风机叶轮维修效率提高的方法研究

陈立 徐伟东

摘  要：浙江中烟杭州卷烟厂自十一五技改以来，车间设备更新换代，十一五技改以来，大量的风机应用于车间内润叶机、就地风选机、加料机、SH93、HDT等设备中。风机叶轮安装于电动机轴上，在风机蜗壳内拆装叶轮时空间狭小，没有合适的拆装工具，平时都是通过撬棒、榔头直接敲击叶轮等方式来拆装，平均拆装一个叶轮需要3名维修工2小时，维修效率低下，工作强度大。而且敲击安装易损伤叶轮表面，影响动平衡以及由于冲击作用易损坏电机转轴的轴向间隙和引起窜动，影响电动机的使用寿命。

通过设计一种拆装工具，解决蜗壳内维修过程中叶轮拆装困难、维修效率低下的问题，使叶轮整个拆装过程降低到2名维修工1个小时左右。

关键词：机械设计;电机;风机叶轮;风机拉马

引言

2011年，随着易地技改项目搬迁投产，新杭州卷烟厂落户之江转塘， 随着厂房的搬迁杭州卷烟厂也更新换代一批国际领先的烟机设备。安装调试落幕生产有条不紊的进行，设备的更新也大大提高了车间的生产制造能力。但随着时间的推移，我们在对设备保养维护过程中也发现了很多的问题。

例如风机叶轮的拆装：风机叶轮在我单位应用广泛，使用平率高。因为我们单位实行的两班制工作制度，所以设备机器基本保持在一天16-20个小时的运行时间。在高强度工作环境下机器损耗高，所以我们需要定期的检查维修。风机叶轮更换自然是我们常规维修项目之一。然而我单位因生产需求有些风机叶轮安装在空间狭小位置，维修作业空间有限造成维修拆装困难，这成为了我们的维修难题。为解决该维修问题我们打算通过分析实践相结合来彻底解决该问题。

风机叶轮的主要结构及维修问题分析

风机的主要结构部件：叶轮、机壳、进风口、支架、电机、皮带轮、联轴器、消声器、轴承等。

叶轮是風机中最主要也是最核心的部件。叶轮由轮盘、轮盖和叶片铆接或焊接而成，这些组成风机叶轮的零件全部由优质钢组成。叶轮的主要作用是使通过叶轮后的气体压力、速度得到提高。

转子组件也是风机的主要部件，其形式有悬臂式和双支承式两种。它是由叶轮、主轴、排气轮、密封套、平衡盘、联轴器等部件组成。叶轮与轴常常采用过盈配合或过渡配合。如采用加热法装配时，应注意加热温度，一般应略低于装配件材料的退火温度的下限，以防止失去装配件加工硬化的效果。

平均拆装一个叶轮需要3名维修工2小时。所以维修效率极其低下，工作强度大。如果是突发性损坏造成维修，维修时间长烟叶烟丝堵在增湿加热设备中没有及时运行设备进行输料，会造成烟叶，烟丝水分温度变化，批次产品合格率下降甚至整个批次出现不合格报废，间接造成重大经济损失。再者敲击拆卸属于暴力拆装易损伤叶轮表面，影响动平衡，以及由于冲击作用易损坏电动机转轴的轴向间隙和引起窜动，影响电动机的使用寿命。

制定方案

（1）针对问题我们首先需要先对车间设备进行统计，统计车间内不同叶轮上的螺纹孔，设计专用拉马的拉杆。

（2）统计各电机主轴轴径，设计一种拉马拆卸时的定位器。

（3）根据叶轮拆卸安装要求，设计一种可以拆卸又可以安装的工具，方便使用。

（4）蜗壳内空间狭小，无法有效的放置叶轮，根据叶轮的不同尺寸，设计一种定位支架。

对策措施实施

措施实施一：

针对车间内叶轮型号不一，叶轮上用于拉杆连接的螺纹直径不同，我们设计具有可脱卸式的拉杆，它包括螺栓、加长杆和快速转换接头。快速转换头就是由一端外牙纹一端内牙纹的丝杆。方便在不同尺寸设备上转换使用。所述螺栓采用外螺纹M12×55mm;所述加长杆一端为M12的内螺纹，另一端为M12的外螺纹;所述快速转换接头采用内螺纹直径M12mm，用于和加长杆连接，外螺纹直径为M6mm、M8 mm、M10 mm、M12 mm、M14 mm、M16 mm，用于和叶轮端面螺纹连接。

措施实施二：

对于拆装器顶杆定位的问题，我们设计一种具有旋转体的定位器。它主要由强力磁铁、平面轴承、旋转体、轴用卡圈、轴套组成。通过将此装置吸附于电机主轴端面上，拉马顶杆的顶尖作用于旋转体上，同时实现定位和减少旋转剪切力的消耗。

措施实施三：

通过研究在线叶轮拆卸和安装的工作原理，我们把拆装器本体设计成三部分。分别为支架、专用螺母、顶杆。通过不同的组合方式实现叶轮的拆卸和安装。所述支架中心部分铣出一个专用螺母，支架侧面加工一个M8的螺纹，配合设计的顶锥体和弹簧;所述专用螺母的六个面上加工一圆弧槽，和支架配合时，起到定位、不易掉落的作用;所述顶杆由M20×1.5和M12的外螺纹以及顶尖组成，在安装叶轮过程中M12外螺纹通过不同尺寸的快速转换接头连接电机主轴端螺纹实现挤压叶轮的作用。

措施一至三的实施，完成了一套适用用不同尺寸叶轮的拆装器。实物图如下：

措施实施四：

根据不同设备不同尺寸的叶轮，设计一种定位支架。它主要包括支撑架、导轨、滑块、机架、调节螺丝。

（1）支撑架主要是由两块成弧度的铝板对整个叶轮起到支撑作用。

（2）导轨、滑块主要是拆装时方便于轴向移动，可以消除部分叶轮的重力，减轻维修工的操作难度。

（3）调节螺丝能有效地弥补每台叶轮底部与设备平面的距离差，能在纵向方向起到调节作用。

实施效果检查

叶轮的拆装工具和定位支架实施方式：

（一）叶轮拆卸：

①根据叶轮的尺寸调整支撑架的位置;②调整调节螺丝确定定位支架的高度;③利用磁铁把定位套吸附在电机轴端;④在叶轮的螺纹孔上安装快速转换接头;⑤安装支架、螺栓;⑥最后利用旋转顶杆实现叶轮的拆卸。

（二）叶轮安装

①首先专用螺母安装到顶杆上;②支架安装到顶杆上;③顶杆紧固到电机轴端的螺纹上;④最后利用旋转专用螺母把叶轮安装到电机轴上。

实施效果：

（1）通过设计、加工拆装工具，解决了风机叶轮拆装难问题，使叶轮整个拆装过程由3名维修工2个小时降低到2名维修工1个小时左右，提高了维修效率，降低员工工作强度。

（2）此工具不但适用于风机叶轮的拆装，也可用于输送带减速机的拆装及轴承拆卸，适用范围广。

参考文献

[1]董友，刘蔷，邱娟，郭绍华， 行业概况 2016年风机行业概况. 李卫玲 主编，中国通用机械工业年鉴，机械工业出版社，2017，65-94，年鉴.

[2]朱凤梅. 大型离心风机流固耦合及叶轮振动特性分析[D].江苏科技大学，2013.

[3]李燕平. 离心风机叶轮的有限元分析及优化[D].西北农林科技大学，2012.

[4]廖康平. 垂直轴风机叶轮空气动力学性能研究[D].哈尔滨工程大学，2006.41AEED44-0B2C-47D0-8390-C2D5D14E4E96