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離心機(jī)的基本知識(shí)及原理
添加時(shí)間2021-02-26 14:34:41來(lái)源zhengbang點(diǎn)擊量

離心機(jī)是實(shí)驗(yàn)室常見(jiàn)的分離儀器,利用離心力,對(duì)固體與液體混合或液體與液體混合的混合物進(jìn)行分離和沉淀的機(jī)械。

LW650-750系列臥螺離心機(jī)

LW650-750系列臥螺離心機(jī)

當(dāng)含有細(xì)小顆粒的懸浮液靜置不動(dòng)時(shí),由于重力場(chǎng)的作用使得懸浮的顆粒逐漸下沉。粒子越重,下沉越快,反之密度比液體小的粒子就會(huì)上浮。微粒在重力場(chǎng)下移動(dòng)的速度與微粒的大小、形態(tài)和密度有關(guān),并且又與重力場(chǎng)的強(qiáng)度及液體的粘度有關(guān)。象紅血球大小的顆粒,直徑為數(shù)微米,就可以在通常重力作用下觀察到它們的沉降過(guò)程。

此外,物質(zhì)在介質(zhì)中沉降時(shí)還伴隨有擴(kuò)散現(xiàn)象。擴(kuò)散是無(wú)條件的。擴(kuò)散與物質(zhì)的質(zhì)量成反比,顆粒越小擴(kuò)散越嚴(yán)重。而沉降是相對(duì)的,有條件的,要受到外力才能運(yùn)動(dòng)。沉降與物體重量成正比,顆粒越大沉降越快對(duì)小于幾微米的微粒如病毒或蛋白質(zhì)等,它們?cè)谌芤褐谐赡z體或半膠體狀態(tài),僅僅利用重力是不可能觀察到沉降過(guò)程的。因?yàn)轭w粒越小沉降越慢,而擴(kuò)散現(xiàn)象則越嚴(yán)重。所以需要利用離心機(jī)產(chǎn)生強(qiáng)的離心力,才能迫使這些微??朔U(kuò)散產(chǎn)生沉降運(yùn)動(dòng)。

小型臥螺沉降離心機(jī)

小型臥螺沉降離心機(jī)

離心就是利用離心機(jī)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的強(qiáng)的離心力,加快液體中顆粒的沉降速度,把樣品中不同沉降系數(shù)和浮力密度的物質(zhì)分離開(kāi)。

離心機(jī)在生產(chǎn)中振動(dòng)原理分析,表征離心機(jī)振動(dòng)大小的物理量常用振動(dòng)烈度。

(1)振動(dòng)烈度。

機(jī)器的振動(dòng)烈度是指回轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)過(guò)程中,在軸承或機(jī)座的特定點(diǎn)、特定方向測(cè)得的寬頻(10~1000Hz)振動(dòng)速度信號(hào)的均方根值。單位為(mm/s)。振動(dòng)烈度與不平衡量有關(guān),也與回轉(zhuǎn)體大小、支承條件、運(yùn)轉(zhuǎn)情況等有關(guān)系。

(2)機(jī)械振動(dòng)。

所謂振動(dòng),是一種物理現(xiàn)象,是指描述機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)或位置的量值相對(duì)于其平均值隨時(shí)間變化的現(xiàn)象。其中機(jī)械系統(tǒng)指由質(zhì)量(m)、剛度(k)、和阻尼(c)各元素所組成的系統(tǒng)。按振動(dòng)產(chǎn)生的原因分類,機(jī)械振動(dòng)可分為:自由振動(dòng)、受迫振動(dòng)、參數(shù)振動(dòng)和自激振動(dòng)四類。

(3)離心機(jī)是一種回轉(zhuǎn)機(jī)械。

在理想情況下,回轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)時(shí)與不旋轉(zhuǎn)時(shí),對(duì)軸承產(chǎn)生的壓力是一樣的。這樣的回轉(zhuǎn)體是平衡的回轉(zhuǎn)體。但工程中的各種回轉(zhuǎn)體,比如離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓,螺旋輸送器等零部件,由于材質(zhì)的不均勻或毛坯缺陷,在加工或裝配中產(chǎn)生的誤差,使得回轉(zhuǎn)體在以轉(zhuǎn)速ω旋轉(zhuǎn)時(shí),其上每個(gè)微小質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生的離心慣性力不能相互抵消。這樣,以交變的離心慣性力為激勵(lì),通過(guò)軸承作用于機(jī)械及其基礎(chǔ)上,就產(chǎn)生了振動(dòng)。因此,離心機(jī)的振動(dòng)是由離心慣性力引起的受迫振動(dòng)。

(4)偏心質(zhì)量引起的受迫振動(dòng)計(jì)算式。

設(shè)離心機(jī)偏心質(zhì)量為m。,偏心距為r,離心機(jī)的等效質(zhì)量為m,角速度為ω,則偏心質(zhì)量引起的離心慣性力為:

F。=m。rω

其在豎直方向的分力,即為垂直激振力:

F=F。sinωt=m。rωsinωt

為計(jì)算方便,可將離心機(jī)的振動(dòng)視為單自由度有阻尼的受迫振動(dòng)。

已知離心機(jī)支座的剛度為k,阻尼系數(shù)為c,在豎直方向建立坐標(biāo)系,取x為離心機(jī)離開(kāi)平衡位置的垂直位移。根據(jù)牛頓第二定律來(lái)建立該系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程:

m(dx/dt)+c(dx/dt)+kx=m。rωsinωt①

由微分方程理論,其全解應(yīng)為對(duì)應(yīng)的齊次方程的通解,加上該方程的一個(gè)特解,即:x=x+x在亞阻尼的情況下,其通解為:

x=Aesin(ωt+ψ)②

其中:A、ψ為由初始條件決定的常數(shù),ζ為阻尼因子,ω為系統(tǒng)的固有頻率,ω為阻尼固有頻率。方程①的一個(gè)特解為:

x=Xsin(ωt-ψ)③

其中X即為受迫振動(dòng)的振幅,ψ為相位差,將特解x代入①式中,求得:

振幅

X=m。rω/√(k-mω)+(cω)④

相位差

ψ=tg[cω/(k-mω)]⑤

由④式可以看出,對(duì)于生產(chǎn)上穩(wěn)定運(yùn)行的離心機(jī),系數(shù)k、c是固定不變的。在排除進(jìn)料波動(dòng)的情況下,m和ω也可認(rèn)為是常數(shù),則振幅x與偏心質(zhì)量m。和偏心距r的乘積成正比。

由此也可得出結(jié)論:在線運(yùn)轉(zhuǎn)的離心機(jī)異常振動(dòng)或振動(dòng)烈度數(shù)值超標(biāo),只與不平衡量(m。r)有關(guān),并且隨著不平衡量。

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