荷。
        2)大、小內齒圈通過齒與殼體聯接 ,對于裝配和維修都很方便 。
        3)二級中心太陽輪與小三星盤蓋通過短齒漸開線花鍵聯接,既是一個浮動環,又改善了加工性能,使兩個零件的精度都宜保證。
        3.3承載能力方面
        改造的行星齒輪支撐結構,直接采用行星軸作為滑動軸承來支撐。行星軸采 用特殊牌號的高鉛錫青銅材料制作,此合金含有極高的鉛?。ǎ校狻〉闹亓繛椤。保叮ァ。玻玻ィ?,錫?。ǎ樱睢〉闹亓繛椤。叮ィ福ィ?、少量的鋅(Zn?。肌。保玻埃ィ?、鎳(Ni<l%),其余為銅。該合金鑄成的滑動軸承,有優異的抗劃傷和抗滯塞特性 ,其使用壽命遠超過常規的軸承合金,由于鉛呈顆粒狀存在,具有自潤滑功能,因此該合金適用于 高速、磨損厲害、潤滑條件差的工作環境,抗載能力顯著提高。
        3.4運行溫度方面
        改造后的齒輪及零件的精度、光潔度都要求很高,外齒的齒形、齒頂都進行修緣處理,從而降低傳動元件之間的摩擦阻力。而且在結構設計上,行星輪與行星軸之間留有徑向間隙,使潤滑油能充分地流到滑動軸承表面上,這樣兩者之間形成油膜,所以潤滑性能好,運行溫度低。
        3.5齒輪壽命方面
        我們在選材上,所有的外齒輪均采用優質合金低碳鋼20CrMnTi,該材料耐磨、抗彎強度沖擊韌性好。大、小內齒圈采用優質合金中碳鋼?。矗玻茫颍停?, 該材料有較高的疲勞強度和抗沖擊能力,沖擊韌性良好。
        在熱處理上,所有的外齒輪均采用滲碳淬火方式,除保證表面硬度外,還根據齒輪的磨數,制定相應的滲碳層深度。碳層太薄 ,易產生表面剝落及壓陷,太厚齒輪太脆 ,反而降低齒輪的抗彎強度及耐沖擊能力。因此在熱處理時,嚴格控制爐溫及時間,保證合理的滲碳層深度。
        對于內齒圈,由于結構原因不能進行磨齒,所以我們采用離子氮化處理。這種熱處理方法,變形最小,可以保證精度。通過選材和熱處理方面的改造,齒輪的使用壽命以前延長近一倍。
        4 結論
        經過對離心機差速器進行技術改造,從結構設計上比進口差速器簡單、緊湊,大大改善了加工工藝性能,而且標準化程度大大提高,齒輪的模數、軸承、骨架油封、螺栓等均采用公制標準系列,這樣易于生產和加工,更易于保證零部件的加工精度,同時拆裝方便,承載能力大,均載效果好,達到了運轉平穩,運行溫度低,噪音小,齒輪壽命長等目的,保證離心機長周期、高效的運行。

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