王佳慶，雷立猛

（1.廣州大學(xué)機(jī)電學(xué)院，廣東廣州 510006；2.廣東派勒智能納米科技股份有限公司，廣東廣州 511495）

0 引言

近年來，隨著我國材料科學(xué)的飛速發(fā)展，各行業(yè)對精細(xì)材料需求日益增加。砂磨機(jī)是精細(xì)材料制備的關(guān)鍵設(shè)備之一。砂磨機(jī)屬于濕法超細(xì)研磨設(shè)備，是從球磨機(jī)發(fā)展而來，是物料適應(yīng)性廣、效率高的研磨設(shè)備，廣泛應(yīng)用于冶金、礦業(yè)、非金屬礦物材料、化工、陶瓷和新材料領(lǐng)域[1]。砂磨機(jī)主要分為立式砂磨機(jī)和臥式砂磨機(jī)兩種。臥式砂磨機(jī)由機(jī)座、主軸部件、研磨裝置、冷卻裝置、控制系統(tǒng)、輔助裝置等組成[2]。本文以目前在濕法研磨技術(shù)中應(yīng)用廣泛的臥式砂磨機(jī)為研究對象，通過對臥式砂磨機(jī)機(jī)座進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計，采取整體機(jī)座以增加剛性，主軸部件的實(shí)心主軸改進(jìn)為空心主軸，以改善冷卻效果。

1 臥式砂磨機(jī)工作原理簡述

臥式砂磨機(jī)是具有水平筒體的可連續(xù)生產(chǎn)的超微粒研磨分散機(jī)械。其工作原理是：預(yù)先進(jìn)行分散潤濕處理的固-液相混合物料經(jīng)計量泵，從臥式砂磨機(jī)上部進(jìn)料管輸入筒體內(nèi)，電動機(jī)帶動主軸上的分散器旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生動能，物料和筒體內(nèi)的研磨介質(zhì)一起被高速旋轉(zhuǎn)的分散器攪動，從而使物料中的固體微粒和研磨介質(zhì)相互間產(chǎn)生強(qiáng)烈的碰撞、摩擦、剪切作用，介質(zhì)間的物料粒子受力變形并產(chǎn)生應(yīng)力場。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到顆粒的屈服或斷裂極限時，便產(chǎn)生塑性變形或破碎。未被粉碎的顆粒受離心力作用被甩向砂磨機(jī)筒壁，此區(qū)研磨介質(zhì)密度最大，從而強(qiáng)化了粉碎作用，粉碎后的微小顆粒經(jīng)分離器與研磨介質(zhì)分離后，從出料管流出[3]。臥式砂磨機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示[4-5]。

圖1 臥式砂磨機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖

圖2 25升臥式砂磨機(jī)優(yōu)化前結(jié)構(gòu)組成

2 臥式砂磨機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

臥式砂磨機(jī)主要組成部分是機(jī)座、主軸部件、研磨裝置、冷卻裝置、控制系統(tǒng)、輔助裝置等。隨著臥式砂磨機(jī)應(yīng)用范圍日益廣泛，人們對砂磨機(jī)的研究越來越深入。但現(xiàn)在大多數(shù)研究主要集中在臥式砂磨機(jī)的研磨原理、研磨盤的結(jié)構(gòu)參數(shù)以及工藝參數(shù)等，而很少對機(jī)座、主軸部件進(jìn)行研究。本文以目前應(yīng)用廣泛的25升臥式砂磨機(jī)為研究對象，對其機(jī)座、主軸部件等結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)分析。

2.1 機(jī)座部件優(yōu)化改進(jìn)

一般而言，砂磨類的工況環(huán)境較為惡劣，振動很大，不僅對零部件的損耗較大，直接影響到機(jī)器本身的使用壽命，而且振動作用通過機(jī)器本身的剛性結(jié)構(gòu)傳遞給操作者，導(dǎo)致操作者易產(chǎn)生疲勞感，在一定程度上造成職業(yè)病的發(fā)生，可能對操作者人身造成一定傷害。

優(yōu)化前，軸承座安裝于機(jī)架上，軸承座與機(jī)架用螺釘固定連接在一起，剛性較差；電機(jī)軸與主軸的平行度需安裝時人工保證。電機(jī)置于機(jī)架內(nèi)部，皮帶的松緊程度通過電機(jī)板處的螺栓螺母機(jī)構(gòu)來調(diào)節(jié)，操作比較困難。

優(yōu)化后，軸承座與機(jī)架合為一體，整體鑄造、加工，整機(jī)剛性大大改善；電機(jī)安裝孔與主軸組件安裝孔在同一設(shè)備上一次加工成形，有效保證了電機(jī)軸與主軸的平行度。電機(jī)置于機(jī)座上部，皮帶的松緊程度通過漲緊輪來調(diào)節(jié)，操作簡易方便。

2.2 主軸部件優(yōu)化改進(jìn)

圖3 25升臥式砂磨機(jī)優(yōu)化后結(jié)構(gòu)組成

在研磨過程中研磨筒體內(nèi)由于摩擦?xí)a(chǎn)生很高的熱量，隨著溫度升高物料會產(chǎn)生凝結(jié)的現(xiàn)象，對設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響。砂磨機(jī)內(nèi)筒體產(chǎn)生的溫度通常用冷卻循環(huán)水進(jìn)行冷卻，因轉(zhuǎn)子周圍流體的層流運(yùn)動，在轉(zhuǎn)子周圍形成“熱斑”，“熱斑”溫度過高將對熱敏性漿料的質(zhì)量造成不良影響。

優(yōu)化后，將主軸由實(shí)心軸改成中空軸，通過對主軸強(qiáng)度和剛度計算，內(nèi)徑設(shè)為28 mm，在主軸中心裝入一根水管，使冷卻循環(huán)水從水管外側(cè)與主軸形成的空腔中流進(jìn)，冷卻主軸及與其接觸的物料，降低了主軸周邊的溫度，帶走主軸、轉(zhuǎn)子以及密封件產(chǎn)生的熱量，改善了整個系統(tǒng)的性能。

對25升臥式砂磨機(jī)機(jī)座、主軸部件等結(jié)構(gòu)優(yōu)化前、優(yōu)化后結(jié)構(gòu)組成具體見圖2和圖3。

3 結(jié)語

通過優(yōu)化前、優(yōu)化后兩種結(jié)構(gòu)組成對比分析，可以得出結(jié)論：對傳統(tǒng)臥式砂磨機(jī)機(jī)座、主軸部件結(jié)構(gòu)優(yōu)化，能夠有效地提升臥式砂磨機(jī)的使用性能，確保砂磨效果，并能在一定程度簡化操作。其中，對機(jī)座部件結(jié)構(gòu)優(yōu)化，可以增強(qiáng)整機(jī)剛性，延長整機(jī)使用壽命，降低操作難度，減少對操作者的職業(yè)傷害；對主軸部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計可以較好地克服砂磨過程中的“熱斑”效應(yīng)，改善研磨過程中的冷卻效果，確保研磨漿料特別是熱敏漿料的質(zhì)量，有效提升經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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［6］張國旺.超細(xì)粉碎設(shè)備及其應(yīng)用［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2007.

(編輯：阮 毅)

金明精機(jī)“風(fēng)電、航空專用寬幅多層膜吹塑成套裝備研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目通過科技成果鑒定

2018年2月3日，廣東省機(jī)械工程學(xué)會在廣州市組織并主持召開了由廣東金明精機(jī)股份有限公司完成的“風(fēng)電、航空專用寬幅多層膜吹塑成套裝備研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”科技成果鑒定會。

廣東省機(jī)械工程學(xué)會常務(wù)副理事長兼秘書長劉奕華出席鑒定會并做會議總結(jié)，副秘書長邵明主持會議。

廣東金明精機(jī)股份有限公司是一家集研發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)和銷售于一體的薄膜裝備供應(yīng)商，產(chǎn)品涵蓋薄膜吹塑機(jī)組、薄膜流延機(jī)組和薄膜拉伸機(jī)組。金明已經(jīng)為全球40多個國家和地區(qū)的用戶提供數(shù)千臺套專業(yè)的設(shè)備和服務(wù)，成為全球生產(chǎn)規(guī)模最大的薄膜裝備生產(chǎn)企業(yè)之一。

金明致力于引領(lǐng)薄膜裝備行業(yè)的發(fā)展方向，在設(shè)備設(shè)計研發(fā)、技術(shù)工藝等方面擁有多項(xiàng)核心技術(shù)，特別在多層共擠技術(shù)領(lǐng)域處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。憑借領(lǐng)先的技術(shù)優(yōu)勢和豐富的經(jīng)驗(yàn)，金明設(shè)備在食品包裝、日用品包裝、農(nóng)業(yè)薄膜、醫(yī)療包裝、汽車薄膜、電子保護(hù)膜、建筑以及特殊應(yīng)用等領(lǐng)域擁有廣泛的應(yīng)用。

申請科技成果鑒定的項(xiàng)目，創(chuàng)新研發(fā)了高密集分散混合PA專用螺桿、五層共擠外錐面疊加模頭、四風(fēng)口出風(fēng)逆流風(fēng)環(huán)、擠出系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、在線C型折邊、雙工位自動轉(zhuǎn)塔式收卷機(jī)等裝置，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電、航空專用寬幅多層膜高效智能化生產(chǎn)。

項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)申請PCT專利1件、發(fā)明專利4件、實(shí)用新型專利4件，已獲得授權(quán)發(fā)明專利1件、實(shí)用新型專利4件，具有明顯的創(chuàng)新性和先進(jìn)性。項(xiàng)目產(chǎn)品經(jīng)用戶使用，反映良好，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

鑒定委員會一致認(rèn)為，該項(xiàng)目總體技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平，同意通過科技成果鑒定。