国标-》异形桨行星运动立式混合机的安全性设计

国标-》异形桨行星运动立式混合机的安全性 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 含 材 第12卷能 料 异形桨行星运动立式混合机的安全性设计’ 刘 洪，翟瑞青，居喜国 (中国航天科技集团公司四院四十二所，湖北襄樊441003) 摘要:异形桨行星运动立式混合机是用于以复合固体推进剂为代表的含能材料混合过程的关键 设备，混合过程中过度摩擦、静电火花、多余物等因素会带来极大的安全隐患。在设计时，只有充分 考虑这些因素，才能提高设备本身的安全性。 关键词:含能材料;混合机 1 引 言 复合固体推进剂组分中通常包含多种含能材料，这些材料具有能量高、易燃、易爆等特点。混合是复合固体 推进剂生产工艺中最关键和必不可缺的步骤。在混合过程中，这些材料相互之间既有物理作用又有一定的化学 反应。一般情况下这个阶段也是复合固体推进剂制备工艺中最危险的阶段。从国内外文献的统计表明，在混合 阶段发生的安全事故是最多的。诱发安全事故有两方面的原因。第一是含能材料本身是易燃、易爆的;第二是混 合设备存在导致含能材料发生安全事故的可能性。根据含能材料的特性，在设计阶段对混合设备的结构进行针 对性设计和采取相应措施是提高混合过程安全性的重要前提和基础。 异形桨行星运动立式混合机的设计原则是:杜绝设备结构因素对含能材料的混合产生的安全事故;在事故发 生时，采取相应措施降低破坏程度，尤其是提高人员的安全保障水平。根据相关资料 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 引起危险的主要因素有 过度摩擦、静电火花、多余物等。本文着重论述为保障混合过程的安全而采取的结构设计特点。 2消除过度摩擦的设计 2(1 采用液压系统做动力 混合过程必须输入一定动力，为了消除过度摩擦，异形桨行星运动立式混合机设计时选用液压系统作为动力 源。这是因为液压系统的负载特性刚度比电机传动系统小。在混合过程中，混合物料经常出现相对积聚现象。 当积聚严重时，可能使混合机产生停转现象。此时，如果使用电机拖动系统，电机系统的能量输出是主动的，能量 会在极短的时间内传递至物料，引起剧烈挤压产生过度摩擦造成安全隐患。而液压系统的能量输出是被动的，能 量的输出是一个相对较长的柔性过程，不致引起安全隐患。 2(2采用立式结构 以桨叶的布置方式分类，混合设备可以分成卧式和立式两种。卧式混合机(见图1)的两个桨叶是与水平面 平行的。立式混合机(见图2)的两个桨叶是与水平面垂直的。 卧式?昆合机的两个s形混合桨是水平放置的，混合过程中物料的高度高于轴承位，在混合过程中物料会从图 1中箭头指示位置渗入密封函和轴承内部。其密封函虽然不断采取了各种改进措施，但是依然难以避免混合时 物料进入轴承位，造成含能材料的过度摩擦。根据文献[1]的统计，由此而引起很多的安全事故。异形桨行星运 动立式混合机的两个混合桨均是垂直水平面的，其密封函和轴承位的高度高于混合过程中物料的最大高度，这就 杜绝了物料进入轴承摩擦区，由于过度摩擦而引起安全事故的隐患。 ?作者简介:刘洪(1968-)，男，高级 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 师，主要从事非标机械设计。e—mail:a9768678@pubile(xf(hb(en 材 料含 能 增刊 图3立式混合机 图1卧式混合机 1—传动箱，2一轴承，3一密封函，l—传动箱，2一轴承，3一密封函，4—混合锅， 4一混合桨，5一物料5一混合浆，6一物料 2(3采用液封机构 异形桨行星运动立式混合机的总体机构可分成混合区和传动区。混合区是搅拌物料的区 域，传动区是动力 传输部分。混合过程中，部分物料(如AP、HMX、RDX、AL份等)是以微小颗粒状态加入的。在添加此类物 和搅拌过程中，这类物料会在混合区上方形成飞扬层。因为传动区位于混合区的上层，因此会发生飞扬的物料时 料颗 粒进入传动区的现象。传动区内有许多轴承和齿轮。在混合过程中，轴承是旋转的，齿轮是相互啮合的。飞扬的 物料颗粒进人轴承旋转面和齿轮啮合面，就不可避免的受到过度摩擦的作用从而产生安全隐患。针对这一现象， 异形桨行星运动立式}昆合机在传动区和混合区的密封结构之外增加一套液封机构。其原理是在存在飞扬 时，飞扬颗粒首先进人一个充有液体的环行槽，槽中的液体将飞扬颗粒充分吸收以降低飞扬颗粒进入传动区颗粒 的可 能性。 (2(4采用等压措施 混合过程中，根据工艺要求有时需要抽真空操作。在抽真空时，悬浮颗粒和水分会一同被带走。在传动区和 混合区均设计有抽真空接口，两个区域同时抽真空，两个区域的余压必然会有差别。当混合区域的余压高于传动 区域的余压时，物料颗粒就有进入传动区的可能。在异行桨行星运动立式混合机的真空系统中，设计了专用调节 机构。通过测量两个区域的余压，调节两个区域的抽气速率从而使两个区域的压力平衡，最终降低了悬浮颗粒进 人传动区的概率。 2(5建立扭矩控制系统 扭矩既是异形桨行星运动立式混合机设备的性能指标，也是混合过程安全度量特征指标。混合过程中，在物 料充分混合以前，物料的堆积总存在不均匀性。如果扭矩在此时变化较大，有两种可能性。一种是物料分布极端 不均匀带来扭矩的变化。当这种变化达到一定程度时，就会使桨叶可能产生对物料的剧烈挤压引起过度摩擦，由 此产生安全隐患。另一种可能性是设备本身产生一定故障造成扭矩的波动。这两种可能性对混合操作都是有害 的，必须采取相应措施。异形桨行星运动立式混合机设计有扭矩测量、显示、监控系统。扭矩值可以根据实际混 合状态进行设定。当扭矩达到设定值时，设备会自动停止混合作业，同时发出声光报警信号，提醒作业人员进行 检查、排除故障。 2(6速度闭环控制 混合过程中，速度是安全的重要特征度量值，工艺对速度是有严格 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 和要求的。当物料分布极不均匀时， 如果采用电机拖动系统，其桨叶输出速度是恒定的，就存在引起剧烈挤压产生过度摩擦造成安全隐患;如果采用 第12卷料 含 能 材 液压动力系统，就会发生停转现象，也不利于安全生产。异形桨行星运动立式混合机设计有速度闭环控制系统。 桨叶的转速是适时检测、显示和可控制的。当检测的转速与工艺要求的转速有变化时，可以根据需要调节桨叶的 转速，从而使转速输出在极小的范围内变化，不致于引起混合的非正常停顿和安全隐患。 3针对多余物的设计 多余物有两类。一类例如螺钉、螺母、钢球等硬质金属物。这类多余物落人物料中后，会对混合工序的操作 带来极大的安全隐患。这类多余物是绝对禁止混入物料中的，但是实际操作过程中出现这种情况的可能性还是 存在的。另一类是非硬质多余物，例如液压油、润滑油等。这类多余物既可能影响成品的性能，同时也存在一定 的安全隐患。考虑这两类因素，异形桨行星立式混合机采取了以下设计方法。 3(1增强容纳异物的能力 3(1(1增加间隙 间隙是指混合桨叶之间距离、混合桨与混合容器之间的距离。异形桨行星运动立式混合机的这两类间隙值 大于同容积卧式混合机的间隙值。间隙值增加后，设备容纳异物的能力就提高了，混合操作的安全性自然也随之 增强。 3(1(2采用悬臂梁结构 卧式混合机的两个混合桨叶是两端固定卧式结构，这种结构是一种刚性联接。异形桨行星运动立式混合机 的两个桨叶是垂直立式结构，其桨叶的一端用轴承固定，另一端是悬空的自由端，这种结构是悬臂梁结构。悬臂 梁结构的挠性优于刚性结构，在同等扭矩作用下，悬臂梁除具有合理的刚性外，还具有一定弹性，而刚性联接则不 具备这种特性。所以在同样大小的硬质多余物的作用下，异形桨行星运动立式混合机发生安全事故的概率远低 于卧式混合机。 3(2防硬质多余物设计 机械设备上螺钉固定联接是避免不了的，防止设备本身的螺栓、螺母等硬质多余物意外脱落后掉人混合物 料，产生安全隐患。异形桨行星运动立式混合机设计针对不同零部件的作用和脱落后可能造成的安全隐患程度 采取了不同的防松方法。比如，固定桨叶轴承的密封端盖，不仅采取弹簧垫片这种方式，而且在安装螺栓时，增加 了胶粘接的固定方法，以提高螺栓的防松性能。除此之外，考虑到即使螺栓等脱落，也不允许它掉人物料中，因此 又增加了挡环等措施。这样万一发生脱落事件，也可以保证硬质多余物不会进人混合物料，从而提高了设备的安 。全性能。 3(3防非硬质多余物设计 3(3(1漏油报警装置 采用液压系统驱动异形桨行星运动立式混合机的旋转，设备自然离不开液压油。一旦液压油进人混合物料 就会产生灾难性影响。轻则致使产品报废，经济损失;重则诱发安全事故。异形桨行星运动立式混合机设计时， 不仅考虑了严格的密封措施以防止液压油的渗漏，而且设计有渗漏报警装置。当渗漏万一发生时，液压油首先会 进入一个灵敏度极高的装置，此装置通过控制系统会即刻发出指令，使设备停止运转同时发出声光报警信号，以 便工作人员及时采取措施。 3(3(2采用非液体润滑脂 机械传动中齿轮、轴承的润滑是很重要的，一般应定期对润滑脂进行补充或更换。异形桨行星运动立式混合 机使用和结构的特殊性决定了这种补充或更换必须有一个相当长的周期。如果采用液体润滑脂，就存在两个不 利之处。第一，增加了渗漏的可能性;第二，存在润滑的死区，造成零件之间的干摩擦从而影响设备正常运转。这 两种情况都会带来一定程度的安全隐患。采用非液体润滑脂就避免了上述安全隐患，而且通过合适的视窗可以 观察润滑脂的变化情况，以便适时补充和更换。 4防静电火花设计 静电火花对复合固体推进剂的安全生产有极大的危害性。异形桨行星运动立式混合机设计时，采取了以下 含 能 材 料增刊 防静电火花设计。 4(1混合设备不带强电 异形桨行星运动立式混合机采用不带电的液压系统和气动系统为动力驱动输入，从源头上杜绝了强电发生 意外时对含能材料及人员带来的安全隐患。混合现场的位置监测采用气体信号传输，不会对含能材料和人员造 成伤害。 4(2采用导电性能好的材料 针对存在碰撞、摩擦有产生静电可能的零部件，除了必须具备的结构刚度外，选用了具有良好导电性能的材 料。例如，混合容器在钢质轨道上运输时所使用的车轮就选用铜质材料。铜和钢的碰撞与摩擦都不会产生静电 火花，从而使设备的安全始终处于一个较高的水平。 5 结论 异形桨行星运动立式混合机设计时针对过度摩擦、多余物和静电火花对混合的巨大危害，采取了充分的必要 的措施，在使用时基本上杜绝了这些危害产生的根源，从而提高了混合时设备本身的安全性。 参考文献: 【1]侯林法，等(复合固体推进剂【M](北京:宇航出版社，1994 [2]刘洪等(异形桨行星运动立式混合机通用 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 [S]，2003( Mixerthe Vertical of Design Safety with Abnormal Blade and Planet Movement LIU Xi—guoRui-qing，JU Hong，ZHAI Institute the Forth 441003，China)(砒42rid of Academy of CASC，Xiangfan the for en— with is one of vertical mixer abnormal blade movement and ergetic Abstact:The key equipment planet fric— existence of excess materials the manufacture of solid mixing，like composite propellants(The tion，static spark of the factors we achieve the the and all can cause a serious could fully， safety safety trouble(Only considering surplus to a degree(satisfactory equipment materials;mixerKey words:energetic