HY800N离心机结构设计

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1、 HY800N离心机结构设计学 生：学 号：专 业：过程装备与控制工程班 级：指导教师： 二O一三年六月四 川 理 工 学 院毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目： HY800N离心机结构设计 学院： 专业： 过程装备与控制工程 班级： 学号：学生： 指导教师： 接受任务时间 系主任 （签名）院长 （签名）1毕业设计（论文）的主要内容及基本要求设计原始数据： 悬浮液浓度：65%， 粒平均粒度：0.1mm； 悬浮液密度：， 晶粒密度：；滤渣含湿量：5%， 漏晶率：2%。基本要求：以卧式单级活塞推料离心机的结构设计为主，包括主轴、转鼓等。完成一份毕业设计说明书，并画一张0号装配图和一张3号零件图

2、和一张1号零件图。2指定查阅的主要参考文献及说明1 施郑荣主编.工业离心机选用手册.北京：化学工业出版社，1993.32 高慎琴主编.化工机器（第一版），高等学校教材，化学工业出版，19923 孙启才.离心机远离结构与设计计算.北京：机械工业出版社，1987.64 邱宣怀主编.机械设计，高等学校教材，高等教育出版社，1997年7月第4版5 机械设计手册.北京：机械工业出版社，19973进度安排设计（论文）各阶段名称起 止 日 期1资料收集，阅读文献，完成开题报告2013.03.04-2013.03.252完成所有结构设计和设计计算工作2013.03.26-2013.04.213完成所有图纸绘制

3、2013.04.22-2013.05.224完成设计说明书及图纸的修改2013.05.23-2013.06.015答辩的准备和毕业答辩2013.06.02-2013.06.21摘 要 卧式单级活塞推料离心机是一种高效的分离机械，具有自动控制、工作连续、产量大、单位产量耗电量小、运转平稳、耐腐蚀、操作维修简单等特点，广泛应用于化工、制药、肥料等工业部门。本次设计是对晶盐进行分离。首先确定设计参数，弄清设计目的；查阅设计所需资料，然后对机器进行选型论证以及主要结构参数的确定、材料选择；对转鼓、主轴的进行机械计算和推料系统、传动系统的计算及校核；计量控制与技术安全；完成总装图及设计说明书最后专题讨论

4、。关键词：离心机；结构设计；强度计算；刚度分析完整版请联系QQ1838449412ABSTRACTThe horizontal single-stage piston pusher centrifuge is one kind of highly-efficient centrifuge, which has the auto-control, continuous work, large output, the unit output is low power consumption, smooth operation, corrosion resistance, easy to opera

5、tion and repair,etc.widely used in chemical industrial, pharmaceutical, fertilizer, and so on. The design is to separate grain of salt, first of all the main parts for material selection, then the main axle, bowl strength calculation and stiffness analysis, also a critical speed calculating machines

6、, etc.Keywords: centrifuge; strength calculation ; stiffness analysis ; processing目 录摘 要IABSTRACTII第一章 绪论.11.1 离心机概述11.2 真空制盐工艺21.2.1 热法盐硝联产（全卤）21.2.2 热法盐硝联产（老卤）31.2.3 冷法盐硝联产31.2.4 硫酸钙型卤水制盐31.3 选型论证，总体结构概述，本机型的发展史及趋势41.3.1 物料对分离效果的影响41.3.2 分离过程多选型的影响以及各分离机械的分离特性41.4 主要结构参数的确定及生产能力的核算6第二章 材料的选择82.1 转

7、鼓材料的选择82.2 主轴材料的选择102.3 机壳和油箱材料的选择12第三章 转鼓的机械计算133.1 圆筒形转鼓的鼓壁质量引起的鼓壁应力133.2 圆筒形转鼓内的筛网质量引起的鼓壁应力143.3 圆筒形转鼓内的物料质量引起的鼓壁应力153.4 转鼓壁的强度计算163.4.1 无开孔转鼓壁的强度计算163.4.2 开孔转鼓壁的强度计算173.5 详细计算过程183.5.1 转鼓壁厚计算183.5.2 转鼓的刚度分析19第四章 主轴的设计计算214.1 相关概述214.2 主轴的结构设计214.2.1 轴的毛坯214.2.2 轴头、轴颈以及轴身214.2.3 轴与零件的联接方式224.3 轴的

8、强度设计计算224.3.1 按许用切应力计算224.3.2 按许用弯曲应力计算234.3.3 安全系数校核计算234.4 具体计算过程234.4.1 计算支承反力254.4.2 画轴弯矩图254.4.3 画轴转矩图274.4.4 许用应力274.4.5 画当量弯矩图274.4.6 轴径的校核28第五章 临界转速的计算295.1 概述295.2 转子的振动和临界转速295.3 计算临界转速的解析法305.3.1 特征值法305.3.2 影响系数法315.3.3 考虑某些因素对临界转速的影响345.4 具体计算过程425.4.1 轴的断面惯性矩435.4.2 分别计算各部分的质量435.4.3 确

9、定质心m的位置435.4.4 计算各部分对质心m的离心力矩435.4.5 计算影响系数44第六章 推料系统456.1 油压系统工作分析456.2 稳定性分析476.3 具体计算过程47第七章 动系统的计算497.1 带传动计算497.1.1 定带型号和带轮直径497.1.2 计算带长497.1.3 求中心距和包角497.1.4 求带根数507.1.5 求轴上载荷507.2 轴承、键的选择和校核507.2.1 轴承的选用以及校核507.2.2 键的选用以及校核517.3 电动机的选择51第八章 计量控制与技术安全528.1 计量控制528.1.1 计量器的选择528.1.2 工作原理528.2

10、技术安全538.2.1 基本要求538.2.2 噪声与振动538.2.3 液压与气动系统538.2.4 密闭防爆要求538.2.5 温升548.2.6 材料要求548.2.7 热处理548.2.8 焊接548.2.9 无损探伤558.2.10 动平衡558.2.11 电气要求558.2.12 随机档案55第九章 专题讨论569.1 概述569.2 毛坯的准备加工569.3 粗车外圆569.4 精加工外圆579.5 外圆表面的光整加工579.6 键槽、花键加工579.7 螺纹加工579.8 轴的精度检验57结 论58参 考 文 献59致 谢60完整版请联系QQ1838449412第一章 绪论 1

11、.1 离心机概述 离心机是用于分离液体与固体颗粒或液体与液体的混合物中各组分的机械。离心机主要用于将悬浮液中的固体颗粒与液体分开；或将乳浊液中两种密度不同，又互不相溶的液体分开（例如从牛奶中分离出奶油）；它也可用于排除湿固体中的液体，例如用洗衣机甩干湿衣服；特殊的超速管式分离机还可分离不同密度的气体混合物；利用不同密度或粒度的固体颗粒在液体中沉降速度不同的特点，有的沉降离心机还可对固体颗粒按密度或粒度进行分级。 宏观的“场外力”作用过程是将混合物置于一定的力场之中，利用混合物的各个相在力场中受到不同的力从而到较大的“像重差”使其分离。悬浮液和乳浊液的分离是非均一系分离的典型情况，其分离形式按照

12、分离机的不同分为沉降和过滤两种。混合物在某种装置中，由于两相在力场中所受的力的大小不同而沉降分层，轻相在上层形成澄清液，重相在下层形成沉淀物而实现分离。离心机是在离心力的作用下，实现分离的机器，而这种分离液态非均匀混合物的过程称离心分离。离心机的主要工作部件为转鼓，高速旋转的转鼓带动物料旋转产生离心惯性力，通过沉降或过滤完成悬浮液、乳浊液或其他物料的分离、浓缩或澄清。离心分离与其他分离相比，推动力大，分离能力强，分离范围广，固体中含有液体少，分离效率高，结构紧凑，附属设备少。在含水率较高时或悬浮液中的固体颗粒很小、液相粘度很大时，也可得到较好的分离效果。因此离心机已广泛用于化工、石油、医药、冶

13、金、三废治理及轻工等工业生产中。利用离心机分离的过程可分为离心过滤、离心沉降及离心分离，与此分离过程相对应的离心机称为过滤式离心机、沉降式离心机及分离机。（1） 过滤式离心机 高速旋转的转鼓是过滤式离心机的主要工作部件，转鼓壁上开有许多小孔，并衬有多孔的过滤介质，当加入转鼓内的悬浮液随转鼓作高速旋转时，受离心力作用，液相经过滤渣层、过滤介质及壁上小孔被连续排出，而固相沉积下来成为滤渣。随着过滤的进行，滤渣层被压紧，渣层空隙内的液体亦被排出。因而离心过滤不仅推动力大，产生的离心惯性力比重力大千百倍，而且得到的滤渣较为干燥，滤渣含湿量对细分散物料为510，对中粗物料0.55。 过滤式离心机适于分离

14、含固量较多，颗粒大干10m的悬浮液。（2）沉降式离心机 转鼓壁上有无开孔是沉降式离心机与过滤式的主要区别，沉降式离心机是一种新型的卧式螺旋卸料离心机，其工作原理是利用固-液比重差，并依靠离心力场使之扩大几千倍，固相在离心力的作用下被沉降，从而实现固液分离，并在特殊机构的作用下分别排出机体。 沉降式离心机适用于含固量少、颗粒小的悬浮液。（3）分离机分离机与沉降式离心机原理相同，但其转速更高，转鼓体积小，长径比大，分离因素大，能分离一般离心机不能分离的物料。常用于分离密度差较小的液液或液液固相，按离心力不同，重液在外层，轻液在里层，微量固体沉渣沉积在转鼓壁上，通过一定的装置分别将它们引以，就可达到

15、分离目的。查看更多请联系QQ：18384494127.2.2 键的选用以及校核带传动连接端的键选用GB/T1096 键圆头普通平键(A型)、b=20、h=12、L=62转鼓连接端的键选用GB/T1096 键圆头普通平键(A型)、b=20、h=12、L=95推料盘连接端的键选用GB/T1096 键圆头普通平键(A型)、b=20、h=12、L=62由于均受冲击载荷，查机械设计表7.1，选，。现进行键的校核： 带传动连接端的键挤压强度：剪切强度： 转鼓连接端的键挤压强度： 剪切强度： 推料盘连接端的键挤压强度： 剪切强度：即所选键合适。7.3 电动机的选择表7-1电动机型号额定功率/kW满载转速/(

16、r/min)堵转转矩最大转矩质量/kg额定转矩额定转矩 同步转速1500r/min，4极主电机Y180M418.514702.02.2182辅电机Y160L41514602.22.3144第八章 计量控制与技术安全8.1 计量控制8.1.1 计量器的选择为了达到最佳的生产状态，离心机的使用离不开计量控制。现在使用的计量器有很多，有静态预增稠器、曲筛、旋流器。若固体具有沉淀特性，且工厂内允许有空间安装静态预增调器，则为最简单的方式，采用静态预增稠器。曲筛的工作原理是稀薄的悬浮液用泵送至曲筛的一端，由此而产生的离心力将一部分液体经滤筛分离出去。剩下的已预增调的悬浮液从曲筛另端流入离心机。旋流器是利

17、用离心力的影响将固体从流体中分离出去。料液底部已增调的物料直接流人离心机。同时，清液则经上部溢流排出。氯化钠时具有沉淀的特性，选用静态预增稠器，如图所示(8-1)图8-1 静态预增稠器8.1.2 工作原理当离心机卸出的氯化钠太重时，即脱水量没达到要求时，经重量感应器检测出来，然后转化为电信号，电流减小，调节阀门，使得进入离心机的悬浮液少一些，溢出的氯化钠进入缓冲罐，再经搅拌器均匀搅拌，送至漏斗，直到满足要求为止。当离心机卸出的氯化钠太轻时，即没有达到生产的要求，机器没有达到正常的运转，经重量感应器检测出来，然后转化为电信号，进一步电流放大，调节阀门，使得进入离心机的悬浮液多一些，直到满足要求为

18、止。8.2 技术安全8.2.1 基本要求离心机转鼓的强度计算应符合JB/T8105使用范围所界定的规定。离心机的结构及各零、部件，必须有足够的强度、刚度和稳定性。在按规定条件制造、安装、贮运和使用时，不得对人身安全构成威胁和造成伤害。离心机应保证在规定的工作条件下，运行安全可靠，并且操作维护方便。操作人员可能触及的离心机所有外露转动件应采取相应的安全防护措施或设置安全防护装置。在操作人员遵守操作规程的条件下，安全防护装置应确保人身的安全。防护装置应便于安装和拆卸，防护装置的网眼或与被防护物体表面的距离应保证人身不会触及被防护物体。防护装置的刚度应保证任何一个人触及防护装置时不会使防护装置产生变

19、形或位移，导致防护罩触及被防护物体。外露和旋转零、部件的外表面不应有尖棱、尖角、毛刺等。单人难以搬运的离心机零、部件，除非其本身形状适合于吊装，否则均应设有明显的吊环、吊耳或吊装螺栓等，或者标有明显的起吊位置。带包装箱的离心机，包装箱上也应有明显的起吊位置标志。重要的易松动联接部位应有可靠的防松装置。8.2.2 噪声与振动离心机的噪声限值应符合相应产品技术条件标准所规定的要求。测定方法应符合GB10894的规定。离心机的振动限值应符合相应产品技术条件标准所规定的要求。测定方法应符合GB10895的规定。8.2.3 液压与气动系统离心机液压传动系统的安全要求应符合GB3766的有关规定。离心机气

20、动系统的安全要求应符合GB7963的有关规定。离心机液压、气动系统的控制装置动作应安全、灵敏、可靠。离心机的液压和气动系统必须有限压和限位装置。8.2.4 密闭防爆要求处于密闭、易燃、易爆环境或潮湿环境下工作的离心机，应符合密闭、防燃、防爆、防湿等有关标准或法规的要求。处于密闭、易燃、易爆环境或潮湿环境下工作的离心机，应有可靠的安全防护措施。8.2.5 温升离心机有关部位的温升值应符合相应产品标准的规定。8.2.6 材料要求离心机转鼓和主轴材料的力学性能和化学成分应符合有关标准规定，并应有供应方的材料质量证明书。离心机制造单位应按该证明书对材料进行验收，必要时应进行复验。制造离心机主要零件的材

21、料允许以性能相同或较优的材料代用，但必须经设计部门同意。用于医药、食品工业的离心机，与物料接触的零、部件应符合国家有关医药、食品卫生标准的规定。8.2.7 热处理离心机重要铸件和锻件(如转鼓、转鼓底、机座等)应进行消除内应力或改善金相组织的处理。奥氏体不锈钢铸件和锻件和锻件应根据具体类别及技术要求进行相应的热处理。重要的焊接件(如转鼓的筒体)，应根据材质、结构和图样技术要求决定是否进行焊后热处理或相应的消除残余内应力措施。完整版请联系QQ1838449412第九章 专题讨论9.1 概述轴制造工艺可从质量、生产率和经济性三方面考虑。为了提高加工质量，应采用合理的工艺方法，并要研究加工过程中各种工

22、艺因素对质量影响的规律，从而找出解决问题的方法和措施。制造工艺中的经济性是与质量、生产率有密切联系的综合性问题，在给定的生产对象和技术要求的条件下，选择什么工艺方法和设备，需要通过经济分析或论证加以确定。常用的制造工艺如下：1 毛坯准备。包括毛坯选择，毛坯准备加工(校直、切断、平端面和钻中心孔等)。2粗车外圆。粗车外圆时，常以中心孔定位。通常，所选用的车床功率应大，精度要求稍低些。3精加工外圆。车削加工，可达到3级精度，光洁度为46。4铣键槽、切螺纹或钻孔。5热处理。6检验。一般要求的轴由生产工人检验。要求较高的轴由检验员检验，以保证加工质量。近年来，由于对轴的尺寸精度和表面质量的要求不断提高

23、，日益广泛地采用光整加工方法。主要有：高光结度磨削；超精加工；双轮珩磨；研磨；抛光；滚压加工等。9.2 毛坯的准备加工轴的毛坯主要是根据生产批量和结构尺寸来决定。一般采用轧制的棒料、冷拉钢及锻件等。用铸件、焊接件的情况较少。在单件或成批生产中，制造中小直径的轴，以及在大量生产中制造小直径的轴，多采用棒料作毛坯。用棒料制造光轴，可以保证最少的机械加工余量。阶梯轴的毛坯通常是自由锻件或模锻件。毛坯在进行机械加工前，首先要进行准备加工。其目的在于保证工件具有良好的加工条件，准备加工时的辅助定位基准。准备加工一般是在备料车间或工段进行。9.3 粗车外圆圆柱面是轴的重要组成表面。它的粗加工、半精加工均需

24、用车削完成。甚至某些圆柱表面的精加工也采用精车达到。因此，车外圆是轴加工中必不可少的工序。粗车外圆表面要切去大部分余量，一般可达到68级精度及34光洁度，所以对粗车来说，主要是要求高生产率，而精度和光洁度则需在半精车工序及磨削工序中达到。外圆表面在粗车的基础上，经半精车可达46级精度及46光洁度。如果精度和光洁度要求更高，通常是采用磨削加工，有时也用高精度车床进行精车来达到。9.4 精加工外圆磨削是精加工外圆表面的主要方法。由于外圆磨削易于保证2级，甚至1级的轴颈直径精度，光洁度可达到710，而且生产率也很高，所以对于一般不是要求特别高的轴，磨削加工常常是最后的加工工序。外圆表面的磨削加工，通

25、常在外圆磨床上，或在无心磨床上进行。磨削加工，常常是机械加工的最终工序，因此，必须重视质量问题。9.5 外圆表面的光整加工近年来，由于机械工业的发展，对轴的尺寸精度和表面质量的要求不断提高。如机床制造业中，精密磨床的砂轮主轴、坐标镗床主轴的支承轴颈，其尺寸精度在1级以上，光洁度要求1012以上。要达到这样高的光洁度，用普通磨削难以实现，因此出现了光整加工方法。外圆表面常用的光整加工方法有高光洁度磨削、超精加工、研磨、珩磨、抛光、滚压等，目前，这些光整加工方法在生产中的应用日趋普遍，对我国机械制造工业的发展具有很大促进作用。9.6 键槽、花键加工轴与安装在轴上的零件经常以普通键(如平键、半圆键)

26、或花键联接，因此加工键槽和花键是轴加工工艺中最常见的工序之一。9.7 螺纹加工螺纹加工也是轴加工中常见工序之一。一般的加工方法有车螺纹、铣螺纹、滚压螺纹、磨螺纹、攻丝和套丝等。它们各有不同的特点，必须根据具体的技术要求、产量、轮廓尺寸等因素来选择加工方法，以充分发挥各种方法的特点。9.8 轴的精度检验轴的精度检验包括尺寸精度、几何形状精度、相互位置精度和表面光洁度等。结 论毕业设计是大学学习的最后一个环节。通过毕业设计，可以系统的复习以往学过的各学科的知识，查漏补缺；同时可以熟悉对word及绘图软件的操作。从题目选定以后，开始进行资料的收集，进行相关的计算，绘图，完善设计说明书，这期间每一个步

27、骤都对我来说是一个个的考验。通过毕业设计，我了解了离心机，特别是单级活塞推料式离心机的用途及工作原理，熟悉了这种离心机的设计步骤，锻炼了工程设计实践能力，培养了自己独立设计能力。此次毕业设计是对我专业知识和专业基础知识一次实际检验和巩固。本次的毕业设计让我更熟悉的掌握了word的一般操作和AUTO CAD平面绘图软件，学会了查找相关资料、相关标准，分析数据；但是我在专业知识的掌握上面还是比较欠缺的，综合应用能力不足，对部分零件的设计工作还不了解。在设计过程中，对各标准的查询和使用很生疏。这些方面都还需要我去进一步的改进。马上就要毕业了，以后这种实践的机会还有很多，我要不断学习，使自己成为一个对

28、社会有所贡献的人。参 考 文 献1 工业离心机选用手册M全国化工设备设计技术中心站机泵技术委员会北京：化工工业出版社，1993.32 方子严主编化工机器M北京：中国石化出版社，19993 机械工程手册M机械工业出版社，19974 化工机械手册M天津大学出版社，19955 苏家庆等真空制盐M轻工业出版社，19836 田立楠，梁合盐化工概论M华中理工大学出版社，1992.67 雷天觉主编液压工程手册M机械工业出版社，1990.48 机械设计手册M机械工业出版社，1991.99 罗茜主编固液分离M冶金工业出版社，199610 邹广华，刘强过程装备制造与检测M北京：化学工业出版社，2003.811 姜

29、培正主编过程流体机械M北京：化学工业出版社，2001.812 邱宣怀等编著机械设计M北京：高等教育出版社，199713 廖念钊主编互换性与测量技术基础M北京：中国计量出版社，2002.114 吴宗泽，罗圣国主编机械设计课程设计手册M北京：高等教育出版社，2006.515 林海影主编中国井矿盐J自贡：中国井矿盐杂志社编辑部，197016 孙启才等离心机原理结构与设计计算M机械工业出版社，198717 索科罗夫离心分离原理及设备M，汪泰临等译机械工业出版社，198618 陆世英等编著不锈钢M北京：原子能出版社，1995.719 陈榕林，张磊直转轴设计与制造M河北：人民出版社，1981.420 张利平主编液压气动系统设计手册M北京：机械工业出版社，1997.6致 谢 本设计是在王维慧老师的细心指导下完成的，同时在设计过程中很多同学也给我提供了很多的帮助，在此对王老师和帮助过我的同学表示最真挚的感谢。