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1、、 GM 城建 水I业 通用 机械 l G M| H c i | v ( o n s t r u c t i o H& 、 a t e r I n d u s t r 潜水推流器提升机构滑轮的改进设计 江苏亚太水处理工程有限公 司 ( 泰兴2 2 5 4 0 0 ) 梅红霖 【 摘 要】潜水推流器传统的结构设计和材料选用 都不是很理想，存在很 多缺陷。为此，改进设计了新型 提升机构滑轮，实际应用中效果理想、用户反映良好 ， 彻底解决 了 振动大、噪声大、阻力大等技术应用难题。 【关键 词 】 潜 水推 流 器提 升 机构 滚动轴 承轴向定位 复合材料模具化成型静音 一 、前言 潜水推流器是污水
2、处理中的核心设备之一，工作 在水下5 m左右的位置，系统主要包含潜水推流器主 机、水下轨道耦合座、提升机构。安装操作一般由固定 在水上的提升机构提起推流器主机沿水下轨道滑移，至 水下池底预设耦合座即自 动停靠就位；离水操作也由提 升机构直接提起，主机 自动脱开耦合工作位沿轨道上 移，至上部后，拉出水面。潜水推流器的下水和离水都 是提升机构完成的，提升机构担当起 吊设备的作用，它 由提升立柱悬臂梁、卷扬机、钢丝绳、滑轮及滑轮支架 等组成。滑轮在整个提升机构中是很重要的运动部件， 其转动灵活性、工况适应性、工作可靠性直接关系到提 升机构的使用性能和潜水推流器的整机质量 ，而过去由 于对滑轮重视程度
3、不够，结构设计、材料选用都不是很 理想，造成转动不灵活，使用效果差，影响起吊作业和 设备整体形象。为此，对滑轮进行改进设计 ， 从结构的 合理性、安装的方便性和外形的美观性等综合考虑，研 9 8 年 籼 期 制一种新型滑轮 ，满足灵活、可靠和防尘的应用技术要 求 。 二、传统滑轮缺陷 传统 的滑轮结构 ，只是一个金属轮盘 ，中心通 孔，外缘钢丝绳轮槽，轮轴穿过轮盘通孔固定到滑轮支 架上。这种形式设计过于简单，存在着很多缺陷。 1 )滑动式转动结构设计不合理，轮盘与轮轴之间 是较大间隙的转动副，或是非标准的滑动轴承，滑动摩 擦力大，轮轴和轮盘都易磨损，使径向间隙越来越大， 接触面越来越粗糙，人工
4、操作阻力大，提升困难，工作 过程振动、噪声、安全风险大。 2 )轴向无限位易卡死，这种滑动轴承结构形式的 轮盘，内孔配合径向间隙大，轴向没有限位功能，在滑 轮支架内很容易与两边的支撑板相碰磨，甚至卡死。 3 )材料不当成本高 ，由于污水环境腐蚀性强，滑 轮轮盘一般采用不锈钢材料 ，直径1 8 0 mm，厚5 0 mm， 还要车削加工，综合成本较高，生产效率低。 三、改进设计 技术改进的核心思想就是要改变径向间隙大、圆 孔接触面粗糙、轴向无限位的结构缺陷，从而改变转动 不灵活，工作阻力大 ， 提升不安全等不良现象， 提高性 能，提升品质，增强局部细节的完美性。首先，改为滚 动轴承式转动结构，消除
5、径向间隙，减小转动摩擦，提 高灵敏性 ；其次，增设轴向限位机构，滑轮轴向有效定 位 ，轮缘不会发生接触支撑板磨损和卡死现象；同时滑 轮轮体采用非金属复合材料，模具化成型，提高批量化 的工作效率，降低成本，节约材料资源。改进型滑轮装 置如图1 所示。 图1 滑轮安装位总成 1 提 升机构滑轮支架 2滑轮 3 盖型螺母 4 紧固螺母 5滑轮轴 1 _ 轴向定位式滚动轴承滑轮 轴向定位式滚动轴承滑轮由滑轮轮体、双密封轴 承、轴用弹性挡圈、滑轮定位安装套及防尘盖构成 ，如 图2 所示。注满润滑脂的两个双密封轴承安装在轮体标 准轴承孔内，并由轮体上环形凸台限位而分隔左右 ，滑 轮定位安装套安装在两轴承的
6、内圈内，用两轴用弹性挡 圈限位，挡圈两边设计安装锥度状的防尘盖， 并巧妙地 掩藏在轮体两侧面防尘锥孔内。定位安装套的两边高 出轮体侧面3 4 ram，确保滑轮安装于滑轮支架后，轮 体侧面与支撑板间留有合理的间隙空间，不会碰撞和摩 擦。这样，各零件按设计要求组合布置， 并按标准要求 紧密联接，形成一个刚性转动部件，实现径向转动、轴 向定位和防尘防雨的功能。 防尘结构 图2滑轮总装 1 滑轮轮体 2双密封 轴承 3 轴 用弹性 挡圈 4 滑轮定位安装套 5 防尘盖 城建 水I业通用机械 锄 G M & C i “ 。 Co n s t r u c t i o n Wa t e r l n d u
7、s t r 该结构设计有以下三大技术特点： 1 )滚动轴承结构形式配合紧密、连接可靠，能高 效地实现滑轮的转动效果。 2 )轴 向定位套结构、轮体环形凸台结构、加上轴 用弹性挡圈的作用 ， 使轴承和轮体之间、轴承和定位套 之间都能够轴向定位 ，定位套统摄各零件有机地构成滑 轮独立体 ， 保持滑轮与支架支撑板之间的轴向定位 ， 便 于滑轮与支架的安装。 3 )喇叭 口 式锥度防尘防雨结构，充分利用轮体和 防尘盖锥度组合原理，灰尘和雨水无法入侵轴承，即使 微量进入 ， 也在转动离心力、重力、锥坡面的共同作用 下自然导出内腔 ，保持滑轮适应野外露天的使用环境。 2 玻璃纤维增强尼龙滑轮轮体 滑轮轮
8、体主要是结构设计 、材料选用和成型工 艺。配合滑轮整体结构要求和功能作用，轮体结构要点 有环形凸台、轴承挡孔、喇叭口式锥度防尘孔、坡式轮 缘及钢丝绳轮槽 ，如图3 所示。 图3 滑轮轮体 1环形凸台 2 l 牟 自 承挡孔 3喇叭 口式锥度防尘孔 4 域 式轮缘 5钢丝绳轮槽 根据滑轮轮体以承压为主的受力特点，及滑轮轮 体盘状对称结构，选用玻璃纤维增强尼龙材料和模具直 接成型工艺。尼龙耐磨性强 ，自 润滑性能好 ，耐蚀性 优 ，易实现批量化生产 ，缺点是吸水率高、变形系数 大 ，向里面加3 0 的玻璃纤维，可降低吸水率和变形系 数 ，提高尺寸稳定性，尤其是两轴承孔的保证，同时提 高综合机械性。
9、另外，尼龙非常适合注射加工，应用模 具化成型工艺，成型方便，生产效率高。 新材料和新工艺的应用 ，不仅稳定了产品质量 ， 提高了工效，同时节约了材料资源，节省了成本。 3 滑轮定位安装套 滑轮定位安装套为内外同心不锈钢套，内外径标 2 o 1 2 籼期 C O蔚I n 9 9 第 10期 w W e 蜘 x ， _， 5 4 3 2 1 G 城建 水I监通用机械 G M i n( 协 C o n s U u c t i o n越 件 t e r I n d u s 图4 滑轮定位安装套 在滚动轴承结构中增加定位安装套是本滑轮的最 大创新之处。它径向安装固定轴承，承载负荷；轴向两 重定位，轴承、
10、套、轮体之间定位，套和支架支撑板之 间的定位 ，即滑轮与支架的定位；内孔又是轮轴的配合 安装孔 ， 非常方便滑轮与支架的安装。套的内外及长度 方向，都赋予了结构功能，作用十分重要，并且套将各 个零件整固起来，形成集成、独立的滑轮，有利于组 装，有利于控制 ，解决了径向松动、轴向移动、使用不 可靠等很多实际技术应用问题。 4 其他零部件 防尘盖因不受力和需要耐蚀等特点 ，采用聚丙烯 材料 ，模具化制作，如图5 所示。防尘结构和防尘盖为 适应特定的露天和污水环境而设计，有效保护内腔轴承 不受损，使滑轮长期可靠耐用。 图5 防尘盖 滑轮轴采用双螺杆结构 ， 如图6 所示。 馨 暖 I I 8 8 l
11、 i l 1 0 0 年 籼期 滑轮支架如图7 所示。 图7提升机构滑轮支架 四 结语 潜水推流器提升机构滑轮，在提升机构中，是重 要的传动件，其结构合理性、工作可靠性以及外观协调 性对整体设备的影响较大。传统结构的滑轮，使用操作 中多次出现故障和卡死现象，甚至出现安全事故 ，容 易使用户降低对国产设备的信任，因小失大。改进型滑 轮以高标准、高档次、高品质的要求进行研制，综合考 虑了滑轮结构、传动功能、安装固定、工况环境、材料 成本、成型工艺、外在美观以及整体协调等，创新了定 位套结构、锥度防尘结构和盖型螺母防松结构等，运用 了非金属复合材料、模具化成型工艺等，同时，在注重 主体结构的基础上，
12、也讲究细节的完善。新型滑轮的使 用效果、防护性能获得极大提高，综合成本降为原来的 三分之一，并且灵活、耐用、静音，实际应用中效果理 想，用户反映良好，彻底解决了振动大、噪声大和阻力 大等技术应用难题。另外，提升机构滑轮的改进设计， 在改变国产设备厂家只重视主机质量，而忽略配套件、 辅助件细节技术的做法也有着十分积极的意义。 参考文献 1 】 上海市政工程设计研究院 给水排水设计手册 M 2 版 匕 京 ：中国建筑工业出版社 ， 2 0 0 2 【 2 1 3 0 1 鸿文 材料力学【 M】 4 版 匕 京 ：高等教育出版社， 2 0 0 4 3 秦大同，谢里阳 现代机械设计手册 M】 北京：化学 工业出版社，2 0 1 1 GM ( 收稿日期：2 0 1 2 0 6 1 5 )
