3356 三足式離心機(jī)設(shè)計(jì),三足式,離心機(jī),設(shè)計(jì) 1緒 論離心機(jī)是實(shí)現(xiàn)離心分離過(guò)程的機(jī)器。鹵水蒸發(fā)水分以后鹽呈結(jié)晶析出，將固體晶鹽從含鹽漿料液中分離出來(lái)，此分離過(guò)程就是靠離心機(jī)來(lái)完成的。鹽漿離心脫水的好壞不僅與結(jié)晶鹽粒的粗細(xì)、鹽漿中含固體石膏的多少，旋流后鹽漿的固液比以及料液的粘度等因素有關(guān)外，還直接與選用的離心機(jī)機(jī)型有關(guān)。制鹽生產(chǎn)中使用的離心機(jī)的機(jī)型較多，但是，我國(guó)現(xiàn)行真空制鹽生產(chǎn)中普遍使用的離心機(jī)則不外乎兩種關(guān)型:第一種，活塞卸料離心機(jī)，如廣重產(chǎn)的 WH-800 活塞卸料離心機(jī)、引進(jìn)瑞士的 P-4/2 型雙級(jí)活塞卸料離心機(jī)、江北機(jī)械廠生產(chǎn)的 HR500-N 型雙級(jí)活塞卸料離心機(jī)及杭州產(chǎn)的雙級(jí)活塞卸料離心機(jī)等。第二種，離心力卸料離心機(jī)，如廣重產(chǎn)的 wi-650 型錐藍(lán)離心機(jī)及自行改裝 wz-sso 型錐藍(lán)離心機(jī)等。表 0-1 各種機(jī)型離心機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)一、各種機(jī)型結(jié)構(gòu)的比較上述幾種離心機(jī)其工作原理是相同的，都是利用離心分離的原理來(lái)分離物料的，所不同的只是其結(jié)構(gòu)上的差異和卸料方式的不同而已，這就決定了它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上存在著諸多的異同點(diǎn)。結(jié)構(gòu)上的相同點(diǎn)：由于這幾種離心機(jī)分離的工作原理相同，因此它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上必有很多相同點(diǎn).此四種機(jī)型的離心機(jī)都有回轉(zhuǎn)體，機(jī)殼、軸承座、機(jī)座等部件.活塞卸料離心機(jī)都有卸料機(jī)構(gòu)和液壓系統(tǒng)。而且這些部件在不同的機(jī)型上所起的作用也是相同的，回轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)鼓壁上開(kāi)有過(guò)濾孔，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)裝有篩網(wǎng)，用以阻留物料，分離料液，轉(zhuǎn)動(dòng)主軸同轉(zhuǎn)鼓相連，用以傳遞轉(zhuǎn)矩;布料斗(分配盤(pán))同轉(zhuǎn)鼓同步旋轉(zhuǎn)，均勻分布物料于篩網(wǎng)上，機(jī)殼則起收集物料及分離出的料液;軸承座起支撐回轉(zhuǎn)體的作用。而機(jī)座除支撐2軸承座外還起降低設(shè)備的重心，增強(qiáng)設(shè)備的穩(wěn)定性等作用。對(duì)于活塞卸料離心機(jī)，其液壓系統(tǒng)是提供液壓油，而卸料機(jī)構(gòu)則以液壓油為動(dòng)力，將轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的物料推出進(jìn)入前機(jī)殼或集料槽。結(jié)構(gòu)上的不同點(diǎn)：以上幾種離心機(jī)，錐藍(lán)離心機(jī)的結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，它沒(méi)有液壓系統(tǒng)和卸料機(jī)構(gòu)，其卸料是靠其本身高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力來(lái)完成的。其轉(zhuǎn)鼓是圓錐形的，電機(jī)帶動(dòng)主軸，轉(zhuǎn)鼓隨同主軸一起旋轉(zhuǎn)，在分離出料液的同時(shí)物料在離心力的作用下沿著篩網(wǎng)的表面卸出而進(jìn)入前機(jī)殼。所以它的結(jié)構(gòu)較活塞卸料離心機(jī)大大簡(jiǎn)化?；钊读想x心機(jī)的物料卸出是靠液壓系統(tǒng)提供的液壓油使活塞在換向滑桿的作用下實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由與推桿相連的推料盤(pán)將物料卸出，也正由于它們有液壓系統(tǒng)和推料機(jī)構(gòu)，并有安全閥、調(diào)節(jié)閥等附屬結(jié)構(gòu)，較錐藍(lán)離心機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜得多。而雙級(jí)活塞卸料離心機(jī)較單級(jí)活塞卸料離心機(jī)結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，雙級(jí)活塞卸料離心機(jī)有兩級(jí)轉(zhuǎn)鼓，其推桿是與一級(jí)轉(zhuǎn)鼓相連，而推料盤(pán)在軸向和徑向上均與二級(jí)轉(zhuǎn)鼓保持相對(duì)固定，其初級(jí)轉(zhuǎn)鼓兼作二級(jí)轉(zhuǎn)鼓的推料盤(pán)。其檢修難度較單級(jí)活塞卸料離心機(jī)要大，檢修時(shí)間也長(zhǎng)。因此，從結(jié)構(gòu)上看，錐藍(lán)離心機(jī)明顯優(yōu)越于其它機(jī)型的離心機(jī):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，檢修方便。二、分離能力的比較離心機(jī)分離因數(shù) Fr = Rw2 /g 是表示離心機(jī)性能的重要參數(shù)，其值愈大，表示物料受到的離心力愈大，則分離的效果也愈好。從表 1 可以看出錐藍(lán)離心機(jī)的分離因數(shù)最大，故分離效果也最好;單級(jí)活塞離心機(jī) WH-800 的分離因數(shù)最小 .故分離的效果也最差;而P-4/2 或 HR500-N 型)型的離心機(jī)的分離因數(shù)介于前二者之間。物料的含水量也是衡量離心機(jī)分離效果好壞的一個(gè)重要指標(biāo)?；钊读想x心機(jī)，由于其物料在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)停留的時(shí)間較長(zhǎng)，同時(shí)推料盤(pán)的脈動(dòng)推料，物料有個(gè)不斷被擠壓的過(guò)程，所以分離出的物料含水量較小;對(duì)于雙級(jí)活塞卸料離心機(jī)，其物料在卸出的過(guò)程中有個(gè)完全疏松、重新布料的過(guò)程，故其分離的效果更好，含水量更小。含水量越小，越有利于下一工序—干燥。由上所述可知，P-4/2 型(或 HR500-N 型)離心機(jī)較 WI 一 650(或 WZ 一 650)型或WH 一 800 型離心機(jī)更適合于制鹽生產(chǎn)。1 生產(chǎn)能力及能耗的比較表 0-1 可以看出 P-4/2 型(或 HR500-N 型)離心機(jī)的生產(chǎn)能力最大，每小時(shí)可產(chǎn)鹽12 ~18t;錐藍(lán)離心機(jī)的生產(chǎn)能力為 7 ~12t/h, WH-800 型離心機(jī)的生產(chǎn)能.力最小，為3~7t/h，一臺(tái) P-4/2 型離心機(jī)相當(dāng)于兩臺(tái) WH-800 離心機(jī)的生產(chǎn)能力還要多。由 0-表 2可知，錐藍(lán)離心機(jī)噸鹽耗電最小;而 WH-800 離心機(jī)噸鹽耗電最多，運(yùn)行不經(jīng)濟(jì) .P-4/23型則介于其間。2 操作及卒故頻度的比較現(xiàn)真空制鹽所使用的離心機(jī)均需手動(dòng)洗車，人工調(diào)節(jié)進(jìn)料量，其自動(dòng)化程序較低，但是其操作均較簡(jiǎn)單。對(duì)于活塞卸料離心機(jī)，可每班洗車一次.在工藝穩(wěn)定的情況下，其運(yùn)行狀況是很穩(wěn)定的，而不需經(jīng)常調(diào)節(jié)，一旦工藝有波動(dòng)，則對(duì)其影響較大.需適當(dāng)調(diào)節(jié)進(jìn)料量;對(duì)于錐藍(lán)離心機(jī).則需每半小時(shí)洗車一 .次，操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度較活塞卸料離心機(jī)要大。但是其運(yùn)行狀況較活塞卸料離心機(jī)要穩(wěn)定得多，其原因是物料的錐形轉(zhuǎn)鼓內(nèi)停留時(shí)間很短，短時(shí)的不均勻進(jìn)料對(duì)其影響很小，一旦進(jìn)料正常，它可很快回到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，調(diào)節(jié)進(jìn)料量次數(shù)比活塞卸料離心機(jī)要少。 錐藍(lán)離心機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單.運(yùn)行狀況穩(wěn)定，出現(xiàn)設(shè)備事故的情況很少，如我廠除因油泵電機(jī)燒毀、電氣聯(lián)鎖裝置失靈而使軸承燒毀情況外，沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)其它事故。同時(shí)由于結(jié)構(gòu)的不斷完善和改進(jìn)，更換面網(wǎng)更為方便，面網(wǎng)的使用壽命大為延長(zhǎng)，停機(jī)檢修的頻度很小。WH-800 離心機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，推料速度慢，對(duì)工藝波動(dòng)適應(yīng)性最差，經(jīng)常發(fā)生振動(dòng)、機(jī)身螺絲斷或松動(dòng)、轉(zhuǎn)鼓松動(dòng)等事故，事故發(fā)生率最高;P-4/2 型(或 HR500-N 型)離心機(jī)推料速度較快，對(duì)工藝波動(dòng)適應(yīng)性較 WH-800 離心機(jī)要好得多，雖然其結(jié)構(gòu)較 WH-800 型離心機(jī)要復(fù)雜，但是其發(fā)生事故的頻率卻較小。因此，從這方面來(lái)看，WI-650 型離心機(jī)和 P-4/2 型(或HR500 一 N 型) 離心機(jī) WH 一 800 型離心機(jī)。因此，WI - 650 型離心機(jī)和 P - 4/2 型( 或 HR500-N 型)離心機(jī)較 WH 一 800 離心機(jī)運(yùn)行要經(jīng)濟(jì)。以上從三個(gè)方面對(duì)制鹽在役的幾種離心機(jī)進(jìn)行比較，我們可以得到以下幾點(diǎn)結(jié)論:1.．不論從哪一方面看，WH- 800 離心機(jī)都應(yīng)屬于被淘汰的機(jī)型。2.．雖然從結(jié)構(gòu)、能耗及故障率等方面來(lái)看，錐藍(lán)離心機(jī)具有明顯的優(yōu)勢(shì).但是從設(shè)備的技術(shù)先進(jìn)性，鹽的含水量、生產(chǎn)能力及勞動(dòng)強(qiáng)度的改善方面來(lái)看，P-4/2(或 HR500-N)型離心機(jī)比 WI-650 型錐藍(lán)離心機(jī)更適合于制鹽生產(chǎn)。3.由于錐藍(lán)離心機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、檢修方使等特點(diǎn)。它在很長(zhǎng)一段時(shí)間將同 P-4/2(或HR500-N 型)離心機(jī)并存而不會(huì)被取而代之，如果其自動(dòng)洗車問(wèn)題得到解決，它將有很大的發(fā)展前途。三、選型論證，總體結(jié)構(gòu)概述，本機(jī)型的發(fā)展簡(jiǎn)史及趨勢(shì)分離機(jī)械的選型應(yīng)從分離物料的性質(zhì)、分離效果、處理量、分離過(guò)程的工藝要求、經(jīng)濟(jì)性等幾方面考慮。(一 )分離物料的性質(zhì)、分離效果分離物料的特性對(duì)分離機(jī)械的選用至關(guān)重要。物料中固相濃度含量、固體顆粒大4小、形狀及分布、液固相的重度、液相粘度、揮發(fā)性、pH 值、顆粒聚積狀態(tài)、腐蝕性、是否易燃、易爆、有毒等，這些特性決定了分離機(jī)械的類型，如液一液分離，則用分離機(jī)；如有毒則必須使用密閉式的，含固量少且顆粒小的宜用分離因素大的分離機(jī)；易揮發(fā)的不宜用真空過(guò)濾機(jī)；固相顆粒較細(xì)，物料易堵塞濾布或?yàn)V網(wǎng)不易再生的，可采用沉降式離心機(jī)等等。另外分離效果、分離要求對(duì)選型也至關(guān)重要。若分離后回收的是濾渣，則應(yīng)考慮濾渣的完整性，如不允許破壞固體顆粒結(jié)晶的則不能用刮刀卸料離心機(jī)或螺旋卸科離心機(jī)，還應(yīng)考慮濾渣的干燥度及洗滌效果等；若分離后回收的是濾液，則須考慮濾液的澄清度，濾液的回收率等。(二)分離過(guò)程的工藝要求及處理量分離過(guò)程為間歇的還是連續(xù)的，卸渣是人工的還是自動(dòng)的，自控的程度為多少，處理量的大小，這些因素對(duì)分離機(jī)械的選型起決定性的作用。如管式分離機(jī)適于處理量較小的場(chǎng)合等。選擇分離機(jī)械時(shí)，可根據(jù)分離物料的要求及物料特性，選出一種或幾種適用的機(jī)械，再根據(jù)經(jīng)濟(jì)性、安裝維修是否方便等選出最佳的分離機(jī)械。三足式離心機(jī)：三足式離心機(jī)是一種間歇操作的離心機(jī)。適用于分離含固相顆≥μm 的懸浮液，如枝狀、結(jié)晶狀或纖維狀物料，也可供紡織物的脫水，金屬切削鐵屑和潤(rùn)滑油的回收等。該類機(jī)型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，適應(yīng)性強(qiáng)，過(guò)濾時(shí)間可根據(jù)物料特性及分離要求靈活掌握，濾渣洗滌充分，固體顆粒不易破碎等優(yōu)點(diǎn)。主要技術(shù)參數(shù)表 0-2表 0-2直徑 mm 800高度 mm 400有效容積 L 100裝料限度 kg 1000轉(zhuǎn)速 r/min 1500轉(zhuǎn)鼓分離因素 1000電機(jī)功率 KW 7.5外形尺寸長(zhǎng)×寬× 高 mm 1630×1250×980主機(jī)重量 kg 9885第 1 章 材料選擇1.1 轉(zhuǎn)鼓的材料NaCl 與轉(zhuǎn)鼓有直接接觸，對(duì)一般的材料具有腐蝕作用，故需采用抗腐蝕材料對(duì)轉(zhuǎn)鼓進(jìn)行設(shè)計(jì)，不銹鋼鋼種很多，性能又各異，常見(jiàn)的分類方法有：① 按鋼的組織結(jié)構(gòu)分類，如馬氏體不銹鋼、鐵索體不銹鋼、奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼等。① 按鋼中的主要化學(xué)成分或鋼中一些特征元素來(lái)分類，如鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼、鉻鎳鉬不銹鋼以及超低碳不銹鋼、高鉬不銹鋼、高純不銹鋼等。① 按鋼的性能特點(diǎn)和用途分類，如耐硝酸(硝酸級(jí))不銹鋼、耐硫酸不銹鋼、耐點(diǎn)蝕不銹鋼、耐應(yīng)力腐蝕不銹鋼、高強(qiáng)度不銹鋼等。① 按鋼的功能特點(diǎn)分類，如低溫不銹鋼、無(wú)磁不銹鋼、易切削不銹鋼、超塑性不銹鋼等。鉻鎳奧氏體不銹鋼是不銹鋼中最重要的鋼類，鉻鎳奧氏體不銹鋼在多種腐蝕介質(zhì)中具有優(yōu)秀的耐蝕性，并且綜合力學(xué)性能良好，同時(shí)工藝性能和可焊性等優(yōu)良，因此選用此類不銹鋼作為轉(zhuǎn)鼓的材料制造，由于介質(zhì)中含有 Cl-1 離子，所以要加入鉬這種合金元素，加入鉬后的鉻鎳奧氏體不銹鋼，提高了鋼的耐還原性介質(zhì)的腐蝕性能和耐點(diǎn)腐蝕、耐縫隙腐蝕等的性能，所以在實(shí)際應(yīng)用中此類不銹鋼常常比不含鉬鋼具有更好的耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能。選用的不銹鋼的鋼號(hào)為：0Cr18Ni12Mo2Ti 。性能如下：表 1-1 化學(xué)成分(%)鋼號(hào) C Si Mn Cr Ni Mo Ti S P0Cr18Ni12Mo2Ti≤0.08≤1.0≤ 2.016～1911～141.8～2.55×(C%0.02～0.8)≤0.030≤0.035表 1-2 力學(xué)性能室溫力學(xué)性能熱處理制度σb，MPa σs，MPa δb,% ψ， %1000～1100℃水冷 ≥530 ≥205 ≥40 ≥551000～1100℃水冷 539～767 216～414 41.2～67 55～77.56高溫力學(xué)性能熱處理制度 溫度℃σb，MPa σ02，MPa δ，% ψ， % αK， ，10 9J/m22020040050060070058845145143139230425517717712811811865383240354775686162624725.535.335.335.332.3低溫力學(xué)性能狀態(tài)溫度℃ σb，MPa σs，MPa δ,% ψ， %退火冷卻后21－76932127582493223317360表 1-3 耐蝕性 （主要為 Cl 離子腐蝕）介質(zhì)條件介質(zhì) 濃度，% 溫度，℃腐蝕速度mm/a鹽酸0.50.51155101020203020沸騰205020602060206020＜0.1＜3.0＜0.1＜3.0＜0.1＜3.0＜1.03.0～10.0＜3.0＜10.03.0～10.0氯干燥的潮濕的潮濕的氯水202010020＜0.1＜10.0＞10.0＜1.0氯化氫干燥的氣體干燥的氣體20～100200＜1.0＜10.07氯化鐵氯化銨氯化鈣碘碘仿溴化鉀30～5028～飽和溶液飽和溶液溶液蒸汽溶液201001002060203.0＜0.1＜0.1＞10.0＜0.1＜0.1工藝性能：0Cr18Ni12Mo2Ti 鋼有良好的冷、熱加工性能，熱加工適宜溫度為 900～1200℃，此鋼可進(jìn)行冷軋、冷拔、深沖、彎曲、卷邊、折疊等冷加工成型而無(wú)特殊困難。固溶處理溫度為 1000～1100℃，加熱后需快冷(水冷或空冷)。此類鋼的焊接性能均佳，可采用通用的方法進(jìn)行焊接。但鎢極氬弧焊、金屬極氬弧焊和手工電弧焊最為常用，焊后均無(wú)晶間腐蝕傾向。一般采用奧 202，奧 207，奧212 焊條。 表 1-4 物理性能線脹系數(shù) χ10-6K-1熱導(dǎo)率 λ102W/(m·K)鋼號(hào)密度 ρ103kg/m3彈性模量 E（20℃）MPa20～100℃20～300℃20～500℃100℃ 100℃ 100℃0Cr18Ni12Mo2Ti 7.9 199000 15.7 16.7 17.6 0.16 0.21 0.241.2 主軸的材料主軸零件要求材料具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、韌性和耐磨性。這些性質(zhì)是通過(guò)熱處理方法實(shí)現(xiàn)的。因此要求材料具有良好的淬火硬度，同時(shí)保持材料內(nèi)在的韌性。一般機(jī)器的主軸用 45 鋼。45 鋼是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼(GB/T699-1999), 表 1-5 化學(xué)成分：%鋼號(hào) C Si Mn S P45 ≤0.42 ≤0.29 ≤0.62 ≤0.009 ≤0.017表 1-6 力學(xué)性能：σb，MPa σs，MPa δ，% ψ， % τ，MPa≥600 ≥355 ≥16 ≥40 35表 1-7 經(jīng)不同工藝處理的 40Cr 和 45 鋼的力學(xué)性能比較鋼號(hào) 熱處理工藝 力學(xué)性能8σb，MPaψ，% δ，%αK， 縱向/橫向/J·cm -2硬度，HBS1160℃鍛造余熱淬火→660℃回火856 66.1 19.5 166/94 252～26040Cr850℃淬火→610℃回火 799 65.6 20.6 163/59 249～2551180℃鍛造余熱淬火→600℃回火914 58.2 19.3 123 24645850℃淬火→550℃回火 877 57.4 18.2 121 235熱處理工藝：調(diào)質(zhì)是淬火加高溫回火的雙重?zé)崽幚?，其目的是使工件具有良好的綜合機(jī)械性能。調(diào)質(zhì)鋼有碳素調(diào)質(zhì)鋼和合金調(diào)質(zhì)鋼二大類，不管是碳鋼還是合金鋼，其含碳量控制比較嚴(yán)格。如果含碳量過(guò)高，調(diào)質(zhì)后工件的強(qiáng)度雖高，但韌性不夠，如含碳量過(guò)低，韌性提高而強(qiáng)度不足。為使調(diào)質(zhì)件得到好的綜合性能，一般含碳量控制在0.30~0.50%。45 鋼是中碳結(jié)構(gòu)鋼，冷熱加工性能都不錯(cuò)，機(jī)械性能較好，且價(jià)格低、來(lái)源廣，所以應(yīng)用廣泛。它的最大弱點(diǎn)是淬透性低，截面尺寸大和要求比較高的工件不宜采用。因?yàn)檎{(diào)質(zhì)的目的是得到綜合機(jī)械性能，所以硬度范圍比較寬。但圖紙有硬度要求的，就要按圖紙要求調(diào)整回火溫度，以保證硬度。如有些軸類零件要求強(qiáng)度高，硬度要求就高；而有些齒輪、帶鍵槽的軸類零件，因調(diào)質(zhì)后還要進(jìn)行銑、插加工，硬度要求就低些。1.3 油箱和機(jī)殼的材料由于油箱和機(jī)殼一般采用鑄造或焊接，當(dāng)采用鑄造式，常用鑄鐵(HT150 或 HT200)制成。鑄鐵易于切削，抗壓性能好，并且有一定的吸振性。但其彈性模量 E 較小，剛性較差，因?yàn)殡x心機(jī)振動(dòng)較大，故在離心機(jī)中比較少使用。當(dāng)采用鋼板焊接來(lái)代替鑄造時(shí)，不但不用模具，簡(jiǎn)化了毛胚制造，而且由于鋼的彈性模量 E 與切變模量 G 均較鑄鐵大 40%-70%，因而可以得到重量較輕而剛性較好的油箱和機(jī)殼。這里選用鑄造碳鋼牌號(hào)為：ZG230-450。我國(guó)多年來(lái)沿用的是以鋼的含碳量作為分級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)。牌號(hào)中的“ZG"表示鑄鋼，其后的數(shù)字表示鋼中碳的重量分?jǐn)?shù)的公稱值，以萬(wàn)分之幾表示。鑄造碳鋼依其雜質(zhì)元素9磷和硫含量的高低而分為三級(jí)，磷和硫單項(xiàng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)各低于 0.04%的特質(zhì)(Ⅰ級(jí))鋼;低于 0.05%的優(yōu)質(zhì)(Ⅱ級(jí))鋼.低于 0.06%的為普通（Ⅲ級(jí)）鋼。一般工程用鑄造碳鋼的標(biāo)準(zhǔn)（GB5676-85）將鑄造碳鋼按照室溫下的機(jī)械性能分為5 個(gè)牌號(hào)，即 ZG200-400、ZG230-450、ZG270-500、ZG310-570 和 ZG340-640。對(duì)鋼中的基本化學(xué)成分只規(guī)定其質(zhì)量分?jǐn)?shù)的上限，對(duì)鋼中殘余合金元素的限制比較寬。第 2 章 轉(zhuǎn)鼓的機(jī)械計(jì)算離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓是在較高的轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速?gòu)拿糠昼妿装俎D(zhuǎn)、幾千轉(zhuǎn)到幾萬(wàn)轉(zhuǎn)。因此轉(zhuǎn)鼓壁在回轉(zhuǎn)時(shí)，除了承受鼓壁自身質(zhì)量產(chǎn)生的離心力所引起的應(yīng)力外，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上還存在物料和液體層，它們回轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力也作用在鼓壁上面而引起應(yīng)力。有時(shí)在這些離心力作用下產(chǎn)生很大的應(yīng)力，使轉(zhuǎn)鼓壁“飛裂”，引起嚴(yán)重后果。因此需要計(jì)算這些應(yīng)力以保證鼓壁的強(qiáng)度。對(duì)于轉(zhuǎn)鼓壁與攔液板，鼓壁與鼓底的邊緣連接的地方（活塞卸料離心機(jī)無(wú)攔液板），以及轉(zhuǎn)鼓的圓筒形與圓錐形邊緣連接（如上懸式離心機(jī)）的部分，由于變形相互受到約束，將產(chǎn)生附加的“邊緣應(yīng)力”。邊緣應(yīng)力一般都是局限在連接處，隨著離邊緣距離的增大而迅速的衰減。如對(duì)鋼制圓筒，當(dāng)離產(chǎn)生邊緣應(yīng)力的距離 （R 為S5.2??圓筒半徑、S 為圓筒壁厚）處，邊緣應(yīng)力就衰減到很小的數(shù)值。在工程設(shè)計(jì)中，往往要采用合理的結(jié)構(gòu)來(lái)減小邊緣應(yīng)力。如為了盡量避免由于厚度、載荷和曲率發(fā)生突變，使連接件變形不諧調(diào)，而采用連接處用圓弧連接，或加小一段圓滑的過(guò)渡部分；也有時(shí)在邊緣連接處適當(dāng)增加厚度以承受邊緣應(yīng)力，并采用塑性好的材料制作轉(zhuǎn)鼓。這里僅研究在高速回轉(zhuǎn)下受離心載荷作用的轉(zhuǎn)鼓壁的強(qiáng)度計(jì)算。轉(zhuǎn)鼓鼓壁在工作時(shí)，需承受轉(zhuǎn)鼓鼓壁本身質(zhì)量在回轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的離心力、篩網(wǎng)質(zhì)量產(chǎn)生的離心力以及物料質(zhì)量產(chǎn)生的離心力。轉(zhuǎn)鼓的示意圖如下2.1 圓筒形轉(zhuǎn)鼓的鼓壁質(zhì)量引起的鼓壁應(yīng)力圖 2-1 所示為繞對(duì)稱軸旋轉(zhuǎn)的圓筒形轉(zhuǎn)鼓。10圖 2-1 圓筒形轉(zhuǎn)鼓示意圖設(shè)鼓壁的半徑為 R，鼓壁的厚度為 S，高度為 L，密度為 ρo。在轉(zhuǎn)鼓上劃出寬度為α的細(xì)條，當(dāng)轉(zhuǎn)鼓以一定的角速度 ω 旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)鼓細(xì)條單元質(zhì)量所產(chǎn)生的離心力為(2-1)2o2oRLC?????其中 為轉(zhuǎn)鼓壁的平均半徑， ，但因 S0，則使軸的撓度減??；M0 ，即 M 的方向與軸撓曲的方向相反，力圖R3b?減小軸的彎曲，相當(dāng)于軸的剛性加大了，故回轉(zhuǎn)效應(yīng)使臨界轉(zhuǎn)速升高。當(dāng) 時(shí)，式(4-11)就可簡(jiǎn)化成：2 ????J2這就是常用的窄轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)力矩的計(jì)算公式。2．當(dāng) 時(shí)，則 M=0，即不產(chǎn)生回轉(zhuǎn)效應(yīng)。R3b?3．當(dāng) 時(shí)，則 M0，臂長(zhǎng)影響將使軸的撓度 y 及轉(zhuǎn)角 增加，從而降低臨界轉(zhuǎn)速，因此對(duì)在撓性軸條件下工作的離心機(jī)是有利的。反之，?對(duì)于在剛性軸條件下工作的離心機(jī)，最好使 d≤0，以利于提高軸的剛性和臨界轉(zhuǎn)速，所以這樣的離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓一般都具有一個(gè)內(nèi)凹式的鼓底(如刮刀離心機(jī))，其轉(zhuǎn)鼓的質(zhì)心m 與前面一個(gè)軸承盡量靠近，減少懸臂長(zhǎng)度，提高軸的剛度和臨界轉(zhuǎn)速，這樣對(duì)操作35平穩(wěn)是有利的。所以若在計(jì)算回轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，如果同時(shí)考慮回轉(zhuǎn)效應(yīng)和臂長(zhǎng)影響的力矩 M 和 對(duì)軸的撓度和轉(zhuǎn)角的影響，仍引用材料力學(xué)中 “影響系數(shù)”的概念，對(duì)計(jì)?算公式加以修正，然后列出其平衡方程再求出臨界轉(zhuǎn)速?？紤]了回轉(zhuǎn)效應(yīng)和臂長(zhǎng)影響后，求解單轉(zhuǎn)子的臨界角速度方程為： 01]d)b(m)da( b)J[(]a[J2n11 14n???????? ??????從上式可以求解出 ，從而求出臨界轉(zhuǎn)速值。n?⑶其它因素的影響其它因素對(duì)臨界轉(zhuǎn)速也有一定的影響。如支承情況等。作用在轉(zhuǎn)子上的軸向力對(duì)臨界轉(zhuǎn)速的影響較小，當(dāng)軸向?yàn)槔r(shí)，轉(zhuǎn)軸的臨界轉(zhuǎn)速提高，如果軸向力為壓力，則轉(zhuǎn)軸的臨界轉(zhuǎn)速下降。作用在轉(zhuǎn)子上的扭矩對(duì)臨界轉(zhuǎn)速的影響也很小，一般情況下，扭矩的作用使轉(zhuǎn)軸的臨界轉(zhuǎn)速下降。其它諸如橫剪力、裝配過(guò)盈、安裝質(zhì)量等對(duì)臨界轉(zhuǎn)速的大小也都會(huì)有一定影響。4.4 具體計(jì)算過(guò)程作出簡(jiǎn)圖 4-12：圖 4-124.4.1 軸的斷面慣性矩 2513 m.N03.0.264dEJ?????4.4.2 分別計(jì)算各部分的質(zhì)量鼓壁： kg7.698.5.1085.7m31鼓底： 120422 ?????物料： .4.)3..(6.33 ?36鼓蓋： ??03.145.2.04.1085.734 ??????m總質(zhì)量： kg25.3749.676981m32 ?????4.4.3 確定質(zhì)心 m 的位置 m149.025.3746.1.010.0.81GdCi1 ????????43.06.49.1?m265.0C12 ??m...C1??4.4.4 計(jì)算各部分對(duì)質(zhì)心 m 的離心力矩鼓壁的離心力矩： ??? ???????????????????2 2222196.3 063.4..04.08.4785)]c3b(R[SM鼓底的離心力矩： ??????????????2 242122412651. ).019(.40.78)Rc(mSM物料層的離心力矩：??? ???????????2 22222123 221m63.4 )1.0435..039.(.05)c4br( )r)(4M鼓蓋的離心力距：37????? ??????????????????????????2 2222222224068. 6.0435.4.0.40.5.7c3rRrM總的離心力矩為： ????243219.M由于 ????2)J(M即 9.??J4.4.5 計(jì)算影響系數(shù) )N/m(108.935.1)0(EJ3)aL( 9221 ??????? /1(..6)751 ??? )]/(1[048135.0Jab 6??8791 .3.28d ???????? 76. ??即： 4111121-8-8-8-74-7- -8(-)[()-()][(-)]040.3.5(.05..92.50)(241141.9nn nmJbadbJbd?? ?????? ????????2-1-62 10.7.nn? ???解上述方程，又因?yàn)?ωn 為正值，所以求得 ωn 值為：)s/1(32.7n?倘若忽略了回轉(zhuǎn)效應(yīng)和臂長(zhǎng)影響，那么 ω n 值為： )s/1(86.95108.9623m1n ??????min)/r(6.503n??38min)/r(27.186.9530nn?????兩者比較，其誤差為 50%，可見(jiàn)對(duì)寬轉(zhuǎn)子而言，回轉(zhuǎn)效應(yīng)和臂長(zhǎng)影響一般是不容忽視的。39第 5 章 傳動(dòng)系統(tǒng)計(jì)算5.1 帶傳動(dòng)計(jì)算5.1.1 定Ｖ帶型號(hào)和帶輪直徑工作情況系數(shù)　　　　　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 11.5　　　　　　 KA=1.2 計(jì)算功率　　　　　　　 PC=KAP=1.2×7.5　　　　　　　　　 PC=9kW選帶型號(hào)　　　　　　　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 11.15 A型小帶輪直徑　 　　　　　 　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 11.6　　　 　　　 取 D1=126mm大帶輪直徑　　　　　　　 9014728).1(nD)1(22 ????(設(shè) ε=1%) 選 D2=280mm大帶輪轉(zhuǎn)速　　 n2=662.95r/min285).0()n212???5.1.2 計(jì)算帶長(zhǎng)求 Dm Dm=202.5m 2815D2m??求 Δ　　　　 　　　　　　　　 　Δ=77.5mm012??初取中心距　　　 α=650mm帶長(zhǎng)　　　　　　 　　　　　　　　　　　650.725.0DL22m??????基準(zhǔn)長(zhǎng)度　　 　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 11.4　　　　　　　　　　　Ld=2000mm5.1.3 求中心距和包角40中心距 α=677.4mm222mm5.78).02(415.08)dL(41D??????????小輪包角 α1=166.3°??????604.712580D15.1.4 求帶根數(shù)帶速　　　　　　　 　　　　　　 　 υ=9.81m/s10652106nD???傳動(dòng)比 i=2.269.5i2?帶根數(shù)　　　　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 11.8　P 0=1.93kW；由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 11.7 ka=0.969；由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 11.12 kL=1.03；由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 11.10　ΔP 0=0.17kW取 z=5 根03.196.)7.0931(PzLac????5.1.5 求軸上載荷張緊力 22ac0 81.90)96.5(81.925q)k.zPF???????(由《 機(jī)械設(shè)計(jì) 》表 11.4 q=0.10kg/m) F0=154.57N軸上載荷 FQ=1534.67N23.16sin57.42izF10Q????5.2 軸承、鍵的選擇和校核415.2.1 軸承的選用以及校核軸承選用深溝球軸承(輕(2)窄系列中的 230)由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得，d=150mm，D=270mm ，C r=156.28kN，C 0r=165.74kN圖 5-1 軸承受力圖如圖 5-1 所示，兩軸承不受軸向力，只受徑向力。當(dāng)量動(dòng)載荷： N2.41362.1FfPRd1????30782其中 fd──沖擊載荷系數(shù)，查得 .fd兩者取較大值：P=P 2=12333.6N計(jì)算額定動(dòng)載荷： r33hr CkN1360792506.1670nLPC ??????即，所選軸承合適。5.2.2 鍵的選用以及校核帶傳動(dòng)連接端的鍵選用 GB/T1096 鍵[圓頭普通平鍵 (A 型)、b=20、h=12 、L=75]轉(zhuǎn)鼓連接端的鍵選用 GB/T1096 鍵[圓頭普通平鍵 (A 型)、b=28、h=16 、L=115]推料盤(pán)連接端的鍵選用 GB/T1096 鍵[單圓頭普通平鍵 (C 型)、b=14、h=9、L=42]現(xiàn)進(jìn)行鍵的校核：① 帶傳動(dòng)連接端的鍵擠壓強(qiáng)度： MPa802.51.07.012.3694dLhT1p ??????剪切強(qiáng)度： 6a45b2?② 轉(zhuǎn)鼓連接端的鍵擠壓強(qiáng)度： adLhTp 802.31.0.016.942 ??????剪切強(qiáng)度： MPb 64583?即所選鍵合適。5.3 電動(dòng)機(jī)的選擇表 5-1電動(dòng)機(jī)型 額定功率 滿載轉(zhuǎn)速 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 質(zhì)量/kg42號(hào) /kW /(r/min) 額定轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩同步轉(zhuǎn)速 1500r/min，4 極主電機(jī) Y180M─4 18.5 1470 2.0 2.2 182輔電機(jī) Y160L─4 15 1460 2.2 2.3 144參 考 文 獻(xiàn)[1] 濮良貴,紀(jì)名剛 .機(jī)械設(shè)計(jì)[M].第八版.西安:高等教育出版社,2005。 [2] 孫啟才，金鼎五 .離心機(jī)原理結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)計(jì)算.北京: 機(jī)械工業(yè)出版社，1987。 [3] 葛志淇.機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].天津:冶金工業(yè)出版社,1980。[4] 孫啟才.分離機(jī)械 .北京:化學(xué)工業(yè)出版社，1993。[5] 張存鎮(zhèn).離心分離理論.北京:原子能出版社，1987[6] 施震榮.工業(yè)離心機(jī)選用手冊(cè).北京:化學(xué)工業(yè)出版社，1999。[7] 李德昌.分離與攪拌機(jī)械.陜西:陜西科學(xué)技術(shù)出版社，1992。[8] （美）賓厄姆 .離心機(jī).北京:石油工業(yè)出版社，1987 [9] (蘇) 索柯羅夫.離心分離理論及設(shè)備 .北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1986。 [10] 第一機(jī)械工業(yè)部 .離心機(jī)過(guò)濾機(jī)產(chǎn)品樣本.北京: 機(jī)械工業(yè)出版社，1974。 43致 謝本篇畢業(yè)設(shè)計(jì)通過(guò)一學(xué)期的不斷努力學(xué)習(xí)和查找資料終于完成了。在本次設(shè)計(jì)中，同學(xué)和老師給我很大的幫助，當(dāng)我打完畢業(yè)論文的最后一個(gè)字符，涌上心頭的不是長(zhǎng)途跋涉后抵達(dá)終點(diǎn)的欣喜，而是源自心底的誠(chéng)摯謝意。我首先要感謝我的導(dǎo)師 XX 老師，對(duì)我的構(gòu)思以及論文的內(nèi)容不厭其煩的進(jìn)行多次指導(dǎo)和悉心指點(diǎn)，使我在完成論文的同時(shí)也深受啟發(fā)和教育。再次由衷感謝答辯組的各位老師對(duì)學(xué)生的指導(dǎo)和教誨，我也在努力的積蓄著力量，盡自己的微薄之力回報(bào)母校的培育之情，爭(zhēng)取使自己的人生對(duì)社會(huì)產(chǎn)生些許積極的價(jià)值！- 0 -目 錄緒 論 ..........................................................................................................................................1第 1 章 材料選擇 ....................................................................................................................51.1 轉(zhuǎn)鼓的材料 .........................................................................................................................51.2 主軸的材料 .........................................................................................................................71.3 油箱和機(jī)殼的材料 ..............................................................................................................8第 2 章 轉(zhuǎn)鼓的機(jī)械計(jì)算 ........................................................................................................92.1 圓筒形轉(zhuǎn)鼓的鼓壁質(zhì)量引起的應(yīng)力 ......................................................................................92.2 圓筒形轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的篩網(wǎng)質(zhì)量引起的應(yīng)力 ................................................................................112.3 圓筒形轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的物料質(zhì)量引起的應(yīng)力 ................................................................................112.4 圓筒形轉(zhuǎn)鼓的蓋子質(zhì)量引起的應(yīng)力 ....................................................................................132.5 轉(zhuǎn)鼓壁的強(qiáng)度計(jì)算 ............................................................................................................132.5.1 開(kāi)孔轉(zhuǎn)鼓的計(jì)算 ..........................................................................................................142.5.1 轉(zhuǎn)鼓壁厚計(jì)算 .............................................................................................................142.5.2 轉(zhuǎn)鼓的剛度分析 ..........................................................................................................15第 3 章 主軸計(jì)算 ..................................................................................................................163.1 概述 .................................................................................................................................163.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ...................................................................................................................163.3 軸的強(qiáng)度計(jì)算 ...................................................................................................................173.3.1 按許用切應(yīng)力計(jì)算 ......................................................................................................173.3.2 按許用彎曲應(yīng)力計(jì)算 ...................................................................................................183.3.3 安全系數(shù)校核計(jì)算 ......................................................................................................183.3.4 計(jì)算主軸受力 .............................................................................................................183.3.5 計(jì)算支承反力 .............................................................................................................193..3.6 畫(huà)軸彎矩圖 ................................................................................................................193.3.7 畫(huà)軸轉(zhuǎn)矩圖 .................................................................................................................203.3.8 許用應(yīng)力 ....................................................................................................................203.3.9 畫(huà)當(dāng)量彎矩圖 .............................................................................................................213.3.10 校核軸徑...................................................................................................................21第 4 章 臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算 ..........................................................................................................214.1 概述 .................................................................................................................................224.2 轉(zhuǎn)子的振動(dòng)和臨界轉(zhuǎn)速 .....................................................................................................224.3 計(jì)算臨界轉(zhuǎn)速的解析法 .....................................................................................................23- 1 -4.3.1 特征值法 ....................................................................................................................244.3.2 影響系數(shù)法 .................................................................................................................274.3.3 軸的斷面慣性矩 ..........................................................................................................344.3.4 分別計(jì)算各部分的質(zhì)量 ...............................................................................................344..3.5 計(jì)算各部分對(duì)質(zhì)心 m 的離心力矩 ...............................................................................354.3.6 計(jì)算影響因數(shù) .............................................................................................................36第 5 章 傳動(dòng)系統(tǒng)計(jì)算 ..........................................................................................................375.1 帶傳動(dòng)計(jì)算 .......................................................................................................................375.1.1 定 V 帶型號(hào)和帶輪直徑 ..............................................................................................385.1.2 計(jì)算帶長(zhǎng) ....................................................................................................................385.1.3 求中心距和包角 ..........................................................................................................385.1.4 求帶根數(shù) ....................................................................................................................385.1.5 求軸上載荷 .................................................................................................................385.2 軸承、鍵的選擇和校核 .....................................................................................................395.3 電動(dòng)機(jī)的選擇 ...................................................................................................................40參考文獻(xiàn)..................................................................................................................................41致 謝 ........................................................................................................................................42