760X2000离心机计算说明书(中文)解析

1、廊坊市管道人机械设备有限公司LW760 X 2000型卧式螺旋离心机计算说明书 TOC o 1-5 h z 一、基本参数 （ 3）二、生产能力计算 （ 4）、分离因素 （ 4）、生产能力 （ 4）三、传动部件选型与设计 （ 5）1、电机选型与校核 （ 5）启动转鼓等转动件所需功率 （ 6）启动物料达到工作转速所需功率 （ 6）克服轴与轴承摩擦所需功率 （ 7）克服空气摩擦所需功率 （ 8）卸出物料所需功率 （ 8）卧螺离心机功率确定 （10）主电机选型与校核 （10）副电机选型与校核 （11）2、差速器选型与校核 （11）3、轴的强度校核 （ 11）四、有限元分析 （ 13）1、排渣能力计算

2、（ 13）2、参数计算 （ 14）3、材料力学分析 （14）4、有限元加载分析 （14）五、轴承寿命计算 （19）Fr FC j基本参数G gim，!5在舁 厅p名称代号单位数值1转鼓有效长度Lm22转鼓内直径Dm0.763转鼓转速nrpm18004转鼓与螺旋的转速差nrpm305重力加速度gm/s29.86半锥角a087柱筒段沉降区长度L1m1.0458锥段长度L2m0.9559物料环内径门m0.37510转鼓内径r2m0.3811锥段小端出渣口半径r3m0.27112液层深度hm0.00513固相密度P skg/m3200014液相密度P Lkg/m3105015液相粘度kg/m*s0.0

3、008116临界粒径dea m717转战质量mKg315018左右支撑轴承处轴径（外径）d1(二d2)m0.219左右支撑轴承处轴径（内径）d3m0.120转鼓壁厚tm0.0221螺旋螺距入m0.13生产能力计算1、分离因数Fr,即:被分离的物料在离心力场中所受的离心力和它所受的重力的比值，称为分离因数22Fc m 22Fr -G mg g式中 m离心力场中物料的质量（kg）转鼓角速度:2 n/60 188.5rad/s转鼓内半径:b二380 mm将上述各数据代入可得分离因数:22F 188.50.38F r13 7 8g9.82、生产能力本设计以2理论计算卧螺沉降离心机的生产能力。对于具有圆

4、锥形转鼓的螺旋型离心机，实际生产能力的计算公式可表达为:Q vg （m3/h）（见离心机原理结构与设计计算）0.33590.3674式中修正系数:16.44 庄LL沉降当量沉降面积，对于卧螺离心机，表达为:Fr D L1(1)L2(-2）其中Vg 给定液体中作沉降式的极限沉降速度:Vgdeg/18 (m/s)s 固相密度：s=2000kg/m3l 液相密度：L=1050kg/m3两相密度差L沉降一一沉降区的有效长度：L沉降 上一1.081m,为半锥角;tande临界粒径：de =7 m；液相木度：=0.81 X 10 3 kg /m sLi圆柱段转鼓长：Li =1.045mL2 圆锥段转鼓长：

5、L2 =0.955m转鼓角速度：=188.5rad/s则，将上述各数据代入各式可得:0.33596 0.3674修正系数:0.2“一 2000 10507 1016.44 10501.081重力沉降速度：Vg d2 g /18当量沉降面积：Fr D L1(1可得离心机的生产能力：QVg(2000 1050) 9.81 (7 10 6)2Z Z-318 0.81 102) %53.13 10 5m/s1 22)4935.740.2 3.13 10 5 3600 4935.7 109m3/h本项目的离心机生产能力为：Q=100m3 / h三、传动部件选型与校核1、电机选型与校核卧螺离心机的功率计算

6、及电机选择是卧螺离心机设计中的重要组成部分。根据卧螺离 心机的工作要求进行功率计算，可以合理地确定主、辅电动机的功率，选择电机及差速 器。卧螺离心机的功率消耗与卧螺离心机的类型，操作方式和卧螺离心机的结构有关，一 般情况下，卧螺离心机所需功率包括下几个方面：(1)启动转鼓等转动件所需功率N1 ；(2)启动物料达到操作转速所需功率 N2 ;(3)克服轴与轴承摩擦所需功率N3;(4)克服转鼓，物料与空气摩擦所需功率N4；(5)卸出物料所需功率N5。启动转鼓等转动件所需功率Ni欲使卧螺离心机转鼓等转动件，由静止状态达到工作转速具有一定的动能，必须由外 界作功，该功为“1 2 2 2 .1 .A v

7、dm r dm J Dp 222 p式中v 转动件线速度，m/s；Jp 转动件绕轴旋转的转动惯量，kg m2 ；启动转动件的平均功率N1，为：ApT12000T1式中I 启动时间，假设工100s;转鼓角速度：=188.5 rad/s转动惯量计算：转动件的转动惯量 Jp 0 p, 一 2Jp mr式中 m 转鼓总质量，估算m 3150kgr旋转件平均旋转半径,r 0.19m启动转鼓等转动件所需功率:NiapJpTi200_223150 0.192 188.522000 10020.2kw启动物料达到工作转速所需功率 N2对于连续进料卧螺离心机，加入的物料被分离为沉渣和分离液等组分，可分别求出操

8、作中每种组分所需的功率，然后求其和。假设某种分离操作，单位时间内排出的 z个组分中，各组分的质量为mi (kg/s),各组 分在转鼓内卸出的位置半径为n,则使加入物料达到工作转速所需的功率 N2为：N2z 22muii 2000(kW)式中mi 单位时间被分离各组分处理量固相：m 固 10000 2.78kg/s,液相：m 液 8.75kg / s 3600ri 转鼓内各组分旋转半径：固相：r固 巨/ 0.3175m,液相：r液0.3325mz物料被分离的组分数启动物料达到工作转速所需功率：_2 2_2 2._ _2 2 2.mg r固mr液188.5 (2.78 0.31758.75 0.3

9、325 )N2 22.16kw200020002000克服轴与轴承摩擦所需功率N3克服支撑轴承摩擦所需的功率可以认为是加载支撑轴承上的摩擦力与摩擦表面间的相 对速度之积。支撑轴承上的摩擦力可以由摩擦力公式求得，其为作用在支撑轴承上的支反 力与摩擦系数的乘积，相对速度则可由轴承接触处轴径和轴旋转的角速度求得，所以，克 服支撑轴承摩擦所需的功率就可以由如下公式来表达：N3f F1vl F2 v21000fF1dl F2d22000(5.4)式中f 轴与轴承间摩擦系数；取f=0.002,滑动轴承0.05A1,滚动轴承0A0.005 ;v1、v2 分别为轴颈表面的线速度，m/s；F1、F2分别为两轴承

10、处的支反力，N ;d1、d2别为两轴承处的轴颈直径，m；关于轴承支反力亏、F2,应考虑在转子的静载荷与动载荷作用下轴承的支反力。静载 荷为转鼓及其它转动件总质量 m,动载荷为由于转动件偏心产生的离心惯性力。一般按偏 心距e=D/1000( D为转鼓直径)计算。所以轴上的总载荷可按如下公式计算：F总 m g e 2 m g 2 103R 2 (N)转动件总质量：m0 3150kg则作用在轴上的总载荷为:F 总 mg 2 103R 2N作用在两轴承上的支反力为:2由设计图纸可知，左右支撑轴承处轴径为:di d20.2m则克服支撑轴承摩擦所需的功率:f F1vl F2v21000fm (g+2 10

11、 3R 2)d140002.19 kW克服空气摩擦所需功率N4卧螺沉降式离心机工作时，转鼓外表面、物料层内表面都会因克服空气摩擦阻力而消 耗一定的功率，由于影响空气摩擦阻力的因素很复杂，想要精确的计算不容易达到，因此 一般工程计算中根据经验，都习惯采用一些近似的计算方法，在这里克服空气摩擦所需的 功率可以由如下公式来计算：63 _ 4_ 4N4 11.3 100L (R0 R1 )式中0 空气密度：常压下取0=1.29kg/m3L 转鼓白长度：L=2m；角速度：=188.5rad/s；R0 转鼓外半径：R0 =0.4m(见图纸)R1转鼓中物料层的内半径：W r1 =0.375m (见图纸)。克

12、服空气摩擦所需功率：N4 1 1.3 10 6 0L 3(R04 R：) 8.86 kW卸出物料所需功率N5对于螺旋卸料离心机，螺旋卸料是将沉渣从转鼓上某处推送到卸料口卸出机外，故卸 料功率应包括：(1)克服沉渣的离心惯性力沿转鼓母线的分力消耗功率；(2)克服沉渣与转鼓壁摩擦所消耗功率；(3)克服沉渣与螺旋叶片摩擦消耗功率。计算时将卸料功率分为锥段和柱段两部分，分别计算圆锥段消耗功率N5和圆柱段消(5.7)耗功率N5”，则总的卸料功率可以表达为:N5 N5 N5圆锥形转鼓段推料功率计算对于双螺旋叶片的螺旋卸料离心机，由圆锥段的推料公式可计算出圆锥段转鼓的推料 功率，其计算公式如下：N52 ms

13、1000L2 1f2L2R30.5 E 1) (R2r2) f3 f32 1R r (5.8)式中ms每秒获得的湿沉渣质量:ms2.78kg/s;f2 沉渣与转鼓壁间的摩擦系数：f2 0.12 ；f3 沉渣与螺旋叶片间摩擦系数：f3 0.10；L2圆锥段转鼓长度：L2 0.955m;R 圆锥转鼓大端半径，R r2 0.38m；r 圆锥转鼓小端半径，r 3 0.271 m ；螺旋导程，0.13m；g重力加速度，g 9.8m /s2 o则圆锥段转鼓的推料功率：N5 18.6 kW1.5.2、圆柱段转鼓推料消耗功率计算N5ms 2RL1000f2f3( 2 4 2R2)2 Rf2(5.9)式中ms

14、每秒获得的湿沉渣质量：ms 2.78kg/s；L1 全部圆柱段长度：L1 1.045m；R圆柱段转鼓内半径：R r2 0.38m；f2 沉渣与转鼓壁间的摩擦系数，对圆柱段f2 0.06;f3 沉渣与螺旋叶片间的摩擦系数，对圆柱段f3 0.05；螺旋导程，0.13m。则圆柱段转鼓的推料功率：N5 2.6 kW则总的卸料功率：N5 N5 N5 18.6 2.6 21.2 kW卧螺离心机功率确定离心机的功率可以分为两种状态，一种是离心机启动状态下消耗的功率，另一种是离 心机运转过程中消耗的功率。在启动阶段消耗的总功率为：N。 N1 N3 N4 31.2 kW o在运转阶段消耗的总功率为：Nr N2

15、N3 N4 N5 54.7 kW主电机选型与校核由上述计算可以看出，离心机在操作转速下大于在启动阶段所消耗的功率，离心机的 额定功率主要还是参照运转消耗的功率来确定。离心机的额定功率为：N kNr 1.4 54.7 76.6 kW。式中k皮带传动效率，取1.4。选主电机功率90 kW 型号：YB3-280M-4 额定转速1490rpm卧螺离心机工作时的启动顺序为：启动辅助电机一运转平稳后一启动主电机一空载卧螺离心机达到额定转速一启动进料电机供料一正常运转。离心机主电机轴实际输出最大扭矩：T实 Fri（m m） ?端带轮?i 544.85NmT时间R9550 P 9550 90王电机提供取大扭矩

16、：T 576.85Nm得出：T实T满足条件副电机选型与校核离心机螺旋端额定功率主要是克服轴与轴承摩擦所需功率、克服空气摩擦所需功率和 加水时所产生的功率(在这将水密度近似于分离液密度进行计算)则离心机的副电机轴功率为：N k(N3 N4 2N5) 1.4 (2.19 8,86 2 2.6) 22.84kW0式中k皮带传动效率，取1.4。选副电机功率 37 kW 型号：YB3-250M-6 额定转速990rpm副电机提供最大扭矩：T 9550P 9550 37 357Nmn 19902、差速器选型与校核差速器输出最大扭矩：T T电机i带轮i差速器357 1.5 38 20304 Nm式中 i带轮

17、 取1.5 ,见图纸；i差速器一一取38,见图纸。螺旋最大扭矩：Tmax F螺旋 R 29874 ( 0.375 0.271 )=9649.3 NmT式中F螺旋见有限元分析；R 一螺旋锥段平均半径,R U3 o2结果满足条件。3、轴的强度校核轴的强度计算有三种方法：1)按转矩估算轴径；2)按当量弯矩近似计算；3)安全系数的精度校核计算。此螺旋支承轴既受弯矩也受扭矩，因按弯扭合成强度条件计算(1)支撑力F1受力F1为转鼓总重量的一半，则3150F1 9.8 15450.75N 2弯矩图18718.6NmM，二扭矩pT 9550 n式中P 输出轴可能最大功率：P 90kW;n 轴华速：n 1490

18、r/min。代入数据得扭矩：_90T 9550576.85N m1500由图分析可得F1受力处即为危险截面处抗弯截面系数W 140.1d3 1432式中 电； dd1轴内径：d1 100mm;d轴外径：d 200mm。代入数据得抗弯截面系数：W 7.4 10 4针对危险截面做弯扭合成强度校核计算。按第三强度理论，计算应力式中caca轴的计算应力，MPa；M 轴受的弯矩： M =18718.6N m ；T 轴受的扭矩： T =576.85 N m ；W 轴的抗弯截面系数： W=7.4 10 4 m3 ；折合系数，当扭转切应力为堆成循环变应力时 =1 ；对称循环变应力时轴的许用弯曲应力。查机械设计

19、表15-1 可知，对 1Cr18Ni9Ti 许用弯曲应力 1 =205MPa代入数据得计算应力：ca 25.4MPa1 205MPa综上，螺旋支承轴满足强度要求。四、 有限元分析1 、 排渣能力计算22Q 60 (R r3 ) n 螺 充式中 R出渣口外半径，0.318m；r3出渣口内半径，0.271m；螺 物料移动方向影响系数，取最大 1；螺 cos( )/cos螺旋导程，取130mm；充 沉渣填充系数一般为0.2-0.4，取0.2；则， Q 60 3.1415926 0.13 30 1 0.2 2.44 m3/h设固相密度s 2000 kg/m3则， Q 2.44 2000 4880kg2

20、、参数计算泥浆向心力N壁面法向分力N壁面切向分力N与 壁 面 摩 擦摩擦阻力N螺旋推力N螺旋角度螺旋后 向摩擦 阻力N载 荷 系 数节点数每节点 螺旋周 向摩擦 阻力每节 点感 旋推 力系数联部螺旋圈数8.00根据螺旋传数转/秒0.50片外边线排渣量kg/s1.36长每秒排渣次数0.0613806mm, 螺旋片轴有限元加载计算部分存渣重量21.71向长度联段角度度8.00887mm 求得。传鼓角速度rad/s188.50小端向心加速度9628.79104507.91103490.8414544.690.1212418.9026963.593.683228.971.50228.0021.2481

21、.70直中段向心加速度11707.32127067.73125831.1217684.410.1215099.7332784.143.683926.001.50227.0025.9499.78每段渣重量10.853、材料力学特性2205TB帼不第坳空攫,上半,；一的W郎，工阮复艳曳MPb它眼移度MPa%aCr22Ni5Mc3遍。245025NSAF 2205警了:sWfknm,洋,6自口旧配上三 32041Q25北4、有限元加载分析螺旋部分螺旋有限元模型Fil栏： 口：凸K t用shell181单元划分，共18992个单元。轴承部分用梁单元模拟小端共228个节点，轴向力26964N ,周向力3

22、229N5 Q 337K+OftC74B + 0,135E+09,1&9E+08.506E+CI8.0-q2E + O0,116E+09, 151EW9rile: D:gdjs2,x_t中段共227个节点，轴向力32784N ,周向力3926N 最大应力151Mpa,安全系数2.98。变形1.2mm转鼓部分转鼓离心液压计算三、离心源小离心机工峰利,依干转要中为液体和国体物料室在黑心力场作用下*将给辖母整又只大的巴力，耳著小鹏压-,件-fVtr n*=；四* | Jf -r.J)1-式中IPT离心油玉.忖m2:J一分离物利的黑耍-网a3fS一转差回舒角速度.5-11“一打鼓内物料坏的内表囹半陛，m L/鼓内去面带慢.r压力梯度Mpa/m15.60压力总和Mpa2.03离心液压Mpa1.53泥浆重度kg/mA31050.00转鼓角速度rad/s188.50物料环内表面半径m0.25转鼓内表面半径m0.3