机械毕业设计（论文）-Φ500机械翻倒卸料离心机设计（全套图纸）

前前 言言 离心机也可以称为沉淀器，类型有快速将液体中的悬浮物分离出来 的离心机，用来浓缩和提纯微粒的制备式离心机，以及低速分析用的实 验分析离心机，尽管离心机的类型不同，但是按照功能可以分为分离、 浓缩、提纯和分析这几类。 离心机的发展有着悠久的历史，第一台离心机在 19 世纪 30 年代欧 洲德国就问世了。在随后的时间里，离心机的技术发展得到了巨大的进 步，主要表现在构造的不断改进和离心方法的改进。构造的改进首先体 现在转速的提高，其次是离心转子的种类不断改进和增加；控制的自动 化程度显著提高；机体外形朝着实用、小型化的方向发展；最大的进步 是离心方法的不断丰富和发展，让离心机可以应用的范围越来越广泛。 离心机的工作原理就是利用离心机转子高速旋转产生的强大的离心 力，加快液体中颗粒的沉降速度，把样品中不同沉降系数和浮力密度的 物质分离开。 机械翻倒卸料离心机是在三足式离心机的基础上，经过改良设计而 成的。它保留了三足式离心机对物料适应性强，分离精度高，运转平稳， 操作简单等优点。而新增了对翻倒架的设计，采用机械翻倒卸料的方式， 简化了操作过程，降低了劳动强度，提高了工作效率，同时避免了刮刀 卸料会破话滤网和破坏物料晶粒的缺点。广泛的应用于化工，轻工和食 品等行业。 摘摘 要要 该毕业设计的题目为 500 机械翻倒卸料离心机的设计。进行了转 鼓壁的厚度计算，拦液板的计算，转鼓底的设计，功率计算和电动机的 选择，传动皮带的设计及选择，主轴的设计和强度校核，轴承的选择， 翻倒架的设计和强度计算，制动系统的机构设计和强度计算，翻倒传动 部分的设计计算，和其它的一些设计计算。 离心机转鼓是离心机的关键部件之一, 因转鼓结构较为复杂, 用现 行的强度设计计算方法对转鼓各部位的应力 往往得不到正确的评价, 从 而影响了离心机转鼓使用的安全性。 在设计的过程中，首先要全面了解和分析离心机的工作原理：离心 就是利用离心机转子高速旋转产生的强大的离心力，加快液体中颗粒的 沉降速度，把样品中不同沉降系数和浮力密度的物质分离开。具体原理， 先由控制电路接通带动转鼓转动的电动机，通过皮带的传动使转鼓转动， 转鼓转动使物料固液分离，液体通过离心机底部的排液管流出，固体留 在转鼓壁上，然后再由控制电路接通翻倒电动机使离心机翻转倒出固体， 这样就完成了分离的整个过程，这也是我们设计必须明白的。然后了解 离心机的各个零部件的构造和材料工艺要求。最后对离心机进行整体的 评定。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 关键词关键词：离心机；转鼓壁；转鼓底；主轴； Abstract The title of this graduation design is a Phi 500 machinery overturned unloading centrifuge design. In under the guidance of the teacher Wang Jingyi heart, drum wall thickness calculation, stopped in the calculation and design of drum bottom, power calculation and motor, belt drive design and the selection of the, spindle design and strength check, bearing selection, overturning frame the design and strength calculation, mechanism design and strength calculation of braking system, overturned transmission part of the design and calculation, and the other some design calculation. Centrifuge drum is one of the key components of the centrifuge, because of the complex of the drum structure, current strength design calculation method stress on each part of the drum are often not correct evaluation, thus affecting the centrifuge use safety. In the design process, first of all to the working principle of full understanding and analysis of the centrifuge: first control circuit is connected to the drum is driven to rotate the motor, belt drive through the rotary drum to rotate, drum rotation causes the material to solid- liquid separation, liquid by centrifuge at the bottom of the liquid discharge pipe flow out, remained in the solid walls of the basket, then by the control circuit is connected to the overturned motor enable centrifuge flip poured out solid, thus completing the separation of the whole process, this is our design must understand. Then understand centrifuge in various parts of the structure and material technology requirements. At the end of the centrifuge is used for the overall evaluation. Keywords: Centrifuge ; Drum Wall ; Drum Bottom ; Spindle; 原始数据原始数据 转鼓直径： 500mm 工作转速： 1200r/min 物料密度： 0.910 3 kg/m 3 启动时间： 60120s 固液比： 1:1 目 录 第一章离心机转鼓强度的设计与校核 . 1 1.1 转鼓筒体壁厚的设计及计算 1 1.2 拦液板厚度及直边的计算及设计 2 第二章转鼓的设计计算 . 4 第三章功率的计算 . 9 3.1 转动惯量的计算(质心以外壳底为基准) . 9 3.2 功率的计算与电机的选择 11 第四章带和带轮的设计计算 . 14 第五章主轴的设计计算 . 17 5.1 主轴的设计计算要求 17 5.2 主轴强度计算及校合 17 5.3 轴临界转速的计算与校核 20 5.4 轴承的校核 20 第六章翻倒架的设计计算 . 22 6.1 质心位置的确定 22 6.2 翻倒架的设计计算 24 第七章右轴的结构设计与强度计算 . 27 7.1 右轴的设计 27 7.2 键的校核 28 第八章刹车的结构设计与强度计算 . 30 8.1 制动系统的选择 30 8.2 带式制动器的强度校核 30 第九章机械翻倒传动部分的设计与计算 . 32 9.1 电机的选择 32 9.2 减速器的设置 32 参考文献 . 36 致谢 . 37 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章离心机转鼓强度的设计与校核 1 第一章第一章 离心机转鼓强度的设计与校核离心机转鼓强度的设计与校核 1.1 转鼓筒体壁厚的设计及计算转鼓筒体壁厚的设计及计算 1.1.1 材料：材料：1Cr18Ni9Ti 公式： )1 ( 2 2 )1 ( 0 0 + = H KKRSs （1.1） 1.1.2 计算计算 22 0 001 2 0 R S RSR S RP = （1.2） MPa74. 7) 30 1200 (25. 01085. 7 223 = 若孔以正三角形排列且取 %5= ，d=8mm 则： %5 60sint4 814. 3 %5 60sin4 02 2 02 2 = = = t d （1.3） mmt06.34= 削弱系数： 765. 0 06.34 )806.34( = = = t dt （1.4） 12 . 0 %)51 (1085 . 7 109 . 0 )1 ( 3 3 0 = = mt K mt 被分离物料密度 填充系数： 36. 0 64 . 0 11 2 2 2 2 = R R R r K （1.5） 0Ss MPa S 205= MPa b 540= 7 . 1= s n 0 . 3= b n 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章离心机转鼓强度的设计与校核 2 MPa nn s s b b 6 .120 7 . 1 205 , 0 . 3 540 min,min= = = （1.6） mm Ss 24. 2 %)51 (0 .20765. 00 . 16 .120 36. 04 . 012. 02 2 %)51 (0 .20 = + = 若考虑腐蚀余量：取标准钢板厚度=4mm 1.2 拦液板厚度及直边的计算及设计拦液板厚度及直边的计算及设计 1.2.1 公式：公式： )(cos2 2 2 R RK H R = （1.7） 1.2.2 计算计算 对于圆锥形拦液板，其径向应力和周向应力均在大口端最大，因此 强度校核只校核圆锥大口端转鼓壁应力： MPaR R 74. 7) 30 120014. 3 (25. 01085. 7 22322 02 = = （1.8） 115 . 0 1085 . 7 109 . 0 3 3 0 = = mf P （1.9） 图 1- 1 拦液板示意图 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章离心机转鼓强度的设计与校核 3 322 22 92.32706073)225225250250(45 3 1 )( 3 1 mm rRrRhV =+= += 9 . 697014602.2573592792.32706073 02.2573592745225 1 322 = = VVV mmhrV 213. 0= = V V K （1.10） MPa S 205= MPa b 540= 7 . 1= s n 0 . 3= b n MPa nn s s b b 6 .120 7 . 1 205 , 0 . 3 540 min,min= = = 取 45= mm38. 2 206 .120 213. 04 . 0115. 0 45cos2 0 .20 1 = = 若考虑腐蚀余量，所以取 mm4= 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章转鼓的设计计算 4 第二章第二章 转鼓的设计计算转鼓的设计计算 2.1 一次计算一次计算 分段如图 2- 1 所示： 0- 0 截面： Pa r 6 0 1010= Pa to 6 10100= 在 1- 1 截面处： 6932. 0 4 .115 80 1 0 = D D X （2.1） 32 5 1 ) 1000 12001154. 0 () 10 ( = n D T （2.2） 74024. 0= rr 25976 . 0 = tt 5 108012.51= c 5 102744.22= c 图 2- 1 转鼓分段示意图 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章转鼓的设计计算 5 MPa r 418.18 1= MPa t 360.71 1= 在 2- 2 截面处：近似为锥形面 mmDD yy y Dd a 467.219)4 .115160( 3550 35 4 .115)( 1 1 = += += 526. 0 1 1 = d D t 729. 0 2 = d D t 22 /1084. 0smTd= 经查： 3513. 0= r 3484. 0= t 5 104555.14= c 49035. 0= r 79345 . 0 = t 5 104555.14= c MPaTd cttnrr 950.30 2 =+= MPaTd cttrrt 495.65 112 =+= 在 3- 3 截面处：类似与锥形面 mmd3 .261= 612. 0 1= t 880 . 0 0 =t 22 /1536 . 0 smTd = 经查： 4456. 2= r 5976. 0= t 225 /10644.80mPaS c = 9256. 0= r 8579 . 0 = t MPa r 414.112 3= MPa t 345.84 3 = 在 4- 4 截面处：近似为锥形 07.303=d 628. 0 1= t 714. 0=t 2067 . 0 = c T 经查： 1702. 1= r 1440. 0= t 225 /10239.15mPaS c = 9256. 0= r 8579 . 0 = t 225 /10935.31mPaS c = MPa r 378.143 4 = MPa t 00.100 4 = 在 5- 5 截面：近似为等厚度面 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章转鼓的设计计算 6 944. 0=X 1182 . 0 = c T 查可得： 9456 . 0 = tr 0544 . 0 = rt 225 /10714.11mPaS c = 225 /108099 . 3 mPaS c = MPa r 880.140 5 = MPa t 315.102 5 = 在 7- 7 截面处：近似为锥形面 mmd2 .489= 4685. 0 1= t 756. 0=t 5384 . 0 = d T 经查： 5334. 1= r 5301. 0= t 225 /10568.53mPaS c = 6865. 0= r 7717 . 0 = t 225 /10389.23mPaS c = MPa r 38.267 7 = MPa t 41.174 7 = 在 8- 8 截面处：按锥形面计算 d=771.67mm t1=0.480 t=0.540 Td=1.34 查7可得： 0135. 1= r 1120. 0= t 225 /108741. 6mPaS c = 1463. 0= r 8974 . 0 = t 226 /103960 . 2 mPaS c = MPa r 6 . 289 8 = MPa t 3 . 195 8 = 在 9- 9 截面，按等厚计算 X=0.548 T=1.2996 查可得： 6502 . 0 = tr 3498 . 0 = rt 226 /107352. 6mPaS c = 225 /102423 . 3 mPaS c = MPa r 86.247 9 = MPa t 07.224 9 = 应力变换： MPa rr 88.198 3 .25 3 .20 99 = MPa tttt 38.209)( 9999 =+ += 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章转鼓的设计计算 7 在 10- 10 截面处：按锥形面计算 d=1164.8 652. 0 1= t t=0.687 T=3.053 查可得： 08105. 1= r 05555 . 0 = t 225 /1063695. 5mPaS c = 08895. 0= r 9483 . 0 = t 225 /1082545 . 1 mPaS c = MPa r 9 . 224 10 = MPa t 7 . 213 10 = 2.2 二次计算二次计算： 设： MPa r 0 0 = MPa t 40 0 = 在 1- 1 截面处： MPa r 39.10 1 = MPa t 61.29 1 = 在 2- 2 截面处： MPa r 97.13 2 = MPa t 59.28 2 = 在 3- 3 截面处： MPa r 74.50 3 = MPa t 46.37 3 = 在 4- 4 截面处： MPa r 77.64 4 = MPa t 65.44 4 = 在 5- 5 截面处： MPa r 73.63 5 = MPa t 78.45 5 = 在 7- 7 截面处： MPa r 86 . 3 7 = MPa t 60. 3 7 = 在 8- 8 截面处： MPa r 4 . 3 8 = MPa t 47. 3 8 = 在 9- 9 截面处： MPa r 34. 5 9 = MPa t 76. 0 9 = 在 9- 9截面处： MPa r 27. 4 9 = MPa t 442. 0 9 = 在 10- 10 截面处： MPa r 37 . 6 10 = MPa t 34. 3 10 = 2.3 校核校核 查可得：其铸造材料为 HT200 在壁厚约为 25mm 时， 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章转鼓的设计计算 8 MPa b 170 取安全系数为：S=4.0，所以： MPa S b 5 .42= 所以：转鼓底的最大应力是内孔处的周向应力： MPa t 6 . 13 0max = 所以 max S=3 所以该轴合格。 5.3 轴临界转速的计算与校核轴临界转速的计算与校核 查2P6- 33 表 6- 1- 40 5.3.1 计算计算阶梯阶梯轴的轴的当当量直量直径径 mm l ld d i ii v 71= = 经验修正系数 取为 1.094 5.3.2 临界临界转速转速 min/1200min/10085 )( 1 1004 . 3 0 222 30 2 4 1 rr cllGba l l ld n jijiii = + = 设计为刚性轴应满足min/75.75631008575 . 0 75 . 0 1 rnn= 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第六章翻倒架的设计计算 22 第六章第六章 翻倒架的设计计算翻倒架的设计计算 6.1 质心位置的确定质心位置的确定 6.1.1 上上机机壳壳的的质质量、量、质质心计算心计算 材料 1Cr18Ni9Ti = 7.85103 kg / m3 质心计算以下底面为基准 段KgM216.121085. 7)2 . 022. 0(008. 0 4 322 1 = （6.1） S=0.155mm 段：M= v =15.7kg m dddDdDDD dddDdDDDh S643 . 0 09191. 0 )(3)(2 4 2 1 2 21122 2 1 2 2 2 1 2 2 2 1122 2 1 2 2 =+ + + = （6.2） 段： 132.131085. 7)(h 4 322 =dDM 046. 0 2 h = S 段： KghdDM56.22)( 4 1085. 7 223 4 = （6.3） mS01. 0 2 h = 上机壳总质量：M=63.6kg 上机壳质心： m M SM S i ii 389. 0= 6.1.2 下机下机壳总质壳总质量、量、质质心计算心计算 段：M=5.64kg,S=0.217m 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第六章翻倒架的设计计算 23 段：M= v =15.7kg,S=0.1605m 段：M=98.6kg,S=0.01m 段；M=6.3kg,S=0.01975mm 段：M=4.61kg,S=0.0295mm 下机壳的质量：M=M+M+M+M+M=147.6kg 下机壳的质心： m M SM S i ii 052. 0= （6.4） 6.1.3 轴承轴承架架的的质质量、量、质质心计算心计算 材料：HT200 33 /101 . 7mKg= 段 KgVVhrRM1 . 3)( 1 22 1 =+= ， mm32.129= S （6.5） 段 KgVM3 . 4= ， m rRrR rRrR S013 . 0 ) 32 ( 4 h 32 32 = + + = （6.6） 所以 S=0.0.08317m 段：M=5.61kg,S=0.058m 段；M=1.43kg,S=0.065m 段：M=1.351kg,S=0.045kg 段：M=2.1kg,S=0.0515m 段：M=3.351kg,S=0.0165m 轴承座总质量：M=M+M+M+M+M+M+M=21.24kg 轴承座质心： m M SM S i ii 0686. 0= 6.1.4 大小耳朵大小耳朵的设计的设计 材料选为 A3 钢 33 /108 . 7mKg= 质心计算以下底边为基准 大耳子： 底边： G1=0.43kg S1=3mm 侧边： G2=0.286kg S2=9.8mm 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第六章翻倒架的设计计算 24 大耳子质量：G=G1+G2=0.716kg 共四个大耳 GO=4G=2.864kg 大耳子质心： mm G SG S i ii 10= 小耳子设计：底边 G1=0.348kg S1=3mm 侧边 2：G2=0.172kg 2 S=9mm 2 S=8.2mm 小耳子质量：G=G1+G2=0.52kg 共四个小耳 GO=4G=2.081kg 小耳子质心： mm G SG S i ii 7 . 7= 6.1.5 电电机机座座的设计的设计 电机座 材料 HT200 33 /101 . 7mKg= M=62.76kg 2 S=0.21mm 以外壳底为基准：S= S - 0.1=0.11m 6.2 翻倒架翻倒架的设计计算的设计计算 6.2.1 翻倒架翻倒架的的安装位置安装位置的设计与计算的设计与计算 一些固定件的质量质心计算 (1)电机 型号 Y132S2- 2W m=71kg 电机座（HT200 33 /101 . 7mKg=） m=62.76kg ma=133.76kg Za=0.1m (2)皮带 B 型普通 V 带 q=0.17kg/m 带基准长度 Ld=1800mm 所以 mb=1.224kg Zb=- 0.16m 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第六章翻倒架的设计计算 25 (3)离合器 选带弹簧闸块离心器 可转送功率：p=6.77kw （180- x）/（7.5- 6.77）=（180- 132）/（7.5- 6.45） 所以 x=147mm D=147mm （125- x 、 ）/（7.5- 6.77）=（125- 80）/（7.5- 6.45）x 、=94 所以 B=94,M=7.1103 4 D2B=11.32mm Zc=- 0.137m (4)带轮及刹车轮 Kgm7 .65= mZd85= (5)上机壳 m=63.7kg S=0.389m (6).下机壳 m=147.6kg S=0.052m (7).翻倒架 m=110.3kg (8).轴承支座 M=21.24kg S=0.0686m (9).轴 m=15.35kg S=0.028mm (10).耳朵： m=4.944kg Z=170mm (11).轴承质量：M= M1+M2=1.03kg 查机设 3- 2 P171 质心 S=0.087 总质量：M=84.6kg 翻倒架位置，即加物料时整个离心机的质心 Z=0.134（以外壳底为基准） 加物料时质心：Zs=0.142m 6.2.2 翻倒架翻倒架的强度计算的强度计算 材料 HT200 MPa b 195= 将翻倒架看做一个均布载荷作用。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第六章翻倒架的设计计算 26 均布载荷 mmN d mg q/54. 2= 总质量：M=846kg 总质心：Zs=0.142m m731 . 1=+=NTTTT 翻摩翻扭 N Mg RR4150 2 21 = 弯矩弯矩图：M =R1x- 0.5qx2=2157.7N.m 将整个底面分为三部分：以底面为基准面 段：A1=2000mm2 x1=50mm Z1=110mm 段：A2=1600mm2 x2=10mm Z2=60mm 段：