國產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，同時使國產臥螺離心機具備了與國外產品競爭的實力。
    關鍵詞：液壓差速器；臥螺離心機；國產化
    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
    目前國內生產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（如驅動液壓單元）在國內生產組裝的形式，應用在各分離領域內。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，降低了國內產品的競爭實力。針對該臥螺離心機現狀，上海市離心機械研究所有限公司采用引進技術，結合國內相關加工水平，成功的將國產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）通過旋轉體（轉鼓與螺旋）（圖２）高速旋轉，產生幾千倍重力加速度，使通過進料口進入旋轉體內的物料迅速的固、液分層，并通過差速器這一裝置，使旋轉體的轉鼓與螺旋產生相對速度，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。其中擺線差速器結構緊湊，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、煤礦污水等分離領域時，產生局限性，臥螺離心機性能不能完全發揮；行星差速器相對結構較大，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，即便很小的質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，由于通過液壓系統產生差速，使臥螺離心機的差速最小在１ｒ／ｍｉｎ至２５ｒ／ｍｉｎ實現無沖擊無級變速，大大提升了臥螺離心機的應用領域。

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

            
    該公司研制、采用該結構差速器，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，如果效仿國外結構，采用一體式加工，其主軸所產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，一旦出現故障，必須整體拆卸維修，對于中小使用用戶，因其經費限定，不太可能配備臥螺離心機產品備件庫，一旦出現故障，國內目前專業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。
    ３·應用及結論
    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，轉股直徑為７２０ｍｍ；四車間采用該公司自主研發生產的１６臺５３０型液壓差速器臥螺離心機，轉股直徑為５３０ｍｍ。在現場同時進行印染污泥水處理，經實地數據記錄測量，數據如表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品證書（編號：２００９ＧＲＣ００００５）。經過近十年的研制、開發生產，該公司所提供的液壓差速器臥螺離心機在多領域均得到使用，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。該公司生產的液壓差速器臥螺離心機，經公司常年推廣，現已出產約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．工業離心機選用手冊［Ｍ］．北京：化學工業出版社，１９９９．
［２］成大先．機械設計手冊［Ｍ］．北京：化學工業出版社，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．