7602000离心机计算说明书中文

1、LW760 X 2000型卧式螺旋离心机计算说明书廊坊市管道人机械设备有限公司 TOC o 1-5 h z 一、基本参数 (3)二、生产能力计算 (4)1、分离因素 (4)2、生产能力 (4)三、传动部件选型与设计 (5)1、电机选型与校核 (5)、启动转鼓等转动件所需功率 (6)、启动物料达到工作转速所需功率 (6)、克服轴与轴承摩擦所需功率 (7)、克服空气摩擦所需功率 (8)、卸出物料所需功率 (8)、卧螺离心机功率确定 (10)、主电机选型与校核 (10)、副电机选型与校核 (11)2、差速器选型与校核 (11)3、轴的强度校核 (11)四、有限元分析 (13)1、排渣能力计算 (13

2、)2、参数计算 (14)3、材料力学分析 (14)4、有限元加载分析 (14)五、轴承寿命计算 (19)FrFC基本参数G g-1145J5Sj厅p名称代号单位数值1转鼓有效长度Lm22转鼓内直径Dm3转鼓转速nrpm18004转鼓与螺旋的转速差nrpm305重力加速度gm/s26半锥角a087柱筒段沉降区长度L1m8锥段长度L2m9物料环内径r1m10转鼓内径r2m11锥段小端出渣口半径r3m12液层深度hm13固相密度P skg/m3200014液相密度P Lkg/m3105015液相粘度kg/m*s16临界粒径dea m717转鼓质量mKg315018左右支撑轴承处轴径(外径)d1(=d

3、2)m19左右支撑轴承处轴径(内径)d3m20转鼓壁厚tm21螺旋螺距入m生产能力计算1、分离因数被分离的物料在离心力场中所受的离心力和它所受的重力的比值，称为分离因数Fr ,即:22Fc m r2r2Fr 二G mg g式中 m 离心力场中物料的质量(kg)转鼓角速度：2 n/60 188.5rad/sr2转鼓内半径：r2 =380 mm将上述各数据代入可得分离因数:22。188.50.38 .一。Fr 1378g9.82、生产能力本设计以2理论计算卧螺沉降离心机的生产能力 对于具有圆锥形转鼓的螺旋型离心机，实际生产能力的计算公式可表达为:Q Vg (mVg 给定液体中作沉降式的极限沉降速度

4、：Vg d； g/18 (m/s)/h)(见离心机原理结构与设计计算)0.33590.3674de TOC o 1-5 h z 式中 修正系数：16.44 lL沉降当量沉降面积，对于卧螺离心机，表达为：h21c 121cFr D Li(1- ) L2 (-)其中32 343s固相存度：s=2000kg/ m3l放相存度： l =1050kg /m两相密度差L沉降沆降区的有效长度：L沉降 1.081m ,为半锥角;tande临界粒径：de =7 m j液相粘度：=X 10 3 kg / m sLi 圆柱段转鼓长：L1 =L2 圆锥段转鼓长：L2 =转鼓角速度： =s则，将上述各数据代入各式可得:

5、修正系数:16.442000 105010500.335910 61.0810.36740.2重力沉降速度：vg d2g/18当量沉降面积：Fr D L1(1可得离心机的生产能力：Q vg(2000 1050) 9.81 (7 10 6)2 。.八 5 / 3.13 10 5m/s18 0.81 101 21 21 2、)L2()4935.732 340.2 3.13 10 5 3600 4935.7 109m3 / h本项目的离心机生产能力为：Q=100m3/ h三、传动部件选型与校核1、电机选型与校核卧螺离心机的功率计算及电机选择是卧螺离心机设计中的重要组成部分。根据卧螺离 心机的工作要求

6、进行功率计算，可以合理地确定主、辅电动机的功率，选择电机及差速 器。卧螺离心机的功率消耗与卧螺离心机的类型，操作方式和卧螺离心机的结构有关， 般情况下，卧螺离心机所需功率包括下几个方面：(1)启动转鼓等转动件所需功率Ni；(2)启动物料达到操作转速所需功率N2;(3)克服轴与轴承摩擦所需功率N3； (4)克服转鼓，物料与空气摩擦所需功率 N4 ;(5)卸出物料所需功率Ns。启动转鼓等转动件所需功率Ni 欲使卧螺离心机转鼓等转动件，由静止状态达到工作转速具有一定的动能，必须由外界作功，该功为. i 2.A v dmp 22 i 2dm J p2 p式中 v转动件线速度，m/s；Jp 转动件绕轴旋

7、转的转动惯量, pkg启动转动件的平均功率Ni,为:ApNi 丁2000Ti式中Ti启动时间，假设工i00s;转鼓角速度：=rad/s转动惯量计算：转动件的转动惯量2JD mrp式中m转鼓总质量，估算m3150kgr旋转件平均旋转半径,r -r2 0.i9m2启动转鼓等转动件所需功率:Ni2Ap Jp 3i50Ti 2000T；_220.i92 i88.5220.2kw 2000 i00启动物料达到工作转速所需功率N2对于连续进料卧螺离心机，加入的物料被分离为沉渣和分离液等组分，可分别求出操 作中每种组分所需的功率，然后求其和。假设某种分离操作，单位时间内排出的z个组分中，各组分的质量为mi

8、(kg/s),各组分在转鼓内卸出的位置半径为n,则使加入物料达到工作转速所需的功率 N2为:z 22N2(kW)式中mi单位时间被分离各组分处理量，固相：m固 10000 2.78kg/s ,液相：m液 8.75kg / s 3600ri转鼓内各组分旋转半径:固相：嘀r2上 0.3175m,液相：r液0.3325m2z物料被分离的组分数启动物料达到工作转速所需功率：222 2222、mi r固mg r液188.5 (2.78 0.31758.75 0.3325 )N2-:22.16kw200020002000、克服轴与轴承摩擦所需功率N3克服支撑轴承摩擦所需的功率可以认为是加载支撑轴承上的摩擦

9、力与摩擦表面间的相 对速度之积。支撑轴承上的摩擦力可以由摩擦力公式求得，其为作用在支撑轴承上的支反 力与摩擦系数的乘积，相对速度则可由轴承接触处轴径和轴旋转的角速度求得，所以，克 服支撑轴承摩擦所需的功率就可以由如下公式来表达：f F1vl F2v2f F1dl F2d2N3 LJ- 10002000式中f轴与轴承间摩擦系数；取f=，滑动轴承A1,滚动轴承0A;vl、 v2分别为轴颈表面的线速度，m/s;Fi、F2分别为两轴承处的支反力，N;di、d2别为两轴承处的轴颈直径，m；关于轴承支反力Fi、F2,应考虑在转子的静载荷与动载荷作用下轴承的支反力。静载 荷为转鼓及其它转动件总质量 m,动载

10、荷为由于转动件偏心产生的离心惯性力。一般按偏 心距e=D/1000(D为转鼓直径)计算。所以轴上的总载荷可按如下公式计算：F总 m g e 2 m g 2 10 3R 2 (N)转动件总质量： m0 3150kg则作用在轴上的总载荷为：F总m g 2 103R 2 N作用在两轴承上的支反力为：由设计图纸可知，左右支撑轴承处轴径为:d1 d2 0.2m则克服支撑轴承摩擦所需的功率：N3f F1VlF2V21000fm (g+2 10 3R 2)d140002.19 kW、克服空气摩擦所需功率N4卧螺沉降式离心机工作时，转鼓外表面、物料层内表面都会因克服空气摩擦阻力而消 耗一定的功率，由于影响空气

11、摩擦阻力的因素很复杂，想要精确的计算不容易达到，因此 一般工程计算中根据经验，都习惯采用一些近似的计算方法，在这里克服空气摩擦所需的 功率可以由如下公式来计算：63 _ 4_ 4N4 11.3 100L (R R1 )式中0 空气密度：常压下取 0=m3 ;L转鼓的长度：L =2m转鼓角速度： =s；-转鼓外半径：R=(见图纸)Ri转鼓中物料层的内半径：Ri ri =(见图纸)克服空气摩擦所需功率： 63 _ 4_ 4N4 11.3 10 oL (RoRi ) 8.86 kW、卸出物料所需功率Ns对于螺旋卸料离心机，螺旋卸料是将沉渣从转鼓上某处推送到卸料口卸出机外，故卸 料功率应包括：(1)克

12、服沉渣的离心惯性力沿转鼓母线的分力消耗功率；(2)克服沉渣与转鼓壁摩擦所消耗功率；(3)克服沉渣与螺旋叶片摩擦消耗功率。计算时将卸料功率分为锥段和柱段两部分，分别计算圆锥段消耗功率Ns和圆柱段消耗功率Ns,则总的卸料功率可以表达为：N5 Ns Ns、圆锥形转鼓段推料功率计算对于双螺旋叶片的螺旋卸料离心机，由圆锥段的推料公式可计算出圆锥段转鼓的推料 功率，其计算公式如下：2L2 1 Ns msR r 2? R3r30.5 (f321) (R2r2) 丁 f3 f1 R r100022R r232式中ms每秒获得的湿沉渣质量：m； 2.78kg / s ；f2 沉渣与转鼓壁间的摩擦系数：f2 0.

13、12 ；f3 沉渣与螺旋叶片间摩擦系数：f3 0.10；L2圆锥段转鼓长度：L2 0.955m;圆锥转鼓大端半径,R r2 0.38m;r圆锥转鼓小端半径，r r3 0.271m；螺旋导程，0.13m；g重力加速度，g 9.8m / s 。则圆锥段转鼓的推料功率：N5 18.6 kW、圆柱段转鼓推料消耗功率计算N . - 2RLi ff2f3( 2 4 2R2)5100022 R f2式中 ms每秒获得的湿沉渣质量：ms 2.78kg / s ；Li全部圆柱段长度：Li 1.045m;R圆柱段转鼓内半径：R 匕 0.38m；f2 沉渣与转鼓壁间的摩擦系数，对圆柱段f2 0.06；f3 沉渣与螺

14、旋叶片间的摩擦系数，对圆柱段f3 0.05；螺旋导程，0.13m。则圆柱段转鼓的推料功率：N5 2.6 kW则总的卸料功率：N5 N5 N5 18.6 2.6 21.2 kW、卧螺离心机功率确定离心机的功率可以分为两种状态，一种是离心机启动状态下消耗的功率，另一种是离 心机运转过程中消耗的功率。在启动阶段消耗的总功率为：No N1 N3 N4 31.2 kW在运转阶段消耗的总功率为：Nr N2 N3 N4 N5 54.7 kWI、主电机选型与校核由上述计算可以看出，离心机在操作转速下大于在启动阶段所消耗的功率，离心机的 额定功率主要还是参照运转消耗的功率来确定。离心机的额定功率为：N kNr

15、1.4 54.7 76.6 kW式中k皮带传动效率，取。选主电机功率90 kW 型号：YB3-280M-4 额定转速1490rpm卧螺离心机工作时的启动顺序为：启动辅助电机一运转平稳后一启动主电机一空载卧螺离心机达到额定转速一启动进料电机供料一正常运转。2离心机主电机轴实际输出最大扭矩：T实 Fri S .物t ? .端带轮?i 544.85NmT时间R9550P 9550 90K1王电机提供取大扭矩：T 576.85Nmn 1490得出：T实T满足条件、副电机选型与校核离心机螺旋端额定功率主要是克服轴与轴承摩擦所需功率、克服空气摩擦所需功率和 加水时所产生的功率(在这将水密度近似于分离液密度

16、进行计算)则离心机的副电机轴功率为：N k(N3 N4 2N5) 1.4 (2.19 8.86 2 2.6) 22.84kW式中k皮带传动效率，取。选副电机功率37 kW 型号：YB3-250M-6 额定转速990rpm副电机提供最大扭矩：T典典 357Nmn 19902、差速器选型与校核差速器输出最大扭矩：T T电机i带轮i差速器357 1.5 38 20304 Nm式中 i带轮 取，见图纸；i差速器 取38,见图纸。螺旋最大扭矩：Tmax F螺旋 R 29874(0.375 ”271 )=9649.3 NmT 2式中F螺旋见有限元分析；R 螺旋锥段平均半径,R o 2结果满足条件。3、轴的

17、强度校核轴的强度计算有三种方法：1)按转矩估算轴径；2)按当量弯矩近似计算；3)安全系数的精度校核计算。此螺旋支承轴既受弯矩也受扭矩，因按弯扭合成强度条件计算(1)支撑力Fi受力Fi为转鼓总重量的一半，则3150 Fi 9.8 15450.75N2(2)弯矩图18718.6Nm(4)扭矩P T 9550 - n式中P 输出轴可能最大功率：P 90 kWn轴转速：n 1490r/min代入数据得扭矩:丁 一-90-T 9550 576.85 N m1500由图分析可得Fi受力处即为危险截面处抗弯截面系数323140.1d3 14式中d1轴内径:d1 100mm ;d轴外径:d 200mm。式中c

18、a 轴的计算应力,代入数据得抗弯截面系数:W 7.4 104针对危险截面做弯扭合成强度校核计算。按第三强度理论，计算应力M轴受白弯矩：MT轴受白扭矩：T=N m；W 轴的抗弯截面系数： W = 7.4 10 4 m3;折合系数，当扭转切应力为堆成循环变应力时=1;1对称循环变应力时轴的许用弯曲应力。查机械设计表15-1可知，对1Cr18Ni9Ti许用弯曲应力=205MPa代入数据得计算应力:ca25.4MPa205 MPa综上，螺旋支承轴满足强度要求。四、有限元分析1、排渣能力计算 22、Q 60 (RI3 ) n 螺充式中R出渣口外半径，；r 3出渣口内半径，；螺物料移动方向影响系数，取最大

19、 1;螺 cos( )/cos螺旋导程，取130mm充一一沉渣填充系数一般为，取；则，Q 60 3.1415926 0.13 30 1 0.2 2.44 m3/h 设固相密度s 2000 kg/m3则，Q 2.44 2000 4880kg2、参数计算向心力N壁面法向分力N壁面切向分力N泥浆与壁面摩擦系数摩擦阻力N螺旋推力N螺旋角度螺旋周 向摩擦阻力N载荷系数节点数每节点螺旋周 向摩擦 阻力每节点螺旋推力隹部螺旋圈数根据螺旋有限元加载计算部分传数转/秒片外边线长13806mm,螺旋片轴向长度887mnm660450”5NSAF 2205壁520mm,意才630/080?450?2541025 4

20、、有限兀加载分析螺旋部分螺旋有限元模型用shell181单元划分，共18992个单元。轴承部分用梁单元模拟。小端共228个节点，轴向力26964N ,周向力3229N国DDAX SOLUTION(AVG)CT * 299,25STEP-1 SUE -1 TIME=1 SEQV19汨含99.2 3 37E+O074E + 0Sa101E*09；135E+O9,169+06. 506E+03.642E+O0,11E + O9- 151E-4-D9File: D： gdjjs.2 = x_t中段共227个节点，轴向力32784N ,周向力3926N最大应力151Mpa安全系数。变形转鼓部分转鼓离心液压计算三、离心液li离心机工作好于转聚中的液体和固体:h制房在再心力场作用下.将皓话由壁南大的师力，即著必调天