鼓形滤网主轴装配系统轮毂结构浅析

【摘要】“园盘形”轮毂适用于水室宽度较小的鼓形滤网结构，“棱锥形”轮毂适用于水室宽度较大的鼓形滤网结构。轮毂结构形状设计的目的：使主轴受力更加合理；尽量减小主轴的变形量。

【关键词】主轴装配系统；轮毂；结构

1.结构介绍

鼓形滤网的主轴装配系统主要由主轴、轮毂、轴端支承座组成。主轴两端设有轴承座，轴承座通过预埋机座与地脚螺栓连接。

如图（1）、（2）所示为鼓网主轴的两种结构形式：

其受力形式如图（3）所示：

主轴是鼓网的主要承载零件，它既承受弯矩又承受扭矩。但是由于鼓网转速很低（不超过0.5r/min），因此主轴主要承受弯矩作用。即：主要承受轮毂、鼓骨架和鼓骨架上面所有零件的全部重量以及由鼓网内外水位差产生的水压力。轮毂是主轴装配系统的主要零件，主轴所受的外力主要是通过轮毂传递的，轮毂的结构形式直接影响到主轴的受力是否合理，是整个系统的重点。因此，轮毂设计就是主轴装配系统设计的关键。根据鼓网结构形式的不同，轮毂的设计形式也不同。

2.鼓网结构形式

鼓网进水方式常规设计一般为轴向进水径向出水，主轴系统主要承受水的压力及鼓网的自重，在鼓网直径一定的条件下，根据水室宽度的不同，鼓骨架中的支撑轮辐结构也不相同，图（1）鼓骨架采用的是“I”字型轮辐，图（2）鼓骨架则采用的是“A”字型轮辐。

针对图（1）、图（2）两种轮辐结构形式，主轴装配系统中轮毂有“园盘形”和“棱锥形”两种结构形式：

其受力形式如图（3）所示：

2.1“园盘形”轮毂的结构形式：

轮辐为“I”字型，鼓网结构形式如图（1）所示时，使用单根槽钢作为轮辐支撑骨架就能满足整个系统的稳定性要求。采用“I”字型轮辐与轮毂连接，不仅轮辐各部尺寸易保证，轮辐与轮毂接触面积大，使得螺栓仅受到剪力作用，受力形式简单便于施工安装，而且制造工艺相对简单。轮毂的设计的优点是：加工简单，各部配合尺寸易保证。

2.2“棱锥形”轮毂的结构形式：

轮辐为“A”字型，鼓网结构形式如图（2）所示时，使用单根槽钢作为轮辐支撑骨架无法满足整个系统的稳定性要求，若继续采用“园盘形”轮毂与轮辐连接，则存在如下问题：

1）轮辐与轮毂连接端处必须将轮辐切角后焊接钢板才能便于螺栓连接，由于槽钢被切角，强度、刚度降低，则其连接的可靠性就比直接由轮辐和轮毂用螺栓连接的可靠性差，且轮辐与轮毂的连接螺栓为高强度螺栓，由于人工操作不便，容易造成螺栓脱落，鼓骨架联接强度将大大降低，设备有较大的隐患，直接影响鼓网的使用寿命。

2）主轴跨距相同的前提下（A相同），安装“园盘形”轮毂的主轴其受力点距轴端支撑点较远（B1较小），而且“A”字型轮辐夹角较小造成对主轴径向的分力较大，通过计算，这种结构的主轴直径（D1）过大，故此种方案设计不尽合理且不经济。

3）轮毂的根部受力较大，通过计算此种结构形式比“棱锥形”结构形式大2-3倍，轮毂使用寿命大大降低。

因此，我们将轮毂的结构形状由“园盘形”改为“棱锥形”。显然“棱锥形”轮毂的制作相对“园盘形”轮毂较为复杂，但是它的优势却很明显。其特点是：

1）轮辐槽钢无需切角与轮毂直接用螺栓连接，槽钢强度、刚度均未破坏，增强了连接的可靠性；

2）主轴跨距相同的前提下（A相同），安装“棱锥形”轮毂的主轴

其受力点距轴端支撑点较近（B2>B1），同时“A”字型轮辐的夹角增大减小了在主轴径向的分力，通过计算，这种结构的主轴直径（D2

3.结论

综上，主轴装配系统的结构形式不是一成不变的，而是受鼓网安装场地水室宽度限制，其主要区别就是轮毂的结构形状。采用“园盘形”轮毂的主轴装配系统适合使用在水室宽度较小的鼓形滤网结构中；相反，采用“棱锥形”轮毂的主轴装配系统则适合使用在水室宽度较大的鼓形滤网结构中。轮毂结构形状的设计原则是：使主轴受力更加合理；尽量减小主轴的变形量。其目的就是在为了鼓网整个系统运行更加安全、可靠，同时尽量降低设备的生产成本。

参考文献

[1]《机械设计实用手册》第二版吴宗泽主编 化学工业出版社