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摘要
離心機(jī)是利用離心力，分離液體與固體顆?；蛞后w與液體的混合物中各組分的機(jī)械。
離心機(jī)主要用于將懸浮液中的固體顆粒與液體分開；或?qū)⑷闈嵋褐袃煞N密度不同，又互不相溶的液體分開(例如從牛奶中分離出奶油)；它也可用于排除濕固體中的液體，例如用洗衣機(jī)甩干濕衣服；特殊的超速管式分離機(jī)還可分離不同密度的氣體混合物；利用不同密度或粒度的固體顆粒在液體中沉降速度不同的特點(diǎn)，有的沉降離心機(jī)還可對固體顆粒按密度或粒度進(jìn)行分級。
離心機(jī)大量應(yīng)用于化工、石油、食品、制藥、選礦、煤炭、水處理和船舶等部門。
中國古代，人們用繩索的一端系住陶罐，手握繩索的另一端，旋轉(zhuǎn)甩動陶罐，產(chǎn)生離心力擠壓出陶罐中蜂蜜，這就是離心分離原理的早期應(yīng)用。
工業(yè)離心機(jī)誕生于歐洲，比如19世紀(jì)中葉，先后出現(xiàn)紡織品脫水用的三足式離心機(jī)，和制糖廠分離結(jié)晶 砂糖用的上懸式離心機(jī)。這些最早的離心機(jī)都是間歇操作和人工排渣的。
由于卸渣機(jī)構(gòu)的改進(jìn)，20世紀(jì)30年代出現(xiàn)了連續(xù)操作的離心機(jī)，間歇操作離心機(jī)也因?qū)崿F(xiàn)了自動控制而得到發(fā)展。
【關(guān)鍵詞】 離心機(jī) 電機(jī)驅(qū)動 管式高速 離心沉降
Abstract
Centrifugal separation, centrifuge is using liquid and solid particles or liquid and liquid mixture of mechanical components.
The centrifuge is mainly used for solid particles and will suspension liquid separated, In the emulsion or two different from each other, the liquid phase dissolved apart from milk (such as isolated cream), It can also be used to eliminate the liquid, such as wet solid with wet clothes washing machine, Special speeding tubular centrifuges are separable different density of the gas mixture, Use different density and particle size of solid particles in the liquid settling velocity different characteristics, but also on the settlement of centrifuge solid particles by density or selecting.and.
A centrifuge used in chemical, petroleum, food, pharmaceutical, dressing, coal, water treatment and shipping department.
In ancient China, people use rope tied at the end of the clay, the other end of the rope hand, rotate, rotating centrifugal extruded clay POTS of honey, this is the principle of centrifugal separation of early.
Born in Europe industrial centrifuge, such as the middle of the 19th century, successively appeared three feet in textile dewatering centrifuge, and billows of the separation of sugar in the floating.the centrifuge. The earliest centrifuge is intermittent operation and artificial slag discharge.
Slag discharge due to the improvement of the organization, the 1930s appeared continuous operation of centrifuge, intermittent operation centrifuge for realizes automatic control and development.
【Keywords】 Centrifuge Tulbular High Speed rotating
Centrifugal sedimentation
29
目 錄
摘要 I
ABSTRACT II
第1章 緒論 1
第1.1節(jié) 前言 1
第1.2節(jié) 管式高速離心機(jī)的概述 1
第1.3節(jié) 管式高速離心機(jī)的原理 3
第2章離心機(jī)技術(shù)特點(diǎn)及其技術(shù)參數(shù) 3
第2.1節(jié) 離心力場的基本特性 3
2.1.1 分離因數(shù)Fr 3
2.1.2 沉降速度Vc 4
第2.2節(jié) 分離物料的特性 5
2.2.1 懸浮液特性 5
2.2.2 固體顆粒特性 5
第3章轉(zhuǎn)鼓的強(qiáng)度計(jì)算 6
第3.1節(jié) 高速回轉(zhuǎn)圓筒的應(yīng)力和形變 6
3.1.1 鼓壁質(zhì)量的離心力引起的應(yīng)力和形變 6
3.1.2 物料離心壓力引起的鼓壁應(yīng)力和形變 8
第3.2節(jié) 篩網(wǎng)等附件的離心力引起的鼓壁應(yīng)力和形變 8
第3.3節(jié) 軸對稱邊界載荷作用下的圓筒殼體 9
3.3.1 一般情況 9
3.3.2沿一邊緣受力矩M作用的圓筒 11
第4章 離心機(jī)的震動 13
第4.1節(jié) 離心機(jī)臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算 13
第4.2節(jié) 影響臨界轉(zhuǎn)速的其他因素 14
第4.3節(jié) 離心機(jī)的減震設(shè)計(jì) 15
4.3.1隔振原理 15
4.3.2隔振器的選擇 17
第5章管式高速離心機(jī)的設(shè)計(jì) 18
第5.1節(jié) 主要結(jié)構(gòu)及技術(shù)參數(shù) 19
5.1.1 機(jī)械主要部件 19
5.1.2 驅(qū)動控制部分 20
第5.2節(jié) 轉(zhuǎn)鼓的強(qiáng)度計(jì)算 21
第5.3節(jié) 減震系統(tǒng)的選擇 23
第5.4節(jié) 離心機(jī)主要工作參數(shù)的計(jì)算 24
第5.5節(jié) 離心機(jī)功率計(jì)算 26
5.5.1 功率消耗的計(jì)算 26
5.5.2 軸功率的計(jì)算 27
5.5.3 電機(jī)功率的確定 28
第1章 緒論
第1.1節(jié) 前言
離心機(jī)是利用離心力，分離液體與固體顆?；蛞后w與液體的混合物中各組分的機(jī)械。
離心機(jī)主要用于將懸浮液中的固體顆粒與液體分開；或?qū)⑷闈嵋褐袃煞N密度不同，又互不相溶的液體分開(例如從牛奶中分離出奶油)；它也可用于排除濕固體中的液體，例如用洗衣機(jī)甩干濕衣服；特殊的超速管式分離機(jī)還可分離不同密度的氣體混合物；利用不同密度或粒度的固體顆粒在液體中沉降速度不同的特點(diǎn)，有的沉降離心機(jī)還可對固體顆粒按密度或粒度進(jìn)行分級。
離心機(jī)大量應(yīng)用于化工、石油、食品、制藥、選礦、煤炭、水處理和船舶等部門。
中國古代，人們用繩索的一端系住陶罐，手握繩索的另一端，旋轉(zhuǎn)甩動陶罐，產(chǎn)生離心力擠壓出陶罐中蜂蜜，這就是離心分離原理的早期應(yīng)用。
工業(yè)離心機(jī)誕生于歐洲，比如19世紀(jì)中葉，先后出現(xiàn)紡織品脫水用的三足式離心機(jī)，和制糖廠分離結(jié)晶砂糖用的上懸式離心機(jī)。這些最早的離心機(jī)都是間歇操作和人工排渣的。
由于卸渣機(jī)構(gòu)的改進(jìn)，20世紀(jì)30年代出現(xiàn)了連續(xù)操作的離心機(jī)，間歇操作離心機(jī)也因?qū)崿F(xiàn)了自動控制而得到發(fā)展。
第1.2節(jié) 管式高速離心機(jī)的概述
?管式離心機(jī)是利用離心力來達(dá)到液體與固體顆粒、液體與液體的混合物中各組分分離的機(jī)械設(shè)備。
??管式分離機(jī)是目前用離心法進(jìn)行分離的理想設(shè)備，主要用于液-固、液-液或液-液-固三相分離，其最小分離顆粒為1微米，特別對一些液固相比重差異小，固體粒徑細(xì)、含量低，介質(zhì)腐蝕性強(qiáng)等物料的提取、濃縮、澄清較為適用。
與其他分離機(jī)械相比，具有可以得到高純度的液相和含濕量較低的固相，而且具有連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、自動控制、操作安全可靠、節(jié)省人力和占地面積小、減輕勞動強(qiáng)度和改善勞動條件等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)、中藥制劑、保健食品、飲料、化工等行業(yè)。
第1.3節(jié) 管式高速離心機(jī)
第2章離心機(jī)技術(shù)特點(diǎn)及其技術(shù)參數(shù)
第2.1節(jié) 離心力場的基本特性
2.1.1 分離因數(shù)Fr
離心機(jī)在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的離心加速度和重力加速度的比值。稱為該離心機(jī)的分離因數(shù)。
式中 R——離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓半徑，CM
——轉(zhuǎn)鼓的角速度，1/S
N——轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速，r/min
(1) 分離因數(shù)是離心機(jī)分離能力的主要指標(biāo)，分離因數(shù)Fr越大，物料所受的離心機(jī)越大，分離效果越好。對于小顆粒，液相黏度大的難分離懸浮液，需要采用分離因數(shù)大的離心機(jī)加以分離。目前工業(yè)用離心機(jī)的分離因數(shù)從數(shù)百到數(shù)十萬。
(2) 分離因數(shù)Fr與離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓半徑r成正比，與轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速n的平方也成正比。因此提高轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速比增大轉(zhuǎn)鼓半徑對分離因數(shù)Fr的影響要大得多。分離因數(shù)的極限值取決于轉(zhuǎn)鼓材料的機(jī)械強(qiáng)度。一般告訴離心機(jī)的特點(diǎn)是小直徑，高轉(zhuǎn)速。
2.1.2 沉降速度Vc
根據(jù)斯托克斯定律，在Re<0.2是，顆粒在溶液中的沉降速度Vg與下列因素有關(guān)。
式中 Vg——顆粒在溶液中的沉降速度。m/s
D——顆粒直徑，M
——顆粒密度，Kg/
——液體密度，Kg/
——液體粘度，Pa*s
G——重力加速度，M/
以上式子可以看出，顆粒的沉降速度Vg與顆粒的直徑成平方關(guān)系，與顆粒與液體的密度差成正比，與液體粘度成反比。
如果在離心力場中，則顆粒的沉降速度為：
在分離過程中，顆粒的沉降速度Vc越大，分離效果就越明顯，斯托克斯定律表明了分離效果與物性參數(shù)的基本關(guān)系。
第2.2節(jié) 分離物料的特性
2.2.1 懸浮液特性
懸浮液是指液體和懸浮與其中的固體顆粒所組成的系統(tǒng)。根據(jù)固體顆粒的大小與濃度可以分為：粗顆粒懸浮液，細(xì)顆粒懸浮液，高濃度懸浮液和低濃度懸浮液。固體顆粒的粒度、懸浮液的濃度及濾渣或沉渣的厚度增長率與離心機(jī)的處理能力有密切的關(guān)系。
懸浮液的粘度取決于液相粘度和懸浮液的濃度。
式中 1——懸浮液的粘度，Pa*s
2——純液相的粘度，Pa*s
X —— 懸浮液中所含固體顆粒的體積百分濃度
2.2.2 固體顆粒特性
固體顆粒特性一般指顆粒群中顆粒的主要物理性質(zhì)，包括顆粒的大小、顆粒的分布、形狀、密度、表面性質(zhì)等。他們與分離有著密切的關(guān)系。
懸浮液與料漿中的固體顆粒，是由許多單個顆粒和聚集在一起的顆粒團(tuán)組成的混合體。顆粒的大小和幾何形狀與周圍液體表面間相互作用有關(guān)，顆粒越小，表面積越大，固液間的表面效應(yīng)就越顯著。
有些顆粒由于結(jié)晶力或分子間的吸引力很強(qiáng)，顆粒與液體有明顯的界面，因此分離容易，如金屬粉末、沙粒及某些結(jié)晶鹽。有些顆粒如硅酸鹽、粘土、氫氧化鋁、氫氧化鐵，顆粒與液體沒有明顯的界面，分離叫困難。
顆粒可分為堅(jiān)硬或軟脆兩種類型，堅(jiān)硬的顆粒比較穩(wěn)定，軟脆的顆粒在輸送、攪拌、混合、凝聚的過程中可能會引起破碎而降低顆粒度，從而影響固液分離效果。
第3章轉(zhuǎn)鼓的強(qiáng)度計(jì)算
離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓是一個每分鐘轉(zhuǎn)動數(shù)百次至數(shù)萬次以上的高強(qiáng)度回轉(zhuǎn)殼體。高速回轉(zhuǎn)時(shí)，在離心的作用下轉(zhuǎn)鼓壁內(nèi)主要產(chǎn)生很大的應(yīng)力，這些應(yīng)力是由于高速回轉(zhuǎn)時(shí)，鼓壁金屬的自身質(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，是轉(zhuǎn)鼓壁上產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力。因此，轉(zhuǎn)鼓的強(qiáng)度計(jì)算必須要同時(shí)考慮這幾部分所產(chǎn)生的應(yīng)力。
離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓是一個組合部件。由筒體、頂蓋及鼓底等幾部分組合而成。
第3.1節(jié) 高速回轉(zhuǎn)圓筒的應(yīng)力和形變
3.1.1 鼓壁質(zhì)量的離心力引起的應(yīng)力和形變
高速回轉(zhuǎn)的圓筒型轉(zhuǎn)鼓，鼓壁金屬本身質(zhì)量所產(chǎn)生的離心力對圓筒型鼓壁的作用，就像薄壁圓筒承受內(nèi)壓一樣。但是由于鼓壁質(zhì)量產(chǎn)生的離心力，其方向是離開回轉(zhuǎn)軸而延回轉(zhuǎn)半徑方向向外的。因此它在軸線方向沒有分量，故鼓壁金屬自身質(zhì)量產(chǎn)生的離心力，不可能在鼓壁內(nèi)產(chǎn)生經(jīng)線方向的應(yīng)力，而只產(chǎn)生周向應(yīng)力。可用下列拉普拉斯方程進(jìn)行計(jì)算。
式中 R1——第一曲率半徑，在同轉(zhuǎn)圓筒中R1=
R2——第二曲率半徑，等于圓筒壁的平均半徑R
F ——圓筒壁所受外載荷，這里是離心力在筒壁法線方向的分量P1，
＆——圓筒壁的壁厚
因此，有拉普拉斯方程可得周向心力
式中 ——圓筒壁金屬材料的重量
——圓筒的回轉(zhuǎn)角速度
R——筒體的內(nèi)半徑
由上式可知，鼓壁自身重量離心力在壁內(nèi)產(chǎn)生的周向應(yīng)力與鼓壁厚度無關(guān)。而與鼓壁的重量和圓周速度的平方成正比。因此，增加鼓壁的厚度并不能降低自身質(zhì)量離心力引起的應(yīng)力。所以，對于一定尺寸的轉(zhuǎn)鼓，尺寸也有一定限制。離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓的許可最大圓周角速度的大小，取決于轉(zhuǎn)鼓材料的重度和需用拉應(yīng)力。
式中 g——重力加速度
——筒體材料的許用應(yīng)力
由于超高速的離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓，要選用強(qiáng)度高而重量小的材料。應(yīng)力確定之后，可以根據(jù)胡可定律計(jì)算圓筒半徑的位移。
式中 E——筒體材料的彈性模量。
——筒體材料的泊桑系數(shù)
因?yàn)橥搀w半徑位移是均勻的，所以筒體經(jīng)線彎曲轉(zhuǎn)角。
對于開孔的圓筒壁，計(jì)算應(yīng)力和形變時(shí)要考慮開孔對筒壁材料重度及剛度的影響。根據(jù)對薄壁均與開孔筒體的實(shí)驗(yàn)研究得出：當(dāng)開孔率不很大時(shí)，孔的分布形式對筒體的剛度沒有影響，筒體的剛度基本上取決于圓筒的開孔率。
3.1.2 物料離心壓力引起的鼓壁應(yīng)力和形變
圓筒中的流體物料在高速回轉(zhuǎn)下所產(chǎn)生的離心壓力為：
式中 ——圓筒中流體物料的重量
——流體層中任意處半徑
R——圓筒體回轉(zhuǎn)時(shí)流體的自由表面半徑
由上式可見，物料層產(chǎn)生的離心壓力隨半徑的變化而變化，在同一直徑上其值相等，在筒壁上其值最大：
式中 R——筒體的內(nèi)半徑
第3.2節(jié) 篩網(wǎng)等附件的離心力引起的鼓壁應(yīng)力和形變
裝在轉(zhuǎn)鼓中的篩網(wǎng)等附件高速回轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力作用在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上，相當(dāng)于轉(zhuǎn)鼓受到內(nèi)壓力，使鼓壁產(chǎn)生應(yīng)力和形變。
如果篩網(wǎng)等附件的回轉(zhuǎn)半徑為R，當(dāng)量厚度為，材料的重量為，篩網(wǎng)的高度為H，當(dāng)篩網(wǎng)等附件與轉(zhuǎn)鼓一起回轉(zhuǎn)時(shí)，作用在鼓壁單位面積的離心壓力為：
半徑位移為：
經(jīng)線彎曲轉(zhuǎn)角：
第3.3節(jié) 軸對稱邊界載荷作用下的圓筒殼體
作用在殼體邊緣的力P和力矩M只在筒體長度很短的范圍內(nèi)才有影響。一般在筒體長度時(shí)，作用在圓筒一個邊緣上的邊緣力和邊緣力矩對圓筒的另一個邊緣才有影響。這樣的圓筒稱為短圓筒。如果
7時(shí)，=2.5。
彈簧的自由高度H為：
式中 h——彈簧的節(jié)距，一般為D/2到D/3
——彈簧最大壓縮量
——實(shí)際載荷下彈簧的間隙
彈簧螺旋線升角為：
鋼絲的展開長度L為
為了降低彈簧的高度，可采用同心組合彈簧。為使內(nèi)外圈彈簧有相同的變形量，應(yīng)使向外彈簧的剛度比等于內(nèi)外圈所承受的載荷比。同時(shí)使相鄰量彈簧的饒向相反。
第5章管式高速離心機(jī)的設(shè)計(jì)
管式高速離心機(jī)離心機(jī)結(jié)構(gòu)上的重要特征是:轉(zhuǎn)鼓懸掛支承在基座的三根支柱上。具有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1） 對物料的適應(yīng)性強(qiáng)
（2） 結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，成本低，操作容易。
（3） 彈性懸掛支承結(jié)構(gòu)，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。
（4） 高速回轉(zhuǎn)集中在可封閉的殼體中。
第5.1節(jié) 主要結(jié)構(gòu)及技術(shù)參數(shù)
管式高速離心機(jī)主要包括機(jī)身，傳動裝置，轉(zhuǎn)鼓，集液盤，進(jìn)液軸承幾個部分。
技術(shù)規(guī)格
轉(zhuǎn)鼓直徑
800 毫米
轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速
1200轉(zhuǎn)/分
轉(zhuǎn)鼓高度
400 毫米
分離因數(shù)
640
容量
90 升
電機(jī)功率
5.5KW
裝料限度
135 公斤
電機(jī)轉(zhuǎn)速
1440轉(zhuǎn)/分
外形尺寸
1700X1300X1010毫米
重量
879公斤
5.1.1 機(jī)械主要部件
（1）轉(zhuǎn)鼓部件
它是離心機(jī)的關(guān)鍵部件。由多孔的筒體、擋液板、轉(zhuǎn)鼓底、加強(qiáng)箍及底箍鎦焊而成。除轉(zhuǎn)鼓底為鑄件包襯不銹鋼襯層外，其余均由不銹鋼材質(zhì)制造。轉(zhuǎn)鼓底與主軸是靠錐面及鍵來聯(lián)接成一體。轉(zhuǎn)鼓用于直接分離被處理的物料。
(2) 主軸部件
鑄鐵軸承座固定在底盤中部以支撐主軸。主軸部分與底盤裝在一起形成撓性結(jié)構(gòu)。在運(yùn)轉(zhuǎn)中整個底盤可在三個立柱上作一定的擺動，使主軸旋轉(zhuǎn)中心自然的趨向重力軸線。
轉(zhuǎn)鼓安裝在主軸上，用大螺母鎖緊。轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針，大螺母螺紋為右旋，主軸下端裝有皮帶輪。
(3) 機(jī)殼部件
機(jī)殼用鋼板焊接而成。由鉤頭螺釘通過下端的法蘭盤把機(jī)殼固定在底盤上。法蘭盤與底盤之間墊有一軟聚氯乙烯圓環(huán)，起密封消震作用。
(4) 基座部件
在三角形的基座上固定三個立柱。立柱內(nèi)裝吊桿，吊桿下端吊著底盤。吊桿兩端連接處裝有球面墊，球面墊之間裝有彈簧，起減震作用。
(5) 底盤部件
主要由底盤，防腐層等部件組成。底盤上有互成120度的三個耳子與機(jī)座部件的三個立柱裝配在一起。此部件是收集和排除濾液之用。
5.1.2 驅(qū)動控制部分
這是機(jī)器的動力部分。主要包括電機(jī)與皮帶輪，兩者由鍵聯(lián)接。電機(jī)固定在電機(jī)座板上，并通過銷軸與環(huán)首螺釘將電機(jī)座板與離心機(jī)的底盤連在一起。環(huán)首螺釘可用來調(diào)節(jié)三角膠帶松緊。整個系統(tǒng)采用反接制動，由速度繼電器控制斷電。
工作原理如下：
按下SB2，KM1得電，電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)速度繼電器BV的動合觸頭閉合，為反接制動作好準(zhǔn)備；按下SB1，KM1失電后KM2通電，使電機(jī)定子繞組經(jīng)電阻R后與反相序的電源接通，反接制動開始；由于電機(jī)與速度繼電器轉(zhuǎn)子是同軸聯(lián)接的，當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)速高于120r/min時(shí)，速度繼電器動合觸頭BV閉合，反接制動保持；當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)速小于100r/min時(shí)，速度繼電器動合觸頭BV斷開，KM2斷電，反接制動結(jié)束。
第5.2節(jié) 轉(zhuǎn)鼓的強(qiáng)度計(jì)算
三足式離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓由鼓底、鼓壁和擋液板組成，在轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)側(cè)襯有支承濾布的金屬網(wǎng)，以便于排液。
圓筒中的流體物料在高速回轉(zhuǎn)下所產(chǎn)生的離心壓力為：
式中 ——圓筒中流體物料的重量
——流體層中任意處半徑
R——圓筒體回轉(zhuǎn)時(shí)流體的自由表面半徑
由上式可見，物料層產(chǎn)生的離心壓力隨半徑的變化而變化，在同一直徑上其值相等，在筒壁上其值最大：
式中 R——筒體的內(nèi)半徑
帶入數(shù)據(jù) P=
圓筒體所受載荷為：
N=758N
轉(zhuǎn)鼓壁的厚度為：5mm
轉(zhuǎn)鼓壁的徑向應(yīng)力和周向總應(yīng)力分別為：
按第三強(qiáng)度理論：。在離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓中周向總應(yīng)力，最大其次是徑向總應(yīng)力，最小者為徑向應(yīng)力，其值等于零。因此，圓筒型離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓壁的強(qiáng)度條件為：
轉(zhuǎn)鼓壁的厚度為：
式中：
R——轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)半徑
K——轉(zhuǎn)鼓中物料的填充系數(shù)
——焊縫的強(qiáng)度系數(shù)
——轉(zhuǎn)鼓材料的許用應(yīng)力
所以 經(jīng)過校核，所設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)鼓符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
第5.3節(jié) 減震系統(tǒng)的選擇
離心機(jī)的臨界轉(zhuǎn)速為：
其中
選擇三個彈簧
鋼絲的直徑為：
彈簧的工作圈數(shù)為：
彈簧的自由高度H為：
彈簧螺旋線升角為：
鋼絲的展開長度L為
所以經(jīng)過計(jì)算彈簧的基本參數(shù)為：
基本參數(shù)
總?cè)?shù)
15
有效圈數(shù)
13
自由長度
240
工作長度
222
展開長度
2262
旋向
右
第5.4節(jié) 離心機(jī)主要工作參數(shù)的計(jì)算
1 容量參數(shù)
設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)鼓直徑800mm，轉(zhuǎn)鼓高度400mm，設(shè)計(jì)容量為：
V=90L
裝料限度135KG。
濾餅中殘留液量和甩干時(shí)間的關(guān)系為：
式中 ——濾餅在極長時(shí)間旋轉(zhuǎn)后不再有液體滲出，也不發(fā)生空氣干燥。這個條件下測的的最低含液量，以液體體積/固體體積之比表示。
Fr——分離因數(shù)
——液體密度
K——比例常數(shù)
式中 S——從自由液面與濾餅表面重合時(shí)計(jì)算，經(jīng)甩干時(shí)間以后，濾餅內(nèi)所含液體體積/固體體積之比值。
——比例常數(shù)
——液體粘度
R2、R3——分別為轉(zhuǎn)鼓內(nèi)半徑和濾餅表面半徑
D——固體顆粒的斯托克斯當(dāng)量直徑。
所以離心過濾速率為：
式中 V——濾液容積
T——時(shí)間
R1、R2、R3——分別為液層液面、濾渣層表面和轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁處半徑
H——轉(zhuǎn)鼓圓柱部分高度
K——固有滲透率
——液體密度與重力加速度乘積
——轉(zhuǎn)鼓角速度
G——重力加速度
離心過濾的時(shí)間：
比重計(jì)算為1.5.對含0.05mm以上的固體顆粒的懸浮液及纖維狀物料可進(jìn)行理想的固液分離及脫水，所得固相物含濕量可以很低，達(dá)1%-5%，一般循環(huán)不少于15分鐘。因此，本機(jī)器適用于化工、輕工、食品、制藥等行業(yè)。
第5.5節(jié) 離心機(jī)功率計(jì)算
5.5.1 功率消耗的計(jì)算
（1） 啟動轉(zhuǎn)鼓及其他回轉(zhuǎn)件消耗的功率
離心機(jī)啟動的時(shí)候，克服轉(zhuǎn)鼓的慣性力所需的功率：
式中 G——轉(zhuǎn)鼓重量
——啟動時(shí)間
（2） 加入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的物料達(dá)到工作轉(zhuǎn)速消耗的功率
懸浮液所消耗的功率N2為濾渣和濾液所需功率之和
式中 G1——每次加料所得的濕濾渣的重量
H1——轉(zhuǎn)鼓內(nèi)濾渣層的寬度
G2——每次加料所得的濾液的重量
Tj——每次加料的時(shí)間
R3——濾液排出口位置的半徑
（3） 軸承摩擦消耗的功率
式中 f——軸承的摩擦系數(shù)
D1、D2——軸徑的直徑
P1、P2——受靜載荷與動載荷作用的離心機(jī)主軸承上的在河力
設(shè)轉(zhuǎn)鼓和其中物料層的重心對轉(zhuǎn)鼓回轉(zhuǎn)軸線的偏移為E，相應(yīng)產(chǎn)生的離心力為：
主軸承受到的總載荷力為：
（4） 機(jī)械密封摩擦消耗的功率
式中 ——摩擦副窄環(huán)端面內(nèi)直徑
——摩擦副窄環(huán)端面寬度
——密閉端面的摩擦系數(shù)
——密封端面比壓力
——動環(huán)的線速度
（5） 轉(zhuǎn)鼓及物料層與空氣摩擦消耗的功率
轉(zhuǎn)鼓外表面及轉(zhuǎn)鼓內(nèi)物料層內(nèi)表面與空氣摩擦消耗的功率：
式中 ——空氣的重量
5.5.2 軸功率的計(jì)算
動階段消耗的總功率(N é ) 為
N é = N 1+ N 2+ N 3+ N 4 kW (1)
式中 N 1—啟動空轉(zhuǎn)鼓從靜止到達(dá)工作狀態(tài)所需的功率, kW;
N 2—啟動物料到達(dá)工作狀態(tài)(亦即克服物料慣性) 所需的功率, kW;
N 3—克服軸與軸承摩擦所需的功率,kW;
N 4—克服轉(zhuǎn)鼓、物料與周圍空氣摩擦所需的功率, kW。若物料在轉(zhuǎn)鼓啟動后加入, 則式(1) 中無N 2項(xiàng)。
全速運(yùn)轉(zhuǎn)階段消耗的總功率(N ê ) 為
N ê = N 2+ N 3+ N 4 kW (2)
對于啟動時(shí)間短、啟動頻繁的離心機(jī), 一般情況下啟動階段功率大于運(yùn)轉(zhuǎn)階段功率, 因此啟動階段消耗的總功率是選擇這類離心機(jī)電機(jī)的主要依據(jù)。
5.5.3 電機(jī)功率的確定
當(dāng)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速高于電機(jī)轉(zhuǎn)速（增速轉(zhuǎn)動），計(jì)算功率消耗時(shí)，轉(zhuǎn)鼓等主要回轉(zhuǎn)件及物料的轉(zhuǎn)動慣量應(yīng)換算為在電機(jī)轉(zhuǎn)速下的當(dāng)量轉(zhuǎn)動慣量。
式中 ——電機(jī)轉(zhuǎn)速
計(jì)算啟動轉(zhuǎn)鼓等主要回轉(zhuǎn)件及物料的功率消耗時(shí)，計(jì)算值均應(yīng)增大倍。
根據(jù)離心機(jī)的軸功率確定電機(jī)功率時(shí)，應(yīng)考慮傳動系統(tǒng)的效率，并加一安全裕量
傳動系統(tǒng)消耗的功率：
式中 ——傳動系統(tǒng)的效率
考慮各因素后，離心機(jī)配用電機(jī)的功率應(yīng)為：
式中 ——安全裕量的系數(shù)
當(dāng)時(shí) =1.15
當(dāng)時(shí) =1.10
所以經(jīng)過計(jì)算，電機(jī)功率為5.5KW，經(jīng)過查表，可以選擇Y132S-4型。
第6.2節(jié) 電動機(jī)功率計(jì)算
6.2.2 電動機(jī)功率的確定
電動機(jī)的功率按下式計(jì)算
（2－17）
式中
故
查《運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊（上）》表2－77，可選用一臺6kw的電動機(jī)
參考文獻(xiàn)
致謝
時(shí)光飛逝，不知不覺已經(jīng)到了大學(xué)生活的最后階段。經(jīng)過三個多月緊張而充實(shí)的設(shè)計(jì)工作，我順利地完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)，給自己的四年大學(xué)生活劃上了一個圓滿的句號。
通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我了解到了一個完整的課題設(shè)計(jì)活動的整個過程，學(xué)到了如何把書本上的死知識活用到工作中去的方法，認(rèn)識到了創(chuàng)新的重要性。我深深地體會到了成功的來之不易，那是需要勤奮努力，需要團(tuán)隊(duì)所有成員之間全力的合作，需要面對挫折時(shí)百折不撓的信心和勇氣，但給我印象更深刻的是完成畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)候內(nèi)心那份喜悅和成就感。
在這里，我首先要感謝我的導(dǎo)師——孫曉老師，我能順利的完成設(shè)計(jì)任務(wù)，離不開他嚴(yán)格的要求和耐心的指導(dǎo)。在設(shè)計(jì)過程中，孫老師一絲不茍的工作態(tài)度，深厚的學(xué)術(shù)功底以及耐心細(xì)致的講解都給我留下深刻的印象。
在次，我對那些在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間給過我熱心幫助的老師和同學(xué)們表示我最衷心的感謝！