【正文】 ... 11 第 4 章主軸的設(shè)計(jì) .................................................... 11 .................................................... 13 ........................................... 14 ....................................................... 15 主軸的轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式 ............................................. 15 圓周力的計(jì)算公式 ............................................... 15 計(jì)算軸承的支座反力 ............................................. 15 畫(huà)彎矩圖 ....................................................... 15 畫(huà)扭矩圖 ....................................................... 16 畫(huà)計(jì)算彎矩圖 ................................................... 16 按彎矩圖合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度。 18 世紀(jì)工業(yè)革命后，由于紡織工業(yè)的興起，那時(shí)候出現(xiàn)了棉布脫水機(jī)，這也是最早的三足式離心機(jī)。對(duì)于固液分離的精度也是越來(lái)越高，今天的離心機(jī)已經(jīng)不僅用于 工業(yè)，在醫(yī)學(xué)等其他領(lǐng)域也都有它的身影。也因?yàn)殡x心機(jī)種類(lèi)的豐富，幾乎每個(gè)產(chǎn)品生成都有自己獨(dú)特的工藝路線。從第一臺(tái)實(shí)用的處理量大，能夠連續(xù)操作，耗電量小的螺旋離心機(jī)。所以在離心機(jī)領(lǐng)域占有重要地位，不管在國(guó)內(nèi)還是在國(guó)際都有很大的發(fā)展空間。超速高速的離心機(jī)實(shí)驗(yàn)的完成，讓醫(yī)用離心機(jī)得到了迅速發(fā)展，也使離心機(jī)向越來(lái)越精密化發(fā)展。將為病理分析起到重要作用。這些也得益于現(xiàn)在新材料的分析和研制。使其領(lǐng)域發(fā)展不斷的得到擴(kuò)展，與各個(gè)方 面得到了相互聯(lián)系。 三足式離心機(jī)對(duì)物料的適應(yīng)性強(qiáng)，選用恰當(dāng)?shù)倪^(guò)濾介質(zhì)，可以分離粒徑為微米級(jí)的細(xì)顆粒，也可用來(lái)使成件物品脫液。與其他形式離心機(jī)相比的最大優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)生產(chǎn)過(guò)程中被分離物料的過(guò)濾性能有較大變化時(shí)，也可通過(guò)調(diào)整分離操作時(shí)間來(lái)適應(yīng)。停機(jī)或低速下卸料，易于保持產(chǎn)品的晶粒不被破壞 。如今新材料的應(yīng)用，比如玻璃鋼，工程塑料，硬質(zhì)合金等。工程塑料質(zhì)輕、節(jié)能、強(qiáng)度高、耐腐蝕；硬質(zhì)合金硬度高，耐磨性好，強(qiáng)度和韌性都很好。其次是物料改性與工藝優(yōu)化，待分離的物料對(duì)離心機(jī)的分離效果影響很大，一些物料改性技術(shù)得到重視和廣泛應(yīng)用。此外，隨著能源與資源的不斷緊張，分離機(jī)更需要高效驅(qū)動(dòng)和發(fā)展節(jié)能技術(shù)，所以離心機(jī)發(fā)展將永不止步，研究的意義也十分重大，為了研制更加環(huán)保更加節(jié)能的離心機(jī)，全世界的研究團(tuán)隊(duì)都在努力創(chuàng)新和開(kāi)發(fā)中。其中對(duì)離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓的直徑，厚度進(jìn)行計(jì)算校核。在對(duì)于離心機(jī)分離因素的時(shí)是運(yùn)用了計(jì)算離心率公式和物體的慣性隨物體重量的關(guān)系原理。 完成功率的計(jì)算與電機(jī)選擇，根據(jù)所給的參數(shù)查找數(shù)據(jù)相關(guān)的電機(jī)，對(duì)于主軸和油箱機(jī)殼的材料應(yīng)綜合考慮。在零件設(shè)計(jì)方面可使用標(biāo)準(zhǔn)件便于維修和跟換。滿足經(jīng)濟(jì)實(shí)用的要求。 的性質(zhì)、分離效果、處理量、分離過(guò)程的工藝要求、 經(jīng)濟(jì)性等幾方面考慮。物料中固相濃度含量、固體顆粒大小、形狀及分布、液固相的重度、液相粘度、揮發(fā)性、 pH 值、顆粒聚積狀態(tài)、腐蝕性、是否易燃、易爆、有毒等，這些特性決定了分離機(jī)械的類(lèi)型，如液一液分離，則用分離機(jī)；如有毒則必須使用密閉式的，含固量少且顆粒小的宜用分離因素大的分離機(jī)；易揮發(fā)不宜用真空過(guò)濾機(jī)；固相顆粒較細(xì)，物料易堵塞濾布或?yàn)V網(wǎng)不易再生的，可采用沉降式離心機(jī)等等。若分離后回收的是濾渣，則應(yīng)考慮濾渣的完整性，如不允許破壞固體顆粒結(jié)晶的則不能用刮刀卸料離心機(jī)或螺旋卸科離心機(jī)，還應(yīng)考慮濾渣的干燥度及洗滌效果等；若分離后回收的是濾液，則須考慮濾液的澄清度，濾液的回收率等。如管式分離機(jī)適于處理量較小的場(chǎng)合等。 三足式離心機(jī)是一種間歇操作的離心機(jī)。該類(lèi)機(jī)型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，適應(yīng)性強(qiáng)，過(guò)濾時(shí)間可根據(jù)物料特性及分離要求靈活掌握，濾渣洗滌充分，固體顆粒不易破碎等優(yōu)點(diǎn)。 按鋼中的主要化學(xué)成分或鋼中一些特征元素來(lái)分類(lèi)，如鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼、鉻鎳鉬不銹鋼以及超低碳不銹鋼、高鉬不銹鋼、高純不銹鋼等。 按鋼的功能特點(diǎn)分類(lèi)，如低溫不銹鋼、無(wú)磁不銹鋼、易切削不銹鋼、超塑性不銹鋼等。選用的不銹鋼的鋼號(hào)為： 0Gr19Ni9 表 21 0Gr19Ni9的化學(xué)成分 名稱 碳 C 硅 Si 錳 Mn 硫 S 磷 P硫 S 鉻 Cr 鎳 Ni 含量 ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ 18～ 20 8～ 表 22 0Gr19Ni9力學(xué)性能 在室溫下呈奧氏體單相組織，所以它與 Cr13 不銹鋼相比具有高的耐蝕性，在低溫、室溫及高溫下均有較高的塑性和韌性，以及較好的冷作成型和焊接性。 奧氏體在加熱時(shí)無(wú)相變 ,因此不能通過(guò)熱處理強(qiáng)化。 名稱 抗拉強(qiáng)度 σ b (MPa) 條件屈服強(qiáng)度 σ (MPa) 伸長(zhǎng)率 δ5 (%) 斷面收縮率 ψ (%) 硬度 數(shù)值 ≥ 520 ≥ 205 ≥ 40 ≥ 60 ≤ 187HBS≤ 90HRB≤200HV 4 固溶處理的加熱溫度一般均較高，在 10501100C 之間，并按含碳量的高低作適當(dāng)調(diào)整。固溶處理時(shí)，要特別注意防止增碳。冷卻介質(zhì) ,一般采用清水。固溶處理后的硬度一般在 135HBS 左右。一般加熱 至 250425C，經(jīng)常采用的是 300350C。 為了消除焊接后的殘余應(yīng)力 ,消除鋼對(duì)應(yīng)力腐蝕的敏感性 ,處理一般在較高的溫度下進(jìn)行。冷卻方式，對(duì)于含有鈦或鈮的鋼可直接在空氣中冷卻；對(duì)于不含有鈦或鈮的鋼應(yīng)水冷至 500C 以后再在空氣中冷卻。這些性能通過(guò)一般的工藝是很難達(dá)到的，這就需要材料本身具備這些性能，再通過(guò)熱處理方式提高其熱力學(xué)性能。1999) 表 23 力學(xué)性能 表 24 化學(xué)成分 密度 ， 彈性模量 210GPa， 泊松比 。但是這是一種中碳鋼，淬火性能并不好， 45 號(hào)鋼可以淬硬至 HRC42~46。 機(jī)殼的材料 名稱 抗拉強(qiáng)度 屈服強(qiáng)度 伸長(zhǎng)率 收縮率 沖擊功 熱軋鋼 退火鋼 數(shù)值 不小于600Mpa 不小于355Mpa 16% 40% 39J ≤ 229HB ≤ 197HB 名稱 C Si Mn P Cr Ni Cu 比例含量 ~% ~% ~% ≤ % ≤% ≤ % ≤ % 5 由于機(jī)殼一般采用鑄造或焊接，當(dāng)采用鑄造式，常用鑄鐵 (HT150 或 HT200)制成。但其彈性模量 E較小，剛性較差，因?yàn)殡x心機(jī)振動(dòng)較大，故在離心機(jī)中比較少使用。70%，因而可以得到重量較輕而剛性較好的油箱和機(jī)殼。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(lái)衡量。 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。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。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)。 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。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。 單 位 為 ；： 轉(zhuǎn) 鼓 加 強(qiáng) 箍 的 高 度 。 單 位 為 ；： 開(kāi) 孔 直 徑 。 單 位 為 ；： 最 大 允 許 裝 料 量 。 單 位 為 ； 8 ? ?111s3132KKm kgNNnqmmmmg/ mg/ m????： 焊 接 接 頭 及 開(kāi) 孔 系 數(shù) ；： 焊 接 接 頭 系 數(shù) ；： 篩 網(wǎng) 總 質(zhì) 量 。 單 位 為 MPa。 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 ；： 轉(zhuǎn) 鼓 材 料 的 屈 服 點(diǎn) 。 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?gòu)拿糠昼妿装俎D(zhuǎn)、幾千轉(zhuǎn)到幾萬(wàn)轉(zhuǎn)。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。 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(wú)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”。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。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(guò)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。 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。此處設(shè)計(jì)的按開(kāi)孔直徑為 8mm， b1 =10mm， b2 =線的夾角α =30186。當(dāng)空在鼓壁上均勻分布時(shí)，開(kāi)孔系數(shù)與開(kāi)孔位置有關(guān)。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(guò)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? ? ?