762023年离心机计算说明书(中文)

LW760×2000型卧式螺旋离心机计算说明书廊坊市管道人机械设备目 录一、根本参数 〔3〕二、生产力量计算 〔4〕1、分别因素 〔4〕2、生产力量 〔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〕、启动物料到达工作转速所需功率 〔6〕、抑制轴与轴承摩擦所需功率 〔7〕、抑制空气摩擦所需功率 〔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、排渣力量计算 〔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〕一、F

C

2r

根本参数Fr G gF序号序号名称代号单位数值1转鼓有效长度Lm22转鼓内直径Dm3转鼓转速nrpm18004转鼓与螺旋的转速差nrpm305重力加速度gm/s26半锥角α°87柱筒段沉降区长度L1m8锥段长度L2m9物料环内径r1m10转鼓内径r2m11锥段小端出渣口半径r3m12液层深度hm13固相密度ρskg/m3200014液相密度ρLkg/m3105015液相粘度μkg/m*s16临界粒径demμm717转鼓质量Kg31501818d1左右支撑轴承处轴径〔外径〕 m〔=d2〕19左右支撑轴承处轴径〔内径〕dm320转鼓壁厚tm21螺旋螺距λm二、生产力量计算1Fr

，即：FF cF

m2r

2r 2r G mg g式中 m——离心力场中物料的质量〔kg〕——转鼓角速度：2n/60188.5rad/sr——转鼓内半径：r2

=380mm将上述各数据代入可得分别因数：2rF 2

188.520.381378r g 9.82本设计以Σ理论计算卧螺沉降离心机的生产力量。对于具有圆锥形转鼓的螺旋型离心机，实际生产力量的计算公式可表达为：Qvg

(m3/h)〔见《离心机原理构造与设计计算》〕L 0.3359 de 0.3674L式中 ——修正系数：

16.44 L

； ——当量沉降面积，对于卧螺离心机，表达为：1 1 2 1 (1 2L( 2) 其中1 1 2 1 F DL

3 2 3 4 rr 1 22v vg

d2g/18(m/s)es

=2000kg/m3L

=1050kg/m3——两相密度差L ——沉降区的有效长度：L h 1.081m，为半锥角；沉降 d ——临界粒径：d =7m；e e

tan =×103kg/msLL=1 1LL=2 2=s则，将上述各数据代入各式可得：200010500.33597106

0.3674修正系数：16.44

1050

1.081

0.2 重力沉降速度：v11 2 1 11 2 1

d2g/18e

(20001050)170180.81103

3.13105m/sr当量沉降面积： r

(1

( 2) 4935.7F DL

3 2 2 3 4 1可得离心机的生产力量Qv1g

0.23.1310536004935.7109m3/hQ=100m3/h三、传动部件选型与校核1心机的工作要求进展功率计算，可以合理地确定主、辅电动机的功率，选择电机及差速般状况下，卧螺离心机所需功率包括下几个方面：N；1启动物料到达操作转速所需功率N ；2N；3抑制转鼓，物料与空气摩擦所需功率N ；4N。5N1欲使卧螺离心机转鼓等转动件，由静止状态到达工作转速具有肯定的动能，必需由外

A 1v2dm2r22dm1J2p 2 2 2 p式中 v——转动件线速度，m/s；J kgm2；pN，为：1A J2N p p1 T 2000T1 1式中 T1

——启动时间，假设T1

100s；=rad/s转动惯量计算：转动件的转动惯量J 。pJ mr2p式中 m——转鼓总质量，估算m3150kgrr

20.19mr2r启动转鼓等转动件所需功率：A J2N p p

31500.192188.5220.2kw1 T 2000T1 1

2000100N2作中每种组分所需的功率，然后求其和。假设某种分别操作，单位时间内排出的z个组分中，各组分的质量为mi分在转鼓内卸出的位置半径为r，则使参加物料到达工作转速所需的功率N

(kg/s)，各组为：i 2z mr22N ii (kW)2i1

2000式中 mi

——单位时间被分别各组分处理量,10000m固

3600

2.78kg/sm液

8.75kg/sr——转鼓内各组分旋转半径：irr固相：r 2 30.3175m，液相：r

0.3325m固 2 液z——物料被分别的组分数启动物料到达工作转速所需功率：mr22

r22 188.52(2.780.317528.750.33252)N 固固 液液 22.16kw2 2000 2000 2000、抑制轴与轴承摩擦所需功率N3抑制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外表间的相服支撑轴承摩擦所需的功率就可以由如下公式来表达：fFv

Fv fFd

FdN 11

22

11 2 23 1000 2000式中 f——轴与轴承间摩擦系数；取f=,滑动轴承^1,滚动轴承0^；v、v1 2

——分别为轴颈外表的线速度，m/s；FF1 2

——分别为两轴承处的支反力，N；dd——m；1 2FF1 2

，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 m总

ge2

m

g2103R2

m0

3150kg则作用在轴上的总载荷为： F 总FF1 2

F 总F2

N 作用在两轴承上的支反力为：由设计图纸可知，左右支撑轴承处轴径为：d d1 2

0.2m则抑制支撑轴承摩擦所需的功率：fFv

Fv f〔g+2103R〕dN 11 22

12.19kW3 1000 4000、抑制空气摩擦所需功率N4功率可以由如下公式来计算：N 11.31064 0

L3(R0

4R4)1式中 0

——空气密度：常压下取0

=m ；LL=2m；=s；RR0

=(见图纸)R——转鼓中物料层的内半径:R1

r=〔见图纸〕。1抑制空气摩擦所需功率：N 11.31064 0

L3(R0

4R4)8.86kW1、卸出物料所需功率N5料功率应包括：抑制沉渣的离心惯性力沿转鼓母线的分力消耗功率；抑制沉渣与转鼓壁摩擦所消耗功率；抑制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局部，分别计算圆锥段消耗功率N”和圆柱段消5N””，则总的卸料功率可以表达为：5N N”N””5 5 5、圆锥形转鼓段推料功率计算功率，其计算公式如下：L1f2L L2L2Rr22m2

2 Rr2f

N” s

3 R3r3 0.5(f

21)(R2r2) f f21 Rr5

3

3 2 3 3 式中 ms

ms

2.78kg/s；f——沉渣与转鼓壁间的摩擦系数：f 0.12；2 2f——沉渣与螺旋叶片间摩擦系数：f 0.10；3 3LL2

0.955m；RRr2

0.38m；rrr3

0.271m；0.13m；gg9.8m/s2。则圆锥段转鼓的推料功率：N”18.6kW5、圆柱段转鼓推料消耗功率计算m2RL f f(242R2)N”” s 1f 23 式中 ms

ms

52.78kg/s；

1000 2

2LL1

1.045m；RRr2

0.38m；f——沉渣与转鼓壁间的摩擦系数，对圆柱段f 0.06；2 2f——沉渣与螺旋叶片间的摩擦系数，对圆柱段f 0.05；3 30.13m。则圆柱段转鼓的推料功率：N””2.6kW5则总的卸料功率：N N”N””18.62.621.2kW5 5 5、卧螺离心机功率确定心机运转过程中消耗的功率。在启动阶段消耗的总功率为：NoN1N3N431.2 kWNrN2N3N4N554.7kW、主电机选型与校核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：NkN 1.454.776.6kW。r式中 k——皮带传动效率，取。选主电机功率 90kW 型号：YB3-280M-4 额定转速1490rpm螺离心机到达额定转速一启动进料电机供料一正常运转。〔mm〕R2 r离心机主电机轴实际输出最大扭矩：T实

Fri 0

R

i544.85Nm主电机供给最大扭矩：T得出：T <T 满足条件实

9550P955090n 1490

时间576.85Nm、副电机选型与校核加水时所产生的功率〔在这将水密度近似于分别液密度进展计算〕Nk(NN3 4kW。式中 k——皮带传动效率，取。

2N””)1.4(2.198.8622.6)22.845选副电机功率 37kW 型号：YB3-250M-6 额定转速990rpm副电机供给最大扭矩：T9550P

955037

357Nmn 19902、差速器选型与校核差速器输出最大扭矩：TT i i 3571.53820304 Nm电机带轮差速器式中 i ——取，见图纸；带轮i ——取38，见图纸。差速器Tmax

F R29874(0.3750.271)=9649.3Nm<T螺旋 2式中 F

螺旋

rrRR结果满足条件。

1 3。23、轴的强度校核1〕按转矩估算轴径；按当量弯矩近似计算；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F1F1

为转鼓总重量的一半，则F31509.815450.75N1 2弯矩图(4)T9550PnW 1d

式中 1；dd——轴内径：d 100mm；1 1dd200mm。代入数据得抗弯截面系数：W7.4104针对危急截面做弯扭合成强度校核计算。按第三强度理论，计算应力 M24T2

ca W 2W 1 式中

MPa；caMMNm；TTNm；W——轴的抗弯截面系数：W7.4104m3；——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。1式中 P——输出轴可能最大功率：P式中 P——输出轴可能最大功率：P90kW；nn1490r/min。代入数据得扭矩：T95501500576.85NmF受力处即为危急截面处190抗弯截面系数代入数据得计算应力： 25.4MPa 205MPaca 1

=205MPa1综上，螺旋支承轴满足强度要求。四、有限元分析1、排渣力量计算Q60(R2r2)n 3 螺 充式中 R——出渣口外半径，；r——出渣口内半径，；3 1；螺 cos()/cos螺 130mm； ——沉渣填充系数一般为，取；充则，Q603.14159260.133010.22.44 m3/h设固相密度 2000 kg/m3sQ2.4420004880kg2泥泥浆与载每节点每节壁壁面法向壁面切向 摩擦阻力螺旋推力 荷节点螺旋周点螺向心力N 面 螺旋角度向摩擦分力N 分力N N N 系数 向摩擦旋推摩 阻力N数 阻力 力擦系数锥部螺旋圈数依据螺旋有限元加载计算局部转数转/秒转数转/秒片外边线排渣量kg/s长每秒排渣次数13806mm,存渣重量螺旋片轴向长度锥段角度度得。转鼓角速度rad/s小端向心加速度每段渣重量34螺旋局部螺旋有限元模型shell1811899222826964N，周向力3229N。3926N。151Mpa，安全系数。变形转鼓局部转鼓离心液压计算压力梯度Mpa/m压力梯度Mpa/m压力总和 Mpa离心液压Mpa泥浆重度kg/m^3转鼓角速度rad/s物料环内外表半径m转鼓内外表半径mMpa最大应力138Mpa，安全系数。变形在工作旋转下自振频率见下表，大于工作频率50Hz。SETTIME/FREQLOADSTEPSUBSTEPCUMULATIVE111121223133414451556166717781889199101101011111111211212131131314114141511515