小型臥式離心機(jī)葉片螺旋軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（三維）

畢業(yè)設(shè)計(jì)課題：小型臥式離心機(jī)葉片螺旋軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué)生姓名班級(jí)學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師專業(yè)系主任發(fā)放日期2021年月日摘要臥式螺旋卸料沉降式離心機(jī)簡(jiǎn)稱臥螺離心機(jī)是實(shí)現(xiàn)固液別離的關(guān)鍵設(shè)備。臥螺離心機(jī)工作時(shí),轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)鼓與螺旋輸料器之間的差速,決定著物料的別離效果和別離效率等,是離心機(jī)的重要控制參數(shù)。離心機(jī)的高效別離性能必須通過完善的自控系統(tǒng)才能得以實(shí)現(xiàn)。但別離過程作為典型的復(fù)雜工業(yè)過程,具有非線性、大時(shí)滯、時(shí)變、干擾大等特點(diǎn),無法建立精確的數(shù)學(xué)模型,至今沒有一套完整有效的別離方法。隨著離心機(jī)設(shè)備的要求越來越高,設(shè)備不斷更新,可靠性、易操作性、可監(jiān)視性和易維護(hù)性己是最根本的要求了。由繼電器組成的控制電路具有可靠性差、不易維護(hù)、不易監(jiān)視等缺點(diǎn),已不能適應(yīng)當(dāng)前的要求。隨著電子技術(shù)、軟件技術(shù)和控制技術(shù)飛速開展,可編程控制器控制已成為國內(nèi)外的主流控制方式。本文主要對(duì)臥式螺旋卸料沉降式離心機(jī)的根本生產(chǎn)能力進(jìn)行了計(jì)算求解，臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)的功率計(jì)算與電機(jī)選擇，擺線針輪差速器設(shè)計(jì)計(jì)算。關(guān)鍵字：臥式、離心機(jī)、葉片全套圖紙三維加153893706AbstractHorizontalscrewdischargesedimentationtypecentrifugeorhorizontalscrewcentrifugeisthekeytorealizethesolid-liquidseparationequipment.Horizontalscrewcentrifuge,drumrotatingspeedanddifferentialbetweendrumandspiralfeederlosing,determinestheseparationeffectofthematerialandtheseparationefficiencyandsoon,isanimportantcontrolparameterofthecentrifuge.Efficientseparationperformanceofthecentrifugemustbethroughtheperfectautomaticcontrolsystemcanberealized.Butseparationprocessasatypicalcomplexindustrialprocess,withnonlinear,largedelay,time-varying,greatinterference,unabletoestablishaccuratemathematicalmodel,sofarthereisnoasetofcompleteandeffectiveseparationmethod.Asthecentrifugeequipmentdemandishigherandhigher,constantlyupdatedequipment,reliability,operabilityandmaintainability,canmonitorthesexisthemostbasicrequest.Composedofrelaycontrolcircuitwithlowreliability,difficulttomaintenance,monitoringandothershortcomings,cannotmeettherequirementsofthecurrent.Astheelectronictechnology,softwaretechnologyandcontroltechnologyrapiddevelopment,PLCcontrolhasbecomethemainstreamofthecontrolmodeathomeandabroad.Inthispaper,thehorizontalscrewdischargesedimentationtypecentrifugebasicproductioncapacitywascalculatedtosolve,horizontalspiraldischargesettlingcentrifugepowercalculationandthechoiceofmotor,cycloidpingeardifferentialdesigncalculation.Keywords:Horizontal,centrifuge,leaf

目錄摘要 -2-Abstract -3-第一章緒論 -6-1.1課題研究背景 -6-1.2離心機(jī)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 -6-1.2.1國外研究現(xiàn)狀 -6-1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀 -7-1.3離心機(jī)設(shè)備的分類 -8-三足式離心機(jī) -9-1.3.2臥螺離心機(jī) -9-1.3.3碟式別離機(jī) -10-管式別離機(jī) -11-1.4本課題研究的意義 -12-第二章臥式離心機(jī)的生產(chǎn)力求解 -13-2.1生產(chǎn)能力分析 -13-2.2生產(chǎn)能力求解 -13-第三章臥式離心機(jī)的設(shè)備參數(shù)計(jì)算 -18-3.1功率計(jì)算 -18-3.1.1啟動(dòng)轉(zhuǎn)鼓等轉(zhuǎn)動(dòng)件所需功率 -18-3.1.2啟動(dòng)物料到達(dá)操作轉(zhuǎn)速所需功率 -21-3.1.3螺旋輸送沉渣所需功率 -23-3.2電機(jī)部件的求解及其選擇 -24-第四章差速裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 -26-4.1差速裝置的概述 -26-4.2差速裝置參數(shù)確實(shí)定 -29-第五章轉(zhuǎn)鼓設(shè)計(jì)機(jī)器壁厚計(jì)算校核 -39-第六章臥式離心機(jī)模型的建立 -42-6.1PROE軟件介紹 -42-6.1.1PROE軟件背景 -42- PROE軟件建模途徑 -43-6.2臥式離心機(jī)三維模型的建立 -44-電機(jī)結(jié)構(gòu)部件 -44-6.2.2帶傳動(dòng)部件 -45-6.2.3機(jī)架結(jié)構(gòu)部件 -46-6.2.4轉(zhuǎn)鼓機(jī)罩部件 -46-6.2.5葉片軸結(jié)構(gòu)部件 -47-6.2.6轉(zhuǎn)鼓裝配 -47-6.2.7整機(jī)模型 -48-結(jié)論 -49-致謝 -50-參考文獻(xiàn) -51-

第一章緒論1.1課題研究背景實(shí)現(xiàn)離心別離操作的機(jī)械稱為離心機(jī),離心別離的機(jī)理在于不同物質(zhì)在離心力作用下的受力不同。離心機(jī)主要用來處理液一固,液一液,液一液一固等兩相物或三相物的別離。離心機(jī)與其他別離機(jī)械相比,不僅能夠得到含濕量較低的固體和較高純度的液相,而且能夠節(jié)省勞動(dòng)力,降級(jí)勞動(dòng)強(qiáng)度,同時(shí)使勞動(dòng)條件和勞動(dòng)環(huán)境得到很好的改善離心機(jī)還具有處理量大,可連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),操作簡(jiǎn)單,自動(dòng)化程度高,占地少等優(yōu)點(diǎn)。因此,離心機(jī)已廣泛用于化工、石油化工、石油煉制、輕工、醫(yī)藥、食品、紡織、冶金、煤炭、選礦、船舶、軍工等各個(gè)領(lǐng)域。例如濕法采煤中粉煤的回收,石油鉆井泥漿的回收,放射性元素的濃縮,三廢治理中的污泥脫水,各種石油化工產(chǎn)品的制造,各種抗菌素、淀粉及農(nóng)藥的制造,牛奶、酵母、啤酒、果汁、砂糖、桔油、食用動(dòng)物油、米糠油等食品的制造,織品、纖維脫水及合成纖維的制造,各種潤滑油、燃料油的提純等都使用離心機(jī)。目前,離心機(jī)的品種繁多,各有特色,并正在向提高技術(shù)參數(shù)、系列化、自動(dòng)化方向開展,專用機(jī)種也越來越多。離心機(jī)己成為國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門廣泛應(yīng)用的一種通用機(jī)械。1.2離心機(jī)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國外研究現(xiàn)狀受新技術(shù)推動(dòng)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)開展的影響,國外離心別離技術(shù)的進(jìn)展主要表達(dá)在以下幾個(gè)方面1、加強(qiáng)理論研究,選擇最正確設(shè)計(jì)方案近年來,研究人員為選擇最正確方案,采用流場(chǎng)別離法、有限元模擬法、大梯度密度梯級(jí)法、反模態(tài)分析法等,對(duì)離心機(jī)的工作性能和關(guān)鍵零件進(jìn)行研究,為設(shè)計(jì)優(yōu)良性能的離心機(jī)提供了理論依據(jù)。并對(duì)帶內(nèi)洗滌的臥螺離心機(jī)中堰池深度以及臥螺離心機(jī)技術(shù)參數(shù)之間的關(guān)系等進(jìn)行了最正確化研究。2、技術(shù)參數(shù)的提高和新機(jī)型的問世瑞典公司具有別離因數(shù)為的臥螺離心機(jī),可從某種程度上彌補(bǔ)管式別離機(jī)的缺乏。機(jī)型的特點(diǎn)是先進(jìn)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì),主軸承改為彈性安裝,可延長壽命,降低機(jī)器噪音與振動(dòng)。還有德國公司用于處理難別離物料的雙錐體臥螺離心機(jī)等。3、新材料的應(yīng)用為了提高別離機(jī)械的性能、強(qiáng)度、剛度、耐磨性和抗腐蝕性,一批新型材料不斷涌現(xiàn)。如工程塑料、硬質(zhì)合金以及性能優(yōu)良的耐磨耐蝕不銹鋼材料。德國的等研制的別離機(jī)轉(zhuǎn)鼓新材料,具有強(qiáng)度高、塑性和耐腐蝕性好的特點(diǎn)。為彌補(bǔ)耐蝕和強(qiáng)度之間的矛盾,一些先進(jìn)的制造商普遍采用了轉(zhuǎn)鼓的自增強(qiáng)技術(shù)。4、其它方面進(jìn)展強(qiáng)化動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)化。隨著自動(dòng)控制和傳感技術(shù)的開展,許多先進(jìn)的自控手段被引入,并對(duì)離心機(jī)運(yùn)行中的各項(xiàng)參數(shù),如溫度、流量、速度、振幅和噪音等進(jìn)行全方位的監(jiān)測(cè),并通過傳感器將收集信息輸入計(jì)算機(jī),經(jīng)系統(tǒng)處理后,可及時(shí)了解各種參數(shù)的變化以采取相應(yīng)的措施。由此出現(xiàn)了無人操作的臥螺離心機(jī)。各種組合機(jī)和專用機(jī)的開發(fā)。公司在碟式別離機(jī)上組合螺旋輸料器形成復(fù)合碟式機(jī)公司的柱錐復(fù)合活塞機(jī)、虹吸刮刀離心機(jī)公司的沉降過濾復(fù)合螺旋離心機(jī)等。此外,還有為滿足特殊工藝要求的專用機(jī),如滿足食品和生物醫(yī)藥行業(yè)的之機(jī)型。1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀我國真正具有現(xiàn)代實(shí)用價(jià)值的第一臺(tái)螺旋離心機(jī)是年制造的,由于它獨(dú)具連續(xù)操作、處理量大、單位產(chǎn)量耗電量較少、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)而得到了迅速開展,在四十多年的開展中,結(jié)構(gòu)、性能、參數(shù)變化很大,別離質(zhì)量、生產(chǎn)能力不斷提高,應(yīng)用范圍更加廣泛,在離心機(jī)領(lǐng)域中一直占有重要地位。從七十年代末開始引進(jìn)螺旋離心機(jī),對(duì)國外著名公司生產(chǎn)的多種規(guī)格的臥螺離心機(jī)進(jìn)行了仿制。臥螺離心機(jī)是原化工部“七五〞科技攻關(guān)工程,年南京綠洲機(jī)器廠仿制了型大錐角離心機(jī),用于玉米蛋白的別離,并于年制成樣機(jī)此后,重慶江北機(jī)械廠、解放軍第廠和金華鐵路機(jī)械廠等研制開發(fā)了一系列的螺旋卸料沉降離心機(jī),并成功地應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。但是就整體水平而言,我國還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于工業(yè)興旺國家的。我國過濾與別離機(jī)械行業(yè)經(jīng)過多年的努力,已經(jīng)有了一些長足的進(jìn)步,在產(chǎn)品技術(shù)水平上,一些重點(diǎn)產(chǎn)品的整機(jī)性能已經(jīng)接近興旺國家世紀(jì)年代初水平。產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性均有較大的提高。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面,不少企業(yè)和設(shè)計(jì)單位都采用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)。在新技術(shù)應(yīng)用方面,不少產(chǎn)品采用了一些新技術(shù),如整機(jī)全速動(dòng)平衡技術(shù)、零件外表鍍鎳磷技術(shù)、噴涂硬質(zhì)合金提高材料耐磨、耐蝕和強(qiáng)度,采用微機(jī)控制以提高自動(dòng)化程度等間。我國離心別離行業(yè)方興未艾,尚屬正在開展中,總體水平不高。隨著社會(huì)進(jìn)步,人們對(duì)環(huán)保、能源以及裝備對(duì)品質(zhì)的影響有了新的認(rèn)識(shí)。同時(shí),通過國外技術(shù)交流和合作以及成套工程的引進(jìn)、消化與吸收,促進(jìn)了我國離心別離技術(shù)的迅速開展,主要表達(dá)在：1、已根本形成了一個(gè)科研、設(shè)計(jì)和制造的體系；2、成立了別離領(lǐng)域的學(xué)術(shù)組織；3、在根底理論與應(yīng)用方面進(jìn)行了研究；4、目前已能生產(chǎn)三足、上懸、活塞、螺旋、離心力卸料,振動(dòng)、進(jìn)動(dòng)卸料、刮刀及虹吸刮刀、翻袋及旁濾等離心機(jī)別離機(jī)那么有碟式、室式及管式。上述產(chǎn)品不僅普及全國且遠(yuǎn)銷國外,且技術(shù)特性較“九五〞期間有所提高；5、為滿足特殊工藝要求防污染、密閉、防爆等,一些新型離心機(jī)亦先后問世；6、自控技術(shù)與技術(shù)的應(yīng)用。1.3離心機(jī)設(shè)備的分類市面上比擬常見離心機(jī)大概有如下幾種：三足式離心機(jī)三足離心機(jī)，又稱三足式離心機(jī)，因?yàn)榈撞恐螢槿齻€(gè)柱腳，以等分三角形的方式排列而得名。三足離心機(jī)是一種固液別離設(shè)備，主要是將液體中的固體別離除去或?qū)⒐腆w中的液體別離出去。18世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命后，隨著紡織工業(yè)的迅速開展，1836年出現(xiàn)了棉布脫水機(jī)。這是最早的三足離心機(jī)，此后一百多年來，三足式離心機(jī)經(jīng)過不斷的技術(shù)深化，形成了十幾個(gè)系列共計(jì)一百多種規(guī)格產(chǎn)品，完全覆蓋了別離市場(chǎng)的方方面面，三足離心機(jī)如以下圖所示：圖1.1三足式離心機(jī)1.3.2臥螺離心機(jī)臥螺離心機(jī)是一種臥式螺旋卸料、連續(xù)操作的沉降設(shè)備。本類離心機(jī)工作原理為:轉(zhuǎn)鼓與螺旋以一定差速同向高速旋轉(zhuǎn)，物料由進(jìn)料管連續(xù)引入輸料螺旋內(nèi)筒，加速后進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓，在離心力場(chǎng)作用下，較重的固相物沉積在轉(zhuǎn)鼓壁上形成沉渣層。輸料螺旋將沉積的固相物連續(xù)不斷地推至轉(zhuǎn)鼓錐端，經(jīng)排渣口排出機(jī)外。較輕的液相物那么形成內(nèi)層液環(huán)，由轉(zhuǎn)鼓大端溢流口連續(xù)溢出轉(zhuǎn)鼓，經(jīng)排液口排出機(jī)外。本機(jī)能在全速運(yùn)轉(zhuǎn)下，連續(xù)進(jìn)料、別離、洗滌和卸料。具有結(jié)構(gòu)緊湊、連續(xù)操作、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、適應(yīng)性強(qiáng)、生產(chǎn)能力大、維修方便等特點(diǎn)。適合別離含固相物粒度大于0.005mm，濃度范圍為2-40%的懸浮液。廣泛用于化工、輕工、制藥、食品、環(huán)保等行業(yè)。臥螺離心機(jī)如以下圖所示：圖1.2臥螺離心機(jī)1.3.3碟式別離機(jī)

碟式別離機(jī)是沉降式離心機(jī)中的一種，用于別離難別離的物料(例如粘性液體與細(xì)小固體顆粒組成的懸浮液或密度相近的液體組成的乳濁液等)。別離機(jī)中的碟式別離機(jī)是應(yīng)用最廣的沉降離心機(jī)。碟式別離機(jī)是立式離心機(jī)，轉(zhuǎn)鼓裝在立軸上端，通過傳動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)而高速旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有一組互相套疊在一起的碟形零件--碟片。碟片與碟片之間留有很小的間隙。懸浮液(或乳濁液)由位于轉(zhuǎn)鼓中心的進(jìn)料管參加轉(zhuǎn)鼓。當(dāng)懸浮液(或乳濁液)流過碟片之間的間隙時(shí)，固體顆粒(或液滴)在離心機(jī)作用下沉降到碟片上形成沉渣(或液層)。沉渣沿碟片外表滑動(dòng)而脫離碟片并積聚在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)直徑最大的部位，別離后的液體從出液口排出轉(zhuǎn)鼓。碟片的作用是縮短固體顆粒(或液滴)的沉降距離、擴(kuò)大轉(zhuǎn)鼓的沉降面積，轉(zhuǎn)鼓中由于安裝了碟片而大大提高了別離機(jī)的生產(chǎn)能力。積聚在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的固體在別離機(jī)停機(jī)后拆開轉(zhuǎn)鼓由人工去除，或通過排渣機(jī)構(gòu)在不停機(jī)的情況下從轉(zhuǎn)鼓中排出。碟式別離機(jī)如以下圖所示：圖1.3碟式別離機(jī)管式別離機(jī)

別離液澄清度下降到不符要求時(shí)須停機(jī)去除轉(zhuǎn)鼓內(nèi)沉渣。管式別離機(jī)的別離因數(shù)高達(dá)13000~62000，別離效果好，適于處理固體顆粒直徑0.01~100微米、固相濃度小于1%、輕相與重相的密度差大于0.01千克/分米的難別離懸浮液或乳濁液，每小時(shí)處理能力為0.1~4立方米。管式別離機(jī)常用于油水、細(xì)菌、蛋白質(zhì)的別離，香精油的澄清等。特殊的超速管式別離機(jī)可用于不同密度氣體混合物的別離、濃縮。圖1.4管式別離機(jī)1.4本課題研究的意義臥螺離心機(jī)是當(dāng)前國家鼓勵(lì)開展的環(huán)保產(chǎn)業(yè)設(shè)備,主要用于城市工業(yè)廢水和生活污水的固液別離,從而實(shí)現(xiàn)污水的無害排放、重新回收和再利用。此外,該設(shè)備也用于石油、化工、冶金、醫(yī)藥、食品、輕工等行業(yè)的物料別離。由于被處理的污泥性質(zhì)各異,為了到達(dá)理想的別離效果,并到達(dá)滿意的處理效率,還必須根據(jù)被處理污泥具體特性調(diào)節(jié)工藝參數(shù),如轉(zhuǎn)速、差速、進(jìn)料量等。傳統(tǒng)臥螺離心機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式均采用一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)差速器,從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)鼓和螺旋輸料器以一定轉(zhuǎn)速和差速旋轉(zhuǎn)。該種驅(qū)動(dòng)方式存在如下缺點(diǎn)轉(zhuǎn)鼓和螺旋輸料器的轉(zhuǎn)速及它們間的差速不能任意調(diào)節(jié),一旦差速器設(shè)計(jì)完成,轉(zhuǎn)速和差速之間的變化關(guān)系就確定,不能按需要進(jìn)行調(diào)節(jié)對(duì)于不同性質(zhì)、不同種類、不同濃度的物料,以及對(duì)別離精度和效率的不同,往往需要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和差速,只有轉(zhuǎn)速和差速任意可調(diào),才能使離心機(jī)適應(yīng)各種物料的別離,而不是物料適應(yīng)離心機(jī)。由于離心機(jī)的研究還有著一些缺乏和缺點(diǎn)，本文的研究將對(duì)離心機(jī)的研究和市場(chǎng)應(yīng)用將具有一定的理論意義和實(shí)踐意義。第二章臥式離心機(jī)的生產(chǎn)力求解2.1生產(chǎn)能力分析懸浮液自進(jìn)料口進(jìn)入沉降離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓后，液相沿轉(zhuǎn)鼓軸向流動(dòng)至溢流口處溢出轉(zhuǎn)鼓外，其中的固相粒子隨液相作軸向移動(dòng)外，還在離心力作用下沿徑向沉降。較細(xì)的粒子由于沉降速度較慢，沉降到轉(zhuǎn)鼓壁所需的時(shí)間較長。如懸浮液進(jìn)料量過大，軸向流速過快，使較細(xì)粒子在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的停留時(shí)間少于沉降所需時(shí)間，那么細(xì)粒子將隨液流溢出轉(zhuǎn)鼓外而不能被別離。因此，沉降離心機(jī)的生產(chǎn)能力，應(yīng)理解為能將所需別離的最小固相粒子沉降在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，而不致隨別離液帶出的最大懸浮液流量。這樣，別離因素一定的同一離心機(jī)，對(duì)于不同的物料或同一物料在不同的別離要求下，生產(chǎn)能力也將是不同的。2.2生產(chǎn)能力求解沉降離心機(jī)的生產(chǎn)能力取決于液體的軸向流速和粒子的離心沉降速度，前者由于不同的流動(dòng)理論而有不同的計(jì)算方法，因而得出不同的生產(chǎn)能力計(jì)算方法?！?〕按∑理論計(jì)算生產(chǎn)能力；〔2〕按層流理論計(jì)算生產(chǎn)能力；〔3〕按線性理論計(jì)算生產(chǎn)能力；此處以∑理論計(jì)算臥螺沉降離心機(jī)的生產(chǎn)能力?！评碚撌怯砂膊祭铡睞mbler〕于1952年提出的，由于其表達(dá)式簡(jiǎn)單，概念明確，一直沿用至今。在保證具有一定澄清度條件下的生產(chǎn)能力Q(m/h)，按照∑理論，對(duì)于具有圓錐形轉(zhuǎn)鼓的螺旋型離心機(jī)，實(shí)際生產(chǎn)能力的計(jì)算公式可表達(dá)為：Q=∑式中Q——實(shí)際生產(chǎn)能力，m/h；——?jiǎng)e離效率系數(shù)；——懸浮液中固相顆粒的重力沉降速度，m/s；∑——當(dāng)量沉降面積,㎡；柱錐形轉(zhuǎn)鼓的當(dāng)量沉降面積∑的計(jì)算DLDLLLrh圖6柱錐形轉(zhuǎn)鼓的幾何形狀尺寸∑=式中——?jiǎng)e離系數(shù)；D——轉(zhuǎn)鼓大端公稱直徑，m；——轉(zhuǎn)鼓圓柱段的沉降區(qū)長度，m；——轉(zhuǎn)鼓錐段的沉降區(qū)長度，m；L——轉(zhuǎn)鼓沉降區(qū)總長度〔+〕，m；h——液池深度，m；r——轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑，m；——取2h/D；LW400×1200逆流型的主要性能參數(shù)可知如下：最大別離因素為2580最大轉(zhuǎn)速為3400r/minD=0.3m，=0.257m，轉(zhuǎn)鼓錐角=8°液池最大最小深度分別為0.0826m和0.0542m.且別離因數(shù)與轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的平方成正比，取轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速n為2800r/min,那么此時(shí)別離因數(shù):=2580×=1736.2當(dāng)h=0.0826m時(shí)：=2h/D=0.4132,=h/sin8°=0.5935m∴L=〔+〕=1.1355m那么∑==1353.7㎡2.懸浮液中固相顆粒的重力沉降速度=式中——阻滯情況下的沉降速度修正系數(shù)；——固相〔氧化鐵〕密度，㎏/；——液相〔水〕密度，㎏/；——懸浮液的動(dòng)力粘度，；——懸浮液中固相顆粒的計(jì)算直徑，；——懸浮液中固相顆粒的粒子形狀修正系數(shù)。其中=〔1+4.5〕上式中——懸浮液中液相動(dòng)力粘度，；——固相單位體積濃度；取=0.008，=0.15；那么=0.008〔1+4.5×0.15〕=0.0134由表3-7與3-8可取:=5×10=2.12=0.48,查表1－1－5得：=2.4×10㎏/=1.0×10㎏/由上參數(shù)數(shù)值，有：∴==0.48=1.447×10/s別離效率數(shù)可按以下經(jīng)驗(yàn)公式求得：=16.42式中——沉降區(qū)計(jì)算長度，m。對(duì)于柱錐型轉(zhuǎn)鼓：=+=0.542+×0.5935=0.839m其它參數(shù)意義同上?！?0.2247結(jié)合以上各參數(shù)的計(jì)算可得，生產(chǎn)能力Q=∑=1.585m/h

第三章臥式離心機(jī)的設(shè)備參數(shù)計(jì)算3.1功率計(jì)算臥螺離心機(jī)的功率計(jì)算及電機(jī)選擇是臥螺離心機(jī)設(shè)計(jì)中的重要組成局部。根據(jù)臥螺離心機(jī)的工作要求進(jìn)行功率計(jì)算，可以合理地確定主、輔電動(dòng)機(jī)的功率，選擇電機(jī)及差速器。臥螺離心機(jī)的功率消耗與臥螺離心機(jī)的類型，操作方式和臥螺離心機(jī)的結(jié)構(gòu)有關(guān)，一般情況下，臥螺離心機(jī)所需功率包括下幾個(gè)方面：〔1〕啟動(dòng)轉(zhuǎn)鼓等轉(zhuǎn)動(dòng)件所需功率；〔2〕啟動(dòng)物料到達(dá)操作轉(zhuǎn)速所需功率；〔3〕螺旋輸送沉渣所需功率N。啟動(dòng)轉(zhuǎn)鼓等轉(zhuǎn)動(dòng)件所需功率欲使臥螺離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓等轉(zhuǎn)動(dòng)件，由靜止?fàn)顟B(tài)到達(dá)工作轉(zhuǎn)速具有一定的動(dòng)能，必須由外界作功，該功為A=式中A——外界所作的功，J；v——轉(zhuǎn)動(dòng)件線速度，m/s；J——轉(zhuǎn)動(dòng)件繞軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，kg.㎡∴啟動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)件的平均功率，為：=式中——啟動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)件的平均功率，kW；t——啟動(dòng)時(shí)間，s；——臥螺離心機(jī)的角速度，rad/s。而==303.7rad/s1.計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)件繞軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J圓柱段轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J由表1-1-85公式J=式中J——圓柱段轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，kg.㎡；m——旋轉(zhuǎn)體的質(zhì)量，kg；K——系數(shù)，見表中；——旋轉(zhuǎn)體的飛輪計(jì)算直徑，m。由表，取K=0.5,=式中——轉(zhuǎn)鼓圓柱段的外徑，m；——轉(zhuǎn)鼓圓柱段的內(nèi)徑，m；取=0.42m,=0.40m,m=80kg那么==0.3364㎡∴J==3.5743kg.㎡圓錐段轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J由Soliworks2006作出長度為625mm，大小端直徑分別為424mm和390mm，拔模角為8°，厚為15mm的圓臺(tái)殼體。再由質(zhì)量分析得出以下相關(guān)參數(shù)：零件(PartConfiguration-默認(rèn))的質(zhì)量特性輸出坐標(biāo)系:--默認(rèn)--密度=0.01克/立方毫米質(zhì)量=83869.57克體積=10752508.36立方毫米外表積=1299409.01平方毫米重心:(毫米) X=0.00 Y=0.00 Z=283.82慣性主軸和慣性力矩:(克*平方毫米)由重心決定。 Ix=(0.00,0.00,1.00) Px=2301548159.95 Iy=(0.00,-1.00,0.00) Py=3811901499.34 Iz=(1.00,0.00,0.00) Pz=3811901499.34慣性張量:(克*平方毫米)由重心決定，并且對(duì)齊輸出的坐標(biāo)系。 Lxx=3811901499.34 Lxy=0.00 Lxz=0.00 Lyx=0.00 Lyy=3811901499.34 Lyz=0.00 Lzx=0.00 Lzy=0.00 Lzz=2301548159.95慣性張量:(克*平方毫米)由輸出座標(biāo)系決定。 Izx=0.00 Izy=0.00 Izz=2301548159.95由上分析可得，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量P=2.3015kg.㎡考慮到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)設(shè)的筋條，取k=1.1,那么J=k.P=2.53kg.㎡∴轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J=J+J=5.64kg.㎡考慮到螺旋葉片、螺旋軸、螺旋葉片軸等轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，J=kJ此處取k=1.35∴所有轉(zhuǎn)動(dòng)件繞軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J=kJ=7.614kg.㎡2、啟動(dòng)時(shí)間取啟動(dòng)時(shí)間t=20s綜上，啟動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)件的平均功率===17.5567kw啟動(dòng)物料到達(dá)操作轉(zhuǎn)速所需功率對(duì)于連續(xù)進(jìn)料臥螺離心機(jī)，參加的物料被別離為沉渣和別離液等組分，可分別求出操作中每種組分所需的功率，然后求其和。假設(shè)此種別離操作，單位時(shí)間內(nèi)排出別離液〔水〕和沉渣〔氧化鐵〕2個(gè)組分，各組分的質(zhì)量分別為m、m〔kg/s〕，各組分在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)卸出的位置半徑分別為r、r(m)，那么使參加物料到達(dá)工作轉(zhuǎn)速所需的功率為：=物料每分鐘移動(dòng)的距離S為：S=L×式中L——葉片距，m；——轉(zhuǎn)速差，r/min。L=0.08m,=20r/min∴S=L×=1.6m/min排渣能力可按下式計(jì)算：/60式中G——排渣能力，kg/h；——沉渣的厚度，m；其它的參數(shù)同上。G=1800kg/h,D=0.38m,=2.4kg/m那么代入上式便得：-0.38+0.002488=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；=0.065m,那么=-=0.0583m∴r=D/2－-/2=0.1745mr=D/2－/2=0.1962m根據(jù)排渣能力的定義，可得m==0.5kg/s由物料中別離液與沉渣的體積比，可得m=式中——固相單位體積濃度；——固相〔氧化鐵〕密度，㎏/——?jiǎng)e離液〔水〕的密度，kg/m。其中,=0.15，=2.4kg/m，=1.0kg/m∴m=1.181kg/s綜上可得，啟動(dòng)物料到達(dá)操作轉(zhuǎn)速所需功率===2.546kw螺旋輸送沉渣所需功率對(duì)于螺旋卸料離心機(jī)，螺旋卸料是將沉渣從轉(zhuǎn)鼓上某處推送到卸料口卸出機(jī)外，螺旋輸送沉渣時(shí)所需功率大小與螺旋葉片和轉(zhuǎn)鼓軸線的相對(duì)位置有關(guān)，本機(jī)中螺旋葉片垂直于轉(zhuǎn)鼓回轉(zhuǎn)軸線，故卸料功率應(yīng)包括：克服沉渣產(chǎn)生的離心力沿轉(zhuǎn)鼓圓錐段母線的分力所消耗的功率：kW克服沉渣與轉(zhuǎn)鼓壁摩擦所消耗的功率：kW克服沉渣與螺旋葉片摩擦所消耗的功率：kW螺旋輸送沉渣消耗的總功率為以上三項(xiàng)功率之和，即：=kW式中——轉(zhuǎn)鼓圓錐段的平均內(nèi)半徑，m，=；——出渣口處轉(zhuǎn)鼓內(nèi)半徑，m；——轉(zhuǎn)鼓圓錐大端內(nèi)半徑，m；H——轉(zhuǎn)鼓的長度，m；Z——螺旋葉片的圈數(shù)；——沉渣與轉(zhuǎn)鼓壁的摩擦系數(shù)，一般為0.3～0.85；——沉渣與螺旋葉片的摩擦系數(shù)，一般為0.15～0.4；G——按螺旋排渣能力計(jì)算的生產(chǎn)能力，kg/s。其中，=0.1142m,=0.20m∴==0.1571mH=1.20m，Z=14，排渣能力G=1800/3600=0.5kg/s，取=0.6，=0.3綜合以上各參數(shù)，得螺旋輸送沉渣所需功率N：==4.22kW3.2電機(jī)部件的求解及其選擇考慮到摩擦與效率，以上，，修正為：式中——軸承效率；——考慮到克服轉(zhuǎn)鼓物料和空氣摩擦的效率；——V帶傳動(dòng)效率。式中各參數(shù)同上。式中——擺線針輪減速器的效率；其它參數(shù)同上。由表1－7取=0.98，=0.985，=0.96，=0.92分別計(jì)算，，：=18.945kW=2.744kW=4.872得該臥旋離心機(jī)的計(jì)算總功率為：==26.561kW由于離心機(jī)是連續(xù)工作的，且一般選用滿載時(shí)較低速的；考慮到以后作業(yè)率的提高，要求電機(jī)功率要留有一定的余量，那么選用電機(jī)：電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率滿載轉(zhuǎn)速Y220L-4-B5，P=30kW，=1470r/min

第四章差速裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1差速裝置的概述在螺旋卸料離心機(jī)中，離心沉降別離出的沉渣沿轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上的縱向移動(dòng)，是靠螺旋相對(duì)轉(zhuǎn)鼓導(dǎo)前或滯后的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。為了保證轉(zhuǎn)鼓和螺旋以不同的角速度同向回轉(zhuǎn)，并得到最正確的轉(zhuǎn)差值，因此，螺旋卸料離心機(jī)從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)之間都需要一個(gè)傳動(dòng)裝置，已不再采用簡(jiǎn)單傳動(dòng)組成的開式運(yùn)動(dòng)鏈。為了防止功率上的大量損失，以及得到緊湊的輕結(jié)構(gòu)，故現(xiàn)代螺旋卸料離心機(jī)的傳動(dòng)裝置都廣泛地采用了以行星傳動(dòng)為根底，由轉(zhuǎn)鼓、物料和螺旋間形成的摩擦而構(gòu)成的封閉運(yùn)動(dòng)鏈。差速器傳動(dòng)裝置是螺旋卸料離心機(jī)中最復(fù)雜而又極為重要的部件，其性能和質(zhì)量往往決定著整個(gè)機(jī)器的工作能力和可靠性。欲設(shè)計(jì)出體積小、重量輕、可靠耐用、效率高的差速器，就必須正確選擇傳動(dòng)類型，精確合理地進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算，精密制造齒輪、行星輪軸承和轉(zhuǎn)臂等主要構(gòu)件，并嚴(yán)格進(jìn)行動(dòng)平衡，這樣設(shè)計(jì)制造的傳動(dòng)裝置，才能使螺旋卸料離心機(jī)在生產(chǎn)中得到正常的運(yùn)轉(zhuǎn)。擺線針輪行星減速器具有體積小、重量輕、傳動(dòng)比范圍大、效率高、工作可靠、壽命長、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、及過載能力大等優(yōu)點(diǎn)。由于以上優(yōu)點(diǎn)，這種減速器在許多情況下可代替二級(jí)、三級(jí)普通齒輪減速器及蝸桿減速器，在冶金、礦山、石油、化工、船舶、輕工、食品、紡織、印染，起重運(yùn)輸以及軍工等許多部門得到日益廣泛的應(yīng)用。圖4.1擺線針輪行星傳動(dòng)原理擺線針輪行星傳動(dòng)的示意圖，如圖7所示。假設(shè)行星架X不動(dòng)，那么轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比為：針輪P固定時(shí)，=0，代入上式得這種傳動(dòng)，即當(dāng)行星輪C不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，=0，有以上各式中——行星架X不動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比；——針輪P固定時(shí)，轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比；——行星輪C不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比；——行星輪C的角速度，rad/s；——針輪P的角速度,rad/s；——行星架X的角速度,rad/s；——行星輪C的齒數(shù)；——針輪P的齒數(shù)。通常工作狀態(tài)為針輪P固定，傳動(dòng)比等于行星輪齒數(shù)，行星輪C與行星架X的轉(zhuǎn)向相反。當(dāng)行星架X主動(dòng)時(shí)，行星輪C以絕對(duì)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)減速。為了將行星輪的轉(zhuǎn)速傳到固定軸線的從動(dòng)軸F上去，中間必須加一種傳動(dòng)比等于1的等角速度的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，這種機(jī)構(gòu)稱為輸出機(jī)構(gòu)〔圖6中的W〕。此設(shè)計(jì)中是當(dāng)針輪P固定時(shí)：=式中——當(dāng)針輪P固定時(shí)，行星架X的轉(zhuǎn)速，即擺線針輪減速器輸入軸的轉(zhuǎn)速，r/min；——當(dāng)針輪P固定時(shí)，行星輪C的轉(zhuǎn)速，即擺線針輪減速器輸出軸的轉(zhuǎn)速，r/min。即以針輪P為參考系時(shí)，行星架X的轉(zhuǎn)速與行星輪C的轉(zhuǎn)速，此時(shí)取行星輪C的相對(duì)轉(zhuǎn)速為正，那么：=；=式中——轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速，r/min；——小帶輪的轉(zhuǎn)速，r/min；——轉(zhuǎn)鼓的絕對(duì)轉(zhuǎn)速與螺旋輸送器的絕對(duì)轉(zhuǎn)速之差，r/min。取=20r/min，又=2800r/min，=1957r/min∴==－42.15取實(shí)際傳遞比i=-42那么實(shí)際轉(zhuǎn)鼓的絕對(duì)轉(zhuǎn)速與螺旋輸送器的絕對(duì)轉(zhuǎn)速之差：==20.071r/min此處相對(duì)于波動(dòng)誤差小于5%故實(shí)際轉(zhuǎn)速之差仍可取為=20r/min。4.2差速裝置參數(shù)確實(shí)定：輸入功率==4.872kW，輸入軸轉(zhuǎn)速=943r/min，傳動(dòng)比的大小i=42，每天工作16小時(shí)以上，工作平穩(wěn)。設(shè)計(jì)一擺線針輪行星減速器。1．確定傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式確定根據(jù)使用要求，選用臥式不帶電機(jī)型〔非直聯(lián)型〕；針輪固定。2．確定擺線輪、針輪的齒數(shù)擺線輪齒數(shù)=47針輪齒數(shù)=483．確定主要零件的材料擺線針輪材料G15，58～62HRC圓柱銷材料G15，58～62HRC圓柱套材料G15，58～62HRC針齒銷材料G15，58～62HRC針齒套材料G15，58～62HRC針齒殼材料HT200機(jī)座材料HT200確定針輪直徑=2〔0.85～1.3〕T=式中——針輪直徑，mm；T——輸出轉(zhuǎn)矩，N·mm；——輸入功率，kW；——輸入軸轉(zhuǎn)速，r/min；——擺線針輪減速器的效率。由表1－7查得=0.92；那么T==2.133N·mm那么：=2×1.1=283.2mm取=285mm5.確定短幅系數(shù)和偏心距A=式中A——偏心距，mm；——短幅系數(shù)；——針輪半徑，mm；=47﹥17，故先取=0.65；=/2=142.5mm；∴A===1.927mm按表16-19圓整取A=2mm那么=0.649轉(zhuǎn)臂軸承的選擇與壽命計(jì)算初步估算擺線輪內(nèi)孔直徑=(0.4～0.5)=112～140mm初步取擺線輪寬度BB=0.15≈21mm計(jì)算轉(zhuǎn)臂軸承上的動(dòng)載荷式中C——轉(zhuǎn)臂軸承上的動(dòng)載荷，N；P——當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷，N；n——軸承轉(zhuǎn)速，r/min；——軸承的壽命，一般≥5000h。其中P=R，R=n=式中——?jiǎng)虞d荷系數(shù)，=1.2～1.4，取為1.2；R——名義負(fù)荷，N?！郣==15418.1NP=R=18501.8Nn==963.1r/min取=5000h∴=101263.2N按，B，及選擇軸承根據(jù)，B，及選擇軸承型號(hào)為：502312由表19-11，查得502310型軸承的特性：額定動(dòng)載荷C=110.74kN軸承外徑=113mm軸承內(nèi)徑d=60mm軸承寬度b=31mm計(jì)算軸承壽命代入相關(guān)參數(shù)值得=6737.2h最后確定擺線輪內(nèi)孔直徑和擺線輪寬度擺線輪內(nèi)孔直徑：=113mm擺線輪寬度：B=26mm確定針齒尺寸計(jì)算針齒套直徑=式中——針齒套直徑，mm；——曲率半徑系數(shù)。由表11，按插值法得：=0.0413∴==11.564mm取=14mm由表11，按插值法得：最小曲率半徑系數(shù)=0.07534由于==0.0413比小許多，故不會(huì)產(chǎn)生根切和尖角。計(jì)算針齒系數(shù)=式中——針齒系數(shù)；其它參數(shù)同上。那么==1.174結(jié)合表4，可取=1.2。因較大，故可不抽齒。計(jì)算針齒銷直徑=-2式中——針齒銷直徑，mm；——針齒套壁厚，一般取2～5mm。取=2mm，∴=-2=10mm校核針齒銷的彎曲強(qiáng)度為了防止針齒銷的折斷，需對(duì)針齒銷的彎曲強(qiáng)度進(jìn)行校核。由于支撐寬度較小，采用兩點(diǎn)式針齒銷。針齒銷上的最大彎矩為：=式中——針齒銷上的最大彎矩，N·mm；——=0.5B++0.5，mm；——=1.5B+++0.5，mm；L——L=+=2B+2++，mm；B——擺線輪的寬度，mm；——間隔環(huán)的厚度，=b-B；——擺線輪與針齒殼側(cè)面間的間隙，mm；——針齒殼側(cè)面的壁厚，mm；T——輸出轉(zhuǎn)矩，N·mm。彎曲應(yīng)力為：=≈≤式中——針齒銷上的最大彎曲應(yīng)力，N/mm；——許用彎曲應(yīng)力，N/mm；當(dāng)圓柱銷采用G15，=150～200N/mm。根據(jù)結(jié)構(gòu)?。?8mm=4mm=b-B=5mm那么=0.5B++0.5=21mm=1.5B+++0.5=52mmL=+=2B+2++=73mm∴==14780N·mm=≈=147.8N/mm≤=150～200N/mm。故，針齒銷的彎曲強(qiáng)度滿足條件。校核擺線輪與針輪的接觸強(qiáng)度為了防止齒面發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕和膠合破壞，需對(duì)擺線輪與針輪的接觸強(qiáng)度進(jìn)行校核。針齒齒廓為圓，擺線輪齒廓是曲線，在擺線輪齒廓的各點(diǎn)上都有相應(yīng)的曲率。所以，針齒與擺線輪的接觸，可認(rèn)為是兩個(gè)瞬時(shí)圓柱體的接觸，可根據(jù)赫茲公式，得到擺線針輪傳動(dòng)齒面接觸應(yīng)力的校核式：=[]式中——擺線輪與針輪的接觸應(yīng)力，N/mm；——接觸系數(shù)；[]——許用接觸應(yīng)力，N/mm。用G15或制成針輪的針齒銷、針齒套和擺線輪，硬度為58～62HRC，單級(jí)減速機(jī)[]=1000～1200N/mm；對(duì)于雙級(jí)減速器的低速級(jí)，因?yàn)樗俣鹊?，載荷小，[]=1300～1500N/mm；其它參數(shù)同上。由表11，按插值法得：＝0.361∴=＝681.45N/mm取[]=1000N/mm那么有<[]∴擺線輪與針輪的接觸強(qiáng)度滿足條件。10、確定擺線輪的結(jié)構(gòu)尺寸齒頂圓直徑=270mm齒根圓直徑=262mm齒高h(yuǎn)==4mm齒側(cè)嚙合間隙擺線輪寬度B=26mm擺線輪內(nèi)孔直徑=113mm柱銷孔中心圓直徑取=190mm柱銷孔數(shù)目由表14，取=10結(jié)構(gòu)上允許的柱銷孔最大直徑[]=－2式中——柱銷孔的最小壁厚，一般取=0.03，mm；[]——結(jié)構(gòu)上允許的柱銷孔最大直徑，mm；那么=0.03=8.4mm∴[]=－2=68.6mm又有[]=式中各參數(shù)同上?！郲]==50.3mm取兩者中的較小者，∴結(jié)構(gòu)上允許的柱銷孔最大直徑[]=50.3mm11.確定柱銷、柱銷套和柱銷孔德直徑①柱銷直徑式中——柱銷直徑，mm。此處取=150N/mm∴=24.67mm柱銷套直徑先取=26mm=+2式中——柱銷套直徑，mm。暫取=4mm∴=+2=34mm柱銷孔直徑=+2A式中——柱銷孔直徑，mm。那么=+2A=38mm﹤[]=50.3mm綜上，最后確定：柱銷孔直徑=44mm；柱銷套直徑=－2A=40mm；柱銷直徑=26mm。校核柱銷套與柱銷孔的接觸強(qiáng)度=式中——柱銷套與柱銷孔的接觸應(yīng)力，N/mm；——柱銷套半徑，mm；其它參數(shù)符號(hào)同前。代入各參數(shù)的值，得：==576.38N/mm∵[]=1000～1200N/mm∴﹤[]那么柱銷套與柱銷孔的接觸強(qiáng)度滿足條件。第五章轉(zhuǎn)鼓設(shè)計(jì)機(jī)器壁厚計(jì)算校核離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓是一個(gè)每分鐘轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)百至數(shù)萬轉(zhuǎn)以上的高速回轉(zhuǎn)。高速回轉(zhuǎn)時(shí)，在離心力的作用下轉(zhuǎn)鼓壁內(nèi)要產(chǎn)生很大的應(yīng)力，這些應(yīng)力是由于高速回轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)壁金屬的自身質(zhì)量產(chǎn)生的離心力，及在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上所附帶著的篩網(wǎng)、物料和液體層所產(chǎn)生的離心力都作用在鼓壁上，使轉(zhuǎn)鼓壁內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力。因此，轉(zhuǎn)鼓的強(qiáng)度計(jì)算必須同時(shí)考慮這幾局部離心力所產(chǎn)生的應(yīng)力。離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓是一個(gè)組合部件，由筒體、頂蓋及鼓底等幾局部組合而成的。此臥旋離心機(jī)是不開孔的整體轉(zhuǎn)鼓。因此，在轉(zhuǎn)鼓中沒有篩網(wǎng)等附件，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的應(yīng)力，是由轉(zhuǎn)鼓金屬的自身質(zhì)量及轉(zhuǎn)鼓內(nèi)物料的質(zhì)量在高速回轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的離心力而引起的應(yīng)力之和。對(duì)于柱—錐型轉(zhuǎn)鼓，在圓錐段，其徑向應(yīng)力及周向應(yīng)力的最大值均在圓錐的大端。因此，在校核圓錐段轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度時(shí)，只需要校核圓錐大端壁內(nèi)的應(yīng)力。圓錐大端的徑向應(yīng)力為：=〔N/㎡〕圓錐大端的周向應(yīng)力為：==〔N/㎡〕令，那么〔N/㎡〕按第三強(qiáng)度理論：。在離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓中周向總應(yīng)力為最大，其次是徑向總應(yīng)力，最小者為經(jīng)向應(yīng)力，其值等于零。因此，圓錐段轉(zhuǎn)鼓的強(qiáng)度條件為：∴圓錐段轉(zhuǎn)鼓的壁厚應(yīng)滿足：〔m〕同理，圓柱段轉(zhuǎn)鼓壁厚應(yīng)滿足：〔m〕因不大于1，那么應(yīng)優(yōu)先滿足圓錐段轉(zhuǎn)鼓，那么整個(gè)柱—錐型轉(zhuǎn)鼓的壁厚應(yīng)滿足：〔m〕式中——整個(gè)柱—錐型轉(zhuǎn)鼓的壁，m；——筒體中流體物料的密度，kg/m；——筒體壁金屬材料的密度，kg/m；——筒體的回轉(zhuǎn)角速度，rad/s；R——筒體的內(nèi)半徑，m；r——圓筒體中回轉(zhuǎn)時(shí)流體的自由外表半徑，m；K——轉(zhuǎn)鼓中物料的填充系數(shù)，K=；——焊縫的強(qiáng)度系數(shù)；——轉(zhuǎn)鼓壁材料的許用應(yīng)力，N/㎡。其中，許用應(yīng)力選取以下兩值中的較小者：=；=式中——設(shè)計(jì)溫度下材料的屈服極限，N/㎡；——設(shè)計(jì)溫度下材料的強(qiáng)度極限，N/㎡；——屈服極限的平安系數(shù),一般為2～2.5；——強(qiáng)度極限的平安系數(shù),一般為3.5～4。由表3-1-7，35〔調(diào)質(zhì)〕，取：=275MPa,=500MPa取=2.3,=3.8那么=119.6MPa,=131.6MPa∴取=119.6MPa=1.196N/㎡根據(jù)固相單位體積濃度=0.15:==1.21kg/m；=7.85kg/m；R=0.19m；r取最小值即轉(zhuǎn)鼓內(nèi)物料最多時(shí)，r=0.1115m；取最高轉(zhuǎn)速時(shí)的回轉(zhuǎn)角速度，==366.5rad/s?！郖==0.656由于此處轉(zhuǎn)鼓是鑄造件，∴取=1=3.81N/㎡；=0.154∴=0.00452m=4.52mm由于轉(zhuǎn)鼓實(shí)際壁厚為15mm,∴此轉(zhuǎn)鼓壁厚滿足強(qiáng)度條件，可取第六章臥式離心機(jī)模型的建立6.1PROE軟件介紹6.1.1PROE軟件背景Pro/Engineer是美國PTC公司的產(chǎn)品，于1988年問世。10多年來，經(jīng)歷20余次的改版，已成為全世界及中國地區(qū)最普及的3DCAD/CAM系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)軟件，廣泛應(yīng)用于電子、機(jī)械、模具、工業(yè)設(shè)計(jì)、汽車、航天、家電、玩具等行業(yè)。Pro/E是全方位的3D產(chǎn)品開發(fā)軟件包，和相關(guān)軟件Pro/DESINGER〔造型設(shè)計(jì)〕、Pro/MECHANICA〔功能仿真〕，集合了零件設(shè)計(jì)、產(chǎn)品裝配、模具開發(fā)、加工制造、鈑金件設(shè)計(jì)、鑄造件設(shè)計(jì)、工業(yè)設(shè)計(jì)、逆向工程、自動(dòng)測(cè)量、機(jī)構(gòu)分析、有限元分析、產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫管理等功能，從而使用戶縮短了產(chǎn)品開發(fā)的時(shí)間并簡(jiǎn)化了開發(fā)的流程；國際上有27000多企業(yè)采用了PRO/ENGINEER軟件系統(tǒng)，作為企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)軟件進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。Pro/E第一個(gè)提出了參數(shù)化設(shè)計(jì)的概念，并且采用了單一數(shù)據(jù)庫來解決特征的相關(guān)性問題。另外，它采用模塊化方式，用戶可以根據(jù)自身的需要進(jìn)行選擇，而不必安裝所有模塊。Pro/E的基于特征方式，能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)至生產(chǎn)全過程集成到一起，實(shí)現(xiàn)并行工程設(shè)計(jì)。它不但可以應(yīng)用于工作站，而且也可以應(yīng)用到單機(jī)上。Pro/E采用了模塊方式，可以分別進(jìn)行草圖繪制、零件制作、裝配設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、加工處理等，保證用戶可以按照自己的需要進(jìn)行選擇使用。1．參數(shù)化設(shè)計(jì)相對(duì)于產(chǎn)品而言，我們可以把它看成幾何模型，而無論多么復(fù)雜的幾何模型，都可以分解成有限數(shù)量的構(gòu)成特征，而每一種構(gòu)成特征，都可以用有限的參數(shù)完全約束，這就是參數(shù)化的根本概念。但是無法在零件模塊下隱藏實(shí)體特征。2．基于特征建模Pro/E是基于特征的實(shí)體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計(jì)人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角，您可以隨意勾畫草圖，輕易改變模型。這一功能特性給工程設(shè)計(jì)者提供了在設(shè)計(jì)上從未有過的簡(jiǎn)易和靈活。3．單一數(shù)據(jù)庫〔全相關(guān)〕Pro/Engineer是建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫上，不像一些傳統(tǒng)的CAD/CAM系統(tǒng)建立在多個(gè)數(shù)據(jù)庫上。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的資料全部來自一個(gè)庫，使得每一個(gè)獨(dú)立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個(gè)部門的。換言之，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程的任何一處發(fā)生改動(dòng)，亦可以前后反響在整個(gè)設(shè)計(jì)過程的相關(guān)環(huán)節(jié)上。例如，一旦工程詳圖有改變，NC〔數(shù)控〕工具路徑也會(huì)自動(dòng)更新；組裝工程圖如有任何變動(dòng)，也完全同樣反響在整個(gè)三維模型上。這種獨(dú)特的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與工程設(shè)計(jì)的完整的結(jié)合，使得一件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)結(jié)合起來。這一優(yōu)點(diǎn)，使得設(shè)計(jì)更優(yōu)化，成品質(zhì)量更高，產(chǎn)品能更好地推向市場(chǎng)，價(jià)格也更廉價(jià)。6.1.2 PROE軟件建模途徑針對(duì)組件模型，SolidWorks有兩者建模方法，分別是自頂向下設(shè)計(jì)和自底向上設(shè)計(jì)。1.自頂向下設(shè)計(jì)該設(shè)計(jì)方式有力而穩(wěn)定地?cái)U(kuò)展了參數(shù)設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)更為有效。自頂向下設(shè)計(jì)使您可以在產(chǎn)品組件的環(huán)境中創(chuàng)立零件，并在創(chuàng)立新零件特征時(shí)參照現(xiàn)有幾何。示意圖如下所示：圖6.1自頂向下設(shè)計(jì)2.自底向上設(shè)計(jì)該設(shè)計(jì)方法不同于傳統(tǒng)的自底向上設(shè)計(jì)方法，在自底向上設(shè)計(jì)方法中，各個(gè)元件是獨(dú)立于組件進(jìn)行設(shè)計(jì)的，然后再將這些元件組合到一起來開發(fā)頂級(jí)組件。圖6.2自底向上設(shè)計(jì)6.2臥式離心機(jī)三維模型的建立6.2.1電機(jī)結(jié)構(gòu)部件電機(jī)結(jié)構(gòu)部件屬于整機(jī)的根本原動(dòng)件，他是為整個(gè)設(shè)備提供最原始的動(dòng)力，電機(jī)結(jié)構(gòu)部件的輸出軸通過聯(lián)軸器部件和帶輪結(jié)構(gòu)部件連接，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行裝置進(jìn)行運(yùn)行，電機(jī)結(jié)構(gòu)部件模型如下所示：圖6.3電機(jī)結(jié)構(gòu)三維結(jié)構(gòu)圖6.2.2帶傳動(dòng)部件帶傳動(dòng)的主要功能是對(duì)電機(jī)輸出的根本載荷和運(yùn)動(dòng)形式通過一定的減速之后傳遞給我們的轉(zhuǎn)鼓部件，采用一級(jí)帶傳動(dòng)進(jìn)行減速。帶傳動(dòng)部件模型如下所示：圖6.4帶傳動(dòng)部件的三維結(jié)構(gòu)圖6.2.3機(jī)架結(jié)構(gòu)部件機(jī)架結(jié)構(gòu)部件的根本作用是用來支撐整個(gè)設(shè)備以及傳動(dòng)部件，本文的機(jī)架采用焊接的形式做成，整體的模型如下所示：圖6.5機(jī)架三維結(jié)構(gòu)圖6.2.4轉(zhuǎn)鼓機(jī)罩部件轉(zhuǎn)鼓機(jī)罩部件屬于轉(zhuǎn)鼓的外圍罩板，其是用來對(duì)轉(zhuǎn)股以及里面的根本部件進(jìn)行一個(gè)保護(hù)作用，轉(zhuǎn)鼓機(jī)罩部件三維模型如下所示：圖6.6轉(zhuǎn)鼓機(jī)罩部件三維結(jié)構(gòu)圖6.2.5葉片軸結(jié)構(gòu)部件轉(zhuǎn)鼓與螺旋以一定差速同向高速旋轉(zhuǎn)，物料由進(jìn)料管連續(xù)引入輸料螺旋內(nèi)筒