離心式污泥脫水機的設(shè)計含10張CAD圖
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答辯人：XXXX,指導(dǎo)老師：XXX,專業(yè)班級：XXX,離心式污泥脫水機設(shè)計,01,緒論,02,03,04,目錄,CONGTENT,污泥脫水分離的機理,構(gòu)成及部件參數(shù)的設(shè)計,設(shè)計總結(jié),,緒論,離心機研究的背景、目的和意義,01,章節(jié) PART,研究的背景和目的,離心機和其它分離機械相比，不僅能得到含濕量低的固相和高純度的液相，而且具有節(jié)省勞力、減輕勞動強度、改善勞動條件，具有連續(xù)運轉(zhuǎn)、自動遙控、操作安全可靠和占地面積小等優(yōu)點。 在水處理（城市生活污水、工業(yè)污水、自來水處理）行業(yè)具有很好的應(yīng)用前景。同時，也可廣泛應(yīng)用于其它需要進行固、液分離的工業(yè)應(yīng)用場合。 污泥脫水離心機的主要應(yīng)用領(lǐng)域是城市生活污水的污泥脫水、城市自來水廠沉淀污泥的脫水和其他工業(yè)污水的沉淀污泥脫水。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等工藝過程。,輸送帶繞經(jīng)傳動滾筒和尾部改向滾筒形成環(huán)行封閉帶。托輥承載輸送帶及上面輸送的物料。工作時，減速電機帶動傳動滾筒，通過摩擦力驅(qū)動輸送帶運行，物料由進料裝置進入并隨輸送帶一起運動，經(jīng)過一定的距離到達出料口轉(zhuǎn)入下一道工藝環(huán)節(jié)。,,傳統(tǒng)的帶式壓濾機,研究的意義,螺旋卸料沉降式離心機采用先進的離心沉降法來高速分離懸浮液，達到可連續(xù)操作運轉(zhuǎn)時間長、能在耗電量較少的情況下大量處理、獲得比較強的適應(yīng)性、維修起來也比較簡單。,研發(fā)污泥脫水設(shè)備，使用污泥脫水離心機處理沉淀污泥，并且有較好的經(jīng)濟效益，離心機封閉的工作環(huán)境，直接避免二次污染，沖洗方便省水。從離心機中排出的含濕率低的沉渣，能夠循環(huán)利用方便后期深入加工。設(shè)計制造廠能獲得的利潤空間也比較大，還有國產(chǎn)的機器競價優(yōu)勢也比較明顯，商機無限前景良好。,設(shè)計的任務(wù)及方案,（1）設(shè)計要求: 污水離心分離處理能力 17.2m/h以上； （2）確定污泥脫水離心機總體設(shè)計方案； （3）臥式污泥脫水離心機結(jié)構(gòu)設(shè)計及 動力分析； （4）裝配圖及零件圖的設(shè)計。,,污泥脫水分離的機理,02,章節(jié) PART,介紹離心機的工作機理，以及關(guān)鍵部件差速器的作用和運行方式,臥式螺旋離心機結(jié)構(gòu)簡圖,1差速器；2連接架；3支架；4出渣口；5花鍵軸；6進料口；7出液口； 8撇液管；9進料管；10向心泵；11軸承座；12左端蓋；13軸承； 14連接架；15轉(zhuǎn)鼓；16螺旋；17加速錐,,污泥脫水離心機工作原理,離心機工作時，離心機轉(zhuǎn)鼓與螺旋推料器同向高速旋轉(zhuǎn)，由主、輔電機復(fù)合驅(qū)動。離心機轉(zhuǎn)鼓由主電機直接驅(qū)動，螺旋推料器由輔電機通過差速器與主電機共同驅(qū)動，由于差速器的作用，使推料器產(chǎn)生略低于轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的同向旋轉(zhuǎn)，形成差轉(zhuǎn)速，且該差轉(zhuǎn)速可通過控制輔電機的工作轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)。 離心機進料系統(tǒng)將待處理沉淀污泥與絮凝劑混合后通過進料組件送入離心機轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，在離心機離心場的作用下進行污泥的沉降分離。由于離心機轉(zhuǎn)鼓與推料器之間存在轉(zhuǎn)速差，推料器螺旋葉片便將沉降污泥緩緩?fù)瞥?，在此過程中，在離心機的轉(zhuǎn)鼓錐段（岸區(qū)）進行進一步干燥脫水，最后從出渣口排出脫水污泥。污泥脫水處理過程產(chǎn)生的澄清液則從離心機另一端的溢流口排出。,差速器及其傳動原理,2KH型行星齒輪差速器由兩級行星齒輪機構(gòu)組成，內(nèi)齒圈Bl 、B2連接的差速器外殼與離心機轉(zhuǎn)鼓固聯(lián)，并與主電機傳動皮帶輪連接，直接驅(qū)動轉(zhuǎn)鼓。輸出2以花鍵軸頭和離心機的螺旋卸料器軸連接，一級中心輪Al由輔傳動皮帶輪4通過扭矩離合器5和輸入軸1輸入輔傳動驅(qū)動，由行星輪架Xl 、二級中心輪A2嚙合到第二級行星齒輪傳動機構(gòu)，進一步減速后由輸出2輸出驅(qū)動螺旋推料器。,差速器的作用,差速器的主驅(qū)動軸與轉(zhuǎn)鼓之間是剛性連接，由主電機驅(qū)動，形成轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速，差速器的輔助驅(qū)動軸由輔電機驅(qū)動，差速器的輸出軸與螺旋推料器剛性連接，由主、輔電機復(fù)合驅(qū)動形成螺旋推料器的轉(zhuǎn)速，該螺旋推料器的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)鼓同向，轉(zhuǎn)速略低于轉(zhuǎn)鼓，并可通過輔電機的轉(zhuǎn)速控制實現(xiàn)轉(zhuǎn)鼓與螺旋推料器之間差轉(zhuǎn)速的連續(xù)可調(diào)。 差速器的另一個作用是在離心機進行污泥脫水處理時形成封閉功率傳遞。當(dāng)離心機進行脫水處理工作時，由于螺旋推料器與轉(zhuǎn)鼓之間存在轉(zhuǎn)速差，帶動沉降污泥與轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁形成相對運動，污泥與轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁之間由于摩擦產(chǎn)生對轉(zhuǎn)鼓的摩擦力推動，該推動力經(jīng)過轉(zhuǎn)鼓傳遞給差速器，再與輔電機復(fù)合驅(qū)動回饋到螺旋推料器，從而形成封閉功率傳遞。,,構(gòu)成及部件參數(shù)的設(shè)計,根據(jù)設(shè)計載荷對各關(guān)鍵件進行受力分析與計算,03,章節(jié) PART,設(shè)計原則,滿足技術(shù)指標(biāo)要求。根據(jù)技術(shù)要求進行設(shè)計，并考慮一定的余量，以保證實際生產(chǎn)出的產(chǎn)品，滿足用戶的使用要求。 貫徹安全第一的原則。由于離心機為高速運轉(zhuǎn)機械，容易產(chǎn)生偏心振動和疲勞損壞，因此在設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)設(shè)計載荷對各關(guān)鍵件進行受力分析與計算，并從結(jié)構(gòu)上改善應(yīng)力集中部位的受力情況，合理選擇材料及結(jié)構(gòu)的截面形狀和尺寸，提高整體的動態(tài)特性。 根據(jù)設(shè)計要求，決定設(shè)計WL450型號離心機。,,,,,,1,3,2,4,5,輸渣效率計算,生產(chǎn)能力分析,按懸浮液計算生產(chǎn)能力，按螺旋的排渣能力計算生產(chǎn)能力，取兩者較小值與預(yù)期比較,由各已知角度長度參數(shù)代入公式計算,功率計算,加速物料所需功率， 卸料功率，軸承摩擦消耗功率，轉(zhuǎn)鼓及物料層與空氣摩擦消耗的功率，離心機啟動功率,轉(zhuǎn)鼓參數(shù)的確定,半錐角，液池深度，脫水區(qū)長度，轉(zhuǎn)鼓小端直徑,確定推料器參數(shù),螺旋頭數(shù)、螺距、葉片的高度、推料器與轉(zhuǎn)鼓的間隙,確定基本參數(shù)及分析計算,,,,,,,1,3,2,4,5,6,出渣倉、排液裝置,其它裝置,進料倉設(shè)計,進料倉在螺旋推料器的內(nèi)部，在進料倉的進料端開設(shè)一個喇叭口，其擋料板設(shè)計成斜面,分別位于轉(zhuǎn)鼓的小端和大端，出渣倉口設(shè)置刮刀，出液口加向心泵,支撐裝置，機架，隔震器，保護罩，電機功率選型,差速器齒輪計算,確定結(jié)構(gòu)形式確定基本參數(shù)，強度校核,轉(zhuǎn)鼓總成,結(jié)構(gòu)分析，轉(zhuǎn)鼓壁厚計算，內(nèi)表面處理，出渣口設(shè)計，組件材料選擇，連接螺釘強度校核,推料器總成,作用與結(jié)構(gòu)，螺旋葉片，計算推料器轉(zhuǎn)矩和軸向力，壁厚計算,總體構(gòu)成,,設(shè)計總結(jié),總結(jié)設(shè)計過程中遇到的問題,04,章節(jié) PART,離心機情況分析,離心機優(yōu)點：離心機的處理能力比較強，應(yīng)用后對污泥的治理取得了突破性的進展。采用差速器連接主輔電機以及轉(zhuǎn)動部件，使離心機結(jié)構(gòu)緊湊，轉(zhuǎn)速差穩(wěn)定連續(xù)可調(diào)，對污泥的離心處理效果也更好。轉(zhuǎn)動主體采用的奧氏體不銹鋼材料，表面噴涂防腐耐磨的材料，增加了使用壽命。 離心機缺陷：雙電機高速轉(zhuǎn)動耗電量比較高，噪音大。沒有過濾裝置，對于含固率較低的物料處理的效果太差。螺旋推料的結(jié)構(gòu)形式很容易造成堵塞。,敬請各位老師批評指正！,THANK YOU FOR YOUR WATCHING,謝謝觀看,THANK YOU,
離心式污泥脫水機的設(shè)計
摘 要
隨著水資源的污染，污水處理事業(yè)逐漸被重視起來，離心機的研究對污水的改善作用漸漸被放大。以前的污水大量處理都是使用帶式壓濾機，上世紀(jì)70年代之后這一情況發(fā)生重大變化，離心機的應(yīng)用使污水的處理更加多樣，適應(yīng)性也比較強，污水的沉降分離澄清離心機都可以做到，污水處理中最繁重的工程就是對污泥的脫水。處理污泥可以說是一舉兩得，可以獲得澄清的水，分離得到的沉渣也能二次處理用于其它工作。近年來，無論是工業(yè)廢水中的污泥還是城市生活中的污泥，都在污泥脫水離心機大量研發(fā)之后得到了有效的處理，在一定程度上改善了水環(huán)境。
關(guān)鍵詞：離心機；沉降分離；污泥脫水
Abstract
With the pollution of water resources, the sewage treatment industry has been gradually taken seriously, and the research of centrifuges has been gradually enlarged. Before a lot of sewage treatment is to use belt type filter press, the situation has greatly changed after the 1970 s, the application of centrifuge make sewage treatment more diversity, adaptability is strong, clarify sewage sedimentation separation centrifuge can do, the most onerous in sewage treatment project is the dehydration of sludge. The sludge can be treated with two birds with one stone, the clarified water can be obtained, and the sediment can be separated for other work. In recent years, both in the industrial sewage sludge and sludge of urban life, the sludge dewatering centrifuge got effective treatment after a lot of research and development, to a certain extent, improve the water environment.
Keywords：the centrifuge；settlement separation；sludge dewatering
目 錄
第1章 緒論 1
1.1 研究的背景、目的和意義 1
1.1.1 研究的背景 1
1.1.2 研究的目的 1
1.1.3 研究的意義 1
1.2 設(shè)計的任務(wù)及方案 1
第2章 污泥脫水分離的機理 3
2.1 污泥脫水離心機工作原理 3
2.2 差速器的作用 3
2.3本章小結(jié) 4
第3章 主要部件參數(shù)的設(shè)計 5
3.1 設(shè)計原則 5
3.2 轉(zhuǎn)鼓技術(shù)參數(shù) 5
3.2.1 基本參數(shù) 5
3.2.2 半錐角a的確定 6
3.2.3 機內(nèi)液面高h 6
3.2.4 脫水區(qū)長度L的確定 6
3.2.5 錐形段直徑d 6
3.3 螺旋推料器數(shù)據(jù)計算 7
3.3.1 推料器參數(shù) 7
3.3.2 選擇螺旋的頭數(shù)Z 7
3.3.3 分析螺距形式計算長度 7
3.3.4 計算螺旋葉片高 7
3.3.5 推料器轉(zhuǎn)鼓的間距 8
3.4 本章小結(jié) 8
第4章 離心機生產(chǎn)情況分析 10
4.1 待處理物料的參數(shù) 10
4.2 計算離心機生產(chǎn)能力 10
4.2.1 物料為懸濁液條件下 10
1.計算離心機分離因數(shù)Fr 10
2.計算轉(zhuǎn)鼓中當(dāng)量沉降面積∑ 10
3.計算物料中固態(tài)粒子重力沉降速度Vg 11
4.求解分離效率系數(shù) 11
5.生產(chǎn)能力Q的計算 12
4.2.2 按產(chǎn)出量求解生產(chǎn)能力 12
4.3 計算輸送沉渣的工作效率 13
4.4 功率校核 13
4.4.1 計算加速物料所需功率N1 13
4.4.2 計算離心機卸料功率N2 14
4.4.3 計算軸承摩擦損耗功率N3 14
4.4.4 計算與空氣摩擦消耗的功率N4 15
4.4.5 離心機啟動功率的計算 15
4.4.6 計算驅(qū)動總功率 15
4.5 本章小結(jié) 16
第5章 離心機總體構(gòu)成 17
5.1 轉(zhuǎn)鼓總成 17
5.1.1 轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)分析 17
5.1.2 確定轉(zhuǎn)鼓鼓壁的厚度 18
5.1.3 轉(zhuǎn)鼓內(nèi)表面處理方法 19
5.1.4 設(shè)置出渣裝置 20
5.2 設(shè)計螺旋推料器 20
5.2.1 結(jié)構(gòu)和作用 20
5.2.2 推料葉片 20
5.2.3 計算推料器承受的轉(zhuǎn)矩 20
5.2.4 計算推料器軸向力 21
5.2.5 求推料器壁厚 21
5.3差速器部件 22
5.3.1 行星差速傳動的特點 23
1、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、傳遞功率大、承載能力高 23
2、傳動比大 23
3、傳動效率高 23
4、運動平穩(wěn)、抗沖擊和振動能力較強 23
5.3.2 差速器齒輪主要尺寸的確定 23
5.3.3 差速器齒輪強度的校核 25
5.4出渣部位設(shè)計 27
5.5 排液裝置 27
5.6 設(shè)計支撐旋轉(zhuǎn)部件 28
5.7轉(zhuǎn)鼓部件材料選擇 28
5.8 校核螺釘參數(shù) 28
5.9選擇電機 29
5.10 本章小結(jié) 30
參考文獻 31
謝辭 33
第1章 緒論
1.1 研究的背景、目的和意義
1.1.1 研究的背景
離心機的離心力對液—固、液—液等非均相混合物進行離心分離，可以得到比其他分離機械含水量低的固相和高純度的液相，還能把勞動強度降低、使勞動條件改善，長時間連續(xù)不停運轉(zhuǎn)和體積小等多個優(yōu)點。
臥式污水處理機專用來離心脫水處理是處理城市污水污泥處理的重要設(shè)備?？梢栽诔鞘猩钗鬯⒐I(yè)污水處理行業(yè)很好的發(fā)展，前景不錯，其它需要進行固液分離的工業(yè)應(yīng)用場合都能夠廣泛使用[1]。
1.1.2 研究的目的
污泥脫水離心機用來處理各類污水中的污泥，將污泥沉淀脫水，主要用于污泥脫水，濕渣濃縮，懸濁液分離、澄清和凈化及固體顆粒分級等過程。
1.1.3 研究的意義
螺旋卸料沉降式離心機采用先進的離心沉降法來高速分離懸浮液，達到可連續(xù)操作運轉(zhuǎn)時間長、能在耗電量較少的情況下大量處理、獲得比較強的適應(yīng)性、維修起來也比較簡單。
研發(fā)污泥脫水設(shè)備，使用污泥脫水離心機處理沉淀污泥，并且有較好的經(jīng)濟效益，離心機封閉的工作環(huán)境，直接避免二次污染，沖洗方便省水。從離心機中排出的含濕率低的沉渣，能夠循環(huán)利用方便后期深入加工。設(shè)計制造廠能獲得的利潤空間也比較大，還有國產(chǎn)的機器競價優(yōu)勢也比較明顯，商機無限前景良好[4]。
1.2 設(shè)計的任務(wù)及方案
（1）設(shè)計要求: 污水離心分離處理能力17.2m3/h以上；
（2）確定污泥脫水離心機總體設(shè)計方案；
（3）臥式污泥脫水離心機結(jié)構(gòu)設(shè)計及動力分析；
（4）裝配圖及零件圖的設(shè)計。
第2章 污泥脫水分離的機理
2.1 污泥脫水離心機工作原理
污泥脫水離心機由殼體、差速器、輸入和調(diào)節(jié)液位系統(tǒng)、離心轉(zhuǎn)動部件、啟動系統(tǒng)和調(diào)速控制裝置等構(gòu)成。
1.差速器；2。連接架；3。支架；4。出渣口；5?；ㄦI軸；6。進料口；7。出液口；8。撇液管；9。進料管；10。向心泵；11。軸承座；12。左端蓋；13。軸承 14。連接架；15。轉(zhuǎn)鼓；16。螺旋；17。加速錐
圖2.1 臥螺沉降式離心機簡圖
主輔電機復(fù)合驅(qū)動轉(zhuǎn)鼓與螺旋推料器，使二者旋轉(zhuǎn)方向相同。主電機與轉(zhuǎn)鼓直接相連直接驅(qū)動，輔電機通過差速器和主電機共同完成驅(qū)動螺旋推料器的旋轉(zhuǎn)運動，差速器的存在使螺旋推料器的轉(zhuǎn)速相對較低，與轉(zhuǎn)鼓之間形成小的轉(zhuǎn)速差，這個差轉(zhuǎn)速是連續(xù)可調(diào)節(jié)的可以通過控制輔助電機的轉(zhuǎn)速進行[8]。
把待未處理的污泥加入絮凝劑混合后一起經(jīng)進料管離心力作用送入轉(zhuǎn)鼓里，利用轉(zhuǎn)鼓和螺旋推料器之間形成的離心場的作用進行沉降分離加入的物料，離心機的轉(zhuǎn)鼓錐段收縮將物料進行進一步脫水處理，沉降后的物料在推料器螺旋葉片末端被緩慢推出，從出渣口排出脫水污泥，離心壓縮物料后得到的澄清液就從撇液口排出。
2.2 差速器的作用
差速器主驅(qū)動軸剛性連接轉(zhuǎn)鼓，轉(zhuǎn)鼓被主電機驅(qū)動做旋轉(zhuǎn)運動，差速裝置中另一根輔助驅(qū)動輔助電機轉(zhuǎn)動的階梯軸與副電機輸出軸直接連接，差速器的輸出軸剛性連接螺旋推料器，螺旋推料器的轉(zhuǎn)速略低于轉(zhuǎn)鼓且同一方向旋轉(zhuǎn)，主輔電機共同控制螺旋推料器帶動物料做離心轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)鼓與螺旋推料器之間差轉(zhuǎn)速可通過控制輔電機的轉(zhuǎn)速變化使其連續(xù)可以調(diào)節(jié)。其結(jié)構(gòu)如圖2.2所示。
圖2.2 2K—H漸開線行星齒輪差速器
差速器的第二個作用就是使整個處理過程封閉功率傳遞。離心機中轉(zhuǎn)鼓和推料器有轉(zhuǎn)速差，物料進入轉(zhuǎn)鼓之后物料隨螺旋葉片轉(zhuǎn)動進給方向一起旋轉(zhuǎn)移動，物料的轉(zhuǎn)動過程中接觸轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁，二者轉(zhuǎn)速不一致相對運動，產(chǎn)生滑動摩擦力，物料對轉(zhuǎn)股的摩擦力起推動轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動作用，轉(zhuǎn)鼓、差速器、副電機和推料器四者的共同調(diào)節(jié)使這一摩擦力作用回推料器，整個離心工作中功率得以封閉傳遞。
差速器中齒輪傳動轉(zhuǎn)速比相對較大，在離心機將沉渣脫水處理時能把差轉(zhuǎn)速波動降低，還可以減小輔電機驅(qū)動力矩。
2.3本章小結(jié)
介紹了離心式污泥脫水機的污水處理工藝，分析了該機器的工作機理，還介紹了關(guān)鍵部件差速器的作用和運行方式。
第3章 主要部件參數(shù)的設(shè)計
3.1 設(shè)計原則
需要達到技術(shù)指標(biāo)要求，依據(jù)技術(shù)要求設(shè)計出滿足實際生產(chǎn)需要的機器，加以考慮裝配誤差，留出適當(dāng)?shù)募庸び嗔?，最終以能實際生產(chǎn)為準(zhǔn)，滿足使用要求。因為離心機需要比較大的離心力，也就要求轉(zhuǎn)速特別高，轉(zhuǎn)鼓等多個同心同軸的部件容易偏離軸線圓心，使機器磨損壞死，考慮這些情況后，對各零部件的材料使用和結(jié)構(gòu)布局要嚴(yán)格分析受力情況，解決負載對部件的應(yīng)力集中問題以及運轉(zhuǎn)的應(yīng)力集中。根據(jù)截面形狀和尺寸等有效數(shù)據(jù)進行合理選材，進行整體機構(gòu)科學(xué)布局將整體的動態(tài)特性提高。
根據(jù)設(shè)計要求考慮設(shè)計WL—450型號離心機。
3.2 轉(zhuǎn)鼓技術(shù)參數(shù)
3.2.1 基本參數(shù)
轉(zhuǎn)鼓參數(shù)的字母表示：圓柱段直徑D、液池液面高度h、總長L、錐形段直徑d、柱段長度L1、錐段長度（L2+L3）、沉降區(qū)長度（L1+L2）、干燥區(qū)長度L3、轉(zhuǎn)鼓半錐角a.
圖3.1 轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)示意圖
3.2.2 半錐角a的確定
錐段半錐角大，濕渣經(jīng)過時有壓縮作用能使沉渣水分大大降低，也就減緩了物料移動的速度以及增加了推料的難度，功率也變大，葉片損耗程度也加劇，應(yīng)適當(dāng)取值。查閱文獻資料，對不容易脫水的物質(zhì)取a=6°-8°，易脫水物質(zhì)取a =10°-11°，本機取a = 8°。
3.2.3 機內(nèi)液面高h
離心機的出液口徑固定，撇液管半徑r比較小，轉(zhuǎn)鼓中液面就比較高，液池深度也就大，污泥沉降時間也就延長，固相沉降比較方便，也就減少了懸濁液中的含固量，然而液面不能太高，夜池和沉降區(qū)的長度會明顯加長，那么干燥的時間和長度變短，干燥區(qū)中的沉渣移動停留時長變短，沉渣含濕百分比變大。
圓柱段大端直徑取D=225～675mm，本機選擇D=450mm。查閱文獻資料，臥螺脫水型離心機的機內(nèi)液面高度取h =(0.05-0.1)D，澄清型離心機的機內(nèi)液面高度取h =(0.1-0.2)D，也就是22.5mm-45mm之間。本機取液池深度h= 40mm。
3.2.4 脫水區(qū)長度L的確定
沉渣必須在最大液池深度之內(nèi)，并留有足夠的干燥區(qū)長度L3這樣沉渣脫水效果為最佳。想要確定L3需要最大差轉(zhuǎn)速和干燥段的螺距長度，WL-450的一般差速范圍為10r/min-35r/min；干燥段螺距長度決定離心機的產(chǎn)出效率、生產(chǎn)速度，取值為80mm。
通常，物料進入干燥區(qū)后水分快速降低的時間應(yīng)達到4s-6s，時間太長也不能改變處理效果。必須在轉(zhuǎn)鼓和推料器差轉(zhuǎn)速最大的時候干燥區(qū)維持離心脫水4秒，脫水段長度取L3=80mm。
3.2.5 錐形段直徑d
轉(zhuǎn)鼓圓柱段長L2=h/(tga)，代入h=40mm,a=8°，求出L2=284.6mm，斜錐形段長度L2+L3=364.6mm，近似得錐形段長370mm，整個轉(zhuǎn)鼓圓柱直筒L1=1350-550=980mm。
轉(zhuǎn)鼓錐形段直徑d=D-2(L2+L3)/(tga)，代入D=450mm，L2 +L3=370mm,
a= 8°，得d=347.0119mm。設(shè)計實取d=347mm。
3.3 螺旋推料器數(shù)據(jù)計算
3.3.1 推料器參數(shù)
螺旋推料器基本參數(shù)：螺旋頭數(shù)Z、螺旋間距S、葉片高Y、推料器和轉(zhuǎn)鼓的間隙h、葉片與轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁母線的關(guān)系。
3.3.2 選擇螺旋的頭數(shù)Z
推料器的推料速度工作效率和螺旋頭數(shù)量有關(guān)系，一定程度上的變化情況是相同的，一旦螺旋頭的數(shù)目超過某個數(shù)，就會在生產(chǎn)中對離心分離的效果產(chǎn)生負面影響，增加澄清液中的含固量。所以污泥脫水機多采用單頭螺旋形式，本機也使用一個螺旋頭，即Z=1。
3.3.3 分析螺距形式計算長度
翻閱有關(guān)圖書得知，螺距S與轉(zhuǎn)鼓錐形段末端半徑r有經(jīng)驗關(guān)系式：S/2r0=0.3-0.8，r0=d/2=148mm，推出S=91.3-227.2mm。查閱文獻[8]得知，一般用來脫水功能的離心機S＝(0.2-0.5)D，本機WL—450取S＝90mm-225mm；澄清型離心機一般取S =（1/5-1/6）D，相應(yīng)WL—450取S=75mm-90mm。參考本機的要求參數(shù)值和所需要的離心分離的能力，生產(chǎn)實際上取S=80mm-130mm，柱段采用130mm的等螺距形式，錐段采用130mm-80mm線性變化的變螺距形式。變螺距結(jié)構(gòu)形式設(shè)計延長沉降分離時間，遞減的螺距使物料在錐段受到漸變的擠壓作用，使分離效果明顯，排出的泥餅的含濕百分比大大降低。
3.3.4 計算螺旋葉片高
螺旋葉片高受轉(zhuǎn)鼓內(nèi)懸濁液自由表面的最大高度影響，再者就是要兼顧沉渣的輸出能力。
在懸濁液自由表面最高的前提下葉片還不全都被液面沒過，即H應(yīng)大于65mm。
從排渣能力來說，排渣量最多時結(jié)合螺旋間距和葉片高，沉渣能夠流暢移動，達到離心機的最大生產(chǎn)能力，整條螺旋桿最末端螺距最小處被污泥覆蓋，沉渣間相對不運動。則可由公式（3.1）和公式（3.2）計算求得離心機的葉片高度取值范圍：
（3.1）
（3.2）
式中：Q —輸入物料的量Q=10 m3/h；
—Q=10 m3/h時排渣量，m3/s；
—輸入的污泥的密度，取=1.038103kg/m3；
—輸出的沉渣密度，取=1.19103kg/m3.
代入已知數(shù)據(jù)值d =349mm，=35r/min，S =80mm，可得5.7mm .
推料器柱段的葉片高實際取83mm。為了加強擠壓對輸送泥餅的效果，降低泥餅的含濕百分比，在錐段進行變高度設(shè)計葉片，逐級減小在83-60mm范圍內(nèi)從圓柱末端到斜錐形尾端，葉片與轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁母線為垂直關(guān)系。
3.3.5 推料器轉(zhuǎn)鼓的間距
一般轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)圓直徑和推料器的外圓直徑幾乎相等且在同一圓心，且必須留有3mm-5mm的配合間隙，考慮加工、裝配等情況，可能造成兩者旋轉(zhuǎn)偏心而致使直接接觸摩擦，綜合考慮取5mm.
3.4 本章小結(jié)
根據(jù)設(shè)計原則，對雙自由度臥式污水處理機的結(jié)構(gòu)形式、主要尺寸等所需要的重要參數(shù)進行了確定。確定轉(zhuǎn)鼓和螺旋推料器的基本參數(shù)，如半錐角a、脫水區(qū)長度L、轉(zhuǎn)鼓小端直徑d、螺旋的頭數(shù)ns、螺距S、葉片高度H1。對比逆流與并流、柱形與錐形的優(yōu)缺點，決定采用柱—錐形逆流方式，它相比其它方式有自己的特點，本章都作了說明。
第4章 離心機生產(chǎn)情況分析
4.1待處理物料的參數(shù)
待處理物料（污泥或懸濁液）基本參數(shù)：
污泥或懸濁液溶液質(zhì)量百分比濃度60%
顆粒直徑X=10μm（一般X＜5μm，加入絮凝劑后X=5μm~50μm）
污泥沉渣密度=1.1×103kg/m3
物料中固相部分=1.3×103kg/m3
物料中液相部分=1.0×103kg/m3
4.2 計算離心機生產(chǎn)能力
4.2.1 物料為懸濁液條件下
1.計算離心機分離因數(shù)Fr
按下式求解分離因數(shù)：
（4-1）
公式中符號含義：Fr表示離心機的分離因數(shù)
r表示轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)半徑，r＝D/2=0.225mm
n表示離心機轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速，2500r/min
求得:Fr=1572.4。
2.計算轉(zhuǎn)鼓中當(dāng)量沉降面積∑
關(guān)于的轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)簡圖見第三章第一節(jié)，按以下公式計算當(dāng)量沉降面積：
（4-2）
公式中符號含義：L12表示沉降區(qū)長度，L12=L1+L2, m
表示系數(shù)，液池深度與轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑比，=2h/D
代入已知Fr=1572.4, D=450mm ,L1=980mm，L2=370-80=290mm , 計算得：
h=40mm（與最低液池深度相符）, ∑=2453m2。
3.計算物料中固態(tài)粒子重力沉降速度Vg
關(guān)于懸浮液中固相顆粒的Vg，按以下公式（4.3）、公式（4.4）計算。
（4-3）
（4-4）
公式中符號含義：Kc代表形狀修正系數(shù)Kc=1.2
代表懸浮液動力粘度系數(shù)，單位Pa·S
表示修正系數(shù)
表示液態(tài)物料動力粘度，=0.00101 Pa·S
Cx代表懸濁液固態(tài)粒子單位體積濃度Cx=0.03
懸濁液固態(tài)粒子的單位體積濃度Cx和修正系數(shù)有線性關(guān)系，如下表所示，
表4.1 與Cx
Cx
0
0.05
0.1
0.15
—
1
0.77
0.62
0.48
—
當(dāng)Cx=0.03 時，按線性插值法取修正系數(shù)=0.86；
由各已知數(shù)據(jù)求得Vg=1.47×10-5m/s.
4.求解分離效率系數(shù)
固相與液相分離效率系數(shù)按下式計算：
（4-5）
式中：Lj表示沉降區(qū)長度的計算值，Lj=L1+0.5L2單位m.
綜上求得：=1.3kg/m3,=1.0103kg/m3,X=10μm,= 800mm,=470mm，計算得：
h=40mm, = 0.192；
5.生產(chǎn)能力Q的計算
（4-6）
代入 、Vg、，得：
h = 40mm, Q=17.2 m3/h；
4.2.2 按產(chǎn)出量求解生產(chǎn)能力
由螺旋推料器的產(chǎn)出排渣量求解生產(chǎn)能力：
（4-7）
tg(+) （4-8）
式中：表示輸送沉渣效率=0.9
S表示螺距 平均值為75mm
G表示生產(chǎn)能力
ns表示螺旋頭數(shù)，單頭ns=1
表示濕渣的容積密度 一般取1.1103kg/ m3
表示沉渣條表面與推料器軸線間的夾角=20°
r0表示排渣口處轉(zhuǎn)鼓內(nèi)半徑，單位m
A0表示沉渣條的橫截面積，單位m2
表示推料器與轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速差，=215/60=/2 （1/s）
由已知得：G=0.39kg/s=1296kg/h。
按沉渣含濕率75％算，可得每小時的進料量=12.9 m3/h，即生產(chǎn)能力。
綜上，兩方法的結(jié)果都能滿足設(shè)計要求8 m3/h-10 m3/h。
通過對生產(chǎn)效率能力各方面系數(shù)的求解，證明各部件所取的長度厚度等基本參數(shù)為合理值，滿足所要求的生產(chǎn)能力。
4.3 計算輸送沉渣的工作效率
輸渣效率由公式（4.9）～公式（4.13）計算公式如下：
（4-9）
(4-10)
(4-11)
(4-12)
(4-13)
公式中符號含義：Ep表示離心機輸送沉渣效率值
表示推力器螺旋升角，取值為5.25°
表示沉渣沿轉(zhuǎn)鼓壁流動方向與垂直于轉(zhuǎn)鼓軸線的徑向平面間的夾角
f1表示沉渣與螺旋推料器間摩擦系數(shù)，取f1＝0.3
f2表示轉(zhuǎn)鼓與螺旋推料器之間摩擦系數(shù)f2=0.3
代入已知參數(shù)S＝100mm, a = 8°，D = 450mm，解得:＝58.0°, Ep=94.6％
計算結(jié)果與參考文獻推薦值相符：＞55，Ep＞90％。
4.4 功率校核
4.4.1 計算加速物料所需功率N1
使輸入物料獲得轉(zhuǎn)速并在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑r3處輸出所需功率
按下式計算：
(4-14)
公式中字符含義：Q1表示進料流量，Q1=15 m3/h =15/3600=4.1710-3m3/s；
表示混合物料的密度 =1.02103kg/m3；
r3表示懸濁液橫截面直徑，取h=45mm，求得r3=D/2-h=0.18m；
表示轉(zhuǎn)鼓角速度 ＝2/60=322.04/S。
解得：N1=14.2kw。
按下式計算：
(4-15)
公式中字符含義：表示修正系數(shù) 一般取 =1.2
G表示按輸出沉渣求得的生產(chǎn)能力，單位kg/s
Q表示以懸濁液分離程度求得生產(chǎn)能力 單位kg/s；
r0表示轉(zhuǎn)鼓出渣口出半徑，單位m；
R2表示轉(zhuǎn)鼓左端排液出口半徑，R2=r3=0.18m.
代入?yún)?shù)，得：=7.9kw.
取兩種結(jié)果的較大值作為加速所需功率，=13.6kw.
4.4.2 計算離心機卸料功率N2
(4-16)
由KM=1.79 LG=230mm Frm=1634得：N2=2.6kw.
4.4.3 計算軸承摩擦損耗功率N3
主軸與軸承間摩擦損耗功率N3按公式（4.17）、公式（4.18）計算：
(4-17)
(4-18)
式中：f—軸承摩擦系數(shù)，滑動軸承取f = 0.05~0 .1，滾動軸承取f=0 .005~0 .02, WL—450設(shè)計選用兩個滾動軸承，取f = 0.02；
d1，d2—軸頸直徑，取d1＝d2＝110mm
p1，p2—主軸承所受載荷力，p1=p2=P/2；
e = 2R , R =0.225mm；
G0表示物料與轉(zhuǎn)鼓總重量，估得G0=382kg.
已知值全部代入得：N3＝3400w
4.4.4 計算與空氣摩擦消耗的功率N4
轉(zhuǎn)動部分與空氣接觸面積比較大的有轉(zhuǎn)鼓和物料自由表面，消耗的功率N4按下式計算：
(4-19)
公式中符號含義：rk表示空氣的重度，?。簉k=1.3kgf/m3
L表示轉(zhuǎn)鼓軸向總長度，單位m
＝
= R-h =0.16m
求得：=1.2kw.
4.4.5 離心機啟動功率的計算
離心機啟動功率按公式（4.20）計算：
(4-20)
公式中：G—轉(zhuǎn)鼓總重，估得G=278kg；
—轉(zhuǎn)鼓外半徑，壁厚15mm，=0.24m；
t—啟動時間，一般30~240s，設(shè)t = 30s.
求得：＝29.4kw.
4.4.6 計算驅(qū)動總功率
平穩(wěn)運轉(zhuǎn)：N=N1+N2+N3+N4=14.2+13.6+3.4+1.2=32.4Kw
離心機啟動運轉(zhuǎn)：N=N3+N4+N5=3.4+1.2+26.4=34.0Kw.
4.5 本章小結(jié)
本章計算校核離心機的生產(chǎn)能力、運行功率等運行參數(shù)，為在下一章求解轉(zhuǎn)鼓本身的各個參數(shù)例如壁厚、螺旋厚度、螺距、出渣形式、排液方式等等做好了參考。通過重點計算生產(chǎn)能力及理論上所需的功率數(shù)值，為離心機材料、差速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及電機的選型都提供了數(shù)據(jù)支撐。
第5章 離心機總體構(gòu)成
離心機的機械部分包括：轉(zhuǎn)鼓、螺旋推料器、雙電機、支撐架、傳感器、減震裝置、減速器及進料系統(tǒng)等。其中轉(zhuǎn)鼓、螺旋推料器和差速器為核心部件。
按代號順序;差速器；連接架；支架；出渣口；花鍵軸；進料口；出液口； 撇液管；進料管；向心泵；軸承座；左端蓋；軸承；連接架；轉(zhuǎn)鼓；螺旋；加速錐；主電機；過載保護裝置；輔電機。
圖5.1 離心機總體結(jié)構(gòu)示意圖
5.1 轉(zhuǎn)鼓總成
5.1.1 轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)分析
轉(zhuǎn)鼓的結(jié)構(gòu)設(shè)計采用柱錐分段結(jié)合的結(jié)構(gòu)，增加了離心機內(nèi)部的物料容量，增強離心機生產(chǎn)能力和澄清效果，也同時加大了長度和半徑的比值。如下圖所示。
圖5.2 轉(zhuǎn)鼓外觀圖
5.1.2 確定轉(zhuǎn)鼓鼓壁的厚度
各方面對轉(zhuǎn)鼓壁的應(yīng)力：鼓壁材質(zhì)自身的質(zhì)量、轉(zhuǎn)鼓內(nèi)物料質(zhì)量在高速回轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力引起的拉伸應(yīng)力，以及物料與鼓內(nèi)壁摩擦產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力（該力較低，不計算）。
按強度分析有公式：
（5-1）
公式中字符：
，選取兩公式中結(jié)果較小的
表示轉(zhuǎn)鼓鼓壁的厚厚度，單位m，
表示懸濁液密度，=1100kg/m3
代表鼓壁材料密度，=7850kg/m3
表示轉(zhuǎn)鼓內(nèi)流體的自由表面半徑＝(0.225-0.06)m
表示轉(zhuǎn)速，＝
R表示轉(zhuǎn)鼓內(nèi)半徑R =0.225m
表示鼓壁材料許用應(yīng)力=98MPa
表示鼓壁材料屈服極限，kg/m2
代表屈服極限下的安全系數(shù)1.8-2.6、=2.5
代表鼓壁材料強度極限，單位kg/m2
代表強度極限下的安全系數(shù)=4
轉(zhuǎn)鼓壁材料奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti，代入后：4.9mm。
按剛度分析：
(5-2)
公式中字符：R表示轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)徑R=0.225m
L表示轉(zhuǎn)鼓長度L=1.35m
n表示生產(chǎn)時轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速，n = 2500r/min
S表示轉(zhuǎn)鼓的壁厚，單位m
代表開孔削弱系數(shù)＝1
轉(zhuǎn)鼓材料奧氏體不銹鋼，求得：S=6.39mm~12.8mm。綜上，兩方法的最小壁厚值基本一樣，取壁厚最小值12mm.
5.1.3 轉(zhuǎn)鼓內(nèi)表面處理方法
可以在轉(zhuǎn)股內(nèi)壁焊接筋條，筋條和粘附在鼓壁上的污泥形成的接觸層可以有效地隔離推料器和鼓壁，避免直接偏心碰撞。再者就是在鼓壁本身設(shè)置拉槽，也能在鼓壁和推料器之間起隔離潤滑作用[12]。采用在內(nèi)表面拉槽的方式制造方便，也避免直接對推料器直徑產(chǎn)生影響。查閱文獻[17]：拉槽寬度15-20mm、拉槽深度2-3mm、拉槽數(shù)量12-24條。最終取24條拉槽，內(nèi)置拉槽寬度20mm、拉槽深度3mm。
5.1.4 設(shè)置出渣裝置
出渣口受物料持續(xù)的滑動摩擦力，容易損壞。一般可以覆蓋含有耐磨性質(zhì)的涂料對出料口保護，還能直接在口上夾持可換的耐磨襯套?！け倦x心機采用可拆換的鎢合金材料襯套形式。出渣口一般設(shè)計為沿轉(zhuǎn)鼓直徑方向傾斜向下，共設(shè)6個出渣口方便出渣。
5.2 設(shè)計螺旋推料器
5.2.1 結(jié)構(gòu)和作用
作用是將從進料倉出渣口離心出并沉降在轉(zhuǎn)鼓壁上的沉渣輸送排出，利用螺旋與轉(zhuǎn)鼓之間的差轉(zhuǎn)速來完成。結(jié)構(gòu)有左右軸頸、連續(xù)式整體螺旋葉片、進料管等。如下圖所示：
圖5.3 螺旋推料器模擬結(jié)構(gòu)圖
5.2.2 推料葉片
確定螺旋葉片形成的數(shù)據(jù)包括葉片高、整體螺旋葉片升角、螺旋頭數(shù)、葉厚螺旋和葉片間距等。只是需要確定葉片厚度，其他參數(shù)已確定或是互相推出。葉片厚度需滿足推料的強度條件和軸向推力要求，選擇厚度6mm的奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti。使用液態(tài)鎳基碳化鎢硬質(zhì)合金涂料對螺旋葉片的正面進行硬化處理，增加推料葉片的耐磨特性。
5.2.3 計算推料器承受的轉(zhuǎn)矩
沉渣對螺旋推料器施加的轉(zhuǎn)矩：
（5-3）
公式中字符：—脫水區(qū)分離因數(shù)，當(dāng)n=2485r/min時，
（5-4）
—脫水區(qū)半徑均值，==164；
—脫水區(qū)的軸向長度，==230mm；
—轉(zhuǎn)速差，＝1.48(=20r/min).
代表結(jié)構(gòu)系數(shù)，=,解得=1.79；
G代表進料秒均流量，G=0.41Kg/s.
得：M=1702Nm。當(dāng)取=20r/min時，＝1.12 ,=1242，M＝1847Nm。
5.2.4 計算推料器軸向力
推料器軸向力按式（5.5）計算：
(5.5)
式中：、、、、同上：
求得：= 4261N。
5.2.5 求推料器壁厚
物料在轉(zhuǎn)鼓中轉(zhuǎn)動過程中，對推料器壁施加轉(zhuǎn)矩；推料器受自身質(zhì)量的產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動慣性的影響產(chǎn)生離心力（較?。?。主求扭轉(zhuǎn)強度和剛度。
按強度計算：
(5.6)
(5.7)
(5.8)
式中：—額定最大轉(zhuǎn)矩，=2800Nm；
—材料許用應(yīng)力，奧氏體不銹鋼1Crl8Ni9Ti，取=100MPa。
得：d169mm，則壁厚>(D-d)/2=3.1mm。
按剛度計算時：
(5.9)
(5.10)
式中：G表示剪切彈性模量G＝80GPa
代表允許扭轉(zhuǎn)角度=1°/m
代入相關(guān)參數(shù)得：d168.8mm，則壁厚＞( D-d )/2 =1.4mm。
本機實際取8~10mm。
5.3差速器部件
本機采用2K—H型行星齒輪差速器。
圖5.3 2K—H型行星齒輪差速器傳動機構(gòu)簡圖
由二級行星齒輪機構(gòu)構(gòu)成，差速器的外殼與轉(zhuǎn)鼓固定聯(lián)結(jié)，內(nèi)齒圈Bl 、B2與差速器外殼上的齒輪嚙合，主電機皮帶輪與差速器外殼相連，轉(zhuǎn)鼓的運動就直接由主電機控制。花鍵輸出軸2連接螺旋卸料器軸，左端一級中心輪被4皮帶輪間接驅(qū)動，中間連接著輸入軸，4皮帶輪還被5離合器控制，最終配合行星輪架以及右側(cè)中心輪把運動傳遞到二級行星輪，起進一步減速效果，輸出軸2與螺旋推料器相連。
5.3.1 行星差速傳動的特點
1、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、傳遞功率大、承載能力高
2、傳動比大
3、傳動效率高
4、運動平穩(wěn)、抗沖擊和振動能力較強
5.3.2 差速器齒輪主要尺寸的確定
1、確定結(jié)構(gòu)形式
根據(jù)差速器的設(shè)計要求，輸出轉(zhuǎn)速差n=10~35r/min,以此為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。內(nèi)齒輪輸入轉(zhuǎn)速=2500r/min,那么=2500/35=70，故要求傳動比i>70。考慮到行星傳動的特點，選擇兩級2K—H串聯(lián)行星傳動，其中兩個內(nèi)齒圈固聯(lián)。
2、行星輪的數(shù)目np，取np =3。
3、載荷不均衡系數(shù)
采用行星輪油膜浮動，載荷不均系數(shù)取=1.15。
4、配齒計算
⑴、一級傳動：中心輪=17，行星輪=79，內(nèi)齒輪=175，模數(shù) =2 。
中心輪 節(jié)圓 d=17×2mm=34mm
齒頂圓 =[34+2×2×1]mm=38mm
齒根圓 =[34-2×2×(1+0.25)]mm=29mm
行星輪 節(jié)圓 d=79×2mm=158mm
齒頂圓 =[158+2×2×1]mm=162mm
齒根圓 =[158-2×2×(1+0.25)]mm=153mm
內(nèi)齒輪 節(jié)圓 d=175×2mm=350mm
齒頂圓 =[350-2×2×1]mm=346mm
齒根圓 =[350+2×2×(1+0.25)]mm=355mm
①鄰接條件
齒頂圓之間保留間隙保證相鄰兩個行星齒輪不相碰，。
（5.11）
—為行星輪數(shù)目。
代入各齒數(shù)=3.1>=3，符合鄰接條件。
②裝配條件
三個行星齒輪的齒數(shù)必須符合和中心輪不錯位的正確嚙合，也必須都能正常裝配進去。裝入一個行星輪，使其與兩個中心輪正確嚙合，這樣兩個中心輪的相對位置就可以被確定，按照鄰接條件，另外兩個齒輪也就能正常裝入了，即
（5.12）
只要滿足上式即可，代入各齒數(shù)值，M=64為整數(shù)，滿足裝配條件。
⑵、二級傳動：中心輪=22，行星輪=47，內(nèi)齒輪=116，模數(shù)=3mm。
中心輪 節(jié)圓 d=22×3mm=66mm
齒頂圓 =[66+2×3×1]mm=72mm
齒根圓 =[66-2×3×(1+0.25)]mm=58.5mm
行星輪 節(jié)圓 d=47×3mm=141mm
齒頂圓 =[158+2×3×1]mm=164mm
齒根圓 =[158-2×3×(1+0.25)]mm=150.5mm
內(nèi)齒輪 節(jié)圓 d=116×3mm=348mm
齒頂圓 =[348-2×3×1]mm=342mm
齒根圓 =[348+2×3×(1+0.25)]mm=355.5mm
①鄰接條件
將=22，=47代入公式（5.11）
=3.98>=3
滿足鄰接條件。
②裝配條件
將=22，=116代入式（5.12）
為整數(shù)，故符合裝配條件。
5.3.3 差速器齒輪強度的校核
差轉(zhuǎn)速計算：
(5.13)
(5.14)
公式中字符含義：表示差轉(zhuǎn)速
i代表差速器速比i=72
N表示轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速
表示螺旋推料器轉(zhuǎn)速
表示輔電機輸入轉(zhuǎn)速
在脫水離心過程中，差轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的程度決定產(chǎn)出的效果。速比若是比較大，通過差速器縮小主輔電機轉(zhuǎn)速波動i倍，差轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定也就由速比決定了。假如將轉(zhuǎn)鼓與推料器由主電機輔電機分開各自連接控制，很難保證兩者同時高轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)運動還能有一個比較恒定的小轉(zhuǎn)速差。
螺旋推料器在物料離心脫水時承受的轉(zhuǎn)矩比較大，計算后最大值超過2500Nm，主輔電機承受的轉(zhuǎn)矩相對推料器可以忽略不計，功率為11kw輔電機，它的負載額定扭矩=70Nm。能線性比例傳遞力矩也是差速器作用之一。行星輪差速器力矩關(guān)系分析如下圖所示。
圖5.4 所受力矩矢量示意圖
2K—H型行星齒輪差速器傳動效率非常高，所有傳動遵循所有平衡關(guān)系式，傳動損耗低到可以忽略不計。符合公式（5.15）、公式（5.16）：
(5.15)
(5.16)
公式中字符含義：表示外殼輸入力矩
代表輔傳動軸輸入力矩
代表輸出的驅(qū)動力矩（驅(qū)動螺旋推料器的力矩）
代表外殼轉(zhuǎn)速
代表輔傳動軸轉(zhuǎn)速
代表輸出轉(zhuǎn)速
聯(lián)立公式（5.15）、公式（5.16）得：=/i, =(i-1)i。若推料力矩為2800Nm，傳動比i=72，輔傳動軸上承受扭矩是38.9Nm。差速器的使用使離心機整體封閉功率傳遞，平衡內(nèi)部摩擦力矩，避免功率大量損失，使機器結(jié)構(gòu)間緊湊減小整體重量使整體靈活傳動，。
當(dāng)離心機工作轉(zhuǎn)速2400r/min時，驅(qū)動功率：
N = M/72 (5.17)
據(jù)推料力矩的計算結(jié)果，可得：M=585kw。采用差速器形成功率閉環(huán)后n=2500r/min時，驅(qū)動功率：
N = (5.18)
求得=4.86kw。
本機選用傳動比i=72的2K—H型行星齒輪差速器，。
5.4出渣部位設(shè)計
出渣倉在轉(zhuǎn)鼓錐形段末端和差速器之間，收集甩出的沉渣。為避免影響出渣通暢并滿足高速回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)鼓的平衡，出渣口的外圓柱面上需設(shè)置2個對稱螺釘固定在轉(zhuǎn)鼓出渣口端的外圓面上的傾斜一定角度的鎢合金耐磨材料刮刀。
5.5 排液裝置
排液裝置設(shè)在轉(zhuǎn)鼓的大端，作用是從出液口排出分離液。在出液口加向心泵，液體可經(jīng)向心泵把物料的動能轉(zhuǎn)化為壓力能。為避免分離液溢出，出液倉也設(shè)密封結(jié)構(gòu)，并留排氣通道。如圖5.6所示。
圖5.5 向心泵流道示意圖
5.6 設(shè)計支撐旋轉(zhuǎn)部件
轉(zhuǎn)鼓兩端與機架接觸承重部分加深溝球軸承;螺旋推料器兩端與轉(zhuǎn)鼓之間，小端用深溝球軸承支承，大端采用兩個背對背安裝的角接觸球軸承支承,機架與輔驅(qū)動軸放置可移動的深溝球軸承。設(shè)計擋油密封與注油通道。機架和其它部件之間加隔震裝置，外部設(shè)置玻璃鋼保護罩。
5.7轉(zhuǎn)鼓部件材料選擇
轉(zhuǎn)鼓各個端蓋使用采用第一欄不銹鋼材料 ，鼓腔用第二種不銹鋼材料制作，部分參數(shù)如下表所示。
表5.1 不銹鋼材料及力學(xué)參數(shù)
材料
密度
Kg/m3
彈性模量
MPa
泊松比
強度極限
MPa
屈服極限
MPa
1Cr13
7.8×
2.0×
0.28
450
390
1Cr18Ni9Ti
7.8×
2.0×
0.28
520
205
5.8 校核螺釘參數(shù)
左端蓋和轉(zhuǎn)鼓圓柱段使用12個M10×60螺栓連接，每個承受的最大扭矩為2400Nm，柱形段和錐形段用12個M10×60螺栓連接承受的最大扭矩為240Nm，錐形段和右端蓋通過10個M10×30螺釘連接，幾乎不受扭矩。
計算每個左端蓋和柱段連接的螺栓所受的橫向載荷：
（5.19）
式中：—轉(zhuǎn)鼓右腔體右端的扭矩，=1800N·m；
m —連接螺釘個數(shù)，m=10；
r —連接螺釘距扭轉(zhuǎn)中心的距離，r=0.148m。
代入?yún)?shù)計算得平均橫向載荷：R =1216.22N。
在各連接部件不相對滑動的前提下，所確定的預(yù)緊力和螺釘?shù)膽?yīng)力，可由公式（5.20）、公式（5.21）計算：
(5.20)
(5.21)
式中：—可靠性系數(shù)=1.1~1.3；
f 便是接觸面摩擦系數(shù)f=0.06~0.55，以實際情況確定；
表示螺釘?shù)挠嬎忝娣e，=5.8×。
擰緊螺紋副不滑動的力矩：
(5.22)
式中：d—螺釘公稱直徑，d=1.0×m；
通過計算，=1.3、f=0.15時，要保證轉(zhuǎn)鼓左端蓋和左腔體結(jié)合面不發(fā)生相對滑動，P0>3206.34N，平均應(yīng)力170.49MPa，轉(zhuǎn)鼓組件的連接螺釘應(yīng)選用4.6級以上、T>15.2N·m。
5.9選擇電機
根據(jù)驅(qū)動功率的計算分析，離心機平穩(wěn)運行時驅(qū)動總功率為20.8kw，離心機啟動運轉(zhuǎn)時驅(qū)動總功率31kw。離心機需要長時間運轉(zhuǎn)，且可能存在功率波動，而驅(qū)動電機不宜長期工作在額定功率狀態(tài)，離心機驅(qū)動總功率應(yīng)配置在35kw以上。
在電機功率選型時，輔電機的功率可根據(jù)差速器的額定扭矩來選擇。按下式計算：
（5.23）
公式中符號含義：N表示輔電機的功率 單位kw
M表示差速器的額定扭矩 單位Nm
N表示輔電機最高轉(zhuǎn)速，Nmax=2500r/min
i表示差速器傳動比，i=72
代入計算得：N>10kw。輔電機選用11kw的4級變頻調(diào)速電機YVP160M。
根據(jù)相關(guān)文獻[8]所做的分析和推導(dǎo)，離心機在工作過程中，離心機的所有功率消耗全部需要由主電機提供驅(qū)動，主電機功率需大于31kw，使用37kw的4級變頻調(diào)速電機YVP225S。主電機采用傳動比為 1:1.5的皮帶輪傳動方式，輔電機采用1:1的皮帶傳動方式。
5.10 本章小結(jié)
本章通過參考有關(guān)離心機的相關(guān)資料，同時查閱有關(guān)手冊、圖冊等資料后，對轉(zhuǎn)鼓的結(jié)構(gòu)、壁厚、內(nèi)表面處理方法進行了確定。設(shè)計出了出渣口、進料倉和排液裝置。同時，像螺旋推料器、差速器等重要零件的設(shè)計過程更是作了詳細說明，并對需要驗算的地方作了強度驗算。最后，像旋轉(zhuǎn)支撐、材料、螺栓強度驗算等本章也有說明。
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謝 辭
經(jīng)過半年的努力學(xué)習(xí)研究，畢業(yè)設(shè)計在一次又一次的改進后終于完成了。從最開始的選題、定題，做了大量的前期準(zhǔn)備工作，查閱文獻資料、閱讀相關(guān)圖書以及觀看其工作視頻，一步步了解污泥脫水離心機的構(gòu)造，學(xué)習(xí)相關(guān)的知識，負載確定后逐漸設(shè)計出離心機的各個部件，這其中也經(jīng)歷過很多難題，遇到很多知識盲點，畢業(yè)設(shè)計就是一次對大學(xué)生涯學(xué)習(xí)成果的驗證，對于我來說顯然是做得還不夠。
此次我畢業(yè)設(shè)計的選題不只是為了一紙畢業(yè)文憑，更重要的是能夠?qū)W(xué)到的知識付諸實踐。離心式污泥脫水機是一類很好的環(huán)保型實用機械，我希望通過我的研究能讓更多的人去了解去接觸開發(fā)，為污水處理事業(yè)盡微薄之力。
畢業(yè)設(shè)計的結(jié)束就意味著和同學(xué)老師的分別，其中滋味五味雜陳。有對老師的感恩之心，感謝老師四年以來的不辭辛苦的諄諄教導(dǎo)，尤其感謝畢業(yè)指導(dǎo)咸老師對我的指導(dǎo)和督促；還有四年以來同學(xué)之間建立的深厚情誼，同學(xué)之間的互相幫助也令我難以忘懷，仿佛這一切還在昨天。
祝：老師身體健康事業(yè)順利，同學(xué)們未來可期?。?！
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