離心分離機(jī)設(shè)計(jì)04

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京） 2012 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 3 臥式螺旋離心機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 性能指標(biāo) ： 本設(shè)計(jì)針對(duì)的是工業(yè) 熱軋污水處理 ，處理量為 340 50 /mh ， 轉(zhuǎn)鼓直徑400mm， 長(zhǎng)徑比為 3， 轉(zhuǎn)速 0-3000 r/min，差速 5-50 r/min。 3.1 轉(zhuǎn)鼓設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)鼓部件是臥螺離心機(jī)的主要部件。轉(zhuǎn)鼓的結(jié)構(gòu)、形狀和參數(shù)在很大程度上決定了離心機(jī)的特點(diǎn)和工藝效果，臥螺離心機(jī)可以按轉(zhuǎn)鼓的形狀分為圓柱形、圓錐形、圓柱 -圓錐形和雙錐形等類型 4-20。轉(zhuǎn)鼓的參數(shù)一般包括最大內(nèi)直徑、總長(zhǎng)度、錐形部分的錐角和溢流環(huán)的直徑等。 3.1.1 轉(zhuǎn)鼓內(nèi) 徑的選取 轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)徑是離心機(jī)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑越大，其處理量也越大。但由于受材料強(qiáng)度、加工制造難度等因素的影響，轉(zhuǎn)鼓直徑增大時(shí)，離心機(jī)的轉(zhuǎn)速必然降低，分離因數(shù)趨小。目前生產(chǎn)、使用較多的是轉(zhuǎn)鼓直徑為 200 1000mm的臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)。 轉(zhuǎn)鼓直徑 D的確定要考慮離心機(jī)系列型號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，單機(jī)生產(chǎn)能力的物料性質(zhì)。轉(zhuǎn)鼓直徑是系列型號(hào)的主要尺寸數(shù)據(jù)。系列中轉(zhuǎn)鼓直徑的數(shù)值是從優(yōu)先數(shù)系中，選取幾何級(jí)數(shù)公比 3 2 1.26i 來(lái)確定的。在 L/D一定情況下，生產(chǎn)能力大致與 3D 成正 比。 通過(guò)查閱相關(guān)資料、調(diào)查研究國(guó)內(nèi)外離心機(jī)的技術(shù)參數(shù)及國(guó)內(nèi)外制造水平的差異，確定了轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)徑為 400mm21。 轉(zhuǎn)鼓形狀：柱錐形 材料： 1Crl8Ni9Ti不銹鋼 3.1.2 長(zhǎng)徑比 的選取 長(zhǎng)徑比即離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓的軸向有效長(zhǎng)度與其直徑的比值。長(zhǎng)徑比越大，沉降區(qū)越長(zhǎng)，分離效果越好，但軸功率也越大。應(yīng)根據(jù)不同懸浮液的性質(zhì) (主要是沉降性能 )選擇不同長(zhǎng)徑比，同時(shí)要與轉(zhuǎn)速結(jié)合考慮。用于固液分離的臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)，為了提高單機(jī)容量，一般 取值為 1 4。 對(duì)于易分離的物料，長(zhǎng)徑比為 1 2，一般在 1.5左右；對(duì)于難分離的物料，長(zhǎng)徑比為 2.5 4，一般在 3左右；長(zhǎng)徑比超過(guò) 4時(shí)，在制造上有困難，但它是未來(lái)發(fā)展的方向?？紤]直徑較大的特點(diǎn)，如果長(zhǎng)徑比過(guò)長(zhǎng)，則整機(jī)的長(zhǎng)度尺寸較大，易發(fā)生振動(dòng)影響使用壽命，并出于安全方面的要求。 由于本設(shè)計(jì)針對(duì)的是工業(yè) 熱軋污水處理 ， 其中有較難分離的物料，在此長(zhǎng)徑比初 選為 3，即轉(zhuǎn)鼓的有效工作長(zhǎng)度為 1200 。 3.1.3 轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速 N和分離因數(shù) Fr的檢驗(yàn) 轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速和分離因數(shù)的選取根據(jù)離心機(jī)工作原理，分離因數(shù)與轉(zhuǎn)鼓半徑的平方成正比，轉(zhuǎn)速越高，分離因數(shù)越大，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速越高分離效果 越好、沉渣越干、澄清液越清、軸功率亦越大，但實(shí)際操作中并不是說(shuō)轉(zhuǎn)速越高越好。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于易于沉降的物料，轉(zhuǎn)速提高軸功率增大，容易引起機(jī)械故障或推渣困難，造成物料堵塞。因此要根據(jù)進(jìn)料狀況和分離效果等因素來(lái)選擇合適的轉(zhuǎn)速 (分離因數(shù) )。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京） 2012 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 分離因素：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)rF，即： 22crF m r rFG m g g 式中 m 離心力場(chǎng)中 物料的質(zhì)量（ kg） 轉(zhuǎn)鼓角速度： r 轉(zhuǎn)鼓內(nèi)半徑： 初選轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速 n=3000r/min， D=400mm，轉(zhuǎn)鼓材料為 1Cr18Ni9Ti，轉(zhuǎn)鼓直徑與允許的最大轉(zhuǎn)速和分離因數(shù)的關(guān)系見(jiàn)表 3-1。 由于602 N,grFr 2（其中 離心機(jī)的角速度； F r 為離心機(jī)的分離因數(shù)； r 為轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)半徑。 ） 計(jì)算得到 =314.16rad/s， F r =1282.3。 由表 3-1 可知轉(zhuǎn)鼓直徑與允許的最大轉(zhuǎn)速和分離因數(shù)之間的關(guān)系。由于 F r =1282.3 2890，并且根據(jù)表 3-2 可知轉(zhuǎn)速 N=3000r/min 在允許的范圍內(nèi)，所以可以初步證明本設(shè)計(jì)中轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速 N 和分離因數(shù) F r 在強(qiáng)度方面的選取是正確的 22。 表 3-1 轉(zhuǎn)鼓直徑與允許的最大轉(zhuǎn)速和分離因數(shù)的關(guān)系 轉(zhuǎn)鼓直徑 m 0.2 0.35 0.4 0.45 0.6 0.8 1.0 最大轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速r/min 7200 4100 3600 3200 2400 1800 1400 最大分離因數(shù) 5700 3300 2890 2550 1900 1400 1150 表 3-2 國(guó)內(nèi)外主要的臥式螺旋卸料離心機(jī)的基本參數(shù) 離心機(jī)型號(hào) 轉(zhuǎn)鼓直徑 mm 轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速 r/min 分離因數(shù) LW400 400 2200 3550 1080 2810 LW450 450 2000 3400 1000 1900 LW500 500 2000 3200 1120 2860 LW600 600 1400 2500 660 2100 LW630 630 1400 2500 690 2200 LW800 800 1250 2000 700 1790 3.1.4 轉(zhuǎn)鼓半錐角 這里設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)鼓是雙錐角結(jié)構(gòu)，有 錐角變化點(diǎn)， 如圖 3-1所示，兩個(gè)錐角分別為 1 、 2與 ，雙錐角的好處是 使沉渣輸出液池之后在平緩的坡度上穩(wěn)定移動(dòng)，而在液池下采用大錐角使得回流力減小，因此沉渣回流現(xiàn)象也變小。由于第一錐段錐角大，使得第一錐段軸向距離變短，在離心機(jī)總長(zhǎng)不變時(shí)，第二錐段相應(yīng)變長(zhǎng)。故可以適當(dāng)增大雙錐角臥 螺離心機(jī)液池深度，而不會(huì)使得轉(zhuǎn)鼓的干燥距離變短。同時(shí)液池深度的增大使得轉(zhuǎn)鼓沉降面積增大，根據(jù)生產(chǎn)能力與沉降面積成正比的關(guān)系，雙錐角臥螺離心機(jī)生產(chǎn)能力也增加了。 一般 半錐角的 取值范圍 5 18 ； 大于 8為推送較難輸送的沉渣。 400mm左右的臥螺中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京） 2012 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 離心機(jī)是為熱軋污水處理中固液分離而設(shè)計(jì)的，由于熱軋污水中含有油，綜合考慮油對(duì)固體沉渣的影響 本設(shè)計(jì)采用雙錐角結(jié)構(gòu)，選取半錐角：取 1 15 ， 2 8 。在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)候可以用 10的單錐角計(jì)算。這樣取的好處是，當(dāng) 1 、 2 與 的 差 值 不一樣時(shí)候，錐段長(zhǎng)度也不一樣。為了使大椎段長(zhǎng)度短些，取較大的大椎角。先求出 r1， r2， L2 等 參數(shù)，根據(jù)幾何方法列兩個(gè)二元一次方程可以分別得到 a 的值和 b 的值。 以提供以后轉(zhuǎn)鼓的加工參數(shù)。如圖 3-121-22-23。 圖 3-1 雙錐結(jié)構(gòu)圖 找?guī)缀侮P(guān)系： a+b=L2 ； atan15 +btan8 =r2-r3 根據(jù) 前面 計(jì)算結(jié)果：其中 L2=397mm； r1-r3=70mm。計(jì)算出： a=110mm b=287mm 3.1.5 轉(zhuǎn)鼓長(zhǎng)度 現(xiàn)取長(zhǎng)徑比 /LD=3，則轉(zhuǎn)鼓長(zhǎng)度 L =400 3=1200 mm。 當(dāng)轉(zhuǎn)鼓直徑 D、總長(zhǎng)度 L 、錐段小端出渣口直徑 D3 一定時(shí)，沉降區(qū)長(zhǎng)度受液層深度 h和半錐角 變化的影響。如圖 3-2所示當(dāng) L、2r、3r不變，將實(shí)線所示的 、 h改為虛線所示尺寸時(shí)，可以看出沉降區(qū)長(zhǎng)度的變化是很大的。因而 h值和 角值的選擇對(duì)懸浮液處理能力有影響。 24 這里采用雙錐角結(jié)構(gòu)，為了方便計(jì)算，采用中間值 =10計(jì)算。如圖 3-2。 取 1=15， 2=8。則 =10。 從圖可知 柱筒段沉降區(qū)長(zhǎng)度： 2 3 312 1( 2 )t a n t a nr r kLL L r D 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京） 2012 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 式中3 3 2/k r r，一般常用 值3k=0.60.7，取3k=0.65 將上述各數(shù)據(jù)代入可得： 錐段小端出渣口半徑： 圖 3-2 轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 L 柱錐段總長(zhǎng)度： L=1200mm 1L 柱筒段沉降區(qū)長(zhǎng)度 2L 錐段長(zhǎng)度 3L 錐筒段沉降區(qū)長(zhǎng)度 1r 物料環(huán)內(nèi)徑 2r 轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑：2 200r mm3r 錐段小端出渣口半徑 h 液層深度： 21h r r 1 圓錐段大半錐角 2 圓錐段小半錐角 mm13020065.0323 krr柱筒段沉降區(qū)長(zhǎng)度（即轉(zhuǎn)鼓柱筒段長(zhǎng)度）： mm80310t a n 1302001200t a n 321 rrLL 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京） 2012 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 則轉(zhuǎn)鼓錐段長(zhǎng)度 ： mm397803120012 LLL 液層深度 h=30mm 則物料環(huán)內(nèi)徑： mm170302001 r 錐筒段沉降區(qū)長(zhǎng)度： mm1 7 010t a n 30t a n3 hL 則沉降區(qū)長(zhǎng)度： mm97317080331 LLL 沉降 3.1.6 轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速 又因轉(zhuǎn)鼓材料為 1Crl8Ni9Ti不銹鋼，這種材料的各種轉(zhuǎn)鼓直徑的最大允許轉(zhuǎn)速和分離因數(shù)如表 3-1所示。 從表中可以看出：當(dāng)轉(zhuǎn)鼓直徑為 D=400mm時(shí)， 允許 達(dá)到的最大轉(zhuǎn)速為 3600 r/min， 現(xiàn)選取轉(zhuǎn)速 n=3000 r/min 合適。 3.1.7 池深與轉(zhuǎn)鼓半徑比 規(guī)定范圍為 0.05 0.2，現(xiàn)取 0.15。 由于轉(zhuǎn)鼓半徑為 200mm，所以得到池深 h=30mm。 1.1.8 設(shè)計(jì)參數(shù)匯總 通過(guò)前面的計(jì)算，我們可以得到轉(zhuǎn)鼓的主要涉及參數(shù)，如表 3-3，至于其它的具體尺寸在零件圖中有具體的體現(xiàn)。 表 3-3 基本參數(shù)及主要計(jì)算數(shù)據(jù) 基本參數(shù) 單位 內(nèi)容 轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速 r/min 0-3000 差轉(zhuǎn)速 r/min 5-50 轉(zhuǎn)鼓大段內(nèi)徑 mm 400 轉(zhuǎn)鼓壁厚 mm 6 轉(zhuǎn)鼓長(zhǎng)度 mm 1200 長(zhǎng)徑比 3 平均半錐角 10 沉降區(qū)長(zhǎng)度 mm 973 轉(zhuǎn)鼓直段長(zhǎng)度 mm 803 轉(zhuǎn)鼓錐段長(zhǎng)度 mm 397 物料粘度 cp 0.81 物料固相密度 kg/m 1600 物料液相密度 kg/m 1360 物料顆粒度 m 15-300 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京） 2012 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 3.2 螺旋輸送器設(shè)計(jì) 螺旋輸送器是臥螺 離心機(jī)的關(guān)鍵部件，其性能直接決定著離心機(jī)的分離效果、生產(chǎn)能力和使用壽命。隨著對(duì)臥螺離心機(jī)生產(chǎn)能力和分離因數(shù)的不斷提高，大型、高轉(zhuǎn)速螺旋輸送器的固有特性和強(qiáng)度直接關(guān)系著輸送器的安全與可靠性，已成為設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問(wèn)題 25。其中，螺旋輸送器的受力分析是強(qiáng)度分析的基礎(chǔ)， A W Roborts等人分析了懸浮液的渦旋流動(dòng)對(duì)螺旋輸送器受力的影響 26比 Wallaca W-F L Bung等人研究了污泥脫水用臥螺離心機(jī)的螺旋輸送器所承受扭轉(zhuǎn)力矩的計(jì)算方法 27-28。在掌握了輸送器受力計(jì)算和分析方法的基礎(chǔ)之上，瑞 典阿爾法一拉法公司的 N ComerWally 二又通過(guò)試驗(yàn)方法研究了螺旋輸送器扭轉(zhuǎn)力對(duì)固相離心產(chǎn)物含濕量的影響。 螺旋輸送器是螺旋卸料離心機(jī)的主要部件，它能連續(xù)地把沉渣送至排渣口并排出機(jī)外，它的結(jié)構(gòu)、材料和參數(shù)不僅關(guān)系到離心機(jī)的生產(chǎn)能力、工作壽命，而且還關(guān)系到分離效果的好壞。螺旋輸送器的筒體與轉(zhuǎn)鼓同心安裝在軸承上，螺旋輸送器邊緣所形成的回轉(zhuǎn)外廓通常同轉(zhuǎn)鼓的形狀相同。即有單錐、筒錐、雙錐等形式。為了輸送沉降在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)表面的物料，螺旋與轉(zhuǎn)鼓以相同的方向旋轉(zhuǎn)，但轉(zhuǎn)速不同 (一般轉(zhuǎn)差為轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的 0.2 3%)，此轉(zhuǎn)差是由 行星差速器來(lái)實(shí)現(xiàn)的 29-30。 螺旋輸送器推料葉片的形式很多，有連續(xù)整體螺旋葉片、連續(xù)帶狀螺旋葉片喝間斷式螺旋葉片等。最常用的是連續(xù)整體式螺旋葉片，這種螺旋葉片制造比較容易，同時(shí)亦適用多種物料分離。本方案設(shè)計(jì)采用連續(xù)整體式螺旋葉片。 螺旋葉片頭數(shù)，根據(jù)使用要求可以是單頭螺旋、雙頭螺旋、也可以是多頭螺旋。與單頭螺旋相比，雙頭螺旋能保證沉渣在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)較均勻地分布，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，并且雙頭螺旋有較高的沉渣輸送能力。脫液型螺旋卸料沉降離心機(jī)一般采用雙頭螺旋，而澄清型離心機(jī)大都采用單頭螺旋 31。本方案設(shè)計(jì)采用雙頭 螺旋。 內(nèi)筒一般是焊接或鑄造而成的空心筒體。內(nèi)筒的形狀一般有單錐、柱 -錐或由大小柱筒組合而成的形式，筒內(nèi)用橫隔板分隔成一個(gè)或兩個(gè)以上有加料孔的加料隔倉(cāng)，以適應(yīng)因液層深度改變后，沉降區(qū)長(zhǎng)度的變化而引起加料位置的變化。這是因?yàn)檫^(guò)去認(rèn)為最適宜的加料位置是在脫水區(qū)與沉降區(qū)的交界處。但目前認(rèn)為加料位置放在轉(zhuǎn)鼓柱錐段交界處較適宜，可避免對(duì)沉渣的沖刷，分離效果反而更好。這樣，不管液層深度如何變化，只有一個(gè)加料位置，只需一個(gè)加料隔倉(cāng)，可簡(jiǎn)化內(nèi)筒結(jié)構(gòu)。本方案設(shè)計(jì)采用大小柱筒組合，在柱錐交界處開(kāi)加料孔。 螺旋葉片材料一般與轉(zhuǎn)鼓 材料相同。但是，當(dāng)分離物料中的固體粒子磨蝕性很大時(shí)，葉片表面很容易被磨損。螺旋葉片磨損后，通常會(huì)使螺旋的輸渣能力降低，造成沉渣含濕量增大。如果沉渣與螺旋葉片的摩擦力大于沉渣與轉(zhuǎn)鼓內(nèi)表面的摩擦力，則沉渣就粘附在螺旋葉片上并和螺旋一起旋轉(zhuǎn)，于是沉渣就不能從轉(zhuǎn)鼓中卸出，并逐漸塞滿轉(zhuǎn)鼓。為防止這種現(xiàn)象發(fā)生，就要求葉片材料必須具有高的硬度和耐磨性，提高螺旋葉片表面的硬度和耐磨性。本方案設(shè)計(jì)采用 螺旋葉片上 噴鍍 碳化 鴿 和堆 焊 硬 質(zhì) 合金技 術(shù) 。 因此設(shè)計(jì)的螺旋輸送器特點(diǎn)如下： 1. 整體式螺旋葉片，垂直于轉(zhuǎn)鼓軸線，同時(shí)采用 螺旋葉片上 噴 鍍 碳化 鎢 和堆 焊 硬 質(zhì) 合金技術(shù)。 2. 雙頭螺旋，螺距在澄清段是定值，干燥 段 是變值。 3. 采用大小柱筒組合， 出料孔開(kāi)在柱錐交界處，對(duì)稱布置四個(gè)出料孔。在每一圈葉片開(kāi)設(shè)均勻的開(kāi)有四個(gè)葉片孔，轉(zhuǎn)鼓壁上開(kāi)有一個(gè)以上對(duì)稱布置的泄露孔。 設(shè)計(jì)的螺旋輸送器主要參數(shù)如表 3-4。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京） 2012 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 (1)螺距 這里采用變螺距設(shè)計(jì)，即 澄清段葉片部分的螺距 S=，為常數(shù)；干燥段葉片部分的螺距 S= -K，為常數(shù)， K為常數(shù)或不斷增加的變量并且 K值小于值。這里取澄清段螺距60mm，干燥段螺距為 60-k，（ k=5）。 表 3-4 螺旋輸送器參數(shù) 長(zhǎng)度 L/mm 澄清段螺距 S1/2 /mm 干燥段螺距 S2/2 /mm 葉片厚 h/mm 葉片與轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁間隙 t/mm 平均半錐角 / 轉(zhuǎn)速 n/mm 1200 60 60-k(k=5) 8 2 10 3000 如圖 3-3。 圖 3-3 螺旋輸送器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 (2)葉片厚度 葉片厚度的變化只對(duì)正壓力及摩擦力載荷產(chǎn)生的應(yīng)力構(gòu)成影響，由離心力載荷產(chǎn)生的應(yīng)力兒乎不變，螺旋輸送器的應(yīng)力強(qiáng)度最大值在 3種載荷條件下均隨螺旋葉片厚度的減小而增大。當(dāng)葉片厚度為 6mm 時(shí)，最大應(yīng)力值為 198Mpa 接近鋼材的許用應(yīng)力值 32。各 種工況下的應(yīng)力云圖顯小，應(yīng)力強(qiáng)度最大值均出現(xiàn)在圓柱段葉片的根部。 上述位 置易產(chǎn)生斷裂或塑性變形，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取增加葉片根部的焊接 尺寸或改善焊縫質(zhì)量等措施以避免應(yīng)力集中。 臥螺離心機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)化分析 所以這里保守取葉片厚度 h=8mm。 (3)半錐角 半錐角的變化只對(duì)正壓力及摩擦力載荷產(chǎn)生的應(yīng)力構(gòu)成影響，而不影響由離心力載荷產(chǎn)生的應(yīng)力的大小。在維持其它結(jié)構(gòu)參數(shù)不變的條件下，隨著半錐角的增大，應(yīng)力強(qiáng)度呈增大趨勢(shì)。在設(shè)計(jì)螺旋輸送器時(shí)，增大半錐角可以增加離心機(jī)的有效沉降而積，從而提高生產(chǎn)能力，但應(yīng)注意，增大半 錐角的同時(shí)也增大了螺旋輸送器的應(yīng)力強(qiáng)度值。所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在螺旋輸送器強(qiáng)度許可的范圍內(nèi)合理設(shè)置半錐角的大小。這里我們選擇平均半錐角為 10。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京） 2012 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 H1 H2 a1 a2 b1 b2 D d 1 4 2 5 6 7 3 (4)葉片與轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁間隙 一般要求葉片與轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁間隙不小于 1mm，同時(shí)不大于 5mm33。這里取 t 為 2mm。 3.3 差速器設(shè)計(jì) 差速器為行星輪減速器，它由外轉(zhuǎn)子通過(guò)空心軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，使螺旋推料器的轉(zhuǎn)速比錐形轉(zhuǎn)鼓快一定的轉(zhuǎn)速，這個(gè)差值一般是轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的 0.2%-3% ，通常稱為差轉(zhuǎn)速。差轉(zhuǎn)速使螺旋推料器的螺旋葉片與轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因而螺旋推料器可以推送固體物料。當(dāng) 懸浮液從右端進(jìn)料連續(xù)加入時(shí)，由于轉(zhuǎn)鼓回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力的作用下，物料聚集在轉(zhuǎn)鼓大端，形成一沉降區(qū)。在沉降區(qū)里，懸浮液中的固相物料受離心力的作用而沉降到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上，并被螺旋推料器送到轉(zhuǎn)鼓小端的干燥區(qū)，最后從卸渣口甩出。錐形轉(zhuǎn)鼓大端的端面上開(kāi)有圓形口，達(dá)到一定的深度的澄清液從溢流口流出，這樣就實(shí)現(xiàn)了固、液的分離 34- 35。 本方案設(shè)計(jì)采用超越離合器和差速器組合機(jī)構(gòu)。重點(diǎn)還是差速器部分的參數(shù)設(shè)計(jì)。 3.3.1 差速器和超越離合器組合機(jī)構(gòu) 1 主電機(jī)； 2 離合器星輪； 3 螺旋輸送器； 4 輸入軸； 5 離合器外圈； 6 差速器行星輪； 7 轉(zhuǎn)鼓 圖 3-4 超越離合器和差速器組合機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 下面我們分析下這種行星輪的實(shí)現(xiàn)原理和特點(diǎn)： 如圖 3-4 所 示，己知轉(zhuǎn)速 4 2 1annn ， 5 6 7 1 2bbn n n n n ， 12Hann ， 23Hnn 。當(dāng)連續(xù)進(jìn)料時(shí)，只啟動(dòng)主電動(dòng)機(jī)，通過(guò)帶傳動(dòng)帶動(dòng)差速器齒殼 6轉(zhuǎn)動(dòng) ，即 : 6 /n n i 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京） 2012 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 式中 : i 主電機(jī)帶傳動(dòng)比 n 主電機(jī)轉(zhuǎn)速 在 2K一 H傳動(dòng)中，有 : 2 2 2 2222 2 2H a H babb H an n zi n n z 以 2bn 除以上式左端的分子和分母，得 : 2 2 2 2 222221H a b H babHbiii i 可以得到： 22 2 2 2 222 222 1HH a b a bab Habiiii （ 3-1） 在圖中的 2K 一 H傳動(dòng)中，有 1 1 1 1111 1 1H b H aaba H bn n zi n n z 因?yàn)椋?1 1 11 1 1 1 1 11111 ,1a a HH b b H b aabHi i ii 則有 111 11111111 1aHb HbHbaaHi nninn （ 3-2） 將（ 3-2）帶入（ 3-1）整理得到： 2111 2 2 1 17 8 2 2 2 2 1 1( 1 ) (1 )(1 ) 1HHaa a b b abH a b b aiiii （ 3-3） 將 2 2222H babazi z1 1111H aabbzi z帶入（ 3-3）得 11 117 3 2 22 2 2 1 2 1/1 / / 1aa abbH b a b a a bzzii z z z z z z 最后化簡(jiǎn)得到： 12 2 2 1 1 2 1 2 1 2 2 1( ) ( )ab H H a a a b b a b a bi n n z z z z z z z （ 3-4） 由于超越離合器的外套 5 為主動(dòng)件 ，所以有 25nn ，即 12abnn 。若使等式（ 3-4)成中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京） 2012 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 立，則 21Hann , 6 5 1 2aHn n n n 此時(shí)，差轉(zhuǎn)速 620Hn n n ，即差速器處于 0差速運(yùn)轉(zhuǎn)，無(wú)沉渣輸出。當(dāng)沉渣積累到一定厚度時(shí)，啟動(dòng)副電動(dòng)機(jī)，即 : 41( / )n D d n 式中 :D， d 分別為副電動(dòng)機(jī)所帶動(dòng)的主從動(dòng)輪直徑。 而主電機(jī)仍然以原速 6n 運(yùn)行。 當(dāng) 46nn ，即 25nn 時(shí)，離合器自動(dòng)脫開(kāi)。 因?yàn)?1 212221a babHHanni 得到差速： 16 2 2 1 2 2( ) ( 1 )aH b a H bn n n n n i （ 3-5） 因?yàn)?46nn ，也就是 12a nbnn 12 2 2 1 1 2 1 2 1 2 2 1( ) ( ) 1ab H H a a a b b a b a bi n n z z z z z z z 所以 620Hn n n 即臥螺離心機(jī)的螺旋輸料器導(dǎo)前于轉(zhuǎn)鼓。 又因?yàn)?602 n,grFr 2得到 主電機(jī)傳動(dòng)比 30 /rFginr 由公式（ 3-5）得： 12 1221ab aHbnnn i最后得到副電機(jī)傳動(dòng)比： 112230 / ( ) /1r aHbFg ni d D nri （ 3-6） 根據(jù)初選差轉(zhuǎn)速 5 5 0 / m i nnr ，初選副電機(jī)轉(zhuǎn)速 1 0 1 4 6 0 / m i nnr ，選擇 NC3行星輪差速器，公稱傳動(dòng)比 i=57，帶入（ 3-6）得到： 1.639i 。去 1.64i 帶入（ 7）可以得到 n =78.4 r/min。所以完全可以達(dá)到所要的差轉(zhuǎn)速范圍。由于采用了共直流母線中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京） 2012 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，所以通過(guò)變頻器可以得到不同的主電機(jī)的輔助電機(jī)的速度，從而實(shí)現(xiàn)所需要的差轉(zhuǎn)速。 36 3.3.2 漸開(kāi)線行星齒輪差速器形式的選擇 漸開(kāi)線行星齒輪差速器有各種型式，如 2K-H、 3K和 K-H-V等。在特定的工作條件下，正確選擇螺旋卸料離心機(jī)的差速器，是設(shè)計(jì)差速器必須首先解決的問(wèn)題。 選擇 傳動(dòng)型式時(shí)，必須遵循一系列的準(zhǔn)則，其中以傳動(dòng)的外廓尺寸、重量、效率、傳動(dòng)對(duì)制造技術(shù)的要求等，是選擇傳動(dòng)型式的最重要的準(zhǔn)則。 螺旋卸料離心機(jī)上應(yīng)用最廣的 是 2K-HI 型。當(dāng)齒數(shù)比小于 8 時(shí)，適當(dāng)選擇行星齒輪數(shù)，且行星輪間負(fù)荷分配均勻時(shí)， 2K-HI型的外廓尺寸和重量很小。在速度、功率和工作條件方面都沒(méi)有限制。為了滿足螺旋卸料離心機(jī)工藝上提出的要求，常設(shè)計(jì)成雙極 2K-HI型差速器。 綜上所述，欲得到外廓尺寸小，重量輕，效率高，制造、裝配簡(jiǎn)單等優(yōu)良指標(biāo)的傳動(dòng)，根據(jù)選擇傳動(dòng)類型式的準(zhǔn)則綜合考慮，推薦選用雙極 2K-HI型傳 動(dòng)作為螺旋卸料離心機(jī)的差速器。 因此本設(shè)計(jì)選用： NC 系列齒輪行星差速器 。 表 3-5 2K-HI 型差速器參數(shù) 3.3.3 NC系列齒輪行星差速器的結(jié)構(gòu)原理 NC 型齒輪 行星差速器由兩級(jí) NGW 行星齒輪機(jī)構(gòu)組成 (圖 4.1) 25 - 26 ， 內(nèi)齒圈 B1， B2 連接的外殼和離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓固聯(lián)，并與主傳動(dòng)皮帶輪連接，輸入主傳動(dòng)轉(zhuǎn)速。 輸出軸以花鍵軸頭和離心機(jī)的螺旋卸料器軸連接 ， 一級(jí)中心輪 A1 由輔傳動(dòng)皮帶輪通過(guò)扭矩離合器和輸入軸 ! 輸入輔傳動(dòng)轉(zhuǎn)速，由行星輪架 (系桿 ) X1 自帶的二級(jí)中心輪 A2 耦合到第二級(jí)行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu) ， 進(jìn)一步減速輸出。 主傳動(dòng)轉(zhuǎn)速1n和輔傳動(dòng)轉(zhuǎn)速2n的轉(zhuǎn)速差為12n n n。 若一級(jí)中心輪齒數(shù)為1AZ，一級(jí)內(nèi)齒輪齒數(shù)為1BZ， 二級(jí)中心輪齒數(shù)為2AZ，二級(jí)內(nèi)齒輪齒數(shù)為2BZ，則輸出軸 (即離心機(jī)的螺旋卸料器 ) 和轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速差為設(shè)計(jì)考慮了輸出轉(zhuǎn)速差小于 2 r/ min 的情況 ， 行星機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比設(shè)計(jì)為 35， 57， 93 和 159 幾個(gè) 公稱傳動(dòng)比。當(dāng)傳動(dòng)比大時(shí)，由于中心輪直徑很小 ， 行星輪個(gè)數(shù)受臨界條件限制，因此 i 57 的情況，可采用 2 個(gè)行星輪，而其他采用 3 行星輪結(jié)構(gòu) 。 行星機(jī)構(gòu)還有一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn) ， 即可以根據(jù)實(shí)際需要，很方便地改變各級(jí)齒輪的配齒方案 ， 得到所需的各種傳動(dòng)比。 傳動(dòng)型式 傳動(dòng)比范圍 效率 工作時(shí)最大功率 備注 2K-HI(二級(jí) ) 8 i 60 0.97-0.996 不限 用于任何工作條件下的大、中、小功率傳動(dòng)。制造方便、軸向尺寸小。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京） 2012 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 圖 3-5 NC 差速器結(jié)構(gòu)原理圖 3.3.4 NC系列行星齒輪差速器的基本參數(shù) NC 系列行星齒輪差速器的基本型式如圖 3-5， 這種差速器在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的 LW， WL 各種型式離心機(jī)上配套應(yīng)用，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)考驗(yàn)，達(dá)到了較好效果?？膳溆玫霓D(zhuǎn)鼓直徑為 180800 mm，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速 3500 5500r/ min，輸出差轉(zhuǎn)速為 2 80 r/ min，所配離心機(jī)的分離因素可達(dá)到 4400 5500，具體性能參數(shù)如表 3-6。 表 3-6 市場(chǎng)上已經(jīng)存在的 nc 差速器型號(hào)及參數(shù) 機(jī)座號(hào) 型號(hào)規(guī)格 公稱傳動(dòng)比i 額定輸出轉(zhuǎn)矩N-m 最高輸入轉(zhuǎn)速r/min 驅(qū)動(dòng)功率Kw 適配主機(jī)轉(zhuǎn)鼓直徑mm 重量 2 NC2 23， 57 3000 4500 3-5.5 360 90 3 NC3 23， 57 4000 4000 4-7.5 500 100 4 NC4 90， 80 5500 3500 5.5-11 600 170 5 NC5 90 7000 3500 55-15 800 200 NC5A 47 10000 3500 30 200 6 NC6 35, 55 15000 2500 30-45 900 250 因此，本設(shè)計(jì)選用 NC3型。再配合上一個(gè)超越離合器。即可滿足設(shè)計(jì)要求 。 3.5 離心機(jī)的功率計(jì)算 離心機(jī)的功率消耗與離心機(jī)的類型、操作方式和離心機(jī)的結(jié)構(gòu)有關(guān)，一般情況下，離心機(jī)所需的功率包括以下幾個(gè)方面 37： 3.5.1啟動(dòng)轉(zhuǎn)鼓等傳動(dòng)件所需功率 N1； 3.5.2啟動(dòng)物料達(dá)到操作轉(zhuǎn)速所需功率 N2； 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京） 2012 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 3.5.3克服軸與軸承摩擦所需功率 N3； 3.5.4克服轉(zhuǎn)鼓、物料與空氣摩擦所需功率 N4； 3.5.5卸出物料所需功率 N5； 3.5.1 啟動(dòng)轉(zhuǎn)鼓等傳動(dòng)件所需功率 N1 欲使離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓等轉(zhuǎn)動(dòng)件，由靜止?fàn)顟B(tài)達(dá)到工作轉(zhuǎn)速具有一定的功能，必須由外界作功，該功為： p dmrdmrdm 2222222121 221 PJ式中 v 轉(zhuǎn)動(dòng)件線速度， m/s； dmrJ p 2 為轉(zhuǎn)動(dòng)件繞軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， kg m2。 啟動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)件的平均功率 N1為： 1211 2000 TJTAN pp KW （ 3-7） KWTdmrN1221 2000 kwKW6.131102000)60 23000(7502.0 22式中 1T 啟動(dòng)時(shí)間， S； m 轉(zhuǎn)鼓總質(zhì)量，估算 m 750kg； 離心機(jī)的角速度， 1/s。 轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量pJ，主要考慮轉(zhuǎn)鼓、皮帶輪、制動(dòng)輪等質(zhì)量 較大、半徑較大的轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。此外還有一些較小的轉(zhuǎn)動(dòng)件，啟動(dòng)時(shí)也需要功率，可不逐一計(jì)算，只要將上述計(jì)算的功率增加 10%20%即可。 由公式 (3-7)可以看出，選擇不同的1T值可計(jì)算出不同的啟動(dòng)功率。按啟動(dòng)時(shí)間計(jì)算所需啟動(dòng)功率如表 3-7所列： 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京） 2012 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 表 3-7 啟動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)部件所需功率1N列表 序號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1/( )Ts10 20 30 40 50 60 70 80 90 1 / ( )N kW131.6 65.8 43.9 32.9 26.32 21.9 18.8 16.5 14.6 3.5.2 啟動(dòng)物料達(dá)到操作轉(zhuǎn)速所需功率 N2 加入轉(zhuǎn)鼓中的物料有靜止?fàn)顟B(tài)達(dá)到工作轉(zhuǎn)速時(shí)也需要外界做功，它與加料方式有關(guān)。 加入的物料被分離為濾渣和濾液（過(guò)濾式離心機(jī)），或沉渣和分離液（沉降式離心機(jī)），或沉渣、輕液和重液（分離機(jī)）等組分。可分別求出某一種分離操作中每種組分所需的功率，然后求和。 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im（ kg/s），各組分在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)卸出位置半徑為ir（ m），則使加入的物料達(dá)到工作轉(zhuǎn)速 所需功率 2N 為： zi ii rmN 1 222 2000 KW （ 3-8） 2 1 222 2000i ii rmN kwN 7.72000)2.031013.034()2603000( 2222 式中 z 物料被分離的組分?jǐn)?shù) im 單位時(shí)間被分離各組分處理量 , 固相：1 1 .3 3 3 3 /m k g s，液相：2 3 .3 3 3 3 /m k g sir 轉(zhuǎn)鼓內(nèi)各組分旋轉(zhuǎn)半徑： 固相：1 0.13rm，液相：2 0.2rm3.5.3 克服軸與軸承摩擦所需功率 運(yùn)動(dòng)件由于摩擦所消耗功率，應(yīng)為 摩擦力與摩擦面之間的線速度之積。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京） 2012 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 2 0 0 0 )(1 0 0 0 )( 221122113 dFdFfvFvFfN KW （ 3-9） 式中 f 軸與軸承間的摩擦系數(shù)；滑動(dòng)軸承 f =0.05 0.1，滾動(dòng)軸承 f 0.005 0.02 1v 、 2v 分別為軸頸表面的線速度， m/s； 1F 、 2F 分別為兩軸承處支反力， N； 1d 、 2d 分別為兩軸承處軸頸直徑， m。 關(guān)于軸承支反力 1F 、 2F ，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0m（這里初步估計(jì)0m=1500kg）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1000De（ D 為轉(zhuǎn)鼓直徑）計(jì)算。所以軸上的總載荷 F 為： e= 4.01000400 )( 20 egmF N )2603000(104.081.91500 23 F)47.3981.9(1 5 0 0 F NF 73920 由總載荷 F 計(jì)算出支反力 21,FF ，代入（ 3-9）式中求出3N。 由圖可知： F1+F2=73920 N F1 =F2=36960 N 這里設(shè)計(jì)的 左右支撐軸承處軸徑為： 120 .1d d m求得： kwN 87.33000)1.0369601.036960(260300001.03 3.5.4 克服轉(zhuǎn)鼓、物料與空氣摩擦所需功率 離心機(jī)工作時(shí)，轉(zhuǎn)鼓外表面、物料層內(nèi)表面與空氣摩擦消耗功率，可根據(jù)下式計(jì)算： )(103.11 4140364 RRLN a N （ 3-10） 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京） 2012 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 )17.0()206.0()2603000(75.029.1103.11 44364 N N kwN 894.04 式中： L 轉(zhuǎn)鼓的長(zhǎng)度， m； 轉(zhuǎn)鼓的旋轉(zhuǎn)角速度， red/s； 0R 轉(zhuǎn)鼓外半徑， m； 1R 轉(zhuǎn)鼓中物料層內(nèi)半徑， m； a 空氣密度，常壓下取a=1.29kg/m3。 3.5.5 卸出物料所需功率 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5N和圓柱段消耗功率5N，則總的卸料功率可以表達(dá)為： 5 5 5 N N N（ 3-11) （ 1） 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： 222 23 3 2 2 2 235 3 3 32221 2 0 . 5 ( 1 ) ( ) 11 0 0 0 3 2sfLLmf RrN R r f R r f f R rL R r (3-12) 式中 sm 每秒獲得的濕沉渣質(zhì)量： 1 0 1 6 0 0 4 . 4 /3600sm k g s； 2f 沉渣與轉(zhuǎn)鼓壁間的摩擦系數(shù)：2 0.12f ； 3f 沉渣與螺旋葉片間摩擦系數(shù)：3 0.10f ； 2L 圓錐段轉(zhuǎn)鼓長(zhǎng)度：2 0.397Lm； 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京） 2012 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 R 圓錐轉(zhuǎn)鼓大端半徑， 0.2Rm ； r 圓錐轉(zhuǎn)鼓小端半徑， 0.13rm ； 螺旋導(dǎo)程， 0.13m ； g 重力加速度， 29.8m / sg 。 將上述各值代入式 （ 3-12） 可得圓錐段轉(zhuǎn)鼓的推料功率： 2335 220 . 1 2 0 . 3 9 70 . 3 9 7 14 . 4 3 1 4 . 1 6 2 0 . 10 . 2 0 . 1 3 0 . 2 0 . 1 31 0 0 0 3 0 . 1 30 . 3 9 7 0 . 2 0 . 1 3N 2 2 2 20 . 1 30 . 5 ( 0 . 1 1 ) ( 0 . 2 0 . 1 3 ) 0 . 1 0 . 1 1 0 . 2 0 . 1 32 5.59W （ 2） 圓柱段轉(zhuǎn)鼓推料消耗功率計(jì)算 2 2 2 21 2 3522( 4 )1 0 0 0 2sm R L f f RNfRf （ 3-13） 式中 1L 全部圓柱段長(zhǎng)度：1 0.803Lm； R 圓柱段轉(zhuǎn)鼓內(nèi)半徑： 0.2Rm ； 2f 沉渣與轉(zhuǎn)鼓壁間的摩擦系數(shù)，對(duì)圓柱段2 0.06f ； 3f 沉渣與螺旋葉片間的摩擦系數(shù)，對(duì)圓柱段3 0.05f 。 則將上述數(shù)值代入式 （ 3-13） 可得圓柱段 轉(zhuǎn)鼓的推料功率： 2 2 2 254 . 4 3 1 4 . 1 6 0 . 2 0 . 8 0 3 0 . 0 6 0 . 0 5 ( 0 . 2 4 0 . 2 ) 0 . 0 61 0 0 0 2 0 . 2 0 . 0 6 0 . 2N 4.46 kW 所以將上述計(jì)算結(jié)果代入式 （ 3-11） 可得總的卸料功率： 5N=5N+5N 5 . 5 9 4 . 4 6 1 0 . 0 5 kW 3.5.6 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： 1 3 4 111 3 1 6 1 3 1 63 . 8 7 0 . 8 9 4 4 . 7 6 4oN N N N TT 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京） 2012 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 則由上式可知啟動(dòng)時(shí)間不一樣啟動(dòng)功率也不一樣，啟動(dòng)時(shí)間越短，消耗的功率就越大，啟動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)，消耗的功率越小。在實(shí)際生產(chǎn)中要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定啟動(dòng)時(shí)間和啟動(dòng)功率以符合現(xiàn)場(chǎng)裝置的要求，啟動(dòng)時(shí)間不能太長(zhǎng)，否則會(huì)影響現(xiàn)場(chǎng)各裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)效率；而啟動(dòng)時(shí)間也不能太短，啟動(dòng)時(shí)間太短會(huì)導(dǎo)致啟動(dòng)功率偏大，會(huì)導(dǎo)致裝置電器線路負(fù)荷過(guò)重，而且從經(jīng)濟(jì)型 來(lái)講啟動(dòng)功率偏大也不符合節(jié)能的要?dú)?，因此?duì)啟動(dòng)時(shí)間和啟動(dòng)功率應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定一個(gè)合適的范圍，以滿足裝置各方面的要求。 在實(shí)際的啟動(dòng)時(shí)間選擇時(shí)，選擇啟動(dòng)時(shí)間1T為 60秒較合適 ，故 在啟動(dòng)階段消耗的總功率為： 1 3 4 1316 4 . 7 6 4 2 6 . 6 9 760oN N N N kW 在運(yùn)轉(zhuǎn)階段消耗的總功率為：2345 7 . 7 3 . 8 7 0 . 8 9 4 1 0 . 0 5 2 2 . 5 1 4rN N N N N kW 由上述計(jì)算可以看出，離心機(jī)在啟動(dòng)階段所消耗的功率大于在操作轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)消耗的功率，新詞，離心機(jī)的額定功率主要還是 參照啟動(dòng)功率來(lái)確定。 以上幾節(jié)介紹的公式是理論功率計(jì)算公式，但其計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況會(huì)有一定出入。克服沉渣的離心慣性力沿轉(zhuǎn)鼓母線的分力消耗功率、克服沉渣與轉(zhuǎn)鼓壁摩擦所消耗功率、克服沉渣與螺旋葉片摩擦消耗功率等等，要得到考慮較全面、實(shí)用的公式是比較困難的，一般都采用理論計(jì)算并參考生產(chǎn)實(shí)際數(shù)據(jù)來(lái)合理的確定電機(jī)功率。 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)?？紤]到臥螺離心機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，只需較小的功率即可維持其正常運(yùn)轉(zhuǎn)，以上介紹的功 率 計(jì)算方法得出的臥螺離心機(jī)功率較實(shí)際所需功率大，不利于節(jié)約能源，但在合理的范圍內(nèi)。 在本項(xiàng)設(shè)計(jì)中，離心機(jī)的額定功率為： 30N kW。 3.6 電機(jī)選型 3.6.1 主電機(jī) 電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式的選擇： 按已知的工作要求和條件，選用 Y系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)（ JB/T10391-2002）。 1 帶傳動(dòng)效率 0.96 2 一對(duì)滾動(dòng)軸承效率 0.99 估算傳動(dòng)系數(shù)總效率 : = 1 2=0.96 0.99 =0.9504 上文 計(jì)算中可以得到啟動(dòng)轉(zhuǎn)鼓等傳動(dòng)件所需功 率 N1如表 3-7。 那么取序號(hào) 4到序號(hào) 6之間比較合適。 則取 Pw=21.9 kw。 工作時(shí)電動(dòng)機(jī)所需功率為： Pd= Pw/ =21.9/0.9504 =23.04 kw 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京） 2012 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 表 3-7 啟動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)部件所需功率1N列表 序號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1/( )Ts10 20 30 40 50 60 70 80 90 1 / ( )N kW131.6 65.8 43.9 32.9 26.32 21.9 18.8 16.5 14.6 本設(shè)計(jì)方案采用的是共直流母線交流變頻調(diào)速系統(tǒng)。 電機(jī)參數(shù)如表 3-8。 表 3-8 部分三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù) 型 號(hào) 額定 功率 額定 電流 轉(zhuǎn)速 效率 功率 因數(shù) 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 堵轉(zhuǎn)電流 最大轉(zhuǎn)矩 噪聲 振動(dòng) 速度 重量 額定轉(zhuǎn)矩 額定電流 額定轉(zhuǎn)矩 1 級(jí) 2 級(jí) kW A r/min % COS 倍 倍 倍 dB(A) mm/s kg 同步轉(zhuǎn)速 3000r/min 2 級(jí) Y160L-2 18.5 35.5 2930 89.0 0.89 2.0 7.0 2.2 82 87 2.8 145 Y180M-2 22 42.2 2940 89.0 0.89 2.0 7.0 2.2 87 92 2.8 173 Y200L1-2 30 56.9 2950 90.0 0.89 2.0 7.0 2.2 90 95 2.8 232 Y200L2-2 37 69.8 2950 90.5 0.89 2.0 7.0 2.2 90 95 2.8 250 Y225M-2 45 84 2970 91.5 0.89 2.0 7.0 2.2 90 97 2.8 312 Y250M-2 55 103 2970 91.5 0.89 2.0 7.0 2.2 92 97 4.5 387 滿足 Pe Pd 條件的 Y系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)額定功率取為 30kW。 選擇電機(jī) Y200L1-2比較合適，既滿足功率要求，又可以有較大的效率和較輕的重量。 由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版） 38表 12-2 查得電動(dòng)機(jī)中心高 H=200mm；軸伸出部分用于裝聯(lián)軸器軸段的直徑和長(zhǎng)度分別為： D=55mm 和 E=110mm。得到電機(jī)基本數(shù)據(jù)： H=200mm D=55mm E=110mm 3.6.2 輔助電機(jī) 一般來(lái)說(shuō)輔助電機(jī)所需轉(zhuǎn)速為主電機(jī)的一半左右，配合差速器就可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)鼓和螺旋輸送器的差速。 同時(shí)根據(jù)所設(shè)計(jì)差速器驅(qū)動(dòng)功率小于 7.5kw。選擇 Y160M-4比較合適。 由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版） 38表 12-2 查得電動(dòng)機(jī)中心高 H=160mm；軸伸出部分用于裝聯(lián)軸器軸段的直徑和長(zhǎng)度分別為： D=42mm和 E=110mm。得到電機(jī)基本數(shù)據(jù)： H=160mm D=42mm E=110mm 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京） 2012 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 表 3-9 部分三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù) 型 號(hào) 額定 功率 額定 電流 轉(zhuǎn)速 效率 功率 因數(shù) 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 堵轉(zhuǎn)電流 最大轉(zhuǎn)矩 噪聲 振動(dòng) 速度 重量 額定轉(zhuǎn)矩 額定電流 額定轉(zhuǎn)矩 1 級(jí) 2 級(jí) kW A r/min % COS 倍 倍 倍 dB(A) mm/s kg 同步轉(zhuǎn)速 1500r/min 4 級(jí) Y132S-4 5.5 11.6 1440 85.5 0.84 2.2 7.0 2.3 70 78 1.8 68 Y132M-4 7.5 15.4 1440 87.0 0.85 2.2 7.0 2.3 71 78 1.8 79 Y160M-4 11 22.6 1460 88.0 0.84 2.2 7.0 2.3 75 82 1.8 122 Y160L-4 15 30.3 1460 88.5 0.85 2.2 7.0 2.3 77 82 1.8 142 Y180M-4 18.5 35.9 1470 91.0 0.86 2.0 7.0 2.2 77 82 1.8 174 3.7 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 3.7.1 主電機(jī)帶輪 這里采用窄三角帶大功率增速傳動(dòng)，由于電機(jī)所能達(dá)到最大速度為 2950 r/min，效率90%。