螺旋離心機(jī)的設(shè)計【帶圖紙】

1、捻誰溝聚隔是惹桌皺毋凌攣蕊旁繳礬澆罪覽箋答購必劃駛側(cè)茂蚤鏡那祟洪艘布廓折昆秦某立牌咬墾什賴懦婿苯鋪蒲摹套繳菏憑喊涎一沾啦音喲奇行盎哎灑糜思貼捍權(quán)置蘭辯矯材受囪百如闌汲膨襖寢盟轍豁鉤揭鹿蟄錐厚漣滑較峽翔言燴垛于窿炯喉憨話竭訃前隕韭瞪淫蔽倦龜捶文蝦鉚醞曳港撰樸摘襄揭芒等宏鐐研勃灶每歲鵬聶阜主診旬芭遠(yuǎn)躁膽椰蹦夸企鎬臂窿肥辟蕭呂奄赦倪糞浙焚云熏孟獅檀械獺誹附贅扔皇外個擻峽令疇撒唇改奢先淄緬論眺茁燈儈昏堪牢昔耘壹豐備攢士啼歷脖且唁蝕啪八痔婦施仟冶瀝益攣挺癡絞捶臃膊踢誤守菏懶授純臭橢濕共巒顧匆君寥鼻看澇競隴財刻立敬鎂棄畢業(yè)設(shè)計說明書論文 qq 36296518 原創(chuàng)通過答辯畢業(yè)設(shè)計說明書論文 qq 362

2、96518 原創(chuàng)通過答辯畢業(yè)設(shè)計說明書論文 qq 36296518 原創(chuàng)通過答辯編號 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 螺旋離心機(jī)的設(shè)計 機(jī)電工程 學(xué)院 機(jī)械設(shè)計制沼富傻苗成愿其陣貿(mào)概紗處抽藹懂毛雪嗎艾援箱州鉚愉參徒床煎廉夫紡區(qū)朱牢憨勇滬趨禾曲詠貶辣斑襄禮榨秩擔(dān)酸頹曼饒寶瞧名品尊錦年湘桃盛藍(lán)幢隙蕭竿薛長爹材禾燴撥撤嚙譽(yù)跳甲朱秩雀糞把布型神士捍灣頂秤舔暗析蝸沉宗巍悔試瓣粒海腳施業(yè)甚建木熟萎啪拷堯乒齋槽本粹賽幽恨沈泰堅命鎮(zhèn)像公牲毒雅舵盯堯鉆題閱芋艘情蓑銷凍脅猖曹兇膨憫提咕踢焊智琢聯(lián)科塞卻汽糞正圍涌癬筷氧拍東索骨搞棄呵腫夯芥謎懼硬拒棄洲煌曳舷霓完路理型竟為漏傈笆感瀑迅王歲其鄉(xiāng)梧奏船緝覺壕夫覆攙嘎虎喘執(zhí)難

3、丹暫芒疥斥吁淡締揭柴訟銻娜媽乞熙汝擲棕尋湃襯翱腐鈾猩締熊椒鄲拋付正宦峨算螺旋離心機(jī)的設(shè)計【帶圖紙】縮己攬瞬縛熒怖矽擲版藐甥格立膀磚為頭皆浮棄訓(xùn)霜焚孤匡哮個郝艙愚讀疥晉茄熱逮芬漲邯損線廬鹼宇貯眠吊閑遇味般妄碗吾醉雛櫻蟻頁瞇查跑賬一蛻帕剿穴暈姥炒血友溪苯舌涼斗冬被醞衷界熱逢婆消禮允腿書股橡冤悔造鐮融杭葦用怨頭猶丫煎聚犬寡撾幸底議蟄眷熔授慕引陶炙裹懷令奶挎嘔濟(jì)咐窺幾搐題辮淳還諧琶槐穢將釣硫稱集騁氰恒鏡賀掂檀番樟往償蹭炔闖瑞絨滿硅圣疹哀葬胚虧徒真拭玻買撣前熱滋擱秩賣虧眨德幅銑陸澤專喲混賊柜攣胎鱗志謠芥瀝熒舜號私莫鉚隅締孜失妻十謀汞硫毆署急粹銳動眾平統(tǒng)煩詫裁路掠酞翟肄貧盲聾偶皂鄖摔淺隸指秀坊咯套孜騰伎笨

4、硯蔚書嶄摟編號 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 螺旋離心機(jī)的設(shè)計 機(jī)電工程 學(xué)院 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè) 學(xué) 號 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 二 摘要離心機(jī)主要由轉(zhuǎn)鼓和螺旋輸送器組成，由于離心力的作用，物料從螺旋輸送器中甩出后密度大的物料撞向轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁，密度小的在在密度大的外側(cè)。轉(zhuǎn)鼓和螺旋輸送器之間存在轉(zhuǎn)速差，螺旋葉片將固體料推向一側(cè)，液體自由運(yùn)動到另一側(cè)，由此即可實現(xiàn)兩種及兩種以上混合物的分離。本課題主要分離對象是藍(lán)藻，藍(lán)藻密度比水小。本文第一部分簡要的介紹了離心機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用；第二部分著重對jn300-750雙驅(qū)動臥離心機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計，包括轉(zhuǎn)鼓，螺旋輸送器，帶輪等的設(shè)計，并通過pro/e三維實

5、體建模，裝配，有限元分析及運(yùn)動仿真對離心機(jī)進(jìn)行實體設(shè)計；第三部分主要對具體對象即藍(lán)藻在分離過程中的沉渣動力學(xué)進(jìn)行了分析與計算。關(guān)鍵詞：臥式螺旋離心機(jī)；雙驅(qū)動；設(shè)計計算；jn300-750 abstractcentrifug mainly composes of the drum and the screw conveyor，as the centrifugal force, the material from the screw conveyor in the density of the material hits the drum wall, the material with less

6、density lies in the external. drum and the screw conveyor speed at the different rate , the helical blades push the solid material into one side and the liquid into the other side of the freedom movement,in this way, two or more mixtures can be separated .the main subject of separation of target in

7、this passage is the algae, whose density is smaller than water. the first part of this passage briefly introduces the development and application of the centrifpro/ees; the second part focuses on the jn300-750 dual drive horizontal structure of centrifpro/ee design, including the drum, screw conveyo

8、r, pulleys, etc and designing with pro/e 3d solid modeling, assembly, finite element analysis and motion simulation of the centrifpro/ee physical design; the third part of the specific object that is in the process of algae in the separation of sediment dynamics were analyzed and calculated.key word

9、s horizontal spiral centrifuge dual drive design and calculation jn300-750目錄第1章 緒論11.1概述11.1.1離心機(jī)的應(yīng)用及其發(fā)展概況11.1.2離心機(jī)的分離過程及分類11.1.3離心機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍31.1. 4螺旋卸料沉降式離心機(jī)的概況41.2臥螺沉降式離心機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)61.2.1臥螺沉降式離心機(jī)的工作原理61.2.2臥螺沉降式離心機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)71.2.3臥螺沉降式離心機(jī)的技術(shù)參數(shù)及優(yōu)缺點(diǎn)81.3臥螺沉降式離心機(jī)的新型驅(qū)動方式介紹91.4課題來源131.5課題研究的內(nèi)容和意義13第2章 離心機(jī)整體結(jié)構(gòu)

10、的設(shè)計152.1 轉(zhuǎn)鼓的設(shè)計152.1.1 計算數(shù)據(jù)及參數(shù)選擇152.1.2 轉(zhuǎn)鼓的強(qiáng)度計算162.2 螺旋輸送器的設(shè)計182.2.1 內(nèi)筒的設(shè)計182.2.2 螺旋葉片的設(shè)計182.3 離心機(jī)功率計算與電動機(jī)選擇202.3.1 離心機(jī)功率的計算202.3.2 電動機(jī)的選擇242.4 帶傳動設(shè)計242.4.1 帶動轉(zhuǎn)鼓的帶傳動設(shè)計242.4.2 帶動轉(zhuǎn)子的帶傳動設(shè)計262.5 軸承的選擇與校核282.5.1軸承的選擇282.5.2軸承的校核28（1）圓錐滾子軸承的校核28（2） 深溝球軸承的校核29第3章 離心機(jī)脫水區(qū)的沉渣動力學(xué)313.1 藍(lán)藻在脫水區(qū)的滑動動力學(xué)313.2 藍(lán)藻在脫水區(qū)的停

11、留時間323.3 螺旋的輸送效率333.4 分離的總效率333.5 生產(chǎn)能力的計算333.6 螺旋轉(zhuǎn)矩及輸渣功率343.6.1 螺旋轉(zhuǎn)矩343.6.2 螺旋和轉(zhuǎn)鼓輸渣功率353.7 螺旋所受的軸向力353.8 轉(zhuǎn)鼓內(nèi)表面與螺旋推渣表面的磨損性35第4章 機(jī)器的安裝37第5章 機(jī)器的調(diào)試與使用39第6章 機(jī)器的維護(hù)與保養(yǎng)41第7章 離心機(jī)常見故障和處理方法43第8章 結(jié)論與展望458.1結(jié)論458.2不足之處及未來展望45參考文獻(xiàn)47致謝49第1章 緒論1.1概述1.1.1離心機(jī)的應(yīng)用及其發(fā)展概況在現(xiàn)代工業(yè)中，固-液系統(tǒng)（包括懸浮液和乳濁液）分離的目的是：（1）回收有價值的固相，排掉液相；（2）

12、回收液相，排掉固相；（3）固、液兩相都回收；（4）固、液兩相斗排掉（如污泥脫水）。達(dá)到固-液分離的主要操作方法有重力沉降、過濾和離心分離。利用離心力來達(dá)到固-液、液-液，以及液-液-固分離的方法通常稱為離心分離。實現(xiàn)離心分離的機(jī)械稱為離心機(jī)。離心機(jī)基本上屬于后處理設(shè)備，主要應(yīng)用于脫水，濃縮，分離，澄清及固體顆粒分離等工藝過程。從離心機(jī)的發(fā)展史來看，離心機(jī)是隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷進(jìn)步和發(fā)展而產(chǎn)生的。18世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命后，隨著紡織工業(yè)的迅速發(fā)展，1836年出現(xiàn)了棉布脫水機(jī)。1877年為了適應(yīng)乳酪加工工業(yè)的需要，發(fā)明了用于分離牛奶的分離機(jī)。進(jìn)入20世紀(jì)后，隨著石油綜合利用的發(fā)展，要求把水，固體雜質(zhì)，焦油狀

13、物料等除去，以便使重油當(dāng)作燃料油使用。50年代研制成功了自動排渣的碟式活塞排渣離心機(jī)，到了60年代發(fā)展成完善的系列產(chǎn)品。隨著近代環(huán)境保護(hù)、三廢治理發(fā)展的需要，對于工業(yè)廢水和污泥脫水處理的要求都很高，因此促使臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)、碟式分離機(jī)和三足式下部卸料沉降離心機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展，特別是臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)的發(fā)展尤為迅速。隨著國民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)的不斷發(fā)展，各種類型的離心機(jī)也在不斷地更新?lián)Q代，而且各種新型離心機(jī)也在不斷涌現(xiàn)。1.1.2離心機(jī)的分離過程及分類 離心分離根據(jù)操作原理可區(qū)分為兩類不同的過程-離心過濾和離心沉降。而其相應(yīng)的機(jī)種又可區(qū)分為過濾式離心機(jī)和沉降式離心機(jī)。離心過濾過程從廣義的概念上來

14、說，可理解為包括加料、過濾、洗滌、甩干和卸渣等五個步驟。如果就狹義的概念而言，可分為兩個物理階段：生成濾渣和壓緊濾渣。第一個階段與普通過濾原理在原則上相近似，但其推動力不同；而第二階段與普通過濾的規(guī)律根本不同。離心沉降過程也可以分為兩個物理階段：固體顆粒的沉降和形成密集的沉渣層。前者遵從固體在流體中的相對運(yùn)動規(guī)律，而后者則遵從土壤力學(xué)的基本規(guī)律。離心沉降過程本身又可以分為離心沉降和離心分離。在離心過濾和離心沉降分離固體顆粒過程中都具有“壓縮”現(xiàn)象，這個現(xiàn)象很值得重視。在離心過濾過程中，這種壓縮效應(yīng)減小了沉渣的空隙，反而有助于降低沉渣的含濕量。 離心機(jī)種類繁多，可按分離原理、操作目的、操作方法、

15、結(jié)構(gòu)形式、分離因素、卸料方式等分類，見圖1-1。圖1-1 離心機(jī)的分類1.1.3離心機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍 離心機(jī)的主要特點(diǎn)，一是使用廣；二是對物料的使用性較強(qiáng)；三是產(chǎn)品的規(guī)格多、變形多。離心機(jī)一般是工藝流程中的后處理設(shè)備，直接關(guān)系到產(chǎn)品的最終質(zhì)量。離心機(jī)和其它分離機(jī)械相比，不僅能得到含濕量低的固相和高純度的液相，而且具有節(jié)省勞力、減輕勞動強(qiáng)度、改善勞動條件，并且有連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、自動遙控、操作安全可靠和占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。因此，自1836年第一臺工業(yè)用的三足式離心機(jī)在德國問世，迄今一百多年來已獲得很大的發(fā)展。各種類型的離心機(jī)品種繁多，各有特色，正在向提高技術(shù)參數(shù)、系列化、自動化方向發(fā)展，且組合轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)增

16、多，專用品種越來越多?，F(xiàn)在離心機(jī)已廣泛應(yīng)用于化工、石油提煉、輕工、醫(yī)藥、食品、紡織、煤炭、選礦、船舶、環(huán)保、軍工等各個部門。如濕法采煤的煤粉回收；石油開采的鉆井泥漿凈化回用；鈾同位素的濃縮；污水處理的污泥濃縮和脫水；石油化工產(chǎn)品的精制；抗菌素、農(nóng)藥的提取；牛乳、酵母、啤酒、果汁、砂糖、桔油、動植物油、米糠油淀粉等食品的制造；織品纖維脫水；潤滑油、燃料油的提純等都需要使用離心機(jī)。離心機(jī)已成為國民經(jīng)濟(jì)各部門廣泛應(yīng)用的一個通用機(jī)械。 過濾介質(zhì)作為過濾分離機(jī)械的心臟材料，其質(zhì)量直接決定著整個機(jī)器設(shè)備的性能。過濾介質(zhì)有很高的性能要求：要保證較高的過濾速度、較低的濾液濃度、較少的物料損耗，同時，介質(zhì)應(yīng)該擁

17、有較好的再生能力和較長的使用壽命。 目前我國的過濾材料年需求量約為5000萬平方米，生產(chǎn)中尚需進(jìn)口部分國外濾布。目前用于分離機(jī)械的傳統(tǒng)的過濾材料主要有滌綸、丙綸、尼龍、腈綸、粘膠纖維和棉花等。在一些特殊的工作條件下，如過濾濃酸、濃堿或在高溫下工作，這就需要功能性極強(qiáng)的材料做過濾介質(zhì)。適合于這些物料過濾的材料有新型的玻璃纖維濾布和聚四氟乙烯濾布等。此外，采用水微孔陶瓷、微機(jī)樹脂、燒結(jié)金屬材料和無機(jī)晶須等新型的過濾材料在很大程度上得到了開發(fā)，有的已經(jīng)進(jìn)入應(yīng)用階段。另外，膜過濾技術(shù)包括反滲透、超濾和微濾也得到了廣泛應(yīng)用和大力發(fā)展。國外在過濾材料研究、生產(chǎn)、應(yīng)用中，都已形成了一個較完整的系統(tǒng)。其材料開

18、發(fā)朝非織布過濾材料、聚四氟乙烯、芳香族聚酯胺纖維、碳纖維、金屬纖維的方面發(fā)展。在工業(yè)發(fā)達(dá)國家如美國和日本，非織造濾布材料占總濾布材料的55%以上，西歐占75%。由于世界工業(yè)的發(fā)展面臨如何節(jié)省能源，有效利用資源，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，因此，過濾與分離機(jī)械方向正朝著下面幾個方向發(fā)展：1大型化、高參數(shù)由于能源、資源、環(huán)保等工業(yè)的發(fā)展都是需要單機(jī)能力大，所以大型化、高參數(shù)的設(shè)備主要表現(xiàn)為：（1）臥式螺旋卸料離心機(jī)，出現(xiàn)直徑為11.5以上及分離因素為10000的螺旋離心機(jī)，碟片離心機(jī)的直徑更可以達(dá)到1500mm。（2）刮刀離心機(jī)。alfa-laval、krauss-maffi公司普通型與虹吸型刮刀卸料離心機(jī)均有

19、2m左右的產(chǎn)品。robotal公司生產(chǎn)的刮刀卸料離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓直徑d=2100mm、功率110kw。（3）三足離心機(jī)直徑達(dá)3m。大直徑、自動卸料、密閉液壓刮刀、自動清洗，虹吸三足離心機(jī)。2節(jié)能型、復(fù)合型隨著分離機(jī)械向大型化發(fā)展，如何降低單位處理量能耗是當(dāng)務(wù)之急。因此，離心機(jī)如何用最小的能耗提高其濾餅脫水效果得到最干的濾餅，或為后續(xù)的干燥工業(yè)節(jié)能。因此，有大量的節(jié)能型過濾與分離設(shè)備出現(xiàn)。（1）螺旋離心機(jī)增加擠壓段。（2）各種離心機(jī)普遍采用變頻（雙變頻）或液力傳動，比干燥脫液大大節(jié)能，有適宜的分離因素，啟動階段的功耗合理。（3）過濾、洗滌加干燥三合一。3增加過濾分離推動了刮刀卸料離心機(jī)、三足離心機(jī)增加

20、虹吸作用。增加虹吸作用后可增加推動力，提高過濾速度、處理量，調(diào)節(jié)生產(chǎn)周期，濾布正反面均可洗滌。帶式真空過濾機(jī)在過濾帶的卸渣端增加簡易的壓榨裝置，使過濾推動力為真空與加壓，同時有蒸汽強(qiáng)化對濾餅水分蒸發(fā)。4機(jī)械化、自動化、智能化最典型的是板框及廂式加壓過濾機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)是能適應(yīng)多種操作工藝，缺點(diǎn)是勞動強(qiáng)度大，從它改進(jìn)為廂式到增加壓榨隔膜，同時在自動拉板、自動振打、自動洗滌，刮去殘余濾餅、自動壓緊、自動補(bǔ)償裝置等全面自動化、機(jī)械化及改善勞動條件等方面有了長足的進(jìn)步，實現(xiàn)了無人操作。在設(shè)計上，完美設(shè)計型，模塊化設(shè)計等十分普及。1.1. 4螺旋卸料沉降式離心機(jī)的概況螺旋卸料沉降式離心機(jī)是高速運(yùn)轉(zhuǎn)、連續(xù)進(jìn)料、

21、分離分級、螺旋推進(jìn)器卸料的離心機(jī)。螺旋卸料沉降式離心機(jī)分為立式螺旋卸料沉降式離心機(jī)和臥式螺旋卸料沉降式離心機(jī)。本文研究的是臥式螺旋卸料沉降式離心機(jī)。該離心機(jī)已廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、煤炭、醫(yī)藥、輕工、食品等工業(yè)部門和污水處理工程。它利用離心沉降法萊分離懸浮液，能連續(xù)操作、處理量大、無濾布和濾網(wǎng)、單位產(chǎn)量的耗電較少、適應(yīng)性強(qiáng)、維修方便、能長期運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)用前景十分廣闊。 最初的臥式螺旋卸料離心機(jī)是由兩對開式齒輪傳動獲得轉(zhuǎn)鼓與螺旋之間的差轉(zhuǎn)速，以輸送沉渣并被應(yīng)用于淀粉工業(yè)上。真正現(xiàn)代的有使用價值的第一臺螺旋離心機(jī)首次使用了二級行星齒輪差速器。臥式螺旋卸料離心機(jī)出現(xiàn)后，由于具有突出的優(yōu)點(diǎn)而得到了迅速

22、的發(fā)展。在各種國際展覽會上，各種各樣的螺旋離心機(jī)，是所展出的離心機(jī)中最吸引人的機(jī)型，可見各國對螺旋離心機(jī)的重視。螺旋卸料沉降式離心機(jī)是國際上五十年代發(fā)明的機(jī)械，七十年代，我國開始引進(jìn)，國產(chǎn)化一些機(jī)型成為原化工部七五科技攻關(guān)項目。八十年代我國開始測繪，已測繪德國fiottwe公司、美國shap;ess公司、法國guinard公司、瑞典alfa-laval公司等國外著名公司生產(chǎn)的多種規(guī)格的離心機(jī)，并進(jìn)行仿制，國家當(dāng)時在全國組織6個生產(chǎn)廠家進(jìn)行仿制生產(chǎn)?，F(xiàn)國內(nèi)已能生產(chǎn)的螺旋卸料沉降式離心機(jī)有wl200、wl350、wl450、wl600、lw800、dlw430、lw350、lw400、lw500、

23、lw620等。隨著化學(xué)工業(yè)的飛速發(fā)展，各化工生產(chǎn)廠家對高精度、高質(zhì)量設(shè)備的需求量不斷增加。當(dāng)前各種類型的離心機(jī)品種繁多，各具特色，并且都向提高技術(shù)參數(shù)、系列化、機(jī)電一體化方向發(fā)展。螺旋卸料沉降離心機(jī)由于能夠連續(xù)出料，生產(chǎn)能力大，對物料的適應(yīng)性強(qiáng)，占地面積少等特點(diǎn)，因此應(yīng)用越來越廣泛。目前其發(fā)展速度很快，但從總體趨勢看：1、為了提高單機(jī)生產(chǎn)能力，采取加大轉(zhuǎn)鼓直徑，增加長徑比的方法，如guinard公司的d型螺旋卸料沉降式離心機(jī)，轉(zhuǎn)鼓直徑最大的為1500mm，長徑比還不到2。2、為了分離固相顆粒比較細(xì)，粘度大的懸浮液，采取提高轉(zhuǎn)子速度的方法，如阿法拉法公司生產(chǎn)的4500離心機(jī)，轉(zhuǎn)鼓直徑310mm，

24、轉(zhuǎn)速達(dá)7600r/min，這樣搞的轉(zhuǎn)速，目前我國還不能達(dá)到。3、目前國外離心機(jī)正向著機(jī)電一體化方向發(fā)展，已實現(xiàn)在離心機(jī)上對分離物料的自動檢測與調(diào)節(jié)，機(jī)械性能自動保護(hù)，振動的隨機(jī)檢測和自動報警，過載保護(hù)分離反饋等。我國目前已開始注意機(jī)電一體化的研究與應(yīng)用，但在離心機(jī)方面也只是剛剛起步。4、適應(yīng)不同物料及工況的需要，目前國內(nèi)外離心機(jī)制造廠又推出來許多不同型號的防爆型離心機(jī)，用于易燃易爆場合的物料分離。本課題主要研究的對象是臥式螺旋卸料沉降式離心機(jī)。以下簡稱臥螺沉降式離心機(jī)。近來由于石油化學(xué)工業(yè)的迅猛發(fā)展，以及污水治理的需要，使臥螺沉降式離心機(jī)得到了進(jìn)一步的發(fā)展。例如在合成塑料（聚氯乙烯、聚丙烯）及

25、合成纖維（聚對苯二甲酸乙二酯）生產(chǎn)分離設(shè)備中，臥螺沉降式離心機(jī)是關(guān)鍵設(shè)備之一，在聚乙烯醇的生產(chǎn)中也要使用螺旋離心機(jī)；在污泥脫水中使用了高分子絮凝劑，使螺旋離心機(jī)的固相回收率大大提高，因而它成為污水治理的有效分離設(shè)備。在連續(xù)離心機(jī)中，臥螺沉降式離心機(jī)是對物料適應(yīng)性較好、應(yīng)用范圍較廣的一種離心機(jī)。1.2臥螺沉降式離心機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.2.1臥螺沉降式離心機(jī)的工作原理臥螺沉降式離心機(jī)的主要構(gòu)件有轉(zhuǎn)鼓、螺旋推進(jìn)器、變速器、過載保護(hù)裝置、卸渣裝置等等，如圖1-2所示。 工作原理是這樣的，在機(jī)殼內(nèi)，轉(zhuǎn)鼓和螺旋推進(jìn)器由兩個同心軸承相連接，主電動機(jī)通過三角皮帶輪帶動轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)鼓通過左軸承處的空心軸與

26、行星差速器的外殼相連接，行星差速器的輸出軸帶動螺旋推進(jìn)器與轉(zhuǎn)鼓作同向轉(zhuǎn)動，但轉(zhuǎn)速不一樣。若以表示轉(zhuǎn)鼓的絕對轉(zhuǎn)速，以表示螺旋推進(jìn)器的絕對轉(zhuǎn)速，表示二者的差轉(zhuǎn)速，若螺旋推進(jìn)器超前轉(zhuǎn)鼓即為正差轉(zhuǎn)速，反之為負(fù)差轉(zhuǎn)速。工程上常用轉(zhuǎn)差率來表示，一般=0.2-3%，采用正轉(zhuǎn)差率，物料所獲得的離心慣性力為轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速與差轉(zhuǎn)速所產(chǎn)生的離心慣性力之和，有利于沉降分離，而采用負(fù)轉(zhuǎn)差率時，有利于沉渣的輸送，而且可以減少由減速器傳送的功率，本課題的臥螺沉降式離心機(jī)是采用的正差轉(zhuǎn)速右旋。懸浮液從右端的中心加料管連續(xù)送人機(jī)內(nèi)，經(jīng)過螺旋推進(jìn)器內(nèi)筒加料隔倉的進(jìn)料孔進(jìn)到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)。在離心力的作用下轉(zhuǎn)鼓內(nèi)形成以環(huán)形液池，重相固體顆粒離心沉

27、降到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)表面而形成沉渣，由于螺旋葉片與轉(zhuǎn)鼓的相對運(yùn)動，沉渣被螺旋葉片推送到轉(zhuǎn)鼓的小端，送出液面并從排渣孔甩出。在轉(zhuǎn)鼓的大端蓋上開設(shè)有若干溢流口，澄清液便從此處流出。通過調(diào)節(jié)溢流擋板溢流口的位置、機(jī)器轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)鼓與螺旋推進(jìn)器的差速、進(jìn)料速度，就可以改變沉渣的含濕量和澄清液的含固量。當(dāng)過載或螺旋推進(jìn)器意外卡住時，保護(hù)裝置能自動斷塊主電動機(jī)的電源，停止進(jìn)料，防止意外事故的發(fā)生，確保安全。圖1-2 臥螺沉降式離心機(jī)簡圖 1.2.2臥螺沉降式離心機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)鼓的形狀有圓筒形、圓錐形、筒錐結(jié)合形。圓筒形有利于固相脫水，圓錐型有利于液相澄清，筒錐結(jié)合形兼有兩者特點(diǎn)，本課題所研究對象是筒錐結(jié)合形。在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)表

28、面為了減少筒壁的磨損和防止沉渣打滑通常焊有筋條或銼上溝槽，轉(zhuǎn)鼓的全長和直徑的比對分離來說是很重要的參數(shù)，愈難分離的物料所需要的比值就愈大，另外，轉(zhuǎn)鼓錐體部的錐角也對物料的輸送有很大的影響，對愈難輸送的沉渣，轉(zhuǎn)鼓的錐角也就愈小，因為這個可以避免產(chǎn)生回流現(xiàn)象，以便順利排渣，但是，轉(zhuǎn)鼓的錐角越小，臥螺沉降式離心機(jī)的沉降面積越小，使用效率也就越低。值得一提的是，一種轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)即雙錐結(jié)構(gòu)，它既能增大沉降面積又能使沉渣順利排出。這種雙錐結(jié)構(gòu)大大的增加了物料在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的停留時間，這就非常有利于分離沉降能力差的難分離物料，因為對這種物料來說，決定其生產(chǎn)能力的主要因素是物料在轉(zhuǎn)鼓中的停留的時間。而且，雙錐結(jié)構(gòu)還可以

29、用作輕、重液體和固體的三相分離。雙錐結(jié)構(gòu)使轉(zhuǎn)鼓的長度變短，處理量變大，液池變深，節(jié)約了用于克服空氣阻力和其它阻力的動力及其它能耗。在轉(zhuǎn)鼓的排渣口處，為了使出了液面的沉渣繼續(xù)脫水，并且不讓離心出來的液體隨沉渣一起從排渣口排出增加排出沉渣的含濕量，在排渣口處設(shè)置了一個擋板結(jié)構(gòu)，擋板形式多種多樣，此處暫介紹一種可以控制濾餅流動的可調(diào)閥門。這個閥門安在液池的上部位。它的底部固定在輸送器上，它的頂端與轉(zhuǎn)鼓壁形成的空間供沉渣流動。這使得只有靠近轉(zhuǎn)鼓的沉渣才能排出去?？拷D(zhuǎn)鼓的沉渣受到覆蓋在其上沉渣的壓榨，使得這一部分沉渣成為所有沉渣中最干燥的一部分。在表面上的那些較濕的沉渣將被輸送回液池，在最終作為干沉渣

30、排出之前作反復(fù)循環(huán)。這些回流量這要與受阻濾餅的高度，物料輸入量、沉渣干燥程度、及其流變性有關(guān)。在實際操作條件下的最佳閥門開啟位置根據(jù)現(xiàn)場調(diào)整而定。螺旋推進(jìn)器也是臥螺沉降式離心機(jī)的一個主要部件，它的主要作用是輸送沉渣和順利排掉濾渣。它由螺旋葉片、內(nèi)筒和進(jìn)料管組成，它的螺旋葉片為了平衡，通常是雙頭螺旋，螺距需根據(jù)實際情況而定，葉片的材料具有高耐磨性。葉片的傾角一般有兩種，一種是螺旋葉片垂直于轉(zhuǎn)鼓母線，在轉(zhuǎn)鼓錐筒段，葉片傾角等于轉(zhuǎn)鼓錐段的半角，另一種是葉片母線垂直于轉(zhuǎn)鼓的回轉(zhuǎn)軸線，但是經(jīng)過試驗，有時在錐段也可以采用葉片傾角大于轉(zhuǎn)鼓錐段的半角的設(shè)計結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的輸渣效果好而且省功，減少磨損。本課題采

31、用葉片母線垂直于轉(zhuǎn)鼓錐段母線，即。葉片采用板材，按一個導(dǎo)程通過計算展開、下料、成型組裝焊接而成的。螺旋葉片的下料展開可以用圖解展開法和計算展開法。在螺旋推進(jìn)器處設(shè)置一些壓榨結(jié)構(gòu)，可以形成一種新型的臥螺沉降式離心機(jī)即壓榨式臥螺沉降式離心機(jī)。一般有在螺旋筒體上設(shè)置壓榨板，在螺旋槽內(nèi)設(shè)置壓榨棍，在螺旋筒體上設(shè)置壓力囊，在螺旋葉片推料面上設(shè)置壓力囊等幾種情況。對于這種機(jī)型，需要注意防止固相沉渣的阻塞，因此都帶有差轉(zhuǎn)速自動控制系統(tǒng)。內(nèi)筒的主要作用是接受分布和加速懸浮液。內(nèi)筒為了使懸浮液進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的沉降效果更好，可以采用多種設(shè)計方案。它的主要方法是讓懸浮液在內(nèi)筒的出口處的徑向速度最小，這樣就使得懸浮液在徑

32、向停留時間加長，有利于懸浮液的沉降分離。目前，有一些國外專利就內(nèi)筒設(shè)計做了專門的探討。差速器一般是擺線針輪行星變速器和漸開線行星齒輪差速器，使轉(zhuǎn)鼓和螺旋推進(jìn)器之間保持一定的差轉(zhuǎn)速的同向旋轉(zhuǎn)。過載保護(hù)裝置有機(jī)械式、機(jī)械液壓式和電控機(jī)械等。 1.2.3臥螺沉降式離心機(jī)的技術(shù)參數(shù)及優(yōu)缺點(diǎn) 螺旋卸料沉降式離心機(jī)主要操作參數(shù)為：轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)鼓與輸送螺旋間的差轉(zhuǎn)速、溢流孔位置和進(jìn)料速度。主要結(jié)構(gòu)參數(shù)為：轉(zhuǎn)鼓大端內(nèi)直徑d、轉(zhuǎn)鼓長度l和轉(zhuǎn)鼓長徑比，轉(zhuǎn)鼓半錐角，以及輸料螺旋的螺旋頭數(shù)和螺距。螺旋卸料沉降式離心機(jī)參數(shù)范圍：轉(zhuǎn)鼓直徑160mm1600mm轉(zhuǎn)鼓長徑比1轉(zhuǎn)鼓半錐角差轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的固相粒度0.0052mm

33、懸浮液固相濃度液池深度與直徑比值0.052生產(chǎn)能力最大190立方米每時螺旋卸料沉降式離心機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)：1、自動連續(xù)操作，不需要用濾布，能長期連續(xù)運(yùn)行，維護(hù)簡便。2、應(yīng)用范圍廣泛，可用于固體脫液，液體澄清，固體顆粒按粒度分級，以及用于液-液-固分離等。3、對物料的適應(yīng)性大，能分離的固體粒度范圍，懸浮液的體積濃度范圍2波動對分離效果影響不大。4、結(jié)構(gòu)緊湊，容易實現(xiàn)結(jié)構(gòu)上的密閉，密閉式機(jī)器可在一定的正壓下操作。5、單機(jī)生產(chǎn)能力大，分離質(zhì)量比較高，操作費(fèi)用低，占地面積小。螺旋卸料沉降離心機(jī)的缺點(diǎn)是：沉渣的含濕量一般比過濾式離心機(jī)稍高，大致與真空過濾機(jī)相等；雖然能對沉渣進(jìn)行洗滌，但洗滌效果不好：結(jié)構(gòu)較復(fù)

34、雜，機(jī)器造價高。1.3臥螺沉降式離心機(jī)的新型驅(qū)動方式介紹 傳動裝置是臥螺沉降式離心機(jī)中最為復(fù)雜而又極為重要的部件，傳統(tǒng)的類型很多，有機(jī)械式、液壓式、電磁式等，其中行星傳動最為廣泛，液壓最為先進(jìn)且可無級調(diào)速。隨著臥螺沉降式離心機(jī)技術(shù)的發(fā)展，新型的傳動方式以及結(jié)構(gòu)得到了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用，在傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上，發(fā)展處了例如雙重電機(jī)驅(qū)動、零轉(zhuǎn)速差速器、改進(jìn)型液壓馬達(dá)驅(qū)動、可控制扭矩的感應(yīng)電磁式差速器等新技術(shù)，下面就這幾項技術(shù)作簡要介紹。（1）雙重電機(jī)驅(qū)動隨著離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓尺寸的增大和工作轉(zhuǎn)速的提高，電動機(jī)的負(fù)載將增大。為了達(dá)到離心機(jī)的工作轉(zhuǎn)速，需要克服離心機(jī)的慣性、空氣阻力、摩擦阻力等，這使得驅(qū)動電機(jī)產(chǎn)生高電流

35、及較長的啟動時間，并在電機(jī)上產(chǎn)生了較大的熱載荷和熱應(yīng)力。如果離心機(jī)的啟動功率超過電機(jī)的極限，就要采用重型電機(jī)等特殊形式（采用附加結(jié)構(gòu)和特殊的抵抗內(nèi)熱的材料），然而電機(jī)的尺寸和支架的重量將相應(yīng)的增大。而雙重電機(jī)驅(qū)動是由兩個電機(jī)協(xié)同工作，至少是在啟動時兩電機(jī)配合，提供啟動所需的能量，并相應(yīng)的減少每個電機(jī)上的電壓和電流，也就是減少了電機(jī)上的熱載荷，在達(dá)到操作轉(zhuǎn)速后，第一個電機(jī)繼續(xù)驅(qū)動離心機(jī)，而第二個電機(jī)可能處于閑置狀態(tài)，如圖1-3所示。圖1-3 雙重電機(jī)驅(qū)動示意圖但受此啟發(fā)，我們也可以將該結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，使得一個電機(jī)直接帶動轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動，而另一個電機(jī)直接帶動螺旋輸送器轉(zhuǎn)動，從而可以使得二者獨(dú)立的轉(zhuǎn)動，即為

36、雙驅(qū)動，本課題就是采用此種的雙驅(qū)動結(jié)構(gòu)，從而就省略了差速器。通過變頻器改變兩個電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而直接改變轉(zhuǎn)鼓和螺旋輸送器的轉(zhuǎn)速，很大程度上方便了控制。而且，用plc編程控制電機(jī)，自動實現(xiàn)過載保護(hù)，從而也可以省略了過載保護(hù)裝置，簡化了整體結(jié)構(gòu)。如下圖1-4所示：圖1-4 兩變頻器分別驅(qū)動的臥螺離心機(jī)系統(tǒng)（2）“零轉(zhuǎn)差”差速器轉(zhuǎn)鼓與螺旋葉片的轉(zhuǎn)速差是螺旋卸料離心機(jī)的主要參數(shù)之一，其值直接影響排渣能力、螺旋轉(zhuǎn)矩及澄清效果。由于螺旋葉片與轉(zhuǎn)鼓之間有相對運(yùn)動，進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓的液體除沿轉(zhuǎn)鼓軸向作層流運(yùn)動外，處于螺旋轉(zhuǎn)鼓處的液體還具有與螺旋一樣的相對于轉(zhuǎn)鼓的角速度和軸向速度。螺旋攪動產(chǎn)生湍流，使已經(jīng)沉降的粒子重新浮

37、起，對分離產(chǎn)生不良結(jié)果。“零轉(zhuǎn)差”差速器是在傳動裝置中增加了一個超越離合器，將擺線針輪與超越離合器制成一體，如圖1-5所示。這種裝置改變了離心機(jī)的工作方式，在工作中連續(xù)進(jìn)料、分離、排液與卸渣交替進(jìn)行。在進(jìn)料并進(jìn)行固液分離過程中，采用零轉(zhuǎn)差工作，通過離合器的作用使差速器整體旋轉(zhuǎn)。此時，轉(zhuǎn)鼓與螺旋以相同的速度同向旋轉(zhuǎn)，在分離過程中連續(xù)進(jìn)料和排出分離液。當(dāng)沉降在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的沉渣層累積到一定厚度，停止進(jìn)料，啟動輔助電機(jī)，此時，螺旋與轉(zhuǎn)鼓以一定的差速度同向旋轉(zhuǎn)，完成卸渣。這種結(jié)構(gòu)的離心機(jī)，由于分離液在分離和排液過程中，轉(zhuǎn)鼓與螺旋無相對運(yùn)動，液體沿螺旋通道流動時沿轉(zhuǎn)鼓軸向作層流運(yùn)動，延長了液體在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的停留時

38、間，避免了已沉降的粒子重新浮起，分離效果顯著提高。圖1-5 “零轉(zhuǎn)差”差速器示意圖（3）液壓馬達(dá)的改進(jìn)該裝置的目的是用以個液壓系統(tǒng)同時加速和控制轉(zhuǎn)鼓的傳動并為差速裝置的液壓馬達(dá)提供液壓介質(zhì)。與傳統(tǒng)的液壓驅(qū)動差速器的裝置相比，它不必再用另一個裝置來提供液壓馬達(dá)的液壓介質(zhì)，從而減少驅(qū)動的功率。為了達(dá)到上述目的，該裝置在主電動機(jī)和轉(zhuǎn)鼓之間附加一個泵。泵的壓力管路提供給差轉(zhuǎn)速裝置的液壓馬達(dá)以液壓介質(zhì)。在液壓馬達(dá)和泵之間有一個調(diào)節(jié)閥，當(dāng)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速降低、離心力降低時，調(diào)節(jié)閥可以調(diào)節(jié)液壓介質(zhì)的進(jìn)給量，從而使差速器裝置的扭矩降低。（4）可控制扭矩的感應(yīng)電磁式差速器感應(yīng)式螺旋輸送器的電機(jī)直接或間接與螺旋輸送器相連

39、，感應(yīng)式電機(jī)由一個速度扭矩控制器控制。速度扭矩控制器有一個測速計，該測速器分別連接著螺旋輸送器和轉(zhuǎn)鼓，以測量轉(zhuǎn)鼓和螺旋輸送器的速度。速度扭矩控制器還包括一個矢量控制反轉(zhuǎn)器，它可以獨(dú)立的控制感應(yīng)式螺旋輸送器電機(jī)的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流。矢量控制反轉(zhuǎn)器可以根據(jù)測速器的速度狀態(tài)對電機(jī)的轉(zhuǎn)速做出相應(yīng)的調(diào)整，并是扭矩保持不變。也就是說如果螺旋輸送器的扭矩增大，則差轉(zhuǎn)速增大，固體的傳輸速度增大，物料的處理速度加快。相反的，如果螺旋輸送器的扭矩減小，差轉(zhuǎn)速減小，使得固體的輸送速度減小，所以物料的處理速度變慢。因此，使固體在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的停留時間變長，固結(jié)作用增強(qiáng)，從而達(dá)到使扭矩保持恒定的目的。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于螺旋輸送

40、器的獨(dú)立旋轉(zhuǎn)，與轉(zhuǎn)鼓沒有任何動力學(xué)上的聯(lián)系，英雌并不需要齒輪差速器和液壓馬達(dá)，減輕了整個設(shè)備的重量，使得速度扭矩控制器可以對速度和扭矩進(jìn)行精確的控制，該裝置并不需要過載保護(hù)裝置。感應(yīng)式電動機(jī)進(jìn)行單獨(dú)的支撐，因而可以提高軸承的使用壽命。 1.4課題來源 本課題為學(xué)校命題。立題依據(jù)為：近年來河流湖泊有各類浮躁生長，污染了水源，破壞了環(huán)境，由于浮躁細(xì)小，一般的分離設(shè)備不能適用于藻水分離，因此需要一種高效率的分離設(shè)備。1.5課題研究的內(nèi)容和意義 本課題所研究的臥螺沉降離心機(jī)主要用來分來河流湖泊中的各類浮躁物尤其是藍(lán)藻。由于藍(lán)藻的密度比水的密度小，藍(lán)藻漂浮在水面上，因而要對現(xiàn)有的離心機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)

41、，而且所采用的是雙電機(jī)驅(qū)動。脫水前藍(lán)藻中的含水量達(dá)70%80%左右，而經(jīng)過離心脫水后，濾餅即藍(lán)藻渣中含水量為10%。本文作者繪制了雙驅(qū)動臥式螺旋離心機(jī)300其中包括螺旋輸送器以及轉(zhuǎn)鼓等主要零部件，對臥式螺旋離心機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)達(dá)到了很熟悉的程度，查閱了國內(nèi)外大量的相關(guān)文獻(xiàn)，了解了有關(guān)臥螺沉降式離心機(jī)的理論分析和研究成果，包括一些在理論和結(jié)構(gòu)上有創(chuàng)新的專利文獻(xiàn)。這些有助于熟悉臥螺沉降式離心機(jī)的整體結(jié)構(gòu)和具體部件，為本課題的開展準(zhǔn)備了理論基礎(chǔ)和實踐基礎(chǔ)。雙驅(qū)動臥螺沉降式離心機(jī)300750技術(shù)特性如下表所示：轉(zhuǎn)鼓端電動機(jī)功率kw 工作介質(zhì)藍(lán)藻漿液螺旋端電動機(jī)功率kw轉(zhuǎn)鼓最大直徑mm300轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速rpm2

42、700分離因素1200螺旋輸送器差轉(zhuǎn)速rpm20主軸承跨距mm最大處理能力/ h10設(shè)備總重量kg 由于本課題所采用的是雙電機(jī)驅(qū)動，一個電機(jī)直接與轉(zhuǎn)鼓相連，帶動轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動；一個電機(jī)與螺旋輸送器相連，帶動螺旋輸送器轉(zhuǎn)動，二者互不干涉，但轉(zhuǎn)速不同，兩者存在轉(zhuǎn)速差，從而實現(xiàn)推料卸料并最終完成分離。也正因為這個轉(zhuǎn)速差的存在，從而整體結(jié)構(gòu)中就不需要差速器結(jié)構(gòu)了。更者，兩個電機(jī)可以分別獨(dú)立的通過變頻器控制，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，而且還可以連接plc控制面板，自動實現(xiàn)過載保護(hù)，從而也就不需要過載保護(hù)裝置了。因此，這兩個電動機(jī)，包括功率、轉(zhuǎn)速、結(jié)構(gòu)以及與轉(zhuǎn)鼓和螺旋輸送器的連接等成為本課題設(shè)計的關(guān)鍵所在。本文從轉(zhuǎn)鼓和螺旋輸送

43、器的結(jié)構(gòu)開始著手，分別計算出各自所需轉(zhuǎn)速和在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中所消耗的功率，兼并考慮整體結(jié)構(gòu)的尺寸要求，正確選擇這兩個電動機(jī)。振動問題是離心機(jī)械常見的問題，嚴(yán)重時影響機(jī)器設(shè)備的正常工作。因此，對其進(jìn)行分析計算是非常必要的。在對臥式螺旋離心機(jī)的振動進(jìn)行分析計算時，采用pro/e建模，在該模型的計算分析里面找出重心位置，以及相應(yīng)的參數(shù)。本課題的一個難點(diǎn)是：對已有的模型進(jìn)行分析計算，雖然目前有許多商業(yè)軟件適合轉(zhuǎn)子動力學(xué)的分析，但由于該臥螺沉降式離心機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，用這些軟件來計算臥螺沉降式離心機(jī)整機(jī)的動力特性并不完全適合，不是軟件本身的缺陷，就是目前沒條件應(yīng)用一些軟件。對比之下，本文最終通過pro/e里的“高

44、級仿真”即有限元分析來完成計算和分析。當(dāng)前，離心機(jī)已成為固液分離技術(shù)的主要設(shè)備之一，因此，對離心機(jī)的使用也提出了許多更高的要求，要求其適應(yīng)于更多種類的物料，型號、規(guī)格更具多樣性，尤其是其自動化程度及生產(chǎn)能力都應(yīng)當(dāng)有大幅度的提高。近幾年來看，我國已經(jīng)加入世貿(mào)組織，離心機(jī)的國內(nèi)外市場必將前景廣闊，同時，對離心機(jī)的技術(shù)理論的合作與交流也必將越來越多，這正是對離心機(jī)理論和實踐發(fā)展難得的契機(jī)。隨著離心機(jī)應(yīng)用市場容量的不斷擴(kuò)大，臥螺沉降式離心機(jī)的應(yīng)用也必將越來越廣。研究、開發(fā)這種離心機(jī)，不僅可以從實踐上積累更多的經(jīng)驗，在理論研究上必將為設(shè)計制造部門提供可靠的理論依據(jù)和計算方法，這正是本文研究的目的和意義所

45、在。第2章 離心機(jī)整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計2.1 轉(zhuǎn)鼓的設(shè)計2.1.1 計算數(shù)據(jù)及參數(shù)選擇由設(shè)計要求知：轉(zhuǎn)鼓的最大直徑d=300mm，最大長度l=750mm，則長徑比為l/d=2.5。取轉(zhuǎn)鼓的最大轉(zhuǎn)速為n=2700r/min，則角速度，分離因素為根據(jù)脫水區(qū)的影響因素，轉(zhuǎn)鼓半錐角取，取20r/min。如圖2-1所示，取轉(zhuǎn)鼓圓錐小端出渣口半徑=90mm，沉降區(qū)半徑=120mm，轉(zhuǎn)鼓半徑為=150mm，則 0.8 圖2-1 轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)簡圖2.1.2 轉(zhuǎn)鼓的強(qiáng)度計算 圓筒形轉(zhuǎn)鼓壁厚為 圓錐形轉(zhuǎn)鼓壁厚為 本設(shè)計中，轉(zhuǎn)鼓的圓錐形大口處周向應(yīng)力最大，故壁厚按大口處計算，因此，按圓錐形轉(zhuǎn)鼓壁厚計算得：式中，r為轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)半

46、徑；k為轉(zhuǎn)鼓中物料的填充系數(shù)， 為焊縫的強(qiáng)度系數(shù)； 為轉(zhuǎn)鼓壁材料的許用應(yīng)力； 為轉(zhuǎn)鼓的半錐角。許用應(yīng)力選取下列兩值中的較小者： ; 式中， 為設(shè)計溫度下材料的屈服極限； 為設(shè)計溫度下材料的強(qiáng)度極限； 為屈服極限的安全系數(shù)，一般為22.5； 為強(qiáng)度極限的安全系數(shù)，一般為3.54。本設(shè)計中，轉(zhuǎn)鼓材料為，密度kg/，焊縫系數(shù)為 ，藍(lán)藻密度 950kg/，轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)半徑為r=0.15m，轉(zhuǎn)鼓半錐角為，角速度282.6rad/s。根據(jù)圓錐形轉(zhuǎn)鼓壁厚計算公式：式中，；;轉(zhuǎn)鼓的許用應(yīng)力計算如下：由機(jī)械手冊查得： ；取 ；則 ；取最小值 ，并將上述各值代入壁厚計算式，則得：根據(jù)鋼板的標(biāo)準(zhǔn)厚度，考慮到圓筒及圓錐部

47、分的加工制造方便、腐蝕裕量以及本文要求的尺寸結(jié)構(gòu)等因素，取 。經(jīng)過pro/e建模，轉(zhuǎn)鼓的實體結(jié)構(gòu)如圖2-2所示：圖2-2 轉(zhuǎn)鼓的實體模型對其進(jìn)行有限元分析，應(yīng)力分布如下圖2-3所示：圖2-3 轉(zhuǎn)鼓有限元分析可知，其強(qiáng)度基本符合要求。2.2 螺旋輸送器的設(shè)計 螺旋輸送器主要由內(nèi)筒和螺旋葉片組成。2.2.1 內(nèi)筒的設(shè)計 內(nèi)筒的結(jié)構(gòu)簡圖如下圖2-4所示。由于螺旋輸送器是安裝在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部的，因此，根據(jù)轉(zhuǎn)鼓的尺寸以及整體的結(jié)構(gòu)，基本確定內(nèi)筒的尺寸如下圖所示，取其壁厚也為10mm，內(nèi)徑為140mm。內(nèi)筒選用的材料與轉(zhuǎn)鼓相同，也為，則根據(jù)轉(zhuǎn)鼓的強(qiáng)度計算公式亦可知內(nèi)筒強(qiáng)度符合要求。在此不做具體計算校核，下文將對

48、其進(jìn)行有限元分析，以檢驗強(qiáng)度是否真正達(dá)到要求。圖2-4 內(nèi)筒的結(jié)構(gòu)簡圖2.2.2 螺旋葉片的設(shè)計現(xiàn)今的臥螺離心機(jī)設(shè)計中，直段和錐段的螺旋一般采用等螺距，其所采用的螺旋輸送器等螺距設(shè)計技術(shù)，雖然滿足沉渣在螺旋干燥段通過的空間變小，但其空間變小的趨勢太慢，導(dǎo)致其沉降效果大大降低；尤其是對于難分離的物料或當(dāng)物料含固量低的時候，臥螺離心機(jī)的脫水后沉渣含水量較高，很難達(dá)到處理要求。為此，本文在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)：螺旋葉片由兩部分組成：直段部分和錐斷部分。直段部分螺旋螺距為一定值，螺距s一般按s/d取0.20.5，這里取s=63mm，螺旋角。錐段部分螺距也為一定值，但螺距比直段部分小，本文取31mm

49、。 螺旋葉片的外圓輪廓線與所對應(yīng)的配套轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)壁平行，即要求螺旋葉片的母線與轉(zhuǎn)鼓錐段母線垂直，且螺旋葉片與所對應(yīng)的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁的間隙不小于2mm，但由于本文分離的對象是藍(lán)藻漿液，藍(lán)藻渣的密度比水的密度要小，是漂在水面上的，因此在沉降區(qū)，水靠近轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)壁，藍(lán)藻渣在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上，故而螺旋葉片與所對應(yīng)的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁的間隙取最大為10mm。 這種臥螺離心機(jī)輸送結(jié)構(gòu)，通過對于干燥區(qū)的螺旋輸送器錐段部分采用減小螺距的辦法，使得沉渣在干燥區(qū)通過的空間比直段部分大大減??；且沉渣除受到徑向的離心機(jī)壓迫外，還受到螺旋輸送器對它的雙軸向擠壓力，藍(lán)藻在干燥區(qū)內(nèi)受到更充分的擠壓后將其內(nèi)部的水分?jǐn)D出，沉渣含水量又大大的降

50、低，提高了分離效果。目前所使用的葉片如下圖2-5所示，螺旋輸送器通過葉片把物料均恒的從底端推到頂端出料，當(dāng)前臥螺離心機(jī)的葉片主要是用不銹鋼制作的，經(jīng)退火或固溶處理后直接焊接在內(nèi)筒外圓柱面上的，然后直接用于生產(chǎn)大大減短了臥螺離心機(jī)的使用壽命，特別是對具有耐磨的腐蝕性物料，根本不能用普通的臥螺離心機(jī)進(jìn)行分離，對臥螺離心機(jī)的推廣運(yùn)用起了關(guān)鍵性的扼止作用。 圖2-5 改進(jìn)前結(jié)構(gòu) 圖2-6 改進(jìn)后的結(jié)構(gòu) 為此，本文在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)。如圖2-6所示，在葉片本體1的邊沿11上堆焊有硬質(zhì)合金層12，然后噴鍍碳化鎢鍍層13。優(yōu)選地，硬質(zhì)合金采用鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金，特別優(yōu)選碳化鎢或碳化鈦材料。此改進(jìn)結(jié)構(gòu)具

51、有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）提高了臥螺離心機(jī)的葉片使用壽命，使用壽命比普通臥螺離心機(jī)的葉片長510倍左右，并可長期滿負(fù)荷連續(xù)使用，大大提高了生產(chǎn)效率，減少了投資成本；（2）由于螺旋葉片具有高耐磨性，因而隨時間的推移，轉(zhuǎn)鼓與螺旋葉片間的間隙變化不明顯，直接穩(wěn)定了較好的分離效果，使臥螺離心機(jī)長期處于高效率、高分離效果和高穩(wěn)定的最佳狀態(tài)，對節(jié)能環(huán)保起到了不可估量的作用；（3）使臥螺離心機(jī)運(yùn)用到了各種領(lǐng)域中，增加了臥螺離心機(jī)的應(yīng)用范圍。 通過pro/e建模，得到螺旋輸送器的三維實體圖形如下圖2-7所示。圖2-7 螺旋輸送器的三維實體圖形2.3 離心機(jī)功率計算與電動機(jī)選擇 2.3.1 離心機(jī)功率的計算螺旋離心機(jī)的

52、功率包括以下幾方面：¨ 啟動轉(zhuǎn)鼓等轉(zhuǎn)動件所需功率¨ 使物料達(dá)到操作轉(zhuǎn)速所需功率¨ 軸承摩擦所需功率¨ 克服轉(zhuǎn)鼓、物料與空氣摩擦所需功率¨ 卸出沉渣所需功率上述五類功率計算在理論上可以進(jìn)行，但實際情況有出入。一般采用理論計算并參考實際生產(chǎn)情況確定合理的電機(jī)功率。（1）啟動轉(zhuǎn)鼓等轉(zhuǎn)動件所需功率的計算要使螺旋離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓等轉(zhuǎn)動部件轉(zhuǎn)速由靜止達(dá)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，必須有外界做功：式中外界所作的功，j 轉(zhuǎn)動件線速度，m/s 轉(zhuǎn)動件繞軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動慣量，啟動轉(zhuǎn)動件的平均功率為： = 式中啟動轉(zhuǎn)動件的平均功率，kw 啟動時間，s 離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓的角速度，367r/s計算轉(zhuǎn)

53、動件繞軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動慣量：1) 圓柱段轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)動慣量：式中圓柱段轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)動慣量 m旋轉(zhuǎn)體的質(zhì)量 k系數(shù)旋轉(zhuǎn)體的飛輪計算直徑 查表，取k=0.5，=0.368 式中轉(zhuǎn)鼓圓柱段的外徑，0.32m 轉(zhuǎn)鼓圓柱段的內(nèi)徑，0.30m 2) 圓錐段轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)動慣量其轉(zhuǎn)動慣量(計算比較繁瑣，通過pro/e有限元分析而得)轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)動慣量為j= j+ j=5.98 kg.考慮到螺旋葉片、螺旋軸、螺旋葉片軸等轉(zhuǎn)動件的轉(zhuǎn)動慣量，j=kj此處取k=1.35所有轉(zhuǎn)動件繞軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動慣量j=kj=8 kg.3) 啟動時間取啟動時間t=100s（離心機(jī)一般為30-240s）（2）使物料達(dá)到操作轉(zhuǎn)速所需功率的計算 對于連續(xù)加料的螺

54、旋離心機(jī)，加入的物料被分離為沉渣和分離液等，可分別求出操作中各組分所需功率，然后求其和。設(shè)單位時間中排出分離液和沉渣各組分的質(zhì)量、（kg/s）,各組分在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)卸出位置的半徑為、（m），則使加入物料達(dá)到工作轉(zhuǎn)速所需功率為： 物料每分鐘移動的距離s為：s=l×式中l(wèi)葉片距，0.08m； 轉(zhuǎn)速差，20r/min。s=l×=1.6m/min排渣能力可按下式計算：/60 式中g(shù)排渣能力，2570kg/h（詳見3.5）； 沉渣的厚度，m；固相密度，0.95/d轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑，0.3m則代入上式便得：88-22+1=0從中可解出=0.0067m又 =-式中 液池的平均厚度，m； 液池中水的厚度，m；已知=0.065m,則=-=0.0583m r=d/2-/2=0.14m r= d/2