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湘潭大學興湘學院畢業(yè)論文
題 目： 桔油分離機設計
專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化
學 號：
姓 名：
指導教師：
完成日期： 2012.5.20
目 錄
第一章 緒論 1
1.1桔油的特點和應用 1
1.2分離機的發(fā)展概況 2
1.3分離機的特點及分類 2
1.3.1桔油分離機的特點及應用 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 桔油分離機的組成及工作原理 6
2.1桔油分離機的組成 6
2.2桔油分離機的工作原理 7
2.2.1分離機的工作原理 7
2.2.2油分計的工作原理 8
1.3.1桔油分離機的特點及應用 8
2.3桔油分離機的主要參數分析與計算 9
第三章 桔油分離機傳動系統(tǒng)設計計算 11
3.1電動機選用 11
3.2齒輪參數設計 11
3.2.1初選參數 11
3.2.2按接觸強度設計 12
3.2.3主要尺寸計算 12
3.3 大齒輪強度校核 13
3.3.1有關數據及系數確定 13
3.3.2相關系數值 14
3.4核算齒面接觸疲勞強度 15
3.5立軸齒輪齒面接觸疲勞強度校核 16
3.6校核齒根彎曲強度 17
3.7核算齒根彎曲強度 18
3.8軸疲勞強度校核 20
3.9主軸疲勞強度計算 22
總 結 27
參考文獻 28
致 謝 29
I
摘 要
桔油以其優(yōu)良的品質在化工、農業(yè)等領域有著廣泛的應用，并作為當前一種新興的環(huán)境材料在環(huán)保領域呈現出良好的應用前景。
桔油分離機是一種利用高速旋轉產生的離心力實現不同物質分層提取的離心機。離心機目前廣泛應用于工業(yè)、農業(yè)、化工、醫(yī)學、紡織、治金、船舶、軍工各個領域，成為國民經濟各個部門常用的一種通用的機械。
本設計主要根據桔油的成質，國內外研究狀況以及應用現狀，闡述了目前提取桔油的方法技術和基本理論。在參考分析常用離心機的基礎上，對桔油分離機核心部分的關鍵零部件進行了設計，計算選取其傳動部件和控制部件的幾何參數。對桔油分離機的工作原理、設備技術、應用特點進行了重點分析。計算校核了桔油分離機的傳動齒輪，其目的是使設備的工作性能更穩(wěn)定，同時對電動機也進行了選型，匹配離心機協(xié)調運轉，延長桔油分離機的使用壽命。
關鍵詞：桔油分離機；齒輪；設計
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桔油的特點和應用
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%。桔油在許多領域內已經得到了廣泛的應用，在強調發(fā)展循環(huán)型社會的今天，桔油由于其天然環(huán)保的特點將成為研究的熱點。
桔油是一種物美價廉、用途廣泛的天然生物產品，在很多領域都有著廣泛的應用，其主要用于以下幾個方面：
(1)、化工產業(yè)方面上的應用
桔油在化工產業(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、合成樹脂類產品，如醇酸類、聚酯類、氨基類、丙酸類等產品領域；還作為各種涂料、油漆產品的稀釋劑或添加劑等，可大大降低這些化工產品中有毒有害物質的含量，達到環(huán)保要求。其二：代替對臭氧層有嚴重破壞作用的“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，用于清洗印刷機械上的油墨污漬，用于清除工廠油煙、機械油污，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”，作為熱量傳導劑。由于其－96.7℃低凝固點的特性，可廣泛使用于冷凍、冷藏設備的 0℃以下的熱量傳導。
(2)、環(huán)保行業(yè)上的應用
桔油中的萜烯化合物具有迅速溶解泡沫塑料的功能，據實驗研究證明，塊狀泡沫塑料物放入桔油中，在很短的時間內將會溶解，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行分離、還原處理，即成為可再次使用的塑料粒子，
(3)、食品產業(yè)方面的應用
桔油作為天然香料和色素劑，用于面包、糕點、餅干、奶粉等諸多食品以及各種飲料之中。
(4)、化妝品產業(yè)方面的應用
桔油作為原輔材料生產出的香水和潤膚、潔面油等產品，必然受到歡在醫(yī)藥、保健產業(yè)方面的應用。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分離機的發(fā)展概況
分離機是把混合的物質分離成兩種或兩種以上不同的物質的機器。分離機是一種利用高速旋轉所產生的離心力達到不同物質的分離的機械設備。
自從1836年第一臺工業(yè)用三足式離心機在德國出現，到今已有一百年的歷史了，現已有了很大的發(fā)展，各種類型的離心機繁多，，正在向技術發(fā)展，系列化、自動化方向發(fā)展，結構越來越復雜，專用的分離機也越來越多。
分離機已廣泛用于工業(yè)、農業(yè)、化工、醫(yī)學、紡織、治金、船舶、軍工各個領域。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，各種石油化工產品的制造，各種抗菌素，淀粉及農藥的制造，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。離心機已成為國民經濟各個部門廣泛使用的一種通用的機械。分離器要能保持良好的分離效果，需對其液位和壓力進行控制。傳統(tǒng)分離器液位和壓力的控制采用定壓控制技術。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節(jié)閥，使其聯合動作，控制原油和天然氣的液量，完成對分離器中液位的調節(jié)，而不對分離器的壓力進行控制。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分離機的特點及分類
油、水、渣分三相分離器在工程應用中要能保持良好的分離效果，需要對其液位和壓力進行控制。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桔油分離機的特點及應用
桔油分離器的原理是采用油、水、渣的比重不同，運用過濾、沉淀、浮升等方法匯集一體進行油水分離的。?
①?．去除效率高，設備對污水進行強化分離，提高出水水質，真正能達到國家要求的排放標準。?
②?．結構獨特，設計新型，脫離了傳統(tǒng)的結構引進了新的設計思想，體現了在同類產品中的領先地位。?
③?結構簡單、可靠，生產成本和使用成本低。在國內本產品的價格也大大低于氣浮等產品的價格?,???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，工程造價低。?
⑤?無能耗、無耗材，使用成本非常低，只需對產品按說明作簡單的維護。?
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節(jié)。
出口處的壓力控制閥通常是自力式調節(jié)閥或配套壓力變送器、控制器、氣源的氣動薄膜調節(jié)閥等。出油閥通常為配套液位傳感器、控制器、氣源的氣動薄膜調節(jié)閥或浮子液面調節(jié)器操縱的出油調節(jié)閥等。
有的油水兩相分離器是用氣動薄膜調節(jié)閥控制分離器的壓力，用浮子液面調節(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)，三相分離器的應用也逐漸增多。結構不同，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)、油水渣混合物進入分離器后，進口分流器把混合物大致分成渣液兩相，液相進入集液部分。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。分離器的壓力由設在天然氣管線上的閥門控制。
(2)、分離器內設有油池和擋水板。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行一定程度的節(jié)流，以保證分離器內壓力的穩(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，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，增加生產能耗，而且影響安全生產。
1.4 桔油分離的主要方法
(1)、離心機分離法
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0.4－0.6mm，較大。無管腺，周圍無色壁，是由退化的細胞堆積包圍而成。離心機分離法法是以強大離心壓力壓榨柑桔皮, 其油細胞破裂, 導致油分流出，進而分離得油。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，分離后的殘渣仍可用于水蒸汽提取到部分桔子油。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胞中的芳香油, 有一定沸點和揮發(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，經導液管流入分離器，因油輕水重，油便浮在水的上面，這樣油水便可分開。水蒸汽蒸餾法設備簡單、產量大。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)性有機溶劑將桔子油從桔子皮中萃取出來，將果皮切碎后和機溶劑混勻一起，攪拌一段時間，經過滲透、溶解、擴散等一系列過程后，桔油將被萃到有機溶劑中去，蒸餾回收溶劑后即可得到產品。此法的關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渣分離出的有機相中主要是桔子油和萃取劑，再通過減壓蒸餾進行分離。
? ?本設計的桔油分離機采用離心形式，屬于碟片分離機，碟片分離機是一種轉鼓高速分離機，它是利用轉鼓內的一組錐形碟片高速旋轉產生強大的離心力達到分層。原油中含有油、水、渣，它們的密度不同，所產生的離心力也不同，從而能達到分層的效果。
桔油分離機按照排渣方式：人工排渣，環(huán)閥排渣，噴嘴排渣三種形式。
本設計的桔油分離機采用人工排渣方式，是用于消除燃油和潤滑油以及其他礦物油中水分和雜質，減少機械的磨損，提高原油的燃燒率，延長機械使用壽命。
第二章 桔油分離機的組成及工作原理
2.1桔油分離機的組成
為滿足桔油分離機的生產能力進料1500L/h、缽體轉速8000RPM、分離因子為10950的要求，桔油分離機主要由電動機輸入動力，通過摩擦離合器帶動主軸上的螺旋齒輪轉動，使得分油裝置也隨之轉動，液料從供應杯進入進料分配器。由于受離心力的作用，水、油、渣經分離碟分離。桔油分離機主要由電機、機座、傳動裝置、油分計（報警器和記錄器組成）和轉鼓等組成。桔油分離機結構簡圖如圖2-1所示。
圖2-1 桔油分離機結構簡圖
2.2桔油分離機的工作原理
2.2.1分離機的工作原理
桔油分離機是立式離心機，轉鼓裝在立軸上端，通過傳動裝置由電動機驅動而高速旋轉。轉鼓內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)由位于轉鼓中心的進料管加入轉鼓。當懸浮液(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鼓內直徑最大的部位，分離后的液體從出液口排出轉鼓。碟片的作用是縮短固體顆粒(或液滴)的沉降距離、擴大轉鼓的沉降面積，轉鼓中由于安裝了碟片而大大提高了分離機的生產能力。積聚在轉鼓內的固體在分離機停機后拆開轉鼓由人工清除，或通過排渣機在不停機的情況下從轉鼓中排出。桔油分離機工作原理簡圖如圖2-2所示。
圖2-2 桔油分離機工作原理示意圖
當轉鼓連同碟片以高速旋轉時，碟片間的懸浮液中的固體顆粒因其有較大的質量，優(yōu)先沉降于碟片的內腹面，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頸部進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鼓內直徑最大的部位，分離后的液體從出液口排出轉鼓。
碟式分離機轉鼓內有一組碟片，把轉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碟片內表面，則可以被分離出來。碟片的結構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。顆粒在分離空間內的運動路線如圖2-3所示。
圖2-3 顆粒在分離空間內的運動路線
2.2.2油分計的工作原理
油分計的功能是能連續(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準（>15ppm）時通過自動報警器報警，并將不合標準的處理水通過三通電磁閥的啟閉自動泄放返回艙底。目前桔油的油分計有：紅外線、紫外線、激光和超聲波等多種油分計，以YNY-1型油分計為例，其工作原理如圖2-1示。
圖2-4 YNY-1型油分計
工作原理：測量時，靠定時器把運轉周期控制在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準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準（>15ppm），報警器報警，并啟動電磁閥，把不符合標準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，當排放水樣超過排放標準時，15ppm報警器報警，同時自動打開旁通回流管路，切斷舷外排放管路；另一種是當排放水樣超過排放標準時，15ppm報警器報警，同時打開旁通回流管路。
2.3桔油分離機的主要參數分析與計算：
1、本機采用間歇人工排渣方式，排渣的間隔為1—1.5h.
2、桔油分離機技術特性
生產能力進料1500L/h、缽體轉速8000RPM、分離因子為10950的要求。
3、碟片間生產能力計算：
連續(xù)生產時：
其中 β------ 轉缽利用系數（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
-------分離碟半徑對數平均值
-------分離碟半徑算術平均值
4、功率計算：
（1）、啟動轉鼓的功率：
R-------旋轉物體的半徑
-------旋轉物體的角速度
（2）、啟動物料的功率：
-------物料環(huán)內徑
-------物料質量
（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（0.07～0.10）
d-------軸頸直徑
（4）、克服空氣阻力所需的功率：
h-------轉鼓高度
D-------轉鼓直徑
n-------轉鼓轉速
-------轉鼓表面狀況系數
因此啟動時的總功率：
4、轉鼓強度計算：
轉鼓自身的離心力：
物料旋轉的離心力：
在上述離心力的作用下轉鼓可以看成一個受內壓的容器
同理得：
第三章 桔油分離機傳動系統(tǒng)設計計算
3.1電動機選用
對傳動方案的要求：合理的傳動方案，首先應滿足工作機的功能要求，其次還應滿足工作可靠、傳動效率高、結構簡單、尺寸緊湊、重量輕、成本低、工藝性好、使用和維護方便等要求 。
原動機是許多機器中運動和任何一個方案，要統(tǒng)籌兼顧，滿足最主要的和最基本的要求。傳動結構設計：動力的來源，其種類很多，有電動機、內燃機、蒸汽機、水輪機、液壓機等。電動機構造簡單、工作可靠、控制簡便、維護容易，一般生產機械上大多數均采用電動機驅動。本設計也采用電動機作為原動力。我國已制定統(tǒng)一標準的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，適用于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體和無特殊要求的機械。所以本設計采用Y系列三相異步電動機。
為了滿足設計要求，桔油分離機配備交流電動機：電機規(guī)格如下：
型號 功率（千瓦） 電壓（V） 額定電壓（A） 轉速（r/m）
J02-31-4H(T6) 2.2 380 4.92 1435
Z2C-32(T2) 2.2 220 12.5 1500
3.2齒輪參數設計
因為所設計的齒輪為軟齒面齒輪，故按齒面接觸強度確定齒輪的基本參數和尺寸。
3.2.1初選參數
選小齒輪齒數Z=19
大齒輪齒數Z=195=95
選螺旋角=10
3.2.2按接觸強度設計
由教材查得：載荷系數K=1.2
彈性系數Z=189.8
節(jié)點區(qū)域系數Z=
因為tan=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Z===0.9848，取=1
=45.69mm
3.2.3主要尺寸計算
（1）模數：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 =95
④立軸齒輪齒數 =19
（3）端面模數
=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 大齒輪強度校核
根據齒輪轉動強度設計的原則，閉式轉動齒輪（HB<=350）要求保證齒面接觸疲勞為主，而在實際生產中，分離機主要失效的形式是齒面磨損。所以，只對齒面接觸疲勞強度校核。
3.3.1有關數據及系數確定
1、電動功率P=2.2 KW
大齒輪額定轉矩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、分度圓上的計算載荷Ftc
Ftc =KA*KV*Kα*K?*Ft
----------使用系數
----------動載系數
-------齒間載荷分配系數
--------齒向載荷分布系數
3.3.2相關系數值
（1）、 查表《機械設計》第六版 P201 表10-2
取 = 1.25
（2）、 查表《機械設計》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《機械設計手冊》表35.2-30
由*/b =1.25*114.60/20 = 7.16 o< 10o 得： = 1.1
查表《機械設計手冊》表35.2-31 得： = 1
（4）、計算載荷
= 1.25x1.35x1.1x1x114.6 =212.73 N
（5）、材料彈性模數Z
Z = 19
查表《機械設計手冊》得
大齒輪 = 11300 = 0.34
立軸齒輪 =20600 =0.3
（6）、節(jié)點數ZH
查表《機械設計手冊》得： =2.16
（7）、轉動比
u = /=0.2
3.4核算齒面接觸疲勞強度
（1）、總工作時間
本機每天8h 工作，每年工作150d ,共運轉10年計算。
=10x150x8 =12000 h
（2）、總應力循環(huán)次數N
= 60уn1
=60x1435x1x12000
=1.05x10
=/u =5.25x10
（3）、接觸強度壽命系數
查表《機械設計手冊》圖35.2-17
大齒輪 ：
= 1.05
= 1.05
（4）、工作硬化系數
因為大齒輪和立軸齒軸均為軟齒面 =1
（5）、安全系數
查表《機械設計手冊》表35.2-32， 按高可靠度取 =1.50
① 接觸疲勞極限應力δHlimb
由《機械設計手冊》查得δHlimb=17.6 Mpa
② 齒面接觸極限應力δHlim
δHlim = δHlimb1xZHxZw
=176.4x1.05x1
=185.2 Mpa
③ 安全系數SH
SH = δHlim/Δh1=185.2/330.3=0.56
3.5立軸齒輪齒面接觸疲勞強度校核
1、齒面接觸疲勞極限應力δHlimb2
查《機械設計手冊》得: =650 Mpa
2、齒面接觸極限應力2
δHlim2 =δHlimb2xZN2xZw
=650x1.05x1
=685.2 Mpa
3、有關系數的確定
(1)彈性模數ZE2
ZE2 = 161.2 Mpa
(2)節(jié)點系數ZH2
(3)重合度系數
前面 =1.22 ， =56.5°，查《機械設計手冊》表35.2-15： =0.75
(4)計算接觸應力
=xx2
=463.04 Mpa
(5)安全系數
(6)許用安全系數
查《機械設計手冊》表35.2-32按較高可靠度取
立軸齒輪齒面接觸疲勞強度能滿足要求。
3.6校核齒根彎曲強度
有關系數的確定如下：
①齒形系數
按當量齒數
′ = 95/(cos33.5°)3=164
′ = 19/(cos56.5°)3=113
查《機械設計》表10-5
= 2.14
= 2.16
②端面重合度εα
查《機械設計》表10-26
= 0.65
= 0.64
= εα1 +εα2 = 1.29
③重合度系數Γε
= 0.25 +0.75/εα = 0.83
④螺旋角系數
= 1–33.5/120°=0.75
= 1 -56.5°/120°=0.43 (查《機械設計手冊》35.2-19)
⑤彎曲強度壽命系數Γx
由《機械設計手冊》35.2-28 得
mn =2.25得
⑥相對應力集中系數
由表35.2-3 按可高可靠度
⑦安全系數
由表35.2－32按較高可靠度
⑧試驗齒輪彎曲疲勞極限應力
由《機械設計手冊》
大齒輪
由圖35.2－16軸齒輪
⑨許用彎曲應力
3.7核算齒根彎曲強度
1、齒根彎曲壓力
2、大齒輪軸疲勞強度的精確校核計算
（1）繪制軸的受力荷圖
（2）計算周上的作用力
①大齒輪軸上的轉矩，由前計算知：
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.繪聯軸器附加F0的受力圖和彎矩圖
T----軸傳遞的彎矩，N*M
D----聯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軸疲勞強度校核
較核截面C-C，較核計算按下式進行
式中：-只考慮彎矩作用時的安全系數
-只考慮扭矩作用時的安全系數
{S}-按疲勞強度計算的安全系數
查《機械設計手冊》表38.3-4
[S]=1.5
以下有關系數查《機械設計手冊》證明橫向的疲勞強度符合設計要求，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
證明橫軸的疲勞強度足夠。
3.9主軸疲勞強度計算
1、 繪制軸的受力載荷圖
2、求作用于軸上的力
①軸設：----電動機額定功率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《機械設計手冊》得
已知 kw
則
②軸的扭矩：
設 NM
r/m
立軸的轉矩 NM
—— 立軸的轉速 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準規(guī)定,離心機轉鼓平衡精度等級 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,由此產量的離心力
N
3、 繪垂直平面的彎轉圓
1）、 圖 (b) 垂直平面的受力由圖得
N
立軸疲勞強度計算
校核截面I-I 和II-II，校核計算按下式：
式中
-----只考慮彎矩作用時的安全系數
-----只考慮扭矩作用時的安全系數
-----許用安全系數
以下公式及有關系數均查自《機械設計手冊》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
由上面計算結果表明：
所以，立軸的疲勞強度足夠。
總 結
此次設計，使我掌握了機械設計的一般步驟和方法，畢業(yè)設計對我而言，是一個全新的鍛煉和考驗，在設計過程中需要經常查閱國內外各種相關的資料，并要到相關的廠家進行實際的參觀和學習，借鑒前人的設計成果，這些工作使我對機床的發(fā)展，機械設計過程，和整個工作過程都有了進一步的了解和認識，從而在目前設計的基礎上融入了自己的一些思路與想法。通過這次設計加深了我對所學理論知識的理解，結合各類實習靈活運用相關課程的理論知識，達到設計的預期目的，并對我們所學的理論知識進行了一次很好的總結，同時也為我將從事的工作打下了堅實的理論和實踐基礎。
我的畢業(yè)設計桔油分離機的設計，在這近三個月的設計期間，我認真地進行學習，從傳統(tǒng)的原理入手一步一步由淺入深的對課題理解，并進行分析、設計、計算，最后圓滿完成了整個課題的設計任務。在此期間我不斷的查閱資料，請教老師，詢問同學，對方案進行深入細致的分析，并進行了方案的優(yōu)化選擇，竭盡所思以弄懂每一個結構和安裝的模糊地方。經過計劃，校核和多次的優(yōu)化選擇，最終設計出一部完整的畢業(yè)設計。
由于此次畢業(yè)設計的時間較短，工作量較大以及我自身知識水平和實踐經驗有限，設計中難免存在一些問題，懇請老師批評指正。
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