【正文】 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。但空心軸的制造比較費(fèi)工，所以必 須從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行全面分析才能決定是否有利。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。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （ 1）軸的毛坯 尺寸較小的軸可以用圓鋼車制，尺寸較大的軸則應(yīng)用鍛造毛坯。高速轉(zhuǎn)軸則還決定于它的振動穩(wěn)定性。 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)動的零件都要裝在軸上來實(shí)現(xiàn)其回轉(zhuǎn)運(yùn)動，大多數(shù)軸還起著傳遞轉(zhuǎn)矩的作用軸要用滑動軸承或滾動軸承來支承。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。 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。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)。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)，我們在轉(zhuǎn)鼓周邊設(shè)置加強(qiáng)箍提高安全系數(shù)。 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。 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。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。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。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。因此需要計(jì)算這些應(yīng)力以保證鼓 壁的強(qiáng)度。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。 單 位 為 ；： 轉(zhuǎn) 鼓 材 料 的 抗 拉 強(qiáng) 度 。 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 。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 ；： 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 ；： 轉(zhuǎn) 鼓 的 有 效 高 度 。 單 位 為 ；： 加 強(qiáng) 箍 的 厚 度 。 單 位 為 ；， ： 轉(zhuǎn) 鼓 壁 上 相 鄰 兩 孔 的 中 心 距 。 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 。 s2sRe 2 FF = udw kgfu kgf /mw m /s?? 顆 粒 沉 降 時 所 受 到 液 相 阻 力 ， 當(dāng) 雷 諾 準(zhǔn) 數(shù) 時 ， 運(yùn) 動 粘 性 阻 力 為 ： 3 ，式 中 ： 液 相 粘 度 ， ；： 顆 粒 的 沉 降 速 度 ， 。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。 物料的生產(chǎn)能力計(jì)算 離心機(jī)的生產(chǎn)能力的計(jì)算是一個復(fù)雜的過程，在設(shè)計(jì)和校核離心機(jī)時，生產(chǎn)能力和主軸的功率是核算的主要內(nèi)容。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。分離因數(shù)是指被分離物料在離心力場中受到的離心力 Fc 和它在重力場中所受的重力 G的比值。這里選用鑄造碳鋼牌號為： ZG230173。當(dāng)采用鋼板焊接來代替鑄造時，不但不用模具，簡化了毛胚制造，而且由于鋼的彈性模量 E與切變模量 G均較鑄鐵大 40%173。鑄鐵易于切削，抗壓性能好，并且有一定的吸振性。所以如果需要表面硬度，又希望發(fā)揮 45鋼優(yōu)越的機(jī)械性能，常將 45鋼表面淬火（ 高頻淬火或者直接淬火），這樣就能得到需要的表面硬度。 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。 45鋼是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 (GB/T699173。 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。加熱溫度一般不低于 850C。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。 除應(yīng)力退火 為了消除冷加工后的殘余應(yīng)力，處理在較低的溫度下進(jìn)行。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。因?yàn)樵鎏紝黾?188鋼的晶間腐蝕傾向。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。只能以提高鋼的耐腐蝕性能進(jìn)行熱處理： 固溶處理 其目的是使碳化物充分溶解并在常溫下保留在奧氏體中，從而在常溫下獲單相奧氏體組織，使鋼具有最高的耐腐蝕性能。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。 鉻鎳奧氏體不銹鋼是不銹鋼中最重要的鋼類，鉻鎳奧氏體不銹鋼在多種腐蝕介質(zhì)中具有優(yōu)秀的耐蝕性，并且綜合力學(xué)性能良好，同時工藝性能和可焊性等優(yōu)良，因此選用此類不銹鋼作為轉(zhuǎn)鼓的材料制造，由于介質(zhì)中含有 Cl 離子，所以要加入鉬這種合金元素，加入鉬后的鉻鎳奧氏體不銹鋼，提高了鋼的耐還原性介質(zhì)的腐蝕性能和耐點(diǎn) 腐蝕、耐縫隙腐蝕等的性能，所以在實(shí)際應(yīng)用中此類不銹鋼常常比不含鉬鋼具有更好的耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能。 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。 表 11 三足式離心機(jī)的主要參數(shù) 直徑 mm 1000 高度 mm 800 裝料限度 kg 130 轉(zhuǎn)速 r/min 1200 分離因素 807 電機(jī)功率 KW 32 外形尺寸長 *寬 *高 1260*1446*1921 主機(jī)重量 kg 981 3 第 2章 材料的選擇 轉(zhuǎn)鼓的材料 NaCl 與轉(zhuǎn)鼓有直接接觸，對一般的材料具有腐蝕作用，故需采用抗腐蝕材料對轉(zhuǎn)鼓進(jìn)行設(shè)計(jì)，不銹鋼鋼種很多，性能又各異，常見的分類方法有： 按鋼的組織結(jié)構(gòu)分類，如馬氏體不銹鋼、鐵索體不銹鋼、奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼等。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。選擇分離機(jī)械時，可根據(jù)分離物料的要求及物料特性，選出 一種或幾種適用的機(jī)械，再根據(jù)經(jīng)濟(jì)性、安裝維修是否方便等選出最佳的分離機(jī)械。 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。 另外分離效果、分離要求對選型也至關(guān)重要。 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。要求使用三維模擬仿真。 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。根據(jù)市場要求合理優(yōu)化設(shè)計(jì)離心機(jī)的長寬高，并進(jìn)行三維模擬仿真。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。運(yùn)用到軟件 ，過 2 程 裝備與設(shè)計(jì)里面的厚度計(jì)算等公式。 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)。包括加溫降低母液的粘度；絮凝與凝聚 技術(shù)增大顆粒粒度分散降低液相表面張力等。近年來這些材料在分離機(jī)中都有應(yīng)用。玻璃鋼強(qiáng)度高，密度小，質(zhì)量低，不僅滿足了轉(zhuǎn)鼓在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的強(qiáng)度問題，而且降低了轉(zhuǎn)鼓的總應(yīng)力；此外玻璃鋼的耐腐蝕性強(qiáng)，直接與物料夜不會被腐蝕。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)。 人工卸料的三足式離心機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，制造安裝、維修方便，成本低，操作方便。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?？傊磥砜萍嫉陌l(fā)展促進(jìn)了離心機(jī)的蓬勃發(fā)展，而離心機(jī)的發(fā)展帶動了科技的不斷發(fā)展。相反離心機(jī)的發(fā)展也促進(jìn)了新型材料的發(fā)展。 隨著現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展，不斷出現(xiàn)的巨型離心機(jī)和小型的離心機(jī)，這些離心機(jī)適應(yīng)了不同的環(huán)境，并在不同的苛刻條件下都能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。未來醫(yī)用離心機(jī)的用途將越來越廣，種類也是越來越多。 三足式離心 機(jī)在醫(yī)學(xué)上也取得了巨大發(fā)展，由于現(xiàn)代醫(yī)學(xué)機(jī)械的發(fā)展，離心機(jī)的分離能力不斷增強(qiáng)，對于血液分離分析病源分析起到了重要作用。它的結(jié)構(gòu)、參數(shù)、分離因數(shù)、適應(yīng)能力得到了不同方面的發(fā)展。 20 世紀(jì)以來，我國離心機(jī)越來越精密化，越來越流程化。由于現(xiàn)代化工生產(chǎn)過程比較復(fù)雜，生產(chǎn)條件要求苛刻，這就要求比較高的工藝設(shè)計(jì)，許多新型的材料的出現(xiàn)，使其在高溫、低溫、高壓、低壓、易燃、易爆等一系列條件下正常工作。三足式離心機(jī)的發(fā)展迅速，在后來的一百多年里，經(jīng)過了多方面的創(chuàng)新和改進(jìn)，三足式離心機(jī)已經(jīng)適應(yīng)了不同的生產(chǎn)環(huán)境和物料分離的要求。 ................................. 17 第 5 章離心機(jī)的臨界轉(zhuǎn)速 .............................................. 19 第 6 章 傳動系統(tǒng)的計(jì)算 ............................................... 22 V帶傳動的原始數(shù)據(jù) ...........................................