卧式螺旋离心机设计计算说明书(毕业设计)

2026/4/27 20:55:38

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、表面硬度高(如喷涂碳化钨和钴混合粉末时硬度为1300)、光洁度好、加工温度低(一般在200℃以下),故螺旋变形小。

c.采用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。 内筒的主要作用是接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,可以采用多种设计方案。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离。目前,有一些国外专利就内筒的设计做了专门的探讨。

螺旋与转鼓绕同轴同向旋转,但两者有一个转速差。采用正转差率时,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,有利于沉降分离。而采用负转差率时,有利于沉渣输送,而且可以减少由减速器传送的功率,所以现在螺旋沉降离心机多采用负转差速的左螺旋[21]。 1.2.2.3差速器

差速器是卧式螺旋离心机中最复杂而又极为重要的传动部件,其性能和质量往往决定着整个机器的工作能力和可靠性。要设计出体积小、重量轻、可靠耐用、效率高的差速器,就必须正确选择传动类型,精确合理进行结构设计和强度计算,精密制造齿轮、行星轮轴承和转臂等主要构件,并进行严格的动平衡[22]。

常用的差速器有两类:

(1)摆线针轮行星差速器(如下图)

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

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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,结构较简单紧凑,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,如下图:

图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)H2一第二级转臂(二级系杆)

b1一第二级太阳轮b2一第二级内齿圈

这类差速器有多种结构形式,其中普遍应用的是双级2K-H结构。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,第二级传动的转臂H2与螺旋相联。渐开线行星齿轮差速器属多分流对称结构的传动装置,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能力大和内齿轮内的空间可以利用,使结构比较紧凑。因此这类差速器的承载能力大、体积小、重量轻、传动比大、噪声小、便于维修等优点,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,两种差速器都具有一定的优点,从长期的使用情况来看,渐开线行星齿轮差速器更具有优势。其使用更加可靠,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。比如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,具有一定的局限性[23]。

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1.2.2.4主轴及支承

主轴是离心机的重要部件之一,确定其几何尺寸及结构时,不但要考虑强度和刚度的要求,还要考虑震动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;主要结构参数为: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?,以及输料螺旋的螺旋头数和螺距等[25]。螺旋卸料沉降离心机参数范围:

转鼓直径:160mm~1600mm 转鼓半锥角:5°~18° 固相粒度:0.005~2mm

液池深度与直径比值:0.05~2 转鼓长径比:1~4.2

差转速:转鼓转速的0.2~±3% 悬浮液固相浓度:1~50%

生产能力: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结构参数主要有如下方面:

(1)转鼓的基本参数 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,因为这可以避免产生回流现象,以便顺利排渣,但是转鼓的锥角越小卧螺沉降式离心机的沉降面积越小,使用效率也就越低。据有关文献报道,对较难脱水的物质取??60?80,容易脱水物质取??100?180,本设计取??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,有利于减少分离液中含固量,但液池深度过大(即溢流口径过小),沉降区长度明显增加,使干燥区长度减小,沉渣在干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?=2hD?0.1?0.3,综合考虑离心机本身调节液位的难易程度,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)在最大液池深度的情况下,仍有较好的脱水效果,需保证最大液池深度的情况下有一定的干燥区长度。干燥区长度的确定与最大差转速和干燥段的螺距有关,具体根据设计要求确定[26]。

(2)差转速

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提高差转速将使转鼓的排渣能力增加。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,难分离的物料一般采用单头螺旋;需要产量大又易分离的物料,多采用多头,但母液含固量会增加,在污水处理行业,一般采用单头螺旋。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,运转平稳,并且双头螺旋有较高的沉渣输送能力。脱液型螺旋卸料沉降离心机一般采用双头螺旋,而澄清型离心机大都采用单头螺旋[28]。

(4)固体和液体在转鼓内的流动方式 对于澄清型螺旋卸料离心机,当条件相同时并流式离心机的生产能力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,维修方便。 b.应用范围广。它能完成下列分离过程:

1)固相脱水 对易分离物料,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,在过滤离心机上分离效果很差,甚至无法分离;用螺旋离心机能完成该分离过程。

2)液相澄清 它对液相的澄清效果虽然不如分离机,但是可获得比分离机干

得多的沉渣,而允许的悬浮液固相浓度比分离机处理的高得多。

3)可分离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 离,但是当固相是可压缩的物料或滤布清洗、再生有困难时,只有依靠这种结构上稍加改进的离心机进行分离。

4)液-液-固分离 固相含量大于14%的液-液-固混合物,在碟式分离机上就难

以分离。一般分离这种物料要先进行液-固分离,再进行液-液分离。然而,用卧螺离心机可以直接把固相和轻、重液相一次分离。

5)粒度分级 通过卧螺离心机可将固相按颗粒大小进行分离 c.对物料的适应性较大,能分离的固相粒度范围较广,并且在颗粒大小不均匀

的条件小,能照常分离的很好。能适应各种浓度悬浮液的分离,浓度的波动不影响分离效果。

d.结构紧凑、易于密封,某些机型能在加压和低温条件下操作。

e.单机生产能力大(当量沉降面积可达10000平方米,生产能力可达190立方

米/时),分离质量比较高,操作费用低,占地面积小。

(2)缺点:

a.沉渣的含湿量一般比过滤离心机稍高,大致与真空过滤机相等。 b.沉渣的洗涤效果不好。

c.结构比较复杂,造价较高。

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