2020年新編760X2000離心機計算說明書(中文)解析名師精品資料

1、LW760 X 2000型臥式螺旋離心機計算說明書廊坊市管道人機械設(shè)備有限公司目錄一、基本參數(shù) （3）二、生產(chǎn)能力計算 （4）1、分離因素 （ 4）2、生產(chǎn)能力 （ 4）三、傳動部件選型與設(shè)計 （5）1、電機選型與校核 （5）1.1、啟動轉(zhuǎn)鼓等轉(zhuǎn)動件所需功率 （6）1.2、啟動物料達到工作轉(zhuǎn)速所需功率 （6）1.3、克服軸與軸承摩擦所需功率 （7）1.4、克服空氣摩擦所需功率 （8）1.5、卸出物料所需功率 （8）1.6、臥螺離心機功率確定 （10）1.7、主電機選型與校核 （10）1.8、副電機選型與校核 （11）2、差速器選型與校核 （ 11）3、軸的強度校核 （ 11）四、有限元分析 （

2、 13 ）1、排渣能力計算 （ 13）2、參數(shù)計算 （ 14）3、材料力學分析 （ 14）4、有限元加載分析 （ 14）五、軸承壽命計算 （ 19）序號名稱代號單位數(shù)值1轉(zhuǎn)鼓有效長度Lm22轉(zhuǎn)鼓內(nèi)直徑Dm0.763轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速nrpm18004轉(zhuǎn)鼓與螺旋的轉(zhuǎn)速差Anrpm305重力加速度gm/s29.86半錐角a087柱筒段沉降區(qū)長度Lim1.0458錐段長度L2m0.9559物料環(huán)內(nèi)徑rim0.37510轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑r2m0.3811錐段小端出渣口半徑r3m0.27112液層深度hm0.00513固相密度p skg/m3200014液相密度pLkg/m3105015液相粘度kg/m*s0.00081

3、16臨界粒徑de1 m717轉(zhuǎn)鼓質(zhì)量mKg315018左右支撐軸承處軸徑（外徑）d1(=d2)m0.219左右支撐軸承處軸徑（內(nèi)徑）d3m0.120轉(zhuǎn)鼓壁厚tm0.0221螺旋螺距入m0.13生產(chǎn)能力計算，即:Fc m 2r2G mgg1、分離因數(shù)被分離的物料在離心力場中所受的離心力和它所受的重力的比值，稱為分離因數(shù)Fr式中 m離心力場中物料的質(zhì)量（kg）轉(zhuǎn)鼓角速度：=2- n/60 =188.5rad/sD轉(zhuǎn)鼓內(nèi)半徑：D =380 mm將上述各數(shù)據(jù)代入可得分離因數(shù):2 2Fr=二88.50.38 才378g9.82、生產(chǎn)能力本設(shè)計以工理論計算臥螺沉降離心機的生產(chǎn)能力。對于具有圓錐形轉(zhuǎn)鼓的螺旋

4、型離心機，實際生產(chǎn)能力的計算公式可表達為:Q= vgv （m3/h）（見離心機原理結(jié)構(gòu)與設(shè)計計算）式中修正系數(shù):= 16.440.3359 P de0.3674IL沉降x當量沉降面積，對于臥螺離心機，表達為:二FD32）町3汀其中弋vg = d；APg /18(m/s)Vg 給定液體中作沉降式的極限沉降速度:s固相密度：2 =2000 kg / m3:l液相密度：=1050 kg / m3?兩相密度差L沉降沉降區(qū)的有效長度：L沉降=1.081m ,:-為半錐角;tanade臨界粒徑：de=7m ；I 液相粘度：=0.81 X 10 kg/msLi 圓柱段轉(zhuǎn)鼓長：L1 =1.045mL2 圓錐段

5、轉(zhuǎn)鼓長：L2 =0.955m-轉(zhuǎn)鼓角速度：- =188.5rad/s則，將上述各數(shù)據(jù)代入各式可得:修正系數(shù)：梓衛(wèi).33592000 -1050=16.44 II 1050.J.3674710081 丿= 0.2重力沉降速度:vg= dAg/18(2000 1050)981(7 E)2 13 10m/s18 0.81 101 2 1 21 2當量沉降面積:可得離心機的生產(chǎn)能力w 3 2) F2 2) =4935.7= 0.2 3.13 10, 3600 4935.7 = 109m3 / h本項目的離心機生產(chǎn)能力為：Q=100m3/h三、傳動部件選型與校核1、電機選型與校核臥螺離心機的功率計算及電

6、機選擇是臥螺離心機設(shè)計中的重要組成部分。根據(jù)臥螺離 心機的工作要求進行功率計算，可以合理地確定主、輔電動機的功率，選擇電機及差速 器。臥螺離心機的功率消耗與臥螺離心機的類型，操作方式和臥螺離心機的結(jié)構(gòu)有關(guān)，一 般情況下，臥螺離心機所需功率包括下幾個方面：(1) 啟動轉(zhuǎn)鼓等轉(zhuǎn)動件所需功率N1 ;(2) 啟動物料達到操作轉(zhuǎn)速所需功率 N2 ;(3) 克服軸與軸承摩擦所需功率N3;(4) 克服轉(zhuǎn)鼓，物料與空氣摩擦所需功率 N4;卸出物料所需功率N5。1.1、啟動轉(zhuǎn)鼓等轉(zhuǎn)動件所需功率Ni欲使臥螺離心機轉(zhuǎn)鼓等轉(zhuǎn)動件，由靜止狀態(tài)達到工作轉(zhuǎn)速具有一定的動能，必須由外界作功，該功為Ap”2dm 二# r2 /

7、dmJp.2式中v 轉(zhuǎn)動件線速度，m/s ；Jp轉(zhuǎn)動件繞軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動慣量，kg m2 ；啟動轉(zhuǎn)動件的平均功率Ni，為:T；2000T1式中Ti啟動時間，假設(shè)T 00s ； 轉(zhuǎn)鼓角速度： =188.5 rad/s轉(zhuǎn)動慣量計算：轉(zhuǎn)動件的轉(zhuǎn)動慣量 Jp。Jp = mr2式中 m 轉(zhuǎn)鼓總質(zhì)量，估算 m=3150kgr旋轉(zhuǎn)件平均旋轉(zhuǎn)半徑,r0.19m2啟動轉(zhuǎn)鼓等轉(zhuǎn)動件所需功率:T；2000T；2 2二迪空亠20硼2000 10012、啟動物料達到工作轉(zhuǎn)速所需功率 N2對于連續(xù)進料臥螺離心機，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)某種分離操作，單位時間

8、內(nèi)排出的 z個組分中，各組分的質(zhì)量為mi (kg/s)，各組 分在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)卸出的位置半徑為ri，則使加入物料達到工作轉(zhuǎn)速所需的功率 N2為：z22l mgN2i(kW)y 2000式中mi單位時間被分離各組分處理量，固相：m固二10000 = 2.78kg/s，液相：m液二 8.75kg / s 3600ri 轉(zhuǎn)鼓內(nèi)各組分旋轉(zhuǎn)半徑：固相：r固二亍3 = 0.3175m，液相：r液二 0.3325mz物料被分離的組分數(shù)啟動物料達到工作轉(zhuǎn)速所需功率：2 2 2 2 2 2 2m固 r固m液r液灼 188.5 漢(2.78 x 0.3175 +8.70.3325 ) “ N222.16kw2000 2

9、000 200013、克服軸與軸承摩擦所需功率N3克服支撐軸承摩擦所需的功率可以認為是加載支撐軸承上的摩擦力與摩擦表面間的相 對速度之積。支撐軸承上的摩擦力可以由摩擦力公式求得，其為作用在支撐軸承上的支反 力與摩擦系數(shù)的乘積，相對速度則可由軸承接觸處軸徑和軸旋轉(zhuǎn)的角速度求得，所以，克 服支撐軸承摩擦所需的功率就可以由如下公式來表達：N3(5.4)f F1v1F2v2f - F1d1F2d21000 一 2000式中軸與軸承間摩擦系數(shù)；取f=0.002,滑動軸承0.05A1,滾動軸承09005 ；V1、V2 分別為軸頸表面的線速度，m/s；F1、F2分別為兩軸承處的支反力，N ;d1、d2別為兩

10、軸承處的軸頸直徑，m；關(guān)于軸承支反力h、F2，應考慮在轉(zhuǎn)子的靜載荷與動載荷作用下軸承的支反力。靜載 荷為轉(zhuǎn)鼓及其它轉(zhuǎn)動件總質(zhì)量 m，動載荷為由于轉(zhuǎn)動件偏心產(chǎn)生的離心慣性力。一般按偏 心距e=D/1000( D為轉(zhuǎn)鼓直徑)計算。所以軸上的總載荷可按如下公式計算：F總=m g e 2 =m g 2 10R 2 (N)轉(zhuǎn)動件總質(zhì)量： m0 =3150kg則作用在軸上的總載荷為：F總=m g 2 10-R 2 N 作用在兩軸承上的支反力為:由設(shè)計圖紙可知，左右支撐軸承處軸徑為:d! = d2 二 0.2m則克服支撐軸承摩擦所需的功率:N3f FyF2V21000fm( g+2 10R 2) a4000

11、= 2.19 kW14、克服空氣摩擦所需功率N4臥螺沉降式離心機工作時，轉(zhuǎn)鼓外表面、物料層內(nèi)表面都會因克服空氣摩擦阻力而消 耗一定的功率，由于影響空氣摩擦阻力的因素很復雜，想要精確的計算不容易達到，因此 一般工程計算中根據(jù)經(jīng)驗，都習慣采用一些近似的計算方法，在這里克服空氣摩擦所需的 功率可以由如下公式來計算：6344N4 =11.3 10 ；?0L - (R0 Ri )式中訂一一空氣密度：常壓下取 ?0=1.29kg/m3L轉(zhuǎn)鼓的長度：L=2m；-轉(zhuǎn)鼓角速度：- =188.5rad/s；R0 轉(zhuǎn)鼓外半徑：R0 =0.4m(見圖紙)R1轉(zhuǎn)鼓中物料層的內(nèi)半徑：R = r1 =0.375m (見圖紙

12、)?？朔諝饽Σ了韫β剩篘4=11.3 10.3(R04 r：) =8.86kW15、卸出物料所需功率N5對于螺旋卸料離心機，螺旋卸料是將沉渣從轉(zhuǎn)鼓上某處推送到卸料口卸出機外，故卸 料功率應包括：(1) 克服沉渣的離心慣性力沿轉(zhuǎn)鼓母線的分力消耗功率;(2) 克服沉渣與轉(zhuǎn)鼓壁摩擦所消耗功率；(3) 克服沉渣與螺旋葉片摩擦消耗功率。計算時將卸料功率分為錐段和柱段兩部分，分別計算圓錐段消耗功率N5和圓柱段消耗功率w，貝U總的卸料功率可以表達為：(5.7)N5 = N5 N51.5.1、圓錐形轉(zhuǎn)鼓段推料功率計算對于雙螺旋葉片的螺旋卸料離心機，由圓錐段的推料公式可計算出圓錐段轉(zhuǎn)鼓的推料功率，其計算公式

13、如下：(2 L2 11N m_. R-r2二 f351000 丄2 Rr 2 2f?L2R3 -r30.5 (f32 1) (R2 -r2)f3 f32 1 R - r 8)式中ms每秒獲得的濕沉渣質(zhì)量：g = 2.78kg/s ；f2沉渣與轉(zhuǎn)鼓壁間的摩擦系數(shù)：f2 =0.12 ； f3 沉渣與螺旋葉片間摩擦系數(shù)：f3 =0.10 ； L2 圓錐段轉(zhuǎn)鼓長度：L2二0.955m ;R圓錐轉(zhuǎn)鼓大端半徑，R二2二0.38m ；r 圓錐轉(zhuǎn)鼓小端半徑，r =3 =0.271m ；螺旋導程，=0.13m ;g重力加速度，g =9.8m/s2。則圓錐段轉(zhuǎn)鼓的推料功率：N5 =18.6 kW1.5.2、圓柱段

14、轉(zhuǎn)鼓推料消耗功率計算(5.9)Nf +f2f32+4；r2R2)51000 22兀 R- f2k.式中ms每秒獲得的濕沉渣質(zhì)量：ms=2.78kg/s ；L1 全部圓柱段長度：L1.045m ；R圓柱段轉(zhuǎn)鼓內(nèi)半徑：R = D二0.38m ；f2 沉渣與轉(zhuǎn)鼓壁間的摩擦系數(shù)，對圓柱段f2二0.06 ；f3沉渣與螺旋葉片間的摩擦系數(shù)，對圓柱段f3二0.05 ；螺旋導程，-0.13m。則圓柱段轉(zhuǎn)鼓的推料功率：N5”=2.6kW則總的卸料功率：N5 =N5 W18.6 2.6 =21.2kW1.6、臥螺離心機功率確定離心機的功率可以分為兩種狀態(tài)，一種是離心機啟動狀態(tài)下消耗的功率，另一種是離 心機運轉(zhuǎn)過程

15、中消耗的功率。在啟動階段消耗的總功率為：N。N3 N4 =31.2 kW在運轉(zhuǎn)階段消耗的總功率為：N N2 N3 N4 N5 =54.7kW17、主電機選型與校核由上述計算可以看出，離心機在操作轉(zhuǎn)速下大于在啟動階段所消耗的功率，離心機的 額定功率主要還是參照運轉(zhuǎn)消耗的功率來確定。離心機的額定功率為：N =kN=1.4 54.7 =76.6 kW。式中k皮帶傳動效率，取1.4。選主電機功率90 kW 型號：YB3-280M-4 額定轉(zhuǎn)速1490rpm臥螺離心機工作時的啟動順序為：啟動輔助電機一運轉(zhuǎn)平穩(wěn)后一啟動主電機一空載臥 螺離心機達到額定轉(zhuǎn)速一啟動進料電機供料一正常運轉(zhuǎn)。2離心機主電機軸實際輸

16、出最大扭矩：T實=Fri二一小端帶輪“ =544.85NmT時間R主電機提供最大扭矩：T = 9550 = 9550 90 = 576.85Nm得出：T實T滿足條件149018、畐U電機選型與校核離心機螺旋端額定功率主要是克服軸與軸承摩擦所需功率、克服空氣摩擦所需功率和 加水時所產(chǎn)生的功率(在這將水密度近似于分離液密度進行計算)則離心機的副電機軸功率為：N =k(N3 N 2N5) = 1.4 (2.19 8.86 2 2.6)=22.84kW。式中k皮帶傳動效率，取1.4。選副電機功率 37 kW 型號：YB3-250M-6 額定轉(zhuǎn)速990rpm副電機提供最大扭矩：T = 9550 = 95

17、50 37 =357Nmn19902、差速器選型與校核差速器輸出最大扭矩：T =T電機i帶輪i差速器=357 1.5 38 = 20304 Nm式中 i帶輪取1.5，見圖紙；i差速器 取38，見圖紙。螺旋最大扭矩：Tmax - F螺旋 R- 29874 ()=9649.3 Nm3遜0450SAF 2205680/88045025eeo/aao41025 E4、有限兀加載分析螺旋部分螺旋有限元模型1ELEMENTSANSYSRL.5UROTOCT 22 201120 s 39：53I箜 l#rms-量:i ssgigmwc 一Bw=- -!= 用shell181單元劃分，共18992個單元。軸承

18、部分用梁單元模擬1NODEJ3ANSYSR14.5OCT 22 201420;36 s 2BI LLIj-LFile: D： gdj s2.s_t小端共228個節(jié)點，軸向力26964N，周向力3229NE+0,I-1. ri 哦!|L冨舟忖-4-J_ * 1 1-NODAL SOLUTION -7E408t101E+09.135E+09a 506E + Oa 842E-hO8118區(qū)十Q9亠 151E + OSISTEP=1 SUB -1 TIME=1SEQV(AVG)DMX =.001209 SMN加SMX.36299,2337E400B169E+0BFile: D：gdjs2-x_t中段共

19、227個節(jié)點，軸向力32784N，周向力3926N 最大應力151Mpa，安全系數(shù)2.98。1NODAL SOLUTLUNSTEP=1SUB =1TTMB-1USUH(AVG)R3YS-0DMXSMX001209001209IfllANSYSR14.5OCT 22 201421:05:22134國一03File: D:gdjs2峯_七,403E-03606E-0300107 671E-03.940E-03001209變形1.2mm轉(zhuǎn)鼓部分轉(zhuǎn)鼓離心液壓計算三*離心戒崔離心機工作時.處于轉(zhuǎn)鼓中的液體和固岸物料層在禹心力場作用下，將鎗轉(zhuǎn)鼓壁以很大的壓力，即離卍液壓5jpr = p存（rdf =-r*

20、式中；丹一離心液壓,N/m2：離物料的密廈，kE/m3；4鞍鼓回轉(zhuǎn)和理度* -1F1轉(zhuǎn)鼓內(nèi)物科環(huán)的內(nèi)表直半徑-m ；曠轉(zhuǎn)鼓內(nèi)表面半栓，恥壓力梯度Mpa/m15.60壓力總和Mpa2.03離心液壓Mpa1.53泥漿重度kg/mA31050.00轉(zhuǎn)鼓角速度rad/s188.50物料環(huán)內(nèi)表面半徑m0.25轉(zhuǎn)鼓內(nèi)表面半徑m0.38附加壓力Mpa0.5ILNODAL SOLUTIONAN SYSH 1.4.5.283E+0Bgdjsgt.：K t最大應力138Mpa，安全系數(shù)3.2B165E-03 329E-03.49E-03亠 653 -03.247E-03,12E-03.576E-03.741E-03OCT 23 201420:3 4 s 39ANSYSR.L4.5.823E-0-1File: D： gdjsgt x t1NODAL SOLUT工ONSTEP=1 SUB =1 TI