7602000離心機(jī)計(jì)算說(shuō)明書(shū)中文

1、LW760 X 2000型臥式螺旋離心機(jī)計(jì)算說(shuō)明書(shū)廊坊市管道人機(jī)械設(shè)備有限公司 TOC o 1-5 h z 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)、啟動(dòng)轉(zhuǎn)鼓等轉(zhuǎn)動(dòng)件所需功率 (6)、啟動(dòng)物料達(dá)到工作轉(zhuǎn)速所需功率 (6)、克服軸與軸承摩擦所需功率 (7)、克服空氣摩擦所需功率 (8)、卸出物料所需功率 (8)、臥螺離心機(jī)功率確定 (10)、主電機(jī)選型與校核 (10)、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 (13)1、排渣能力計(jì)算 (13

2、)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)FrFC基本參數(shù)G g-1145J5Sj廳p名稱代號(hào)單位數(shù)值1轉(zhuǎn)鼓有效長(zhǎng)度Lm22轉(zhuǎn)鼓內(nèi)直徑Dm3轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速nrpm18004轉(zhuǎn)鼓與螺旋的轉(zhuǎn)速差nrpm305重力加速度gm/s26半錐角a087柱筒段沉降區(qū)長(zhǎng)度L1m8錐段長(zhǎng)度L2m9物料環(huán)內(nèi)徑r1m10轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑r2m11錐段小端出渣口半徑r3m12液層深度hm13固相密度P skg/m3200014液相密度P Lkg/m3105015液相粘度kg/m*s16臨界粒徑dea m717轉(zhuǎn)鼓質(zhì)量mKg315018左右支撐軸承處軸徑(外徑)d1(=d

3、2)m19左右支撐軸承處軸徑(內(nèi)徑)d3m20轉(zhuǎn)鼓壁厚tm21螺旋螺距入m生產(chǎn)能力計(jì)算1、分離因數(shù)被分離的物料在離心力場(chǎng)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 ,即:22Fc m r2r2Fr 二G mg g式中 m 離心力場(chǎng)中物料的質(zhì)量(kg)轉(zhuǎn)鼓角速度：2 n/60 188.5rad/sr2轉(zhuǎn)鼓內(nèi)半徑：r2 =380 mm將上述各數(shù)據(jù)代入可得分離因數(shù):22。188.50.38 .一。Fr 1378g9.82、生產(chǎn)能力本設(shè)計(jì)以2理論計(jì)算臥螺沉降離心機(jī)的生產(chǎn)能力 對(duì)于具有圓錐形轉(zhuǎn)鼓的螺旋型離心機(jī)，實(shí)際生產(chǎn)能力的計(jì)算公式可表達(dá)為:Q Vg (mVg 給定液體中作沉降式的極限沉降速度

4、：Vg d； g/18 (m/s)/h)(見(jiàn)離心機(jī)原理結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)計(jì)算)0.33590.3674de TOC o 1-5 h z 式中 修正系數(shù)：16.44 lL沉降當(dāng)量沉降面積，對(duì)于臥螺離心機(jī)，表達(dá)為：h21c 121cFr D Li(1- ) L2 (-)其中32 343s固相存度：s=2000kg/ m3l放相存度： l =1050kg /m兩相密度差L沉降沆降區(qū)的有效長(zhǎng)度：L沉降 1.081m ,為半錐角;tande臨界粒徑：de =7 m j液相粘度：=X 10 3 kg / m sLi 圓柱段轉(zhuǎn)鼓長(zhǎng)：L1 =L2 圓錐段轉(zhuǎn)鼓長(zhǎng)：L2 =轉(zhuǎn)鼓角速度： =s則，將上述各數(shù)據(jù)代入各式可得:

5、修正系數(shù):16.442000 105010500.335910 61.0810.36740.2重力沉降速度：vg d2g/18當(dāng)量沉降面積：Fr D L1(1可得離心機(jī)的生產(chǎn)能力：Q vg(2000 1050) 9.81 (7 10 6)2 。.八 5 / 3.13 10 5m/s18 0.81 101 21 21 2、)L2()4935.732 340.2 3.13 10 5 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

6、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)， 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Ni；(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 ;(5)卸出物料所需功率Ns。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. i 2.A v dmp 22 i 2dm J p2 p式中 v轉(zhuǎn)動(dòng)件線速度，m/s；Jp 轉(zhuǎn)動(dòng)件繞軸旋

7、轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量, pkg啟動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)件的平均功率Ni,為:ApNi 丁2000Ti式中Ti啟動(dòng)時(shí)間，假設(shè)工i00s;轉(zhuǎn)鼓角速度：=rad/s轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算：轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量2JD mrp式中m轉(zhuǎn)鼓總質(zhì)量，估算m3150kgr旋轉(zhuǎn)件平均旋轉(zhuǎn)半徑,r -r2 0.i9m2啟動(dòng)轉(zhuǎn)鼓等轉(zhuǎn)動(dòng)件所需功率:Ni2Ap Jp 3i50Ti 2000T；_220.i92 i88.5220.2kw 2000 i00啟動(dòng)物料達(dá)到工作轉(zhuǎn)速所需功率N2對(duì)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)間內(nèi)排出的z個(gè)組分中，各組分的質(zhì)量為mi

8、(kg/s),各組分在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)卸出的位置半徑為n,則使加入物料達(dá)到工作轉(zhuǎn)速所需的功率 N2為:z 22N2(kW)式中mi單位時(shí)間被分離各組分處理量，固相：m固 10000 2.78kg/s ,液相：m液 8.75kg / s 3600ri轉(zhuǎn)鼓內(nèi)各組分旋轉(zhuǎn)半徑:固相：嘀r2上 0.3175m,液相：r液0.3325m2z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：222 2222、mi r固mg r液188.5 (2.78 0.31758.75 0.3325 )N2-:22.16kw200020002000、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

9、力與摩擦表面間的相 對(duì)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(duì)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(lái)表達(dá)：f F1vl F2v2f F1dl F2d2N3 LJ- 10002000式中f軸與軸承間摩擦系數(shù)；取f=，滑動(dòng)軸承A1,滾動(dòng)軸承0A;vl、 v2分別為軸頸表面的線速度，m/s;Fi、F2分別為兩軸承處的支反力，N;di、d2別為兩軸承處的軸頸直徑，m；關(guān)于軸承支反力Fi、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

10、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 10 3R 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 103R 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:d1 d2 0.2m則克服支撐軸承摩擦所需的功率：N3f F1VlF2V21000fm (g+2 10 3R 2)d140002.19 kW、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

11、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(lái)計(jì)算：63 _ 4_ 4N4 11.3 100L (R R1 )式中0 空氣密度：常壓下取 0=m3 ;L轉(zhuǎn)鼓的長(zhǎng)度：L =2m轉(zhuǎn)鼓角速度： =s；-轉(zhuǎn)鼓外半徑：R=(見(jiàn)圖紙)Ri轉(zhuǎn)鼓中物料層的內(nèi)半徑：Ri ri =(見(jiàn)圖紙)克服空氣摩擦所需功率： 63 _ 4_ 4N4 11.3 10 oL (RoRi ) 8.86 kW、卸出物料所需功率Ns對(duì)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

12、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Ns和圓柱段消耗功率Ns,則總的卸料功率可以表達(dá)為：N5 Ns Ns、圓錐形轉(zhuǎn)鼓段推料功率計(jì)算對(duì)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)算公式如下：2L2 1 Ns msR r 2? R3r30.5 (f321) (R2r2) 丁 f3 f1 R r100022R r232式中ms每秒獲得的濕沉渣質(zhì)量：m； 2.78kg / s ；f2 沉渣與轉(zhuǎn)鼓壁間的摩擦系數(shù)：f2 0.

13、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(zhǎng)度：L2 0.955m;圓錐轉(zhuǎn)鼓大端半徑,R r2 0.38m;r圓錐轉(zhuǎn)鼓小端半徑，r r3 0.271m；螺旋導(dǎo)程，0.13m；g重力加速度，g 9.8m / s 。則圓錐段轉(zhuǎn)鼓的推料功率：N5 18.6 kW、圓柱段轉(zhuǎn)鼓推料消耗功率計(jì)算N . - 2RLi ff2f3( 2 4 2R2)5100022 R f2式中 ms每秒獲得的濕沉渣質(zhì)量：ms 2.78kg / s ；Li全部圓柱段長(zhǎng)度：Li 1.045m;R圓柱段轉(zhuǎn)鼓內(nèi)半徑：R 匕 0.38m；f2 沉渣與轉(zhuǎn)鼓壁間的摩擦系數(shù)，對(duì)圓柱段f2 0.06；f3 沉渣與螺

14、旋葉片間的摩擦系數(shù)，對(duì)圓柱段f3 0.05；螺旋導(dǎo)程，0.13m。則圓柱段轉(zhuǎn)鼓的推料功率：N5 2.6 kW則總的卸料功率：N5 N5 N5 18.6 2.6 21.2 kW、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(guò)程中消耗的功率。在啟動(dòng)階段消耗的總功率為：No N1 N3 N4 31.2 kW在運(yùn)轉(zhuǎn)階段消耗的總功率為：Nr N2 N3 N4 N5 54.7 kWI、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(lái)確定。離心機(jī)的額定功率為：N kNr

15、1.4 54.7 76.6 kW式中k皮帶傳動(dòng)效率，取。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(jiǎn)?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)際輸出最大扭矩：T實(shí) Fri S .物t ? .端帶輪?i 544.85NmT時(shí)間R9550P 9550 90K1王電機(jī)提供取大扭矩：T 576.85Nmn 1490得出：T實(shí)T滿足條件、副電機(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

16、進(jìn)行計(jì)算)則離心機(jī)的副電機(jī)軸功率為：N k(N3 N4 2N5) 1.4 (2.19 8.86 2 2.6) 22.84kW式中k皮帶傳動(dòng)效率，取。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典典 357Nmn 19902、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，見(jiàn)圖紙；i差速器 取38,見(jiàn)圖紙。螺旋最大扭矩：Tmax F螺旋 R 29874(0.375 ”271 )=9649.3 NmT 2式中F螺旋見(jiàn)有限元分析；R 螺旋錐段平均半徑,R o 2結(jié)果滿足條件。3、軸的

17、強(qiáng)度校核軸的強(qiáng)度計(jì)算有三種方法：1)按轉(zhuǎn)矩估算軸徑；2)按當(dāng)量彎矩近似計(jì)算；3)安全系數(shù)的精度校核計(jì)算。此螺旋支承軸既受彎矩也受扭矩，因按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算(1)支撐力Fi受力Fi為轉(zhuǎn)鼓總重量的一半，則3150 Fi 9.8 15450.75N2(2)彎矩圖18718.6Nm(4)扭矩P T 9550 - n式中P 輸出軸可能最大功率：P 90 kWn軸轉(zhuǎn)速：n 1490r/min代入數(shù)據(jù)得扭矩:丁 一-90-T 9550 576.85 N m1500由圖分析可得Fi受力處即為危險(xiǎn)截面處抗彎截面系數(shù)323140.1d3 14式中d1軸內(nèi)徑:d1 100mm ;d軸外徑:d 200mm。式中c

18、a 軸的計(jì)算應(yīng)力,代入數(shù)據(jù)得抗彎截面系數(shù):W 7.4 104針對(duì)危險(xiǎn)截面做彎扭合成強(qiáng)度校核計(jì)算。按第三強(qiáng)度理論，計(jì)算應(yīng)力M軸受白彎矩：MT軸受白扭矩：T=N m；W 軸的抗彎截面系數(shù)： W = 7.4 10 4 m3;折合系數(shù)，當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為堆成循環(huán)變應(yīng)力時(shí)=1;1對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許用彎曲應(yīng)力。查機(jī)械設(shè)計(jì)表15-1可知，對(duì)1Cr18Ni9Ti許用彎曲應(yīng)力=205MPa代入數(shù)據(jù)得計(jì)算應(yīng)力:ca25.4MPa205 MPa綜上，螺旋支承軸滿足強(qiáng)度要求。四、有限元分析1、排渣能力計(jì)算 22、Q 60 (RI3 ) n 螺充式中R出渣口外半徑，；r 3出渣口內(nèi)半徑，；螺物料移動(dòng)方向影響系數(shù)，取最大

19、 1;螺 cos( )/cos螺旋導(dǎo)程，取130mm充一一沉渣填充系數(shù)一般為，??；則，Q 60 3.1415926 0.13 30 1 0.2 2.44 m3/h 設(shè)固相密度s 2000 kg/m3則，Q 2.44 2000 4880kg2、參數(shù)計(jì)算向心力N壁面法向分力N壁面切向分力N泥漿與壁面摩擦系數(shù)摩擦阻力N螺旋推力N螺旋角度螺旋周 向摩擦阻力N載荷系數(shù)節(jié)點(diǎn)數(shù)每節(jié)點(diǎn)螺旋周 向摩擦 阻力每節(jié)點(diǎn)螺旋推力隹部螺旋圈數(shù)根據(jù)螺旋有限元加載計(jì)算部分傳數(shù)轉(zhuǎn)/秒片外邊線長(zhǎng)13806mm,螺旋片軸向長(zhǎng)度887mnm660450”5NSAF 2205壁520mm,意才630/080?450?2541025 4

20、、有限兀加載分析螺旋部分螺旋有限元模型用shell181單元?jiǎng)澐?，?8992個(gè)單元。軸承部分用梁?jiǎn)卧M。小端共228個(gè)節(jié)點(diǎn)，軸向力26964N ,周向力3229N國(guó)DDAX SOLUTION(AVG)CT * 299,25STEP-1 SUE -1 TIME=1 SEQV19汨含99.2 3 37E+O074E + 0Sa101E*09；135E+O9,169+06. 506E+03.642E+O0,11E + O9- 151E-4-D9File: D： gdjjs.2 = x_t中段共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)。變形轉(zhuǎn)鼓部分轉(zhuǎn)鼓離心液壓計(jì)算三、離心液li離心機(jī)工作好于轉(zhuǎn)聚中的液體和固體:h制房在再心力場(chǎng)作用下.將皓話由壁南大的師力，即著必調(diào)天