双级活塞推料离心机推杆断裂分析及改进方案

    HR500-N双级活塞推料离心机(图1),其转鼓直径:Φ500/Φ438mm,转鼓转速1500r/min,分离因素630/552,推料行程:50mm,推料片与筛网间间隙0.05~0.2mm,推料次数:≤80次/min,推杆长度:1428mm。双级活塞推料离心机加料、分离、洗涤、卸料等工序都在全速运转下连续进行,能在保证物料有足够停留时间的情况下,物料层较薄。且当物料被从上一级转鼓推到下一级转鼓时,使物料有松动机会,有利于物料的脱水和推送,因而适用于多种物料的分离。其工作过程中,卸料是由复合油缸等液压系统控制的往复活塞带动推杆,推杆与第一级转鼓(Φ438mm)由螺母联成一体共同作旋转往复运动,相邻转鼓间随推杆的往复运动交替进行物料推送,达到卸除物料的目的。该离心机由推杆带动相邻转鼓间的往复运动时均卸料,油泵和电机负荷均匀。但推杆承受着交变的载荷,推送物料时其载荷值变化较大。

　　HR 500-N双级活塞推料离心机,在其推杆尾部加工有螺纹,依靠旋合螺母时导入的轴向预紧力,把双级活塞推料离心机的推杆与活塞联成一体,由此传递往复运动。若旋合螺母松动或推杆断裂,则推杆与活塞联接就失效了。推杆与活塞联接一旦失效,第一级转鼓将不能产生往复运动,卸料即停止。某盐矿使用HR 500-N双级活塞推料离心机进行盐粒与母液分离,在近一个月的试生产过程中推杆发生断裂,严重影响了生产。推杆断裂部分(见图2)位于推杆尾部螺纹退刀槽处,其截面尺寸由轴向长度外径,内径决定。为解决双级活塞推料离心机推杆的使用寿命问题,本文从强度方面对推杆的断裂进行了应力分析,用扫描电镜对断裂部位进行了检验,探讨了断裂的原因并提出了改进方案。

    1　推杆技术指标及应力分析

    1.1　推杆(图1)加工的技术要求

    (1)按ZB77002-88《离心机、分离机锻焊件常规无损探伤技术规范》,作双级活塞推料离心机推杆的超声波和磁粉探伤检查;

    (2)整体调质处理(240~280HB);

    (3)推杆材料:45#钢、质量64kg,长1428mm。

    1.2　力学模型及危险段面

    根据推杆工作过程,所作简化如下:推杆尾部Φ37mm的内孔承受推动活塞移动的液压,但该处的外部受到等同活塞内孔液压的作用,因而忽略液压油油压对推杆尾部的影响。在旋转过程中,由推杆的头部带动转鼓旋转,推杆尾部不承受旋转扭矩作用,也忽略其影响。工作时,推杆尾部螺纹部分联接紧固活塞后,螺纹部分不仅承受预紧拉伸应力和拧紧力矩产生的剪应力,而且由活塞带动推杆、推杆推动第一级转鼓作往复运动卸出大小转鼓内的物料时,推杆主要承受交变载荷作用。根据机械零件设计中螺纹齿的载荷传递规律,第一扣螺纹齿承受1/3载荷。因而推杆的第一扣齿齿根与退刀槽过渡处应是危险段面。