摘要：針對(duì)臥螺離心機(jī)在物料沉降分離時(shí),由于螺旋葉片與轉(zhuǎn)鼓相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生影響分離效果的攪動(dòng)現(xiàn)象,提出了一種差速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)改進(jìn)方法。將常用雙級(jí)2K-H型差速器與超越離合器結(jié)合在一起,在沉積物沉降時(shí)實(shí)現(xiàn)無(wú)差速運(yùn)行,避免了相對(duì)運(yùn)動(dòng)所帶來(lái)的不良效果。并對(duì)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比、傳動(dòng)效率以及功率損失等參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算分析。

　　關(guān)鍵詞：臥螺離心機(jī)　差速器　超越離合器

引言

　　轉(zhuǎn)鼓與螺旋輸料器之間的差速機(jī)構(gòu),是臥螺離心機(jī)進(jìn)行物料分離的關(guān)鍵部件[1]。為了使很小粒徑的固體顆粒得到快速沉降,離心機(jī)必須產(chǎn)生足夠的離心力場(chǎng)將微顆粒強(qiáng)迫沉降,因此,轉(zhuǎn)鼓的高轉(zhuǎn)速,僅僅標(biāo)志著對(duì)懸浮液分離難度的有效性。離心機(jī)重要的性能要求,是把沉降下來(lái)的固相物料有效的收集,在分離過(guò)程中使超細(xì)顆粒不能被澄清液帶走,并且使收集的固相物料含濕量盡可能的低,這就要求卸料裝置(螺旋輸料器)的轉(zhuǎn)速要與轉(zhuǎn)鼓合理配置。這些技術(shù)問(wèn)題,都有賴于其差速機(jī)構(gòu)裝置的合理設(shè)計(jì)。在臥螺離心機(jī)中,濾餅在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)表面上的移動(dòng)全靠差速器帶動(dòng)的螺旋輸料器對(duì)轉(zhuǎn)鼓的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于臥螺離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓與螺旋輸料器的轉(zhuǎn)差率小而傳遞扭矩大,一般差速器采用周轉(zhuǎn)輪系結(jié)構(gòu),擺線針齒行差速器或漸開(kāi)線行星齒輪差速器。而目前最為典型,也是應(yīng)用最廣的結(jié)構(gòu)是雙級(jí)2K-H型差速器。

　　1　臥螺離心機(jī)差速過(guò)程中存在的問(wèn)題在傳統(tǒng)臥螺離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓與螺旋輸料器的差速過(guò)程中連續(xù)進(jìn)料、分離、排液與卸渣同時(shí)進(jìn)行。由于螺旋輸料器與轉(zhuǎn)鼓之間始終進(jìn)行著相對(duì)運(yùn)動(dòng),螺旋葉片對(duì)被分離的物料產(chǎn)生攪拌作用,將已經(jīng)沉降于轉(zhuǎn)鼓壁的微細(xì)顆粒又重新被液體攪起,使得懸浮液再次混濁,從而降低了臥螺離心機(jī)的分離澄清效果。尤其是較小粒度的固體微粒在螺旋葉片的攪動(dòng)下產(chǎn)生湍流,這更易于使得已經(jīng)沉降的微粒重新浮起。所以,對(duì)固相顆粒較細(xì)、固液相比重差較小的較難分離的物料,尤其是對(duì)分離濾液澄清度要求較高的懸浮液,螺旋卸料離心機(jī)的分離效果并不理想。

　　2　差速器與超越離合器組合機(jī)構(gòu)

　　針對(duì)螺旋輸料器葉片相對(duì)于轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)所造成的攪動(dòng)現(xiàn)象,本課題對(duì)臥螺離心機(jī)的差速機(jī)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì),在主電機(jī)與差速器之間添加一個(gè)單向滾柱式超越離合器,該離合器滾柱在彈簧力作用下,始終與外軛圈和星輪接觸。當(dāng)外軛圈主動(dòng)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)或內(nèi)星輪主動(dòng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí),離合器均進(jìn)入楔合狀態(tài),及工作狀態(tài);反之,離合器為脫開(kāi)狀態(tài)。從而避免了相對(duì)運(yùn)動(dòng)所帶來(lái)的不良效果。這種離合器的工作范圍較寬,傳遞轉(zhuǎn)矩可達(dá)2×105N·m,轉(zhuǎn)速可達(dá)到4.5×104r/min或更高[2]。差速機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖1所示。

                     

　　改進(jìn)后的傳動(dòng)裝置,將2K-H型差速器與超越離合器制成一體,離合器的外軛圈5與差速器的齒殼6固連,由主電動(dòng)機(jī)Ⅰ通過(guò)皮帶輪驅(qū)動(dòng);離合器的星輪2與差速器的輸入軸4可通過(guò)鍵連接,由副電動(dòng)機(jī)Ⅱ通過(guò)皮帶輪驅(qū)動(dòng)。臥螺離心機(jī)在開(kāi)始進(jìn)料時(shí),可只啟動(dòng)主電動(dòng)機(jī),即超越離合器的外軛圈為主動(dòng)時(shí),由于離合器均進(jìn)入楔合狀態(tài),帶動(dòng)離合器星輪以相同速度運(yùn)轉(zhuǎn),即差速器輸入軸與差速器齒殼轉(zhuǎn)速相同,實(shí)現(xiàn)了零差速運(yùn)轉(zhuǎn)。此時(shí)差速器整體運(yùn)轉(zhuǎn),無(wú)差速作用,故轉(zhuǎn)鼓與螺旋輸料器無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng),臥螺離心機(jī)中的懸浮液無(wú)攪動(dòng)影響,只在離心力的作用下沉降。在零差速分離過(guò)程中,部分澄清液可分離出去。當(dāng)轉(zhuǎn)鼓中的泥餅積累到一定厚度,需要進(jìn)行排渣工作時(shí),便啟動(dòng)副電動(dòng)機(jī),并同時(shí)停止進(jìn)料。當(dāng)差速器輸入軸轉(zhuǎn)速高過(guò)差速器的齒殼轉(zhuǎn)速,即離合器的星輪轉(zhuǎn)速高于離合器的外軛圈時(shí),離合器進(jìn)入脫開(kāi)狀態(tài),此時(shí)差速器的輸入軸與齒殼以各自的速度運(yùn)轉(zhuǎn),差速器起到差速作用,臥螺離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓與螺旋輸料器實(shí)現(xiàn)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng),可將轉(zhuǎn)鼓中沉積的泥餅從排渣口推出。

　　3　差速機(jī)構(gòu)的分析計(jì)算

　　如圖1所示,已知n4=n2=na1,n5=n6=n7=nb1=nb2,nH1=na2,nH2=n8

　　當(dāng)連續(xù)進(jìn)料時(shí),只啟動(dòng)主電動(dòng)機(jī)Ⅰ,通過(guò)帶傳動(dòng)帶動(dòng)差速器齒殼7轉(zhuǎn)動(dòng),即n6=(D1/d1)n1

　　在a2、b2和H2構(gòu)件組成的2K-H傳動(dòng)中,有

                    

                    

                    

　　首先根據(jù)分離要求和懸浮液分離性質(zhì),確定分離系數(shù)Fr,即可計(jì)算出轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速n6;再根據(jù)所選擇主電動(dòng)機(jī)型號(hào),計(jì)算出主電動(dòng)機(jī)帶傳動(dòng)比i1;最后根據(jù)不同差轉(zhuǎn)速Δn的要求確定副電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)比i2。

　　4　傳動(dòng)機(jī)構(gòu)效率計(jì)算

               

               

　　6　結(jié)束語(yǔ)

　　改進(jìn)后的離心機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu),可根據(jù)進(jìn)料的固相濃度高低,在分離和排渣過(guò)程中選擇不同的工作狀態(tài)。當(dāng)懸浮液固相濃度很低,需要澄清時(shí),可采用無(wú)差速工作狀態(tài),即離合器起作用以減小螺旋葉片與轉(zhuǎn)鼓之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的攪動(dòng)影響,延長(zhǎng)了物料在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的分離時(shí)間,提高了分離效果。排渣時(shí)便可轉(zhuǎn)換為常規(guī)差速工作狀態(tài),對(duì)生產(chǎn)能力影響較小。當(dāng)懸浮液固相較高,需要濃縮時(shí),則與普通離心機(jī)一樣用定轉(zhuǎn)差連續(xù)進(jìn)料、分離和排渣,故改進(jìn)后的離心機(jī)適應(yīng)性更強(qiáng)。

   　 參考文獻(xiàn)

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