摘要：大庆炼化公司聚合物一厂聚丙烯酰胺水解机铰龙在运转过程中，铰龙在物料和自重的作用下，工作状态处于承受交变载荷，在极大扭矩的作用下，铰龙主轴多次发生折断，主轴与法兰的焊接处多次发生焊接断裂，严重制约了聚丙烯酰胺的生产。本文从提高水解机铰龙强度入手，具体解决水解机主轴折断、焊接处断裂问题，经现场应用实践证明，改造方案确实可行，达到预期目的。
　　关键词：主轴折断；焊接处断裂；主轴强度；焊接强度
　　一 聚丙烯酰胺水解机铰龙结构简介
　　水解机铰龙结构如下：
　　铰龙主轴是一个空心轴ф320×60（壁厚）、两端焊接法兰盘。两端法兰盘分别连接水解机长半轴、水解机短半轴，见图：
　　在主轴上装有8个ф90直径立柱，螺条按一定规律焊接在立柱上，形成铰龙。
　　二 水解机铰龙损坏原因分析
　　聚丙烯酰胺水解机是采用中美合资南通罗斯混合设备有限公司生产的42A-515螺条式混合机，本水解机的传动装置为直联型，水解机铰龙以22转/分转动混料。
　　水解机运行过程中，出现的主轴折断、焊接处断裂情况，严重影响着工艺生产。为了彻底解决这项生产瓶颈问题，我们对故障原因进行了全面的研究和分析。首先，从轴所受的扭矩来校验轴的强度。
　　铰龙所受的扭矩：
　　M=功率/转速×扭矩系数=9550000×110/22=47750000
　　轴抗扭截面系数：
　　扭转屈服强度：
　　1Cr18Ni9Ti材料的屈服强度为，我们计算轴的扭转屈服强度为12.3，小于1Cr18Ni9Ti材料的屈服强度，理论上应该可行，但实际上铰龙主轴却多次发生断裂故障。探讨问题出现的根源，我们认为主要有如下几点：
　　1、从轴的结构上来分析，此轴长3730mm，属长轴，在这么长的轴截面上开有8个ф90的孔，这样就无形中削弱了轴的强度，导致轴的抗扭截面系数相应下降。
　　2、水解机在搅拌时要克服物料的重力和胶体的粘度，承受交变弯曲应力和扭转力，加之物料粘稠度不断变化，使铰龙在旋转过程中承受更频繁的交变载荷，导致应力集中，容易引起铰龙主轴断裂。
　　3、铰龙主轴的受力分析如下：铰龙主轴为空心轴，在空间焊接立柱，在立柱上焊接双螺条，外径D=325mm； 内径d=235mm ；207型长度
　　3改造铰龙短轴法兰盘
　　同时，将铰龙的长、短轴法兰盘也相应改造。将原法兰盘直径￠515改为直径￠600，提高力臂，减少受力。并且长短轴法兰与轴采用整体锻件，一次成型，然后精车、铣削、钻至标准尺寸，在加工过程中穿插退火、回火、调质等热处理工艺，解决了法兰与轴连接处的应力集中问题，极大提高了抗扭强度。
　　四 技术改造效果验证
　　经上述改造后的铰龙安装投用后，单台连续平稳运转了30个月，较水解机铰龙平均运行周期（12个月）提高了18个月，铰龙整体强度增强，再未出现主轴断裂、法兰盘裂纹等故障，极大地减少了工人劳动强度。
　　使用改造后的铰龙，运行周期延长了2.5倍，每年的维修费由144万元降为57.6万元，年节约维护修理费用86.4万元。
　　五 结束语
　　我们通过对水解机铰龙故障原因进行认真分析，并制定切实可行的改造方案，解决了这项制约生产的瓶颈问题。同时，也节约了维修费用，减少了工人维修次数，降低了安全风险，为干粉上产提供了可靠的设备保障，确保了装置的长周期安全运行。
　　参考文献
　　[1] 濮良贵.纪名刚机械设计.第七版[M]. 北京：高等教育出版社。
　　[2] 成大先.机械设计手册。第三版第三卷. 北京：化学工业出版社。
　　[3] 朱龙根.简明机械设计手册.第二版.北京：机械工业出版社。
　　[4] 机械设计编委会.机械设计手册（新版）.北京：机械工业出版社。