800型立式沉降离心机的设计【毕业论文答辩资料】

充值下载文档就送全套 纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 纸 扣扣加 414951605 目录 1前言 . 1 课题的来源，基本前提条件和技术要求 . 1 课题要解决的主要问题和设计总体思路 . 1 期的成果及其理论意义 . 2 2 国内外发展状况及现状介绍 . 3 3 总体方案论证 . 4 4 具体设计说明 . 6 心机转鼓设计 . 6 心机转鼓壁厚计算 . 7 鼓的强度校核 . 8 心机驱动功率计算 . 9 . 10 轮的设计计算 . 10 轮的设计与计算 . 12 择齿轮材料、热处理方法、精度等级、齿数 . 12 . 13 . 15 的设计计算 . 16 . 16 该轴进行强度校核 . 17 心轴的设计计算 . 20 心轴的设计 . 20 轴进行强度校核 . 21 . 25 主要参考文献 . 26 致 谢 . 27 附 录 . 28 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 1 前言 800 型立式沉降离心机 ,主要用于 化工部门对固、液体的悬浮液或含不同比重液体的乳浊液进行沉降分离的离心机。该螺旋卸料沉降离心机中，沉渣沿转鼓内壁的移动全靠螺旋输送器与转鼓的相对运动来实现。此离心机 具有能连续工作、对物料适应性好、结构紧凑等优点。 课题的来源，基本前提条件和技术要求 课题来源于对 沉降式离心机 市场的调研结果 。 众所周知，沉降式离心机是在高速旋转的转鼓内利用旋转物料本身所受到的离心力来对固、液体的悬浮液或含不同比重液体的乳浊液进行沉降分离的离心机。沉降离心机分间歇操作和连续操作两种类型。工业上常用的间歇操作沉降离心机有三足式沉降离心机和刮刀卸料沉降离心机。连续操作沉降离心机常用的为螺旋卸料沉降离心机。 以工厂现行生产的卧式沉降离心机有关样本；设计立式结构离心机，该离心机转鼓为柱 锥型，其轴线呈立式安置；转鼓；大端直径为800鼓半锥角为 7 12度；转鼓高度为 480 520转鼓长径比 （ L/D）为 转鼓转速： 1500r/离因数为 机功率：小于30 固液分离时间）比现行的卧式沉降离心机延长 10 15倍（ 1 5从而提高分离效果； 时电机起动运转；滤料在由螺旋送料机构输送的同时被离心机进行沉降分离 被分离的滤液和滤渣各行其道，分别经离心机的出液口和出渣口被引出机外；整个操作过程是在全速、连续运转下自动进行； 于 50 靠，运行平稳，产品质量稳定，操作维护简单； 立方米； 进料口、出液口和出渣口便于连接到生产自动线上。 课题要解决的主要问题和设计总体思路 螺旋卸料沉降离心机是全速运转、连续进料、沉降分离和卸料的离心机。 (1)螺旋卸料沉降离心机中，沉渣沿转鼓内壁的移动全靠螺旋输送器与转鼓的相对运动来实现。两者的差转速为转鼓转速的 %，多数为 1 2 %。该差转速由差速变速器产生。常用的差速变速器有 摆线针轮行星变速器和双级 2开线齿轮行星变速器。该两种变速器结构复杂，价格昂贵，往往使用户望而却步。 (2)现有沉降离心机在提高 其分离因数的同时带来了像占地面积大或分离时间长等缺点 800 型立式沉降离心机 2 为解决上述弊端，按离心分离理论，一是向高速和大型发展（即提高其分离因数）；二是延缓滤料（渣）在转鼓内的运行速度，即延长固、液（或液、液）分离时间，以达到充分脱液之目的。 为克服现行螺旋卸料沉降离心机的缺点，本设计旨在提供一种能解决上述缺点和弊端的新型机种 立式（螺旋卸料）沉降机 。差速变速器设计成斜齿轮结构。 期的成果及其理论意义 通过对 800型立式沉降离心机的各种设计要求和性能的改变，使离心机在不增加占地面积的情况下提高了分离效率，达到了增加生产效率。采用斜齿轮 变速器常用的摆线针轮行星变速器和双级 2开线齿轮行星变速器差速变速器结构复杂，价格昂贵的现象，改变了使用户望而却步状况，降低了安装难度。 提供一种能解决上述缺点和弊端的新型机种 立式（螺旋卸料）沉降机 和斜齿轮差速变速器。 全套资料带 ， 系 414951605 或 1304139763 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 2 国内外发展状况及现状介绍 综观国内沉降离心机之发展，虽致力于提高其分离因数，然仍与国外差距较大。理论研究表明，分离因数的提高虽有利于脱液分离，但滤料（渣）在转鼓内停留时间因此也更短，反而于脱液分离不利，故部分地抵消了转鼓转速加快的效果。更何况转鼓转速加快，致使能耗呈三次方速率上升；而加大转鼓直径，则因转鼓各部尺寸必须随之相应增大乃至造成离心机之成本剧增；且大幅度提高其分离因数往往还要受到转鼓筒体及转鼓底座（铸件）等材料强度的限制。在现今，工业上还很难由工艺来保证能廉价地提供这些高强度材料的 情况下，实为我国之国情所不容。 故人们常将视线转向后者 延长滤料（渣）在转鼓内的滞留时间 而这一时间的长短又取决于转鼓长度及转鼓部件与螺旋输（卸）料装置之差800 型立式沉降离心机 4 转速。 增加转鼓长度无疑能达到延长滤料（渣）的脱液时间之目的。理论上，脱液时间与转鼓有效长度成正比。目前，国内外这类机型的长 , 径比 L/ D 为 且 L/ D 还有增大的趋势，如美国已达 德国为 但 L/D 愈大，则愈难保证转鼓筒体之圆柱度及筒体各段的同轴度，也愈难保证转鼓筒体与螺旋输（卸）料装置（刮刀）之配合， 故 L/ D 一般不大于 4 。大长径比的离心机的整机轴向尺寸均较大（除与转鼓 L/ D 有关外，还与差动变速器轴向尺寸有关），因而只能做成卧式。显然，其占地面积（或体积）也大。 3 总体方案论证 本方案主要是考虑现行螺旋卸料沉降离心机的的缺点和弊端提出以下方案： 方案一： 按离心分离理论，向高速和大型发展（即提高其分离因数）或延缓滤料（渣）在转鼓内的运行速度，即延长固、液（或液、液）分离时间，以达到充分脱液之目的。 采用有摆线针轮行星变速器和双级 2开线齿轮行星变速器差速变速器。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 图 3旋卸料离心机结构简图 方案二：为克服现行螺旋卸料沉降离心机的缺点，重新设计一种能解决上述缺点和弊端的新型机种 立式（螺旋卸料）沉降机 和相对便宜且安装方便，同样有现行差速变速器的斜齿轮差速变速器。 所以选择方案二更好 800 型立式沉降离心机 6 图 3式离心机结构简图 4 具体设计说明 800型立式沉降离心机 ,由转鼓、主轴、轴承、壳体、带传动组 件 (皮带轮及皮带等 ) 组成。 800 型立式沉降离心机的基本参数包括 :转鼓的直径、转鼓的工作转速、转鼓的一次最大加料量、物料密度、物料固液比、离心机由静止到达工作转速所需的启动时间等。对于这些参数 ,设计过程中可以通过查阅有关资料找到所需要的参数 心机转鼓设计 离心机转鼓优化设计的目标函数选为转鼓的质量。质量为最小 ,不仅可节省机器造价还可以降低离心机的启动功率 ,降低消耗。 离心机转鼓是离心机的关键部件之一。一方面，转鼓的结构对离心机的用途、操作、生产能力和功率等均有决定性影响。另一方面，转鼓自 身因高速旋转(其工作转速通常在每分钟几百转至每分钟几万转之间 )，受到了离心力的作用，在离心力作用下转鼓体内会产生很大的工作应力，一旦发生强度破坏，必将产生极大的危害，尤其是有时由于应力过高发生“崩裂”，常会引起严重人身伤害事故。同时，对于高速旋转的转鼓而言，转鼓的刚度同样非常重要。若转鼓的刚度不足，工作中转鼓的几何形状将会发生明显变化，轻则会出现转鼓与机壳撞击、摩擦，损坏零部件；重则同样会引起转鼓的爆裂，甚至出现人身伤害事故。多年来，由于转鼓设计不当、转鼓制造质量不高等原因导致重大事故的现象频频发生。需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 这已引 起了设计人员、制造厂家和使用部门的重视，经常进行三足式离心机事故原因的诊断、分析与研究。因此，对离心机转鼓设计计算的分析研究也是十分必要的。 心机转鼓壁厚计算 转鼓是柱锥形 00 co 00 22 00 co (4式中 : S ,转鼓厚度和筛网当量厚度； R 转鼓内半径； m 筛网质量； K 转鼓内物料的填充系数； 201 (42200 R (4式中 : 0 鼓壁的密度； 330 1085.7 旋转角速度； 222330 = 9 5 9 22 10 M =105 =其小者，许用应力为 =105 =12o ； 0 =103 / =103 / = H =1 800 型立式沉降离心机 8 201 00 co HS 12c o 6 o 10为在生产过程中由于各种原因的损失（如：腐蚀） 所以取 S=12 转鼓的强度校核 转鼓应力 : a 转鼓圆筒部分 空转鼓旋转时鼓壁内的环向应力 : 2211 910 （ 4 (4式中： q 对不开孔转鼓的开孔系数 , 1q 1 转鼓材质密度 , 31 /9.7 2R 转鼓平均半径 , 400 2 料载荷离心力产生的鼓壁环向应力 : M 2()(910 12321222 （ 4 式中 : 2 物料的密度 , 1R 转鼓内半径 , 400 R 3R 物料环内半径 , 300 R 转鼓壁厚 , Z 加强箍系数 ,Z=1 圆筒部分应力 : M P 21t 空转鼓旋转时鼓壁内的环向应力 : 2211 910 (4 (4物料载荷离心力产生的鼓壁环向应力 : c o (910 12321222 锥段应力 : M P 21t 取其大者 M P 0 5 ,转鼓强度满足要求。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 心机驱动功率计算 离心机所需要的功率主要包括以下几个方面的功率： (1)启动转鼓等转动部件所需的功率 (2)启动物料达到操作转速所需的功率 (3)克服支撑轴承摩擦所需的功率 N ； (4)克服转鼓以及物料与空气摩擦所需的功率 (5)卸出物料 所需的功率肌。 G=103 / ( ( 103 / ( 2 103 / 108心机转动时克服转鼓的惯性力所需功 率 离心机起动时间 30 240s (41N = 1 2 02 0 0 0 21 5 0 822 =悬浮液物料所消耗的功率 3 一般可取范围为 2222121322 2204 (4 轴承摩擦消耗的功率 N 3= g 04 2211 (4式中 :f 轴承的摩擦系数 (滚动轴承的摩擦系数范围为 主轴受到的总载荷为 : g (4中 :0m 转鼓等转动件与转鼓内物料的总质量， kg e 转鼓等转动件与转鼓内物料的质心对转鼓回转轴线的偏心距 ,m 800 型立式沉降离心机 10 对于间歇操作沉降离心机和连续操作过滤离心机 e=1 1020kg e=1 10 120 3= g 04 2211 = =械密 封摩擦消耗的功率 (4式中 :摩擦副窄环端面内半径， m； 摩擦副窄环端面宽度， m； 0f 密封端面的摩擦系数，一般可取为 密封端面的比压力， v 动环线速度， m/s； 4 4N kw 4321 = 2 机的选用 电机的容量（功率）选用是否合适，对电机的工作和经济性都有影响。当容量小于工作要求时，电机不能保证工作工作装置的正常工作，或电机因长期过载而过 早损坏；容量过大则电机的价格高，能量不能充分利用，且因经常不在满载下运动，其效率和功率因数都较低，造成浪费。所以 电机的选用（ 4，定功率 P=30步转速 r=1470r/ 轮的设计计算 带型号 K 要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 =30=42 kw 带型号 按21n =1470r/表选 C 型 V 带 00mm b验算带速 10006022 d= 1 0 0 3 94 0 =s c确定主动带轮直径1d=400= 查表可知 125mm i i =400400=1 f验算从动轮实际转速 2n 2n = 1n /i =1470/1=1470r/1001 4 701 4 701 4 70 =0120 带根数 z 1001n =1470r/2n =1470r/表得单根 C 型 V 带的额定功率为0P=定功率的增量 1P ，由表查得 1P =带的根数 z z 00 (4查表得K 1，查表 K = z 00 = 2 z 取 3根合适 带初拉力0q =式 20 (40F= 2500 271N =2178s 3252N 绘制带轮工作图 轮的设计与计算 择齿轮材料、热处理方法、精度等级、齿数 考虑此设计要求结构紧凑 ,故大 ,小齿轮均用 40齿面硬度为 48 55载荷平稳 ,齿轮速度不太 高 ,故初选 7级精度 ;闭式硬齿轮传需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 动 ,考虑传动平稳性 ,齿数宜取多些 图 4齿轮结构示意图 因为电机转速为 1470r/ 转鼓转速为 1500r/输送器与转鼓的差转速为转速的 4% 111 (4该式变化后得 : 02 014 702 解之得 :z = z =38 确定齿轮的齿数分别为 :37,38,39; 按硬齿面齿轮 ,对称安装查表 选齿宽系数d=1;初选螺旋角 =20 F 3 221 c o (4.5 161 1055.9 (41T = N m 、 2 查图 = 2=3801 60=60 1470 1 10 300 24=910 2 =910 00 型立式沉降离心机 14 取弯曲疲劳安全系数 力修正系数则 =380 2/ =380 2/311 v =37/ 2040 311 v =38/ 20表 1加以比较 1 11= 2 22F Y= 1 118 取 40择滚动轴承型号 查轴承样本 ,选用型号为 7308其内径 d=40径 D=80度 B=18 对该轴进 行强度校核 A求轴上载荷 齿轮分度圆直径 =6 39/周力 232 =2 105/向力 co = a 向力 F = 2=mm 轴承的支点位置 由 7208接触球轴承查手册 a =18宽中点距左支点距离 1L 72m 齿宽中点距右支点距离 2L 60/2+71=101支点水平面的 支反力 0 2111 =(101 (72+101) =666N 右支点水平面的支反力 0 1222 =(72 (72+101) =474N 左支点垂直面的支反力 2121 =(101 (72+101) =957N 右支点垂直面的支反力 2112 = (72 (72+101) =765N 800 型立式沉降离心机 18 右支点轴向反力F 1B 截面 C 处水平面弯矩 11 =666 72=47952N 面 C 处垂直面弯矩 111 =957 72=68904 N 22 =765 101=77265 N 面 C 处合成弯矩 222 121 689 04479 52 22 222 772 6 5479 5 2 通过只校核轴上受到的最大弯矩 ,扭矩 ,抗拉的截面的强度 危险截面 考虑启动、停机影响，扭矩为脉冲循环变应力 , , 222321 174 6 2 = 面 6 3 0 2 WM =度校核 45钢调质处理 ,由表查得 1 =60S 疲劳强度合格 F. 抗拉强度校核 2 = 22601 5 0 4式中 : 2f 沉渣与转鼓壁的摩擦系数，一般为 取 2f =12 2(445钢 Fr z 1 9 0 1 3 4 72 =心轴的设计计算 心轴的设计 轴的材料选用 45 钢调质 和满载转速 1n 由 4,查标准 5274 1991 P=301n =1470r/带轮效率 1 =齿轮啮合效 率 2 =对滚动轴承的效率3=动机空心轴总效率321 =3 =30 470 38/37=1500r/055.9 = 1 5 0 =105N co ss s 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 B轴的结构设计 图 4的结构示意图 轴端处仅受转矩 ,直径最小 a)估算轴的最小直径 45钢调质处理 ,查表 值 ,A=133 144 43m 1 式中： 空心轴的内径与外径之比 43m i n 1 5 0 030144133 d =键槽轴径应增大 5% 7%,即增大至 58.4 b）确定轴的最小直径 应满足 以取 60mm 70 07 c)选择滚动轴承型号 查轴承样本 ,选用型号 7224C 的角接触球轴承 ,其内径 d=120径D=215度 B=40用型号 30224 的圆锥滚子轴承 ,其内径 d=120径 D=215度 B=40 对轴进行强度校核 A求轴上载荷 a计算齿轮受力 齿轮分度圆直径 =6 37/周力 800 型立式沉降离心机 22 332 =2 105/向力 co = a 9 2 =向力 F = 3=mm b求支反力 轴承的支点位置 由 30224 圆锥磙子轴承查手册 a =40宽中点距上下支点距离 2L 72宽中点距支点距离 3L 60/2+309=339支点水平面的支反力 0 3231 =(339 (72+339)=1230N 右支点水 平面的支反力 0 3231 =(72 (72+339) =261N 左支点垂直面的支反力 2121 =(339 (72+339) =1121N 右支点垂直面的支反力 2112 = (72 (72+339) =255N 右支点轴向 反力F 1B. 绘制弯矩图和扭矩图 截面 C 处水平面弯矩 11 =1230 72=47952N 面 C 处垂直面弯矩 111 =1121 72=68904 N 22 =765 101=77265 N 面 C 处合成弯矩 222 121 689 04479 52 22 222 772 6 5479 5 2 . 弯扭合成强度校核 通过只校核轴上受到的最大弯矩 ,扭矩 ,抗拉的截面的强度 危险截面 考虑启动、停机影响，扭矩为脉冲循环变应力 , , 222321 174 6 2 = 要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 截面 6 3 0 2 WM =度校核 45钢调质处理 ,由表 1 =60S 疲劳强度合格 F. 抗压强度校核 2 = 22601 5 0 5钢 Fr z 1 0 2 1 3 4 72 =要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 800型立式沉降离心机的设计是一项较复杂的设计，它是以工厂现行生产的卧式沉降离心机有关样本而设计的，在技术上有较大改进， 不仅排除了现有离心机在设计上的缺陷，而且提高了它在生产中的分离效率，提高了生产率， 具有较强的竞争力。 选择得当将为企业带来高效益回报，所以 800型立式沉降离心机将具有很大的市场前景。在不久的将来，该离心机将 广泛应用于石油化工、煤炭、轻工、食品、制药、冶金等工业部门和环境保护的污水处理。 800 型立式沉降离心机 26 参考文献 1 徐 灏机械设计手册 M. 北京：机械工业出版社， 1991 2 机械工程手册，电机工程手册编辑委员会机械工程手册 M北京：机械工业出版社，1995 3 徐 灏新编机械设计师手册 M北京：机械工业出版社， 1995 4 胡家秀机械零件设计实用手册 M北京：机械工业出版社， 1999 5 李益民机械制造工艺设计手册 M北京：机械工业出版社， 1995 6 全国化工设备设计技术中心站机泵委员