【導(dǎo)讀】外三足式離心機種類繁多，但基本構(gòu)造都差不多。三足式離心機以其底座為三只支撐足?；谠谌闶诫x心機的原理模型，在其它領(lǐng)域的研究逐漸廣泛。查閱相關(guān)書籍了解和計算出三足式離心機的結(jié)構(gòu)尺寸。對三足式離心機轉(zhuǎn)鼓和主軸進行。鼓和轉(zhuǎn)軸的強度計算，最終設(shè)計出三足式離心機結(jié)構(gòu)。

　　

【正文】 考慮彎矩作用的安全系數(shù) Sσ ? ? ? ? — 只考慮扭矩作用的安全系數(shù) Sτ ? ? ? ? — 安全系數(shù) — 18 許用 [S] － — 校核結(jié)果 ? ?,eSS? 故 安 全 — 19 圖 44 軸的設(shè)計圖 20 第 5 章離心機的臨界轉(zhuǎn)速 離心機轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的物料在運轉(zhuǎn)過程中是不均勻分布的。轉(zhuǎn)動時就產(chǎn)生 與旋轉(zhuǎn)角速度的平方及偏心距成正比的干擾關(guān)系，其方向是周期性變化的，因而引起機器的振動。 在設(shè)計和操作中，離心機的工作轉(zhuǎn)速一般低于其二階臨界轉(zhuǎn)速。為此應(yīng)使用剛性軸的一階臨界轉(zhuǎn)速遠高于工作轉(zhuǎn)速。使撓性軸的一階臨界轉(zhuǎn)速遠低于工作轉(zhuǎn)速。此外，操作也會影響整個離心機的性能。因此對于離心機的臨界轉(zhuǎn)速的計算尤為重要。離心機的臨界轉(zhuǎn)速確定可以有效改善離心機轉(zhuǎn)子振動引發(fā)的多數(shù)問題，嚴重影響機器的壽命。由于振動嚴重引起的磨損帶來的損失也是很大的，每臺離心機都有其自身的固有頻率，有效的掌握其運動規(guī)律，對于提高離心機減小共振是很有 幫助的。至于在工作轉(zhuǎn)速下到底采用剛性軸還是撓性軸，需要根據(jù)生產(chǎn)要求、安全、經(jīng)濟、強度、物料性質(zhì)等各方面因素綜合考慮來決定。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)。要想同時考慮全部影響因素，十分精確地計算出臨界轉(zhuǎn)速值是相當困難的。工程程上常是根據(jù)不同的設(shè)計要求，抓住主要影響因素，建立相應(yīng)的簡化計算模型，求得臨界轉(zhuǎn)速不同程度的近似值。 通常，機械的工作轉(zhuǎn)速往往都是給定了的。因此，在設(shè)計時，需要準確計算出軸系 的臨界轉(zhuǎn)速值，尤其是它的一、 二階臨界轉(zhuǎn)速值。這樣才能根據(jù)上兩式進行判斷，看其工作轉(zhuǎn)速是否處于安全工作的范圍之內(nèi)，如有不符，就得重新修改設(shè)計，以改變軸系的臨界轉(zhuǎn)速。 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)。要想同時考慮全部影響因素，十分精確地計算出臨界轉(zhuǎn)速值是相當困難的。二程上常是根據(jù)不同的設(shè)計要求，抓住主要影響因素，建立相應(yīng)的簡化計算模型，求得臨界轉(zhuǎn)速不同程度的近似值。 按主軸結(jié)構(gòu)簡化圖計算的各項影響系數(shù)為： 311 = 10 c m /kgf? ?， 511 =1 .4 10 1/kg f? ?， 711 = 10 1/kg f? ?， 表 51 轉(zhuǎn)鼓加料前后的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量及重心位置變化 加料時間 名稱 質(zhì)量 kgf?s2/cm J0Jekgf?s2 臂長 cm 加料前 80 25 加料后 700 35 計算彈性支承的各項影響系數(shù)： ? ? 212 31 1 1 1 2 2L + L= + = 1 4 . 3 1 0 c m /k g fkL?? ?， (51) 5121 1 1 1 2 2L + L= + = 7 .8 1 1 0 c m /k g fkL?? ?， (52) 71 1 1 1 2 21= + = 5 .1 2 1 0 c m /k g fkL?? ?， (53) 21 按照頻率方程式有： ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?2211 11 11 11 0 1111 11 11 11 0 111 01eemw d m d d J J wmw d m d d J J w? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ????? ?? ? ? ? ????? (54) 將加料前轉(zhuǎn)鼓質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量、臂長及各項影響系數(shù)代入頻率方程，經(jīng)整理后可得加料前主軸的臨界轉(zhuǎn)速，即： 8 4 8 29 .1 2 1 0 6 .3 4 1 0 1 0 , 2 5 .1 2kw w w? ?? ? ? ? ? ? (55) 同理加料后的臨界轉(zhuǎn)速為 ? 22 第 6 章 傳動系統(tǒng)的計算 設(shè)計 V 帶傳動的原始數(shù)據(jù) 功率的確定 傳遞的功率 P=32KW， Pc是根據(jù)傳遞的名義功率 P，并考慮載荷性質(zhì)、原動機種類和每天運轉(zhuǎn)的時間等因素而確定的，即 cAP K P? (61) 根據(jù)原動機各種工況下的工況系數(shù)，初定工況系數(shù)為 ： 1 .2 3 2 3 8 .4cP KW? ? ? 選擇 V帶型號 根據(jù)計算功率 Pc 和小帶輪轉(zhuǎn)速 n1初選帶型。當在兩種型號交界線附近時，可以對兩種型號同時進行計算，最后擇優(yōu)選定。 初選小輪直徑 帶輪直徑小時，傳動尺寸緊湊，但彎曲應(yīng)力大，使帶的疲勞強度降低；傳遞同樣的功率時，所需圓周力也大，使帶的根 數(shù)增多。根據(jù)功率可選 C 型帶，小帶輪標準直徑為200mm。 （ 1）驗算帶速 V。 11 3 . 1 4 2 0 0 1 2 0 0 1 2 . 66 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0ddnv ? ??? ? ??? (62) 帶輪過高則離心力大，使帶與帶輪之間的壓力減小，易打滑。 （ 2）計算大輪直徑 21ddd id? (63) 當要求傳動比比較精確時，一般可忽略滑動率。傳動比為 為 250mm。 確定中心距 a 和帶長 Ld 中心距小時，傳動外輪廓尺寸小，但包角減小，使傳動能力降低，同時帶短，繞轉(zhuǎn)次數(shù)多，使帶的疲勞壽命降低。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轉(zhuǎn)時將引起帶的抖動，使帶的工作能力降低。 一般初定中心距 a0為： ? ? ? ?1 2 0 1 20. 7 2d d d dd d a d d? ? ? ? (64) 初設(shè)中心距 a0為 700mm. 23 初算帶長和確定帶長 ? ? ? ? 2120 1 2 02 24 ddc d dddL a d d a? ?? ? ? ? (65) 解得初算帶長為 2179mm，確定帶長的基準長度為 2240mm。 確定中心距 a。 0 2dcLLaa ??? (66) 確定中心距 a為 730mm 驗算包角 小輪 包角是影響 V帶傳動工作能力的重要因素。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 度 有 利 ， 在 相 同 的 壽 命 條 件 下 ， 額 定 功 率 比 1 時 傳 遞 功 率 大 。， 長 度 系 數(shù) ， 考 慮 帶 長 不 為 特 定 長 度 時 對 傳 動 能 力 的 驗 算 帶 速 小 于 要 求 的 臨影 響 。 特界 帶 速 ，取選， 包 角 系 數(shù) ， 取擇 五 根 皮 帶 。 確定初拉力 F0 初拉力過小時，帶與帶輪間的極限摩擦力小，帶傳動未達到額定載荷時就可能出現(xiàn)打滑；初拉力過大時，帶內(nèi)應(yīng)力過大，將使帶的壽命大大縮短，同時加大了軸和軸承的受力。實際上，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。 對于非自動張緊的 V帶傳動，既能保證傳遞額定功率的同時不打滑，又能保證 V 帶具有一定壽命的單根帶適宜初拉力為 24 ? ?2c0 5 0 0 P 2 .5 KF = + q v Nz v K ???????? (69) 軸承和鍵的選用 軸承選用 軸承是用于支承旋轉(zhuǎn)零件并且保持旋轉(zhuǎn)零件的旋轉(zhuǎn)精度和減少旋轉(zhuǎn)零件與支承之間的摩擦和磨損的裝置。 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。而此次選用的軸承既受軸向力又受徑向力。當選用角接觸球軸承。 選用型號為 7309 角接觸球軸承 由機械設(shè)計手冊查得， d=45， D=100mm. 鍵的選用 轉(zhuǎn)鼓連接端的鍵選用 GB/T1096 鍵 [圓頭普通平鍵 (A 型 )、 b= h=3 L=50] 對鍵在轉(zhuǎn)鼓最大受力處校核： p14 4 8 3 6= 2 0 .9 8 0 M p a0 .0 3 6 0 .0 5 0 .42 T 2 8 3 6= = = 8 .3 6 M p a 6 0 M p ab L d 0 .0 2 0 .0 5 0 .4T M p aH Ld???? ? ???? ???擠 壓 強 度 ：剪 切 強 度 ： 選用的鍵合格。 電機的選擇 經(jīng)功率計算 32kw 的電機滿足離心機的功率需求 表 61 電機參數(shù) 電機型號 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)計內(nèi)容為離心機的主要結(jié)構(gòu)設(shè)計，在整個設(shè)計過程中，涉及到離心機的轉(zhuǎn)鼓設(shè)計和離心機的主軸設(shè)計。轉(zhuǎn)鼓設(shè)計過程中運用了物料校核強度的設(shè)計方法。目前離心機設(shè)計的各種參數(shù)還沒有完善計算過程，實際設(shè)計過 程往往通過模擬或者簡化計算得要想要的結(jié)果。在離心機轉(zhuǎn)鼓設(shè)計的時候，首先通過物料計算出轉(zhuǎn)鼓厚度，再通過校核轉(zhuǎn)鼓的厚度是否符合強度設(shè)計，同樣離心機主軸設(shè)計的時候首先計算出離心機所需要的計算功率，再通過計算功率來得到離心機主軸的最小直徑，再反過來校核主軸的強度。整個的計算過程當中經(jīng)過了一些簡化計算。對于傳統(tǒng)的設(shè)計中，離心機的結(jié)構(gòu)設(shè)計已經(jīng)有比較完善的工藝制造，而此次的設(shè)計沒有更多改進前人的設(shè)計，按照離心機的設(shè)計步驟與方法進行了一步步的計算推導(dǎo)。離心機的發(fā)展速度是相當迅速的，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。三足式離心機是比較早的一種離心機，設(shè)計它的過程也是了解離心機結(jié)構(gòu)原理的過程。尤其是在解決離心機壽命方面有更好的舉措。這次設(shè)計在涉及到離心機磨損振動密封等方面沒有過多的進行設(shè)計。特別是在振動方面是離心機必須要解決的一項重要課題，對于它的研究，是未來離心機一個重要的發(fā)展方向。 結(jié)合本專業(yè)所學機械設(shè)計、機械制圖、過程流體機械、機械制造 工藝學等專業(yè)課程，理解臥式螺旋卸料沉降離心機的結(jié)構(gòu)和基本原理。參與計算離心機基本結(jié)構(gòu)，重點對轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)鼓、機件密封）和靜子（機座）詳細設(shè)計。 運用所學機械制圖知識、計算機繪圖 知識，畫出主要管路圖、主要非標準件圖、 PID圖、一級和二級部件裝備圖。要求詳細給出離心機設(shè)計說明書，并給出一個與研究課題相關(guān)的英文翻譯文獻，最終達到對三足式卸料離心機更深層次的理性認識。此次設(shè)計包括完成三足式上部卸料離心機（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）整機及零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計。完成功率