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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。
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 = 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)?；钊读想x心機(jī)，由于其物料在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)停留的時(shí)間較長，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3~7t/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，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≥μm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，金屬切削鐵屑和潤滑油的回收等。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mm
800
高度mm
400
有效容積L
100
裝料限度kg
1000
轉(zhuǎn)速r/min
1500
分離因素
1000
電機(jī)功率KW
7.5
外形尺寸長×寬×高 mm
1630×1250×980
主機(jī)重量kg
988
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：
① 按鋼的組織結(jié)構(gòu)分類，如馬氏體不銹鋼、鐵索體不銹鋼、奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼等。
② 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。
③ 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。
④ 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，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)
C
Si
Mn
Cr
Ni
Mo
Ti
S
P
0Cr18Ni12Mo2Ti
≤0.08
≤1.0
≤2.0
16～19
11～14
1.8～2.5
5×(C%0.02～0.8)
≤0.030
≤0.035
表1-2 力學(xué)性能
熱處理制度
室溫力學(xué)性能
σb，MPa
σs，MPa
δb,%
ψ，%
1000～1100℃水冷
≥530
≥205
≥40
≥55
1000～1100℃水冷
539～767
216～414
41.2～67
55～77.5
熱處理制度
溫度℃
高溫力學(xué)性能
σb，MPa
σ02，MPa
δ，%
ψ，%
αK，，109J/m2
20
200
400
500
600
700
588
451
451
431
392
304
255
177
177
128
118
118
65
38
32
40
35
47
75
68
61
62
62
47
25.5
35.3
35.3
35.3
32.3
狀態(tài)
溫度
℃
低溫力學(xué)性能
σb，MPa
σs，MPa
δ,%
ψ，%
退火冷卻后
21
－76
932
1275
824
932
23
31
73
60
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
0.5
0.5
1
1
5
5
10
10
20
20
30
20
沸騰
20
50
20
60
20
60
20
60
20
＜0.1
＜3.0
＜0.1
＜3.0
＜0.1
＜3.0
＜1.0
3.0～10.0
＜3.0
＜10.0
3.0～10.0
氯
干燥的
潮濕的
潮濕的
氯水
20
20
100
20
＜0.1
＜10.0
＞10.0
＜1.0
氯化氫
干燥的氣體
干燥的氣體
20～100
200
＜1.0
＜10.0
氯化鐵
氯化銨
氯化鈣
碘
碘仿
溴化鉀
30～50
28～飽和溶液
飽和溶液
溶液
蒸汽
溶液
20
100
100
20
60
20
3.0
＜0.1
＜0.1
＞10.0
＜0.1
＜0.1
工藝性能：
0Cr18Ni12Mo2Ti鋼有良好的冷、熱加工性能，熱加工適宜溫度為900～1200℃，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1000～1100℃，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ρ
103kg/m3
彈性模量E
（20℃）
MPa
線脹系數(shù)χ
10-6K-1
熱導(dǎo)率λ
102W/(m·K)
20～100℃
20～300℃
20～500℃
100℃
100℃
100℃
0Cr18Ni12Mo2Ti
7.9
199000
15.7
16.7
17.6
0.16
0.21
0.24
1.2 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：%
鋼號(hào)
C
Si
Mn
S
P
45
≤0.42
≤0.29
≤0.62
≤0.009
≤0.017
表1-6 力學(xué)性能：
σb，MPa
σs，MPa
δ，%
ψ，%
τ，MPa
≥600
≥355
≥16
≥40
35
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
σb，MPa
ψ，%
δ，%
αK，縱向/橫向/J·cm-2
硬度，HBS
40Cr
1160℃鍛造余熱淬火→660℃回火
856
66.1
19.5
166/94
252～260
850℃淬火→610℃回火
799
65.6
20.6
163/59
249～255
45
1180℃鍛造余熱淬火→600℃回火
914
58.2
19.3
123
246
850℃淬火→550℃回火
877
57.4
18.2
121
235
熱處理工藝：
調(diào)質(zhì)是淬火加高溫回火的雙重?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0.30~0.50%。
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)(Ⅰ級(jí))鋼;低于0.05%的優(yōu)質(zhì)(Ⅱ級(jí))鋼.低于0.06%的為普通（Ⅲ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ρo。在轉(zhuǎn)鼓上劃出寬度為α的細(xì)條，當(dāng)轉(zhuǎn)鼓以一定的角速度ω旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)鼓細(xì)條單元質(zhì)量所產(chǎn)生的離心力為
(2-1)
其中為轉(zhuǎn)鼓壁的平均半徑，，但因S<
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