第四章工厂设计设备设计与选型

带两边拉力之差称为带传动的有效拉力(带轮接触面上
各点摩擦力的总和Ff )，也就是带所传递的圆周力F。即
F = F1 - F2
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圆周力F(N)、带速v(m/s)和传递功率P(kW)之间的关 系为
将前式代入上式，可得
❖ 由上式可知，带的两边拉力F1和F2的大小，取决于张紧力F0和带 传动的有效拉力F。在带的传动能力范围内，F的大小和传动功率
1622 2377 3304 4373 5591 6941 8690 10526
(4.5)
5.0
(5.6)
2674
2971
3718
4130
4920
5466
6122
6291
6989
7829
7808
8676
9717
9776 10863 12166 第四11章8工42厂设计1设31备58设计与选14型737
3）轴功率与效率
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离心通风机特性曲线示意图 第四章工厂设计设备设计与选型
3) 液体输送设备(泵)
(1)泵的类型及特点
叶片泵:
离心泵 ns30-300 混流泵 ns300-500 轴流泵 ns5000-1000 活塞泵
容积泵 回转泵
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离心泵的性能参数
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拉紧装置
a 拉力螺杆 b 压力螺杆 c 重锤式 d 弹簧调节
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托辊形式
1 弹簧式 2 三辊槽式 3 双辊式 4 带边辊式
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2)斗式提升机
离心式
无定向自流
斗式提升机卸料方式
定向自流
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n 带传动的优点：
1) 确定计算功率Pc； 3) 确定带轮的基准直径d1和d2; 5) 求带基准长度Ld和中心距a； 7) 求V带根数z；
9) 求作用在带轮轴上的压力FQ；
2) 选择带的型号； 4) 验算带的速度； 6) 验算小带轮包角α1；
8) 确定带的初拉力F0；
10)带轮结构设计 。
第四章工厂设计设备设计与选型
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4.2 设备工艺设计与选型的原则
1.满足工艺过程的要求(生产能力,工艺条件,环境条件,可
靠稳定)
2.经济合理,技术先进和成熟统一(投资和操作成平衡) 3.操作,控制,维修方便 4.采购,供货方便 5.考虑生产的波动,决定设备的富余能力和备用要求
第四章工厂设计设备设计与选型
第四章工厂设计设备设计与选型
根据图示几何关系:
包角 和带长L：
α=π±2θ
带长: 已知带长时，由上式可得中心距
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带传动的受力分析
安装带传动时，传动带以一定的张紧力F0紧套在两轮上。由于F0作用，
带和带轮的接触面就产生了正压力。带传动不工作时，传动带两边
的拉力相等，都等于F0(图a) 带传动工作时(图b)，在带与带轮的接触面间便产生了摩擦力Ff ，由
1、流量：指离心泵在单位时间内排入到管路系统内 的液体体积，以Q表示，其单位为L.s-1或m3.h-1。 2、扬程：指泵给予单位重量液体的有效能量，以H 表示，其单位为m。 3、效率：反映泵对外加能量的利用程度，以表示。 4、轴功率：指泵轴所需的功率，以P表示。而每秒 钟泵对输出液体所作的功，称为泵的有效功率，以 Pe表示，单位为W或kW。即：
4.3 通用设备的选型
4.3.1 生物工程常用的通用设备 (1)物料输送设备
1)固体输送设备: 带式输送机 斗式提升机,螺旋输送机 液力输送设备 气力输送设备
2)液体输送设备: 离心泵 3)气体输送设备: 压缩机 风机
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固体物料破碎工艺流程
1、粗颗粒粉碎机
6、流化床气流粉碎机
①适用于中心距较大的；②传动带具有良好的弹性， 能缓冲吸振，尤其是V带没有接头，传动较平稳，噪 声小；③过载时带在带轮上打滑，可以防止其它器 件损坏；④结构简单，制造和维护方便，成本低。
n 带传动的缺点：
①传动的外廓尺寸较大；②由于需要张紧，使轴上受 力较大；③工作中有弹性滑动，不能准确地保持主 动轴和从动轴的转速比关系；④带的寿命短；⑤传 动效率降低；⑥带传动可能因摩擦起电，产生火花， 故不能用于易燃易爆的场合。
139 254 397 649 951 1321
2.0
174 318 496 811 1188 1652 2186 2795 3470
2.5
217 397 620 1014 1486 2065 2733 3494 4338
带 速 V m/s
3.15
4
输送能力IV,m3/h
781 1278 1872 2602 3444 4403 5466 6843 8289
离心泵的选用
离心泵的选用，通常可按下列原则进行： 1．确定离心泵的类型 2．确定输送系统的流量和扬程 3．确定离心泵的型号 若有几种型号的泵同时满足管路的具体要求，则应选效 率较高的，同时也要考虑泵的价格。 4．校核轴功率
当液体密度大于水的密度时，必须校核轴功率。 5．列出泵在设计点处的性能，供使用时参考。
11、后冷却器
2.5、预冷器（兼螺杆加料器） 8、除尘捕集器
12、冷冻干燥机
3、盘式粉碎机
9、高压引风机
13、引风机
4.7、旋风分离器 10、空气压缩机 14、锁风阀
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(1)带式输送机
通用固定式带式输送机是化
工、煤炭、冶金、建材、电力、轻
工、粮食及交通运输等部门广泛使
用的运输设备。适用于输送容量为
P
=
Pe
= QHrg
= QHr 102
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泵的比转数
qv－He曲线离心泵 的扬程随着流量的增 大而下降。
qv－Ne曲线离心泵的 功率随着流量的增大 而升高。
qv－η曲线 效率开始 时随流量的增大而增 加，达到最大值后， 如继续增大流量，则 泵效率反而下降。
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P及带的速度v有关。当传动功率增大时，带的两边拉力的差值F = F1－F2也要相应的增大。带的两边拉力的这种变化，实际上反映
了带和带轮接触面上摩擦力的变化。
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带的应力分析
带传动工作时，带中应力由以下三部分组成： 1. 紧边和松边拉力产生的拉应力 紧边拉应力
❖ 松边拉应力
鼓风机 压缩比小于4，终 压在 14.7—300 kPa(表 压)
通风机 压缩比在1～1.15 间，终压不大于 14.7kPa(表压)
真空泵 用于减压操作，终
压相当于当时当地的大
气压力。
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压缩机系统
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工业上常用的通风机主 要有离心通风机和轴流 通风机两种型式。
0.5-2.5吨/米3的块状、粉状等散
状物料。
带宽 B 0.8 1.0 1.25 mm
500 69 87 108
650 127 159 198 800 198 248 310
1000 324 405 507
1200 1400
593 742 825 1032
1600
1800 2000
2200
2400
1.6
2. 离心力产生的拉应力
如图13-8所示，当带绕过带轮时，
在微弧段 dl上将产生离心力dFNc， 此离心力使带中产生离心拉力
Fc=qv2(N)。
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离心力只发生在带作圆周运动的部分，但由此引起的拉力 却作用于带的全长。
故离心拉应力为
3. 弯曲应力 ❖ 带绕过带轮时因弯曲变形而产生弯曲应
3) 螺旋输送机
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破碎设备
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2)气体输送设备
大气压
按压力分类:
真空度
压缩机 0.3MPa以上 鼓风机0.015-0.03MPa
绝对压
通风机0.015MPa以下
按结构原理分类:
往复式 活塞式,膜片式
容积式
回转式 滑片式,螺杆式,转子式
速度式 轴流式,离心式,混流式
第四章工厂设计设备设 计与选型
2020/11/28
第四章工厂设计设备设计与选型
4.1 设备工艺设计的内容
1.确定单元操作的设备类型 2.确定设备的材质 3.确定设备的设计参数 4.确定标准设备(定型设备)的型号,数量 5.已系列化的设备确定设备的标准图号和型号 6.确定非标准设备的设计条件和设备草图 7.编制工艺设备一览表 8,工艺设备设计图纸的会签
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•预防措施 p入口≥pv 即 p入口↑ 或pv↓ （1）pv↓ T↓ 操作稳定 （2）p入口↑ Hg↓ ∑hf↓
表压 绝对压
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V 型空气/氢气/压缩机
压缩比在4以上，终压在 300kPa(表压)以上。 分为:低压压缩机(表压在 2—10kPa)
中压压缩机(表压在 10—100kPa)
高压压缩机(表压在 100一1000 kPa)。
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L 型空气/氢气压缩机
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离心泵的安装高度
•汽蚀现象 泵内液体汽化，汽泡形成和破裂的过程中使叶轮 材料受到损坏的现象称为汽蚀现象。 •产生原因
p叶轮≤pv，使液体汽化
•危害 （1）叶轮遭到剥蚀 ； （2）产生噪音和振动； （3）流量不稳定，显著下降，严 重时不能送液。 工程上规定，当泵的扬程下降3％时，认为进入 了气蚀状态。
n 常用的控制和调整张紧力的方法是：
n 调节中心距。水平或接近水平的布置时用调节螺钉1使装有带轮的电 动机沿滑轨2移动(图a)
n 垂直或接近垂直的布置时用螺杆及调节螺母1使电动机绕小轴2摆动 (图b) 。
n 若中心距不能调节时，可采用具有张紧轮的传动(图c),它靠重锤1将 张紧轮2压在带上，以保持带的张紧。
于摩擦力的存在，传动带两边的拉力相应发生了变化，带绕上主动
轮的一边被拉紧，称为紧边，其拉力由F0增加到F1；带绕上从动轮 的一边被放松，称为松边，其拉力由F0减少到F2。 如果近似的认为带的总长度不变，则带紧边拉力的增加量F1-F0应等于 松边拉力的减少量F0-F2 ，即
第四章工厂设计设备设计与选型
第四章工厂设计设备设计与选型
带传动设计：
1 设计带传动的原始数据
传动用途、载荷性质、传递的功率P 、带轮的转速n1、n2 (或传动 比i12)以及对传动外廓尺寸的要求等。
2 设计内容
选择合理的传动参数，确定V带的型号、长度、根数和传动中心距， 确定带轮的材料、结构和尺寸等。
3 设计方法及步骤
6.5
9083 11277 14120 17104
带式输送机的结构 水平带式输送机
第四章工厂设计设备设计与选型
倾角带式输送机
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主要参数:
带式输送机组成
橡胶带,钢带
带宽B, 衬布层数i, 带长m, 带速V, 倾角, 抗拉强度
1)输送带
钢丝网带 帆布带
链板带
2)驱动装置:提供驱动力/ K:单层单位宽度的许用工作应力
电机,减速机/驱动辊
N:安全系数
3)张紧装置:补偿带长变化/重锤式Байду номын сангаас螺旋式,弹簧式
4)机架和托辊
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驱动滚筒布置方案
1 利用导向轮增大包角 2 利用两个驱动轮增大包角 3 利用压紧带增大牵引力
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n 带张紧的原因
n 带传动须保持在一定的张紧力状态下工作，长期张紧会使带产生永久 变形而松弛，导致张紧力减小，传动能力下降，因此带传动要控制和 及时地调整张紧力。
图13-10所示为带的应力分布情况，各截面应力的大小用自 该处引出的径向线(或垂直线)的长短来表示。最大应力发 生在紧边与小轮的接触处。
最大应力可近似地表示为 σmax≈σ1+σb1+σc
由图可见，带是在变应力状态下 工作的。当应力循环次数达到一 定值后，将使带产生疲劳破坏。
实验表明，众所周知的疲劳曲线 方程也适用于经受变应力的带， 即σmmaxN=C。
力。V带中的弯曲应力如图所示。 ❖ 由材料力学公式得带的弯曲应力
❖由上式可知，b与y 成正比，与d成反比。当y一定时，d越 小，带的弯曲应力b就越大。故带绕在小带轮上时的弯曲 应力b1大于绕在大带轮上时的弯曲应力b2 。
第四章工厂设计设备设计与选型
为了避免弯曲应力过大，应对带轮最小直径有一定的限制， 不同带形有最小直径值要求。
轴流式通风机所产生的 风压很小，一般只作通 风换气之用。
用于气体输送的，多为 离心通风机。
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性能参数与特性曲线 1）风量 按进口处的气体状态计的单位时间 内从风机出口排出的气体体积，以Q表示，单位 为m3h-1。 2）风压 单位体积的气体流过风机时所获得的 能量，以HT表示，单位为J.m-3。