φ800液壓翻倒卸料離心機設計,φ800液壓翻倒卸料離心機設計,液壓,翻倒,卸料,離心機,設計
沈陽化工大學科亞學院
本科畢業(yè)論文
題 目： Φ800液壓翻倒卸料離心機設計
院 系： 機械與交通工程系
專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化
班 級： 1203
學生姓名： 張繼濤
指導教師： 王敬伊
論文提交日期： 2016年 5 月 30 日
論文答辯日期： 2016年 6 月 8 日
畢 業(yè) 設 計 任 務 書
機械與交通工程系機械設計制造及其自動化專業(yè) 1203班
畢業(yè)設計題目：Φ800液壓翻倒卸料離心機設計
畢業(yè)設計內(nèi)容：相關文獻檢索并翻譯
設計計算書一份
繪圖折合A0號圖2張
畢業(yè)設計專題：剎車裝置結(jié)構(gòu)設計
指 導 教 師： 簽字 年 月 日
教研室主任： 簽字 年 月 日
院 長： 簽字 年 月 日
摘要
該畢業(yè)設計題目是Φ800液壓翻倒卸料離心機的設計。進行了轉(zhuǎn)鼓強度計算與校核，轉(zhuǎn)鼓壁的厚度計算，攔液板的計算，轉(zhuǎn)鼓底的設計，功率計算和電動機的選擇，所有回轉(zhuǎn)件質(zhì)量，質(zhì)心及轉(zhuǎn)動慣量計算，傳動皮帶的設計校核及選擇，主軸的設計和強度校核，主軸的結(jié)構(gòu)設計，受力分析以及主軸的臨界轉(zhuǎn)速計算，軸承的選擇，翻到架的設計和強度計算，一些固定件的質(zhì)量，質(zhì)心計算，右軸的結(jié)構(gòu)設計及鍵的校核，剎車的結(jié)構(gòu)設計和強度計算，制動系統(tǒng)的選擇，帶式制動器的強度校核，翻倒傳動部分的設計計算，液壓缸的選擇，液壓缸壁厚計算，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(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動的電動機，通過皮帶的傳動使轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)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(zhuǎn)鼓壁上，然后再由控制電路接通翻倒電動機使離心機翻轉(zhuǎn)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(gòu)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(zhuǎn)鼓壁；轉(zhuǎn)鼓底；剎車
Abstract
The graduation project topic is φ 800 hydraulic tipping over of centrifuge design. For has turned drum strength calculation and check, turned drum wall of thickness calculation, stopped liquid Board of calculation, turned drum end of of design, power calculation and motor of select, all Rotary pieces quality, mass and the inertia calculation, drive belt of design check and the select, spindle of design and strength check, spindle of structure design, by force analysis and spindle of critical speed calculation, bearing of select, turned to frame of design and strength calculation, some fixed pieces of quality, mass calculation, right axis of structure design and the key of check, Structure design and strength calculation of the brake, and selection of brake system, brake strength, overturned part of the design, selection of hydraulic cylinder, hydraulic cylinder wall thickness calculation, and other design.
In design in the, first to understand to centrifugal machine of work principle: first by control circuit connected led turned drum turned of motor, through belt of drive makes turned drum turned, turned drum turned makes material solid liquid separation, liquid through centrifugal machine bottom of row liquid tube outflow, solid left in turned drum wall Shang, then again by control circuit connected overturned motor makes centrifugal machine flip pour out solid, such on completed has separation of whole process, this is we design must understand of. Then learn all parts of centrifuges construction materials and their processing requirements. Final overall evaluation of centrifuge.
Key words: Centrifuges; Drum wall; Brake
原始數(shù)據(jù)
轉(zhuǎn)鼓直徑： 800mm
工作轉(zhuǎn)速： 1200r/min
物料密度： 1.0510kg/m
啟動時間： 60～120s
固液比 ： 1:1
目 錄
第一章 緒論 1
1.1 離心機的應用及其發(fā)展 1
1.2 離心機的分類 2
1.3 離心沉降 3
1.3.1 離心沉降分離技術的基本原理 3
1.3.2 離心沉降分離機的種類 4
第二章 離心機轉(zhuǎn)鼓的強度計算 6
2.1 轉(zhuǎn)鼓強度計算與校核 6
第三章 功率計算 8
3.1 所有回轉(zhuǎn)件質(zhì)量、質(zhì)心及轉(zhuǎn)動慣量計算 8
3.2 功率的計算與電機的選擇 10
第四章 皮帶傳動的設計與校核 13
4.1 皮帶及皮帶輪的設計計算 13
4.1.1 材料的選擇 13
4.1.2 設計步驟 13
第五章 主軸的設計計算 16
5.1 主軸的結(jié)構(gòu)設計 16
5.2 主軸的受力分析 16
5.3 軸承的選擇、設計及壽命校核 18
5.4 主軸臨界轉(zhuǎn)速計算 20
第六章 翻倒架的設計計算 21
6.1 一些固定件的質(zhì)量、質(zhì)心計算 21
6.2 翻倒架的強度計算 23
6.3 右軸的結(jié)構(gòu)設計與強度計算 24
6.4 鍵的校核 26
第七章 剎車的結(jié)構(gòu)設計與強度計算 28
7.1 制動系統(tǒng)的選擇 28
7.2 帶式制動器的強度校核 28
第八章 翻倒傳動部分的設計與計算 30
8.1 液壓缸的選擇 30
8.2 液壓缸壁厚計算 30
結(jié)論與展望 33
參考文獻 34
致謝 35
沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 緒論
第一章 緒論
1.1 離心機的應用及其發(fā)展
在離心力的作用下，能夠?qū)崿F(xiàn)液-固、液-液-固、液-液等混合物的分離，我們把這個過程稱為離心分離。完成此操作過程的機器叫做離心機[1]。同其他分離機器比較而言，離心機可以降低工人的勞動強度，減少人力物力的損耗，并且可以把工作條件得到有效的改善，此外，它可以通過自動控制實現(xiàn)連續(xù)工作，工作可靠性高，占地面積小。經(jīng)過離心機的作用，可以實現(xiàn)液相的高濃度提取，并且保證固相中含濕量較低。1836年，在德國的研究下，出現(xiàn)了第一臺工業(yè)用三足式離心機，并且自此迅速發(fā)展起來。離心機的種類繁多，并且每種都有自身的特點，在未來的發(fā)展中，其技術水平和自動化程度越來越高，轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)的組合形式增加，并且朝著系列化發(fā)展。發(fā)展至今，離心機已經(jīng)有著廣泛的應用，逐漸被應用在了化工業(yè)、醫(yī)療業(yè)、食品業(yè)、紡織業(yè)、冶金業(yè)等多領域[2]。比如，采煤過程中煤粉回收，廢水的污泥脫水，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、纖維脫水及合成纖維的制造，各種潤滑油，燃料油的提純等都使用離心機。離心機在國民經(jīng)濟的發(fā)展過程中發(fā)揮了重要作用，并且已經(jīng)被各個部門大范圍使用。
離心機主要被應用在后處理環(huán)節(jié)，它主要完成脫水、濃縮、分離、澄清、凈化及固體顆粒分級等工藝，它是在在各工業(yè)部門發(fā)展的基礎上發(fā)展起來的。18世紀，在產(chǎn)業(yè)革命的作用下紡織業(yè)迅速發(fā)展。與此同時，1836年，棉布脫水機由此而生。1877年，為了滿足乳酪加工業(yè)的需求，研制出一種可以將牛奶分離的分離機械。20世紀后，石油的使用越來越多，這就需要除去其水、固體雜質(zhì)、焦油狀物料等，提取重油，將其用于燃料。20世紀50年代，研制出碟式活塞排渣分離機，它可以實現(xiàn)自動排渣。60年代到發(fā)展成完善的系列產(chǎn)品。近些年來，國家越來越重視環(huán)境保護和三廢治理問題，因此工業(yè)廢水和污泥脫水處理顯得尤為重要，而且技術要求也很高。臥式螺旋卸料沉降離心機、碟式分離機和三足式下部卸料沉降離心機得到了進一步的發(fā)展，特別是臥式螺旋卸料沉降離心機的發(fā)展速度最快。
同國外的發(fā)展比較，我國的研究起步晚，直到70年代，我國開始從國外引進。80年代，螺旋卸料沉降式離心機越來越得到很多學者的重視，同時也投入了大量的時間和精力研究螺旋離心機。90年代，我國研制出臥螺離心機，WL200，WLIO00，LWB500，LWG500等型號的產(chǎn)品出現(xiàn)在國內(nèi)的市場。我國目前對立式螺旋卸料沉降離心機(以下簡稱立螺離心機)的研究比較少，投入并不多，相關資料更是少見，公司投入使用的立螺離心機基本上都從國外進口，自主研發(fā)的很少。出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因主要有如下兩個：一是工業(yè)的迅速發(fā)展，導致出現(xiàn)很多廢水需要處理，因此需要大量的臥螺離心機，同時越來越多的企業(yè)和高校都致力于該機器的研究。二是目前很多立螺離心機中部件壽命短，效率低，經(jīng)常出現(xiàn)故障。這些原因都阻礙了立螺離心機的發(fā)展。但在某些場合，如可用地面積小，實驗室環(huán)境下難分離物的提取等，立螺離心機顯得非常有優(yōu)勢。立螺離心機不僅具備臥螺離心機的特點，而且需要空間小。所以，利用有效的條件和資源，針對上述問題，進一步創(chuàng)新性研究新型結(jié)構(gòu)的立螺離心機至關重要。
離心機經(jīng)歷發(fā)展后，其結(jié)構(gòu)和機器的應用等方面飛快發(fā)展，但是理論研究比較薄弱，同實踐研究差距較大。目前理論研究主要針對的是實驗結(jié)果的分析，而對于機器的選擇、設計計算和性能預測等方面研究不充分，通常由經(jīng)驗獲得?，F(xiàn)代科學技術發(fā)展的同時，固-液分離技術引起了極大的重視，逐漸改善了離心分離理論研究遲緩落后的局面。
1.2 離心機的分類
按照操作原理的不同，離心分離主要包括離心過濾和離心沉降[3]。與其對應與分類可以有過濾式離心機和沉降式離心機，具體分類如圖1.1所示。
圖1.1 離心機的分類
1.3 離心沉降
離心沉降由三個物理過程組成[4]，（1）利用介質(zhì)與有物體運動的流體間的離心對其進行固體沉降（2）按照分散系得離心規(guī)律進行沉渣壓實，（3）從沉渣中排出部分由分子力所保持的液體。1952年，安布勒(Ambler)首次提出離心沉降理論，并且在后續(xù)過程中對其進行深層次的探究。
1.3.1 離心沉降分離技術的基本原理
通過離心力的作用，將分散在懸浮液中的固相粒子或乳濁液中的液相粒子沉降的過程稱為離心沉降。沉降速度與粒子的密度、顆粒直徑以及液體的密度和黏度有關，并隨離心力亦即離心加速度的增大而加快。離心加速度值可隨回轉(zhuǎn)角速度和回轉(zhuǎn)半徑r的增大而迅速增加。因此，離心沉降操作主要用在兩相密度差小和粒子速度小的懸浮液或乳濁液的分離。
圖1.2 離心沉降分離原理圖
離心沉降離心沉降它是利用混合物各組分的質(zhì)量不同，采用離心旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力大小的差別，使顆粒下沉而液體上升，達到清潔、分離目的的方法。
組成懸浮系的流體與懸浮物因密度不同，在離心力場中發(fā)生相對運動，因而使懸浮系得到分離的沉降操作。當懸浮系作回轉(zhuǎn)運動時，密度大的懸浮物（固體顆?；蛞旱危┰趹T性離心力的作用下，沿回轉(zhuǎn)半徑方向向外運動。此時，顆粒或液滴受三個徑向作用力：①慣性離心力，式中為顆粒質(zhì)量；為回轉(zhuǎn)角速度；r為旋轉(zhuǎn)半徑。②浮力(方向與慣性離心力相反)。③流體對顆粒作繞流運動所產(chǎn)生的曳力。顆粒在此三力的共同作用下,沿徑向向外加速運動。對于符合斯托克斯定律的微小顆粒，徑向運動的加速度很小，上述三力基本平衡。
離心沉降同一顆粒在相同介質(zhì)中分別作離心沉降和重力沉降時,推動顆粒運動的慣性離心力與重力之比稱為離心分離因數(shù)，它是反映離心沉降設備性能的重要參數(shù)。
1.3.2 離心沉降分離機的種類
（1）旋風分離器
含塵氣體由矩形進口管沿切向進入器內(nèi),在器壁的作用下作圓周運動。顆粒被慣性離心力拋至器壁，并匯集于錐形底部的集塵斗（灰斗）中。凈化了的氣體從中央排氣管離去。旋風分離器的分離因數(shù)約為5～2500，一般可分離5～75μm的細小塵粒。旋風分離器構(gòu)造簡單，沒有運動部件，操作不受溫度、壓力的限制，廣泛應用于很多工業(yè)部門，用于除去氣體中的粉塵，或從氣體中回收有用粉料。
（2）旋液分離器
其構(gòu)造和工作原理與旋風分離器基本相同，主要用于懸浮液的增稠或所含固體顆粒的水力分級。
（3）螺旋卸料離心機
在長錐形轉(zhuǎn)鼓內(nèi)裝有螺旋推料器，料漿加在轉(zhuǎn)鼓中部，澄清液從轉(zhuǎn)鼓大頭端面的窗口溢出，沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁的沉淀，由螺旋推料器推向轉(zhuǎn)鼓小頭，經(jīng)瀝干后卸出。此機適宜于處理細分散懸浮液，能獲得含水率較小的固體沉淀。
（4）碟式分離機
在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)裝有許多倒錐形碟片，碟片直徑一般為0.2～0.6m，碟片數(shù)為50～100。轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速為4700～8500r/min，分離因數(shù)可達4000～10000。碟式分離機可用于分離乳濁液(如油料脫水等)，也可用于澄清含有少量微細顆粒的液體。
（5）管式高速離心機
采用長徑比很大的管狀轉(zhuǎn)鼓，以便增加轉(zhuǎn)速，提高分離因數(shù)。此種離心機的轉(zhuǎn)速通常高于15000r/min，分離因數(shù)可達12500。主要用于含細小液滴的乳濁液分離和含少量微細顆粒的懸浮液分離。
36
沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 離心機轉(zhuǎn)鼓的強度計算
第二章 離心機轉(zhuǎn)鼓的強度計算
2.1 轉(zhuǎn)鼓強度計算與校核
（1）體壁厚的計算
轉(zhuǎn)鼓材料：不銹鋼（1Cr18Ni9Ti），密度：ρ0=7.9×103 Kg／m3，離心機轉(zhuǎn)鼓內(nèi)半徑R=400mm，轉(zhuǎn)速n=1200 r／min。
0=7.9×103×（50×3.14）2÷9.8=11.15MPa
0—由筒體自身質(zhì)量高速旋轉(zhuǎn)引起的環(huán)向應力。
取鼓壁開孔直徑d=6mm,開孔間距t=18mm
(2-1)
—開孔削弱系數(shù)；
t－孔的軸向或斜向中心距（兩者取小值）；
d－開孔直徑。
(2-2)
(2-3)
式中：
－物料的密度；
(2-4)
=
=4.15mm
K－轉(zhuǎn)鼓的填充系數(shù)，取值K=0.36。
－焊縫系數(shù)，取值。
－許用應力，取ns=2.0， nb=3.5。
=100MPa
所以取=3㎜
（2）液板壁厚計算、攔液板的厚度計算
材料同轉(zhuǎn)鼓選用1Cr18Ni9Ti擋液板壁厚按圓錐形轉(zhuǎn)鼓計算P514。
(2-5)
—轉(zhuǎn)鼓材料的密度，kg/m3
—轉(zhuǎn)鼓材料的許用應力，Pa
—焊逢系數(shù)，按100%探傷取值=1。
=0.134 （2-6）
=0.336mm
所以取=3mm。
沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 功率計算
第三章 功率計算
3.1 所有回轉(zhuǎn)件質(zhì)量、質(zhì)心及轉(zhuǎn)動慣量計算
（1）攔液板直邊段
（3-1）
（3-2）
（3-3）
（2）攔液板錐形段
（3）轉(zhuǎn)鼓壁
（4）加強箍
（5）轉(zhuǎn)鼓
將其分段計算：
①空心圓柱體：
②圓臺體：
③圓筒體：
④圓臺體：
⑤圓錐塊：
⑥空心圓臺體：
⑦圓筒：
（6）總體計算：
總質(zhì)量：
總質(zhì)心：
總轉(zhuǎn)動慣量：
3.2 功率的計算與電機的選擇
（1）啟動轉(zhuǎn)鼓等轉(zhuǎn)動件所需功率N１ ：
考慮其他轉(zhuǎn)動件功率增加5～8%，取5%，計算得：
（2）啟動物料所需的功率N２：
3 (3-4)
(3-5)
(3-6)
(3-7)
（3）克服軸與軸承摩擦所需的功率N3：
，。
(3-8)
（4）克服轉(zhuǎn)鼓、物料與空氣摩擦所需的功率N4:
(3-9)
其中：
（5）間歇運轉(zhuǎn)的離心機啟動階段消耗的功率N5 :
由三角皮帶傳動效率：，??；
離心式摩擦離心器傳動效率：，?。?
安全裕量系數(shù)：；
則實際功率：
。
因為離心機啟動階段消耗的功率最大，由此選電動機。
選：額定功率：4 kw
固定轉(zhuǎn)速為：1440 r / min
電機型號為： Y112M4
質(zhì)量：
沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 皮帶傳動的設計與校核
第四章 皮帶傳動的設計與校核
4.1 皮帶及皮帶輪的設計計算
4.1.1 材料的選擇
皮帶輪選用：鑄鐵，0=7.0×103kg/m3
4.1.2 設計步驟
（1）設計功率Pd
Pd=KA·P
KA—工況系數(shù)，每天工作大于10小時，載荷變動小KA=1.2
P—傳動功率，kw，P=4kw
Pd=1.2×4=4.8kW
（2）帶型
根據(jù)Pd=4.8kW ，n1=1440r/min，查圖13－1－2。
選用普通V型A帶 ,dd1=112～140mm,取dd1=125mm，dd1—小帶輪基準直徑
（3）傳動比：
i==1.217，取0.01；i=1；dd2=125mm (4-1)
（4）帶速V：
V==3.14×100×1440/60×1000=7.31
120o (4-6)
（9）單根V帶額定功率P1=2.82 kw，P 表 13-1-15
（10）K—包角的修正系數(shù) K=0.99
KL－帶正修正系數(shù) KL=0.93
P=1.32 ，△P=0.09
V帶根數(shù)Z
Z==4.8/(1.3+0.09)×1×0.91=3.7， (4-7)
所以Z=4
（11）單根V帶初張緊力F0=520·+mv2=107.84N (4-8)
m—單根V帶的質(zhì)量；m=0.1kg/m
（12）作用在軸上的力Q Q=2F0Zsin=2×107.84×4×sin176.7/2=862.36 N (4-9)
（13）帶輪寬B
B=（Z-1）e+2f (4-10)
Z—輪槽數(shù)
e—槽間距，其累積誤差不得超過m
e=15+1.3 fmin=9
B=（4-1）×15+2×10=65mm
（14）帶輪槽形狀尺寸 P13-6
bd=11mm b13.2mm
hamin=2.75mm hfmin=8.7mm
=6mm
帶輪的設計：
由于V=7.31 m/s<20 m/s
帶輪材料?。篐T150（P13-9）
=（1.8～2）d=110mm
L=（1.5～2）d=90mm
B=（4-1）×19+2×15=106mm
dd2=193mm
d= dd2+ hamin=193+7=200mm
沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章 主軸的設計計算
第五章 主軸的設計計算
5.1 主軸的結(jié)構(gòu)設計
1.選擇的材料: 45鋼，調(diào)質(zhì)處理。
彎曲疲勞極限：
剪切疲勞強度極限：
2. 軸的結(jié)構(gòu)設計:
a.擬定軸上零件的裝配方案。
b.根據(jù)軸向定位的要求，確定軸的各段直徑和長度。（詳見附圖）
5.2 主軸的受力分析
1．根據(jù)受力列方程：
其中：
代入方程解得：
根據(jù)受力圖畫彎矩圖、扭矩圖：
(5-1)
2.主軸的強度校核
（1）載荷計算
總軸向力：
P=G物+G鼓+G輪+G軸=[60+（10+22.5+21.44）+25.61+6.36]×9.8=1430N (5-2)
偏心載荷：
e=D/1000=0.6×103mm (5-3)
M= (G物+G鼓)e=(10+22.5+21.44+60)×0.6×103×9.8=0.670N.m (5-4)
軸傳遞扭矩T=9550×5。5/1500=35n.m
轉(zhuǎn)鼓的離心力：
Fr=mw2e=(10+22.5+21.44)1572×0.6×103=798N （5-5）
∑=w/t=157×80=1.9625
軸的扭矩T=35N.m
壓軸力：Q=1298N
R1+R2+Fr=Q
Q+105+R1×171+M+Fr×258.3=0
R1+R2+798=1298
1298×105+ R1×171+670+798×258.3=0
解得：R1=1983N，R2=2430N
根據(jù)第四強度理論：
Mca = （5-6）
Mca1==139.62 N.m
Mca2==80.26N.m
1289= R1+R2798-1298×105+ R1×171=798×258.3+670
解得：R1=465N，R2=1631N。
經(jīng)以上計算分析：第一種情況的支坐反力大，所以要按第一種方法計算。
（2）按彎矩合成應力校核強度：
W1=∏/32×0.0552=0.00006325m3.
W2=∏/32×0.0452=0.00008941 m3.
ca1=M ca1/W2=136.29/0.0000016325=8.34MPa<[]
ca2= M ca2/W2=80.26/0.000008941=8.9 MPa<[]
[]=60 MPa
所以，軸的強度理論符合要求。
（3）判斷危險截面彎曲合成他應力最大，最小截面處的彎矩合成應力也較小，所以，通過兩軸承處校核得出整個軸校核完成，故疲勞校核采用以上兩個截面。
（4） 軸的疲勞校核（單向旋轉(zhuǎn)的軸）
S=-1/≥[S] （5-7）
-1=60N/mm2 [S]=1.7
對于1-1截面：
M1=136.29N.m T2=32N.m
T1=∏/32×5.52=16.325cm2 Ip=2T1=32.651cm3
S=60/=3147>[s]
所以合格。
5.3 軸承的選擇、設計及壽命校核
1.軸承選擇：
a. 基本尺寸：50mm；選擇軸承型號：46210
D=90mm B=20
b. 基本尺寸：40mm；選擇軸承型號：46408
D=80mm B=19
2. 確定軸承的徑向載荷：
已知：
解得：
3. 確定軸承的軸向載荷A1、A2 ：
（1）已知轉(zhuǎn)鼓和物料的總質(zhì)量 126.43 kg
∴FA = mg = 1239.1N
（2）附加軸向力的確定：
（3）軸向力的確定：
（4）計算兩軸承的當量載荷：
可查得：
載荷系數(shù) .2
∴
查表得：
∴
靜載荷安全系數(shù)為：
（5）確定軸承壽命：
按軸承的受力大小計算：
壽命系數(shù)取。
（5-8）
軸承每天工作16h，則軸承工作天數(shù)：n=168152.7/16=1050.9(天)
所以軸承A、B都合格。
5.4 主軸臨界轉(zhuǎn)速計算
1.計算階梯軸的當量直徑
dv==37.92mm （5-9）
--經(jīng)驗修正系數(shù) 取為1.094。
2.臨界轉(zhuǎn)速
nc1==1688.9r/min>1200r/min （5-10）
設計為剛性軸應滿足n<0.75nc1=0.75*1688.9=1266.7r/min
n=1200r/min 所以此軸處于穩(wěn)定狀態(tài)。
沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第六章 翻倒架的設計計算
第六章 翻倒架的設計計算
6.1 一些固定件的質(zhì)量、質(zhì)心計算
a．電機：
型號Y112M4，m1 = 43kg
電機座：
相對鼓底質(zhì)心位置：；。
b. 離合器：
c. 小帶輪：
d. 大帶輪：
e. 翻倒架：
f. 上機殼：如下圖6-1.
6-1上機殼結(jié)構(gòu)示意圖
（6-1）
g. 下機殼：如下圖6-2。
6-2下機殼結(jié)構(gòu)示意圖
h. 軸承支座：
i. 軸：
j. 法蘭：
k. 減震器：
總質(zhì)量（不含物料）： （6-2）
翻倒架的位置，即未加物料的整個離心機質(zhì)心：
（6-3）
6.2 翻倒架的強度計算
材料： HT200
將翻倒架視為一均布載荷架，承受均布載荷q 如圖：
（6-4）
整個機器總質(zhì)量：
（6-5）
彎矩及彎矩圖：
（6-6）
將整個截面分成三個部分：
Ⅰ：
Ⅱ：
Ⅲ：
整個型心坐標：
Ⅰ段：A1=2000mm2 x1=50mm Z1=110mm
Ⅱ段：A2=1600mm2 x2=10mm Z2=60mm
Ⅲ段：A3=1000mm2 x3=25mm Z3=10mm
整個型心坐標：
抗彎矩：
（6-7）
抗彎矩組合由第三強度理論校核：
（6-8）
，鼓翻倒架強度滿足要求。
6.3 右軸的結(jié)構(gòu)設計與強度計算
1. 結(jié)構(gòu)設計：材料：45鋼；調(diào)質(zhì)處理,如下圖6-3。
6-3右軸結(jié)構(gòu)示意圖
2. 軸的受力分析：
F圖：(N)
1885.78
1885.78
M圖：(N·m)
540.68
T圖：(N·m)
286.9
6-4彎矩示意圖
計算彎矩：
，取： (6-9)
3. 右軸的靜強度安全系數(shù)校核：
(6-10)
Ⅰ截面： 其中
； （6-11）
；
材料的屈服極限： ；
，靜強度安全許用系數(shù)=1.5。
代入公式：
Ⅱ截面：；
；
∴右軸的靜強度符合要求。
6.4 鍵的校核
鍵連接的強度驗算公式：
（6-12）
（6-13）
其中轉(zhuǎn)矩：
軸直徑：
鍵與輪轂的接觸高度：
鍵的工作長度：
=0.04mm
鍵連接的許用應力[P] ：
所以合格。
許用剪切應力：
所以合格。經(jīng)校核鍵滿足要求。
沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第七章 剎車的結(jié)構(gòu)設計與強度計算
第七章 剎車的結(jié)構(gòu)設計與強度計算
7.1 制動系統(tǒng)的選擇
選用帶式制動器： D = 400 mm
制動力矩： Mt1 = 1765 N·m
制動帶寬度： B = 100 mm
制動帶厚度： = 8 mm
7.2 帶式制動器的強度校核
1. 摩擦面的比壓校核：
(7-1)
制動帶的最大拉力： (7-2)
帶式制動器的摩擦系數(shù)
代入公式：
摩擦材料許用比壓：
則：
所以摩擦比壓符合要求。
2. 鋼帶拉伸應力的校核：
強度要求：
(7-3)
被柳釘削弱的最多截面的系數(shù)： m = 3
鋼帶連接柳釘孔徑： d = 8 mm
制動鋼帶厚度：
,
材料45鋼滿足要求。
沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第八章 翻倒傳動部分的設計與計算
第八章 翻倒傳動部分的設計與計算
8.1 液壓缸的選擇
根據(jù)機構(gòu)運動和機構(gòu)的要求，選用單桿活塞非差動雙作用液壓缸。選用液壓缸內(nèi)徑D=100mm,缸的材料為45鋼,=598Mpa，如下圖8-1.
8-1液壓缸結(jié)構(gòu)原理圖
8.2 液壓缸壁厚計算
取額定壓力為P=4MPa，允許最高壓力Pmax<1.5Pn=1.54=6MPa，許用應力[]=/n取n=5則[]=119.6 MPa
壁厚計算=
當=0.08—0.3時，用
〉=1.74mm (8-1)
壁厚t=10mm>1.74，所以可以使用。
活塞桿的計算
1.由于液壓缸無速比要求，可根據(jù)液壓缸的推力和拉力確定，可按下式初步估算選取d值：
d=()D=40—66.67mm
如果活塞桿長小于或等于10倍的缸徑D，不能確定速率比，可按下式計算：
d= (8-2)
P1液壓缸推力N
[]材料的許用應力
N/mm2 []=
所以：
P1=PA=286.9kN []=取n=2查[2]45鋼=598MPa
所以
[]=598/2=299 MPa
圓整d=38mm
2.縱向彎曲軸向應力的計算
當縱向力達到極限力Pk以后缸產(chǎn)生縱向彎曲，出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。Pk---活塞桿彎曲失穩(wěn)臨界壓縮力N
活塞受到P1完全作用在軸線上按P1〈驗證。
P1=286.9kN；Pk= （8-3）
E 1—實際彈性模量，
E1= （8-4）
其中a—材料組織缺陷系數(shù)；b—活塞桿橫截面不均勻系數(shù)，a=1/12 b=1/13
所以E=2105。
I---活塞桿橫截面慣性矩。
K---液壓缸安裝及導向系數(shù) P19-222 表19-6-21取K=2
LB---液壓缸支承長度 LB =14d=2m
代如上式 E1=1.8105
I ==8.2410-8m4 （8-5）
所以Pk=1635.8kN
nk—安全系數(shù)，通常取取nK=5，所以
=1635.8/5=327.16〉P1=286.9kN
所以滿足要求。
3.活塞桿的強度計算
活塞桿在穩(wěn)定工況下，如果只受軸向推力或拉力，可以近似地用直桿承受拉壓負載的簡單強度計算公式進行計算：
= （8-6）
=36.53MPa<=299MPa
活塞桿一般都沒有螺紋、退刀槽等機構(gòu)，這些部位往往是活塞桿的危險截面也要進行計算，危險截面處的合成應力：
=1.8
P2---活塞桿拉力
d2---危險截面直徑
P2=A2P106=
=18419.3N
=1.8 =36.84MPa<=118.MPa
經(jīng)校核活塞桿強度滿足要求。
沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 結(jié)論與展望
結(jié)論與展望
本文研究對象是Φ800液壓翻倒卸料離心機，所做的設計主要是針對離心機的轉(zhuǎn)鼓和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設計，并分析了其在工況下轉(zhuǎn)鼓、支撐軸的應力強度，本文還分析了機械翻倒卸料離心機物料輸送功率以及臥螺離心機差速器的設計和選型。為實際工程中臥螺離心機的設計與制造提供理論基礎及計算方法。
本設計中對于離心機中的其他組件設計計算相對較少，只是簡略的選擇進行計算。由于本人的經(jīng)驗和資質(zhì)較淺，無法對其做更全面的研究。再者，由于螺旋卸料式沉降離心機屬于新技術，國內(nèi)外生產(chǎn)的廠商比較少，能夠借鑒的資料也相對缺乏，很多參數(shù)只能參考其他工業(yè)用機或根據(jù)經(jīng)驗選擇。設計中免有不妥之處，還望指正。
若進入下一步深入研究，可對機械翻到等關鍵強度部位進行有限元分析和一些部件的優(yōu)化改進設計，從而獲得更加結(jié)合生產(chǎn)實際的產(chǎn)品與應用。
隨著化學工業(yè)的飛速發(fā)展，各化工生產(chǎn)廠家對高精度、高質(zhì)量設備的需求量不斷增加。當前各種類型的離心機品種繁多，各具特色，并且都向提高技術參數(shù)、系列化、機電一體化方向發(fā)展機械翻倒卸料離心機由于能夠連續(xù)出料，生產(chǎn)能力大，對物料的適應性強，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積少等特點，因此應用越來越廣泛。從總的趨勢看，機械翻倒卸料離心機也將向高轉(zhuǎn)速、大型化、機電一體化、節(jié)能化發(fā)展。
沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 參考文獻
參考文獻
[1] 袁惠新. 分離過程與設備[M]. 北京:化學工業(yè)出版社,2008.
[2] 孫啟才,金鼎五. 離心機原理結(jié)構(gòu)與設計計算[M].北京,機械工業(yè)出版社,1978.
[3] 李云,姜培正.過程流體機械[M]. 北京,化學工業(yè)出版社,2008.
[4] 樊亞軍,何永健,陸軼瓊. 螺旋卸料離心機更新改造與應用[J]. 2008, 35(1):46-48.
[5] 高志惠,黃維菊,張俊青,張波.臥螺離心機結(jié)構(gòu)的研究及發(fā)展 [J]. 化工設備與管道 2009,46(6).
[6] Dircks, Klaus Madsen. Bent Decanter centrifuge with a screw conveyor having a varying pitch［P］.US 7156801 2007- 1-2.
[7] ?？藙?王方輝,蔣延梅. 國產(chǎn)臥螺離心機在污泥脫水中的應用［D］.上海:中國科學院上海冶金研究所,2000.
[8] 常映輝.黃秋波,高興岐. 新型臥式螺旋卸料沉降離心機的設計與分析[J]. 流體機械 1999,27(7):23-26.
[9] 陳蘊聘. 臥式螺旋沉降離心機的螺旋輸送器[J]. 化工裝備技術 1994,15 (2):20-25.
[10] 王磊.離心機差速器技術改造[J]. 石油和化工設備 2008 . 02:29-31.
[11] 朱澤瑋. 沉降式離心機差速器國產(chǎn)化[J].聚氯乙烯,1998,(4):8－14.
[12] 臥式螺旋沉降離心機理論計算與分析[D].西安:西安建筑科技大學,2006.
[13] 王淑仁. 重型壓力臥式螺旋卸料沉降離心機設計計算及分[D].沈陽:東北大學, 2006.
[14] 譚蔚,石建明,朱企新,趙揚. 國外過濾與分離技術的進展[J]. 2002,29(4):245-248.
[15] Yen, Jeffrey. Use of decanter centrifuge in polymer processing[P].US20080171843 2010-1-26.
[16] 姚玉英,黃風廉. 化工原理 [M]. 天津,天津大學化工原理教研室,1983.
[17] Gillengerten,Frank Haider,Günter Wagenbauer Robert. Screw centrifuge for the wet mechanical separation of solids[P].US 7153255B2 2006-12-26.
[18] 黃秋波,高興岐,曾好平.新型臥式螺旋卸料沉降離心機的設計與分析[J]. 體機械1999,27 (7) :23-26.
沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 致謝
致謝
四年的讀書生活在這個季節(jié)即將劃上一個句號而于我的人生卻只是一個逗號我將面對又一次征程的開始。四年的求學生涯在師長、親友的大力支持下走得辛苦卻也收獲滿囊在論文即將付梓之際思緒萬千心情久久不能平靜。經(jīng)過幾個月的忙碌和學習，本次畢業(yè)論文設計已經(jīng)接近尾聲。作為一個本科生的畢業(yè)設計，由于經(jīng)驗的匱乏，專業(yè)知識薄弱，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有指導教師的的督促指導，想要完成這個設計是難以想象的。偉人、名人為我所崇拜可是我更急切地要把我的敬意和贊美獻給一位平凡的人我的導師。我不是您最出色的學生而您卻是我最尊敬的老師。您治學嚴謹學識淵博思想深邃視野雄闊為我營造了一種良好的精神氛圍。授人以魚不如授人以漁置身其間耳濡目染潛移默化使我不僅接受了全新的思想觀念樹立了宏偉的學術目標領會了基本的思考方式從論文題目的選定到論文寫作的指導經(jīng)由您悉心的點撥再經(jīng)思考后的領悟常常讓我有“山重水復疑無路柳暗花明又一村”。在這里首先要感謝我的論文指導老師王敬伊老師。王敬伊老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設計的每個階段，從選題到查閱資料，論文提綱的確定，中期論文的修改，后期論文格式調(diào)整等各個環(huán)節(jié)中都給予了我悉心的指導。除了敬佩王敬伊老師的專業(yè)水平外，她的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。最后還要感謝大學四年來所有指導過我們的老師，是在他們的教誨下，我掌握了堅實的專業(yè)知識基礎，為我以后的揚帆遠航注入了動力。