碟式離心機(jī)(共34頁(yè))

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1、《摩擦學(xué)基礎(chǔ)》結(jié)課論文 課 題：碟式離心機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 目前國(guó)外的碟式離心機(jī)的設(shè)計(jì)圖，原理，及3D模型 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)老師： 日 期：2013/10/31 目錄 摘 要 碟式分離機(jī)是立式離心機(jī)，轉(zhuǎn)鼓裝在立軸上端，通過(guò)傳動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)而高速旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有一組互相套疊在一起的碟形零件—碟片。碟片與碟片之間留有很小的間隙。懸浮液(

2、或乳濁液)由位于轉(zhuǎn)鼓中心的進(jìn)料管加入轉(zhuǎn)鼓。當(dāng)懸浮液(或乳濁液)通過(guò)碟片之間的間隙時(shí)，固體顆粒(或液滴)在離心機(jī)作用下沉降到碟片上形成沉渣(或液層)。沉渣沿碟片表面滑動(dòng)而脫離碟片并積聚在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)直徑最大的部位，分離后的液體從出液口排出轉(zhuǎn)鼓。碟片的作用是縮短固體顆粒(或液滴)的沉降距離、擴(kuò)大轉(zhuǎn)鼓的沉降面積，轉(zhuǎn)鼓中由于安裝了碟片而大大提高了分離機(jī)的生產(chǎn)能力。積聚在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的固體在分離機(jī)停機(jī)后拆開(kāi)轉(zhuǎn)鼓由人工清除，或通過(guò)排渣機(jī)在不停機(jī)的情況下從轉(zhuǎn)鼓中排出。 關(guān)鍵詞：固液分離；碟式分離機(jī)；轉(zhuǎn)鼓；Alfa Laval；臥螺離心機(jī)；

3、 第一章 緒論 離心分離一般包括在碟式，管式，室式等各種分離機(jī)內(nèi)所進(jìn)行的過(guò)程。本章所述僅研究在碟式分離機(jī)內(nèi)所進(jìn)行的離心過(guò)程。 在普通離心機(jī)內(nèi)，非粘性液體的澄清過(guò)程，常常會(huì)有湍流產(chǎn)生，因而影響分離效率。碟式分離機(jī)轉(zhuǎn)速高（一般大于5000轉(zhuǎn)/分），轉(zhuǎn)鼓內(nèi)安有錐形碟片束，碟片間隙很小，非粘性的液體在這樣小的碟片間高速流動(dòng)，比較容易實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定層流流動(dòng)，從而保證高度分散物系有較好的分離效果。碟片間隙內(nèi)，這種分散相與連續(xù)相的分離過(guò)程，也稱為薄層離心分離。 碟式分離機(jī)的種類(lèi)和規(guī)格很多，但就其分離過(guò)程實(shí)質(zhì)而言，基本可分為離心澄清和離心分離兩種過(guò)程。 1.1主要應(yīng)用領(lǐng)域 1．礦物油行業(yè)：船舶主機(jī)、陸用

4、柴油機(jī)、電站等燃油和潤(rùn)滑油的凈化； 2．乳制品行業(yè)：鮮牛乳的澄清和凈化、脫脂； 3．植物油行業(yè)：棕櫚油的凈化和澄清，植物油精煉的脫膠、脫皂、脫水和脫蠟等； 4．飲料制品行業(yè)：啤酒、果汁、飲料等澄清，植物蛋白的提取、廢水處理等；生物工程發(fā)酵液的澄清； 5．淀粉行業(yè)：淀粉漿的濃縮和分級(jí)； 6．制藥行業(yè)：抗生素類(lèi)、生化制藥類(lèi)藥劑萃取過(guò)程中的凈化或澄清，中藥藥劑的澄清等； 7．化工行業(yè)：化工原料的凈化或澄清； 8．羊毛脂行業(yè)：從洗毛污水中提取和凈化羊毛脂； 9．膠乳行業(yè)：凈化和濃縮天然橡膠乳漿； 10．其他行業(yè)：如實(shí)驗(yàn)室、石油、焦化、高嶺土、紙漿回收、電解液處理、廢

5、水處理、環(huán)保等，以及動(dòng)植物蛋白的提取、動(dòng)物脂肪的提取及精煉、混合脂肪酸的分離。 船用碟式分離機(jī)主要用于清除船舶柴油機(jī)等設(shè)備燃油和潤(rùn)滑油中的水分和雜質(zhì)，以減少機(jī)械設(shè)備的磨損，延長(zhǎng)機(jī)械設(shè)備的壽命。船用碟式分離機(jī)的設(shè)計(jì)、制造和驗(yàn)收符合GB/T5745-2002船用碟式分離機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)。 1.2離心機(jī)分類(lèi) 1．按分離因數(shù)的大小可分為常速離心機(jī)、高速離心機(jī)及超高速離心機(jī)。 常速離心機(jī)：Fr＜3000，主要用于分離顆粒不大的懸浮液和物料的脫水。 高速離心機(jī)：3000＜ Fr ＜50000，主要用于分離乳濁液和細(xì)粒懸浮液。 超高速離心機(jī)： Fr ＞50000，主要用于分離極不易分離的超

6、微細(xì)粒懸浮液和高分子膠體懸浮液。 2．按操作原理的不同可分為過(guò)濾離心機(jī)、沉降離心機(jī)及分離離心機(jī)。 過(guò)濾離心機(jī)：轉(zhuǎn)鼓壁上有孔，借離心力實(shí)現(xiàn)過(guò)濾分離，分離因數(shù)不大，適用于易過(guò)濾的晶體懸浮液和較大顆粒懸浮液的分離以及物料的脫水。 沉降離心機(jī)：鼓壁上無(wú)孔，借離心力實(shí)現(xiàn)沉降分離。 分離離心機(jī)：鼓壁上無(wú)孔，分離因數(shù)在3000以上，主要用于乳濁液的分離和懸浮液的增濃或澄清。 3． 按操作方式的不同可分為間歇式離心機(jī)和連續(xù)式離心機(jī)。 1.3 碟式分離機(jī)發(fā)展?fàn)顩r 在工業(yè)生產(chǎn)中，離心機(jī)基本上屬于后處理設(shè)備，主要用于脫水、濃縮 、分離 、澄清、凈化及固體顆粒分級(jí)等工藝過(guò)程，它是隨著各工業(yè)部門(mén)的發(fā)展而相

7、應(yīng)發(fā)展起來(lái)的。例如18 世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命后，隨著紡織工業(yè)的迅速發(fā)展 ， 1836年出現(xiàn)了棉布脫水機(jī)。1877年為適應(yīng)乳酪加工工業(yè)的需要 ，發(fā)明了用于分離牛奶的離心機(jī)。進(jìn)入20世紀(jì)之后，隨著石油綜合利用的發(fā)展 ，要求把水、固體雜質(zhì)、焦油狀物料等除去，以便使重油當(dāng)作燃料油使用，50年代研制成功了自動(dòng)排渣的碟式活塞排渣分離機(jī)，到60年代發(fā)展成 完善的系列產(chǎn)品。隨著近代環(huán)境保護(hù)、三廢治理發(fā)展的需要，對(duì) 于工業(yè)廢水和污泥脫水處理的要求都很高，因此促使臥式螺旋卸料沉降離心機(jī) 、碟式分離機(jī)和三足式下部卸料沉降離心機(jī)有了進(jìn)一步的發(fā)展，特別是臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)的發(fā)展尤為迅速。如今，在合成塑料(聚氯乙烯、聚丙烯)

8、及合成纖維(聚對(duì)苯二甲酸乙二脂)生產(chǎn)的分離設(shè)備中，螺旋離心機(jī)己成為關(guān)鍵設(shè)備之一。 我國(guó)的碟式分離機(jī)研制已經(jīng)具有四十多年的歷史，尤其在近十年來(lái)隨著機(jī)械制造行業(yè)的不斷發(fā)展，碟式分離機(jī)的需求越來(lái)越大，應(yīng)用的領(lǐng)域也在擴(kuò)大。各個(gè)企業(yè)都參與進(jìn)來(lái)，更加重視碟式分離機(jī)的技術(shù)研究投入，包括對(duì)大型鍛件和精密件的材料研究、分離機(jī)主要部件的應(yīng)力分析、機(jī)器的穩(wěn)定性等等。在零件的加工工藝上，隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，碟式分離機(jī)的質(zhì)量得到很大的提高，許多的機(jī)型能達(dá)到國(guó)外先進(jìn)水平。隨著碟式分離機(jī)的發(fā)展，越來(lái)越多的用戶都選擇我國(guó)的碟式分離機(jī)，我國(guó)國(guó)內(nèi)用的碟式分離機(jī)基本不再靠國(guó)外進(jìn)口。但是，對(duì)于大型的碟式分離機(jī)，由于國(guó)外原材料和制造

9、水平的原因，與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品還有一定的差距。 我國(guó)真正具有現(xiàn)代實(shí)用價(jià)值的第一臺(tái)螺旋離心機(jī)是1954年制造的，由于它獨(dú)具連續(xù)操作、處理量大、單位產(chǎn)量耗電量較少、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)而得到了迅速發(fā)展，在四十多年的發(fā)展中，結(jié)構(gòu)、性能、參數(shù)變化很大，分離質(zhì)量、生產(chǎn)能力不斷提高，應(yīng)用范圍更加廣泛，在離心機(jī)領(lǐng)域中一直占有重要地位。在各種國(guó)際展覽會(huì)上，各種各樣的螺旋離心機(jī)，是所展出的離心機(jī)中最吸引人的機(jī)型，具有良好的發(fā)展前景。 我國(guó)從七十年代末開(kāi)始引進(jìn)螺旋離心機(jī)，對(duì)國(guó)外著名公司生產(chǎn)的多種規(guī)格的臥螺離心機(jī)進(jìn)行了仿制。臥螺離心機(jī)是原化工部“七五”科技攻關(guān)項(xiàng)目，1989年南京綠洲機(jī)器廠仿制了ALFANx42o型大錐角

10、((20)離心機(jī)(即L201)，用于玉米蛋白的分離，并于1992年制成樣機(jī)；此后，重慶江北機(jī)械廠、解放軍第4819廠和金華鐵路機(jī)械廠等研制開(kāi)發(fā)了一系列的螺旋卸料沉降離心機(jī)，并成功地應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。但是就整體水平而言，我國(guó)還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的。隨著現(xiàn)代工業(yè)文明的發(fā)展和人類(lèi)對(duì)環(huán)境以及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重視，分離效果好，振動(dòng)小、噪聲低成為離心機(jī)能否被市場(chǎng)接受的重要條件。這就需要離心機(jī)具有良好的動(dòng)態(tài)特性。通常，動(dòng)態(tài)特性包括臨界轉(zhuǎn)速、不平衡響應(yīng)和穩(wěn)定性等內(nèi)容。臥螺離心機(jī)的參數(shù)選擇及優(yōu)化是提高臥螺離心機(jī)動(dòng)態(tài)特性的首要環(huán)節(jié)。 碟式分離機(jī)的種類(lèi)繁多，我國(guó)碟式分離機(jī)開(kāi)發(fā)和研制已經(jīng)逐步實(shí)現(xiàn)了系列化、標(biāo)準(zhǔn)化

11、。目前我國(guó)已經(jīng)有一系列的標(biāo)準(zhǔn)，形成了二十多個(gè)系列，一百多種規(guī)格。 隨著我國(guó)碟式分離機(jī)的不斷發(fā)展，我國(guó)將在大型碟式分離機(jī)的自動(dòng)控制和國(guó)際上先進(jìn)的電器原件有進(jìn)一步的成就。 第二章 碟式離心機(jī)分離原理 2.1基本原理 碟式機(jī)是沉降式離心機(jī)中的一種，用于分離難分離的物料（粘性液體與細(xì)小固體顆粒組成的懸浮液或密度相近的液體組成的乳濁液等）。是利用混合液（混濁液）中具有不同密度且互不相溶的輕、重液和固相，在離心力場(chǎng)中獲得不同的沉降速度的原理，達(dá)到分離分層或使液體中固體顆粒沉降的目的。分離機(jī)中的碟式分離機(jī)是應(yīng)用最廣的沉降離心機(jī)。 （1）分離基礎(chǔ)-重力沉降

12、 一種使在中的固體顆粒下沉而與流體的過(guò)程。它是依靠的作用，利用與流體的差異，使之發(fā)生而，即。 圖 2—1 重力沉降 （2）增加隔開(kāi)碟片 在沉降槽中安入水平板，則可增加槽面積。這樣就給出了若干個(gè)間隙的分離通道，如N個(gè)，每一個(gè)的生產(chǎn)能力為，因此沉降槽的總生產(chǎn)能力為 (2—1) 其中 —沉降速度； A—沉降槽底面積； 圖 2—2 增加隔開(kāi)碟片 （3）引入離心力 懸浮液由中心進(jìn)料管進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓，從碟片束外緣經(jīng)碟片間隙向碟片內(nèi)緣

13、流動(dòng)。因受離心力作用，固體顆粒在隨液體流動(dòng)的同時(shí)沉降到各碟片的內(nèi)表面，再向碟片外緣滑動(dòng)，最后沉積到鼓壁上。 圖 2—3 引入離心力 2.2液珠分離和移動(dòng)原理 液珠分離：利用離心力場(chǎng)把不同密度的液珠分層。 液珠移動(dòng)：利用浮力的分力和摩擦力之和小于離心力向下的分力時(shí)，液 珠便向下移動(dòng)，反之向上移動(dòng)。 如圖2—4所示，為輕重液珠在碟片間隙中流動(dòng)時(shí)候的受力分析情況，則有 液珠離心力: （2—2） 向下的分力： （2—3） 液珠的正壓力： （2—

14、4） 浮力： （2—5） 向上分力： （2—6） 正壓力： （2—7） 摩擦力: （2—8） 重液珠：離心力分力大于摩擦力與浮力分力的和，則液珠向下移動(dòng)。 離心力分力： （2—9） 輕液珠：浮力分力大于離心力加摩擦力，液珠上浮。 浮力分力： （2—10） 由此可見(jiàn)：輕重液體將分層逆向流動(dòng)，從不同排

15、出口流出 圖 2—4 液珠在碟片間隙中流動(dòng)時(shí)候的受力分析 第三章 碟式分離機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作機(jī)理 碟式分離機(jī)是應(yīng)用最為廣泛的分離機(jī)械之一，也是在各個(gè)領(lǐng)域中數(shù)量最多的一種離心分離機(jī)械。然而碟式分離機(jī)的結(jié)構(gòu)也相當(dāng)復(fù)雜，在自動(dòng)排渣碟式分離機(jī)中還會(huì)涉及到自動(dòng)控制技術(shù)，其控制裝置也會(huì)相當(dāng)復(fù)雜。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)的是人工排渣碟式分離機(jī)，在結(jié)構(gòu)上相對(duì)于自動(dòng)排渣碟式分離機(jī)較為簡(jiǎn)單。 3.1碟式分離機(jī)結(jié)構(gòu) （1）機(jī)座傳動(dòng)部分 各種碟式分離機(jī)的機(jī)座及傳動(dòng)部分大致相似。電動(dòng)機(jī)通過(guò)離心離合器、水平軸、一對(duì)螺旋增速齒輪及立軸而帶動(dòng)轉(zhuǎn)鼓。立軸是撓性軸，上軸承為撓性軸承，轉(zhuǎn)鼓安裝在立軸的上端。傳動(dòng)除可用螺旋

16、齒輪外，還可以用皮帶增速傳動(dòng)。所有這些傳動(dòng)裝置均安裝在機(jī)座內(nèi)。 （2）機(jī)殼部分 轉(zhuǎn)鼓外面裝有大都為圓形或者錐形的機(jī)殼，可接受從轉(zhuǎn)鼓分離出來(lái)的重相或者沉渣。機(jī)殼上端與懸浮液的輸入管及輕相輸出管相連。 （3）轉(zhuǎn)鼓組件 轉(zhuǎn)鼓是分離機(jī)的最主要部分，它包括： 1） 轉(zhuǎn)鼓體—底、蓋、大螺母、小螺母等 2） 碟片組件—碟片架、碟片組 碟片的作用是縮短固體顆粒(或液滴)的沉降距離、擴(kuò)大轉(zhuǎn)鼓的沉降面積，轉(zhuǎn)鼓中由于安裝了碟片而大大提高了分離機(jī)的生產(chǎn)能力。 3）向心泵 向心泵具有固定在機(jī)殼上靜止不動(dòng)的葉輪，葉輪外緣浸沒(méi)在與轉(zhuǎn)鼓同步旋轉(zhuǎn)的分離液層內(nèi)，分離液由葉輪外緣進(jìn)入弧形流道，流至葉輪中心排液管排

17、出。葉輪將旋轉(zhuǎn)液體的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓，將轉(zhuǎn)鼓中排出的分離液直接輸送至10～20米的高度。 4）排渣裝置，如噴嘴排渣轉(zhuǎn)鼓具有噴嘴排渣裝置，而活塞排渣轉(zhuǎn)鼓則具有活塞能上下啟閉進(jìn)行自動(dòng)排渣的機(jī)構(gòu)。 5）自動(dòng)控制部分 現(xiàn)代碟式分離機(jī)大多能自動(dòng)加料、排渣、停車(chē)。因而附有各種形式的自控和遙控設(shè)備。 可以看出，碟式分離機(jī)機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，轉(zhuǎn)鼓零件多，清洗也比較困難，因此在混合液處理量少的間歇生產(chǎn)過(guò)程中，它就不如管式離心機(jī)用的多。 3.2 DRN200型碟式分離機(jī)工作機(jī)理 圖 3—1人工排渣式碟式分離機(jī) 如圖3—1所示是人工排渣式碟式分離機(jī)。轉(zhuǎn)鼓由圓柱形筒體，錐形頂蓋及鎖環(huán)組成。轉(zhuǎn)鼓中間有

18、底部為喇叭形口的中心管料分配器，中心管及喇叭口有縱向筋條，使液體與轉(zhuǎn)鼓有相同的角速度，液料分配器援助部分套有錐形碟片。在碟片束上面有分隔碟片（碟片蓋），其頸部有向心泵。 在每一碟片外表面上，沿母線方向常用焊接或其他方法加工有定隙片或筋。后者除了使碟片間隙保持不變外，還可減小液體相對(duì)于碟片的位移。 液料加入分配器中心管并進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓底腔，液料中最粗顆粒部分在此分離于轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，其余料沿著中性孔上升，進(jìn)入碟片間隙內(nèi)。在間隙內(nèi)，輕液向軸線方向運(yùn)動(dòng)，重液向碟片大直徑方向運(yùn)動(dòng)。這時(shí)細(xì)的固粒沉降于碟片下表面上，然后向轉(zhuǎn)鼓周邊方向移動(dòng)，并沉降于轉(zhuǎn)鼓壁上。輕、重分離液分別經(jīng)各自排液向心泵向機(jī)外排出。 分離懸浮液

19、時(shí)，在碟片上不需要開(kāi)進(jìn)料孔，而分離乳濁液時(shí)則需在碟片上開(kāi)進(jìn)料孔。在孔的位置與輕、重液分界面（即中性層）的位置相適應(yīng)，故進(jìn)料孔也稱為中性孔。重相體積越小，中性孔的位置離軸線越遠(yuǎn)。在極限情況下，設(shè)有這些孔，料液將圍繞碟片，從四周進(jìn)入碟片碟片間隙。反之，若輕液體積比較小，中性孔的位置則靠近軸線。料液應(yīng)沿中性層所確定的中性孔位置，進(jìn)入碟片，否則就可能破壞正常的分離操作，從而降低分離效果。 人工排渣碟式分離機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格較為便宜，可得到密實(shí)的沉渣。所以廣泛用于乳濁液及含少量固體（＜1~5%）懸濁液的分離。缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)鼓和碟片之間具有較大的沉渣容積，這部分空間不能充分發(fā)揮碟式分離機(jī)高效率分離的優(yōu)點(diǎn)。此外間

20、歇人工排渣生產(chǎn)效率較低，勞動(dòng)強(qiáng)度較大。 3.3分離機(jī)安全操作規(guī)則 分離機(jī)是一種高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械，工作時(shí)轉(zhuǎn)鼓產(chǎn)生巨大的離心力。為了保證操作人員和設(shè)備的安全，使用時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵循下述規(guī)則： 1．轉(zhuǎn)鼓主鎖帽鎖緊前以及進(jìn)出口裝置和其它緊固螺釘未緊固前，不能啟動(dòng)分離機(jī)。轉(zhuǎn)鼓未完全停止前，不能松開(kāi)機(jī)器的任何零件。 2．不允許用火焰加熱或補(bǔ)焊轉(zhuǎn)鼓所有零件。 3．分離機(jī)在工作時(shí)如有異常振動(dòng)和異常聲音,應(yīng)立即切斷電源緊急停機(jī)，等轉(zhuǎn)鼓停穩(wěn)后，找出原因排除故障后方可重新裝配開(kāi)機(jī)。 4．轉(zhuǎn)鼓部份零件不能和其它機(jī)器轉(zhuǎn)鼓零件交換使用，即使是同一型號(hào)分離機(jī)也不允許。 5．分離機(jī)不得用于處理腐蝕性比出廠設(shè)計(jì)大的的物料。

21、 6．分離機(jī)使用兩年后或其振動(dòng)烈度超過(guò)4.5mm/s而不能降低時(shí)，必須對(duì)轉(zhuǎn)鼓部件及軸進(jìn)行無(wú)損探傷檢測(cè)并對(duì)轉(zhuǎn)鼓部分進(jìn)行動(dòng)平衡校驗(yàn)。以后每年均需探傷一次。 第四章 碟式分離機(jī)的主要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算 從工藝過(guò)程來(lái)看，碟式分離機(jī)的主要參數(shù)包括：碟片的尺寸、數(shù)量、間隙，轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)徑及其回轉(zhuǎn)速度等。這些參數(shù)都直接與分離料液的物理、化學(xué)性質(zhì)，所要求的生產(chǎn)能力，料液的固液比及所要求的分離度等因素相關(guān)。而本次設(shè)計(jì)中，由標(biāo)準(zhǔn)可以得到DRN200型碟式分離機(jī)的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑和轉(zhuǎn)鼓速度，所以計(jì)算量有所減小。下面對(duì)DRN200型碟式分離機(jī)的部分主要參數(shù)做選擇計(jì)算。 4.1DRN200型碟式分離機(jī)的主要參數(shù) 如表4—

22、1，查JB/T 5287.2—1991得到，DRN200型碟式分離機(jī)結(jié)構(gòu)為人工排渣型，轉(zhuǎn)鼓公稱直徑是=200mm，轉(zhuǎn)速n=6700~8000，當(dāng)量沉降面積∑=6~10，電機(jī)功率N=1.5/2.2KW，額定處理能力（脫脂）Q=1000L/h，用途為牛乳脫脂。 表4—1 碟式乳品分離機(jī)標(biāo)準(zhǔn) 4.2碟片的主要尺寸的確定 （1）碟片母線錐角α 碟片母線與轉(zhuǎn)鼓軸線所成的錐角與懸浮液中固相在碟片上的摩擦系數(shù)有關(guān)，根據(jù)（—固相與碟片表面間的摩擦系數(shù)）的條件，α在30°~45°范圍內(nèi)選取。在本次設(shè)計(jì)中，取α=35°。 （2）碟片的內(nèi)、外徑 碟式分離機(jī)的生產(chǎn)能力為Q，則由參考文獻(xiàn)[1]式（4—8

23、1）得， （4—1） 式中 —懸浮液固液相密度差； 可以看出，減小內(nèi)徑、增加外徑均能使生產(chǎn)能力提高。當(dāng)按照標(biāo)準(zhǔn)系列設(shè)計(jì)時(shí)，由于外徑已確定，因而主要是決定內(nèi)徑碟片的尺寸。內(nèi)徑主要受機(jī)械結(jié)構(gòu)及物料性質(zhì)的影響，如膠乳分離機(jī)中，為了防止凝聚時(shí)引起的堵塞，一般采用較大的中心進(jìn)料管，故碟片內(nèi)徑也應(yīng)該大一些。 在研究乳脂分離與適合乳脂分離的一些碟式離心機(jī)的結(jié)構(gòu)與操作參數(shù)的基礎(chǔ)上，取。 轉(zhuǎn)鼓外徑的選定，在保證轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度的條件下，主要是卸料過(guò)程有關(guān)。對(duì)于間歇卸料，應(yīng)當(dāng)有較大的沉渣儲(chǔ)存空間，以減少分離

24、過(guò)程中，卸料輔助時(shí)間的比例；對(duì)于連續(xù)卸料，則主要與控制濃縮后沉渣的固液比及沉渣與碟片的摩擦等因素有關(guān)，一般濃縮后沉渣的固液比要求大，需要有較大的沉渣空間。 （3）碟片間隙 由參考文獻(xiàn)[1]第四章可知，碟片尺寸、碟片數(shù)量以及碟片間隙等的確定，應(yīng)使得所有大于臨界直徑的顆粒能保證獲得分離，并且從碟片間隙進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓沉渣區(qū)。 根據(jù)以上原則來(lái)確定，在最小碟片半徑處，位于碟片下表面上的直徑為的顆?；茥l件： （4—2） 其中 C—沉降固粒所受到的離心力； μ—

25、液體動(dòng)力粘度； —碟片表面距離為的液體經(jīng)線方向的速度； 用C除以上式，并且?guī)? 得到 （4—3） 或者 （4—4） 其中 對(duì)于工程計(jì)算來(lái)說(shuō)，有導(dǎo)向筋及λ值不大的情況下： （4—5）其中 q—一個(gè)碟片間隙的液體流量；

26、 在時(shí)， （4—6） 上式中，右邊括弧內(nèi)的第二項(xiàng)數(shù)值與1相比很小，可以不計(jì)，因而 （4—7） 其中 Z—碟片數(shù)； 將式（4—7）代入式（4—4），得 （4—8） 式中 顆粒臨界直徑用沉降速度表示為 （4—9） 由最后三個(gè)方程式整理得到

27、 （4—10） 由此 （4—11） 由參考文獻(xiàn)[2]可知，這里根據(jù)實(shí)際情況，在合適本次設(shè)計(jì)中的碟式分離機(jī)結(jié)構(gòu)和操作參數(shù)的條件下，原乳粘度=8 mPa·S，碟式分離機(jī)生產(chǎn)能力，當(dāng)量沉積面積∑=8=8×，=7000r/min,脂肪密度為918 kg／m3 ，脫脂乳密度為1 038kg／m3 ，懸浮液兩相密度差△ =1 038—918=120 kg／m3=0．12 g／cm3，顆粒與碟片表面間的摩擦系數(shù)f=0.5，碟片大徑= 165 mm

28、=0．165 m，碟片小徑=50 mm=0．05m，碟片數(shù)Z=100。 將上述的值帶入（4—11）得到，mm，故取。 （4）碟片束高度H 在碟片最大半徑處的碟片束高度由下式確定 （4—12） 式中 —碟片厚度； 一般碟片厚度應(yīng)該盡量小，但也應(yīng)該滿足保持形狀穩(wěn)定、耐磨及易于加工等要求。由參考文獻(xiàn)[3]可知，實(shí)際生產(chǎn)中，碟片厚度一般為0.5~2mm，本次設(shè)計(jì)取=0.5mm。 碟片束高度應(yīng)當(dāng)不太大。轉(zhuǎn)鼓對(duì)稱軸線的慣性矩和垂直于對(duì)稱軸且穿過(guò)轉(zhuǎn)鼓中心軸線的慣性矩間的相互關(guān)系，是考慮H值的原則。

29、根據(jù)碟式分離機(jī)操作動(dòng)力的穩(wěn)定性條件，力求這兩種慣性矩盡量接近。 如果計(jì)算得到的H值太大，要減少碟片數(shù)或者降低碟式分離機(jī)的生產(chǎn)能力。 綜上可以得到碟片束高度H=84mm。 4.3碟片內(nèi)分離過(guò)程的強(qiáng)化 改進(jìn)碟片結(jié)構(gòu)是強(qiáng)化分離過(guò)程的重要途徑。目前通用的碟片結(jié)構(gòu)形式已有80多年的歷史。在使用中，發(fā)現(xiàn)它有一些列的缺點(diǎn)，嚴(yán)重影響了分離機(jī)的生產(chǎn)能力及分離度。 1．在碟片間隙內(nèi)，液體和沉渣是逆流流動(dòng)； 2．由于在沉渣附近液層內(nèi)速度落差大，碟片間隙內(nèi)已分離固粒要隨著澄清了的液體一起流動(dòng)； 3．料液進(jìn)入每一組碟片的負(fù)荷不均勻。 一方面，要避免湍流的產(chǎn)生，使液流在碟片間的流動(dòng)為層流；另一方面，為了強(qiáng)

30、化分離效果，需要在碟片間加入導(dǎo)向筋，這就又不可避免的產(chǎn)生了湍流。如何解決這一對(duì)矛盾，是優(yōu)化碟片結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵所在。 為了改進(jìn)上述狀況，已經(jīng)研制出了心得碟片結(jié)構(gòu)形式，來(lái)改善轉(zhuǎn)鼓內(nèi)及碟片間隙內(nèi)液流分布狀況。下述結(jié)構(gòu)形式是根據(jù)研究離心力場(chǎng)內(nèi)的流體力學(xué)特點(diǎn)而提出的。 如圖4—2可見(jiàn)，這種碟片結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)是碟片在筋條上有小平塊。小平塊是下一碟片的支承。筋條具有各種長(zhǎng)度，隨著離懸浮液進(jìn)口遠(yuǎn)而家長(zhǎng)。在有的情況下，需要根據(jù)計(jì)算來(lái)改變碟片上的筋條數(shù)目，其數(shù)目隨著離懸浮液入口處遠(yuǎn)而加多。 現(xiàn)在來(lái)進(jìn)一步分析這種新碟片中的分離過(guò)程。液體在碟片間隙內(nèi)由大直徑朝小直徑方向流動(dòng)過(guò)程中，由碟片內(nèi)表面和筋條上表面限制環(huán)腔A

31、FEB內(nèi)的流體阻力要比筋條區(qū)域ABCD內(nèi)大許多倍，絕大部分液體（80~90%）在筋條間ABCD區(qū)內(nèi)流動(dòng)，在環(huán)腔AFEB內(nèi)形成流量不大的堰區(qū)。 在環(huán)腔AFEB內(nèi)形成的這種堰區(qū)，減小了沉渣和液體的逆流，以及減少了沿碟片內(nèi)表面運(yùn)動(dòng)時(shí)沉渣表面附近的速度差。 碟片 碟片 銷(xiāo)塊 筋條 圖4—2兩種碟片內(nèi)液流分布圖 圖4—3表示出了有無(wú)導(dǎo)向筋的兩種轉(zhuǎn)鼓中碟片間顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡。由圖可見(jiàn)， 在澄清型無(wú)導(dǎo)向筋的分離機(jī)中，運(yùn)動(dòng)軌道類(lèi)型較單一。在有徑向?qū)Я髑闆r下，運(yùn)動(dòng)軌道均勻平坦，還在顆粒降落到碟片表面前，運(yùn)動(dòng)軌道顯著地聚攏。 碟片上有徑向?qū)蚪畹霓D(zhuǎn)鼓 離心澄清型普通轉(zhuǎn)鼓 圖4—3兩種碟

32、片內(nèi)液流分布圖 如圖4—4即為這中新型碟片的實(shí)物圖。 圖4—4碟片的實(shí)物圖 第五章 碟式分離機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng) 5.1常用傳動(dòng)系統(tǒng) 碟式分離機(jī)是高速回轉(zhuǎn)機(jī)器，在撓性軸條件下運(yùn)轉(zhuǎn)。軸、軸承和傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)均應(yīng)該考慮此特點(diǎn)。各類(lèi)碟式分離機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)基本相同。如圖5—1所示，是最常用的一種傳動(dòng)系統(tǒng)。 1—轉(zhuǎn)鼓 2—立軸 3—上軸承 4—小螺旋齒輪 5—下軸承 6—橫軸 7—大螺旋齒輪 8—轉(zhuǎn)速計(jì) 圖5—1 碟式分離機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)圖 立式撓性軸安裝在裝有彈簧(彈性裝置)的上軸承座上，彈性軸承可以減小轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)。在橫軸上的大螺旋齒輪通過(guò)安于立軸上的小螺旋齒

33、輪帶動(dòng)轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)。傳動(dòng)各潤(rùn)滑部位，一般均用稀油飛濺潤(rùn)滑。大螺旋齒輪由在機(jī)殼外的電機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器傳動(dòng)。 上軸承的彈性裝置，一般是安在可以徑向移動(dòng)的軸承座上，軸承座四周等分安裝有若干徑向彈簧（一般不小于6個(gè)）。這種彈性約束系統(tǒng)剛度狀況對(duì)軸的臨界轉(zhuǎn)速有著重要的影響。其剛度可以用下法計(jì)算。 單個(gè)彈簧剛度為k1，則對(duì)于如圖5—1所示彈性約束的總剛度為 （5—1） 式中 —第個(gè)彈簧與軸承位移方向的夾角。 圖5—2中所示六根彈簧一般都是在有預(yù)緊的情況下安入彈簧座內(nèi)，也就是說(shuō)，彈簧是處于壓縮狀態(tài)下工作的，而且設(shè)計(jì)時(shí)使轉(zhuǎn)軸可能的位移量始終小于

34、預(yù)壓量，因而分離機(jī)上的六根彈簧，在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中始終均起作用，這樣彈簧的總剛度為 (5—2) 若六根彈簧沒(méi)有預(yù)緊力，在起始位置剛好與軸承座接觸，在軸承位移時(shí)，實(shí)際上只有三個(gè)彈簧對(duì)它有壓緊力，故得 （5—3） 圖 5—2 上軸承的彈性約束系統(tǒng) 由5—3式可見(jiàn)，彈簧預(yù)緊情況對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的剛度有影響。應(yīng)該采用剛度系數(shù)相同的彈簧，并且以相同的預(yù)緊力進(jìn)行安裝，這樣能夠減少干擾振動(dòng)。 從動(dòng)螺旋小齒輪是固定在立軸上的，當(dāng)轉(zhuǎn)鼓振動(dòng)時(shí)會(huì)使齒輪振動(dòng)，影響嚙合，增加磨損而縮短使用壽命。因而

35、有從動(dòng)螺旋齒輪在立軸上并不是剛性連接的結(jié)構(gòu)。小螺旋齒輪與立軸系通過(guò)銷(xiāo)釘連接，這種結(jié)構(gòu)可以減緩轉(zhuǎn)鼓振動(dòng)對(duì)齒輪傳動(dòng)的影響，結(jié)構(gòu)也相對(duì)簡(jiǎn)單。 為了提高螺旋傳動(dòng)的可靠性，除了改進(jìn)轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)及支承方式，改善螺旋齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力學(xué)條件之外，螺旋齒輪的材質(zhì)、制造精度、潤(rùn)滑等方面均應(yīng)給予必要的注意。 大螺旋齒輪多用青銅鑄造，但青銅材質(zhì)可因配方而異。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)鑄錫磷鎳青桐耐磨性較好，與之配對(duì)的小齒輪用40Cr調(diào)質(zhì)鋼。 除了上述螺旋齒輪外，皮帶傳動(dòng)及正齒輪傳動(dòng)也常常應(yīng)用，皮帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，維修方便等優(yōu)點(diǎn)。尤其是強(qiáng)度高的尼龍平皮帶更具有壽命長(zhǎng)，線速度高的特點(diǎn)。因此，皮帶傳動(dòng)的應(yīng)用逐漸增多。 5.2

36、蝸桿渦輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核 蝸桿傳動(dòng)用于傳遞交錯(cuò)軸之間的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。它廣泛用于在機(jī)床、汽車(chē)、儀器、起重運(yùn)輸機(jī)械、冶金機(jī)械以及其他機(jī)械制造部門(mén)中。最大的傳動(dòng)功率可達(dá)到750KW，通常用在50KW以下；最高滑動(dòng)速度vs可達(dá)到35m/s，通常在15m/s以下。 5.2.1蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn) 1．大，結(jié)構(gòu)緊湊。蝸桿頭數(shù)用Z1表示（一般Z1=1~4），蝸輪齒數(shù)用Z2表示。從傳動(dòng)比公式I=Z2/Z1可以看出，當(dāng)Z1=1，即蝸桿為單頭，蝸桿須轉(zhuǎn)Z2轉(zhuǎn)蝸輪才轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，因而可得到很大傳動(dòng)比，一般在動(dòng)力傳動(dòng)中，取傳動(dòng)比I=10-80；在分度機(jī)構(gòu)中，I可達(dá)1000。這樣大的傳動(dòng)比如用，則需要采取多級(jí)傳動(dòng)才行，所以蝸桿

37、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕。 2．傳動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)。因?yàn)槲仐U齒是連續(xù)不間斷的螺旋齒，它與蝸輪齒嚙合時(shí)是連續(xù)不斷的，蝸桿齒沒(méi)有進(jìn)入和退出嚙合的過(guò)程，因此工作平穩(wěn)，沖擊、震動(dòng)、噪音都比較小。 3．具有性。蝸桿的螺旋升角很小時(shí)，蝸桿只能帶動(dòng)蝸輪傳動(dòng)，而蝸輪不能帶動(dòng)蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)。 4．蝸桿傳動(dòng)效率低，一般認(rèn)為蝸桿傳動(dòng)效率比齒輪傳動(dòng)低。尤其是具有自鎖性的蝸桿傳動(dòng)，其效率在0.5以下，一般效率只有0.7～0.9。 5．發(fā)熱量大，齒面容易磨損，成本高。 第六章 碟式分離機(jī)的其它結(jié)構(gòu) 碟式分離機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)的內(nèi)容非常多。對(duì)于整個(gè)碟式分離機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中，除了關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)外，如碟片、轉(zhuǎn)鼓、立軸、橫軸，還

38、有很多零部件設(shè)計(jì)，涉及到對(duì)整個(gè)分離機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的整體認(rèn)識(shí)深度。 6.1 分配器作用及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 分配器在碟式分離機(jī)中起到了分流和支承碟片的關(guān)鍵作用。如圖6—1所示，是分配器的零件圖 圖6—1 分配器零件圖 圖3—1是人工排渣型碟式分離機(jī)轉(zhuǎn)鼓裝配圖，我們可以看出分配器是以下轉(zhuǎn)鼓為支承，碟片安裝在分配器上，并且通過(guò)分配器的的特殊結(jié)構(gòu)在軸線定位的。上轉(zhuǎn)鼓與下轉(zhuǎn)鼓大螺母鎖緊產(chǎn)生摩擦力使得碟片壓緊。特別注意的是，分配器不僅能夠使進(jìn)料能分離進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，還由于在軸線的特殊結(jié)構(gòu)，使得輕液能夠沿著分配器軸線上行運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入向心泵。 6.2 碟式分離機(jī)的向心泵 現(xiàn)代碟式分離機(jī)的轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)均向氣密耐壓發(fā)展

39、。因此分離液的排出裝置也有敞開(kāi)式發(fā)展為撇液管或者撇液裝置（向心泵）。泵體，泵輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)機(jī)械摩擦面及密封要求，制造方便，在分離機(jī)轉(zhuǎn)鼓里加上泵體后，結(jié)構(gòu)不致太復(fù)雜。向心泵充分利用物料的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能，因此在工藝流程中，分離機(jī)安裝位置可不受廠房標(biāo)高的影響。排出液不會(huì)產(chǎn)生大量泡沫與發(fā)生乳化、汽化現(xiàn)象。 本次設(shè)計(jì)的是排出壓力較低的向心泵。將液體動(dòng)能轉(zhuǎn)換成壓力能的過(guò)程是在向心泵流體通道內(nèi)進(jìn)行。為使能量轉(zhuǎn)換效率高，應(yīng)有適宜的流道形狀。對(duì)于排出壓力較低的向心泵，可用后彎形葉片所組成的流道（如圖6—2所示）。流道由葉片數(shù)目及葉片形狀所決定。葉片太多會(huì)造成阻力損失過(guò)大，太少則能量轉(zhuǎn)化不充分。一般葉片數(shù)目取

40、4、6、8片，而本次設(shè)計(jì)取4片。流道的進(jìn)口角度，出口角度，葉片的進(jìn)口到出口處用光滑的圓弧連接成形。葉片的厚度取決于壓力的大小與加工工藝，理論上是越薄越好，但實(shí)際上不可能做到很薄，一般取2~3mm，進(jìn)口邊薄一點(diǎn)，出口邊厚一點(diǎn)。這種結(jié)構(gòu)的向心泵，其出口壓力一般為15~20m水柱。 向心泵進(jìn)口寬度，按向心泵的流量等于分離機(jī)額定流量原則計(jì)算，即 （6—1） 式中 Q—分離機(jī)的額定分離量（）； —向心泵外徑（m）； 液體旋轉(zhuǎn)方向 1—上蓋板

41、2—下蓋板 3—葉片 —旋轉(zhuǎn)液體進(jìn)入向心泵時(shí)的速度（m/s）； 圖6—2 碟式分離機(jī)向心泵 這種向心泵制造簡(jiǎn)單。通常下蓋板與葉片為整體，在一塊圓板坯料上銑出葉片，上蓋板先車(chē)好后覆蓋到葉片上，與葉片接觸處鉆幾個(gè)孔，然后用塞焊焊牢，最后向心泵整體精車(chē)完成。此外，也有葉片單獨(dú)用薄鋼板制成后再焊入下蓋板上的加工方法。 6.3橫軸聯(lián)軸器 聯(lián)軸器是用來(lái)聯(lián)接不同機(jī)構(gòu)中的兩根軸（主動(dòng)軸和從動(dòng)軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機(jī)械。在高速重載的動(dòng)力傳動(dòng)中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動(dòng)態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動(dòng)軸和從動(dòng)軸聯(lián)接。一般動(dòng)力機(jī)大都借助于聯(lián)軸器與工作機(jī)相聯(lián)接，如

42、圖6—3。 6.3.1聯(lián)軸器選擇 由于本次設(shè)計(jì)中橫軸的轉(zhuǎn)速是1440r/min，屬于中低轉(zhuǎn)速傳動(dòng)，故采用凸緣聯(lián)軸器。這種聯(lián)軸器主要有兩個(gè)分裝在軸端的半聯(lián)軸器和聯(lián)接它們的螺栓所組成。 其特點(diǎn)是：構(gòu)造簡(jiǎn)單，成本低，可傳遞較大。這種聯(lián)軸器對(duì)中精度可靠， 圖6—3 凸緣聯(lián)軸器 傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，但要求兩軸的同軸度好，主要用于載荷平穩(wěn)的聯(lián)接中。 根據(jù)兩端軸的尺寸參數(shù)，由查參考文獻(xiàn)[4]，選擇GYS2凸緣聯(lián)軸器，其具體參數(shù)如表6—1。 表 6—1 凸緣聯(lián)軸器主要參數(shù) 6.3.2聯(lián)軸器的螺栓強(qiáng)度校核 按標(biāo)準(zhǔn)選定凸緣聯(lián)軸器后，對(duì)聯(lián)接兩個(gè)半聯(lián)軸器的螺栓進(jìn)行強(qiáng)度進(jìn)行校核。本次采用的

43、是六角頭螺栓聯(lián)接形式，且螺栓與螺栓孔之間具有少量的間隙，這個(gè)時(shí)候兩個(gè)半聯(lián)軸器依靠合面間的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩。 設(shè)D和D1分別為聯(lián)軸器環(huán)形接合面的外直徑和內(nèi)直徑，為摩擦系數(shù)，z為螺栓數(shù)目，為每個(gè)螺栓的預(yù)緊力，則該聯(lián)軸器所能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為 (6—1) 式中 K—載荷系數(shù)； 上式中，假設(shè)摩擦半徑等于環(huán)形接合面的平均半徑。利用上式，可以求出螺栓的預(yù)緊力。螺栓尺寸也可以根據(jù)預(yù)緊力來(lái)校核。 6.4立軸螺栓 圖6—4立軸螺栓實(shí)物圖 如圖6—4即是立軸螺栓的實(shí)物圖，立軸螺栓的主要作用是將轉(zhuǎn)鼓固定在立軸上。 立軸螺栓

44、是轉(zhuǎn)鼓與立軸之間的重要部分。轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有液體，在分離機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，不允許有任何的泄漏，所以立軸螺栓必須做好密封作用。同時(shí)，立軸螺栓通過(guò)螺紋聯(lián)接與立軸聯(lián)接在一起，立軸螺栓也起到傳遞動(dòng)力的作用，在分離機(jī)工作中也不允許出現(xiàn)松動(dòng)的情況。 立軸螺栓、轉(zhuǎn)鼓與立軸三者之間的裝配關(guān)系如圖6—5。 立軸螺栓與螺栓套聯(lián)接，并且通過(guò)密封圈4使得混合液從分配器流出時(shí)候不會(huì)通過(guò)立軸螺栓進(jìn)入立軸。螺栓套通過(guò)螺紋聯(lián)接在轉(zhuǎn)鼓上，并且也有密封圈2，使混合液不會(huì)經(jīng)過(guò)螺栓套流出轉(zhuǎn)鼓外。立軸與立軸螺栓也是通過(guò)螺紋連接。在這三者間必須做好密封措施，以防混合液泄漏出轉(zhuǎn)鼓，造成設(shè)備的損壞。 6 5 4 3 2 1 1

45、—轉(zhuǎn)鼓 2—密封圈 3—立軸螺栓 4—密封圈 5—螺栓套 6—立軸 圖6—5立軸、立軸螺栓、轉(zhuǎn)鼓三者裝配關(guān)系 第七章 目前國(guó)外的碟式離心機(jī)的設(shè)計(jì)圖，原理，及3D模型 7.1國(guó)外離心分離技術(shù)的發(fā)展趨向 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(dòng)控制而得到發(fā)展。 近年來(lái)，國(guó)外離心技術(shù)得到進(jìn)一步的發(fā)展，主要在以下方面有很大的成就： 改進(jìn)動(dòng)平衡技術(shù)：一種補(bǔ)償離心機(jī)不平衡度的裝置，系轉(zhuǎn)子在

46、彈性支撐的情況下，液體在中空環(huán)狀容器中的散開(kāi)，以補(bǔ)償轉(zhuǎn)子的不平衡 (2)降低能耗的裝置：美國(guó)BECKMAN公司在1984年介紹了一種固定在套筒上的可部分密封下端的裝置，該裝置不但可使轉(zhuǎn)子運(yùn)行平穩(wěn)。且可降低風(fēng)阻，亦節(jié)約了能耗。 (3)CIP技術(shù)的應(yīng)用。 CIP清洗即CLEAN IN PLACE(原位清洗)。 CIP清洗即不分解生產(chǎn)設(shè)備，又可用簡(jiǎn)單操作方法安全自動(dòng)的，幾乎被引進(jìn)到所有的食品、飲料及制藥等工廠。CIP清洗不僅能清洗機(jī)器，而且還能控制微生物。CIP清洗技術(shù)已經(jīng)很廣泛的應(yīng)用在先進(jìn)的食品行業(yè)，比如酵母行業(yè)的龍頭企業(yè)，就是采用的全套CIP清洗程序進(jìn)行管道和罐子的清洗的。 (4)離心機(jī)

47、轉(zhuǎn)鼓的改進(jìn)：例如高速碟式機(jī)，以前轉(zhuǎn)鼓底與蓋的連接通常為螺紋或剪切環(huán)。然而兩法設(shè)計(jì)復(fù)雜，徑向間容易松動(dòng)，從而導(dǎo)致動(dòng)平衡的問(wèn)題。這方面的矛盾?chē)?guó)內(nèi)尤為突出，而瑞典ALFA—LAVAL公司之專利述及一種鎖接頭的連接方法改進(jìn)了上述的缺點(diǎn)。法國(guó)專利則推薦一種新轉(zhuǎn)子，其中心用硬質(zhì)陶瓷材料，而外層用單絲纏撓的方法，從而增加了轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度。 ??? 上述幾方面的進(jìn)展，基本上論述了國(guó)外這方面的動(dòng)態(tài)，然而離心分離技術(shù)不可能像電子技術(shù)那樣飛躍，即使當(dāng)代最先進(jìn)的離心機(jī)也不可能是完善無(wú)缺的，而是向上述幾個(gè)方面不斷努力，爭(zhēng)取推出更新一代的離心機(jī)，這也是未來(lái)離心機(jī)的發(fā)展趨向。 下面以Alfa Laval公司的臥螺離心機(jī)作詳

48、細(xì)說(shuō)明。 7.2Alfa Laval臥螺離心機(jī)的設(shè)計(jì)圖 1.小端螺旋軸承 2.大端螺旋軸承 3.小端排油孔 4.大端排油孔 7.3 Alfa L

49、aval臥螺離心機(jī)的設(shè)計(jì)原理 物料從空心的螺旋輸送器中央的進(jìn)料管直通到機(jī)器轉(zhuǎn)鼓圓錐體和圓柱體的交匯部分。物料在進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓后，其中的液體分布在轉(zhuǎn)鼓中形成內(nèi)層水環(huán)，并平穩(wěn)地加速到全轉(zhuǎn)速。固相在離心力的作用下被沉降在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁。螺旋輸送器連續(xù)地將固體從轉(zhuǎn)鼓的圓柱體部分通過(guò)圓錐體部分輸送到圓錐體端部。 固液分離發(fā)生在轉(zhuǎn)鼓的整個(gè)圓柱部分，在轉(zhuǎn)鼓的大端有可更換/可調(diào)節(jié)的堰板，澄清的液相通過(guò)堰板在轉(zhuǎn)鼓的大端溢出。固體通過(guò)離心力從轉(zhuǎn)鼓小端的出口排出。 7.4 Alfa Laval臥螺離心機(jī)3D模型

50、 結(jié)論 本次設(shè)計(jì)主要考慮的是碟式分離機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)碟式分離機(jī)各個(gè)部件的作用進(jìn)行徹底的了解，從而加強(qiáng)對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)。機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)是在總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，根據(jù)所確定的原理方案，確定并繪出具體的結(jié)構(gòu)圖，以體現(xiàn)所要求的功能。是將抽象的工作原理具體化為某類(lèi)構(gòu)件或零部件，具體內(nèi)容為在確定結(jié)構(gòu)件的材料、形狀、尺寸、公差、熱處理方式和表面狀況的同時(shí)，還須考慮其加工工藝、強(qiáng)度、剛度、精度以及與其它零件相互之間關(guān)系等問(wèn)題。所以，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的直接產(chǎn)物雖是技術(shù)圖紙，但結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作不是簡(jiǎn)單的機(jī)械制圖，圖紙只是表達(dá)設(shè)計(jì)方案的語(yǔ)言，綜合技術(shù)的具體化是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容。 對(duì)于機(jī)械

51、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，我們必須首先搞清楚所設(shè)計(jì)的機(jī)械工作原理是什么。在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，我們涉及到的大多是機(jī)械運(yùn)動(dòng)方面的一些理論知識(shí)，這就需要我們?cè)谄綍r(shí)學(xué)習(xí)中積累了足夠的理論知識(shí)，以便于充分認(rèn)識(shí)到所設(shè)計(jì)的機(jī)械是怎么工作的。機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不同于夾具設(shè)計(jì)，在夾具設(shè)計(jì)中，我們主要考慮的是零件的定位和夾緊，在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，我們主要考慮的是整個(gè)機(jī)械的工作原理和各個(gè)部件的裝配關(guān)系。（1）它是集思考、繪圖、計(jì)算（有時(shí)進(jìn)行必要的實(shí)驗(yàn)）于一體的設(shè)計(jì)過(guò)程，是機(jī)械設(shè)計(jì)中涉及的問(wèn)題最多、最具體、工作量最大的工作階段，在整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中，平均約80%的時(shí)間用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的成敗起著舉足輕重的作用。（2）機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題的多

52、解性，即滿足同一設(shè)計(jì)要求的機(jī)械結(jié)構(gòu)并不是唯一的。（3）機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段是一個(gè)很活躍的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，常常需反復(fù)交叉的進(jìn)行。為此，在進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須了解從機(jī)器的整體出發(fā)對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的基本要求。 本次設(shè)計(jì)為DRN200型碟式分離機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，我從最初的什么都不知道，到最后能夠基本認(rèn)識(shí)到碟式分離機(jī)的工作原理和各個(gè)部件的作用。不管是在外形尺寸上對(duì)碟式分離機(jī)有了清楚的認(rèn)識(shí)，更是對(duì)它的理論知識(shí)有了很充分的認(rèn)識(shí)。盡管最后的結(jié)果并不是很完美，但是我學(xué)到了機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本方法以及認(rèn)識(shí)到在設(shè)計(jì)中一些注意事項(xiàng)，為以后的工作做了很好的鋪墊作用。這次設(shè)計(jì)由于時(shí)間因素、個(gè)人經(jīng)驗(yàn)不足和缺乏實(shí)物參考，在一些細(xì)節(jié)的地方考慮

53、不足，這是不能和專業(yè)人士設(shè)計(jì)的離心機(jī)相比的，使得分離機(jī)在結(jié)構(gòu)實(shí)用性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性還有待進(jìn)一步改善，但作為一個(gè)初學(xué)者，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)到了很多，豐富了自己的理論知識(shí)。 參考文獻(xiàn) [1]孫啟才，金鼎五.離心機(jī)原理結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)計(jì)算[M] .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1987.3 [2] 幸舟，蘭小飛，趙航濤.基于乳脂分離碟式離心機(jī)碟片間隙的設(shè)計(jì)計(jì)算[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2008.9 [3]葉愛(ài)娟.碟式分離機(jī)碟片加工問(wèn)題探討[J].過(guò)濾與分離，2011 [4]吳宗澤，羅圣國(guó).機(jī)械課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2006.5 [5]邱宣懷.機(jī)械設(shè)計(jì)（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2011.7 [6]楊志儒.碟式分離機(jī)的研究與優(yōu)化設(shè)計(jì)[D].蘭州理工大學(xué)，2008.4.25：9—11 [7]百度百科 [8]校網(wǎng)數(shù)字圖書(shū)館