一种离心机用分体式直联传动系统的制作方法

本发明涉及离心分离设备，具体涉及一种离心机用分体式直联传动系统。

背景技术：

1、离心机作为一种利用离心力进行固液或液液分离的关键设备，在化工、石油、制药、食品加工及环保水处理等行业中扮演着至关重要的角色。其核心工作原理是通过高速旋转的转鼓产生强大的离心力场，使不同密度的物质在离心力作用下实现分层或沉降，从而达到分离净化的目的。随着工业技术的不断发展，对离心机的分离效率、运行稳定性、能耗水平以及维护便捷性提出了越来越高的要求。

2、目前，在工业应用领域，离心机的传动系统主要存在以下几种主流技术方案。

3、首先是齿轮传动方案。齿轮传动系统结构复杂，在长期高速运行过程中，齿轮之间产生剧烈的机械摩擦，导致设备振动大、噪音高，齿轮磨损速度快，不仅严重影响分离精度，还导致设备需要频繁停机进行拆解、检查和维护，维护难度大，成本高。齿轮啮合过程中的功率损失显著，传动效率通常在百分之八十以下，能耗较高，不符合当前节能减排的发展趋势。其次是集成式直联传动方案。该方案将电机轴和离心机轴系共用一根轴，电机定子和转子高度集成于离心机轴系之中，属于刚性连接结构。由于是刚性连接，电机与离心机轴系在生产制造时对同轴度、加工精度的要求极高，维护成本极高。此外，在现有的离心机传动方案中，普遍存在一个共性问题，即缓冲减震结构不够完善。很多传动系统要么采用刚性连接导致振动直接传递至基础框架，加速部件磨损；要么采用单一的减震元件，难以有效吸收多方向的振动能量，导致设备运行噪音大、使用寿命短。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种离心机用分体式直联传动系统。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种离心机用分体式直联传动系统，包括机座，和分别安装在机座两端的传动组件，支撑组件。传动组件包括电机和联轴节，电机安装在机座底部，其输出轴穿过机座与位于机座内的联轴节的一端连接，联轴节的另一端与贯穿机座设置的立轴一端连接，立轴的另一端与转鼓连接，机座一端设置有轴承座，立轴通过上部轴承和下部轴承安装在轴承座内。支撑组件包括安装在机座顶部的缓冲支撑，缓冲支撑与轴承座之间设置有缓冲减震组件，缓冲减震组件包括第一减震组件和/或第二减震组件。

3、机座作为整个传动系统的安装基础，为电机、联轴节、缓冲支撑等部件提供安装平台。电机作为动力源，通过其输出轴将旋转动力传递至联轴节。联轴节作为弹性耦合元件，一方面传递扭矩，另一方面吸收和衰减振动。立轴作为旋转轴，将扭矩从联轴节传递至转鼓，驱动转鼓高速旋转。轴承组件包括上部轴承和下部轴承，为立轴提供旋转支撑和轴向定位。缓冲支撑安装在机座顶部，与轴承座之间设置缓冲减震组件，该缓冲减震组件包含第一减震组件和第二减震组件，主要用于吸收垂直方向的振动能量，和径向、横向的振动能量，二者协同作用，有效降低离心机运行时的整体振动水平。

4、进一步的，第一减震组件包括设置在缓冲支撑顶部的至少一个凹槽，凹槽内设置有减震垫，减震垫位于缓冲支撑和轴承座之间。减震垫的具体形式可以选用磁流变弹性体减震垫，也可以选用压电阻尼复合材料减震垫。磁流变弹性体减震垫在外部磁场作用下，其储能模量和损耗模量能够发生快速可逆变化，从而实现对不同频率振动的选择性吸收和阻尼调节。压电阻尼复合材料减震垫在外部电场作用下，其内部压电效应产生的电荷会被导出并转化为热能消耗掉，从而实现振动能量的主动耗散。通过设置凹槽，减震垫能够被精准定位在缓冲支撑和轴承座之间，防止运行过程中减震垫发生移位或脱落，确保减震效果的长期稳定。

5、进一步的，第二减震组件包括设置在缓冲支撑底部的至少一个中空凸起结构，减震柱的下部嵌入中空凸起结构内，轴承座外侧底部对应设有装配孔，减震柱的顶部嵌入装配孔内。减震柱的具体形式可以选用圆柱形磁流变弹性体减震柱，也可以选用圆柱形压电阻尼复合材料减震柱。通过将减震柱的下部嵌入中空凸起结构内，上部嵌入轴承座的装配孔内，实现了轴承座与缓冲支撑之间的弹性连接，同时通过中空凸起结构和装配孔的配合对减震柱进行限位，防止其在运行过程中产生过大位移，确保立轴径向位置的稳定性。

6、进一步的，减震柱的底部外侧套设有减震套，减震套与中空凸起结构的内壁贴合。减震套的具体形式可以选用环形磁流变弹性体减震套，也可以选用环形压电阻尼复合材料减震套。减震套的设置使得减震柱在压缩和回弹过程中更加平稳，减少了应力集中现象，进一步提升了减震组件的可靠性和耐久性。

7、进一步的，联轴节与立轴之间通过传动适配罩连接，传动适配罩为环形中空结构，其一端与联轴节的一端配合，另一端与立轴连接，联轴节与传动适配罩之间弹性连接或刚性连接。传动适配罩的具体连接方式可以选用弹性连接方式，也可以选用刚性连接方式。弹性连接方式具体可以是通过弹性套连接，即在联轴节与传动适配罩的连接部位设置橡胶弹性套，利用弹性套的变形吸收振动能量；也可以是通过弹性垫片连接，即在连接法兰之间设置聚氨酯弹性垫片，通过垫片的压缩变形实现缓冲。刚性连接方式具体可以是通过刚性法兰连接，即联轴节与传动适配罩的端部设有配对法兰，通过高强度螺栓直接锁紧固定；也可以是通过刚性套筒连接，即利用过盈配合或键连接将联轴节与传动适配罩固定为一体，实现无相对运动的刚性扭矩传递。弹性连接方式适用于转鼓重量大、运行时振动剧烈的工况，能够进一步增强系统的缓冲吸振能力，保护传动链；刚性连接方式适用于转鼓重量轻、运行平稳且要求高精度传动的工况，能够提升系统的刚性和定位精度，确保分离效果。

8、优选的，减震垫为沿缓冲支撑周向均匀分布设置的三个。沿缓冲支撑周向均匀分布设置一组减震垫，能够使得轴承座在受到来自各个方向的振动时受力更加均匀，避免因偏载导致减震垫局部过度压缩或失效。一组减震垫的配置在保证足够支撑强度的同时简化了结构，降低了制造成本。在具体实施中，减震垫的数量也可以根据实际载荷大小和支撑要求进行调整，例如选用四个、六个或更多。

9、优选的，缓冲支撑底部沿圆周均匀分布设有至少三个中空凸起结构，每个中空凸起结构内对应配置一个减震柱及一个减震套。

10、优选的，转鼓与立轴通过锥面配合连接。转鼓与立轴通过锥面配合连接的具体连接形式可以选用圆锥面配合，也可以选用圆锥加键配合。圆锥面配合通过锥面的高贴合率实现转鼓与立轴之间的紧密连接，具有定心精度高、承载能力强、拆装方便等优点。

11、优选的，在减震垫和减震套的弹性体采用磁流变弹性体或压电阻尼复合材料或橡塑材料，减震垫和减震套的外侧设有励磁线圈或压电电极，励磁线圈或压电电极与控制器电连接。减震垫和减震套的弹性体材料的具体形式可以选用磁流变弹性体，也可以选用压电阻尼复合材料，也可以选用橡塑材料。磁流变弹性体由基体材料和分散在其中的磁性颗粒组成，在外部磁场作用下，磁性颗粒发生定向排列，材料的储能模量和损耗模量发生快速可逆变化，从而实现对振动频率的主动响应。压电阻尼复合材料由压电陶瓷颗粒和聚合物基体复合而成，在外部电场作用下，压电效应产生的电荷会被导出并转化为热能，从而实现振动能量的主动耗散。励磁线圈通电后产生磁场，作用于磁流变弹性体，改变其阻尼特性；压电电极通电后产生电场，作用于压电阻尼复合材料，改变其阻尼特性。励磁线圈或压电电极通过导线与控制器的输出端口电连接，控制器根据实时采集的系统运行参数向励磁线圈输出调节电流，或向压电电极输出调节电压，实现对减震垫和减震套阻尼值的主动实时调节。

12、进一步的，控制器根据转鼓的加速度信号或位移信号，通过pid控制算法实时调节减震垫和减震套的阻尼值，使减震垫和减震套的阻尼值与转鼓的当前转速成反比。控制器的具体控制方式可以选用基于加速度反馈的pid控制方式，也可以选用基于位移反馈的pid控制方式。基于加速度反馈的pid控制方式通过加速度传感器实时采集转鼓的加速度信号，加速度越大表明振动越剧烈，此时控制器减小励磁线圈的电流或压电电极的电压，降低减震垫和减震套的阻尼值，使其更柔性地吸收振动能量；加速度越小表明振动越平缓，此时控制器增大励磁线圈的电流或压电电极的电压，提高减震垫和减震套的阻尼值，增加系统的刚度以保证传动精度。基于位移反馈的pid控制方式通过位移传感器实时采集转鼓的位移信号，当位移量较大时降低阻尼值以增加柔性缓冲，当位移量较小时提高阻尼值以增加刚性支撑。通过pid控制算法的比例环节、积分环节和微分环节的综合作用，能够实现对阻尼值的快速、精准、稳定的实时调节，使减震垫和减震套的阻尼值始终与转鼓的当前转速保持反比关系，从而在不同转速下均能达到最佳的减震效果和传动稳定性。

13、本发明的优点和有益效果在于：

14、本发明取消了传统带传动、齿轮传动中的中间传动环节，采用直联柔性传动方式，减少了中间功率损失和摩擦发热，传动效率高。通过联轴节的柔性缓冲功能与刚性定位结构的协同配合，有效吸收和衰减了离心机高速旋转产生的振动和冲击，避免了刚性冲击导致的零部件磨损，同时保证了动力传递的精准性和稳定性，显著提升了传动系统的运行可靠性和使用寿命。通过第一减震组件和第二减震组件的协同作用，分别从垂直方向、径向和横向全方位吸收振动能量，有效降低了离心机运行时的整体振动水平和噪音，改善了工作环境，延长了设备寿命。通过采用磁流变弹性体或压电阻尼复合材料或橡塑材料作为减震垫和减震套的弹性体材料，并在外侧设置励磁线圈或压电电极与控制器电连接，实现了对减震垫和减震套阻尼值的主动实时调节，使减震性能能够根据转鼓转速和振动状态进行动态匹配，解决了传统被动减震元件无法适应变工况运行的问题，进一步提升了系统的减震效果和运行稳定性。