在化工、食品、醫藥許多工業方面，都涉及懸浮液中固體微粒和液相分離的工藝過程，這個過程無需進行任何化學反應，只需經過機械方法對固液兩相進行分離，一般采用沉降分離方法來完成此項工作。例如濾除渣物提取果汁與油料、經過濕法粉磨的超微礦物粉料的脫水和淀粉加工等，都需考慮快速有效的固液分離技術。當前迅速發展的精細化學工業，為高價值地利用碳酸鈣、高嶺土、瓷土等非金屬礦物資源，將礦粉經過濕法碾磨和分級，得到＜2μm的微粒粉料，可以作為造紙面布涂料和 光學涂料，這樣的粉漿是一種膠體顆粒懸浮液，要使這些微顆粒在重力場中沉降分離，固體顆粒的沉降速度極小，甚至微顆粒受布朗運動的作用，重力沉降幾乎不可能。離心沉降則與重力沉降不同，從流體力學可知，顆粒在重力場中沉降，一方面顆粒受重力加速度作用而加速運動，另一方面又由于顆粒所受的液體阻力與其運動速度平方成正比，當阻力和重力達到平衡時，無外力作用情況下，顆粒只能以平衡時的線速度勻速運動，該速度稱為顆粒的沉降速度。

國外在20世紀70年代就廣泛應用離心沉降設備，使懸浮液處于離心力場中得到快速沉降，螺旋卸料轉鼓式離心機就是近年來被認為理想的設備。

固液兩相混合的懸浮液，通過輸料管送入到轉鼓的離心沉降腔內，懸浮液被離心力作用在腔內緊貼轉鼓壁形成一定厚度的液環，而液環中的固相微粒，在離心力場作用下迅速向鼓壁沉降，在內壁形成固相物的密集層，不斷供入懸浮液體，并繼續發生離心沉降過程，固相物依附鼓壁，料層不斷增厚，被螺旋卸料器推向轉鼓錐形段端側，而內層澄清液向圓筒形轉鼓段的端側溢出，從而達到了兩相分離的目的。實際上，當離心機的分離因數達到相當高的程度，對于不同密度的兩種不互溶液體的混合液，亦可進行分離。

為了使很小粒徑的固體顆粒得到快速沉降，離心機必須造成足夠的離心力場將微顆粒強迫沉降，而所需的離心力則依靠離心機的轉鼓的高轉速產生，由此可見，轉鼓的高轉速，僅僅標志其對懸浮液分離難度的有效性，離心機更重要的性能要求，還要把沉降下來的固相物有效地收集，在分離過程中，使超細顆粒不被澄清液帶走，而且使收集的固相物的含濕量盡可能低。這就要求卸料裝置（螺旋卸料器）的轉速和轉鼓轉速的合理配置。這些技術問題，就有賴于其驅動裝置——差速器的合理設計。

美國、德國、英國、瑞士、日本等 的螺旋離心機所采用的驅動裝置為齒輪行星差速器，其轉鼓轉速高達5000r/min以上，分離因數（離心加速度與重力加速度之比），可達6000以上，轉鼓與螺旋卸料器的轉差率為0.3～4%，對固液密度差＞0.05g/cm3的懸浮液分離，收得的粒徑＞2μm的渣料含濕量低于20%，而且這種離心機的分離效果對進料固相濃度變化不敏感。我國自80年代引進國外裝備，不斷消化吸收國外技術，陸續設計和生產出多種機型的同類離心機，如WL系列離心機，是目前生產較成熟的產品，但其分離因數一般在500～2400范圍，大多采用擺線針輪式差速器。由于轉速不高，分離因數值小，其所能達到分離的效果，也只能對界限粒度＞10μm的密度較大的固相顆粒進行比較有效的分離。而當前一些工業應用要求對＜2μm以下的顆粒進行沉降收集，要改進離心機的性能，技術關鍵在于提高轉鼓的轉速，以提高分離因數，由此，作為驅動裝置的差速傳動裝置也由于提高主傳動轉速而需要考慮以下問題。

（1）要求很小的回轉半徑，很小的回轉質量，和很高的動平衡精度。

（2）由于轉鼓轉速很高，卸料速度仍需保持在一定范圍內，也即使輔傳動和主傳動輸出很小的轉速差，則行星機構的傳動比應很大。若主傳動轉速為5500r/min，卸料輔傳動轉速差為2r/min，則轉差率為0.036%，若輸入轉速差為100r/min，則要求行星機構的傳動比＞50，實際需要還更大，只有加大傳動比，才能準確控制輸出的轉速差。

（3）保證輔傳動提供螺旋卸料器足夠的工作扭矩，可能還出現隨機的過載情況，同時由于尺寸限制，齒輪機構設計的承載能力安全儲備小，所以需要帶有扭矩離合器，以保安全。

（4）行星機構很緊湊地封裝在圓柱型外殼內，內部裝載的潤滑油也類同于轉鼓內的被分離的液體，在強大的離心力場作用下對殼壁產生很大的離心壓力，外殼要有可靠的密封，防止漏油。

目前的大部分離心機上所采用的差速器為擺線針輪行星機構，實際上，擺線針輪傳動機構存在著結構性的致命弱點，因為擺線針輪傳動是依靠少齒差行星傳動方式得到較大傳動比的，較大質量的擺線輪的重心偏置，雖然與針齒輪的中心距不大，而且采用成對設計，但其重心偏置，沿軸向相距一個擺線輪厚度，在軸向上的偏心質量，將在高轉速下產生進動不平衡力矩。仍不能滿足高轉速情況下的動平衡要求，要達到離心機的分離因數＞6000時，一般轉鼓轉速要達到5000r/min以上，這個轉速對轉子體是過臨界轉速，一般要求差速器的動平衡精度達到G2.5級，由此則要求差速器在此轉速下的動不平衡矩必須小于12.5～20g·cm。這樣的精度要求，對于擺線針輪行星差速器，既無法達到，也無法校整。

對于上述螺旋卸料式離心機的改進要求，設計了NC系列的齒輪行星差速器，在較多的主機上配套，達到了較好效果，以下作簡要介紹。

1 NC系列齒輪行星差速器的結構原理

NC型齒輪行星差速器由兩級NGW行星齒輪機構組成，內齒圈B1、B2連接的外殼和離心機轉鼓固連，并與主傳動皮帶輪連接，輸入主傳動轉速。輸出軸以花鍵軸頭和離心機的螺旋卸料器軸連接，一級中心輪由輔傳動皮帶輪通過扭矩離合器和輸入軸輸入輔傳動轉速，由行星輪架（系桿）自帶的二級中心輪耦合到第二級行星傳動機構，進一步減速輸出。

設計考慮了輸出轉速差＜2r/min的情況，行星機構的傳動比設計為35，57，93和159幾個公稱傳動比，當傳動比大時，由于中心輪直徑很小，行星輪個數受鄰接條件限制，因此傳動比＞57的情況，可采用2個行星輪，而其它采用3個行星輪結構。

行星機構還有一個顯著的優點，可以根據實際需要，很方便地改變各級齒輪的配齒方案，得到所需的各種傳動比。

2 差速器額定輸出轉矩的確定

差速器額定輸出轉矩是決定差速器能夠提供離心機螺旋卸料器滿足完成一定產量的排料能力的參數，確定了這參數值后，才能對差速器各級行星機構作準確的設計。所需的輸出轉矩決定于所配主機的工作能力。要確定這個參數，必須根據轉鼓和卸料器的結構特點，螺旋卸料器葉片方向有垂直于鼓壁母線和垂直于回轉軸線兩種結構。為便于敘述，設轉鼓為錐形，半錐角為α，將圓柱形鼓壁部分作為α=0的特例，其計算方法一致。

差速器的額定輸出轉矩決定于以下計算結構。

2.1 對于螺旋葉片垂直于轉鼓回轉軸線情況

（1）克服沉降物離心力沿轉鼓母線分力所需的轉矩。

（2）克服沉降物與轉鼓壁摩擦力所需的轉矩。

（3）克服沉降物和螺旋桿摩擦力所需的轉矩。

2.2 螺旋葉片垂直于轉鼓錐段母線情況

（1）克服沉降物產生的離心力沿轉鼓圓錐母線方向的分力所需轉矩同2.1中（1）的計算。

（2）克服沉降物與轉鼓壁摩擦力所需的扭矩。

（3）克服沉降物和螺旋桿摩擦力所需的扭矩。

差速器輸出的工作扭矩為三項之和。

3 NC系列行星齒輪差速器的基本參數

NC系列行星齒輪差速器在國內生產的LW、WL各種型式離心機上配套應用，經過長期運轉考驗，達到了較好效果。可配用的轉鼓直徑在180～800mm范圍，轉鼓轉速3500～5500r/min，輸出差轉速為2～80r/min，所配離心機的分離因數可達到4400～5500左右，具體性能參數如表1。表2列出未改進前WL系列離心機所能達到的分離因數指標值。

表1：NC系列行星齒輪差速器的基本參數

表2：未改進前WL系列離心機所能達到的分離因數

由數據比較可知，采用NC行星齒輪差速器提高了離心機轉速，從而提高了分離因數。