800 螺旋卸料離心機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)

...wd......wd......wd...φ800臥式螺旋卸料離心機(jī)設(shè)計(jì)摘要:臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)是一種廣泛應(yīng)用于過(guò)程工業(yè)的別離懸浮液的離心別離機(jī)械。其具有連續(xù)操作、處理量大、耗電量低、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，是工業(yè)上主要的別離設(shè)備之一，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于化工、石油提煉、輕工、醫(yī)藥、食品、紡織、冶金、煤炭、選礦、船舶、環(huán)保、軍工等各個(gè)領(lǐng)域的固液別離。本課題的任務(wù)為設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)鼓直徑為800mm的臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)。本文首先對(duì)臥式螺旋卸料離心機(jī)工作原理和主要部件構(gòu)造作了一定的介紹；對(duì)整體進(jìn)展了的構(gòu)造性設(shè)計(jì)，對(duì)一些主要部件進(jìn)展了重點(diǎn)設(shè)計(jì)，如轉(zhuǎn)鼓、螺旋等，對(duì)關(guān)鍵設(shè)備差速器進(jìn)展了設(shè)計(jì)選型；對(duì)該離心機(jī)的主要部件，包括轉(zhuǎn)鼓，螺旋支承軸的強(qiáng)度進(jìn)展了校核；最后對(duì)當(dāng)今國(guó)內(nèi)外臥式螺旋離心機(jī)的研究開(kāi)展?fàn)顩r進(jìn)展了總結(jié)和展望。關(guān)鍵詞：臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)；設(shè)計(jì)計(jì)算；別離；轉(zhuǎn)鼓；轉(zhuǎn)子Designofaφ800horizontalscrolldecantercentrifugeAbstract：Horizontalscrolldecantercentrifugeisacentrifugemachinewhichiswidelyusedinprocessingindustrialseparationofslurry.Asimportantseparatingequipment,it

hasa

continuousoperation,largecapacity,lowpowerconsumption,adaptability

andothercharacteristics.Nowitalsohasbeenwidelyusedinchemical,oilrefining,lightindustry,medicine,food,textile,metallurgy,coal,mineral,marine,environmentalprotection,militaryandotherfieldsofsolid-liquidseparation.Thetopicforthetaskistodesignahorizontalscrolldecantercentrifugewhichdrumdiameteris800mm.Firstly,thereisaintroducetotheoperatingprincipleandthecriticalpieceofhorizontalscrolldecantercentrifugeinthispaper;Andthenconducted

ontheoverall

structural

design,

especiallyfocusonsomemajordesign

components,suchas

drum,screwandsoon,

thekeyequipmentdifferentialmechanismhasbeendesignedandchosen;

thestrengthcheckofthe

centrifuge,including

drum,screw

support

shafthasalsobeenprocessed;Finally,thesituationofcurrentdomesticandforeigncentrifugeresearchanddevelopmentissummedupandexpected.KeyWords:horizontalscrolldecanter,design-calculation,separation,drum,rotor目錄摘要…………………….…….I1緒論…………………….……11.1離心機(jī)的應(yīng)用及其開(kāi)展……………….…..11.2離心機(jī)的分類………….…..11.3離心沉降……………….…..21.3.1離心沉降別離技術(shù)的根本原理………21.3.2離心沉降別離機(jī)的種類………………31.4螺旋卸料沉降式離心機(jī)……………….…..41.4.1螺旋卸料沉降式離心機(jī)的概況………41.4.2臥螺離心機(jī)的工作原理…………….…...51.4.3臥螺離心機(jī)的主要優(yōu)缺點(diǎn)………….…...61.4.4螺旋卸料沉降式離心機(jī)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀………….…...72臥螺離心機(jī)的主要參數(shù)及根本構(gòu)件………..82.1別離因數(shù)…………………...82.2主要部件…………………...92.2.1轉(zhuǎn)鼓……………………92.2.2螺旋輸送器……………..102.2.3差速器…………………..112.3螺旋卸料沉降離心機(jī)的技術(shù)參數(shù)選擇……………….…122.3.1轉(zhuǎn)鼓直徑………………..122.3.2轉(zhuǎn)鼓長(zhǎng)度………………..132.3.3轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速………………..142.3.4轉(zhuǎn)鼓半錐角……………..142.3.5池深與轉(zhuǎn)鼓半徑比……………………..142.3.6螺旋輸送器……………..152.3.7生產(chǎn)能力………………..153.生產(chǎn)能力計(jì)算………………154傳動(dòng)設(shè)計(jì)……………………184.1螺旋卸料離心機(jī)差速器………………….184.2漸開(kāi)線行星齒輪差速器形式的選擇…………………….184.3NC系列齒輪行星差速器的構(gòu)造原理……………………194.4NC系列行星齒輪差速器的根本參數(shù)……………………205臥螺離心機(jī)物料輸送的功率計(jì)算…………205.1啟動(dòng)轉(zhuǎn)鼓等轉(zhuǎn)動(dòng)件所需功率…………205.2啟動(dòng)物料到達(dá)工作轉(zhuǎn)速所需功率……………………215.3抑制軸與軸承摩擦所需功率…………225.4抑制空氣摩擦所需功率………………235.5卸出物料所需功率……………………235.5.1圓錐形轉(zhuǎn)鼓段推料功率計(jì)算…………..245.5.2圓柱段轉(zhuǎn)鼓推料消耗功率計(jì)算………..245.6臥螺離心機(jī)功率確定…………………….256.強(qiáng)度計(jì)算……………………266.1轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度計(jì)算…………….266.1.1圓柱形轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度計(jì)算…………………..266.1.2圓錐形轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度計(jì)算…………………..286.2軸的強(qiáng)度校核…………….30參考文獻(xiàn)……………………...341緒論1.1離心機(jī)的應(yīng)用及其開(kāi)展離心別離是利用離心力對(duì)液-固、液-液-圈、液-液等非均相混合物進(jìn)展別離的過(guò)程。實(shí)現(xiàn)離心別離操作的機(jī)械稱為離心機(jī)[1]。離心機(jī)和其它別離機(jī)械相比，不僅能得到含濕量低的固相和高純度的液相，而且具有節(jié)省勞力、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)條件，具有連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、自動(dòng)遙控、操作安全可靠和占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。因此，自1836年第一臺(tái)工業(yè)用三足式離心機(jī)在德國(guó)闖世，迄今一百多年以來(lái)己獲得很大的開(kāi)展。各種類型的離心機(jī)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(dòng)化方向開(kāi)展，且組合轉(zhuǎn)鼓構(gòu)造增多，專用機(jī)種越來(lái)越多?，F(xiàn)在，離心機(jī)己廣泛用于化工、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[2]。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(dòng)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(rùn)滑油，燃料油的提純等都使用離心機(jī)。離心機(jī)己成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門廣泛應(yīng)用的一種通用機(jī)械。離心機(jī)根本上屬于后處理設(shè)備，主要用于脫水、濃縮、別離、澄清、凈化及固體顆粒分級(jí)等工藝過(guò)程，它是隨著各工業(yè)部門的開(kāi)展而相應(yīng)開(kāi)展起來(lái)的。例如：18世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命后，隨著紡織工業(yè)的迅速開(kāi)展，1836年出現(xiàn)了棉布脫水機(jī)。1877年為適應(yīng)乳酪加工工業(yè)的需要，創(chuàng)造了用于別離牛奶的別離機(jī)。進(jìn)入20世紀(jì)之后，隨著石油綜合利用的開(kāi)展，要求把水、固體雜質(zhì)、焦油狀物料等除去，以便使重油當(dāng)作燃料油使用，50年代研制成功了自動(dòng)排渣的碟式活塞排渣別離機(jī)，到60年代開(kāi)展成完善的系列產(chǎn)品。隨著近代環(huán)境保護(hù)、三廢治理開(kāi)展的需要，對(duì)于工業(yè)廢水和污泥脫水處理的要求都很高，因此促使臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)、碟式別離機(jī)和三足式下部卸料沉降離心機(jī)有了進(jìn)一步的開(kāi)展，特別是臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)的開(kāi)展尤為迅速。離心機(jī)的構(gòu)造、品種機(jī)器應(yīng)用等方面開(kāi)展迅速，但理論研究落后于實(shí)踐是個(gè)長(zhǎng)期存在的問(wèn)題。目前在理論研究方面所獲得的知識(shí)，主要還是用來(lái)說(shuō)明試驗(yàn)的結(jié)果，而在預(yù)測(cè)機(jī)器的性能、選型以及設(shè)計(jì)計(jì)算，往往仍要憑借經(jīng)歷或試驗(yàn)。但隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的開(kāi)展，固-液別離技術(shù)越來(lái)越受到重視，離心別離理論研究緩慢落后的局面也在積極扭轉(zhuǎn)。1.2離心機(jī)的分類離心別離根據(jù)操作原理可區(qū)分為兩類不同的過(guò)程——離心過(guò)濾和離心沉降[3]。而與其相應(yīng)的機(jī)種可區(qū)分為過(guò)濾式離心機(jī)和沉降式離心機(jī),具體分類如圖1.1所示。圖1.1離心機(jī)的分類1.3離心沉降離心沉降由三個(gè)物理過(guò)程組成[4]，即：固體的沉降，按照介質(zhì)對(duì)其中物體運(yùn)動(dòng)阻力的流體離心進(jìn)展；沉渣壓實(shí)，按照分散系得離心規(guī)律進(jìn)展；從沉渣中排出局部由分子力所保持的液體。離心沉降理論，是由安布勒(Ambler)于1952年首次提出，其后又進(jìn)展了更深的探討。1.3.1離心沉降別離技術(shù)的根本原理離心沉降在離心力作用下使分散在懸浮液中的固相粒子或乳濁液中的液相粒子沉降的過(guò)程。沉降速度與粒子的密度、顆粒直徑以及液體的密度和黏度有關(guān)，并隨離心力亦即離心加速度的增大而加快。離心加速度值可隨回轉(zhuǎn)角速度和回轉(zhuǎn)半徑r的增大而迅速增加。因此，離心沉降操作適用于兩相密度差小和粒子速度小的懸浮液或乳濁液的別離。圖1.2離心沉降別離原理圖離心沉降離心沉降它是利用混合物各組分的質(zhì)量不同，采用離心旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力大小的差異，使顆粒下沉而液體上升，到達(dá)清潔、別離目的的方法。組成懸浮系的流體與懸浮物因密度不同，在離心力場(chǎng)中發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因而使懸浮系得到別離的沉降操作。當(dāng)懸浮系作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，密度大的懸浮物〔固體顆?；蛞旱巍吃趹T性離心力的作用下，沿回轉(zhuǎn)半徑方向向外運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，顆粒或液滴受三個(gè)徑向作用力：①慣性離心力，式中為顆粒質(zhì)量；為回轉(zhuǎn)角速度；r為旋轉(zhuǎn)半徑。②浮力(方向與慣性離心力相反)。③流體對(duì)顆粒作繞流運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的曳力。顆粒在此三力的共同作用下,沿徑向向外加速運(yùn)動(dòng)。對(duì)于符合斯托克斯定律的微小顆粒，徑向運(yùn)動(dòng)的加速度很小，上述三力根本平衡。離心沉降同一顆粒在一樣介質(zhì)中分別作離心沉降和重力沉降時(shí),推動(dòng)顆粒運(yùn)動(dòng)的慣性離心力與重力之比稱為離心別離因數(shù)，它是反映離心沉降設(shè)備性能的重要參數(shù)。1.3.2離心沉降別離機(jī)的種類(1)旋風(fēng)別離器含塵氣體由矩形進(jìn)口管沿切向進(jìn)入器內(nèi),在器壁的作用下作圓周運(yùn)動(dòng)。顆粒被慣性離心力拋至器壁，并聚集于錐形底部的集塵斗〔灰斗〕中。凈化了的氣體從中央排氣管離去。旋風(fēng)別離器的別離因數(shù)約為5～2500，一般可別離5～75μm的細(xì)小塵粒。旋風(fēng)別離器構(gòu)造簡(jiǎn)單，沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，操作不受溫度、壓力的限制，廣泛應(yīng)用于很多工業(yè)部門，用于除去氣體中的粉塵，或從氣體中回收有用粉料。(2)旋液別離器其構(gòu)造和工作原理與旋風(fēng)別離器根本一樣，主要用于懸浮液的增稠或所含固體顆粒的水力分級(jí)。(3)螺旋卸料離心機(jī)在長(zhǎng)錐形轉(zhuǎn)鼓內(nèi)裝有螺旋推料器，料漿加在轉(zhuǎn)鼓中部，澄清液從轉(zhuǎn)鼓大頭端面的窗口溢出，沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁的沉淀，由螺旋推料器推向轉(zhuǎn)鼓小頭，經(jīng)瀝干后卸出。此機(jī)適宜于處理細(xì)分散懸浮液，能獲得含水率較小的固體沉淀。(4)碟式別離機(jī)在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)裝有許多倒錐形碟片，碟片直徑一般為0.2～0.6m，碟片數(shù)為50～100。轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速為4700～8500r/min，別離因數(shù)可達(dá)4000～10000。碟式別離機(jī)可用于別離乳濁液(如油料脫水等)，也可用于澄清含有少量微細(xì)顆粒的液體。(5)管式高速離心機(jī)采用長(zhǎng)徑比很大的管狀轉(zhuǎn)鼓，以便增加轉(zhuǎn)速，提高別離因數(shù)。此種離心機(jī)的轉(zhuǎn)速通常高于15000r/min，別離因數(shù)可達(dá)12500。主要用于含細(xì)小液滴的乳濁液別離和含少量微細(xì)顆粒的懸浮液別離。1.4螺旋卸料沉降式離心機(jī)1.4.1螺旋卸料沉降式離心機(jī)的概況螺旋卸料沉降式離心機(jī)是高速運(yùn)轉(zhuǎn)，連續(xù)進(jìn)料、別離分級(jí)、螺旋推進(jìn)器卸料的離心機(jī)，螺旋卸料沉降式離心機(jī)分立式螺旋卸料沉降式離心機(jī)和臥式螺旋卸料沉降式離心機(jī)，本文研究的是臥式螺旋卸料沉降式離心機(jī)。現(xiàn)該離心機(jī)已廣泛用于石油、化工、冶金、煤炭、醫(yī)藥、輕工、食品等工業(yè)部門和污水處理工程。它利用離心沉降法來(lái)別離懸浮液，能連續(xù)操作、處理量大、無(wú)濾布和濾網(wǎng)、單位產(chǎn)量的耗電量較少、適應(yīng)性強(qiáng)、維修方便、能長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)。最初的臥式螺旋卸料離心機(jī)是由兩對(duì)開(kāi)式齒輪傳動(dòng)獲得轉(zhuǎn)鼓與螺旋之間的差轉(zhuǎn)速，以輸送沉渣并被應(yīng)用于淀粉工業(yè)上。真正現(xiàn)代的有實(shí)用價(jià)值的第一臺(tái)螺旋離心機(jī)首次使用了二級(jí)行星齒輪差速器．臥螺離心機(jī)出現(xiàn)后，由于具有突出的優(yōu)點(diǎn)而得到了迅速的開(kāi)展。螺旋卸料沉降式離心機(jī)是國(guó)際上五十年代創(chuàng)造的機(jī)械，七十年代，我國(guó)開(kāi)場(chǎng)引進(jìn)。國(guó)產(chǎn)化一些機(jī)型成為原化工部七五科技攻關(guān)工程。八十年代我國(guó)就開(kāi)場(chǎng)測(cè)繪，己測(cè)繪德國(guó)FIOTTWE公司、美國(guó)SHAPLESS公司、法國(guó)GUINARD公司、瑞典ALFA-Laval公司等國(guó)外著名公司生產(chǎn)的多種規(guī)格的離心機(jī)，并進(jìn)展仿制，國(guó)家當(dāng)時(shí)在全國(guó)組織6個(gè)生產(chǎn)廠家進(jìn)展仿制生產(chǎn)?，F(xiàn)國(guó)內(nèi)己能生產(chǎn)的螺旋卸料沉降式離心機(jī)有WL200，WL350，WL450，WL600，LW800，DLW430，LW350，LW400，LW500，LW620等。隨著工業(yè)的飛速開(kāi)展，各行業(yè)對(duì)高精度、高質(zhì)量設(shè)備的需求量不斷增加，當(dāng)前各種類型的離心機(jī)品種繁多，各具特色，并且都向提高技術(shù)參數(shù)、系列化，機(jī)電一體化方向開(kāi)展。螺旋卸料沉降離心機(jī)由于能夠連續(xù)出料，生產(chǎn)能力大，對(duì)物料的適應(yīng)性強(qiáng)，構(gòu)造緊湊，占地面積積少等特點(diǎn)，因此應(yīng)用越來(lái)越廣泛。目前其開(kāi)展速度很快，但從總的趨勢(shì)看；(1)為了提高單機(jī)生產(chǎn)能力，采取加大轉(zhuǎn)鼓直徑，增加長(zhǎng)徑比的方法，如GUINARD公司的D型螺旋卸料沉降式離心機(jī)，轉(zhuǎn)鼓直徑最大的為1500mm,長(zhǎng)徑比為4.7。(2)為了別離固相顆粒比擬細(xì)，粘度大的懸浮液，采取提高轉(zhuǎn)速度方法，如阿法拉法公司生產(chǎn)的4500離心機(jī)，轉(zhuǎn)鼓直徑310mm，轉(zhuǎn)速達(dá)7600r/min，這樣高的轉(zhuǎn)速，目前我國(guó)還不能到達(dá)。(3)目前國(guó)外離心機(jī)正朝著機(jī)電一體化方向開(kāi)展，己實(shí)現(xiàn)在離心機(jī)上對(duì)別離物料的自動(dòng)檢測(cè)與調(diào)節(jié)，機(jī)械性能自動(dòng)保護(hù)，振動(dòng)的隨機(jī)檢測(cè)和自動(dòng)報(bào)警，過(guò)載保護(hù)別離反響等。我國(guó)目前已開(kāi)場(chǎng)注意機(jī)電一體化的研究與應(yīng)用，但在離心機(jī)方面也只是剛剛起步。(4)適應(yīng)不同物料及工況的需要，目前國(guó)內(nèi)外離心機(jī)制造廠又推出來(lái)許多不同型號(hào)的防爆型離心機(jī)，用于易燃易爆場(chǎng)合的物料別離。1.4.2臥螺離心機(jī)的工作原理臥螺離心機(jī)的工作原理如圖1.1、圖1.2所示，電機(jī)通過(guò)大、小端帶輪分別帶動(dòng)轉(zhuǎn)鼓、差速器旋轉(zhuǎn)，高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有同心安裝的具有螺旋葉片的推進(jìn)器，轉(zhuǎn)鼓由軸承座支撐。轉(zhuǎn)鼓通過(guò)右軸承座處的空心軸與差速器的外殼相連接，差速器的輸出軸帶動(dòng)螺旋輸送器與轉(zhuǎn)鼓同向轉(zhuǎn)動(dòng)，但轉(zhuǎn)速不同，其轉(zhuǎn)差率一般為轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的0.2～3%。需別離的物料從進(jìn)料管進(jìn)入機(jī)內(nèi)，經(jīng)過(guò)螺旋輸送器進(jìn)到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)。在離心力的作用下，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)形成一個(gè)環(huán)形液池，重相固體粒子離心沉降到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)外表上而形成沉渣，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)鼓的小端。沉渣從小端排渣孔排出。在轉(zhuǎn)鼓的大端蓋上開(kāi)設(shè)有假設(shè)干個(gè)溢流孔，處理后的液體從此處排出。大端溢流孔位置可以安裝可調(diào)節(jié)的溢流擋板，通過(guò)調(diào)節(jié)溢流口位置、機(jī)器轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)鼓與螺旋輸送器的轉(zhuǎn)速差、進(jìn)料速度就可以改變沉渣的含濕量和澄清液的含固量。圖1.1臥式螺旋沉降式離心機(jī)簡(jiǎn)圖圖1.2臥式螺旋沉降式離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓簡(jiǎn)圖1.4.3臥螺離心機(jī)的主要優(yōu)缺點(diǎn)(1)優(yōu)點(diǎn)①自動(dòng)、連續(xù)操作，無(wú)濾網(wǎng)和濾布，能長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)，維修方便。②應(yīng)用范圍廣。它能完成以下別離過(guò)程：a.固相脫水對(duì)易別離物料，其脫水效果與過(guò)濾式離心機(jī)一樣好。對(duì)含有可壓縮固相的懸浮液，在過(guò)濾離心機(jī)上別離效果很差，甚至無(wú)法別離；用臥螺離心機(jī)能完成此別離過(guò)程。b.液相澄清它對(duì)液相的澄清效果雖然不如別離機(jī)，但是可獲得比別離機(jī)干得多的沉渣，而允許的懸浮液固相濃度比別離機(jī)高的多。c.可別離固相重度比液相輕的懸浮液通常這種物料是用過(guò)濾式離心機(jī)來(lái)別離的，但是當(dāng)固相是可壓縮的物料或?yàn)V布清洗、再生有困難時(shí)，只有依靠這種構(gòu)造上稍加改良的離心機(jī)進(jìn)展別離。d.液-液-固別離固相含量大于14%的液-液-固混合物，在碟式別離機(jī)上就難以別離。一般別離這種物料要先進(jìn)展液-固別離，再進(jìn)展液-液別離。然而，用臥螺離心機(jī)可以直接把固相和輕、重液相一次別離。e.粒度分級(jí)通過(guò)臥螺離心機(jī)可以將固相按顆粒大小進(jìn)展分級(jí)。③對(duì)物料的適應(yīng)性較大，能別離的固相粒度范圍較廣，并且在顆粒大小不均勻的條件下，能照常別離得很好。能適應(yīng)各種濃度懸浮液的別離，濃度的波動(dòng)不影響別離的效果。④構(gòu)造緊湊、易于密封，某些機(jī)型能在高壓和低溫條件下操作。⑤單機(jī)生產(chǎn)能力大(當(dāng)量沉降面積可達(dá)10000，生產(chǎn)能力可達(dá)190)，別離質(zhì)量比擬高，操作費(fèi)用的，占地面積小。(2)缺點(diǎn)①沉渣的含濕量一般比過(guò)濾離心機(jī)稍高，大致與真空過(guò)濾機(jī)相等。②沉渣的洗滌效果不好。③構(gòu)造比擬復(fù)雜，造價(jià)高。1.4.4螺旋卸料沉降式離心機(jī)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀螺旋卸料沉降式離心機(jī)是高速運(yùn)轉(zhuǎn)，連續(xù)進(jìn)料、別離分級(jí)、螺旋推進(jìn)器卸料的離心機(jī)，螺旋卸料沉降式離心機(jī)分立式螺旋卸料沉降式離心機(jī)和臥式螺旋卸料沉降式離心機(jī)，現(xiàn)該離心機(jī)己廣泛用于石油、化工、冶金、煤炭、醫(yī)藥、輕工、食品等工業(yè)部門和污水處理工程。利用離心沉降法來(lái)別離懸浮液，能連續(xù)操作、處理量大、無(wú)濾布和濾網(wǎng)、單位產(chǎn)量的耗電量較少、適應(yīng)性強(qiáng)、維修方便、能長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)。伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速開(kāi)展，螺旋卸料沉降式離心機(jī)有著廣闊的市場(chǎng)。例如：城市的建設(shè)得到了迅速開(kāi)展，城市的規(guī)模擴(kuò)大，人口增加，水環(huán)境污染成了一大難題。據(jù)專家統(tǒng)計(jì)，我國(guó)城市污水排放量年增加為3億立方米左右，加快城市污水廠的建設(shè)步伐勢(shì)在必行。城市污水處理廠的污泥脫水設(shè)備應(yīng)用比擬廣泛的是帶式壓濾機(jī)和螺旋卸料沉降式離心機(jī)。但是，由于螺旋卸料沉降式離心機(jī)的技術(shù)明顯優(yōu)予帶式壓濾機(jī)，螺旋卸料沉降式離心機(jī)將逐步取代帶式壓濾機(jī)。1954年國(guó)際上出現(xiàn)了真正具有現(xiàn)代實(shí)用價(jià)值的第一臺(tái)螺旋卸料沉降式離心機(jī)。根據(jù)不同的別離物料，設(shè)計(jì)者根據(jù)物料特點(diǎn)進(jìn)展專門的設(shè)計(jì)。現(xiàn)就不同的應(yīng)用領(lǐng)域，已有相應(yīng)的螺旋卸料沉降式離心機(jī)出現(xiàn)，在國(guó)際上，該技術(shù)已相當(dāng)成熟。處理氣一液-固三相混合物的螺旋卸料沉降式離心機(jī)、處理固相密度比液相密度比小的螺旋卸料沉降式離心機(jī)、粒子分級(jí)用螺旋卸料沉降式離心機(jī)、逆流洗滌螺旋卸料沉降式離心機(jī)、并流式螺旋卸辯沉降式離心機(jī)、污泥脫水用螺旋卸料沉降式離心機(jī)。在國(guó)際上的興旺國(guó)家，污泥用的螺旋卸料沉降式離心機(jī)已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。近幾年還在其構(gòu)造上根據(jù)應(yīng)用的實(shí)踐進(jìn)展了許多改良，出現(xiàn)了一些新的構(gòu)造設(shè)計(jì)方面的專利。例如最近推出了一種叫“NOXON〞的螺旋卸料沉降式離心機(jī)，它的適應(yīng)性非常強(qiáng)，能處理多種不同尺寸和形狀大小的材料，操作方便，用計(jì)算機(jī)控制。瑞典阿爾法公司新開(kāi)發(fā)的NX型螺旋卸料沉降式離心機(jī)，其構(gòu)造尺寸根據(jù)不同尺寸、形狀的顆粒而調(diào)整其型號(hào)，還可以根據(jù)新的材料要求，設(shè)計(jì)新的螺旋卸料沉降式離心機(jī)。它的動(dòng)平衡和靜平衡處理非常好，能在負(fù)載下高速運(yùn)轉(zhuǎn)，其輸入和輸出口的設(shè)計(jì)有效地防止物料阻塞。該螺旋卸料沉降式離心機(jī)與固體物料有摩擦的部位涂以合金有效防止了磨損，旋轉(zhuǎn)部位用不銹鋼材料，使整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程處在一個(gè)封閉的系統(tǒng)里，其自動(dòng)裝置充分保障了工作安全。該臥螺離心機(jī)能有效別離纖維、粒子等，其處理顆粒的尺寸范圍可從1微米到5毫米，而且處理量大，能到達(dá)每小時(shí)200立方米流量。瑞典阿爾法在螺旋卸料沉降式離心機(jī)的理論研究和制造設(shè)計(jì)已經(jīng)處于世界先進(jìn)水平，從螺旋卸料沉降式離心機(jī)的構(gòu)造設(shè)計(jì)、使用材料、防腐措施、應(yīng)用范圍、自動(dòng)控制和密封裝置研究的都很透徹。因此，它的機(jī)械設(shè)備廣泛應(yīng)用于世界各地的各個(gè)領(lǐng)域。國(guó)外較著名的離心機(jī)生產(chǎn)商有德國(guó)FIOTTWE公司、美國(guó)SHAPLESS公司、法國(guó)GUINARD公司、瑞典ALFA-Laval公司等。我國(guó)在螺旋卸料沉降式離心機(jī)的理論研究方面也取得了相當(dāng)不錯(cuò)的進(jìn)展。80年代，我國(guó)開(kāi)場(chǎng)重視螺旋卸料沉降式離心機(jī)的開(kāi)展，一些科研工作者開(kāi)場(chǎng)研究國(guó)外螺旋卸料沉降式離心機(jī)的開(kāi)展動(dòng)態(tài)，機(jī)械工業(yè)部通用機(jī)械研究所翻譯了大量英文和俄文資料，為我國(guó)臥式螺旋沉降離心機(jī)的設(shè)計(jì)提供了理論根基。我國(guó)在九十年代已能自己研制生產(chǎn)螺旋卸料沉降式離心機(jī)，國(guó)家在1979年便在工廠進(jìn)展螺旋卸料沉降式離心機(jī)的生產(chǎn)，成功的生產(chǎn)出WL200，WLl000，LWB500，LWG500等型號(hào)的產(chǎn)品。重慶江北機(jī)械廠是國(guó)家最早投入螺旋卸料沉降式離心機(jī)生產(chǎn)廠家之一，為我國(guó)第一批螺旋卸料沉降式離心機(jī)生產(chǎn)作出了較大奉獻(xiàn)，為我國(guó)離心機(jī)理論提供了不少數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)在該廠引進(jìn)法國(guó)堅(jiān)納公司技術(shù)，并嚴(yán)格按法國(guó)堅(jiān)納公司技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)具有國(guó)際水準(zhǔn)的新產(chǎn)品D〔LW〕系列產(chǎn)品。該系列產(chǎn)品性能卓越具有完善的工作特點(diǎn)和傳動(dòng)裝置，它的差速器可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，它是與計(jì)算機(jī)完美結(jié)合的典型，在計(jì)算機(jī)的屏幕上，我們可看到其主要參數(shù)，其自動(dòng)裝置和密封系統(tǒng)也比擬先進(jìn)。金華鐵路機(jī)械廠通過(guò)二十多年的研制生產(chǎn)，也擁有比擬雄厚的技術(shù)力量，該廠設(shè)計(jì)制造的螺旋卸料沉降式離心機(jī)是在引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外先進(jìn)別離機(jī)械的根基上，結(jié)合我國(guó)石油、地質(zhì)勘探的需要而研制開(kāi)發(fā)的系列產(chǎn)品，近來(lái)己推出最新機(jī)型LW355x1460，LW400x860，LW500xl250，LWG500x1250。它們的主要特點(diǎn)是能去除泥漿中的有害粗顆粒，調(diào)整泥漿比重，降低粘度，其LW500x1250，LW500x1250的最大處理量能到達(dá)50立方米。1958年成立的上海離心機(jī)研究所，近些年來(lái)通過(guò)與國(guó)際著名離心機(jī)制造公司的密切合作，己生產(chǎn)出大長(zhǎng)徑比的螺旋卸料沉降式離心機(jī)系列產(chǎn)品，使轉(zhuǎn)鼓的沉降區(qū)域物料別離時(shí)間延長(zhǎng)，從而顯著提高固液別離效果，并在此根基上成功的研制了國(guó)內(nèi)第一套污泥脫水成套設(shè)備和首輛污泥脫水成套設(shè)備工程車；一些高等院校也在這些方面做了不少工作。2臥螺離心機(jī)的主要參數(shù)及根本構(gòu)件2.1別離因數(shù)被別離的物料在離心力場(chǎng)中所受的離心力和它所受的重力的比值，稱為別離因數(shù)，即：式中——離心力場(chǎng)中物料的質(zhì)量〔kg〕——轉(zhuǎn)鼓角速度：=157rad/s——轉(zhuǎn)鼓內(nèi)半徑：=400將上述各數(shù)據(jù)代入可得別離因數(shù)：2.2主要部件2.2.1轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)鼓部件是臥螺離心機(jī)的主要部件。轉(zhuǎn)鼓的構(gòu)造、形狀和參數(shù)在很大程度上決定了離心機(jī)的特點(diǎn)和工藝效果，臥螺離心機(jī)可以按轉(zhuǎn)鼓的形狀分為圓柱形、圓錐形、圓柱-圓錐形和雙錐形等類型[5]-[6]。轉(zhuǎn)鼓的參數(shù)一般包括最大內(nèi)直徑、總長(zhǎng)度、錐形局部的錐角和溢流環(huán)的直徑等。圖2.1轉(zhuǎn)鼓構(gòu)造圖轉(zhuǎn)鼓部件主要包括：轉(zhuǎn)鼓筒體2和大小端蓋4、1(包括液位調(diào)節(jié)裝置5)[7]。其構(gòu)造見(jiàn)圖2.1。轉(zhuǎn)鼓簡(jiǎn)體轉(zhuǎn)鼓簡(jiǎn)體初期的形狀為錐形，以后出現(xiàn)柱-錐形。后者與錐形轉(zhuǎn)鼓相比擬，柱-錐形轉(zhuǎn)鼓能大大增加液池的容量，從而提高澄清效果。但是有的螺旋離心機(jī)仍然采用圓錐形轉(zhuǎn)鼓，因?yàn)樗m用于在脫水的同時(shí)還需按粒度大小將物料分類的情況。轉(zhuǎn)鼓簡(jiǎn)體錐形局部的筒壁磨損比擬大。為了減少轉(zhuǎn)鼓的磨損，在其外表沿母線方向塞焊假設(shè)干筋條，這不僅能促使在轉(zhuǎn)鼓上形成由沉渣構(gòu)成的密實(shí)保護(hù)層，而且可以改善螺旋對(duì)沉渣的輸送作用，防止沉渣在轉(zhuǎn)鼓圓周上打滑。轉(zhuǎn)鼓圓錐局部的小端，對(duì)稱地布置有沉渣卸出孔。出渣孔一般有三種形式：徑向的、軸向的，半軸向半徑向的。徑向出渣孔構(gòu)造簡(jiǎn)單；軸向出渣孔可增加轉(zhuǎn)鼓的有效工作長(zhǎng)度，不積渣；后者介于前二者之間。為了保護(hù)卸渣孔免于磨損，卸渣孔內(nèi)可安裝硬質(zhì)合金保護(hù)襯套。臥螺離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓的參數(shù)一般包括最大內(nèi)直徑、長(zhǎng)度、錐形局部的錐角和溢流直徑．臥螺離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓最重要的、而且有代表性的參數(shù)是最大內(nèi)直徑，這一參數(shù)通常列入離心機(jī)的型號(hào)。離心機(jī)的系列化也是以轉(zhuǎn)鼓最大內(nèi)直徑作為主要參數(shù)來(lái)制定的。轉(zhuǎn)鼓的最大內(nèi)直徑和轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定了離心機(jī)別離因數(shù)的大小。轉(zhuǎn)鼓體的全長(zhǎng)同最大直徑的比(稱為長(zhǎng)徑比)也是很關(guān)鍵的參數(shù)。對(duì)于易別離的物料，長(zhǎng)徑比為1～2，一般在1.5左右；對(duì)于難別離的物料，長(zhǎng)徑比為2.5～4，一般在3左右；長(zhǎng)徑比超過(guò)4時(shí)，在制造上有困難，但它是未來(lái)開(kāi)展的方向。2.2.2螺旋輸送器螺旋輸送器是螺旋卸料離心機(jī)的主要部件，它能連續(xù)地把沉渣送至排渣口并排出機(jī)外，它的構(gòu)造、材料和參數(shù)不僅關(guān)系到離心機(jī)的生產(chǎn)能力、工作壽命，而且還關(guān)系到別離效果的好壞[8]-[9]。螺旋輸送器的筒體與轉(zhuǎn)鼓同心安裝在軸承上，螺旋輸送器邊緣所形成的回轉(zhuǎn)外廓通常同轉(zhuǎn)鼓的形狀一樣。即有單錐、筒錐、雙錐等形式。為了輸送沉降在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)外表的物料，螺旋與轉(zhuǎn)鼓以一樣的方向旋轉(zhuǎn)，但轉(zhuǎn)速不同(一般轉(zhuǎn)差為轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的0.2～3%)，此轉(zhuǎn)差是由行星差速器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。螺旋輸送器一般由螺旋葉片、內(nèi)筒、加料隔倉(cāng)、左右軸頸等組成(圖2.2)。圖2.2連續(xù)整體螺旋部件示意圖圖2.3內(nèi)筒是柱-柱的螺旋螺旋輸送器推料葉片的形式很多，有連續(xù)整體螺旋葉片、連續(xù)帶狀螺旋葉片喝連續(xù)式螺旋葉片等。最常用的是連續(xù)整體式螺旋葉片，這種螺旋葉片制造比擬容易，同時(shí)亦適用多種物料別離。螺旋葉片頭數(shù)，根據(jù)使用要求可以是單頭螺旋、雙頭螺旋、也可以是多頭螺旋。與單頭螺旋相比，雙頭螺旋能保證沉渣在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)較均勻地分布，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，并且雙頭螺旋有較高的沉渣輸送能力。脫液型螺旋卸料沉降離心機(jī)一般采用雙頭螺旋，而澄清型離心機(jī)大都采用單頭螺旋。內(nèi)筒一般是焊接或鑄造而成的空心筒體。內(nèi)筒的形狀一般有單錐、柱-錐或由大小柱筒組合而成的形式，筒內(nèi)用橫隔板分隔成一個(gè)或兩個(gè)以上有加料孔的加料隔倉(cāng)，以適應(yīng)因液層深度改變后，沉降區(qū)長(zhǎng)度的變化而引起加料位置的變化。這是因?yàn)檫^(guò)去認(rèn)為最適宜的加料位置是在脫水區(qū)與沉降區(qū)的交界處。但目前認(rèn)為加料位置放在轉(zhuǎn)鼓柱錐段交界處較適宜，可防止對(duì)沉渣的沖刷，別離效果反而更好。這樣，不管液層深度如何變化，只有一個(gè)加料位置，只需一個(gè)加料隔倉(cāng)，可簡(jiǎn)化內(nèi)筒構(gòu)造。螺旋葉片材料一般與轉(zhuǎn)鼓材料一樣。但是，當(dāng)別離物料中的固體粒子磨蝕性很大時(shí)，葉片外表很容易被磨損。螺旋葉片磨損后，通常會(huì)使螺旋的輸渣能力降低，造成沉渣含濕量增大。如果沉渣與螺旋葉片的摩擦力大于沉渣與轉(zhuǎn)鼓內(nèi)外表的摩擦力，則沉渣就粘附在螺旋葉片上并和螺旋一起旋轉(zhuǎn)，于是沉渣就不能從轉(zhuǎn)鼓中卸出，并逐漸塞滿轉(zhuǎn)鼓。為防止這種現(xiàn)象發(fā)生，就要求葉片材料必須具有高的硬度和耐磨性，提高螺旋葉片外表的硬度和耐磨性。2.2.3差速器差速器為行星輪減速器，它由外轉(zhuǎn)子通過(guò)空心軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，使螺旋推料器的轉(zhuǎn)速比錐形轉(zhuǎn)鼓快一定的轉(zhuǎn)速，這個(gè)差值一般是轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的0.2~3%，通常稱為差轉(zhuǎn)速[10]-[11]。差轉(zhuǎn)速使螺旋推料器的螺旋葉片與轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因而螺旋推料器可以推送固體物料。當(dāng)懸浮液從右端進(jìn)料連續(xù)參加時(shí)，由于轉(zhuǎn)鼓回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力的作用下，物料聚集在轉(zhuǎn)鼓大端，形成一沉降區(qū)。在沉降區(qū)里，懸浮液中的固相物料受離心力的作用而沉降到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上，并被螺旋推料器送到轉(zhuǎn)鼓小端的枯燥區(qū)，最后從卸渣口甩出。錐形轉(zhuǎn)鼓大端的端面上開(kāi)有圓形口，到達(dá)一定的深度的澄清液從溢流口流出，這樣就實(shí)現(xiàn)了固、液的別離。圖2.4差速機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2.3螺旋卸料沉降離心機(jī)的技術(shù)參數(shù)選擇一般而言，離心記得技術(shù)參數(shù)是根據(jù)別離過(guò)程的要求和經(jīng)濟(jì)性原則，綜合平衡各種因素而進(jìn)展選擇的。螺旋沉降離心機(jī)的技術(shù)參數(shù)包括(1)構(gòu)造方面的參數(shù)：轉(zhuǎn)鼓內(nèi)直徑D、轉(zhuǎn)鼓總長(zhǎng)度L、轉(zhuǎn)鼓半錐角、轉(zhuǎn)鼓溢流口處直徑、螺旋的螺距S或升角；(2)操作方面的參數(shù)：轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速n或角速度、轉(zhuǎn)鼓與螺旋的轉(zhuǎn)速差。選擇和確定合理的技術(shù)參數(shù)是設(shè)計(jì)螺旋沉降離心機(jī)的首要任務(wù)。選擇這些技術(shù)參數(shù)的依據(jù)是：懸浮液的特征、處理量、別離效率的要求、沉渣產(chǎn)量、渣含濕量、輸渣功率等。在諸多參數(shù)和因素中，必須首先解決主要參數(shù)確實(shí)定。2.3.1轉(zhuǎn)鼓直徑轉(zhuǎn)鼓直徑D確實(shí)定要考慮離心機(jī)系列型號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，單機(jī)生產(chǎn)能力的物料性質(zhì)。轉(zhuǎn)鼓直徑是系列型號(hào)的主要尺寸數(shù)據(jù)。系列中轉(zhuǎn)鼓直徑的數(shù)值是從優(yōu)先數(shù)系中，選取幾何級(jí)數(shù)公比來(lái)確定的。在L/D一定情況下，生產(chǎn)能力大致與成正比。本設(shè)計(jì)中轉(zhuǎn)鼓直徑：D=800mm轉(zhuǎn)鼓形狀：柱錐形材料：0Crl8Ni9不銹鋼2.3.2轉(zhuǎn)鼓長(zhǎng)度轉(zhuǎn)鼓長(zhǎng)度L按長(zhǎng)徑比值來(lái)確定。轉(zhuǎn)鼓體的全長(zhǎng)同最大直徑的比(稱為長(zhǎng)徑比)也是很關(guān)鍵的參數(shù)。對(duì)于易別離的物料，長(zhǎng)徑比為1～2，一般在1.5左右；對(duì)于難別離的物料，長(zhǎng)徑比為2.5～4，一般在3左右；長(zhǎng)徑比超過(guò)4時(shí)，在制造上有困難，但它是未來(lái)開(kāi)展的方向?，F(xiàn)取長(zhǎng)徑比=3.2，則轉(zhuǎn)鼓長(zhǎng)度=800×3.2=2560mm當(dāng)轉(zhuǎn)鼓直徑D、總長(zhǎng)度、錐段小端出渣口直徑D3一定時(shí)，沉降區(qū)長(zhǎng)度受液層深度h和半錐角變化的影響。如圖2-3所示當(dāng)L、、不變，將實(shí)線所示的、h改為虛線所示尺寸時(shí)，可以看出沉降區(qū)長(zhǎng)度的變化是很大的。因而h值和角值的選擇對(duì)懸浮液處理能力有影響。圖2.5，h值對(duì)沉降區(qū)長(zhǎng)度的影響示意圖——柱錐段總長(zhǎng)度：——柱筒段沉降區(qū)長(zhǎng)度——錐段長(zhǎng)度——錐筒段沉降區(qū)長(zhǎng)度——物料環(huán)內(nèi)徑——轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑：——錐段小端出渣口半徑——液層深度：——圓錐段半錐角從圖2.5可知柱筒段沉降區(qū)長(zhǎng)度：式中，一般常用值=0.6~0.7，取=0.65將上述各數(shù)據(jù)代入可得：錐段小端出渣口半徑：柱筒段沉降區(qū)長(zhǎng)度〔即轉(zhuǎn)鼓柱筒段長(zhǎng)度〕：則轉(zhuǎn)鼓錐段長(zhǎng)度：液層深度h=50mm則物料環(huán)內(nèi)徑：錐筒段沉降區(qū)長(zhǎng)度：則沉降區(qū)長(zhǎng)度：2.3.3轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速參考工業(yè)LW-800型離心機(jī)，轉(zhuǎn)速范圍1250~2000r/min又因轉(zhuǎn)鼓材料為1Crl8Ni9Ti不銹鋼，這種材料的各種轉(zhuǎn)鼓直徑的最大允許轉(zhuǎn)速和別離因數(shù)如下表2-1所示。表2-1最大允許轉(zhuǎn)速和最大別離因數(shù)D(mm)3504506008001000〔r/min〕4100320024001800140033002350190014001150現(xiàn)選取轉(zhuǎn)速n=1500r/min2.3.4轉(zhuǎn)鼓半錐角一般取取值范圍5°~18°；>8°為推送較難輸送的沉渣。本設(shè)計(jì)選取半錐角：=7°2.3.5池深與轉(zhuǎn)鼓半徑比規(guī)定范圍為0.05～0.2，現(xiàn)取0.1。2.3.6螺旋輸送器選擇連續(xù)整體螺旋輸送器，左旋，雙頭螺旋。2.3.7生產(chǎn)能力表2-2螺旋沉降離心機(jī)的生產(chǎn)能力范圍系列LW-200LW-350LW-450LW-600LW-800LW-1000生產(chǎn)能力Q※〔〕G〔〕0.5-1.50.1-0.31.5-40.3-14-100.75-210-301.5-4—2-6—5-10※值是按≤3考慮的，當(dāng)=4時(shí)，值可以提高20-30%參考上表，生產(chǎn)能力范圍設(shè)計(jì)參數(shù)匯總：表2-3根本參數(shù)及主要計(jì)算數(shù)據(jù)根本參數(shù)單位內(nèi)容轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速r/min1500差轉(zhuǎn)速r/min30轉(zhuǎn)鼓大段內(nèi)徑mm800轉(zhuǎn)鼓長(zhǎng)度mm2560長(zhǎng)徑比3.2半錐角7°沉降區(qū)長(zhǎng)度mm1989轉(zhuǎn)鼓直段長(zhǎng)度mm1582轉(zhuǎn)鼓錐段長(zhǎng)度mm978物料粘度cp0.81物料固相密度kg/m31600物料液相密度kg/m31360物料顆粒度μm15~300螺旋螺距mm2003.生產(chǎn)能力計(jì)算離心沉降過(guò)程涉及液體在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的流動(dòng)過(guò)程、懸浮液中的固相粒子在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的沉降過(guò)程、沉渣的輸送和脫水過(guò)程，這些過(guò)程對(duì)沉降離心機(jī)的生產(chǎn)能力和技術(shù)參數(shù)的選擇有重要的影響[12]-[13]。雖然對(duì)這些問(wèn)題都進(jìn)展過(guò)許多實(shí)驗(yàn)性和理論性的研究，但由于懸浮液物料的多樣性及懸浮液固相粒子分布的多變性，因此至今還沒(méi)有找到能夠準(zhǔn)確計(jì)算沉降離心機(jī)生產(chǎn)能力和沉渣最終含濕量的可靠公式。在生產(chǎn)實(shí)踐中廣泛采用小型實(shí)驗(yàn)離心機(jī)試驗(yàn)，取得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，再進(jìn)展模擬放大。沉降離心機(jī)的生產(chǎn)能力取決于液體的軸向流速和粒子的離心沉降速度，前者由于不同的流動(dòng)理論而有不同的計(jì)算方法，因而得出不同的生產(chǎn)能力計(jì)算方法。(1)按Σ理論計(jì)算生產(chǎn)能力；(2)按層流理論計(jì)算生產(chǎn)能力；(3)按線性理論計(jì)算生產(chǎn)能力。本設(shè)計(jì)以Σ理論計(jì)算臥螺沉降離心機(jī)的生產(chǎn)能力。Σ理論是由安布勒(Alnblor)于1952年提出的，由于其表達(dá)式簡(jiǎn)單，概念明確，一直沿用至今[14-15]。在保證具有一定澄清度條件下的生產(chǎn)能力()，按照Σ理論，對(duì)于具有圓錐形轉(zhuǎn)鼓的螺旋型離心機(jī)，實(shí)際生產(chǎn)能力的計(jì)算公式可表達(dá)為：〔3-1〕圖3.1螺旋型離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓剖面示意圖式中——修正系數(shù)：；——當(dāng)量沉降面積，對(duì)于臥螺離心機(jī)，可近似表達(dá)為[17]：——給定液體中作沉降式的極限沉降速度：——固相密度：=1600——液相密度：=1360——兩相密度差——沉降區(qū)的有效長(zhǎng)度：=1989；——臨界粒徑：=15；——液相粘度：=0.81×——圓柱段轉(zhuǎn)鼓長(zhǎng)：=1582——圓錐段轉(zhuǎn)鼓長(zhǎng)：=978——轉(zhuǎn)鼓角速度：=157rad/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：帶有修正因子的計(jì)算公式：考慮到葉片所占空間會(huì)降消沉降固相所需時(shí)間[，故修正因子=0.94。再考慮到轉(zhuǎn)鼓由螺旋推進(jìn)器輸送的沉渣也要排開(kāi)體積與其相等的液體，故第二修正因子被取成：=0.67(柱-錐形)因而，對(duì)柱錐形螺旋，實(shí)際當(dāng)量沉降面積公式為：將上述各值代入式〔3-1〕即可得離心機(jī)的生產(chǎn)能力：則可知本工程的離心機(jī)生產(chǎn)能力為：=40則，進(jìn)料口直徑計(jì)算公式可表達(dá)為：式中——生產(chǎn)量：=40——物料流速：=1.5m/s；則，將上述各數(shù)據(jù)代入可得進(jìn)料口直徑：圓整后為100查《化工原理》[16]附表二十四〔管子規(guī)格〕公稱直徑：100外徑：114壁厚：44傳動(dòng)設(shè)計(jì)4.1螺旋卸料離心機(jī)差速器在螺旋卸料離心機(jī)中，離心沉降別離出的沉渣沿轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上的縱向移動(dòng)，是靠螺旋相對(duì)轉(zhuǎn)鼓導(dǎo)前或滯后的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。為了保證轉(zhuǎn)鼓和螺旋以不同的角速度同向回轉(zhuǎn)，并得到最正確的轉(zhuǎn)差值，因此，螺旋卸料離心機(jī)從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)之問(wèn)都需要一個(gè)傳動(dòng)裝置，已不再采用簡(jiǎn)單傳動(dòng)組成的開(kāi)式運(yùn)動(dòng)鏈。因轉(zhuǎn)鼓、螺旋分別用不同的電動(dòng)機(jī)通過(guò)簡(jiǎn)單傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)，并以一定轉(zhuǎn)差同向回轉(zhuǎn)時(shí)，兩者運(yùn)動(dòng)鏈互不相連，不能形成封閉運(yùn)動(dòng)鏈，這就導(dǎo)致要求電動(dòng)機(jī)容量很大，并消耗較多的能量，同時(shí)還將使傳動(dòng)裝置趨于笨重。為了防止功率上的大量損失，以及得到緊湊的輕構(gòu)造，故現(xiàn)代螺旋卸料離心機(jī)的傳動(dòng)裝置都廣泛地采用了以行星傳動(dòng)為根基，由轉(zhuǎn)鼓、物料和螺旋問(wèn)形成的摩擦而構(gòu)成的封閉運(yùn)動(dòng)鏈。差速器傳動(dòng)裝置是螺旋卸料離心機(jī)中最復(fù)雜而又極為重要的部件，其性能和質(zhì)量往往決定著整個(gè)機(jī)器的工作能力和可靠性。欲設(shè)計(jì)出體積小、重量輕、可靠耐用、效率高的差速器，就必須正確選擇傳動(dòng)類型，準(zhǔn)確合理地進(jìn)展構(gòu)造設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算，精細(xì)制造齒輪、行星輪軸承和轉(zhuǎn)臂等主要構(gòu)件，并嚴(yán)格進(jìn)展動(dòng)平衡，這樣設(shè)計(jì)制造的傳動(dòng)裝置，才能使螺旋卸料離心機(jī)在生產(chǎn)中得到正常的運(yùn)轉(zhuǎn)。漸開(kāi)線行星齒輪差速器是現(xiàn)代螺旋卸料離心機(jī)中應(yīng)用最廣泛的傳動(dòng)形式。這種差速器的構(gòu)造有2K-H、3K和K-H-V三種，其中以2K-H應(yīng)用最多，3K次之。目前最典型的構(gòu)造是雙級(jí)2K-H型。4.2漸開(kāi)線行星齒輪差速器形式的選擇漸開(kāi)線行星齒輪差速器有各種型式，如2K-H、3K和K-H-V等。在特定的工作條件下，正確選擇螺旋卸料離心機(jī)的差速器，是設(shè)計(jì)差速器必須首先解決的問(wèn)題。選擇傳動(dòng)型式時(shí)，必須遵循一系列的準(zhǔn)則，其中以傳動(dòng)的外廓尺寸、重量、效率、傳動(dòng)對(duì)制造技術(shù)的要求等，是選擇傳動(dòng)型式的最重要的準(zhǔn)則。螺旋卸料離心機(jī)上應(yīng)用最廣的試2K-HI型。當(dāng)齒數(shù)比小于8時(shí)，適中選擇行星齒輪數(shù)，且行星輪間負(fù)荷分配均勻時(shí)，2K-HI型的外廓尺寸和重量很小。在速度、功率和工作條件方面都沒(méi)有限制。為了滿足螺旋卸料離心機(jī)工藝上提出的要求，常設(shè)計(jì)成雙極2K-HI型差速器。綜上所述，欲得到外廓尺寸小，重量輕，效率高，制造、裝配簡(jiǎn)單等優(yōu)良指標(biāo)的傳動(dòng)，根據(jù)選擇傳動(dòng)類型式的準(zhǔn)則綜合考慮，推薦選用雙極2K-HI型傳動(dòng)作為螺旋卸料離心機(jī)的差速器。因此本設(shè)計(jì)選用：表4-1傳動(dòng)型式傳動(dòng)比范圍效率工作時(shí)最大功率備注2K-HI(二級(jí))8600.97~0.996不限用于任何工作條件下的大、中、小功率傳動(dòng)。制造方便、軸向尺寸小。4.3NC系列齒輪行星差速器的構(gòu)造原理NC型齒輪行星差速器由兩級(jí)NGW行星齒輪機(jī)構(gòu)組成(圖4.1)[25]-[26]，內(nèi)齒圈B1，B2連接的外殼和離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓固聯(lián)，并與主傳動(dòng)皮帶輪連接，輸入主傳動(dòng)轉(zhuǎn)速。輸出軸以花鍵軸頭和離心機(jī)的螺旋卸料器軸連接，一級(jí)中心輪A1由輔傳動(dòng)皮帶輪通過(guò)扭矩離合器和輸入軸!輸入輔傳動(dòng)轉(zhuǎn)速，由行星輪架(系桿)X1自帶的二級(jí)中心輪A2耦合到第二級(jí)行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，進(jìn)一步減速輸出。圖4.1NC差速器構(gòu)造原理圖主傳動(dòng)轉(zhuǎn)速和輔傳動(dòng)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速差為。假設(shè)一級(jí)中心輪齒數(shù)為，一級(jí)內(nèi)齒輪齒數(shù)為，二級(jí)中心輪齒數(shù)為，二級(jí)內(nèi)齒輪齒數(shù)為，則輸出軸(即離心機(jī)的螺旋卸料器)和轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速差為設(shè)計(jì)考慮了輸出轉(zhuǎn)速差小于2r/min的情況，行星機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比設(shè)計(jì)為35，57，93和159幾個(gè)公稱傳動(dòng)比。當(dāng)傳動(dòng)比大時(shí)，由于中心輪直徑很小，行星輪個(gè)數(shù)受臨界條件限制，因此i>57的情況，可采用2個(gè)行星輪，而其他采用3行星輪構(gòu)造。行星機(jī)構(gòu)還有一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)，即可以根據(jù)實(shí)際需要，很方便地改變各級(jí)齒輪的配齒方案，得到所需的各種傳動(dòng)比。4.4NC系列行星齒輪差速器的根本參數(shù)NC系列行星齒輪差速器的根本型式如圖4.1這種差速器在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的LW，WL各種型式離心機(jī)上配套應(yīng)用，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)考驗(yàn)，到達(dá)了較好效果?？膳溆玫霓D(zhuǎn)鼓直徑為180~800mm，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速3500～5500r/min，輸出差轉(zhuǎn)速為2～80r/min，所配離心機(jī)的別離因素可到達(dá)4400～5500，具體性能參數(shù)如表4-2.因此，本設(shè)計(jì)選用NC4型。表4-2型號(hào)公稱傳動(dòng)比i公稱輸出轉(zhuǎn)矩/N·m輸出軸最高轉(zhuǎn)速/r·min-1驅(qū)動(dòng)功率/kW適配主機(jī)轉(zhuǎn)鼓直徑/mm質(zhì)量/kgNC157,96195055002.2~426064NC257,93,159260045003~5.536090NC357,93360040004~7.5500100NC457,96490035005.5~118001705臥螺離心機(jī)物料輸送的功率計(jì)算臥螺離心機(jī)的功率計(jì)算及電機(jī)選擇是臥螺離心機(jī)設(shè)計(jì)中的重要組成局部。根據(jù)臥螺離心機(jī)的工作要求進(jìn)展功率計(jì)算，可以合理地確定主、輔電動(dòng)機(jī)的功率，選擇電機(jī)及差速器。臥螺離心機(jī)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)的構(gòu)造有關(guān)，一般情況下，臥螺離心機(jī)所需功率包括下幾個(gè)方面：(1)啟動(dòng)轉(zhuǎn)鼓等轉(zhuǎn)動(dòng)件所需功率；(2)啟動(dòng)物料到達(dá)操作轉(zhuǎn)速所需功率；(3)抑制軸與軸承摩擦所需功率；(4)抑制轉(zhuǎn)鼓，物料與空氣摩擦所需功率；(5)卸出物料所需功率。5.1啟動(dòng)轉(zhuǎn)鼓等轉(zhuǎn)動(dòng)件所需功率欲使臥螺離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓等轉(zhuǎn)動(dòng)件，由靜止?fàn)顟B(tài)到達(dá)工作轉(zhuǎn)速具有一定的動(dòng)能，必須由外界作功，該功為(5.1)式中——轉(zhuǎn)動(dòng)件線速度，m/s；——轉(zhuǎn)動(dòng)件繞軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，；啟動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)件的平均功率，為：(5.2)式中——啟動(dòng)時(shí)間，s；——轉(zhuǎn)鼓角速度：=157rad/s轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算：轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，主要考慮轉(zhuǎn)鼓、推進(jìn)器、差速器皮帶輪等質(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10-20%即可。式中——轉(zhuǎn)鼓總質(zhì)量，估算——旋轉(zhuǎn)件平均旋轉(zhuǎn)半徑，代入數(shù)值估算，轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：=代入式(5.2)可得：(kW)由公式(5.2)可以看出，選擇不同的值可計(jì)算出不同的啟動(dòng)功率。按啟動(dòng)時(shí)間計(jì)算所需啟動(dòng)功率如表5-1所列：表5-1啟動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)部件所需功率列表序號(hào)123456789203040506070809010074493730252119115155.2啟動(dòng)物料到達(dá)工作轉(zhuǎn)速所需功率對(duì)于連續(xù)進(jìn)料臥螺離心機(jī)，參加的物料被別離為沉渣和別離液等組分，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)某種別離操作，單位時(shí)間內(nèi)排出的個(gè)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，則使參加物料到達(dá)工作轉(zhuǎn)速所需的功率為：(kW)(5.3)式中——單位時(shí)間被別離各組分處理量,固相：，液相：——轉(zhuǎn)鼓內(nèi)各組分旋轉(zhuǎn)半徑：固相：，液相：——物料被別離的組分?jǐn)?shù)代入式〔5.3〕得：kW5.3抑制軸與軸承摩擦所需功率抑制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外表間的相對(duì)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(duì)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，抑制支撐軸承摩擦所需的功率就可以由如下公式來(lái)表達(dá)：(5.4)式中——軸與軸承間摩擦系數(shù)；、——分別為軸頸外表的線速度，m/s；、——分別為兩軸承處的支反力，N；、——?jiǎng)e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(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e=D/1000(D為轉(zhuǎn)鼓直徑)計(jì)算。所以軸上的總載荷可按如下公式計(jì)算：(5.5)轉(zhuǎn)動(dòng)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(jì)圖紙可知，左右支撐軸承處軸徑為：則將上述各數(shù)據(jù)代入式〔5.4〕可得抑制支撐軸承摩擦所需的功率：kW5.4抑制空氣摩擦所需功率臥螺沉降式離心機(jī)工作時(shí)，轉(zhuǎn)鼓外外表、物料層內(nèi)外表都會(huì)因抑制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，想要準(zhǔn)確的計(jì)算不容易到達(dá)，因此一般工程計(jì)算中根據(jù)經(jīng)歷，都習(xí)慣采用一些近似的計(jì)算方法，在這里抑制空氣摩擦所需的功率可以由如下公式來(lái)計(jì)算：(5.6)式中——空氣密度：常壓下取=1.29kg/m3；——轉(zhuǎn)鼓的長(zhǎng)度：=2.56m；——轉(zhuǎn)鼓角速度：=157rad/s；——轉(zhuǎn)鼓外半徑：=0.408m——轉(zhuǎn)鼓中物料層的內(nèi)半徑:=0.35m。將上述各值帶入式〔5.6〕可得抑制空氣摩擦所需功率kW5.5卸出物料所需功率對(duì)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)抑制沉渣的離心慣性力沿轉(zhuǎn)鼓母線的分力消耗功率；(2)抑制沉渣與轉(zhuǎn)鼓壁摩擦所消耗功率；(3)抑制沉渣與螺旋葉片摩擦消耗功率。計(jì)算時(shí)將卸料功率分為錐段和柱段兩局部，分別計(jì)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)5.5.1圓錐形轉(zhuǎn)鼓段推料功率計(jì)算對(duì)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(jì)算出圓錐段轉(zhuǎn)鼓的推料功率，其計(jì)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(zhǎng)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，。將上述各值代入式〔5.8〕可得圓錐段轉(zhuǎn)鼓的推料功率：5.5.2圓柱段轉(zhuǎn)鼓推料消耗功率計(jì)算(5.9)式中——全部圓柱段長(zhǎng)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(duì)圓柱段；——沉渣與螺旋葉片間的摩擦系數(shù)，對(duì)圓柱段。則將上述數(shù)值代入式〔5.9〕可得圓柱段轉(zhuǎn)鼓的推料功率：kW所以將上述計(jì)算結(jié)果代入式〔5.7〕可得總的卸料功率：=+kW5.6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(dòng)狀態(tài)下消耗的功率，另一種是離心機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中消耗的功率。在啟動(dòng)階段消耗的總功率為：則由上式可知啟動(dòng)時(shí)間不一樣啟動(dòng)功率也不一樣，啟動(dòng)時(shí)間越短，消耗的功率就越大，啟動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)，消耗的功率越小。在實(shí)際生產(chǎn)中要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定啟動(dòng)時(shí)間和啟動(dòng)功率以符合現(xiàn)場(chǎng)裝置的要求，啟動(dòng)時(shí)間不能太長(zhǎng)，否則會(huì)影響現(xiàn)場(chǎng)各裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)效率；而啟動(dòng)時(shí)間也不能太短，啟動(dòng)時(shí)間太短會(huì)導(dǎo)致啟動(dòng)功率偏大，會(huì)導(dǎo)致裝置電器線路負(fù)荷過(guò)重，而且從經(jīng)濟(jì)型來(lái)講啟動(dòng)功率偏大也不符合節(jié)能的要?dú)?，因此?duì)啟動(dòng)時(shí)間和啟動(dòng)功率應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定一個(gè)適宜的范圍，以滿足裝置各方面的要求。在實(shí)際的啟動(dòng)時(shí)間選擇時(shí)，選擇啟動(dòng)時(shí)間為25秒較適宜，故在啟動(dòng)階段消耗的總功率為：kW在運(yùn)轉(zhuǎn)階段消耗的總功率為：kW由上述計(jì)算可以看出，離心機(jī)在啟動(dòng)階段所消耗的功率大于在操作轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)消耗的功率，新詞，離心機(jī)的額定功率主要還是參照啟動(dòng)功率來(lái)確定。以上幾節(jié)介紹的公式是理論功率計(jì)算公式，但其計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況會(huì)有一定出入。如5.5節(jié)討論：抑制沉渣的離心慣性力沿轉(zhuǎn)鼓母線的分力消耗功率、抑制沉渣與轉(zhuǎn)鼓壁摩擦所消耗功率、抑制沉渣與螺旋葉片摩擦消耗功率等等，要得到考慮較全面、實(shí)用的公式是比擬困難的，一般都采用理論計(jì)算并參考生產(chǎn)實(shí)際數(shù)據(jù)來(lái)合理確實(shí)定電機(jī)功率。臥螺離心機(jī)工作時(shí)的啟動(dòng)順序?yàn)椋簡(jiǎn)?dòng)輔助電機(jī)一運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)后一啟動(dòng)主電機(jī)一空載臥螺離心機(jī)到達(dá)額定轉(zhuǎn)速一啟動(dòng)進(jìn)料電機(jī)供料一正常運(yùn)轉(zhuǎn)?？紤]到臥螺離心機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，只需較小的功率即可維持其正常運(yùn)轉(zhuǎn)，以上介紹的功率計(jì)算方法得出的臥螺離心機(jī)功率較實(shí)際所需功率大，不利于節(jié)約能源。在本項(xiàng)設(shè)計(jì)中，離心機(jī)的額定功率為：kW。6.強(qiáng)度計(jì)算6.1轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度計(jì)算離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓是一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)百至數(shù)萬(wàn)轉(zhuǎn)以上的高速回轉(zhuǎn)殼體。高速回轉(zhuǎn)時(shí)，在離心力的作用下轉(zhuǎn)鼓壁內(nèi)要產(chǎn)生很大的應(yīng)力，這些應(yīng)力是由于高速回轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)鼓金屬的自身質(zhì)量產(chǎn)生的離心力，及在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上附著的篩網(wǎng)、物料和液體層所產(chǎn)生的離心力都作用在轉(zhuǎn)鼓壁上，使轉(zhuǎn)鼓壁內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力。因此，轉(zhuǎn)鼓的強(qiáng)度計(jì)算必須同時(shí)考慮這幾局部離心力所產(chǎn)生的應(yīng)力[27]。6.1.1圓柱形轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度計(jì)算對(duì)于帶物料旋轉(zhuǎn)的離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓，其環(huán)向應(yīng)力可以分為兩局部來(lái)計(jì)算，一局部是轉(zhuǎn)鼓空載旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的周向應(yīng)力，另一局部是物料載荷產(chǎn)生的周向應(yīng)力。具體計(jì)算方法如下所示：〔1〕轉(zhuǎn)鼓空載旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的周向應(yīng)力〔6.1〕式中——轉(zhuǎn)鼓壁開(kāi)孔引起的表現(xiàn)密度減小系數(shù)根據(jù)《離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)JB/T8051-96》中的有關(guān)規(guī)定轉(zhuǎn)鼓壁開(kāi)孔引起的表現(xiàn)密度減小系數(shù)q值確實(shí)定可以按下式確定：〔6.2〕對(duì)于本工程，離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓是不開(kāi)孔轉(zhuǎn)鼓，=1；—轉(zhuǎn)鼓材料的密度：=7.85g/m3〔0Cr18Ni9〕；——轉(zhuǎn)鼓壁平均半徑：=400+8/2=404mm；——轉(zhuǎn)鼓角速度：=157rad/s。將上述各值帶入式〔6.1〕可得空轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的周向應(yīng)力：〔2〕圓柱轉(zhuǎn)鼓內(nèi)由物料載荷離心壓力產(chǎn)生鼓壁周向應(yīng)力圓柱形轉(zhuǎn)鼓內(nèi)由物料等載荷離心壓力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)鼓壁周向應(yīng)力和物料載荷分布的均勻程度有關(guān)，對(duì)液體和能流動(dòng)的物料產(chǎn)生的周向應(yīng)力可以按下式計(jì)算：〔6.3〕式中——轉(zhuǎn)鼓角速度：=157rad/s；——處理物料密度：=1.36g/m3；——轉(zhuǎn)鼓內(nèi)半徑：=400mm；——轉(zhuǎn)鼓平均半徑：=404mm；——轉(zhuǎn)鼓壁厚：=8mm；Z——轉(zhuǎn)鼓的加強(qiáng)箍系數(shù)，當(dāng)不用加強(qiáng)箍時(shí)，取加強(qiáng)箍系數(shù)：Z=1。將上述各值帶入式〔6.3〕可得由物料等載荷離心壓力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)鼓周向應(yīng)力：〔3〕圓柱形轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度驗(yàn)算對(duì)于液體和能流動(dòng)的濃漿的物料載荷，其載荷屬于質(zhì)量均布的載荷，其相應(yīng)的應(yīng)力可以由下式計(jì)算得出：〔6.4〕式中——當(dāng)轉(zhuǎn)鼓為空時(shí)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的周向應(yīng)力；——由物料等載荷離心壓力產(chǎn)生的鼓壁周向應(yīng)力；——焊縫系數(shù)。轉(zhuǎn)鼓的焊縫的機(jī)械性能應(yīng)當(dāng)相當(dāng)于或優(yōu)于轉(zhuǎn)鼓壁材料的機(jī)械性能，為此引入焊縫系數(shù)來(lái)考慮焊縫處強(qiáng)度的削弱，對(duì)于按《GB11345》規(guī)定進(jìn)展100%射線探傷檢查或者其他等效的探傷方法進(jìn)展檢查的焊縫，其焊縫系數(shù)應(yīng)?。?0.95。在本工程中，去焊縫系數(shù)=0.95。因此，轉(zhuǎn)鼓圓筒段的應(yīng)力應(yīng)為：由《鋼制壓力容器GB150-1998》知，對(duì)高合金鋼許用應(yīng)力可?。?轉(zhuǎn)鼓材料為0Cr18Ni9，根據(jù)其材料特性表可知：鋼材標(biāo)準(zhǔn)常溫屈服點(diǎn)：=137MPa，則轉(zhuǎn)鼓的許用應(yīng)力為：=91MPa則，=66.32MPa<=91MPa，圓柱形轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度滿足使用要求。6.1.2圓錐形轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度計(jì)算對(duì)于半錐角小于80°的圓錐轉(zhuǎn)鼓，其應(yīng)力可以根據(jù)無(wú)力矩理論推導(dǎo)而來(lái)。在殼體的無(wú)力矩理論中不考慮殼體中的剪力和彎曲力矩。對(duì)于半錐角不大的圓錐形殼體是有最夠的準(zhǔn)確性的。在本工程中，圓錐殼體的半錐角為7°，因此，本工程圓錐殼體的應(yīng)力和應(yīng)變按照無(wú)力矩理論進(jìn)展分析計(jì)算。〔1〕空轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)時(shí)鼓壁內(nèi)周向應(yīng)力高速回轉(zhuǎn)下的圓錐形殼體，其鼓壁質(zhì)量產(chǎn)生的離心力垂直于回轉(zhuǎn)軸，在軸向沒(méi)有分力，故不能產(chǎn)生經(jīng)線方向的應(yīng)力。鼓壁質(zhì)量產(chǎn)生的離心力在壁面法線方向的分力、在鼓壁中引起的環(huán)向應(yīng)力計(jì)算見(jiàn)式：〔6.5〕在圓錐段轉(zhuǎn)鼓的大口處周向應(yīng)力最大，小口處周向應(yīng)力最小，其周向應(yīng)力沿經(jīng)線方向的分布是不均勻的，因此圓錐段轉(zhuǎn)鼓的環(huán)向應(yīng)力又可以表達(dá)為以下公式：〔6.6〕式中——轉(zhuǎn)鼓壁開(kāi)孔引起的表現(xiàn)密度減小系數(shù)：=1；——轉(zhuǎn)鼓材料密度：=7.85g/m3；——轉(zhuǎn)鼓平均半徑：=404mm；——轉(zhuǎn)鼓角速度：=157rad/s；將上述各值帶入式〔6.6〕可得空轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)時(shí)鼓壁內(nèi)周向應(yīng)力為：〔2〕圓錐段轉(zhuǎn)鼓物料載荷產(chǎn)生的周向應(yīng)力圓錐段轉(zhuǎn)鼓物料載荷產(chǎn)生的周向應(yīng)力可以由下式表達(dá)：〔6.7〕式中——轉(zhuǎn)鼓角速度：=157rad/s；——處理物料密度：=1.36g/m3；——轉(zhuǎn)鼓內(nèi)半徑：=400mm；——轉(zhuǎn)鼓平均半徑：=404mm；——轉(zhuǎn)鼓壁厚：=8mm；——轉(zhuǎn)鼓半錐角：=7°。將上述各值帶入式〔6.7〕可得圓錐段轉(zhuǎn)鼓物料載荷產(chǎn)生的周向應(yīng)力：〔3〕圓錐轉(zhuǎn)鼓環(huán)向總應(yīng)力對(duì)于液體和能流動(dòng)的濃漿的物料載荷，其載荷屬于質(zhì)量均布的載荷，其相應(yīng)的應(yīng)力可以由下式計(jì)算得出：式中——當(dāng)轉(zhuǎn)鼓為空時(shí)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的周向應(yīng)力；——由物料等載荷離心壓力產(chǎn)生的鼓壁周向應(yīng)力；——焊縫系數(shù)。轉(zhuǎn)鼓的焊縫的機(jī)械性能應(yīng)當(dāng)相當(dāng)于或優(yōu)于轉(zhuǎn)鼓壁材料的機(jī)械性能，為此引入焊縫系數(shù)來(lái)考慮焊縫處強(qiáng)度的削弱，對(duì)于按《GB11345》規(guī)定進(jìn)展100%射線探傷檢查或者其他等效的探傷方法進(jìn)展檢查的焊縫，其焊縫系數(shù)應(yīng)取：K=0.95。在本工程中，去焊縫系數(shù)K=0.95。因此，轉(zhuǎn)鼓圓錐段的應(yīng)力應(yīng)為：則，<=91MPa，圓錐段轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度滿足使用要求。6.2軸的強(qiáng)度校核軸的強(qiáng)度計(jì)算有三種方法：[28-29]1〕按轉(zhuǎn)矩估算軸徑；2〕按當(dāng)量彎矩近似計(jì)算；3〕安全系數(shù)的精度校核計(jì)算。此螺旋支承軸既受彎矩也受扭矩，因按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算(1)受力簡(jiǎn)圖圖6-1估計(jì)受力為轉(zhuǎn)鼓總重量的一半，則列受力平衡方程和彎矩平衡方程(2)剪力圖圖6-2(3)彎矩圖圖6-3(4)扭矩圖圖6-4圖6-5