循環(huán)水冷卻系統(tǒng)傳動(dòng)裝置安全性技術(shù)改造

張浩民，汪學(xué)榮，何林林

（1.蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730060；2.中國(guó)石油蘭州石化公司，甘肅 蘭州 730060）

中石油蘭州石化公司動(dòng)力廠循環(huán)水系統(tǒng)涼水塔上的風(fēng)機(jī)為露天安裝，且風(fēng)機(jī)端及中間節(jié)（電動(dòng)機(jī)端可裝防護(hù)罩）處在塔內(nèi)，熱蒸汽自下而上，對(duì)聯(lián)軸器腐蝕嚴(yán)重，成為安全隱患。

一、改造前膜片

由于電動(dòng)機(jī)到風(fēng)機(jī)的距離較大（2 000mm），中間（空軸心）較長(zhǎng)，其與電動(dòng)機(jī)及風(fēng)機(jī)端的聯(lián)軸器之間安裝的膜片組是傳動(dòng)的關(guān)鍵部件，也是易損件。改造前膜片結(jié)構(gòu)如圖1所示，原膜片材料為1Cr18Ni9Ti，系冷軋半硬態(tài)（1/2硬態(tài)） 不銹鋼帶，厚度δ=0.3mm，有25片整體式膜片和連桿式膜片兩種，用自制套筒、套圈在壓力機(jī)上鉚裝成膜片組。其優(yōu)點(diǎn)是剛度大，能傳遞大的扭矩；在軸向和角向有較大的撓度補(bǔ)償能力，并有一定的吸振、減振作用，而且不需要潤(rùn)滑，壽命長(zhǎng)，傳動(dòng)效率高，具有節(jié)能效果。這種冷軋不銹鋼帶雖然強(qiáng)度高，但是價(jià)格昂貴，結(jié)構(gòu)單一，柔性欠佳，使用中若出現(xiàn)斷裂，膜片甩出，將對(duì)操作者的安全造成影響。

圖1 改造前膜片結(jié)構(gòu)

二、改造后的膜片

為了減少成本，改善使用性能，擴(kuò)大應(yīng)用范圍，將昂貴的不銹鋼金屬材料改為較便宜的以非金屬材料為主的各向異性復(fù)合材料。此改造摒棄了以往各向同性的金屬材料膜片，在結(jié)構(gòu)上兼有金屬與非金屬的優(yōu)點(diǎn)，強(qiáng)度和柔度大，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積較小。結(jié)構(gòu)上的特殊性決定了產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝與以往的膜片不同。先固定金屬部件后注入非金屬，使異性材料能夠充分地結(jié)合在一起。膜片結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

新型各向異性材料膜片聯(lián)軸器的膜片主要是由基體（聚氨基甲酸乙酯）、不銹鋼片（δ=0.4mm，形狀為圓環(huán)狀）、不銹鋼絲（d=0.5mm）、螺栓孔套筒組成，是一種可以代替金屬膜片的新型聯(lián)接裝置。

利用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，在一定載荷和已知膜片結(jié)構(gòu)、尺寸及相關(guān)參數(shù)下，運(yùn)用美國(guó)ANSYS公司的有限元分析軟件——ANSYS對(duì)各種現(xiàn)場(chǎng)使用中出現(xiàn)的可能應(yīng)力進(jìn)行分析，以合理選材，合理確定結(jié)構(gòu)形式和尺寸，確保膜片受力情況分析有據(jù)。應(yīng)用疲勞損傷公式（蘭德格拉夫公式、道林公式計(jì)算膜片壽命）及計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程運(yùn)算求解，從而進(jìn)一步對(duì)膜片進(jìn)行壽命分析，并估算出所需的各向異性材料膜片聯(lián)軸器的疲勞壽命，達(dá)到了設(shè)計(jì)性能指標(biāo)。

此膜片的基本工藝為：先制造零部件如不銹鋼片、螺栓孔套筒，然后按圖紙要求進(jìn)行組合固定，最后放入模具注入基體，冷卻成型。

圖2 改造后膜片結(jié)構(gòu)

非金屬膜片樣品試做成功后，對(duì)公司現(xiàn)存的兩塔循環(huán)水冷卻系統(tǒng)傳動(dòng)裝置進(jìn)行了改造，并對(duì)夏天的整機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行了跟蹤檢測(cè)記錄，對(duì)兩種聯(lián)軸器膜片運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行了綜合比較。主要參數(shù)比較見(jiàn)表1。

此外，其他性能也得到顯著改善，截至目前運(yùn)轉(zhuǎn)情況良好，振動(dòng)、噪聲、運(yùn)轉(zhuǎn)周期、腐蝕等情況均有所改善，

表1

補(bǔ)償徑向、軸向、角向偏差的性能，吸收和減弱來(lái)自主機(jī)的振動(dòng)及運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性明顯優(yōu)于改造前。

[1]陳榕林.機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)用手冊(cè) [M].科學(xué)技術(shù)出版社，1995.

[2]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)圖冊(cè) [M].化學(xué)工業(yè)出版社，2001.

[3]張翠風(fēng).機(jī)電設(shè)備維修技術(shù) [M].積雪工業(yè)出版社，2001.