（碩士論文）立式螺旋卸料沉降離心機(jī)的研制.pdf

大連理工大學(xué) 碩士學(xué)位論文 立式螺旋卸料沉降離心機(jī)的研制 姓名 張臘明 申請學(xué)位級別 碩士 專業(yè) 機(jī)械電子工程 指導(dǎo)教師 佟宇 20071201 大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 摘要 離心機(jī)是分離行業(yè)不可缺少的重要設(shè)備之一 本課題針對進(jìn)口立式離心機(jī)中的轉(zhuǎn)子 受軸力和扭矩較大等常見問題 結(jié)合金剛砂固相顆粒的提取之需要 展開了對立式螺旋 卸料沉降離心機(jī)的設(shè)計(jì)研究工作 具有重要的工程應(yīng)用實(shí)際意義 首先 在充分了解離心機(jī)基本工作原理及其動力學(xué)理論的基礎(chǔ)上 以臥式螺旋離心 機(jī)中的經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)為參考依據(jù) 初步選擇了設(shè)計(jì)樣機(jī)的技術(shù)參數(shù)值 同時(shí) 通過對 比分析確定了密封件 減震器等外購件 對轉(zhuǎn)鼓 推料器等零部件進(jìn)行了P r o E 建模 并制定了整體結(jié)構(gòu)方案 完成了離心機(jī)的虛擬裝配工作 其次 找出了離心機(jī)中影響轉(zhuǎn)子軸向力和力矩的因素 以軸向力最小 推料力矩最 小 效率最大為目標(biāo)函數(shù) 建立了多目標(biāo)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型 在編程環(huán)境下完成了離心機(jī)技 術(shù)參數(shù)的優(yōu)化求解工作 并對優(yōu)化結(jié)果與參數(shù)取特定值的計(jì)算結(jié)果做了比較分析 理論 上驗(yàn)證了優(yōu)化后的離心機(jī)軸向力和力矩有顯著降低 然后 對離心機(jī)中的關(guān)鍵零部件做了有限元分析 針對推料器的偏心距較大引起的 畸變現(xiàn)象 采取調(diào)整螺旋葉片位置的方式加以改進(jìn) 轉(zhuǎn)鼓壁厚采用試算法加以確定 對 應(yīng)力分布不合理的零件做進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)修改 三維模型設(shè)計(jì)完成后 對樣機(jī)的生產(chǎn)能力 進(jìn)行了計(jì)算和校核 完成了離心機(jī)啟動和運(yùn)轉(zhuǎn)功率的計(jì)算 并在此基礎(chǔ)上選擇了驅(qū)動電 機(jī) 最后 針對實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下的轉(zhuǎn)速差可調(diào)要求 采取了上位機(jī) P C 機(jī) 和下位機(jī) P L c 共同調(diào)速方案 上位機(jī)提供人機(jī)界面 完成速度的設(shè)定及顯示等工作 下位機(jī)負(fù)責(zé)具體 的控制和調(diào)節(jié)工作 上下位機(jī)采用R S 2 3 2 串行通訊方式 并對每幀數(shù)據(jù)進(jìn)行校核 以 確保數(shù)據(jù)的正確性 另外 在上位機(jī)通訊協(xié)議棧的編寫中 引入了狀態(tài)機(jī)技術(shù) 通過將 通訊協(xié)議棧抽象為有序的不同狀態(tài)和行為 可模擬狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)通訊處理功能 測試表明 狀態(tài)機(jī)在P C 機(jī)軟件中運(yùn)行可靠 穩(wěn)定性好 并且其狀態(tài)行為具有可繼承性 關(guān)鍵詞 立式螺旋卸料沉降離心機(jī) 多目標(biāo)優(yōu)化 有限元分析 控制 狀態(tài)機(jī) 立式螺旋卸料沉降離心機(jī)的研制 R e s e a r c ho nV e r t i c a lS e t t l i n gC e n t r i f u g ew i t hS c r e wP r e c i p i t a t eD i s c h a r g e A b s t r a c t C e n t r i f u g ei so n eo ft h ee s s e n t i a le q u i p m e n ti ns e p a r a t i o ni n d u s t r y F o rt h er e q u i r e m e n t o fr e c o v e r i n gc a r b o r u n d u mp a r t i c l e sf z o mt h es o l i d l i q u i dm i x l l l r e a n ds o l v i n gt h e p r o b l e m s s u c ha sl a r g ea x i a lf o r c ea n df o r c em o m e n te x i s t e di nv e r t i c a lc e n t r i f u g e s o m e r e s e a r c ho nt h ev e r t i c a ls e t t l i n gc e n t r i f u g ew i t hs c r I 漸p r e c i p i t a t ed i s c h a r g ei sd o n ei nt h i s p a p e r w h i c hh a sg r e a ts i g n i f i c a n c ei ne n g i n e e r i n ga p p l i c a t i o nf i e l d F i r s t l y t h eb a s i cw o r k i n gp r i n c i p l eo ft h ec e n t r i f u g ei sf o u n do u La n dt h ei m p o r t a n t t e c h n i c a lp a r a m e t e r sa r ef i x e do np r i m a r yb a s e do ne x t 把r i e n c e a n dt h e n t h er o t o rb o w l s c r e wc o n v e y o ra n do t h e rp a r t sa r ed e s i g n e do nP r o Ep l a t f o r ma n da s s e m b l e dt oi n t e g e r a c c o r d i n gt oo v e r a l la r r a n g e m e n ta n ds c h e m e S e c o n d l y i no r d e rt om i n i m i z et h ea x i a lf o r c ea n df o r c em o m e n to ft h eS C r e Wc o n v e y o r am a t h e m a t i c a lm o d a lf o rt h em u l t i o b j e c t i v eo p t i m i z a t i o ni se s t a b l i s h 舐w h i c hc o n s i d e r s m m u n m m g t h ef o r c em o m e n ta n da x i a lf o r c ea sw e l la sm a x i m i z i n gt h ee f f i c i e n c yo f p r e c i p i t a t ed i s c h a r g e t h e ni ti ss o l v e do nM a t h e m a t i e aa n dM A T L A Bp l a t f o r m A f t e rt h a t t h e w o r ko fc o m p a r i n gt h er e s u l t sf r o mo p t i m i z a t i o na n do t h e rc a l c u l a t i o n sO Bs p e c i a lp o i n t sa r e f i n i s h e d t h er e s u l t ss h o wt h a tt h e t h e o r e t i c a x i a l f o r c ea n df o r c em o m e n ta r er e d u c e d r e m a r k a b l y T h i r d l y t h es t r e s sa n dd i s p l a c e m e n to f t h ei m p o r t a n tp a r t sa r ea n a l y s i s e du s i n gs o i t w a l e A N S Y Si nt h i sp a p e r B e c a u s eo ft h ee c c e n t r i c i t yc o n s i s t e di nS C r 倒Vc o n v e y o re n t i t y a b e r r a t i o na p p e a r si ni t sF i n i t eE l e m e n t F E m o d e l as t r a t e g yo fr e s e t t i n gt h ep l a c eo ft h e S C r f f t Vv a n et or e d u c et h ei m b a l a n c ei sp r e s e n ti nt h ep a p e r F u r t h e r m o r e f o rt h es a k eo f f i n d i n gt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nm a x i m a ls t r e s s S 玳T a n dt h et h i c k n e s so fr o t o rb o w l a s e r i e so f b o w lF Em o d e li sb u i l ta n ds o l v e d A i t c rF Ea n a l y z i n g c h e c k i n gu pt h et h r o u g h p u t o ft h es a m p l ea n dc a l c u l a t i n gt h ep o w e rw h i c hp r o v i d ed a t af o rc h o o s i n gt h em o t o ra l e f i n i s h e d F i n a l l y t h ec o n t r o ls y s t e mt h a ti sc o m p o s e do fP Ca n dP L Ci sd e s c r i b e di nt h el a s t s 茗t i o no f t h ep a p e r P Cs o R w a r ep r o v i d e sm a n m a c h i n ei n t 髓 f a c e a n dp e r f o r m ss p e e ds e t t i n g a n dd i s p l a y i n g P L Ct a k e sc h a r g eo fc o n t r o l l i n ga n d 刪u s t i n gs p e e d T h ec o m m u n i a t i o n b e t w e e nP Ca n dP L CU S eR S 一2 3 2i n t e r f a c e a n de v e r yf i a m co f d a t ai sv e r i f i e dw i t hF C Sc o d e t ol l l a k es l l r t h ec o r r e c t n e s so ft h em a s s a g e I na d d i t i o n f i n i t es t a t em a c h i n e F S M m e t h o d o l o g yi si n t r o d u c e di nt h es t a c kp r o g r a m m e C o m m u n i c a t i o np r o t o c o ls t a c ki sd i v i d e d I I 大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 i n t oal o to fs t a t e sa n da c t i o n s s ot h a t i tc a ns i m u l a t eF S M T h et e s ts h o wt h a tF S Mm a k e s t h es o f t w a r ew o r kr e l i a b l ya n ds t a b i l i t y K e yW o r d s V e r t i c a ls e t t l i n gc e n t r i f u g ew i t hs c r e wp r e c i p i t a t ed i s c h a r g e M u l t i o b j e c t i v e o p t i m i z a t i o n F i n i t eE l e m e n ta n a l y s i s C o n t r o l F i n i t eS t a t eM a c h i n e F S M 獨(dú)創(chuàng)性說明 作者鄭重聲明 本碩士學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工 作及取得研究成果 盡我所知 除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外 論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫的研究成果 也不包含為獲得大連理 工大學(xué)或者其他單位的學(xué)位或證書所使用過的材料 與我一同工作的同志 對本研究所做的貢獻(xiàn)均已在論文中做了明確的說明并表示了謝意 作者簽名 緩勻噬絲日期 出墮 蘭 大連理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 大連理工大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者及指導(dǎo)教師完全了解 大連理工大學(xué)碩士 博士學(xué)位 論文版權(quán)使用規(guī)定 同意大連理工大學(xué)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送 交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子版 允許論文被查閱和借閱 本人授權(quán)大連理 工大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索 也 可采用影印 縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編學(xué)位論文 作者簽名 弛作者簽名 擎纜c 6 1 絲趁 導(dǎo)師簽名 乏壹經(jīng) 大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 1緒論 1 1 研究背景及意義 1 1 1 課題的研究背景 實(shí)現(xiàn)離心分離操作的機(jī)械稱為離心機(jī) 離心分離的機(jī)理在于不同物質(zhì)在離心力作 用下的受力不同 離心機(jī)主要用來處理液 固 液 液 液 液 固等兩相物或三相物的分 離 離心機(jī)與其他分離機(jī)械相比 不僅能夠得到含濕量較低的固體和較高純度的液相 而且能夠節(jié)省勞動力 降級勞動強(qiáng)度 同時(shí)使勞動條件和勞動環(huán)境得到很好的改善 離 心機(jī)還具有處理量大 可連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn) 操作簡單 自動化程度高 占地少等優(yōu)點(diǎn) 因此 離心機(jī)已廣泛用于化工 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) 目前 離心機(jī)的品種繁多 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 專用機(jī)種也越來越多 離心機(jī)已成為國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門廣泛應(yīng)用的一種通用機(jī) 械口j J 捌 我國對螺旋離心機(jī)的研究與國外相比 起步比較晚 7 0 年代才開始從國外引進(jìn) 8 0 年代 開始重視螺旋卸料沉降式離心機(jī)的發(fā)展 些科研工作者開始研究國外臥式螺旋 卸料沉降離心機(jī) 以下簡稱臥螺離心機(jī) 的發(fā)展動態(tài)并進(jìn)行測繪 測得德國F I O T T W E 公司 美國S H A P L E S S 公司 法國G U I N A R D 公司 瑞典A L F A 公司等國外著名公司 生產(chǎn)的各種規(guī)格的臥螺離心機(jī) 并進(jìn)行了仿 l t 6 j 九十年代已能自己研制生產(chǎn)臥螺離心 機(jī) 出現(xiàn)了W L 2 0 0 W L l 0 0 0 L W B 5 0 0 L W G 5 0 0 等型號的產(chǎn)品 而在立式螺旋卸料 沉降離心機(jī) 以下簡稱立螺離心機(jī) 的研究方面 投入并不多 相關(guān)資料也少見 公司 投入使用的立螺離心機(jī)基本上都從國外進(jìn)口 自主研發(fā)的很少 究其原因 筆者認(rèn)為主 要有如下兩個(gè) 一是工業(yè)廢水的處理和石油化工行業(yè)的迅猛發(fā)展 對臥螺離心機(jī)的需求 量較大 單位和高校投入的資金和人力也多 二是立螺離心機(jī)中現(xiàn)今普遍存在零部件壽 命相對較短 效率不高等問題 國外進(jìn)1 2 1 的立螺離心機(jī)也經(jīng)常在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)故障 7 這些因素使得立螺離心機(jī)發(fā)展進(jìn)程緩慢 但在某些場合 如可用地面積小 實(shí)驗(yàn)室環(huán)境 下難分離物的提取等 立螺離心機(jī)顯得非常有優(yōu)勢 立螺離心機(jī)不僅具備臥螺離心機(jī)的 立式螺旋卸料沉降離心機(jī)的研制 特點(diǎn) 而且占用空間小 因此 在現(xiàn)有條件下 針對上述問題 進(jìn)一步研究新型結(jié)構(gòu)的 立螺離心機(jī)迫在眉睫 1 1 2 課題的研究目的和意義 目前 我國投入使用的立螺離心機(jī)基本上都是從國外引進(jìn) 國產(chǎn)立螺離心機(jī)尚在工 業(yè)性試驗(yàn)階段 進(jìn)口設(shè)備價(jià)格高 而且配件依賴進(jìn)口的周期長 如果配件準(zhǔn)備不充分 將會影響生產(chǎn) 并且 在進(jìn)口設(shè)備中也經(jīng)常出現(xiàn)各種故障 造成檢修頻繁 直接影響生 產(chǎn)的正常運(yùn)行 據(jù)相關(guān)參考文獻(xiàn)分析 進(jìn)口立螺離心機(jī)中的常見問題有 1 離心機(jī)下部組件磨損厲害 下部組件主要指軸承組件 止推墊等 參考文獻(xiàn) 7 中指出 由日本進(jìn)口的巴工業(yè)株式會社生產(chǎn)的立式離心機(jī) 止推墊的使用時(shí)間僅為2 3 個(gè)月 軸承組件的實(shí)際使用壽命最長僅為半年 2 轉(zhuǎn)子內(nèi)部受力過大 扭矩桿振動較強(qiáng)烈 甚至出現(xiàn)卡死現(xiàn)象 主要原因在于轉(zhuǎn) 子內(nèi)物料堆積 造成推力加大 引起扭矩增加 振動增強(qiáng) 3 轉(zhuǎn)子底部腐蝕嚴(yán)重 容易出現(xiàn)點(diǎn)蝕現(xiàn)象 針對上述立螺離心機(jī)中存在的實(shí)際問題 結(jié)合大連理工大學(xué)材料學(xué)院實(shí)驗(yàn)室對金剛 砂固體顆粒提取之需要 本文開展了立螺離心機(jī)的設(shè)計(jì)研究工作 具有工程應(yīng)用實(shí)際意 義 同時(shí) 立螺離心機(jī)的研究涉及到流體動力學(xué) 材料科學(xué) 數(shù)學(xué)優(yōu)化 有限元分析 自動化控制等多方面內(nèi)容 具有廣泛的理論和學(xué)術(shù)意義 目前 國內(nèi)在臥螺離心機(jī)的設(shè)計(jì)和研究方面取得了豐富的理論研究成果和良好的實(shí) 際應(yīng)用價(jià)值 本文在參考了多種臥式離心機(jī)設(shè)計(jì)思想的基礎(chǔ)上 在滿足金剛砂特殊材料 的分離要求及實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下轉(zhuǎn)速差可調(diào)的前提下 擬在離心機(jī)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 技術(shù)參數(shù) 優(yōu)化 及無級調(diào)速方面做嘗試 最終目標(biāo)的是要解決離心機(jī)的堵渣問題 盡可能最小化 離心機(jī)的內(nèi)部受力 建立方便的調(diào)速系統(tǒng) 本文研制的立螺離心機(jī)的技術(shù)指標(biāo)為 1 最高轉(zhuǎn)速 4 5 0 0 r m i m 2 轉(zhuǎn)鼓與推料器轉(zhuǎn)速差可調(diào) 最小調(diào)節(jié)范圍 5 l O r m i m 3 轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑 0 3 2 m 4 轉(zhuǎn)鼓長度 0 7 m 4 8 m 5 離心機(jī)處理能力 0 5 m 3 h 3 m 3 h 與同類離心機(jī)相比 本樣機(jī)的分離因數(shù)高 可分離小尺寸固相物 對較難分離物亦 適應(yīng) 出渣口徑大 直接將沉渣甩出轉(zhuǎn)鼓 一般不會出現(xiàn)堵渣現(xiàn)象 對技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了 多目標(biāo)優(yōu)化 推料力矩和軸力相對較小 出渣效率也有保障 轉(zhuǎn)鼓與推料器轉(zhuǎn)速差可調(diào) 可視化軟件編寫上位機(jī)軟件 調(diào)速簡單 方便 大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 2 螺旋卸料沉降離心機(jī)的研究現(xiàn)狀 1 2 1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 國內(nèi)對螺旋卸料離心機(jī)的研究起步比較晚 8 0 年代才開始仿制國外技術(shù) 9 0 年代 才有了自己的產(chǎn)品 但隨著工業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 近些年來 對臥螺離心機(jī)的研究與 日俱增 研究機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)單位也層出不窮 重慶江北機(jī)械廠引進(jìn)了法國堅(jiān)納公司技術(shù) 取得了不錯(cuò)的成績 金華鐵路機(jī)械廠研制了系列離心機(jī)產(chǎn)品 上海離心機(jī)研究所已經(jīng)生 產(chǎn)出大長徑比的螺旋卸科沉降式離心機(jī)系列產(chǎn)品 顯著提高了固液分離效果 同時(shí) 很 多高校也相繼投入到螺旋卸料離心機(jī)的研究當(dāng)中 其中以北京化工大學(xué)做的工作最多 取得了不少的成果 總結(jié)前人工作 對螺旋卸料沉降離心機(jī)的研究主要在如下幾個(gè)方面 展開 1 離心機(jī)結(jié)構(gòu)的有限元分析 浙江大學(xué)劉天豐 童水光等對臥螺離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓進(jìn)行參數(shù)化建模 以這些參數(shù)為設(shè) 計(jì)變量 以幾何 強(qiáng)度和剛度要求為約束條件 以轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)動慣量為耳標(biāo)函數(shù) 基于有 限元分析計(jì)算 對轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)的幾何尺寸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì) 取得了良好的效果 8 長沙理工大學(xué)汽車與機(jī)械工程學(xué)院李白光 毛文貴等人應(yīng)用V 缸l f t lN a s t r a n 有限元仿 真軟件對臥螺離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓虛擬樣機(jī)模型在三種工況下進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變仿真分析 得到了轉(zhuǎn) 鼓的最大應(yīng)力和徑向位移的分布情況 并在此基礎(chǔ)上優(yōu)化轉(zhuǎn)鼓壁厚 減輕離心機(jī)質(zhì)量 對離心機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化具有理論的指導(dǎo)意義 9 北京化工大學(xué)化工過程機(jī)械專業(yè)的董俊華等研究工作者對臥式螺旋離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓 與螺旋輸送器做了有限元分析 并轉(zhuǎn)寫了相關(guān)碩士學(xué)位論文 2 離心機(jī)的振動特性研究 離心機(jī)中的振動歷來是遏制高速離心機(jī)發(fā)展的主要因素 不少研究人員也在這方面 做了大量的研究工作 上海交通大學(xué)黃文偉等在充分分析離心機(jī)轉(zhuǎn)子 支撐系統(tǒng)振動特性的基礎(chǔ)上 研究 有了一種轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動故障診斷的特征分析方法 1 0 浙江大學(xué)賀世正在對臥式離心機(jī)產(chǎn)生振動的原因進(jìn)行分析研究的基礎(chǔ)上 提出了從 整機(jī)平衡 動力減振和隔振三方面著手的減振方法 并介紹了這些方法的基本思路和實(shí)際 使用效果 H o 3 1 離心機(jī)的強(qiáng)度分析 離心機(jī)強(qiáng)度方面所從事的工作主要是轉(zhuǎn)鼓和推料器的強(qiáng)度計(jì)算方法的研究 不少研 究人員在這方面也做了大量工作 取得了不少成果 如 北京化工大學(xué)黃志新等人采用 立式螺旋卸料沉降離心機(jī)的研制 五因素四水平的正交試驗(yàn)法 找出了影響螺旋推進(jìn)器強(qiáng)度的主要因素 經(jīng)多變量擬合 得 到了離心力作用下螺旋推進(jìn)器的強(qiáng)度計(jì)算公式 1 4 動力學(xué)理論研究 動力學(xué)理論研究主要包括轉(zhuǎn)鼓參數(shù)對模態(tài)的影響 固相顆粒的動力學(xué)特性研究 離 心機(jī)參數(shù)對分離效果的影響等 南京綠州機(jī)器廠臥螺離心機(jī)設(shè)計(jì)所的顏春敏 黎長山定性地分析了臥螺離心機(jī)的沉 渣輸送與其轉(zhuǎn)鼓的錐角 螺旋推料器葉片的傾角口 葉片的螺距 液池半徑r 及差轉(zhuǎn) 速A 甩之間的關(guān)系 闡述了改善臥螺離心機(jī)輸渣條件的設(shè)計(jì)思想 1 3 沈陽化工學(xué)院湯慧華 楊德武等人根據(jù)轉(zhuǎn)鼓形為柱狀的臥式螺旋卸料過濾離心機(jī)的 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 通過對其濾渣進(jìn)行動力學(xué)分析 從而推導(dǎo)出了按螺旋排渣能力計(jì)的生產(chǎn)能力 公式 為設(shè)計(jì)工業(yè)用螺旋卸料過濾離心機(jī)提供理論依據(jù) 1 4 國內(nèi)對立螺離心機(jī)的研究不多 目前研究較多的立式離心機(jī)是立式刮刀卸料離心機(jī) 和立式振動離心機(jī) 并且大多數(shù)是在仿造國外技術(shù) 不過在不斷消化吸收引進(jìn)技術(shù)的過 程中 我國的立式離心機(jī)也在逐漸發(fā)展 山東泰安煤礦機(jī)械廠和煤炭設(shè)計(jì)院都取得了不 錯(cuò)的成效 但立螺離心機(jī)的國產(chǎn)化 還有待進(jìn)一步的研究 1 2 2 國外研究現(xiàn)狀 國外對離心機(jī)的研究起步比較早 研究和生產(chǎn)單位也很多 主要的生產(chǎn)制造廠有法 國 西德 美國和日本的十幾家大公司 這些公司都有完整的系列產(chǎn)品 同時(shí)又著力發(fā) 展專用機(jī)型 產(chǎn)品規(guī)格系列化 使得這些公司的產(chǎn)品在市場上有很強(qiáng)的競爭力 國外 較著名的離心機(jī)生產(chǎn)商有 德國R O T T W E 公司 美國S H A P L E S S 公司 法國G U I N A R D 公司 瑞典A L F A 公司等 國外對離心機(jī)的研究主要體現(xiàn)在自動化 動力學(xué)理論研究 離心機(jī)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方 面 自動化方面的研究主要有轉(zhuǎn)鼓與推料器的轉(zhuǎn)速差的自動化控制 如J i mB e a t t e y 在 傳統(tǒng)的雙電機(jī)驅(qū)動離心機(jī)的基礎(chǔ)上 研究設(shè)計(jì)出來了單電機(jī)驅(qū)動 并且可以自動卸料的 螺旋離心機(jī) 該離心機(jī)利用離合器 通過P L C 來控制轉(zhuǎn)鼓和推料器的轉(zhuǎn)速 可以實(shí)現(xiàn) 多種分離物的分離 1 6 自動化程度高 而且分離效果也比傳統(tǒng)離心機(jī)顯著提高 離心機(jī)中動力學(xué)理論方面的研究主要體現(xiàn)在通過實(shí)驗(yàn)手段驗(yàn)證生產(chǎn)能力計(jì)算方法 的可行性 如N C o m e r W a l k e r 等通過實(shí)驗(yàn)方法驗(yàn)證了腭論在離心機(jī)中運(yùn)用的可行性 并且指出了在離心機(jī)的設(shè)計(jì)中如何計(jì)算生產(chǎn)能力及步驟 1 也有對推料器扭力大小的研 一4 一 大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 究 如W a l l a c eW F L e u n g 對推料器所受扭矩進(jìn)行了深入研究 并且通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得 出扭矩與摩擦系數(shù) 生產(chǎn)能力之間的關(guān)系式 1 8 其他方面的研究 當(dāng)轉(zhuǎn)鼓尺寸較大 工作轉(zhuǎn)速較高時(shí) 電動的負(fù)載較大 針對這種 情況 國外采用了雙重電極驅(qū)動 雙重電機(jī)驅(qū)動是由兩個(gè)電機(jī)協(xié)同工作 至少是在啟動 時(shí)由兩電機(jī)配合 提供啟動所需能量 在達(dá)到操作轉(zhuǎn)速后 一個(gè)電機(jī)繼續(xù)驅(qū)動 另一電 機(jī)可能閑型1 9 1 同時(shí) 也有研究人員在離心機(jī)性能優(yōu)化及運(yùn)行效率方面做了很多工作 1 2 0 2 1 0 2 1 另外 有研究者對液壓馬達(dá)進(jìn)行改進(jìn) 改進(jìn)后的裝置不但可加速和控制轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)動 同時(shí)還給差速器液壓馬達(dá)提供液壓介質(zhì) 避免了多余的供液裝置的使用 J 除此以外 國外還研制出了可控制扭矩的感應(yīng)電磁式差速器 硼 立式離心機(jī)的研究工作與臥式離心機(jī)研究工作相比少了很多 技術(shù)資料更是少見 生產(chǎn)立螺離心機(jī)的主要有美國 日本等 如日本的P 6 1 0 0 P 6 0 0 0 和P 4 0 0 0 型等產(chǎn)品 但實(shí)際產(chǎn)品的正常運(yùn)轉(zhuǎn)周期并不長 參考文獻(xiàn) 7 中指出 由日本進(jìn)口的立螺離心機(jī)也 經(jīng)常在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)故障 1 3 本文的主要工作 本課題針對進(jìn)口立螺離心機(jī)中存在的常見問題 著眼于滿足金剛砂固相顆粒提取的 實(shí)際需要 展開了對立式螺旋卸料沉降離心機(jī)的設(shè)計(jì)研究 具體工作包括如下幾個(gè)方面 1 針對螺旋卸料沉降離心機(jī)的堵渣等問題 并結(jié)合實(shí)際的設(shè)計(jì)要求 完成了離心 機(jī)的參數(shù)化建模 虛擬裝配及運(yùn)動仿真工作 2 分析了立螺離心機(jī)中推料力矩和軸向力的影響因素 以軸力最小 力矩最小 效率最大為目標(biāo)函數(shù) 建立了基于多目標(biāo)的數(shù)學(xué)優(yōu)化模型 并完成優(yōu)化求解工作 3 對離心機(jī)中關(guān)鍵零部件進(jìn)行了有限元分析 并分別探討了轉(zhuǎn)鼓壁厚和推料器偏 心距與離心機(jī)受力變形的關(guān)系 從而合理確定鼓壁厚度及螺旋葉片在推料器上的位置 4 對設(shè)計(jì)樣機(jī)的生產(chǎn)能力進(jìn)行了計(jì)算和校驗(yàn) 確保其滿足設(shè)計(jì)要求 對啟動功率 和運(yùn)轉(zhuǎn)功率進(jìn)行了計(jì)算 并在此基礎(chǔ)上選擇了驅(qū)動電機(jī) 5 設(shè)計(jì)了由P C 機(jī)和P L C 共同調(diào)速的控制系統(tǒng) 完成了上位機(jī)軟件和P L C 軟件設(shè) 計(jì)工作 并在V i s u a lc 抖6 0 平臺上編寫了基于狀態(tài)機(jī)技術(shù)的數(shù)據(jù)通訊協(xié)議棧程序 立式螺旋卸料沉降離心機(jī)的研制 2 立螺離 b 機(jī)的基本理論及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2 1 立螺離心機(jī)的基本工作原理 立式螺旋卸料沉降離心機(jī) 下文中 若無特殊說明 離心機(jī)均指立式螺旋卸料沉降 離心機(jī) 和臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同 主要由機(jī)架 轉(zhuǎn)鼓 螺旋推料器 差速器 驅(qū)動電機(jī) 進(jìn)料組件 控制系統(tǒng)等組成 其工作原理如圖2 1 所 示 1 推料囂 2 溢箍口 3 螺旋葉 片 4 轉(zhuǎn)鼓 5 分離液 6 出盜口 圖2 1 立式螺旋卸料沉降離心機(jī)工作原理圖 F i g 2 1W o r k i n g p r i n c i p l e d i a g r a m o f v e r t i c a ls e t t l i n g c e n t r i f u g e w i t hs c r e w p r e c i p i t a t e d i s c h a r g e 離心機(jī)工作時(shí) 轉(zhuǎn)鼓和螺旋推料器同向高速旋轉(zhuǎn) 由主 輔電機(jī)復(fù)合驅(qū)動 離心機(jī) 轉(zhuǎn)鼓直接由主電機(jī)驅(qū)動 推料器由輔助電機(jī)通過差速器與主電機(jī)共同驅(qū)動 由于差速器 的作用 使得推料器和轉(zhuǎn)鼓之間形成轉(zhuǎn)速差 待分離物進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)后 在離心機(jī)離心場 的作用下進(jìn)行沉降分離 由于轉(zhuǎn)鼓與推料器之間存在轉(zhuǎn)速差 推料器便將固體物緩緩?fù)?出 同時(shí)在轉(zhuǎn)鼓錐段可進(jìn)一步干燥脫水 最后從出渣口排出 液體則從離心機(jī)另一端的 溢流口排出 2 5 1 2 2 沉降離心機(jī)中流體動力學(xué)基本理論 1 沉降離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的流體流動狀態(tài)模型 參考文獻(xiàn) 1 中指出 依據(jù) 活塞式 理論 認(rèn)為轉(zhuǎn)鼓內(nèi)液體象 活塞式 地整體向 前流動 鼓內(nèi)液體在整個(gè)截面上的流速是均勻的 新進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓的液體將原有液體進(jìn)行置 換 在這種流動狀態(tài)下 軸向流速按式 2 1 進(jìn)行計(jì)算 6 一 大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 卜鼎2 粕 l k o 二L L 2 式中 p 一離心機(jī)的容積生產(chǎn)能力 m 3 s 2 r l 一分別為轉(zhuǎn)鼓內(nèi)半徑和自由液面半徑 n 1 2 離心場中固體粒子在液相介質(zhì)中的自由沉降速度計(jì)算 固體粒子在離心力場中所受的作用力為慣性離心力與浮力之差 忽略重力 C 石 d 3 2 其所受阻力為 只 e 島V 2 d 2 因此 粒子的沉降運(yùn)動方程為 M塵 三d3 腫2r C 島v2d2dt6 4 1 式中 肘一粒子的質(zhì)量o 曲 v 一粒子的沉降速度 m s d 粒子的直徑 XP 一固 液密度差 p p J k g m 3 p p 分別為固相和液相的密度 k g m 3 腳一液相的回轉(zhuǎn)角速度 刪s 一粒子所在處的回轉(zhuǎn)半徑 臼一阻力系數(shù) 是雷諾準(zhǔn)數(shù)R e 的函數(shù) 求得層流區(qū)的速度為 v d 2 A p r 0 2 r 1 8 1 J 式中 z 一液相的動力黏度 P a s 其他參數(shù)定義同上 2 3 離心機(jī)基本設(shè)計(jì)要求 最高轉(zhuǎn)速 4 5 0 0 r r a i n 轉(zhuǎn)鼓與推料器轉(zhuǎn)速差可調(diào) 最小調(diào)節(jié)范圍 5 l O r m i n 轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑 0 3 2 m 轉(zhuǎn)鼓長度 O 7 m 加 8 m 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 立式螺旋卸料沉降離心機(jī)的研制 離心機(jī)處理能力 0 5 m 3 m m 3 m 2 4 離心機(jī)主要參數(shù)的初步選擇 立螺離心機(jī)技術(shù)參數(shù)包括結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù) 其中操作參數(shù)指轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速 及轉(zhuǎn) 鼓與推料器的轉(zhuǎn)速差A(yù) n 在本離心機(jī)的設(shè)計(jì)中 給定了轉(zhuǎn)鼓的最大轉(zhuǎn)速為4 5 0 0r m A n 轉(zhuǎn)速差可調(diào) 因此只需確定其結(jié)構(gòu)參數(shù) 主要指 轉(zhuǎn)鼓的最大內(nèi)直徑D 轉(zhuǎn)鼓的總長度 上 轉(zhuǎn)鼓半錐角口 轉(zhuǎn)鼓溢流1 2 1 處半徑r 轉(zhuǎn)鼓出渣口處的半徑r j 以及推料器的相關(guān) 參數(shù) 2 4 1 轉(zhuǎn)鼓主要參數(shù)的選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)要求 離心機(jī)處理能力為O 5 m 3 h 3 I n 3 h 最大轉(zhuǎn)速為4 5 0 0 r m i n 選擇轉(zhuǎn) 鼓內(nèi)徑為3 2 0 m m 即B 3 2 0 m m 轉(zhuǎn)鼓長度按 口值來確定 依參考文獻(xiàn) 1 對于易分 離物 L D I 2 對于難分離物料 廬3 0 本文中的金剛砂混合物屬于較難分離物 依設(shè)計(jì)要求 選擇轉(zhuǎn)鼓長度L 7 5 0 m m 轉(zhuǎn)鼓的其他參數(shù)做如下選擇 1 半錐角a 一般情況下 半錐角的增大有利于降低沉渣的含水量 但同時(shí)也使 推料器的推料功率增加 通常a 5 1 5 本研制樣機(jī)初步定a 7 2 液池深度h 溢流C I 半徑r 2 液池越深則越有利于粒子的沉降 從而分離的 固體越多 效率越高 但隨著液池深度的增加 沉降區(qū)增長 干燥區(qū)長度就相應(yīng)的減小 沉渣含濕量增加 通常情況下 肛 O 0 5 0 2 D 通過計(jì)算 本離心機(jī)中初步定h 3 2 m m 3 轉(zhuǎn)鼓出渣口半徑n 轉(zhuǎn)鼓出渣口半徑與沉渣的停留時(shí)間密切相關(guān) 在螺旋卸料 沉降離心機(jī)中 沉渣的停留時(shí)間為5 s 8 s 比較合適 根據(jù)這個(gè)范圍的停留時(shí)間 初步估 算出渣口半徑r 3 1 2 5 m m 2 4 2 推料器主要參數(shù)的選擇 1 螺旋頭數(shù)竹 通常情況下 螺旋頭數(shù)的增加能使輸渣效率相應(yīng)的增加 但同時(shí) 也會使沉降區(qū)內(nèi)的擾動增大 從而使分離液中的含固量增加 降低沉降效果 本機(jī)轉(zhuǎn)速 較高一應(yīng)盡量限制擾動 因此選擇單頭螺旋 即n l 2 螺距 依參考文獻(xiàn) 1 介紹 螺距S 與出渣1 3 處轉(zhuǎn)鼓半徑勺有經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式 S 2 r f O 3 加 8 由于r y 1 2 5 m m 代入計(jì)算得 S 7 5 m m 2 0 0 m m 初步選擇螺距為7 5 m m 在錐段采用變螺距的結(jié)構(gòu)形式 可以增加沉降時(shí)間 提高分離效果 同時(shí)也可使錐段的 物料受到漸變的擠壓作用 從而減小沉渣含水量 大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 3 螺旋葉片的高度脅葉片高度的選擇主要考慮兩個(gè)條件 其一是液面的最大高 度 其二是保證順利排渣 從液面的最大高度考慮 要求螺旋葉片的高度日大于3 2 r a m 從而使葉片不被完全淹沒 從排渣能力考慮 借鑒臥式沉降離心機(jī)的相關(guān)求解公式 做 如下計(jì)算 G 壘1 2 1 1 1 塹 2 6 I 3 6 0 0 P 0 8 0 門 H 一 二皇 一 2 7 石 d S A n 6 0 式中 岔一排渣量 m 3 s 口 進(jìn)料量 取口 3 m 3 h p 物料密度 取p 1 0 2 0 k g m 3 P 口 沉渣密度 取p 口 1 1 0 0 k g m a S 一螺距 取S 0 0 7 5 m A n 一轉(zhuǎn)速差 取A n 5r m i r a 根據(jù)式 2 6 和 2 7 計(jì)算得H 一 1 5 3 7 m m 實(shí)際中 柱段葉片高度取為6 0 m m 對離心機(jī)技術(shù)參數(shù)的計(jì)算 以及后續(xù)章節(jié)中的轉(zhuǎn)鼓壁厚 推料力矩等復(fù)雜公式的計(jì) 算 考慮到計(jì)算量大 反復(fù)修改參數(shù)值的次數(shù)較多 本論文中 在V i s u a lc 6 0 平臺 上編寫了相關(guān)的計(jì)算軟件 一方面可以提高工作效率 另一方面也能減少運(yùn)算錯(cuò)誤的出 現(xiàn) 詳見附錄A 綜上所述 離心機(jī)各技術(shù)參數(shù)初步選擇如表2 1 所示 表2 1 技術(shù)參數(shù)初步選擇 T a b 2 1P r i m a lc h o o s eo f t h et e c h n i c a lp a r a m e t e r s 2 5 離心機(jī)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 轉(zhuǎn)鼓形狀確定 轉(zhuǎn)鼓的結(jié)構(gòu)通常為柱狀 錐狀或者柱 錐狀 柱狀轉(zhuǎn)鼓處理能力強(qiáng) 澄清效果好 但 是排渣非常不方便 錐狀轉(zhuǎn)鼓雖然排渣方便 但生產(chǎn)能力較小 因此 本設(shè)計(jì)中采用柱 立式螺旋卸料沉降離心機(jī)的研制 錐結(jié)構(gòu) 柱 錐結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)鼓既能順利排渣 又能兼顧處理能力要求 其結(jié)構(gòu)示意圖如圖 2 2 所示 轉(zhuǎn)鼓主要由轉(zhuǎn)鼓錐段 轉(zhuǎn)鼓柱段 端蓋 上下軸承座等組成 其中轉(zhuǎn)鼓錐段 和柱段是離心機(jī)的主要工作區(qū) 工作過程中所受離心機(jī)較大 其強(qiáng)度應(yīng)有充分保障 上 端蓋上開有溢流孔 分離后的液體由此孔流出 下端采用排渣盤結(jié)構(gòu) 不但排渣量大 而且不會輕易出現(xiàn)堵渣的問題 圖2 2 轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)示意圖 F i g 2 2S c h e m a t i cd i a g r a mf o r t h es n u c t I l f eo f t h eb o w l 蓋 為了保障轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度 合理確定轉(zhuǎn)鼓壁厚是很關(guān)鍵的 轉(zhuǎn)鼓在運(yùn)行過程中 主要受到 自身重量及轉(zhuǎn)鼓內(nèi)物料在高速回轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的離心力作用 因此 轉(zhuǎn)鼓壁厚取決于自重 和物料離心力所引起的應(yīng)力總和 本論文在后續(xù)章節(jié)中運(yùn)用A N S Y S 軟件對轉(zhuǎn)鼓做了應(yīng) 力求解分析 保證了壁厚的強(qiáng)度要求 在A N S Y S 軟件中施加載荷時(shí) 轉(zhuǎn)鼓自身質(zhì)量所 產(chǎn)生的離心力以角速度的形式輸入數(shù)據(jù) 角速度的與轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)換按式 2 8 進(jìn)行計(jì)算 物 料離心力以離心液壓的形式作用于轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁 其大小按式 2 9 進(jìn)行計(jì)算 國 嬰 2 8 6 0 式中 u 一離心機(jī)角加速度 t a d s 7 一離心機(jī)轉(zhuǎn)速 r m i n p 當(dāng)胛 2 r j 2 c 9 式中 p 一離心液壓 P a p 物料密度 1 噌 m 3 f i 一離心機(jī)角加速度 r a d s n 一轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁半徑 大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 幻 物料液面半徑 m 轉(zhuǎn)鼓錐段部分筒壁要不斷受到沉渣的摩擦作用 磨損比較大 為了減小轉(zhuǎn)鼓的磨損 在其內(nèi)表面沿母線方向焊若干筋條 這不僅可以在錐段轉(zhuǎn)鼓內(nèi)形成一層由沉渣構(gòu)成的嚴(yán) 實(shí)保護(hù)層 而且可以防止沉渣在轉(zhuǎn)鼓上打滑 提高螺旋的輸渣性能 轉(zhuǎn)鼓是高速回轉(zhuǎn)件 除了強(qiáng)度有比較高的要求外 在加工組裝完畢后 需要進(jìn)行動 平衡檢驗(yàn)和調(diào)整 保證其運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性和受力分布的均勻性 2 推料器的確定 推料器的主要作用是將沉渣從轉(zhuǎn)鼓小端出渣口排送出去 它主要由內(nèi)鼓 螺旋葉片 排料斗及上下軸頸組成 其結(jié)構(gòu)如圖2 3 所示 柱錐段螺旋葉片做成整體 焊接在內(nèi)鼓上 整體式葉片不但有利順利出渣 而且可 以減小推料器的偏心量 排料斗采用斗狀結(jié)構(gòu) 一方面是為了在物料進(jìn)入沉降區(qū)之前先 進(jìn)行預(yù)加速 當(dāng)物料進(jìn)入沉降區(qū)以后能較快地進(jìn)入高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài) 從而加快物相的分離 同時(shí)還能減小迸料對已沉降物料攪動帶來的負(fù)面影響 另一方面斗狀結(jié)構(gòu)也有利于物料 排出推料器腔體 推料器在輸渣過程中 要受到較大的軸向力和扭矩 其求解公式及計(jì)算結(jié)果將在第 四章中有詳細(xì)的論述 作用 因此 螺旋葉片的厚度應(yīng)當(dāng)在盡量小的情況下充分滿足強(qiáng) 度條件 本論文中采用試算的方法 借助A N S Y S 軟件求解推料器應(yīng)力大小和分布結(jié)果 通過與許用應(yīng)力值的比較分析來調(diào)整螺旋葉片的厚度 內(nèi)鼓壁厚的確定主要從扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件和剛度條件兩方面來考慮 扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度按式 2 1 0 和式 2 1 1 進(jìn)行計(jì)算 f 等 2 1 0 胛n 既 z D 礦4 d 4 2 1 1 式中 M 一額定最大轉(zhuǎn)矩 本文中取差速裝置的額定輸出扭矩2 6 0 0N m 嘲一材料的許用剪切應(yīng)力 材料為1 C r l 8 N i 9 T i l 2 6 1 取其為4 5 M P a D 一內(nèi)鼓最小外徑 取D 0 1 2 4 m 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得 d i 1 9 m 則壁厚占 5 m m 6 D d 其剛度按式 2 1 2 和式 2 1 3 進(jìn)行計(jì)算 眵 2 等爭 立式螺旋卸料沉降離心機(jī)的研制 l p 掣 2 1 3 式中 一額定最大轉(zhuǎn)矩 本文中2 6 0 0 N m 妒 一材料的許用扭轉(zhuǎn)角度 取 妒 l o m e 一材料的剪切彈性模量 材料為1 C r l 8 N i 9 T i 取其為8 1 1 0 m P a D 一內(nèi)鼓最小外徑 取D 0 1 2 4 m 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得 內(nèi)徑d 一 1 2 1 m m 則壁厚J 3 m m 綜合考慮強(qiáng)度和剛度要求 推料器內(nèi)鼓壁厚要求大于5 m m 本離心機(jī)設(shè)計(jì)中實(shí)際 取值為 l O m m 圖2 3 推料器結(jié)構(gòu)示意圖 F i g 2 3 S c h e m a t i cd i a g r a mf o r t h eS t r u c t t t r eo f t h es c r wc o n v e y o r 頸 3 密封裝置的選擇 密封可分為靜密封和動密封兩大類 靜密封主要有墊密封 膠密封和直接接觸密封 三大類 根據(jù)工作壓力 靜密封又可分為中低壓靜密封和高壓靜密封 動密封可以分為 旋轉(zhuǎn)密封和往復(fù)密封兩種基本類型 按密封件與其作相對運(yùn)動的零部件是否接觸 可以 分為接觸式密封和非接觸式密封 按密封件和接觸位置又可分為圓周密封和端面密封 端面密封又稱為機(jī)械密封 根據(jù)密封結(jié)構(gòu)的類型 密封機(jī)理 密封件形狀和材料等 密 封可按圖2 4 進(jìn)行分類 非接觸式密封的優(yōu)點(diǎn)是沒有動 靜件間的摩擦 無磨損 運(yùn)行可靠 維修方便 尤 其是阻塞型的非接觸式密封設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單 耐用 幾乎可以不用檢修 缺點(diǎn)是這類密封 還允許存在一定的最小泄漏量 本離心機(jī)中 下端軸承工作環(huán)境比較惡劣 對密封的要 求比較高 不宜采用非接觸式密封裝置 大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 接觸式密封中 成型密封 0 型圈等 一般不用于高速情況下 而離心機(jī)最高運(yùn)轉(zhuǎn) 速度達(dá)4 5 0 0 r r a i n 因此不宣選用成型密封 填料密封存在散熱及冷卻能力不夠 自動 密封 f 1 靜密封動密封 廠 廣 廠 廠 墊膠填 波 接非 密密料 紋 觸接 封封 密 管型 觸 f r 1 非 非金 金 金屬 屬屬密 密和封 封 金墊 墊屬 組 墊 防 成 軟硬機(jī)漲油 塵 型 填填械圈 密 密 辯料密密 封 封 封密密 封封 封封 圖2 4 工業(yè)密封分類圖 F i g 2 4C l a s s i f ys e a li ni n d u s t r y 補(bǔ)償能力差等缺點(diǎn) 離心機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn) 磨損較快 要求密封裝置具有自動補(bǔ)償能力 漲圈密封工作速度較低 使用壽命較短 油封密封通常只作為軸承潤滑油的密封 綜合 比較 本論文選用機(jī)械密封裝置作為高速旋轉(zhuǎn)軸承的密封裝置 機(jī)械密封具有如下優(yōu)點(diǎn) 密封可靠 在長期運(yùn)轉(zhuǎn)中密封狀態(tài)很穩(wěn)定 泄露量很小 擦功率消耗小 其摩擦功率僅為軟填料密封的1 0 5 0 軸或軸套基本上不磨損 維修周期長 端面磨損后可自動補(bǔ)償 一般情況下不需經(jīng)常性維修 抗振性好 對旋轉(zhuǎn)軸的振動以及軸對密封腔的偏斜不敏感 適用范圍廣 機(jī)械密封能用于高溫 低溫 高壓 真空 不同旋轉(zhuǎn)頻率 以及 各種腐蝕介質(zhì)和含磨粒介質(zhì)的密封 本論文中選用上海博格密封件有限公司的B G M H l 0 系列機(jī)械密封 該密封裝置軸 向尺寸很短 在高速設(shè)備上應(yīng)用廣泛 其運(yùn)行參數(shù)為 最大壓力可達(dá)2 5 M P a 線速度 可達(dá)到3 5 m s 軸向竄動量為O 5 m m 上端機(jī)械密封型號為 B G M H l 0 3 5 下端機(jī)械密 封型號為 B G M H l O 4 5 其密封裝置如圖2 5 所示 i壘刳窿密割 磁液體密封 型1 霖翥Tf6迷宮密封 Tf6螺旋密封廠0離心密封 立式螺旋卸料沉降離心機(jī)的研制 圖2 5 機(jī)械密封裝置 F i g 2 5 T h em e c h a n i c a ls e a l 圖2 6 防震橡膠座 F i g 2 6 T h es h o c ka b s o r b e r 4 減震裝置的布局 離心機(jī)中常見的故障之一就是振動過大 振動問題在很大程度上限制了離心機(jī)的轉(zhuǎn) 速提高 通常螺旋卸料沉降離心機(jī)的轉(zhuǎn)速控制在3 0 0 0 r m i n 內(nèi)使用 因此在離心機(jī)整體 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí) 考慮添加減震裝置及如何布局減震裝置是很必要的 螺旋沉降離心機(jī)產(chǎn)生振動的原因較多 離心機(jī)的振動隨懸浮液動力黏度 密度及離 心機(jī)處理量的變化關(guān)系不明顯 可以不考慮上述參數(shù)對離心機(jī)振動的影響 而轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速 對離心機(jī)振動的影響是很大的 轉(zhuǎn)速越高 振動越大 這主要是由離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓和螺旋推 料器本身的不平衡造成的 2 7 1 本設(shè)計(jì)的離心機(jī)的最高轉(zhuǎn)速為4 5 0 0 r m i n 在螺旋沉降離 心機(jī)中屬于高速水平 因此 除了要對離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓和螺旋推料器做嚴(yán)格的動平衡測試 和調(diào)整外 還要合理選擇好減振裝置 本論文中 選擇上海三住B G O M A 4 0 2 5 0 P 1 0 1 3 型號的防震橡膠座做為減震裝 置 如圖2 6 所示 該防震座尺寸較小 安裝方便 容許負(fù)載較大 安裝于離心機(jī)上端 軸承座的支架上 四個(gè)防震橡膠座沿圓周方向均布安裝 5 排渣口結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 沉渣從轉(zhuǎn)鼓的下端隨推料器的轉(zhuǎn)動而緩緩排出轉(zhuǎn)鼓體內(nèi) 排渣量的大小隨生產(chǎn)能力 而定 通常 排渣1 3 開設(shè)在轉(zhuǎn)鼓下端的法蘭上 如圖2 7 a 所示 這種排渣結(jié)構(gòu)比較緊 湊 與下軸承座連接方便 在臥式離心機(jī)中常被采用 但是這種結(jié)構(gòu)排渣口小 排渣量 少 容易出現(xiàn)堵塞沉渣的現(xiàn)象 在生產(chǎn)能力較大的情況下更是如此 甚至有可能將出渣 口堵死 另外 沉渣在出口處的淤積會導(dǎo)致推料力增大 導(dǎo)致離心機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定 因此 本論文中設(shè)計(jì)了如圖2 7 b 所示支架式結(jié)構(gòu) 這種結(jié)構(gòu)由排料盤來過度到下軸承底座 沉渣直接由排料盤甩出轉(zhuǎn)鼓體內(nèi) 可以避免出渣口堵塞的情況發(fā)生 排渣量大 排渣速 度快 大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 a b 圖2 7 排渣1 3 結(jié)構(gòu)方案比較 F i g 2 7C o m p a r i s o no f n l ed i f f e r e n ts t r u c t u r ef o rp r i p i t a t ed i s c h a r g e 6 整體結(jié)構(gòu)方案 本樣機(jī)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要從如下幾個(gè)方面著手分析 排渣 排水 進(jìn)料 以及電 機(jī)的布置 排渣安排在離心機(jī)下端 并且沉渣只能由轉(zhuǎn)鼓的錐段排渣口排出 這是由離 圖2 8 離心機(jī)整體結(jié)構(gòu)示意圖 F i g 2 8 S c h e m a t i cd i a g r a mo f t h ec e n t r i f u g e 立式螺旋卸料沉降離心機(jī)的研制 心機(jī)的工作原理決定的 排水口在螺旋卸料沉降離心機(jī)中