3356 三足式離心機設計

3356 三足式離心機設計,三足式,離心機,設計 1緒 論離心機是實現(xiàn)離心分離過程的機器。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，此分離過程就是靠離心機來完成的。鹽漿離心脫水的好壞不僅與結(jié)晶鹽粒的粗細、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機型有關(guān)。制鹽生產(chǎn)中使用的離心機的機型較多，但是，我國現(xiàn)行真空制鹽生產(chǎn)中普遍使用的離心機則不外乎兩種關(guān)型:第一種，活塞卸料離心機，如廣重產(chǎn)的 WH-800 活塞卸料離心機、引進瑞士的 P-4/2 型雙級活塞卸料離心機、江北機械廠生產(chǎn)的 HR500-N 型雙級活塞卸料離心機及杭州產(chǎn)的雙級活塞卸料離心機等。第二種，離心力卸料離心機，如廣重產(chǎn)的 wi-650 型錐藍離心機及自行改裝 wz-sso 型錐藍離心機等。表 0-1 各種機型離心機的主要技術(shù)參數(shù)一、各種機型結(jié)構(gòu)的比較上述幾種離心機其工作原理是相同的，都是利用離心分離的原理來分離物料的，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，這就決定了它們在結(jié)構(gòu)上存在著諸多的異同點。結(jié)構(gòu)上的相同點：由于這幾種離心機分離的工作原理相同，因此它們在結(jié)構(gòu)上必有很多相同點.此四種機型的離心機都有回轉(zhuǎn)體，機殼、軸承座、機座等部件.活塞卸料離心機都有卸料機構(gòu)和液壓系統(tǒng)。而且這些部件在不同的機型上所起的作用也是相同的，回轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)鼓壁上開有過濾孔，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)裝有篩網(wǎng)，用以阻留物料，分離料液，轉(zhuǎn)動主軸同轉(zhuǎn)鼓相連，用以傳遞轉(zhuǎn)矩;布料斗(分配盤)同轉(zhuǎn)鼓同步旋轉(zhuǎn)，均勻分布物料于篩網(wǎng)上，機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。而機座除支撐2軸承座外還起降低設備的重心，增強設備的穩(wěn)定性等作用。對于活塞卸料離心機，其液壓系統(tǒng)是提供液壓油，而卸料機構(gòu)則以液壓油為動力，將轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的物料推出進入前機殼或集料槽。結(jié)構(gòu)上的不同點：以上幾種離心機，錐藍離心機的結(jié)構(gòu)最簡單，它沒有液壓系統(tǒng)和卸料機構(gòu)，其卸料是靠其本身高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力來完成的。其轉(zhuǎn)鼓是圓錐形的，電機帶動主軸，轉(zhuǎn)鼓隨同主軸一起旋轉(zhuǎn)，在分離出料液的同時物料在離心力的作用下沿著篩網(wǎng)的表面卸出而進入前機殼。所以它的結(jié)構(gòu)較活塞卸料離心機大大簡化?；钊读想x心機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現(xiàn)往復運動，由與推桿相連的推料盤將物料卸出，也正由于它們有液壓系統(tǒng)和推料機構(gòu)，并有安全閥、調(diào)節(jié)閥等附屬結(jié)構(gòu)，較錐藍離心機結(jié)構(gòu)復雜得多。而雙級活塞卸料離心機較單級活塞卸料離心機結(jié)構(gòu)更為復雜，雙級活塞卸料離心機有兩級轉(zhuǎn)鼓，其推桿是與一級轉(zhuǎn)鼓相連，而推料盤在軸向和徑向上均與二級轉(zhuǎn)鼓保持相對固定，其初級轉(zhuǎn)鼓兼作二級轉(zhuǎn)鼓的推料盤。其檢修難度較單級活塞卸料離心機要大，檢修時間也長。因此，從結(jié)構(gòu)上看，錐藍離心機明顯優(yōu)越于其它機型的離心機:結(jié)構(gòu)簡單，檢修方便。二、分離能力的比較離心機分離因數(shù) Fr = Rw2 /g 是表示離心機性能的重要參數(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 可以看出錐藍離心機的分離因數(shù)最大，故分離效果也最好;單級活塞離心機 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分離效果好壞的一個重要指標?；钊读想x心機，由于其物料在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)停留的時間較長，同時推料盤的脈動推料，物料有個不斷被擠壓的過程，所以分離出的物料含水量較小;對于雙級活塞卸料離心機，其物料在卸出的過程中有個完全疏松、重新布料的過程，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)離心機較 WI 一 650(或 WZ 一 650)型或WH 一 800 型離心機更適合于制鹽生產(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)離心機的生產(chǎn)能力最大，每小時可產(chǎn)鹽12 ~18t;錐藍離心機的生產(chǎn)能力為 7 ~12t/h, WH-800 型離心機的生產(chǎn)能.力最小，為3~7t/h，一臺 P-4/2 型離心機相當于兩臺 WH-800 離心機的生產(chǎn)能力還要多。由 0-表 2可知，錐藍離心機噸鹽耗電最小;而 WH-800 離心機噸鹽耗電最多，運行不經(jīng)濟 .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均需手動洗車，人工調(diào)節(jié)進料量，其自動化程序較低，但是其操作均較簡單。對于活塞卸料離心機，可每班洗車一次.在工藝穩(wěn)定的情況下，其運行狀況是很穩(wěn)定的，而不需經(jīng)常調(diào)節(jié)，一旦工藝有波動，則對其影響較大.需適當調(diào)節(jié)進料量;對于錐藍離心機.則需每半小時洗車一 .次，操作工的勞動強度較活塞卸料離心機要大。但是其運行狀況較活塞卸料離心機要穩(wěn)定得多，其原因是物料的錐形轉(zhuǎn)鼓內(nèi)停留時間很短，短時的不均勻進料對其影響很小，一旦進料正常，它可很快回到穩(wěn)定運行狀態(tài)，調(diào)節(jié)進料量次數(shù)比活塞卸料離心機要少。 錐藍離心機由于結(jié)構(gòu)簡單.運行狀況穩(wěn)定，出現(xiàn)設備事故的情況很少，如我廠除因油泵電機燒毀、電氣聯(lián)鎖裝置失靈而使軸承燒毀情況外，沒有出現(xiàn)過其它事故。同時由于結(jié)構(gòu)的不斷完善和改進，更換面網(wǎng)更為方便，面網(wǎng)的使用壽命大為延長，停機檢修的頻度很小。WH-800 離心機結(jié)構(gòu)復雜，推料速度慢，對工藝波動適應性最差，經(jīng)常發(fā)生振動、機身螺絲斷或松動、轉(zhuǎn)鼓松動等事故，事故發(fā)生率最高;P-4/2 型(或 HR500-N 型)離心機推料速度較快，對工藝波動適應性較 WH-800 離心機要好得多，雖然其結(jié)構(gòu)較 WH-800 型離心機要復雜，但是其發(fā)生事故的頻率卻較小。因此，從這方面來看，WI-650 型離心機和 P-4/2 型(或HR500 一 N 型) 離心機 WH 一 800 型離心機。因此，WI - 650 型離心機和 P - 4/2 型( 或 HR500-N 型)離心機較 WH 一 800 離心機運行要經(jīng)濟。以上從三個方面對制鹽在役的幾種離心機進行比較，我們可以得到以下幾點結(jié)論:1.．不論從哪一方面看，WH- 800 離心機都應屬于被淘汰的機型。2.．雖然從結(jié)構(gòu)、能耗及故障率等方面來看，錐藍離心機具有明顯的優(yōu)勢.但是從設備的技術(shù)先進性，鹽的含水量、生產(chǎn)能力及勞動強度的改善方面來看，P-4/2(或 HR500-N)型離心機比 WI-650 型錐藍離心機更適合于制鹽生產(chǎn)。3.由于錐藍離心機具有結(jié)構(gòu)簡單、檢修方使等特點。它在很長一段時間將同 P-4/2(或HR500-N 型)離心機并存而不會被取而代之，如果其自動洗車問題得到解決，它將有很大的發(fā)展前途。三、選型論證，總體結(jié)構(gòu)概述，本機型的發(fā)展簡史及趨勢分離機械的選型應從分離物料的性質(zhì)、分離效果、處理量、分離過程的工藝要求、經(jīng)濟性等幾方面考慮。(一 )分離物料的性質(zhì)、分離效果分離物料的特性對分離機械的選用至關(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械的類型，如液一液分離，則用分離機；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；易揮發(fā)的不宜用真空過濾機；固相顆粒較細，物料易堵塞濾布或濾網(wǎng)不易再生的，可采用沉降式離心機等等。另外分離效果、分離要求對選型也至關(guān)重要。若分離后回收的是濾渣，則應考慮濾渣的完整性，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或螺旋卸科離心機，還應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)分離過程的工藝要求及處理量分離過程為間歇的還是連續(xù)的，卸渣是人工的還是自動的，自控的程度為多少，處理量的大小，這些因素對分離機械的選型起決定性的作用。如管式分離機適于處理量較小的場合等。選擇分離機械時，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械，再根據(jù)經(jīng)濟性、安裝維修是否方便等選出最佳的分離機械。三足式離心機：三足式離心機是一種間歇操作的離心機。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，金屬切削鐵屑和潤滑油的回收等。該類機型具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，適應性強，過濾時間可根據(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。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電機功率 KW 7.5外形尺寸長×寬× 高 mm 1630×1250×980主機重量 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，對一般的材料具有腐蝕作用，故需采用抗腐蝕材料對轉(zhuǎn)鼓進行設計，不銹鋼鋼種很多，性能又各異，常見的分類方法有：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 按鋼中的主要化學成分或鋼中一些特征元素來分類，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 按鋼的性能特點和用途分類，如耐硝酸(硝酸級)不銹鋼、耐硫酸不銹鋼、耐點蝕不銹鋼、耐應力腐蝕不銹鋼、高強度不銹鋼等。① 按鋼的功能特點分類，如低溫不銹鋼、無磁不銹鋼、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，并且綜合力學性能良好，同時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)的腐蝕性能和耐點腐蝕、耐縫隙腐蝕等的性能，所以在實際應用中此類不銹鋼常常比不含鉬鋼具有更好的耐氯化物應力腐蝕性能。選用的不銹鋼的鋼號為：0Cr18Ni12Mo2Ti 。性能如下：表 1-1 化學成分(%)鋼號 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 力學性能室溫力學性能熱處理制度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℃，此鋼可進行冷軋、冷拔、深沖、彎曲、卷邊、折疊等冷加工成型而無特殊困難。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熱導率 λ102W/(m·K)鋼號密度 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械強度、韌性和耐磨性。這些性質(zhì)是通過熱處理方法實現(xiàn)的。因此要求材料具有良好的淬火硬度，同時保持材料內(nèi)在的韌性。一般機器的主軸用 45 鋼。45 鋼是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼(GB/T699-1999), 表 1-5 化學成分：%鋼號 C Si Mn S P45 ≤0.42 ≤0.29 ≤0.62 ≤0.009 ≤0.017表 1-6 力學性能：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 鋼的力學性能比較鋼號 熱處理工藝 力學性能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熱處理，其目的是使工件具有良好的綜合機械性能。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格。如果含碳量過高，調(diào)質(zhì)后工件的強度雖高，但韌性不夠，如含碳量過低，韌性提高而強度不足。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，機械性能較好，且價格低、來源廣，所以應用廣泛。它的最大弱點是淬透性低，截面尺寸大和要求比較高的工件不宜采用。因為調(diào)質(zhì)的目的是得到綜合機械性能，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)后還要進行銑、插加工，硬度要求就低些。1.3 油箱和機殼的材料由于油箱和機殼一般采用鑄造或焊接，當采用鑄造式，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，因為離心機振動較大，故在離心機中比較少使用。當采用鋼板焊接來代替鑄造時，不但不用模具，簡化了毛胚制造，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殼。這里選用鑄造碳鋼牌號為：ZG230-450。我國多年來沿用的是以鋼的含碳量作為分級的標準。牌號中的“ZG"表示鑄鋼，其后的數(shù)字表示鋼中碳的重量分數(shù)的公稱值，以萬分之幾表示。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，磷和硫單項質(zhì)量分數(shù)各低于 0.04%的特質(zhì)(Ⅰ級)鋼;低于 0.05%的優(yōu)質(zhì)(Ⅱ級)鋼.低于 0.06%的為普通（Ⅲ級）鋼。一般工程用鑄造碳鋼的標準（GB5676-85）將鑄造碳鋼按照室溫下的機械性能分為5 個牌號，即 ZG200-400、ZG230-450、ZG270-500、ZG310-570 和 ZG340-640。對鋼中的基本化學成分只規(guī)定其質(zhì)量分數(shù)的上限，對鋼中殘余合金元素的限制比較寬。第 2 章 轉(zhuǎn)鼓的機械計算離心機的轉(zhuǎn)鼓是在較高的轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速從每分鐘幾百轉(zhuǎn)、幾千轉(zhuǎn)到幾萬轉(zhuǎn)。因此轉(zhuǎn)鼓壁在回轉(zhuǎn)時，除了承受鼓壁自身質(zhì)量產(chǎn)生的離心力所引起的應力外，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上還存在物料和液體層，它們回轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力也作用在鼓壁上面而引起應力。有時在這些離心力作用下產(chǎn)生很大的應力，使轉(zhuǎn)鼓壁“飛裂”，引起嚴重后果。因此需要計算這些應力以保證鼓壁的強度。對于轉(zhuǎn)鼓壁與攔液板，鼓壁與鼓底的邊緣連接的地方（活塞卸料離心機無攔液板），以及轉(zhuǎn)鼓的圓筒形與圓錐形邊緣連接（如上懸式離心機）的部分，由于變形相互受到約束，將產(chǎn)生附加的“邊緣應力”。邊緣應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。如對鋼制圓筒，當離產(chǎn)生邊緣應力的距離 （R 為S5.2??圓筒半徑、S 為圓筒壁厚）處，邊緣應力就衰減到很小的數(shù)值。在工程設計中，往往要采用合理的結(jié)構(gòu)來減小邊緣應力。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渡部分；也有時在邊緣連接處適當增加厚度以承受邊緣應力，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)鼓壁的強度計算。轉(zhuǎn)鼓鼓壁在工作時，需承受轉(zhuǎn)鼓鼓壁本身質(zhì)量在回轉(zhuǎn)時所產(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)量引起的鼓壁應力圖 2-1 所示為繞對稱軸旋轉(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的細條，當轉(zhuǎn)鼓以一定的角速度 ω 旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)鼓細條單元質(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，相當于軸的剛性加大了，故回轉(zhuǎn)效應使臨界轉(zhuǎn)速升高。當 時，式(4-11)就可簡化成：2 ????J2這就是常用的窄轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)力矩的計算公式。2．當 時，則 M=0，即不產(chǎn)生回轉(zhuǎn)效應。R3b?3．當 時，則 M0，臂長影響將使軸的撓度 y 及轉(zhuǎn)角 增加，從而降低臨界轉(zhuǎn)速，因此對在撓性軸條件下工作的離心機是有利的。反之，?對于在剛性軸條件下工作的離心機，最好使 d≤0，以利于提高軸的剛性和臨界轉(zhuǎn)速，所以這樣的離心機轉(zhuǎn)鼓一般都具有一個內(nèi)凹式的鼓底(如刮刀離心機)，其轉(zhuǎn)鼓的質(zhì)心m 與前面一個軸承盡量靠近，減少懸臂長度，提高軸的剛度和臨界轉(zhuǎn)速，這樣對操作35平穩(wěn)是有利的。所以若在計算回轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速時，如果同時考慮回轉(zhuǎn)效應和臂長影響的力矩 M 和 對軸的撓度和轉(zhuǎn)角的影響，仍引用材料力學中 “影響系數(shù)”的概念，對計?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)效應和臂長影響后，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)子上的軸向力對臨界轉(zhuǎn)速的影響較小，當軸向為拉力時，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、裝配過盈、安裝質(zhì)量等對臨界轉(zhuǎn)速的大小也都會有一定影響。4.4 具體計算過程作出簡圖 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 計算各部分對質(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，又因為 ωn 為正值，所以求得 ωn 值為：)s/1(32.7n?倘若忽略了回轉(zhuǎn)效應和臂長影響，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%，可見對寬轉(zhuǎn)子而言，回轉(zhuǎn)效應和臂長影響一般是不容忽視的。39第 5 章 傳動系統(tǒng)計算5.1 帶傳動計算5.1.1 定Ｖ帶型號和帶輪直徑工作情況系數(shù)　　　　　　由《機械設計》表 11.5　　　　　　 KA=1.2 計算功率　　　　　　　 PC=KAP=1.2×7.5　　　　　　　　　 PC=9kW選帶型號　　　　　　　　由《機械設計》圖 11.15 A型小帶輪直徑　 　　　　　 　由《機械設計》表 11.6　　　 　　　 取 D1=126mm大帶輪直徑　　　　　　　 9014728).1(nD)1(22 ????(設 ε=1%) 選 D2=280mm大帶輪轉(zhuǎn)速　　 n2=662.95r/min285).0()n212???5.1.2 計算帶長求 Dm Dm=202.5m 2815D2m??求 Δ　　　　 　　　　　　　　 　Δ=77.5mm012??初取中心距　　　 α=650mm帶長　　　　　　 　　　　　　　　　　　650.725.0DL22m??????基準長度　　 　　由《機械設計》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???傳動比 i=2.269.5i2?帶根數(shù)　　　　　由《機械設計》表 11.8　P 0=1.93kW；由《機械設計》表 11.7 ka=0.969；由《機械設計》表 11.12 kL=1.03；由《機械設計》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《 機械設計 》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)由機械設計手冊查得，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。當量動載荷： 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計算額定動載荷： 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)進行鍵的校核：① 帶傳動連接端的鍵擠壓強度： MPa802.51.07.012.3694dLhT1p ??????剪切強度： 6a45b2?② 轉(zhuǎn)鼓連接端的鍵擠壓強度： adLhTp 802.31.0.016.942 ??????剪切強度： MPb 64583?即所選鍵合適。5.3 電動機的選擇表 5-1電動機型 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 /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 Y180M─4 18.5 1470 2.0 2.2 182輔電機 Y160L─4 15 1460 2.2 2.3 144參 考 文 獻[1] 濮良貴,紀名剛 .機械設計[M].第八版.西安:高等教育出版社,2005。 [2] 孫啟才，金鼎五 .離心機原理結(jié)構(gòu)與設計計算.北京: 機械工業(yè)出版社，1987。 [3] 葛志淇.機械零件設計手冊[M].天津:冶金工業(yè)出版社,1980。[4] 孫啟才.分離機械 .北京:化學工業(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)離心機選用手冊.北京:化學工業(yè)出版社，1999。[7] 李德昌.分離與攪拌機械.陜西:陜西科學技術(shù)出版社，1992。[8] （美）賓厄姆 .離心機.北京:石油工業(yè)出版社，1987 [9] (蘇) 索柯羅夫.離心分離理論及設備 .北京:機械工業(yè)出版社，1986。 [10] 第一機械工業(yè)部 .離心機過濾機產(chǎn)品樣本.北京: 機械工業(yè)出版社，1974。 43致 謝本篇畢業(yè)設計通過一學期的不斷努力學習和查找資料終于完成了。在本次設計中，同學和老師給我很大的幫助，當我打完畢業(yè)論文的最后一個字符，涌上心頭的不是長途跋涉后抵達終點的欣喜，而是源自心底的誠摯謝意。我首先要感謝我的導師 XX 老師，對我的構(gòu)思以及論文的內(nèi)容不厭其煩的進行多次指導和悉心指點，使我在完成論文的同時也深受啟發(fā)和教育。再次由衷感謝答辯組的各位老師對學生的指導和教誨，我也在努力的積蓄著力量，盡自己的微薄之力回報母校的培育之情，爭取使自己的人生對社會產(chǎn)生些許積極的價值！- 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 油箱和機殼的材料 ..............................................................................................................8第 2 章 轉(zhuǎn)鼓的機械計算 ........................................................................................................92.1 圓筒形轉(zhuǎn)鼓的鼓壁質(zhì)量引起的應力 ......................................................................................92.2 圓筒形轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的篩網(wǎng)質(zhì)量引起的應力 ................................................................................112.3 圓筒形轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的物料質(zhì)量引起的應力 ................................................................................112.4 圓筒形轉(zhuǎn)鼓的蓋子質(zhì)量引起的應力 ....................................................................................132.5 轉(zhuǎn)鼓壁的強度計算 ............................................................................................................132.5.1 開孔轉(zhuǎn)鼓的計算 ..........................................................................................................142.5.1 轉(zhuǎn)鼓壁厚計算 .............................................................................................................142.5.2 轉(zhuǎn)鼓的剛度分析 ..........................................................................................................15第 3 章 主軸計算 ..................................................................................................................163.1 概述 .................................................................................................................................163.2 軸的結(jié)構(gòu)設計 ...................................................................................................................163.3 軸的強度計算 ...................................................................................................................173.3.1 按許用切應力計算 ......................................................................................................173.3.2 按許用彎曲應力計算 ...................................................................................................183.3.3 安全系數(shù)校核計算 ......................................................................................................183.3.4 計算主軸受力 .............................................................................................................183.3.5 計算支承反力 .............................................................................................................193..3.6 畫軸彎矩圖 ................................................................................................................193.3.7 畫軸轉(zhuǎn)矩圖 .................................................................................................................203.3.8 許用應力 ....................................................................................................................203.3.9 畫當量彎矩圖 .............................................................................................................213.3.10 校核軸徑...................................................................................................................21第 4 章 臨界轉(zhuǎn)速計算 ..........................................................................................................214.1 概述 .................................................................................................................................224.2 轉(zhuǎn)子的振動和臨界轉(zhuǎn)速 .....................................................................................................224.3 計算臨界轉(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 分別計算各部分的質(zhì)量 ...............................................................................................344..3.5 計算各部分對質(zhì)心 m 的離心力矩 ...............................................................................354.3.6 計算影響因數(shù) .............................................................................................................36第 5 章 傳動系統(tǒng)計算 ..........................................................................................................375.1 帶傳動計算 .......................................................................................................................375.1.1 定 V 帶型號和帶輪直徑 ..............................................................................................385.1.2 計算帶長 ....................................................................................................................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 電動機的選擇 ...................................................................................................................40參考文獻..................................................................................................................................41致 謝 ........................................................................................................................................42