1、LW760X2000型卧式螺旋离心机计算说明书廊坊市管道人机械设备有限公司一、基本参数(3)二、生产能力计算(4)1、分离因素(4)2、生产能力(4)三、传动部件选型与设计(5)1、电机选型与校核(5)、启动转鼓等转动件所需功率(6)、启动物料达到工作转速所需功率(6)、克服轴与轴承摩擦所需功率(7)、克服空气摩擦所需功率(8)、卸出物料所需功率(8)、卧螺离心机功率确定(10)、主电机选型与校核(10)、副电机选型与校核(11)2、差速器选型与校核(11)3、轴的强度校核(11)四、有限元分析(13)1、排渣能力计算(13)2、参数计算(14)3、材料力学分析(14)4、有限元加载分析(14
2、)五、轴承寿命计算(19)厂2一谭基本参数3-20001045955序号名称代号单位数值1转鼓有效长度Lm22转鼓内直径Dm3转鼓转速nrpm18004转鼓与螺旋的转速差11rpm305重力加速度gms26半锥角O87柱筒段沉降区长度L1m8锥段长度l2m9物料环内径Cm10转鼓内径r2m11锥段小端出渣口半径r3m12液层深度hm13固相密度Pskgm3200014液相密度Plkgm3105015液相粘度kgm*s16临界粒径Qm717转鼓质量mKg315018左右支撑轴承处轴径（外径）d1（二d2）m19左右支撑轴承处轴径（内径）d3m20转鼓壁厚tm21螺旋螺距入m二、生产能力计算1、分
3、离因数被分离的物料在离心力场中所受的离心力和它所受的重力的比值，称为分离因数工，即:P_Fc_m2r2_2r2rGmgg式中m离心力场中物料的质量（kg）转鼓角速度;=211n60=188.5%zdsr2转鼓内半径：-380mm将上述各数据代入可得分离因数：O）?r188.520.38F=-=1378g9.82、生产能力本设计以理论计算卧螺沉降离心机的生产能力。对于具有圆锥形转鼓的螺旋型离心机，实际生产能力的计算公式可表达为:Q=Ng（府的（见离心机原理结构与设计计算）Zx.3359/0.3674式中修正系数：=16.44严区；I/7LJIL沉降?当量沉降面积，对于卧螺离心机，表达为：2=。右
4、17+：L）+2（；其中.=2l_5234Jr2Vg给定液体中作沉降式的极限沉降速度：Vg=仇pgl8gs）Ps固相密度：ps=200Qkgm3Pl液相密度：pl=1050m3NP两相密度差L沉降沉降区的有效长度：L沉降=一=L081m，。为半锥角;tanade临界粒径：de=7m；液相粘度：-1O3kgmsL1圆柱段转鼓长：L=L2圆锥段转鼓长：L2=转鼓角速度：口二S则，将上述各数据代入各式可得:修正系数:=16.4462000-1050T3359W50Jo-o3674、1.081,=0.2重力沉降速度:Vg(2000-1050)x9.81x(7x10-6)2180.81103=3.13
5、105m51121当量沉降面积：E=Fr兀DLi(l-+-2)+L2(-+-2)=4935.7可得离心机的生产能力：Q=N=0.23.1310536004935.7=109m3/h本项目的离心机生产能力为：Q=OOm3/h三、传动部件选型与校核1、电机选型与校核卧螺离心机的功率计算及电机选择是卧螺离心机设计中的重要组成部分。根据卧螺离心机的工作要求进行功率计算，可以合理地确定主、辅电动机的功率，选择电机及差速器。卧螺离心机的功率消耗与卧螺离心机的类型，操作方式和卧螺离心机的结构有关，一般情况下，卧螺离心机所需功率包括下几个方面：启动转鼓等转动件所需功率N1；启动物料达到操作转速所需功率小；克服
6、轴与轴承摩擦所需功率N3；克服转鼓，物料与空气摩擦所需功率N/卸出物料所需功率N5。启动转鼓等转动件所需功率M欲使卧螺离心机转鼓等转动件，由静止状态达到工作转速具有一定的动能，必须由外界作功，该功为=v2dm=-r22dm-JJ22J2p式中V转动件线速度，m/s；P转动件绕轴旋转的转动惯量，kgm2;启动转动件的平均功率M,为:式中T1启动时间，假设7；=100s;转鼓角速度：-rad/s转动惯量计算：转动件的转动惯量Jp。JP=mr1式中m转鼓总质量，估算机=315Okg一旋转件平均旋转半径，得=。.皿启动转鼓等转动件所需功率:N1生=上JlSOxO.4xWS-ozkwT120007；20
7、00100、启动物料达到工作转速所需功率N?对于连续进料卧螺离心机，加入的物料被分离为沉渣和分离液等组分，可分别求出操作中每种组分所需的功率，然后求其和。假设某种分离操作，单位时间内排出的Z个组分中，各组分的质量为叫(kgs),各组分在转鼓内卸出的位置半径为,则使加入物料达到工作转速所需的功率N2为：n2-z=lmir22000(kW)式中m,单位时间被分离各组分处理量,固相：柞I=E=2.78依/s，液相：m液=8.75kg/s3600r转鼓内各组分旋转半径：固相：=；=0.3175加，液相：=0.3325mZ物料被分离的组分数启动物料达到工作转速所需功率：一叫偷2刃2机液酿22_188.5
8、2rT955OP955O9O王电机提供最大扭矩：T=576.85Nmn1490得出：T满足条件副电机选型与校核离心机螺旋端额定功率主要是克服轴与轴承摩擦所需功率、克服空气摩擦所需功率和加水时所产生的功率(在这将水密度近似于分离液密度进行计算)则离心机的副电机轴功率为：N=左(2+N4+2N；)=1.4x(2.19+8.86+2x2.6)=22.84kWo式中k皮带传动效率，取。选副电机功率37kW型号：YB3-250M-6额定转速990rpm三-b+11+三44-三-4-+-11T9550P9550x37_副电机提供最大扭矩：T=357Nmn19902、差速器选型与校核差速器输出最大扭矩：T=
9、皂机Z带轮Z差速器=357X1.5x38=20304Nm式中取，见图纸;Z差速器取38，见图纸。0375+0?71螺旋最大扭矩：*ax=J=29874x(=)=9649.3Nm式中/旋见有限元分析；螺旋锥段平均半径，A=*。2结果满足条件。3、轴的强度校核轴的强度计算有三种方法：D按转矩估算轴径；2)按当量弯矩近似计算；3)安全系数的精度校核计算。此螺旋支承轴既受弯矩也受扭矩，因按弯扭合成强度条件计算(1)支撑力及受力片为转鼓总重量的一半，则E=卫型x9.8=15450.75N12(2)弯矩图18718.6Nm(4)扭矩PT=9550n式中输出轴可能最大功率：P=90kW;n轴转速：n-149
10、0rmin。代入数据得扭矩：90T=9550X=576.85Nm1500由图分析可得凡受力处即为危险截面处抗弯截面系数W=葛）w3（外）式中=2;ad1轴内径：4=1Oomm；d轴夕卜径：d-200mm。代入数据得抗弯截面系数：W=7.4104针对危险截面做弯扭合成强度校核计算。按第三强度理论，计算应力式中ca轴的计算应力，MPa;M轴受的弯矩：M=NMT轴受的扭矩：T=NnI；W轴的抗弯截面系数：W=7.410-4m3;折合系数，当扭转切应力为堆成循环变应力时=1;b对称循环变应力时轴的许用弯曲应力。查机械设计表157可知，对Ieid8Ni9Ti许用弯曲应力/=2059代入数据得计算应力：O
11、Ca=25AMPa68045025SAF2205壁厚W20mm.管材680/88045025毛胚厚W200mm.锻件680/880410254、有限元加载分析螺旋部分螺旋有限元模型ANSYSR14.5OCT22201420:38:53ELEMENTSUROTFile:D:gdjs2.x_t用ShellI81单元划分，共18992个单元。轴承部分用梁单元模拟。小端共228个节点，轴向力26964N,周向力3229No中段共227个节点，轴向力32784N,周向力3926No最大应力151Mpa,安全系数。变形转鼓部分转鼓离心液压计算三、离心液压离心机工作时，处于转鼓中的液体和固体物料层在离心力场
12、作用下，将给转鼓壁以很大的压力，即离心液压。R1pr=iIrdr-夕(R2-2)2式中：Pr离心液压，N/m2；。一分离物料的密度，kgm3;一转鼓回转角速度，s-1；rl一转鼓内物料环的内表面半径，m；R一转鼓内表面半径，m。压力梯度Mpa/m压力总和Mpa离心液压Mpa泥浆重度kgm3转鼓角速度rad/s物料环内表面半径m转鼓内表面半径m附加压力Mpa变形最大应力138Mpa,安全系数。在工作旋转下自振频率见下表，大于工作频率50HzoSETTlME/FREQLOADSTEPSUBSTEPCUMULATIVE11112122313341445155616671778188919910110
13、101111111121121213113131411414151在工作转速前，没有共振点。1515五、轴承寿命计算根据图纸轴承型号有深沟球轴承6040C3圆柱滚子轴承NUlO40圆柱滚子轴承NUlO32向心球轴承6022角接触球轴承7232A根据受力情况，只需计算深沟球轴承6040C3和角接触球轴承7232A的寿命。根据NSK手册计算得出如下表：深沟球轴承寿命计算单位数值CrN207000FrNFlrpm1800fnfh疲劳寿命系数Lh疲劳额定寿命y深沟球轴承6040C3每天按8小时工作，寿命约年。角接触球轴承7232A单位数值CorN305000FaN29874nrpm1770fnfh疲劳寿命系数Lh疲劳额定寿命y角接触球轴承7232A每天按8小时工作，寿命约年。以上结果，是按最大工况计算，实际寿命要更长。
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