机械毕业设计（论文）-Φ600液压翻倒卸料离心机设计【全套图纸】.doc

沈阳化工大学本科毕业设计题 目：600液压翻倒卸料离心机设计院 系： 机械工程学院 专 业： 过程装备与控制工程 班 级： 0706 学生姓名： 指导教师： 论文提交日期： 2011年 06 月26日论文答辩日期： 2011年06 月 28日毕 业 设 计 任 务 书机械工程学院 过程装备与控制工程专业 2007-06班 学生:毕业设计题目：600液压翻倒卸料离心机设计毕业设计内容：相关文献检索并翻译设计计算书一份 绘图折合A0号图2张毕业设计专题：主轴与底座结构设计改进指 导 教 师： 签字 年 月 日教研室主任： 签字 年 月 日院 长： 签字 年 月 日前 言离心机的发展有着悠久的历史，早在19世纪30年代在德国便问世了第一台离心机。在随后的时间里，离心机的技术发展获得了很大的进步，结构越来越紧凑，体积越来越小，分离效率不但提高等优点，使其在生产过程中得到广泛应用。离心机可以得到含湿量较低的固相和高纯度的液相，节省大量劳动时间和精力,减轻劳动强度，改善工作条件，提高工作效率，还具有连续运转，自动遥控，操作可靠安全，占地面积小等优点，很受欢迎。它的工作原理是以用转鼓旋转产生离心惯力，实现悬浊液，乳浊液及其它固液混合物料的分离或浓缩。 自动翻到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，做简单等优点。而新增了对翻到架的设计，采用机械反倒卸料的方式，简化了操作过程，降低了劳动强度，提高了工作效率，同时液避免了刮刀卸料会破坏滤网和破坏物料晶粒的缺点。广泛的应用于松散晶体物料的分离脱水及化工，轻工，食品等行业。 董元亮 2011年6月摘 要全套图纸，加153893706在张建伟老师和孟辉波老师悉心指导下，我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，翻到架的设计和强度计算，刹车的结构设计和强度计算，翻倒传动部分的设计计算，和其它的一些设计计算。在设计中，我首先要了解到离心机的工作原理：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。然后使了解离心机的各个零部件的构造和它们的材料工艺要求。最后对离心机进行整体的评定。关键词： 离心机；转鼓壁；转鼓底；刹车； 董元亮 2011年6月 AbstractThe graduation project entitled 600 hydraulic overturned centrifuge design. I was the drum wall thickness, the board of the bar, the drum at the end of the design, calculation and electrical power of choice, transmission belt of the design and selection, Spindle in the design and strength check, bearing the choice, turn-the design and strength, braking and intensity of the structural design, overturned part of the design of transmission, and a number of other design and calculation. under Zhang Jianwei teacher and Meng Huibo teacher the guidance of well。 In the design, I would first need to understand that the centrifuges working principle: first control circuits connected to the motor rotating drum driven by the belt drive to drum rotation, rotating drum so that materials from solid to liquid, liquid by centrifugal - Ranked at the bottom of the outflow of liquid, solid remain in the drum wall, and then overturned by the motor control circuits connected centrifuges to Dispose of solid turnover, thus completing the separation of the whole process, which is designed to be Understand. And then to the various components of centrifuges to understand the structure and process their materials requirements. Finally, the centrifuges to conduct an overall assessment。Key words ：Centrifuges; drum wall; brake;原始数据转鼓直径： 600mm工作转速： 1200r/min物料密度： 1.0510kg/m启动时间： 60120s固液比 ： 1:1沈阳化工大学毕业设计 目 录目 录第一章 离心机转鼓的壁厚计算与校核 11. 转鼓壁的壁厚计算 12. 档液板的壁厚计算 2 第二章 功率计算 31. 所有回转件的质量、质心及转动惯量计算 32. 功率的计算和选择 7第三章 三角带传动设计计算 9 第四章 主轴的设计计算 111. 主轴的结构设计 112. 主轴的受力分析 123. 主轴的强度计算 134. 轴承的选择设计及寿命校核 155. 主轴临界转速设计 17第五章 翻倒架的强度计算 181. 一些固定件质量、质心的计算 182. 翻倒架的强度计算 213. 右轴的结构设计与强度计算 224. 键的校核 25第六章 刹车论的结构设计与强度计算 261.制动系统的选择 262.带式制动器的强度校核 26第七章 翻倒传动部分的设计计算 27附录一. 321.外语文献 322.外语文献中文翻译 39参考文献 46附录二.致谢 47沈阳化工大学毕业设计 设计计算书第一章 离心机转鼓的强度计算1、转鼓强度计算与校核1、体壁厚的计算转鼓材料：不锈钢（1Cr18Ni9Ti）密度：0=7.9103 Kgm3 离心机转鼓内半径R=600mm转速n=1200 rmin0=7.9103（503.14）29.8=11.15MPa0由筒体自身质量高速旋转引起的环向应力。取鼓壁开孔直径d=6mm,开孔间距t=18mm开孔削弱系数。t孔的轴向或斜向中心距（两者取小值）。d开孔直径。物料的密度。 =2.8K转鼓的填充系数。 K=0.36焊缝系数。 许用应力。 取ns=2.0 nb=3.5机械设计手册一p/1-6（化工机器P7） =100MPa所以取=32、液板壁厚计算拦液板的厚度计算材料同转鼓选用1Cr18Ni9Ti挡液板壁厚按圆锥形转鼓计算P514转鼓材料的密度，kg/m3转鼓材料的许用应力,Pa焊逢系数，按100%探伤 =1=0.134=0.21mm所以取=3机械设计手册第二章 功率计算1所有回转件质量、质心及转动惯量计算1、 拦液板直边段：2拦液板锥形段：离心机原理结构与设计计算P2133转鼓壁：4加强箍:5转鼓：将其分段计算：a.空心圆柱体：b.圆台体： c.圆筒体：d. 圆台体： e. 圆锥块：f. 空心圆台体：g. 圆筒：6总体计算：总质量： 总质心：总转动惯量：2功率的计算与电机的选择1启动转鼓等转动件所需功率N： 考虑其他转动件功率增加58%，取5%2启动物料所需的功率N： 机械工程手册P78-323. 克服轴与轴承摩擦所需的功率N3： 4. 克服转鼓、物料与空气摩擦所需的功率N4: 其中：5. 间歇运转的离心机启动阶段消耗的功率N5 :由三角皮带传动效率：，取离心式摩擦离心器传动效率：，取安全裕量系数：则实际功率：因为离心机启动阶段消耗的功率最大，由此选电动机。选： 额定功率： 4 kw 固定转速为： 1440 r / min 电机型号为： Y112M4 质量：皮带传动的设计与校核皮带及皮带轮的设计计算1、 材料的选择皮带轮选用：铸铁， 0=7.0103kg/m32、 设计步骤（1）设计功率PdPd=KAPKA工况系数, 每天工作大于10小时，载荷变动小KA=1.2P传动功率，kw P=4kwPd=1.24=4.8kw（2）带型根据Pd=4.8kw , n1=1440r/min ,查图1312选用普通V型A带 ,dd1=112140,取dd1=125,dd1小带轮基准直径（3）传动比: i=1.217取0.01 i=1 dd2=125（4）带速V: V=3.141001440/601000=7.31Vmax Vmax=2530(m/s)（5）初定中心距aa0 .7(dd1+dd2)aa2（dd1+dd2） 158a0120o（9）单根V带额定功率P1=2.82 kw机械工程手册第3卷13-8P 表 13-1-15 （10）K包角的修正系数 K=0.99 KL带正修正系数 KL=0.93 P=1.32 ，P=0.09V带根数Z Z=4.8/(1.3+0.09)10.91=3.7 所以Z=4（12）单根V带初张紧力F0=520+mv2=107.84Nm单根V带的质量 m=0.1/m（13）作用在轴上的力Q Q=2F0Zsin=2107.844sin176.7/2=862.36 N（15）带轮宽BB=（Z-1）e+2fZ轮槽数e槽间距，其累积误差不得超过me=15+1.3 fmin=9B=（4-1）15+210=65（16）带轮槽形状尺寸 P13-6bd=11 b13.2hamin=2.75 hfmin=8.7=6带轮的设计：由于V=7.31 m/s20 m/s带轮材料取 HT150（P13-9）=（1.82）d=110L=（1.52）d=90B=（4-1）19+215=106dd2=193d= dd2+ hamin=193+7=200第四章 主轴的设计计算1. 主轴的结构设计1. 选择的材料: 45钢 调质处理 弯曲疲劳极限： 剪切疲劳强度极限： 2. 轴的结构设计:a.拟定轴上零件的装配方案。b.根据轴向定位的要求，确定轴的各段直径和长度。（祥见附图）由表P 表13-1-32. 主轴的受力分析1根据受力列方程： 其中： 代入方程解得： 根据受力图画弯矩图、扭矩图：2.主轴的强度校核（1） 载荷计算总轴向力：P=G物+G鼓+G轮+G轴=60+（10+22.5+21.44）+25.61+6.369.8=1430N偏心载荷：e=D/1000=0.6103mmM= (G物+G鼓)e=(10+22.5+21.44+60)0.61039.8=0.670N.m轴传递扭矩T=95505。5/1500=35n.m转鼓的离心力：Fr=mw2e=(10+22.5+21.44)15720.6103=798N=w/t=15780=1.9625轴的扭矩T=35N.m压轴力：Q=1298NR1+R2+Fr=QQ+105+R1171+M+Fr258.3=0 R1+R2+798=12981298105+ R1171+670+798258.3=0 解得：R1=1983N，R2=2430N根据第四强度理论：Mca = Mca1=139.62 N.m Mca2=80.26N.m1289= R1+R2798-1298105+ R1171=798258.3+670 解得：R1=465N，R2=1631N。经以上计算分析：第一种情况的支坐反力大，所以要按第一种方法计算。（3） 按弯矩合成应力校核强度：W1=/320。0552=0。00006325m3.W2=/320.0452=0.00008941 m3.ca1=M ca1/W2=136.29/0.0000016325=8.34MPaca2= M ca2/W2=80.26/0.000008941=8.9 MPas所以合格。4. 轴承的选择、设计及寿命校核1. 轴承选择：a. 基本尺寸： 50mm 选择轴承型号：46210D=90mm B=20 b. 基本尺寸： 40mm 选择轴承型号：46408D=80mm B=19 2. 确定轴承的径向载荷：已知： 解得： 3. 确定轴承的轴向载荷A1、A2 ： (1). 已知转鼓和物料的总质量 126.43 kg FA = mg = 1239.1N(2). 附加轴向力的确定：(3). 轴向力的确定：(4). 计算两轴承的当量载荷：可查得： 载荷系数 .2 查表得： 静载荷安全系数为：(5). 确定轴承寿命：按轴承的受力大小计算寿命系数取 轴承每天工作16h，则轴承工作天数：n=168152.7/16=1050.9(天)所以轴承A、B都合格。5. 主轴临界转速计算1）计算阶梯轴的当量直径dv=37.92mm -经验修正系数 取为1.094 2）临界转速nc1=1688.9r/min1200r/min设计为刚性轴应满足n0.75nc1=0.75*1688.9=1266.7r/minn=1200r/min 所以此轴处于稳定状态。查2P6-33表6-1-402P6-33第五章 翻倒架的设计计算1. 一些固定件的质量、质心计算a 电机： 型号Y112M4 m1 = 43kg电机座：相对鼓底质心位置：b. 离合器：c. 小带轮： d. 大带轮： e. 翻倒架： f. 上机壳：g. 下机壳：h. 轴承支座： i. 轴：j. 法兰：k. 减震器：总质量（不含物料）翻倒架的位置，即未加物料的整个离心机质心2. 翻倒架的强度计算材料： HT200 将翻倒架视为一均布载荷架，承受均布载荷q 如图：整个机器总质量： 弯矩及弯矩图：将整个截面分成三个部分： ： ： 整个型心坐标：段：A1=2000mm2 x1=50mm Z1=110mm段：A2=1600mm2 x2=10mm Z2=60mm段：A3=1000mm2 x3=25mm Z3=10mm整个型心坐标：抗弯矩：抗弯矩组合由第三强度理论校核： 鼓翻倒架强度满足要求。3. 右轴的结构设计与强度计算1. 结构设计： 材料：45钢 调质处理。2. 轴的受力分析：F图：(N) 1885.78 1885.78M图：(Nm) 540.68T图：(Nm) 286.9计算弯矩： 取： 3. 右轴的静强度安全系数校核：截面： 其中 材料的屈服极限： 静强度安全许用系数=15代入公式：截面： 右轴的静强度符合要求 键的校核键连接的强度验算公式：其中转矩：轴直径：键与轮毂的接触高度：键的工作长度：=0.04mm键连接的许用应力P ：所以合格。许用剪切应力： 所以合格。经校核键满足要求。第六章 刹车的结构设计与强度计算1. 制动系统的选择选用带式制动器： D = 400 mm 制动力矩： Mt1 = 1765 Nm制动带宽度： B = 100 mm制动带厚度： = 8 mm2. 带式制动器的强度校核1. 摩擦面的比压校核：制动带的最大拉力：带式制动器的摩擦系数 代入公式：摩擦材料许用比压： 则： 所以摩擦比压符合要求。2. 钢带拉伸应力的校核：强度要求： 被柳钉削弱的最多截面的系数： m = 3钢带连接柳钉孔径： d = 8 mm制动钢带厚度： 3P6-2353P6-2413P6-238 3P6-241材料45钢满足要求。第七章 翻倒传动部分的设计与计算一、液压缸的选择 根据机构运动和机构的要求，选用单杆活塞非差动双作用液压缸。选用液压缸内径D=100mm 缸的材料为45钢 =598Mpa二、液压缸壁厚计算 取额定压力为P=4MPa ，允许最高压力Pmax1.74 4P19-203表19-6-44 P19-212表19-6-12所以可以使用。三、活塞杆的计算1）由于液压缸无速比要求，可根据液压缸的推力和拉力确定，可按下式初步估算选取d值： d=()D=4066.67mm如果活塞杆长小于或等于10倍的缸径D，不能确定速率比，可按下式计算： d= P1液压缸推力N 材料的许用应力N/mm2 =所以：P1=P*A=286.9kN =取n=2查245钢=598MPa所以=598/2=299 MPa 圆整d=38mm2)纵向弯曲轴向应力的计算 当纵向力达到极限力Pk以后缸产生纵向弯曲，出现不稳定现象 Pk-活塞杆弯曲失稳临界压缩力N活塞受到P1完全作用在轴线上按P1验证。P1=286.9kN Pk=E1实际弹性模量 E1=其中a材料组织缺陷系数 b活塞杆横截面不均匀系数4P19-220表19-6-20查24P19-202表19-6-34P19-202表19-6-20a=1/12 b=1/13所以E=2*105I-活塞杆横截面惯性矩。K-液压缸安装及导向系数 P19-222 表19-6-21取K=2LB-液压缸支承长度 LB =14d=2m代如上式E1=1.8*105 I =8.24*10-8m4所以Pk=1635.8kNnk安全系数通常取nK=3.56表19-6-20取nK=5所以=1635.8/5=327.16P1=286.9kN所以满足要求。3）活塞杆的强度计算 活塞杆在稳定工况下，如果只受轴向推力或拉力，可以近似地用直杆承受拉压负载的简单强度计算公式进行计算 = =36.53MPa=299MPa活塞杆一般都没有螺纹、退刀槽等机构，这些部位往往是活塞杆的危险截面也要进行计算，危险截面处的合成应力： =1.8*P2-活塞杆拉力d2-危险截面直径P2=A2P*106= =18419.3N查4P19-220表19-6-20查4P19-204=1.8 =36.84MPa=118.MPa经校核活塞杆强度满足要求。45沈阳化工大学毕业设计 文献附录一：文献BACKGROUND OF THE INVENTIONThis invention relates to a method, apparatus and composition of matter for separating a blood sample by centrifuging into clot portions, so that the serum may be quickly and readily removed without contamination by the clot portion. In recent years, biomedical and hospital laboratories have been faced with increasing demands for more and more routine, as well as specialized, diagnostic tests of blood samples. To meet the demands of these tests equipment has been devised which automatically takes a sample or specimen of blood which has been placed in a cup and subjects it to a series of programmed tests which eventuate in a readout on a record member. While these analyzers have increased the efficiency of performing the necessary tests, a problem has continued in finding ways and means of separating the serum from the clot portion and removing the serum for analysis. Various types of tube and plug devices have been suggested by the prior art. For example, in U.S. Pat. No. 3,512,940, issued May 19, 1970, a device consisting of a tube with a filter at one end thereof is inserted into a second but larger diameter tube containing a sample of the material desired to be filtered. In U.S. Pat. No. 3,508,653, issued Apr. 28, 1970, a piston in the form of a solid plug is driven through a centrifuged blood sample so as to position itself between the serum and clot portions of the centrifuged sample. The tube within the tube concept of U.S. Pat. No. 3,512,940 suffers from the apparent deficiency of being costly and not readily adaptable for disposal after a single use. The plug arrangement of U.S. Pat. No. 3,508,653 has the shortcoming of utilizing a solid plug member which when subjected to a substantial centrifugal force, may also develop radial forces acting against the side of the sample tube, thus creating the danger of breakage. SUMMARY OF THE INVENTION The present inven