推荐HY8N离心机结构设计 精品.docx
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HY800－N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
（）任务书
设计（）题目：
HY800—N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．（）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。
完成一份说明书，并画一张0号装配图和一张3号零件图和一张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，1993.3
[2]高慎琴主编.《化工机器》（第一版），高等学校教材，化学工业出版，1992
[3]孙启才.离心机远离结构与设计计算.北京：
机械工业出版社，1987.6
[4]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，1997
3．进度安排
设计（）各阶段名称
起止日期
1
资料收集，阅读文献，完成开题报告
20XX.03.04-20XX.03.25
2
完成所有结构设计和设计计算工作
20XX.03.26-20XX.04.21
3
完成所有图纸绘制
20XX.04.22-20XX.05.22
4
完成设计说明书及图纸的修改
20XX.05.23-20XX.06.01
5
答辩的准备和毕业答辩
20XX.06.02-20XX.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。
关键词：
离心机；结构设计；强度计算；刚度分析
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ABSTRACT
Thehorizontalsingle-stagepistonpushercentrifugeisonekindofhighly-efficientcentrifuge,whichhastheauto-control,,largeoutput,theunitoutputislowpowerconsumption,smoothoperation,corrosionresistance,easytooperationandrepair,etc.widelyusedinchemicalindustrial,pharmaceutical,fertilizer,andsoon.
Thedesignistoseparategrainofsalt,firstofallthemainpartsformaterialselection,thenthemainaxle,bowlstrengthcalculationandstiffnessanalysis,alsoacriticalspeedcalculatingmachines,etc.
Keywords:
centrifuge;strengthcalculation;stiffnessanalysis;processing
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第一章绪论
1.1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5％～10％，对中粗物料0.5％～5％。
过滤式离心机适于分离含固量较多，颗粒大干10μm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，就可达到分离目的。
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7.2.2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：
1带传动连接端的键
挤压强度：
剪切强度：
2转鼓连接端的键
挤压强度：
剪切强度：
3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/（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
Y180M─4
18.5
1470
2.0
2.2
182
辅电机
Y160L─4
15
1460
2.2
2.3
144
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。
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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▽4～▽6。
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，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6～8级精度及▽3～▽4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4～6级精度及▽4～▽6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▽7～▽10，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▽10～▽12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）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
是大学学习的最后一个环节。
通过，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，这期间每一个步骤都对我来说是一个个的考验。
通过，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。
本次的让我更熟悉的掌握了word的一般操作和AUTOCAD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，使自己成为一个对社会有所贡献的人。
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人民出版社，1981.4
[20]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。
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