《开题报告：LW650-2300卧式螺旋沉降离心机设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《开题报告：LW650-2300卧式螺旋沉降离心机设计（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、开题报告题目 LW650卧螺式沉降离心机设计系 部 名 称 专业班级 学生姓名 学 号 指 导 教 师 填表时间： 年 月 日 设计题目卧螺式沉降离心机设计类型（划“”）工程设计应用研究开发研究基础研究其它一、 本课题的研究目的和意义 目前，离心机广泛用于离心机已广泛应用于煤矿、水处理、生物医学、化工、石油、食品、制药等工业部门，它是各个领域广泛应用的、理想的固液分离设备之一。离心机的结构、品种及其应用等方面发展迅速，但理论研究落后于实践却是个长期存在的问题。近年来虽然离心机开始得到应用，但该机在国内使用尚不广泛，对物料的适应性经验不足，可借鉴的工业实例较少。而且目前人们对这种离心机的理论研究
2、还很不够，不能为工业实践提供具体的理论指导，另外系统复杂，费用高，维修不方便，投资高，处理量小、产品水分高、耗电量大等因素给企业带来诸多不便，但是如果能够开发出新型的固液分离彻底的分离机，对煤矿行业的发展将起到很大的推动作用。 根据各个行业市场发展需求及国家政策方针的实施，研究出一种新型、节能、高效，能够实现固液分离更彻底的设备是顺应时代的要求，且该设备处理量大耗电量低、维修方便、简化工艺流程、降低投资金额、提高煤泥回收率，实现最大程度上的节能减排，是一种固液分离彻底的理想分离设备。二、 本课题的主要研究内容（提纲）1、离心机概述1.1国内外发展状况及需求1.2卧式螺旋沉降离心机的结构特点及工
3、作原理1.2.1卧式螺旋沉降离心机的工作原理1.2.2卧式螺旋沉降离心机主要部件1.2.3卧螺沉降式离心机的技术参数1.2.4卧式螺旋沉降离心机主要优缺点2、 卧式螺旋沉降离心机工艺计算2.1 分离因数的计算2.2 生产能力计算3、功率计算3.1 启动转动件所需的功率N3.2 加速物料所需的功率N3.3 轴承摩擦损耗的功率N3.4空气摩擦消耗的功率N3.5 沉降所需的功率N3.5.1 圆锥段转股推料消耗的功率计算3.5.2 圆柱段转股推料消耗的功率计算3.6 总功率计算3.7 电动机的选择4、传动设计4.1 螺旋输送器相关参数的确定4.1.1螺旋推料器的基本参数4.1.2螺旋的头数ns4.1.
4、3螺距S4.1.4推料器与转鼓的间隙h4.1.5叶片与转鼓内壁母线的关系4.1.6螺旋输送器叶片的选择4.2进料口直径的确定4.3 差速器的选择5、 强度校核5.1 转鼓的强度校核5.2 主轴的强度校核三、 文献综述（国内外研究情况及其发展） 工业离心机最早诞生于欧洲，比如19世纪中叶，先后出现纺织品脱水用的三足式离心机，还有制糖厂分离结晶砂糖用的上悬式离心机，这些最早出现的离心机是间歇操作和人工排渣的。在工业生产中，离心机基本上属于后处理设备，主要用于脱水、浓缩、分离、澄清、净化及固体颗粒分级等工艺过程，它是随着各工业部门的发展而相应发展起来的。例如18世纪产业革命后，随着纺织工业的迅速发展
5、，1836年出现了棉布脱水机。1877年为适应乳酪加工工业的需要，发明了用于分离牛奶的分离机。进入20世纪之后，随着石油综合利用的发展，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年代研制成功了自动排渣的碟式活塞排渣分离机，到60年代发展成完善的系列产品。随着近代环境保护、三废治理发展的需要，对于工业废水和污泥脱水处理的要求都很高，特别是卧式螺旋沉降离心机的发展尤为迅速。我国真正具有现代实用价值的第一台螺旋离心机是1954年制造的，由于它独具连续操作、处理量大、单位产量耗电量较少、适应性强等特点而得到了迅速发展，在四十多年的发展中，结构、性能、参数变化很大，分离质量、生
6、产能力不断提高，应用范围更加广泛，在离心机领域中一直占有重要地位。在各种国际展览会上，各种各样的螺旋离心机，是所展出的离心机中最吸引人的机型，具有良好的发展前景。我国从七十年代末开始引进螺旋离心机，对国外著名公司生产的多种规格的卧螺离心机进行了仿制。卧螺离心机是原化工部“七五”科技攻关项目，玉米蛋白的分离，并于1992年制成样机;此后，重庆江北机械厂、解放军第4819厂和金华铁路机械厂等研制开发了一系列的螺旋沉降离心机，并成功地应用于生产实践。但是就整体水平而言，我国还是远远落后于工业发达国家的。随着现代工业文明的发展和人类对环境以及可持续发展战略的重视，分离效果好，振动小、噪声低成为离心机能
7、否被市场接受的重要条件。这就需要离心机具有良好的动态特性。通常，动态特性包括临界转速、不平衡响应和稳定性等内容。卧螺离心机的参数选择及优化是提高卧螺离心机动态特性的首要环节。 中国航空工业工程师提出采用壳单元与环单元祸合的方法对带分流叶片整体离心叶轮进行弹塑性分析。叶片采用壳单元模拟，轮体来用轴对称环单元模拟，在叶轮和轮体的交界处近似地满足双协调条件:还推导了有关计算公式。结果表明，此方法精度高，省时性好。哈尔滨工程大学袁夫彩，分析了卧螺离心机内物料的受力情况，推导出螺旋推料力矩的计算公式，并以其为目标函数，以工艺要求为约束条件，运用优化设计理论中的复形调优法对wL一600卧螺离心机参数进行了
8、综合分析和定量选择，编制出优化求解的C程序，使得参数确定工作简捷、方便、合理。根据螺旋沉降离心机的圆锥形螺旋叶片的形体特点，建立了等速螺旋线的极坐标方程式。通过生产制造，证明采用展开计算法求解圆锥型螺旋叶片的展开下料图优于图解展开法，一有效地满足了螺旋输送器制造工艺的可靠性及使用性能要求。利用ANSYS有限元软件建立了大型卧螺离心机双锥角转鼓的二维有限元模型，对其在正常工作状态下的整体结构进行了静力分析，得到了转鼓的径向、轴向变形和应力分布及最大应力点，结果表明双锥角转鼓的强度和刚度均满足要求，验证了双锥角结构的安全性。卧螺离心机设计定性地分析了卧螺离心机的沉渣条件与其转鼓的锥角刀、螺旋输送器
9、叶片的倾角B、叶片的螺距、液池半径及差转速An之间的关系，阐述了改善卧螺离心机输渣条件的设计思想。江苏省化工机械研究所讨论了进料浓度，分离因数，溢流半径等参数的改变对WL一400型离心机高岭土分级性能的影响。着重介绍了进料浓度、进料速度、转速、挡板尺寸、差速等参数对分级的影响，分析了各参数对分级影响的原因。他们的研究为寻找离心机最佳的运行参数和应用提供了参考。 对螺旋沉降离心机的振动性能进行测试，得到了离心机振动的加速度有效值随离心机的处理量、转鼓转速以及悬浮液的粘度、密度之间的变化关系及试验用离心机的固有频率。针对污泥脱水工艺应用了国产LWD一430型卧式螺旋沉降离心机，并辅以高效有机絮凝剂
10、。经试运转证明，此项工艺脱水效果显著，可将含水率9.8%一98.5%的污泥脱水至75%一78%，且分离液对污水处理装置无明显冲击，消除了污泥造成二次污染的严重问题。可见离心机制的结构优化能有效地提高工作性能，带来良好的的经济效益。但人们大都是对螺旋输送器、转鼓等零部件分开进行研究，对螺旋一转鼓组进行整体研究的却很少，离心机螺旋一转鼓组结构复杂，受力与物料有关，变化大，采用传统的解析法，建立螺旋一转鼓组多刚体系统，以牛顿一欧拉方程或拉格朗日方程为代表的分析力学方法的动力学方程和约束方程，析找出影响动态特性的参数应结构的固有频率与振型。 建立一定自由度下的振动方程通过数值分以获得相来减小振动的研究
11、方法是不理想的。由于螺旋一转鼓组是刚体和柔性组成的多体系统，工作时还受由物料进入产生的力，约束也复杂。建立和求解方程都困难，只能进行理想化处理，所得结果不能真实反映离心机的工作特性。而且由于影响技术参数的因素较多，对影响离心分离效果的复杂性一一计算有很大困难。因此，在选择各参数时，很难满足分离效果好、低噪声这一要求。这种以经验、试凑、静态、定性为特点的方法以及“设计一样机一试验一修改”不断循环的优化过程既麻烦，又浪费成本。 螺旋一转鼓组动态特性的研究既要考虑它的刚体运动，还要考虑它的柔体运动。单独的多体动力学分析和有限元分析都不易解决此类问题。随着高性能计算机和大型应用软件的发展，将有限元与多
12、体系统仿真结合在一起用来解决螺旋一转鼓组的动力学问题，是卧螺离心机研究的创新方法。四、 拟解决的关键问题该课题研究的主要目的是为了克服固液分离不彻底的缺点，解决以下几个问题：首先仔细阅读固液分离离心机相关资料，对离心机装置和结构进行分析理解，结合所学的机械设计，机械原理，力学，技术测量等知识对其进行分析、对整体结构有清晰地认识，掌握各个部件之间的连接关系及原因，分析如何能彻底改善固液分离的问题及分离机影响因数。其次，对离心机内部结构进行分析研究，结合参考资料进行分析计算，并对各部件进行强度校核及计算，解决离心机振动问题。结构需紧凑，其进料口，出料口，出渣口便于连接。最后运用所掌握的资料，运用相
13、关软件绘出二维图或三维图。从而达到解决离心机传统的固液分离不彻底，占用面积大，费用高，维修不方便，投资高，设备体积庞大占用面积大、处理量小、产品水分高、耗电量大等相关问题。五、 研究思路和方法 影响固液分离效果的因素有：离心因数、长径比、液池深度、螺旋导程、螺距，其中离心因数主要取决于转股的转速，虽然跟转股直径成正比，但当机型确定后，直径是不可变的参数，颗粒的沉降速度与转速的二次方成正比，即离心因数的大小对固液分离的大小起决定性的作用，分离因数越大，分离速度越快，分离效果越好。早期的转速在300-800r/min,离心因数在200-500之间，因此，要想提高固液分离效果、增大生产力，加大离心因
14、数是最有效地方法之一。 煤泥是较易分离的物质，较低的离心率也适合，但是分离不够彻底，仅靠离心因数的提高还是不够的，提高离心因数的缺点在于需要高的技术克服主轴与润滑的问题。 长径比决定了物料在离心机内沉降停留时间，长径比的提高可改善分离性能，本设计采用长径比为3.5，没有足够的长度就不能实现彻底的固液分离，但是会带来转子临界频率降低，刚度等问题，合理选型尤为重要。 液池深度的大小对分离效果也有一定的影响，液层深度大，有利于降低沉降液浓度，螺旋导程、螺距会影响运输速度，提高输送能力，需加大螺旋导程，螺距的大小，因此，设计时应充分考虑。综上所述，在不影响固液彻底分离的同时，充分考虑分离因数，电机的选型，转股长度，转股直径，转股转速，差速比，轴与孔的配合、外形尺寸、节能、节料等相关问题，使其达到最合理化。六、 本课题的进度安排3月8日3月30日 毕业论文开题阶段提出总体方案及草图，理解设计课题的主要任务，查找相关的中外文资料，调查国内外现状，初步完成外文翻译工作，填写开题报告4月1日4月30日 设计论文初稿阶段完成总体设计图，部件图，零件图5月1日5月20日 中期工作阶段编写毕业设计说明书，完善图纸，中期检查5月21日5月31日 设计整改阶段设计图纸修改，论文修改，定稿，材料检查6月1日6月底 毕业答辩七、 参考文献【1】李佰云 煤泥压力脱水的现状及动态【J】选煤技术2006.5【
