離心機是實(shí)驗室常見(jiàn)的分離儀器，利用離心力，對固體與液體混合或液體與液體混合的混合物進(jìn)行分離和沉淀的機械

當含有細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)的強度及液體的粘度有關(guān)。象紅血球大小的顆粒，直徑為數微米，就可以在通常重力作用下觀(guān)察到它們的沉降過(guò)程。


此外，物質(zhì)在介質(zhì)中沉降時(shí)還伴隨有擴散現象。擴散是無(wú)條件的。擴散與物質(zhì)的質(zhì)量成反比，顆粒越小擴散越嚴重。而沉降是相對的，有條件的，要受到外力才能運動(dòng)。沉降與物體重量成正比，顆粒越大沉降越快對小于幾微米的微粒如病毒或蛋白質(zhì)等，它們在溶液中成膠體或半膠體狀態(tài)，僅僅利用重力是不可能觀(guān)察到沉降過(guò)程的。因為顆粒越小沉降越慢，而擴散現象則越嚴重。所以需要利用離心機產(chǎn)生強的離心力，才能迫使這些微粒克服擴散產(chǎn)生沉降運動(dòng)。


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


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


（1）振動(dòng)烈度。

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


（2）機械振動(dòng)。

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


（3）離心機是一種回轉機械。

在理想情況下，回轉體旋轉時(shí)與不旋轉時(shí)，對軸承產(chǎn)生的壓力是一樣的。這樣的回轉體是平衡的回轉體。但工程中的各種回轉體，比如離心機轉鼓，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，使得回轉體在以轉速ω旋轉時(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，通過(guò)軸承作用于機械及其基礎上，就產(chǎn)生了振動(dòng)。因此，離心機的振動(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)計算式。

設離心機偏心質(zhì)量為m。，偏心距為r，離心機的等效質(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。rω sinωt

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


已知離心機支座的剛度為k，阻尼系數為c，在豎直方向建立坐標系，取x為離心機離開(kāi)平衡位置的垂直位移。根據牛頓第二定律來(lái)建立該系統的運動(dòng)微分方程：

m(d x/d t) + c(dx/dt) + kx = m。rω sinωt      ①


由微分方程理論，其全解應為對應的齊次方程的通解，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 = Ae sin(ω t + ψ)         ②


其中：A、ψ為由初始條件決定的常數，ζ為阻尼因子，ω為系統的固有頻率，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，對于生產(chǎn)上穩定運行的離心機，系數k、c是固定不變的。在排除進(jìn)料波動(dòng)的情況下，m和ω也可認為是常數，則振幅x與偏心質(zhì)量m。和偏心距r的乘積成正比。


由此也可得出結論：在線(xiàn)運轉的離心機異常振動(dòng)或振動(dòng)烈度數值超標，只與不平衡量（m。r）有關(guān)，并且隨著(zhù)不平衡量。

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自動(dòng)離心機

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