浓密机是我公司湿法冶锌生产系统的大型关键设备，一旦出现主轴或耙架损坏，需大修一次。因浓密池渣液容量大，约1200m³左右，清空一次工作难度大、时间长，修复浓密机主轴及耙架周期长、费用大，给生产经营造成的损失很大，提高浓密机的安全可靠性就显得非常重要。

例：电锌三车间5台21m浓密机，主轴为DN245×12不锈钢（00Cr17Ni14Mo2）管轴，原驱动电动机为4极（1440r/min）5.5kW。

设浓密机主轴最大允许承载转矩M_n，因浓密机主轴主要承受扭转变形，由τ_max=M_n/W_p≤[τ]，得

W_p=πD³[1-（d/D）⁴]/16

[τ]≈（0.55～0.6）[σ]

[σ]=σ_s/n

由于主轴为不锈钢（00Cr17Ni14Mo2）管轴属弹塑性材料，易变形失效，查得σ_s=196×10⁶Pa，取n=2，又D=245，d=221。

则有

故 M_n≤52594.47N·m

浓密机主轴及耙架转一周需要14min，即n=1/14r/min=0.071r/min。电动机转速n₁=1440r/min，则减速比i=n₁/n=20160。因主轴驱动系统由二级摆线针轮减速机（121/1）、开式链轮减速（38/19）和蜗杆减速器（83/1）三部分组成。

总机械效率 η=P/P₁=92%×92%×95%×68.1%=0.548

因 η=M_n/i×M_n1，故M_n=20160×0.548M_n1=11047.68M_n1

又 M_n1=9549P₁/1440（M_n1为电动机输出轴转矩）

即 M_n=11047.68×9549P₁/1440=73259.93P₁（P₁为电动机功率）

由

求得P₁≤0.718kW。(www.daowen.com)

可选电动机功率为0.55kW的摆线针轮减速机（XWED0.55-121）型。若减速机电动机（XWED85-121-5.5）不变，即P₁=5.5kW，因管轴壁厚为12，设管轴外径为D，

则

即 6.45×10⁶/（π×0.096D²）≤53.9×106可得D≥0.630m=630mm。

可见难以实现，也不必要做成DN630×12不锈钢管轴。如果传动功率配5.5kW，当耙架阻力负载很大时，即使主轴强度没问题，其他传动件的机械强度也难以承载，也会出现机械事故。

为了提高公司所有中心传动浓密机运行的安全可靠性和经济性，应对现有中心传动浓密机主轴驱动系统进行可靠性和优化改造。对公司34台不同型号中心传动浓密机主轴驱动系统进行分析计算，充分利用现有主轴的机械强度，对主轴驱动减速机、电动机进行合理选型。可做以下优化节能技术改造：①将电锌一、二车间8台12m中心传动浓密机的主驱动电动机6级3kW改为6级0.55kW电动机；电锌一车间一台21m浓密机为2台2.2kW电动机双驱动可简单改为2.2kW电动机单驱动，动力已经足够了，不需采用2台2.2kW电动机双驱动，既浪费电能，又可能再次出现扭损主轴及耙架的事故。②将电锌三车间、电锌四车间及特材公司25台21m中心传动浓密机的XWED5.5-121型摆线针轮减速机更换成XWED0.55-121型摆线针轮减速机。③中心传动浓密机主驱动电动机改小后，既提高了其主轴传动系统及耙架的安全可靠性，又可起到节能降耗的效果。因电动机改小后在相同负载情况下其空载电流将明显降低，节能效果明显。

1）改造的必要性：若不改造，一旦浓密机积渣严重而安全自动保护失效时，因电动机功率超配太大，主轴将严重超载，会扭损主轴、耙架及传动机构，给生产和检修带来很大损失。

2）改造的可行性：经强度计算，充分利用现有主轴的机械强度，配用合适的驱动功率，符合主轴正常使用要求，因驱动电动机或摆线针轮减速机为独立装置，通过联轴器或链轮传递动力，改造易于实现，几乎不影响正常生产，且投资小。改造总投资约：（300×8+1500×5+3000×10）元=39900元，两个多月即可收回总投资。且更换下来的原8台6极3kW电动机及25台XWED5.5-121型摆线针轮减速机价值依然存在。

3）改造的可靠性：改造后消除了浓密池压渣时主轴及耙架超载运行的可能性，可有效保护主轴及耙架不被破坏，与电器保护系统起双保险作用，安全可靠性更高。即使电器保护系统失效，主轴出现超载，在接近其强度极限前，让电动机超载烧损，停止加载，从而有效保护主轴及耙架的安全。因电动机功率小，损失小，易于更换修复，维修成本低。

4）改造后的经济性：浓密机优化改造后电动机功率大幅度减小，节能效果明显，维修工作量和综合维修费用显著降低。

电锌一、二车间共8台12m中心传动浓密机改造后每台主驱动电动机空载电流平均从3A左右降到0.8A左右，降低约2.2A，约合1.1kW。

电锌一车间及特材公司共11台21m中心传动浓密机改造后每台主驱动电动机空载电流平均可下降1.76A左右，约合0.88kW。

电锌三车间共5台21m中心传动浓密机改造后每台主驱动电动机空载电流平均从4.72A左右下降到0.74A左右，降低约3.98A，约合1.99kW。

电锌四车间共10台21m中心传动浓密机改造后每台主驱动电动机空载电流平均从4.72A左右下降到1.2A左右，降低约3.52A，约合1.76kW。因各电锌车间浓密机连续运行的时间最长，故全公司现用34台浓密机改造后年节省电费为

（1.1×8+0.88×11+1.99×5+1.76×10）×24×360×0.55元=218735元

5）推广应用价值：从本公司使用的所有浓密机看来，中心传动浓密机存在的问题带有普遍性，对其进行可靠性和优化设计改造具有推广应用价值。生产厂商应对中心传动浓密机进行优化和可靠性设计改进，使用单位可对现有中心传动浓密机进行优化和可靠性改造，有利于节约投资和降低运行成本，提高浓密机的安全可靠性，减少使用单位因事故修复造成的经济损失。