立式沉降离心机设计.doc

毕业设计过程管理材料

题 目
立式沉降离心机设计
学生姓名

系部名称
机电工程学院
专业班级

指导教师

职 称
高级讲师
教研室
机械基础部
起止时间
2012.3.15～2012.6.20

教 务 处 制

摘 要

本文介绍了800型立式沉降离心机的性能参数、结构原理和分析、转鼓的设计计算、轴设的设计计算及校核、斜齿轮的设计计算以及设计来源。800型立式沉降离心机是以工厂现行生产的卧式沉降离心机有关样本为基础设计出的新型沉降离心机。 800型立式沉降离心机可以克服现行螺旋卸料沉降离心机占地面积（或体积）大和现在常用的两种差速变速器（有摆线针轮行星变速器和双级2K-H渐开线齿轮行星变速器）结构复杂，价格昂贵等缺点, 并且该立式沉降离心机能使滤料在转鼓内的滞留时间（即固液分离时间）比现行的卧式沉降离心机延长10~15倍（1—5min），从而提高了分离效果。 该立式沉降离心机 工作可靠，运行平稳，产品质量稳定，操作维护简单，噪音小；对物料适应性好，结构紧凑，其进料口、出液口和出渣口便于连接到生产自动线上等优点。整个操作过程是在全速、连续运转下自动进行。它的生产率为每小时排出3 渣。它将广泛应用于石油、化工、冶金、医药、食品及轻工等部门和环境保护的污水处理。

关键词：沉降离心机；带轮；斜齿轮；转鼓；轴

ABSTRACT

This article introduces the 800-type vertical subsidence centrifuges performance parameter, structure principle, rotor drum, axis, and helical gear design calculation. The 800-type vertical subsidence centrifuges are innovated from the factory present production horizontal-type subsidence centrifuge related sample . The 800-type vertical subsidence centrifuges may overcome the present spiral outloading and the present commonly used two inter-species differences fast transmission gearbox (have cycloid pin gear planetary transmission and twin-stage 2K-H involute gear planetary transmission) the structure complex, the price is expensive, And this vertical subsidence gentrifugelism function causes to filter the material (namely solid fluid separation time) to lengthen 10~15 in rotor drum dead time compared to the present horizontal-type subsidence centrifuge to double (1～5min), thus improve the separation effect. This vertical subsidence centrifuge work reliable, it can movement steadily, product quality stable, operate maintenance simply, the noise is small; The machine is adept to material compatibility good, the structure is compact, ard, the fluid outlet and the slag notch are advantageous to connect the production from the
设计图纸和说明书联系QQ2576636538

目录
摘要…………………………………………………………………… Ⅰ
Abstract…………………………………………………………………Ⅱ第1章 绪论…………………………………………………………… 1
1.1 本课题的来源，基本前提条件和技术要求 1
1.2 本课题要解决的主要问题和设计总体思路 1
1.3 预期的成果及其理论意义 2
第2章 国内外发展状况及现状介绍 3
第3章 总体方案论证 4
第4章 具体设计说明 6
4.1 离心机转鼓设计 6
4.1.1 离心机转鼓壁厚计算 6
4.1.2 转鼓的强度校核 7
4.2 离心机驱动功率计算 8
4.3电机的选用 10
4.4 带轮的设计计算 10
4.5 齿轮的设计与计算 12
4.5.1 选择齿轮材料、热处理方法、精度等级、齿数 12
4.5.2.按齿根弯曲疲劳强度设计 13
4.5.3.校核齿面接触疲劳强度 15
4.6 轴的设计计算 15
4.6.1轴的设计 15
4.6.2 对该轴进行强度校核 16
4.7 空心轴的设计计算 20
4.7.1 空心轴的设计 20
4.7.2 对轴进行强度校核 21
第5章 结论 25
参考文献 26
致　谢 27
附 录 28

第1章 绪 论

800型立式沉降离心机,主要用于化工部门对固、液体的悬浮液或含不同比重液体的乳浊液进行沉降分离的离心机。该螺旋卸料沉降离心机中，沉渣沿转鼓内壁的移动全靠螺旋输送器与转鼓的相对运动来实现。此离心机具有能连续工作、对物料适应性好、结构紧凑等优点。
1.1 本课题的来源，基本前提条件和技术要求
1.1.1本课题来源
本课题来源于对沉降式离心机市场的调研结果。众所周知，沉降式离心机是在高速旋转的转鼓内利用旋转物料本身所受到的离心力来对固、液体的悬浮液或含不同比重液体的乳浊液进行沉降分离的离心机。沉降离心机分间歇操作和连续操作两种类型。工业上常用的间歇操作沉降离心机有三足式沉降离心机和刮刀卸料沉降离心机。连续操作沉降离心机常用的为螺旋卸料沉降离心机。
1.1.2基本前提条件
以工厂现行生产的卧式沉降离心机有关样本；设计立式结构离心机，该离心机转鼓为柱—锥型，其轴线呈立式安置；转鼓；大端直径为800mm；转鼓半锥角为7—12度；转鼓高度为480—520mm（即转鼓长径比（L/D）为0.6—0.65）；转鼓转速：1500r/min；分离因数为Fr1006；电机功率：小于30KW。
1.1.3技术要求
（1）该立式沉降离心机能使滤料在转鼓内的滞留时间（即固液分离时间）比现行的卧式沉降离心机延长10～15倍（1—5min），从而提高分离效果；
（2）本机工作时滤料由上部料斗的进料口进入，同时电机起动运转；滤料在由螺旋送料机构输送的同时被离心机进行沉降分离——被分离的滤液和滤渣各行其道，分别经离心机的出液口和出渣口被引出机外；整个操作过程是在全速、连续运转下自动进行；
（3）进料口直径不小于50mm；
（4）离心机工作安全、可靠，运行平稳，产品质量稳定，操作维护简单；
（5）生产率为每小时排出渣3立方米；
（6）本机结构紧凑，其进料口、出液口和出渣口便于连接到生产自动线上。
1.2 本课题要解决的主要问题和设计总体思路
1.2.1本课题要解决的主要问题
螺旋卸料沉降离心机是全速运转、连续进料、沉降分离和卸料的离心机。 （1）螺旋卸料沉降离心机中，沉渣沿转鼓内壁的移动全靠螺旋输送器与转鼓的相对运动来实现。两者的差转速为转鼓转速的0.5—4 %，多数为1—2 %。该差转速由差速变速器产生。常用的差速变速器有摆线针轮行星变速器和双级2K-H渐开线齿轮行星变速器。该两种变速器结构复杂，价格昂贵，往往使用户望而却步。
(2)现有沉降离心机在提高其分离因数的同时带来了像占地面积大或分离时间长等缺点
1.2.2设计思路
为解决上述弊端，按离心分离理论，一是向高速和大型发展（即提高其分离因数）；二是延缓滤料（渣）在转鼓内的运行速度，即延长固、液（或液、液）分离时间，以达到充分脱液之目的。为克服现行螺旋卸料沉降离心机的缺点，本设计旨在提供一种能解决上述缺点和弊端的新型机种——立式（螺旋卸料）沉降机。差速变速器设计成斜齿轮结构。
1.3 预期的成果及其理论意义
通过对800型立式沉降离心机的各种设计要求和性能的改变，使离心机在不增加占地面积的情况下提高了分离效率，达到了增加生产效率。采用斜齿轮变速器常用的摆线针轮行星变速器和双级2K-H渐开线齿轮行星变速器差速变速器结构复杂，价格昂贵的现象，改变了使用户望而却步状况，降低了安装难度。
提供一种能解决上述缺点和弊端的新型机种——立式（螺旋卸料）沉降机和斜齿轮差速变速器。

第2章 国内外发展状况及现状介绍

综观国内沉降离心机之发展，虽致力于提高其分离因数，然仍与国外差距较大。理论研究表明，分离因数的提高虽有利于脱液分离，但滤料（渣）在转鼓内停留时间因此也更短，反而于脱液分离不利，故部分地抵消了转鼓转速加快的效果。更何况转鼓转速加快，致使能耗呈三次方速率上升；而加大转鼓直径，则因转鼓各部尺寸必须随之相应增大乃至造成离心机之成本剧增；且大幅度提高其分离因数往往还要受到转鼓筒体及转鼓底座（铸件）等材料强度的限制。在现今，工业上还很难由工艺来保证能廉价地提供这些高强度材料的情况下，实为我国之国情所不容。故人们常将视线转向后者——延长滤料（渣）在转鼓内的滞留时间——而这一时间的长短又取决于转鼓长度及转鼓部件与螺旋输（卸）料装置之差转速。
增加转鼓长度无疑能达到延长滤料（渣）的脱液时间之目的。理论上，脱液时间与转鼓有效长度成正比。目前，国内外这类机型的长, 径比 L/ D 为 1.5—3.5 ，且 L/ D 还有增大的趋势，如美国已达 3.8 ，德国为 4.2 。但 L/D 愈大，则愈难保证转鼓筒体之圆柱度及筒体各段的同轴度，也愈难保证转鼓筒体与螺旋输（卸）料装置（刮刀）之配合，故 L/ D 一般不大于 4 。大长径比的离心机的整机轴向尺寸均较大（除与转鼓 L/ D 有关外，还与差动变速器轴向尺寸有关），因而只能做成卧式。显然，其占地面积（或体积）也大。

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