毕业设计（论文）-WG-1150卧式刮刀卸料离心机的设计（全套图纸）

摘 要卧式刮刀卸料离心机利用旋转的转鼓带动转鼓内物料作高速旋转时产生的离心力将两种密度不同且互不相溶的液体与固体颗粒的悬浮液进行分离的机械。本次设计首先对WG-1150式刮刀卸料离心机的特点，主要参数以及驱动方式进行了介绍。其次对主轴、转鼓进行结构设计和强度计算，并根据系列标准或相似标准选择其他的零部件；然后计算功率，选择并确定电机；此外还对主轴进行了临界转速度的计算；以上设计计算反映了设计卧式螺旋离心机的最基本方法。最后，还详细的阐述了刮刀离心机的振动、自动控制原理以及机器的安装与维修的问题。关键词：卧式刮刀卸料离心机 结构设计 强度计算全套图纸，加153893706ABSTRACTHorizontal Scraper Centrifuge using the rotation of the drum can be driven by the centrifugal force generated in the materials for high speed rotation within the drum to two different densities, and the immiscible liquid and solid particles in suspension, mechanical separation.The design is first on the characteristics of the WG-1150 Scraper Centrifuge, main parameters and drive way introduced. Second on the spindle, drum for structural design and strength calculation, and in accordance with standards or similar series in other parts of the selection criteria； And calculate the power to determine the click；In addition to the main axis for the critical rate. The above design calculations reflect the the design horizontal spiral centrifuge basic method. Finally, a detailed exposition scraper centrifuge vibration, automatic control theory and machine installation and maintenance problems.Keywords：Horizontal Scraper Discharge Centrifugal structural design strength calculation目 录绪 论1第一章 离心机的工作原理和分类31.1 离心机的工作原理和选择31.2 离心机的分离过程及其分类41.3 卧式刮刀卸料离心机的简介5第二章 WG-1150卸料离心机72.1 性能用途及技术规格72.2 结构简述72.3 机器的作用原理及过程92.4 结构设计与强度计算92.4.1 离心机转鼓92.4.2 三角胶带传动计算24第三章 卸料装置263.1刮刀式卸料装置分类263.2旋转式宽刮刀卸料263.3刮刀片及刮刀的改造：26第四章 刮刀离心机的振动28第五章 刮刀离心机自动控制原理29第六章 机器的安装与维修306.1 机器的安装及调整306.2 机器的使用维护及物料使用中的一些问题30结 论32参考文献33致 谢34I 绪 论一、离心机的选题背景自1836年第一台工业用三足式离心机在德国问世，迄今一百多年以来已获得很大的发展。各种类型的离心机品种繁多，各有特色，正在向提高技术参数、系列化、自动化方向发展，且组合转鼓结构增多，专用机种越来越多。现在离心机已广泛用于化工、石油化工、石油炼制、轻工、医药、食品、纺织、冶金、煤炭、选矿、船舶、军工等各领域。例如湿法采煤中粉煤的回收，石油钻井泥浆的回收，放射性元素的浓缩，三废治理中的污泥脱水，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、酵母、啤酒、果汁、砂糖、食用动物油等食品的制造，织品、纤维脱水及合成纤维的制造，各种润滑油、燃料油的提纯等都使用离心机。离心机已成为国民经济各个部门广泛应用的一种通用机械1。二、离心机的目的及意义离心机的主要特点，一是使用范围广；二是对物料的适用性较强：三是产品的规格多、变形多。离心机一般是工艺流程中的后处理设备，直接关系到产品的最终质量。现在离心机已被广泛应用于化工、石油提炼、轻工、医药、食品、纺织、冶金、煤炭、选矿、船舶、军工等各个部门。如湿法采煤的煤粉回收；石油开采的钻并泥浆净化回用；铀同位素的浓缩；污水处理的污泥浓缩和脱水；石油化工产品的精制；抗菌素、农药的提取；牛乳、酵母、啤酒、果汁、砂糖、桔油、动植物油、米糠油淀粉等食品的制造；织品纤维脱水；润滑油、燃料油的提纯等都需要使用离心机。离心机已成为国民经济各部门广泛应用的一种通用机械2。三、离心机国内外的现状离心机是广泛用于矿物分选、化工、医药和环境保护中固液分离作业的设备。伴随着我国经济的迅速发展，卧式卸料离心机有着很广阔的市场。用于末煤脱水的离心机均采用离心过滤原理，按卸料方法不同可分为刮刀卸料离心机和振动卸料离心脱水机。国外进口的设备使用效果一般优于国产设备，具体表现在设备运转可靠。刮刀卸料离心机运转平稳，噪声和维修量都小。脱水工艺指标方面，由于刮刀卸料离心机强度较大，所以产品水分较低，但受到刮刀转子的限制，物料通过量小，处理量常常达不到设计要求。对于分级脱水中3mm-0.5mm级的细煤脱水，国内外都比较看好的是刮刀卸料离心机。其产品水分低，大大的减轻了煤泥水处理系统的负担，取得了良好的工艺效果。四、目前应解决的主要问题要使用好离心机，主要应该注意研究其应用环境。缓蚀剂的使用，对某些恶劣环境，采用适当的缓蚀剂就能使零件达到适用的程度，只要工艺许可，缓蚀剂的采用，应该是离心机应用的一条有效之路。正确的工艺方法设计正确，选材合理。只是解决离心机腐蚀的前提条件，加工工艺是正确应用，也在一定程度上影响离心机的防腐能力。除上述分析外，还应考虑溶液中的温度、溶氧、高速流体以及分离区的流态变化等诸多因素的影响，采用适当措施，确保离心机安全可靠运行。 第一章 离心机的工作原理和分类1.1 离心机的工作原理和选择离心机是利用离心力把悬浮液和乳浊液中的固体和液体组分或轻重组分分离开的机械。分离过程科分为：离心过滤，离心沉降，离心分离三种类型。（1）离心过滤：转鼓有孔，液体通过过滤介质，转鼓的小孔被甩出，固体截留在鼓内。使用于固体含量高，固体颗粒大的悬浮液。（2）离心沉降:转鼓有孔，依靠悬浮液中固相和液相重度不同而实现分离的。常用于分离固相和液相重度相差很大，而那固体颗粒较小，固体含量较低的悬浮液。（3）离心分离：两种制度不同而又不相容的液体所组成的乳浊液的分离和含微量的固体的悬浮液。工业用离心机按结构和分离要求，可分为过滤离心机、沉降离心机和分离机三类.离心机有一个绕本身轴线高速旋转的圆筒，称为转鼓，通常由电动机驱动。悬浮液(或乳浊液)加入转鼓后，被迅速带动与转鼓同速旋转，在离心力作用下各组分分离，并分别排出。通常转鼓转速越高，分离效果也越好3。 离心分离机的作用原理有离心过滤和离心沉降两种。离心过滤是使悬浮液在离心力场下产生的离心压力，作用在过滤介质上，使液体通过过滤介质成为滤液，而固体颗粒被截留在过滤介质表面，从而实现液-固分离；离心沉降是利用悬浮液(或乳浊液)密度不同的各组分在离心力场中迅速沉降分层的原理，实现液-固(或液-液)分离。还有一类实验分析用的分离机，可进行液体澄清和固体颗粒富集，或液-液分离，这类分离机有常压、真空、冷冻条件下操作的不同结构型式。 衡量离心分离机分离性能的重要指标是分离因数。它表示被分离物料在转鼓内所受的离心力与其重力的比值，分离因数越大，通常分离也越迅速，分离效果越好。工业用离心分离机的分离因数一般为10020000，超速管式分离机的分离因数可高达62000，分析用超速分离机的分离因数最高达610000。决定离心分离机处理能力的另一因素是转鼓的工作面积，工作面积大处理能力也大。 过滤离心机和沉降离心机，主要依靠加大转鼓直径来扩大转鼓圆周上的工作面；分离机除转鼓圆周壁外，还有附加工作面，如碟式分离机的碟片和室式分离机的内筒，显著增大了沉降工作面。在选择离心机时，主要考虑以下几个方面：（1）分离物料的性质：悬浮液、乳浊液或液-液-固三相；两相混合的浓度和粘度；固相的形状、大小、比重和可压缩性，固相产生的过程（结晶、聚合、沉淀）和溶解度；液相的比重、粘度、挥发度、易燃、易爆、有毒、化学腐蚀等。（2）要求的分离效果：分离液的澄清度、滤渣（沉渣）的含湿量、洗涤效果、固相颗粒允许的破碎度。（3）分离过程的工艺要求和经济性：如：操作温度和压力、生产能力、过程连续化程度等。选型的大致步骤：根据物料性质首先考虑分离的方式，选用离心过滤或离心沉降或离心分离。然后再按分离要求定出机种，然后按分离工艺要求进行综合比较，作进一步选定。按处理物料的化学性质确定转鼓材质4。在条件许可时，应作小型试验，验证选型的正确程度并进行修正。当一种离心机不能同时满足两项分离要求时，可以考虑两种离心机串联使用或设计复合式离心机。有特殊工艺要求时，如压力、温度、易燃、易爆、有毒等工况下，必须设计成特种离心机。离心机的选择原则：1、固相浓度较高，固相颗粒是刚体或晶体，且粒径较大，则可选用离心过滤机。如果颗粒允许被破碎，则可选用刮刀离心机，颗粒不允许被破碎则可选用活塞推料或离心力卸料离心机，脱水性能除与物料本身的吸水性能有关外，还与离心机的分离因素、分离时间、滤网的孔径、孔隙率等参数，以及离心机材料、溶液PH值、颗粒特性和工艺要求等有关。2、固相浓度较低，颗粒粒径很细，或是无定型的菌丝体，如果选用离心过滤机，由于粒径太细，滤网跑料严重。滤网太细，则脱水性能下降，无定型的菌丝体和含油的固体颗粒会把滤网堵死，在此情况下，建议采用没有滤网的三足式沉降离心机或螺旋沉降离心机，并根据固液粒径大小，液固密度差，选择合适的分离因数、长径比、流量、转差和溢流半径。如果颗粒大小很不均匀，则可先用筛分把粗颗粒除去，然后再用离心机进一步脱水。3、悬浮液中固液二相的密度差接近，颗粒粒径在0.05mm以上的，则可选用过滤离心机。过滤离心机与沉降离心机的脱水机理不同，前者是通过过滤介质滤网，使固液分离能耗低，脱水率高，后者是利用固液密度差不同而进行分离，一般情况下，能耗较过滤离心机高，脱水率比过滤离心机低。这些机型的选择还与处理量的大小有关，处理量大应考虑选用连续型机器5。1.2 离心机的分离过程及其分类离心机分离的过程一般有离心过滤、离心沉降和离心分离三种。离心过滤过程常用来分离固体量较多，粒子较大的固液混合物，分离过程一般可分三个阶段：第一阶段，固体颗粒借离心力的作用沉积到转鼓内壁上形成滤渣层，滤液也借离心力的作用穿过转鼓的网孔而滤出。第二阶段，滤渣层在离心力的作用下被压紧，并将其中所含滤液压挤出去。第三阶段，滤渣层空隙中所含液体在离心力作继续被排出，是滤渣进一步干燥。离心沉降过程可用来分离含微小固体颗粒的悬浮液，分离过程一般可分为两个阶段：第一阶段，固体颗粒借离心力的作用沉积到转鼓内壁上。第二阶段，沉降在转鼓壁的颗粒层，在离心力作用下被压紧。当悬浮液中含固量较多时，沉降的颗粒大量积集，渣层很快地增厚，因此要求连续排渣。当悬浮液中含固量报少，可以看作单个颗粒在离心力作用下的自由沉降，渣层成长慢，可采用间歇排渣方法后者又称离心澄清过程。离心分离过程是用来分离由重度不同的液体所形成的乳浊液，在离心力作用下液体按重度差别分层，然后分别引出。离心澄清和离心分离，由于过程中分离的固相量报少或者两者都是液体，所以这种高心机较容易进行加料、排料的连续操作，但需要较高的分离因数才能很好分离，这种离心机又称分离机。这类离心机可用于颗粒较粗或介质较粗含固体量较多的悬浮液的分离，分离后的滤渣层也容易进行洗涤和脱水，得到较干的滤渣。但必须要求滤渣的压缩性很大，且颗粒均匀，以免滤渣或小颗粒穿过或堵塞滤网，故不宜用于分散度高无定形的物料。由于这类离心机其转速在1500r/min以内，其分离因数不大，只宜于易滤液浆之分高。砂糖、硫铵、碳酸氢氨等颗粒物料与母浓的分离多用这种型式，在其它工业的应用也广泛。 沉降式离心机的转鼓壁上无孔，它是利用悬浮液中液体与固体比重的不同，在转鼓高速旋转时，液体与固体借离心力的作用，以不同的速度向转鼓壁上沉降。有的沉降式离心机滤渣借螺旋输送器送出，滤液自溢流口排出。这种离心机用于分离易滤滤浆和一般滤浆中固相比重相差较大的物料的滤干，以及分散度较高的无定形不溶性物料。 澄清式和分离式离心机的鼓壁上无孔，用以分离稀薄悬浮液以及乳浊渡，这种离心机具有很高的转速，一般在400015000r/min，分离因数F3500。分离因数表示离心力场的特性，是代表离心机性能的重要因数，F值越大，离心机的分离能力越高，因此物料越难分离，则采用分离因数较大的离心机就越合理。 按分离因数值F分型，可分为普通离心机F3500(一般为3001200)，高速离心机5000F3500，超高速离心机F5000。普通离心机是过滤式，也有沉降式。适用于含当量直径为0.010-10mm的颗粒，粗中等短纤维状或块状物料的脱水等操怍，由于转速较低，一般转鼓直径较大。高速离心机通常都是沉降式和分离式，适用于胶乳水或细颗粒稀薄悬浮液和乳浊液的分离。由子转速较高，转鼓直径一般较小，长度较长。高速离心机适用于分离散度较高的乳浊液和胶体溶液以及不同分子量的气体分离。由于转速很高，转鼓做成细长的管式。按操作过程的种类分类，可分为过滤式离心机，沉降式离心机，澄清式和分离式离心机。过滤式离心机在工业生产上较多见，如三足式离心机、上悬式离心机、卧式刮刀卸料和活塞推料离心机等。1.3 卧式刮刀卸料离心机的简介卧式刮刀卸料离心机属于具有固定过滤床的间歇离心机，几十年来虽然其卸料的基本方式未变，型号、规格却越来越多，机器的自动化程度和生产能力大大提高，性能亦有很大改进。目前刮刀离心机的主要技术参数范围如下：转鼓直径： 2402500毫米，最大3000毫米转鼓转速： 4503800转/分分离因数: 2503400过滤面积： 最大是15.8 平方米由于刮刀卸料离心机对物料适应性强，现已广泛应用于化工、石油提炼、轻工、医药、食品、纺织、冶金、煤炭、选矿、船舶、军工等各个部门。刮刀离心机有过滤式和沉降式两种，以前者使用较多。过滤式刮刀离心机用于处理中等或小颗粒（颗粒直径不大于5毫米）的物料，而且颗粒不怕被刮刀破坏者，也可以用于短的纤维状的物料（长度小于4毫米）。对于悬浮液浓度和进料量的变化也不敏感，过滤时间、洗涤时间以及分离、卸料时间均可自动调节，滤渣比较干，并可得到很好的洗涤，各操作阶段可以全速或不同转速下进行，操作周期短，生产能力大。刮刀离心机存在的主要问题是：对固体颗粒的破坏太严重，电机载荷不均匀，刮刀无法刮尽转鼓上的滤渣，加料于卸料时机器的振动严重。卧式刮刀离心机结构性能：加料，卸料等操作均在全速下进行，振动大，转轴粗，整个操作循环用电器和液压元件顺序控制。其生产能力大，辅助时间短，但是滤渣的固相颗粒破碎严重。不适用于堵塞滤网又不能再生的悬浮液的分离。为了满足特种工艺要求，可设计成密封防爆或特定温度和压力下操作的结构。当采用无孔转鼓时，可作沉降离心机使用。第二章 WG-1150卸料离心机2.1 性能用途及技术规格性能：WG-1150卧式，间歇操作，过滤式刮刀卸料自动离心机。在全速下进行各工序的操作，包括：进料、分离脱水、洗料、卸料及洗网等工序。本机特点：与物料接触部位（除门盖外）采用不锈钢或不锈钢衬里，耐腐蚀。采用旋转刮刀，密封性好。用电气-液压控制，自动化水平高。门盖用摇臂式装置，启闭轻便，易于检修。采用弹性基础，起吸振作用。用途：本机适用于含有中、细固相颗粒的悬浮液的固液分离，尤其对固相晶粒边棱形状要求不高者，更为适用。例如：聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、“六六六丙体提纯”、烧碱、染料、次氯酸钙、滴百虫等。主要技术规格：转鼓内径： 1.15m转鼓长度： 0.50m转鼓挡板内径： 0.940m过滤面积： 1.88m2装料容积： 0.210m3转鼓转速： 900r/min分离因数： 384主电机型号： YQ-82-4主电机功率： 40kw主电机转速： 1470r/min油泵电机型号： YQ222-4T2油泵电机转速： 1410（R.P.M)油泵电机功率： 1.5kw齿轮油泵型号： CB-B25最大输油量： 2510-3m3/M最大工作压力： 25105Pa2.2 结构简述卧式刮刀卸料离心机机构主要为：回转体部分，机座部分，门盖部分以及油泵装置和油压控制系统组成。1 转体部分：由转鼓、主轴、大皮带轮等组成。转鼓上有数排直径0.01m的小孔。转鼓内装有一层662的底网。底网用钢丝扎在转鼓身上，底网上需按不同物料辅上衬网和面网（用户自备），面网接口用钢丝扎牢，两端用胶圈压紧，整个转鼓经过动平衡。主轴由45号钢制成，并经过调质处理及擦伤。转鼓与主轴间用圆锥面配合，整个回转体以悬臂式通过两个滚动轴承支于机座上。电机通过六条D型三角型皮带带动回转体转动，转鼓转数为900rpm时电机上的皮带轮内装有摩擦式离合器，使机器起动平稳。主轴皮带轮上有带式机械制动器。机座部分：由机壳、机壳座、轴承箱、机座和底板等组成。机壳由复合钢板组焊而成，机壳通过20个M20螺栓与机壳座相连接，机壳座又通过20个M20的螺栓锁紧于轴承箱上。轴承箱内的滚动轴承，有二硫化钼油脂润滑。机座为铸铁件，机座左下方有排液阀，由两个液压阀构成，分离的母液洗网液分别经此阀排出。整合机器和电动机放在底板上，底板下面放置10个橡胶垫，可以吸收机器的振动能量，电机座用螺栓与底板联接。门盖部分：门盖为铸铁件，门盖与机盖有摇臂铰接装置，并配置滚动轴承，以使门盖启闭轻便。当关闭门盖时，可用装置于机体上的十个活节螺栓把门盖与机体锁紧，其贴合面用耐酸碱橡胶密封。门盖外表面装有刮刀装置及刮刀油缸等，内表面装有料斗，通过门盖伸出外边。刮刀装置为旋转式，刀片为宽式的，不锈钢制成的。用螺栓联结于刀架上。装置上的联结通过销子与刮刀油缸联接，刮刀旋转的终了位置，通过连杆与装于门盖上的行程开关相碰来限制，并通过刮刀油缸活塞杆与油缸底相碰作机械保险。门盖外表面装有刮刀装置及刮刀油缸等，内表面装有料斗，刮刀刮下的固体物料沿料斗滑下，穿过门盖排到外面。（4）油泵装置和液压操作箱油泵装置有油泵电机，齿轮油泵，溢流阀和滤油器等组成，油泵电机通过嵌式联轴器带动齿轮油泵。液压操作箱系在电磁吸铁器通过滑阀装于机座上6。图2-12.3 机器的作用原理及过程当机器运作时，空转鼓全速运转，洗网液进入转鼓，清洗筛网，洗网液经洗网液排出口排出，筛网清洗一段时间后，进料阀自动开启，悬浮液沿进料管进入全速运转的转鼓内。在离心力作用下，悬浮液中部大部分液体经滤网，衬网及鼓壁上的小孔被甩出，经机壳的切向排液口流向排液阀，进料阀开启时，排液阀的母液排出口之阀门同时开启，并将洗网液排出口之阀门关闭，母液沿母液管路排出。固体则留在转鼓内，加料阀开启到一定的时间后，自动关闭，停止进料，物料在转鼓内被甩干。当甩干到一定程度时，洗液阀自动开启，洗液经冲洗管喷淋在固体物料上，洗涤一定时间后，洗液阀自动关闭，此时转鼓继续在全速运转下，运转到一定时间后，物料得到充分的干燥，此时装有宽刮刀的刀架自动旋转上升，固体物料被刮下掉进倾斜料斗，沿料斗斜面滑下，排出机外，刮刀上升到离滤网一定距离时，刮刀装置上的连杆碰及行程开关，刮刀停止上升，并随即反向退回原来位置，进入下一个周期，就这样终而复始，完成悬浮液的固液分离。本机每一个操作周期中所完成的洗网、进料、干燥、水洗、干燥、卸料等工序动作，是由电气及油压系统联合作用来完成的。其原理在后面予以说明7。2.4 结构设计与强度计算2.4.1 离心机转鼓离心机转鼓是一个每分钟转动数百转至数万转以上的高速回转体。高速回转时，在离心力的作用下转鼓壁内要产生很大的应力，这些应力是高速回转时鼓壁金属的自身质量产生的离心力，及在转鼓内壁上所附着的筛网、物料和液体层所产生的离心力都作用在转鼓壁上，使转鼓壁内产生相应的应力。因此，转鼓的强度计算必须同时考虑这几部分离心力所产生的应力。结构：离心机的转鼓是一个组合部件。鼓内辅设衬网和面网，衬网接缝为对接，并用材质相同的细钢丝紧系于转鼓内。面网接缝为搭接，固定方法有：在靠近转鼓两端处用开孔的薄板压紧，由螺钉固定于转鼓上。衬网和面网先后插入燕尾槽中，然后用圆形胶圈压入固定面网。采用尼龙布作面网时，鼓身和鼓底加工出经向燕尾槽，用圆形胶圈压入燕尾槽中。鼓底后的甩液环，动迷宫环分别与挡液环、静迷宫环构成迷宫密封8。2 料：选择材料时要考虑强度和对处理物料的耐腐蚀性能。常用的材料有：1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni12Mo3Ti、1Cr18Ni12Mo2Ti和铬锰氮不锈钢等。WG-1150刮刀卸料离心机鼓壁材料：1Cr18Ni12Mo3Ti 底盘材料：ZGCr17Mn13MoZN3 要结构参数：有转鼓直径D、长度H、填充系数K，过滤转鼓的开孔率与孔径d。转鼓的长度H和填充系数K直接影响到离心机的生产能力，它承受到离心机卸料装置结构轴承支承布置，振动和制造条件的限制，转鼓的长度还必须与直径相适应。过滤转鼓的开孔是在转鼓强度允许条件下力求有最大开孔面积，以利于排出滤液，转鼓开孔率=筒体开孔总面积/筒体总表面积。在同样开孔率条件下，以孔径小、孔数多为佳。卧式刮刀离心机：H/D=0.30.5 k=0.350.5滤网：选择滤网时，应考虑悬浮液中固相的粒度、形状、滤渣的可压缩性、液相的粘度以及对滤渣和滤液的要求，并通过试验确定适宜的滤网，选择滤网还应考虑离心机的卸料特点。滤渣在滤网上有连续相对运动时，要求覆在滤网表面的滤渣层不断为后面的滤渣所置换，保证不堵塞网孔，并要求滤网有较高的耐磨性。由于间歇卸料离心机的滤网上形成的滤渣层与网面没有或只有很少的相对运动时，故应使面网的孔隙大小满足固相粒度的要求。这时，滤渣在滤网孔隙能产生“架桥”现象，与滤网孔隙大小相当的或稍小的颗粒均能阻截在滤网上面。滤网应具有足够的强度和刚度，不致因受离心力作用而破坏或平整的网面产生形变，对所处理的物料应具有耐腐蚀性9。WG-1150刮刀卸料离心机衬网与面网的选取见总装配图二 转鼓壁的强度计算 圆通形开孔转鼓； 由于鼓壁上开有许多小孔一方面削弱了鼓壁的强度，因此在许多应力中引入开孔削弱系数，既开孔转股的转鼓的需用应力为 tt ；焊缝系数tt。 为开孔削弱系数； =(t-d)/t，式中t为孔的轴向或斜向中心距。d为开孔直径。 另一方面，使转鼓壁质量有所减小，从而使鼓壁质量离心力产生的应力2(1-) =鼓体开孔总面积/鼓体全面积开孔削弱系数；=t-d/t IV-1 =0.8529;开孔率； =鼓体开孔总面积/鼓体全面积IV-2 =*102*10-6/4*34*34*10=0.0392鼓壁材料重度 r =7.85*10KG/M3筛网材料重度 rs=7.85*103KG/M3流体物料重度 rmf=1.7652*103KG/M3物料层内半径 r0=0.46M转鼓内半径 R=0.575m转鼓角速度 =2n/60=83.73/s填充系数 K=1-r20/R20=0.38筛网重量：G=10.2kg筛网的当量厚度： s=G/2RLRs=8.066m转鼓的长度：L=0.5m圆筒形转鼓的径向总应力和轴向总应力：1=1+1+12=2+2+2=r0R22(1+Ssrs/Sr0+rmfRK/r02S)N/M22= 21（1-）（2Ss+kkR）/2（h-2（1-）2=2R2r0=1.860N/M2S=0.11考虑烧碱的腐蚀作用，加上一定的腐蚀余量。还应该加上一定的工作余量股壁厚度取 S=0.02M 三，主轴WG-1200离心机主轴在工作时即承受弯矩，又承受扭矩，其为转轴。主轴的材料选用45钢，为了保证其机械性能，应进行调制处理。 1轴的结构设计：轴的外形决定于下列因素：轴的毛坯种类，轴上作用力的大小和分布情况，轴上零件的布置及固定方式，轴承类型及位置，轴的加工和装配工艺性以及其他的一些要求。 离心机主轴的结构设计如图2，轴承的强度计算， A计算轴的各部分质量及重心。 把主轴分成三部分：i） 轴左部（轴承的支撑点左侧）M1=MI+MII+MIIIM1=*（7.85*102/4）*（0.152*0.06+0.042*0.132+0.015*0.112+0.092*0.135）=20.55KGii） 轴的右端图2-5各段质量及重心MI=1/3（0.18/2）2*（1.596+204）-（0.1596/2）2*1.596*7.85*103KGMII=（0.18/2）2*0.1*7.85*103KGMIII=（0.2/2）2*0.01*7.85*103KGMIV=（0.18/2）2*0.025*7.85*103KGXi=0.106mXII=0.254miii） 轴承左端：图2-6MI=*（0.15/2）2*0.06*7.85*103KGMII=*（0.13/2）2*0.042*7.85*103KGMIII=*（0.11/2）*0.015*7.85*103KGMIV=*（0.09/2）2*0.135*7.85*103KGXI=0.222m XII=0.171m XIII=0.1425m XIV=0.0675m所以这部分轴的重心X1=MIXI+MIIXII+MIIIXIII+MIVXIV/MI+MII+MIII+MIV将上面数据代入式中X1=0.156m XII=0.259m XIII=0.254m XIV=0.3205m所以这部分轴的重心：X2=MIXI+MIIXII+MIIIXIII+MIVXIV/MI+MII+MIII+MIVX2=0.176m M2=63.7kgiii） 轴中段 ：X3=0.4m（在右侧轴承的支撑点）M3=142.5kgB轴的空间受力情况 轴在工作的时候，转鼓安装在轴的右侧，因此他受到转鼓质量的影响，又由于转股的重心，落在轴的外部。所以轴上有一定的弯矩和重力。图2-7C计算轴承上的支反力Y=0（11596.5*cos54+338.4）*0.185+0.096*201.6=0.4*1397.6-Zb*0.8+625*（0.176+0.8）+（0.8+0.339）*11529.7+167.2Zb=164070NZA=11596.5*cos54+338.4+201.6+1397.6+625+11529.77-16407=4501.6NZ=00.185*11596.5*sin54=YB*0.8YB=2169.5YA=-11596.5*sin54-2169.5=-11551.3NG按照文献查表得 主轴的许用弯曲应力 钢号456002009555=-1b/+1bH：剖面B有两种应力集中a） 轴与轴承的配合B=800N/mm2kD=3.20 kD=2.32b） 过度圆角：r/d=0.011 h/r=（D-d）/2r h/r=5 k=2.28 k=2.37当B=8.00*108N/M2加工表面的表面状态系数 =0.90毛坯直径 0.180m，绝对尺寸系数=0.64 =0.64所以 K/=2.28/（0.9*0.64）=3.96K/=2.37/（0.9*0.64）=4.11比较两种应力集中，应取（k）D=3.96 （k）D=4.11I 则两轴承的总支反力分别为：FA=12397.5N FB=16549.8ND，主轴的弯矩图：i） 水平面图2-8ii） 垂直面：图2-9iii） 合成弯矩图图2-10iv） 扭矩图 T=9550P/n=477.5N.m图2-11v） 当量弯矩图 图2-12E进行疲劳强度校核表3-6计算项目MTWWTNmm3剖面B4011.8477.55.7210-41.1410-37.0106计算项目amamN/m2剖面B4.191057.010602.091052.09105F表15-1查得表3-7钢的牌号硬度HB不低于毛坯直径mm不大于45200任意56028015025015000S=-1/（k/（）*a+m）S=-1/（k/（）a+m）S=1 =S尺寸较大的转轴，s=1.82.5重要的轴，跑坏后会引起重大的事故时，可以适当增大S值，这里S取3.S=2.5*108/（3.96*7.0*106）=9S=1.5*108/（4.11*2.09*105）=174.6S=9=S所以转轴的强度足够。四，轴功率计算（1） 克服物料及料液的惯性所消耗的功率N1=2mm（r22+r12）/（4000t1）+mLR22/（2000t1）kwMM=m（r22-r11）l每次 加料获得的滤液质量：ML机器的运转周期：T=t1+t2+t3=30+15+15=60sMl=18360*60/3600=306KGMm=1.8*103*3.14*（0.5752-0.462）*0.5=352.68kg考虑物料搅动和流体阻力损失的能量系数一般可取 =1.11.2取=1.2N1=1.2*83.732*2506.37*（5.752+0.462）/（4000*30）+306*1.152/（2000*30）=30.05KW（2） 克服轴承处的摩擦所消耗的功率N2=f（FAuA+FBUB）/1000 即N2=fw（FAdA+FBdB）/2000轴承的摩擦系数F对于滚动轴承F=0.0050.02取F=0.015N2=0.015*83.73*（0.18*16599.8+0.15*12397.5）/2000N2=3.04kw（3） 克服转鼓及悬浮液与空气摩擦所消耗的功率N3=1.11*10-5L3（R24+r24）=1.2kg/m3N3=1.11*10-5*1.3*0.5*83.733*（1.154+0.664）=0.85kg（4） 间歇操作离心机启动转鼓所消耗的功率 N4=MR222/（2000t2）kwN4=852*5.752*83.732/（2000*35）=31.75kw（5） 刮刀卸出物料消耗功率N5=K2b（r22-r12）/（1000t3）刮削物料的比阻力 k2=4.0*106N/m2刮刀宽 b=0.48m R1=0.55mN5=3.14*4*106*0.48*（0.62-0.552）/（1000*15）N5=23.11kw（6）1启动阶段有消耗功率 N=N2+N3+N4N=3.04+112.849+82.10=197.98kw2加料阶段消耗总功率N=N1+N2+N3N=101.88+3.04+82.10=187.02kw3挂卸物料阶段消耗的总功率N=1.5N2+N3+N5N=1.5*3.04+82.10+23.11=109.77KW（7）选择电机该类离心机为连续运转的离心机，选择电机时可不考虑启动阶段的功率消耗，而参照挂卸阶段消耗的总功率：Nd=cn/n kw安全余量C当N/n2040（kw）取c=1.15传动系统的效率，三角皮带传动=0.940.96，取=1.15所以ND=1.15*24.20/0.95=29.29kw表3-8额定功率额定转数额定电压满载时起动电流起动转矩最大转矩转子转动惯量电流效率功率因数额定电流额定转矩额定转矩40kw1470转/分380伏76A91%0.887.02.02.23.05公斤/米2五 主轴的临界转速计算阶梯轴临界转速的精确计算比较复杂，作为近似计算，可将阶梯轴视为当量直径为dv的充轴，然后利用充轴临界转速计算公式进行计算。当量直径 dv=dili/li：经验修正系数，对离心机可取=1.094dv=1.094*（135*90+15*110+42*130+80*150）/（1386*103）+（170*（800-50-42）+200*10）/(1386*103）+(0*180+42*179+100*80+159.6*204)/(386*103)dv=0.174m图2-131部分质量底盘m1=/4（127.52-15.92）*3.5*7.85*10-3+（20720070-2142767.4-13891710）*7.85*10-3M1=463.73kg鼓壁：m2=（57-2-3.5）*7.85*10-3*2*3.14*61*2M2=309.74kg拦液板：m3=7.85*103*/4*(127.52-121.52)*2+(121.52-119.52)*2.8+(117.52-942)*2.5+(117.52+942)M3=75.82kg物料：m4=（57-2-3.5）*1.8*103*（602-482）M4=377.24kg2.转鼓重心：（1）底盘重心 xc1=345.16*1.75+118.57*（12.31+3.5）/463.73Xc1=5.34cm（2）装有物料的转鼓重心Xc=（309.74*29.3）+377.24*29.3+75.82*55+463.73*5.34/（309.74+377.24+75.82+463.73）Xc=21.83cm3.回转力矩当b0,M的 方向与转子绕曲的 方向相反，力图减小轴的弯曲，提高轴的刚性，使临界转速提高。当量b= R时，m=0，即不产生回转效应。当量b R,即转盘较宽时，M0,使轴的临界转速降低。因此，从减小震动的 角度出发，按刚性轴设计的离心机转鼓，宽度 b相对于R取最小值，可使临界转速提高，运转更加稳定。离心机的回转力矩，有下面四部分组成：（1） 底盘对转鼓质心的回转力矩：M1=m1/41-4*c12/R22M1=2247.852（2） 拦液板对转鼓质心的回转力矩M3=m3/4R2+r22-4C222M =199.042（3） 物料对转鼓质心的回转力矩M4=m4/4r2+r12-b2/3-4C22M4=4166.572（4） 总的回转力矩M=m1+m2+m3+m4M=1166724计算影响系数图2-14J=dv4J=3.14*174.24/64=4517.96mm=l2(l12+l22)/3EJ =l2（3l1+2l2）/6EJa11=l（3l1+2l2） b11=（3l1+l2）/3EJ=9.07*10-8 l1=160mm =6.14*10-9l2=800mm a=6.14*10-9 b=4.72*10-105解频率方程+da=2.25*10-7+db=1.65*10-8上式中dxcM（J-J）（+db）a-（+da）b卡4+（J-J）*b-m(+d)b4+(J-J)*b-m(+da)-m(+db)2+1=0按文献所得0.70799（2*10-6）2+1.61*(*10-6)-1=0=712.56/S则n=30/n=30/*712.56=6807.9rpm离心机工作转速n=800rpm 远远低于主轴的临界转速，所以工作平稳。2.4.2 三角胶带传动计算表3-9计算项目代号公式及数据单位结果说明52见表8-4工作情况系数，P传递功率胶带型别根据和由图8-1选取D型：小带轮转数1470rpm小带轮节圆直径由表8-6和表8-1选取0.315为了提高胶带寿命，条件允许时，尽量取较大值大带轮节圆直径0.515按表8-12圆整为0.500带速 24.23可以充分发挥带的传动能力实际传动比1.72弹性滑动系数帘布结构，=0.02初定中心距1.35初定胶带节线长度4.035按表8-2选取 相近似的植4076计算中心距1.371小带轮包角度特定条件下单根胶带传递的功率8.71单根胶带传递功率的增量3.15弯曲影响系数见表8-3传动比系数见表8-8胶带根数Z根6Z应取整数分别见表8-9、8-10单根胶带的初拉力N641.38三角胶带每米长的重量见表8-1有效圆周力N2147.4