连续混捏机易损件的国产化改进

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连续混捏机是炭素制品生产的关键设备，相对于以前所使用的混捏锅，该设备充分体现出产能大、糊料质量稳定、性能可靠的优点，很好地满足了现代化生产的要求。但其受磨易损部件(衬板、定齿、动齿)磨损较快，使用寿命短，使检修时间相对较长，设备开动率低，影响正常生产；且原装进口备件价格昂贵，生产、运输周期长，运费等附加费用高，造成设备的运行成本居高不下，极大影响了企业的生产和效益。

笔者针对上述问题，结合生产实际进行了探索研究，以期达到保证设备长周期连续正常运转，降低运行及检修成本 ，提高生产效率和经济效益的目的。

2 混捏机基本结构及工作原理混捏机的基本结构如图 1所示 。

图 1 混捏机主体结构示意图1.旋转接头(接导热油管) 2.排料档板 3.机壳(腔体)4.进料口 5.联轴器 6.限矩耦合器 7.驱动电机 8.齿轮箱9.混捏轴 1O.排料 口(溜槽) l1.滑动轴承支座 12.机座混捏工作的主体为-长筒状腔体，以及安装于其内部中心线上的混捏轴。轴上装有螺旋叶片状的动齿，在左螺旋线上 1个导程分三段(即成三齿)均匀分布如图2所示。腔体内壁衬以衬板，其上按左螺旋线轨迹每导程均匀分布有 3个菱形块状定齿如图 3所示 J。

这样，糊料-边在动齿的推动作用下向前运动，-边受动齿和定齿的挤压而不断分离、混合，由此达到充分混合的目的。

图2 混捏轴结构示意图C二I l；装藐图3 衬板结构示意图3 易损件使用状况某厂所使用的进口混捏机上共装有衬板 8套，定齿 61套，动齿 20段(见图2、3)。通过最初的几次开机检修发现：磨损最为严重的是c段(进料端)衬板，其次是定齿、动齿、其他段衬板。大约每生产3万吨糊收稿13期：2013-04-18作者简介：白彦龙 (1974-)，男，甘肃庆阳人 ，助理工程师，主要从事炭素厂设备管理工作。

· 159 ·经验交流 2013年第3期(第26卷，总第125期)·机械研究与应用 ·料就必须更换 C段衬板 l套及 10～20套定齿，大约每生产6万吨糊料就必须更换5～10段动齿，而其他段衬板磨损量较小，估计可生产糊料 10万吨左右。

4 国产化的实现4.1 准备工作磨损最为严重的是 C段(进料端)衬板，其次是定齿、动齿、其他段衬板，并且 C段衬板更换困难、价格最贵，因此改造工作首先是从 C段衬板开始的。

经过实物测绘，并借助各零部件间的装配位置、配合关系、尺寸链等，再参考通用设计准则或惯例，推算出了C段衬板的详细尺寸，并绘制出尺寸图。同时对衬板材质进行了分析化验，确定了选材设计，最终完成了 C段衬板的零件制造图并进行试制◆接着，又相继完成了定齿、动齿及其他段衬板的实物测绘、材料分析、设计出图及制作。

4.2 实验及应用情况在随后的开机检修时，首先更换了-套国产的 C段衬板，定齿部分则将国产件、进口件各更换了几套，以作对比。1个多月后(连续生产了大约 1万吨糊料)，进行了开机检查，发现国产件使用状况 良好：衬板磨损情况正常，国产定齿与进口件相比磨损程度相似，无明显差异，国产化工作初见成效。随后的检修中又实验性的使用了几段国产动齿，使用情况良好，动齿的国产化目标也得以实现。

通过半年多的持续实验研究，混捏机受磨易损件的国产化目标全部得以实现，使得备件购置费用大为降低；但同以前相比，其使用寿命的增长并不十分明显，为此还须作进-步研究、改进。

5 技术改进5.1 延长衬板使用寿命(1)问题提出 经过多次的开机检修发现：使用寿命最短的 C段衬板，往往只是因为在第-个定齿处被磨出深坑，为了避免糊料将此处衬板下方混捏机筒壁本体磨坏，不得不将其更换，而C段衬板的其余部分磨损情况并不严重，尚可继续使用。因此，只要能够减缓 C段衬板在第-个定齿处的磨损，就可大大提高整块衬板的使用寿命。

(2)原因分析 针对上述情况，对 C段衬板上第-个定齿处糊料的摩擦情况作如下分析：① 此处糊料刚刚从进料口进入，尚未开始混合，石油焦表面没有液体沥青的浸润，仍处于干料颗粒状，因此其运动时的摩擦力较大，对被接触物(衬板、定齿、动齿)来说磨损也较大，而往后随着石油焦颗粒和液体沥青的逐渐混合，情况则有所改善；② 此处混捏轴由连续螺旋状的送料段向不连续螺旋状的昆捏段(动齿)过渡，糊料的运动方式也随之由较为平缓的连续式螺. 1 60 ·旋进给往复直线”运动，变为交变的间断式螺旋进给往复直线”运动 J，此外定齿也从此处开始出现，使得糊料的运动受阻，运动方式更加复杂。对被接触物(衬板、定齿、动齿)来说，糊料运动方式的突变意味着对它们形成反复的冲刷作用，从而加剧了磨损。

上述因素对衬板 、定齿、动齿都发生作用，但由于定齿、动齿的工作部分都具有-定的流线型结构，因此所受的影响相对较小；而衬板不具备此条件且必须与糊料大面积接触，因而所受的影响很大。

(3)解决办法--衬板修补技术 根据上述分析，先后采取了诸如改变沥青下料口位置、不安装 C段衬板上第-个定齿等措施，然而效果都不理想，且出现了沥青冒料、其他部位磨损加剧等现象，使情况更复杂〉低磨损量的办法行不通，因此不得不恢复混捏机原始工作结构，寻求采取修复过度磨损部位的办法来延长衬板的使用寿命。

经反复比较和实验，发现了-种冷焊聚合钛合金复合材料的耐磨修补剂，其耐磨损性、耐腐蚀性较好，且与金属结合强度高，比较适合于衬板的修补。于是在-次开机检查中，当发现-个月前更换的 C段衬板在第-个定齿处已磨出-个深坑时，便用该耐磨修补剂进行了修补实验。-个月后再次开机检查实验效果，发现修补部分已被磨去，但修补层下的衬板本体磨痕没有明显加深，说明修补层很好地保护了衬板。所以没有象以前检修方案那样直接更换衬板，而是仍用修补剂进行修补。-个半月后再次开机检查，情况与上次相同。此时衬板已连续使用近4个月，生产了约3万吨糊料，且经修补后，仍可继续使用。最终此套衬板经反复修补，-直使用近-年时间(生产了约8万吨糊料)，证明修补过度磨损部位以延长衬板使用寿命的办法是切实可行的，且效果十分明显。

5.2 定齿结构改进(1)问题提出 定齿的消耗数量是最大的，每次检修均要更换-定数量。而其损坏失效形式也基本- 致，均为两侧外壁因磨损而不断收窄变薄，直至露出内腔螺纹线甚至完全磨穿、断开，如图4所示。如果能避免定齿外壁磨损或减缓其磨穿失效的速度，就能提高定齿的使用寿命。

图4 定齿磨损失效形式(下转第 162页)经验交流 2013年第3期(第26卷，总第125期)·机械研究与应用 ·磨、时效、二次半精磨等-系列加工工序后进行精磨，精磨是最主要的工序，直接决定了主轴的最终精度。

精磨时先加工主轴部分，装卡方式如图2，将安装好的芯轴及主轴安装到外圆磨床上，调整后空运转 30min后 J，用千分表检查主轴的外圆及端面跳表有无变化，运转是否稳定。待机床运转稳定后再开始磨削。精磨削主轴所有外圆以及端面至尺寸后安装主轴接头，同样主轴接头在安装之前也在孑L口加工有与芯轴锥面相同角度的倒棱。按图 3方式装卡带有主轴接头的主轴组件。半精磨、精磨接头部分的锥面及端面达图纸要求。

l/ l I(上接第 160页)图2 利用芯轴加工主轴(2)原因分析 原定齿结构为：本体与固定螺栓分体，定齿心部为中空内螺纹，固定螺栓由混捏机外向定齿内穿人固定，因此其侧壁相对较保由于侧面是定齿的主要工作面(见图5)，磨损较快，因此短时间内其侧壁就会磨穿，露出螺纹线。此时须及时更换，否则定齿进-步磨损直至磨穿，造成固定螺纹完全失效，进而使定齿移位、甚至完全脱落，损害设备。

(3)解决办法 -体式定齿：根据以上分析，决定对定齿进行优化设计，改变其结构：将定齿与螺栓设计为-体式结构，螺杆部分由混捏机内向外穿出，用单独的螺母在混捏机外部固定，如图6所示。

在随后的检修中，换上了部分改进型-体式定齿，进行实验对比♂果使用效果良好，且装卸较原设计方案更为简单、方便，于是在检修定齿时，逐步进行了全面替换。相比于以前，改进型定齿使用寿命延长了约 1/3，且避免了定齿断裂移位造成动齿折断等次生危害，设备安全性能大为提高。

6 结 语本文通过对混捏机结构及原理、糊料状况以及易损件磨损机理等方面的仔细研究、分析，充分消化和· 162·图3 利用芯轴加工主轴组件4 结 论这种利用自定心芯轴加工大型薄壁主轴的方法不仅完全保证了加工精度，主轴前锥面及轴承面圆度达到了0.002 rnm，远高于图纸要求，同时也提高 生产效率。定心芯轴在公司的数控管子车床的主轴加工中也多次使用，都能完全保证加工精度。