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安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 1 緒論 1.1 磁性材料 1.1.1 磁性材料工業(yè)現(xiàn)狀 1、 產(chǎn)品產(chǎn)量和產(chǎn)值不適配 目前，我國的磁性材料工業(yè)在產(chǎn)量方面已經(jīng)初具規(guī)模，根據(jù)本行業(yè)協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)，1998年我國的永磁鐵氧體銷售量約11.5萬噸（其中粘結(jié)鐵氧體0.5萬噸），出口約6.5萬噸。軟磁鐵氧體銷售量約4.2萬噸（其中偏轉(zhuǎn)磁芯約1萬噸），出口約1萬噸。稀土釹鐵硼成品銷售約4100噸，鋁鎳鈷約2000噸。中低檔產(chǎn)品占據(jù)了較大的國際市場，但在高檔產(chǎn)品方面還沒有形成較強(qiáng)的實(shí)力，缺少國際競爭能力。從行業(yè)整體來看，我國的磁性工業(yè)與國外先進(jìn)國家相比，存在著管理水平低、制造工藝落后，產(chǎn)品質(zhì)量差和產(chǎn)品檔次低的問題。 2、磁性產(chǎn)品性能偏低 國內(nèi)的磁性材料產(chǎn)品的大部分集中在低檔次，缺少參與國際市場競爭的能力。另外，價(jià)格低廉，贏利極微薄。永磁鐵氧體以揚(yáng)聲器磁體為主，產(chǎn)品性能在Y30以下。電揚(yáng)磁瓦的性能在Y30H－1，但大批量生產(chǎn)時(shí)性能不夠穩(wěn)定。軟磁鐵氧體的產(chǎn)品集中在消費(fèi)類產(chǎn)品，工業(yè)類磁芯的產(chǎn)量較少。大批量生產(chǎn)的功率鐵氧體材料的性能相當(dāng)于日本TDK產(chǎn)品的PC30版號；高磁導(dǎo)率鐵氧體的μ在6000左右。少數(shù)企業(yè)能小批量生產(chǎn)PC40牌號和磁導(dǎo)率達(dá)到10000以上的產(chǎn)品。釹鐵硼磁體的生產(chǎn)性能一般在N35左右（磁能積為35MGOE），N40以上和高矯頑力牌號N38H。N32SH的只有少數(shù)企業(yè)能生產(chǎn)。國外推出的新牌號已經(jīng)達(dá)到N50，N48H。 3、生產(chǎn)工藝和設(shè)備相對落后 目前，我國的磁性材料專用設(shè)備銷售總額達(dá)到1.43億元，能提供成套成線的磁性材料生產(chǎn)設(shè)備?！笆濉逼陂g我國磁性材料的性能和檔次將會(huì)有新的提高，同時(shí)，由于國內(nèi)外競爭激烈，要求產(chǎn)品成本不斷降低。為此，磁性材料專用設(shè)備應(yīng)開發(fā)自動(dòng)化程度高，低能耗和高效率的設(shè)備。工裝設(shè)備的改善，可使磁性產(chǎn)品提高一個(gè)檔次，采用自動(dòng)化程度高的連續(xù)生產(chǎn)線，能減少人為因素的影響，保證產(chǎn)品的一致性。 1.1.2 我國磁性材料工業(yè)發(fā)展前景 磁性材料是各種電子產(chǎn)品主要的配套產(chǎn)品，無論是消費(fèi)類家電產(chǎn)品和工業(yè)類整機(jī),如計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備、汽車以及國防工業(yè)均離不開磁性材料。據(jù)專家分析，世界磁性材料市場將以15%的年增長率發(fā)展，我們在表2列出各類磁性材料世界增長情況。今后5年內(nèi)，中國的磁性材料工業(yè)主要將在質(zhì)量和性能方面得以提高，在產(chǎn)量方面增長的速度會(huì)較慢。同時(shí)，一些發(fā)達(dá)國家以及港臺地區(qū)的磁性材料工業(yè)向中國轉(zhuǎn)移?？偖a(chǎn)量要突破預(yù)測的數(shù)字。 1、世界磁性材料市場發(fā)展 現(xiàn)在世界汽車產(chǎn)量為4900萬輛左右，按每輛汽車使用電機(jī)數(shù)從目前的20只，到2005年增加到30只，預(yù)測需要電機(jī)從8億只增加到16億只。隨著汽車生產(chǎn)量和使用揚(yáng)聲器數(shù)量的增加，汽車用的揚(yáng)聲器產(chǎn)量從目前的1.6億只增加到2.3億只，增加的量均在1倍左右。預(yù)測需要鐵氧體永磁從目前的15萬噸增加到25萬噸。從發(fā)展看，亞太地區(qū)的產(chǎn)量將增加較快。 由于汽車向小型化和輕量化發(fā)展，以及為了保護(hù)環(huán)境采用非汽油驅(qū)動(dòng)汽車，需要應(yīng)用新材料提高電機(jī)的功能和減小尺寸，促使各向?qū)辰Y(jié)釹鐵硼磁體的發(fā)展將會(huì)加快。假如，汽車中有50%采用粘結(jié)釹鐵硼磁體，如雨刷電機(jī)、窗沖洗電機(jī)、反光鏡電機(jī)、門鎖和座位調(diào)節(jié)電機(jī)等方面應(yīng)用，就需要粘結(jié)釹鐵硼磁體102克／輛。到2005年，世界生產(chǎn)汽車以5540萬輛計(jì)算，就需要粘結(jié)釹鐵硼磁體5540噸。估計(jì)到2005年世界永磁體的產(chǎn)值將超過100億美元。 計(jì)算機(jī)發(fā)展帶動(dòng)了相關(guān)配套元件的發(fā)展，磁盤、光盤驅(qū)動(dòng)器和打印機(jī)驅(qū)動(dòng)頭是西使用釹鐵硼最大的一個(gè)方面。顯示器需要各種高檔次鐵氧體軟磁、多媒體音響對永磁材料的需求量也是很大的。隨著信息時(shí)代到來，近幾年工業(yè)發(fā)達(dá)國家正形成計(jì)算機(jī)進(jìn)入家庭的熱潮。據(jù)美國市場調(diào)查，1996年全世界家用PC機(jī)總銷量達(dá)2000萬臺，2000年將達(dá)4000萬臺，2005年約達(dá)8000中。通訊業(yè)的發(fā)展，電話和移動(dòng)電話裝置需要越來越多的抗干擾磁芯、片式微型化電感，以及傳聲器和揚(yáng)聲器，這對軟磁和永磁材料帶來了良好的市場。 總之，從市場發(fā)展看，到21世紀(jì)全球市場發(fā)展將比目前翻一番，相應(yīng)的磁性材料發(fā)展前景是樂觀的；但是，信息產(chǎn)業(yè)革命的發(fā)展需求是高檔磁性材料配套，所以落實(shí)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略，開發(fā)高檔磁性材料產(chǎn)品占領(lǐng)國際市場是當(dāng)務(wù)之急的頭等大事。 2、國內(nèi)磁性材料市場發(fā)展 根據(jù)原電子部的21世紀(jì)規(guī)劃目標(biāo)來看，電子產(chǎn)品的趨勢大約總體在15%。規(guī)劃目標(biāo)程控交換機(jī)80000萬線、移動(dòng)通信電話手機(jī)3000萬部、彩電6000萬臺、黑白電視機(jī)1500－1600萬臺、錄像機(jī)440萬部。根據(jù)汽車行業(yè)的發(fā)展，規(guī)劃“九五”末產(chǎn)量達(dá)400萬輛，其中轎車120－130萬輛，預(yù)計(jì)配套電機(jī)1500萬套。品種有搖窗電機(jī)、空調(diào)電機(jī)、油泵電機(jī)、儀表電機(jī)、門鎖電機(jī)、刮水器電機(jī)、散熱風(fēng)扇電機(jī)、起動(dòng)電機(jī)及發(fā)電機(jī)。預(yù)計(jì)2005年摩托車總產(chǎn)量突破1500萬輛，需要起動(dòng)電機(jī)1000萬套／年。據(jù)電聲行業(yè)的發(fā)展規(guī)劃，21世紀(jì)初國內(nèi)市場將需揚(yáng)聲器12億只，受話器3.6億只，耳機(jī)300萬付。世界電聲器件市場需要配套揚(yáng)器33億只，送受話器約4億只，傳聲器約2.9億只,要滿足和達(dá)到配套能力，磁體需要量是很大的。 隨著環(huán)境保護(hù)的要求，發(fā)展無油汽車、摩托車是世界發(fā)展方向，這將對稀土永磁體的發(fā)展帶來廣闊的市場。為了減少發(fā)電廠二氧化硫的排放量，國際上實(shí)施“綠色照明工程”來節(jié)電，從而達(dá)到減少發(fā)電量；所以節(jié)能燈的應(yīng)用在國外發(fā)展很迅速，這也是我國的一項(xiàng)重大工程。節(jié)能燈的發(fā)展，需要使用大量高檔的鐵氧體軟磁濾波磁芯、抗干擾磁芯等；根據(jù)專家分析，如我國全面推廣使用節(jié)能燈，需求量將在5億支左右。 根據(jù)本行業(yè)的專家分析，2005年本行業(yè)鐵氧體永磁市場將達(dá)到21萬噸左右，鐵氧體軟磁市場將達(dá)到9.4萬噸左右，稀土磁體約8000噸。按行業(yè)的發(fā)展來看，這些指標(biāo)有可能達(dá)到。 總之，21世紀(jì)是中國磁性材料工業(yè)發(fā)展的世紀(jì)。根據(jù)市場發(fā)展的需要，今后中國的磁性材料工業(yè)應(yīng)該重視以下幾點(diǎn)。 （1）消費(fèi)類產(chǎn)品有市場，但價(jià)格將下降隨著消費(fèi)類產(chǎn)品的價(jià)格影響，磁性材料行業(yè)的價(jià)格競爭將很激烈，會(huì)淘汰一些小企業(yè)，大型集約化公司在競爭中聯(lián)合組建增多。揚(yáng)聲器用的中低檔磁體預(yù)計(jì)需量增加,彩電用的UE型磁芯和小磁芯出口量會(huì)增加，但價(jià)格下降。 （2）工業(yè)類產(chǎn)品是主導(dǎo)市場汽車、通訊、計(jì)算機(jī)工業(yè)發(fā)展，帶動(dòng)國內(nèi)高檔磁性材料的發(fā)展。企業(yè)應(yīng)該重視科技進(jìn)步和技術(shù)改造，使產(chǎn)品的檔次能上一個(gè)新臺階。鐵氧體永磁要有陶8以上的產(chǎn)品,鐵氧體軟磁應(yīng)有PC40產(chǎn)品和高導(dǎo)磁材料（大于1000），釹鐵硼磁體要生產(chǎn)N38以上材料，另外粘結(jié)磁體的開發(fā)生產(chǎn)要加快發(fā)展。 1.1.3 磁性材料的生產(chǎn)工藝 圖1濕法生產(chǎn)車間工藝示意圖 磁性材料的生產(chǎn)方法一般有兩種,主要是干法生產(chǎn)和濕法生產(chǎn)。磁性材料濕法生產(chǎn)的裝置布置原理如圖1，其各裝置布置順序關(guān)系如圖2。磁性材料濕法生產(chǎn)和干法生產(chǎn)的主要工藝流程分別如圖3、圖4所示，兩種生產(chǎn)工藝的主要區(qū)別在于是否加水和勻，其次是原料上的區(qū)別。相比較，干法生產(chǎn)和濕法生產(chǎn)的主要優(yōu)缺點(diǎn)與區(qū)別，如下： 圖2 濕法生產(chǎn)車間布置圖 鐵鱗＋添加劑→球磨機(jī)(粉碎及和勻) →造球(加少量的水) →鏈靡機(jī)(預(yù)氧化) →回轉(zhuǎn)窯(燒結(jié)成型) →直徑為6～8毫米的球體 圖3 磁性材料干法生產(chǎn)主要工藝流程 鐵紅＋添加劑→一次攪拌桶(加85%～90%的水) → 球磨機(jī)(粉碎及和勻) →二次攪拌桶→膠泵(定量) →回轉(zhuǎn)窯(燒結(jié)成型) →直徑為6～8毫米的球體 圖4 磁性材料濕法生產(chǎn)主要工藝流程 一、 干法生產(chǎn)的缺點(diǎn)： 1.由于其原料主要是連鑄機(jī)和初軋機(jī)的氧化鐵皮，主要成分是四氧化三鐵，而鐵氧體的主要成分是三氧化二鐵；所以原料的純度不高。直接經(jīng)球磨機(jī)粉碎和勻，達(dá)到的效果比較差。 2.最后所得的直徑為6～8毫米的球體，大小相對并不均勻，導(dǎo)致生產(chǎn)出的磁性材料性能并不穩(wěn)定。 3.預(yù)氧化用的鏈靡機(jī)在工作中會(huì)產(chǎn)生大量的灰塵，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。 二、 濕法生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)： 1.由于其原料主要是冷軋酸洗后產(chǎn)生的廢物，所以原料的性能很穩(wěn)定。 2.球磨機(jī)粉碎和勻的前后都加水充分?jǐn)嚢?，即濕法球磨的和勻磨碎效果很好? 3.最后所得的直徑為6～8毫米的球體，大小均勻，生產(chǎn)出的磁性材料性能也穩(wěn)定。 在現(xiàn)代的新濕法生產(chǎn)工藝中，又在回轉(zhuǎn)窯燒結(jié)成型前加入了沉降離心機(jī)，經(jīng)離心機(jī)離心分離后，含水量減少到30～35％，大大節(jié)省了燒結(jié)蒸發(fā)中所需的能源，對節(jié)能與環(huán)保作出了巨大的貢獻(xiàn)。 1.2 離心機(jī)概況 1.2.1 離心機(jī)的應(yīng)用及其發(fā)展 離心分離是利用離心力對液一固、液一液一固、液一液等非均相混合物進(jìn)行分離的過程。實(shí)現(xiàn)離心分離操作的機(jī)械稱為離心機(jī)。離心機(jī)和其它分離機(jī)械相比，不僅能得到含濕量低的固相和高純度的液相，而且具有節(jié)省勞力、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)條件，具有連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、自動(dòng)遙控、操作安全可靠和占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。因此，自1836年第一臺工業(yè)用三足式離心機(jī)在德國問世，迄今一百多年以來己獲得很大的發(fā)展。各種類型的離心機(jī)品種繁多，各有特色，并正在向提高技術(shù)參數(shù)、系列化、自動(dòng)化方向發(fā)展，且組合轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)增多，專用機(jī)種越來越多?，F(xiàn)在，離心機(jī)己廣泛用于化工、石油化工、石油煉制、輕工、醫(yī)藥、食品、紡織、冶金、煤炭、選礦、船舶、軍工等各個(gè)領(lǐng)域。例如:濕法采煤中粉煤的回收，石油鉆井泥漿的回收，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(dòng)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(jī)。離心機(jī)己成為國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門廣泛應(yīng)用的一種通用機(jī)械。 離心機(jī)基本上屬于后處理設(shè)備，主要用于脫水、濃縮、分離、澄清、凈化及固體顆粒分級等工藝過程，它是隨著各工業(yè)部門的發(fā)展而相應(yīng)發(fā)展起來的。例如:18世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命后，隨著紡織工業(yè)的迅速發(fā)展，1836年出現(xiàn)了棉布脫水機(jī)。1877年為適應(yīng)乳酪加工工業(yè)的需要，發(fā)明了用于分離牛奶的分離機(jī)。進(jìn)入20世紀(jì)之后，隨著石油綜合利用的發(fā)展，要求把水、固體雜質(zhì)、焦油狀物料等除去，以便使重油當(dāng)作燃料油使用，50年代研制成功了自動(dòng)排渣的碟式活塞排渣分離 機(jī)，到60年代發(fā)展成完善的系列產(chǎn)品。隨著近代環(huán)境保護(hù)、三廢治理發(fā)展的需要，對于工業(yè)廢水和污泥脫水處理的要求都很高，因此促使臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)、碟式分離機(jī)和三足式下部卸料沉降離心機(jī)有了進(jìn)一步的發(fā)展，特別是臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)的發(fā)展尤為迅速。 離心機(jī)的結(jié)構(gòu)、品種機(jī)器應(yīng)用等方面發(fā)展迅速，但理論研究落后于實(shí)踐是個(gè)長期存在的問題。目前在理論研究方面所獲得的知識，主要還是用來說明試驗(yàn)的結(jié)果，而在預(yù)測機(jī)器的性能、選型以及設(shè)計(jì)計(jì)算，往往仍要憑借經(jīng)驗(yàn)或試驗(yàn)。但隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，固一液分離技術(shù)越來越受到重視，離心分離理論研究遲緩落后的局面也在積極扭轉(zhuǎn)。 1.2.2 離心機(jī)的分類 離心分離根據(jù)操作原理可區(qū)分為兩類不同的過程——離心過濾和離心沉降。而與其相應(yīng)的機(jī)種可區(qū)分為過濾式離心機(jī)和沉降式離心機(jī)。 離心過濾過程從廣義的概念上來說，可理解為包括加料、過濾、洗滌、甩干和卸渣等五個(gè)步驟。 離心沉降過程也可分為兩個(gè)物理階段：固體顆粒的沉降和形成密集的沉渣層。具體分類見圖5。 1.2.3 螺旋卸料沉降式離心機(jī)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 螺旋卸料沉降式離心機(jī)是高速運(yùn)轉(zhuǎn)，連續(xù)進(jìn)料、分離分級、螺旋推進(jìn)器卸料的離心機(jī)，螺旋卸料沉降式離心機(jī)分立式螺旋卸料沉降式離心機(jī)和臥式螺旋卸料沉降式離心機(jī)，現(xiàn)該離心機(jī)己廣泛用于石油、化工、冶金、煤炭、醫(yī)藥、輕工、食品等工業(yè)部門和污水處理工程。利用離心沉降法來分離懸浮液，能連續(xù)操作、處理量大、無濾布和濾網(wǎng)、單位產(chǎn)量的耗電量較少、適應(yīng)性強(qiáng)、維修方便、能長期運(yùn)轉(zhuǎn)。伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，螺旋卸料沉降式離心機(jī)有著廣闊的市場。例如:城市的建設(shè)得到了迅速發(fā)展，城市的規(guī)模擴(kuò)大，人口增加，水環(huán)境污染成了一大難題。據(jù)專家統(tǒng)計(jì)，我國城市污水排放量年增加為3億立方米左右，加快城市污水廠的建設(shè)步伐勢在必行。城市污水處理廠的污泥脫水設(shè)備應(yīng)用比較廣泛的是帶式壓濾機(jī)和螺旋卸料沉降式離心機(jī)。但是，由于螺旋卸料沉降式離心機(jī)的技術(shù)明顯優(yōu)于帶式壓濾機(jī)，螺旋卸料沉降式離心機(jī)將逐步取代帶式壓濾機(jī)。1954年國際上出現(xiàn)了真正具有現(xiàn)代實(shí)用價(jià)值的第一臺螺旋卸料沉降式離心機(jī)。根據(jù)不同的分離物料，設(shè)計(jì)者根據(jù)物料特點(diǎn)進(jìn)行專門的設(shè)計(jì)?，F(xiàn)就不同的應(yīng)用領(lǐng)域，己有相應(yīng)的螺旋卸料沉降式離心機(jī)出現(xiàn)，在國際上，該技術(shù)己相當(dāng)成熟。處理氣一液一固三相混合物的螺旋卸料沉降式離心機(jī)、處理固相密度比液相密度比小的螺旋卸料沉降式離心機(jī)、粒子分級用螺旋卸料沉降式離心機(jī)、逆流洗滌螺旋卸料沉降式離心機(jī)、并流式螺旋卸料沉降式離心機(jī)、污泥脫水用螺旋卸料沉降式離心機(jī)。在國際上的發(fā)達(dá)國家，污泥用的螺旋卸料沉降式離心機(jī)已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。近幾年還 圖5離心機(jī)的分類 在其結(jié)構(gòu)上根據(jù)應(yīng)用的實(shí)踐進(jìn)行了許多改進(jìn)，出現(xiàn)了一些新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的專利。例如最近推出了一種叫，“nxono”的螺旋卸料沉降式離心機(jī)，它的適應(yīng)性非常強(qiáng)，能處理多種不同尺寸和形狀大小的材料，操作方便，用計(jì)算機(jī)控制。瑞典阿爾法公司新開發(fā)的NX型螺旋卸料沉降式離心機(jī)，其結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)不同尺寸、形狀的顆粒而調(diào)整其型號，還可以根據(jù)新的材料要求，設(shè)計(jì)新的螺旋卸料沉降式離心機(jī)。它的動(dòng)平衡和靜平衡處理非常好，能在負(fù)載下高速運(yùn)轉(zhuǎn)，其輸入和輸出口的設(shè)計(jì)有效地防止物料阻塞。該螺旋卸料沉降式離心機(jī)與固體物料有摩擦的部位涂以合金有效防止了磨損，旋轉(zhuǎn)部位用不銹鋼材料，使整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)過程處在一個(gè)封閉的系統(tǒng)里，其自動(dòng)裝置充分保障了工作安全。該臥螺離心機(jī)能有效分離纖維、粒子等，其處理顆粒的尺寸范圍可從1微米到5毫米，而且處理量大，能達(dá)到每小時(shí)50000加侖流量。瑞典阿爾法在螺旋卸料沉降式離心機(jī)的理論研究和制造設(shè)計(jì)己經(jīng)處于世界先進(jìn)水平，從螺旋卸料沉降式離心機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、使用材料、防腐措施、應(yīng)用范圍、自動(dòng)控制和密封裝置研究的都很透徹。因此，它的機(jī)械設(shè)備廣泛應(yīng)用于世界各地的各個(gè)領(lǐng)域。國外較著名的離心機(jī)生產(chǎn)商有德國FIOTTWE公司、美國SHAPLESS公司、法國GUINARD公司、瑞典ALAF公司等。 我國在螺旋卸料沉降式離心機(jī)的理論研究方面也取得了相當(dāng)不錯(cuò)的進(jìn)展。80年代，我國開始重視螺旋卸料沉降式離心機(jī)的發(fā)展，一些科研工作者開始研究國外螺旋卸料沉降式離心機(jī)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，機(jī)械工業(yè)部通用機(jī)械研究所翻譯了大量英文和俄文資料，為我國臥式螺旋沉降離心機(jī)的設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)。我國在九十年代己能自己研制生產(chǎn)螺旋卸料沉降式離心機(jī)，國家在1979年便在工廠進(jìn)行螺旋卸料沉降式離心機(jī)的生產(chǎn)，成功的生產(chǎn)出WL200，WL1000，LWB500，LWG500等型號的產(chǎn)品。 重慶江北機(jī)械廠是國家最早投入螺旋卸料沉降式離心機(jī)生產(chǎn)廠家之一，為我國第一批螺旋卸料沉降式離心機(jī)生產(chǎn)作出了較大貢獻(xiàn)，為我國離心機(jī)理論提供了不少數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)在該廠引進(jìn)法國堅(jiān)納公司技術(shù)，并嚴(yán)格按法國堅(jiān)納公司技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)具有國際水準(zhǔn)的新產(chǎn)品D(LW)系列產(chǎn)品。該系列產(chǎn)品性能卓越具有完善的工作特點(diǎn)和傳動(dòng)裝置，它的差速器可實(shí)現(xiàn)無級變速，它是與計(jì)算機(jī)完美結(jié)合的典型，在計(jì)算機(jī)的屏幕上，我們可看到其主要參數(shù)，其自動(dòng)裝置和密封系統(tǒng)也比較先進(jìn)。 金華鐵路機(jī)械廠通過二十多年的研制生產(chǎn)，也擁有比較雄厚的技術(shù)力量，該廠設(shè)計(jì)制造的螺旋卸料沉降式離心機(jī)是在引進(jìn)、消化、吸收國外先進(jìn)分離機(jī)械的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國石油、地質(zhì)勘探的需要而研制開發(fā)的系列產(chǎn)品，近來己推出最新機(jī)型有LW355x1460，LW400x860，LW500x1250，LWG500—1250。它們的主要特點(diǎn)是能去除泥漿中的有害粗顆粒，調(diào)整泥漿比重，降低粘度，其中LW500xl250，LW500xl250的最大處理量能達(dá)到50立方米。 1958年成立的上海離心機(jī)研究所，近些年來通過與國際著名離心機(jī)制造公司的密切合作，己生產(chǎn)出大長徑比的螺旋卸料沉降式離心機(jī)系列產(chǎn)品，使轉(zhuǎn)鼓的沉降區(qū)域物料分離時(shí)間延長，從而顯著提高固液分離效果，并在此基礎(chǔ)上成功的研制了國內(nèi)第一套污泥脫水成套設(shè)備和首輛污泥脫水成套設(shè)備工程車;一些高等院校也在這些方面做了不少工作。 1.2.4 螺旋卸料沉降式離心機(jī)的概況 螺旋卸料沉降式離心機(jī)是高速運(yùn)轉(zhuǎn)，連續(xù)進(jìn)料、分離分級、螺旋推進(jìn)器卸料的離心機(jī)，螺旋卸料沉降式離心機(jī)分立式螺旋卸料沉降式離心機(jī)和臥式螺旋卸料沉降式離心機(jī)，本文研究的是臥式螺旋卸料沉降式離心機(jī)。該離心機(jī)已廣泛用于石油、化工、冶金、煤炭、醫(yī)藥、輕工、食品等工業(yè)部門和污水處理工程。它利用離心沉降法來分離懸浮液，能連續(xù)操作、處理量大、無濾布和濾網(wǎng)、單位產(chǎn)量的耗電量較少、適應(yīng)性強(qiáng)、維修方便、能長期運(yùn)轉(zhuǎn)。 最初的臥式螺旋卸料離心機(jī)是由兩對開式齒輪傳動(dòng)獲得轉(zhuǎn)鼓與螺旋之間的差轉(zhuǎn)速，以輸送沉渣并被應(yīng)用于淀粉工業(yè)上。真正現(xiàn)代的有實(shí)用價(jià)值的第一臺螺旋離心機(jī)首次使用了二級行星齒輪差速器。臥螺離心機(jī)出現(xiàn)后，由于具有突出的優(yōu)點(diǎn)而得到了迅速的發(fā)展。 螺旋卸料沉降式離心機(jī)是國際上五十年代發(fā)明的機(jī)械，七十年代，我國開始引進(jìn)。國產(chǎn)化一些機(jī)型成為原化工部七五科技攻關(guān)項(xiàng)目。八十年代我國就開始測繪，己測繪德國FIOTTWE公司、美國SHAPLESS公司、法國GUNIARD公司、瑞典ALAF—Laval公司等國外著名公司生產(chǎn)的多種規(guī)格的離心機(jī)，并進(jìn)行仿制，國家當(dāng)時(shí)在全國組織6個(gè)生產(chǎn)廠家進(jìn)行仿制生產(chǎn)?，F(xiàn)國內(nèi)己能生產(chǎn)的螺旋卸料沉降式離心機(jī)有WL200，WL350，WL 450，WL600，WL800，DLW430，L W350，LW400，LW500，LW620等。 隨著工業(yè)的飛速發(fā)展，各行業(yè)對高精度、高質(zhì)量設(shè)備的需求量不斷增加。當(dāng)前各種類型的離心機(jī)品種繁多，各具特色，并且都向提高技術(shù)參數(shù)、系列化、機(jī)電一體化方向發(fā)展。螺旋卸料沉降離心機(jī)由于能夠連續(xù)出料，生產(chǎn)能力大，對物料的適應(yīng)性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積少等特點(diǎn)，因此應(yīng)用越來越廣泛。目前其發(fā)展速度很快，但從總的趨勢看： 1、為了提高單機(jī)生產(chǎn)能力，采取加大轉(zhuǎn)鼓直徑，增加長徑比的方法，如 GUNIARD公司的D型螺旋卸料沉降式離心機(jī)，轉(zhuǎn)鼓直徑最大的為1500mm，長徑比為4.7。 2、為了分離固相顆粒比較細(xì)，粘度大的懸浮液，采取提高轉(zhuǎn)速度方法，如阿法拉法公司生產(chǎn)的4500離心機(jī)，轉(zhuǎn)鼓直徑310mm，轉(zhuǎn)速達(dá)7600/min，這樣高的轉(zhuǎn)速，目前我國還不能達(dá)到。 3、目前國外離心機(jī)正朝著機(jī)電一體化方向發(fā)展，己實(shí)現(xiàn)在離心機(jī)上對分離物料的自動(dòng)檢測與調(diào)節(jié)，機(jī)械性能自動(dòng)保護(hù)，振動(dòng)的隨機(jī)檢測和自動(dòng)報(bào)警，過載保護(hù)分離反饋等。我國目前已開始注意機(jī)電一體化的研究與應(yīng)用，但在離心機(jī)方面也只是剛剛起步。 4、適應(yīng)不同物料及工況的需要，目前國內(nèi)外離心機(jī)制造廠又推出來許多不同型號的防爆型離心機(jī)，用于易燃易爆場合的物料分離。 1.2.5 臥螺離心機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn) 1、自動(dòng)、連續(xù)操作，無濾網(wǎng)和濾布，能長期運(yùn)轉(zhuǎn)，維修方便。 2、應(yīng)用范圍廣。它能完成下列分離過程： （1）固相脫水：對易分離物料，其脫水效果與過濾式離心機(jī)一樣好。對含有可壓縮固相的懸浮液，在過濾離心機(jī)上分離效果很差，甚至無法分離；用臥螺離心機(jī)能完成此分離過程。 （2）液相澄清：它對液相的澄清效果雖然不如分離機(jī)，但是可獲得比分離機(jī)干得多的沉渣，而允許的懸浮液固相濃度比分離機(jī)高的多。 （3）可分離固相重度比液相輕的懸浮液：通常這種物料是用過濾式離心機(jī)來分離的，但是當(dāng)固相是可壓縮的物料或?yàn)V布清洗、再生有困難時(shí)，只有依靠這種結(jié)構(gòu)上稍加改進(jìn)的臥螺離心機(jī)進(jìn)行分離。 （4）液—液—固分離：固相含量大于14%的液—液—固混合物，在碟式分離機(jī)上就難以分離。一般分離這種物料要先進(jìn)行液—固分離，再進(jìn)行液—液分離。然而，用臥螺離心機(jī)可以直接把固相和輕、重液相一次分離。 （5）粒度分級：通過臥螺離心機(jī)可以將固相按顆粒大小進(jìn)行分級。 3、對物料的適應(yīng)性較大，能分離的固相粒度范圍較廣，并且在顆粒大小不均勻的條件下，能照常分離得很好。能適應(yīng)各種濃度懸浮液的分離，濃度的波動(dòng)不影響分離的效果。 4、結(jié)構(gòu)緊湊、易于密封，某些機(jī)型能在高壓和低溫條件下操作。 5、單機(jī)生產(chǎn)能力大(當(dāng)量沉降面積可達(dá)10000平方米，生產(chǎn)能力可達(dá)190立方米每小時(shí))，分離質(zhì)量比較高，操作費(fèi)用的，占地面積小。 1.2.6 臥旋離心機(jī)的主要缺點(diǎn) 1、沉渣的含濕量一般比過濾離心機(jī)稍高，大致與真空過濾機(jī)相等。 2、沉渣的洗滌效果不好。 3、結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，造價(jià)高。  2 臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)的生產(chǎn)能力計(jì)算 2.1 生產(chǎn)能力概述 懸浮液自進(jìn)料口進(jìn)入沉降離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓后，液相沿轉(zhuǎn)鼓軸向流動(dòng)至溢流口處溢出轉(zhuǎn)鼓外，其中的固相粒子隨液相作軸向移動(dòng)外，還在離心力作用下沿徑向沉降。較細(xì)的粒子由于沉降速度較慢，沉降到轉(zhuǎn)鼓壁所需的時(shí)間較長。如懸浮液進(jìn)料量過大，軸向流速過快，使較細(xì)粒子在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的停留時(shí)間少于沉降所需時(shí)間，則細(xì)粒子將隨液流溢出轉(zhuǎn)鼓外而不能被分離。因此，沉降離心機(jī)的生產(chǎn)能力，應(yīng)理解為能將所需分離的最小固相粒子沉降在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，而不致隨分離液帶出的最大懸浮液流量。這樣，分離因素一定的同一離心機(jī)，對于不同的物料或同一物料在不同的分離要求下，生產(chǎn)能力也將是不同的。 2.2 生產(chǎn)能力計(jì)算 沉降離心機(jī)的生產(chǎn)能力取決于液體的軸向流速和粒子的離心沉降速度，前者由于不同的流動(dòng)理論而有不同的計(jì)算方法，因而得出不同的生產(chǎn)能力計(jì)算方法。 （1）按∑理論計(jì)算生產(chǎn)能力； （2）按層流理論計(jì)算生產(chǎn)能力； （3）按線性理論計(jì)算生產(chǎn)能力； 此處以∑理論計(jì)算臥螺沉降離心機(jī)的生產(chǎn)能力。 ∑理論是由安布勒（Ambler）于1952年提出的，由于其表達(dá)式簡單，概念明確，一直沿用至今。在保證具有一定澄清度條件下的生產(chǎn)能力Q(m/h)，按照∑理論，對于具有圓錐形轉(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=∑ （1） 式中 Q——實(shí)際生產(chǎn)能力，m/h； ——分離效率系數(shù)； ——懸浮液中固相顆粒的重力沉降速度，m/s； ∑——當(dāng)量沉降面積, ㎡； 2. 柱錐形轉(zhuǎn)鼓的當(dāng)量沉降面積∑的計(jì)算 D L L L r h 圖6 柱錐形轉(zhuǎn)鼓的幾何形狀尺寸 ∑= （2） 式中 ——分離系數(shù)； D——轉(zhuǎn)鼓大端公稱直徑，m； ——轉(zhuǎn)鼓圓柱段的沉降區(qū)長度，m； ——轉(zhuǎn)鼓錐段的沉降區(qū)長度，m； L——轉(zhuǎn)鼓沉降區(qū)總長度（+），m； h——液池深度，m； r——轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑，m； ——取2h/D； LW400×1200逆流型的主要性能參數(shù)可知如下： 最大分離因素為2580 最大轉(zhuǎn)速為3400 r/min D=0.4m，=0.542m， 轉(zhuǎn)鼓錐角=8° 液池最大最小深度分別為0.0826m和0.0542m. 且分離因數(shù)與轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的平方成正比，取轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速n為2800r/min,則此時(shí)分離因數(shù): =2580×=1736.2 當(dāng)h=0.0826m時(shí)： =2h/D=0.4132, =h/sin8°=0.5935m ∴L=（+）=1.1355m 則 ∑= =1353.7㎡ 2. 懸浮液中固相顆粒的重力沉降速度 = （3） 式中 ——阻滯情況下的沉降速度修正系數(shù)； ——固相（氧化鐵）密度，㎏/； ——液相（水）密度，㎏/； ——懸浮液的動(dòng)力粘度，； ——懸浮液中固相顆粒的計(jì)算直徑，； ——懸浮液中固相顆粒的粒子形狀修正系數(shù)。 其中 =（1+4.5） 上式中 ——懸浮液中液相動(dòng)力粘度，； ——固相單位體積濃度； 取 =0.008，=0.15； 則 =0.008（1+4.5×0.15）=0.0134 由表3-7與3-8可取: =5×10 =2.12 =0.48,查表1－1－5得： =2.4×10㎏/ =1.0×10㎏/ 由上參數(shù)數(shù)值，有： ∴ ==0.48 =1.447×10/s 3. 分離效率數(shù) 可按下列經(jīng)驗(yàn)公式求得： =16.42 （4） 式中 ——沉降區(qū)計(jì)算長度，m。 對于柱錐型轉(zhuǎn)鼓：=+ =0.542+×0.5935 =0.839m 其它參數(shù)意義同上。 ∴ =0.2247 結(jié)合以上各參數(shù)的計(jì)算 可得， 生產(chǎn)能力Q=∑=1.585 m/h 同理，當(dāng)h=0.542m時(shí)， 3 臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)的功率計(jì)算與電機(jī)選擇 3.1 功率計(jì)算 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； （2）啟動(dòng)物料達(dá)到操作轉(zhuǎn)速所需功率； （3）螺旋輸送沉渣所需功率N。 3.1.1 啟動(dòng)轉(zhuǎn)鼓等轉(zhuǎn)動(dòng)件所需功率 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 A= （5） 式中 A——外界所作的功，J； v ——轉(zhuǎn)動(dòng)件線速度，m/s； J——轉(zhuǎn)動(dòng)件繞軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，kg.㎡ ∴啟動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)件的平均功率，為： = （6） 式中 ——啟動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)件的平均功率，kW； t——啟動(dòng)時(shí)間，s； ——臥螺離心機(jī)的角速度，rad/s。 而==303.7 rad/s 1. 計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)件繞軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J ① 圓柱段轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J 由表1-1-85公式 J= （7） 式中 J——圓柱段轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，kg.㎡； m——旋轉(zhuǎn)體的質(zhì)量，kg； K——系數(shù)，見表中； ——旋轉(zhuǎn)體的飛輪計(jì)算直徑，m。 由表，取K=0.5, = 式中 ——轉(zhuǎn)鼓圓柱段的外徑，m； ——轉(zhuǎn)鼓圓柱段的內(nèi)徑，m； 取=0.42m, =0.40m, m=80 kg 則 ==0.3364㎡ ∴J==3.5743 kg.㎡ ② 圓錐段轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J 由Soliworks 2006 作出長度為625mm，大小端直徑分別為424mm和390mm，拔模角為8°，厚為15mm的圓臺殼體。再由質(zhì)量分析得出下列相關(guān)參數(shù)： 零件( Part Configuration - 默認(rèn) ) 的質(zhì)量特性 輸出坐標(biāo)系 : -- 默認(rèn) -- 密度 = 0.01 克/立方毫米 質(zhì)量 = 83869.57 克 體積 = 10752508.36 立方毫米 表面積 = 1299409.01 平方毫米 重心 : ( 毫米 ) X = 0.00 Y = 0.00 Z = 283.82 慣性主軸和慣性力矩 : ( 克 * 平方毫米 ) 由重心決定。 Ix = (0.00, 0.00, 1.00) Px = 2301548159.95 Iy = (0.00, -1.00, 0.00) Py = 3811901499.34 Iz = (1.00, 0.00, 0.00) Pz = 3811901499.34 慣性張量 : ( 克 * 平方毫米 ) 由重心決定，并且對齊輸出的坐標(biāo)系。 Lxx = 3811901499.34 Lxy = 0.00 Lxz = 0.00 Lyx = 0.00 Lyy = 3811901499.34 Lyz = 0.00 Lzx = 0.00 Lzy = 0.00 Lzz = 2301548159.95 慣性張量: ( 克 * 平方毫米 ) 由輸出座標(biāo)系決定。 Ixx = 10567760827.14 Ixy = 0.00 Ixz = 0.00 Iyx = 0.00 Iyy = 10567760827.14 Iyz = 0.00 Izx = 0.00 Izy = 0.00 Izz = 2301548159.95 由上分析可得，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量P=2.3015 kg.㎡ 考慮到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)設(shè)的筋條，取k=1.1,則 J= k. P=2.53 kg.㎡ ∴轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J= J+ J=5.64 kg.㎡ 考慮到螺旋葉片、螺旋軸、螺旋葉片軸等轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，J=kJ 此處取k=1.35 ∴所有轉(zhuǎn)動(dòng)件繞軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J=kJ=7.614 kg.㎡ 2、啟動(dòng)時(shí)間 取啟動(dòng)時(shí)間t=20s 綜上，啟動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)件的平均功率 ===17.5567kw 3.1.2 啟動(dòng)物料達(dá)到操作轉(zhuǎn)速所需功率 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)此種分離操作，單位時(shí)間內(nèi)排出分離液（水）和沉渣（氧化鐵）2個(gè)組分，各組分的質(zhì)量分別為m、m（kg/s），各組分在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)卸出的位置半徑分別為r、r(m)，則使加入物料達(dá)到工作轉(zhuǎn)速所需的功率為： = （8） 物料每分鐘移動(dòng)的距離S為： S=L× 式中 L——葉片距，m； ——轉(zhuǎn)速差，r/min。 已知L=0.08m, =20 r/min ∴S=L×=1.6m/min 排渣能力可按下式計(jì)算： /60 （9） 式中 G——排渣能力，kg/h； ——沉渣的厚度，m； 其它的參數(shù)同上。 已知G=1800 kg/h,D=0.38m,=2.4kg/m 則代入上式便得： -0.38+0.002488=0 從中可解出=0.0067m 又 =- 式中 ——液池的平均厚度，m； ——液池中水的厚度，m； 已知=0.065m,則=-=0.0583m ∴ r=D/2－-/2=0.1745m r= D/2－/2=0.1962m 根據(jù)排渣能力的定義，可得 m==0.5 kg /s 由物料中分離液與沉渣的體積比，可得 m= 式中 ——固相單位體積濃度； ——固相（氧化鐵）密度，㎏/ ——分離液（水）的密度，kg/m。 其中, =0.15，=2.4kg/m，=1.0kg/m ∴ m=1.181kg /s 綜上可得，啟動(dòng)物料達(dá)到操作轉(zhuǎn)速所需功率 = = =2.546kw 3.1.3 螺旋輸送沉渣所需功率 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，螺旋輸送沉渣時(shí)所需功率大小與螺旋葉片和轉(zhuǎn)鼓軸線的相對位置有關(guān)，本機(jī)中螺旋葉片垂直于轉(zhuǎn)鼓回轉(zhuǎn)軸線，故卸料功率應(yīng)包括： 1、 克服沉渣產(chǎn)生的離心力沿轉(zhuǎn)鼓圓錐段母線的分力所消耗的功率： kW （10） 2、 克服沉渣與轉(zhuǎn)鼓壁摩擦所消耗的功率： kW （11） 3、 克服沉渣與螺旋葉片摩擦所消耗的功率： kW （12） 螺旋輸送沉渣消耗的總功率為以上三項(xiàng)功率之和，即： = kW （13） 式中 ——轉(zhuǎn)鼓圓錐段的平均內(nèi)半徑，m，=； ——出渣口處轉(zhuǎn)鼓內(nèi)半徑，m； ——轉(zhuǎn)鼓圓錐大端內(nèi)半徑，m； H——轉(zhuǎn)鼓的長度，m； Z——螺旋葉片的圈數(shù)； ——沉渣與轉(zhuǎn)鼓壁的摩擦系數(shù)，一般為0.3～0.85； ——沉渣與螺旋葉片的摩擦系數(shù)，一般為0.15～0.4； G——按螺旋排渣能力計(jì)算的生產(chǎn)能力，kg/s。 其中，=0.1142m, =0.20m ∴==0.1571m H=1.20m，Z=14，排渣能力G=1800/3600=0.5 kg/s，取=0.6，=0.3 綜合以上各參數(shù)，得螺旋輸送沉渣所需功率N： = =4.22kW 3.2 電機(jī)選擇 考慮到摩擦與效率，以上，，修正為： （14） 式中 ——軸承效率； ——考慮到克服轉(zhuǎn)鼓物料和空氣摩擦的效率； ——V帶傳動(dòng)效率。 式中 各參數(shù)同上。 式中 ——擺線針輪減速器的效率； 其它參數(shù)同上。 由表1－7 取=0.98，=0.985，=0.96，=0.92 分別計(jì)算，，： =18.945kW =2.744kW =4.872 得該臥旋離心機(jī)的計(jì)算總功率為： ==26.561kW 由于離心機(jī)是連續(xù)工作的，且一般選用滿載時(shí)較低速的；考慮到以后作業(yè)率的提高，要求電機(jī)功率要留有一定的余量，則選用電機(jī)： 電動(dòng)機(jī)型號 額定功率 滿載轉(zhuǎn)速 Y220L-4-B5， P=30kW， =1470r/min 4 V帶設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1 帶動(dòng)轉(zhuǎn)鼓的V帶設(shè)計(jì)計(jì)算 已知電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)鼓以及物料的功率P=21.698kW，轉(zhuǎn)速 =1470r/min，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速（從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速）為2800，傳動(dòng)比i=2（增速傳動(dòng)）每天工作10小時(shí)以上。 1.確定計(jì)算功率 =P （21） 式中 ——計(jì)算功率，kW； ——工作情況系數(shù)； P——傳遞的額定功率，kW； 由表8-6，得工作情況系數(shù)=1.4，則： =P=30 kW 2.選擇V帶的帶型 根據(jù)，，選用B型。 3.確定帶輪基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速 (1)8-6表8-8選取小帶輪基準(zhǔn)直徑：=178mm (2)驗(yàn)算帶速v： =27.4 m/s﹤30 m/s ∴帶的速度合適 (3)從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑 = i=355mm 4. 確定普通V帶的基準(zhǔn)長度和中心距 根據(jù)0.7(+)﹤﹤2(+), 初步確定=600mm 根據(jù)=2+ 式中 ——初步確定的中心距，mm。 得=2249 由表8-2選帶的基準(zhǔn)長度=2800mm 計(jì)算實(shí)際中心距a: a=+=976mm 5、驗(yàn)算從動(dòng)輪上的包角 =180°-57.3/a=169.54°>90° 故從動(dòng)輪上的包角合適。 6、計(jì)算普通V帶的根數(shù) （23） 式中 ——單根V帶的基本額定功率，kW; ——計(jì)入傳動(dòng)比的影響時(shí)，單根V帶額定功率的增量，kW; ——包角系數(shù)； ——長度系數(shù)； 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查表13-1-18得： =5.76kW 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查表13-1-21,13-1-22得： 得=0.98，=1.05 ∴ =5.04 取Z=5根 7．計(jì)算預(yù)緊力 （24） 式中 ——預(yù)緊力，N； q——傳動(dòng)帶單位長度的質(zhì)量，kg/m； 其它參數(shù)同上。 由表13-1-23得q=0.17 kg/m ∴ =248.92N 8、計(jì)算作用在軸上的壓軸力 （25） 式中 ——作用在軸上的壓軸力，N； 其它參數(shù)同上。 則有： =2464.308N 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)略。 4.2 帶動(dòng)螺旋輸送器的V帶設(shè)計(jì)計(jì)算 已知電動(dòng)機(jī)為螺旋輸送器提供的功率=4.872kW，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速=2382r/min, 傳動(dòng)比=1.2174（減速傳動(dòng)），一天運(yùn)轉(zhuǎn)16小時(shí)以上，設(shè)計(jì)一普通V帶傳動(dòng)。 由此可知，從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速==1957r/min。 1、 確定計(jì)算功率 = 由表8-6，得工作情況系數(shù)=1.4，故 ==6.82kW 2、 確定普通V帶帶型 根據(jù)、，由圖8-8確定選用B型。 3、 確定帶輪基準(zhǔn)直徑 由表8-3和表8-7取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑：=170mm。 則從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑： ==206.9mm 根據(jù)表8-7，取=200mm。 驗(yàn)算帶的速度： =21.19m/s﹤25m/s ∴帶的速度合適 4、確定普通V帶的基準(zhǔn)長度和中心距 帶所需的基準(zhǔn)長度為： =2+ 根據(jù)0.7(+)﹤﹤2(+),初步確定=400mm。 ∴ =2+=1382mm 由表8-2選帶的基準(zhǔn)長度=1400mm。 計(jì)算實(shí)際中心距a: a=+=409mm 5、驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角 =180°+=175.8°﹥120° ∴主動(dòng)輪上的包角合適。 6、計(jì)算普通V帶的根數(shù) 查表8-5a和表8-5b得： =4.8kW, =0.3kW 查表8-8，得=0.99；查表8-2，得=0.90 ∴ =1.504 由于此V帶傳動(dòng)用于離心機(jī)，且此離心機(jī)的回轉(zhuǎn)速度最高可達(dá)到3500r/min，故考慮到此V帶的壽命，取其Z=3根。 7、計(jì)算預(yù)緊力 由表8-4得q=0.17 kg/m ∴ =162.14N 8、計(jì)算作用在軸上的壓軸力 結(jié)合以上計(jì)算所得各參數(shù)的值，得： =972.19N 5 轉(zhuǎn)鼓壁厚度校核 離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓是一個(gè)每分鐘轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)百至數(shù)萬轉(zhuǎn)以上的高速回轉(zhuǎn)。高速回轉(zhuǎn)時(shí)，在離心力的作用下轉(zhuǎn)鼓壁內(nèi)要產(chǎn)生很大的應(yīng)力，這些應(yīng)力是由于高速回轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)壁金屬的自身質(zhì)量產(chǎn)生的離心力，及在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上所附帶著的篩網(wǎng)、物料和液體層所產(chǎn)生的離心力都作用在鼓壁上，使轉(zhuǎn)鼓壁內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力。因此，轉(zhuǎn)鼓的強(qiáng)度計(jì)算必須同時(shí)考慮這幾部分離心力所產(chǎn)生的應(yīng)力。 離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓是一個(gè)組合部件，由筒體、頂蓋及鼓底等幾部分組合而成的。此臥旋離心機(jī)是不開孔的整體轉(zhuǎn)鼓。因此，在轉(zhuǎn)鼓中沒有篩網(wǎng)等附件，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的應(yīng)力，是由轉(zhuǎn)鼓金屬的自身質(zhì)量及轉(zhuǎn)鼓內(nèi)物料的質(zhì)量在高速回轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的離心力而引起的應(yīng)力之和。 對于柱—錐型轉(zhuǎn)鼓，在圓錐段，其徑向應(yīng)力及周向應(yīng)力的最大值均在圓錐的大端。因此，在校核圓錐段轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度時(shí)，只需要校核圓錐大端壁內(nèi)的應(yīng)力。 圓錐大端的徑向應(yīng)力為： = （N/㎡） （15） 圓錐大端的周向應(yīng)力為： = = （N/㎡） （16） 令 ， 則 （N/㎡） 按第三強(qiáng)度理論：。在離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓中周向總應(yīng)力為最大，其次是徑向總應(yīng)力，最小者為經(jīng)向應(yīng)力，其值等于零。因此，圓錐段轉(zhuǎn)鼓的強(qiáng)度條件為： ∴圓錐段轉(zhuǎn)鼓的壁厚應(yīng)滿足： （m） （17） 同理，圓柱段轉(zhuǎn)鼓壁厚應(yīng)滿足： （m） （18） 因不大于1，則應(yīng)優(yōu)先滿足圓錐段轉(zhuǎn)鼓，則整個(gè)柱—錐型轉(zhuǎn)鼓的壁厚應(yīng)滿足： （m） （19） 式中 ——整個(gè)柱—錐型轉(zhuǎn)鼓的壁，m； ——筒體中流體物料的密度，kg/m； ——筒體壁金屬材料的密度，kg/m； ——筒體的回轉(zhuǎn)角速度，rad/s； R——筒體的內(nèi)半徑，m； r——圓筒體中回轉(zhuǎn)時(shí)流體的自由表面半徑，m； K——轉(zhuǎn)鼓中物料的填充系數(shù)，K=； ——焊縫的強(qiáng)度系數(shù)； ——轉(zhuǎn)鼓壁材料的許用應(yīng)力，N/㎡。 其中，許用應(yīng)力選取下列兩值中的較小者： =； = （20） 式中 ——設(shè)計(jì)溫度下材料的屈服極限，N/㎡； ——設(shè)計(jì)溫度下材料的強(qiáng)度極限，N/㎡； ——屈服極限的安全系數(shù),一般為2～2.5； ——強(qiáng)度極限的安全系數(shù),一般為3.5～4。 由表3-1-7，35（調(diào)質(zhì)），?。? =275MPa, =500 MPa 取 =2.3, =3.8 則 =119.6 MPa , =131.6 MPa ∴取 =119.6 MPa=1.196 N/㎡ 根據(jù)固相單位體積濃度=0.15: ==1.21 kg/m； = 7.85 kg/m；R=0.19m； r取最小值即轉(zhuǎn)鼓內(nèi)物料最多時(shí)，r=0.1115m； 取最高轉(zhuǎn)速時(shí)的回轉(zhuǎn)角速度，==366.5 rad/s。 ∴K==0.656 由于此處轉(zhuǎn)鼓是鑄造件，∴取=1 =3.81 N/㎡； =0.154 ∴=0.00452m=4.52mm 由于轉(zhuǎn)鼓實(shí)際壁厚為15mm, ∴此轉(zhuǎn)鼓壁厚滿足強(qiáng)度條件，可取  6 擺線針輪差速器設(shè)計(jì)計(jì)算 6.1 擺線針輪差速器概述 在螺旋卸料離心機(jī)中，離心沉降分離出的沉渣沿轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上的縱向移動(dòng)，是靠螺旋相對轉(zhuǎn)鼓導(dǎo)前或滯后的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。為了保證轉(zhuǎn)鼓和螺旋以不同的角速度同向回轉(zhuǎn)，并得到最佳的轉(zhuǎn)差值，因此，螺旋卸料離心機(jī)從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)之間都需要一個(gè)傳動(dòng)裝置，已不再采用簡單傳動(dòng)組成的開式運(yùn)動(dòng)鏈。為了避免功率上的大量損失，以及得到緊湊的輕結(jié)構(gòu)，故現(xiàn)代螺旋卸料離心機(jī)的傳動(dòng)裝置都廣泛地采用了以行星傳動(dòng)為基礎(chǔ)，由轉(zhuǎn)鼓、物料和螺旋間形成的摩擦而構(gòu)成的封閉運(yùn)動(dòng)鏈。 差速器傳動(dòng)裝置是螺旋卸料離心機(jī)中最復(fù)雜而又極為重要的部件，其性能和質(zhì)量往往決定著整個(gè)機(jī)器的工作能力和可靠性。欲設(shè)計(jì)出體積小、重量輕、可靠耐用、效率高的差速器，就必須正確選擇傳動(dòng)類型，精確合理地進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算，精密制造齒輪、行星輪軸承和轉(zhuǎn)臂等主要構(gòu)件，并嚴(yán)格進(jìn)行動(dòng)平衡，這樣設(shè)計(jì)制造的傳動(dòng)裝置，才能使螺旋卸料離心機(jī)在生產(chǎn)中得到正常的運(yùn)轉(zhuǎn)。 擺線針輪行星減速器具有體積小、重量輕、傳動(dòng)比范圍大、效率高、工作可靠、壽命長、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、及過載能力大等優(yōu)點(diǎn)。由于以上優(yōu)點(diǎn)，這種減速器在許多情況下可代替二級、三級普通齒輪減速器及蝸桿減速器，在冶金、礦山、石油、化工、船舶、輕工、食品、紡織、印染，起重運(yùn)輸以及軍工等許多部門得到日益廣泛的應(yīng)用。 圖7 擺線針輪行星傳動(dòng)原理 擺線針輪行星傳動(dòng)的示意圖，如圖7所示。 假設(shè)行星架X不動(dòng)，則轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比為： （26） 針輪P固定時(shí)，=0，代入上式得 （27） 這種傳動(dòng)， 即 （28） 當(dāng)行星輪C不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，=0，有 （29） 以上各式中 ——行星架X不動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比； ——針輪P固定時(shí)，轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比； ——行星輪C不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比； ——行星輪C的角速度，rad/s； ——針輪P的角速度, rad/s； ——行星架X的角速度, rad/s； ——行星輪C的齒數(shù)； ——針輪P的齒數(shù)。 通常工作狀態(tài)為針輪P固定，傳動(dòng)比等于行星輪齒數(shù)，行星輪C與行星架X的轉(zhuǎn)向相反。 當(dāng)行星架X主動(dòng)時(shí)，行星輪C以絕對轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)減速。為了將行星輪的轉(zhuǎn)速傳到固定軸線的從動(dòng)軸F上去，中間必須加一種傳動(dòng)比等于1的等角速度的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，這種機(jī)構(gòu)稱為輸出機(jī)構(gòu)（圖6中的W）。 此設(shè)計(jì)中是當(dāng)針輪P固定時(shí)： = 式中 ——當(dāng)針輪P固定時(shí)，行星架X的轉(zhuǎn)速，即擺線針輪減速器輸入軸的轉(zhuǎn)速，r/min； ——當(dāng)針輪P固定時(shí)，行星輪C的轉(zhuǎn)速，即擺線針輪減速器輸出軸的轉(zhuǎn)速，r/min。 即以針輪P為參考系時(shí)，行星架X的轉(zhuǎn)速與行星輪C的轉(zhuǎn)速，此時(shí)取行星輪C的相對轉(zhuǎn)速為正，則： =； = 式中 ——轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速，r/min； ——小帶輪的轉(zhuǎn)速，r/min； ——轉(zhuǎn)鼓的絕對轉(zhuǎn)速與螺旋輸送器的絕對轉(zhuǎn)速之差，r/min。 取=20 r/min，又=2800 r/min，=1957 r/min ∴==－42.15 取實(shí)際傳遞比i=-42 則 實(shí)際轉(zhuǎn)鼓的絕對轉(zhuǎn)速與螺旋輸送器的絕對轉(zhuǎn)速之差： ==20.071 r/min 此處相對于波動(dòng)誤差小于5% 故實(shí)際轉(zhuǎn)速之差仍可取為=20 r/min。 6.2 擺線針輪行星差速器參數(shù)的確定 已知：輸入功率==4.872kW，輸入軸轉(zhuǎn)速=943r/min，傳動(dòng)比的大小i=42，每天工作16小時(shí)以上，工作平穩(wěn)。設(shè)計(jì)一擺線針輪行星減速器。 1．確定傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式 確定根據(jù)使用要求，選用臥式不帶電機(jī)型（非直聯(lián)型）；針輪固定。 2．確定擺線輪、針輪的齒數(shù) 擺線輪齒數(shù) =47 針輪齒數(shù) =48 3．確定主要零件的材料 擺線針輪材料 G15，58～62HRC 圓柱銷材料 G15，58～62HRC 圓柱套材料 G15，58～62HRC 針齒銷材料 G15，58～62HRC 針齒套材料 G15，58～62HRC 針齒殼材料 HT200 機(jī)座材料 HT200 4. 確定針輪直徑 =2（0.85～1.3） （30） T= （31） 式中 ——針輪直徑，mm； T——輸出轉(zhuǎn)矩，N·mm； ——輸入功率，kW； ——輸入軸轉(zhuǎn)速，r/min； ——擺線針輪減速器的效率。 由表1－7查得=0.92； 則 T==2.133 N·mm 則：=2×1.1=283.2mm 取 =285mm 5. 確定短幅系數(shù)和偏心距 A=