國(guó)產(chǎn)液壓差速器在臥螺離心機(jī)上的應(yīng)用

國(guó)產(chǎn)液壓差速器在臥螺離心機(jī)上的應(yīng)用

屈年凱

（上海市離心機(jī)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(jī)憑借其大扭矩、低差速的特性，得到了廣泛應(yīng)用。分析了臥螺離心機(jī)原理，探討了國(guó)產(chǎn)化液壓差速器的應(yīng)用，研究表明：使機(jī)器制造使用成本大大降低，同時(shí)使國(guó)產(chǎn)臥螺離心機(jī)具備了與國(guó)外產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的實(shí)力。
    關(guān)鍵詞：液壓差速器；臥螺離心機(jī)；國(guó)產(chǎn)化
    中圖分類號(hào)：ＴＨ１３　　　　　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Ａ　文章編號(hào)：１６７４－９９４４（２０１２）０１－０２０４－０３
    １·引言
    目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)制造的臥螺離心機(jī)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(jìn)口該部件，并配合其他部件（如驅(qū)動(dòng)液壓?jiǎn)卧┰趪?guó)內(nèi)生產(chǎn)組裝的形式，應(yīng)用在各分離領(lǐng)域內(nèi)。由于進(jìn)口液壓差速器價(jià)格昂貴，使臥螺離心機(jī)的制造成本大大增加，降低了國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。針對(duì)該臥螺離心機(jī)現(xiàn)狀，上海市離心機(jī)械研究所有限公司采用引進(jìn)技術(shù)，結(jié)合國(guó)內(nèi)相關(guān)加工水平，成功的將國(guó)產(chǎn)液壓差速器應(yīng)用于臥螺離心機(jī)，并取得一定成效。
    ２·臥螺離心機(jī)原理
    臥螺離心機(jī)（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(jìn)料口進(jìn)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(duì)速度，將固體由臥螺離心機(jī)固相端推出，而液體由機(jī)器液相端流出，達(dá)到固、液分離的效果［１］。

            
    ２．１　差速器
    應(yīng)用于臥螺離心機(jī)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(yīng)用于需要大推力的如鋼鐵廢渣、煤礦污水等分離領(lǐng)域時(shí)，產(chǎn)生局限性，臥螺離心機(jī)性能不能完全發(fā)揮；行星差速器相對(duì)結(jié)構(gòu)較大，扭矩輸出也很有競(jìng)爭(zhēng)力，但在應(yīng)用于臥螺離心機(jī)時(shí)，安裝尺寸使其讓整機(jī)性能顧此失彼，由于機(jī)器高速旋轉(zhuǎn)，即便很小的質(zhì)量偏差也會(huì)直接影響到機(jī)器的性能；液壓差速器，則取長(zhǎng)補(bǔ)短，在同尺寸于擺線差速器的情況下，可輸出、甚至超過同應(yīng)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(jī)的差速最小在１ｒ／ｍｉｎ至２５ｒ／ｍｉｎ實(shí)現(xiàn)無(wú)沖擊無(wú)級(jí)變速，大大提升了臥螺離心機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域。

             
    ２．２　國(guó)產(chǎn)液壓差速器
    國(guó)外液壓差速器結(jié)構(gòu)緊湊，通過液壓驅(qū)動(dòng)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(dá)到驅(qū)動(dòng)要求。而經(jīng)過該公司引進(jìn)并消化國(guó)外液壓差速器結(jié)構(gòu)，結(jié)合目前國(guó)內(nèi)液壓制造技術(shù)及機(jī)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(dòng)單元傳輸來(lái)的動(dòng)力經(jīng)過轉(zhuǎn)換順利進(jìn)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(dòng)處于無(wú)機(jī)械磨損工作狀態(tài)，不僅密封組合件結(jié)構(gòu)緊湊、可靠、簡(jiǎn)單、占用空間少、零件少、易拆卸維修等特點(diǎn)，而且對(duì)于提高旋轉(zhuǎn)軸的使用壽命極為有利（專利號(hào)２００７２００７６８６０．９）。該系統(tǒng)原理（圖５）為：液壓驅(qū)動(dòng)單元采用變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)，將油箱內(nèi)液壓油通過集成塊由進(jìn)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(jìn)油槽，壓入轉(zhuǎn)子（與差速器螺栓連接），通入差速器中，推動(dòng)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(fù)運(yùn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)子與定子形成旋轉(zhuǎn)［２］。差速器內(nèi)軸是與離心機(jī)螺旋相連，差速器外殼與離心機(jī)轉(zhuǎn)股相連，這樣便使離心機(jī)螺旋與轉(zhuǎn)鼓在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)形成相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而形成差速。

            
    該公司研制、采用該結(jié)構(gòu)差速器，應(yīng)用于臥螺離心機(jī)（圖６）。對(duì)該差速器進(jìn)行二元化功能區(qū)分，首先帶來(lái)的是加工水平的要求得到降低，如果效仿國(guó)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(shè)計(jì)要求的范圍，如果提升加工精度要求，整個(gè)制造成本將呈幾何級(jí)數(shù)增加；其次，拆分加工，使各功能單元可獨(dú)立維護(hù)及更換。在用戶使用中，可適當(dāng)降低維修成本。避免了如國(guó)外液壓差速器裝置，一旦出現(xiàn)故障，必須整體拆卸維修，對(duì)于中小使用用戶，因其經(jīng)費(fèi)限定，不太可能配備臥螺離心機(jī)產(chǎn)品備件庫(kù)，一旦出現(xiàn)故障，國(guó)內(nèi)目前專業(yè)維修單位布局尚未成型，在一定程度上會(huì)影響臥螺離心機(jī)用戶的生產(chǎn)。
    ３·應(yīng)用及結(jié)論
    紹興某水處理廠二車間使用２臺(tái)國(guó)外液壓差速器臥螺離心機(jī)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(tái)５３０型液壓差速器臥螺離心機(jī)，轉(zhuǎn)股直徑為５３０ｍｍ。在現(xiàn)場(chǎng)同時(shí)進(jìn)行印染污泥水處理，經(jīng)實(shí)地?cái)?shù)據(jù)記錄測(cè)量，數(shù)據(jù)如表２所示。通過實(shí)際應(yīng)用對(duì)比，該機(jī)型與國(guó)外同屬同液壓差速器離心機(jī)性能對(duì)比上也并不遜色。

              
    在２００８年時(shí)，ＬＷ５３０液壓差速器臥螺離心機(jī)獲得了國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品證書（編號(hào)：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(jī)在多領(lǐng)域均得到使用，且達(dá)到了預(yù)期效果（表３）。

    同時(shí)，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(shí)驗(yàn)室的差速器性能測(cè)試平臺(tái)［３］進(jìn)行檢測(cè)，保證整機(jī)性能，測(cè)試實(shí)例見表４。

    當(dāng)模擬臥螺離心機(jī)推料加壓時(shí)，理論計(jì)算差速與測(cè)試的實(shí)際差速差值控制在１ｒ／ｍｉｎ時(shí)，該被測(cè)差速器才被視為合格，進(jìn)而應(yīng)用臥螺離心機(jī)。該公司生產(chǎn)的液壓差速器臥螺離心機(jī)，經(jīng)公司常年推廣，現(xiàn)已出產(chǎn)約２００余臺(tái)，均達(dá)到設(shè)計(jì)及用戶要求。
參考文獻(xiàn)：
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［３］周成蹊，錢健航，孫祥建，等．大扭矩、低差速液壓差速器測(cè)試平臺(tái)設(shè)計(jì)及應(yīng)用［Ｊ］．機(jī)床與液壓，２０１１（１４）：６１～６２．