760X2000離心機(jī)計算說明書中文解析

1、廊坊市管道人機(jī)械設(shè)備有限公司LW7602000型臥式螺旋離心機(jī)計算說明書廊坊市管道人機(jī)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(jī)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(dá)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(jī)功率確定.（10）1.7、主電機(jī)選型與校核.（10）1.8、副電機(jī)選型與校核.（11）2、差速器選型與校核.（11）3、軸的強度校核.

2、（11）四、有限元分析.（13）1、排渣能力計算.（13）2、參數(shù)計算.（14）3、材料力學(xué)分析.（14）4、有限元加載分析.（14）五、軸承壽命計算 .（19）一、 基本參數(shù)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rpm305重力加速度gm/s29.86半錐角87柱筒段沉降區(qū)長度L1m1.0458錐段長度L2m0.9559物料環(huán)內(nèi)徑r1m0.37510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skg/m3200014液相密度Lkg/m3105015液相粘度kg/m*s

3、0.0008116臨界粒徑 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）m0.120轉(zhuǎn)鼓壁厚tm0.0221螺旋螺距m0.13二、 生產(chǎn)能力計算1、 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)，即：式中 離心力場中物料的質(zhì)量（kg） 轉(zhuǎn)鼓角速度： 轉(zhuǎn)鼓內(nèi)半徑： =380將上述各數(shù)據(jù)代入可得分離因數(shù)： 2、 生產(chǎn)能力本設(shè)計以理論計算臥螺沉降離心機(jī)的生產(chǎn)能力。對于具有圓錐形轉(zhuǎn)鼓的螺旋型離心機(jī)，實際生產(chǎn)能力的計算公式可表達(dá)為：（見離心機(jī)原理結(jié)構(gòu)與設(shè)計計算）式中 修正系數(shù)： ；當(dāng)量沉降面積，對于臥螺

4、離心機(jī)，表達(dá)為：其中 給定液體中作沉降式的極限沉降速度：固相密度：=2000液相密度：=1050兩相密度差沉降區(qū)的有效長度：，為半錐角；臨界粒徑：=7； 液相粘度：=0.81圓柱段轉(zhuǎn)鼓長：=1.045m圓錐段轉(zhuǎn)鼓長：=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)： 重力沉降速度：當(dāng)量沉降面積： 可得離心機(jī)的生產(chǎn)能力：本項目的離心機(jī)生產(chǎn)能力為：=100三、 傳動部件選型與校核1、 電機(jī)選型與校核臥螺離心機(jī)的功率計算及電機(jī)選擇是臥螺離心機(jī)設(shè)計中的重要組成部分。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)

5、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)克服軸與軸承摩擦所需功率；(4)克服轉(zhuǎn)鼓，物料與空氣摩擦所需功率；(5)卸出物料所需功率。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 式中 轉(zhuǎn)動件線速度，m/s；轉(zhuǎn)動件繞軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動慣量，；啟動轉(zhuǎn)動件的平均功率，為： 式中 啟動時間，假設(shè)；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。 式中 轉(zhuǎn)鼓總質(zhì)量，估算旋轉(zhuǎn)件

6、平均旋轉(zhuǎn)半徑，啟動轉(zhuǎn)鼓等轉(zhuǎn)動件所需功率： 1.2、 啟動物料達(dá)到工作轉(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)某種分離操作，單位時間內(nèi)排出的個組分中，各組分的質(zhì)量為 (kg/s)，各組分在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)卸出的位置半徑為，則使加入物料達(dá)到工作轉(zhuǎn)速所需的功率為： (kW) 式中 單位時間被分離各組分處理量,固相：，液相：轉(zhuǎn)鼓內(nèi)各組分旋轉(zhuǎn)半徑：固相：，液相：物料被分離的組分?jǐn)?shù)啟動物料達(dá)到工作轉(zhuǎn)速所需功率： 1.3、克服軸與軸承摩擦所需功率克服支撐軸承摩擦所需的功率可以認(rèn)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

7、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(dá)： (5.4) 式中 軸與軸承間摩擦系數(shù)；取f=0.002,滑動軸承0.051,滾動軸承00.005；、分別為軸頸表面的線速度，m/s； 、分別為兩軸承處的支反力，N；、別為兩軸承處的軸頸直徑， 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，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

8、公式計算： 轉(zhuǎn)動件總質(zhì)量：則作用在軸上的總載荷為： 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： 則克服支撐軸承摩擦所需的功率：kW1.4、克服空氣摩擦所需功率臥螺沉降式離心機(jī)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(fù)雜，想要精確的計算不容易達(dá)到，因此一般工程計算中根據(jù)經(jīng)驗，都習(xí)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： 式中 空氣密度：常壓下取=1.29kg/m；轉(zhuǎn)鼓的長度：=2m；轉(zhuǎn)鼓角速度：=188.5rad/s；轉(zhuǎn)鼓外半徑：=0.4m(見圖紙)轉(zhuǎn)鼓中物料層的內(nèi)半徑: =0

9、.375m（見圖紙）?？朔諝饽Σ了韫β剩簁W1.5、卸出物料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，故卸料功率應(yīng)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和圓柱段消耗功率，則總的卸料功率可以表達(dá)為： (5.7)1.5.1、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(jī)，由圓錐段的推料公式可計算出圓錐段轉(zhuǎn)鼓的推料功率，其計算公式如下： (5.8) 式中 每秒獲得的濕沉渣質(zhì)量：；沉渣與轉(zhuǎn)鼓壁

10、間的摩擦系數(shù)：；沉渣與螺旋葉片間摩擦系數(shù)：；圓錐段轉(zhuǎn)鼓長度：；圓錐轉(zhuǎn)鼓大端半徑，；圓錐轉(zhuǎn)鼓小端半徑，；螺旋導(dǎo)程，；重力加速度，。則圓錐段轉(zhuǎn)鼓的推料功率： 1.5.2、圓柱段轉(zhuǎn)鼓推料消耗功率計算 (5.9)式中 每秒獲得的濕沉渣質(zhì)量：；全部圓柱段長度：；圓柱段轉(zhuǎn)鼓內(nèi)半徑：；沉渣與轉(zhuǎn)鼓壁間的摩擦系數(shù)，對圓柱段；沉渣與螺旋葉片間的摩擦系數(shù)，對圓柱段；螺旋導(dǎo)程，。則圓柱段轉(zhuǎn)鼓的推料功率：kW則總的卸料功率：kW1.6、臥螺離心機(jī)功率確定離心機(jī)的功率可以分為兩種狀態(tài)，一種是離心機(jī)啟動狀態(tài)下消耗的功率，另一種是離心機(jī)運轉(zhuǎn)過程中消耗的功率。在啟動階段消耗的總功率為： kW 在運轉(zhuǎn)階段消耗的總功率為：kW1.

11、7、主電機(jī)選型與校核由上述計算可以看出，離心機(jī)在操作轉(zhuǎn)速下大于在啟動階段所消耗的功率，離心機(jī)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(jī)的額定功率為：kW。式中 k皮帶傳動效率，取1.4。選主電機(jī)功率 90 kW 型號：YB3-280M-4 額定轉(zhuǎn)速 1490rpm臥螺離心機(jī)工作時的啟動順序為：啟動輔助電機(jī)一運轉(zhuǎn)平穩(wěn)后一啟動主電機(jī)一空載臥螺離心機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速一啟動進(jìn)料電機(jī)供料一正常運轉(zhuǎn)。離心機(jī)主電機(jī)軸實際輸出最大扭矩： 主電機(jī)提供最大扭矩： Nm得出： 滿足條件1.8、副電機(jī)選型與校核離心機(jī)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

12、度近似于分離液密度進(jìn)行計算）則離心機(jī)的副電機(jī)軸功率為： kW。式中 k皮帶傳動效率，取1.4。選副電機(jī)功率 37 kW 型號：YB3-250M-6 額定轉(zhuǎn)速 990rpm副電機(jī)提供最大扭矩： Nm2、差速器選型與校核差速器輸出最大扭矩： Nm式中 取1.5，見圖紙； 取38，見圖紙。螺旋最大扭矩： Nm式中 見有限元分析； 螺旋錐段平均半徑，。結(jié)果滿足條件。3、軸的強度校核軸的強度計算有三種方法：1）按轉(zhuǎn)矩估算軸徑；2）按當(dāng)量彎矩近似計算；3）安全系數(shù)的精度校核計算。此螺旋支承軸既受彎矩也受扭矩，因按彎扭合成強度條件計算(1) 支撐力受力為轉(zhuǎn)鼓總重量的一半，則(2) 彎矩圖(4) 扭矩式中 輸

13、出軸可能最大功率：kW； 軸轉(zhuǎn)速：。代入數(shù)據(jù)得扭矩：由圖分析可得受力處即為危險截面處抗彎截面系數(shù)式中 ； 軸內(nèi)徑：； 軸外徑：。代入數(shù)據(jù)得抗彎截面系數(shù)：針對危險截面做彎扭合成強度校核計算。按第三強度理論，計算應(yīng)力式中 軸的計算應(yīng)力，； 軸受的彎矩：=18718.6； 軸受的扭矩：=576.85； 軸的抗彎截面系數(shù)：=； 折合系數(shù)，當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為堆成循環(huán)變應(yīng)力時=1； 對稱循環(huán)變應(yīng)力時軸的許用彎曲應(yīng)力。 查機(jī)械設(shè)計表15-1可知，對1Cr18Ni9Ti許用彎曲應(yīng)力=205 代入數(shù)據(jù)得計算應(yīng)力： 綜上，螺旋支承軸滿足強度要求。四、 有限元分析1、 排渣能力計算 式中 出渣口外半徑，0.318m；r

14、3出渣口內(nèi)半徑，0.271m； 物料移動方向影響系數(shù)，取最大1； 螺旋導(dǎo)程，取130mm； 沉渣填充系數(shù)一般為0.2-0.4，取0.2； 則， m3/h 設(shè)固相密度 kg/m3 則， 2、 參數(shù)計算向心力N壁面法向分力 N壁面切向分力 N泥漿與壁面摩擦系數(shù)摩擦阻力 N螺旋推力 N螺旋角 度螺旋周向摩擦阻力 N載荷系數(shù)節(jié)點數(shù)每節(jié)點螺旋周向摩擦阻力每節(jié)點螺旋推力錐部螺旋圈數(shù)8.00 根據(jù)螺旋片外邊線長13806mm,螺旋片軸向長度887mm求得。有限元加載計算部分轉(zhuǎn)數(shù) 轉(zhuǎn)/秒0.50 排渣量 kg/s1.36 每秒排渣次數(shù)0.06 存渣重量21.71 錐段角度 度8.00 轉(zhuǎn)鼓角速度 rad/s1

15、88.50 小端向心加速度9628.79 104507.91 103490.84 14544.69 0.12 12418.90 26963.59 3.68 3228.97 1.50 228.00 21.24 81.70 直中段向心加速度11707.32 127067.73 125831.12 17684.41 0.12 15099.73 32784.14 3.68 3926.00 1.50 227.00 25.94 99.78 每段渣重量10.85 3、 材料力學(xué)特性4、 有限元加載分析螺旋部分螺旋有限元模型用shell181單元劃分，共18992個單元。軸承部分用梁單元模擬。小端共228個節(jié)

16、點，軸向力26964N ，周向力3229N 。中段共227個節(jié)點，軸向力32784N ，周向力3926N 。最大應(yīng)力151Mpa，安全系數(shù)2.98。變形1.2mm轉(zhuǎn)鼓部分轉(zhuǎn)鼓離心液壓計算壓力梯度 Mpa/m15.60 壓力總和 Mpa2.03 離心液壓 Mpa1.53 泥漿重度 kg/m31050.00 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Mpa0.5最大應(yīng)力138Mpa，安全系數(shù)3.2。變形0.74mm在工作旋轉(zhuǎn)下自振頻率見下表，大于工作頻率50Hz。SET TIME/FREQ LOAD STEP SUBSTEP CUMULA

17、TIVE 1 89.204 1 1 1 2 168.99 1 2 2 3 170.36 1 3 3 4 170.37 1 4 4 5 215.43 1 5 5 6 215.43 1 6 6 7 333.78 1 7 7 8 333.78 1 8 8 9 393.03 1 9 9 10 393.05 1 10 10 11 444.15 1 11 11 12 444.21 1 12 12 13 559.83 1 13 13 14 559.83 1 14 14 15 598.66 1 15 15 在工作轉(zhuǎn)速前，沒有共振點。五、 軸承壽命計算根據(jù)圖紙軸承型號有深溝球軸承6040C3圓柱滾子軸承NU1040圓柱滾子軸承NU1032向心球軸承6022角接觸球軸承7232A根據(jù)受力情況，只需計算深溝球軸承6040C3和角接觸球軸承7232A的壽命。根據(jù)NSK手冊計算得