【正文】 新型材料的發(fā)展。通過調(diào)整分離操作的時間，能適用于各種難分離的懸浮液，對濾餅洗滌有不同要求時也能適用。彈性懸掛支承結(jié)構(gòu)，能減少由于不均勻負(fù)載引起的振動，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。近年來這些材料在分離機(jī)中都有應(yīng)用。 設(shè)計(jì)要求及任務(wù) 完成三足式上部卸料離心機(jī)（轉(zhuǎn)鼓的主要技術(shù)參數(shù)范圍為：內(nèi)徑 1000mm，最大裝料量： 130KG，高度 800mm，轉(zhuǎn)速為 8002020r/min）整機(jī)及零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)最大填料限量來確定轉(zhuǎn)鼓容積以及離心機(jī)的外形尺寸。 對于零件圖和裝配圖的繪制要嚴(yán)格要求，便于加工和轉(zhuǎn)配材料以獲取。 分離物料的性質(zhì)、分離效果 分離物料的特性對分離機(jī)械的選用至關(guān)重要。 分離過程的工藝要求及處理量 分離過程為間歇的還是連續(xù)的，卸渣是人工的還是自動的，自控的程度為多少，處理量的大小，這些因素對分離機(jī)械的選型起決定性的作用。適用于分離含固相顆≥ 5μ m的懸浮液，如枝狀、結(jié)晶狀或纖維狀物料，也可供紡織物的脫水，金屬切削鐵屑和潤滑油的回收等。 按鋼的性能特點(diǎn)和用途分類，如耐硝酸 (硝酸級 )不銹鋼、耐硫酸不銹鋼、耐點(diǎn)蝕不銹鋼、耐應(yīng)力腐蝕不銹鋼、高強(qiáng)度不銹鋼等。但室溫下的強(qiáng)度較低，晶間腐蝕及應(yīng)力腐蝕傾向較大，切削加工性較差。由于 188不銹鋼導(dǎo)熱性很差，不僅要通過預(yù)熱后再進(jìn)行淬火加熱 ,而且在固溶處理 (淬火加熱 )時的保溫時間要長。固溶處理后的組織一般是單相奧氏體 ,但對含有鈦、鈮、鉬的不銹鋼，尤其當(dāng)是鑄件時 ,還含有少量的鐵素體。對于不含鈦或鈮的鋼不應(yīng)超過 450C，以免析出碳化鉻而引起晶間腐蝕。 主軸的材料 對于主軸的材料要求較強(qiáng)的強(qiáng)度韌性還有一定的耐磨性。 45鋼是軸類零件的常用材料，它價格便宜經(jīng)過調(diào)質(zhì)（或正火）后，可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強(qiáng)度和韌性等綜合機(jī)械性能，淬火后表面硬度可達(dá) 45～52HRC 45號鋼廣泛用于機(jī)械制造，這種鋼的機(jī)械性能很好。鑄鐵易于切削，抗壓性能好，并且有一定的吸振性。這里選用鑄造碳鋼牌號為： ZG230173。由于離心力通常遠(yuǎn)大于重力，所以在設(shè)計(jì)離心機(jī)時，可忽略重力的影響。盡管離心機(jī)的發(fā)展歷史已經(jīng)有一段時間，對于用一套成熟的通用計(jì)算公式進(jìn)行準(zhǔn)確的定量計(jì)算，很多情況下利用簡化計(jì)算和模擬放大來計(jì)算離心機(jī)的生產(chǎn)能力。 在離心場中，懸浮液的固相顆粒所受的離心力是： ? ? 231 ,6 s rwF d k g fg? ???? 公 式 (35) 3s:m r m w 1/ skg f/m .d??式 中 顆 粒 的 直 徑 ， ；： 顆 粒 位 置 到 轉(zhuǎn) 動 軸 線 的 距 離 ， ；： 回 轉(zhuǎn) 角 速 度 ， ； ， ： 固 相 與 液 相 的 重 度 ， 符號的定義 212: m ma m mb b m md m me m mG m mh m mA 轉(zhuǎn) 鼓 加 強(qiáng) 箍 的 橫 截 面 積 。 單 位 為 ；： 加 強(qiáng) 箍 的 厚 度 。 單 位 為 ；： 轉(zhuǎn) 鼓 素 線 上 的 孔 數(shù) ；： 加 強(qiáng) 箍 個 數(shù) ；： 轉(zhuǎn) 鼓 材 料 的 疲 勞 強(qiáng) 度 極 限 安 全 系 數(shù) ；： 轉(zhuǎn) 鼓 壁 開 孔 引 起 的 表 觀 密 度 減 小 系 數(shù) ；： 轉(zhuǎn) 鼓 壁 厚 度 ， 單 位 為 ；： 篩 網(wǎng) 當(dāng) 量 厚 度 ， 單 位 為 ；： 轉(zhuǎn) 鼓 材 料 的 密 度 ， 單 位 為 ；： 物 料 或 濕 濾 餅 的 密 度 最 大 值 單 位 為 ； 331234sbg/ m: MP aMP aMP aMP aMP a???????： 篩 網(wǎng) 或 襯 里 材 料 的 密 度 ， 單 位 為 ；： 空 轉(zhuǎn) 時 轉(zhuǎn) 鼓 壁 的 環(huán) 向 應(yīng) 力 。 單 位 為 ；： 篩 網(wǎng) 或 襯 里 的 質(zhì) 量 對 轉(zhuǎn) 鼓 壁 產(chǎn) 生 的 環(huán) 向 應(yīng) 力 。因此轉(zhuǎn)鼓壁在回轉(zhuǎn)時，除了承受鼓壁自身質(zhì)量產(chǎn)生的離心力所引起的應(yīng)力外，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上 還存在物料和液體層，它們回轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力也作用在鼓壁上面而引起應(yīng)力。邊緣應(yīng)力一般都是局限在連接處，隨著離邊緣距離的增大而迅速的衰減。這里僅研究在高速回轉(zhuǎn)下受離心載荷作用的轉(zhuǎn)鼓壁的強(qiáng)度計(jì)算。 圖 31 轉(zhuǎn)鼓開孔的類型圖 轉(zhuǎn)鼓上開孔讓鼓壁強(qiáng)度受到削弱，也讓鼓壁表面密度減小。離心機(jī)的篩網(wǎng)一般分為三種結(jié)構(gòu)型式，即條狀濾網(wǎng)、板式濾網(wǎng)和編織網(wǎng)。其孔隙形狀及大小取決于網(wǎng)絲的大小、編織特點(diǎn)、編制密度，編織網(wǎng)的造價低，漏料少，但其剛性差，與物料之間的摩擦阻力大，并容易造成物料分布不均勻而引起的機(jī)器的振動。高速轉(zhuǎn)軸則還決定于它的振動穩(wěn)定性。為了減少質(zhì)量或結(jié)構(gòu)需要，有一些機(jī)器的軸 (如水輪機(jī)軸和航空發(fā)動機(jī)主軸等 )常采用空心的截面。 （ 2）軸頸、軸頭、軸身 軸主要由軸頸、軸頭、軸身三部分組成：軸上被支承部分叫做軸頸，安裝輪轂部分叫做軸頭，聯(lián)接軸頸和軸頭的部分叫做軸身。對于滑動軸承的軸頸，有時還須提出表面熱處理的條件等。當(dāng)決定軸的外形時，在能保證裝配精度的前提下，既要考慮節(jié)約材 料，又要考慮便于加工和裝配。①軸上零件的軸向固定軸上零件軸向固定的方法有：軸肩 (或軸環(huán) )、擋圈、圓螺母、套筒、圓錐形軸頭等。許用切應(yīng)力計(jì)算只需知道轉(zhuǎn)矩的大小，方法簡便，但計(jì)算精度較低。為此，常先按轉(zhuǎn)矩估算軸徑并進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，即可畫出軸的彎扭合成圖，然后計(jì)算危險截面的最大彎曲應(yīng)力。 安全系數(shù)校核計(jì)算能判斷各危險截面的安全程度，從而改善各薄弱環(huán)節(jié)，有利于提高軸的疲勞強(qiáng)度。 解得 1 25467T N mm? 圓周力的計(jì)算公式 112 2 2 5 4 6 7 134040t TFNd ?? ? ? (49) 解得 1340tFN? ? ?1 3 0 2 0 1 9 .8 1 5 9 .8 = 3 3 9 1 NaF M g m g? ? ? ? ? ? ?總 22rF = m r w = 13 0 20 = 26 00 0N?? 計(jì)算軸承的支座反力 （ 1）水平面上的支反力 3231 3 4 0 9 0 4172 0 0 9 0tHB FLRNLL ?? ? ??? (410) 2231 3 4 0 2 0 0 10002 0 0 9 0tHC FLLL ?? ? ??? (411) （ 2）垂直 面上的支反力 323260 00 135 339 1 5002 4181200 90raVBDF L FRNLL? ? ? ?? ? ??? (412) 123260 00 90 339 1 5002 2537200 90raVCDF L FLL? ? ? ?? ? ??? (413) 畫彎矩圖 截面 D處的彎矩 16 3 1 0 0 0 9 0 1 3 5 0 0 0H D H CM R L N m m N m m? ? ? ? ? (414) 圖 41 軸的水平面彎矩圖 圖 42 軸的垂直面彎 矩圖 ? ?1 2 3 4 1 8 1 2 9 0 1 9 1 9 0 7 9V D V BM R L L N m m N m m? ? ? ? ? ? (415) 23 2 5 3 7 9 0 3 4 2 4 9 5V D V CM R L N m m N m m? ? ? ? ? (416) M 2 2 2 211 1 3 5 0 0 0 5 6 4 4 3 5 4 7 3 2 0 7D H D V DM M M N m m N m m? ? ? ? ? (417) 2 2 2 222 1 3 5 0 0 0 3 4 2 4 9 5 3 6 8 1 4 1D H D V DM M M N m m N m m? ? ? ? ? (418) 畫扭矩圖 1 25467T N mm? 圖 43 軸的扭矩圖 畫計(jì)算彎矩圖 因單向回轉(zhuǎn)，視扭矩為脈動循環(huán)，則截面 D處的當(dāng)量彎矩為 ? ?? ?10 ?? ???? (419) 17 ? ? ? ?222211 4 7 3 2 0 7 0 . 6 2 5 4 6 7 4 7 3 4 5 3eDM M T N m m N m m?? ? ? ? ? ? (420) ? ? 2222 368458eDM M T N m m?? ? ? (421) 按彎矩圖合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度。 mm) — 軸徑 d/mm 38 40 — 抗彎模量 W/mm178。 在設(shè)計(jì)和操作中，離心機(jī)的工作轉(zhuǎn)速一般低于其二階臨界轉(zhuǎn)速。因此對于離心機(jī)的臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算尤為重要。臨界轉(zhuǎn)速數(shù)值的大小與轉(zhuǎn)子的質(zhì)量及其在軸上的位置、轉(zhuǎn)子的幾何形狀、軸的直徑和長度、軸的材質(zhì)、支承形式等等多種因素有關(guān)。因此，在設(shè)計(jì)時，需要準(zhǔn)確計(jì)算出軸系 的臨界轉(zhuǎn)速值，尤其是它的一、 二階臨界轉(zhuǎn)速值。二程上常是根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求，抓住主要影響因素，建立相應(yīng)的簡化計(jì)算模型，求得臨界轉(zhuǎn)速不同程度的近似值。根據(jù)功率可選 C 型帶，小帶輪標(biāo)準(zhǔn)直徑為200mm。傳動比為 為 250mm。 確定中心距 a。 特界 帶 速 ，取選， 包 角 系 數(shù) ， 取擇 五 根 皮 帶 。 按軸承所承受的載荷方向，主要分為向心軸承和推力軸承兩大類。 電機(jī)的選擇 經(jīng)功率計(jì)算 32kw 的電機(jī)滿足離心機(jī)的功率需求 表 61 電機(jī)參數(shù) 電機(jī)型號 額定功率 額定電壓 額定轉(zhuǎn)速 額定轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 質(zhì)量 YD250M6/4 32kw 380v 1470rpm 2 132kg 25 結(jié)論 本次設(shè)計(jì)內(nèi)容為離心機(jī)的主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在整個設(shè)計(jì)過程中，涉及到離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓設(shè)計(jì)和離心機(jī)的主軸設(shè)計(jì)。整個的計(jì)算過程當(dāng)中經(jīng)過了一些簡化計(jì)算。尤其是在解決離心機(jī)壽命方面有更好的舉措。參與計(jì)算離心機(jī)基本結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)對轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)鼓、機(jī)件密封）和靜子（機(jī)座）詳細(xì)設(shè)計(jì)。完成功率的。要求詳細(xì)給出離心機(jī)設(shè)計(jì)說明書，并給出一個與研究課題相關(guān)的英文翻譯文獻(xiàn)，最終達(dá)到對三足式卸料離心機(jī)更深層次的理性認(rèn)識。特別是在振動方面是離心機(jī)必須要解決的一項(xiàng)重要課題，對于它的研究，是未來離心機(jī)一個重要的發(fā)展方向。離心機(jī)的發(fā)展速度是相當(dāng)迅速的，特別是在各個領(lǐng)域都出現(xiàn)了與自己行業(yè)相關(guān)的離 心機(jī)。目前離心機(jī)設(shè)計(jì)的各種參數(shù)還沒有完善計(jì)算過程，實(shí)際設(shè)計(jì)過 程往往通過模擬或者簡化計(jì)算得要想要的結(jié)果。當(dāng)選用角接觸球軸承。實(shí)際上，由于帶不是完全彈性體，對非自動張緊的帶傳動，過大的初拉力將使帶很快松弛。通常應(yīng)保證 21111180 57. 3 ( 90140dddda????? ? ? ??特 殊 情 況 下 允 許 ）代 入 數(shù) 據(jù) 解 得 (67) 確定 V帶根數(shù) ? ? ? ?12c d b 0 0 h d 1P C L 2 E y q v 1 A vz P = 1 ( )P 7 2 0 0 t v d A e 1 0 0 0 KW???? ????， （ ） (68) 經(jīng)過修正后的單位 V帶許用計(jì)算公式為 ? ?0 0 0 L( P K K K WPP ?? ? ? ） （ ） 0LLP 1 ,i=KK = K Z9.5i????式 中 ： ， 額 定 功 率 增 量 ， 考 慮 帶 在 帶 輪 上 的 彎 曲 應(yīng) 力 較 小 ，對 帶 輪 的 疲 勞 強(qiáng) 度 有 利 ， 在 相 同 的 壽 命 條 件 下 ， 額 定 功 率 比 1 時 傳 遞 功 率 大 。中心距大時，有利于增大包角和使帶的應(yīng)力變化減慢，但在載荷變化或者高速運(yùn)轉(zhuǎn)時將引