管式离心机是一种分离因数很高的沉降式分离机械,在食品饮料、化工、医药等行业应用广泛。管式离心机由于结构特性,使其体积和重量偏大,而且重心偏高,工作时需要将底座固定在地面上。另外现有的离心机处理能力都较大,主要应用于生产,而实验往往是对少量物料进行分离,这就导致实验室用管式离心机不是很方便。根据相关资料,目前市场上还没有适合实验室使用的小型离心机,为此本文设计开发了一种新型的高速分离泵,以满足市场的需求。按某药业公司的要求,设计一种高速分离泵。称之为高速分离泵的原因是转鼓内装有角度可调的叶片,类似离心泵的叶片,能够改变转鼓内料液的轴向流速。高速分离泵的结构为:转鼓上端和下端均用轴承固定在主体上,电机安装在转鼓的下方与转鼓驱动轴直接连接。这种结构有效的减小了整体的体积且重量仅为原来的五分之一,方便移动和使用。降低了整体的重心,提高了稳定性,无需固定底座。首先,设计了高速分离泵的图纸,并对高速分离泵的转鼓和驱动轴的强度进行计算校核,对轴承进行了寿命计算和刚度计算,为下面的转鼓模态分析提供依据。根据该药业公司提供的药液样本,计算高速分离泵的极限分离能力和极限生产能力,确定了高速分离泵的工作能力范围。其次,利用SolidWorks和ANSYS软件建立高速分离泵和转鼓内部空间的三维模型,对转鼓进行流固耦合的静力分析,得出转鼓的应力和形变云图,以校核强度。对转鼓和整个高速分离泵分别进行了模态分析,得到固有频率和振型图,可依次判断高速分离泵的各个部件刚度是否满足要求。对转鼓内部空间进行了气液固三相流体分析,了解料液在转鼓内的气液流动情况,为以后的转鼓内部流场优化提供理论依据,同时还建立了不同叶片角度所对应的料液模型,对其进行分析可以发现叶片的角度对料液的轴向流速产生了影响。最后,根据转速及转鼓的结构尺寸,选取了串激交直流两用电机作为驱动电机,并设计了控制板硬件电路系统。