毕业设计论文LW450FN卧螺离心机结构设计.docx

本科生毕业论文（设计）题目1W450F-N卧螺离心机结构设计学院化学工程学院专业学生姓名学号年级指导教师教务处制表年月日1W450F-N卧螺离心机结构设计专业：过程装备与控制工程学生：指导教师：摘要：卧式螺旋卸料沉降离心机是一种广泛应用于过程工业的分离悬浮液的离心分离机械。具有自动、连续操作、应用范围广、结构紧凑、单机生产能力大等优点。现在已广泛应用于化工、石油化工、石油炼制、轻工、医药、食品、纺织、冶金、煤炭、选矿、船舶、军工等各个领域。本课题的任务为设计一台卧式螺旋推料离心机，用于甲醇净化。首先概述课题选择的意义及国内外卧螺离心机的研究现状。然后对其主要部件转鼓和螺旋输送器进行设计与计算，并对离心机的生产能力和各功率作了研究；对辅助部件，如差速器、电机、轴承等，进行选型，并完成传动设计和密封装置的设计。再者，对转鼓大端盖进行强度校核。最后对当今国内外卧式螺旋离心机的研究发展状况进行了总结和展望。关键词：卧式螺旋卸料沉降离心机；结构设计；传动设计；强度校核Structura1designof1W450F-Nhorizonta1scro11decantercentrifugeMajor:processequipmentandcontro1engineeringStudent:Teacher:Abstract：Horizonta1scro11decantercentrifugeisacentrifugemachinewhichiswide1yusedinprocessingindustria1separationofs1urry.Ithasautomation,acontinuousoperation,wideapp1icationrange,compactstructure,1argesing1ecapacityofproductionandothercharacteristics.Nowita1sohasbeenwide1yusedinchemica1,petrochemica1industry,oi1refining,1ightindustry,medicine,food,texti1e,meta11urgy,coa1,minera1,marine,environmenta1protection,mi1itaryandotherfie1dsofso1id-1iquidseparation.Thetopicforthetaskistodesignahorizonta1scro11decantercentrifugewhichdrumdiameteris450mmformethano1purification.First1y,sketchoutthemeaningofthetaskandtheresearchstatusofhorizonta1scro11decantercentrifugeinChinaandothercountriesintheWor1d.Thendesignandca1cu1atethemainpartsofthecentrifuge,1ikethebow1andthehe1ica1conveyor,a1sostudytheproductioncapacityandthepower.Forotherassistparts,suchasdifferentia1,e1ectrica1machine,Bearingsandsoon,se1ectthemode1;accomp1ishtransmissiondesignandsea1ingequipment.Moreovercheckthestrengthofthebigend.Fina11y,thesituationofcurrentdomesticandforeigncentrifugeresearchanddeve1opmentissummedupandexpected.KeyWords:horizonta1scro11decanter;structura1design;transmissiondesign;strengthcheck目录O概述10.1选题意义10.2研究路线及方法11甲醇简介31.1 甲醇的性质31.2 甲醇的一些物性参数31.2.1 纯甲醇的一些物性参数31.2.2 工业用甲醇的物性参数31.3 甲醇的用途41.4 甲醇生产工艺41.4.1 国外甲醇生产技术51.4.2 国内甲醇生产技术51.5 甲醇的需求51.6 甲醇净化的意义62离心机概述72.1 离心机发展历程72.2 离心机的分类72.3 卧螺离心机82.3.1 卧螺离心机简介82.3.2 卧螺离心机主要性能和技术参数82.3.3 卧螺离心机工作原理82.3.4 卧螺离心机优缺点92.4 卧螺离心机国内外研究情况102.4.1 国内研究102.4.2 国外研究102.4.3 国内外技术的比较112.5 密闭防爆卧螺离心机113卧螺离心机参数选择133.1 给定的设计条件133.2 主要参数133.3 有关沉降区参数的选择133.3.1 液池深度的选择143.3.2 转鼓半锥角的选择143.3.3 转速差的选择143.3.4 沉降区长度153.4 有关脱水区参数的选择153.4.1 螺旋角的选择153.4.2 螺距的选择153.4.3 脱水区长度153.5 转鼓材料的选择154工艺计算174.1 转鼓壁的厚度计算174.2 生产能力的计算174.3 进料管设计194.4 离心机主要部件的质量及转动惯量的计算194.4.1 转鼓194.4.2 螺旋输送器194.4.3 物料的质量204.5 卧螺离心机物料输送的功率计算204.5.1 启动转鼓等转动件所需功率214.5.2 启动物料达到操作转速所需功率214.5.3 克服轴与轴承摩擦所需功率224.5.4 克服空气摩擦所需功率234.5.5 卸出物料所需功率234.5.6 卧螺离心机功率确定245主要辅助部件255.1 电机的选型255.1.1 主电机的选型255.1.2 辅电机的选型265.2 差速器的选型265.3 皮带轮设计265.3.1 小端皮带轮设计265.3.2 转鼓大端皮带轮设计285.4 密封装置296强度计算306.1 转鼓应力分析306.1.1 圆柱段应力分析306.1.2 圆锥段应力分析316.2 转鼓大端盖的强度计算326.3 螺旋所受轴向力的计算356.4 轴承选取及校核366.4.1 转鼓小端轴承的选取及校核366.4.2 转鼓小端轴承的选取及校核377结论与展望38参考文献39致谢40O概述0.1选题意义甲醇是重要的化工原料，也是洁净燃料，其用途广泛，不仅如此，还可以作为原料生产甲醛、对二甲苯、二甲醛等多种下游产品。近年来新兴的甲醇汽油，因其环保高效，得到了大力推广。因此，我国每年需要生产大量的甲醇，才能满足各个领域的需求。甲醇生产原料采用天然气和煤的较多，我国又是煤丰富的国家，目前产量几乎各占一半。此课题针对煤制甲醇工艺中，由于煤灰等颗粒物的存在，夹杂在甲醇中，致使甲醇纯度不高，影响质量，所以提出用离心机分离固液混合物的方法，来对最终产物甲醇进行净化，分离出甲醇。又因卧式螺旋离心机具有自动，连续操作，无滤网和滤布，能长期运转，维修方便，应用范围广，对物料的适应性较强，结构紧凑，易于密封，单机生产能力大等优点，更使其成为净化甲醇的首选。甲醇是易挥发、易燃、有很强毒性的物质，在用卧螺离心机进行甲醇净化的时候，还要考虑到防爆设计，以确保生产过程的安全性。0.2研究路线及方法1）查相关资料，得到分离液的物料参数，固相和液相成分，及其在室温下的相关物性参数，为后续计算做准备。并由已知条件推得离心机的角速度和分离因数；2）根据标准，进行转鼓参数设计，合理选取转鼓的半锥角、溢流口内径、液池深度，从而得到转鼓筒体的结构。并按照相关要求设计出转鼓大小端盖、液位调节装置；3）螺旋推进器的设计，合理选取螺旋头数、螺旋角和螺距，并根据相关参数完成螺旋叶片、内筒、加料隔仓、左右轴颈的设计计算；4）选取转鼓材料，查取相关参数，按照国家标准进行转鼓圆柱段和圆锥段的强度设计，得到转鼓的厚度；5）按照悬浮液生产能力公式计算卧螺离心机的生产能力，并计算启动转鼓等传动件所需功率、启动物料达到操作转速所需功率、克服轴与轴承摩擦所需功率、克服转鼓、物料、与空气摩擦所需功率及卸出物料所需功率；6）根据计算出来的离心机总功率值，确定主电机的型号，根据卸出物料功率，确定辅电机的型号；7）差速器的选择，比较各种差速器的优缺点，合理选取差速器的类型，确定传动比，然后根据传动特点完成设计；8）传动设计，按照机械设计书中相关设计标准，完成主皮带轮和辅皮带轮的设计;9）根据转鼓大小端处轴的直径和转速，选择轴承的样式和型号，然后进行校核；10）确定密封装置；11）转鼓锥段和柱段的应力分析；12）转鼓大端盖的强度校核；13）完成离心机的总结构设计。1甲醇简介1.1 甲醇的性质甲醇是最简单的饱和醇，化学式是CH30H,相对分子质量32.04,常压沸点64.7C,常温常压下是无色透明、略带乙醇香味的挥发性液体。甲醇与水能够互溶，在汽油中也有较大溶解度。甲醇剧毒，易燃烧，其蒸汽与空气的混合物在一定范围内会发生爆炸，爆炸极限为6.0%36.5%（体积分数）。1.2 甲醇的一些物性参数1.2.1 纯甲醇的一些物性参数25。C条件下,纯甲醇的密度夕=0.7866gcz,粘度=0.54ImPns。122工业用甲醇的物性参数工业用甲醇的技术要求见下图:GB3382004工业用甲苹的技术要求项目优等品指标一等一合格品色度，'Hazcn旗位（怕姑色号）510fff(fto)(gcn*)0.791-0.7920.791.793fta<or,10!.3kPa.在64.OC65.5X范闱内，包括64.6'C±0.1()/C0.81.01.5Ift铉腰钾试险min>5C3020水混溶性试验通过试验（+通过试验。+9）水的质量分数/%0.100.15-底的质附分数（以HC（X）H汁）/%或K的放划分数（以NH汁）/%0.00150.00020.00300.00080.00500.V015藻基化合物的质猿分数（以HCHe计0.0020.00S0.010蒸发残渣的质St分数/%0.0010.0030.005硫酸洗涤试验U1aZen单位（希钻色号）50乙碑的质用分数/%供需双方协意图1工业用甲醇的技术要求由于工业生产的甲醇大都是一等品，所以此处取甲醇悬浮液的密度为夕=0.792g07,也即是要净化的固液混合液的密度。1.3 甲醇的用途甲醇是重要的化工原料，主要用于生产甲醛，此项生产所需用甲醇量约占甲醇消耗总量的30%40%;其次作为甲基化剂，用于生产甲胺、甲烷氯化物、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、对苯二甲酸二甲酯等。再者甲醇镖基化可生产醋酸、酸酊、甲酸