臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說明書】
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1 緒論
1.1 磁性材料
1.1.1 磁性材料工業(yè)現(xiàn)狀
1、 產(chǎn)品產(chǎn)量和產(chǎn)值不適配
目前，我國的磁性材料工業(yè)在產(chǎn)量方面已經(jīng)初具規(guī)模，根據(jù)本行業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計(jì)，1998年我國的永磁鐵氧體銷售量約11.5萬噸（其中粘結(jié)鐵氧體0.5萬噸），出口約6.5萬噸。軟磁鐵氧體銷售量約4.2萬噸（其中偏轉(zhuǎn)磁芯約1萬噸），出口約1萬噸。稀土釹鐵硼成品銷售約4100噸，鋁鎳鈷約2000噸。中低檔產(chǎn)品占據(jù)了較大的國際市場，但在高檔產(chǎn)品方面還沒有形成較強(qiáng)的實(shí)力，缺少國際競爭能力。從行業(yè)整體來看，我國的磁性工業(yè)與國外先進(jìn)國家相比，存在著管理水平低、制造工藝落后，產(chǎn)品質(zhì)量差和產(chǎn)品檔次低的問題。
2、磁性產(chǎn)品性能偏低
國內(nèi)的磁性材料產(chǎn)品的大部分集中在低檔次，缺少參與國際市場競爭的能力。另外，價(jià)格低廉，贏利極微薄。永磁鐵氧體以揚(yáng)聲器磁體為主，產(chǎn)品性能在Y30以下。電揚(yáng)磁瓦的性能在Y30H－1，但大批量生產(chǎn)時(shí)性能不夠穩(wěn)定。軟磁鐵氧體的產(chǎn)品集中在消費(fèi)類產(chǎn)品，工業(yè)類磁芯的產(chǎn)量較少。大批量生產(chǎn)的功率鐵氧體材料的性能相當(dāng)于日本TDK產(chǎn)品的PC30版號；高磁導(dǎo)率鐵氧體的μ在6000左右。少數(shù)企業(yè)能小批量生產(chǎn)PC40牌號和磁導(dǎo)率達(dá)到10000以上的產(chǎn)品。釹鐵硼磁體的生產(chǎn)性能一般在N35左右（磁能積為35MGOE），N40以上和高矯頑力牌號N38H。N32SH的只有少數(shù)企業(yè)能生產(chǎn)。國外推出的新牌號已經(jīng)達(dá)到N50，N48H。
3、生產(chǎn)工藝和設(shè)備相對落后
目前，我國的磁性材料專用設(shè)備銷售總額達(dá)到1.43億元，能提供成套成線的磁性材料生產(chǎn)設(shè)備?！笆濉逼陂g我國磁性材料的性能和檔次將會有新的提高，同時(shí)，由于國內(nèi)外競爭激烈，要求產(chǎn)品成本不斷降低。為此，磁性材料專用設(shè)備應(yīng)開發(fā)自動化程度高，低能耗和高效率的設(shè)備。工裝設(shè)備的改善，可使磁性產(chǎn)品提高一個(gè)檔次，采用自動化程度高的連續(xù)生產(chǎn)線，能減少人為因素的影響，保證產(chǎn)品的一致性。
1.1.2 我國磁性材料工業(yè)發(fā)展前景
磁性材料是各種電子產(chǎn)品主要的配套產(chǎn)品，無論是消費(fèi)類家電產(chǎn)品和工業(yè)類整機(jī),如計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備、汽車以及國防工業(yè)均離不開磁性材料。據(jù)專家分析，世界磁性材料市場將以15%的年增長率發(fā)展，我們在表2列出各類磁性材料世界增長情況。今后5年內(nèi)，中國的磁性材料工業(yè)主要將在質(zhì)量和性能方面得以提高，在產(chǎn)量方面增長的速度會較慢。同時(shí)，一些發(fā)達(dá)國家以及港臺地區(qū)的磁性材料工業(yè)向中國轉(zhuǎn)移?？偖a(chǎn)量要突破預(yù)測的數(shù)字。
1、世界磁性材料市場發(fā)展
現(xiàn)在世界汽車產(chǎn)量為4900萬輛左右，按每輛汽車使用電機(jī)數(shù)從目前的20只，到2005年增加到30只，預(yù)測需要電機(jī)從8億只增加到16億只。隨著汽車生產(chǎn)量和使用揚(yáng)聲器數(shù)量的增加，汽車用的揚(yáng)聲器產(chǎn)量從目前的1.6億只增加到2.3億只，增加的量均在1倍左右。預(yù)測需要鐵氧體永磁從目前的15萬噸增加到25萬噸。從發(fā)展看，亞太地區(qū)的產(chǎn)量將增加較快。
由于汽車向小型化和輕量化發(fā)展，以及為了保護(hù)環(huán)境采用非汽油驅(qū)動汽車，需要應(yīng)用新材料提高電機(jī)的功能和減小尺寸，促使各向?qū)辰Y(jié)釹鐵硼磁體的發(fā)展將會加快。假如，汽車中有50%采用粘結(jié)釹鐵硼磁體，如雨刷電機(jī)、窗沖洗電機(jī)、反光鏡電機(jī)、門鎖和座位調(diào)節(jié)電機(jī)等方面應(yīng)用，就需要粘結(jié)釹鐵硼磁體102克／輛。到2005年，世界生產(chǎn)汽車以5540萬輛計(jì)算，就需要粘結(jié)釹鐵硼磁體5540噸。估計(jì)到2005年世界永磁體的產(chǎn)值將超過100億美元。
計(jì)算機(jī)發(fā)展帶動了相關(guān)配套元件的發(fā)展，磁盤、光盤驅(qū)動器和打印機(jī)驅(qū)動頭是西使用釹鐵硼最大的一個(gè)方面。顯示器需要各種高檔次鐵氧體軟磁、多媒體音響對永磁材料的需求量也是很大的。隨著信息時(shí)代到來，近幾年工業(yè)發(fā)達(dá)國家正形成計(jì)算機(jī)進(jìn)入家庭的熱潮。據(jù)美國市場調(diào)查，1996年全世界家用PC機(jī)總銷量達(dá)2000萬臺，2000年將達(dá)4000萬臺，2005年約達(dá)8000中。通訊業(yè)的發(fā)展，電話和移動電話裝置需要越來越多的抗干擾磁芯、片式微型化電感，以及傳聲器和揚(yáng)聲器，這對軟磁和永磁材料帶來了良好的市場。
總之，從市場發(fā)展看，到21世紀(jì)全球市場發(fā)展將比目前翻一番，相應(yīng)的磁性材料發(fā)展前景是樂觀的；但是，信息產(chǎn)業(yè)革命的發(fā)展需求是高檔磁性材料配套，所以落實(shí)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略，開發(fā)高檔磁性材料產(chǎn)品占領(lǐng)國際市場是當(dāng)務(wù)之急的頭等大事。
2、國內(nèi)磁性材料市場發(fā)展
根據(jù)原電子部的21世紀(jì)規(guī)劃目標(biāo)來看，電子產(chǎn)品的趨勢大約總體在15%。規(guī)劃目標(biāo)程控交換機(jī)80000萬線、移動通信電話手機(jī)3000萬部、彩電6000萬臺、黑白電視機(jī)1500－1600萬臺、錄像機(jī)440萬部。根據(jù)汽車行業(yè)的發(fā)展，規(guī)劃“九五”末產(chǎn)量達(dá)400萬輛，其中轎車120－130萬輛，預(yù)計(jì)配套電機(jī)1500萬套。品種有搖窗電機(jī)、空調(diào)電機(jī)、油泵電機(jī)、儀表電機(jī)、門鎖電機(jī)、刮水器電機(jī)、散熱風(fēng)扇電機(jī)、起動電機(jī)及發(fā)電機(jī)。預(yù)計(jì)2005年摩托車總產(chǎn)量突破1500萬輛，需要起動電機(jī)1000萬套／年。據(jù)電聲行業(yè)的發(fā)展規(guī)劃，21世紀(jì)初國內(nèi)市場將需揚(yáng)聲器12億只，受話器3.6億只，耳機(jī)300萬付。世界電聲器件市場需要配套揚(yáng)器33億只，送受話器約4億只，傳聲器約2.9億只,要滿足和達(dá)到配套能力，磁體需要量是很大的。
隨著環(huán)境保護(hù)的要求，發(fā)展無油汽車、摩托車是世界發(fā)展方向，這將對稀土永磁體的發(fā)展帶來廣闊的市場。為了減少發(fā)電廠二氧化硫的排放量，國際上實(shí)施“綠色照明工程”來節(jié)電，從而達(dá)到減少發(fā)電量；所以節(jié)能燈的應(yīng)用在國外發(fā)展很迅速，這也是我國的一項(xiàng)重大工程。節(jié)能燈的發(fā)展，需要使用大量高檔的鐵氧體軟磁濾波磁芯、抗干擾磁芯等；根據(jù)專家分析，如我國全面推廣使用節(jié)能燈，需求量將在5億支左右。
根據(jù)本行業(yè)的專家分析，2005年本行業(yè)鐵氧體永磁市場將達(dá)到21萬噸左右，鐵氧體軟磁市場將達(dá)到9.4萬噸左右，稀土磁體約8000噸。按行業(yè)的發(fā)展來看，這些指標(biāo)有可能達(dá)到。
總之，21世紀(jì)是中國磁性材料工業(yè)發(fā)展的世紀(jì)。根據(jù)市場發(fā)展的需要，今后中國的磁性材料工業(yè)應(yīng)該重視以下幾點(diǎn)。
（1）消費(fèi)類產(chǎn)品有市場，但價(jià)格將下降隨著消費(fèi)類產(chǎn)品的價(jià)格影響，磁性材料行業(yè)的價(jià)格競爭將很激烈，會淘汰一些小企業(yè)，大型集約化公司在競爭中聯(lián)合組建增多。揚(yáng)聲器用的中低檔磁體預(yù)計(jì)需量增加,彩電用的UE型磁芯和小磁芯出口量會增加，但價(jià)格下降。
（2）工業(yè)類產(chǎn)品是主導(dǎo)市場汽車、通訊、計(jì)算機(jī)工業(yè)發(fā)展，帶動國內(nèi)高檔磁性材料的發(fā)展。企業(yè)應(yīng)該重視科技進(jìn)步和技術(shù)改造，使產(chǎn)品的檔次能上一個(gè)新臺階。鐵氧體永磁要有陶8以上的產(chǎn)品,鐵氧體軟磁應(yīng)有PC40產(chǎn)品和高導(dǎo)磁材料（大于1000），釹鐵硼磁體要生產(chǎn)N38以上材料，另外粘結(jié)磁體的開發(fā)生產(chǎn)要加快發(fā)展。
1.1.3 磁性材料的生產(chǎn)工藝
圖1濕法生產(chǎn)車間工藝示意圖
磁性材料的生產(chǎn)方法一般有兩種,主要是干法生產(chǎn)和濕法生產(chǎn)。磁性材料濕法生產(chǎn)的裝置布置原理如圖1，其各裝置布置順序關(guān)系如圖2。磁性材料濕法生產(chǎn)和干法生產(chǎn)的主要工藝流程分別如圖3、圖4所示，兩種生產(chǎn)工藝的主要區(qū)別在于是否加水和勻，其次是原料上的區(qū)別。相比較，干法生產(chǎn)和濕法生產(chǎn)的主要優(yōu)缺點(diǎn)與區(qū)別，如下：
圖2 濕法生產(chǎn)車間布置圖
鐵鱗＋添加劑→球磨機(jī)(粉碎及和勻) →造球(加少量的水) →鏈靡機(jī)(預(yù)氧化) →回轉(zhuǎn)窯(燒結(jié)成型) →直徑為6～8毫米的球體
圖3 磁性材料干法生產(chǎn)主要工藝流程
鐵紅＋添加劑→一次攪拌桶(加85%～90%的水) → 球磨機(jī)(粉碎及和勻) →二次攪拌桶→膠泵(定量) →回轉(zhuǎn)窯(燒結(jié)成型) →直徑為6～8毫米的球體
圖4 磁性材料濕法生產(chǎn)主要工藝流程
一、 干法生產(chǎn)的缺點(diǎn)：
1.由于其原料主要是連鑄機(jī)和初軋機(jī)的氧化鐵皮，主要成分是四氧化三鐵，而鐵氧體的主要成分是三氧化二鐵；所以原料的純度不高。直接經(jīng)球磨機(jī)粉碎和勻，達(dá)到的效果比較差。
2.最后所得的直徑為6～8毫米的球體，大小相對并不均勻，導(dǎo)致生產(chǎn)出的磁性材料性能并不穩(wěn)定。
3.預(yù)氧化用的鏈靡機(jī)在工作中會產(chǎn)生大量的灰塵，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。
二、 濕法生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)：
1.由于其原料主要是冷軋酸洗后產(chǎn)生的廢物，所以原料的性能很穩(wěn)定。
2.球磨機(jī)粉碎和勻的前后都加水充分?jǐn)嚢?，即濕法球磨的和勻磨碎效果很好?
3.最后所得的直徑為6～8毫米的球體，大小均勻，生產(chǎn)出的磁性材料性能也穩(wěn)定。
在現(xiàn)代的新濕法生產(chǎn)工藝中，又在回轉(zhuǎn)窯燒結(jié)成型前加入了沉降離心機(jī)，經(jīng)離心機(jī)離心分離后，含水量減少到30～35％，大大節(jié)省了燒結(jié)蒸發(fā)中所需的能源，對節(jié)能與環(huán)保作出了巨大的貢獻(xiàn)。
1.2 離心機(jī)概況
1.2.1 離心機(jī)的應(yīng)用及其發(fā)展
離心分離是利用離心力對液一固、液一液一固、液一液等非均相混合物進(jìn)行分離的過程。實(shí)現(xiàn)離心分離操作的機(jī)械稱為離心機(jī)。離心機(jī)和其它分離機(jī)械相比，不僅能得到含濕量低的固相和高純度的液相，而且具有節(jié)省勞力、減輕勞動強(qiáng)度、改善勞動條件，具有連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、自動遙控、操作安全可靠和占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。因此，自1836年第一臺工業(yè)用三足式離心機(jī)在德國問世，迄今一百多年以來己獲得很大的發(fā)展。各種類型的離心機(jī)品種繁多，各有特色，并正在向提高技術(shù)參數(shù)、系列化、自動化方向發(fā)展，且組合轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)增多，專用機(jī)種越來越多?，F(xiàn)在，離心機(jī)己廣泛用于化工、石油化工、石油煉制、輕工、醫(yī)藥、食品、紡織、冶金、煤炭、選礦、船舶、軍工等各個(gè)領(lǐng)域。例如:濕法采煤中粉煤的回收，石油鉆井泥漿的回收，放射性元素的濃縮，三廢治理中的污泥脫水，各種石油化工產(chǎn)品的制造，各種抗菌素、淀粉及農(nóng)藥的制造，牛奶、酵母、啤酒、果汁、砂糖、桔油、食用動物油、米糠油等食品的制造，織品、纖維脫水及合成纖維的制造，各種潤滑油、燃料油的提純等都使用離心機(jī)。離心機(jī)己成為國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門廣泛應(yīng)用的一種通用機(jī)械。
離心機(jī)基本上屬于后處理設(shè)備，主要用于脫水、濃縮、分離、澄清、凈化及固體顆粒分級等工藝過程，它是隨著各工業(yè)部門的發(fā)展而相應(yīng)發(fā)展起來的。例如:18世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命后，隨著紡織工業(yè)的迅速發(fā)展，1836年出現(xiàn)了棉布脫水機(jī)。1877年為適應(yīng)乳酪加工工業(yè)的需要，發(fā)明了用于分離牛奶的分離機(jī)。進(jìn)入20世紀(jì)之后，隨著石油綜合利用的發(fā)展，要求把水、固體雜質(zhì)、焦油狀物料等除去，以便使重油當(dāng)作燃料油使用，50年代研制成功了自動排渣的碟式活塞排渣分離
機(jī)，到60年代發(fā)展成完善的系列產(chǎn)品。隨著近代環(huán)境保護(hù)、三廢治理發(fā)展的需要，對于工業(yè)廢水和污泥脫水處理的要求都很高，因此促使臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)、碟式分離機(jī)和三足式下部卸料沉降離心機(jī)有了進(jìn)一步的發(fā)展，特別是臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)的發(fā)展尤為迅速。
離心機(jī)的結(jié)構(gòu)、品種機(jī)器應(yīng)用等方面發(fā)展迅速，但理論研究落后于實(shí)踐是個(gè)長期存在的問題。目前在理論研究方面所獲得的知識，主要還是用來說明試驗(yàn)的結(jié)果，而在預(yù)測機(jī)器的性能、選型以及設(shè)計(jì)計(jì)算，往往仍要憑借經(jīng)驗(yàn)或試驗(yàn)。但隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，固一液分離技術(shù)越來越受到重視，離心分離理論研究遲緩落后的局面也在積極扭轉(zhuǎn)。
1.2.2 離心機(jī)的分類
離心分離根據(jù)操作原理可區(qū)分為兩類不同的過程——離心過濾和離心沉降。而與其相應(yīng)的機(jī)種可區(qū)分為過濾式離心機(jī)和沉降式離心機(jī)。
離心過濾過程從廣義的概念上來說，可理解為包括加料、過濾、洗滌、甩干和卸渣等五個(gè)步驟。
離心沉降過程也可分為兩個(gè)物理階段：固體顆粒的沉降和形成密集的沉渣層。具體分類見圖5。
1.2.3 螺旋卸料沉降式離心機(jī)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
螺旋卸料沉降式離心機(jī)是高速運(yùn)轉(zhuǎn)，連續(xù)進(jìn)料、分離分級、螺旋推進(jìn)器卸料的離心機(jī)，螺旋卸料沉降式離心機(jī)分立式螺旋卸料沉降式離心機(jī)和臥式螺旋卸料沉降式離心機(jī)，現(xiàn)該離心機(jī)己廣泛用于石油、化工、冶金、煤炭、醫(yī)藥、輕工、食品等工業(yè)部門和污水處理工程。利用離心沉降法來分離懸浮液，能連續(xù)操作、處理量大、無濾布和濾網(wǎng)、單位產(chǎn)量的耗電量較少、適應(yīng)性強(qiáng)、維修方便、能長期運(yùn)轉(zhuǎn)。伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，螺旋卸料沉降式離心機(jī)有著廣闊的市場。例如:城市的建設(shè)得到了迅速發(fā)展，城市的規(guī)模擴(kuò)大，人口增加，水環(huán)境污染成了一大難題。據(jù)專家統(tǒng)計(jì)，我國城市污水排放量年增加為3億立方米左右，加快城市污水廠的建設(shè)步伐勢在必行。城市污水處理廠的污泥脫水設(shè)備應(yīng)用比較廣泛的是帶式壓濾機(jī)和螺旋卸料沉降式離心機(jī)。但是，由于螺旋卸料沉降式離心機(jī)的技術(shù)明顯優(yōu)于帶式壓濾機(jī)，螺旋卸料沉降式離心機(jī)將逐步取代帶式壓濾機(jī)。1954年國際上出現(xiàn)了真正具有現(xiàn)代實(shí)用價(jià)值的第一臺螺旋卸料沉降式離心機(jī)。根據(jù)不同的分離物料，設(shè)計(jì)者根據(jù)物料特點(diǎn)進(jìn)行專門的設(shè)計(jì)?，F(xiàn)就不同的應(yīng)用領(lǐng)域，己有相應(yīng)的螺旋卸料沉降式離心機(jī)出現(xiàn)，在國際上，該技術(shù)己相當(dāng)成熟。處理氣一液一固三相混合物的螺旋卸料沉降式離心機(jī)、處理固相密度比液相密度比小的螺旋卸料沉降式離心機(jī)、粒子分級用螺旋卸料沉降式離心機(jī)、逆流洗滌螺旋卸料沉降式離心機(jī)、并流式螺旋卸料沉降式離心機(jī)、污泥脫水用螺旋卸料沉降式離心機(jī)。在國際上的發(fā)達(dá)國家，污泥用的螺旋卸料沉降式離心機(jī)已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。近幾年還
圖5離心機(jī)的分類
在其結(jié)構(gòu)上根據(jù)應(yīng)用的實(shí)踐進(jìn)行了許多改進(jìn)，出現(xiàn)了一些新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的專利。例如最近推出了一種叫，“nxono”的螺旋卸料沉降式離心機(jī)，它的適應(yīng)性非常強(qiáng)，能處理多種不同尺寸和形狀大小的材料，操作方便，用計(jì)算機(jī)控制。瑞典阿爾法公司新開發(fā)的NX型螺旋卸料沉降式離心機(jī)，其結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)不同尺寸、形狀的顆粒而調(diào)整其型號，還可以根據(jù)新的材料要求，設(shè)計(jì)新的螺旋卸料沉降式離心機(jī)。它的動平衡和靜平衡處理非常好，能在負(fù)載下高速運(yùn)轉(zhuǎn)，其輸入和輸出口的設(shè)計(jì)有效地防止物料阻塞。該螺旋卸料沉降式離心機(jī)與固體物料有摩擦的部位涂以合金有效防止了磨損，旋轉(zhuǎn)部位用不銹鋼材料，使整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)過程處在一個(gè)封閉的系統(tǒng)里，其自動裝置充分保障了工作安全。該臥螺離心機(jī)能有效分離纖維、粒子等，其處理顆粒的尺寸范圍可從1微米到5毫米，而且處理量大，能達(dá)到每小時(shí)50000加侖流量。瑞典阿爾法在螺旋卸料沉降式離心機(jī)的理論研究和制造設(shè)計(jì)己經(jīng)處于世界先進(jìn)水平，從螺旋卸料沉降式離心機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、使用材料、防腐措施、應(yīng)用范圍、自動控制和密封裝置研究的都很透徹。因此，它的機(jī)械設(shè)備廣泛應(yīng)用于世界各地的各個(gè)領(lǐng)域。國外較著名的離心機(jī)生產(chǎn)商有德國FIOTTWE公司、美國SHAPLESS公司、法國GUINARD公司、瑞典ALAF公司等。
我國在螺旋卸料沉降式離心機(jī)的理論研究方面也取得了相當(dāng)不錯(cuò)的進(jìn)展。80年代，我國開始重視螺旋卸料沉降式離心機(jī)的發(fā)展，一些科研工作者開始研究國外螺旋卸料沉降式離心機(jī)的發(fā)展動態(tài)，機(jī)械工業(yè)部通用機(jī)械研究所翻譯了大量英文和俄文資料，為我國臥式螺旋沉降離心機(jī)的設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)。我國在九十年代己能自己研制生產(chǎn)螺旋卸料沉降式離心機(jī)，國家在1979年便在工廠進(jìn)行螺旋卸料沉降式離心機(jī)的生產(chǎn)，成功的生產(chǎn)出WL200，WL1000，LWB500，LWG500等型號的產(chǎn)品。
重慶江北機(jī)械廠是國家最早投入螺旋卸料沉降式離心機(jī)生產(chǎn)廠家之一，為我國第一批螺旋卸料沉降式離心機(jī)生產(chǎn)作出了較大貢獻(xiàn)，為我國離心機(jī)理論提供了不少數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)在該廠引進(jìn)法國堅(jiān)納公司技術(shù)，并嚴(yán)格按法國堅(jiān)納公司技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)具有國際水準(zhǔn)的新產(chǎn)品D(LW)系列產(chǎn)品。該系列產(chǎn)品性能卓越具有完善的工作特點(diǎn)和傳動裝置，它的差速器可實(shí)現(xiàn)無級變速，它是與計(jì)算機(jī)完美結(jié)合的典型，在計(jì)算機(jī)的屏幕上，我們可看到其主要參數(shù)，其自動裝置和密封系統(tǒng)也比較先進(jìn)。
金華鐵路機(jī)械廠通過二十多年的研制生產(chǎn)，也擁有比較雄厚的技術(shù)力量，該廠設(shè)計(jì)制造的螺旋卸料沉降式離心機(jī)是在引進(jìn)、消化、吸收國外先進(jìn)分離機(jī)械的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國石油、地質(zhì)勘探的需要而研制開發(fā)的系列產(chǎn)品，近來己推出最新機(jī)型有LW355x1460，LW400x860，LW500x1250，LWG500—1250。它們的主要特點(diǎn)是能去除泥漿中的有害粗顆粒，調(diào)整泥漿比重，降低粘度，其中LW500xl250，LW500xl250的最大處理量能達(dá)到50立方米。
1958年成立的上海離心機(jī)研究所，近些年來通過與國際著名離心機(jī)制造公司的密切合作，己生產(chǎn)出大長徑比的螺旋卸料沉降式離心機(jī)系列產(chǎn)品，使轉(zhuǎn)鼓的沉降區(qū)域物料分離時(shí)間延長，從而顯著提高固液分離效果，并在此基礎(chǔ)上成功的研制了國內(nèi)第一套污泥脫水成套設(shè)備和首輛污泥脫水成套設(shè)備工程車;一些高等院校也在這些方面做了不少工作。
1.2.4 螺旋卸料沉降式離心機(jī)的概況
螺旋卸料沉降式離心機(jī)是高速運(yùn)轉(zhuǎn)，連續(xù)進(jìn)料、分離分級、螺旋推進(jìn)器卸料的離心機(jī)，螺旋卸料沉降式離心機(jī)分立式螺旋卸料沉降式離心機(jī)和臥式螺旋卸料沉降式離心機(jī)，本文研究的是臥式螺旋卸料沉降式離心機(jī)。該離心機(jī)已廣泛用于石油、化工、冶金、煤炭、醫(yī)藥、輕工、食品等工業(yè)部門和污水處理工程。它利用離心沉降法來分離懸浮液，能連續(xù)操作、處理量大、無濾布和濾網(wǎng)、單位產(chǎn)量的耗電量較少、適應(yīng)性強(qiáng)、維修方便、能長期運(yùn)轉(zhuǎn)。
最初的臥式螺旋卸料離心機(jī)是由兩對開式齒輪傳動獲得轉(zhuǎn)鼓與螺旋之間的差轉(zhuǎn)速，以輸送沉渣并被應(yīng)用于淀粉工業(yè)上。真正現(xiàn)代的有實(shí)用價(jià)值的第一臺螺旋離心機(jī)首次使用了二級行星齒輪差速器。臥螺離心機(jī)出現(xiàn)后，由于具有突出的優(yōu)點(diǎn)而得到了迅速的發(fā)展。
螺旋卸料沉降式離心機(jī)是國際上五十年代發(fā)明的機(jī)械，七十年代，我國開始引進(jìn)。國產(chǎn)化一些機(jī)型成為原化工部七五科技攻關(guān)項(xiàng)目。八十年代我國就開始測繪，己測繪德國FIOTTWE公司、美國SHAPLESS公司、法國GUNIARD公司、瑞典ALAF—Laval公司等國外著名公司生產(chǎn)的多種規(guī)格的離心機(jī)，并進(jìn)行仿制，國家當(dāng)時(shí)在全國組織6個(gè)生產(chǎn)廠家進(jìn)行仿制生產(chǎn)?，F(xiàn)國內(nèi)己能生產(chǎn)的螺旋卸料沉降式離心機(jī)有WL200，WL350，WL 450，WL600，WL800，DLW430，L W350，LW400，LW500，LW620等。
隨著工業(yè)的飛速發(fā)展，各行業(yè)對高精度、高質(zhì)量設(shè)備的需求量不斷增加。當(dāng)前各種類型的離心機(jī)品種繁多，各具特色，并且都向提高技術(shù)參數(shù)、系列化、機(jī)電一體化方向發(fā)展。螺旋卸料沉降離心機(jī)由于能夠連續(xù)出料，生產(chǎn)能力大，對物料的適應(yīng)性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積少等特點(diǎn)，因此應(yīng)用越來越廣泛。目前其發(fā)展速度很快，但從總的趨勢看：
1、為了提高單機(jī)生產(chǎn)能力，采取加大轉(zhuǎn)鼓直徑，增加長徑比的方法，如
GUNIARD公司的D型螺旋卸料沉降式離心機(jī)，轉(zhuǎn)鼓直徑最大的為1500mm，長徑比為4.7。
2、為了分離固相顆粒比較細(xì)，粘度大的懸浮液，采取提高轉(zhuǎn)速度方法，如阿法拉法公司生產(chǎn)的4500離心機(jī)，轉(zhuǎn)鼓直徑310mm，轉(zhuǎn)速達(dá)7600/min，這樣高的轉(zhuǎn)速，目前我國還不能達(dá)到。
3、目前國外離心機(jī)正朝著機(jī)電一體化方向發(fā)展，己實(shí)現(xiàn)在離心機(jī)上對分離物料的自動檢測與調(diào)節(jié)，機(jī)械性能自動保護(hù)，振動的隨機(jī)檢測和自動報(bào)警，過載保護(hù)分離反饋等。我國目前已開始注意機(jī)電一體化的研究與應(yīng)用，但在離心機(jī)方面也只是剛剛起步。
4、適應(yīng)不同物料及工況的需要，目前國內(nèi)外離心機(jī)制造廠又推出來許多不同型號的防爆型離心機(jī)，用于易燃易爆場合的物料分離。
1.2.5 臥螺離心機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)
1、自動、連續(xù)操作，無濾網(wǎng)和濾布，能長期運(yùn)轉(zhuǎn)，維修方便。
2、應(yīng)用范圍廣。它能完成下列分離過程：
（1）固相脫水：對易分離物料，其脫水效果與過濾式離心機(jī)一樣好。對含有可壓縮固相的懸浮液，在過濾離心機(jī)上分離效果很差，甚至無法分離；用臥螺離心機(jī)能完成此分離過程。
（2）液相澄清：它對液相的澄清效果雖然不如分離機(jī)，但是可獲得比分離機(jī)干得多的沉渣，而允許的懸浮液固相濃度比分離機(jī)高的多。
（3）可分離固相重度比液相輕的懸浮液：通常這種物料是用過濾式離心機(jī)來分離的，但是當(dāng)固相是可壓縮的物料或?yàn)V布清洗、再生有困難時(shí)，只有依靠這種結(jié)構(gòu)上稍加改進(jìn)的臥螺離心機(jī)進(jìn)行分離。
（4）液—液—固分離：固相含量大于14%的液—液—固混合物，在碟式分離機(jī)上就難以分離。一般分離這種物料要先進(jìn)行液—固分離，再進(jìn)行液—液分離。然而，用臥螺離心機(jī)可以直接把固相和輕、重液相一次分離。
（5）粒度分級：通過臥螺離心機(jī)可以將固相按顆粒大小進(jìn)行分級。
3、對物料的適應(yīng)性較大，能分離的固相粒度范圍較廣，并且在顆粒大小不均勻的條件下，能照常分離得很好。能適應(yīng)各種濃度懸浮液的分離，濃度的波動不影響分離的效果。
4、結(jié)構(gòu)緊湊、易于密封，某些機(jī)型能在高壓和低溫條件下操作。
5、單機(jī)生產(chǎn)能力大(當(dāng)量沉降面積可達(dá)10000平方米，生產(chǎn)能力可達(dá)190立方米每小時(shí))，分離質(zhì)量比較高，操作費(fèi)用的，占地面積小。
1.2.6 臥旋離心機(jī)的主要缺點(diǎn)
1、沉渣的含濕量一般比過濾離心機(jī)稍高，大致與真空過濾機(jī)相等。
2、沉渣的洗滌效果不好。
3、結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，造價(jià)高。
2 臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)的生產(chǎn)能力計(jì)算
2.1 生產(chǎn)能力概述
懸浮液自進(jìn)料口進(jìn)入沉降離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓后，液相沿轉(zhuǎn)鼓軸向流動至溢流口處溢出轉(zhuǎn)鼓外，其中的固相粒子隨液相作軸向移動外，還在離心力作用下沿徑向沉降。較細(xì)的粒子由于沉降速度較慢，沉降到轉(zhuǎn)鼓壁所需的時(shí)間較長。如懸浮液進(jìn)料量過大，軸向流速過快，使較細(xì)粒子在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的停留時(shí)間少于沉降所需時(shí)間，則細(xì)粒子將隨液流溢出轉(zhuǎn)鼓外而不能被分離。因此，沉降離心機(jī)的生產(chǎn)能力，應(yīng)理解為能將所需分離的最小固相粒子沉降在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，而不致隨分離液帶出的最大懸浮液流量。這樣，分離因素一定的同一離心機(jī)，對于不同的物料或同一物料在不同的分離要求下，生產(chǎn)能力也將是不同的。
2.2 生產(chǎn)能力計(jì)算
沉降離心機(jī)的生產(chǎn)能力取決于液體的軸向流速和粒子的離心沉降速度，前者由于不同的流動理論而有不同的計(jì)算方法，因而得出不同的生產(chǎn)能力計(jì)算方法。
（1）按∑理論計(jì)算生產(chǎn)能力；
（2）按層流理論計(jì)算生產(chǎn)能力；
（3）按線性理論計(jì)算生產(chǎn)能力；
此處以∑理論計(jì)算臥螺沉降離心機(jī)的生產(chǎn)能力。
∑理論是由安布勒（Ambler）于1952年提出的，由于其表達(dá)式簡單，概念明確，一直沿用至今。在保證具有一定澄清度條件下的生產(chǎn)能力Q(m/h)，按照∑理論，對于具有圓錐形轉(zhuǎn)鼓的螺旋型離心機(jī)，實(shí)際生產(chǎn)能力的計(jì)算公式可表達(dá)為：
Q=∑ （1）
式中 Q——實(shí)際生產(chǎn)能力，m/h；
——分離效率系數(shù)；
——懸浮液中固相顆粒的重力沉降速度，m/s；
∑——當(dāng)量沉降面積, ㎡；
2. 柱錐形轉(zhuǎn)鼓的當(dāng)量沉降面積∑的計(jì)算
D
L
L
L
r
h
圖6 柱錐形轉(zhuǎn)鼓的幾何形狀尺寸
∑= （2）
式中 ——分離系數(shù)；
D——轉(zhuǎn)鼓大端公稱直徑，m；
——轉(zhuǎn)鼓圓柱段的沉降區(qū)長度，m；
——轉(zhuǎn)鼓錐段的沉降區(qū)長度，m；
L——轉(zhuǎn)鼓沉降區(qū)總長度（+），m；
h——液池深度，m；
r——轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑，m；
——取2h/D；
LW400×1200逆流型的主要性能參數(shù)可知如下：
最大分離因素為2580
最大轉(zhuǎn)速為3400 r/min
D=0.4m，=0.542m， 轉(zhuǎn)鼓錐角=8°
液池最大最小深度分別為0.0826m和0.0542m.
且分離因數(shù)與轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的平方成正比，取轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速n為2800r/min,則此時(shí)分離因數(shù):
=2580×=1736.2
當(dāng)h=0.0826m時(shí)：
=2h/D=0.4132, =h/sin8°=0.5935m
∴L=（+）=1.1355m
則 ∑=
=1353.7㎡
2. 懸浮液中固相顆粒的重力沉降速度
= （3）
式中 ——阻滯情況下的沉降速度修正系數(shù)；
——固相（氧化鐵）密度，㎏/；
——液相（水）密度，㎏/；
——懸浮液的動力粘度，；
——懸浮液中固相顆粒的計(jì)算直徑，；
——懸浮液中固相顆粒的粒子形狀修正系數(shù)。
其中 =（1+4.5）
上式中 ——懸浮液中液相動力粘度，；
——固相單位體積濃度；
取 =0.008，=0.15；
則 =0.008（1+4.5×0.15）=0.0134
由表3-7與3-8可取:
=5×10 =2.12 =0.48,查表1－1－5得：
=2.4×10㎏/ =1.0×10㎏/
由上參數(shù)數(shù)值，有：
∴ ==0.48
=1.447×10/s
3. 分離效率數(shù)
可按下列經(jīng)驗(yàn)公式求得：
=16.42 （4）
式中 ——沉降區(qū)計(jì)算長度，m。
對于柱錐型轉(zhuǎn)鼓：=+
=0.542+×0.5935
=0.839m
其它參數(shù)意義同上。
∴
=0.2247
結(jié)合以上各參數(shù)的計(jì)算
可得， 生產(chǎn)能力Q=∑=1.585 m/h
同理，當(dāng)h=0.542m時(shí)，
3 臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)的功率計(jì)算與電機(jī)選擇
3.1 功率計(jì)算
臥螺離心機(jī)的功率計(jì)算及電機(jī)選擇是臥螺離心機(jī)設(shè)計(jì)中的重要組成部分。根據(jù)臥螺離心機(jī)的工作要求進(jìn)行功率計(jì)算，可以合理地確定主、輔電動機(jī)的功率，選擇電機(jī)及差速器。臥螺離心機(jī)的功率消耗與臥螺離心機(jī)的類型，操作方式和臥螺離心機(jī)的結(jié)構(gòu)有關(guān)，一般情況下，臥螺離心機(jī)所需功率包括下幾個(gè)方面：
（1）啟動轉(zhuǎn)鼓等轉(zhuǎn)動件所需功率；
（2）啟動物料達(dá)到操作轉(zhuǎn)速所需功率；
（3）螺旋輸送沉渣所需功率N。
3.1.1 啟動轉(zhuǎn)鼓等轉(zhuǎn)動件所需功率
欲使臥螺離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓等轉(zhuǎn)動件，由靜止?fàn)顟B(tài)達(dá)到工作轉(zhuǎn)速具有一定的動能，必須由外界作功，該功為
A= （5）
式中 A——外界所作的功，J；
v ——轉(zhuǎn)動件線速度，m/s；
J——轉(zhuǎn)動件繞軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動慣量，kg.㎡
∴啟動轉(zhuǎn)動件的平均功率，為：
= （6）
式中 ——啟動轉(zhuǎn)動件的平均功率，kW；
t——啟動時(shí)間，s；
——臥螺離心機(jī)的角速度，rad/s。
而==303.7 rad/s
1. 計(jì)算轉(zhuǎn)動件繞軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動慣量J
① 圓柱段轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)動慣量J
由表1-1-85公式
J= （7）
式中 J——圓柱段轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)動慣量，kg.㎡；
m——旋轉(zhuǎn)體的質(zhì)量，kg；
K——系數(shù)，見表中；
——旋轉(zhuǎn)體的飛輪計(jì)算直徑，m。
由表，取K=0.5, =
式中 ——轉(zhuǎn)鼓圓柱段的外徑，m；
——轉(zhuǎn)鼓圓柱段的內(nèi)徑，m；
取=0.42m, =0.40m, m=80 kg
則 ==0.3364㎡
∴J==3.5743 kg.㎡
② 圓錐段轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)動慣量J
由Soliworks 2006 作出長度為625mm，大小端直徑分別為424mm和390mm，拔模角為8°，厚為15mm的圓臺殼體。再由質(zhì)量分析得出下列相關(guān)參數(shù)：
零件( Part Configuration - 默認(rèn) ) 的質(zhì)量特性
輸出坐標(biāo)系 : -- 默認(rèn) --
密度 = 0.01 克/立方毫米
質(zhì)量 = 83869.57 克
體積 = 10752508.36 立方毫米
表面積 = 1299409.01 平方毫米
重心 : ( 毫米 )
X = 0.00
Y = 0.00
Z = 283.82
慣性主軸和慣性力矩 : ( 克 * 平方毫米 )
由重心決定。
Ix = (0.00, 0.00, 1.00) Px = 2301548159.95
Iy = (0.00, -1.00, 0.00) Py = 3811901499.34
Iz = (1.00, 0.00, 0.00) Pz = 3811901499.34
慣性張量 : ( 克 * 平方毫米 )
由重心決定，并且對齊輸出的坐標(biāo)系。
Lxx = 3811901499.34 Lxy = 0.00 Lxz = 0.00
Lyx = 0.00 Lyy = 3811901499.34 Lyz = 0.00
Lzx = 0.00 Lzy = 0.00 Lzz = 2301548159.95
慣性張量: ( 克 * 平方毫米 )
由輸出座標(biāo)系決定。
Ixx = 10567760827.14 Ixy = 0.00 Ixz = 0.00
Iyx = 0.00 Iyy = 10567760827.14 Iyz = 0.00
Izx = 0.00 Izy = 0.00 Izz = 2301548159.95
由上分析可得，其轉(zhuǎn)動慣量P=2.3015 kg.㎡
考慮到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)設(shè)的筋條，取k=1.1,則
J= k. P=2.53 kg.㎡
∴轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)動慣量為J= J+ J=5.64 kg.㎡
考慮到螺旋葉片、螺旋軸、螺旋葉片軸等轉(zhuǎn)動件的轉(zhuǎn)動慣量，J=kJ
此處取k=1.35
∴所有轉(zhuǎn)動件繞軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動慣量J=kJ=7.614 kg.㎡
2、啟動時(shí)間
取啟動時(shí)間t=20s
綜上，啟動轉(zhuǎn)動件的平均功率
===17.5567kw
3.1.2 啟動物料達(dá)到操作轉(zhuǎn)速所需功率
對于連續(xù)進(jìn)料臥螺離心機(jī)，加入的物料被分離為沉渣和分離液等組分，可分別求出操作中每種組分所需的功率，然后求其和。
假設(shè)此種分離操作，單位時(shí)間內(nèi)排出分離液（水）和沉渣（氧化鐵）2個(gè)組分，各組分的質(zhì)量分別為m、m（kg/s），各組分在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)卸出的位置半徑分別為r、r(m)，則使加入物料達(dá)到工作轉(zhuǎn)速所需的功率為：
= （8）
物料每分鐘移動的距離S為：
S=L×
式中 L——葉片距，m；
——轉(zhuǎn)速差，r/min。
已知L=0.08m, =20 r/min
∴S=L×=1.6m/min
排渣能力可按下式計(jì)算：
/60 （9）
式中 G——排渣能力，kg/h；
——沉渣的厚度，m；
其它的參數(shù)同上。
已知G=1800 kg/h,D=0.38m,=2.4kg/m
則代入上式便得：
-0.38+0.002488=0
從中可解出=0.0067m
又 =-
式中 ——液池的平均厚度，m；
——液池中水的厚度，m；
已知=0.065m,則=-=0.0583m
∴ r=D/2－-/2=0.1745m
r= D/2－/2=0.1962m
根據(jù)排渣能力的定義，可得
m==0.5 kg /s
由物料中分離液與沉渣的體積比，可得
m=
式中 ——固相單位體積濃度；
——固相（氧化鐵）密度，㎏/
——分離液（水）的密度，kg/m。
其中, =0.15，=2.4kg/m，=1.0kg/m
∴ m=1.181kg /s
綜上可得，啟動物料達(dá)到操作轉(zhuǎn)速所需功率
=
=
=2.546kw
3.1.3 螺旋輸送沉渣所需功率
對于螺旋卸料離心機(jī)，螺旋卸料是將沉渣從轉(zhuǎn)鼓上某處推送到卸料口卸出機(jī)外，螺旋輸送沉渣時(shí)所需功率大小與螺旋葉片和轉(zhuǎn)鼓軸線的相對位置有關(guān)，本機(jī)中螺旋葉片垂直于轉(zhuǎn)鼓回轉(zhuǎn)軸線，故卸料功率應(yīng)包括：
1、 克服沉渣產(chǎn)生的離心力沿轉(zhuǎn)鼓圓錐段母線的分力所消耗的功率：
kW （10）
2、 克服沉渣與轉(zhuǎn)鼓壁摩擦所消耗的功率：
kW （11）
3、 克服沉渣與螺旋葉片摩擦所消耗的功率：
kW （12）
螺旋輸送沉渣消耗的總功率為以上三項(xiàng)功率之和，即：
= kW （13）
式中 ——轉(zhuǎn)鼓圓錐段的平均內(nèi)半徑，m，=；
——出渣口處轉(zhuǎn)鼓內(nèi)半徑，m；
——轉(zhuǎn)鼓圓錐大端內(nèi)半徑，m；
H——轉(zhuǎn)鼓的長度，m；
Z——螺旋葉片的圈數(shù)；
——沉渣與轉(zhuǎn)鼓壁的摩擦系數(shù)，一般為0.3～0.85；
——沉渣與螺旋葉片的摩擦系數(shù)，一般為0.15～0.4；
G——按螺旋排渣能力計(jì)算的生產(chǎn)能力，kg/s。
其中，=0.1142m, =0.20m
∴==0.1571m
H=1.20m，Z=14，排渣能力G=1800/3600=0.5 kg/s，取=0.6，=0.3
綜合以上各參數(shù)，得螺旋輸送沉渣所需功率N：
=
=4.22kW
3.2 電機(jī)選擇
考慮到摩擦與效率，以上，，修正為：
（14）
式中 ——軸承效率；
——考慮到克服轉(zhuǎn)鼓物料和空氣摩擦的效率；
——V帶傳動效率。
式中 各參數(shù)同上。
式中 ——擺線針輪減速器的效率；
其它參數(shù)同上。
由表1－7
取=0.98，=0.985，=0.96，=0.92
分別計(jì)算，，：
=18.945kW
=2.744kW
=4.872
得該臥旋離心機(jī)的計(jì)算總功率為：
==26.561kW
由于離心機(jī)是連續(xù)工作的，且一般選用滿載時(shí)較低速的；考慮到以后作業(yè)率的提高，要求電機(jī)功率要留有一定的余量，則選用電機(jī)：
電動機(jī)型號 額定功率 滿載轉(zhuǎn)速
Y220L-4-B5， P=30kW， =1470r/min
4 V帶設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1 帶動轉(zhuǎn)鼓的V帶設(shè)計(jì)計(jì)算
已知電動機(jī)帶動轉(zhuǎn)鼓以及物料的功率P=21.698kW，轉(zhuǎn)速 =1470r/min，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速（從動輪轉(zhuǎn)速）為2800，傳動比i=2（增速傳動）每天工作10小時(shí)以上。
1.確定計(jì)算功率
=P （21）
式中 ——計(jì)算功率，kW；
——工作情況系數(shù)；
P——傳遞的額定功率，kW；
由表8-6，得工作情況系數(shù)=1.4，則：
=P=30 kW
2.選擇V帶的帶型
根據(jù)，，選用B型。
3.確定帶輪基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速
(1)8-6表8-8選取小帶輪基準(zhǔn)直徑：=178mm
(2)驗(yàn)算帶速v：
=27.4 m/s﹤30 m/s
∴帶的速度合適
(3)從動輪基準(zhǔn)直徑
= i=355mm
4. 確定普通V帶的基準(zhǔn)長度和中心距
根據(jù)0.7(+)﹤﹤2(+),
初步確定=600mm
根據(jù)=2+
式中 ——初步確定的中心距，mm。
得=2249
由表8-2選帶的基準(zhǔn)長度=2800mm
計(jì)算實(shí)際中心距a:
a=+=976mm
5、驗(yàn)算從動輪上的包角
=180°-57.3/a=169.54°>90°
故從動輪上的包角合適。
6、計(jì)算普通V帶的根數(shù)
（23）
式中 ——單根V帶的基本額定功率，kW;
——計(jì)入傳動比的影響時(shí)，單根V帶額定功率的增量，kW;
——包角系數(shù)；
——長度系數(shù)；
機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查表13-1-18得：
=5.76kW
機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查表13-1-21,13-1-22得：
得=0.98，=1.05
∴ =5.04
取Z=5根
7．計(jì)算預(yù)緊力
（24）
式中 ——預(yù)緊力，N；
q——傳動帶單位長度的質(zhì)量，kg/m；
其它參數(shù)同上。
由表13-1-23得q=0.17 kg/m
∴
=248.92N
8、計(jì)算作用在軸上的壓軸力
（25）
式中 ——作用在軸上的壓軸力，N；
其它參數(shù)同上。
則有：
=2464.308N
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)略。
4.2 帶動螺旋輸送器的V帶設(shè)計(jì)計(jì)算
已知電動機(jī)為螺旋輸送器提供的功率=4.872kW，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速=2382r/min, 傳動比=1.2174（減速傳動），一天運(yùn)轉(zhuǎn)16小時(shí)以上，設(shè)計(jì)一普通V帶傳動。
由此可知，從動輪的轉(zhuǎn)速==1957r/min。
1、 確定計(jì)算功率
=
由表8-6，得工作情況系數(shù)=1.4，故
==6.82kW
2、 確定普通V帶帶型
根據(jù)、，由圖8-8確定選用B型。
3、 確定帶輪基準(zhǔn)直徑
由表8-3和表8-7取主動輪基準(zhǔn)直徑：=170mm。
則從動輪基準(zhǔn)直徑：
==206.9mm
根據(jù)表8-7，取=200mm。
驗(yàn)算帶的速度：
=21.19m/s﹤25m/s
∴帶的速度合適
4、確定普通V帶的基準(zhǔn)長度和中心距
帶所需的基準(zhǔn)長度為：
=2+
根據(jù)0.7(+)﹤﹤2(+),初步確定=400mm。
∴ =2+=1382mm
由表8-2選帶的基準(zhǔn)長度=1400mm。
計(jì)算實(shí)際中心距a:
a=+=409mm
5、驗(yàn)算主動輪上的包角
=180°+=175.8°﹥120°
∴主動輪上的包角合適。
6、計(jì)算普通V帶的根數(shù)
查表8-5a和表8-5b得：
=4.8kW, =0.3kW
查表8-8，得=0.99；查表8-2，得=0.90
∴ =1.504
由于此V帶傳動用于離心機(jī)，且此離心機(jī)的回轉(zhuǎn)速度最高可達(dá)到3500r/min，故考慮到此V帶的壽命，取其Z=3根。
7、計(jì)算預(yù)緊力
由表8-4得q=0.17 kg/m
∴ =162.14N
8、計(jì)算作用在軸上的壓軸力
結(jié)合以上計(jì)算所得各參數(shù)的值，得：
=972.19N
5 轉(zhuǎn)鼓壁厚度校核
離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓是一個(gè)每分鐘轉(zhuǎn)動數(shù)百至數(shù)萬轉(zhuǎn)以上的高速回轉(zhuǎn)。高速回轉(zhuǎn)時(shí)，在離心力的作用下轉(zhuǎn)鼓壁內(nèi)要產(chǎn)生很大的應(yīng)力，這些應(yīng)力是由于高速回轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)壁金屬的自身質(zhì)量產(chǎn)生的離心力，及在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上所附帶著的篩網(wǎng)、物料和液體層所產(chǎn)生的離心力都作用在鼓壁上，使轉(zhuǎn)鼓壁內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力。因此，轉(zhuǎn)鼓的強(qiáng)度計(jì)算必須同時(shí)考慮這幾部分離心力所產(chǎn)生的應(yīng)力。
離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓是一個(gè)組合部件，由筒體、頂蓋及鼓底等幾部分組合而成的。此臥旋離心機(jī)是不開孔的整體轉(zhuǎn)鼓。因此，在轉(zhuǎn)鼓中沒有篩網(wǎng)等附件，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的應(yīng)力，是由轉(zhuǎn)鼓金屬的自身質(zhì)量及轉(zhuǎn)鼓內(nèi)物料的質(zhì)量在高速回轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的離心力而引起的應(yīng)力之和。
對于柱—錐型轉(zhuǎn)鼓，在圓錐段，其徑向應(yīng)力及周向應(yīng)力的最大值均在圓錐的大端。因此，在校核圓錐段轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度時(shí)，只需要校核圓錐大端壁內(nèi)的應(yīng)力。
圓錐大端的徑向應(yīng)力為：
= （N/㎡） （15）
圓錐大端的周向應(yīng)力為：
=
= （N/㎡） （16）
令 ，
則 （N/㎡）
按第三強(qiáng)度理論：。在離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓中周向總應(yīng)力為最大，其次是徑向總應(yīng)力，最小者為經(jīng)向應(yīng)力，其值等于零。因此，圓錐段轉(zhuǎn)鼓的強(qiáng)度條件為：
∴圓錐段轉(zhuǎn)鼓的壁厚應(yīng)滿足：
（m） （17）
同理，圓柱段轉(zhuǎn)鼓壁厚應(yīng)滿足：
（m） （18）
因不大于1，則應(yīng)優(yōu)先滿足圓錐段轉(zhuǎn)鼓，則整個(gè)柱—錐型轉(zhuǎn)鼓的壁厚應(yīng)滿足：
（m） （19）
式中 ——整個(gè)柱—錐型轉(zhuǎn)鼓的壁，m；
——筒體中流體物料的密度，kg/m；
——筒體壁金屬材料的密度，kg/m；
——筒體的回轉(zhuǎn)角速度，rad/s；
R——筒體的內(nèi)半徑，m；
r——圓筒體中回轉(zhuǎn)時(shí)流體的自由表面半徑，m；
K——轉(zhuǎn)鼓中物料的填充系數(shù)，K=；
——焊縫的強(qiáng)度系數(shù)；
——轉(zhuǎn)鼓壁材料的許用應(yīng)力，N/㎡。
其中，許用應(yīng)力選取下列兩值中的較小者：
=； = （20）
式中 ——設(shè)計(jì)溫度下材料的屈服極限，N/㎡；
——設(shè)計(jì)溫度下材料的強(qiáng)度極限，N/㎡；
——屈服極限的安全系數(shù),一般為2～2.5；
——強(qiáng)度極限的安全系數(shù),一般為3.5～4。
由表3-1-7，35（調(diào)質(zhì)），?。?
=275MPa, =500 MPa
取 =2.3, =3.8
則 =119.6 MPa , =131.6 MPa
∴取 =119.6 MPa=1.196 N/㎡
根據(jù)固相單位體積濃度=0.15:
==1.21 kg/m；
= 7.85 kg/m；R=0.19m；
r取最小值即轉(zhuǎn)鼓內(nèi)物料最多時(shí)，r=0.1115m；
取最高轉(zhuǎn)速時(shí)的回轉(zhuǎn)角速度，==366.5 rad/s。
∴K==0.656
由于此處轉(zhuǎn)鼓是鑄造件，∴取=1
=3.81 N/㎡； =0.154
∴=0.00452m=4.52mm
由于轉(zhuǎn)鼓實(shí)際壁厚為15mm, ∴此轉(zhuǎn)鼓壁厚滿足強(qiáng)度條件，可取
6 擺線針輪差速器設(shè)計(jì)計(jì)算
6.1 擺線針輪差速器概述
在螺旋卸料離心機(jī)中，離心沉降分離出的沉渣沿轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上的縱向移動，是靠螺旋相對轉(zhuǎn)鼓導(dǎo)前或滯后的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)的。為了保證轉(zhuǎn)鼓和螺旋以不同的角速度同向回轉(zhuǎn)，并得到最佳的轉(zhuǎn)差值，因此，螺旋卸料離心機(jī)從電動機(jī)到工作機(jī)之間都需要一個(gè)傳動裝置，已不再采用簡單傳動組成的開式運(yùn)動鏈。為了避免功率上的大量損失，以及得到緊湊的輕結(jié)構(gòu)，故現(xiàn)代螺旋卸料離心機(jī)的傳動裝置都廣泛地采用了以行星傳動為基礎(chǔ)，由轉(zhuǎn)鼓、物料和螺旋間形成的摩擦而構(gòu)成的封閉運(yùn)動鏈。
差速器傳動裝置是螺旋卸料離心機(jī)中最復(fù)雜而又極為重要的部件，其性能和質(zhì)量往往決定著整個(gè)機(jī)器的工作能力和可靠性。欲設(shè)計(jì)出體積小、重量輕、可靠耐用、效率高的差速器，就必須正確選擇傳動類型，精確合理地進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算，精密制造齒輪、行星輪軸承和轉(zhuǎn)臂等主要構(gòu)件，并嚴(yán)格進(jìn)行動平衡，這樣設(shè)計(jì)制造的傳動裝置，才能使螺旋卸料離心機(jī)在生產(chǎn)中得到正常的運(yùn)轉(zhuǎn)。
擺線針輪行星減速器具有體積小、重量輕、傳動比范圍大、效率高、工作可靠、壽命長、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、及過載能力大等優(yōu)點(diǎn)。由于以上優(yōu)點(diǎn)，這種減速器在許多情況下可代替二級、三級普通齒輪減速器及蝸桿減速器，在冶金、礦山、石油、化工、船舶、輕工、食品、紡織、印染，起重運(yùn)輸以及軍工等許多部門得到日益廣泛的應(yīng)用。
圖7 擺線針輪行星傳動原理
擺線針輪行星傳動的示意圖，如圖7所示。
假設(shè)行星架X不動，則轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動比為：
（26）
針輪P固定時(shí)，=0，代入上式得
（27）
這種傳動， 即
（28）
當(dāng)行星輪C不轉(zhuǎn)動時(shí)，=0，有
（29）
以上各式中 ——行星架X不動時(shí)，轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動比；
——針輪P固定時(shí)，轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動比；
——行星輪C不轉(zhuǎn)動時(shí)，轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動比；
——行星輪C的角速度，rad/s；
——針輪P的角速度, rad/s；
——行星架X的角速度, rad/s；
——行星輪C的齒數(shù)；
——針輪P的齒數(shù)。
通常工作狀態(tài)為針輪P固定，傳動比等于行星輪齒數(shù)，行星輪C與行星架X的轉(zhuǎn)向相反。
當(dāng)行星架X主動時(shí)，行星輪C以絕對轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)減速。為了將行星輪的轉(zhuǎn)速傳到固定軸線的從動軸F上去，中間必須加一種傳動比等于1的等角速度的傳動機(jī)構(gòu)，這種機(jī)構(gòu)稱為輸出機(jī)構(gòu)（圖6中的W）。
此設(shè)計(jì)中是當(dāng)針輪P固定時(shí)：
=
式中 ——當(dāng)針輪P固定時(shí)，行星架X的轉(zhuǎn)速，即擺線針輪減速器輸入軸的轉(zhuǎn)速，r/min；
——當(dāng)針輪P固定時(shí)，行星輪C的轉(zhuǎn)速，即擺線針輪減速器輸出軸的轉(zhuǎn)速，r/min。
即以針輪P為參考系時(shí)，行星架X的轉(zhuǎn)速與行星輪C的轉(zhuǎn)速，此時(shí)取行星輪C的相對轉(zhuǎn)速為正，則：
=； =
式中 ——轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速，r/min；
——小帶輪的轉(zhuǎn)速，r/min；
——轉(zhuǎn)鼓的絕對轉(zhuǎn)速與螺旋輸送器的絕對轉(zhuǎn)速之差，r/min。
取=20 r/min，又=2800 r/min，=1957 r/min
∴==－42.15
取實(shí)際傳遞比i=-42
則 實(shí)際轉(zhuǎn)鼓的絕對轉(zhuǎn)速與螺旋輸送器的絕對轉(zhuǎn)速之差：
==20.071 r/min
此處相對于波動誤差小于5%
故實(shí)際轉(zhuǎn)速之差仍可取為=20 r/min。
6.2 擺線針輪行星差速器參數(shù)的確定
已知：輸入功率==4.872kW，輸入軸轉(zhuǎn)速=943r/min，傳動比的大小i=42，每天工作16小時(shí)以上，工作平穩(wěn)。設(shè)計(jì)一擺線針輪行星減速器。
1．確定傳動的結(jié)構(gòu)形式
確定根據(jù)使用要求，選用臥式不帶電機(jī)型（非直聯(lián)型）；針輪固定。
2．確定擺線輪、針輪的齒數(shù)
擺線輪齒數(shù) =47
針輪齒數(shù) =48
3．確定主要零件的材料
擺線針輪材料
G15，58～62HRC
圓柱銷材料
G15，58～62HRC
圓柱套材料
G15，58～62HRC
針齒銷材料
G15，58～62HRC
針齒套材料
G15，58～62HRC
針齒殼材料
HT200
機(jī)座材料
HT200
4. 確定針輪直徑
=2（0.85～1.3） （30）
T= （31）
式中 ——針輪直徑，mm；
T——輸出轉(zhuǎn)矩，N·mm；
——輸入功率，kW；
——輸入軸轉(zhuǎn)速，r/min；
——擺線針輪減速器的效率。
由表1－7查得=0.92；
則 T==2.133 N·mm
則：=2×1.1=283.2mm
取 =285mm
5. 確定短幅系數(shù)和偏心距
A= （32）
式中 A
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