离心分离器结构设计及solidworks建模

学士学位毕业论文（设计）离心分离器结构设计及Solidworks建模学生姓名：指导教师：所在学院：专业：中国·大庆2009年5月摘要离心分离器又称离心机。

利用离心力将溶液中密度不同的成分进行分离的一种设备。

可进行固液分离、液液分离(重液体和轻液体及乳浊液等)。

该设备的主要部分是电机带动一可旋转的圆筒，称做转鼓。

有的转鼓壁上有很多小孔，离心分离时，转鼓壁上衬有滤布，使固体物留在鼓壁而液体通过小孔甩出。

也有的转鼓无小孔，被甩液体可以用导管排出。

离心机的转速可分为常速和高速，离心机的转速越高，分离效果越好(实际应该是看离心力，离心力越大分离效果越好，但是离心力的大小与转速的平方成正比，所以也可认为转速越高分离效果越好）。

按分离的机理来说，离心机可分为过滤离心机和沉降离心机。

按主轴和转鼓轴线的方向可分为立式和卧式。

按离心机操作特征可分为间歇式和连续式。

按卸料方式分为推料式、刮刀式和螺旋式等。

关键字：离心分离器，油气分离器，SolidworksAbstractCentrifugal separator, also known as centrifuges. The use of centrifugal force in the density of the solution to separate the different components of a device.Can be solid-liquid separation, liquid-liquid separation (heavy liquid and light liquid and emulsion, etc.). The main part of the device is a motor driven rotating cylinder can be, known as the drum. Some walls have many small drum, centrifugal separation, the drum wall has cloth lining, so that solids remain in the drum wall and releases the liquid through small holes. Drum and some non-small hole catheter can be left discharged liquid.Speed centrifuge can be divided into constant speed and high-speed, high speed centrifuge to separate the effect of the better (actually look at the centrifugal force should be, the better the effect of centrifugal force, the greater the separation, but the size of the centrifugal force is proportional to the square of the speed, so can also be separated from the effect that the higher the speed the better).According to the mechanism of separation, the centrifuge can be divided into centrifuges and sedimentation centrifuge filter. Spindle and drum in accordance with the direction of the axis can be divided into vertical and horizontal. According to the characteristics of centrifuge operation can be divided into intermittent and continuous. By way of discharging material into push-type, and spiral scraper, etc..Key words: Centrifugal separator, oil and gas separator，Solidworks目录1.绪论 (1)1.1课题简介 (1)1.2 离心分离器原理 (1)2.油气分离器结构设计 (3)2.1 转子结构设计 (3)2.2 转子计算 (7)3.传动系统设计 (10)3.1轴的设计 (10)3.2联轴器的选择： (12)3.3 轴承的选择 (12)4.分离器三维造型 (14)4.1 Solidworks简介 (14)4.2 分离器壳体建模 (14)4.3盖的建模 (18)4.4转子的建模 (20)4.5 装配模型 (22)5.分离器盖夹具设计 (23)5.1夹具设计 (23)小结 (25)参考文献 (26)致谢 (27)1.绪论1.1课题简介离心分离装置是润滑系统的重要组成部分,在润滑油的流动过程中,大量的游离空气和燃气抽到润滑油中来,使润滑油中的空气含量增加这将降低它的冷却能力,增大其消耗量及管路中的流油阻力,影想泵的抽油能力，因此在靠近油箱的回油路出口上需要设计油气分离器，把润滑油中含有的大部分空气分离出来。

分离器有多种形式，其中离心分离器效果最好，它主要利用离心力场将油液中的未溶气体分离出来，在这种情况下，工作液为重物质，在离心力场的作用下甩向转子外缘，而气体较轻，在压力场的作用下集中在转子中心，在此加以聚集并排出。

本文现针对某型发动机润滑系统中的分离器进行了油气分离技术的分析并根据分离效果的要求来初步确定分离器转子的结构尺寸，建立了理论推导的计算模型并使用SOLIDWORKS 技术对其进行三维造型设计。

润滑系统中由供油泵从油箱中抽出一定流量的润滑油,经过压力调节活门的调压使泵出口的润滑油压力基本恒定,压力油经过油滤过滤后通过直射式喷油嘴向轴承内圈外缘喷油,借助离心力将润滑油带入轴对发动机前后轴等进行润滑,润滑过后的热润滑油靠回油泵流回有箱,由于润滑过后的润滑油中含有大量气体对系统不利。

因此,在流回油箱前需进油气分离器把润滑油于气体分离。

润滑油系统所采用的油气分离装置主要有三种类型：动压式油气分离器，离心机式油气分离器，平板式油气分离器。

其中平板式最简单,它利用润滑油以薄层流过平板或孔隙或滤网时气泡破裂使空气从润滑油中溢出从而使油气分离，显然在润滑油粘度较大及气泡直径较小时分离效果较差,且当油流较大时,需要较大的平板,它用于早期的或小型发动机。

动压式油气分离器是利用液体旋转离心力来进行油气分离的,在摩擦阻力大,液体旋转角度下降快的情况分离效果较差,一般设计在回油箱的回油管的出口,回油在压力作用下切向进入油气分离器,在内壁上旋转使气体分离逸出,离心机式分离效果最佳,这是由于离心机式分离器依靠转子的旋转使油气获得较高的切向速度,但它需要消耗一定的功率来驱动转子。

1.2 离心分离器原理离心分离器主要利用离心力场将油液中的未溶气体分离出来，在这种情况下，工作液为重物质，在离心力场的作用下甩向转子外缘，而气体较轻，在压力场的作用下集中在转子中心，在此加以聚集并排出。

分离器一般是有转子,壳体,转子轴等零件组成如图2.1所示由经验得出,油气进口位置一般在较小的径向位置上,这样可以使进口的阻力减小,同时便于油气分离,而润滑油出口一般设计在最大径向位置上,以达到最高的分离效果,并足以克服最大的出口反压,通气口则要安置在转子中心轴上的低压区,轴上开孔或沿轴向做环形间隙,于气体从通气孔排出。

图2.1分离器总体结构离心分离器中，转子是对油施加旋转的核心。

因此转子在结构上大多采用辐板结构。

辐板起到了连接和加强的作用，更主要的目的是使油气进入转子内腔后能尽快获得圆周运动，使油气迅速分离，缩短了转子轴向尺寸。

采用辐板数目的多少直接影响到了油汽分离器的分离效果。

辐板数目不能太多也不能太少。

辐板数目太少。

液体将不能很快的没整个周向展开形式，圆柱形的自由表面，不利于油气分离；并且当出口反压很小时；还可以将气体带出；辐板数目太多，则占据了过大的空间，也使分离面积减小；一般取4-8片为宜。

2.油气分离器结构设计2.1 转子结构设计离心分离器，直接由发动机轴通过减速齿轮带动旋转；油气乳化液在转子里的运动实际是油，现在计算可以进行适当的简化由于分离器的通道坡度不大，不考虑附面层影响，可以认为通道内的轴向速度不变；即油气的轴向速度为V，因为发动机所用的润滑油求在较低或较高的温度下均能正常工作；并要求有小的粘度，所以可能把润滑油假定为理想流体。

在离心力的作用下，较重的润滑油甩向周边再流入油箱，而留在转子中心的空气和润滑油蒸气通向发动机的内通风腔。

为了简化运算建立如下模：认为转子半径为尺寸，内部通道的半径为R2如图2.2所示。

取一流体微团作为研究对象，现在进行一般情况下的运动分析。

图2.2 转子结构简图由理论力学关于加速度合成的定理可以得到焦点，运动的绝对加速度，αa 等于相对加速度αr；牵连加速度αe 与斜式加速度αc三者的和。

当原点以V。

的速度进入转子做匀速曲线运动，认为原点在图式位置时的曲率半径为r，则这三项加速度分别为：（1）αr相对加速度：由于流体微团相对于转子叶片做匀速曲线运动，故只有法向加速度；即αr=V。

2/r （2.1）（2）αe牵连加速度：因为转子做匀速运动，故只有向心加速度即：αe=（P ·W ）2r （2.2）（3）αc 科氏加速度：由αc=2WeVr 可确定αc 在图示平面所垂直的平面内，并与V 。

垂直它的大小为：αc=2WeVrsin(90-β)=2(ψw)Vrcos β （2.3）为了方便计算，将相对加速度，牵连加速度，科氏加速度在OX’；OY’和O2’坐标轴上投影得：ββcos cos 20rv a a r x a ==' (2.4) βψωβsin )(sin 202rv R a a a r e y a --=--=' (2.5) βψωcos )(2r c z a v a a ==' (2.6)222z a y a x a a a a a a '''++= (2.7)因此a c ma F = 式中 m ——流体微团的质量；ψ——油珠对转子角速度的滞后系数；ω——转子的角速度；v 0 ——油气的入口速度；β——入口速度和轴向夹角的余角。