卧式螺旋离心机设计计算说明书(毕业设计).docx

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1、600 卧式螺旋卸料离心机设计摘 要：离心机作为固液分别设备广泛应用于工、农业生产的各部门和国防、环境保护等领域。卧螺离心机是一种广泛应用的高效离心分别设备，它具有连续操作、处理量大、单位产量耗电量较少、适应性强等特点。它主要应用于化工、石化、食品、医药、矿业、机械、环保等部门中需要对固液混合物(或称浆液)进展脱水、澄清、浓缩、分级和分别等操作的场合。随着科技进步和国民经济的进展，其应用领域还在进一步扩大。卧螺离心机具有连续操作、处理量大、单位产量耗电量较少、适应性强等特点。随着生产规模的渐渐扩大，作为石化企业关键设备的离心机开头渐渐向大型化、重型化方向进展。本文主要介绍卧式螺旋沉降离心机的工

2、作原理、系统构造和 WL-600 螺旋卸料离心机的系统构造。同时具体介绍了 WL-600 螺旋卸料离心机转鼓半锥角、液池深度、脱水区长度等转鼓根本构造参数及螺旋头数、螺距、叶片高度、螺旋推料器与转鼓的间隙、叶片与转鼓内壁母线的关系等螺旋推料器的根本构造；对分别因数、生产力量、运行功率等进展了理论推算和数据校核；确定了转鼓，主轴和螺旋局部的技术参数对转鼓和主轴进展了强度校核。据设计计算、功能参数校核认为WL-60 螺旋卸料离心机可以满足使用要求，各项技术性能指标到达预期。关键词：卧螺离心机；分别因数；生产力量；强度设计IDesign of a600 Horizontal Scroll Decan

3、ter CentrifugeAbstract:As a kind of separating equipment, the centrifuge has been used in a large area, such as in industrial and agricultural department and national defence and environmental protect. The Horizontal scroll decanter centrifuge is widely used in phase separation with high efficieney,

4、 high degree of automation, large capacity, low operating costs and strong adaptability. It has been used for dehydrate, clarifying, concentration, classification and separate field in chemical, petrifaction, food stuff, medication, mining, machine and environment. With the development of country ec

5、onomics, the appliance field will continue to extend. As the pivotal equipment of petrifaction corporation, the size of centrifuge became larger and heavier.This report has mainly introduced general operating principle and system architecture , and the system architecture of the WL-600 centrifuges,

6、describing in details the basic structural parameters of the bowl such as the half taper angle, the depth of its liquid pool, the length of its dewatering area, and the basic structural parameters of the screw-conveyor such as the number and the pitch of its screw, the height of its vane, the cleara

7、nce between the bowl and the screw-conveyor, the angle of the vane against the wall of the bowl； the data of the separmion factor and working ability and running power has theoretically been calculated, confirmed and checked； the technical parameters of rotating drum, principal axis and screw mechan

8、ism were determined.Intensity checking of rotating drum and principal axis were done too. By the analysis based on the design calculation and the check on its function parameters, the author deems that, the WL-600 centrifuges can satisfy the requirement of use, all the technical specifications and p

9、erformances have achieved the anticipated ones.Key wards: decanter centrifuge； separating factor； produce-ability； strength designII目 录摘要I1 绪论11.1 概述11.2 卧式螺旋卸料离心机的构造特点及工作原理61.2.1 卧式螺旋卸料离心机的工作原理61.2.2 卧式螺旋卸料离心机主要部件71.2.3 卧螺沉降式离心机的技术参数及优缺点111.2.4 卧式螺旋卸料离心机的主要优缺点122 卧螺沉降式离心机工艺计算132.1 分别因数的计算132.2 生产力量

10、计算133 功率计算143.1 启动转动件所需的功率 N1143.2 加速物料所需的功率 N2163.3 轴承摩擦损耗的功率 N3163.4 空气摩擦消耗的功率 N4173.5 卸料所需的功率 N5173.5.1 圆锥段转鼓推料消耗的功率计算183.5.2 圆柱段转鼓推料消耗的功率计算183.6 总功率计算193.7 电动机的选择194 传动设计194.1 螺旋输送器相关参数确实定194.1.1 螺旋推料器的根本参数19s4.1.2 螺旋的头数 n194.1.3 螺距 S194.1.4 推料器与转鼓的间隙h194.1.5 叶片与转鼓内壁母线的关系194.1.6 螺旋输送器叶片的选择204.2

11、进料口直径确实定204.3 差速器的选择205 强度校核205.1 转鼓的强度校核205.2 主轴的强度校核246 结语28III参 考 文 献29致 谢31IV本科生毕业设计论文1. 绪论1.1 概述1.1.1 离心机的进展概况离心分别是利用离心力对液固、液液固、液液等非均相混合物进展分别的过程。实现离心分别操作的机械称为离心机。离心机根本上属于后处理设备，主要应用于脱水、浓缩、分别、澄清及固体颗粒分级等工艺过程，从离心机的进展史来看，离心机是随着现代工业的不断进步和进展而产生的1。18 世纪产业革命后，随着纺织工业的快速进展，1836 年消灭了棉布脱水机。1877年为了适应乳酪加工工业的需

12、要，制造了用于分别牛奶的分别机。进入 20 世纪后，随着石油综合利用的进展，要求把水、固体杂质、焦油状物料等除去，以便使重油当作燃料油使用。50 年月研制成功了自动排渣的碟式活塞排渣分别机，到 60 年月进展成完善 的系列产品。随着近代环境保护、三废治理进展的需要，对于工业废水和污泥脱水处理的要求都很高，因此促使卧螺离心机、碟式分别机和三足式下部卸料离心机的进一步进展。特别是卧式螺旋卸料沉降离心机的进展尤为快速。随着国民经济各行业的不断进展， 各种类型的离心机也在不断地更换代，而且各种型离心机也在不断涌现2。1.1.1.1 国内技术现状最初的卧式螺旋卸料离心机是由两对开式齿轮传动获得转鼓与螺旋

13、之间的转速差， 以输送沉渣的并被用于淀粉工业上。真正具有现代有用价值的第一台螺旋离心机是 1954 年制造的，该机首次使用了二级行星齿轮差速器。螺旋离心机消灭之后，由于它具有突出的优点而得到了快速进展，它在离心领域内始终占有特别的地位3。我国螺旋离心机进展较晚，但近年来进展速度较快。目前我国已能生产的卧螺离心机有 WL-200、350、380、450、600、1000 等规格。我国离心分别行业尚属正在进展中，总体水平不高。随着社会进步，人们对环保、能源以及装备对品质的影响有了的生疏。同时，通过国外技术沟通和合作以及成套工程的引进、消化与吸取，促进了我国离心分别技术的快速进展，主要表达在：1)

14、已根本形成了一个科研、设计和制造的体系。2) 成立了分别领域的学术组织。3) 在根底理论与应用方面进展了争论。4) 目前已能生产三足、上悬、活塞、螺旋、离心力卸料，振动、进动卸料、刮刀及虹吸刮刀、翻袋及旁滤等离心机；分别机则有碟式、室式及管式。上述产品不仅普及全国且远销国外，且技术特性有所提高4。5) 为满足特别工艺要求(防污染、密闭、防爆等)，一些型离心机亦先后问世。内旋转子过滤离心机的研制，立式密闭螺旋机及复合机等已投产。6) 自控技术与 CAD 技术的应用。7) 各种相关标准的制订。8) 同国外著名离心机厂商的技术合作。第 1 页 共 31 页本科生毕业设计论文1.1.1.2 主要差距尽

15、管我国的离心分别设备有了很大进展，但从整体而言，与世界先进国家相比，差距甚大5。主要表现在：1) 规格、品种少，系列化程度差。特别缺少集几种构造形式、集几种推动力于一体的复合式离心机。2) 技术参数低。国外离心分别机械产品的参数普遍高于我国，并连续向高参数、大容量方向进展。以卧螺离心机为例，最近研制的机型为国内最大的，其转鼓直径亦仅720 mm。长径比最大为 L/d=4，分别因数亦较低。而国外转鼓最大直径已达 2.1 m，长径比 L/d=6，处理力量大于 200 m3/h，可用于二相或三相分别。还进展了双向挤压型、沉降、过滤复合机型。目前，较先进的机型都承受计算机掌握，会随着物料特性和参数的变

16、化自动调整其相应的工况6。3) 产品进展缓慢。而国外，由于承受模块化的组合构造，特别是承受了大规模定制设计的手段，故能满足用户的共性化需求，并加快了产品的更换代速度。甚至还储藏所谓“冷冻产品”，以随时适应市场竞争的需要。4) 其它方面。在产品的牢靠性、稳定性、自控技术、加工工艺、材料的使用、配套产品的品质，以及理论争论等方面，均存在不少的差距。1.1.1.2 国外离心分别技术的进展受技术推动及相关产业进展的影响，国外离心分别技术的进展主要表达在以下几个方面：1) 加强理论争论，选择最正确设计方案瑞典 Alfa-laval 公司，在碟片流道争论中觉察，碟片间隙横断面上的速度分布取决于一个无量纲数

17、“ ”，而工业离心机的“ ”通常在528 之间。随着“ ”值的增加，碟片的转速增加，薄层削减，可提高雷诺数并缓和涡流。通过对碟片间隔件和分布孔的奇异设计，进料量可增加 20%。此外，还对相分别技术进展了争论7。近年来，争论人员为选择最正确方案，承受流场分别法、有限元模拟法、大梯度密度梯级法、反模态分析法等，对离心机的工作性能和关键零件进展争论，为设计优良性能的离心机供给了理论依据。并对带内洗涤的卧螺离心机中堰池深度以及卧螺离心机技术参数之间的关系等进展了最正确化争论。2) 技术参数的提高和机型的问世为提高产品的纯度，及满足能源和环保的要求，高参数已成为国外机型的进展特点。由于生物工程需要分别极

18、细的颗粒，如细菌、酶及胰岛素等，故最碟式机已可处理 0.1 m 微粒，且分别因数可达 5000。如德国 Westfalia 公司的 CSA160 机型和瑞典 Alfa-laval 公司的BTAX510机型均属此例。随着工艺要求的提高，机型不断问世。美国Dorr-Oliver 公司的 BH-46 型碟式机，转鼓内径已达 1.2 m，转鼓重量为 4.5 t，用 2 个功率为 220 kW 的电机驱动，最大生产力量为 450 m3/h，当量沉降面积已达 250，000 m2，为碟式机之最8。瑞典Alfa-laval 公司用于生物技术的BTUX510 型碟式机，具有自动调整的涡流喷嘴。第 2 页 共

19、31 页本科生毕业设计论文利用喷嘴进料黏度和浓度的关系，可供给恒定的固相浓度，与进料速度和固体含量的变化无关。而具有 10000 分别因数的卧螺离心机，可从某种程度上弥补管式分别机的缺乏。BTNX3560-A 机型的特点是先进的旋转动态设计：主轴承改为弹性安装，可延长寿命， 降低机器噪音与振动。德国Krauss-Maffei 公司最研制的 SZ 型活塞机，尺寸虽小，却更能有效进展固相分别。还有德国 Flottweg 公司用于处理难分别物料的双锥体卧螺离心机等9。3) 材料的应用为了提高分别机械的性能、强度、刚度、耐磨性和抗腐蚀性，一批型材料不断涌现。如，工程塑料、硬质合金以及性能优良的耐磨耐蚀

20、不锈钢材料10。法国曾研制一种用硬质陶瓷制成的转子，英国也曾研制由合成树脂构成的连续纤维复合材料转子。但在碟式机中，由于需要高强度和肯定的耐腐性能，双相组织的不锈钢广泛承受。最近，俄国研制成功一种双相钢 04X25H5M2(即 04Cr25Ni5Mo2)，有足够的强度和塑性。德国的 Wischnouskii 等研制的分别机转鼓材料，具有强度高、塑性和耐腐蚀性好的特点。为弥补耐蚀和强度之间的冲突，一些先进的制造商普遍承受了转鼓的自增加技术。1.1.1.3 进展趋势1) 强化动态监测和自动化。随着自动掌握和传感技术的进展，很多先进的自控手段被引入，并对离心机运行中的各项参数，如温度、流量、速度、振

21、幅和噪音等进展全方位的监测，并通过传感器将收集信息输入计算机，经系统处理后，可准时了解各种参数的变化以实行相应的措施。由此消灭了无人操作的碟式分别机11。2) 各种组合机和专用机的开发。Alfa-laval 公司在碟式分别机上组合螺旋输送器形成复合碟式机；Krauss-Maffei 公司的柱锥复合活塞机、虹吸刮刀离心机；Sharpies 公司的沉降过滤复合螺旋离心机等。此外为提高离心机的分别性能和寻求最正确操作工况， Westfalia 公司的碟式分别机品种之多已是世界之最。设计方面的进展：随着计算机技术的进展，CAD 技术与模块化设计已普遍使用。目前，全球市场竞争的愈加剧烈，制造业面临着提高

22、客户价值的巨大挑战。20 世纪 90 年月以来，“大规模定制”在制造业逐步兴起。即“以近似于大批量生产的效率生产商品和供给效劳以满足客户的共性化需 要”。由于设计在产品生命周期中的重要性，面对大规模定制的设计(DFMC)已成为设计方面的动向12。1.1.2 离心机的分别过程及分类离心分别依据操作原理可区分为两类不同的过程离心过滤和离心沉降。而其相应的机种可区分为过滤式离心机和沉降式离心机。离心过滤过程从广义的概念上来说，可理解为包括加料、过滤、洗涤、甩干和卸渣等五个步骤。假设就狭义的概念而言，可分为两个物理阶段：生成滤渣和压紧滤渣。第一个阶段与一般过滤原理在原则上相近似，但其推动力不同；而其次

23、阶段与一般过滤的规律根本不同。离心沉降过程也可分为两个物理阶段:固体颗粒的沉降和形成密集的沉渣第 3 页 共 31 页本科生毕业设计论文层。前者遵从固体在流体中相对运动的规律，而后者则遵从土壤力学的根本规律。离心沉降过程本身又可分为离心沉降和离心分别。在离心过滤和离心沉降分别固体颗粒过程中都具有“压缩”现象，这一现象很值得重视。在离心过滤过程中，这种压缩效应使滤渣孔隙缩减，变得不易渗透，从而阻碍了脱水；在离心沉降过程中，这种压缩效应减小了沉渣的空隙，反而有助于降消沉渣的含湿量13。离心机种类繁多，可按分别原理、操作目的、操作方法、构造形式、分别因数、卸料方式等分类，见以下图14图 1.1 离心

24、机的分类1.1.3 离心机的特点及应用范围第 4 页 共 31 页本科生毕业设计论文离心机的主要特点，一是使用范围广；二是对物料的适用性较强；三是产品的规格多、变形多。离心机一般是工艺流程中的后处理设备，直接关系到产品的最终质量。离心机和其它分别机械相比，不仅能得到含湿量低的固相和高纯度的液相，而且具有节约劳力、减轻劳动强度、改善劳动条件，并且有连续运转、自动遥控、操作安全牢靠和占地面积小等优点。因此自 1836 年第一台工业用的三足式离心机在德国问世，迄今一百多年来己获得很大的进展。各种类型的离心机品种繁多，各有特色，正在向提高技术参数、系列化、自动化方向进展，且组合转鼓构造增多，专用品种越

25、来越多。现在离心机已被广泛应用于化工、石油提炼、轻工、医药、食品、纺织、冶金、煤炭、选矿、船舶、环保、军工等各个部门。如湿法采煤的煤粉回收；石油开采的钻并泥浆净化回用；铀同位素的浓缩；污水处理的污泥浓缩和脱水；石油化工产品的精制；抗菌素、农药的提取；牛乳、酵母、啤酒、果汁、砂糖、桔油、动植物油、米糠油淀粉等食品的制造；织品纤维脱水；润滑油、燃料油的提纯等都需要使用离心机。离心机已成为国民经济各部广泛应用的一种通用机械15。1.1.4 螺旋卸料离心机的概况螺旋卸料离心机是高速运转，连续进料、分别分级、螺旋推动器卸料的离心机，螺旋卸料离心机分立式螺旋卸料离心机和卧式螺旋卸料离心机，本文争论的是卧式

26、螺旋卸料离心机。现该离心机已广泛用于石油、化工、冶金、煤炭、医药、轻工、食品等工业部门和污水处理工程。它利用离心沉降法来分别悬浮液，能连续操作、处理量大、无滤布和滤网、单位产量的耗电量较少、适应性强、修理便利、能长期运转。最初的卧式螺旋卸料离心机是由两对开式齿轮传动获得转鼓与螺旋之间的差转速， 以输送沉渣并被应用于淀粉工业上。真正现代的有有用价值的第一台螺旋离心机首次使用了二级行星齿轮差速器。卧螺离心机消灭后，由于具有突出的优点而得到了快速的进展。在各种国际展览会上，各种各样的螺旋离心机，是所展现出的离心机中最吸引人的机型，可见各国对螺旋离心机的重视。沉降式离心机是国际上五十年月制造的机械，七

27、十年月，我国开头引进。国产化一些机型成为原化工部七五科技攻关工程。八十年月我国就开头测绘，已测绘德国 FIOTTWE 公司、美国SHAPLESS 公司、法国GUINARD 公司、瑞典ALFa-Laval 公司等国外著名公司生产的多种规格的离心机，并进展仿制，国家产时在全国组织6 个生产厂家进展仿制生产。现国内己能生产的螺旋卸料沉降式离心机有WL200、WL350、WL450、WL600、LW800、等16。随着化学工业的飞速进展，各化工生产厂家对高精度、高质量设备的需求量不断增加。当前各种类型的离心机品种繁多，各具特色，并且都向提高技术参数、系列化、机电一体化方向进展。螺旋卸料沉降离心机由于能

28、够连续出料，生产力量大，对物料的适应性强，构造紧凑，占地面积少等特点，因此应用越来越广泛。目前其进展速度很快，但从总的趋势看:a. 为了提高单机生产力量，实行加大转鼓直径，增加长径比的方法，如GUINARD 公司的 D 型螺旋卸料离心机，转鼓直径最大的为 1500mm，长径比为 4.7，我国目前生产的第 5 页 共 31 页本科生毕业设计论文螺旋卸料离心机的直径最大为 1000，长径比还不到 2。b. 为了分别固相颗粒比较细，粘度大的悬浮液，实行提高转速度方法，如阿法拉法公司生产的 4500 离心机，转鼓直径 310，转速达 7600/min，这样高的转速，目前我国还不能到达。c. 目前国外离

29、心机正向着机电一体化方向进展，己实现在离心机上对分别物料的自动检测与调整，机械性能自动保护，振动的随机检测和自动报警，过载保护分别反响等。我国目前己开头留意机电一体化的争论与应用，但在离心机方面也只是刚刚起步。d. 适应不同物料及工况的需要，目前国内外离心机制造厂又推出来很多不同型号的防爆型离心机，用于易燃易爆场合的物料分别。本课题主要争论的对象是卧式螺旋卸料离心机。近来由于石油化学工业的迅猛发 展，以及污水治理的需要，使卧式螺旋离心机得到了进一步的进展。例如在合成塑料(聚氯乙烯、聚丙烯)及合成纤维(聚对苯二甲酸乙二脂)生产分别设备中，卧式螺旋卸料离心机是关键设备之一，在聚乙烯醇的生产中也要使

30、用螺旋离心机；在污泥脱水中使用了高分子絮凝剂，使螺旋离心机的固相回收率大大提高，因而它成为污水治理的有效分别设备。在连续离心机中，卧式螺旋卸料离心机是对物料适应性较好、应用范围较广的一种离心机17。1.2 卧式螺旋卸料离心机的构造特点及工作原理1.2.1 卧式螺旋卸料离心机的工作原理卧式螺旋卸料离心机的主要构件有转鼓、螺旋推动器、变速器、过载保护装置、卸渣装置(如以下图)图 1.2 卧式螺旋卸料离心机简图第 6 页 共 31 页本科生毕业设计论文工作原理是这样的，在机壳内，转鼓和螺旋推动器由两个同心轴承相连接，主电动机通过三角皮带轮带动转鼓旋转，转鼓通过左轴承处的空心轴与行星差速器的外壳相连接

31、，行星差速器的输出轴带动螺旋推动器与转鼓作同向转动，但转速不一样。假设以w 表Z示转鼓确实定转速，以wL表示螺旋推动器确实定转速， V w 表示二者的差转速，假设螺旋推动器超前转鼓即为正差转速，反之为负差转速。工程上常用转差率表示，一般Vw = 0.2 - 3% ，承受正转差率，物料所获得的离心惯性力为转鼓转速与差转速所产生的离心惯性力之和，有利于沉降分别，而承受负转差率时，有利于沉渣的输送，而且可以削减由减速器传送的功率，本课题的卧螺沉降式离心机是承受的负差转速左旋。悬浮液从右端的中心加料管连续送入机内，经过螺旋推动器内筒加料隔仓的进料孔进到转鼓 内。在离心力的作用下转鼓内形成一环形液池，重

32、相固体颗粒离心沉降到转鼓内外表而形成沉渣，由于螺旋叶片与转鼓的相对运动，沉渣被螺旋叶片推送到转鼓的小端，送出液面并从排渣孔甩出。在转鼓的大端盖上开设有假设干溢流孔，澄清液便从今处流出。通过调整溢流挡板溢流口位置、机器转速、转鼓与螺旋推动器的差速、进料速度，就可以转变沉渣的含湿量和澄清液的含固量。当过载或螺旋推动器意外卡住时，保护装置能自动断开主电动机的电源停顿进料，防止事故发生18。1.2.2 卧式螺旋卸料离心机主要部件1.2.2.1 转鼓转鼓是螺旋离心机的关键部件之一，有圆筒形、圆锥形、筒锥结合形。圆筒形有利于固相脱水，圆锥形有利于液相澄清，筒锥结合形兼有两者特点，本课题所争论对象是筒锥结合

33、形，在转鼓内外表为了削减筒壁的磨损和防止沉渣打滑通常焊有筋条或锉上沟槽。转鼓的主要构造参数包括转鼓直径 D、转鼓长度 L、转鼓锥角 、转鼓的溢流口直径 D 及转鼓小端的出渣口直径 D 。转鼓直径 D 是转鼓的最大内壁直径。转鼓长度 L 是0沉降区长度 L1和脱水区长度 L2u之和。这些参数直接影响到螺旋卸料离心机的分别力量、处理力量和输渣力量19。转鼓由转鼓体、大端轴颈和小端轴颈用止口协作螺钉连接而成。转鼓筒体材料可选用碳钢、不锈钢及玻璃钢。如分别因数高又要求耐腐蚀，应选用高强度不锈钢或钛合金材料制造。转鼓大端轴颈的凸缘上开有溢流口，分别液经此流出转鼓。溢流口直径打算液池深度，直接影响离心机的

34、分别性能和生产力量。为提高离心机对物料的适应性，溢流口径向位置应可调。转鼓小端的出渣口形式和耐磨性格外重要。出渣口与渣的摩擦强度比任何局部都大，因此易于磨损，为保护出渣口，通常承受喷涂耐磨材料或可拆换的耐磨衬套。1.2.2.2 螺旋输送器第 7 页 共 31 页本科生毕业设计论文1、6左、右轴颈；2螺旋叶片；3内筒；4加料腔；5加速锥。图 1.3 柱锥形螺旋卸料器螺旋输送器也是一个主要部件。其构造、材料和参数直接关系到离心机的分别效果、生产力量及使用寿命。螺旋输送器的作用是利用螺旋和转鼓之间的转速差将沉降在转鼓壁上的沉渣输送 到转鼓小端的出渣口排出。但是在沉降区和枯燥区对其要求又有所不同。在沉

35、降区悬浮液中的固体颗粒渐渐向转鼓壁形成沉渣层，螺旋应有利于移动沉渣而又不致猛烈地将沉渣搅起，造成已分别的沉渣和澄清液再混合。在枯燥区螺旋不仅连续移动沉渣而且应为沉渣和水分分别制造有利条件20。螺旋输送器一般由螺旋叶片，内筒和进料室等组成。螺旋叶片是直接与沉渣接触输送沉渣的部件，常见的形式有：a. 连续整体螺旋叶片，常用并且简洁制造；b. 连续带状螺旋叶片，叶片刚性差，使用不多，主要用于淀粉分别；c. 断开式螺旋叶片；d. 有附加叶片的螺旋叶片。螺旋叶片头数，依据使用要求可以是单头螺旋、双头螺旋、也可以是多头螺旋。双头螺旋较单头螺旋输渣效率高且便于加工并有利于平衡，所以绝大多数是双头螺旋。螺旋叶

36、片的布置有两种，一种是螺旋叶片垂直于转鼓母线，一种是垂直于回转轴线， 由于前者便于焊接和校正，设计时常使用。螺旋一般多承受等螺距，大致范围 40-60mm，螺距的选定是一个比较简单的问题， 它涉及到产量，沉渣的含湿量，并与转鼓的直径、转速、螺旋与转鼓的转差率等因素有关。卧螺离心机在工作时，特别当物料中有泥沙甚至砂粒存在时，例如分别矿物料时， 螺旋叶片会产生磨损，当物料有腐蚀性时尤甚。螺旋叶片磨损后，通常使螺旋的输渣力量降低。因此，要求螺旋叶片具有肯定的耐磨性。螺旋叶片的本体材料一般与转鼓一样，现有三种方法来增加叶片的耐磨性：a. 在叶片易磨损部位堆焊硬质合金如钴铬、钴镍合金、碳化钨等，以碳化钨

37、耐磨性最好。b. 承受外表喷涂技术，即在叶片易磨损部位喷涂耐磨材料如碳化钨等。喷涂的方法第 8 页 共 31 页本科生毕业设计论文有火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、爆炸喷涂等。爆炸喷涂形成的涂层结合强度大、外表硬度高如喷涂碳化钨和钴混合粉末时硬度为1300、光滑度好、加工温度低一般在200以下，故螺旋变形小。c. 承受可更换的耐磨扇形片，即用可装拆的耐磨扇形片作为螺旋外圈。内筒的主要作用是承受分布和加速悬浮液。内筒为了使悬浮液进入转鼓内的沉降效果更好，可以承受多种设计方案。它的主要方法是让悬浮液在内筒的出口处的径向速度最小，这样就使得悬浮液在径向停留时间加长，有利于悬浮液的沉降分别。目前，有一

38、些国外专利就内筒的设计做了特地的探讨。螺旋与转鼓绕同轴同向旋转，但两者有一个转速差。承受正转差率时，物料所获得的离心惯性力为转鼓与差转速所产生的离心惯性力之和，有利于沉降分别。而承受负转差率时，有利于沉渣输送，而且可以削减由减速器传送的功率，所以现在螺旋沉降离心机多承受负转差速的左螺旋21。1.2.2.3 差速器差速器是卧式螺旋离心机中最简单而又极为重要的传动部件，其性能和质量往往打算着整个机器的工作力量和牢靠性。要设计出体积小、重量轻、牢靠耐用、效率高的差速器，就必需正确选择传动类型，准确合理进展构造设计和强度计算，周密制造齿轮、行星轮轴承和转臂等主要构件，并进展严格的动平衡22。常用的差速

39、器有两类:(1)摆线针轮行星差速器(如以下图)图 1.4 摆线针轮行星差速器1 一转鼓 2 一螺旋 a 一摆线齿轮b 一针轮H 一转臂 w 一输出机构 v 一输出轴这种差速器是一种行星传动装置，内齿传动轮的针轮，针轮与转鼓相连。行星轮第 9 页 共 31 页本科生毕业设计论文是摆线轮，它通过W 机构由V 轴与离心机螺旋 2 相联。这类差速器的体积小，重量轻， 构造较简洁紧凑，其传动比大，一级传动的传动比可达9.97；传动效率较高，达0.9 0.95。主要缺点是输入轴上的转臂轴承在高速重载条件下工作，寿命较短，这类差速器主要用于中小功率的卧式螺旋沉降式离心机。2渐开线行星齿轮差速器，如以下图:图

40、 1.5 2K-H 渐开线行星齿轮差速器1 一转鼓 2 一螺旋 al 一第一级太阳轮a2 一第一级内齿圈H1 一第一级转臂(一级系杆)H2 一其次级转臂(二级系杆) b1 一其次级太阳轮 b2 一其次级内齿圈这类差速器有多种构造形式，其中普遍应用的是双级 2K-H 构造。差速器外壳内装有两级半联的2K-H 行星齿轮传动。两内齿轮b1 和b2 及差速器外壳与离心机转鼓相联， 其次级传动的转臂 H2 与螺旋相联。渐开线行星齿轮差速器属多分流对称构造的传动装置，充分利用了内齿轮的空间并将功率分为多股传递，另外内啮合本身还具有承载力量大和内齿轮内的空间可以利用，使构造比较紧凑。因此这类差速器的承载力量

41、大、体积小、重量轻、传动比大、噪声小、便于修理等优点，其传动效率达 0.99，对大、中、小功率的各种卧式螺旋沉降式离心机均通用。通过以上可以看出，两种差速器都具有肯定的优点，从长期的使用状况来看，渐开线行星齿轮差速器更具有优势。其使用更加牢靠，而且寿命较长，故障率较低。因此目前国内外螺旋沉降离心机所使用的差速器大都为渐开线行星齿轮差速器。比方LW500 型离心机差速器，LWF38O 一 N 型离心机差速器，LW63O 型离心机差速器都是渐开线行星齿轮差速器。这种差速器的适用范围很广，适合于大、中、小型各种功率。而摆线针轮行星差速器却不适合于大功率离心机，具有肯定的局限性23。第 10 页 共

42、31 页本科生毕业设计论文1.2.2.4 主轴及支承主轴是离心机的重要部件之一，确定其几何尺寸及构造时，不但要考虑强度和刚度的要求，还要考虑震惊的要求在强度计算时，还要考虑轴系本身的转动惯性较大，制动时会产生较大的扭矩。离心机转鼓、主轴及轴承的相互位置大致有三种型式：平底转鼓外伸形式、转鼓在两轴之间简支形式、内凹形鼓底形式24。1.2.3 卧螺沉降式离心机的技术参数及优缺点螺旋卸料沉降离心机主要操作参数为:转鼓转速、转鼓与输料螺旋间的差转速，溢流口位置和进料速度；主要构造参数为:转鼓大端内直径 D，转鼓长度 L 和转鼓长径比 L/D， 转鼓半锥角a ，以及输料螺旋的螺旋头数和螺距等25。螺旋卸

43、料沉降离心机参数范围:转鼓直径：160mm1600mm 转鼓半锥角：518 固相粒度：0.0052mm液池深度与直径比值：0.052 转鼓长径比：14.2差转速：转鼓转速的 0.23%悬浮液固相浓度：150%生产力量：最大 190 立方米/时在选型和设计中需要考虑的影响螺旋卸料沉降离心机性能的构造参数主要有如下方面：（1） 转鼓的根本参数a. 转鼓半锥角一般地，半锥角大利于降低脱水污泥的含水率，但螺旋推料器的推料功率会相应增大，螺旋叶片的磨损速率也会增加。对愈难输送的沉渣，转鼓的锥角也就愈小，由于这可以避开产生回流现象，以便顺当排渣，但是转鼓的锥角越小卧螺沉降式离心机的沉降面积越小，使用效率也

44、就越低。据有关文献报道，对较难脱水的物质取a = 60 V 80 ，简洁脱水物质取a = 100 V 180 ，本设计取a = 100 。b. 液池深度 h由于卧螺离心机的溢流口径是可变的，溢流半径小，机内液池深度深，有利于固相粒子的沉降，有利于削减分别液中含固量，但液池深度过大(即溢流口径过小)，沉降区长度明显增加，使枯燥区长度减小，沉渣在枯燥区的停留时间缩短，沉渣含湿量会增加。一般地，对于工业离心机应取l =2 h D = 0.1 V 0.3 ，综合考虑离心机本身调整液位的难易程度，本设计取液池深度 h=50mm。c. 脱水区长度 L在液池深度 h 确定的前提下，为了保证沉渣(即脱水污泥)

45、在最大液池深度的状况下， 仍有较好的脱水效果，需保证最大液池深度的状况下有肯定的枯燥区长度。枯燥区长度确实定与最大差转速和枯燥段的螺距有关，具体依据设计要求确定26。（2） 差转速第 11 页 共 31 页本科生毕业设计论文提高差转速将使转鼓的排渣力量增加。随着转速的提高，转鼓排出的沉渣的含液量上升。差转速增加时差速器的负荷下降，但输料螺旋的磨损加快27。（3） 输料螺旋的螺旋头数螺旋头数可以是单头、双头和多头，难分别的物料一般承受单头螺旋；需要产量大又易分别的物料，多承受多头，但母液含固量会增加，在污水处理行业，一般承受单头螺旋。与单头螺旋相比，双头螺旋能保证沉渣在转鼓内较均匀地分布，运转平

46、稳，并且双头螺旋有较高的沉渣输送力量。脱液型螺旋卸料沉降离心机一般承受双头螺旋，而澄清型离心机大都承受单头螺旋28。（4） 固体和液体在转鼓内的流淌方式对于澄清型螺旋卸料离心机，当条件一样时并流式离心机的生产力量约为逆流式离心机的1.4 1.5 倍；并流式离心机排出的沉渣含液量也较低。1.2.4 卧式螺旋卸料离心机的主要优缺点（1） 优点a. 自动、连续操作，无滤网和滤布，能长期运转，修理便利。b.应用范围广。它能完成以下分别过程：1） 固相脱水 对易分别物料，其脱水效果与过滤式离心机一样好。对含有可压缩性固相的悬浮液，在过滤离心机上分别效果很差，甚至无法分别；用螺旋离心机能完成该分别过程。2） 液相澄清 它对液相的澄清效果虽然不如分别机，但是可获得比分别机干得多的沉渣，而允许的悬浮液固相浓度比分别机处理的高得多。3） 可分别固相重度比液相轻的悬浮液 通常这种物料是用过滤式离心机来分别，但是当固相是可压缩的物料或滤布清洗、再生有困难时，只有依靠这种构造上稍加改进的离心机进展分别。4） 液-液-固分别 固相含量大于 14%的液-液-固混合物，在碟式分别机上就难以分别。一般分别这种物料要先进展液-固分别，再进展液-液分别。然而，用卧螺离心机可以直接把固相和轻、重液相一次分别。5） 粒度分级 通过卧螺离心机可将固相按颗粒大小进