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本 科 毕 业 设 计题 目:600机械翻倒卸料离心机设计专 业:_机械设计制造及其自动化_班 级:_ _ _ _学生姓名:_ _指导教师:_ _毕业设计提交日期:毕业设计答辩日期:毕业设计任务书毕业设计题目:600机械翻倒卸料离心机设计毕业设计内容: 相关文献检索 计算说明书一份 1张0#装配图,2张零件图毕业设计专题部分: 刹车装置设计起止时间:指导教师: 专业:机械设计制造及其自动化 摘 要该毕业设计题目是机械翻倒离心机的设计。在老师的悉心指导下,我进行了转鼓壁的厚度计算,拦液板的计算,转鼓底的设计,功率计算和电动机的选择,传动皮带的设计及选择,主轴的设计和强度校核,轴承的选择,翻到架的设计和强度计算,刹车的结构设计和强度计算,翻倒传动部分的设计计算,和其它的一些设计计算。在设计中,我首先要了解到离心机的工作原理:先由控制电路接通带动转鼓转动的电动机,通过皮带的传动使转鼓转动,转鼓转动使物料固液分离,液体通过离心机底部的排液管流出,固体留在转鼓壁上,然后再由控制电路接通翻倒电动机使离心机翻转倒出固体,这样就完成了分离的整个过程,这也是我们设计必须明白的。然后使了解离心机的各个零部件的构造和它们的材料工艺要求。最后对离心机进行整体的评定。通过检测分析离心机(使用稳定性分析仪)在整个样品高速传输,对沉降或气浮(膏)进行概要分析,它描述了一个实用多元化的分散剂和乳液。它也阐明了如何使用推算出的结果,来估计在引力场中的分散性样品的稳定的货架寿命。配方优化,如选择合适的表面活性剂的水平,也证明了这种方法的实际应用“稳定或不稳定”,往往是要求在日常的生产过程中控制不同类型的分散(例如,颜料悬浮液,泥浆,农业化学和制药乳液)以及在研发部门的工作过程中处理新型添加剂的相关配方研发问题。稳定的含义,在很大程度上取决于某一特定产品的顾客要求。在一般情况下,可以被描述为“稳定”的化学变化或物理变化(至少对于一个给定的一段时间)后的质量。我们往往通过一些最直接的方法,如简单的“试管试验”来检测并通过肉眼或通过特殊的固定或移动传感器的分相对发生的现象进行分类和量化。而与肉眼观察相比传感器的应用,使实验结果更加客观的,并解决了很多肉眼观察结果无法解决问题,尤其是在相当稳定分散的情况下的计时问题。因此,一方面,经常采用间接方法确定颗粒大小或电泳迁移率与稳定段米。尽管测量的问题,尤其是较高和非常高的体积浓度,得到的结果让没有直接的稳定性参数,如选择沉淀或悬浮速度计算。另一方面,分层现象可能被加快离心机手段和记录的粒子浓度的变化,在以整个样本量为离心时间的功能将提供有关粒子迁移的信息相对应,沉淀与分散稳定性。我们往往通过一些最直接的方法,如简单的“试管试验”来检测并通过肉眼或通过特殊的固定或移动传感器的分相对发生的现象进行分类和量化。而与肉眼观察相比传感器的应用,使实验结果更加客观的,并解决了很多肉眼观察结果无法解决问题,尤其是在相当稳定分散的情况下的计时问题。因此,一方面,经常采用间接方法确定颗粒大小或电泳迁移率与稳定段米。尽管测量的问题,尤其是较高和非常高的体积浓度,得到的结果让没有直接的稳定性参数,如选择沉淀或悬浮速度计算。另一方面,分层现象可能被加快离心机手段和记录的粒子浓度的变化,在以整个样本量为离心时间的功能将提供有关粒子迁移的信息相对应,沉淀与分散稳定性。关键词: 离心机;转鼓壁;转鼓底;主轴;AbstractThe graduation project entitled machine overturned centrifuge design. I was the drum wall thickness, the board of the bar, the drum at the end of the design, calculation and electrical power of choice, transmission belt of the design and selection, Spindle in the design and strength check, bearing the choice, turn-the design and strength, braking and intensity of the structural design, overturned part of the design of transmission, and a number of other design and calculation. Zhang jianwei teacher the guidance of well。 In the design, I would first need to understand that the centrifuges working principle: first control circuits connected to the motor rotating drum driven by the belt drive to drum rotation, rotating drum so that materials from solid to liquid, liquid by centrifugal - Ranked at the bottom of the outflow of liquid, solid remain in the drum wall, and then overturned by the motor control circuits connected centrifuges to Dispose of solid turnover, thus completing the separation of the whole process, which is designed to be Understand. And then to the various components of centrifuges to understand the structure and process their materials requirements. Finally, the centrifuges to conduct an overall assessment。The analysis of sedimentation or flotation (creaming) by detecting the transmission profile over the entire sample height in an analytical centrifuge (using a Stability Analyzer) is described and illustrated for a diverse range of practical dispersions and emulsions. It is also illustrated how to use extrapolated results to estimate dispersion shelf life stability for samples in a gravitational field. Formulation optimization, such as choosing appropriate surfactant levels, is also shown to be a practical application of such methods.Stable or unstable, that is often the question asked in the daily production quality control of different types of dispersions (e.g., pigment suspensions, slurries, agro-chemical and pharmaceutical emulsions) as well as in R&D departments dealing with new additives or formu-lations. The definition of the meaning of stability depends very much on the customer requirements for a given product. In general, stable may be described as the quality of being free from change or variation (at least for a given time period)If we are dealing with disperse systems, such as suspensions or emulsions, instability phenomena are, on the one hand directly related to a possible migration of particles (sedimentation, flotation), or on the other hand, to changes in particle size distribution (e.g., due to particle interaction) followed over the total length of the cell containing the dispersion and auto-matically determines the time dependence of the position of the interface particle free fluid=suspension or sediment by a special algorithm. Results are presented which demonstrate stability prediction at a very accelerated rate for different dispersions at their original concentra-tion. It will be shown furthermore that the recorded transmission profiles allow one to characterize dispersed particles regarding smallest deviations in size and to quantify the degree of polydispersity at high volume concentrations.Key words :Centrifuges; Drum Wall; Spindle;目 录第一章 绪论11.1离心机概述11.2三足离心机市场发展21.3原始数据3第二章 离心机转鼓的强度计算42.1转鼓强度计算与校核42.1.1体壁厚的计算42.1.2液板壁厚计算52.2所有回转件质量、质心及转动惯量计算62.2.1拦液板直边段62.2.2拦液板锥形段62.2.3转鼓壁72.2.4加强箍72.2.5转鼓82.2.6总体计算9第三章 功率计算与电机的选择103.1功率的计算与电机的选择10第四章 皮带传动的设计与校核134.1皮带及皮带轮的设计计算134.1.1材料的选择134.1.2设计步骤134.2带轮的设计154.2.1强度的计算及校核154.2.2接触强度公式校核18第五章 主轴的设计计算205.1主轴的结构设计205.1.1选择的材料与设计计算要求205.1.2轴的结构设计205.2主轴的受力分析215.2.1根据受力列方程215.2.2主轴的强度校核215.3轴承的选择、设计及寿命校核235.3.1轴承选择235.3.2确定轴承的径向载荷R1和R2245.3.3确定轴承的轴向载荷A1、A2245.4主轴临界转速计算265.4.1计算阶梯轴的当量直径265.4.2临界转速26第六章 翻倒架的设计计算276.1一些固定件的质量、质心计算276.2翻倒架的强度计算296.3右轴的结构设计与强度计算316.3.1右轴结构设计316.3.2右轴的受力分析316.3.3右轴的静强度安全系数校核326.3.4右轴的校核及所选轴承的校核336.4键的校核35第七章刹车的结构设计与强度计算377.1制动系统的选择377.2带式制动器的强度校核377.2.1摩擦面的比压校核377.2.2钢带拉伸应力的校核38第八章 翻倒传动部分的设计与计算398.1活塞杆的计算398.1.1确定d值398.3.2纵向弯曲轴向应力的计算398.3.3活塞杆的强度计算41总结42参考文献44感谢45沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 绪论第一章 绪论1.1离心机概述机械翻倒卸料离心机是在三足式离心机的基础上,经过改良设计而成的。他保留了三足式离心机的造价低廉,抗震性好,结构简单,操作方便等优点。机械翻倒卸料离心机对比三足式离心机新增了翻到架的设计,采用机械反倒卸料的方式,简化了操作的过程,降低了劳动强度,提高了工作效率。广泛应用于松散晶体物料的分离脱水及化工,轻工,食品等行业。三足离心机又称三足式离心机,因为底部支撑为三个柱脚,以等分三角形的方式排列而得名。三足离心机是一种固液分离设备,主要适用于固液二相分离。如图1-三足式离心机:其主要由转鼓、机壳、弹簧悬挂支承装置、底盘和传动系统等零部件组成。三足式离心机是应用最广的过滤式离心机,它对物料的适应性强,可以用于成件产品的脱液,也可以用于各种不同浓度和不同固相颗粒粒度的悬浮液的分离、洗涤脱水。对于一些细粒级难分离悬浮液在无合适的分离设备时,也可以用三足式离心机分离,因为在低速下或停车后卸除料渣时,结晶晶粒破碎小。机器安装在弹性悬挂支承上,质量中心低,机器运转平稳,结构简单,制造容易,安装方便,操作维护易于掌握。特殊结构的密封防爆裂型三足式离心机可用于分离易燃、易爆的悬浮液或应用于工作环境有防爆要求的场合。三足式离心机由于是间歇过滤操作、周期长、单机生产能力低,主要用于中小型的生产规模,用于固体颗粒粒度大于5m、浓度5%75%悬浮液的分离以及成件产品、金属制品的脱液。三足式离心机的工作原理:离心机通过高速旋转,产生强大的离心力,其离心分离系数通常是重力加速度的上百倍,上千倍,上万倍,因此分离速度很快,但是由于不同的物料性质差异很大,所以形成了各种不同规格的离心机,一般固体和液体进行分离的离心机转速在3000转以下,颗粒更细,密度差更小的混合液则需要转速在800030000之间的离心机进行分离,而像铀的浓缩分离则需要更高转速的离心机。1.2三足离心机市场发展三足式离心机是用途最广泛离心机,从第一台离心机开始,广泛用于各行各业,至今天仍在全世界范围内广受欢迎,其造价低廉,抗震性好,结构简单,操作方便。然而,随着离心分离技术的逐步提高,卧式螺旋沉降离心机(以下简称卧螺离心机)和卧式螺旋过滤离心机(以下简称过滤机)的技术的不断成熟和完善,在很大方面,对三足离心机构成了严重的市场替代威胁。首先:在工作效率上,无论是卧螺离心机还是过滤机,其都是连续工作,工作效率比三足离心机大大提高。其次:在分离效率上,卧螺离心机和过滤机,其因其材质及加工工艺较三足离心机都有明显的优势,分离因素大大高于三足离心机,因此,分离效率较三足离心机提高约有23倍。第三:在卧螺离心机和过滤机技术窗户纸的捅破,市场竞争的激烈,进口离心机产品已经远远无法保持其超额利润的殿堂。众多进口离心机厂家产品价格纷纷跳水。国内一些注重技术开发的厂家对卧螺离心机和过滤机等高端机型的技术的掌握,也取得了显著的成就。在国内市场上,与进口厂家已经展开了激烈的角逐,且并不一味落败。由于我国国内使用离心机的客户,绝大多数因其产品技术含量低,利润率不高,劳动密集型企业,因此,还无法大面积使用卧螺离心机和过滤机。纵观国外离心机发展历史,本人,大胆推测,在不远的10年内,卧螺离心机和过滤机将对三足离心机构成越来越严重的威胁。其将分割三足离心机40%以上的市场。国内,以三足离心机为主要产品的生产厂家,如果在10年内不能够升级产品线,逐步淘汰落后产能产品,在10年后,其市场生存环境将异常艰辛。1.3原始数据转鼓直径: 600mm工作转速: 1200r/min物料密度: 1.0510kg/m最大加料量: 115k g启动时间: 60120s固液比 : 1:1设计专题: 刹车组件设计56沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 离心机转鼓的强度计算第二章 离心机转鼓的强度计算2.1转鼓强度计算与校核2.1.1体壁厚的计算 转鼓材料:不锈钢(1Cr18Ni9Ti)1 密度:0=7.9103Kg/m3 离心机转鼓:mm 转速:n=1200 r/min 0=7.9103(503.14)29.8=11.15MPa (2-1) 0由筒体自身质量高速旋转引起的环向应力。 取鼓壁开孔直径 d=6mm 开孔间距 t=18mm (2-2) 开孔削弱系数。 t孔的轴向或斜向中心距(两者取小值)。 d开孔直径。 (2-3) (2-4) 物料的密度10 =2.8mm (2-5) K转鼓的填充系数 K=0.36 焊缝系数 许用应力。 取 ns=2.0 nb=3.5 =100MPa所以取=3mm2.1.2液板壁厚计算 材料同转鼓选用:1Cr18Ni9Ti4 挡液板壁厚按圆锥形转鼓计算 (2-6) 转鼓材料的密度,kg/m3 转鼓材料的许用应力Pa 焊逢系数 按100%探伤=1 =0.134 (2-7) (2-8) =0.21mm 所以取=3mm2.2所有回转件质量、质心及转动惯量计算2.2.1拦液板直边段 (2-7) (2-8)2.2.2拦液板锥形段 根据图3-1 图3-1 拦液板锥形段 (2-9) (2-10)2.2.3转鼓壁 根据图3-2图3-2 转鼓壁结构图 (2-11)2.2.4加强箍 (2-12) (2-13)2.2.5转鼓图3-3 转鼓结构简图 将图3-3其分段计算 (1)空心圆柱体: (2-14) (2-15) (2)圆台体: (2-16) (3)圆筒体: (2-17) (4)圆台体: (2-18) (2-19) (5)圆锥块: (2-30) (6)空心圆台体: (2-31) (7)圆筒: (2-32) 2.2.6总体计算 总质量: 总质心: Z=18.97kg总转动惯量: 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 功率的计算第三章 功率计算3.1功率的计算与电机的选择(1)启动转鼓等转动件所需的功率(达到工作转速所需的功率) (3-1):绕轴旋转的转动件的转动惯量,启动时间 离心机的角速度, (2)启动物料达到工作转速所需的功率所设计的为间歇加料离心机,考虑加料时物料搅动和流动阻力损耗能量,故功率增加,以损耗系数 则 (3-2)式中 : 每次加料得到的滤液质量 kg 滤渣层内半径 m 滤渣层外半径 m 每次加料得到的滤液的质量 kg 滤液排除位置半径 m 则由 即由滤渣的转动惯量: (3-3) 滤液的转动惯量: (3-4)故:(3)克服轴与轴承摩擦所需要的功率 (3-5)式中:轴承的摩擦系数, 对于滚动轴承()设 轴颈及其他的总质量 转鼓及其他的总质量 kg 偏心距,间歇式过滤离心机 m 主轴承上受到得总载荷力所以 (3-4) N且因为 设 式中:转鼓的长度 常压下取 (5)轴功率间歇操作的离心机:启动阶段消耗的功率:N=1.68+3.729+0.74+0.46=6.609kw分离阶段:过滤阶段: 因为离心机启动阶段消耗的功率最大,由此选电动机6。 选额定功率:4kw 固定转速为:1440r/min 电机型号为:Y112M4 质量:沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第四章 皮带传动的设计与校核第四章 皮带传动的设计与校核4.1皮带及皮带轮的设计计算4.1.1材料的选择 皮带轮选用14:铸铁0=7.0103kg/m34.1.2设计步骤(1)设计功率Pd查3P13-11表13-1-10,得Pd=1.3x11=14.3由电机的选择可知 P=11 Kw查3 P13-12表13-1-11,KA=1.3(工作时间为1016小时)(2)带型 根据Pd=4.8kw n1=1440r/min 选用普通V型A带 dd1=112140mm 取 dd1=125mm dd1小带轮基准直径(3)传动比 i=1.217 取 0.01i=1.dd2=125mm(4)带速V: V=3.141001440/601000=7.31Vmax (4-1) Vmax=2530(m/s)(5)初定中心距aa 0 .7(dd1+dd2)aa2(dd1+dd2) 158a0120o(9)单根V带额定功率 P1=2.82 kw(10)K包角的修正系数 K=0.99 KL带正修正系数KL=0.93 P=1.32 P=0.09V带根数Z Z=4.8/(1.3+0.09)10.91=3.7 (4-3) 所以Z=4(11)单根V带初张紧力 F0=520+mv2=107.84N m单根V带的质量:m=0.1kg/m(12)作用在轴上的力Q Q=2F0Zsin=2107.844sin176.7/2=862.36 N (4-4)(13)轮宽B B=(Z-1)e+2f Z轮槽数 e槽间距 其累积误差不得超过0.8m e=15+1.3fmin=9B=(4-1)15+210=65mm(14)带轮槽形状尺寸 bd=11mm b13.2mm hamin=2.75mm hfmin=8.7mm =6mm4.2带轮的设计 由于V=7.31m/s弯曲强度增大程度,设计时以弯曲强度行计算确定带轮尺寸,然后按接触5。Mn (4-5)式中: 其中: 因为是电机驱动载荷有轻微冲击试选载荷系数: 因为带轮相对其轴的支撑为不对称位置 Z1=20 则 =450-650MPa 取 =550MPa 又因为 Lh取16小时,为两班制 则 又因为 则 将各数据代入公式得 (4-6) 则取3 又=2.0 则 所以 因为 =446.39N/mm100N/mm 则 根据插入法 得 则 K=1.251.1261.11.19=1.84 取 用第二系列 取 =3.5 则 K: 1.25 1.15 1.1 1.226 1.19 则 K=1.88 因此 满足强度要求4.2.2接触强度公式校核 (4-6) 式中 : K=1.88 取 i=u=7 1.4410 则 因此 则 =1010.97MPa 因此带轮满足接触强度要求。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 主轴的设计计算第五章 主轴的设计计算5.1主轴的结构设计5.1.1选择的材料与设计计算要求(1)轴的设计满足下列几个方面的要求I合理的结构设计 II足够的强度 III必须的刚度和振动稳定性以及良好的制造加工工艺性能(2)选材1、选择45钢,调质处理。2、根据需要,轴一般经过热处理或者表面强化处理,以提高其力学性能,耐磨性及加工性能等综合机械性能。在一般情况下,合金钢和碳钢的弹性模量相差不大,故采用合金钢不能提高轴的刚度,故选用45钢并做调质处理。5.1.2轴的结构设计 a.拟定轴上零件的装配方案。 b.根据轴向定位的要求,确定轴的各段直径和长度。 图5-1 主轴结构简图5.2主轴的受力分析5.2.1根据受力列方程 (5-1) 其中: 代入方程解得: 根据图5-1画弯矩、扭矩: 5.2.2主轴的强度校核(1)载荷计算 总轴向力 P=G物+G鼓+G轮+G轴=60+(10+22.5+21.44)+25.61+6.369.8=1430N 偏心载荷 e=D/1000=0.6103mm M= (G物+G鼓)e=(10+22.5+21.44+60)0.61039.8=0.670N.m 轴传递扭矩 T=95505.5/1500=35n.m 转鼓的离心力 Fr=mw2e=(10+22.5+21.44)15720.6103=798N (5-2) =w/t=15780=1.9625 轴的扭矩 T=35N.m 压轴力 Q=1298N R1+R2+Fr=Q Q+105+R1171+M+Fr258.3=0 R1+R2+798=1298 1298105+ R1171+670+798258.3=0 解得: R1=1983N, R2=2430N 根据第四强度理论 Mca = (5-3) Mca1=139.62N.m Mca2=80.26N.m 1289=R1+R2798-1298105+ R1171=798258.3+670 解得: R1=465N R2=1631N 经以上计算分析第一种情况的支坐反力大,所以要按第一种方法计算。(2)按弯矩合成应力校核强度 W1=/320.0552=0.00006325m3 W2=/320.0452=0.00008941 m3 ca1=M ca1/W2=136.29/0.0000016325=8.34MPa ca2=M ca2/W2=80.26/0.000008941=8.9 MPas 所以合格。5.3轴承的选择、设计及寿命校核5.3.1轴承选择(1)基本尺寸 选择轴承型号:4621013 D=90mm B=20 (2)基本尺 选择轴承型号:46408 D=80mm B=19 5.3.2确定轴承的径向载荷R1和R2 已知 解得: 5.3.3确定轴承的轴向载荷A1、A2(1)已知转鼓和物料的总质量 m=126.43kg 因为 F=mg=1239.1N(2)附加轴向力的确定 (5-6)(3)轴向力的确定 (4)计算两轴承的当量载荷 可查得 载荷系数 .2 所以 查3得: 所以 静载荷安全系数为 (5)确定轴承寿命 按轴承的受力大小计算 寿命系数取 (5-7) 轴承每天工作16h,则轴承工作天数: n=168152.7/16=1050.9(天) 所以轴承A、B都合格。5.4主轴临界转速计算5.4.1计算阶梯轴的当量直径 dv=37.92mm -经验修正系数 取为1.0945.4.2临界转速 nc1= =10085r/min1200r/min (5-8)设计为刚性轴应满足n0.75nc1=0.75x10085=7563.75r/minn=1200r/min 所以此轴处于稳定状态沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第六章 翻倒架的设计计算第六章 翻倒架的设计计算6.1一些固定件的质量、质心计算 a.电机:型号Y112M4 m1=43kg b.电机座 相对鼓底质心位置 c.离合器: d.小带轮 e.大带轮 f.翻倒架 g.上机壳 图6-1 上机壳结构简图 =55.39kg (6-1) h.下机壳 图6-2 下机壳结构图 i.轴承支座 j.轴 k.法兰 l.减震器 总质量(不含物料) 翻倒架的位置,即未加物料的整个离心机质心 (6-2)6.2翻倒架的强度计算 材料HT200 查机设3-1 P3-1-35将翻倒架看作一个均布载荷作用。均布载荷总质量:M=846kg 总质心:Zs=0.142mT扭= T翻+ T摩=1.1 T翻=73N.m R1=R2=M =R1x-0.5qx2=2157.7N.m将整个底面分为三部分:以底面为基准面段:A1=2000mm2 x1=50mm Z1=110mm段:A2=1600mm2 x2=10mm Z2=60mm段:A3=1000mm2 x3=25mm Z3=10mm整个型心坐标:mm (6-3)mm查机设3-1 P1-106表惯性矩I= 抗弯截面模量Wz= 抗弯矩组合的第三强度理论核算 (6-4) 取nb=2.5MPa 所以 翻倒架强度满足要求。段:A2=1600mm2 x2=10mm Z2=60mm段:A3=1000mm2 x3=25mm Z3=10mm整个型心坐标: 鼓翻倒架强度满足要求。6.3右轴的结构设计与强度计算6.3.1右轴结构设计 材料:45号钢 调质处理。 图6-3 右轴结构简图6.3.2右轴的受力分析 图6-4 右轴受力分析图 计算弯矩 (6-5) 取: 6.3.3右轴的静强度安全系数校核 (6-6) 图6-4 a图截面: 其中 材料的屈服极限18: 静强度安全许用系数=1.5 代入公式: 图6-4 b图截面: 所以右轴的静强度符合要求6.3.4右轴的校核及所选轴承的校核 (1)第I轴的转矩为: 径向力: (6-7) 轴向力矩: 计算支撑反力 由水平受力图6-4 c,得 (6-8) 水平弯矩: (6-9) 垂直弯矩: 合成弯矩: 按脉动循环处理,取=0.6 按弯扭合成应力校核轴的强度由于图6-4 a截面是轴上承受最大计算弯矩的截面,图6-4 b截面承受的计算弯矩不是最大,但是其轴径最小,故需要校核图6-5、图6-6截面的强度 图6-4 a截面的计算应力为 因右轴轴的材料为45号钢,调质处理,又因为17,查得许用弯曲应力 所以安全。 (2)校核: 合成支反力 所产生的轴向力查15 得 7得 ,所以左紧右松 计算当量动载荷P: , 故取 X1=0.1,Y1=0 故取 X2=0.3,Y2=0.7 由9得 计算轴承寿命,选取与其轴承寿命为,因为P1P2,所以按P2计算 由
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