直径800机械翻倒卸料离心机设计大学毕设论文

摘要离心机是利用离心力，分离液体与固体颗粒或液体与液体的混合物中各组分的机械。离心机主要用于将悬浮液中的固体颗粒与液体分开；或将乳浊液中两种密度不同，又互不相溶的液体分开(例如从牛奶中分离出奶油)；它也可用于排除湿固体中的液体，例如用洗衣机甩干湿衣服；特殊的超速管式分离机还可分离不同密度的气体混合物；利用不同密度或粒度的固体颗粒在液体中沉降速度不同的特点，有的沉降离心机还可对固体颗粒按密度或粒度进行分级。离心机的主要特点,一是使用范围广泛,二是材料的适用性更强;三是产品规格多样。离心后处理设备,工艺流程直接关系到最终的质量。离心机与其他分离机械相比,不仅可以得到低水分含量的固相,液相纯度高,而且节省劳动力,减轻劳动强度,改善工作条件,和连续操作,自动控制、安全可靠的操作,占地面积小等。因此,自1836年以来,前三足离心机用于工业在德国,到目前为止超过一百年，取得了巨大的发展。各种类型的离心机,许多品种各有特色。是用来提高技术参数、系列化、自动化方向,和鼓的组合结构增加使得有越来越多的特殊品种。现在,离心机广泛应用于化工、炼油、轻工、医药、食品、纺织、冶金、煤炭、矿产加工、运输、环保、军工等各部门。如湿煤煤粉复苏;石油钻井和泥浆净化;铀同位素浓缩;污水处理污泥浓度和脱水;石油和化工产品的细化;提取抗生素、杀虫剂、牛奶、酵母、啤酒、果汁、糖、橙油、动植物油、米糠油、淀粉等食品制造;纤维脱水;润滑油、燃油净化等等都需要使用离心机。离心机是为国民经济的飞速发展成为广泛使用的一种通用机械。毕业设计题目是Φ800机械翻倒离心机的设计。进行了转鼓壁的厚度计算，拦液板的计算，转鼓底的设计，功率计算和电动机的选择，传动皮带的设计及选择，主轴的设计和强度校核，轴承的选择，翻到架的设计和强度计算，刹车的结构设计和强度计算，翻倒传动部分的设计计算，和其它的一些设计计算。在设计中，首先要了解到离心机的工作原理：先由控制电路接通带动转鼓转动的电动机，通过皮带的传动使转鼓转动，转鼓转动使物料固液分离，液体通过离心机底部的排液管流出，固体留在转鼓壁上，然后再由控制电路接通翻倒电动机使离心机翻转倒出固体，这样就完成了分离的整个过程，这也是我们设计必须明白的。然后使了解离心机的各个零部件的构造和它们的材料工艺要求。最后对离心机进行整体的评定。关键词：离心机；转鼓壁；转鼓底；主轴；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,smallfootprint.Therefore,since1836,thefirstthreefootcentrifugefortheindustryinGermany,sofarmorethanonehundredyears,hasachievedgreatdevelopment.Varioustypesofcentrifuges,manyvarietiesofdifferentfeatures.Toimprovethetechnicalparameters,series,automaticdirection,andtheincreaseofthecombinationstructureofdrumspecialvarietiesaremoreandmore.Now,thecentrifugeiswidelyusedinchemicalindustry,oilrefining,lightindustry,medicine,food,textile,metallurgy,coal,mineralprocessing,transportation,environmentalprotection,militaryandotherdepartments.Suchaswetcoalrecovery;oildrillingandmudpurification;uraniumisotope;sewagesludgeConcentrationanddehydration;therefinementofpetroleumandchemicalproducts;extractionofantibiotics,pesticides,milk,yeast,beer,fruitjuice,sugar,orangeoil,vegetableoil,ricebranoil,starchandotherfoodmanufacturing;fiberwanderings;lubricatingoilandfueloilpurificationandsoonneedtousecentrifuge.Centrifugeisfortherapiddevelopmentofthenationaleconomybecomewidelyusedageneralmachinery.ThegraduationdesigntopicisthephiΦ800mechanicaloverturnedcentrifugedesign.Ihavecarriedonthedrumwallthicknesscalculation,calculationofliquidplatestopped,designofdrumbottom,powercalculationandmotor,beltdrivedesignandtheselectionofthe,spindledesignandstrengthcheck,bearingselection,turntoframethedesignandstrengthcalculation,structuredesignandstrengthcalculationofthebrake,overturnedtransmissionpartofthedesignandcalculation,andtheothersomedesigncalculation.

Inthedesign,firstIhavetounderstandtheworkingprincipleofcentrifuge:firstcontrolcircuitisconnectedtothedrumisdriventorotatethemotor,beltdrivethroughtherotarydrumtorotate,drumrotationcausesthematerialtosolid-liquidseparation,liquidthroughthebottomofthecentrifugetubefordischargingliquidoutflow,remainedinthesolidwallsofthebasket,thenbythecontrolcircuitisconnectedtotheoverturnedmotorenablecentrifugeflippouredoutsolid,thuscompletingtheseparationofthewholeprocess,thisisourdesignmustunderstand.Thentounderstandthestructureofthevariouspartsofthecentrifugeandtheirmaterialtechnologyrequirementsattheendofthecentrifugeisusedfortheoverallevaluation.Keywords：DrumWall;Centrifuges;BasketBottom;PrincipalAxis;目录TOC\o"1-3"\h\u17295原始数据 III必须的刚度和振动稳定性以及良好的制造加工工艺性能⑵选材1、选择45钢，调质处理。2、根据需要，轴一般经过热处理或者表面强化处理，以提高其力学性能，耐磨性及加工性能等综合机械性能。在一般情况下，合金钢和碳钢的弹性模量相差不大，故采用合金钢不能提高轴的刚度，故选用45钢并做调质处理。45钢调质处理后的力学性能：硬度：217--255HB强度：许用弯曲应力：6.2主轴的受力分析⑴载荷计算总轴向力：P=G物+G鼓+G轮+G=120+149.76+20.4+40=330Kg=3234N⑵计算轴受到的支反力及弯矩离心力与压轴力方向相同根据力学关系：RA+RB=F+Fr86F+M+103RB-267Fr=0离心力:F=mw2e=5320NM=(G物+G鼓)×e=0.22NxmFr=1553.6N所以：RA=6455NRB=418N⑶按弯扭合成较合轴的强度d=21.68=42.7mm查[2]P6-7表6-1-5由于离心机单向旋转，所以取=0.3或0.6其为脉动循环取=0.6d=42.7mm考虑键对轴强度的削弱，轴径应增大3%--5%所以d42.7×(1+4%)=44.4mm取d=46mm]所以校合该轴合格。⑷危险截面的判断经过对整个轴的分析得到最大截面处的弯矩合成的应力相应也最大，而弯矩较小的截面处的应力合成也较小，所以通过对轴的力情况分析校合，完成对轴强度的校合应用以上的两个截面来进行。⑸轴的疲劳强度校合S=[S]查[2]P6-4表6-1-1=257MPa键的选取：d=46mmb×h=14×9轮毂宽80所以取标准长度L=63mmt=5.5mm所以查[2]P6-29表6-1-25较小截面Z=8.81cm3Zp=17.7cm3在较大截面Z=41.4cm3Zp=82.8cm3⑴弯曲和扭转时平均应力折合为应力幅的等效系数选用45钢属于中碳钢，所以有效应力集中系数：查[2]P6-26表6-1-28到30K=1.66K=1.23（小径）表6-1-28K=2.07K=1.52（大径）⑵绝对尺寸影响系数查[2]P6-28表6-1-32=0.84=0.78（小径）=0.73=0.72（大径）⑶表面粗糙度系数查[2]P6-29表6-1-32kR=1.08⑷表面状态系数查[2]P6-29表6-1-33到35=2.07=2.8所以：=1=1.05=0.794所以S小径=34.87>[S]=3S大径=23.7>[S]=3所以该轴合格。6.3主轴的强度计算查[2]P6-33表6-1-40⑴计算阶梯轴的当量直径dv==71mm(6-1)--经验修正系数取为1.094nc1==10085r/min>1200r/min(6-2)设计为刚性轴应满足n<0.75nc1=0.75×10085=7563.75r/minn=1200r/min所以此轴处于稳定状态。6.4轴承的选择设计及寿命校核⑴轴承参数对于46000型号的轴承，a=25s=0.63Fr所以：RA=6455NRB=418NS1=4067NS2=263.1NFr=p=3234N⑵计算轴承的轴向力及寿命A1=max(s1,s2+Fa)=4067NA2=max(S2,S1-Fa)=842N轴承参数：46112C1=27.8KNC0r=24.2KN46115C2=36.0KNC0r=33.5KN经计算P1=fd×fm(X1RA+Y1AA)=1.2×(0.67×6455+1.41×4067)=5197NP2=1760.7N所以P1>P2L10h==3693h第七章翻倒架的设计计算7.1质心位置的确定⑴上机壳的质量、质心计算材料1Cr18Ni9Ti质心计算以下底面为基准Ⅰ段：MⅠ=×0.008×(-0.3082+0.3962)×7.85×103=12.216kgSⅠ=0.155mmⅡ段：MⅡ==15.7kgSⅡ=Ⅲ段：MⅢ=SⅢ=Ⅳ段Ⅵ：M4=7.85×103××（D2-d2）×h=22.56kgSⅣ=上机壳总质量：M=63.6kg上机壳质心：S=⑵下机壳总质量、质心计算Ⅰ段：MⅠ=5.64kg,SⅠ=0.217mⅡ段：MⅡ==15.7kg,SⅡ=0.1605mⅢ段：MⅢ=98.6kg,SⅢ=0.01mⅣ段；MⅢ=6.3kg,SⅣ=0.01975mmⅤ段：MⅤ=4.61kg,SⅤ=0.0295mm下机壳的质量：M=MⅠ+MⅡ+MⅢ+MⅢ+MⅤ=147.6kg下机壳的质心：S=⑶轴承架的质量、质心计算材料：HT200查：材料与零件质心计算以下底面为参考如图所示：Ⅰ段：MⅠ=,SⅠ=129.32mmⅡ段：MⅡ==4.3kg,S、Ⅱ=所以SⅡ=0.0.08317mⅢ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=0.0515mⅦ段：MⅦ=3.351kg,SⅥ=0.0165m轴承座总质量：M=MⅠ+MⅡ+MⅢ+MⅢ+MⅤ+MⅥ+MⅦ=21.24kg轴承座质心：S=⑷大小耳朵的设计材料选为A3钢质心计算以下底边为基准大耳子：底边G1=0.43kgS1=3mm侧边2：G2=0.286kgS2=9.8mm大耳子质量：G=G1+G2=0.716kg共四个大耳GO=4G=2.864kg大耳子质心：S=小耳子设计：底边G1=0.348kgS1=3mm侧边2：G2=0.172kgS、2=9mmS、、2=8.2mm小耳子质量：G=G1+G2=0.52kg共四个小耳GO=4G=2.081kg小耳子质心：S=电机座的设计电机座材料HT200M=62.76kgS、2=0.21mm以外壳底为基准：S=S、-0.1=0.11m7.2翻倒架的设计计算7.2.1一些固定件的质量质心计算⑴翻倒架的安装位置的设计与计算a.电机型号Y132S2-2Wm=71kg电机座（HT200）m=62.76kgma=133.76kgZa=0.1mb.皮带B型普通V带q=0.17kg/m带基准长度Ld=1800mm所以mb=1.224kgZb=-0.16mc.离合器选带弹簧闸块离心器可转送功率：p=6.77kw（180-x）/（7.5-6.77）=（180-132）/（7.5-6.45）所以x=147mmD=147mm（125-x、）/（7.5-6.77）=（125-80）/（7.5-6.45）x、=94所以B=94,M=7.1x103xD2xB=11.32mmZc=-0.137md.带轮及刹车轮m=65.7kgZd=-85me.上机壳m=63.7kgS=0.389mf.下机壳m=147.6kgS=0.052mn.翻倒架m=110.3kgi.轴承支座M=21.24kgS=0.0686mj.轴m=15.35kgS=0.028mmk.耳朵：m=4.944kgZ=170mmj.轴承质量：M=M1+M2=1.03kg查机设3-2P171质心S=0.087总质量：M=84.6kg翻倒架位置，即加物料时整个离心机的质心Z=0.134（以外壳底为基准）加物料时质心：Zs=0.142m7.2.2翻倒架的强度计算材料HT200查机设3-1P3-1-35将翻倒架看作一个均布载荷作用。均布载荷总质量：M=846kg总质心：Zs=0.142mT扭=T翻+T摩=1.1T翻=73N.mR1=R2=弯矩弯矩图：M=R1×-0.5q×2=2157.7N.m将整个底面分为三部分：以底面为基准面Ⅰ段：A1=2000mm2x1=50mmZ1=110mmⅡ段：A2=1600mm2x2=10mmZ2=60mmⅢ段：A3=1000mm2x3=25mmZ3=10mm整个型心坐标：查机设3-1P1-106表惯性矩I=抗弯截面模量Wz=抗弯矩组合的第三强度理论核算取nb=2.5MPa所以翻倒架强度满足要求。Ⅱ段：A2=1600mm2x2=10mmZ2=60mmⅢ段：A3=1000mm2x3=25mmZ3=10mm整个型心坐标：第八章右轴的结构设计与强度计算8.1右轴的设计⑴结构设计：材料：45钢调质处理。图8.1右轴⑵轴的受力分析：计算弯矩：取：(8-1)⑶右轴的静强度安全系数校核：(8-2)Ⅰ截面：其中材料的屈服极限：静强度安全许用系数=1．5代入公式：Ⅱ截面：

∴右轴的静强度符合要求．第九章键的校核键连接的强度验算公式：其中转矩：轴直径：键与轮毂的接触高度：键的工作长度：=0.04mm键连接的许用应力[P]：所以合格许用剪应力：所以合格。经校核键满足要求。第十章刹车的结构设计与强度计算与总结10.1制动系统的选择选用带式制动器：D=400mm制动力矩：Mt1=1765N·m制动带宽度：B=100mm制动带厚度：=8mm10.2带式制动器的强度校核⑴摩擦面的比压校核：(10-1)制动带的最大拉力：带式制动器的摩擦系数代入公式：摩擦材料许用比压：则：所以摩擦比压符合要求。⑵钢带拉伸应力的校核：强度要求：被柳钉削弱的最多截面的系数：m=3钢带连接柳钉孔径：d=8mm材料45钢满足10.3总结本设计根据任务书的要求，对Φ800机械翻倒卸料离心机的结构原理进行了分析，对于关键参数的选取进行了详细的说明，同时对于分离因数，生产能力等进行了计算，对于转鼓、主轴等关键部分进行了相应的分析和计算校核。通过理论计算、校核，Φ800机械翻倒卸料离心机可以满足使用要求，各项技术性能指标达到预期目标。本人所做的设计，具有如下的技术创新点或技术进步点：a.离心机主体结构采用了大长径比，提高了离心机的沉降分离效果，可使固、液分离更加彻底，提高分离液的澄清度；由于时间限制，以及本人的经验、资质较浅，专业知识相对贫匮，许多东西的研究还不够深入，比如对于一些组件的设计计算不够详细，对于一些参数的选择缺乏严格的理论基础，许多参数只能参考其他工业用机或根据经验选择等等。设计中难免有不妥之处，还望指正。参考文献[1]袁惠新．分离过程与设备[M]．北京：化学工业出版社，2008．[2]孙启才．分离机械[M]．北京：化学工业出版社，1992．[3]孙启才，金鼎伍．离心机原理结构与设计计算[M]．北京：机械工业出版社，1978．[4]汤慧华，杨德武，汪洋，等．螺旋卸料过滤离心机的理论研究[J]．过滤与分离，2004(4)：14-16．

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