φ450臥式螺旋離心機(jī)設(shè)計(jì)

1、南京工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文臥式螺旋卸料離心機(jī)設(shè)計(jì)目 錄摘要ABSTRACT第一章 緒論 11.1沉降離心機(jī)簡(jiǎn)介11.2 工作原理11.3主要部件結(jié)構(gòu)21.3.1轉(zhuǎn)鼓21.3.2 螺旋輸送器21.3.3 液位調(diào)節(jié)裝置31.3.4 排渣41.3.5 變速器4第二章 功率與生產(chǎn)能力的計(jì)算52.1離心機(jī)的功率計(jì)算52.1.1啟動(dòng)轉(zhuǎn)鼓等傳動(dòng)件所需功率N1；52.1.2啟動(dòng)物料達(dá)到操作轉(zhuǎn)速所需功率N2；62.1.3克服軸與軸承摩擦所需功率N3；72.1.4克服轉(zhuǎn)鼓、物料與空氣摩擦所需功率N4；82.1.5卸出物料所需功率N5；82.1.6離心機(jī)功率確定122.2沉降式離心機(jī)的生產(chǎn)能力13第三章 強(qiáng)度的校核1

2、83.1轉(zhuǎn)鼓圓筒強(qiáng)度的校核183.2轉(zhuǎn)鼓底盤連接螺釘強(qiáng)度的193.3校核轉(zhuǎn)鼓大底強(qiáng)度的校核21第四章 結(jié)語24參考文獻(xiàn)26- I -南京工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文第一章緒論1.1 沉降離心機(jī)簡(jiǎn)介沉降離心機(jī)是用離心沉降法分離懸浮液的機(jī)器,沉降離心機(jī)有三足式、臥式刮刀卸料式和螺旋卸料式沉降離心機(jī)。我的課題是臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)。連續(xù)操作螺旋卸料離心機(jī)按本身結(jié)構(gòu)乃是一臺(tái)由全蘇化工機(jī)械制造研究所于1954年擬訂螺旋卸料離心機(jī)之第三標(biāo)準(zhǔn)系列外形尺寸的機(jī)器，按照這一系列的設(shè)計(jì)，對(duì)于全部構(gòu)成它的外型尺寸是由同一分離因數(shù)來規(guī)定的。這類離心機(jī)的操作經(jīng)驗(yàn)表明，在此分離因數(shù)下它只適用于分離含有粗晶粒之固相工業(yè)用懸浮液，

3、但是現(xiàn)有巨大的化學(xué)、礦山、食品及其他工業(yè)部門仍要求加工含有幼碎固相并獲得極純凈的濾液（其中殘留的固相不應(yīng)超過15克/公斤）之懸浮液。因此在許多情況下對(duì)固相脫水程度就提出很好要求。在HOT型具有分離因數(shù)630650之離心機(jī)中要保證完成這樣的要求是不可能的。這個(gè)情況以及HOT型離心機(jī)中分離過程規(guī)律性的理論研究作為建立和掌握高速離心機(jī)系列的課題列入全蘇化工機(jī)械制造工作計(jì)劃內(nèi)的基礎(chǔ)及特點(diǎn)，首先應(yīng)用于高分離因數(shù)以及超過標(biāo)準(zhǔn)系列離心機(jī)因數(shù)3倍多及超過目前伏龍芝機(jī)械廠大批量生產(chǎn)的HOY-230離心機(jī)分離因數(shù)6倍多，其次應(yīng)用螺旋輸送器的的小相對(duì)轉(zhuǎn)速等于轉(zhuǎn)鼓絕對(duì)轉(zhuǎn)速的1%。同時(shí)對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)系列的機(jī)器來講，這個(gè)數(shù)值未

4、達(dá)到2%，這樣降低螺旋輸送器的相對(duì)速度，其目的是減少由于螺旋輸送器對(duì)懸浮液的攪拌。這應(yīng)當(dāng)容許更完全利用高分離因數(shù)的效果?，F(xiàn)在所設(shè)計(jì)的高速離心機(jī)具有的計(jì)算生產(chǎn)能力較之325離心機(jī)的生產(chǎn)能力超過一倍多（12立方米/小時(shí)按懸浮液的計(jì)算對(duì)5m3/小時(shí)）。并應(yīng)用于化學(xué)、礦山、食品和其它工業(yè)部門。應(yīng)當(dāng)指出，按照1956年國外的參考資料（美國，瑞士，英國）同樣是開始生產(chǎn)具有分離因數(shù)20002100的高速離心機(jī)，但只有一種外型尺寸轉(zhuǎn)鼓直徑為14（356mm），但是分析我國的工業(yè)需要，則表明必須掌握外型尺寸系列的高速離心機(jī)，保證按懸浮液計(jì)的生產(chǎn)能力在2m3/小時(shí)（230）至2530m3/小時(shí)（600）的范圍內(nèi)。

5、1.2 工作原理 臥螺沉降離心機(jī)在機(jī)殼內(nèi)有兩個(gè)同心裝在主軸承上的回轉(zhuǎn)部件，分別為外面的無孔轉(zhuǎn)鼓和里面具有螺旋葉片的輸送器。主電機(jī)通過三角皮帶輪帶動(dòng)轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)鼓通過左軸承處的空心軸與行星差速器的外殼相連接，行星差速器的的輸出軸帶動(dòng)螺旋輸送器與轉(zhuǎn)鼓做同向旋轉(zhuǎn)，但轉(zhuǎn)速不同，其轉(zhuǎn)差率一般為轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的0.23%。懸浮液從右端的中心加料管連續(xù)送入機(jī)內(nèi)，經(jīng)過螺旋輸送器內(nèi)筒加料隔倉的進(jìn)料口進(jìn)到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)。在離心力的作用下，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)形成一環(huán)形液池，重相固體粒子離心沉降到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)表面上形成沉渣，由于螺旋葉片與轉(zhuǎn)鼓的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，沉渣被螺旋葉片推送到轉(zhuǎn)鼓小端的干燥區(qū)，從排渣孔卸出。在轉(zhuǎn)鼓大端蓋上開設(shè)有若干溢流孔，澄清液便從此

6、孔流出，經(jīng)機(jī)殼的排液室排出。 上圖為離心機(jī)內(nèi)粒子運(yùn)動(dòng)示意圖13 主要部件結(jié)構(gòu)1.3.1轉(zhuǎn)鼓：轉(zhuǎn)鼓有圓筒形、圓錐形和筒錐組合形。圓錐有利于固相脫水，圓筒有利于液相澄清，筒錐形兼有兩者特點(diǎn)。轉(zhuǎn)鼓筒體錐形部分磨損較大，為了減少磨損，在其表面沿母線方向塞焊若干筋條。其一使轉(zhuǎn)鼓表面形成密實(shí)的保護(hù)層，其二防止沉渣在轉(zhuǎn)鼓上打滑，利于螺旋輸送。轉(zhuǎn)鼓全長(zhǎng)同最大直徑比（稱長(zhǎng)徑比）是很關(guān)鍵的參數(shù)。對(duì)易分離的物料，長(zhǎng)徑為12，一般為1.5；對(duì)難分離的物料，長(zhǎng)徑比為2.54，一般為3。轉(zhuǎn)鼓的半錐角是指母線與軸線的夾角，錐角的大小，主要取決于沉渣輸送的難易，對(duì)于易于輸送的沉渣，錐角取5度到18度，絕大多數(shù)錐角為10

7、76;11°左右。轉(zhuǎn)鼓體外表面上有環(huán)狀凸緣，他與機(jī)殼內(nèi)相應(yīng)的閣板配合，形成迷宮密封，以防止澄清液進(jìn)入排渣室轉(zhuǎn)鼓的材料通常用不銹鋼或鑄造或焊接，通常用高強(qiáng)度的不銹鋼和鈦鋼制造，也可用玻璃鋼制造。1.3.2 螺旋輸送器螺旋輸送器也是一個(gè)主要部件。他的結(jié)構(gòu)、材料和參數(shù)直接關(guān)系到離心機(jī)的分離效果、生產(chǎn)能力及使用壽命。螺旋的主要作用是推送沉渣，但在沉降區(qū)和和干燥區(qū)對(duì)其要求又有所不同。在沉降區(qū)懸浮液中的固體顆粒逐漸向轉(zhuǎn)鼓壁形成沉渣層，螺旋應(yīng)有利于移動(dòng)沉渣而又不致劇烈地將沉渣攪起，造成已分離的沉渣和澄清液再混合。在干燥區(qū)螺旋不僅繼續(xù)移動(dòng)沉渣而且應(yīng)為沉渣和水分分離創(chuàng)造有利條件。螺旋輸送器一般有螺旋葉

8、片，內(nèi)筒和進(jìn)料室等組成。螺旋葉片是直接與沉渣接觸輸送沉渣的部件，常見的形式有：a 連續(xù)整體螺旋葉片，常用并且容易制造b 連續(xù)帶狀螺旋葉片，葉片剛性差，使用不多，主要用于淀粉分離。c 斷開式螺旋葉片d 有附加葉片的螺旋葉片螺旋有單頭雙頭之分，由于雙頭螺旋便于加工并有利于平衡,所以絕大多數(shù)是雙頭螺旋。螺旋葉片的布置有兩種，一種是螺旋葉片垂直于轉(zhuǎn)鼓母線，一種是葉片垂直于回轉(zhuǎn)軸線，由于前者便于焊接和校正，設(shè)計(jì)時(shí)常使用。螺旋一般多采用等螺距，大致范圍4060mm。螺距的選定是一個(gè)比較復(fù)雜的問題，它涉及到產(chǎn)量，沉渣的含濕量，并與轉(zhuǎn)鼓的直徑、轉(zhuǎn)速、螺旋與轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)差率等因素有關(guān)。他根據(jù)具體情況而定。由于螺旋葉

9、片直接與沉渣接觸，沉渣與葉片間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以葉片經(jīng)常磨損，磨損后輸送沉渣能力明顯下降，沉渣濕含量增加。所以要求葉片材料具有高度的耐磨性。一般在葉片表面堆焊或噴焊硬質(zhì)合金。如鈷鉻，鈷鎳，碳化鎢等。但這種剛石加工和修復(fù)比較困難。目前出現(xiàn)了制造耐磨葉片的新工藝，其特點(diǎn)是用耐磨片用釬焊、溶結(jié)或粘接等方式 固定在瓦形工件上（其材料與螺旋葉片相同），然后再將兩者的組合件焊接到螺旋葉片上，使離心機(jī)保持較高的生產(chǎn)能力。螺旋與轉(zhuǎn)鼓繞同軸同向旋轉(zhuǎn)，但兩者有一個(gè)轉(zhuǎn)速差。采用正轉(zhuǎn)差率的時(shí),物料所獲得的離心慣性力為轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速與差轉(zhuǎn)速所產(chǎn)生的離心慣性力之和,有利于沉降分離.而采用負(fù)轉(zhuǎn)差率時(shí),有利于沉渣輸送.而且可以減少由

10、減速器傳送的功率.所以現(xiàn)在螺旋沉降離心機(jī)多數(shù)采用負(fù)轉(zhuǎn)差速的右旋螺旋。1.3.3 液位調(diào)節(jié)裝置為了使機(jī)器有較好的工藝適應(yīng)性，澄清液的溢流半徑是可調(diào)的，溢流擋板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮合理的調(diào)節(jié)范圍，便于調(diào)節(jié)、拆裝。目前臥式螺旋卸料離心機(jī)的溢流擋板主要有如下形式。通常的調(diào)節(jié)裝置是在轉(zhuǎn)鼓大端蓋上的溢流口設(shè)置能做徑向移動(dòng)并用螺釘定位的溢流擋板。另一種形式是在圓形溢流擋板上鉆有偏心孔，當(dāng)旋轉(zhuǎn)溢流擋板位置時(shí)，便改變溢流直徑，從而達(dá)到改變液池深度的目的。這兩種結(jié)構(gòu)都比較簡(jiǎn)單但都必須在停車時(shí)才能調(diào)節(jié)，要中斷操作。1.3.4 排渣為了保證沉渣從轉(zhuǎn)鼓內(nèi)通暢的排出和不致結(jié)聚在外殼中，必須合理設(shè)計(jì)出牌渣結(jié)構(gòu)。為了防止轉(zhuǎn)鼓堵塞

11、，在螺旋小頭加裝反向螺旋葉片。有的在離心機(jī)出渣口位置的轉(zhuǎn)鼓上加刮刀，這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單有效，深受歡迎。近年來國外有采用微型偏心馬達(dá)震蕩除渣的，也有用電磁震蕩器除渣的，但機(jī)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高。1.3.5 變速器為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)鼓與螺旋輸送器之間保持一定差轉(zhuǎn)速的同向旋轉(zhuǎn)，必須有變速器，它是螺旋卸料離心機(jī)的一個(gè)主要部件。由于該離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓與螺旋的轉(zhuǎn)速差小而傳遞的扭矩大，通常擺線針輪行星變速器和漸開線行星齒輪變速器。- 3 -南京工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文第二章 功率與生產(chǎn)能力的計(jì)算2.1離心機(jī)的功率計(jì)算離心機(jī)的功率消耗與離心機(jī)的類型、操作方式和離心機(jī)的結(jié)構(gòu)有關(guān)，一般情況下，離心機(jī)所需的功率包2括以下幾個(gè)方面：2.1.1

12、啟動(dòng)轉(zhuǎn)鼓等傳動(dòng)件所需功率N1；2.1.2啟動(dòng)物料達(dá)到操作轉(zhuǎn)速所需功率N2；2.1.3克服軸與軸承摩擦所需功率N3；2.1.4克服轉(zhuǎn)鼓、物料與空氣摩擦所需功率N4；2.1.5卸出物料所需功率N5；2.1.1啟動(dòng)轉(zhuǎn)鼓等傳動(dòng)件所需功率欲使離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓等轉(zhuǎn)動(dòng)件，由靜止?fàn)顟B(tài)達(dá)到工作轉(zhuǎn)速具有一定的功能，必須由外界作功，該功為： 式中 轉(zhuǎn)動(dòng)件線速度，m/s；為轉(zhuǎn)動(dòng)件繞軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，kg·m2。啟動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)件的平均功率N1為： KW （2-1） = =8.88KW 式中 啟動(dòng)時(shí)間， S； 離心機(jī)的角速度，1/s。轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，主要考慮轉(zhuǎn)鼓、皮帶輪、制動(dòng)輪等質(zhì)量較大、半徑較大的轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。此外

13、還有一些較小的轉(zhuǎn)動(dòng)件，啟動(dòng)時(shí)也需要功率，可不逐一計(jì)算，只要將上述計(jì)算的功率增加58%即可。2.1.2啟動(dòng)物料達(dá)到操作轉(zhuǎn)速所需功率加入轉(zhuǎn)鼓中的物料有靜止?fàn)顟B(tài)達(dá)到工作轉(zhuǎn)速時(shí)也需要外界做功，它與加料方式有關(guān)。加入的物料被分離為濾渣和濾液（過濾式離心機(jī)），或沉渣和分離液（沉降式離心機(jī)），或沉渣、輕液和重液（分離機(jī)）等組分?？煞謩e求出某一種分離操作中每種組分所需的功率，然后求和。假設(shè)某種分離操作，單位時(shí)間內(nèi)排出的z個(gè)組分中，各組分的質(zhì)量（kg/s），各組分在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)卸出位置半徑為（m），則使加入的物料達(dá)到工作轉(zhuǎn)素所需功率為： KW （2-2）=2.84KW 式中 物料被分離的組分?jǐn)?shù)m1沉渣質(zhì)量r1沉渣卸出

14、位置半徑m2分離液質(zhì)量r2分離液卸出位置半徑。2.1.3克服軸與軸承摩擦所需功率運(yùn)動(dòng)件由于摩擦所消耗功率，應(yīng)為摩擦力與摩擦面之間的線速度之積。 KW （2-3） 式中 軸與軸承間的摩擦系數(shù)；滑動(dòng)軸承=0.050.1，滾動(dòng)軸承0.0050.02、分別為軸頸表面的線速度，m/s；、分別為兩軸承處支反力，N；、分別為兩軸承處軸頸直徑，m。關(guān)于軸承支反力、，應(yīng)考慮在轉(zhuǎn)子的靜載荷與動(dòng)載荷作用下軸承的支反力。靜載荷為轉(zhuǎn)鼓及其它轉(zhuǎn)動(dòng)件總質(zhì)量，動(dòng)載荷為由于轉(zhuǎn)動(dòng)件偏心產(chǎn)生的離心慣性力。一般按偏心距（為轉(zhuǎn)鼓直徑）計(jì)算。所以軸上的總載荷為：e=0.45 N 由總載荷計(jì)算出支反力，代入（3）式中求出。 由圖可知：F1

15、+F2=4353F1975=F590求得：F1=2634 , F2=1719 N3= =0.46 KW2.1.4克服轉(zhuǎn)鼓、物料與空氣摩擦所需功率離心機(jī)工作時(shí)，轉(zhuǎn)鼓外表面、物料層內(nèi)表面與空氣摩擦消耗功率，可根據(jù)下式計(jì)算： N （2-4）NKW轉(zhuǎn)鼓的長(zhǎng)度，m；轉(zhuǎn)鼓的旋轉(zhuǎn)角速度，red/s；轉(zhuǎn)鼓外半徑，m；轉(zhuǎn)鼓中物料層內(nèi)半徑，m；空氣密度，常壓下取=1.29kg/m3。2.1.5卸出物料所需功率一些離心機(jī)卸料時(shí)的阻力增加了主軸的負(fù)荷而消耗一部分主軸的功率。此功率的大小與卸料方式有關(guān)。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，故卸料功率消耗應(yīng)包括：克服沉渣的離心慣性力沿轉(zhuǎn)鼓母線的分力消耗功率；

16、克服沉渣與轉(zhuǎn)鼓壁摩擦所消耗功率；克服沉渣與螺旋葉片摩擦消耗功率；功率計(jì)算式推導(dǎo)如下，有兩種情況：第一種 螺旋葉片垂直于轉(zhuǎn)鼓軸線，如圖所示。螺旋卸料轉(zhuǎn)鼓設(shè)每秒鐘獲得沉渣質(zhì)量為公斤，回轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生離心慣性力，沿轉(zhuǎn)鼓母線的分力為，則 = N沉渣在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)被推移的距離不等，設(shè)平均路程為母線的，即 m則克服沉渣離心慣性力沿轉(zhuǎn)鼓母線分力所消耗的功率為：= KW （2-5）沉渣離心慣性力垂直于轉(zhuǎn)鼓母線的分力為， N則克服沉渣與轉(zhuǎn)鼓壁間摩擦消耗的功率為： = KW （2-6）若螺旋外徑處的螺旋升角為，則垂直與葉片的沉渣的作用力為： 若螺旋圈數(shù)為，設(shè)沉渣在螺旋葉片表面上行走的路程為螺旋表面全長(zhǎng)的，即 = m則克服沉渣

17、與螺旋葉片間的摩擦消耗的功率為： = = KW （2-7）螺旋輸送器推卸沉渣消耗的總功率為： = （2-8） 式中 轉(zhuǎn)鼓平均內(nèi)半徑，m； 圓錐形轉(zhuǎn)鼓半錐角；沉渣與轉(zhuǎn)鼓壁間摩擦系數(shù) 取0.2；沉渣與螺旋葉片間摩擦系數(shù) 娶0.1；螺旋葉片圈數(shù)。第二種 螺旋葉片垂直于轉(zhuǎn)鼓母線，如圖所示，螺旋卸料轉(zhuǎn)鼓假設(shè)每秒鐘獲得沉渣質(zhì)量為 kg。根據(jù)第一種情況的推導(dǎo)，可得到克服沉渣離心慣性力沿轉(zhuǎn)鼓母線分力消耗的功率與（5）式相同，為： = KW （2-9）克服沉渣與轉(zhuǎn)鼓壁摩擦消耗的功率也同式= KW （2-10）沉渣垂直于螺旋葉片的作用力為：沉渣沿螺旋葉片表面行走路程為： = m則克服沉渣于螺旋葉片間摩擦消耗的功率

18、為： = （2-11） 由于我設(shè)計(jì)的離心機(jī)的螺旋采用的是垂直于轉(zhuǎn)鼓壁的形式，故螺旋輸送器推卸沉渣所消耗的總功率為： =（2-12） =67.5（0.15+0.15+0.71）=67.5 KW2.1.6離心機(jī)功率確定上述各種離心機(jī)的功率計(jì)算，都不是在同一時(shí)間內(nèi)存在的，因而在確定離心機(jī)功率時(shí)，不能把它們?nèi)康悠饋?，?yīng)根據(jù)離心機(jī)的結(jié)構(gòu)、操作方式等具體情況來決定。連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、連續(xù)加、卸料離心機(jī)啟動(dòng)階段消耗的總功率為： KW運(yùn)轉(zhuǎn)階段消耗的總功率為： KW一般情況下，這類離心機(jī)常以運(yùn)轉(zhuǎn)階段的總功率作為選擇電機(jī)的主要依據(jù)。2.2沉降式離心機(jī)的生產(chǎn)能力懸浮液從進(jìn)料口進(jìn)入沉降式離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓后，液相沿轉(zhuǎn)鼓的軸向流動(dòng)

19、至溢流口處溢流出轉(zhuǎn)鼓外，固相粒子一邊隨液相沿軸向流動(dòng)，一邊在離心機(jī)作用下沿徑向沉降。較小的粒子由于離心力小沉降速度小，沉降到轉(zhuǎn)鼓壁的時(shí)間長(zhǎng)，若粒子沉降所需的時(shí)間長(zhǎng)于液相在轉(zhuǎn)鼓停留時(shí)間，則粒子將隨液相溢流出轉(zhuǎn)鼓而不能分離。因此沉降離心機(jī)的生產(chǎn)能力，應(yīng)理解為將所分離的最小固相粒子沉降在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，而不被液相帶走的最大的懸浮液流量。達(dá)到分離的條件是固相粒子沉降到鼓壁上的時(shí)間必須小于顆粒在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的停留時(shí)間（即液相在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)停留時(shí)間）。對(duì)于圓筒形轉(zhuǎn)鼓，固相粒子在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)沉降過程處于層流區(qū)，故沉降符合斯托克斯定律，于是得出沉降速度： m/s （2-12）式中 粒子所處位置半徑， m； 粒子直徑，m；固、液相密度差

20、，kg/m3；轉(zhuǎn)鼓角速度，1/s；液相粘度，kg/（m·s）。 轉(zhuǎn)鼓內(nèi)固體顆粒運(yùn)動(dòng)狀態(tài)固相粒子從液面沉降到轉(zhuǎn)鼓壁處所需時(shí)間為： = （2-13）設(shè)固相粒子隨液相做軸向運(yùn)動(dòng)過程中液相之間無相對(duì)滑動(dòng)，則粒子的軸向速度與液相軸向速度相同。即粒子在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的停留時(shí)間等于液相沿轉(zhuǎn)鼓軸相所走沉降區(qū)長(zhǎng)度所需時(shí)間。 m/s （2-14）式中 懸浮液流量，m3/s固相粒子在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的停留時(shí)間為： （2-15）按分離條件，則可得沉降離心機(jī)生產(chǎn)能力計(jì)算式： （2-16）將按無窮級(jí)展開，取其首項(xiàng)得： 令 代入（5）式整理得： m3/s （2-17）其中 m/s （2-18） m2 （2-19）為固體粒子的重力沉

21、降速度，為當(dāng)量沉降面積，是沉降離心機(jī)的生產(chǎn)能力指標(biāo)。對(duì)于圓筒圓錐組合形轉(zhuǎn)鼓、的計(jì)算公式為： （2-20）從以上各式可以看出：沉降離心機(jī)的生產(chǎn)能力取決于物料性質(zhì)和離心機(jī)的技術(shù)參數(shù)。上述計(jì)算是以單個(gè)粒子離心沉降進(jìn)行計(jì)算的。實(shí)際離心機(jī)沉降過程中，固相粒子間相互影響，流體流動(dòng)的影響及卸料方式等因素的影響都使生產(chǎn)能力有所降低，實(shí)際生產(chǎn)能力為： （2-21）為修正系數(shù)，它于機(jī)器的結(jié)構(gòu)、操作及物料有關(guān)。對(duì)于螺旋沉降離心機(jī) （2-22）式中 固、液相密度差， 液相密度； 固相密度； 粒子當(dāng)量直徑； 沉降區(qū)長(zhǎng)度。有的文獻(xiàn)提出化工生產(chǎn)用快速螺旋卸料離心機(jī)生產(chǎn)能力計(jì)算公式的修正系數(shù)按下式計(jì)算： 式中 雷諾準(zhǔn)數(shù)，；

22、弗魯?shù)聹?zhǔn)數(shù)，；液層深度，m；螺旋葉片間流道寬度（螺距），m； 液體運(yùn)動(dòng)粘度，m2/s； 液層平均半徑，?；蛘吒鶕?jù)經(jīng)驗(yàn)選取，如管式分離機(jī)；碟式分離機(jī)；螺旋卸料離心機(jī)。已知臥式螺旋卸料離心機(jī)，轉(zhuǎn)鼓的尺寸如下圖所示，液層深度為45mm，螺旋為單頭，螺距為140mm，分離因數(shù)為1000，處理固相密度為1400kg/m3的水懸浮液，液溫為75°C，要分離的臨界顆粒直徑為5螺旋卸料離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓 由于在實(shí)際生產(chǎn)過程中，固相離子相互影響，流體流動(dòng)的影響以及卸料等影響都會(huì)都會(huì)使生產(chǎn)能力有所降低，因此離心機(jī)實(shí)際生產(chǎn)能力為12m3/h。- 17 -南京工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文第三章 強(qiáng)度的校核3.1 轉(zhuǎn)鼓壁的強(qiáng)

23、度離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓是在較高轉(zhuǎn)速下工作的高速回轉(zhuǎn)容器。工作時(shí)轉(zhuǎn)鼓要受到很大的離心力作用，因此轉(zhuǎn)鼓要有足夠的強(qiáng)度保障正常工作，進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算是非常必要的。轉(zhuǎn)鼓的形式有圓柱型、圓錐型和圓柱圓錐組合型。離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓一般由轉(zhuǎn)鼓，轉(zhuǎn)鼓壁及擋液板組成。回轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)鼓受到的力有：轉(zhuǎn)鼓質(zhì)量產(chǎn)生的離心慣性力，篩網(wǎng)質(zhì)量產(chǎn)生的離心慣性力，物料質(zhì)量產(chǎn)生的離心慣性力；此外還有：在轉(zhuǎn)鼓壁與鼓底、擋液板的連接處，組合型轉(zhuǎn)鼓的圓桶與圓錐的連接處等，由于變形的不協(xié)調(diào)而產(chǎn)生的邊緣力和邊緣力矩。在這些里的作用下轉(zhuǎn)鼓壁內(nèi)要產(chǎn)生邊緣應(yīng)力。鼓壁，篩網(wǎng)，物料質(zhì)量產(chǎn)生的離心慣性力作用在鼓壁上引起的應(yīng)力，如同受內(nèi)壓的薄壁容器一樣，只不過這里的內(nèi)壓是由鼓壁、

24、篩網(wǎng)、物料等質(zhì)量產(chǎn)生的單位面積上的離心壓力，因此我們可由加厚圓筒邊緣來補(bǔ)償，故可忽略。因此只計(jì)算：1.懸浮由于圓筒本身質(zhì)量回轉(zhuǎn)所生的離心力，2.液的離心壓力。(一) 圓筒本身質(zhì)量回轉(zhuǎn)引起的圓環(huán)應(yīng)力 （3-1）式中 R圓筒半徑轉(zhuǎn)鼓密度帶入數(shù)據(jù)得：(二) 懸浮液壓力引起的圓環(huán)應(yīng)力 （3-2）式中：c=懸浮液比重 =圓筒壁后 Rcn =溢流口直徑帶入數(shù)據(jù)得： Kg/m2 圓筒中總應(yīng)力： 是符合要求的3.2轉(zhuǎn)鼓底盤連接螺釘?shù)男：说姿惺茌d荷有螺旋輸送器的壓力耗用在使濾渣延轉(zhuǎn)鼓移動(dòng)的功率下作用在螺旋輸送器的扭轉(zhuǎn)力矩。此力矩引起的圓周力 式中： Rcp轉(zhuǎn)鼓半徑的平均值螺旋輸送器的輸送部分上螺線傾角的切線平

25、均值 傳遞給轉(zhuǎn)鼓底上螺旋輸送器的軸上壓力 為了確定底上載荷引起的應(yīng)力，必須求出對(duì)底上的懸浮液的液壓力，采用轉(zhuǎn)鼓的沉浸區(qū)的最大深度及轉(zhuǎn)鼓運(yùn)轉(zhuǎn)的最大速度計(jì)算 （3-3）式中： R轉(zhuǎn)鼓半徑 Rcn溢流口半徑 c懸浮液比重 1.4 R22.5cm Rcn=16.5cm 在底及螺釘連接上的總載荷 螺釘連接是由16個(gè)M12螺釘組成M12的螺紋內(nèi)徑等于d=1.0106cm，因此這些載荷的應(yīng)力為： 對(duì)此應(yīng)力應(yīng)增加螺釘?shù)念A(yù)拉應(yīng)力，當(dāng)控制拉緊時(shí)，在扳手上允許的力矩 Mk=480Kgcm及拉緊應(yīng)力 螺釘之總應(yīng)力 對(duì)于所選材料可選用。3.3校核轉(zhuǎn)鼓大底的強(qiáng)度在螺旋輸送器壓力及按拋物線法則分布的液壓力所規(guī)定的軸向載荷作

26、用下，以及受到底的質(zhì)量圍繞轉(zhuǎn)鼓軸線運(yùn)轉(zhuǎn)，按照以上規(guī)定，由于螺旋輸送器產(chǎn)生的軸載荷等于：A=1800Kg 為了確定這個(gè)載荷在底中引起的應(yīng)力，將底簡(jiǎn)化為不變厚度的內(nèi)邊緣被夾緊和外周均布載荷的圓環(huán)薄板來研究，在此情況下發(fā)生的應(yīng)力大小，因?yàn)?（3-4） 式中， 表示圓環(huán)薄板直徑的比 h底的厚度 ，h=3.0cm，ln=0.6則 為了計(jì)算液壓載荷引起的應(yīng)力，在此情況下，將底當(dāng)作內(nèi)邊緣夾緊且載荷均勻而于外周上的圓環(huán)薄板來研究，如已求得的底上的液壓力軸向載荷的總應(yīng)力等于 作用力 圖解 由離心力作用的應(yīng)力 （3-5）式中： 圓盤的材料比重 R圓盤外半徑 孔的半徑 泊松系數(shù) 在允許應(yīng)力范圍內(nèi)。- 25 -南京工

27、業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文第四章 結(jié)語整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中我在顧海明老師的幫助下，加上已掌握的理論力學(xué)、材料力學(xué)及結(jié)構(gòu)力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)AutoCAD等課程方面的知識(shí)，比較順利的完成了任務(wù)，當(dāng)然從中我也發(fā)現(xiàn)自己知識(shí)的貧匱，很多東西學(xué)的一知半解，不懂的還有很多，還要更深入地去學(xué)習(xí)很多專業(yè)方面的知識(shí)。通過這樣一個(gè)學(xué)期的設(shè)計(jì)研究，現(xiàn)在對(duì)臥式螺旋離心機(jī)的三維建模及應(yīng)力分析的方法、一般思路已經(jīng)有了較為深刻的了解，使大學(xué)階段所學(xué)的知識(shí)得到了全面的運(yùn)用，我想這也將有利于我今后的學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)與綜合知識(shí)的運(yùn)用。450連續(xù)操作螺旋卸料離心機(jī)按本身結(jié)構(gòu)乃是一臺(tái)由前蘇聯(lián)化工機(jī)械制造研究所擬訂螺旋卸料離心

28、機(jī)之第三標(biāo)準(zhǔn)系列外形尺寸的機(jī)器，按照這一系列的設(shè)計(jì)，對(duì)于全部構(gòu)成它的外型尺寸是由同一分離因數(shù)來規(guī)定的?，F(xiàn)在所設(shè)計(jì)的450高速離心機(jī)具有的計(jì)算生產(chǎn)能力較之325離心機(jī)的生產(chǎn)能力超過一倍多（12立方米/小時(shí)按懸浮液的計(jì)算對(duì)5m3/小時(shí)）。并應(yīng)用于化學(xué)、礦山、食品和其它工業(yè)部門。應(yīng)當(dāng)指出，按照1956年國外的參考資料（美國，瑞士，英國）同樣是開始生產(chǎn)具有分離因數(shù)20002100的高速離心機(jī)，但只有一種外型尺寸轉(zhuǎn)鼓直徑為14（356mm），但是分析我國的工業(yè)需要，則表明必須掌握外型尺寸系列的高速離心機(jī)，保證按懸浮液計(jì)的生產(chǎn)能力在2m3/小時(shí)（230）至2530m3/小時(shí)（600）的范圍內(nèi)。臥式螺旋離心

29、機(jī)是化工機(jī)械的關(guān)鍵設(shè)備，在生產(chǎn)中起著重要作用，我國"九五"、"十五"規(guī)劃都是一個(gè)高速發(fā)展的態(tài)勢(shì)，"十一五"規(guī)劃預(yù)計(jì)將會(huì)做些調(diào)整，但總的發(fā)展不會(huì)減弱，根據(jù)我國臥式螺旋離心機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀和迎刃國際市場(chǎng)的挑戰(zhàn)，提出以下建議供參考。我國已加入世界貿(mào)易組織。因此，必須獨(dú)立地開發(fā)出自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品。同時(shí)要以創(chuàng)新觀念為先導(dǎo)，開發(fā)出實(shí)用、可靠、安全、經(jīng)濟(jì)適應(yīng)市場(chǎng)的好產(chǎn)品。當(dāng)然這并非那么容易，還要靠科技，一方面，要利用高新科技求改造、完善、拓寬、提高我國的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，使產(chǎn)品上水平，才能進(jìn)入國際市場(chǎng)，另一方面，科技要面對(duì)國情，開發(fā)出適應(yīng)生產(chǎn)需要的大轉(zhuǎn)鼓直徑高

30、速離心機(jī)。只要我們把開發(fā)搞好、設(shè)計(jì)水平、制造水平提高了，不僅可以保住我們自己的市場(chǎng)，走出國門，占領(lǐng)國際市場(chǎng)仍有可能性。 根據(jù)國情揚(yáng)棄國外技術(shù)，解決自己的問題。 近年來，我國化工機(jī)械業(yè)通過公關(guān)，在認(rèn)真研究國外技術(shù)，結(jié)合國情實(shí)際情況下，研究出不少好產(chǎn)品，很多問題都是自主開發(fā)采用國外關(guān)鍵元器件的辦法實(shí)現(xiàn)的，但知識(shí)產(chǎn)權(quán)是自主的。按市場(chǎng)規(guī)律強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，提高制造水平。目前，企業(yè)改革改制正在深入開展，要提高我國離心機(jī)整體制造水平以適應(yīng)國內(nèi)外對(duì)離心機(jī)的需要，走強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合促進(jìn)集團(tuán)化發(fā)展，不失為有效辦法。當(dāng)然，要按市場(chǎng)規(guī)律辦事，其中發(fā)揮行業(yè)協(xié)會(huì)主管部門的作用是不可忽視的，這樣可以加快國內(nèi)外、行業(yè)內(nèi)外的資源整合,揚(yáng)長(zhǎng)避

31、短、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，名專業(yè)生產(chǎn)廠家在已有基礎(chǔ)上集中力量，有重點(diǎn)地引進(jìn)、消化、吸收先進(jìn)的東西，創(chuàng)新出自己的特色產(chǎn)品，并注意發(fā)展自主的現(xiàn)代化專業(yè)制造技術(shù)，以近快提高我國臥式螺旋離心機(jī)制造水平，促進(jìn)我國工程機(jī)械由大國變強(qiáng)國，實(shí)際與國際市場(chǎng)的融合。參考文獻(xiàn)1 高慎琴主編 化工機(jī)器M 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 1992.52 南京化工學(xué)院化機(jī)專業(yè)編 化工機(jī)器(離心機(jī)) M 1981.93 成大先主編 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)M 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2000.34 徐穎編 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1991.15 何利民 尹全英主編 電氣制圖與讀圖M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1993.56 林述溫主編 機(jī)電裝備設(shè)計(jì)

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