【文章內(nèi)容簡介】 173。70%，因而可以得到重量較輕而剛性較好的油箱和機(jī)殼。這里選用鑄造碳鋼牌號(hào)為： ZG230173。450 6 第 3章 離心機(jī)的生產(chǎn)能力及轉(zhuǎn)鼓計(jì)算 分離因數(shù) 離心機(jī)分離效果如何，通常用分離因數(shù) Fr來衡量。分離因數(shù)是指被分離物料在離心力場(chǎng)中受到的離心力 Fc 和它在重力場(chǎng)中所受的重力 G的比值。 2 3 2 3 20 . 5 6 1 0 0 . 5 6 1 0 1 1 2 0 0 8 0 7cr F RwF D nGg ??? ? ? ? ? ? ? ? ? (31) 分離因數(shù)是離心機(jī)性能的重要標(biāo)志之一，它反映了離心機(jī)分離能力的大小。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(shí)，可忽略重力的影響。故離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓軸線位置，取決于結(jié)構(gòu)和操作的方便 ，可布置在空間的任意位置上。 物料的生產(chǎn)能力計(jì)算 離心機(jī)的生產(chǎn)能力的計(jì)算是一個(gè)復(fù)雜的過程，在設(shè)計(jì)和校核離心機(jī)時(shí)，生產(chǎn)能力和主軸的功率是核算的主要內(nèi)容。當(dāng)然生產(chǎn)能力計(jì)算與物料的性質(zhì)，離心機(jī)的操作性能，結(jié)構(gòu)參數(shù)密切相關(guān)。盡管離心機(jī)的發(fā)展歷史已經(jīng)有一段時(shí)間，對(duì)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。 最大生產(chǎn)能力為 130kg，離心機(jī)的生產(chǎn)周期為 350 秒，求得每秒要求至少分離 立方米。 s2sRe 2 FF = udw kgfu kgf /mw m /s?? 顆 粒 沉 降 時(shí) 所 受 到 液 相 阻 力 ， 當(dāng) 雷 諾 準(zhǔn) 數(shù) 時(shí) ， 運(yùn) 動(dòng) 粘 性 阻 力 為 ： 3 ，式 中 ： 液 相 粘 度 ， ；： 顆 粒 的 沉 降 速 度 ， 。當(dāng) 離 心 力 等 于 運(yùn) 動(dòng) 阻 力 時(shí) ， 顆 粒 的 終 端 沉 降 速 度 為 ：? ?2 2ss d rww= 18u g?? (32) ? ?? ?00,s Vt V R r R r LQ ?? ? ? ? (33) ? ? ? ?22 0 30,/1 8 2ss d w R rVVt Q m sT u g R r????? ? ? ? ? ? (34) 式中 7 ? ?333002r202r, m / s V m R r mR +r R = m2wR F =g F = R +r L m= F F m .Q??， 按 液 相 計(jì) 算 的 生 產(chǎn) 能 力 ， ；， 轉(zhuǎn) 鼓 中 液 體 容 積 ， ；、 ， 液 層 外 、 內(nèi) 半 徑 ， ；， 液 層 平 均 半 徑 ， ；， 平 均 分 離 因 數(shù) ；， 平 均 沉 降 面 積 ， ； ， 當(dāng) 量 沉 降 面 積 ， 將最大生產(chǎn)量代入求的轉(zhuǎn)速大于 1000 轉(zhuǎn)每分鐘符合要求最大裝料量的生產(chǎn)要求，故可取轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速為 1200 轉(zhuǎn)每分鐘。 在離心場(chǎng)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(dòng) 軸 線 的 距 離 ， ；： 回 轉(zhuǎn) 角 速 度 ， ； ， ： 固 相 與 液 相 的 重 度 ， 符號(hào)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 ；： 轉(zhuǎn) 鼓 加 強(qiáng) 箍 的 高 度 。 單 位 為 ；， ： 轉(zhuǎn) 鼓 壁 上 相 鄰 兩 孔 的 中 心 距 。 單 位 為 ；： 開 孔 直 徑 。 單 位 為 ；： 加 強(qiáng) 箍 的 厚 度 。 單 位 為 ；： 最 大 允 許 裝 料 量 。 單 位 為 ；： 轉(zhuǎn) 鼓 的 有 效 高 度 。 單 位 為 ； 8 ? ?111s3132KKm kgNNnqmmmmg/ mg/ m????： 焊 接 接 頭 及 開 孔 系 數(shù) ；： 焊 接 接 頭 系 數(shù) ；： 篩 網(wǎng) 總 質(zhì) 量 。 單 位 為 ；： 轉(zhuǎn) 鼓 素 線 上 的 孔 數(shù) ；： 加 強(qiáng) 箍 個(gè) 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(shí) 轉(zhuǎn) 鼓 壁 的 環(huán) 向 應(yīng) 力 。 單 位 為 MPa。由 均 勻 分 布 物 料 離 心 壓 力 所 引 起 的 鼓 壁 的 環(huán) 向 應(yīng) 力 。 單 位 為 ；： 由 非 均 勻 分 布 物 料 離 心 壓 力 所 引 起 的 鼓 壁 的 環(huán) 向 應(yīng) 力 。 單 位 為 ；： 篩 網(wǎng) 或 襯 里 的 質(zhì) 量 對(duì) 轉(zhuǎn) 鼓 壁 產(chǎn) 生 的 環(huán) 向 應(yīng) 力 。 單 位 為 ；： 轉(zhuǎn) 鼓 材 料 的 屈 服 點(diǎn) 。 單 位 為 ；： 轉(zhuǎn) 鼓 材 料 的 抗 拉 強(qiáng) 度 。 單 位 為 ； 離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓是在較高的轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速從每分鐘幾百轉(zhuǎn)、幾千轉(zhuǎn)到幾萬轉(zhuǎn)。因此轉(zhuǎn)鼓壁在回轉(zhuǎn)時(shí)，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(shí)產(chǎn)生的離心力也作用在鼓壁上面而引起應(yīng)力。有時(shí)在這些離心力作用下產(chǎn)生很大的應(yīng)力，使轉(zhuǎn)鼓壁“飛裂”，引起嚴(yán)重后果。因此需要計(jì)算這些應(yīng)力以保證鼓 壁的強(qiáng)度。 對(duì)于轉(zhuǎn)鼓壁與攔液板，鼓壁與鼓底的邊緣連接的地方（活塞卸料離心機(jī)無攔液板），以及轉(zhuǎn)鼓的圓筒形與圓錐形邊緣連接（如上懸式離心機(jī)）的部分，由于變形相互受到約束，將產(chǎn)生附加的“邊緣應(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。如對(duì)鋼制圓筒，當(dāng)離產(chǎn)生邊緣應(yīng)力的距離 c（ R 為圓筒半徑、S 為圓筒壁厚）處，邊緣應(yīng)力就衰減到很小的數(shù)值。在工程設(shè)計(jì)中，往往要采用合理的結(jié)構(gòu)來減小邊緣應(yīng)力。如為了盡量避免由于厚度、載荷和曲率發(fā)生突變，使連接件變形不諧調(diào)，而采用連接處用圓弧 連接，或加小一段圓滑的過渡部分；也有時(shí)在邊緣連接處適當(dāng)增加厚度以承受邊緣應(yīng)力，并采用塑性好的材料制作轉(zhuǎn)鼓。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。 轉(zhuǎn)鼓鼓壁在工作時(shí)，需承受轉(zhuǎn)鼓鼓壁本身質(zhì)量在回轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的離心力、篩網(wǎng)質(zhì)量產(chǎn)生的離心力以及物料質(zhì)量產(chǎn)生的離心力。 轉(zhuǎn)鼓壁開孔引起的表觀密度減小系數(shù) q計(jì)算 過濾式離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓壁上開孔，開孔直徑一般在 范圍內(nèi)，孔間距一般為孔徑的34 倍，開孔面積為 512%，孔的排列應(yīng)在保證一定的開孔面積下盡量減少轉(zhuǎn)鼓壁的環(huán)向應(yīng)力，因而多采 用錯(cuò)列，令其最大孔距方向沿轉(zhuǎn)鼓軸線方向排列，以減少軸向截面內(nèi) 9 開孔削弱的影響。此處設(shè)計(jì)的按開孔直徑為 8mm， b1 =10mm， b2 =線的夾角α =30186。 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。當(dāng)空在鼓壁上均勻分布時(shí)，開孔系數(shù)與開孔位置有關(guān)。則 223112 /)( /) bdbVK bdbK ?? ??（ (36) 式中： 122 21 ta n ) / ( 1 3 ta n ) ,VV? ? ?? ? ?— 夾 角 的 函 數(shù) ， （ (37) 232 40 8 / 40 75 ( 32 8 ) / 32 06V K K? ? ? ? ? ?可 從 下 表 查 出 （ ） (38) ? ?2 2121212s in / 4 1 / 4 s ins inb b dq d b bbb ?? ????? ? ? (39) 求解得 ? 轉(zhuǎn)鼓的加強(qiáng)箍系數(shù) Z的計(jì)算 為了使轉(zhuǎn)鼓 的強(qiáng)度得到加強(qiáng)，我們?cè)谵D(zhuǎn)鼓周邊設(shè)置加強(qiáng)箍提高安全系數(shù)。設(shè)計(jì)a=25mm， e=20mm. 1 1NAZ h???? (310) 10 A ae? (311) 取 1 2N? 求得 ? 壁厚按物料質(zhì)量計(jì)算公式 ? ?? ?? ?611 2 9 21 1 2102 1 0G r m r Zh Z k w q r? ?????? ? ? ? (312) 設(shè)計(jì)已知條件 G=130kg， r1 =500mm，ρ 1=， h=800mm， ? ?=102MPa? K1= 代入 數(shù)據(jù)求得 ? ? 設(shè)置設(shè)計(jì)厚度安全系數(shù)加上去除腐蝕余量 2mm 圓整到整數(shù) 10mm?? 轉(zhuǎn)鼓設(shè)計(jì)過程中的強(qiáng)度校核 9 2 21 1 210 q r w????? 求得 Mpa? ? ? ?9 2 2 22 2 1 3 11 0 / 2w r r r Z? ? ?? ?????? (313) 求得 2 Mpa? ? 篩網(wǎng)的結(jié)構(gòu)型式 過濾式離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)裝有濾網(wǎng)，作為分離懸浮液的過濾介質(zhì)。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)。間歇加料的離心機(jī)，加料開始時(shí)濾網(wǎng)截留固相，形成渣層并產(chǎn)生“架橋”現(xiàn)象，濾液夾帶固相減少，渣層逐漸成為主要的過濾介質(zhì)，這里設(shè)計(jì)選用的是金屬絲編織的席型篩網(wǎng)。 金屬絲編織席型網(wǎng)材料與轉(zhuǎn)鼓材料相同，它由縱向網(wǎng)絲及橫向網(wǎng)絲組成。此種濾網(wǎng)的緯線彼此靠得很緊密，因而使網(wǎng)孔具有彎曲的形狀。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(jià)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(dòng)。結(jié)合此次分離的物料懸 11 浮液粘性不大，故可以選用此篩網(wǎng)。 轉(zhuǎn)鼓內(nèi)篩網(wǎng)引起的環(huán)向應(yīng)力 ? ?9 2 24 3 11 0 /sw r Z? ? ? ?? ??? ?? (314) 篩網(wǎng)的厚度 613 102smrh? ???? (315) 解得 mm? ? 4 ? ? 環(huán)向總應(yīng)力的計(jì)算公式 ? ?1 2 4 /t K? ? ? ?? ? ? 解得 Mpa? ? ? ? M pa???? 圖 32 轉(zhuǎn)鼓設(shè)計(jì)圖 12 第 4 章主軸的設(shè)計(jì) 概述 作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件都要裝在軸上來實(shí)現(xiàn)其