國產(chǎn)液壓差速器在臥螺離心機上的應用

國產(chǎn)液壓差速器在臥螺離心機上的應用

屈年凱

（上海市離心機械研究所有限公司，上海２００２３１）

摘要：指出了液壓差速器臥螺離心機憑借其大扭矩、低差速的特性，得到了廣泛應用。分析了臥螺離心機原理，探討了國產(chǎn)化液壓差速器的應用，研究表明：使機器制造使用成本大大降低，同時使國產(chǎn)臥螺離心機具備了與國外產(chǎn)品競爭的實力。
    關(guān)鍵詞：液壓差速器；臥螺離心機；國產(chǎn)化
    中圖分類號：ＴＨ１３　　　　　　文獻標識碼：Ａ　文章編號：１６７４－９９４４（２０１２）０１－０２０４－０３
    １·引言
    目前國內(nèi)生產(chǎn)制造的臥螺離心機使用的差速器主要以行星差速器以及擺線差速器為主。即便采用液壓差速器，也是進口該部件，并配合其他部件（如驅(qū)動液壓單元）在國內(nèi)生產(chǎn)組裝的形式，應用在各分離領(lǐng)域內(nèi)。由于進口液壓差速器價格昂貴，使臥螺離心機的制造成本大大增加，降低了國內(nèi)產(chǎn)品的競爭實力。針對該臥螺離心機現(xiàn)狀，上海市離心機械研究所有限公司采用引進技術(shù)，結(jié)合國內(nèi)相關(guān)加工水平，成功的將國產(chǎn)液壓差速器應用于臥螺離心機，并取得一定成效。
    ２·臥螺離心機原理
    臥螺離心機（圖１）通過旋轉(zhuǎn)體（轉(zhuǎn)鼓與螺旋）（圖２）高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生幾千倍重力加速度，使通過進料口進入旋轉(zhuǎn)體內(nèi)的物料迅速的固、液分層，并通過差速器這一裝置，使旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)鼓與螺旋產(chǎn)生相對速度，將固體由臥螺離心機固相端推出，而液體由機器液相端流出，達到固、液分離的效果［１］。

            
    ２．１　差速器
    應用于臥螺離心機的差速器主要有擺線差速器、行星差速器、液壓差速器３種。其中擺線差速器結(jié)構(gòu)緊湊，安裝便利，但輸出扭矩較小，在應用于需要大推力的如鋼鐵廢渣、煤礦污水等分離領(lǐng)域時，產(chǎn)生局限性，臥螺離心機性能不能完全發(fā)揮；行星差速器相對結(jié)構(gòu)較大，扭矩輸出也很有競爭力，但在應用于臥螺離心機時，安裝尺寸使其讓整機性能顧此失彼，由于機器高速旋轉(zhuǎn)，即便很小的質(zhì)量偏差也會直接影響到機器的性能；液壓差速器，則取長補短，在同尺寸于擺線差速器的情況下，可輸出、甚至超過同應用范圍的行星差速器扭矩，由于通過液壓系統(tǒng)產(chǎn)生差速，使臥螺離心機的差速最小在１ｒ／ｍｉｎ至２５ｒ／ｍｉｎ實現(xiàn)無沖擊無級變速，大大提升了臥螺離心機的應用領(lǐng)域。

             
    ２．２　國產(chǎn)液壓差速器
    國外液壓差速器結(jié)構(gòu)緊湊，通過液壓驅(qū)動單元，直接將供油及回油管路連接于差速器上，直接通過差速器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，達到驅(qū)動要求。而經(jīng)過該公司引進并消化國外液壓差速器結(jié)構(gòu)，結(jié)合目前國內(nèi)液壓制造技術(shù)及機械加工水平，將差速器分為了差速器本體（圖３）及旋轉(zhuǎn)連接器（圖４）兩部分。差速器本體提供差速，而旋轉(zhuǎn)連接器則起到了將液壓驅(qū)動單元傳輸來的動力經(jīng)過轉(zhuǎn)換順利進入差速器本體，其中旋轉(zhuǎn)連接器采用高壓高速密封結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)軸的高壓高速轉(zhuǎn)動處于無機械磨損工作狀態(tài)，不僅密封組合件結(jié)構(gòu)緊湊、可靠、簡單、占用空間少、零件少、易拆卸維修等特點，而且對于提高旋轉(zhuǎn)軸的使用壽命極為有利（專利號２００７２００７６８６０．９）。該系統(tǒng)原理（圖５）為：液壓驅(qū)動單元采用變頻電機驅(qū)動，將油箱內(nèi)液壓油通過集成塊由進油管壓入旋轉(zhuǎn)連接器，高壓油通過旋轉(zhuǎn)連接器定子（外殼）環(huán)形進油槽，壓入轉(zhuǎn)子（與差速器螺栓連接），通入差速器中，推動差速器內(nèi)活塞（與內(nèi)軸相連），使活塞延差速器外殼內(nèi)部的擺線做往復運動，使轉(zhuǎn)子與定子形成旋轉(zhuǎn)［２］。差速器內(nèi)軸是與離心機螺旋相連，差速器外殼與離心機轉(zhuǎn)股相連，這樣便使離心機螺旋與轉(zhuǎn)鼓在高速旋轉(zhuǎn)時形成相對旋轉(zhuǎn)運動，從而形成差速。

            
    該公司研制、采用該結(jié)構(gòu)差速器，應用于臥螺離心機（圖６）。對該差速器進行二元化功能區(qū)分，首先帶來的是加工水平的要求得到降低，如果效仿國外結(jié)構(gòu)，采用一體式加工，其主軸所產(chǎn)生的加工累積誤差超出了設計要求的范圍，如果提升加工精度要求，整個制造成本將呈幾何級數(shù)增加；其次，拆分加工，使各功能單元可獨立維護及更換。在用戶使用中，可適當降低維修成本。避免了如國外液壓差速器裝置，一旦出現(xiàn)故障，必須整體拆卸維修，對于中小使用用戶，因其經(jīng)費限定，不太可能配備臥螺離心機產(chǎn)品備件庫，一旦出現(xiàn)故障，國內(nèi)目前專業(yè)維修單位布局尚未成型，在一定程度上會影響臥螺離心機用戶的生產(chǎn)。
    ３·應用及結(jié)論
    紹興某水處理廠二車間使用２臺國外液壓差速器臥螺離心機７０６型，轉(zhuǎn)股直徑為７２０ｍｍ；四車間采用該公司自主研發(fā)生產(chǎn)的１６臺５３０型液壓差速器臥螺離心機，轉(zhuǎn)股直徑為５３０ｍｍ。在現(xiàn)場同時進行印染污泥水處理，經(jīng)實地數(shù)據(jù)記錄測量，數(shù)據(jù)如表２所示。通過實際應用對比，該機型與國外同屬同液壓差速器離心機性能對比上也并不遜色。

              
    在２００８年時，ＬＷ５３０液壓差速器臥螺離心機獲得了國家重點新產(chǎn)品證書（編號：２００９ＧＲＣ００００５）。經(jīng)過近十年的研制、開發(fā)生產(chǎn)，該公司所提供的液壓差速器臥螺離心機在多領(lǐng)域均得到使用，且達到了預期效果（表３）。

    同時，為確保液壓差速器整體性能，在出廠前，均通過自建的液壓實驗室的差速器性能測試平臺［３］進行檢測，保證整機性能，測試實例見表４。

    當模擬臥螺離心機推料加壓時，理論計算差速與測試的實際差速差值控制在１ｒ／ｍｉｎ時，該被測差速器才被視為合格，進而應用臥螺離心機。該公司生產(chǎn)的液壓差速器臥螺離心機，經(jīng)公司常年推廣，現(xiàn)已出產(chǎn)約２００余臺，均達到設計及用戶要求。
參考文獻：
［１］施震榮，姚公弼，劉長星，等．工業(yè)離心機選用手冊［Ｍ］．北京：化學工業(yè)出版社，１９９９．
［２］成大先．機械設計手冊［Ｍ］．北京：化學工業(yè)出版社，１９９８．
［３］周成蹊，錢健航，孫祥建，等．大扭矩、低差速液壓差速器測試平臺設計及應用［Ｊ］．機床與液壓，２０１１（１４）：６１～６２．