【導(dǎo)讀】它主要應(yīng)用于化工、石化、食品、醫(yī)藥、礦業(yè)、隨著科技進步和國民經(jīng)濟的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域還在進一步擴大。心機具有連續(xù)操作、處理量大、單位產(chǎn)量耗電量較少、適應(yīng)性強等特點。的逐漸擴大，作為石化企業(yè)關(guān)鍵設(shè)備的離心機開始逐漸向大型化、重型化方向發(fā)展。同時詳細介紹了WL-600螺旋卸料離心機轉(zhuǎn)鼓半錐角、液池深度、脫水。軸進行了強度校核。據(jù)設(shè)計計算、功能參數(shù)校核認(rèn)為WL-60螺旋卸料離心機可以滿足使。用要求，各項技術(shù)性能指標(biāo)達到預(yù)期。

　　

【正文】 d —— 兩個支承處軸頸的直徑，取 ?? m； f —— 摩擦因數(shù)，與軸承類型有關(guān)，滑動軸承 ~ ? ，滾動軸承0. 00 5 ~ 0. 02f ? ，取 ? ； 12PP、 —— 受靜載與動載作用的離心機主軸承上的載荷， 122PPP?? N。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 17 頁 共 31 頁 設(shè)轉(zhuǎn)鼓加料后總的質(zhì)心對轉(zhuǎn)鼓回轉(zhuǎn)軸線的偏移為 e ，相應(yīng)產(chǎn)生的離心力 cF 為： 20cF M e?? 則主軸承受的總載荷為 ? ?20P M g e??? 式中 0M —— 轉(zhuǎn)鼓裝料后的總質(zhì)量， 0 500M ? Kg； g —— 重力加速度， m/s2； e —— 質(zhì)心偏心距 錯誤 !未找到引用源。 R —— 轉(zhuǎn)鼓半徑， ? m。 將以上各值代入公式，則 主軸承受的總載荷為： ? ?325 0 0 9 .8 0 .7 1 0 1 5 7 1 3 5 2 7 .1 5PN?? ? ? ? ? ? 軸承摩擦損耗的功率為： 3 1 157 1352 23362N ? ? ? ? ? ?W 空氣摩擦消耗的功率 N4 空氣摩擦消耗是由轉(zhuǎn)鼓周圍空氣對高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓的黏性阻力。因此，空氣摩擦消 耗與旋轉(zhuǎn)件內(nèi)外跟空氣的接觸面積、轉(zhuǎn)速和空氣黏度或密度有關(guān)，可表示為 ? ?? ?3 3 39。 4 4403 3 4 41 1 . 3 1 01 1 . 3 1 0 1 . 3 2 . 7 6 7 1 5 7 0 . 3 0 5 0 . 2 51 9 7 6 ( W )gN Lw R R??? ? ?? ? ? ? ? ? ?? 式中 g? —— 轉(zhuǎn)鼓周圍氣體介質(zhì)密度，隨壓力而增大，常壓下空氣可取 ； L —— 轉(zhuǎn)鼓長度， ? m； 39。R —— 轉(zhuǎn)鼓外半徑， 39。 ? m； 0R —— 轉(zhuǎn)鼓內(nèi)液體自由表面半徑， 0 ? m。 卸料所需的功率 N5 一些離心機的卸料裝置在進行卸料時的阻力增加了主軸的負荷，也將消耗一部分主軸功率。 螺旋卸料離心機是利用螺旋葉片將沉渣推送到卸料口而實現(xiàn)卸料，所以螺旋卸料離心機的卸料功率應(yīng)包括以下幾個方面： （ 1）克服沉渣的離心慣性力沿轉(zhuǎn)鼓母線的分力所消耗功率； （ 2）克服沉渣與轉(zhuǎn)鼓摩擦所消耗功率； （ 3）克服沉渣與螺旋葉片所消耗功率。 計算時將卸料功率分為錐段和柱段兩部分，分別計算圓錐段消耗功率 39。5N 和圓柱段消耗功率 5N ，則總的功率可以表達為： 39。5 5 5N N N?? 圓錐段轉(zhuǎn)鼓推料消耗的功率計算 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 18 頁 共 31 頁 對于雙螺旋葉片的螺旋卸料離心機，由圓錐段的推料公式可計算出圓錐段轉(zhuǎn)鼓的推料功率，其計算公式如下： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?212 139。 3 3 2 2 235 3 32211 2 0 . 5 1 11 0 0 0 3 2sfHHmf RrN R r f R r f R rH R r?? ????????????? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??????? 式中 sm —— 單位時間內(nèi)離心機獲得的沉渣質(zhì)量； 2f —— 沉渣與轉(zhuǎn)鼓壁間的摩擦系數(shù)，對圓錐段 2 ? ； 3f —— 沉渣與螺旋葉片間的摩擦系數(shù)，對圓錐段 3 ? ； 1H —— 圓錐段轉(zhuǎn)鼓長度， 1 (m)H ? ； R —— 轉(zhuǎn)鼓圓錐段大端半徑， (m)R? ； r —— 轉(zhuǎn)鼓圓錐段小端半徑， (m)r ? ； ? —— 螺旋導(dǎo)程， (m)?? ； g —— 重力加速度。 將上述個數(shù)值代入，可得圓錐段轉(zhuǎn)鼓的推料功率： ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?239。5 223 3 2 2 20 .1 2 0 .9 6 70 .9 6 7 13 .4 1 5 7 0 .3 0 .1 2 81000 0 .9 6 7 0 .3 0 .1 2 82 0 .1 0 .1 8 50 .3 0 .1 2 8 0 .5 0 .1 1 0 .3 0 .1 2 8 0 .1 1 0 .3 0 .1 2 83 0 .1 8 5 21 5 .7 8 ( k W )N?????????? ?????????? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??????? 圓柱段轉(zhuǎn)鼓推料消耗的功率計算 對于雙螺旋葉片的螺旋卸料離心機，由圓柱段的推料公式可計算出圓柱段轉(zhuǎn)鼓的推料功率，其計算公 式如下： ? ?2 2 22 23 252 241 0 0 0 2sf f Rm R HNfRf??????????????? 式中 2f —— 沉渣與轉(zhuǎn)鼓壁間的摩擦系數(shù)，對圓柱段 2 ? ； 3f —— 沉渣與螺旋葉片間的摩擦系數(shù)，對圓柱段 3 ? ； 2H —— 圓柱段轉(zhuǎn)鼓長度， 2 (m)H ? ； R —— 圓柱轉(zhuǎn)鼓半徑， (m)R? 。 則將上述數(shù)值代入可得圓柱段轉(zhuǎn)鼓的推料功率： ? ?2 2 2250 . 0 6 0 . 0 5 0 . 1 8 5 4 0 . 33 . 4 1 5 7 0 . 3 1 . 8 0 . 0 6 01 0 0 0 2 0 . 3 0 . 0 6 0 . 1 8 52 . 9 7 ( k w )N ????? ? ?? ? ? ???? ? ? ???? 所以可得總的卸料功率： 39。5 5 5 1 5 . 7 8 2 . 9 7 1 8 . 7 5 ( k W )N N N? ? ? ? ? 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 19 頁 共 31 頁 總功率計算 啟動功率： 1 3 4 4 0 2 . 3 3 6 1 . 9 7 6 4 4 . 3 1 2k WsN N N N? ? ? ? ? ? ? 運轉(zhuǎn)功率： 2345 1 4 . 7 6 2 . 3 3 6 1 . 9 7 6 1 8 . 7 5 3 7 . 8 2 2 k WrN N N N N? ? ? ? ? ? ? ? ? 電動機的選擇 根據(jù)查閱《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》 Y 系列三相異步 電動機技術(shù)數(shù)據(jù)最終選擇Y225M2 型電動機。 4 .傳動設(shè)計 螺旋輸送器相關(guān)參數(shù)的確定 螺旋推料器的基本參數(shù) 螺旋推料器的基本參數(shù)包括 :螺旋頭數(shù) sn 、螺距 S、葉片的高度 iH 、推料器與轉(zhuǎn)鼓的間隙 h? 、葉片與轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁母線的關(guān)系等。 螺旋的頭數(shù) ns 螺旋葉片可以是單頭，雙頭，也可以是多頭。當(dāng)螺旋的頭數(shù)增加一倍時，螺旋的輸渣效率也相應(yīng)的增 加一倍，但隨著螺旋頭數(shù)的增加，螺旋葉片在機內(nèi)對沉降區(qū)的擾動也會增加，從而使分離液中的含固量增加，降低沉降效果 [29]。因此綜合考慮，本設(shè)計取雙頭，即 2sn? 。 螺距 S 一般地，據(jù)相關(guān)資料介紹，螺距 S 與出渣口處轉(zhuǎn)鼓半徑 uR 有經(jīng)驗關(guān)系式： S/2Ru= — ，由于 128uR? mm，代入計算 S=— 。 本設(shè)計取在離心機的柱段采用185mm 的等螺距形式，在離心機的錐段采用變螺距形式，在錐段螺距從 185mm100mm線性變化。 螺旋推料器在錐段采用變螺距的結(jié)構(gòu)形式，主要的目的是增加沉降時間，提高分離效果 ； 另外逐漸減小螺距使物料在錐段受到漸變的擠壓作用，可以減小泥餅的含水量 [30]。 推料器與轉(zhuǎn)鼓的間隙Δ h 一般地，螺旋推料器的外圓面與轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)圓面必須同心，兩者之間應(yīng)有 —，間隙越小推料情況就越好。但在間隙太小時，由于加工、裝配等原因，可能形成轉(zhuǎn)鼓與螺旋推料器的旋轉(zhuǎn) 偏心而造成二者直接摩擦，出現(xiàn)事故 [31]。綜合考慮取值 1mm。 葉片與轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁母線的關(guān)系 據(jù)資料介紹，工業(yè)用離心機的螺旋葉片一般選擇垂直于轉(zhuǎn)鼓壁內(nèi)表面設(shè)計，它比選擇葉片垂直于轉(zhuǎn)鼓軸線要節(jié)省 20%的功率。本設(shè)計中選用葉片垂直于轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁母線的結(jié)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 20 頁 共 31 頁 構(gòu)形式。 螺旋輸送器葉片的選擇 葉片選用連續(xù)整體螺旋葉片，葉片厚度 8mm，雙頭螺旋，螺旋升角 05?? 。 材料與轉(zhuǎn)鼓材料相同： 1Cr18Ni9Ti 不銹鋼。為了增加葉片的耐磨性，對葉片的推料面進行硬化處理，采用在 葉片表面噴涂 30%鎳基碳化鎢硬質(zhì)合金。 進料口直徑的確定 由計算可知，本項目的離心機生產(chǎn)能力為： Q=30 錯誤 !未找到引用源。 m3/h 則 ， 330 / 0 .0 0 8 3 3 /3600Q m s m s?? 根據(jù)水的流速為： 1~ 2 /u m s? ，取物料流速為： /u m s? 08 33 05 ? ? ? 4 4 0 . 0 0 5 5 6 0 . 0 8 43 . 1 4Adm? ?? ? ? 圓整后為 d? 90mm 差速器的選擇 由于 2KH漸開線行 差速器的承載能力大、體積小、重量輕、傳動比大、噪聲小、便于維修等優(yōu)點 ，所以本設(shè)計選用 2KH型漸開線行星齒輪差速器。 轉(zhuǎn)鼓的強度校核 離心力場中物料的液體壓力 離心機工作時，處于轉(zhuǎn)鼓中的液體和固體物料層，在離心力場的作用下，將給轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁以相當(dāng)大的壓力，稱為離心液 [32]壓。離心液體壓力沿半徑上的變化是從液環(huán)內(nèi)表面的零值到轉(zhuǎn)鼓壁達最大值，根據(jù)《化學(xué)工程手冊》可得物料對筒壁的壓力計算公式如下： ? ?1 22 2 212Rc rP r d r r rgg? ???? ? ?? 式中 cP —— 離心液壓， ? ?2/kgf m ； ? —— 轉(zhuǎn)鼓內(nèi)被分離物料的重度 ， ? ?2/kgf m ； ? —— 轉(zhuǎn)鼓的回轉(zhuǎn)角速度， ? ?/rad s ； r —— 轉(zhuǎn)鼓內(nèi)表面半徑， ??m ； 1r —— 轉(zhuǎn)鼓內(nèi)物料環(huán)的半徑 ， ??m ； g —— 重力加速度 ， ? ?2/ms 。 當(dāng)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速很大時，液面近似與轉(zhuǎn)鼓平行的同心圓柱面，此時 1r 近似于常數(shù)，如下圖： 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 21 頁 共 31 頁 圖 在本離心機項目中： ? —— 轉(zhuǎn)鼓內(nèi)被分離物料的重度， 1530?? ? ?2/kgf m ； ? —— 轉(zhuǎn)鼓的回轉(zhuǎn)角速度 ， 2 15760n?? ??? ?/rad s ； r —— 轉(zhuǎn)鼓內(nèi)表面半徑， ? ? ? ?3 0 0 0 .32Dr m m m? ? ?； 1D —— 轉(zhuǎn)鼓內(nèi)物料環(huán)的內(nèi)徑， 1 500D? ? ?mm ； 1r —— 轉(zhuǎn)鼓內(nèi)物料環(huán)的半徑 11 2502Dr ?? ? ?mm ? ? m? 。 將上述數(shù)據(jù)代入可得物料對筒壁的離心液壓： ? ?? ?? ?122 2 21222221 5 3 0 1 5 7 0 . 3 0 . 2 52 9 . 85 2 9 1 3 . 6 /Rc rP r d r r rggk g f m? ???? ? ??? ? ???? 所以離心機離心壓 力 ? ? ? ?25 2 9 1 3 .6 / 1 .5 8cP k g f m M P a?? 離心液壓不僅作用在轉(zhuǎn)鼓壁上，同時也作用在頂蓋和鼓底上。在計算轉(zhuǎn)鼓強度時必須把離心液壓考慮進去。 轉(zhuǎn)鼓壁厚計算 圓筒形轉(zhuǎn)鼓壁厚為 : ? ?? ?0 02 HRK??? ? ? ?? ? 圓錐形轉(zhuǎn)鼓壁厚為 : ? ?)(c os2 00 ???? ??? ?? HRK 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 : ? ?? ?0 02 HRK??? ? ? ?? ? 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 22 頁 共 31 頁 式中 R —— 轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)半徑， m； K —— 轉(zhuǎn)鼓中物料的填充系數(shù)； H? —— 焊縫的強度系數(shù)； ??? —— 轉(zhuǎn)鼓壁材料的許用應(yīng)力， Pa； ? —— 轉(zhuǎn)鼓半錐角。 許用應(yīng)力選取下列兩值中的較小者 : ? ? sSn??? ? ? bbn??? 式中 s? —— 設(shè)計溫度下材料的屈服極限； b? —— 計溫度下材料的強度極限； sN —— 屈服極限的安全系數(shù)，一般為 2~ ； 錯誤 !未找到引用源。 bn —— 強度極限的安全系數(shù)，一般為 ~4 。 本設(shè)計中： 轉(zhuǎn)鼓材料為 1Cr18Ni9Ti，密度 ρ= 103kg/m3； H? —— 焊縫的強度系數(shù)， H? =； ? —— 鉆井液密度， ρ=1150kg/m3； R —— 轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)半徑， R=； ? —— 角速度， ω=157rad/s； ? —— 轉(zhuǎn)鼓半錐角， α=10176。 根據(jù)圓錐形轉(zhuǎn)鼓壁厚計算公式 : ? ? )(2 00 ??? ??? ?? HRK 式中 2 2 6σ ρ R ω 2 .5 5 1 0 P a? ? ? 2121 R? ? ? 0ρλ ?? 轉(zhuǎn)鼓的許用應(yīng)力計算如下 ： 由機械手 冊查得 : Pas 61021 0??? ， Pab 61056 0???