大型离心机转鼓加强箍的制造要点与思考

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摘 要 本文通过近年离心机转鼓加强箍的制造实践，总结了加工和套合过程中值得重视的若干要点。笔者深感离心机转鼓加强箍的研究设计，具有诱人的前景。试图梳理出一条转鼓加强箍制造的顺畅通道，为推进加强箍的设计工作助力。

关键词 离心机转鼓；加强箍；制造；要点；思考

中图分类号TH13 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）95-0144-02

过滤式离心机转鼓的大致结构，是个上下有封板的薄壁圆筒。其外径形状，有光滑圆柱形的，也有带若干条圆环状“加强箍”的。不过，笔者注意到目前国内主流的大型过滤式离心机转鼓，带有加强箍结构的不太多见。

经过一些调查了解，我肤浅地以为，这种现象的原因，也许是由于国内离心机行业条件所限，尚未有组织地大规模应用计算机有限元分析方法对加强箍作用进行系统研究，尚未形成权威的、普遍性的、精确量化的统一理论；虽然近年学术界关于加强箍作用的探索，已经很明确地得出了“加强箍可以显著降低转鼓圆周筒壁应力”的定性结论[1][2][3]，但是，关于加强箍如何制造、加强箍与转鼓筒壁采用怎样的连接方法，才容易实现、安全可靠、成本较低？国内文献中几乎找不到这方面的讨论。设计部门往往将加强箍制造视为畏途。而正是由于缺乏充分的数据支撑，为确保万无一失，对转鼓的设计、对加强箍应用的探索自然偏于保守。

加强箍的设置与转鼓筒壁的减薄，是此消彼长的复杂关系。这些已远远超出了本文的话题。笔者明白，眼下可以做的一件有意义的事情，是将近年本人主办过的大型转鼓加强箍的制造要点和盘托出，梳理出一条转鼓加强箍制造的通道，为决策部门的可行性分析、研究部门的设计改进，提供一些实践方面的依据。

图一是我单位曾承接制造的某型号离心机转鼓。

这种转鼓材料为不锈钢，外径上带有五个加强箍1#～5#。加强箍与转鼓外壁是用“温差法”过盈套合。因为牵涉到冷、热加工的“跨界”操作，过程比较复杂。制造之前，我们进行了周密的策划。在制造过程中几个关键点出现的麻烦，都成功地得到控制。

下边介绍加强箍制造的主要环节：

见图二a示，先在车床卡盘上均匀安放八个可调支承座s，细心调整，让加强箍毛坯端面①依靠自重刚好平稳地坐落在各个支承座上。再移动卡盘上的四个卡爪t，刚好撑住加强箍内径②。再借助安放在卡盘上的四个横向顶柱u，轻轻顶紧加强箍外径③，这时加强箍毛坯装夹完成。需要指出，这个步骤需注意二个要点，一是不可野蛮装夹，应尽量顺从毛坯的自然状态；二是由于装夹力比较轻，稳妥为重，应选用温和的切削用量，将端面④加工好。

第二步见图二b示，拆除上一步骤的夹具。在车床卡盘上均匀安放八个等高支承座v，这些支承座的顶部必须严格与车床回转轴线垂直。将加强箍调面，已加工的端面④平放在等高支承座顶部。在等高支承座正上方，用八个压板w压紧端面①靠外侧的位置。然后加工内径②。需要说明一下，根据后面提到转鼓外径的轻微锥度，我预先通过比例计算，确定同一转鼓的五个加强箍的内径：在符合图纸尺寸公差前提下，1#～5#各有轻微的区别，以便与转鼓相应位置更好地匹配。待加工完毕，内径最大的那个箍标记为1#，以此类推，内径最小的标记为5#。紧接着加工端面①靠内侧大部（被压板w压住的位置除外），按图纸尺寸车准厚度50。见图二c示，在等高支承座正上方，用另外八个压板y压紧端面①靠内侧已加工位置，再小心拆除外侧的八个压板w。注意，在替换压板的全过程，加强箍不可有任何移位。小心接刀继续完成整个端面①的加工。最后，按图纸尺寸车好加强箍外径③。至此，加强箍全部加工就绪了。

3）加强箍与转鼓套合的要点。本案例转鼓与加强箍为过盈套合，加强箍内径比转鼓外径平均小0.35mm，在室温环境下，加强箍是不可能轻易套入转鼓的筒壁的。将加强箍单独加热，箍内径就会胀大一些，这样才能套到转鼓上面去。这个冷缩热涨的原理不难理解。不过，“温差法”过盈套合的过程不可逆，如果中途出现什么差错，没有后悔药可吃。 所以要准备周密的措施顺利达到目的。

静置冷却至室温，才可以将20支定位销拔出。此时，加强箍内径恢复到加热前的尺寸，牢牢地环抱着转鼓筒壁，已经永久地结合在一起了。

事后的跟踪回访表明，这批转鼓在使用中没有出现任何问题。

笔者粗略拜读过近年学术界一些离心机转鼓加强箍的研究文献，比较认同天津大学杨培志提出“加强箍分布参数和鼓箍套合预紧量可显著影响转鼓圆周筒壁应力”的研究结论【1】。根据杨文的研究模型，在c≤3.5，鼓箍套合预紧量取0.8mm的条件下，转鼓圆周筒壁应力竟降低50%以上。结合本案，如果鼓箍套合过盈量取0.8mm，加强箍或许可以减少到三个；转鼓或许可以改成更薄的筒壁（甚至只有原来1/2），或许可以改用强度更低、价格更便宜的材料，设计部门还有不少操作空间。

以国内主流的某型号离心机为例，转鼓目前总造价约为12万元，其中圆周筒壁的材料成本约为5万元，因为筒壁材料成本占据了总成本的41.7%比例，只要这一部分设法节省下来，而加强箍的制造又相对比较容易、比较可靠，减低转鼓总成本大有文章可做，这个努力方向应该不会错。

参考文献

[1]杨培志.加强箍对离心机转鼓应力特征影响的研究.天津大学，2008，6.

[2]程金凤，戚俊清.加强箍对离心机转鼓强度的影响.流体工程，1988，4.

[3]杨培志，谭蔚.加强箍结构参数对离心机转鼓应力的影响.流体机械，2010，4.