差速器之于卧螺离心机

１·引言
    目前国内生产制造的卧螺离心机使用的差速器主要以行星差速器以及摆线差速器为主。即便采用液压差速器，也是进口该部件，并配合其他部件（如驱动液压单元）在国内生产组装的形式，应用在各分离领域内。由于进口液压差速器价格昂贵，使卧螺离心机的制造成本大大增加，降低了国内产品的竞争实力。针对该卧螺离心机现状，上海市离心机械研究所有限公司采用引进技术，结合国内相关加工水平，成功的将国产液压差速器应用于卧螺离心机，并取得一定成效。
    ２·卧螺离心机原理
    卧螺离心机（图１）通过旋转体（转鼓与螺旋）（图２）高速旋转，产生几千倍重力加速度，使通过进料口进入旋转体内的物料迅速的固、液分层，并通过差速器这一装置，使旋转体的转鼓与螺旋产生相对速度，将固体由卧螺离心机固相端推出，而液体由机器液相端流出，达到固、液分离的效果［１］。

卧式螺旋离心机中的差速器是为了保证转鼓和螺旋以不同的角速度同向旋转，并达到最佳的差转值。常用的差速器有两类:
1、渐开线行星齿轮差速器   
渐开线行星齿轮差速器是一种行星传动装置，内齿传动轮的针轮，针轮与转鼓相连。行星轮是摆线轮，它通过W机构由V轴与离心机螺旋2相联。这类差速器的体积小，重量轻，结构较简单紧凑，其传动比大，一级传动的传动比可达9.97:传动效率较高，达0.9~0.95。主要缺点是输入轴上的转臂轴承在高速重载条件下工作，寿命较短，这类差速器主要用于中小功率的卧式螺旋沉降式离心机。
 
2、渐开线行星齿轮差速器  
双级ZK一H结构的渐开线行星齿轮差速器，差速器外壳内装有两级半联的ZK一H行星齿轮传动。两内齿轮b1和b2及差速器外壳与离心机转鼓相联，第二级传动的转臂H2与螺旋相联。渐开线行星齿轮差速器属多分流对称结构的传动装置，充分利用了内齿轮的空间并将功率分为多股传递，另外内啮合本身还具有承载能力大和内齿轮内的空间可以利用，使结构比较紧凑。因此这类差速器的承载能力大、体积小、重量轻、传动比大、噪声小、便于维修等优点，其传动效率达0.99，对大、中、小功率的各种卧式螺旋沉降式离心机均通用。

改变两个皮带轮的直径差达到更改转鼓与螺旋的差转速 一般都是用普通电磁调速电机 而用变频器的话一般是双变频双电机，个人见解，仅供参考。

卧螺离心机差速调节一方面可以通过差速器,另也可以用两台电机用变频器调节

    ２．１　差速器
    应用于卧螺离心机的差速器主要有摆线差速器、行星差速器、液压差速器３种。其中摆线差速器结构紧凑，安装便利，但输出扭矩较小，在应用于需要大推力的如钢铁废渣、煤矿污水等分离领域时，产生局限性，卧螺离心机性能不能完全发挥；行星差速器相对结构较大，扭矩输出也很有竞争力，但在应用于卧螺离心机时，安装尺寸使其让整机性能顾此失彼，由于机器高速旋转，即便很小的质量偏差也会直接影响到机器的性能；液压差速器，则取长补短，在同尺寸于摆线差速器的情况下，可输出、甚至超过同应用范围的行星差速器扭矩，由于通过液压系统产生差速，使卧螺离心机的差速最小在１ｒ／ｍｉｎ至２５ｒ／ｍｉｎ实现无冲击无级变速，大大提升了卧螺离心机的应用领域。

             
    ２．２　国产液压差速器
    国外液压差速器结构紧凑，通过液压驱动单元，直接将供油及回油管路连接于差速器上，直接通过差速器内部结构，达到驱动要求。而经过该公司引进并消化国外液压差速器结构，结合目前国内液压制造技术及机械加工水平，将差速器分为了差速器本体（图３）及旋转连接器（图４）两部分。差速器本体提供差速，而旋转连接器则起到了将液压驱动单元传输来的动力经过转换顺利进入差速器本体，其中旋转连接器采用高压高速密封结构，旋转轴的高压高速转动处于无机械磨损工作状态，不仅密封组合件结构紧凑、可靠、简单、占用空间少、零件少、易拆卸维修等特点，而且对于提高旋转轴的使用寿命极为有利（专利号２００７２００７６８６０．９）。该系统原理（图５）为：液压驱动单元采用变频电机驱动，将油箱内液压油通过集成块由进油管压入旋转连接器，高压油通过旋转连接器定子（外壳）环形进油槽，压入转子（与差速器螺栓连接），通入差速器中，推动差速器内活塞（与内轴相连），使活塞延差速器外壳内部的摆线做往复运动，使转子与定子形成旋转［２］。差速器内轴是与离心机螺旋相连，差速器外壳与离心机转股相连，这样便使离心机螺旋与转鼓在高速旋转时形成相对旋转运动，从而形成差速。

            
    该公司研制、采用该结构差速器，应用于卧螺离心机（图６）。对该差速器进行二元化功能区分，首先带来的是加工水平的要求得到降低，如果效仿国外结构，采用一体式加工，其主轴所产生的加工累积误差超出了设计要求的范围，如果提升加工精度要求，整个制造成本将呈几何级数增加；其次，拆分加工，使各功能单元可独立维护及更换。在用户使用中，可适当降低维修成本。避免了如国外液压差速器装置，一旦出现故障，必须整体拆卸维修，对于中小使用用户，因其经费限定，不太可能配备卧螺离心机产品备件库，一旦出现故障，国内目前专业维修单位布局尚未成型，在一定程度上会影响卧螺离心机用户的生产。
    ３·应用及结论
    绍兴某水处理厂二车间使用２台国外液压差速器卧螺离心机７０６型，转股直径为７２０ｍｍ；四车间采用该公司自主研发生产的１６台５３０型液压差速器卧螺离心机，转股直径为５３０ｍｍ。在现场同时进行印染污泥水处理，经实地数据记录测量，数据如表２所示。通过实际应用对比，该机型与国外同属同液压差速器离心机性能对比上也并不逊色。

              
    在２００８年时，ＬＷ５３０液压差速器卧螺离心机获得了国家重点新产品证书（编号：２００９ＧＲＣ００００５）。经过近十年的研制、开发生产，该公司所提供的液压差速器卧螺离心机在多领域均得到使用，且达到了预期效果（表３）。

    同时，为确保液压差速器整体性能，在出厂前，均通过自建的液压实验室的差速器性能测试平台［３］进行检测，保证整机性能，测试实例见表４。

    当模拟卧螺离心机推料加压时，理论计算差速与测试的实际差速差值控制在１ｒ／ｍｉｎ时，该被测差速器才被视为合格，进而应用卧螺离心机。该公司生产的液压差速器卧螺离心机，经公司常年推广，现已出产约２００余台，均达到设计及用户要求。