φ800卧式螺旋卸料离心机设计
摘 要:卧式螺旋卸料沉降离心机是一种广泛应用于过程工业的分离悬浮液的离心分离机械。其具有连续操作、处理量大、耗电量低、适应性强等特点，是工业上主要的分离设备之一，现已被广泛应用于化工、石油提炼、轻工、医药、食品、纺织、冶金、煤炭、选矿、船舶、环保、军工等各个领域的固液分离。
本课题的任务为设计转鼓直径为800mm的卧式螺旋卸料沉降离心机。本文首先对卧式螺旋卸料离心机工作原理和主要部件结构作了一定的介绍；对整体进行了的结构性设计，对一些主要部件进行了重点设计，如转鼓、螺旋等，对关键设备差速器进行了设计选型；对该离心机的主要部件，包括转鼓，螺旋支承轴的强度进行了校核；最后对当今国内外卧式螺旋离心机的研究发展状况进行了总结和展望。
关键词：卧式螺旋卸料沉降离心机；设计计算；分离；转鼓；转子
I
Design of a φ800 horizontal scroll decanter centrifuge
Abstract：Horizontal scroll decanter centrifuge is a centrifuge machine which is widely used in processing industrial separation of slurry. As important separating equipment, it has a continuous operation, large capacity, low power consumption, adaptability and other characteristics. Now it also has been widely used in chemical, oil refining, light industry, medicine, food, textile, metallurgy, coal, mineral, marine, environmental protection, military and other fields of solid-liquid separation.
The topic for the task is to design a horizontal scroll decanter centrifuge which drum diameter is 800mm. Firstly, there is a introduce to the operating principle and the critical piece of horizontal scroll decanter centrifuge in this paper; And then conducted on the overall structural design, especially focus on some major design components, such as drum, screw and so on, the key equipment differential mechanism has been designed and chosen; the strength check of the centrifuge, including drum, screw support shaft has also been processed; Finally, the situation of current domestic and foreign centrifuge research and development is summed up and expected.
Key Words: horizontal scroll decanter, design-calculation, separation, drum, rotor
II
目 录
摘 要…………………………………………………………………………………….……. I 1 绪论…………………………………………………………………………………….……1 1.1离心机的应用及其发展……………………………………………………………….…..1 1.2离心机的分类………………………………………………………………………….…..1 1.3离心沉降……………………………………………………………………………….…..2 1.3.1离心沉降分离技术的基本原理………………………………………………………....2 1.3.2离心沉降分离机的种类………………………………………………………………....3 1.4螺旋卸料沉降式离心机……………………………………………………………….…..4 1.4.1螺旋卸料沉降式离心机的概况………………………………………………………....4 1.4.2卧螺离心机的工作原理…………………………………………………………….…...5 1.4.3卧螺离心机的主要优缺点………………………………………………………….…...6 1.4.4螺旋卸料沉降式离心机国内外研究现状………………………………………….…...7 2卧螺离心机的主要参数及基本构件………………………………………………………..8 2.1分离因数…………………………………………………………………………………...8 2.2主要部件…………………………………………………………………………………...9 2.2.1转鼓……………………………………………………………………………………....9 2.2.2螺旋输送器……………………………………………………………………………..10 2.2.3差速器…………………………………………………………………………………..11 2.3螺旋卸料沉降离心机的技术参数选择……………………………………………….…12 2.3.1转鼓直径………………………………………………………………………………..12 2.3.2转鼓长度………………………………………………………………………………..13 2.3.3转鼓转速………………………………………………………………………………..14 2.3.4转鼓半锥角……………………………………………………………………………..14 2.3.5池深与转鼓半径比……………………………………………………………………..14 2.3.6螺旋输送器……………………………………………………………………………..15 2.3.7生产能力………………………………………………………………………………..15 3.生产能力计算………………………………………………………………………………15 4传动设计……………………………………………………………………………………18 4.1螺旋卸料离心机差速器………………………………………………………………….18 4.2渐开线行星齿轮差速器形式的选择…………………………………………………….18 4.3NC系列齿轮行星差速器的结构原理……………………………………………………19 4.4NC系列行星齿轮差速器的基本参数……………………………………………………20 5卧螺离心机物料输送的功率计算…………………………………………………………20 5.1启动转鼓等转动件所需功率N1…………………………………………………………20 5.2启动物料达到工作转速所需功率N2……………………………………………………21 5.3克服轴与轴承摩擦所需功率N3…………………………………………………………22 5.4克服空气摩擦所需功率N4………………………………………………………………23
III
5.5卸出物料所需功率N5……………………………………………………………………23 5.5.1圆锥形转鼓段推料功率计算…………………………………………………………..24 5.5.2圆柱段转鼓推料消耗功率计算………………………………………………………..24 5.6卧螺离心机功率确定…………………………………………………………………….25 6.强度计算……………………………………………………………………………………26 6.1转鼓强度计算…………………………………………………………………………….26 6.1.1圆柱形转鼓强度计算…………………………………………………………………..26 6.1.2圆锥形转鼓强度计算…………………………………………………………………..28 6.2轴的强度校核…………………………………………………………………………….30 参考文献……………………………………………………………………………………...34
IV
1 绪论
1.1离心机的应用及其发展
离心分离是利用离心力对液-固、液-液-圈、液-液等非均相混合物进行分离的过程。实现离心分离操作的机械称为离心机[ 1 ]。离心机和其它分离机械相比，不仅能得到含湿量低的固相和高纯度的液相，而且具有节省劳力、减轻劳动强度、改善劳动条件，具有连续运转、自动遥控、操作安全可靠和占地面积小等优点。因此，自1836年第一台工业用三足式离心机在德国闯世，迄今一百多年以来己获得很大的发展。各种类型的离心机品种繁多，各有特色，并正在向提高技术参数、系列化、自动化方向发展，且组合转鼓结构增多，专用机种越来越多。现在，离心机己广泛用于化工、石油化工、石油炼制、轻工、医药、食品、纺织、冶金、煤炭、选矿、船舶、军工等各个领域[ 2 ]。例如：湿法采煤中粉煤的回收，石油钻井泥浆的回收，放射性元素的浓缩，三废治理中的污泥脱水，各种石油化工产品的制造，各种抗菌素、淀粉及农药的制造，牛奶、酵母、啤酒、果汁、砂糖、桔油、食用动物油、米糠油等食品的制造，织品、纤维脱水及合成纤维的制造，各种润滑油，燃料油的提纯等都使用离心机。离心机己成为国民经济各个部门广泛应用的一种通用机械。
离心机基本上属于后处理设备，主要用于脱水、浓缩、分离、澄清、净化及固体颗粒分级等工艺过程，它是随着各工业部门的发展而相应发展起来的。例如：18世纪产业革命后，随着纺织工业的迅速发展，1836年出现了棉布脱水机。1877年为适应乳酪加工工业的需要，发明了用于分离牛奶的分离机。进入20世纪之后，随着石油综合利用的发展，要求把水、固体杂质、焦油状物料等除去，以便使重油当作燃料油使用，50年代研制成功了自动排渣的碟式活塞排渣分离机，到60年代发展成完善的系列产品。随着近代环境保护、三废治理发展的需要，对于工业废水和污泥脱水处理的要求都很高，因此促使卧式螺旋卸料沉降离心机、碟式分离机和三足式下部卸料沉降离心机有了进一步的发展，特别是卧式螺旋卸料沉降离心机的发展尤为迅速。
离心机的结构、品种机器应用等方面发展迅速，但理论研究落后于实践是个长期存在的问题。目前在理论研究方面所获得的知识，主要还是用来说明试验的结果，而在预测机器的性能、选型以及设计计算，往往仍要凭借经验或试验。但随着现代科学技术的发展，固-液分离技术越来越受到重视，离心分离理论研究迟缓落后的局面也在积极扭转。
1.2离心机的分类
离心分离根据操作原理可区分为两类不同的过程——离心过滤和离心沉降[ 3 ]。而与其相应的机种可区分为过滤式离心机和沉降式离心机,具体分类如图1.1所示。
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