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侧入式搅拌机输入轴轴承设计的改进
发布时间：2013-06-15 07:51 来源：未知
1、引言
侧入式搅拌机是由罐的侧壁伸入罐内，它通过法兰盖与罐体的开口法兰相联结。搅拌机的桨叶一般为螺旋桨型。由于螺旋桨的转动，使罐内液体产生两个方向的运动，一个沿着螺旋桨轴线方向向前运动，另一个沿螺旋桨圆周方向的运动。轴线方向的运动，由于受到罐壁的阻碍而使罐内液体沿着罐壁作圆周方向的运动，而液体沿螺旋桨圆周方向的运动，就使罐内液体上下翻动，这样就使罐内液体得到搅拌，并可防止罐内沉积物的堆积。
由于侧入式搅拌机成本比较低，而且能够满足大型容器的搅拌要求，因此应用非常广泛，侧人式搅拌机在脱硫中主要使用在事故浆罐和吸收塔等大型容器中用于塔内浆液的搅拌，防止悬浮液沉淀，同时将鼓入的氧化空气与浆液充分混合。侧入式搅拌机在石油化工的应用主要是使混合好的油品保持均匀和防止分层，其次是防止储罐内沉积物的堆积，特别在原油罐中，可以起到清罐作用，代替笨重的人工清罐并可增加储罐的有效容积。
2007年我公司生产的CFJ3型螺旋锥齿轮侧入式搅拌装置、在出口美国的使用过程中输入轴承座上端的轴承出现早期损坏现象，如轴承滚动体有轻微发黑、保持架也有所损坏、轴承中润滑脂明显减少。更换轴承后出现轴承压盖无法正确调整的现象。这给客户造成了一定的影响，也影响了公司的声誉。
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2、设计分析
该搅拌装置中的减速机安装方式见下图1：电机垂直安装、轴承2上端无挡油装置，轴承下端设有挡油环、挡油环与挡板轴向间隙单边0.5mm、电机功率：7.5kw、电机转速1440r/min，轴承座两端的轴承透盖和挡板对轴承l、轴承2起到轴向定位的作用，轴承2的轴向游隙由轴承透盖调整。两只轴承的型号均为3031 1、在高速(1440r/min)下运转时如果轴承的润滑不良就很容易造成轴承的损坏。另一方面：轴承高速运转时由于滚动体与轴承内外圈摩擦产生热量，于是造成滚动体与周围介质存在温差，故滚动体就会向周围介质以三种方式传热、第一种是热量通过轴承外圈向轴承座传热，第二种是热量通过轴承内圈向齿轮轴传热，第三种是滚动体直接向周围气体辐射热量。上面的三种传热方式中第一、第二种占主导地位，第三种辐射的热量很小故不予论述；在以上论述中因为轴承座的体积比齿轮轴的体积大，所以轴承座散热条件比齿轮轴的好。同时也间接造成轴承内圈的温度比轴承外圈高5～10℃、在高速运转时内外圈的温差会更大。内外圈的温度不同也形成了内外圈的热膨胀量不相同，二者的差值会造成轴承径向游隙减小。
轴承运转后轴承的轴向游隙总的减小量为：⑦+⑧= X+△y，由于轴承在运转过程中温度的不断升高使轴承的游隙逐渐变小，滚动体的摩擦就会造成轴承温度快速上升，温度的上升又使轴承的轴向间隙减小。不断上升的温度加速润了滑脂粘度的下降，在重力作用下变稀的润滑油脂将流到处于高速转动(1440r/min)的挡油环上、挡油环上润滑脂在离心力的作用下通过挡油环与挡板0.5mm的径向间隙甩到轴承座外。通过现场测试发现：油脂在减速机运转十几分钟后就开始被甩到轴承座外。润滑脂的减少更加剧了轴承的摩擦、温升也就上升更快，此种情况的循环最终造成上部轴承早期损坏。
从以上的分析了解到：此安装结构对轴承的良好运转不利。如要在不改变轴承安装方式前提下，要避免此种情况的出现就必须严格控制轴承的安装精度，然而对不同的装配工人其装配精度很难控制，这些均要靠长时间实际工作经验和长时间设备的试运行来保证，对检验不合格的产品要重新调整和试验、于是就延长了装配试验的时间和提高了产品制造成本，为此我们进行了新的设计改进。
3、设计改进
为解决轴承在高速转动过程中轴承温度过高和润滑脂被甩到轴承座外的现象，我们对轴承的安装方式进行了改进。要同时满足以上两种情况、轴承的安装采取背对背的安装方式；这种安装方式由前面分析可知、当温度升高时齿轮轴的伸长量比轴承座的要长，由于轴承采用了上述的安装方式、齿轮轴的伸长不仅没有使轴承的游隙减小反而增大，增大的轴承游隙减少了轴承的滚动摩擦、摩擦的减少就不会造成轴承温度的持续上升。另外在轴承2的下端增加了一个固定的挡油环，这就不会在油脂温度上升时油脂在离心力的作用下被甩出轴承室、经过这种改造使安装、维修更加方便且易于掌握，在对改进后的产品多批次检测中得知：轴承座的温度都不超过85℃，实验表明轴承2的润滑油脂也不会流失、轴承的润滑效果明显改善。经过近一年多的应用再也没有出现过轴承损坏现象，我们对其它同类产品也做了相应的改进、取得同样良好的效果。
4、结论
通过对轴承损坏原因的理论分析、找出了造成轴承损坏的原因，并因此采取了相应的改进措施、解决了轴承早期的损坏现象，此方法对高速输入轴轴承的安装方式有很好的应用，对同类其它传动装置也起到很好的借鉴作用。经过上述改进提高了该类产品质量、降低了成本、减少了产品的交货时间且提高了公司产品在业界的声誉。
