（机械工程专业论文）wzy—1400卧式振动离心机的研究.pdf

摘要 本文针对w z l 一1 0 0 0 卧式振动离心机存在的可靠性差问题，运用结构 和振动特性分析手段，指出其振动方式、振动原理存在的弊端和振动系统存 在的不合理设计结构。提出了大型卧式振动离心机设计的新思路，新机型定 名为w z y - - 1 4 0 0 型卧式振动离心机。 确定该机振动系统为远共振线性振动系统，并分别对其工作系统、振动 系统、回转系统、电控系统和润滑系统进行了研究与设计，通过对其筛篮上 的物料进行了动力学分析，合理地选取了整机的运动参数并确定了工艺参 数，推算了振动离心机煤与筛篮之间的摩擦系数，达到了工艺参数的要求， 实现了w z y 一1 4 0 0 型卧式振动离心机的高效性和可靠性。 通过w z y 一1 4 0 0 型卧式振动离心机的工业性试验表明：该机的机械性 能和脱水工艺指标均达到或超过了设计的要求。本研究设计推动了卧式振动 离心脱水技术的发展，大大简化选煤厂的工艺系统，填补国内大型卧振的空 白，缩短国内外同类设备的技术差距，具有显著的经济效益和社会效益。 关键词：卧式振动离心机结构与振动特性分析运动参数设计计算 a b s t r a c t i nv i e wo fd e f i c i e n c yi nr e l i a b i l i t yo fw z l 一1 0 0 0h o r i z o n t a lv i b r a t i n gc e n t r i f u g e ，t w o s h o r t c o m i n g s ，w h i c h a r ed e f e c t se x i s t e di ni t s v i b r a t i n gm o d ea n dp r i n c i p l e a n d n o n r a t i o n a ls t r u c t u r ed e s i g no fi t s v i b r a t i n gs y s t e mr e s p e c t i v e l y , a r ep u tf o r w a r di nt h e p a p e rt h r o u g ha n a l y z i n gi t ss t r u c t u r ea n dv i b r a t i o np r o p e n yt h e nan e wt h o u g h tt od e s i g n an e w t y p e l a r g e d u t yh o r i z o n t a lv i b r a t i n gc e n t r i f u g ei sp r o p o s e d ，w h i c hi sn a m e d w z y - 1 4 0 0h o r i z o n t a lv i b r a t i n gc e n t r i f u g e t h ev i b r a t i o ns y s t e mo f t h ew z y - 1 4 0 0h o r i z o n t a lv i b r a f i n gc e n t r i f u g ei sd e c i d e dt ob e r e m o t e l yr e s o n a n tl i n e a rt y p e ，a n dr e s e a r c ha n dd e s i g na r ea l s om a d et oi t sw o r k i n gs y s t e m ， v i b r a t i o ns y s t e m ，r o t a t i o ns y s t e m ，e l e c t r i cc o n t r o ls y s t e ma n dl u b r i c a t i o ns y s t e m b a s e do n k i n e t i c a n a l y s i s d o n et of e e di nb a s k e to nw z y - 1 4 0 0c e n t r i f u g e ，t h ek i n e m a t i c a l p a r a m e t e r sa n dp r o c e s sc o e f f i c i e n to ft h ec e n t r i f u g ea r es e l e c t e dr a t i o n a l l y ；m e a n t i m e ，t h e f r i c t i o nf a c t o rb e t w e e nt h ec o a lo nt h ec e n t r i f u g ea n dt h eb a s k e ti s d e d u c e d ，w h i c hi s c a p a b l eo fm e e t i n gr e q u i r e m e n to ft h ep r o c e s sc o e f f i c i e n t ，t h u sr e a l i z i n gh i g he f f e c ta n d r e l i a b i l i t yo f t h ew z y - 1 4 0 0h o r i z o n t a lv i b r a t i n gc e n t r i f u g e ， t h ec o m m e r c i a l s c a l e e x p e r i m e n tm a d et o t h ew z y - 1 4 0 0h o r i z o n t a l v i b r a t i n g c e n t r i f u g ei n d i c a t e st h a ti t sm e c h a n i c a lp r o p e r t ya n dd e w a t e r i n gp a r a m e t e r sa r ea l lu pt oo r o v e rt h er e q u i r e m e n t so ft h ed e s i g n t h er e s e a r c hn o to n l yp r o m p t st h ed e v e l o p m e n to f t e c h n o l o g yi nh o r i z o n t a lv i b r a t i n gc e n t r i f u g e ，g r e a t l ys i m p l i f i e st h ep r o c e s ss y s t e mi nc o a l p r e p a r a t i o np l a n t s ，b u ta l s of i l l s t h eb l a n ko fl a r g e - d u t yh o r i z o n t a lv i b r a t i n gc e n t r i f u g ei n c h i n a ，a n ds h o r t e n st e c h n i c a lg a po fs a m ek i n do fe q u i p m e n tm a d eb yc h i n aa n df o r e i g n c o u n t r i e s i tc a nb es a i dt h a tt h et e c h n i q u ei se x p e c t e dt oc r e a t ee x c e l l e n ts o c i o - e c o n o m i c b e n e f i t k e y w o r d s ：h o r i z o n t a lv i b r a t i n gc e n t r i f u g e ；a n a l y s i so fs t r u c t u r ea n dv i b r a t i o np r o p e r t y ； k i n e m a t i c a lp a r a m e t e r s ；d e s i g na n dc a l c u l a t i o n 独创性声明 本人声明所里交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得墨生盘堂或其他教育机构的学位证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：笳尹签字日期：矽簪年7 月，日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解墨鲞盘堂有关保留、使用学位论文的规定。特 授权苤鲞盘鳖可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查询和借阅。同意学校向 国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：互袍中 导师签名：z 或年易 签字日期：知睁年7 月y 日 签字 0 月插 第一章绪论 1 1 课题的提出 第一章绪论 脱水是使固体物料与水分离，以降低湿物料中水分含量，也是湿法选煤厂 不可缺少的生产环节。在选煤厂物料脱水后，各种精煤的综合水分规定为1 2 1 3 ，但个别用户、出口煤和高寒地区湿煤冬运则要求精煤水分在8 9 以下。 湿法选煤产品带有大量水分，若炼焦煤水分过高，将延长炼焦时间、增加炼焦 炉瓦斯消耗量以及降低炼焦炉寿命。水分过高的煤炭也给运输带来不便，特别 是高寒地区湿煤冬运，煤炭的冻结更给铁路装卸带来困难。 湿法选煤，水的用量非常大。一般情况下，跳汰杌每处理i 吨原煤用水3 吨；重介质分选机选煤，1 吨块原煤需用水o 7 吨；1 吨末原煤用水约1 6 2 吨。大量的水若不回收再用，将造成极大的浪费。干旱缺水地区尤为重要。 在选煤厂，用于末煤脱水的主要设备是过滤式离心机，其结构型式有三种： 卧式振动离心机、立式振动离心机、立式刮刀卸料离心机。从离心机的发展趋 势看，世界各国都在积极发展振动离心机，其主要原因是该机具有一系列的优 点。从工艺指标上看，衡量离心机工作效果的主要指标是脱水产品的水分和离 心液中煤的损失量。一般，在入料水分相近时，振动离心机与刮刀卸料离心机 的产物水分相差不多，但在入料粒度组成相似时，在卧式振动离心机的离心液 中，煤的损失不超过4 ，通常为2 5 3 5 ；而刮刀卸料离心机则为5 6 。 由于振动离心机的转数较低，离心强度较小，采用振动卸料方式对煤的破碎程 度小。为了减轻物料对筛面的磨损，入料粒度不宜过大，一般应控制在1 3 r a m 以 下。但是，如粒度过大，对振动离心机的影响较小，甚至混有6 0 r a m 大块时，振 动离心机仍能工作，只是煤的破碎程度增大；而刮刀卸料离心机则不然，如果 给料粒度超过2 5 r a m ，当给料量稍有增加便会引起堵塞，甚至被迫停机。在技术 经济指标上，离心机最重要的指标是吨煤电耗和吨煤设备重量。在这两项指标 上，振动离心机均优于刮刀卸料离心机。除此以外，卧式振动离心机还具有占 空间面积小、加工件少、安装容易、维修方便、处理能力大等优点。因此，本 文以w z y - 1 4 0 0 卧式振动离心机的研究作为硕士学位的研究课题。 第一章绪论 1 2 开发研制大型、可靠、卧式振动离心机必要性 1 国内外振动卸料离心机的现状 目前，国内外选煤厂对1 3 0 5 m m 级末煤的脱水主要使用振动卸料离心机 和刮刀卸料离心机。与刮刀卸料离心机相比，振动卸料离心机具有初期投资少， 占用场地空间面积小、重量轻、能耗少、易损件少、筛篮更换方便、筛篮使用 寿命长、煤的粉碎率低等优点。因此，世界各煤炭大国都在积极发展振动离心 机，并有取代刮刀卸料离心机的趋势。 振动卸料离心机经过几十年的不断发展和改进，技术上已日趋完善。在国 外，目前最大机型的振动离心机筛篮直径已达1 5 0 0 m m ，处理量达4 0 0 t h 。德 国、美国、俄罗斯等产煤大国都有自己的一个或几个系列的振动离心机产品， 并有很多种机型。 在国内，振动卸料离心机的主导机型为w z l 一1 0 0 0 ，另有一些选煤厂使用 t w z 一1 3 0 0 型卧式振动离心机和t z ( 或v c 型) 立振等，其中w z l 一1 0 0 0 型和t w z 一1 3 0 0 型卧式振动离心机是参照德国h s l 、t t s g 型卧式振动离心机设计的，t z 型立振则 是按美国c m i 公司v c 型立振图纸制造的，但这几种离心机在我国各选煤厂 使用情况大多不理想，特别是w z l 一1 0 0 0 型卧式振动离心机已在选煤厂使用多年， 自投产以来基本上没有做过多少改进，存在故障多，可靠性差等问题，主要表 现在：( 1 ) 振动参数不稳定、调整频繁而且困难；( 2 ) 主轴承、弹簧、连接螺栓 易损坏，支座易开裂；( 3 ) 箱体漏油严重；( 4 ) 噪音大等严重问题。另外，1 9 8 2 年唐山分院自行研制了一台t w z 一1 3 0 0 卧式离心机，安装在马头选煤厂试验，但 因主轴承、连接弹簧发热严重等原因未能得到推广应用。1 9 9 8 年，唐山分院依 照德国( h b 0 0 型卧式振动离心机) 试制了一台卧式振动离心机，该机在开滦赵 各庄矿选煤厂带煤运转时出现横摆动和异常噪音，至今仍未调试正常。因此， 目前国内还没有技术上比较成熟的大型卧式振动离心机产品，产品主要依赖进 口，而进口同类设备的价格超过国产价格数倍“1 。 2 开发大型卧式振动离心机必要性 由于国产卧式振动离心机质量和技术均不过关，进口同类设备价格又十分 昂贵，一些选煤厂不得不选价格较贵且易损件多的立式刮刀卸料离心脱水机， 而更多的选煤厂仍然在勉强使用着不可靠的老式国产卧式振动离心机，给选煤 厂生产带来很多困难：由于国内目前还没有较为成功的大型卧式振动离心机机 第一章绪论 型，致使许多大型选煤厂不得不花费巨额外汇购买进v i 产品。因此，开发研制 大型的性能稳定、可靠的卧式振动离一i i , 机具有显著的经济效益和社会效益。 鉴于上述情况，本文从分析已有的w z l - 1 0 0 0 型卧式振动离心机基础上，讨 论分析如何设计了一台远共振线性大型振动离心机，以解决现有国产振动离心 机参数不稳定、处理能力低、主轴承和弹簧易损坏、支座易裂、箱体漏油严重 等技术难题。 第二章w z y 一1 4 0 0 卧式振动离心机的主要技术特征及i 。作原理 第二章确定w z y - 14 0 0 卧式振动离心机机型 通过对w z l1 0 0 0 离心机分析，确定w z y 一1 4 0 0 离心机为一台远共振线性振 动离心机。 2 1w z l 一10 0 0 型卧式振动离心机结构分析 w z l - i o o o 型离心机是目酊国内选煤厂用于术煤脱水的振动离心机的最主要 机型，其结构见图 一 墅1 w z l _ 1 0 0 日垂酢式撼动卸辩鸯心机 菇钨蒜繁霹妻笔落盖端5 盐赫恐竺高蔚勰蔷挚量 轴l t 崔黛蛙萌轨l 卜一度静籀i $ 一三霜拦帮 如图1 所示：筛篮1 由主电机8 通过皮带轮1 7 、9 带动回转。激振电动机 1 6 经皮带传动，并通过一对齿轮使装存机壳5 上的四个偏心轮做反向同步同转， 从而使机壳产生轴向振动。机壳的振动通过冲击板1 2 、缓冲橡胶弹簧i i 、矩板 弹簧1 3 ，传给主轴套3 和轴承座再通过轴承1 4 传给主轴1 5 和筛篮1 ，使筛 篮产生轴向振动。 2 2 工作过程 2 2 工作过程 第三章w z y 一1 4 0 0 卧式振动离心机的主要技术特征及工作原理 第二章确定w z y 一14 0 0 卧式振动离心机机型 通过对w z l 一1 0 0 0 离心机分析，确定w z y 一1 4 0 0 离心机为一台远共振线性振 动离心机。 2 1w z l - i0 0 0 型卧式振动离心机结构分析 w z l 一1 0 0 0 型离心机是目前国内选煤厂用于末煤脱水的振动离心机的最主要 机型，其结构见图 豳l 霄z k l o 壅卧式箍芎醅邳辩毒心觏 # 孳麓i ：= ，鼍警2 ：当轴塞，! = = 苎篓登羹，嚣一机壳6 一机幕，7 一硪疑弹簧 一主电赫 桃o _ 鹿帮瓤l 喜一蕾絮磐1 1 毪曼糠篓鞭黧i1 2 一冲击扳i1 3 一意壤i - 狮1 礓二辐每i 誓二； 袖- l e 一鬻瓣雉动瓤，l 一威糟耱，l b i 舞魔謦 如图1 所示：筛篮1 由主电机8 通过皮带轮1 7 、9 带动回转。激振电动机 1 6 经皮带传动，并通过一对齿轮使装在机壳5 上的四个偏心轮做反向同步回转， 从而使机壳产生轴向振动。机壳的振动通过冲击板1 2 、缓冲橡胶弹簧11 、矩板 弹簧1 3 ，传给主轴套3 和轴承座。再通过轴承1 4 传给主轴1 5 和筛篮1 ，使筛 篮产生轴向振动。 2 2 工作过程 第三章w z y 一1 4 0 0 卧式振动离心机的主要技术特征及工作原理 离心机的工作过程是：物料由给料管2 给入筛篮，在离一1 1 , 力和轴向激振力等 的综合作用下，筛篮内的物料脉动性地向前移动，脱水后的物料从筛篮前端落入 卸料室，并由此进入机器底部的排料槽中，离心液则由机壳收集，经排出室排出。 2 3 振动系统分析 w z l 一1 0 0 0 型振动离心机是在接近共振条件下工作的一种振动机械，就振动 系统的特性而言，它是惯性激振的非线形的二质量振动系统。二个质量的组成分 别是：第一振动质量是i n 为回转体( 筛篮1 、主轴1 5 、皮带轮9 、轴承1 4 ) 和主轴 套3 、缓冲橡胶弹簧1 1 等部件；第二振动质量m 2 包括机壳5 、偏心轮1 0 和机架 ( 包括底架，润滑系统，传动电机等) 。 w z l 一1 0 0 0 卧式振动离心机是采用偏心质量的惯性振动器，其布置方式和振 动系统特性曲线如图2 2 所示 图2 2 毗l 一10 0 0 卧振振动系统特性曲线图2 3 酡l 一1 0 0 0 卧振激振器布置方式 它是把激振器放在机壳、机架等组成的质量m 。上，通过弹性系统的传递， 使由筛篮等组成的参振质量m 。产生振动，虽然该种布置可以减小参振质量，节 约能源，但机器运转时噪声和机体振动都比较大，对基础有较大的破坏力。 从图2 2 中看出，w z l 一1 0 0 0 型卧式振动离心机是在共振区工作，振幅不稳 定。虽然它采用了非线性主振弹簧，不稳定因素在一定程度上得到克服，但是 振幅受动力学参数的影响仍然很大。生产厂家在离，t l , 机出厂时虽然已经按比较 合适的条件确定了各种动力学参数，但由于各选煤厂的实际条件不同( 煤质，处 理量，入料方式等) ，在工作中必然会发生实际参数与设计要求不符合之处，从 而造成离心机的实际工作机制与规定的工作机制不同，缩小这些差别就需要通 里 第三章w z y 一1 4 0 0 卧式振动离心机的主要技术特征及工作原理 过调整参数加以解决。w z l 一1 0 0 0 型卧式振动离心机的调整是一个繁琐，复杂的 过程，它要求现场工人必需了解非线性振动系统的响应曲线，激振力、激振频 率对振幅的影响及主振弹簧间隙变化对振幅带来的影响，这些对现场操作者要 求太高而难以达到。 2 4w z l 一10 0 0 卧式振动离心机存在的问题 通过对w z l 一1 0 0 0 卧式振动离心机的分析得出：( d w z l - 1 0 0 0 卧式振动离心机 结构复杂，组成零件太多。对参振质量和弹簧刚度要求较严。对入料性质 和入料连续及均匀性要求较严。对整机的整体刚度要求较高。振动不稳定 性因素较多。调整难度大。 这些问题主要是由于采用的振动方式和振动理论存在的不足造成的，为克 服以上不足，最终将w z y 一1 4 0 0 确定为一台惯性振动的远共振线性振动离心机。 2 5w z y - 14 0 0 卧式振动离心机远共振线性振动特性的实现 2 5 1 工作点的选取 w z y1 4 0 0 卧式振动离心机振动系统特性曲线如图2 4 所示 匝 x 公匕蒸 镕t 2 - - 4w z y 一1 4 0 0 卧振振动系统特性曲线 目2 5w z y 1 4 0 0 卧振集振器布置方式 取a 点为其工作点，a 点所在区间是一段非常平缓的近似直线的曲线，其工 作频率远高于自振频率，从图中很明显的可以看出该系统对现场适应能力强， 对入料的变化不敏感，振幅稳定，现场操作人员无需对离心机进行调整，属于“傻 瓜”型。 2 5 2 主振弹簧刚度的计算 第三章w z y 一1 4 0 0 卧式振动离心机的主要技术特征及工作原理 确定工作点的关键是确定振动系统的频率比( 频率比指激振频率m 与系统 固有频率。的比值，即z ：生) 。w z y 一1 4 0 0 型卧式振动离心机离心机的激振 频率为1 4 0 0 l t 0 0 r p m ，是一个已经相对固定的变量。由于离心机的处理量基本 不变，其结构设计完成后离心机本身的参振质量也不变，根据固有频率公式 = 1 可知离心机主振弹簧刚度。 v 珊 主振弹簧总刚度计算 1 参振质量 本卧式振动离心机参振质量= 1 4 5 0 k g 等效参振质量为：州= m + k ( 2 1 ) 式中聊。物料质量( k g ) ， m 。= 2 丌r e h h y ( 2 2 ) 胄一一筛篮平均半径， 厅一物料层厚度， 一筛篮高度， y 一物料层散密度 取r = o 6 m ；取h = o 0 5 m ；取= o 8 m ；y = 1 2 x 1 0 3 k g m 3 所以m 。= 2 霄o 6 x o 0 5 0 8 1 2 0 0 = 1 8 1 k g 。 j 一结合系数，现取k 。= 0 7 ； 贝4 m7 = m + k m 。= 1 4 5 0 + 0 7 1 8 1 = 1 5 7 7 k g 。取m = 1 6 0 0 k g 2 主振弹簧总刚度 丘= 知国2 ( n m ) ( 2 3 ) 式中玉一频率比，有物料作用时，一般z 值较小，一般为3 5 ，现取z = 3 m 一等效参振质量， 国一振动频率， m = 1 5 7 7 k g ：0 9 = 1 5 2 9 r a d s ； 第三章w z y 一1 4 0 0 卧式振动离心机的主要技术特征及工作原理 妣量= 1 5 7 7 x 1 5 2 9 2 ；“1 0 x 1 0 6 n m 2 5 3 主振弹簧结构的选取 但由于工作点的后移使得主振弹簧刚度降低，从而增加了机体横向振动的 可能性，所以需要选择合适的主振弹簧。 采用环形主振橡胶弹簧是w z y l 4 0 0 型卧式振动离心脱水机的特点之一。橡 胶弹簧与金属弹簧相比具有显著的优点，已l = 1 益在国内外的许多设备上广泛应 用。其主要优点有：形状不受限制，各个方向的刚度可以根据设计要求自由选 择，改变弹簧的结构型式可达到不同的刚度要求；弹性模数远比金属弹簧高， 可得到较大的弹性变形；具有较大的阻尼，对于突然冲击和高频振动的吸收以 及隔音具有良好的效果；橡胶弹簧能同时( 随时) 吸收多个方向的负荷，对简 化系统的结构具有显著优点；还具有安装和拆卸方便，不需要润滑，有利于维 修和保养等优点o “。 2 5 4 主振弹簧的设计及校核 橡胶弹簧的刚度取决于橡胶的硬度和橡胶弹簧的结构尺寸。w z y - 1 4 0 0 型卧 式振动离心机采用了外双锥形橡胶弹簧，其外形结构见图3 - 3 ，该种橡胶弹簧刚 度的计算公式为： k ：2 7 r 1 2 r 2 g g( 2 4 ) 屹一 g a z = o 1 1 7 币e 0 0 3 4 ” ( 2 5 ) 争 露佘 。迅乡” 图2 6w z y 一1 4 0 0 图2 7w z y 一14o0 卧振主振弹簧受压后图形 第三章w z y 一1 4 0 0 卧式振动离心机的主要技术特征及工作原理 置一橡胶弹簧刚度，n m m ： g a 。一橡胶弹簧的动表现剪切弹性模数，m p a ； 血一动负荷系数 h s 一橡胶弹簧肖氏硬度； ，、 、，一橡胶结构参数，m i l l 上式中的动表观剪切弹性模数不仅取决于橡胶硬度，而且还和温度以及受 振动的振幅和频率等因素有关。设计过程中，在初步计算的基础上，通过对橡 胶弹簧在仿真条件下试验，最终得到需要橡胶弹簧刚度，以满足离心机在稳定 的工作点工作。 橡胶弹簧设计 1 机械工程手册锥头圆角式橡胶弹簧刚度计算公式有 p2 7 c g ( 1 l r 2 1 2 r 1 ) k 。再毒褊 按予压后计算刚度： ，l 。0 1 2 4 m，2 20 0 8 3 m g 一为统一计算数据，取g = 1 0 1 0 5 g 皿= 1 + 1 0 1 0 5 1f 0 2 6 1 一o 1 7 5 ) 2 30 1 2 4 0 0 8 3 = 8 1 1 0 5 n n 1 2 ( 2 6 ) ( 2 7 ) 1 20 1 7 5 m吃。0 2 6 1 m n m 2 ，硬度5 5 h s ， 2 7 r 8 1 x 1 0 5 ( o 1 2 4 x 0 2 6 1 0 0 8 3 x 0 1 7 5 “23一(0261-0175)(0124x026v0083x0175) = 1 3 2 0 1 0 5 n m 弹簧动刚度，取动态系数d = 1 2 k 2 d = 擞。= 1 2 x 1 3 2 0 x 1 0 5 = 1 5 8 4 x 1 0 5n m ( 2 _ 8 ) 第三章w z y 一1 4 0 0 卧式振动离心机的主要技术特征及工作原理 2 橡胶弹簧予压后几何尺寸如图2 7l r = 常数 3 校验轴向变形6 。 a6 ：= = 4 8 3 8 = 6 6 通过1 4 校验最大剪切压力t ，：兰也：! ! ：坠! ! ! ：! ! ：! ! ! ：0 4 7 x 1 0 s n m z ( 2 9 ) 2 r r 2 1 2 2 1 r x0 2 6 1x0 0 8 3 f ( 【f 】= 3 1 0 5 nm 2 5 橡胶弹簧予压前几何形状 半径予压缩量取5 ，则予压前外径，! = r 2 + 5 = 2 6 6 。按体积不变计算予压前 的z 闱e 刚度 石“z 一- ：) 华：石k 一- z ) ! 学 z i + e = 上r ：三2 二- ! r 之 “，+ ，：) o 2 6 1 2 0 1 7 5 2 o 2 6 6 2 一o 1 7 5 2( o 1 2 4 + 0 0 8 3 ) = 0 1 9 3 4 若 z ：r l = 呓 贝0 可得出r = 1 1 7 f ：= 7 7 ( 2 - 1 0 ) 予压前静刚度检验，计算结果表明，予压前弹簧的静剪切刚度小于予压后的 g 。= 0 7 7 x 1 0 6n m 2 k = 嚣黥锚 2万x07。7x106(0117x0266-0077x0175) 一( 0 2 6 6 0 1 7 5 ) l 。( o 1 1 7 x 0 2 6 6 0 0 7 7 x 0 1 7 5 ：1 1 2 x 1 0 5n m 1 0 第三章w z y 一1 4 0 0 卧式振动离心机的主要技术特征及工作原理 6 橡胶弹簧的径向刚度茸。，据机械工程手册锥头圆筒式橡胶弹簧刚度 公式，予压后的径向刚度有 k 。：芈芷骘掣 ( 2 - 1 1 ) k 2 百了丽而了万 “1 r 一一。5 9 4 0 x 1 0 5 + 1 0 1 0 5 x o 1 2 4 x o 2 6 1 一o 0 8 3 o 1 7 5 ) 一“ ( o 2 6 1 一o 1 7 5 ) ( o 1 2 4 x o 2 6 i 0 0 8 3 o 1 7 5 ) = 5 9 5 0 x 1 0 5 n m 2 e 。= ( 4 + 3 2 掣，) g ( 2 1 2 ) e 抽= ( 4 + 3 2 9 x 0 5 9 4 ) x 1 0 x 1 0 5 = 5 9 5 0 x 1 0 5 n m 2 动刚度 = 1 2 k = 6 7 7 1 0 5 n 1 t i ( 2 1 3 ) 舻辫丽b ( 2 - 1 4 ) 饰2 瓦丽( 而万广。 n ( 0 1 2 4 x 0 2 6 i 0 0 8 3 x 0 1 7 5 ) = 0 5 9 4 7 弹簧承受的径向载荷4 2 9 0 = 3 8 4 0 十4 5 0 筛篮及物料( 结合) n 1 = 17 8 0 + 1 2 7 0n 筛座n ，= 1 4 4 0n 带轮n ，= 4 5 0n 带张紧力n 。= 6 4 0 0n 振动体其他部分。= 1 1 0 0 0n 第三章w z y 一1 4 0 0 卧式振动离心机的主要技术特征及工作原理 垂直 柬平面再 图2 8 主轴受力图 图2 9 带轮受皮带张紧力分解图 r l 。= 1 1 0 0 0 n r 2 。= 8 8 4 0 n r 1 ；= 一1 3 0 0 n r 2 。= 6 4 0 0 n r ，= 1 1 0 8 0 n r = 1 1 0 0 0 n 左支点为一个弹簧，右支点为二个弹簧 8 橡胶弹簧工作状态( 即予压缩后) 径向压缩量 计算左支点橡胶弹簧径向压缩量 骨一 1 1 0 0 0 - - z y 2 2 i 2 6 7 7 0 x 1 0 s = 1 6 2 1 0 3m 1 1 0 8 0 y l 。2 x 6 7 7 0 x 1 0 5 = 0 8 1 0 - 3 m 计算右支点橡胶弹簧径向压缩量 9 校验弹簧最大径向变形量，是否在允许范围之内 最大径向变形为 5 + 1 6 2 = 6 6 2 动负荷下，最大允许压缩为( 2 6 6 1 7 5 ) x5 = 4 5 5 实际压缩变形重达到6 2 6 ( 2 6 6 1 7 5 ) = 6 9 第三章w z y - 14 0 0 型卧式振动离心机的主要 技术特征及工作原理 第三章y z y 一1 4 0 0 卧式振动离心机的主要技术特征及工作原理 3 1 技术特征 入料粒度( 咖) 入料水分( ) 处理量( t h ) 产品水分( ) 筛篮大端直径( m ) 筛篮高度( m m ) 筛篮半锥角( o ) 筛缝( m m ) 筛篮转速( r m i n ) 振动频率( h z ) 振幅( m m ) 主电机功率( k w ) 振动电机功率( k w ) 油泵电机功率( k w ) 外型尺寸( 姗) 机重( k g ) 3 2 工作原理 o 5 5 0 6 ) = ( 7 5 9 。) x 1 0 4 n 。弹簧预紧力与惯性力 的关系如下图所示。 + 七、气 图4 4 主轴承负载曲线 f 。为由向惯性力幅，激振器轴承的转速保持不变时，负荷仅随时间连续地周 期变化。如图4 4 所示情况下，主轴承平均当量动负荷可用如下简化公式求得： p m ：；( + 2 p 盥。) j 兀= 导，等 ( 4 一1 ) ( 4 2 ) 公式( 1 ) 中，只一平均当量动负荷，n ； r 。一最小当量动负荷，n ； p 眦一最大当量动负荷，n 。 公式( 2 ) 中，：一寿命系数； e 一轴承尺寸及性能表中所列轴向基本额定负荷，n ； ，：l 一速度系数； c 温度系数； 一冲击负荷系数。 通过计算得出 的值在1 1 3 o 9 5 92 _ i n 。由此得出结论，w z l 一1 0 0 0 型卧 式振动离心机在上弹簧预紧力作用下，即使是最低的激振频率( 1 5 0 0 r p m ) ，主 2 第四章w z y - 1 4 0 0 卧式振动离心机结构、电控、润滑系统的研究 轴承寿命也有4 3 0 7 6 0 小时。 3 w z y 一1 4 0 0 卧式振动离心机轴承的选撵及寿命计算 为保证整机无故障运转2 0 0 0 小时，轴承是一个重要的环节。w z y 型卧式振 动离心机对应的采取了两项措施，适当降低主轴预紧力且采用高质量轴承。经 过对比试验，我们选择了瑞典s k f 公司的轴承- - 2 9 3 2 2 e ，从而保证了糇机的正 常运转1 。 主轴承寿命计算 已知：参振总质量1 6 0 0k g ，含物料主轴及随动质量6 8 8k g ，振幅0 0 0 2 5 0 0 0 4 5m ， 。2 号挚n = 1 5 3 r a d s 振动电机激振力2 x 7 5 0 0 。n 只= m 丑2 = 6 8 8 0 0 0 4 5 1 5 3 2 = 7 2 5 0 0n( 4 3 ) 轴承所承受的激振力f = 0 0 0 4 ； 只= 6 4 4 0 0 0 0 0 3 5 ；5 6 4 0 0 0 0 0 3 ；4 8 3 0 0 0 0 0 2 5 ；4 0 3 0 0 1 ) 轴承轴向予紧力p 只2 1 2 只2 1 2 7 2 5 0 0 2 8 7 0 0 0n 2 ) 轴承的最小负荷 。1 2 只一只。0 2 e 3 ) 轴承的最大负荷 p 眦2 1 2 e + 只2 2 2 只 4 ) 轴承的平均负荷己 按机械设计手册7 一1 2 2 页，表7 2 9 公式有： p m = 妻( p 。十2 p 眦) ( 4 4 ) 2 1 5 3 只 = 1 5 3 7 2 5 0 0 = 1 1 1 0 0 0n 九20 0 0 4 ； 圪29 8 5 0 0n 第四章w z y - 1 4 0 0 卧式振动离心机结构、电控、润滑系统的研究 = 0 0 0 3 5 ： = 0 0 0 3 ： = 0 0 0 2 5 ： c 。= 1 1 8 0 1 0 3n ， 8 6 3 0 0 7 4 0 0 0 6 1 7 0 0 c o 。= 2 1 0 0 1 0 3 n 5 ) 选用9 0 3 9 4 2 8 e 推力调心滚子轴承( g b 5 8 5 9 - - 8 4 ) ，性能为1 4 0 2 8 0 8 5 ， 选用2 9 4 2 8 e 球面滚子轴承( s k f ) ，性能为1 4 0 x 2 8 0 8 5 ，c = 1 4 0 0 1 0 3n c 。= 4 3 0 0 1 0 3 n e = 只+ 1 2 f 6 ) 当量动负荷 式中只= 11 0 0 0n 注 见弹簧承受的径向载荷 只2 1 1 1 l o 。n p a = 1 1 1 1 0 3 + 1 2 1 1 0 0 0 = 1 2 4 0 0 0 n 50 0 0 4 ； 已21 1 7 0n 0 0 0 3 5 ； 9 9 5 0 0 0 0 3 ；8 7 2 0 0 0 0 2 5 ： 7 4 9 0 7 ) 轴承寿命 = i c 籍，一 注 ：主轴及连带质量不平衡而产生的离心力很小，不考虑 式中： = o 5 0 7f t = 1 0 ，m = 1 5，d2 2 5 计算结果列于下表 ( 4 5 ) ( 4 6 ) 第四章w z y - 1 4 0 0 卧式振动离心机结构、电控、润滑系统的研究 m0 0 0 4 50 0 0 40 0 0 3 5 p ，n 1 2 4 0 0 0 11 7 0 0 09 9 5 0 0 g b 5 8 5 91 2 8 71 _ 3 6 41 6 0 3 ，h s k f1 5 2 71 6 1 81 9 0 2 g b 5 8 5 911 5 01 4 0 02 4 0 0 厶，h s k f2 0 0 02 5 0 03 5 0 0 附：参振质量明细 参振质量含物料1 6 0 0k g 主轴及其连带质量：6 8 8k g ( 1 ) 大带轮：4 5 5k g ( 2 ) 定位环：1 2 5 坞 ( 3 ) 圆螺母： 4 5k g ( 4 ) 盘形弹簧： ( 5 ) 压块： ( 6 ) 定位套： ( 7 ) 键： ( 8 ) 轴承： ( 9 ) 主轴： 固定环： o d 轴端盖： o 乃筛兰： 连带物料： 0k g 3 罐 6 3 蚝 4 蚝 2 2 3 坞取2 x 1 6k g 1 1 9k g 1 4 4k g 5k g 1 7 8k g 1 2 7k g = 6 8 8k g 4 回转部件漏油问题的解决 w z l 一1 0 0 0 型卧式振动离心机漏油严重，主要是因为其密封点多，密封措施 不得当以及密封件不合格等诸多原因造成的。为解决这一顽症，w z y 一1 4 0 0 离一t 3 机采取了以下几项措施：、w z y 型卧式振动离心机用橡胶弹簧取代w z l 一1 0 0 0 型卧式振动离心机所采用的扳弹簧，减少密封点；、w z y 型卧式振动离心机的 回转部分密封结构采用多点重复密封，加强密封措施；、由于国产密封件的 蚴 m 舢 啪 i 7 互 2 氍 1 3 0 ， 1 删 渤 蹴 m 吼盯 互盯 双 第四章w z y - 1 4 0 0 卧式振动离心机结构、电控、润滑系统的研究 质量尚未过关，我们在设计时指定要用质量较好的厂家的产品。 5 电控系统研究 在长期的现场调研中发现，w z l 一1 0 0 0 型卧式振动离心机存在的问题一部分 是由其电器控制不当造成的，非正常的起停车以及没有适当的保护措施造成了 离心机的人为故障。通过对国内外卧式振动离心机离心机电器控制方面的研究， 结合我们长期设计、生产卧式螺旋卸料机的成功经验形成了一套完善、实用的 w z y 一1 4 0 0 卧式振动离心机电器控制系统。下面是该系统的简单说明： w z y 一1 4 0 0 型卧式振动离心机电器主要包括主电动机、振动电动机、油泵电 动机和电接点压力表，该机起动与停车顺序不同，并要求有一定的闭锁关系、 油压保护功能和过电流保护功能。 该电器控制可以实现如下功能： 1 ) 自动顺序启动 油泵电机斗延时1 分钟一主电机j 延时1 分钟寸振动电机_ 入料阀门 2 ) 自动顺序停车 入料阀门一主电机哼延时1 分钟_ 振动电机一延时2 分钟斗油泵电机 3 ) 如果其中一台电机因故停止，其它电机亦立即停止并关闭入料阀门。 4 ) 当油压不在0 0 5 0 4 5 m p a 范围内时发出警报信号，当油压低于 0 0 3 m p a 或高于0 5 m p a 时，设备按自动停机顺序停车，同时关闭入料阀门。 砌- 椭机一延时，主 = ：= 习- 煳门 砌一躲电 删t 繁一延一翮电汕脯1 停延时卜油泵电机 5 ) 当主电机、振动电机和油泵电机电流过高时，设备将按自动停机顺序 停车，同时关闭入料阀门“。 6 润滑系统 2 5 第四章w z y - 1 4 0 0 卧式振动离心机结构、电控、润滑系统的研究 采用稀油集中润滑系统。该系统为压力循环润滑系统，该系统兼有润滑、 冷却和润滑油净化三项用途。润滑油由油箱经过滤油器进入齿轮油泵，然后经 主压油管和2 个分支油管进入各润滑点。供给各润滑点的全部润滑油，由箱体 底部，经回油管返回油箱“。 本机型经过改进后，润滑点减少，噪音降低，维修量减少。 第五章w z y 一14 0 0 卧式振动离心机的运动参数选取及工艺参数计算 第五章w z y - 14 0 0 卧式振动离心机的运动参数 选取及工艺参数计算 振动离心脱水机的运动学参数包括锥体半锥角a 、锥体转速h 。、锥体的振 动次数门、及振幅 ，物料移动平均速度v 和在锥体中停留的时间t 等，脱水机 的工艺参数应包括产量和脱水效率等。 5 1 筛篮的转速一。 根据振动离心机所处理物料的性质及工艺上的要求，卧式振动离心机可以 选取不同的离心强度疋，离心强度疋是指物料所受的向心加速度与重力 加速度g 的比值 疋：c o , t o ：7 e 2 n 2 p c ：尘丝 g9 0 0 91 8 0 0 9 ( 5 1 ) 式中心，瓯一离心机锥体的半径和直径 ”一锥体每分钟的转速 若增加筛篮的转速，离心强度也随之增大，这样可在一定范围内改善脱水 效果。但是，筛篮转数增加后，要求振幅和频率也应相应增加，才能保证物料 顺利地正向滑动。由于振动离心机结构上的限制，如再提高振幅和频率是困难 和不经济的。所以振动离心机的离心强度通常在4 0 1 2 0 范围内选取。结合 w z y 一1 4 0 0 卧式振动离心机结构和处理量等参数要求，选择筛篮转速为3 1 8 r m i n ， 且筛篮的直径为1 4 0 0 m m 。 则 k ：叠亟：盟：! ! ! ! ! ! 兰! ! ：= 盟= ! 生生= ! 兰! 坚兰! 兰业= o 22 x l 7 92 190091 8 0 0 9 1 8 0 0980 0 0 得4 0 k o 1 2 0 ，选择合理 第五章w z y 一14 0 0 卧式振动离心机的运动参数选取及工艺参数计算 5 2 筛篮的半锥角口 振动离心脱水机与其它形式的离心脱水机相比，它的脱水效率和单位面积 产量较高，筛篮半锥角的大小直接影响物料在筛面上的运动状态和停留时间， 一般a _ ( 口一物料对锥体的动摩擦角) 。 物料在筛面上的滑行速度不仅与a 有关，而且也与物料所在位置的回转半 径有关，回转半径愈大，滑动速度愈小；回转半径愈小，滑动速度愈大。因此， 在筛篮中物料的滑行速度有小端往大端逐渐递减。随着a 值的增大，筛篮入料 端与排料端的直径差别愈大，物料滑动速度的差值也愈大。总之，若锥角过大， 则由于筛篮前后物料滑动速度的差值太大丽