管式高速离心机设计【4张图/11300字】【优秀机械毕业设计论文】

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管式高速离心机设计【】【优秀机械毕业设计论文】.rar

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关键词：: 高速离心机设计优秀优良机械毕业设计论文

资源描述：

图纸共4张，如下所示
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A3-吊轴.dwg
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摘要
离心机是利用离心力，分离液体与固体颗粒或液体与液体的混合物中各组分的机械。
　　离心机主要用于将悬浮液中的固体颗粒与液体分开；或将乳浊液中两种密度不同，又互不相溶的液体分开(例如从牛奶中分离出奶油)；它也可用于排除湿固体中的液体，例如用洗衣机甩干湿衣服；特殊的超速管式分离机还可分离不同密度的气体混合物；利用不同密度或粒度的固体颗粒在液体中沉降速度不同的特点，有的沉降离心机还可对固体颗粒按密度或粒度进行分级。
离心机大量应用于化工、石油、食品、制药、选矿、煤炭、水处理和船舶等部门。
　中国古代，人们用绳索的一端系住陶罐，手握绳索的另一端，旋转甩动陶罐，产生离心力挤压出陶罐中蜂蜜，这就是离心分离原理的早期应用。　
　工业离心机诞生于欧洲，比如19世纪中叶，先后出现纺织品脱水用的三足式离心机，和制糖厂分离结晶砂糖用的上悬式离心机。这些最早的离心机都是间歇操作和人工排渣的。　
　由于卸渣机构的改进，20世纪30年代出现了连续操作的离心机，间歇操作离心机也因实现了自动控制而得到发展。
【关键词】离心机电机驱动管式高速离心沉降

Abstract
Centrifugal separation, centrifuge is using liquid and solid particles or liquid and liquid mixture of mechanical components.
The centrifuge is mainly used for solid particles and will suspension liquid separated, In the emulsion or two different from each other, the liquid phase dissolved apart from milk (such as isolated cream), It can also be used to eliminate the liquid, such as wet solid with wet clothes washing machine, Special speeding tubular centrifuges are separable different density of the gas mixture, Use different density and particle size of solid particles in the liquid settling velocity different characteristics, but also on the settlement of centrifuge solid particles by density or selecting.and.
A centrifuge used in chemical, petroleum, food, pharmaceutical, dressing, coal, water treatment and shipping department.
In ancient China, people use rope tied at the end of the clay, the other end of the rope hand, rotate, rotating centrifugal extruded clay POTS of honey, this is the principle of centrifugal separation of early.
Born in Europe industrial centrifuge, such as the middle of the 19th century, successively appeared three feet in textile dewatering centrifuge, and billows of the separation of sugar in the floating.the centrifuge. The earliest centrifuge is intermittent operation and artificial slag discharge.
Slag discharge due to the improvement of the organization, the 1930s appeared continuous operation of centrifuge, intermittent operation centrifuge for realizes automatic control and development.
【Keywords】 Centrifuge Tulbular High Speed rotating
Centrifugal sedimentation

目录
摘要 I
ABSTRACT II
第1章绪论 1
第1.1节前言 1
第1.2节管式高速离心机的概述 1
第1.3节管式高速离心机 2
第2章离心机技术特点及其技术参数 2
第2.1节离心力场的基本特性 2
2.1.1 分离因数Fr 2
2.1.2 沉降速度Vc 3
第2.2节分离物料的特性 4
2.2.1 悬浮液特性 4
2.2.2 固体颗粒特性 4
第3章转鼓的强度计算 5
第3.1节高速回转圆筒的应力和形变 5
3.1.1 鼓壁质量的离心力引起的应力和形变 5
3.1.2 物料离心压力引起的鼓壁应力和形变 7
第3.2节筛网等附件的离心力引起的鼓壁应力和形变 7
第3.3节轴对称边界载荷作用下的圆筒壳体 8
3.3.1 一般情况 8
3.3.2沿一边缘受力矩M作用的圆筒 10
第4章离心机的震动 12
第4.1节离心机临界转速的计算 13
第4.2节影响临界转速的其他因素 13
第4.3节离心机的减震设计 14
4.3.1隔振原理 14
4.3.2隔振器的选择 16
第5章管式高速离心机的设计 17
第5.1节主要结构及技术参数 18
5.1.1 机械主要部件 18
5.1.2 驱动控制部分 19
第5.2节转鼓的强度计算 20
第5.3节减震系统的选择 22
第5.4节离心机主要工作参数的计算 23
第5.5节离心机功率计算 25
5.5.1 功率消耗的计算 25
5.5.2 轴功率的计算 26
5.5.3 电机功率的确定 27
第6.2节电动机功率计算 28
6.2.2 电动机功率的确定 28
致谢 29

管式高速离心机设计

内容简介：: I 摘要离心机是利用离心力，分离液体与固体颗粒或液体与液体的混合物中各组分的机械。离心机主要用于将悬浮液中的固体颗粒与液体分开；或将乳浊液中两种密度不同，又互不相溶的液体分开 (例如从牛奶中分离出奶油 )；它也可用于排除湿固体中的液体，例如用洗衣机甩干湿衣服；特殊的超速管式分离机还可分离不同密度的气体混合物；利用不同密度或粒度的固体颗粒在液体中沉降速度不同的特点，有的沉降离心机还可对固体颗粒按密度或粒度进行分级。离心机大量应用于化工、石油、食品、制药、选矿、煤炭、水处理和船舶等部门。中国古代，人们用绳索的一端系住陶罐，手握绳索的另一端，旋转甩动陶罐，产生离心力挤压出陶罐中蜂蜜，这就是离心分离原理的早期应用。工业离心机诞生于欧洲，比如 19 世纪中叶，先后出现纺织品脱水用的三足式离心机，和制糖厂分离结晶砂糖用的上悬式离心机。这些最早的离心机都是间歇操作和人工排渣的。由于卸渣机构的改进， 20世纪 30 年代出现了连续操作的离心机，间歇操作离心机也因实现了自动控制而得到发展。【关键词】离心机电机驱动管式高速离心沉降 is or of is In or as It be to as of of in on of by or A in In at of of of is of of as of 9th in of of in is to of 930s of 【录摘要 . I . 1 章绪论 . 1 第前言 . 1 第管式高速离心机的概述 . 1 第管式高速离心机的原理 . 2 第 2 章离心机技术特点及其技术参数 . 2 第离心力场的基本特性 . 2 离因数 . 2 降速度 . 3 第分离物料的特性 . 4 浮液特性 . 4 体颗粒特性 . 4 第 3 章转鼓的强度计算 . 5 第高速回转圆筒的应力和形变 . 5 壁质量的离心力引起的应力和形变 . 5 物料离心压力引起的鼓壁应力和形变 . 7 第筛网等附件的离心力引起的鼓壁应力和形变 . 7 第轴对称边界载荷作用下的圆筒壳体 . 8 般情况 . 8 一边缘受力矩 M 作用的圆筒 . 10 第 4 章离心机的震动 . 12 离心机临界转速的计算 . 13 第影响临界转速的其他因素 . 13 第离心机的减震设计 . 14 振原理 . 14 振器的选择 . 16 第 5 章管式高速离心机的设计 . 17 第主要结构及技术参数 . 18 械主要部件 . 18 动控制部分 . 19 第转鼓的强度计算 . 20 第减震系统的选择 . 22 第离心机主要工作参数的计算 . 23 第离心机功率计算 . 25 率消耗的计算 . 25 功率的计算 . 26 机功率的确定 . 27 1 第 1 章绪论第前言离心机是利用离心力，分离液体与固体颗粒或液体与液体的混合物中各组分的机械。离心机主要用于将悬浮液中的固体颗粒与液体分开；或将乳浊液中两种密度不同，又互不相溶的液体分开 (例如从牛奶中分离出奶油 )；它也可用于排除湿固体中的液体，例如用洗衣机甩干湿衣服；特殊的超速管式分离机还可分离不同密度的气体混合物；利用不同密度或粒度的固体颗粒在液体中沉降速度不同的特点，有的沉降离心机还可对固体颗粒按密度或粒度进行分级。离心机大量应用于化工、石油、食品、制药、选矿、煤炭、水处理和船舶等部门。中国古代，人们用绳索的一端系住陶罐，手握绳索的另一端，旋转甩动陶罐，产生离心力挤压出陶罐中蜂蜜，这就是离心分离原理的早期应用。工业离心机诞生于欧洲，比如 19 世纪中叶，先后出现纺织品脱水用的三足式离心机，和制糖厂分离结晶砂糖用的上悬式离心机。这些最早的离心机都是间歇操作和人工排渣的。由于卸渣机构的改进， 20 世纪 30 年代出现了连续操作的离心机，间歇操作离心机也因实现了自动控制而得到发展。第管式高速离心机的概述管式离心机是利用离心力来达到液体与固体颗粒、液体与液体的混合物中各组分分离的机械设备。 2 管式分离机是目前用离心法进行分离的理想设备，主要用于液液最小分离颗粒为 1 微米，特别对一些液固相比重差异小，固体粒径细、含量低，介质腐蚀性强等物料的提取、浓缩、澄清较为适用。与其他分离机械相比，具有可以得到高纯度的液相和含湿量较低的固相，而且具有连续运转、自动控制、操作安全可靠、节省人力和占地面积小、减轻劳动强度和改善劳动条件等优点，已广泛应用在生物医学、中药制剂、保健食品、饮料、化工等行业。第管式高速离心机第 2 章离心机技术特点及其技术参数第离心力场的基本特性离因数心机在运行过程中产生的离心加速度和重力加速度的比值。称为该离心机的分离因数。 3 式中 R 离心机转鼓半径，转鼓的角速度， 1/S N 转鼓的转速， r/1) 分离因数是离心机分离能力的主要指标，分离因数大，物料所受的离心机越大，分离效果越好。对于小颗粒，液相黏度大的难分离悬浮液，需要采用分离因数大的离心机加以分离。目前工业用离心机的分离因数从数百到数十万。 (2) 分离因数离心机的转鼓半径 r 成正比，与转鼓转速 n 的平方也成正比。因此提高转鼓转速比增大转鼓半径对分离因数影响要大得多。分离因数的极限值取决于转鼓材料的机械强度。一般告诉离心机的特点是小直径，高转速。降速度据斯托克斯定律，在，2i = 弹簧的自由高度 H 为： 12( 0 . 5 )H i h i d 式中 h 弹簧的节距，一般为 D/2 到 D/3 弹簧最大压缩量实际载荷下弹簧的间隙弹簧螺旋线升角 0a 为：钢丝的展开长度 L 为为了降低弹簧的高度，可采用同心组合弹簧。为使内外圈弹簧有相同的变形量，应使向外弹簧的刚度比等于内外圈所承受的载荷比。同时使相邻量弹簧的饶向相反。第 5 章管式高速离心机的设计管式高速离心机离心机结构上的重要特征是 :转鼓悬挂支承在1 0 ha 0a 18 基座的三根支柱上。具有以下优点：（ 1）对物料的适应性强（ 2）结构简单，制造方便，成本低，操作容易。（ 3）弹性悬挂支承结构，机器运转平稳。（ 4）高速回转集中在可封闭的壳体中。第主要结构及技术参数管式高速离心机主要包括机身，传动装置，转鼓，集液盘，进液轴承几个部分。技术规格转鼓直径 800 毫米转鼓转速 1200 转 /分转鼓高度 400 毫米分离因数 640 容量 90 升电机功率料限度 135 公斤电机转速 1440 转 /分外形尺寸 1700米重量 879 公斤械主要部件（ 1）转鼓部件它是离心机的关键部件。由多孔的筒体、挡液板、转鼓底、加强箍及底箍镏焊而成。除转鼓底为铸件包衬不锈钢衬层外，其余均由不锈钢材质制造。转鼓底与主轴是靠锥面及键来联接成一体。转鼓用于直接分离被处理的物料。 (2) 主轴部件铸铁轴承座固定在底盘中部以支撑主轴。主轴部分与底盘装在一起形成挠性结构。在运转中整个底盘可在三个立柱上作一定的摆动，使主轴旋转中心自然的趋向重力轴线。转鼓安装在主轴上，用大螺母锁紧。转鼓旋转方向为逆时针，大螺母螺纹为右旋，主轴下端装有皮带轮。 (3) 机壳部件 19 机壳用钢板焊接而成。由钩头螺钉通过下端的法兰盘把机壳固定在底盘上。法兰盘与底盘之间垫有一软聚氯乙烯圆环，起密封消震作用。 (4) 基座部件在三角形的基座上固定三个立柱。立柱内装吊杆，吊杆下端吊着底盘。吊杆两端连接处装有球面垫，球面垫之间装有弹簧，起减震作用。 (5) 底盘部件主要由底盘，防腐层等部件组成。底盘上有互成 120 度的三个耳子与机座部件的三个立柱装配在一起。此部件是收集和排除滤液之用。动控制部分这是机器的动力部分。主要包括电机与皮带轮，两者由键联接。电机固定在电机座板上，并通过销轴与环首螺钉将电机座板与离心机的底盘连在一起。环首螺钉可用来调节三角胶带松紧。整个系统采用反接制动，由速度继电器控制断电。工作原理如下：按下电，电机正常运转，此时速度继电器动合触头闭合，为反接制动作好准备；按下电后电机定子绕组经电阻 R 后与反相序的电源接通，反接制动开始；由于电机与速度继电器转子是同轴联接的，当电动机转速高于 120r/，速度继电器动合触头合，反接制动保持；当电动机转速小于 100r/，速度继电器动合触头开，接制动结束。 20 第转鼓的强度计算三足式离心机的转鼓由鼓底、鼓壁和挡液板组成，在转鼓的内侧衬有支承滤布的金属网，以便于排液。圆筒中的流体物料在高速回转下所产生的离心压力为： 2222 式中圆筒中流体物料的重量流体层中任意处半径 R 圆筒体回转时流体的自由表面半径由上式可见，物料层产生的离心压力随半径的变化而变化，在同一直径上其值相等，在筒壁上其值最大： 2222m a x 式中 R 筒体的内半径带入数据 P= 21 圆筒体所受载荷为： N=758N 转鼓壁的厚度为： 5鼓壁的径向应力和周向总应力分别为：按第三强度理论： m a x m i n 。在离心机转鼓中周向总应力 2 ，最大其次是径向总应力 1 ，最小者为径向应力，其值等于零。因此，圆筒型离心机转鼓壁的强度条件为：转鼓壁的厚度为：式中： R 转鼓的内半径 K 转鼓中物料的填充系数 1 焊缝的强度系数转鼓材料的许用应力 02 2 1 12221221 1 2 2 2 2 1 1221 2 2 2 s i n c o ss i nc o s s i n s i n s i ns i n c o x m s x s h k H c h k H k H k Hs h k H k Hs h k x k x c h k x k x s h k H k H s h k x k xs h k H k H c h k x k x 0/ / /1 1 123022r P 0/ / /2 2 23 2 3 2002r P r P 0 1(1 ) 2 01102 ( ) 22 所以经过校核，所设计的转鼓符合设计标准。第减震系统的选择离心机的临界转速为：其中 31 1 1( ) ( )A m j j 1 1 1 1 1( ) ( ) ( )B j j m d m d d 选择三个弹簧钢丝的直径为：弹簧的工作圈数 1i 为：弹簧的自由高度 H 为： 12( 0 . 5 )H i h i d 弹簧螺旋线升角 0a 为：钢丝的展开长度 L 为 2 42 /1 .6 d1 38 ha 23 所以经过计算弹簧的基本参数为：基本参数总圈数 15 有效圈数 13 自由长度 240 工作长度 222 展开长度 2262 旋向右第离心机主要工作参数的计算 1 容量参数设计转鼓直径 800鼓高度 400计容量为： 2 2 2( 0 . 7 5 ) 0 . 5 0 . 1 7 24V D D D D V=90L 装料限度 135 滤饼中残留液量和甩干时间的关系为：式中 S 滤饼在极长时间旋转后不再有液体渗出，也不发生空气干燥。这个条件下测的的最低含液量，以液体体积 /固体体积之比表示。分离因数 1 液体密度 0a0 . 5 0 . 5 0 . 2 511Sk d F r 24 K 比例常数 0 . 5/0 . 3320 . 51 t 式中 S 从自由液面与滤饼表面重合时计算，经甩干时间以后，滤饼内所含液体体积 /固体体积之比值。 /k 比例常数液体粘度分别为转鼓内半径和滤饼表面半径 D 固体颗粒的斯托克斯当量直径。所以离心过滤速率为： 2 221 313d V k hq v r 式中 V 滤液容积 T 时间分别为液层液面、滤渣层表面和转鼓内壁处半径 H 转鼓圆柱部分高度 K 固有渗透率 1 液体密度与重力加速度乘积转鼓角速度 G 重力加速度离心过滤的时间： 222 2 213r r 比重计算为上的固体颗粒的悬浮液及纤维 25 状物料可进行理想的固液分离及脱水，所得固相物含湿量可以很低，达 1%一般循环不少于 15 分钟。因此，本机器适用于化工、轻工、食品、制药等行业。第离心机功率计算率消耗的计算（ 1）启动转鼓及其他回转件消耗的功率离心机启动的时候，克服转鼓的惯性力所需的功率： 2201 204 式中 G 转鼓重量启动时间（ 2）加入转鼓内的物料达到工作转速消耗的功率悬浮液所消耗的功率滤渣和滤液所需功率之和 222 113 22 2 22 0 4 2 式中每次加料所得的湿滤渣的重量转鼓内滤渣层的宽度每次加料所得的滤液的重量每次加料的时间滤液排出口位置的半径（ 3）轴承摩擦消耗的功率 1 1 2 23 ()204f P d P 式中 f 轴承的摩擦系数轴径的直径 26 受静载荷与动载荷作用的离心机主轴承上的在河力设转鼓和其中物料层的重心对转鼓回转轴线的偏移为 E，相应产生的离心力为： 0 21c 主轴承受到的总载荷力为： 20 (1 )g （ 4）机械密封摩擦消耗的功率 04 102mm bD b 式中摩擦副窄环端面内直径摩擦副窄环端面宽度 0f 密闭端面的摩擦系数密封端面比压力动环的线速度（ 5）转鼓及物料层与空气摩擦消耗的功率转鼓外表面及转鼓内物料层内表面与空气摩擦消耗的功率： 6 3 4 45 0 31 1 . 3 1 0 ( ) R r 式中 k 空气的重量功率的计算动阶段消耗的总功率 (N ) 为 N = N 1+ N 2+ N 3+ N 4 1) 式中 N 1 启动空转鼓从静止到达工作状态所需的功率 , N 2 启动物料到达工作状态 (亦即克服物料惯性 ) 所需的功率 , 27 N 3 克服轴与轴承摩擦所需的功率 ,N 4 克服转鼓、物料与周围空气摩擦所需的功率 , 物料在转鼓启动后加入 , 则式 (1) 中无 N 2 项。全速运转阶段消耗的总功率 (N ) 为 N = N 2+ N 3+ N 4 2) 对于启动时间短、启动频繁的离心机 , 一般情况下启动阶段功率大于运转阶段功率 , 因此启动阶段消耗的总功率是选择这类离心机电机的主要依据。机功率的确定当转鼓转速高于电机转速（增速转动），计算功率消耗时，转鼓等主要回转件及物料的转动惯量应换算为在电机转速下的当量转动惯量。 2 2 200() M R n 式中 0n 电机转速计算启动转鼓等主要回转件及物料的功率消耗时，计算值均应增大 30()。根据离心机的轴功率确定电机功率时，应考虑传动系统的效率，并加一安全裕量传动系统消耗的功率： 1( 1) 式中传动系统的效率考虑各因素后，离心机配用电机的功率应为： 4() N s K 式中 4K 安全裕量的系数 28 当 ( ) 1 0 0N N s K W 时 4K = ( ) 1 0 0N N s K W 时 4K =以经过计算，电机功率为过查表，可以选择。第电动机功率计算动机功率的确定电动机的功率按下式计算 1000)(1000 10y （ 2 17）式中 , k 1 . 1 5 1 . 2 ;, 0 . 8 5 0 . 9 动力系数减速器效率故 3 8 . 9 6 5 2 . 2 1 7 2 1 01 . 2 0 . 8 510005 . 9 输机械设计选用手册（上）表 2 77，可选用一台 6电动机 29 参考文献 1 B. . 1994, 42(11):13821393 2 金福龙 , 郭告仁 , 李萌 , 杨二俊 . 配料控制系统的设计与实现 J. 自动化与仪器仪表 . 2000(3): 1619 3 M, D, A. . 2004, 24(3): 3644 4 F. . 1996, 37(1): 4748 5 施昌彦 . 动态称重测力技术的现状和发展趋势 . 计量学报 . 2001, 22(3):200205 6 张晋格 . 计算机控制原理与应用 M. 北京 :机械工业出版社 , 1995: 3437 7 张新薇 . 集散系统基础及其应用 . 北京冶金工业出版社 , 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