油水分离机的设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 题  目：  油水分离机的设计  姓     名：    班级学号：   指导教师：    买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第   I  页  摘   要  油水分离机是一种利用高速旋转所产生的离心力达到不同物质的分离层的分离机的一种。分离机是 把混合的物质分离成两种或两种以上不同的物质的机器。 分离机是一种利用高速旋转所产生的离心力达到不同物质的分离层的分离机的一种。离心机已广泛用于工业、农业、化工、医学、纺织、治金、船舶、军工各个领域。例如：湿法采煤，中粉煤的回收，石油钻井泥浆的回收，放射性元素，三废治理污泥脱水，各 种石油化工产品的制造，各种抗菌素，淀粉及农药的制造，牛奶，啤酒，植物油等食物品的制造，织品，纤维脱水及合成纤维的制造，各种润滑油，燃料油的提纯等都采用分离机。离心机已成为国民经济各个部门广泛使用的一种通用的机械。本设计是对油水分离机的部分零件进行了改进。对其控制中的问题也进行了分析。对油水分离机的原理，应用，特点进行了分析。对其齿轮进行了较核。其目的是使油水分离机的寿命延长。对电动机也进行了选用，使其匹配。  关键词 ： 油水分离机  ； 齿轮 ； 设计  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第   页  he of of be by of to a to be to of in to of to to to of   买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 佳木斯大学教务处                                      目   录  摘   要   . I .   1 章  绪  论  . 2 离机的发展概况  . 2 离机的应用，特点及分类  . 2 水分离机的特点及应用  . 2 统分离器分类  . 3 统分离器液位和压力控制中存在的问题  . 4 压力液面控制  . 4 第  2 章  油水分离机的组成及工作原理  . 6 水分离机的组成  . 6 水分离机的工作原理  . 6 离机的工作原理  . 6 分计的工作原理  . 6 动停止装置工作原理  . 7 水分离机的主要技术参数  . 7 第  3 章  传动系统设计计算  . 9 动机的选用  . 9 轮参数设计  . 9  选参数  . 9 接触强度设计  . 9 要尺寸计算  . 10 齿轮强度校核  . 11 关数据及系数的确定  . 11 关系数查资料如下  . 12 算齿面接触疲劳强度  . 13 轴齿轮齿面接触疲劳强度校核  . 14 核齿根弯曲强度  . 15 算齿根弯曲强度  . 17 疲劳强度的校核  . 19 轴疲劳强度的计算  . 20 小  结   . 26 参考文献   . 27 致   谢   . 29 附录 1 中文译文  . 错误 !未定义书签。  附录 2 英文原文  . 错误 !未定义书签。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第   2  页  第  1 章   绪  论  分离机的发展概况  分离机是 把混合的物质分离成两种或两种以上不同的物质的机器。 分离机是一种利用高速旋转所产生的离心力达到不同物质的分离层的分离机的一种。  自从 1836年第一台工业用三足式离心机在德国出现，到今已有一百年的历史了，现已有了很大的发展，各种类型的离心机繁多，正在向技术发展，系列化、自动化方向发展，结构越来越复杂，专用的分离机 也越来越多。  分离 机已广泛用于工业、农业、化工、医学、纺织、治金、船舶、军工各个领域。例如：湿法采煤，中粉煤的回收，石 油钻井泥浆的回收，放射性元素，三废治理污泥脱水，各种石油化工产品的制造，各种抗菌素，淀粉及农药的制造，牛奶，啤酒，植物油等食物品的制造，织品，纤维脱水及合成纤维的制造，各种润滑油，燃料油的提纯等都采用分离机。离心机已成为国民经济各个部门广泛使用的一种通用的机械。 分离器要能保持良好的分离效果，需对其液位和压力进行控制。传统分离器液位和压力的控制采用定压控制技术。在分离器的变压力液面控制中，利用浮子液面控制器带动油和气调节阀，使其联合动作，控制原油和天然气的液量，完成对分离器中液位的调节，而不对分离器的压力进行 控制。变压力的液面控制方法可以最大程度地减小油气出口阀的节流，减小分离器的压力，提高分离效果。  分离机的应用，特点及分类  油气分离器和油气水三相分离器在油田接转站和联合站中有着广泛的应用。分离器要能保持良好的分离效果，需要对其液位和压力进行控制。本文从减小工艺流程中的节流损失、节能降耗、提高分离效率的角度，分析了传统分离器液面和压力的控制工艺，提出了一种简单可靠、降低能耗的分离器变压力液面控制方法。  油水分离机的特点及应用  油水分离器的原理是采用油水的比重不同，运用过滤、沉淀、浮升等方法汇集一体进行油水分离 的。   (1)去除效率高，设备对污水进行强化分离，提高出水水质，真正能达到国家要求的买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第   3  页  排放标准。   (2)结构独特，设计新型，脱离了传统的结构引进了新的设计思想，体现了在同类产品中的领先地位。   (3)结构简单、可靠，生产成本和使用成本低。在国内本产品的价格也大大低于气浮等产品的价格  ,   为广大中小饭店、快餐店连锁店所接受。   (4) 占地面积小，施工方便，工程造价低。   (5) 无能耗、无耗材，使用成本非常低，只需对产品按说明作简单的维护。   (6) 浮油和沉渣相对集中，便于收集和清捞，为今后形成高效率 、企业型、集中化废物收集创造条件  适用范围 : a. 厨房污水的隔油，出水动植物含量为  20 至  500 ；   b. 出水中悬浮物（  小于  1000 ；   c. 由处理污水量  1t/h 至  50t/h 的设备可供选择；   d. 可根据用户实际情况定做非标产品；   e. 多种材质制造；  传统分离器分类  (1)油气两相分离器   油气两相分离器将油气混合物来液分离成单一相态的原油和天然气，压力由天然气出口处的压力控制阀控制，液面由控制器控制 的出油阀调节。   天然气出口处的压力控制阀通常是自力式调节阀或配套压力变送器、控制器、气源的气动薄膜调节阀等。出油阀通常为配套液位传感器、控制器、气源的气动薄膜调节阀或浮子液面调节器操纵的出油调节阀等。  有的油气两相分离器是用气动薄膜调节阀控制分离器的压力，用浮子液面调节器操纵出油阀控制分离器液面。   (2)油气水三相分离器   油气水三相分离器在油井产物进行气液分离的同时，还能将原油中的部分水分离出来。随着油田的开发，油井产出液的含水量逐渐增多，三相分离器的应用也逐渐增多。结构不同，三相分离 器的控制方法也不同。两种典型分离器的控制原理如下：   口分流器把混合物大致分成汽液两相，液相进入集买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第   4  页  液部分。集液部分有足够的体积使自由水沉降至底部形成水层，其上是原油和含有较小水滴的乳状油层。原油和乳状油从挡板上面溢出。挡板下游的油面由液面控制器操纵出油阀控制于恒定的高度。水从挡板上游的出水口排出，油水界面控制器操纵排水阀的开度，使油水界面保持在规定的高度。分离器的压力由设在天然气管线上的阀门控制。   油自挡油板溢流至油池，油池中油面由液面控制器操纵的出油阀控制。水从油池下面流过，经挡水板流入水室，水室的液面由液面控制器操纵的出水阀控制。  传统分离器液位和压力控制中存在的问题  分离器定压控制中，天然气管线上的压力控制阀对天然气进行一定程度的节流，以保证分离器内压力的稳定。气量减小或者气出口处压力降低时，阀门节流程度增加；反之，阀门节流程度减小。   分离器液面控制中，油水出口阀门也对液体进行节流。液量增大时，节流程度减小；液量小时，节流程度加强，以使液面保持稳定。   为保证液量较大的情况下能够正常排液，分离器具有较高的压力。但是在液量减小时，必须通过 油水出口阀对液体节流，使液面不至于降低。因此生产中，分离器一般在较高的压力下工作，液相阀门处于节流状态。   分离器压力过高影响分离器的进液，使中转站或计量站的输出口以及井口回压增高，不利于输油。目前，我国的油井多为机械采油，井口回压升高，增加了采油的能源消耗。此外，在较高压力下油中含有的饱和溶解气，在出油阀节流后，压力下降时，从油中分离出来，易使下游流程中的油泵产生气浊。因此较高的分离器压力不但影响油气的分离效率，增加生产能耗，而且影响安全生产。  变压力液面控制  浮子液面控制器带动两个调节阀，一个调节阀控制 天然气，另一个调节阀控制原油，实现原油和天然气出口处阀门的联合调节。当浮子上升时，连杆机构使气路调节阀的开口减小，油路调节阀的开口增大；反之，当浮子下降时，连杆机构将使气路调节阀的开口增大，油路调节阀的开口减小。通过改变调节阀的开度，改变天然气和原油的相对流量，对分离器的液面进行控制。这种控制方法不对分离器的压力进行定值控制，分离器的压力为天然气出口处或液体出口处的压力与天然气调节阀或液体调节阀前后的压力差之和。当气买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第   5  页  量和液量以及分离器下游压力变化时，分离器的压力是变化的，所以这种控制方法为变压控制。  (1)变压力液面控制在油气两相分离器中的应用   进出油气分离器的液量和气量不变时，液面稳定在某一位置上；当进入分离器的液量或气量发生变化，而使液面上升时，浮子连杆机构将使天然气调节阀的开口关小，原油调节阀的开口开大，使排气量减小而排液量增大，直到进出分离器的液量和气量相等时，液面将重新稳定在一个较原来高的位置上；当进入分离器的液量或气量发生变化，而使液面下降时，浮子连杆机构将使天然气调节阀的开口开大，原油调节阀的开口关小，使排气量增大而排液量减小，直到进出分离器的液量和气量相等时，液面将重新稳定在一个较原来低的位 置上。这样随着进入分离器的液量或气量发生变化，浮子连杆机构带动调节阀产生相应的动作，从而使液面保持相对稳定。   (2)变压力液面控制在油气水三相分离器中的应用   油液面的控制与油气分离器的液面控制相同，油水界面由油水界面控制器操纵的排水阀控制。   池的液面由其液面控制器操纵的原油调节阀和天然气调节阀控制，水池的液面由其液面控制器操纵的出水调节阀和天然气调节阀控制。  本设计是油水分离机采用离心形式，属于碟片分离机，碟 片分离机是一种转鼓高速分离机，它是利用转鼓内的一组锥形碟片高速旋转产生强大的离心力达到分层。原油中含有油、水、杂物，它们的密度不同，所产生的离心力也不同，从而能达到分层的效果。油水分离机按照排渣方式：人工排渣，环阀排渣，喷嘴排渣三种形式。  本设计的油水分离机采用人工排渣方式，是用于消除燃油和润滑油以及其他矿物油中水分和杂质，减少机械的磨损，提高原油的燃烧率，延长机械使用寿命。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第   6  页  第  2 章   油水分离机的组成及工作原理  油水分离机的组成  为满足 8 公约的要求，凡 400总吨及以上的任何船舶应装设有油水 分离装置 (油水分离器 )， 10000 总吨及以上的任何船舶还应装有应装设经主管机关批准的滤油设备和当排出物的含油量超过 15舱油水分离器 主要由滤油设备、油分计（报警器和记录器组成）和自动停止装置组成 。  油水分离机的工作原理  分离机的工作原理  分离机是立式离心机， 分离机主要用于将悬浮液中的固体颗粒与液体分开；或将乳浊液中两种密度不同，又互不相溶的液体分开 (例如从牛奶中分离出奶油 )；它也可用于排除湿固体中的液体，例如用洗衣机甩干湿衣服；特殊的超速管式分离机还可分离不同密度的气体混合物，例如浓缩、分离气态六氟化铀；利用不同密度或粒度的固体颗粒在液体中沉降速度不同的特点，有的沉降离心机还可对固体颗粒按密度或粒度 进行分级 。  碟式分离机是也立式离心机，转鼓装在立轴上端，通过传动装置由电动机驱动而高速旋转。转鼓内有一组互相套叠在一起的碟形零件 片与碟片之间留有很小的间隙。悬浮液 (或乳浊液 )由位于转鼓中心的进料管加入转鼓。当悬浮液 (或乳浊液 )通过碟片之间的间隙时，固体颗粒 (或液滴 )在离心机作用下沉降到碟片上形成沉渣 (或液层 )。沉渣沿碟片表面滑动而脱离碟片并积聚在转鼓内直径最大的部位，分离后的液体从出液口排出转鼓。碟片的作用是缩短固体颗粒 (或液滴 )的沉降距离、扩大转鼓的沉降面积，转鼓中由于安装了碟片而大大提高了分 离机的生产能力。积聚在转鼓内的固体在分离机停机后拆开转鼓由人工清除，或通过排渣机在不停机的情况下从转鼓中排出。  油分计的工作原理  油分计的功能是能连续记录油水分离器处理水中的油分浓度，并在处理水超过排放标准（ >15通过自动报警器报警，并将不合标准的处理水通过三通电磁阀的启闭自动泄放返回舱底。目前船上的油分计有：红外线、紫外线、激光和超声波等多种油分计，以工作原理如（图二）  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第   7  页  图 2工作原理：测量时，靠定时器把运转周期控制在 120 秒， 120 秒时，试液泵及三通电磁阀启动，通过红外线分析仪比较标准液与萃取液的油分浓度，并通过放大器放大，通过电讯号控制。如果处理水超过排放标准（ >15报警器报警，并启动电磁阀，把不符合标准的处理水泄放回舱底。同时记录器记录处理水中的油分浓度、日期、时间，并打印在记录纸上。  自 动停止装置工作原理  常见的自动停止装置有两种，一种是采用气控或电控三通阀，当排放水样超过排放标准时， 15警器报警，同时自动打开旁通回流管路，切断舷外排放管路，将超标污水导回污油水柜；另一种是当排放水样超过排放标准时， 15警器报警，同时打开旁通回流管路、关闭舷外排放管路的同时停止污水泵。  油水分离机的主要技术参数  （ 1）本机采用间歇人工 排渣方式，排渣的间隔为 1 （ 2） 碟片主要尺寸的确定  碟片母线与转鼓轴线所成的锥角与悬浮液中固相在碟片表面上的磨擦角有关。   根据 <中 为固相与碟片表面间的摩擦系数），在 30 - 45内。    15C 型取 = 碟片间隙取 1 片数 79片，内径 395 性孔 8个。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第   8  页  （ 3） 碟片间生产能力计算：   分离因数是被分离的物料在分离力场中所受的离心力和它所受重力的比值。   Q= 其中    产能力   3m  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第   9  页  第  3 章   传动系统设计计算  电动机的选用  对传动方案的要求：合理的传动方案，首先应满足工作机的功能要求，其次还应满足工作可靠、传动效率高、结构简单、尺寸紧凑、重量轻、成本低、工艺性好、使用和维护方便等要求  。  原动机是许多机器中运动和 任何一个方案，要统筹兼顾，满足最主要的和最基本的要求。 传动结构设计： 动力的来源，其种类很多，有电动机、内燃机、蒸汽机、水轮机、液压机等。电动机构造简单、工作可靠、控制简便、维护容易，一般生产机械上大多数均采用电动机驱动。本设计也采用电动机作为原动力。我国已制 定统一标准的 Y 系列是一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。所以本设计采用  为了客户，本油水分离机配有交流电动机和直流电动机：电机规格如下：  型号          功率（千瓦）  电压（ V）     额定电压（ A）    转速（ r/m）  6)           380                       1435 2)              220                      1500 齿轮参数设计  因为所设计的齿轮为软齿面齿轮，故按齿面接触强度确定齿轮的基本参数和尺寸。  初选参数  选小齿轮齿数 19 大齿轮齿数 19 5=95 选螺旋角 =10  按接触强度设计  1d 23 1 )()1(2  由教材查得：载荷系数 K=文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第   10  页  弹性系数  因为 = =t= t  =b= 所以 =/1=)1121 =)951191 =  =旋角系数 Z= 10d=1 231 )1 )15( d =  主要尺寸计算  （ 1） 模数： 1 =取  （ 2）螺旋角  大齿轮螺旋角 :   1 = 立轴齿轮螺旋角   2 = 大齿轮齿数       1Z =95 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第   11  页  立轴齿轮齿数     2Z =19 （ 3）端面模数  1mn/ =mn/= 4）分度圆直径  1d =  95 = d =  19 =  5）齿顶圆直径  1d= 2m  =+2 *  260 d= 2m  = +2 *  82   6）中心距  a=(  2  =(+   ，闭式转动齿轮（ 350） 要求保证齿面接 触疲劳为主，而在实际生产中，分离机主要失效的形式是齿面磨损。所以，只对齿面接触疲劳强度校核。  有关数据及系数的确定  1、电动功率 P = W 大齿轮额定转矩 T T =  9549*P /n =9549 * 1435 =   2、分度圆上的圆周力 Ft  2000T/=  3、分度圆上的计算载荷 V*t 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第   12  页  有关系数查资料如下  （ 1）   ;机械设计第六版   10  = 2) 机械设计第六版 K  = 1 + t/b+K  = K  =   = 19/95 =   = *435/60000 = m/s 得 3)械设计手册表  tF/b = 0 = < 10 得械设计手册表   1 （ 4）计算载荷    （ 5）材料弹性模数 Z 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第   13  页  Z = 19 查机械设计手册得  大齿轮          1E  = 11300   1V  = 轴齿轮        2E  =20600    2V  = 6）节点数    查机械设计手册得  = 7）转动比  u = 1Z / 2Z =核算齿面接触疲劳强度  （ 1）总工作时间 t   本机每天 8h 工作，每年工作 150d ,共运转 10年计算。  t  = 10 12000 h （ 2）总应力循环次数 N 1N  = 60 n1t  = 60 N  = 1N /u =  3）接触强度寿命系数械设计手册图 齿轮  ：  1 4）工作硬化系数齿面     1 （ 5）安全系数纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第   14  页  查机械设计手册表  按高可靠度  取  接触疲劳极限应力 机械设计手册查得      齿面接触极限应力  =   安全系数 H =  立轴齿轮齿面接触疲劳强度校核  (1)齿面接触疲劳极限应力 机械设计手册得  2 650 2)齿面接触极限应力     3)有关系数的确定   pa H2 Z  前面  =    = 查机械设计手册表 Z= 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第   15  页  2H  = 2EZ x 2HZ x Z 2 =pa 4 7  3  2222 械设计手册表 较高可靠度取  22 S 立轴齿轮齿面接触疲劳强度能满足要求。  校核齿根弯曲强度  有关系数的确定  齿形系数 F  按当量齿数  1Z =  95/()=164 2Z =  19/()=113 查机械设计表 10F  = F   = 端面重合度  查机械设计表 10文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第   16  页  1= = =   1 + 2 = 重合度系数  =  = 螺旋角系数  1= 1   = 1    =(查机械设计手册 弯曲强度寿命系数 x 由机械设计手册    相对应力集中系数  由表 可高可靠度    安全系数  由表 32按较高可靠度  试验齿轮弯曲疲劳极限应力机械设计手册  大齿轮 0由图 16轴齿轮 40买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第   17  页  许用弯曲应力  M P  150/ 11111 l i ml i m  核算齿根弯曲强度  (1)齿根弯曲压力  101111 轴的强度计算  (2)大齿轮轴疲劳强度的精确校核计算  大齿轮轴上的转矩，由前计算知：   14640  圆周力 径向力  NC o o   4' 4  轴向力   4  (3)垂直平面的弯矩  支座反力   0 r）：（  r 91102402110 0 02 11 302 40 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第   18  页  *130(240)2 1130( 30130)2(110110)1(  (4)水平的弯矩图    支座反力  30240/130/10240/110/   30/*130/  (5)合成弯矩图  c w c 1()1( 2222 )= ( 222/2 M(6)联轴器附加 t /2*0  N*M 12FF t 46 4 0*2*  0)=20=20= f）所示  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第   19  页  轴疲劳强度的校核  较核截面 核计算按下式进行   22 式中： S S查机械设计手册表 S=1.5 1 1以下有关系数查机械设计手册  证明横向的疲劳强度足够  由   3501  2001  由   买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第   20  页  由     由   由    07 8  8 0  7 4mM p    M p  6 01 4 6 4 0   p 证明横轴的疲劳强度足够。  主轴疲劳强度的计算  (1)绘制轴的受力载荷图  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第   21  页  (2)求作用于轴上的力    轴设：0W P  W 1P  2p  1c2c查机械设计手册得  C  C  C  已知         大齿轮立      轴的扭矩：  设   大齿轮轴的转矩1T     大齿轮轴的转速1n    r/m