犁刀混合机动轴密封失效原因分析与研究

针对犁刀混合机工作介质为粉末物料时动轴密封失效问题,根据动轴密封试验结果及动轴密封原理展开失效原因分析。结果表明,密封气体出口压力大于工作介质压力、密封气体出口压力沿圆周方向均匀性、气密封通道宽度尺寸b沿圆周方向均匀性等3个条件,是保证犁刀混合机动轴密封性能的关键。在此基础上,再采用理论计算及有限元仿真相结合的方法对动轴密封失效原因展开进一步分析,根据分析结果分别从动轴密封设计、制造角度提出了犁刀混合机动轴密封失效的解决方法;最后通过试验验证了解决方法的正确性。试验结果表明,在动轴密封密封气体出口压力、配气环等设计符合要求的情况下,气密封通道宽度尺寸b沿圆周方向的偏心量为0.1 mm时,其连续密封时间分别是偏心量为0.3,0.6 mm时的3倍、13倍,即通过降低气密封通道宽度尺寸b沿圆周方向的偏心量,对提高动轴密封装置的密封性能有显著效果。研究成果对犁刀混合机动轴密封设计及应用具有一定指导意义。

基于压差法的海底气举扬矿装置建模与工作特性分析

气举扬矿装置通过气-液-固三相间动量交换,实现海底矿浆的举升,能长期在泥、水、砂等多相共存的恶劣环境中工作,克服了传统机械泵耐磨性差、密封要求高的缺点,具有极强的市场应用价值和广阔的应用前景。海底气举扬矿装置气-液-固三相力学作用过程极为复杂,传统三相力学平衡方法难以精确建立海底气举扬矿模型,严重影响扬矿装置的设计与过程控制。为了提升扬矿性能,在不考虑气-液-固内部力学作用机理情况下,从气-液-固混合流体整体压降衰减角度建立扬矿装置理论模型。提取扬矿管气-液-固流动单元,分析流动单元与管壁的摩擦损耗特性,建立混合流体的压差模型,并以扬矿管进出口压力为约束条件,形成了扬矿理论模型,突破了常规三相力学建模繁琐难题。在此基础之上,搭建海底气举扬矿实验测试平台,验证了理论模型的可靠性,研究结果表明:1)理论模型与实验值吻合度较高,误差在17.6%范围内;2)增大气体表观速度提高了混合流体压差,却降低了含固率,这可能是因为高进气工况下液流摩擦损耗较大,可采取液流减阻策略提高扬矿性能;3)固体颗粒表观速度随气体表观速度先增加后减小,存在最优气体表观速度使得装置扬矿量最大。研究结论为海底气举扬矿装置多相流动特征分析及装置优化设计提供理论基础与技术支撑。

大型犁刀式混合机腔体组件结构与工艺设计

大型犁刀式混合机(容积2000 L以上)腔体长度一般在2000 mm以上,直径一般在1000 mm以上,其结构与工艺设计较小型犁刀式混合机难度更大,所以对腔体组件进行合理的结构和工艺设计是保证大型犁刀式混合机可靠性的前提和关键。针对腔体组件的结构设计及工艺设计,首先分析腔体组件结构设计中的关键点及关键设计参数,建立分析模型并利用有限元法验证其结构设计的合理性;再完成腔体组件的工艺分析及设计并利用加工实物的方法验证其工艺设计的合理性;最后总结腔体组件在制造工程中存在的问题并进一步优化结构及工艺设计。设计方法及验证结果可为犁刀式混合机腔体组件的结构及工艺设计提供参考和依据。

犁刀式混合机飞刀轴结构设计及临界转速计算

飞刀轴的可靠性直接关系到犁刀式混合机的可靠性及混合效率,而飞刀轴的可靠性取决于飞刀轴的结构设计及临界转速确定(横向振动问题),这两个决定因素也是保证飞刀轴可靠性的前提和关键。针对飞刀轴的结构设计及临界转速计算问题,首先建立飞刀轴受力分析模型,通过飞刀轴受力分析,利用极限计算法确定飞刀轴的最小轴径,再通过有限元法计算出飞刀轴的一阶临界转速并验证计算结果的准确性,最后根据有限元计算结果反推出飞刀轴轴承支撑距离与轴总长之比μ=0.3时的支座型式系数。计算结果表明:飞刀轴的最小轴径取16 mm可满足强度要求;飞刀轴的工作转速应低于7798 r/min,实际工作转速满足要求;按最大误差4%计算,取比有限法计算结果小的值,即μ=0.3时的支座型式系数λ_(1)=4.49。计算方法及结果可为犁刀式混合机飞刀轴的设计提供参考和依据。

犁刀式混合机传动方案分析与研究

犁刀式混合机一般采用连续式工作制,因轴端密封零部件一直与物料颗粒接触,相较其它零部件更易磨损,其维修频率一般较高,所以轴端密封零部件维修工作的便利性是评价犁刀式混合机性能优劣的主要指标之一,传动方案设计优劣是影响其维修性的关键因素,为提高犁刀式混合机维修性,该文以犁刀式混合机传动方案设计为研究对象,通过设计两种较为常见的传动方案,以轴端密封零部件的维修性为评价指标,分析传动方案的优缺点并提出缺点具体解决方法。研究结果可为犁刀式混合机传动方案设计提供参考和依据。

犁刀式混合机搅拌主轴结构设计及临界转速计算

搅拌主轴的可靠性直接关系到犁刀混合机的可靠性,其结构设计及临界转速确定(横向振动问题),也是保证搅拌主轴可靠性的前提和关键。针对搅拌主轴的结构设计及临界转速计算问题,首先建立搅拌主轴受力分析模型,通过受力分析,利用极限计算法确定搅拌主轴的最小轴径,再通过理论及有限元法计算出搅拌主轴的临界转速并验证计算结果的准确性,计算方法及结果可为犁刀混合机搅拌主轴的设计提供参考和依据。