2020年新編760X2000離心機(jī)計(jì)算說明書(中文)解析名師精品資料

1、LW760 X 2000型臥式螺旋離心機(jī)計(jì)算說明書廊坊市管道人機(jī)械設(shè)備有限公司目錄一、基本參數(shù) （3）二、生產(chǎn)能力計(jì)算 （4）1、分離因素 （ 4）2、生產(chǎn)能力 （ 4）三、傳動(dòng)部件選型與設(shè)計(jì) （5）1、電機(jī)選型與校核 （5）1.1、啟動(dòng)轉(zhuǎn)鼓等轉(zhuǎn)動(dòng)件所需功率 （6）1.2、啟動(dòng)物料達(dá)到工作轉(zhuǎn)速所需功率 （6）1.3、克服軸與軸承摩擦所需功率 （7）1.4、克服空氣摩擦所需功率 （8）1.5、卸出物料所需功率 （8）1.6、臥螺離心機(jī)功率確定 （10）1.7、主電機(jī)選型與校核 （10）1.8、副電機(jī)選型與校核 （11）2、差速器選型與校核 （ 11）3、軸的強(qiáng)度校核 （ 11）四、有限元分析 （

2、 13 ）1、排渣能力計(jì)算 （ 13）2、參數(shù)計(jì)算 （ 14）3、材料力學(xué)分析 （ 14）4、有限元加載分析 （ 14）五、軸承壽命計(jì)算 （ 19）序號(hào)名稱代號(hào)單位數(shù)值1轉(zhuǎn)鼓有效長度Lm22轉(zhuǎn)鼓內(nèi)直徑Dm0.763轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速nrpm18004轉(zhuǎn)鼓與螺旋的轉(zhuǎn)速差A(yù)nrpm305重力加速度gm/s29.86半錐角a087柱筒段沉降區(qū)長度Lim1.0458錐段長度L2m0.9559物料環(huán)內(nèi)徑rim0.37510轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑r2m0.3811錐段小端出渣口半徑r3m0.27112液層深度hm0.00513固相密度p skg/m3200014液相密度pLkg/m3105015液相粘度kg/m*s0.00081

3、16臨界粒徑de1 m717轉(zhuǎn)鼓質(zhì)量mKg315018左右支撐軸承處軸徑（外徑）d1(=d2)m0.219左右支撐軸承處軸徑（內(nèi)徑）d3m0.120轉(zhuǎn)鼓壁厚tm0.0221螺旋螺距入m0.13生產(chǎn)能力計(jì)算，即:Fc m 2r2G mgg1、分離因數(shù)被分離的物料在離心力場中所受的離心力和它所受的重力的比值，稱為分離因數(shù)Fr式中 m離心力場中物料的質(zhì)量（kg）轉(zhuǎn)鼓角速度：=2- n/60 =188.5rad/sD轉(zhuǎn)鼓內(nèi)半徑：D =380 mm將上述各數(shù)據(jù)代入可得分離因數(shù):2 2Fr=二88.50.38 才378g9.82、生產(chǎn)能力本設(shè)計(jì)以工理論計(jì)算臥螺沉降離心機(jī)的生產(chǎn)能力。對于具有圓錐形轉(zhuǎn)鼓的螺旋

4、型離心機(jī)，實(shí)際生產(chǎn)能力的計(jì)算公式可表達(dá)為:Q= vgv （m3/h）（見離心機(jī)原理結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)計(jì)算）式中修正系數(shù):= 16.440.3359 P de0.3674IL沉降x當(dāng)量沉降面積，對于臥螺離心機(jī)，表達(dá)為:二FD32）町3汀其中弋vg = d；APg /18(m/s)Vg 給定液體中作沉降式的極限沉降速度:s固相密度：2 =2000 kg / m3:l液相密度：=1050 kg / m3?兩相密度差L沉降沉降區(qū)的有效長度：L沉降=1.081m ,:-為半錐角;tanade臨界粒徑：de=7m ；I 液相粘度：=0.81 X 10 kg/msLi 圓柱段轉(zhuǎn)鼓長：L1 =1.045mL2 圓錐段

5、轉(zhuǎn)鼓長：L2 =0.955m-轉(zhuǎn)鼓角速度：- =188.5rad/s則，將上述各數(shù)據(jù)代入各式可得:修正系數(shù)：梓衛(wèi).33592000 -1050=16.44 II 1050.J.3674710081 丿= 0.2重力沉降速度:vg= dAg/18(2000 1050)981(7 E)2 13 10m/s18 0.81 101 2 1 21 2當(dāng)量沉降面積:可得離心機(jī)的生產(chǎn)能力w 3 2) F2 2) =4935.7= 0.2 3.13 10, 3600 4935.7 = 109m3 / h本項(xiàng)目的離心機(jī)生產(chǎn)能力為：Q=100m3/h三、傳動(dòng)部件選型與校核1、電機(jī)選型與校核臥螺離心機(jī)的功率計(jì)算及電

6、機(jī)選擇是臥螺離心機(jī)設(shè)計(jì)中的重要組成部分。根據(jù)臥螺離 心機(jī)的工作要求進(jìn)行功率計(jì)算，可以合理地確定主、輔電動(dòng)機(jī)的功率，選擇電機(jī)及差速 器。臥螺離心機(jī)的功率消耗與臥螺離心機(jī)的類型，操作方式和臥螺離心機(jī)的結(jié)構(gòu)有關(guān)，一 般情況下，臥螺離心機(jī)所需功率包括下幾個(gè)方面：(1) 啟動(dòng)轉(zhuǎn)鼓等轉(zhuǎn)動(dòng)件所需功率N1 ;(2) 啟動(dòng)物料達(dá)到操作轉(zhuǎn)速所需功率 N2 ;(3) 克服軸與軸承摩擦所需功率N3;(4) 克服轉(zhuǎn)鼓，物料與空氣摩擦所需功率 N4;卸出物料所需功率N5。1.1、啟動(dòng)轉(zhuǎn)鼓等轉(zhuǎn)動(dòng)件所需功率Ni欲使臥螺離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓等轉(zhuǎn)動(dòng)件，由靜止?fàn)顟B(tài)達(dá)到工作轉(zhuǎn)速具有一定的動(dòng)能，必須由外界作功，該功為Ap”2dm 二# r2 /

7、dmJp.2式中v 轉(zhuǎn)動(dòng)件線速度，m/s ；Jp轉(zhuǎn)動(dòng)件繞軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，kg m2 ；啟動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)件的平均功率Ni，為:T；2000T1式中Ti啟動(dòng)時(shí)間，假設(shè)T 00s ； 轉(zhuǎn)鼓角速度： =188.5 rad/s轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算：轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Jp。Jp = mr2式中 m 轉(zhuǎn)鼓總質(zhì)量，估算 m=3150kgr旋轉(zhuǎn)件平均旋轉(zhuǎn)半徑,r0.19m2啟動(dòng)轉(zhuǎn)鼓等轉(zhuǎn)動(dòng)件所需功率:T；2000T；2 2二迪空亠20硼2000 10012、啟動(dòng)物料達(dá)到工作轉(zhuǎn)速所需功率 N2對于連續(xù)進(jìn)料臥螺離心機(jī)，加入的物料被分離為沉渣和分離液等組分，可分別求出操 作中每種組分所需的功率，然后求其和。假設(shè)某種分離操作，單位時(shí)間

8、內(nèi)排出的 z個(gè)組分中，各組分的質(zhì)量為mi (kg/s)，各組 分在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)卸出的位置半徑為ri，則使加入物料達(dá)到工作轉(zhuǎn)速所需的功率 N2為：z22l mgN2i(kW)y 2000式中mi單位時(shí)間被分離各組分處理量，固相：m固二10000 = 2.78kg/s，液相：m液二 8.75kg / s 3600ri 轉(zhuǎn)鼓內(nèi)各組分旋轉(zhuǎn)半徑：固相：r固二亍3 = 0.3175m，液相：r液二 0.3325mz物料被分離的組分?jǐn)?shù)啟動(dòng)物料達(dá)到工作轉(zhuǎn)速所需功率：2 2 2 2 2 2 2m固 r固m液r液灼 188.5 漢(2.78 x 0.3175 +8.70.3325 ) “ N222.16kw2000 2

9、000 200013、克服軸與軸承摩擦所需功率N3克服支撐軸承摩擦所需的功率可以認(rèn)為是加載支撐軸承上的摩擦力與摩擦表面間的相 對速度之積。支撐軸承上的摩擦力可以由摩擦力公式求得，其為作用在支撐軸承上的支反 力與摩擦系數(shù)的乘積，相對速度則可由軸承接觸處軸徑和軸旋轉(zhuǎn)的角速度求得，所以，克 服支撐軸承摩擦所需的功率就可以由如下公式來表達(dá)：N3(5.4)f F1v1F2v2f - F1d1F2d21000 一 2000式中軸與軸承間摩擦系數(shù)；取f=0.002,滑動(dòng)軸承0.05A1,滾動(dòng)軸承09005 ；V1、V2 分別為軸頸表面的線速度，m/s；F1、F2分別為兩軸承處的支反力，N ;d1、d2別為兩

10、軸承處的軸頸直徑，m；關(guān)于軸承支反力h、F2，應(yīng)考慮在轉(zhuǎn)子的靜載荷與動(dòng)載荷作用下軸承的支反力。靜載 荷為轉(zhuǎn)鼓及其它轉(zhuǎn)動(dòng)件總質(zhì)量 m，動(dòng)載荷為由于轉(zhuǎn)動(dòng)件偏心產(chǎn)生的離心慣性力。一般按偏 心距e=D/1000( D為轉(zhuǎn)鼓直徑)計(jì)算。所以軸上的總載荷可按如下公式計(jì)算：F總=m g e 2 =m g 2 10R 2 (N)轉(zhuǎn)動(dòng)件總質(zhì)量： m0 =3150kg則作用在軸上的總載荷為：F總=m g 2 10-R 2 N 作用在兩軸承上的支反力為:由設(shè)計(jì)圖紙可知，左右支撐軸承處軸徑為:d! = d2 二 0.2m則克服支撐軸承摩擦所需的功率:N3f FyF2V21000fm( g+2 10R 2) a4000

11、= 2.19 kW14、克服空氣摩擦所需功率N4臥螺沉降式離心機(jī)工作時(shí)，轉(zhuǎn)鼓外表面、物料層內(nèi)表面都會(huì)因克服空氣摩擦阻力而消 耗一定的功率，由于影響空氣摩擦阻力的因素很復(fù)雜，想要精確的計(jì)算不容易達(dá)到，因此 一般工程計(jì)算中根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，都習(xí)慣采用一些近似的計(jì)算方法，在這里克服空氣摩擦所需的 功率可以由如下公式來計(jì)算：6344N4 =11.3 10 ；?0L - (R0 Ri )式中訂一一空氣密度：常壓下取 ?0=1.29kg/m3L轉(zhuǎn)鼓的長度：L=2m；-轉(zhuǎn)鼓角速度：- =188.5rad/s；R0 轉(zhuǎn)鼓外半徑：R0 =0.4m(見圖紙)R1轉(zhuǎn)鼓中物料層的內(nèi)半徑：R = r1 =0.375m (見圖紙

12、)?？朔諝饽Σ了韫β剩篘4=11.3 10.3(R04 r：) =8.86kW15、卸出物料所需功率N5對于螺旋卸料離心機(jī)，螺旋卸料是將沉渣從轉(zhuǎn)鼓上某處推送到卸料口卸出機(jī)外，故卸 料功率應(yīng)包括：(1) 克服沉渣的離心慣性力沿轉(zhuǎn)鼓母線的分力消耗功率;(2) 克服沉渣與轉(zhuǎn)鼓壁摩擦所消耗功率；(3) 克服沉渣與螺旋葉片摩擦消耗功率。計(jì)算時(shí)將卸料功率分為錐段和柱段兩部分，分別計(jì)算圓錐段消耗功率N5和圓柱段消耗功率w，貝U總的卸料功率可以表達(dá)為：(5.7)N5 = N5 N51.5.1、圓錐形轉(zhuǎn)鼓段推料功率計(jì)算對于雙螺旋葉片的螺旋卸料離心機(jī)，由圓錐段的推料公式可計(jì)算出圓錐段轉(zhuǎn)鼓的推料功率，其計(jì)算公式

13、如下：(2 L2 11N m_. R-r2二 f351000 丄2 Rr 2 2f?L2R3 -r30.5 (f32 1) (R2 -r2)f3 f32 1 R - r 8)式中ms每秒獲得的濕沉渣質(zhì)量：g = 2.78kg/s ；f2沉渣與轉(zhuǎn)鼓壁間的摩擦系數(shù)：f2 =0.12 ； f3 沉渣與螺旋葉片間摩擦系數(shù)：f3 =0.10 ； L2 圓錐段轉(zhuǎn)鼓長度：L2二0.955m ;R圓錐轉(zhuǎn)鼓大端半徑，R二2二0.38m ；r 圓錐轉(zhuǎn)鼓小端半徑，r =3 =0.271m ；螺旋導(dǎo)程，=0.13m ;g重力加速度，g =9.8m/s2。則圓錐段轉(zhuǎn)鼓的推料功率：N5 =18.6 kW1.5.2、圓柱段

14、轉(zhuǎn)鼓推料消耗功率計(jì)算(5.9)Nf +f2f32+4；r2R2)51000 22兀 R- f2k.式中ms每秒獲得的濕沉渣質(zhì)量：ms=2.78kg/s ；L1 全部圓柱段長度：L1.045m ；R圓柱段轉(zhuǎn)鼓內(nèi)半徑：R = D二0.38m ；f2 沉渣與轉(zhuǎn)鼓壁間的摩擦系數(shù)，對圓柱段f2二0.06 ；f3沉渣與螺旋葉片間的摩擦系數(shù)，對圓柱段f3二0.05 ；螺旋導(dǎo)程，-0.13m。則圓柱段轉(zhuǎn)鼓的推料功率：N5”=2.6kW則總的卸料功率：N5 =N5 W18.6 2.6 =21.2kW1.6、臥螺離心機(jī)功率確定離心機(jī)的功率可以分為兩種狀態(tài)，一種是離心機(jī)啟動(dòng)狀態(tài)下消耗的功率，另一種是離 心機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程

15、中消耗的功率。在啟動(dòng)階段消耗的總功率為：N。N3 N4 =31.2 kW在運(yùn)轉(zhuǎn)階段消耗的總功率為：N N2 N3 N4 N5 =54.7kW17、主電機(jī)選型與校核由上述計(jì)算可以看出，離心機(jī)在操作轉(zhuǎn)速下大于在啟動(dòng)階段所消耗的功率，離心機(jī)的 額定功率主要還是參照運(yùn)轉(zhuǎn)消耗的功率來確定。離心機(jī)的額定功率為：N =kN=1.4 54.7 =76.6 kW。式中k皮帶傳動(dòng)效率，取1.4。選主電機(jī)功率90 kW 型號(hào)：YB3-280M-4 額定轉(zhuǎn)速1490rpm臥螺離心機(jī)工作時(shí)的啟動(dòng)順序?yàn)椋簡?dòng)輔助電機(jī)一運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)后一啟動(dòng)主電機(jī)一空載臥 螺離心機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速一啟動(dòng)進(jìn)料電機(jī)供料一正常運(yùn)轉(zhuǎn)。2離心機(jī)主電機(jī)軸實(shí)際輸

16、出最大扭矩：T實(shí)=Fri二一小端帶輪“ =544.85NmT時(shí)間R主電機(jī)提供最大扭矩：T = 9550 = 9550 90 = 576.85Nm得出：T實(shí)T滿足條件149018、畐U電機(jī)選型與校核離心機(jī)螺旋端額定功率主要是克服軸與軸承摩擦所需功率、克服空氣摩擦所需功率和 加水時(shí)所產(chǎn)生的功率(在這將水密度近似于分離液密度進(jìn)行計(jì)算)則離心機(jī)的副電機(jī)軸功率為：N =k(N3 N 2N5) = 1.4 (2.19 8.86 2 2.6)=22.84kW。式中k皮帶傳動(dòng)效率，取1.4。選副電機(jī)功率 37 kW 型號(hào)：YB3-250M-6 額定轉(zhuǎn)速990rpm副電機(jī)提供最大扭矩：T = 9550 = 95

17、50 37 =357Nmn19902、差速器選型與校核差速器輸出最大扭矩：T =T電機(jī)i帶輪i差速器=357 1.5 38 = 20304 Nm式中 i帶輪取1.5，見圖紙；i差速器 取38，見圖紙。螺旋最大扭矩：Tmax - F螺旋 R- 29874 ()=9649.3 Nm3遜0450SAF 2205680/88045025eeo/aao41025 E4、有限兀加載分析螺旋部分螺旋有限元模型1ELEMENTSANSYSRL.5UROTOCT 22 201120 s 39：53I箜 l#rms-量:i ssgigmwc 一Bw=- -!= 用shell181單元?jiǎng)澐?，?8992個(gè)單元。軸承

18、部分用梁單元模擬1NODEJ3ANSYSR14.5OCT 22 201420;36 s 2BI LLIj-LFile: D： gdj s2.s_t小端共228個(gè)節(jié)點(diǎn)，軸向力26964N，周向力3229NE+0,I-1. ri 哦!|L冨舟忖-4-J_ * 1 1-NODAL SOLUTION -7E408t101E+09.135E+09a 506E + Oa 842E-hO8118區(qū)十Q9亠 151E + OSISTEP=1 SUB -1 TIME=1SEQV(AVG)DMX =.001209 SMN加SMX.36299,2337E400B169E+0BFile: D：gdjs2-x_t中段共

19、227個(gè)節(jié)點(diǎn)，軸向力32784N，周向力3926N 最大應(yīng)力151Mpa，安全系數(shù)2.98。1NODAL SOLUTLUNSTEP=1SUB =1TTMB-1USUH(AVG)R3YS-0DMXSMX001209001209IfllANSYSR14.5OCT 22 201421:05:22134國一03File: D:gdjs2峯_七,403E-03606E-0300107 671E-03.940E-03001209變形1.2mm轉(zhuǎn)鼓部分轉(zhuǎn)鼓離心液壓計(jì)算三*離心戒崔離心機(jī)工作時(shí).處于轉(zhuǎn)鼓中的液體和固岸物料層在禹心力場作用下，將鎗轉(zhuǎn)鼓壁以很大的壓力，即離卍液壓5jpr = p存（rdf =-r*

20、式中；丹一離心液壓,N/m2：離物料的密廈，kE/m3；4鞍鼓回轉(zhuǎn)和理度* -1F1轉(zhuǎn)鼓內(nèi)物科環(huán)的內(nèi)表直半徑-m ；曠轉(zhuǎn)鼓內(nèi)表面半栓，恥壓力梯度Mpa/m15.60壓力總和Mpa2.03離心液壓Mpa1.53泥漿重度kg/mA31050.00轉(zhuǎn)鼓角速度rad/s188.50物料環(huán)內(nèi)表面半徑m0.25轉(zhuǎn)鼓內(nèi)表面半徑m0.38附加壓力Mpa0.5ILNODAL SOLUTIONAN SYSH 1.4.5.283E+0Bgdjsgt.：K t最大應(yīng)力138Mpa，安全系數(shù)3.2B165E-03 329E-03.49E-03亠 653 -03.247E-03,12E-03.576E-03.741E-03OCT 23 201420:3 4 s 39ANSYSR.L4.5.823E-0-1File: D： gdjsgt x t1NODAL SOLUT工ONSTEP=1 SUB =1 TI