0047-離心式桔油分離機(jī)設(shè)計(jì)【全套7張CAD圖+說明書】
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題 目： 桔油分離機(jī)設(shè)計(jì)
目 錄
第一章 緒論 1
1.1桔油的特點(diǎn)和應(yīng)用 1
1.2分離機(jī)的發(fā)展概況 2
1.3分離機(jī)的特點(diǎn)及分類 2
1.3.1桔油分離機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用 3
1.3.2傳統(tǒng)分離器分類 3
1.3.3傳統(tǒng)分離器液位和壓力控制中存在的問題 4
1.4桔油分離的主要方法 4
第二章 桔油分離機(jī)的組成及工作原理 6
2.1桔油分離機(jī)的組成 6
2.2桔油分離機(jī)的工作原理 7
2.2.1分離機(jī)的工作原理 7
2.2.2油分計(jì)的工作原理 8
1.3.1桔油分離機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用 8
2.3桔油分離機(jī)的主要參數(shù)分析與計(jì)算 9
第三章 桔油分離機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 11
3.1電動機(jī)選用 11
3.2齒輪參數(shù)設(shè)計(jì) 11
3.2.1初選參數(shù) 11
3.2.2按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 12
3.2.3主要尺寸計(jì)算 12
3.3 大齒輪強(qiáng)度校核 13
3.3.1有關(guān)數(shù)據(jù)及系數(shù)確定 13
3.3.2相關(guān)系數(shù)值 14
3.4核算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 15
3.5立軸齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 16
3.6校核齒根彎曲強(qiáng)度 17
3.7核算齒根彎曲強(qiáng)度 18
3.8軸疲勞強(qiáng)度校核 20
3.9主軸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 22
總 結(jié) 27
參考文獻(xiàn) 28
致 謝 29
附錄1 外文翻譯 30
II
摘 要
桔油以其優(yōu)良的品質(zhì)在化工、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，并作為當(dāng)前一種新興的環(huán)境材料在環(huán)保領(lǐng)域呈現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。
桔油分離機(jī)是一種利用高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力實(shí)現(xiàn)不同物質(zhì)分層提取的離心機(jī)。離心機(jī)目前廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、化工、醫(yī)學(xué)、紡織、治金、船舶、軍工各個領(lǐng)域，成為國民經(jīng)濟(jì)各個部門常用的一種通用的機(jī)械。
本設(shè)計(jì)主要根據(jù)桔油的成質(zhì)，國內(nèi)外研究狀況以及應(yīng)用現(xiàn)狀，闡述了目前提取桔油的方法技術(shù)和基本理論。在參考分析常用離心機(jī)的基礎(chǔ)上，對桔油分離機(jī)核心部分的關(guān)鍵零部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，計(jì)算選取其傳動部件和控制部件的幾何參數(shù)。對桔油分離機(jī)的工作原理、設(shè)備技術(shù)、應(yīng)用特點(diǎn)進(jìn)行了重點(diǎn)分析。計(jì)算校核了桔油分離機(jī)的傳動齒輪，其目的是使設(shè)備的工作性能更穩(wěn)定，同時對電動機(jī)也進(jìn)行了選型，匹配離心機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)，延長桔油分離機(jī)的使用壽命。
關(guān)鍵詞：桔油分離機(jī)；齒輪；設(shè)計(jì)
Abstract
Orange oil has been found extensive application in the field of chemistry , agriculture and so on. Now, as a newly-developed application, orange oil has also potential use in environment.
The Orange oil separator is the centrifugal force which one kind of use high speed revolving produces achieves different material the disengaging zone splitter. The centrifuge has widely used in the industry, the agriculture, the chemical industry, the medicine, the spinning and weaving, governs the gold, the ships, war industry each domain. The centrifuge has become the national economy each department widespread use one kind of general machinery.
This design have the composition and properties of orange oil were introduced briefly, the present situation of its research、production in domestic and abroad and application was presented. Meanwhile , several techniques on extraction of orange oil were compared, including compression, has made the improvement to the perquisite splitter partial components. In reference on the basis of analysis of commonly used centrifuge, the orange oil separator core portion of the key parts for the design, calculation and selection of the transmission part and control part geometry parameters. The orange oil separator working principle, technology, application characteristics are analyzed Has also carried on the analysis to in its control questions. To the perquisite splitter principle, the application, the characteristic has carried on the analysis , And carried on to the electric motor has selected, causes its match. Has carried on nuclear to its gear. Its goal is causes the perquisite splitter the life extension.
Keywords: Orange oil separator; Gear ; Processing technology ;
第一章 緒論
1.1桔油的特點(diǎn)和應(yīng)用
桔油取之植物，天然環(huán)保，有著優(yōu)雅宜人的香味，其主要成分為檸檬烯, 它在油中約含80～95%。桔油在許多領(lǐng)域內(nèi)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，在強(qiáng)調(diào)發(fā)展循環(huán)型社會的今天，桔油由于其天然環(huán)保的特點(diǎn)將成為研究的熱點(diǎn)。
桔油是一種物美價(jià)廉、用途廣泛的天然生物產(chǎn)品，在很多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，其主要用于以下幾個方面：
(1)、化工產(chǎn)業(yè)方面上的應(yīng)用
桔油在化工產(chǎn)業(yè)方面可以代替多種有毒溶劑。其一：代替“二甲苯”，配伍于天然樹脂、合成樹脂類產(chǎn)品，如醇酸類、聚酯類、氨基類、丙酸類等產(chǎn)品領(lǐng)域；還作為各種涂料、油漆產(chǎn)品的稀釋劑或添加劑等，可大大降低這些化工產(chǎn)品中有毒有害物質(zhì)的含量，達(dá)到環(huán)保要求。其二：代替對臭氧層有嚴(yán)重破壞作用的“三氯乙烷”，作為工業(yè)清洗劑和日用清潔劑的主要原材料。高濃度的檸檬烯制成的工業(yè)清洗劑，用于清洗道路、橋梁混凝土上的焦油、瀝青及其他污漬，用于清洗印刷機(jī)械上的油墨污漬，用于清除工廠油煙、機(jī)械油污，用于清洗各種建筑物的墻面、玻璃污漬等，都具有很強(qiáng)的清洗效果；如加入含酶劑可除血漬，加入低酸類可用于除鐵銹、茶漬以及服裝干洗等。低濃度的檸檬烯制成的日用清洗劑，用于餐飲、賓館及家庭清洗廚具、餐具、茶具、蔬菜、水果以及其他食品、衣物消毒等。第三：代替“氟利昂”，作為熱量傳導(dǎo)劑。由于其－96.7℃低凝固點(diǎn)的特性，可廣泛使用于冷凍、冷藏設(shè)備的 0℃以下的熱量傳導(dǎo)。
(2)、環(huán)保行業(yè)上的應(yīng)用
桔油中的萜烯化合物具有迅速溶解泡沫塑料的功能，據(jù)實(shí)驗(yàn)研究證明，塊狀泡沫塑料物放入桔油中，在很短的時間內(nèi)將會溶解，這為大量的快速地回收泡沫塑料提供十分便利地再將其液體進(jìn)行分離、還原處理，即成為可再次使用的塑料粒子，
(3)、食品產(chǎn)業(yè)方面的應(yīng)用
桔油作為天然香料和色素劑，用于面包、糕點(diǎn)、餅干、奶粉等諸多食品以及各種飲料之中。
(4)、化妝品產(chǎn)業(yè)方面的應(yīng)用
桔油作為原輔材料生產(chǎn)出的香水和潤膚、潔面油等產(chǎn)品，必然受到歡在醫(yī)藥、保健產(chǎn)業(yè)方面的應(yīng)用。桔油為主要原材料制成膠囊或溶劑藥品，具有“理氣化痰、和胃健脾、散結(jié)止排毒養(yǎng)顏、消食解酒”等功能，還因其中富含黃酮類及多種維生素，可制成生物保健品。
1.2分離機(jī)的發(fā)展概況
分離機(jī)是把混合的物質(zhì)分離成兩種或兩種以上不同的物質(zhì)的機(jī)器。分離機(jī)是一種利用高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力達(dá)到不同物質(zhì)的分離的機(jī)械設(shè)備。
自從1836年第一臺工業(yè)用三足式離心機(jī)在德國出現(xiàn)，到今已有一百年的歷史了，現(xiàn)已有了很大的發(fā)展，各種類型的離心機(jī)繁多，，正在向技術(shù)發(fā)展，系列化、自動化方向發(fā)展，結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，專用的分離機(jī)也越來越多。
分離機(jī)已廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、化工、醫(yī)學(xué)、紡織、治金、船舶、軍工各個領(lǐng)域。例如：濕法采煤，中粉煤的回收，石油鉆井泥漿的回收，放射性元素，三廢治理污泥脫水，各種石油化工產(chǎn)品的制造，各種抗菌素，淀粉及農(nóng)藥的制造，牛奶，啤酒，植物油等食物品的制造，織品，纖維脫水及合成纖維的制造，各種潤滑油，燃料油的提純等都采用分離機(jī)。離心機(jī)已成為國民經(jīng)濟(jì)各個部門廣泛使用的一種通用的機(jī)械。分離器要能保持良好的分離效果，需對其液位和壓力進(jìn)行控制。傳統(tǒng)分離器液位和壓力的控制采用定壓控制技術(shù)。在分離器的變壓力液面控制中，利用浮子液面控制器帶動油和氣調(diào)節(jié)閥，使其聯(lián)合動作，控制原油和天然氣的液量，完成對分離器中液位的調(diào)節(jié)，而不對分離器的壓力進(jìn)行控制。變壓力的液面控制方法可以最大程度地減小油氣出口閥的節(jié)流，減小分離器的壓力，提高分離效果。
1.3分離機(jī)的特點(diǎn)及分類
油、水、渣分三相分離器在工程應(yīng)用中要能保持良好的分離效果，需要對其液位和壓力進(jìn)行控制。本文從減小工藝流程中的節(jié)流損失、節(jié)能降耗、提高分離效率的角度，分析了傳統(tǒng)分離器液面和壓力的控制工藝，提出了一種簡單可靠、降低能耗的桔油分離的控制方法。
1.3.1桔油分離機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用
桔油分離器的原理是采用油、水、渣的比重不同，運(yùn)用過濾、沉淀、浮升等方法匯集一體進(jìn)行油水分離的。?
①?．去除效率高，設(shè)備對污水進(jìn)行強(qiáng)化分離，提高出水水質(zhì)，真正能達(dá)到國家要求的排放標(biāo)準(zhǔn)。?
②?．結(jié)構(gòu)獨(dú)特，設(shè)計(jì)新型，脫離了傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)引進(jìn)了新的設(shè)計(jì)思想，體現(xiàn)了在同類產(chǎn)品中的領(lǐng)先地位。?
③?結(jié)構(gòu)簡單、可靠，生產(chǎn)成本和使用成本低。在國內(nèi)本產(chǎn)品的價(jià)格也大大低于氣浮等產(chǎn)品的價(jià)格?,???為廣大中小飯店、快餐店連鎖店所接受。?
④?占地面積小，施工方便，工程造價(jià)低。?
⑤?無能耗、無耗材，使用成本非常低，只需對產(chǎn)品按說明作簡單的維護(hù)。?
⑥?浮油和沉渣相對集中，便于收集和清撈，為今后形成高效率、企業(yè)型、集中化廢物收集創(chuàng)造條件
1.3.2傳統(tǒng)分離器分類
1、油水兩相分離器
油水兩相分離器將油水混合物來液分離成單一相態(tài)的原油和天然氣，壓力由出口處的壓力控制閥控制，液面由控制器控制的出油閥調(diào)節(jié)。
出口處的壓力控制閥通常是自力式調(diào)節(jié)閥或配套壓力變送器、控制器、氣源的氣動薄膜調(diào)節(jié)閥等。出油閥通常為配套液位傳感器、控制器、氣源的氣動薄膜調(diào)節(jié)閥或浮子液面調(diào)節(jié)器操縱的出油調(diào)節(jié)閥等。
有的油水兩相分離器是用氣動薄膜調(diào)節(jié)閥控制分離器的壓力，用浮子液面調(diào)節(jié)器操縱出油閥控制分離器液面。
2、油水渣三相分離器
? ? 油水渣三相分離器在桔油分離的同時，還能將原材料中的部分水分離出來。隨著油的開發(fā)，三相分離器的應(yīng)用也逐漸增多。結(jié)構(gòu)不同，三相分離器的控制方法也不同。兩種典型分離器的控制原理如下：
(1)、油水渣混合物進(jìn)入分離器后，進(jìn)口分流器把混合物大致分成渣液兩相，液相進(jìn)入集液部分。集液部分有足夠的體積使自由水沉降至底部形成水層，其上是原油和含有較小水滴的乳狀油層。原油和乳狀油從擋板上面溢出。擋板下游的油面由液面控制器操縱出油閥控制于恒定的高度。水從擋板上游的出水口排出，油水界面控制器操縱排水閥的開度，使油水界面保持在規(guī)定的高度。分離器的壓力由設(shè)在天然氣管線上的閥門控制。
(2)、分離器內(nèi)設(shè)有油池和擋水板。原材料自擋油板溢流至油池，油池中油面由液面控制器操縱的出油閥控制。水從油池下面流過，經(jīng)擋水板流入水室，水室的液面由液面控制器操縱的出水閥控制。
1.3.3傳統(tǒng)分離器液位和壓力控制中存在的問題
? ? 分離器定壓控制中，天然氣管線上的壓力控制閥對天然氣進(jìn)行一定程度的節(jié)流，以保證分離器內(nèi)壓力的穩(wěn)定。氣量減小或者氣出口處壓力降低時，閥門節(jié)流程度增加；反之，閥門節(jié)流程度減小。
? ? 分離器液面控制中，油水出口閥門也對液體進(jìn)行節(jié)流。液量增大時，節(jié)流程度減小；液量小時，節(jié)流程度加強(qiáng)，以使液面保持穩(wěn)定。
? ? 為保證液量較大的情況下能夠正常排液，分離器具有較高的壓力。但是在液量減小時，必須通過油水出口閥對液體節(jié)流，使液面不至于降低。因此生產(chǎn)中，分離器一般在較高的壓力下工作，液相閥門處于節(jié)流狀態(tài)。
? ? 分離器壓力過高影響分離器的進(jìn)液，在較高壓力下油中含有的飽和溶解水，在出油閥節(jié)流后，壓力下降時，水從油中分離出來，易使下游流程中的油泵產(chǎn)生氣濁。因此較高的分離器壓力不但影響油氣的分離效率，增加生產(chǎn)能耗，而且影響安全生產(chǎn)。
1.4 桔油分離的主要方法
(1)、離心機(jī)分離法
柑桔類果皮中精油位于外果皮的表層，含精油的油囊直徑一般可達(dá)0.4－0.6mm，較大。無管腺，周圍無色壁，是由退化的細(xì)胞堆積包圍而成。離心機(jī)分離法法是以強(qiáng)大離心壓力壓榨柑桔皮, 其油細(xì)胞破裂, 導(dǎo)致油分流出，進(jìn)而分離得油。此法的得油率為檸檬皮為 0.4%，甜橙皮也是 0.4%，紅橘皮為 0.2%。桔油香氣接近桔果香，分離后的殘?jiān)钥捎糜谒羝崛〉讲糠纸圩佑?。該法簡單易行，是目前最常用的方法?
(2)、水蒸氣蒸餾法
桔油是存在于柑桔類果皮細(xì)胞中的芳香油, 有一定沸點(diǎn)和揮發(fā)性。而在用水蒸汽蒸餾法蒸餾時，因溫度升高和水分的侵入，使油細(xì)胞脹破，油便隨水蒸氣蒸餾出來。蒸汽通過冷凝器冷凝成液體，經(jīng)導(dǎo)液管流入分離器，因油輕水重，油便浮在水的上面，這樣油水便可分開。水蒸汽蒸餾法設(shè)備簡單、產(chǎn)量大。此法的得油率比冷榨法高，但提取率仍不完全，且因加熱蒸餾所需耗能高。
(3)、溶劑萃取法
溶劑萃取法是用某些揮發(fā)性有機(jī)溶劑將桔子油從桔子皮中萃取出來，將果皮切碎后和機(jī)溶劑混勻一起，攪拌一段時間，經(jīng)過滲透、溶解、擴(kuò)散等一系列過程后，桔油將被萃到有機(jī)溶劑中去，蒸餾回收溶劑后即可得到產(chǎn)品。此法的關(guān)鍵是選用合適的溶劑，使之對子油成分有較好的選擇性和較低的粘度，以使桔子油成分更多地溶解在溶劑中以及有更大殘?jiān)蛛x出的有機(jī)相中主要是桔子油和萃取劑，再通過減壓蒸餾進(jìn)行分離。
? ?本設(shè)計(jì)的桔油分離機(jī)采用離心形式，屬于碟片分離機(jī)，碟片分離機(jī)是一種轉(zhuǎn)鼓高速分離機(jī)，它是利用轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的一組錐形碟片高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生強(qiáng)大的離心力達(dá)到分層。原油中含有油、水、渣，它們的密度不同，所產(chǎn)生的離心力也不同，從而能達(dá)到分層的效果。
桔油分離機(jī)按照排渣方式：人工排渣，環(huán)閥排渣，噴嘴排渣三種形式。
本設(shè)計(jì)的桔油分離機(jī)采用人工排渣方式，是用于消除燃油和潤滑油以及其他礦物油中水分和雜質(zhì)，減少機(jī)械的磨損，提高原油的燃燒率，延長機(jī)械使用壽命。
第二章 桔油分離機(jī)的組成及工作原理
2.1桔油分離機(jī)的組成
為滿足桔油分離機(jī)的生產(chǎn)能力進(jìn)料1500L/h、缽體轉(zhuǎn)速8000RPM、分離因子為10950的要求，桔油分離機(jī)主要由電動機(jī)輸入動力，通過摩擦離合器帶動主軸上的螺旋齒輪轉(zhuǎn)動，使得分油裝置也隨之轉(zhuǎn)動，液料從供應(yīng)杯進(jìn)入進(jìn)料分配器。由于受離心力的作用，水、油、渣經(jīng)分離碟分離。桔油分離機(jī)主要由電機(jī)、機(jī)座、傳動裝置、油分計(jì)（報(bào)警器和記錄器組成）和轉(zhuǎn)鼓等組成。桔油分離機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖如圖2-1所示。
圖2-1 桔油分離機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖
2.2桔油分離機(jī)的工作原理
2.2.1分離機(jī)的工作原理
桔油分離機(jī)是立式離心機(jī)，轉(zhuǎn)鼓裝在立軸上端，通過傳動裝置由電動機(jī)驅(qū)動而高速旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有一組互相套疊在一起的碟形零件--碟片。碟片與碟片之間留有很小的間隙。懸浮液(或乳濁液)由位于轉(zhuǎn)鼓中心的進(jìn)料管加入轉(zhuǎn)鼓。當(dāng)懸浮液(或乳濁液)通過碟片之間的間隙時，固體顆粒(或液滴)在離心機(jī)作用下沉降到碟片上形成沉渣(或液層)。沉渣沿碟片表面滑動而脫離碟片并積聚在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)直徑最大的部位，分離后的液體從出液口排出轉(zhuǎn)鼓。碟片的作用是縮短固體顆粒(或液滴)的沉降距離、擴(kuò)大轉(zhuǎn)鼓的沉降面積，轉(zhuǎn)鼓中由于安裝了碟片而大大提高了分離機(jī)的生產(chǎn)能力。積聚在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的固體在分離機(jī)停機(jī)后拆開轉(zhuǎn)鼓由人工清除，或通過排渣機(jī)在不停機(jī)的情況下從轉(zhuǎn)鼓中排出。桔油分離機(jī)工作原理簡圖如圖2-2所示。
圖2-2 桔油分離機(jī)工作原理示意圖
當(dāng)轉(zhuǎn)鼓連同碟片以高速旋轉(zhuǎn)時，碟片間的懸浮液中的固體顆粒因其有較大的質(zhì)量，優(yōu)先沉降于碟片的內(nèi)腹面，并連續(xù)向鼓壁方面沉降，澄清的液體則被迫反方向移動而在轉(zhuǎn)頸部進(jìn)液管周圍的排液口排出。 沉渣沿碟片表面滑動而脫離碟片并積聚在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)直徑最大的部位，分離后的液體從出液口排出轉(zhuǎn)鼓。
碟式分離機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有一組碟片，把轉(zhuǎn)鼓空間分成許多薄層分離空間，從而大大縮短沉降距離，改善和提高分離效果。任何處于兩碟片之間的極限顆粒若能在此路程段中到達(dá)碟片內(nèi)表面，則可以被分離出來。碟片的結(jié)構(gòu)是用薄的不銹鋼沖成；碟片呈圓臺形；在碟片上開有對稱的孔。顆粒在分離空間內(nèi)的運(yùn)動路線如圖2-3所示。
圖2-3 顆粒在分離空間內(nèi)的運(yùn)動路線
2.2.2油分計(jì)的工作原理
油分計(jì)的功能是能連續(xù)記錄油水分離器處理水中的油分濃度，并在處理水超過排放標(biāo)準(zhǔn)（>15ppm）時通過自動報(bào)警器報(bào)警，并將不合標(biāo)準(zhǔn)的處理水通過三通電磁閥的啟閉自動泄放返回艙底。目前桔油的油分計(jì)有：紅外線、紫外線、激光和超聲波等多種油分計(jì)，以YNY-1型油分計(jì)為例，其工作原理如圖2-1示。
圖2-4 YNY-1型油分計(jì)
工作原理：測量時，靠定時器把運(yùn)轉(zhuǎn)周期控制在120秒，120秒時，試液泵及三通電磁閥啟動，通過紅外線分析儀比較標(biāo)準(zhǔn)液與萃取液的油分濃度，并通過放大器放大，通過電訊號控制。如果處理水超過排放標(biāo)準(zhǔn)（>15ppm），報(bào)警器報(bào)警，并啟動電磁閥，把不符合標(biāo)準(zhǔn)的處理水泄放回艙底。同時記錄器記錄處理水中的油分濃度、日期、時間，并打印在記錄紙上。
2.2.3自動停止裝置工作原理
常見的自動停止裝置有兩種，一種是采用氣控或電控三通閥，當(dāng)排放水樣超過排放標(biāo)準(zhǔn)時，15ppm報(bào)警器報(bào)警，同時自動打開旁通回流管路，切斷舷外排放管路；另一種是當(dāng)排放水樣超過排放標(biāo)準(zhǔn)時，15ppm報(bào)警器報(bào)警，同時打開旁通回流管路。
2.3桔油分離機(jī)的主要參數(shù)分析與計(jì)算：
1、本機(jī)采用間歇人工排渣方式，排渣的間隔為1—1.5h.
2、桔油分離機(jī)技術(shù)特性
生產(chǎn)能力進(jìn)料1500L/h、缽體轉(zhuǎn)速8000RPM、分離因子為10950的要求。
3、碟片間生產(chǎn)能力計(jì)算：
連續(xù)生產(chǎn)時：
其中 β------ 轉(zhuǎn)缽利用系數(shù)（0.7～0.8）
d-------浮起或沉下粒子的直徑
-------分離液中各成分的密度
-------分離液的粘度
z-------分離碟間的間隙數(shù)
-------分離碟半徑對數(shù)平均值
-------分離碟半徑算術(shù)平均值
4、功率計(jì)算：
（1）、啟動轉(zhuǎn)鼓的功率：
R-------旋轉(zhuǎn)物體的半徑
-------旋轉(zhuǎn)物體的角速度
（2）、啟動物料的功率：
-------物料環(huán)內(nèi)徑
-------物料質(zhì)量
（3）、克服軸承摩擦阻力所需的功率：
p-------軸承上的動載荷
f-------摩擦系數(shù)（0.07～0.10）
d-------軸頸直徑
（4）、克服空氣阻力所需的功率：
h-------轉(zhuǎn)鼓高度
D-------轉(zhuǎn)鼓直徑
n-------轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速
-------轉(zhuǎn)鼓表面狀況系數(shù)
因此啟動時的總功率：
4、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度計(jì)算：
轉(zhuǎn)鼓自身的離心力：
物料旋轉(zhuǎn)的離心力：
在上述離心力的作用下轉(zhuǎn)鼓可以看成一個受內(nèi)壓的容器
同理得：
第三章 桔油分離機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1電動機(jī)選用
對傳動方案的要求：合理的傳動方案，首先應(yīng)滿足工作機(jī)的功能要求，其次還應(yīng)滿足工作可靠、傳動效率高、結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、重量輕、成本低、工藝性好、使用和維護(hù)方便等要求 。
原動機(jī)是許多機(jī)器中運(yùn)動和任何一個方案，要統(tǒng)籌兼顧，滿足最主要的和最基本的要求。傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：動力的來源，其種類很多，有電動機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、蒸汽機(jī)、水輪機(jī)、液壓機(jī)等。電動機(jī)構(gòu)造簡單、工作可靠、控制簡便、維護(hù)容易，一般生產(chǎn)機(jī)械上大多數(shù)均采用電動機(jī)驅(qū)動。本設(shè)計(jì)也采用電動機(jī)作為原動力。我國已制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的Y系列是一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動機(jī)，適用于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體和無特殊要求的機(jī)械。所以本設(shè)計(jì)采用Y系列三相異步電動機(jī)。
為了滿足設(shè)計(jì)要求，桔油分離機(jī)配備交流電動機(jī)：電機(jī)規(guī)格如下：
型號 功率（千瓦） 電壓（V） 額定電壓（A） 轉(zhuǎn)速（r/m）
J02-31-4H(T6) 2.2 380 4.92 1435
Z2C-32(T2) 2.2 220 12.5 1500
3.2齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)
因?yàn)樗O(shè)計(jì)的齒輪為軟齒面齒輪，故按齒面接觸強(qiáng)度確定齒輪的基本參數(shù)和尺寸。
3.2.1初選參數(shù)
選小齒輪齒數(shù)Z=19
大齒輪齒數(shù)Z=195=95
選螺旋角=10
3.2.2按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由教材查得：載荷系數(shù)K=1.2
彈性系數(shù)Z=189.8
節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)Z=
因?yàn)閠an=tan/cos=tan20/cos10=0.3696
=20.28
tan=tan=tan10 cos20.28=0.1654
=9.36
所以Z==2.464
Z=
=[]1.88-3.2（]cos=[1.88-3.2（]cos10=1.6524
Z==0.7779
螺旋角系數(shù)Z===0.9848，取=1
=45.69mm
3.2.3主要尺寸計(jì)算
（1）模數(shù)：m==cos10=2.17 取m=2.25（mm）
（2）螺旋角
①大齒輪螺旋角: =33.5°
②立軸齒輪螺旋角 =56.5°
③大齒輪齒數(shù) =95
④立軸齒輪齒數(shù) =19
（3）端面模數(shù)
=mn/cos=2.25/cos33.5°=2.69
=mn/cos=2.25/cos56.5°=4.08
（4）分度圓直徑
=mt1*Z1=2.69*95=255.5
=mt2*Z2=4.08*19=77.5
（5）齒頂圓直徑
=d1+2m =255.5+2*2.25=260 mm
=d2+2m =77.5+2*2.25=82 mm
（6）中心距
a=(d1+d2)/2=(255.5+77.5 )/2=166.5 mm
3.3 大齒輪強(qiáng)度校核
根據(jù)齒輪轉(zhuǎn)動強(qiáng)度設(shè)計(jì)的原則，閉式轉(zhuǎn)動齒輪（HB<=350）要求保證齒面接觸疲勞為主，而在實(shí)際生產(chǎn)中，分離機(jī)主要失效的形式是齒面磨損。所以，只對齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核。
3.3.1有關(guān)數(shù)據(jù)及系數(shù)確定
1、電動功率P=2.2 KW
大齒輪額定轉(zhuǎn)矩T：T =9549*P/n=9549*2.2/1435 =14.64 N.m
2、分度圓上的圓周力Ft
= 2000T/255.5 = 2000x14.64/255.5 =114.60 N
3、分度圓上的計(jì)算載荷Ftc
Ftc =KA*KV*Kα*K?*Ft
----------使用系數(shù)
----------動載系數(shù)
-------齒間載荷分配系數(shù)
--------齒向載荷分布系數(shù)
3.3.2相關(guān)系數(shù)值
（1）、 查表《機(jī)械設(shè)計(jì)》第六版 P201 表10-2
取 = 1.25
（2）、 查表《機(jī)械設(shè)計(jì)》第六版P202
=34.8
=0.0087
U =19/95=0.2
V =Л*255.5*1435/60000= 19.19 m/s
得 = 1.35
（3）、 查表《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》表35.2-30
由*/b =1.25*114.60/20 = 7.16 o< 10o 得： = 1.1
查表《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》表35.2-31 得： = 1
（4）、計(jì)算載荷
= 1.25x1.35x1.1x1x114.6 =212.73 N
（5）、材料彈性模數(shù)Z
Z = 19
查表《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》得
大齒輪 = 11300 = 0.34
立軸齒輪 =20600 =0.3
（6）、節(jié)點(diǎn)數(shù)ZH
查表《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》得： =2.16
（7）、轉(zhuǎn)動比
u = /=0.2
3.4核算齒面接觸疲勞強(qiáng)度
（1）、總工作時間
本機(jī)每天8h 工作，每年工作150d ,共運(yùn)轉(zhuǎn)10年計(jì)算。
=10x150x8 =12000 h
（2）、總應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N
= 60уn1
=60x1435x1x12000
=1.05x10
=/u =5.25x10
（3）、接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)
查表《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》圖35.2-17
大齒輪 ：
= 1.05
= 1.05
（4）、工作硬化系數(shù)
因?yàn)榇簖X輪和立軸齒軸均為軟齒面 =1
（5）、安全系數(shù)
查表《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》表35.2-32， 按高可靠度取 =1.50
① 接觸疲勞極限應(yīng)力δHlimb
由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》查得δHlimb=17.6 Mpa
② 齒面接觸極限應(yīng)力δHlim
δHlim = δHlimb1xZHxZw
=176.4x1.05x1
=185.2 Mpa
③ 安全系數(shù)SH
SH = δHlim/Δh1=185.2/330.3=0.56
3.5立軸齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核
1、齒面接觸疲勞極限應(yīng)力δHlimb2
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》得: =650 Mpa
2、齒面接觸極限應(yīng)力2
δHlim2 =δHlimb2xZN2xZw
=650x1.05x1
=685.2 Mpa
3、有關(guān)系數(shù)的確定
(1)彈性模數(shù)ZE2
ZE2 = 161.2 Mpa
(2)節(jié)點(diǎn)系數(shù)ZH2
(3)重合度系數(shù)
前面 =1.22 ， =56.5°，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》表35.2-15： =0.75
(4)計(jì)算接觸應(yīng)力
=xx2
=463.04 Mpa
(5)安全系數(shù)
(6)許用安全系數(shù)
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》表35.2-32按較高可靠度取
立軸齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度能滿足要求。
3.6校核齒根彎曲強(qiáng)度
有關(guān)系數(shù)的確定如下：
①齒形系數(shù)
按當(dāng)量齒數(shù)
′ = 95/(cos33.5°)3=164
′ = 19/(cos56.5°)3=113
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-5
= 2.14
= 2.16
②端面重合度εα
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-26
= 0.65
= 0.64
= εα1 +εα2 = 1.29
③重合度系數(shù)Γε
= 0.25 +0.75/εα = 0.83
④螺旋角系數(shù)
= 1–33.5/120°=0.75
= 1 -56.5°/120°=0.43 (查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》35.2-19)
⑤彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù)Γx
由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》35.2-28 得
mn =2.25得
⑥相對應(yīng)力集中系數(shù)
由表35.2-3 按可高可靠度
⑦安全系數(shù)
由表35.2－32按較高可靠度
⑧試驗(yàn)齒輪彎曲疲勞極限應(yīng)力
由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》
大齒輪
由圖35.2－16軸齒輪
⑨許用彎曲應(yīng)力
3.7核算齒根彎曲強(qiáng)度
1、齒根彎曲壓力
2、大齒輪軸疲勞強(qiáng)度的精確校核計(jì)算
（1）繪制軸的受力荷圖
（2）計(jì)算周上的作用力
①大齒輪軸上的轉(zhuǎn)矩，由前計(jì)算知：
②圓周力
③徑向力
④軸向力
3、繪制垂直平面的彎矩圖
①支座反力
②C截面彎矩
(C)彎矩圖如圖（b）所示
4、繪水平的彎矩圖
①支座反力
②C截面彎矩
（a） 彎矩圖如圖（c）所示
5.繪合成彎矩圖
Mcw(2)=
6.繪扭矩圖：
（b） 扭矩圖圖（e）所示
7.繪聯(lián)軸器附加F0的受力圖和彎矩圖
T----軸傳遞的彎矩，N*M
D----聯(lián)軸器圓周力作用直徑
D2=112mm
C截面彎矩：Mcw(F0)=F0*120=52.25*120=6274.8N*mm
力F0作用的彎矩圖如圖（f）所示
3.8軸疲勞強(qiáng)度校核
較核截面C-C，較核計(jì)算按下式進(jìn)行
式中：-只考慮彎矩作用時的安全系數(shù)
-只考慮扭矩作用時的安全系數(shù)
{S}-按疲勞強(qiáng)度計(jì)算的安全系數(shù)
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》表38.3-4
[S]=1.5
以下有關(guān)系數(shù)查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》證明橫向的疲勞強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求，由式38.1-1得
由38.3---5得
由38.3-8得
由38.3-11得
由38.3-13得
證明橫軸的疲勞強(qiáng)度足夠。
3.9主軸疲勞強(qiáng)度計(jì)算
1、 繪制軸的受力載荷圖
2、求作用于軸上的力
①軸設(shè)：----電動機(jī)額定功率KW
----大齒輪的軸功率KW
-----主軸功率
-----大齒輪軸滾動軸承的效率
-------立軸一對滾動軸承效率
---------兩齒輪間嚙合效率
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》得
已知 kw
則
②軸的扭矩：
設(shè) NM
r/m
立軸的轉(zhuǎn)矩 NM
—— 立軸的轉(zhuǎn)速 r/m
已知： ＝7250 r/min
NM
求圓周力、徑向力、軸向力、不平衡引起的離心力
a) 圓周力
N
b）徑向力
N
c）軸
N
d) 分離體不平衡引起的離心力
因不平衡引起的偏心矩
式中： —— 分離體上不平衡， 單位：克
—— 分離體上不平衡的半徑位置，
G —— 分離體總重 kg
按動平衡精度等級國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓平衡精度等級 G6.3 即e＝6.3其中 G = 68 公斤 取 ＝ 29.6/2 毫米
考慮到動平衡惡劣（船用傾斜情況惡劣）情況，實(shí)際平衡精度按G16處理即 e = 16
克
即在分離體，半徑最大處，殘留7.35克不平衡,由此產(chǎn)量的離心力
N
3、 繪垂直平面的彎轉(zhuǎn)圓
1）、 圖 (b) 垂直平面的受力由圖得
N
立軸疲勞強(qiáng)度計(jì)算
校核截面I-I 和II-II，校核計(jì)算按下式：
式中
-----只考慮彎矩作用時的安全系數(shù)
-----只考慮扭矩作用時的安全系數(shù)
-----許用安全系數(shù)
以下公式及有關(guān)系數(shù)均查自《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》查表38.3-4
=1.8
=
=
由38.1-1得
由38.3-5得
由38.3-8得
由38.3-11得
由38.3-13得
安全系數(shù)
由上面計(jì)算結(jié)果表明：
所以，立軸的疲勞強(qiáng)度足夠。
總 結(jié)
參考文獻(xiàn)
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致 謝
附錄1 外文翻譯
Dedicated to the single screw compressor machine updated the Introduction
Abstract: This paper describes the existing single-screw machine layout and structure, and put out the advantages and disadvantages of the list, because of the compressor plant single-screw machine tools and machine tool external Security information, the above introduction there is inevitably one-sided and wrong, and are therefore single-screw compressor for the production of reference works.
Introduce the layout of machine tools
Decide the size of the compressor displacement of the stars round, screw diameter, mesh size and the size of the center distance, so different in diameter screw, machine tool spindle and the rotary center are also different. To meet the processing of different diameter screw, single screw Currently the layout of machine tools in general there are several options.
The first is: machine tool rotary tool spindle center and the center distance for the fixed
Machine tool rotary tool spindle center and the center distance for the fixed, can not adjust the center distance. Processing of several of the screw diameter on the center distance required several different specifications of the machine.
Advantages: simple structure of the machine.
Disadvantage: each machine can only process a specification of the screw, when the market on a certain specification requirements when the screw compressor, resulting in a machine, other machine idle.
The second: the machine tool spindle box for rotary
Processing screw machine according to the size of the diameter at the processing before a point of rotating spindle box. Spindle box that the machine can turn on a machine at the above-mentioned article on the use of the improvements, with the first structure of a machine tool is basically the same.
Advantages: the structure of machine tool easy to adapt to a variety of specifications of the processing screw.
One disadvantage: after the rotating spindle box and the tool spindle turning center line distance between the center line of accurate measurement difficult.
2 disadvantage: after the rotating spindle spindle box and the front surface of the rotary cutter centerline distance between the reduction of the larger diameter of the screw processing is limited.
The third: the machine tool spindle box for horizontal mobile
Box at the bottom of the spindle and the base there is arranged between the rectangular sliding rail, spindle box perpendicular to the direction of movement of spindle centerline and perpendicular to the centerline of the tool rotation. Through the power of the spindle box spline shaft to the base of the tool feed mechanism.
Screw diameter, according to the size of the processing in the processing of the previous round by hand to the body put into the screw spindle box moved to the appropriate location, and then screw the spindle box on a fixed base. Spindle box available from the mobile Grating detection, position error ± 0.005mm.
Horizontal spindle box can be used as a mobile machine can process diameter φ95 ~ φ385mm any kind between the screw specifications.
Φ95 ~ φ385mm processing because of the diameter of the screw, causing the front surface and the tool spindle rotation the distance between the center line of the margin is too large, the actual application in the design specifications of the machine into two, a φ95 ~ φ205mm machine screw diameter Another φ180 ~ φ385mm machine screw diameter.
Advantages: a variety of tools to adapt to the specifications of the processing screw, each screw specifications need not be provided with the appropriate machine tools.
Disadvantage: the structure of machine tools and machine tool assembly of the two kinds of more complex machine tools, machine tools than the cost of two kinds of machine tools before the high.
Conclusion: This article describes existing single-screw machine layout and structure, and put out the advantages and disadvantages of the list, because of the compressor plant single-screw machine tools and machine tool external Security information, the above introduction there is inevitably one-sided and wrong, and are therefore single-screw compressor for the production of reference works.
對壓縮機(jī)單螺桿專用加工機(jī)床的介紹
摘要：本文介紹了國內(nèi)現(xiàn)有單螺桿加工機(jī)床的布局和結(jié)構(gòu)，并把優(yōu)缺點(diǎn)一一列舉出來，由于壓縮機(jī)生產(chǎn)廠的單螺桿加工機(jī)床和機(jī)床資料對外保密，以上介紹難免有片面、不妥之處，因此僅供單螺桿壓縮機(jī)生產(chǎn)廠參考。
介紹機(jī)床的布局
壓縮機(jī)排氣量的大小決定了星輪、螺桿直徑的大小和嚙合中心距的大小，因此螺桿直徑的不同，機(jī)床的主軸與刀具的回轉(zhuǎn)中心也不同。為滿足加工不同直徑的螺桿，目前國內(nèi)單螺桿加工機(jī)床的布局大致有以下幾種方案。
第一種：機(jī)床的主軸與刀具回轉(zhuǎn)中心的中心距為固定式
機(jī)床的主軸與刀具回轉(zhuǎn)中心的中心距為固定式，中心距不可調(diào)整。加工幾種直徑的螺桿就需要幾種中心距規(guī)格不同的機(jī)床。
優(yōu)點(diǎn)：機(jī)床的結(jié)構(gòu)簡單。
缺點(diǎn)：每種機(jī)床只能加工一種規(guī)格的螺桿，當(dāng)市場上某種規(guī)格的壓縮機(jī)螺桿需要量大時，造成一臺機(jī)床加工，其他機(jī)床閑置。
第二種：機(jī)床的主軸箱為可回轉(zhuǎn)式
機(jī)床可根據(jù)加工螺桿直徑的大小在加工前把主軸箱旋轉(zhuǎn)一個角度。這種主軸箱能夠回轉(zhuǎn)的機(jī)床是對上述第一種機(jī)床在使用方法上的改進(jìn)，與第一種機(jī)床的結(jié)構(gòu)基本相同。
優(yōu)點(diǎn)：機(jī)床的結(jié)構(gòu)簡單，能適應(yīng)多種規(guī)格螺桿的加工。
缺點(diǎn)1：主軸箱旋轉(zhuǎn)后主軸回轉(zhuǎn)中心線與刀具回轉(zhuǎn)中心線間的距離不易精確測量。
缺點(diǎn)2：主軸箱旋轉(zhuǎn)后主軸前端面與刀具的回轉(zhuǎn)中心線間的距離減少，因此加工較大直徑的螺桿受到限制。
第三種：機(jī)床的主軸箱為橫向移動式
主軸箱底部與底座之間布置有矩形滑動導(dǎo)軌，主軸箱移動的方向垂直于主軸回轉(zhuǎn)中心線并垂直于刀具回轉(zhuǎn)中心線。主軸箱的動力通過花鍵軸傳給底座內(nèi)的刀具進(jìn)給機(jī)構(gòu)。
根據(jù)加工螺桿直徑的大小，在加工前用手輪絲杠進(jìn)給機(jī)構(gòu)把主軸箱移動到適當(dāng)位置，然后用螺釘將主軸箱固定在底座上。主軸箱的移動距離可用光柵尺檢測，位置誤差±0.005mm。
采用主軸箱可橫向移動的一個機(jī)床就可以加工直徑φ95～φ385mm之間任何一種規(guī)格的螺桿。
由于加工φ95～φ385mm直徑的螺桿，造成主軸前端面與刀具回轉(zhuǎn)中心線間的距離差值過大，因此在實(shí)際應(yīng)用時設(shè)計(jì)成兩種規(guī)格的機(jī)床，一個機(jī)床加工φ95～φ205mm直徑的螺桿，另一個機(jī)床加工φ180～φ385mm直徑的螺桿。
優(yōu)點(diǎn)：機(jī)床能適應(yīng)多種規(guī)格螺桿的加工，每種規(guī)格的螺桿不需要配備相應(yīng)的加工機(jī)床。
缺點(diǎn)：機(jī)床的結(jié)構(gòu)和機(jī)床的裝配較前二種機(jī)床復(fù)雜，機(jī)床的造價(jià)也較前二種機(jī)床高。
結(jié)論：本文介紹了國內(nèi)現(xiàn)有單螺桿加工機(jī)床的布局和結(jié)構(gòu)，并把優(yōu)缺點(diǎn)一一列舉出來，以上介紹難免有片面、不妥之處，因此僅供單螺桿壓縮機(jī)生產(chǎn)廠參考。
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