畢業(yè)設(shè)計--帶卸荷進動卸料臥式離心機(jw1200-x型) 的結(jié)構(gòu)與調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）</b></p><p>　　帶卸荷進動卸料臥式離心機(JW1200-X型) 的結(jié)構(gòu)與調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書</p><p>　　設(shè)計（論文）題目：帶卸荷進動卸料臥式離心機(JW1200-X型)的結(jié)構(gòu)與調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　系

2、：機械工程學(xué)院 專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化 班級： 機自（機電方向） </p><p>　　學(xué) 生： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： </p><p>　　接受任務(wù)時間 2012.02.28 完成任務(wù)時間 2012.06.01 </p><p>

3、;　　教研室主任 （簽名）　　系主任 （簽名）</p><p>　　1．畢業(yè)設(shè)計（論文）的主要內(nèi)容及基本要求</p><p>　　在傳統(tǒng)進動卸料臥式離心機（JW1200型）結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)上，對動力輸入端進行結(jié)構(gòu)改造，降低傳動徑向帶拉力對轉(zhuǎn)軸的影響，提高離心機的運轉(zhuǎn)動態(tài)穩(wěn)定性。主要探討研究內(nèi)容如下：</p><

4、p>　　(1) 完成進動卸料臥式離心機（JW1200-X型）的結(jié)構(gòu)設(shè)計。</p><p>　　(2) 對進動卸料臥式離心機（JW1200-X型）的動力輸入端進行結(jié)構(gòu)改造，使其具有卸荷能力，從而提高輸送軸的動態(tài)運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。</p><p>　　(3)分析計算離心機的離心力和動態(tài)不穩(wěn)定性。</p><p>　　(4)選擇合理的調(diào)速電動機，調(diào)速范圍500~1800r

5、/min；調(diào)速控制電路圖設(shè)計。</p><p>　　(5)完成離心機總體結(jié)構(gòu)方案圖設(shè)計（A0）；卸荷裝置的部件設(shè)計（A2）；設(shè)計調(diào)速控制電路圖（A3）；離心機轉(zhuǎn)鼓零件圖設(shè)計（A2）。</p><p>　　(6)完成畢業(yè)設(shè)計說明書。包括離心機的發(fā)展概況，研究的目的和意義，主要研究的內(nèi)容，工作原理分析與計算（校核），改進后的特點與優(yōu)勢，應(yīng)用前景分析等。</p><p>

6、　　2．原始參數(shù)與參考數(shù)據(jù)</p><p>　　（1）轉(zhuǎn)鼓大端直徑Φ1200mm，轉(zhuǎn)鼓長度800mm，轉(zhuǎn)鼓錐角30°，轉(zhuǎn)鼓公轉(zhuǎn)角5°；轉(zhuǎn)鼓自傳調(diào)速范圍500~1800r/min，轉(zhuǎn)鼓公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速5~18 r/min。</p><p>　　（2）其他結(jié)構(gòu)參數(shù)與材料選用，參考JB/7241-1994(2008) 進動卸料離心機行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>

7、　　3、指定查閱參考文獻。</p><p>　　JB/7241-1994(2008) 進動卸料離心機行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　化工機械設(shè)計手冊以及相關(guān)教科書、參考文獻。</p><p><b>　　4．進度安排</b></p><p>　　注：本表在學(xué)生接受任務(wù)時下達</p><p>　　畢

8、業(yè)設(shè)計（論文）開題報告</p><p>　　設(shè)計（論文）類型：A—理論研究；B—應(yīng)用研究；C—軟件設(shè)計；D-其它等。</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　進動卸料臥式離心機是一種新型自動連續(xù)過濾式離心機。其具有生產(chǎn)能力大、適應(yīng)范圍廣、動力消耗少、運動平穩(wěn)等特點，是工業(yè)上主要的分離設(shè)備之一?，F(xiàn)已廣泛應(yīng)用于化工、輕工、石油

9、提煉、醫(yī)藥、食品、冶金、煤炭、選礦等各個領(lǐng)域的固液分離。</p><p>　　本課題研究的是在傳統(tǒng)進動卸料臥式離心機（JW1200型）結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)上，對動力輸入端進行結(jié)構(gòu)改造，設(shè)計出帶卸荷進動卸料臥式離心機，使其具有卸荷能力，降低傳動徑向帶拉力對轉(zhuǎn)軸的影響，從而提高輸送軸的動態(tài)運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。對改進后的離心機轉(zhuǎn)鼓進行強度計算，動態(tài)不穩(wěn)定性分析，使其設(shè)計材料滿足轉(zhuǎn)鼓的性能和結(jié)構(gòu)設(shè)計要求。設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)，用變頻調(diào)速電動機

10、對離心機進行調(diào)速控制，使離心機滿足分離不同材料的要求，達到不同用戶的需求。</p><p>　　關(guān)鍵詞：進動卸料臥式離心機；結(jié)構(gòu)設(shè)計；穩(wěn)定性；變頻調(diào)速</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Processional discharging horizontal centrifuge is a new type

11、 of automatic continuous filtering centrifuge. As important separating equipment in industry, it has a large capacity to produce, adapt to a wide range, low power consumption, smooth motion and other characteristics. Now

12、 it also has been widely used in chemical, oil refining, light industry, medicine, food, metallurgy, coal, marine and other fields of solid-liquid separation.</p><p>　　Research on this subject is in the trad

13、itional discharging horizontal centrifuge(JW1200) on the basis of structural design, to power input structure transformation, designed with unloading processional horizontal centrifuge, to have the unloading capacity and

14、 reduce transmission effect of radial tension on the hinge, thus improving the stability of dynamic operation of the transmission shaft. Improved centrifuge drum make strength calculations, dynamic instability analysis,

15、designed materials to</p><p>　　Keywords: processional discharging horizontal centrifuge；structure design；stability；frequency control</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　

16、　摘要I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1 離心機的應(yīng)用及其發(fā)展1</p><p>　　1.2 離心機的分離過程及分類2</p><p>　　1.3 進動卸料離心機3</

17、p><p>　　1.3.1 進動卸料離心機概述3</p><p>　　1.3.2 進動卸料離心機的工作原理3</p><p>　　1.3.3 進動卸料離心機的特點和使用范圍5</p><p>　　1.4 國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢6</p><p>　　1.4.1 國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀6</p><p

18、>　　1.4.2 國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展趨勢6</p><p>　　第二章 進動式離心機的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計8</p><p>　　2.1 進動式離心機設(shè)計的主要技術(shù)性能指標(biāo)要求8</p><p>　　2.2 進動式離心機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計方案8</p><p>　　2.3 進動式離心機參數(shù)計算9</p><p>　　2

19、.3.1轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)參數(shù)分析計算9</p><p>　　2.3.2歐拉角和角速度9</p><p>　　2.3.3線速度的計算12</p><p>　　2.3.4加速度的計算13</p><p>　　2.3.5分離因數(shù)14</p><p>　　第三章 轉(zhuǎn)鼓的強度計算15</p><p>

20、;　　3.1 高速回轉(zhuǎn)圓錐形殼體的應(yīng)力和應(yīng)變15</p><p>　　3.1.1鼓壁質(zhì)量的離心力引起的鼓壁應(yīng)力和應(yīng)變15</p><p>　　3.1.2被分離物料的離心力引起的應(yīng)力和應(yīng)變16</p><p>　　3.1.3篩網(wǎng)等附件的離心力引起的鼓壁應(yīng)力和應(yīng)變18</p><p>　　3.2 高速回轉(zhuǎn)圓盤的應(yīng)力和變形20</p

21、><p>　　3.3 轉(zhuǎn)鼓壁的強度計算22</p><p>　　3.4 分析計算結(jié)果評定24</p><p>　　第四章 進動離心機的運動分析25</p><p>　　4.1 離心機轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)動慣量計算25</p><p>　　4.2 慣性離心力的計算28</p><p>　　4.3 陀螺

22、力矩的計算28</p><p>　　第五章 卸荷裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計31</p><p>　　5.1 卸荷裝置結(jié)構(gòu)31</p><p>　　5.2 卸荷過程31</p><p>　　第六章 離心機的功率計算及帶輪設(shè)計33</p><p>　　6.1 離心機的功率計算33</p><p>

23、　　6.1.1 啟動轉(zhuǎn)鼓等轉(zhuǎn)動件所需功率33</p><p>　　6.1.2 啟動物料達到工作轉(zhuǎn)速所需功率34</p><p>　　6.1.3 克服軸與軸承摩擦所需功率34</p><p>　　6.1.4 克服轉(zhuǎn)鼓、物料與空氣摩擦所需功率35</p><p>　　6.1.5 離心機功率確定35</p><p>

24、;　　6.2 電動機的選擇36</p><p>　　6.3 帶輪設(shè)計36</p><p>　　6.3.1高速帶輪設(shè)計36</p><p>　　6.3.2低速帶輪設(shè)計38</p><p>　　第七章 軸的強度校核和軸承校核41</p><p>　　7.1卸荷軸的強度校核41</p><p

25、>　　7.2 導(dǎo)向軸的強度校核43</p><p>　　7.3 軸承校核44</p><p>　　第八章 調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計46</p><p>　　8.1 變頻調(diào)速原理46</p><p>　　8.2 變頻器的工作原理46</p><p>　　8.3 變頻器的選擇47</p><p&

26、gt;　　8.4 變頻調(diào)速原理圖47</p><p>　　第九章 結(jié)論48</p><p><b>　　心得體會49</b></p><p><b>　　參考文獻50</b></p><p><b>　　致謝51</b></p><p>&l

27、t;b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 離心機的應(yīng)用及其發(fā)展</p><p>　　在現(xiàn)代工業(yè)中，固-液系統(tǒng)（包括懸浮液和乳濁液）分離的目的是：（1）回收有價值的固相，排掉液相；（2）回收液相，排掉固相：（3）固、液兩相斗回收：（4）固、液兩相都排掉（如污泥脫水）。達到固-液分離的主要操作方法有重力沉降、過濾和離心分離。利用離心力來達到固-液、液-液

28、、以及液-液-固分離的方法通常稱為離心分離。實現(xiàn)離心分離操作的機械稱為離心機。</p><p>　　離心機和其它分離機械相比，不僅能得到含濕量低的固相和高純度的液相，而且具有節(jié)省勞力、減輕勞動強度、改善勞動條件，并具有連續(xù)運轉(zhuǎn)、自動遙控、操作安全可靠和占地面積小等優(yōu)點。因此自1836年第一臺工業(yè)用三足式離心在德國問世，迄今一百多年以來已獲得很大的發(fā)展。各類類型的離心機品種繁多，各有特色，正在向調(diào)高技術(shù)參數(shù)、系列化

29、、自動化方向發(fā)展，且組合轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)增多，專用機種越來越多。現(xiàn)在離心機已廣泛用于化工、石油化工、石油煉制、輕工、醫(yī)藥、食品、紡織、冶金、煤炭、選礦、船舶、軍工等各個領(lǐng)域。例如濕法采煤中粉煤的回收，石油鉆井泥漿的回收，放射性元素的濃縮，三廢治理中的污泥脫水，各種石油化工產(chǎn)品的制造，各種抗菌素、淀粉及農(nóng)藥的制造，牛奶、酵母、啤酒、果汁、砂糖、桔油、食用動物油、米糠油等食品的制造，織品、纖維脫水機合成纖維的制造，各種潤滑油、燃料油的提純等都使用離

30、心機。離心機已成為國民經(jīng)濟各個部門廣泛應(yīng)用的一種通用機械。</p><p>　　離心機基本上屬于后處理設(shè)備，主要用于脫水、濃縮、分離、澄清、凈化及固體顆粒分級等工藝過程，它是隨著各工業(yè)部門的發(fā)展而相應(yīng)發(fā)展起來的。例如18世紀產(chǎn)業(yè)革命后，隨著紡織工業(yè)的迅速發(fā)展，1836年出現(xiàn)了棉布脫水機。1877年為適應(yīng)乳酪加工工業(yè)的需要，發(fā)明了用于分離牛奶的分離機。進入20世紀之后，隨著石油綜合利用的發(fā)展，要求把水、固體雜質(zhì)、焦

31、油狀物料等除去，以便使重油當(dāng)做燃料油使用，50年代研制成功了自動排渣的蝶式活塞排渣分離機，到60年代發(fā)展成完善的系列產(chǎn)品。隨著近代環(huán)境保護、三廢治理發(fā)展的需要，對于工業(yè)廢水和污泥脫水處理的要求都很高，因此促使臥式螺旋卸料沉降離心機、蝶式分離機和三足式下部卸料沉降離心機的進一步發(fā)展，特別是臥式螺旋卸料沉降離心的發(fā)展尤為迅速。</p><p>　　離心機的結(jié)構(gòu)、品種及其應(yīng)用等方面發(fā)展很迅速，但理論研究落后于實踐是個長

32、期存在的問題。目前在理論研究方面所獲得的知識，主要還是用于說明試驗的結(jié)果，而在預(yù)測機器的性能、選型以及設(shè)計計算，往往仍要憑借經(jīng)驗或試驗。造成這種現(xiàn)象的主要原因是由于離心分離過程的多樣性和復(fù)雜性，例如懸浮液的物理性能和濃度非常容易變化，沉降速度、滲透率、孔隙率以及若干其它參變數(shù)，都隨著懸浮液性質(zhì)的改變而變化。特別是由于固體顆粒的大小、形狀和運動的雜亂狀態(tài)所帶來的數(shù)學(xué)問題，在目前尚無法解決，給研究這一過程的理論帶來了很大的困難。其次，要能真

33、正了解液體與固體顆粒在離心力場中運動的真相，而又不干擾或破壞這些運動，這就需要用科學(xué)的觀察和測試手段，也許正是因為這種緣故，使離心分離理論的研究受到了一定的影響。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，固-液分離技術(shù)越來越受到重視，離心分離理論研究遲緩落后的局面也正在積極扭轉(zhuǎn)。離心機是固-液分離技術(shù)的主要設(shè)備之一，其發(fā)展前途大有可為。</p><p>　　1.2 離心機的分離過程及分類</p><p>　

34、　離心分離根據(jù)操作原理可區(qū)分為兩類不同的過程——離心過濾和離心沉降。而與其相應(yīng)的機種可區(qū)分為過濾式離心機和沉降式離心機。</p><p>　　離心過濾過程從廣義的概念上來說，可理解為包括加料、過濾、洗滌、甩干和卸渣等五個步驟。如果就狹義的概念而言，可分為兩個物理階段：生成濾渣和壓緊濾渣。第一個階段與普通過濾在原則上相近似，但其推動力不同；而第二階段與普通過濾的規(guī)律根本不同。</p><p>

35、;　　離心沉降過程也可分為兩個物理階段：固體顆粒的沉降和形成密集的沉渣層。前者遵從固體在流體中相對運動的規(guī)律，而后者則遵從土壤力學(xué)的基本規(guī)律。離心沉降過程本身又可分為離心沉降和離心分離。</p><p>　　一般情況下，離心沉降過程是指含有中等及大量固體顆粒的懸浮液的工藝分離過程。對于容積濃度不超過5%的低濃度懸浮液的分離，習(xí)慣上稱為離心澄清過程。當(dāng)離心沉降過程用于分離兩種重度不同，而又互不相溶的液體所形成的乳濁

36、液時（包括含微量固體顆粒的乳濁液，即液-液-固），稱為離心分離過程。這種名稱上的區(qū)別以及濃度的界限是相對的和人為的，實質(zhì)上懸浮液或乳濁液中固體顆粒沉降過程的運動學(xué)和動力學(xué)規(guī)律是一樣的。</p><p>　　離心機的分類方法很多，可按分離原理、操作目的、操作方法、結(jié)構(gòu)形式、分離因數(shù)、卸料方式等分類。下圖1-1按分離原理法分為過濾式和沉降式兩類。</p><p>　　圖1-1 離心機的分類&

37、lt;/p><p>　　1.3 進動卸料離心機</p><p>　　1.3.1 進動卸料離心機概述</p><p>　　進動離心機又稱顛動或擺動離心機。進動離心機是利用進動原理設(shè)計的自動、連續(xù)式離心機。它的生產(chǎn)能力大，結(jié)構(gòu)簡單，動力消耗少，是一種有發(fā)展前途的離心機。</p><p>　　進動卸料離心機是70年代出現(xiàn)的新機型，迄今為止還只有少數(shù)幾個

38、國家如德國、日本、前蘇聯(lián)能生產(chǎn)且均為臥式機型。國內(nèi)自1972年開始設(shè)計和研制了具有我國特點顛動臥式進動離心機。該機已有幾家工廠試制成功，并在某些工業(yè)生產(chǎn)中使用。該種機型兩種不同轉(zhuǎn)速的空心軸和實心軸組成，并錯開一定的角度，轉(zhuǎn)鼓與實心軸相連，但軸承支承在空心軸內(nèi)壁，兩個轉(zhuǎn)軸的差速旋轉(zhuǎn)運動產(chǎn)生了進動，使轉(zhuǎn)鼓上緣的每個點逐一成為卸料點，從而使物料不斷卸出，為使機器適應(yīng)多種物料的分離，轉(zhuǎn)動角、轉(zhuǎn)速是可以改變的。</p><p&

39、gt;　　1.3.2 進動卸料離心機的工作原理</p><p>　　進動離心機與一般離心機不同，它的轉(zhuǎn)鼓不僅作自轉(zhuǎn)運動，而且同時還作公轉(zhuǎn)運動。這種復(fù)合運動在力學(xué)上叫做進動運動。</p><p>　　圖1-2 進動臥式離心機結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　1—軸 2—轉(zhuǎn)鼓 3—進動頭 4—萬向聯(lián)軸器 5—實心軸</p><p>　　6—空

40、心軸 7、8—皮帶輪 9—手柄</p><p>　　如圖1-2所示，進動離心機有兩條軸線和，它們之間保持一個夾角-公轉(zhuǎn)角。截錐形轉(zhuǎn)鼓2繞傾斜的軸線自轉(zhuǎn)，而軸線又以點為頂點繞軸線公轉(zhuǎn)，運動中點位置始終不變，轉(zhuǎn)鼓繞點作定點運動。進動運動是定點運動的一個特例，一般公轉(zhuǎn)角、自轉(zhuǎn)角速度及公轉(zhuǎn)角速度的大小均不隨時間而變化。</p><p>　　轉(zhuǎn)鼓的進動運動由一臺電動機通過兩組三角皮帶來帶動。通過

41、皮帶輪8、實心軸5、萬向聯(lián)軸器4和安裝在進動頭3里的軸1，使轉(zhuǎn)鼓以轉(zhuǎn)鼓自轉(zhuǎn)；同時，通過皮帶輪7、空心軸6使轉(zhuǎn)鼓以稍慢的轉(zhuǎn)速公轉(zhuǎn)。實心軸和空心軸的轉(zhuǎn)動方向相同，由于兩軸存在轉(zhuǎn)速差，進動運動使轉(zhuǎn)鼓上篩網(wǎng)的各條母線對軸線之間的傾斜角在一定范圍內(nèi)周期地變化。最大值，最小值。式中為篩網(wǎng)的半錐角；為公轉(zhuǎn)角。濾渣相對于篩網(wǎng)的最大滑動角約等于，若大于濾渣與篩網(wǎng)的摩擦角，則濾渣就可能在該處滑動。如圖示的瞬時位置，轉(zhuǎn)鼓歪向下方時，在轉(zhuǎn)鼓下邊篩網(wǎng)母線的傾斜角

42、最大，濾渣在此區(qū)間自動滑出篩網(wǎng)大口，進行卸料，于是稱這個區(qū)間為卸料區(qū)。與其相對的的位置上，篩網(wǎng)母線的傾斜角最小，濾渣在此區(qū)間內(nèi)停留在篩網(wǎng)上繼續(xù)脫水，因此稱這個區(qū)間為脫水區(qū)。由于自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)之間存在轉(zhuǎn)速差，篩網(wǎng)上的卸料區(qū)和脫水區(qū)的位置是不斷地進行輪換交替的，所以在篩網(wǎng)大口的圓周上不是同時都在卸料，而只是依次輪流地在某個局部弧段內(nèi)卸料。</p><p>　　懸浮液從離心機上方經(jīng)進料管加入布料器，在布料器內(nèi)得到加速后，由

43、布料器底部均勻撒到篩網(wǎng)小口的周壁，濾液從篩網(wǎng)的縫隙中甩走，經(jīng)排液管流出離心機。留在篩網(wǎng)上濾渣由于進動運動產(chǎn)生的慣性力的作用，不斷滑向篩網(wǎng)大口，不須任何卸料裝置自動甩離轉(zhuǎn)鼓。濾渣經(jīng)固料室掉入離心機底部出料。</p><p>　　進動離心機濾渣層處于運動狀態(tài)，過濾阻力不大。由于進動運動給物料一個附加運動，篩網(wǎng)上各點物料的速度、加速度都不相同；再加上篩網(wǎng)是截錐形的，使濾渣層在分離過程中不斷減薄和疏松，從而強化了過濾和脫

44、水效果。所以，進動離心機用較低的分離因數(shù)，就能達到其它離心機要以較高的分離因數(shù)才能達到的分離效果。</p><p>　　1.3.3 進動卸料離心機的特點和使用范圍</p><p>　　進動卸料離心機屬于慣性卸料的過濾離心機，物料在篩網(wǎng)上停留的時間可以再一定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，是由離心力卸料離心機和振動卸料離心機發(fā)展而來的。與離心力卸料離心機相比，具有生產(chǎn)能力大，使用范圍廣，停留時間較長，脫水比較

45、充分，顆粒磨損小，篩網(wǎng)壽命長，篩網(wǎng)錐角小，尺寸緊湊等優(yōu)點。與振動離心機相比具有生產(chǎn)能力大，脫水后濾渣含濕率低，工作可靠，噪聲及振動小等優(yōu)點。進動卸料離心機可以分離固體顆粒粒徑為，最適宜分離顆粒直徑大于，固體濃度大于55%的大處理量的固液混合物。常見的應(yīng)用物理為硫銨、氯化鉀、磷酸鉀等無機鹽類和粒狀樹脂、礦砂，細煤等。這種機型不能對濾餅進行充分的洗滌，洗滌液與濾液液不易分開。</p><p>　　進動卸料離心機的主要

46、優(yōu)點是：</p><p>　?。?）生產(chǎn)能力大 一臺直徑為1200毫米的進動離心機，每小時一般可分離150噸/時的干固物料，最高可分離250噸/時。</p><p>　　（2）結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉 進動運動只須由一臺電動機通過皮帶輪、軸、軸承、萬向聯(lián)軸器等一般機械零件即可實現(xiàn)，不需要齒輪和液壓裝置，也沒有任何卸料機構(gòu)，因而杜絕了一般離心機由于卸料機構(gòu)不良所引起的故障。</p&g

47、t;<p>　　（3）對物料有較大的適應(yīng)性 進動離心機的重要參數(shù)如公轉(zhuǎn)角，自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)速度等都可簡便地選調(diào)，以適合不同的分離物料以及不同的分離要求。</p><p>　　（4）物料表面幾乎不被磨損 由于沒有卸料機構(gòu)，分離因數(shù)又低，而且有一定的濾渣層，使物料表面很少磨損。</p><p>　　（5）動力消耗小 分離每噸干固物料只須耗電</p><p

48、>　?。?）運動平穩(wěn)不需笨重的基礎(chǔ) 若保證轉(zhuǎn)鼓重心與兩軸線的交點重合，轉(zhuǎn)鼓繞該點作規(guī)則運動，運動相當(dāng)平穩(wěn)，對基礎(chǔ)無特殊要求。</p><p>　　1.4 國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢</p><p>　　1.4.1 國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀 </p><p>　　我國離心分離行業(yè)尚屬正在發(fā)展中,總體水平不高。隨著社會進步,人們對環(huán)保、能源以及裝備對品質(zhì)的影響有了新的

49、認識。同時,通過國外技術(shù)交流和合作以及成套項目的引進、消化與吸收,促進了我國離心分離技術(shù)的迅速發(fā)展,主要體現(xiàn)在:</p><p>　　（1）已基本形成了一個科研、設(shè)計和制造的體系。</p><p>　?。?）成立了分離領(lǐng)域的學(xué)術(shù)組織。</p><p>　?。?）在基礎(chǔ)理論與應(yīng)用方面進行了研究。</p><p>　?。?）目前已能生產(chǎn)三足、上懸

50、、活塞、螺旋、離心力卸料,振動、進動卸料、刮刀及虹吸刮刀、翻袋及旁濾等離心機;分離機則有碟式、室式及管式。上述產(chǎn)品不僅遍及全國且遠銷國外,且技術(shù)特性較“九五”期間有所提高。</p><p>　?。?）為滿足特殊工藝要求(防污染、密閉、防爆等),一些新型離心機亦先后問世。例如,筆者曾研制一種適合于GMP的新型離心機,并獲國家專利。還有內(nèi)旋轉(zhuǎn)子過濾離心機的研制,立式密閉螺旋機及復(fù)合機等亦已投產(chǎn)。</p>

51、<p>　　（6）自控技術(shù)與CAD技術(shù)的應(yīng)用。</p><p>　　（7）各種相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制訂。</p><p>　　（8）同國外著名離心機廠商的技術(shù)合作。</p><p>　　盡管我國的離心分離設(shè)備有了很大進展,但從整體而言,與世界先進國家相比,差距甚大。主要表現(xiàn)在：</p><p>　?。?）規(guī)格、品種少,系列化程度差。特別缺少

52、集幾種結(jié)構(gòu)形式、集幾種推動力于一體的復(fù)合式離心機。</p><p>　?。?）技術(shù)參數(shù)低。國外離心分離機械產(chǎn)品的參數(shù)普遍高于我國,并繼續(xù)向高參數(shù)、大容量方向發(fā)展。目前,較先進的機型都采用計算機控制,會隨著物料特性和參數(shù)的變化自動調(diào)節(jié)其相應(yīng)的工況。</p><p>　　（3）產(chǎn)品進展緩慢。而國外,由于采用模塊化的組合結(jié)構(gòu),特別是采用了大規(guī)模定制設(shè)計的新手段,故能滿足用戶的個性化需求,并加快了

53、產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度。甚至還儲備所謂“冷凍產(chǎn)品”,以隨時適應(yīng)市場競爭的需要。</p><p>　?。?）其它方面。在產(chǎn)品的可靠性、穩(wěn)定性、自控技術(shù)、加工工藝、新材料的使用、配套產(chǎn)品的品質(zhì),以及理論研究等方面,均存在不少的差距。</p><p>　　1.4.2 國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展趨勢</p><p>　　受新技術(shù)推動及相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響,離心機分離技術(shù)的進展主要體現(xiàn)在以下幾

54、個方面:</p><p>　　（1）加強理論研究,選擇最佳設(shè)計方案 采用流場分離法、有限元模擬法、大梯度密度梯級法、反模態(tài)分析法等,對離心機的工作性能和關(guān)鍵零件進行研究,為設(shè)計優(yōu)良性能的離心機提供了理論依據(jù)。</p><p>　?。?）技術(shù)參數(shù)的提高和新機型的問世 盤棧式離心機和新進動臥式離心機的問世。</p><p>　?。?）新材料的應(yīng)用  

55、;為了提高分離機械的性能、強度、剛度、耐磨性和抗腐蝕性,一批新型材料不斷涌現(xiàn)。如,工程塑料、硬質(zhì)合金以及性能優(yōu)良的耐磨耐蝕不銹鋼材料。</p><p>　?。?）強化動態(tài)監(jiān)測和自動化 隨著自動控制和傳感技術(shù)的發(fā)展,許多先進的自控手段被引入,并對離心機運行中的各項參數(shù),如溫度、流量、速度、振幅和噪音等進行全方位的監(jiān)測,并通過傳感器將收集信息輸入計算機,經(jīng)系統(tǒng)處理后,可及時了解各種參數(shù)的變化以采取相應(yīng)的措施。&

56、lt;/p><p>　?。?）各種組合機和專用機的開發(fā) 在碟式分離機上組合螺旋輸送器形成復(fù)合碟式機，沉降過濾復(fù)合螺旋離心機等。</p><p>　　（6）大規(guī)模定制設(shè)計（DFMC）離心機 設(shè)計被認為是成品形式、成本、可靠性和市場接受程度的重要因素。</p><p>　　第二章 進動式離心機的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計</p><p>　　2.1 進動式

57、離心機設(shè)計的主要技術(shù)性能指標(biāo)要求</p><p>　　在傳統(tǒng)進動卸料臥式離心機（JW1200型）結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)上，對動力輸入端進行結(jié)構(gòu)改造，降低傳動徑向帶拉力對轉(zhuǎn)軸的影響，提高離心機的運轉(zhuǎn)動態(tài)穩(wěn)定性。主要探討研究內(nèi)容如下：</p><p>　?。?）完成進動卸料臥式離心機（JW1200-X型）的結(jié)構(gòu)設(shè)計。</p><p>　　（2）對進動卸料臥式離心機（JW1200

58、-X型）的動力輸入端進行結(jié)構(gòu)改造，使其具有卸荷能力，從而提高輸送軸的動態(tài)運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。</p><p>　?。?）分析計算離心機的離心力和動態(tài)不穩(wěn)定性。</p><p>　　（4）選擇合理的調(diào)速電動機，調(diào)速范圍。</p><p>　　2.2 進動式離心機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計方案</p><p>　　傳統(tǒng)進動臥式離心機（JW1200型）沒有卸荷裝置，就不

59、存在卸荷功能。本課題是要在傳統(tǒng)進動離心機結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進行改造，使它就有卸荷的功能。它的基本結(jié)構(gòu)不發(fā)生改變，還是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，只對它的動力輸入端進行一定的改進，使它有一個卸荷裝置，就能夠達到卸荷的功能，提高離心機的運轉(zhuǎn)動態(tài)穩(wěn)定性。改進后的進動卸荷臥式離心機（JW1200-X型）總體結(jié)構(gòu)如圖2-1所示：</p><p>　　圖2-1 進動離心機總體結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　通過對離心機的動力分析

60、和運動分析，計算出離心機的離心力和動態(tài)穩(wěn)定性，使離心機能夠滿足運動平穩(wěn)性的要求。對離心機的轉(zhuǎn)鼓強度進行計算，使轉(zhuǎn)鼓能夠滿足強度的要求，使離心機能夠安全的運行。最后對離心機的調(diào)速系統(tǒng)進行設(shè)計，在這兒采用了變頻調(diào)速系統(tǒng)來對電動機的轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)，使調(diào)速電動機能夠在的范圍內(nèi)進行穩(wěn)定的調(diào)速。</p><p>　　2.3 進動式離心機參數(shù)計算</p><p>　　2.3.1轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)參數(shù)分析計算<

61、/p><p>　　已知設(shè)計轉(zhuǎn)鼓直徑mm，轉(zhuǎn)鼓長度800mm，轉(zhuǎn)鼓錐角，轉(zhuǎn)鼓公轉(zhuǎn)角，如下圖2-1所示：</p><p><b>　　圖2-2 轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)</b></p><p><b>　　即：，，，</b></p><p>　　進動運動使轉(zhuǎn)鼓上篩網(wǎng)的各條母線對軸線Z軸之間的傾斜角在一定范圍內(nèi)周期地變化,即

62、：</p><p><b>　　最大值</b></p><p><b>　　最小值</b></p><p>　　2.3.2歐拉角和角速度</p><p>　　定點運動之剛體的三個移動自由度被約束了，通常用三個歐拉角來描述其三個轉(zhuǎn)動自由度，如圖2-2所示：</p><p>　　

63、圖2-3 定點運動的運動分析圖</p><p>　　為靜止參數(shù)系，為與轉(zhuǎn)鼓固定連接的動坐標(biāo)系，與oz軸間</p><p>　　的夾角稱為章動角。平面與平面的交線on稱為節(jié)線，按右手法則，oz軸以（小于）轉(zhuǎn)至軸時，大拇指的方向為節(jié)線的正向。on與間的夾角稱為自轉(zhuǎn)角（注意：角在平面上）。ox與on間的夾角稱為進動角（在平面上）。、、就是用來描述作定點運動的剛體位置的三個歐拉角。當(dāng)、、給定后，

64、定點運動之剛體的位置就完全1確定了。</p><p>　　、、隨時間而變化，其函數(shù)關(guān)系為：</p><p><b>　　（2-1）</b></p><p>　　這就是作定點運動的剛體的運動方程。</p><p><b>　　對于一般定點運動：</b></p><p><

65、b>　?。?-2）</b></p><p><b>　　（2-3）</b></p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　、、分別稱為自轉(zhuǎn)角速度、進動角速度和章動角速度。其正向分別沿著軸，oz軸和on軸的正方向。</p><p>　　進動離心機轉(zhuǎn)鼓的運動為規(guī)則

66、進動，其運動方程比較簡單，形式為：</p><p><b>　　（2-5）</b></p><p>　　規(guī)則進動的的大小不隨時間而變化，的大小和方向均不隨時間發(fā)生變化，=0。</p><p>　　是轉(zhuǎn)鼓相對坐標(biāo)系的角速度，則是相對靜止坐標(biāo)系的角速度，即轉(zhuǎn)鼓的牽連角速度。直角坐標(biāo)系對轉(zhuǎn)鼓和靜止坐標(biāo)系均有運動，引用它可使某些動力學(xué)計算問題簡化。根據(jù)

67、運動合成原理，作規(guī)則進動的轉(zhuǎn)鼓的絕對角速度應(yīng)等于和的幾何和，即：</p><p><b>　　（2-6）</b></p><p>　　如下圖2-3所示，絕對角速度的大小和方向按下式確定：</p><p><b>　　（2-7）</b></p><p><b>　?。?-8）</b&g

68、t;</p><p>　　圖2-4 角速度合成圖</p><p>　　已知轉(zhuǎn)鼓自轉(zhuǎn)調(diào)速范圍,轉(zhuǎn)鼓公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速;</p><p><b>　　即：,</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p>

69、<p><b>　　最大角速度為：</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　=190.3rad/s</p><p><b>　　最小角速度為：</b></p><p><b>　　=</b></p>&

70、lt;p>　　=52.8rad/s</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　合成運動仍為一轉(zhuǎn)動，但不是定軸轉(zhuǎn)動，而是順軸轉(zhuǎn)動。顯然及均以繞oz軸旋轉(zhuǎn)，且三者都在同一平面上。瞬軸軌跡面將是一個半頂角為的圓錐面；的瞬軸軌跡面則為半頂角為的圓錐面。求得之后就可以求

71、轉(zhuǎn)鼓上各點的線速度和加速度。</p><p>　　2.3.3線速度的計算</p><p>　　轉(zhuǎn)鼓上任一點的線速度，可按下式計算：</p><p><b>　?。?-9）</b></p><p>　　式中 —轉(zhuǎn)鼓上任一點的矢徑</p><p><b>　　的大小按下式計算：<

72、/b></p><p><b>　?。?-10）</b></p><p>　　式中 R—該點至的垂直距離</p><p><b>　　當(dāng)時，；</b></p><p><b>　　當(dāng)時，；</b></p><p><b>　　最

73、大線速度為：</b></p><p><b>　　最小線速度為：</b></p><p>　　的方向按右手規(guī)則垂直于與所在平面。</p><p>　　2.3.4加速度的計算</p><p>　　轉(zhuǎn)鼓上任一點的加速度，可按下式計算：</p><p><b>　?。?-11）&l

74、t;/b></p><p>　　其中為規(guī)則進動的角加速度。</p><p>　　根據(jù)矢導(dǎo)數(shù)的特性可知，就是的端點的線速度，可按下式計算：</p><p><b>　?。?-12）</b></p><p><b>　　的大小為：</b></p><p><b>

75、　?。?-13）</b></p><p><b>　　最大角加速度為：</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　最小角加速度為：</b></p><p><b>　　=</b></p><

76、p>　　的方向按右手法則，將垂直于和所在的平面。</p><p>　　轉(zhuǎn)鼓上任一點的加速度由兩部分所組成：</p><p><b>　　轉(zhuǎn)動加速度：</b></p><p><b>　?。?-14）</b></p><p><b>　　向心加速度：</b></p&g

77、t;<p><b>　?。?-15）</b></p><p>　　向心加速度的方向垂直于，且指向，因此而得名。的大小為：</p><p><b>　?。?-16）</b></p><p><b>　　最大向心加速度為：</b></p><p><b>　

78、　=</b></p><p><b>　　最小向心加速度為：</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　對規(guī)則進動離心機常用參數(shù)范圍而言，通常比小得多，比較接近。</p><p><b>　　2.3.5分離因數(shù)</b></p>

79、<p><b>　?。?-17）</b></p><p><b>　　最大分離因數(shù)為：</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　最小分離因數(shù)為：</b></p><p><b>　　=</b&

80、gt;</p><p>　　由此可知：離心機的分離因數(shù)為</p><p>　　第三章 轉(zhuǎn)鼓的強度計算</p><p>　　3.1 高速回轉(zhuǎn)圓錐形殼體的應(yīng)力和應(yīng)變</p><p>　　3.1.1鼓壁質(zhì)量的離心力引起的鼓壁應(yīng)力和應(yīng)變</p><p>　　高速回轉(zhuǎn)下的圓錐形殼體，其鼓壁質(zhì)量產(chǎn)生的離心力垂直于回轉(zhuǎn)軸，在軸向沒

81、有分力，故不能產(chǎn)生經(jīng)線方向的應(yīng)力，即。鼓壁質(zhì)量產(chǎn)生的離心力在壁面法線方向的分力、在鼓壁中引起的環(huán)向應(yīng)力可按下式計算：</p><p>　　(Pa) （3-1）</p><p>　　式中 —轉(zhuǎn)鼓壁金屬材料的重度 (N/m)</p><p>　　—轉(zhuǎn)鼓的回轉(zhuǎn)角速度（/s）</p><p>　　—錐形轉(zhuǎn)

82、鼓任意一點處的內(nèi)半徑（m）</p><p>　　—錐形轉(zhuǎn)鼓的半錐角（度）</p><p>　　選離心機轉(zhuǎn)鼓材料為1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹耐酸鋼，密度，泊松比，彈性模量。</p><p>　　在圓錐大口處的軸向應(yīng)力為：</p><p><b>　　=</b></p><p>　　在圓錐小口處的

83、軸向應(yīng)力為：</p><p><b>　　=</b></p><p>　　從式（3-1）可見，在圓錐形轉(zhuǎn)鼓的大口處周向應(yīng)力最大，大口處周向應(yīng)力最小，周向應(yīng)力沿經(jīng)線方向的分布是不均勻的。</p><p>　　在鼓壁質(zhì)量的離心力作用下，錐形轉(zhuǎn)鼓任意半徑的位移為：</p><p><b>　?。?-2）</b&

84、gt;</p><p>　　式中 E—轉(zhuǎn)鼓材料的彈性模量 （Pa）</p><p>　　在圓錐大口處的位移為：</p><p><b>　　=</b></p><p>　　在圓錐小口處的位移為：</p><p><b>　　=</b></p><p&

85、gt;　　由上式可見，錐形轉(zhuǎn)鼓半徑的位移和半徑的立方成正比，故變形后錐形轉(zhuǎn)鼓的經(jīng)線必然呈彎曲形狀，經(jīng)線彎曲轉(zhuǎn)角可用下式進行計算：</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　式中 —錐形轉(zhuǎn)鼓材料的泊松比 取</p><p>　　在圓錐大口處的經(jīng)線彎曲轉(zhuǎn)角為：</p><

86、;p><b>　　= </b></p><p>　　在圓錐小口處的經(jīng)線彎曲轉(zhuǎn)角為：</p><p><b>　　=</b></p><p>　　3.1.2被分離物料的離心力引起的應(yīng)力和應(yīng)變</p><p>　　如下圖3-1所示，如果圓錐形轉(zhuǎn)鼓裝有頂蓋，并且流體物料達到頂蓋，在錐形轉(zhuǎn)鼓任

87、意半徑處的經(jīng)線應(yīng)力可根據(jù)軸向力平衡條件計算：</p><p><b>　　圖3-1 </b></p><p>　　∴ （Pa） （3-4）</p><p>　　式中 —轉(zhuǎn)鼓中流體物料的重度 (N/m)</p><p><b>　　—轉(zhuǎn)鼓的壁厚（m）

88、</b></p><p>　　—轉(zhuǎn)鼓回轉(zhuǎn)式流體的自由表面半徑（m）</p><p>　　—流體層中任意處半徑（m）</p><p>　　周向應(yīng)力可由拉普拉斯方程式求得：</p><p>　　(Pa) （3-5）</p><p>　　在錐形轉(zhuǎn)鼓任意半徑處的

89、半徑方向位移為：</p><p><b>　　（3-6）</b></p><p>　　在錐形轉(zhuǎn)鼓任意半徑處的經(jīng)線彎曲轉(zhuǎn)角為：</p><p><b>　?。?-7）</b></p><p>　　假設(shè)分離固體為細煤，密度，液體為水。</p><p>　　物料密度為：

90、 （3-8）</p><p>　　式中 —懸浮液中固相的質(zhì)量濃度 取=0.6</p><p>　　—懸浮液的密度 </p><p><b>　　=</b></p><p>　　根據(jù)分離物質(zhì)為細煤和它的相關(guān)粒子大小等參數(shù)，假定轉(zhuǎn)鼓的厚度為。</p&

91、gt;<p>　　在圓錐大口處的應(yīng)力和應(yīng)變?yōu)?lt;/p><p><b>　　經(jīng)向應(yīng)力：</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　周向應(yīng)力：</b></p><p><b>　　= </b></p>

92、;<p><b>　　半徑位移：</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　經(jīng)線彎曲轉(zhuǎn)角：</b></p><p><b>　　=</b><

93、/p><p><b>　　= </b></p><p>　　在圓錐小口（且認為）的應(yīng)力和變形為</p><p>　　經(jīng)向應(yīng)力： </p><p>　　周向應(yīng)力： </p><p>　　半徑位移： </p><p><

94、;b>　　經(jīng)線彎曲轉(zhuǎn)角：</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　如果錐形轉(zhuǎn)鼓沒有頂蓋，或者液面上升未達到頂蓋時，錐形轉(zhuǎn)鼓壁內(nèi)的經(jīng)向應(yīng)力等于零。</p><p>　　3.1.3篩網(wǎng)等附件的離心力引起的鼓壁應(yīng)力和應(yīng)變</p><p>　　圓錐形轉(zhuǎn)鼓中的篩網(wǎng)等附件在高速回轉(zhuǎn)時作用

95、于鼓壁表面的離心壓力，等于篩網(wǎng)等附件產(chǎn)生的垂直于錐形轉(zhuǎn)鼓軸線的離心壓力在鼓壁法線方向的分量，此分量在錐形轉(zhuǎn)鼓壁內(nèi)引起的周向應(yīng)力可由拉普拉斯方程式得到：</p><p>　　（Pa） （3-9）</p><p>　　式中 —篩網(wǎng)等材料的重度 (N/m)</p><p>　　—篩網(wǎng)等附件的當(dāng)量厚度 （m）

96、</p><p>　　選篩網(wǎng)等附件的材料與轉(zhuǎn)鼓材料相等，即，取篩網(wǎng)等附件的當(dāng)量厚度。</p><p>　　在圓錐大口處的軸向應(yīng)力為：</p><p><b>　　=</b></p><p>　　在圓錐小口處的軸向應(yīng)力為：</p><p><b>　　=</b></p&g

97、t;<p>　　因為篩網(wǎng)等附件的離心力垂直于回轉(zhuǎn)軸，其軸向分力等于零，所以篩網(wǎng)等附件的離心力在錐形轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部產(chǎn)生經(jīng)向應(yīng)力。</p><p><b>　　半徑位移：</b></p><p><b>　?。?-10）</b></p><p>　　在圓錐大口處的半徑位移為：</p><p>&

98、lt;b>　　=</b></p><p>　　在圓錐小口處的半徑位移為：</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　經(jīng)線彎曲轉(zhuǎn)角：</b></p><p><b>　?。?-11）</b></p><p>　　

99、在圓錐大口處的經(jīng)線彎曲轉(zhuǎn)角為：</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　在圓錐小口處的經(jīng)線彎曲轉(zhuǎn)角為：</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</

100、b></p><p>　　上面所介紹的公式都是根據(jù)無力矩(或稱薄膜理論)推導(dǎo)出來的。在殼體的無力矩理論中不考慮殼體中的剪力和彎曲力矩，對于錐角不大的薄壁圓錐形殼體是有足夠的精確性。</p><p>　　3.2 高速回轉(zhuǎn)圓盤的應(yīng)力和變形</p><p>　　轉(zhuǎn)鼓的頂、底蓋等平板型零件，一般由于它們的受力狀態(tài)不同，有時屬于平板，有時屬于回轉(zhuǎn)圓盤。如果外載荷均勻作用

101、于板的平面內(nèi)，使板發(fā)生平行于板平面的拉伸或壓縮變形，這種受力狀體的平板型零件屬于高速回轉(zhuǎn)圓盤。當(dāng)圓盤的厚度小于1/4圓盤外直徑時，可近似看做薄圓盤。薄圓盤軸線方向的應(yīng)力可以認為等于零。離心機轉(zhuǎn)鼓中的平板型零件，多屬于具有中心孔的等厚度圓盤。</p><p>　　圓盤上任意半徑處的應(yīng)力和變形計算如下：</p><p><b>　　徑向應(yīng)力：</b></p>

102、<p>　　(Pa) （3-12）</p><p><b>　　軸向應(yīng)力：</b></p><p>　　(Pa) （3-13）</p><p><b>　　半徑位移：</b></p><p><b>　　（3-14）</b

103、></p><p><b>　　端面的偏轉(zhuǎn)角： </b></p><p>　　式中 —圓盤的外半徑（m） </p><p>　　—圓盤的內(nèi)孔半徑（m） </p><p>　　—圓盤任意處半徑（m）</p><p>　　—圓盤材料的重度（）</p><p&g

104、t;　　圓盤內(nèi)周邊的應(yīng)力和變形為：</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　圓盤外周邊的應(yīng)力

105、和變形為：</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　由上面計算公式可見，自由回轉(zhuǎn)圓盤的應(yīng)力和

106、取決于圓盤的尺寸，材料 的重度和轉(zhuǎn)速的大小。而且在內(nèi)、外兩圓柱面上徑向應(yīng)力等于零，周向應(yīng)力在內(nèi)孔表面上有最大值。</p><p>　　3.3 轉(zhuǎn)鼓壁的強度計算</p><p>　　過濾式離心機的轉(zhuǎn)鼓是開孔的轉(zhuǎn)鼓，并在轉(zhuǎn)鼓中裝設(shè)篩網(wǎng)等附件。因此，開孔轉(zhuǎn)鼓壁內(nèi)的應(yīng)力，是由鼓壁金屬自身質(zhì)量、轉(zhuǎn)鼓中物料質(zhì)量及轉(zhuǎn)鼓中篩網(wǎng)等附件質(zhì)量在高速回轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生的離心機在所引起的應(yīng)力之總和。由于轉(zhuǎn)鼓壁上開有許多小

107、孔，對轉(zhuǎn)鼓壁的強度有所削弱，在強度計算時應(yīng)考慮在許用應(yīng)力之中。開孔轉(zhuǎn)鼓的許用應(yīng)力為，其中焊縫系數(shù)，為開孔削弱系數(shù)，它的計算式為：</p><p><b>　　（3-12）</b></p><p>　　式中 —開孔直徑</p><p>　　—轉(zhuǎn)鼓筒體上開孔之間的軸向或斜向中心距，取兩值中較小者</p><p>　　取開

108、孔直徑，，開孔消弱系數(shù)為：</p><p>　　另一方面由于開孔使鼓壁質(zhì)量減少，從而使鼓壁質(zhì)量離心慣性力引起的應(yīng)力也減少，為此在轉(zhuǎn)鼓自身質(zhì)量離心慣性力引起的應(yīng)力中引入開孔率，這樣開孔轉(zhuǎn)鼓中變?yōu)椤?lt;/p><p><b>　?。?-13）</b></p><p>　　若為開孔數(shù)目，取， L為轉(zhuǎn)鼓長度，則圓錐形轉(zhuǎn)鼓的開孔率為：</p>

109、<p><b>　　=</b></p><p>　　圓錐形開孔轉(zhuǎn)鼓大端處的經(jīng)向應(yīng)力和周向應(yīng)力分別是：</p><p>　　(Pa) （3-14）</p><p><b>　　（3-15） </b></p><p><b&

110、gt;　　另外 </b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　同理：令; ; ,則</p><p><b>　?。?-16） </b></p><p>　　式中 —為轉(zhuǎn)鼓中物料的填充系數(shù)，</p><p><b>　　=&

111、lt;/b></p><p>　　由于離心機轉(zhuǎn)鼓的直徑大，轉(zhuǎn)速高，所以產(chǎn)生的應(yīng)力就大。對于不銹鋼材料1Cr18Ni9Ti，應(yīng)該進行一定的處理提高它的強度來滿足設(shè)計轉(zhuǎn)鼓的需要。首先進行固溶處理—— 高溫加熱使碳化物溶解，在快速冷卻得單相奧氏體的組織，再通過冷變形處理，隨后進行去應(yīng)力退火，使其強度提高到：</p><p><b>　　，。</b></p>

112、<p>　　查得： ，??；，取</p><p>　　則 </p><p><b>　　取 </b></p><p>　　開孔圓錐形轉(zhuǎn)鼓壁的厚度為：</p><p>　?。╩） （3-17）</p><p>　　

113、式中 —開孔轉(zhuǎn)鼓的許用應(yīng)力 (Pa)</p><p>　　—轉(zhuǎn)鼓中篩網(wǎng)等附件的厚度（m）</p><p>　　將上述各值代入式（3-17）中，得：</p><p><b>　　=</b></p><p>　　3.4 分析計算結(jié)果評定</p><p>　　通過上面的計算知：轉(zhuǎn)鼓的壁厚，考慮到轉(zhuǎn)

114、鼓壁上篩網(wǎng)等附件對轉(zhuǎn)鼓強度的影響，應(yīng)該把轉(zhuǎn)鼓的壁厚稍微加大5%，這樣更能夠滿足強度的要求。假定的轉(zhuǎn)鼓厚度為能夠達到所轉(zhuǎn)鼓的強度要求，說明此假設(shè)的厚度比較合理，能夠使離心機安全、可靠的工作。</p><p>　　第四章 進動離心機的運動分析</p><p>　　4.1 離心機轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)動慣量計算</p><p>　　如下圖4-1所示，為轉(zhuǎn)鼓，為轉(zhuǎn)鼓底。</p&g

115、t;<p><b>　　圖5-1</b></p><p>　?。?）轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動慣量計算</p><p><b>　　a．錐體</b></p><p><b>　　由錐體轉(zhuǎn)動慣量公式</b></p><p><b>　　（4-1）</b><

116、/p><p><b>　　其中 ,</b></p><p><b>　　故 </b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　錐體的質(zhì)量為：</b></p><p><b>　　=<

117、/b></p><p><b>　　b．錐體</b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　錐體的質(zhì)量為：</b></p><p><b>　　=

118、</b></p><p><b>　　c．錐體</b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　錐體的質(zhì)量為：</b></p><p><b>

119、;　　=</b></p><p><b>　　d．錐體</b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　錐體的質(zhì)量為：</b></p><p><

120、b>　　=</b></p><p><b>　　轉(zhuǎn)鼓的慣量為：</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　轉(zhuǎn)鼓的質(zhì)量為：</b></p><p&

121、gt;<b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　由于在轉(zhuǎn)鼓上開設(shè)有一些小孔，并且開孔率0.199，因此，轉(zhuǎn)鼓實際的轉(zhuǎn)動慣量應(yīng)除去所開孔的轉(zhuǎn)動慣量。即：</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=&l

122、t;/b></p><p>　?。?）轉(zhuǎn)鼓底的轉(zhuǎn)動慣量</p><p><b>　　a．圓柱</b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　圓柱的質(zhì)量為：</b></p><p><b>　　=</b&

123、gt;</p><p><b>　　b．圓柱</b></p><p><b>　　圓柱的質(zhì)量為：</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　轉(zhuǎn)鼓底的質(zhì)量為：</b></p><p><b>

124、;　　=</b></p><p>　　由空心圓柱轉(zhuǎn)動慣量公式</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　得: </p><p>　　= </p><p>　　4.2 慣性離心力的計算</p>&

125、lt;p><b>　　如下圖4-2所示：</b></p><p>　　圖4-2 慣性離心力圖 </p><p>　　作過動平衡的轉(zhuǎn)鼓的質(zhì)心一定在軸上，但不一定在軸上。圖示與安裝定點間的距離為，距軸的垂直距離為，當(dāng)轉(zhuǎn)鼓繞軸作進動時，質(zhì)心繞軸作半徑為的圓周運動。顯然，慣性離心力的大小為：</p><p><b>　　（4-3

126、）</b></p><p>　　其中 ， </p><p>　　式中 —轉(zhuǎn)鼓重量（N）</p><p><b>　　—重力加速度</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　的方向垂直于軸并指向外方。在平面上并以繞軸旋轉(zhuǎn)。

127、對離心機而言，則是一個干擾力，它將使機器發(fā)生強迫振動，應(yīng)盡量設(shè)法消除之。</p><p>　　4.3 陀螺力矩的計算</p><p>　　由于規(guī)則進動，進動式離心機的轉(zhuǎn)鼓還可能產(chǎn)生相當(dāng)大的陀螺力矩，它也會使離心機發(fā)生振動，并在機器軸承上造成動載荷。根據(jù)力學(xué)中的動量矩定律，可以導(dǎo)出陀螺力矩的計算公式。</p><p>　　離心的轉(zhuǎn)鼓是回轉(zhuǎn)對稱的幾何形體，它對軸是對稱的

128、。轉(zhuǎn)鼓橫截面上任意兩個互相垂直的直徑和軸所形成的坐標(biāo)系，均為慣性主軸系，這樣的三個坐標(biāo)軸均為主慣性軸。例如：和坐標(biāo)系就屬于這類坐標(biāo)系。轉(zhuǎn)鼓對軸的轉(zhuǎn)動慣量稱為極慣性，用表示。在同一橫截面上，轉(zhuǎn)鼓對任一直徑的轉(zhuǎn)動慣量都相等（因為是回轉(zhuǎn)對稱形體），稱為直徑慣量，用表示，算出。</p><p>　　取系來研究，動量矩在三個坐標(biāo)軸上的投影為：</p><p><b>　　（4-4）<