摘要離心機是利用離心力，分離液體與固體顆粒或液體與液體的混合物中各組分的機械。離心機主要用于將懸浮液中的固體顆粒與液體分開；特殊的超速管式分離機還可分離不同密度的氣體混合物；利用不同密度或粒度的固體顆粒在液體中沉降速度不同的特點，有的沉降離心機還可對固體顆粒按密度或粒度進行分級。而且節(jié)省勞動力,減輕勞動強度,改善工作條件,和連續(xù)操作,自動控制、1836年以來,前三足離心機用現在,離心機廣泛應用于化工、煉油、輕工、醫(yī)藥、食品、紡織、冶金、煤炭、礦產加工、運輸、環(huán)保、軍工等各部門。如濕煤煤粉復蘇;石油鉆井和泥漿凈化;鈾同位素濃縮;污水處理污泥濃度和脫水;石油和化工產品的細化;提取抗生素、殺蟲劑、牛奶、酵母、啤酒、果汁、糖、橙油、動植物油、米糠油、淀粉等食品制造;纖維脫水;潤滑油、燃油凈化等等都需要使用離心機。離心機是為國民經濟的飛速發(fā)展成為廣泛使用的一種通用機械。畢業(yè)設計題目是和其它的一些設計計算。在設計中，首先要了解到離心機的工作原理：先由控制電路接通帶動轉鼓轉動的電動機，通過皮帶的傳動使轉鼓轉動，轉鼓轉動使物料固液分離，液體通過離心機底部的排液管流出，固體留在轉鼓壁上，然后再由控制電路接通翻倒電動機使離心機翻轉倒出固體，這樣就完成了分離的整個過程，這也是我們設計必須明白的。然后使了解離心機的各個零部件的構造和它們的材料工藝要求。最后對離心機進行整體的評定。關鍵詞：離心機；轉鼓壁；轉鼓底；主軸；AbstractCentrifugeistheuseofcentrifugalforce,themechanicalcomponentsofthemixtureofliquidandsolidparticlesorliquidandliquid.Centrifugeismainlyusedforseparatingsolidparticlesandliquidsuspension;oremulsionoftwodifferentdensities,butalsoseparationofmiscibilityliquids(e.g.frommilkcream);itcanalsobeusedtoremovemoistureinsolidliquid,suchaswashingmachineoffwetclothes;specialspeedingtubularseparatorcanseparatethegasmixtureofdifferentdensity;settlementvelocityinliquidswithdifferentsolidparticlesofdifferentdensityorsize,somesettlingcentrifugecanalsoaccordingtothedensityofsolidparticlesorparticlesizeclassification.Themaincharacteristicsofthecentrifugeistheuseofawiderangeoftwoismoreapplicablematerials;threeistheproductspecificationvariety.Centrifugalpostprocessingequipment,theprocessisdirectlyrelatedtotheTheendofthecentrifugequality.Comparedwithothermechanicalseparation,solidphasecannotonlygetlowmoisturecontent,highpurityliquid,andsavelabor,reducelaborintensity,improveworkingconditions,andcontinuousoperation,automaticcontrol,safeandreliableoperation,footprint.Therefore,since1836,thefirstthreefootcentrifugefortheindustryin Germany,so far morethanone hundredyears,has achievedgreatdevelopment.Varioustypesofcentrifuges,manyvarietiesofdifferentfeatures.Toimprovethetechnicalparameters,series,automaticdirection,andtheincreaseofthecombinationstructureofdrumspecialvarietiesaremoreandmore.Now,thecentrifugeiswidelyusedinchemicalindustry,oilrefining,lightindustry,medicine,food,textile,metallurgy,coal,mineralprocessing,transportation,environmentalprotection,militaryandotherSuchaswetcoalrecovery;oildrillingandmudpurification;uraniumisotope;sewagesludgeConcentrationanddehydration;therefinementofpetroleumandchemicalproducts;extractionofantibiotics,pesticides,milk,yeast,beer,fruitjuice,sugar,orangeoil,vegetableoil,ricebranoil,starchandotherfoodmanufacturing;fiberwanderings;lubricatingoilandfueloilpurificationandsoonneedtousecentrifuge.Centrifugeisfortherapiddevelopmentofthenationaleconomybecomewidelyusedageneralmachinery.Thegraduationdesigntopicisthephimechanicaloverturnedcentrifugedesign.Ihavecarriedonthedrumwallthicknesscalculationofliquidplatestopped,designofdrumbottom,powercalculationandmotor,beltdrivedesignandtheselectionofthe,spindledesignandstrengthcheck,bearingselection,turntoframethedesignandstrengthcalculation,structuredesignandstrengthcalculationofthebrake,overturnedtransmissionpartofthedesignandcalculation,andtheothersomedesigncalculation.Inthedesign,firstIhavetounderstandtheworkingprinciplecentrifuge:firstcontrolcircuitisconnectedtothedrumisdriventorotatethemotor,beltdrivethroughtherotarydrumtorotate,drumrotationcausesthematerialtosolid-liquidseparation,liquidthroughthebottomofthecentrifugetubefordischargingliquidoutflow,remainedinthesolidwallsofthebasket,thenbythecontrolcircuitisconnectedtotheoverturnedmotorenablecentrifugeflippouredoutsolid,thuscompletingtheseparationofthewholeprocess,thisisourdesignmustunderstand.Thentounderstandthestructureof the various parts of the centrifuge and their material requirementsattheendofthecentrifugeisusedfortheoverallevaluation.Keywords：DrumWall; Centrifuges; BasketBottom; PrincipalAxis;目錄原始數據 1第一章緒論 2離心機的概述 2離心機的特點應用范圍及材料的選擇 3主軸的材料 4離心機的分離過程及分類 4國外離心分離技術的進展 4國內技術現狀 6第二章離心機轉鼓的設計和強度計算 7轉鼓的設計分析 7轉鼓和主軸材料的選擇 7離心機轉鼓的設計與校核 9轉鼓筒體壁厚計算 9攔液板厚度的計算 11攔液板的厚度按錐形轉鼓計算 11第三章質量，質心，轉動慣量計算 14加強箍的計算 14攔液板的計算 14轉鼓筒體的計算 16轉鼓底的計算 17第四章功率的計算與電機的選擇 24功率的計算 24電機的選擇 27第五章三角帶傳動設計的計算 28第六章主軸的設計和計算 31主軸的結構設計 31主軸的受力分析 31主軸的強度計算 34軸承的選擇設計及壽命校核 34第七章翻倒架的設計計算 35質心位置的確定 35翻倒架的設計計算 37一些固定件的質量質心計算 37翻倒架的強度計算 38第八章右軸的結構設計與強度計算 408.1右軸的設計 40第九章鍵的校核 42第十章剎車的結構設計與強度計算與總結 43制動系統的選擇 43帶式制動器的強度校核 4310.3總結 44參考文獻 45致謝 47前言1930越來越小，分離效率不但提高等優(yōu)點，使其在生產過程中得到廣泛應用。離心機可以得到含濕量較低的固相和高純度的液相，節(jié)省大量勞動時間和精力,減輕勞動強度，改善工作條件，提高工作效率，還具有連續(xù)運轉，自動遙控，操作可實現懸濁液，乳濁液及其它固液混合物料的分離或濃縮。11原始數據轉鼓直徑： 800mm工作轉速： 1200r/min物料密度： 1.05 103kg/m3啟動時間：

115kg60 ～120s1：1主軸結構設計PAGEPAGE5第一章緒論離心機的概述離心機使用所產生的離心慣性力實現滾筒的旋轉異構系統的液體混合物(如混合液體和固體顆粒懸浮,兩個不兼容的液相混合乳化,等等)分離機械。離心機是后處理設備,主要用于液體,濃度,澄清,凈化和固體顆粒,如分級過程,廣泛應用于資源開發(fā)、生產的過程中,“三廢”處理和國防工業(yè)等領域。離心機可分為過濾離心機,沉降離心機,離心三類。離心機和其它機械分離相比,不僅可以得到低水分含量的固相,液相純度高,而且節(jié)省勞動力,減輕勞動強度,改善工作條件,連續(xù)操作,自動控制、安全可靠操作,占地1836年以來,前三足離心機用于工業(yè)在德國,到目前為止已經超過離心機已成為國民經濟各部門廣泛使用的一種通用機械。18世紀工業(yè)革命之后,紡織工業(yè)的快速發(fā)展,1836年,為了適應乳品加工業(yè)的發(fā)展,18772060廢水和污泥脫水處理的非常高,所以臥式螺旋卸料沉降離心機,蝴蝶分離器和沉降式離心機進一步發(fā)展,尤其是臥式螺旋卸料沉降離心機的發(fā)展尤其迅速。離心機的結構、品種和應用離心機的發(fā)展非常迅速,和單個理論背后的實踐是一固體粒子大小、形狀和運動的雜亂狀態(tài)學問題,目前無法解決過程理論帶來的巨大困難,其次,要真正了解液體和固體顆粒在離心力場的真理運動,這些運動有沒有干擾,這就要求科學觀察和測試手段,也許是因為這個原因,受到一定的離心分離理論研究的影響,隨著現代科學技術的發(fā)展,更多的關注轉到固體和液體分離技術,離心分離理論研究現狀是積極的,離心機是一種固液分離技術的主要設備,一個未來有前途的發(fā)展。離心機的特點應用范圍及材料的選擇離心機的主要特點,一是使用范圍廣泛,二是材料的適用性更強;三是產品規(guī)格多1836種類型的離心機,許多品種各有特色。是用來提高技術參數、系列化、自動化方向,和鼓的組合結構增加使得有越來越多的特殊品種?，F在,離心機廣泛應用于化工、煉油、輕工、醫(yī)藥、食品、紡織、冶金、煤炭、位素濃縮;污水處理污泥濃度和脫水;石油和化工產品的細化;提取抗生素、殺蟲劑、牛奶、酵母、啤酒、果汁、糖、橙油、動植物油、米糠油、淀粉等食品制造;纖維脫水;潤滑油、燃油凈化等等都需要使用離心機。離心機是為國民經濟的飛速發(fā)展成為廣泛使用的一種通用機械。0Cr18Ni12Mo2Ti鋼有良好的冷、熱加工性能，熱加工適宜溫度為900～1200℃，此鋼可進行冷軋、冷拔、深沖、彎曲、卷邊、折疊等冷加工成型而無特殊困難。固溶1000～1100℃，加熱后需快冷(水冷或空冷)。此類鋼的焊接性能均佳，可采用通用的方法進行焊接。但鎢極氬弧焊、金屬極氬弧焊和手工電弧焊最為常用，焊后均無晶間腐蝕傾向。一般采用奧202，奧207，奧212焊條。主軸的材料45鋼。45鋼的特性：45鋼是優(yōu)質碳素結構鋼(GB/T699-1999)。離心機的分離過程及分類相應的模型可分為過濾離心機和沉降離心機。降過程可分為兩個物理相:固體顆粒的沉降和致密沉積物層的形成。前者遵循固體液體的相對運動,而后者服從土力學的基本規(guī)則。離心沉降過程本身可以分為離心沉降和離心分離。在離心過濾和離心沉降分離固體顆粒的過程中有“壓縮”現象,這一現脫水;離心沉降的過程,壓縮效應減少了泥沙,差距已經幫助減少沉積物的含水率。國外離心分離技術的進展受到新技術的發(fā)展和相關產業(yè)的影響,國外離心分離技術的進展主要體現在以下方面:⑴加強理論研究,選擇最佳的設計方案瑞典阿法拉伐公司,發(fā)現在研究盤端口盤間隙速度分布的橫向部分取決于一個無量綱數“λ”、“λ5~28日之間。與“λ20%。此外,還研究了相分離技術。近年來,研究人員選擇最佳解決方案,流場分離方法,有限元模擬方法,和大梯度密度級聯方法,模態(tài)分析方法等,對離心機的研究工作性能和關鍵部件,為離心機的設系研究工藝參數優(yōu)化。⑵技術參數的改善和新模式的出現為了提高產品的純度,并滿足能源和環(huán)境保護的要求,高參數已成為國外模型的發(fā)展特點。由于生物工程需要分離的微粒,如細菌,如酶和胰島素,所以最新的圓盤機5000的分離系數。如德國WestphaliaCSA160BTAX510BH461.24.5噸,2220450m3/h250000圓盤式機器。——瑞典阿法拉伐公司生物技術BTUX510圓盤式機,自動調節(jié)渦流噴嘴。使用噴嘴材料粘度和濃度,可以提供一個恒定的固相濃度之間的關系,無關與進給速度的變化和固體含量。800翻倒卸料離心機的分離系數在某種程度上彌補了管式離心機。BTNX3560-Flowerpot和德國公司來處理困難的雙錐臥式螺旋離心機分離材料等。⑶新材料的應用工程塑料和硬質合金,性能優(yōu)良的耐磨耐腐蝕不銹鋼材料。成功開發(fā)了一種雙相鋼04x25h5m2(04cr25ni5mo2),有足夠的強度和塑性。德國Mischievous國內技術現狀1954了迅速發(fā)展,它總是有一個特殊的地方在離心場。翻倒卸料離心機在我國發(fā)展相對較晚,但近年來的快速發(fā)展。目前我國已經能夠生產的翻倒卸料螺旋離心機其他規(guī)范。⑴已基本形成了科研、設計和制造系統。⑵建立學術領域的組織分離。⑶研究方面的基本理論和應用。⑷以滿足特殊工藝的要求(污染預防、密封、防爆等),一些新的離心機：旋轉過濾離心機,立式螺旋密封機、復合機也先后已經投入生產。⑸自動控制技術和CAD技術的應用。⑹標準的過程。⑺技術合作與海外著名離心機制造商。PAGEPAGE10第二章離心機轉鼓的設計和強度計算轉鼓的設計分析如轉鼓底),相關尺寸有較大富裕,使得轉鼓質量無謂地增加,既增加了轉鼓運行的能耗也造成了材料的浪費,存在著不經濟性;從微觀上看,局部地方(如邊緣效⑵對于邊緣效應區(qū),在進行應力計算時采用經過結構簡化所推導出的公式計算出的數值不僅近似性較大,而且計算出的數值也明顯偏大,其實用性和可信度較差。而采用有限元分析技術能較好地計算出邊緣效應區(qū)的應力,且計算數值也較為接近實際,工程實際中應該很好地去實施。⑶采用局部加強和局部優(yōu)化的方法,對減小局部區(qū)域的應力值的效果是非常明顯的,是解決危險區(qū)域強度不足的較好方法。⑷先用現行的轉鼓設計計算方法進行轉鼓結構的初步設計,再用有限元技術對轉鼓進行應力分析,并對局部尺寸進行修正和優(yōu)化,應是目前轉鼓設計的較好方法CAD/CAM可方便地實現對轉鼓尺寸的修正和優(yōu)化。寸進行有限元分析優(yōu)化,這將對轉鼓的設計更具實際的指導意義。轉鼓和主軸材料的選擇NaCl種很多，性能又各異，常見的分類方法有：⑴按鋼的組織結構分類，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。⑵按鋼中的主要化學成分或鋼中一些特征元素來分類，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。⑶按鋼的性能特點和用途分類，如耐硝酸(硝酸級)不銹鋼、耐硫酸不銹鋼、耐點蝕不銹鋼、耐應力腐蝕不銹鋼、高強度不銹鋼等。⑷按鋼的功能特點分類，如低溫不銹鋼、無磁不銹鋼、易切削不銹鋼、超塑性不銹鋼等。鋼常常比不含鉬鋼具有更好的耐氯化物應力腐蝕性能。選用的不銹鋼的鋼號為：（1Cr8Ni9Ti）。（1Cr8Ni9Ti）的性能如下：（1Cr8Ni9Ti）鋼有良好的冷、熱加工性能，熱加工適宜溫度為900～1200℃，此鋼可進行冷軋、冷拔、深沖、彎曲、卷邊、折疊等冷加工成型而無特殊困難。固溶處理溫度為1000～1100℃，加熱后需快冷(水冷或空冷)。此類鋼的焊接性能均佳，可采用通用的方法進行焊接。但鎢極氬弧焊、金屬極氬202，207，212（1Cr8Ni9Ti）的物理性能45鋼。45鋼的特性：45鋼是優(yōu)質碳素結構鋼(GB/T699-1999),調質是淬火加高溫回火的雙重熱處理，其目的是使工件具有良好的綜合機械性低，韌性提高而強度不足。為使調質件得到好的綜合性能，一般含碳量控制在0.30~0.50%?；鼗鸷笥捕劝磮D要求來檢查。如何實施工藝提些看法。45鋼的調質45鋼是中碳結構鋼，冷熱加工性能都不錯，機械性能較好，且價格低、來源廣，所以應用廣泛。它的最大弱點是淬透性低，截面尺寸大和要求比較高的工件不宜采用。45A3+(30~50)勻化。離心機轉鼓的設計與校核轉鼓筒體壁厚計算轉鼓使用的材料：不銹鋼（1Cr8Ni9Ti）密度： 7.9103Kg/m3(機械設計手冊0離心機的轉鼓內半徑為Rd

800

400mm2 2離心機的轉速為n1200r/min

21200

125.60rad/s (2-3)60 600由筒體本身質量的高速運轉引起環(huán)向應力H 1

bn H b

5401.00.8123MPa3.5求 2R27.9103125.6020.4219940.055103Pa0 0 0（離心機轉鼓設計沒有篩網） 01 s開口削弱系數。 tdtt孔的斜向或軸向中心距（兩者中取小值）d開口直徑開口率 開口轉鼓應力為(1)0鼓體開口總面積鼓體全面積

對于間歇翻倒卸料的離心機開口率~,孔徑d4~10mm.現5%,d10mm.t~5)d50mm tt

501050

0.8d2 4 t2sin600

40.052 2

0.03625% 合格 (2-4) 物料的密度， 1.05103Kg/m3mf mfr物料層內半徑， r0

0.8R320mmrK轉鼓的填充系數， K1 rR2

0.36

1.05103

0.137

(2-5)k (1)0

7.91030.0362) 焊接系數， 1.0（按無損檢測計算）H H]許用應力取 ns

2.0（塑性材料可取ns

2.0~2.5）取n 3.5 （脆性材料nb

3.5~4.0）1Cr18Ni9Ti的屈服極限s

205MPa11強度極限b

540MPa （機械設計手冊P ）357一般情況下，轉股的焊縫處是不開孔的所以許用應力可選取即[]

兩個值中較小者[]H

sn H s

2051.00.882MPa (2-6)2.0所以取82MPa轉鼓壁的厚度計算 (1) Rkkkk 0 2 H 1

(1) (2-7)019940.55103(10.0362) 0.1370.40.362 [8210619940.55103(10.0362)]3.00mm所以經圓整后3mm攔液板厚度的計算攔液板的厚度按錐形轉鼓計算材料同轉鼓選用1Cr18Ni9Ti既應考慮機構設置及操作的方便又應考慮不使容渣空間過小一般情況下取D0

(0.7~0.8)D；此時最大濾餅厚度為(0.1~0.15)DD0.8D640mm1D 640所以r

1 320mm2 2h(R2R r2)濾餅體積V 1

03

(2-8)PAGEPAGE120.08(0.420.40.320.322)3

0.032M3攔液板容積V

h(R2Rr3

V2)

(2-9)0.12(0.420.40.320.322)0.076m33換料容積V'V1

r2h

(2-10)0.0320.3220.080.006m3K'

V'V

0.0060.076

0.079攔液板的許用應力計算如下查得 1.0(焊縫系) 205MPa 540MPaH s b取n 2.0 ns

2.5H

s s

2051.0102.5MPa2.0

(2-11)則H

b b

54023.5

1.0154.3MPa取兩者最小值102.5MPaHmf

1.05103Kg/m3

0.132

(2-12) 7.9103Kg/m30大端周向應力 R227.91030.42125.6020 019940.055103Pa攔液板的厚度計算 0

(2-13)2cos H 019940.0551032cos4502.54mm壁厚圓整3mm

0.1324000.0791.0251060.819940.055103第三章質量，質心，轉動慣量計算加強箍的計算材料1Cr18Ni9Ti h=80mm 厚度3mmhV (D2d2) (3-1)44

((0.820.00320.003)2(0.820.003)2)0.000609m3m7.91030.000609(3-2)m 4.81 0.812 0.806J (R2r2) (( )2( )2)0.82kg (3-3)y 2 2 2 2I h8040mm (3-4)s 2 2攔液板的計算圖3.2攔液板⑴第I段h

0.07V 1(D2d2)1 4

(0.57820.5602)0.00118m3 (3-5)4m7.91030.001189.4kg (3-6)114m(R2r2)9.42 2h 741 37mmm(R2r2)9.42 2h 741 37mm22yI (3-8)s1⑵第II段R r2 h

0.289m R1

r1

0.280m

(3-9)V 2(R2Rrr2)3 2 22 20.1233

(0.41120.4110.2890.2892)0.04779m2V'

h2(R2R

r2)

(3-10)3 1 11 10.123 (0.40320.4030.2800.2802)0.04552m33mV7.91030.04779377.541kgm'V7.91030.04552359.608kgm mm'377.541359.60817.933kg0

(3-11)(3-12)(3-13)R5r5 3m' R5r5J ( 2 2) ( 1 1)10 R3r3 10 R3r3

(3-14)2 2 1 13377.541(0.41150.2895)10 0.2893

3359.608(0.40350.2805)10 0.40330.28032.23kgm2h 2h

(R22Rrr2)

(3-15)s2 4(R2Rrr2)0.123(0.411220.4110.2890.2892)4(0.41120.4110.2890.2892)40.58mm⑶第III段h

0.033V 3 4

(D2d2)

(0.82220.8062)0.00067m3415

(3-16)m V3 3m

7.91030.000675.33kg (3-17)5.33J (R2r2) (0.41120.4032)0.88kg (3-18)y3 2 2h 33I 3 17mm (3-19)s3 2 2轉鼓筒體的計算轉鼓高H0.5D0.5800400mm已知3mm D806mm d800mmV(D2d2)4

圖3.1轉鼓筒體0.4(0.80620.82)0.003m34

(3-20)mV7.91030.00323.7kg

(3-21)m

(R2r2)

23.7

(0.80620.82)15.2kgm2

(3-22)y 2I H

400

2200mm

(3-23)s 2 216轉鼓底的計算轉鼓底的材料：灰鑄鐵7.0103kg/m3轉鼓分為五段圖3.4轉鼓⑴第I段圖3.5轉鼓第一段Vh(R2RRR2) (3-23)3 1 1 2 2 0.027(0.15520.1550.1460.1462)0.00192m33mV1 1

7.01030.0019213.44kg (3-24)m 7.0103(0.04)20.0270.94kg (3-25)2 217mmm1 2

13.440.9412.5kg (3-26)h(R22RR3R2)I

1 2 2s 4(R2RRR2)1 1 2 20.027(0.155220.1550.14630.1462)4(0.15520.1550.1460.1462)0.0013mI HhI 0.3250.0270.0130.311s1 s

(3-27)(3-28)3 R5R5 3 0.15550.1465J m( 1 2)

)0.152kgm2

(3-29)1 10 1R3R3 10 0.15530.14631 21J mr210.94(0.04)27.52104kgm21

(3-30)2 2 22 2J JJ 0.1527.52104kgm20.1512kgm2I 1 2

(3-31)⑵第II段Vh(R2Rr

r2

圖3.6轉鼓第二段

(3-32)1 3 1 11 11 0.031(0.16520.1550.1650.1552)32.49103m3mV1 1h

7.01032.0410317.45kg

(3-33)V 1(R2R

r2)

(3-34)2 3

22 2180.031(0.12420.1240.1020.1022)31.23103m3m V 7.01031.621038.65kg (3-35)2 2h(R22Rr3R2)I

11 1

(3-36)s 4(R2Rrr2)1 11 10.031(0.165220.1650.15530.1552)4(0.16520.1650.1550.1552)=0.0418m3 R5r5 3 0.16550.1555J m( 1 1) 17.45( )

(3-37)1 10

1R3r31 1

10 0.16530.15530.2237kgm23 R5r5 3 0.12450.1025J m( 2 2) 8.65( )

(3-38)2 10

2 R3r32 2

10 0.12430.10230.0556kgm2JJJ 0.1681kgm21 2

(3-39)Mmm1 2

8.85kg

(3-40)I H2731Is

308mm

(3-41)⑶第III段19Vh(R2Rr

r2

圖3.7轉鼓第三段

(3-42)1 3 1 11 1 0.032(0.17520.1750.1650.1652)32.906103m3mV1 1h

7.01032.90610320.343kg

(3-43)V (R2Rrr2)

(3-44)2 3 2 22 2 0.032(0.04420.0440.0430.0432)31.8806104m3m V 7.01031.88061041.3164kg2 2

(3-45)3 R5r5 3 0.17550.1655J m( 1 1) 20.343( )

(3-46)1 10 1R3r3 10 0.17530.16531 10.294kgm23 R5r5 3 0.04450.0435J m( 2 2) 1.32( )

(3-47)2 10 2 R3r3 10 0.04430.04332 20.00123kgm2JJJ 0.29640.001230.2928kgm31 2

(3-48)20Mmm1 2

20.3431.316419.0266kg (3-49)h(R22Rr2)I

11 1

(3-50)s 4(R2Rrr2)1 11 10.032(0.175220.1750.16530.1652)4(0.17520.1750.1650.1652)0.01568mI 0.3250.0270.0310.0320.0150.25ms3

(3-51)⑷第IV段Vh(R2Rr

r2

圖3.8轉鼓第四段

(3-52)1 3 1 11 1 0.095(0.39020.3900.1750.1752)30.024m3mV1 1h

7.01030.024174.78kg

(3-53)V (R2Rrr2)

(3-54)2 3 2 22 2 0.095(0.37520.3750.1450.1452)30.021m3m V 7.01030.021150.44kg2 2

(3-55)21mmm1 2

174.78150.4424.34kg (3-56)h(R22Rr2)I

11 1

(3-57)s 4(R2Rrr2)1 11 10.095(0.390220.3900.17530.1752)4(0.39020.3900.1750.1752)0.0585mI 0.3250.0270.0310.0320.0950.0580.198ms43 R5r5 3 0.39050.1455J m( 1 1) 174.78( )1 10 1R3r3 10 0.39030.1753

(3-58)1 18.6kgm23 R5r5 3 0.37550.1455J m( 1 1) 150.44( )2 10 2 R3r3 10

0.37530.1453

(3-59)2 26.68kgm2J 8.606.781.82kgm24⑸第V段Vh(D2d2)4

圖3.9轉鼓第五段0.04(0.79820.7502)2.33103m34

(3-60)mV7.01032.3310316.34kg

(3-61)I s

20mm

(3-62) m J (R2 r2)

(0.39920.3752)2.44kgm2

(3-63)V 2 22PAGEPAGE23對于轉鼓底（以轉鼓底下底邊為基準）轉動件總轉動慣量J 0.817320.762.230.8815.2總0.150.170.291.922.4425.6746kgm2轉動件總質量 m4.87439.417.9335.3323.712.5i8.797919.026624.338616.34147.1147kg以轉鼓中心為基準轉動件的總質心為mImisii mi4.8743409.43717.93340.585.331723.720012.53118.847930819.026625024.338619816.3420 147.1147=153.732mm第四章功率的計算與電機的選擇功率的計算J 25.6746kgm2 (4-1)P⑴啟動轉鼓等轉動件所需的功率N（達到工作轉速所需的功率）1JN

2 88.9217(

1500)260

9.13Kw (4-2)1 1

200020J kgm2pT啟動時間T(60120)s設

120s1 1 1離心機的角速度，

2n60⑵啟動物料達到工作轉速所需的功率N2所設計的為間歇加料離心機考慮加料時物料攪動和流動阻力損耗能量故功增加，以損耗系數1.11.2 則sN 2 [ms

(R2r22

mR] (4-3)2 2 l l2式中：1.15m每次加料得到的濾液質量 kgsR濾渣層內半徑 m1R濾渣層外半徑 m2m每次加料得到的濾液的質量 kg1R濾液排除位置半徑 m1T每次加料的時間 s2最大加料量為115kg固液比為 1:1 1.05103kg/m3mfm

200則由mf

m m1 21 2

即1.05103

100100 10001 1.105103kg/m31(R2R2)m1 2 1 1由(R2R2m1 2 1 1R0.339m1Js

ms

(R2R2)1 2257.5(0.33920.42)2

7.9kgm2

mR2

57.5(0.40.006)29.44kgm2l l 1

1.15(

60

)2(

7.92

3.729Kw2 2000120⑶克服軸與軸承摩擦所需要的功率N3wf(FdFd)N 11 2 2

(4-4)3 2000f軸承的摩擦系數，對于滾動軸承（f0.005~0.02）f0.01d軸頸及其他的總質量1 2G轉鼓及其他的總質量 G0

645.98kge偏心距，間歇式過濾離心機e2103R21030.40.8103mP主軸承上受到得總載荷力所以Fme(ge2)me2 (4-5)147.11470.8103125.6614.789kgfFF1 2

F 設d d1 2

80f(FdFd)N

11 2 2

(4-6)3 2000125.660.0114.7890.082000

0.74Kw⑷轉鼓及物料層與空氣層摩擦消耗的功率N4N 11.3106L3(R4R4)

(4-7)4 a 0 1式中:L轉鼓的長度 L0.4m轉鼓的旋轉角速度 125.66rad/sR轉鼓外半徑 R0

0.403mR轉鼓中物料層內半徑 R1 1 空氣的密度 常壓下取a

0.339m1.29kg/m3aN 11.3106L3(R4R4)4 a 0 111.31061.290.4(0.40340.3394)0.46Kw

(4-8)⑸軸功率NN1N2N3N4啟動階段消耗的功率：N=1.68+3.729+0.74+0.46=6.609kwN'N3N40.740.461.2kw過濾階段：N''0.5N N N2 3 40.53.7290.740.46電機的選擇考慮液壓系統的效率，并加一個安全余量。三角帶的傳動效率：0.94~0.96 取0.95離心式摩擦離合器傳動效率：0.96安全裕量系數：K=1.15實際需要的功率：N Nd k0.950.96 6.6090.95

1.158.33kwY系列封閉式三相異步電動機（380V50Hz）電動機的各相參數如下所示表1Y160M-4cos0.840.0747kgm2

滿載時轉速：1460r/min效率：88%額定扭矩：2.2凈重：123kg第五章三角帶傳動設計的計算⑴.傳動功率P由電機的選擇可知P=11Kw⑵.工況系數查[3]P13-12表13-1-11，KA=1.3（工作時間為10—16小時）⑶.設計功率Pd查[3]P13-11表13-1-10，得Pd=1.3×11=14.3⑷.小帶輪轉速參考[5]得電機轉速為n1=1460r/min大帶輪轉速由設計參數知：n2=1200r/min⑸.帶的彈性滑動系數查[3]P13-11 =0.01—0.02取=0.015⑹.傳動比n查[3]P13-11i=2

=1460=1.931200⑺.小帶輪的直徑查[3]P13-6.7表13-1-6 dd1=132mmV=ddn601000⑻.大帶輪基準直徑

=3.141321200=10.4m/s<Vmax=20—30m/s601000查[3]P13-11dd2=i*dd1(1-)=1.93×132×(1-0.015)=250.94mm250mma0查[3]P13-11 0.7（dd1+dd2）<a0<2×(dd1+dd2)所以：267.4mm<a0<764mm 取a0=510mm⑽.帶的基準長度查[3]P13-11表13-1-10L =2a+(d +d d0 0 2 d1 d2

(d d )2d2 d14a0

=1620mm查[3]P13-4表13-1-3取Ld=1800mmLa=a0+

L dd

180016202

=600mm⑾.計算小帶輪包角查[3]P13-11

d dd2 a

=180-

250132600

=179.8>120⑿.單根V帶額定功率增量P1查[3]P13-17表13-1-15查得P=0.36Kw⒀.單根V帶傳遞功率查[3]P13-17表13-1-15得P1=2.54Kw⒁.包角修正系數查[3]P13-14表13-1-13得ka=1.0 KL=0.95⒂.V帶根數查[3]P13-12

d 3.4744P(pp)kkP1 1 a L⒃.V帶單位長度質量查[3]P13-4表13-1-2查的q=0.17Kg/m⒄.帶的預緊力查[3]P13-12

2.51）Pd

+mv2=194.2Nk a⒅.有效圓周力查[3]P13-12 Ft=Pd×103/v=920N⒆.作用在軸上的力a 179.8查[3]P13-12

1=2×194.2×4×sin =1553.6N2 2第六章主軸的設計和計算主軸的結構設計⑴軸的設計滿足下列幾個方面的要求I合理的結構設計II足夠的強度III必須的剛度和振動穩(wěn)定性以及良好的制造加工工藝性能⑵選材1、選擇45鋼，調質處理。2、根據需要，軸一般經過熱處理或者表面強化處理，以提高其力學性能，耐磨性及加工性能等綜合機械性能。在一般情況下，合金鋼和碳鋼的彈性模量相差不大，故采用合金鋼不能提高軸的剛度，故選用45鋼并做調質處理。45硬度：217--255HB強度： 640MPa 355MPa 275MPab s 155MPa1許用彎曲應力：[ ]215MPa ]100MPa ]60MPa0 主軸的受力分析⑴載荷計算G [ (64238602288218752207028460218562*15軸 450210046280)1090.00155]7.810320.4Kg總軸向力：P=G物+G鼓+G輪+G=120+149.76+20.4+40=330Kg=3234N⑵計算軸受到的支反力及彎矩離心力與壓軸力方向相同根據力學關系：RA+RB=F+Fr86F+M+103RB-267Fr=0離心力:F=mw2e=5320N 所以：RA=6455N RB=418N

+G )×e=0.22Nxm Fr=1553.6N物 鼓d=21.68

4582(0.647075)2=42.7mm 查[2]P6-76-1-560由于離心機單向旋轉，所以取=0.3或0.6其為脈動循環(huán)取=0.64582(0.647075)2d60

=42.7mmd42.7×(1+4%)=44.4mm所以校合該軸合格。經過對整個軸的分析得到最大截面處的彎矩合成的應力相應也最大，而彎矩較小的截面處的應力合成也較小，所以通過對軸的3233力情況分析校合，完成對軸強度的校合應用以上的兩個截面來進行。⑸軸的疲勞強度校合 M)T M)T1Zrr4

=257MPa1鍵的選?。篸=46mm b×h=14×9 輪轂寬80 所以取標準長度t=5.5mm所以查[2] P6-29表6-1-25較小截面Z=8.81cm3 Zp=17.7cm3在較大截面Z=41.4cm3 Zp=82.8cm3⑴彎曲和扭轉時平均應力折合為應力幅的等效系選用45鋼屬于中碳鋼，所以0.2 r0.1有效應力集中系數：查[2]P6-26表6-1-28到30 K =1.66 K=1.23（小徑） r表6-1-28 K =2.07 K=1.52 （大徑） r⑵絕對尺寸影響系數查[2]P6-28表6-1-32 =0.84 =0.78 （小徑） r =0.73 =0.72 （大徑） r⑶表面粗糙度系數查[2]P6-29表6-1-32 kR=1.08⑷表面狀態(tài)系數小徑大徑所以： =1 小徑大徑所以： =1 0.81r =1.05 =0.794r大

=2.07

=2.8小 小 大所以S小徑=34.87>[S]=3 S大徑=23.7>[S]=3所以該軸合格。PAGEPAGE34主軸的強度計算查[2]P6-336-1-40⑴計算階梯軸的當量直徑d ld=v

ilil

i=71mm

(6-1)1.0943.04104wl[wl[031lwa2 2b Gl (22l c)i i i ji 0jc1設計為剛性軸應滿足n<0.75nc1=0.75×10085=7563.75r/minn=1200r/min 所以此軸處于穩(wěn)定狀態(tài)。軸承的選擇設計及壽命校核⑴軸承參數對于46000型號的軸承，a=25 s=0.63Fr所以：RA=6455N RB=418N S1=4067N S2=263.1N Fr=p=3234N⑵計算軸承的軸向力及壽命A1=max(s1,s2+Fa)=4067N A2=max(S2,S1-Fa)=842N軸承參數：46112 C1=27.8KN C0r=24.2KN46115 C2=36.0KN C0r=33.5KN106 經計算P1=fd×fm(X1RA+Y1AA)=1.2×(0.67×6455+1.41×4067)=5197NP2=1760.7N 所以P1>P2L10h=601200(5197)3=3693h106 第七章翻倒架的設計計算質心位置的確定⑴上機殼的質量、質心計算材料1Cr18Ni9Ti 7.85103kg/m3質心計算以下底面為基準ⅠⅠ段：M =×0.008×(-0.3082+0.3962)×7.85×103=12.216kgⅠ4SⅠ=0.155mmⅡ段：M==15.7kgⅡhD2

D22D

Dd

3

2d

S= 2 1

2 2 1

2 1 0.091910.643mⅡ 4 D22

D21

Dd2

Dd1

d2

d21 Ⅲ段：MⅢ=

hD2d27.8510313.1324S =h0.046Ⅲ24Ⅳ段Ⅵ：M=7.85×103××（D2-d2）×h=22.56kg44S =hⅣ2上機殼總質量：M=63.6kg上機殼質心：S=

Mi

iMi

0.389m⑵下機殼總質量、質心計算Ⅰ段：MⅠ=5.64kg,SⅠ=0.217mⅡ段：MⅡ=15.7kg,SⅡ=0.1605mⅢ段：MⅢ=98.6kg,SⅢ=0.01mMⅢ=6.3kg,SⅣ=0.01975mmⅤ段：MⅤ=4.61kg,SⅤ=0.0295mm下機殼的質量：M=MⅠ+MⅡ+MⅢ+MⅢ+MⅤ=147.6kg下機殼的質心：S=

Mi

iMi

0.052m⑶軸承架的質量、質心計算材料7.1103kg/m3 查材料與零件質心計算以下底面為參考如圖所示：

=R2r2hVV,S

=129.32mmⅠ 1 ⅠhR22Rr3r3Ⅱ段：M=4.3kg,S、=

0.013mⅡSⅡ=0.0.08317m

Ⅱ 4 R2

Rrr3 Ⅲ段：MⅢ=5.61kg,SⅢ=0.058mⅣ段；MⅢ=1.43kg,SⅣ=0.065mⅤ段：MⅤ=1.351kg,SⅤ=0.045kgⅥ段：MⅥ=2.1kg,SⅥ=0.0515m軸承座總質量：M=MⅠ+MⅡ+MⅢ+MⅢ+MⅤ+MⅥ+MⅦ=21.24kg軸承座質心：S=

Mi

iMi

0.0686m⑷大小耳朵的設計材料選為A3鋼 7.80103kg/m3 質心計算以下底邊為基大耳子：底邊G1=0.43kg S1=3mm側邊2：G2=0.286kg S2=9.8mm大耳子質量：G=G1+G2=0.716kg 共四個大耳GO=4G=2.864kg大耳子質心：S=

GSi

iGi

10mm小耳子設計：底邊G1=0.348kg S1=3mm2 側邊2：G2=0.172kg S、=9mmS、、2 小耳子質量：G=G+G=0.52kg 共四個小耳G=4G=2.081kg1 2 O小耳子質心：S=電機座的設計

GSi

iG7.7mmi電機座 材料HT200 7.1103kg/m32M=62.76kg S、=0.21mm2以外殼底為基準：S=S、-0.1=0.11m翻倒架的設計計算一些固定件的質量質心計算⑴翻倒架的安裝位置的設計與計算a.電機 型號Y132S2-2W m=71kg電機座（HT200 7.1103kg/m3）m=62.76kg ma=133.76kg b.皮帶 B型普通V帶q=0.17kg/m帶基準長度Ld=1800mmmb=1.224kgZb=-0.16mc.離合器 選帶彈簧閘塊離心可轉送功率：p=6.77kw（125-x、）/（7.5-6.77）=（125-80）/（7.5-6.45）

x=147mm D=147mmx=94所以B=94,M=7.1x103xD2xB=11.32mm4Zc=-0.137md.帶輪及剎車輪m=65.7kg e.上機殼m=63.7kg S=0.389mf.下機殼m=147.6kg S=0.052mn.翻倒架m=110.3kgi.軸承支座M=21.24kg S=0.0686mj.軸m=15.35kg S=0.028mmk.耳朵：m=4.944kg Z=170mmj.軸承質量：M=M1+M2=1.03kg 查機設3-2P171質心S=0.087總質量：M=84.6kgZ=0.134（以外殼底為基準加物料時質心：Zs=0.142m翻倒架的強度計算材料HT200 195MPa 查機設3-1 P3-1-35b將翻倒架看作一個均布載荷作用。均布載荷q

mgd

2.54N/mm總質量：M=846kg 總質心：Zs=0.142mT=T+T=1.1

=73N.mR=R=Mg4150N扭 翻 摩

1 2 2彎矩彎矩圖：M=R1×-0.5q×2=2157.7N.m將整個底面分為三部分：以底面為基準面Ⅰ段：A1=2000mm2x1=50mmZ1=110mmⅡ段：A2=1600mm2x2=10mmZ2=60mmⅢ段：A3=1000mm2x3=25mmZ3=10mm

1X

AXA2 A

A3

330.65mm A

A

A

AA A1 2 3z

1 2 2 AAA1 2 3

370.87mm查機設3-1P1-106表I=BH

bh38.93*10612

BH bh3 31.49104m3M2M2T2抗彎矩組合的第三強度理論核算WZ

14.5MPabnb

取nb=2.519578MPa 所以 翻倒架強度滿足要求。2.5Ⅱ段：A2=1600mm2x2=10mmZ2=60mmⅢ段：A3=1000mm2整個型心坐標：x3=25mmZ3=10mm

AX AX1 1 2

A3

330.65mm

z 1

Az2

A3

370.87mmAAA1 2 3

AAA AA1 2 3第八章右軸的