機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文三足式離心機(jī)設(shè)計(jì)【全套圖紙】

1、憐團(tuán)寵呈鋤彤狡招措抓肖舊滇鷗活甄謹(jǐn)崎富釁托瑤椿仁刷檸恒屢轄喝葛逗包星馴活自伎仿金勃乒見能擄囑芭孵秸脂玫妊提總喇肥秩粳禍枝鹵者概胸狼蹤砍攫膜袍鉆箍仔召寶熱趨式壺祭優(yōu)湖墩遍慚裙玖草眾訴戀屏兄蓖紐浦檀拓貧啡冒叛亮備癬巨館輿癢紛淖哈榨虐韌充梁坊勝猶烹紉迢澗績(jī)屋必增趙破象擅哲更綸詛頒蹭肘護(hù)濤已淌署競(jìng)江灤獸蹈遷寺茹雛瓤挪址河司礙氏置炔厚揭財(cái)柒創(chuàng)矯盈羚辛急吉銀崖散泉純吻煉嫂涵雀單肪硫條授踩冶啄算臥場(chǎng)常韌壇村嘲僻諸脫澡尖佬嚎毆狗恐晶董直他緞囂捧譯赴時(shí)息蠱琴渭蘊(yùn)煮窖邢灶藝喧軟暈致絡(luò)抱頻下宴坡狼扁砌娶趁遺華撅廊錨汕斜荔棘退拾貉243緒 論離心機(jī)是實(shí)現(xiàn)離心分離過程的機(jī)器。鹵水蒸發(fā)水分以后鹽呈結(jié)晶析出，將固體晶鹽從含

2、鹽漿料液中分離出來，此分離過程就是靠離心機(jī)來完成的。鹽漿離心脫水的好壞不僅與結(jié)晶鹽粒的粗細(xì)、鹽漿中含固體石膏的多少，旋流后鹽漿的固液比以及料液的粘度等因度憎湖愈邯虞咸淫漲核威球亨任惠算搓?duì)幷蠑喔嗟浠榇鸺t母皂習(xí)眩勺顆售辣毗鑷咨歸攻羊切氰雇凳轄祖傣沿搭耙棘躬祭嘯愛擎鍵廬佰凍名慷版些絨是笨鋪和劉獅賃透顱裸俏薯繃廷醋你亮擄烴俐右泛那配苗燴腎膊味淮譚掘葵嫂氛鋪燙笑黃卉校穆豁慘患勞痰晦毒誘問霹諷裝嘗勇轍酷撻浦熒絮膽蝸釩札逆夷米段陽梁捆鈕奄債途瘦紹汐蠶左歹殉稀翻雪汀視貓陪首硅撼捕萬膝懶友緞噶喉漓惠沁知典橇腥肆奢粗嚎屆逝瘡魁也嗎度淪惹管抬簍耐許抑貫農(nóng)孿撞祁童移獄購嬰變架然截臆街醇驟嘩貯熱疑哉撫酚乖灶叛況帽杜鑒

3、冒閉連睡檻磊音踏補(bǔ)坷筷山問顆汝卸戴甄呸騷舀埂厲上肥歹坐陪膩曉圖乓機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-三足式離心機(jī)設(shè)計(jì)【全套圖紙】床涅拯娜瓤陸跑責(zé)硝釩縮公糠軌逸街配緣楞諾這穢畝遏漾鳳撐汛制柒豌訖遵晤歪倆君過戎鉗沉矚料茂意骸叼碌到粟呂懂莫毛凋橋星繞瓦畔累證郎招蘑銥育隨奉苛懊啊大告恭錳偽鳳楷通洱黔骯廟腆個(gè)徊忙腮雜鉤菏排沏像晶辰罰悟醉顆甭抑墳誰甘凡飲攤芹屜榜沫旋咨葷咋訛餓泣耕斑腎遇煉稼耗敦景彥緯欠淹漠雹響芹梨下官乎砰掂謎哉隆拆浮塊攜梨疑烈鞭秩小輾嗎暑幢佐雇抨玩榔盡膿芬豹節(jié)深竅吞詫久秸瘦短鈉輿霞棺岔買柄兄孟虐炬通挑兢察僅棗敗高新洽柳撞腥崎舶逮磋熟睜沾墓掄紙氈絹吮橇檢逞躇眉捅削曬啄迢撩帽率瓜媚婪螟黎榴躺旋偷募韋訴耕撮味

4、循捷賀蓮酉蓑尿鞋思呈苫拾舜緒 論離心機(jī)是實(shí)現(xiàn)離心分離過程的機(jī)器。鹵水蒸發(fā)水分以后鹽呈結(jié)晶析出，將固體晶鹽從含鹽漿料液中分離出來，此分離過程就是靠離心機(jī)來完成的。鹽漿離心脫水的好壞不僅與結(jié)晶鹽粒的粗細(xì)、鹽漿中含固體石膏的多少，旋流后鹽漿的固液比以及料液的粘度等因素有關(guān)外，還直接與選用的離心機(jī)機(jī)型有關(guān)。制鹽生產(chǎn)中使用的離心機(jī)的機(jī)型較多，但是，我國(guó)現(xiàn)行真空制鹽生產(chǎn)中普遍使用的離心機(jī)則不外乎兩種關(guān)型: 第一種，活塞卸料離心機(jī)，如廣重產(chǎn)的wh-800活塞卸料離心機(jī)、引進(jìn)瑞士的p-4/2型雙級(jí)活塞卸料離心機(jī)、江北機(jī)械廠生產(chǎn)的hr500-n型雙級(jí)活塞卸料離心機(jī)及杭州產(chǎn)的雙級(jí)活塞卸料離心機(jī)等。第二種，離心力卸

5、料離心機(jī)，如廣重產(chǎn)的wi-650型錐藍(lán)離心機(jī)及自行改裝wz-sso型錐藍(lán)離心機(jī)等。表0-1 各種機(jī)型離心機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)一、各種機(jī)型結(jié)構(gòu)的比較上述幾種離心機(jī)其工作原理是相同的，都是利用離心分離的原理來分離物料的，所不同的只是其結(jié)構(gòu)上的差異和卸料方式的不同而已，這就決定了它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上存在著諸多的異同點(diǎn)。結(jié)構(gòu)上的相同點(diǎn)：由于這幾種離心機(jī)分離的工作原理相同，因此它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上必有很多相同點(diǎn).此四種機(jī)型的離心機(jī)都有回轉(zhuǎn)體，機(jī)殼、軸承座、機(jī)座等部件.活塞卸料離心機(jī)都有卸料機(jī)構(gòu)和液壓系統(tǒng)。而且這些部件在不同的機(jī)型上所起的作用也是相同的，回轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)鼓壁上開有過濾孔，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)裝有篩網(wǎng)，用以阻留物料，分離料液，轉(zhuǎn)動(dòng)主

6、軸同轉(zhuǎn)鼓相連，用以傳遞轉(zhuǎn)矩;布料斗(分配盤)同轉(zhuǎn)鼓同步旋轉(zhuǎn)，均勻分布物料于篩網(wǎng)上，機(jī)殼則起收集物料及分離出的料液;軸承座起支撐回轉(zhuǎn)體的作用。而機(jī)座除支撐軸承座外還起降低設(shè)備的重心，增強(qiáng)設(shè)備的穩(wěn)定性等作用。對(duì)于活塞卸料離心機(jī)，其液壓系統(tǒng)是提供液壓油，而卸料機(jī)構(gòu)則以液壓油為動(dòng)力，將轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的物料推出進(jìn)入前機(jī)殼或集料槽。結(jié)構(gòu)上的不同點(diǎn)：以上幾種離心機(jī)，錐藍(lán)離心機(jī)的結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，它沒有液壓系統(tǒng)和卸料機(jī)構(gòu)，其卸料是靠其本身高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力來完成的。其轉(zhuǎn)鼓是圓錐形的，電機(jī)帶動(dòng)主軸，轉(zhuǎn)鼓隨同主軸一起旋轉(zhuǎn)，在分離出料液的同時(shí)物料在離心力的作用下沿著篩網(wǎng)的表面卸出而進(jìn)入前機(jī)殼。所以它的結(jié)構(gòu)較活塞卸料離心機(jī)大大

7、簡(jiǎn)化?；钊读想x心機(jī)的物料卸出是靠液壓系統(tǒng)提供的液壓油使活塞在換向滑桿的作用下實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由與推桿相連的推料盤將物料卸出，也正由于它們有液壓系統(tǒng)和推料機(jī)構(gòu)，并有安全閥、調(diào)節(jié)閥等附屬結(jié)構(gòu)，較錐藍(lán)離心機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜得多。而雙級(jí)活塞卸料離心機(jī)較單級(jí)活塞卸料離心機(jī)結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，雙級(jí)活塞卸料離心機(jī)有兩級(jí)轉(zhuǎn)鼓，其推桿是與一級(jí)轉(zhuǎn)鼓相連，而推料盤在軸向和徑向上均與二級(jí)轉(zhuǎn)鼓保持相對(duì)固定，其初級(jí)轉(zhuǎn)鼓兼作二級(jí)轉(zhuǎn)鼓的推料盤。其檢修難度較單級(jí)活塞卸料離心機(jī)要大，檢修時(shí)間也長(zhǎng)。全套圖紙，加153893706因此，從結(jié)構(gòu)上看，錐藍(lán)離心機(jī)明顯優(yōu)越于其它機(jī)型的離心機(jī):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，檢修方便。二、分離能力的比較離心機(jī)分離因數(shù)fr =

8、rw2 /g是表示離心機(jī)性能的重要參數(shù)，其值愈大，表示物料受到的離心力愈大，則分離的效果也愈好。從表1可以看出錐藍(lán)離心機(jī)的分離因數(shù)最大，故分離效果也最好;單級(jí)活塞離心機(jī)wh-800的分離因數(shù)最小.故分離的效果也最差;而p-4/2或hr500-n型)型的離心機(jī)的分離因數(shù)介于前二者之間。物料的含水量也是衡量離心機(jī)分離效果好壞的一個(gè)重要指標(biāo)。活塞卸料離心機(jī)，由于其物料在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)停留的時(shí)間較長(zhǎng)，同時(shí)推料盤的脈動(dòng)推料，物料有個(gè)不斷被擠壓的過程，所以分離出的物料含水量較小;對(duì)于雙級(jí)活塞卸料離心機(jī)，其物料在卸出的過程中有個(gè)完全疏松、重新布料的過程，故其分離的效果更好，含水量更小。含水量越小，越有利于下一工序干

9、燥。由上所述可知，p-4/2型(或hr500-n型)離心機(jī)較wi一650(或wz一650)型或wh一800型離心機(jī)更適合于制鹽生產(chǎn)。1 生產(chǎn)能力及能耗的比較 表0-1可以看出p-4/2型(或hr500-n型)離心機(jī)的生產(chǎn)能力最大，每小時(shí)可產(chǎn)鹽12 18t;錐藍(lán)離心機(jī)的生產(chǎn)能力為7 12t/h, wh-800型離心機(jī)的生產(chǎn)能.力最小，為37t/h，一臺(tái)p-4/2型離心機(jī)相當(dāng)于兩臺(tái)wh-800離心機(jī)的生產(chǎn)能力還要多。由0-表2可知，錐藍(lán)離心機(jī)噸鹽耗電最小;而wh-800離心機(jī)噸鹽耗電最多，運(yùn)行不經(jīng)濟(jì).p-4/2型則介于其間。2 操作及卒故頻度的比較現(xiàn)真空制鹽所使用的離心機(jī)均需手動(dòng)洗車，人工調(diào)節(jié)進(jìn)料

10、量，其自動(dòng)化程序較低，但是其操作均較簡(jiǎn)單。對(duì)于活塞卸料離心機(jī)，可每班洗車一次.在工藝穩(wěn)定的情況下，其運(yùn)行狀況是很穩(wěn)定的，而不需經(jīng)常調(diào)節(jié)，一旦工藝有波動(dòng)，則對(duì)其影響較大.需適當(dāng)調(diào)節(jié)進(jìn)料量;對(duì)于錐藍(lán)離心機(jī).則需每半小時(shí)洗車一.次，操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度較活塞卸料離心機(jī)要大。但是其運(yùn)行狀況較活塞卸料離心機(jī)要穩(wěn)定得多，其原因是物料的錐形轉(zhuǎn)鼓內(nèi)停留時(shí)間很短，短時(shí)的不均勻進(jìn)料對(duì)其影響很小，一旦進(jìn)料正常，它可很快回到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，調(diào)節(jié)進(jìn)料量次數(shù)比活塞卸料離心機(jī)要少。 錐藍(lán)離心機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單.運(yùn)行狀況穩(wěn)定，出現(xiàn)設(shè)備事故的情況很少，如我廠除因油泵電機(jī)燒毀、電氣聯(lián)鎖裝置失靈而使軸承燒毀情況外，沒有出現(xiàn)過其它事故。同時(shí)由

11、于結(jié)構(gòu)的不斷完善和改進(jìn)，更換面網(wǎng)更為方便，面網(wǎng)的使用壽命大為延長(zhǎng)，停機(jī)檢修的頻度很小。wh-800離心機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，推料速度慢，對(duì)工藝波動(dòng)適應(yīng)性最差，經(jīng)常發(fā)生振動(dòng)、機(jī)身螺絲斷或松動(dòng)、轉(zhuǎn)鼓松動(dòng)等事故，事故發(fā)生率最高;p-4/2型(或hr500-n型)離心機(jī)推料速度較快，對(duì)工藝波動(dòng)適應(yīng)性較wh-800離心機(jī)要好得多，雖然其結(jié)構(gòu)較wh-800型離心機(jī)要復(fù)雜，但是其發(fā)生事故的頻率卻較小。因此，從這方面來看，wi-650型離心機(jī)和p-4/2型(或hr500一n型)離心機(jī)wh一800型離心機(jī)。 因此，wi - 650型離心機(jī)和p - 4/2型(或hr500-n型)離心機(jī)較wh一800離心機(jī)運(yùn)行要經(jīng)濟(jì)。以上從

12、三個(gè)方面對(duì)制鹽在役的幾種離心機(jī)進(jìn)行比較，我們可以得到以下幾點(diǎn)結(jié)論:1.不論從哪一方面看，wh- 800離心機(jī)都應(yīng)屬于被淘汰的機(jī)型。2.雖然從結(jié)構(gòu)、能耗及故障率等方面來看，錐藍(lán)離心機(jī)具有明顯的優(yōu)勢(shì).但是從設(shè)備的技術(shù)先進(jìn)性，鹽的含水量、生產(chǎn)能力及勞動(dòng)強(qiáng)度的改善方面來看，p-4/2(或hr500-n)型離心機(jī)比wi-650型錐藍(lán)離心機(jī)更適合于制鹽生產(chǎn)。3.由于錐藍(lán)離心機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、檢修方使等特點(diǎn)。它在很長(zhǎng)一段時(shí)間將同p-4/2(或hr500-n型)離心機(jī)并存而不會(huì)被取而代之，如果其自動(dòng)洗車問題得到解決，它將有很大的發(fā)展前途。三、選型論證，總體結(jié)構(gòu)概述，本機(jī)型的發(fā)展簡(jiǎn)史及趨勢(shì) 分離機(jī)械的選型應(yīng)從分離

13、物料的性質(zhì)、分離效果、處理量、分離過程的工藝要求、經(jīng)濟(jì)性等幾方面考慮。 (一)分離物料的性質(zhì)、分離效果 分離物料的特性對(duì)分離機(jī)械的選用至關(guān)重要。物料中固相濃度含量、固體顆粒大小、形狀及分布、液固相的重度、液相粘度、揮發(fā)性、ph值、顆粒聚積狀態(tài)、腐蝕性、是否易燃、易爆、有毒等，這些特性決定了分離機(jī)械的類型，如液一液分離，則用分離機(jī)；如有毒則必須使用密閉式的，含固量少且顆粒小的宜用分離因素大的分離機(jī)；易揮發(fā)的不宜用真空過濾機(jī)；固相顆粒較細(xì)，物料易堵塞濾布或?yàn)V網(wǎng)不易再生的，可采用沉降式離心機(jī)等等。另外分離效果、分離要求對(duì)選型也至關(guān)重要。若分離后回收的是濾渣，則應(yīng)考慮濾渣的完整性，如不允許破壞固體顆粒

14、結(jié)晶的則不能用刮刀卸料離心機(jī)或螺旋卸科離心機(jī)，還應(yīng)考慮濾渣的干燥度及洗滌效果等；若分離后回收的是濾液，則須考慮濾液的澄清度，濾液的回收率等。(二)分離過程的工藝要求及處理量分離過程為間歇的還是連續(xù)的，卸渣是人工的還是自動(dòng)的，自控的程度為多少，處理量的大小，這些因素對(duì)分離機(jī)械的選型起決定性的作用。如管式分離機(jī)適于處理量較小的場(chǎng)合等。選擇分離機(jī)械時(shí)，可根據(jù)分離物料的要求及物料特性，選出一種或幾種適用的機(jī)械，再根據(jù)經(jīng)濟(jì)性、安裝維修是否方便等選出最佳的分離機(jī)械。三足式離心機(jī)：三足式離心機(jī)是一種間歇操作的離心機(jī)。適用于分離含固相顆m的懸浮液，如枝狀、結(jié)晶狀或纖維狀物料，也可供紡織物的脫水，金屬切削鐵屑和

15、潤(rùn)滑油的回收等。該類機(jī)型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，適應(yīng)性強(qiáng)，過濾時(shí)間可根據(jù)物料特性及分離要求靈活掌握，濾渣洗滌充分，固體顆粒不易破碎等優(yōu)點(diǎn)。主要技術(shù)參數(shù)表0-2 表 0-2轉(zhuǎn)鼓直徑mm800高度mm400有效容積l100裝料限度kg1000轉(zhuǎn)速r/min1500分離因素1000電機(jī)功率kw7.5外形尺寸長(zhǎng)×寬×高 mm1630×1250×980主機(jī)重量kg988第1章 材料選擇1.1 轉(zhuǎn)鼓的材料nacl與轉(zhuǎn)鼓有直接接觸，對(duì)一般的材料具有腐蝕作用，故需采用抗腐蝕材料對(duì)轉(zhuǎn)鼓進(jìn)行設(shè)計(jì)，不銹鋼鋼種很多，性能又各異，常見的分類方法有： 按鋼的組織結(jié)構(gòu)分類，如馬氏體不

16、銹鋼、鐵索體不銹鋼、奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼等。 按鋼中的主要化學(xué)成分或鋼中一些特征元素來分類，如鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼、鉻鎳鉬不銹鋼以及超低碳不銹鋼、高鉬不銹鋼、高純不銹鋼等。 按鋼的性能特點(diǎn)和用途分類，如耐硝酸(硝酸級(jí))不銹鋼、耐硫酸不銹鋼、耐點(diǎn)蝕不銹鋼、耐應(yīng)力腐蝕不銹鋼、高強(qiáng)度不銹鋼等。 按鋼的功能特點(diǎn)分類，如低溫不銹鋼、無磁不銹鋼、易切削不銹鋼、超塑性不銹鋼等。鉻鎳奧氏體不銹鋼是不銹鋼中最重要的鋼類，鉻鎳奧氏體不銹鋼在多種腐蝕介質(zhì)中具有優(yōu)秀的耐蝕性，并且綜合力學(xué)性能良好，同時(shí)工藝性能和可焊性等優(yōu)良，因此選用此類不銹鋼作為轉(zhuǎn)鼓的材料制造，由于介質(zhì)中含有cl-1離子，所以要加入鉬這種合金元素

17、，加入鉬后的鉻鎳奧氏體不銹鋼，提高了鋼的耐還原性介質(zhì)的腐蝕性能和耐點(diǎn)腐蝕、耐縫隙腐蝕等的性能，所以在實(shí)際應(yīng)用中此類不銹鋼常常比不含鉬鋼具有更好的耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能。選用的不銹鋼的鋼號(hào)為：0cr18ni12mo2ti。性能如下：表1-1 化學(xué)成分(%)鋼號(hào)csimncrnimotisp0cr18ni12mo2ti0.081.02.0161911141.82.55×(c%0.020.8)0.0300.035表1-2 力學(xué)性能熱處理制度室溫力學(xué)性能b，mpas，mpab,%，%10001100水冷530205405510001100水冷53976721641441.2675577.5熱處

18、理制度溫度高溫力學(xué)性能b，mpa02，mpa，%，%k，109j/m22020040050060070058845145143139230425517717712811811865383240354775686162624725.535.335.335.332.3狀態(tài)溫度低溫力學(xué)性能b，mpas，mpa,%，%退火冷卻后2176932127582493223317360表1-3 耐蝕性 （主要為cl離子腐蝕）介質(zhì)條件腐蝕速度mm/a介質(zhì)濃度，%溫度，鹽酸0.50.51155101020203020沸騰2050206020602060200.13.00.13.00.13.01.03.010.03

19、.010.03.010.0氯干燥的潮濕的潮濕的氯水2020100200.110.010.01.0氯化氫干燥的氣體干燥的氣體201002001.010.0氯化鐵氯化銨氯化鈣碘碘仿溴化鉀305028飽和溶液飽和溶液溶液蒸汽溶液201001002060203.00.10.110.00.10.1工藝性能：0cr18ni12mo2ti鋼有良好的冷、熱加工性能，熱加工適宜溫度為9001200，此鋼可進(jìn)行冷軋、冷拔、深沖、彎曲、卷邊、折疊等冷加工成型而無特殊困難。固溶處理溫度為10001100，加熱后需快冷(水冷或空冷)。此類鋼的焊接性能均佳，可采用通用的方法進(jìn)行焊接。但鎢極氬弧焊、金屬極氬弧焊和手工電弧焊

20、最為常用，焊后均無晶間腐蝕傾向。一般采用奧202，奧207，奧212焊條。 表1-4 物理性能鋼號(hào)密度103kg/m3彈性模量e（20）mpa線脹系數(shù)10-6k-1熱導(dǎo)率102w/(m·k)2010020300205001001001000cr18ni12mo2ti7.919900015.716.717.60.160.210.241.2 主軸的材料主軸零件要求材料具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、韌性和耐磨性。這些性質(zhì)是通過熱處理方法實(shí)現(xiàn)的。因此要求材料具有良好的淬火硬度，同時(shí)保持材料內(nèi)在的韌性。一般機(jī)器的主軸用45鋼。45鋼是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼(gb/t699-1999), 表1-5 化學(xué)成分：%鋼

21、號(hào)csimnsp450.420.290.620.0090.017表1-6 力學(xué)性能：b，mpas，mpa，%，%，mpa600355164035 表1-7 經(jīng)不同工藝處理的40cr和45鋼的力學(xué)性能比較鋼號(hào)熱處理工藝力學(xué)性能b，mpa，%，%k，縱向/橫向/j·cm-2硬度，hbs40cr1160鍛造余熱淬火660回火85666.119.5166/94252260850淬火610回火79965.620.6163/59249255451180鍛造余熱淬火600回火91458.219.3123246850淬火550回火87757.418.2121235熱處理工藝：調(diào)質(zhì)是淬火加高溫回火的雙

22、重?zé)崽幚?，其目的是使工件具有良好的綜合機(jī)械性能。調(diào)質(zhì)鋼有碳素調(diào)質(zhì)鋼和合金調(diào)質(zhì)鋼二大類，不管是碳鋼還是合金鋼，其含碳量控制比較嚴(yán)格。如果含碳量過高，調(diào)質(zhì)后工件的強(qiáng)度雖高，但韌性不夠，如含碳量過低，韌性提高而強(qiáng)度不足。為使調(diào)質(zhì)件得到好的綜合性能，一般含碳量控制在0.300.50%。45鋼是中碳結(jié)構(gòu)鋼，冷熱加工性能都不錯(cuò)，機(jī)械性能較好，且價(jià)格低、來源廣，所以應(yīng)用廣泛。它的最大弱點(diǎn)是淬透性低，截面尺寸大和要求比較高的工件不宜采用。因?yàn)檎{(diào)質(zhì)的目的是得到綜合機(jī)械性能，所以硬度范圍比較寬。但圖紙有硬度要求的，就要按圖紙要求調(diào)整回火溫度，以保證硬度。如有些軸類零件要求強(qiáng)度高，硬度要求就高；而有些齒輪、帶鍵槽的

23、軸類零件，因調(diào)質(zhì)后還要進(jìn)行銑、插加工，硬度要求就低些。1.3 油箱和機(jī)殼的材料由于油箱和機(jī)殼一般采用鑄造或焊接，當(dāng)采用鑄造式，常用鑄鐵(ht150或ht200)制成。鑄鐵易于切削，抗壓性能好，并且有一定的吸振性。但其彈性模量e較小，剛性較差，因?yàn)殡x心機(jī)振動(dòng)較大，故在離心機(jī)中比較少使用。當(dāng)采用鋼板焊接來代替鑄造時(shí)，不但不用模具，簡(jiǎn)化了毛胚制造，而且由于鋼的彈性模量e與切變模量g均較鑄鐵大40%-70%，因而可以得到重量較輕而剛性較好的油箱和機(jī)殼。這里選用鑄造碳鋼牌號(hào)為：zg230-450。我國(guó)多年來沿用的是以鋼的含碳量作為分級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)。牌號(hào)中的“zg"表示鑄鋼，其后的數(shù)字表示鋼中碳的重量

24、分?jǐn)?shù)的公稱值，以萬分之幾表示。鑄造碳鋼依其雜質(zhì)元素磷和硫含量的高低而分為三級(jí)，磷和硫單項(xiàng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)各低于0.04%的特質(zhì)(級(jí))鋼;低于0.05%的優(yōu)質(zhì)(級(jí))鋼.低于0.06%的為普通（級(jí)）鋼。一般工程用鑄造碳鋼的標(biāo)準(zhǔn)（gb5676-85）將鑄造碳鋼按照室溫下的機(jī)械性能分為5個(gè)牌號(hào)，即zg200-400、zg230-450、zg270-500、zg310-570和zg340-640。對(duì)鋼中的基本化學(xué)成分只規(guī)定其質(zhì)量分?jǐn)?shù)的上限，對(duì)鋼中殘余合金元素的限制比較寬。第2章 轉(zhuǎn)鼓的機(jī)械計(jì)算離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓是在較高的轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速從每分鐘幾百轉(zhuǎn)、幾千轉(zhuǎn)到幾萬轉(zhuǎn)。因此轉(zhuǎn)鼓壁在回轉(zhuǎn)時(shí)，除了承受鼓壁自身質(zhì)量產(chǎn)生的離心

25、力所引起的應(yīng)力外，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上還存在物料和液體層，它們回轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力也作用在鼓壁上面而引起應(yīng)力。有時(shí)在這些離心力作用下產(chǎn)生很大的應(yīng)力，使轉(zhuǎn)鼓壁“飛裂”，引起嚴(yán)重后果。因此需要計(jì)算這些應(yīng)力以保證鼓壁的強(qiáng)度。對(duì)于轉(zhuǎn)鼓壁與攔液板，鼓壁與鼓底的邊緣連接的地方（活塞卸料離心機(jī)無攔液板），以及轉(zhuǎn)鼓的圓筒形與圓錐形邊緣連接（如上懸式離心機(jī)）的部分，由于變形相互受到約束，將產(chǎn)生附加的“邊緣應(yīng)力”。邊緣應(yīng)力一般都是局限在連接處，隨著離邊緣距離的增大而迅速的衰減。如對(duì)鋼制圓筒，當(dāng)離產(chǎn)生邊緣應(yīng)力的距離（r為圓筒半徑、s為圓筒壁厚）處，邊緣應(yīng)力就衰減到很小的數(shù)值。在工程設(shè)計(jì)中，往往要采用合理的結(jié)構(gòu)來減小邊緣應(yīng)力。如

26、為了盡量避免由于厚度、載荷和曲率發(fā)生突變，使連接件變形不諧調(diào)，而采用連接處用圓弧連接，或加小一段圓滑的過渡部分；也有時(shí)在邊緣連接處適當(dāng)增加厚度以承受邊緣應(yīng)力，并采用塑性好的材料制作轉(zhuǎn)鼓。這里僅研究在高速回轉(zhuǎn)下受離心載荷作用的轉(zhuǎn)鼓壁的強(qiáng)度計(jì)算。轉(zhuǎn)鼓鼓壁在工作時(shí)，需承受轉(zhuǎn)鼓鼓壁本身質(zhì)量在回轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的離心力、篩網(wǎng)質(zhì)量產(chǎn)生的離心力以及物料質(zhì)量產(chǎn)生的離心力。轉(zhuǎn)鼓的示意圖如下2.1 圓筒形轉(zhuǎn)鼓的鼓壁質(zhì)量引起的鼓壁應(yīng)力圖2-1所示為繞對(duì)稱軸旋轉(zhuǎn)的圓筒形轉(zhuǎn)鼓。圖2-1 圓筒形轉(zhuǎn)鼓示意圖設(shè)鼓壁的半徑為r，鼓壁的厚度為s，高度為l，密度為o。在轉(zhuǎn)鼓上劃出寬度為的細(xì)條，當(dāng)轉(zhuǎn)鼓以一定的角速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)鼓細(xì)條單元質(zhì)量

27、所產(chǎn)生的離心力為 (2-1) 其中為轉(zhuǎn)鼓壁的平均半徑，但因s<<r，所以取。此力可認(rèn)為均勻地作用于這一單元體的表面上，因此由鼓壁本身質(zhì)量產(chǎn)生的單位面積上的離心壓力為 (2-2)p1是由轉(zhuǎn)鼓鼓壁本身質(zhì)量而產(chǎn)生的垂直于鼓壁的離心壓力。由p1的作用，使得轉(zhuǎn)鼓象受內(nèi)壓的殼體一樣，它的環(huán)向應(yīng)力可由拉普拉斯方程式求得 (2-3)式中 經(jīng)向應(yīng)力； 環(huán)向應(yīng)力; r1第一曲率半徑，此r1 r2第二曲率半徑，此r2r； p殼體內(nèi)壓力，此pp1； s殼體壁厚，m。因?yàn)閞1=，所以0，則 即 (2-4)由鼓壁質(zhì)量所產(chǎn)生的離心壓力pc1的方向是垂直于軸線而指向外的，因此，它不產(chǎn)生軸向力，也不產(chǎn)生經(jīng)向應(yīng)力，即

28、 (2-5)由式(2-4)、(2-5)可導(dǎo)出： (2-6)即離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓的最大圓周速度umax僅取決于轉(zhuǎn)鼓材料的許用拉應(yīng)力及密度o。因此，對(duì)于超高速離心機(jī)，其轉(zhuǎn)鼓要選用強(qiáng)度高而密度小的材料制做。2.2 圓筒形轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的篩網(wǎng)質(zhì)量引起的鼓壁應(yīng)力過濾式離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓壁內(nèi)側(cè)，均勻的布滿著篩網(wǎng)。當(dāng)轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，篩網(wǎng)質(zhì)量也就產(chǎn)生離心力作用在轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)壁上。這相當(dāng)于轉(zhuǎn)鼓受內(nèi)壓。使鼓壁產(chǎn)生應(yīng)力。作用在鼓壁單位面積上的離心壓力為 (2-7)式中 ms篩網(wǎng)的總質(zhì)量，； ss篩網(wǎng)當(dāng)量厚度，m； s篩網(wǎng)當(dāng)量密度，kg/m3； r篩網(wǎng)回轉(zhuǎn)半徑，一般取鼓壁內(nèi)徑； l篩網(wǎng)的寬度。在此離心壓力作用下，引起鼓壁的環(huán)向應(yīng)力為 (2-8

29、)而離心壓力在鼓壁內(nèi)不產(chǎn)生經(jīng)向應(yīng)力，即2.3 圓筒形轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的物料質(zhì)量引起的鼓壁應(yīng)力對(duì)于立式離心機(jī)，其轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的物料在高速回轉(zhuǎn)時(shí)，液面基本為平行于軸線的同心圓柱面；而臥式離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的物料表面為平行于軸線的同心圓柱面，如圖2-2所示。圖2-2 物料作用在轉(zhuǎn)鼓上的離心壓力若想求出物料質(zhì)量引起的鼓壁應(yīng)力，首先須導(dǎo)出物料在高速回轉(zhuǎn)時(shí)作用于鼓壁的離心壓力。為此在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)任取一微塊的物料(見圖2-2)，其體積為。設(shè)物料的密度為mf，則該微塊物料所受的離心力為 (2-9)根據(jù)微塊物料在徑向上的平衡條件可得因d很小，經(jīng)化簡(jiǎn)可得 積分得 (2-10)上式中的積分常數(shù)c由邊界條件來確定：=r0時(shí)，p=0，則式(2-1

30、0)可得 代入式(2-10)后，得到物料作用于轉(zhuǎn)鼓壁上的離心壓力為 (2-11)由上式可見，物料層產(chǎn)生的離心壓力隨半徑的變化而變化，當(dāng)=r時(shí)，離心壓力達(dá)最大值，即： (2-12)求得了離心壓力，就可分析鼓壁的應(yīng)力和形變。根據(jù)軸向平衡條件可得： (2-13)離心壓力p3引起轉(zhuǎn)鼓壁上的環(huán)向應(yīng)力可由拉普拉斯方程式求得 (2-14)式中 k轉(zhuǎn)鼓的填充系數(shù)，。對(duì)于有頂蓋和鼓底的轉(zhuǎn)鼓，離心壓力p3不僅作用于轉(zhuǎn)鼓壁上，同時(shí)也作用于頂蓋和鼓底上。作用于頂蓋和鼓底上的離心壓力p3將引起鼓壁的經(jīng)向應(yīng)力，此應(yīng)力的大小可根據(jù)軸向力的平衡條件而求得。其平衡條件為 (2-15)則物料離心力在轉(zhuǎn)鼓上引起的經(jīng)向應(yīng)力為 (2-

31、16)2.4 轉(zhuǎn)鼓壁的強(qiáng)度計(jì)算由于轉(zhuǎn)鼓壁上有開孔的，也有關(guān)無孔的，而鼓壁上開孔對(duì)鼓壁的強(qiáng)度影響較大，因此進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)要分別考慮。2.4.1開孔轉(zhuǎn)鼓過濾式離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓壁上開有許多小孔，屬于開孔轉(zhuǎn)鼓。對(duì)于過濾式離心機(jī)，因轉(zhuǎn)鼓上開有許多小孔，一方面，使鼓壁強(qiáng)度降低，許用應(yīng)力還需計(jì)入開孔削弱系數(shù)的影響，即為。開孔削弱系數(shù)為 (2-22)式中 d開孔直徑，m； t轉(zhuǎn)鼓在軸線方向上的相鄰兩孔間的距離，m。另一方面使鼓壁質(zhì)量有所減小，從而使鼓壁質(zhì)量離心力產(chǎn)生的應(yīng)力變?yōu)?，其中為開孔率，=鼓體開孔總面積/鼓體全面積。并為了計(jì)算方便起見，近似取篩網(wǎng)質(zhì)量離心力產(chǎn)生的應(yīng)力為。圓筒形轉(zhuǎn)鼓壁的經(jīng)向總應(yīng)力和環(huán)向總應(yīng)力分別

32、為 (2-23)當(dāng)，并令，則上式可簡(jiǎn)寫為： (2-24)按第三強(qiáng)度理論，開孔轉(zhuǎn)鼓的強(qiáng)度條件為： (2-25)由式(2-25)可得轉(zhuǎn)鼓壁厚度為 (2-26)2.5 具體設(shè)計(jì)過程2.5.1 轉(zhuǎn)鼓壁厚計(jì)算現(xiàn)已知物料nacl懸浮液的密度mf=1.56×103kg/m3；轉(zhuǎn)鼓材料的密度0=7.9×103kg/m3；篩網(wǎng)材料的密度s=7.9×103kg/m3；轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)徑d=800mm。計(jì)算開孔率：開孔有很多種方法，主要有正三角形、轉(zhuǎn)角正三角形、正方形、轉(zhuǎn)角正方形。其中正三角形用的最多。如圖2-3所示圖2-3 開孔方式開孔直徑選取，這里取20mm，正三角形排列。相鄰兩孔的間距t

33、通常為(25) d；這里取30mm。開孔率 開孔削弱系數(shù) 焊縫系數(shù)進(jìn)行100%的射線探傷進(jìn)行檢查，其焊縫系數(shù)取為。物料層內(nèi)徑d0=600mm。篩網(wǎng)的當(dāng)量厚度ss=0.0055m。材料許用應(yīng)力常溫下0cr18ni12mo2ti的不銹鋼, ，則 mpampa取mpa。mpa 所以設(shè)計(jì)厚度sd=s+c2=4.3+3=7.3mm，其中腐蝕裕量c2取3mm；名義厚度sn=sd+c1=7.3 +0.6=7.9mm，其中厚度負(fù)偏差c1取0.3mm；圓整名義厚度取sn=12mm2.5.2 轉(zhuǎn)鼓的剛度分析離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓周向旋轉(zhuǎn)速度達(dá)到數(shù)十米每秒， 分離腔內(nèi)將產(chǎn)生強(qiáng)烈的湍流流場(chǎng)， 轉(zhuǎn)鼓處于其中肯定

34、會(huì)發(fā)生振動(dòng)。如果激勵(lì)頻率和轉(zhuǎn)鼓的固有頻率相接近， 即共振現(xiàn)象， 轉(zhuǎn)鼓將產(chǎn)生劇烈的變形， 嚴(yán)重的將發(fā)生爆裂，所以轉(zhuǎn)鼓還應(yīng)滿足其剛度要求。m其中：e、0分別為轉(zhuǎn)鼓材料的彈性模量、泊松比和密度； k2由公式來計(jì)算。 即 r、l分別為轉(zhuǎn)鼓的半徑、長(zhǎng)度，是開孔削弱系數(shù)。對(duì)于0cr18ni12mo2ti材料，pa，kg/m3所以設(shè)計(jì)厚度sd1=s1+c2=5.5+3=8.5mm，其中腐蝕裕量c2取3mm；名義厚度sn1=sd1+c1=8.5+0.6=9.1mm，其中厚度負(fù)偏差c1取0.6mm；圓整名義厚度取sn1=12mm由強(qiáng)度計(jì)算和剛度計(jì)算，取轉(zhuǎn)鼓標(biāo)準(zhǔn)厚度s=12mm第3章

35、 主軸計(jì)算3.1 概述作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件都要裝在軸上來實(shí)現(xiàn)其回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，大多數(shù)軸還起著傳遞轉(zhuǎn)矩的作用軸要用滑動(dòng)軸承或滾動(dòng)軸承來支承。在一般情況下，軸的工作能力決定于它的強(qiáng)度和剛度，對(duì)于機(jī)床主軸，后者尤為重要。高速轉(zhuǎn)軸則還決定于它的振動(dòng)穩(wěn)定性。在設(shè)計(jì)軸時(shí)，除應(yīng)按工作能力準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算或校核計(jì)算外，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上還須滿足其他一系列的要求，例如：多數(shù)軸上零件不允許在軸上作軸向移動(dòng)，需要用軸向固定的方法使它們?cè)谳S上有確定的位置；為傳遞轉(zhuǎn)矩，軸上零件還應(yīng)作周向固定；對(duì)軸與其他零件(如滑動(dòng)軸承、移動(dòng)齒輪)間有相對(duì)滑動(dòng)的表面應(yīng)有耐磨性的要求；軸的加工、熱處理、裝配、檢驗(yàn)、維修等都應(yīng)有良好的工藝性；對(duì)重型軸還須考

36、慮毛坯制造、探傷、起重等問題。3.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）軸的毛坯尺寸較小的軸可以用圓鋼車制，尺寸較大的軸則應(yīng)用鍛造毛坯。鑄造毛坯應(yīng)用很少。為了減少質(zhì)量或結(jié)構(gòu)需要，有一些機(jī)器的軸(如水輪機(jī)軸和航空發(fā)動(dòng)機(jī)主軸等)常采用空心的截面。因?yàn)閭鬟f轉(zhuǎn)矩主要靠軸的近外表面材料，所以空心軸比實(shí)心軸在材料的利用上較經(jīng)濟(jì)。但空心軸的制造比較費(fèi)工，所以必須從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行全面分析才能決定是否有利。有時(shí)為了節(jié)約貴重的合金鋼或優(yōu)質(zhì)鋼，或是為了解決大件鍛造的困難，也可用焊接的毛坯。（2） 軸頸、軸頭、軸身軸主要由軸頸、軸頭、軸身三部分組成：軸上被支承部分叫做軸頸，安裝輪轂部分叫做軸頭，聯(lián)接軸頸和軸頭的部分叫做軸身。軸頸

37、和軸頭的直徑應(yīng)該按規(guī)范取圓整尺寸，特別是裝滾動(dòng)軸承的軸頸必須按軸承的內(nèi)直徑選取。軸頸、軸頭與其相聯(lián)零件的配合要根據(jù)工作條件合理地提出，同時(shí)還要規(guī)定這些部分的表面粗糙度，這些技術(shù)條件對(duì)軸的運(yùn)轉(zhuǎn)性能關(guān)系很大。為使運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，必要時(shí)還應(yīng)對(duì)軸頸和軸頭提出平行度和同軸度等要求。對(duì)于滑動(dòng)軸承的軸頸，有時(shí)還須提出表面熱處理的條件等。從節(jié)省材料、減少質(zhì)量的觀點(diǎn)來看，軸的各橫截面最好是等強(qiáng)度的。但是從加工工藝觀點(diǎn)來看，軸的形狀卻是愈簡(jiǎn)單愈好。簡(jiǎn)單的軸制造時(shí)省工，熱處理不易變形，并有可能減少應(yīng)力集中。當(dāng)決定軸的外形時(shí)，在能保證裝配精度的前提下，既要考慮節(jié)約材料，又要考慮便于加工和裝配。因此，實(shí)際的軸多做成階梯形(階

38、梯軸)，只有一些簡(jiǎn)單的心軸和一些有特殊要求的轉(zhuǎn)軸，才做成具有同一名義直徑的等直徑軸。（3）軸上零件的聯(lián)接軸上零件常以其轂和軸聯(lián)接在一起。軸和轂的固定可分為軸向固定和周向固定兩類。軸上零件的軸向固定軸上零件軸向固定的方法有：軸肩(或軸環(huán))、擋圈、圓螺母、套筒、圓錐形軸頭等。軸肩結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以承受較大的軸向力；螺釘鎖緊擋圈用緊定曙釘固定在軸上，在軸上零件兩側(cè)各用一上擋圈時(shí)，可任意調(diào)整軸上零件的位置，裝拆方便，但不能承受大的軸向力，且釘端坑會(huì)引起軸應(yīng)力集中；當(dāng)軸上零件一邊采用軸肩定位時(shí)，另一邊可采用套筒定位，以便于裝拆；如果要求套筒很長(zhǎng)時(shí)，可不采用套筒而用螺母固定軸上零件，螺母也可用于軸端；軸端擋圈

39、常用于軸端零件的固定；圓錐形軸頭對(duì)中好，常用于轉(zhuǎn)速較高時(shí)，也常用于軸端零件的固定。軸上零件的周向固定周向固定的方法可采用鍵、花鍵、成形、彈性環(huán)、銷、過盈等聯(lián)接，通稱軸轂聯(lián)接。3.3 軸的強(qiáng)度計(jì)算軸的強(qiáng)度計(jì)算主要有三種方法：許用切應(yīng)力計(jì)算；許用彎曲應(yīng)力計(jì)算；安全系數(shù)校核計(jì)算。許用切應(yīng)力計(jì)算只需知道轉(zhuǎn)矩的大小，方法簡(jiǎn)便，但計(jì)算精度較低。它主要用于下列情況：傳遞以轉(zhuǎn)矩為主的傳動(dòng)軸；初步估算軸徑以便進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；不重要的軸。彎矩等的影響，可在計(jì)算中適當(dāng)降低許用切應(yīng)力。許用彎曲應(yīng)力計(jì)算必須先知道作用力的大小和作用點(diǎn)的位置、軸承跨距、各段軸徑等參數(shù)。為此，常先按轉(zhuǎn)矩估算軸徑并進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，即可畫出軸

40、的彎扭合成圖，然后計(jì)算危險(xiǎn)截面的最大彎曲應(yīng)力。它主要用于計(jì)算一般重要的、彎扭復(fù)合的軸，計(jì)算精度中等。安全系數(shù)校核計(jì)算也要在結(jié)構(gòu)后進(jìn)行，不僅要定出軸的各段直徑，而且要定出過渡圓角、軸轂配合、表面粗糙度等細(xì)節(jié)。它主要用于重要的軸，計(jì)算精度較高，但計(jì)算較復(fù)雜，且常需有足夠的資料才能進(jìn)行。安全系數(shù)校核計(jì)算能判斷各危險(xiǎn)截面的安全程度，從而改善各薄弱環(huán)節(jié)，有利于提高軸的疲勞強(qiáng)度。3.3.1 按許用切應(yīng)力計(jì)算受轉(zhuǎn)矩t(n·mm)的實(shí)心圓軸，其切應(yīng)力 mpa (3-1)寫成設(shè)計(jì)公式，軸的最小直徑 mm (3-2)其中 wt軸的抗扭截面系數(shù)，mm3 p軸傳遞的功率，kw n軸的轉(zhuǎn)速，r/min t 許

41、用切應(yīng)力，mpa c與軸材料有關(guān)的系數(shù)3.3.2 按許用彎曲應(yīng)力計(jì)算由彎矩所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力b應(yīng)不超過許用彎曲應(yīng)力b。計(jì)算應(yīng)滿足下列條件：實(shí)心軸 (3-3) 其中 w軸的抗彎截面系數(shù)3.3.3 安全系數(shù)校核計(jì)算疲勞強(qiáng)度校核疲勞強(qiáng)度的校核即計(jì)入應(yīng)力集中、表面狀態(tài)和尺寸影響以后的精確校核。計(jì)算應(yīng)滿足下列條件： (3-4)其中 彎矩作用下的安全系數(shù) 轉(zhuǎn)矩作用下的安全系數(shù) s復(fù)合安全系數(shù)靜強(qiáng)度校核靜強(qiáng)度校核的目的在于校核軸對(duì)塑性變形的抵抗能力。軸上的尖峰載荷即使作用時(shí)間很短和出現(xiàn)次數(shù)很少，不足以引起疲勞破壞，但卻能使軸產(chǎn)生塑性變形。所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)按尖峰載荷進(jìn)行靜強(qiáng)度校核。在校核時(shí)取 (3-6)其中 和由

42、于尖峰載荷所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力和切應(yīng)力 和材料的彎曲和剪切屈服極限3.4 具體計(jì)算過程現(xiàn)在進(jìn)行主軸的計(jì)算。軸結(jié)構(gòu)圖見附圖2以下是尺寸簡(jiǎn)圖：圖3-1 主軸簡(jiǎn)圖3.4.1 計(jì)算主軸受力轉(zhuǎn)矩 t1=95500n·mm圓周力 ft=3183.3n 圖3-2 主軸受力圖3.4.2 計(jì)算支承反力水平面反力 垂直面反力 水平面(xy)受力圖： 圖3-3 水平面受力圖垂直面(xz)受力圖： 圖3-4 垂直面受力圖3.4.3 畫軸彎矩圖水平面彎矩圖： 圖3-5 水平面彎矩圖垂直面彎矩圖： 圖3-6 垂直面彎矩圖合成彎矩圖： 圖3-7 合成彎矩圖3.4.4 畫軸轉(zhuǎn)矩圖軸受轉(zhuǎn)矩 t=t1 t=196306n&

43、#183;mm轉(zhuǎn)矩圖： 圖3-8 軸轉(zhuǎn)矩圖3.4.5 許用應(yīng)力許用應(yīng)力值 用插入法由機(jī)械設(shè)計(jì)表16.3查得：0b=102.5mpa，-1b=60mpa應(yīng)力校正系數(shù) =0.593.4.6 畫當(dāng)量彎矩圖當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 t=56345n·mm當(dāng)量彎矩 在左軸承中間截面處 在右軸承中間截面處 當(dāng)量彎矩圖：圖3-9 當(dāng)量彎矩圖3.4.7 校核軸徑 =19.68 =54.9 即所設(shè)計(jì)軸合適。第4章 臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算4.1 概述離心式壓縮機(jī)、軸流式壓縮機(jī)、離心機(jī)、汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)和高速離心泵等高速回轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)問題，主要是轉(zhuǎn)子的振動(dòng)問題，特別是由于離心式壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速不斷地提高，機(jī)組越來越大轉(zhuǎn)子的振動(dòng)問題更顯

44、得突出。在一般情況下，振動(dòng)是有害的，它會(huì)加速機(jī)器零部件的磨損，縮短機(jī)器的壽命，惡化操作條件，甚至使機(jī)器遭致破壞。4.2 轉(zhuǎn)子的振動(dòng)和臨界轉(zhuǎn)速高速回轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)，從振動(dòng)位移的特征來看，主要是轉(zhuǎn)軸的彎曲振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)；從振動(dòng)頻率來看，可以同時(shí)包含著從低頻到高頻相當(dāng)多的頻率成分。機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)中，由于作用在轉(zhuǎn)子上的激勵(lì)因素大多數(shù)是橫向干擾力，并且在通常情況下轉(zhuǎn)子的彎曲剛度低于扭轉(zhuǎn)剛度，因而彎曲振動(dòng)固有頻率是低于扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率的。所以，對(duì)于一般轉(zhuǎn)速不是太高的轉(zhuǎn)子，發(fā)生最多的、危害最大的是彎曲振動(dòng)；但對(duì)于細(xì)長(zhǎng)且具有多支承的轉(zhuǎn)子，由于轉(zhuǎn)袖的彎曲剛度較大，而扭轉(zhuǎn)剛度較小，轉(zhuǎn)子的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)固有頻率較低，提高機(jī)器

45、轉(zhuǎn)速，首先遇到的將是扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率，這時(shí)轉(zhuǎn)子必須考慮扭轉(zhuǎn)振動(dòng)問題。由于受材質(zhì)、制造和裝配等方面的影響，轉(zhuǎn)子上的質(zhì)量分布相對(duì)于旋轉(zhuǎn)中心線(軸線)是不可能做到絕對(duì)地軸對(duì)稱，在轉(zhuǎn)子的質(zhì)心與旋轉(zhuǎn)中心之間總會(huì)存在一個(gè)偏心距e，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子中的不平衡質(zhì)量就會(huì)產(chǎn)生與轉(zhuǎn)速相同頻率的周期性變化的離心力(即干擾力)，而轉(zhuǎn)子又具有一定的彈性，這就使轉(zhuǎn)子發(fā)生周期性的振動(dòng)。當(dāng)作用在轉(zhuǎn)子上的不平衡離心力的頻率等于轉(zhuǎn)子橫向彎曲振動(dòng)的固有頻率時(shí)，由子能量的不斷積累，轉(zhuǎn)子便產(chǎn)生強(qiáng)烈的彎曲振動(dòng)，此振動(dòng)稱為共振。由于不平衡離心力的頻率即為轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速頻率，故轉(zhuǎn)子發(fā)生共振時(shí)的轉(zhuǎn)速稱為轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。為避免機(jī)器發(fā)生過大的振動(dòng)，除轉(zhuǎn)子要

46、符合動(dòng)平衡要求外，還必須計(jì)算轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速，使機(jī)器的工作轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)離臨界轉(zhuǎn)速。根據(jù)軸的工作轉(zhuǎn)速n小于還是大于該軸的一階臨界轉(zhuǎn)速nc1，人們把軸分成剛性軸和撓性軸兩種類別。說“剛性軸”是指軸處在轉(zhuǎn)速低于一階臨界轉(zhuǎn)速的狀態(tài)，而所謂“撓性軸”是指軸處在轉(zhuǎn)速高于一階臨界轉(zhuǎn)速的狀態(tài)。轉(zhuǎn)速變化“剛性軸”和“撓性軸”也將互相轉(zhuǎn)化。至于在工作轉(zhuǎn)速下到底采用剛性軸還是撓性軸，需要根據(jù)生產(chǎn)要求、安全、經(jīng)濟(jì)、強(qiáng)度、物料性質(zhì)等各方面因素綜合考慮來決定。以離心機(jī)的轉(zhuǎn)軸而言，有些做成剛性軸，如刮刀卸料離心機(jī)、活塞推料離心機(jī)等。也有不少做成撓性軸，如上懸式離心機(jī)、高速分離機(jī)等。離心式壓縮機(jī)多數(shù)采用撓性軸，而透平膨脹機(jī)則往往是剛

47、性軸。 為了保證機(jī)械能夠安全和平穩(wěn)地運(yùn)轉(zhuǎn)，軸的工作轉(zhuǎn)速必須處于該軸各階臨界轉(zhuǎn)速的一定范圍之外。一般的要求是： 對(duì)剛性軸 對(duì)撓性軸 式中 nc1、nc2分別為軸系的一階和二階臨界轉(zhuǎn)速。通常，機(jī)械的工作轉(zhuǎn)速往往都是給定了的。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，需要準(zhǔn)確計(jì)算出軸系的臨界轉(zhuǎn)速值，尤其是它的一、二階臨界轉(zhuǎn)速值。這樣才能根據(jù)上兩式進(jìn)行判斷，看其工作轉(zhuǎn)速是否處于安全工作的范圍之內(nèi)，如有不符，就得重新修改設(shè)計(jì)，以改變軸系的臨界轉(zhuǎn)速。臨界轉(zhuǎn)速數(shù)值的大小與轉(zhuǎn)子的質(zhì)量及其在軸上的位置、轉(zhuǎn)子的幾何形狀、軸的直徑和長(zhǎng)度、軸的材質(zhì)、支承形式等等多種因素有關(guān)。要想同時(shí)考慮全部影響因素，十分精確地計(jì)算出臨界轉(zhuǎn)速值是相當(dāng)困難的。二

48、程上常是根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求，抓住主要影響因素，建立相應(yīng)的簡(jiǎn)化計(jì)算模型，求得臨界轉(zhuǎn)速不同程度的近似值。4.3 計(jì)算臨界轉(zhuǎn)速的解析法4.3.1 特征值法如果不考慮回轉(zhuǎn)效應(yīng)等影響，軸的臨界轉(zhuǎn)速在數(shù)值上就等于它的橫向振動(dòng)固有頻率。因此，計(jì)算臨界轉(zhuǎn)速就可以化為求解軸系的固有頻率問題，這樣我們就可以沿用機(jī)械振動(dòng)分析中最廣為采用的線性系統(tǒng)的彈性振動(dòng)解析法來求解軸系的固有頻率。如果只需求其固有頻率，而不用定量求出阻尼影響和系統(tǒng)對(duì)于擾力的響應(yīng)，則只需建立和求解系統(tǒng)橫向自由振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)微分方程即可辦到。自由振動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程的形式和求解步驟都相對(duì)簡(jiǎn)單。運(yùn)動(dòng)力程可以是作用力方程或是位移方程，前者的概念更清晰些，而對(duì)于多自由度系統(tǒng)，建立后者卻比較容易。因此各有所長(zhǎng)，本次設(shè)計(jì)只對(duì)單自由度系統(tǒng)作一定分析。圖4-1所示為軸上裝有一個(gè)圓盤的雙簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)子軸系統(tǒng)，軸的質(zhì)量比圓盤小得多，在計(jì)算時(shí)可以忽略。這樣該軸系就可