中心傳動(dòng)濃縮機(jī)_設(shè)計(jì)

1、 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第38頁(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 說(shuō)明書(shū)16中心傳動(dòng)濃縮機(jī)設(shè)計(jì) 院（系）名稱工學(xué)院機(jī)械系 專業(yè)名稱機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師2009年 03 月22 日中心傳動(dòng)濃縮機(jī)摘要本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是16m中心傳動(dòng)濃縮機(jī)整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化。以方案設(shè)計(jì)和關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)為主線，以支撐件傳動(dòng)件承載能力校核為訓(xùn)練手段，以經(jīng)濟(jì)使用、造型美觀、節(jié)能先進(jìn)為目標(biāo)。由于刮泥機(jī)設(shè)計(jì)涉及到污水成分、濃度、水池容積以及沉淀池的土建結(jié)構(gòu)資料等；同時(shí)刮泥機(jī)零部件構(gòu)成比較多且多數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)件，所以本次設(shè)計(jì)不可能面面俱到。本次設(shè)計(jì)首先通過(guò)給定的數(shù)據(jù)選擇和確定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)和減速裝置。接著在運(yùn)用

2、理論力學(xué)的知識(shí)對(duì)支架內(nèi)力計(jì)算校核并設(shè)計(jì)出來(lái)。接下來(lái)對(duì)齒輪和柵條進(jìn)行設(shè)計(jì)。最后對(duì)濃縮機(jī)的電氣控制部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，其原則以安全、實(shí)用節(jié)能和自動(dòng)化程度高。最后規(guī)定生產(chǎn)中的相關(guān)技術(shù)要求和產(chǎn)品驗(yàn)收規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)鍵詞：中心傳動(dòng)濃縮機(jī),結(jié)構(gòu),減速裝置,支架Center Drive Thickener Author：shen cheng yong Tutor：zhang shao liABSTRACTThe graduation project's main task is16 Center Drive Thickener the structure of the overall design and o

3、ptimization。Program design and critical to the design of the main components in order to support the carrying capacity of pieces of pieces of transmission check means for training to economic use, aesthetic design, energy-saving advanced targeting. Mud Scraper as a result of the design related to wa

4、ter composition, concentration, pool size and construction of sedimentation tanks, such as the structure of information; At the same time, Mud Scraper and more parts and components constitute the majority of standard parts, so the design can not cover everything.The design of the first set of data t

5、hrough to the selection and determine the type and speed of the motor device. Then in the use of theoretical knowledge of the mechanical internal forces on the stent out of the calculation and design verification. Next to the gear and rack design. Finally, Thickener control of parts of the electrica

6、l design, its principles in a safe, practical energy-saving and a high degree of automation. Finally, the production of the relevant provisions of the technical requirements and product acceptance standards.Keywords: Center Thickener transmission, structure, deceleration devices, stents目錄1 緒論51.1 濃縮

7、機(jī)簡(jiǎn)介. 5 1.2 傳統(tǒng)中心傳動(dòng)濃縮機(jī)的發(fā)展及現(xiàn)狀. 51.2.1 中心液壓雙驅(qū)動(dòng)高效濃縮機(jī) . 51.2.2 中心電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)自動(dòng)提耙高效濃縮機(jī) . 71.2.3 電機(jī)減速機(jī)雙驅(qū)動(dòng)自動(dòng)提耙傾斜板濃縮機(jī). 81.3結(jié)論. 82 主要零件設(shè)計(jì)及計(jì)算. 92.1 電動(dòng)機(jī)型號(hào)及減速裝置. 92.2 功率、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩計(jì)算. 102.3 導(dǎo)流筒. 112.4 軸承型號(hào)初定. 112.5 內(nèi)嚙合式滾動(dòng)軸承傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及齒輪設(shè)計(jì). 11.2.6 工作橋. 182.7 中心傳動(dòng)豎架及水下軸瓦. 182.8 刮臂與刮板. 222.9 豎向柵條. 263 電氣控制. 28 技術(shù)要求. 31 結(jié)束語(yǔ). 36 致謝信

8、. 37參考文獻(xiàn). 381 緒論1.1 濃縮機(jī)的簡(jiǎn)介濃縮機(jī)是一種連續(xù)工作的濃縮和澄清設(shè)備，它主要用于濕式選礦作業(yè)中精、尾礦漿的脫水；也廣泛用于煤炭、鋼鐵、化工、建材、水源和污水處理等行業(yè)中含固料漿的濃縮和凈化。 傳統(tǒng)濃縮機(jī)的濃縮機(jī)理基本上屬于重力沉降，它以礦漿顆粒自由沉降為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了顆粒的沉降分層，并在池底濃縮區(qū)進(jìn)一步壓實(shí)。處理單位重量所需面積為047 093m t·d。濃縮機(jī)的處理量及溢流中的含固量高低主要 取決于顆粒的沉降速度。 濃縮機(jī)可以分為傳統(tǒng)濃縮和高效濃縮機(jī)。按照耙架的傳動(dòng)方式可以分為周邊傳動(dòng)濃縮機(jī)和中心傳動(dòng)濃縮機(jī)兩大類。1.2 傳統(tǒng)中心傳動(dòng)濃縮機(jī)的發(fā)展及現(xiàn)狀 20世紀(jì)8

9、0年代以前，我國(guó)中心傳動(dòng)濃縮機(jī)主要為中小型規(guī)格，其中最大規(guī)格為NZ一2OQ中心傳動(dòng)自動(dòng)提耙傾斜板濃縮機(jī)。該濃縮機(jī)受我國(guó)材料材質(zhì)的影響，中心傳動(dòng)蝸輪不能滿足設(shè)計(jì)要求，易磨損，更換周期短，下部十字頭及傳動(dòng)軸強(qiáng)度低。傾斜板易掛料，造成傳動(dòng)軸及十字頭扭壞，影響了生產(chǎn)。 目前各種型號(hào)、多種規(guī)格、技術(shù)先進(jìn)的中心傳動(dòng)濃縮機(jī)相繼問(wèn)世，主要有以下幾種： 1.2.1 中心液壓雙驅(qū)動(dòng)高效濃縮機(jī) 該濃縮機(jī)是消化吸收美國(guó)ENVIOCLEAR公司和德國(guó)PASSVANT技術(shù)開(kāi)發(fā)的一種新型、高效濃縮機(jī)。該機(jī)采用 絮凝技術(shù)，將沉降與深層過(guò)濾相結(jié)合，礦漿直接給人濃縮機(jī)的壓縮區(qū)，在池內(nèi)形成濾床層，后續(xù)給人的礦漿中未絮凝的細(xì)小顆粒，

10、隨水流上升，途經(jīng)濾床層，與其中的顆粒碰撞，上升動(dòng)能損耗，與其它顆粒結(jié)合在一起下沉。從而增加了底流濃度，減少了溢流水濁度。由于采用了絮凝劑， 顆粒形成絮凝團(tuán)，沉降速度加快，處理能力提高。是傳統(tǒng)濃縮機(jī)的225倍。 該濃縮機(jī)結(jié)構(gòu)型式見(jiàn)圖1，主要由橋架、驅(qū)動(dòng)裝置、固定筒、布料筒、提耙機(jī)構(gòu)、耙架、液壓站、電控裝置等組成。該濃縮機(jī)的特點(diǎn)： 1)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用液壓雙驅(qū)動(dòng)，提耙機(jī)構(gòu)采用液壓提耙。該濃縮機(jī)采用兩(三 )臺(tái)液壓馬達(dá)通過(guò)兩 (三 )個(gè)齒輪，驅(qū)動(dòng)帶外圈的回轉(zhuǎn)支承，從而驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸使耙架旋轉(zhuǎn)?；?轉(zhuǎn)支承內(nèi)圈用高強(qiáng)度螺栓固定在傳動(dòng)箱體內(nèi)的軸承座上，不會(huì)出現(xiàn)因扭矩過(guò)大而產(chǎn)生偏離攪拌中心的現(xiàn)象。這種雙 驅(qū)傳動(dòng)比蝸

11、輪副傳動(dòng)降低了使用成本及運(yùn)行的故障率。主 傳動(dòng)齒輪和回轉(zhuǎn)支承材質(zhì)均采用軸承鋼，質(zhì)量穩(wěn)定可靠。由于采用液壓雙驅(qū)動(dòng)，易于實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)同步，當(dāng)濃縮機(jī)沉積的物料增厚，或低流濃度增大時(shí)，耙架的工作阻力也隨之增大，液壓驅(qū)動(dòng)的油路油壓會(huì)增大，液壓提耙裝置通過(guò)液壓傳感器，來(lái)控制刮泥耙的升降。電控同時(shí)傳出聲光信號(hào)，信號(hào)的提取更為可靠。2)采用消泡裝置。在礦漿進(jìn)入靜態(tài)混合器與絮凝劑混合之前設(shè)置了消泡裝置進(jìn)行除氣。礦漿通過(guò)消泡裝置時(shí)，空氣上升溢出，可達(dá)到除氣的日的。因?yàn)楦咝饪s機(jī)對(duì)入料中的空氣混入比普通濃縮機(jī)更加敏感。尤其在入料含有大量氣泡時(shí)，這些氣泡會(huì)影響絮團(tuán)的結(jié)構(gòu)，從而影響絮團(tuán)的沉降速度，使底流的濃度降低。如果氣泡

12、進(jìn)入濃縮機(jī)后再逸出，會(huì)沖破已形成的絮團(tuán)過(guò)濾層上升至水面，破壞絮團(tuán)的致密穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致部分細(xì)粒物料進(jìn)入溢流，使溢流水中固體含量增加。 3)采用靜態(tài)混合器及多點(diǎn)加藥方式。絮凝劑與礦漿的均勻混合，直接影響絮凝劑的耗量和礦漿的絮凝狀態(tài)及礦漿濃縮、澄清效果。裝有左、右螺旋葉片的靜態(tài)混合器在礦漿通過(guò)時(shí)，對(duì)它進(jìn)行攪拌、剪切，使添加的絮凝劑在礦漿中快速分散，相互均勻混合，形成絮團(tuán)狀態(tài)。為保證礦漿與藥劑的充分接觸時(shí)間，采用了三個(gè)靜態(tài)混合器串聯(lián)工作。 4)采用下部深層入料并沿水平方向輻射擴(kuò)散的入料方式。礦漿從表面入料，固體顆粒需較長(zhǎng)的距離和時(shí)間才能沉入壓縮區(qū)。根據(jù)深層沉降理論，深層入料縮短了固體顆粒的沉降距離，使

13、粗粒很快沉入壓縮區(qū)，相對(duì)降低了池體中、上部煤泥水的濃度，有利于細(xì)粒物料的沉降。由于采用下部深層入料，迫使細(xì)粒物進(jìn)入壓縮區(qū)的上部，此時(shí)稠密顆粒的相互碰撞大大消減了它們的能量，使細(xì)顆粒留下來(lái)而不能上浮，從而提高了底流的濃度，降低了溢流的固體含量。將絮凝狀的礦漿給入下部，會(huì)形成一定厚度且較為致密的絮團(tuán)過(guò)濾層，它可對(duì)上升水流攜帶的細(xì)粒物料進(jìn)行有效的過(guò)濾。此絮團(tuán)過(guò)濾層必須處于入料的上面才能起到過(guò)濾作用，從而獲得潔凈的溢流水，因此采用下部深層入料方式。 由于固體顆粒的沉淀主要是在水平流中進(jìn)行，在入料口的下面設(shè)有阻流折射板，使垂直流成水平方向輻射擴(kuò)散防止了高速礦漿水流對(duì)壓縮區(qū)的沖擊攪動(dòng)，有利于壓縮區(qū)的穩(wěn)定和

14、提高底流濃度，大大提高了濃縮效率、底流固體回收率及處理能力。 5)耙架轉(zhuǎn)速可調(diào)。由于液壓站的油泵為變量泵，通過(guò)調(diào)節(jié)變量泵的排量，可調(diào)節(jié)耙架的轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)多種工藝條件，達(dá)到最佳的工藝效果。 濃縮機(jī)濃縮池中心若無(wú)水泥立柱，適用于直徑小于3米的系列；濃縮池中心若有水泥立柱，濃縮機(jī)直徑可達(dá)53m。該系列濃縮機(jī)已在選煤廠得到廣泛地應(yīng)用，三液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)濃縮機(jī)正在選礦廠逐步推廣。1.2.2 中心電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)自動(dòng)提耙高效濃縮機(jī) 該濃縮機(jī)是消化吸收美國(guó)艾姆科(EIMCO)公刊技術(shù)研制開(kāi)發(fā)的一種新型、高效濃縮機(jī)。結(jié)構(gòu)型式見(jiàn)圖2，主要由橋架、主傳動(dòng)裝置、提升裝置、長(zhǎng)耙、短耙、副耙、轉(zhuǎn)籠、 布料井、中心立柱、提升簡(jiǎn)

15、、升降平臺(tái)等組成。該濃縮機(jī) 的特點(diǎn)： 1)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用蝸輪蝸桿雙驅(qū)動(dòng)。該濃縮機(jī)采用兩臺(tái)蝸輪蝸桿減速機(jī)通過(guò)兩個(gè)齒輪，驅(qū)動(dòng)帶內(nèi)圈的回轉(zhuǎn)支承，并通過(guò)轉(zhuǎn)籠使耙架旋轉(zhuǎn)。回轉(zhuǎn)支承外圈用高強(qiáng)度螺栓固定 在傳動(dòng)箱體內(nèi)的軸承座上，回轉(zhuǎn)支承的質(zhì)量穩(wěn)定可靠。由于采用同一廠家同一批次的減速機(jī)雙驅(qū)動(dòng)，易于實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)同步，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，處理量大，運(yùn)行噪音小，提高了濃縮效率。 2)采用雙向水平切向螺旋進(jìn)料和下部深層入料的入料方式。濃縮機(jī)根據(jù)雙向水平切 向螺旋入料水力學(xué)設(shè)計(jì)，把礦漿分成兩股流量相等但回轉(zhuǎn)方向相反的漿體流，給料動(dòng) 能由于兩股漿體流相交而被消耗，使攪動(dòng)消失，并且采用下部深層布料方式，迫使細(xì)粒物進(jìn)入壓縮區(qū)的上部，此

16、時(shí)，稠密顆粒的相互碰撞大大消減了它們的能量，使細(xì)顆粒留下來(lái)而不能上浮，從而提高了底流的濃度，降低了溢流的圍體含量。3)提耙信號(hào)提取準(zhǔn)確、可靠。濃縮機(jī)的壓力傳感器直接與主傳動(dòng)裝置的蝸桿相接觸，當(dāng)濃縮機(jī)沉淀的物料增厚，或底流濃度增大時(shí)，耙架的工作阻力距隨之增大，驅(qū)動(dòng)裝置的蝸桿副將壓力傳輸?shù)綁毫鞲衅?，提升裝置通過(guò)電控箱驅(qū)動(dòng)提升裝置將耙架提起，從而達(dá)到自動(dòng)提耙的目的。當(dāng)耙架提到一定高度，耙架的阻力距減少到允許值以下，則停止提耙，耙架停留在該高度上運(yùn)轉(zhuǎn)，經(jīng)過(guò)耙齒刮動(dòng)，將沉淀的泥漿向池中心集聚，隨著阻力距的逐步減少，耙架逐步下降，若耙架下降過(guò)程中阻力距一直未超過(guò)允許值時(shí)，則耙架一直下降到最低位置，濃縮機(jī)

17、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)耙架總是連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，不受提耙過(guò)程的影響。若耙架提到最高位置時(shí)，耙架仍可在該高度上運(yùn)轉(zhuǎn)。若阻力距繼續(xù)增大到設(shè)定的保護(hù)值時(shí)，整機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，需先排除故障后再重新恢復(fù)開(kāi)機(jī)。提耙信號(hào)是通過(guò)蝸桿提取，不受設(shè)備其它電壓、電流和電網(wǎng)電壓的影響，信號(hào)準(zhǔn)確、可靠。該系列濃縮機(jī)濃縮池中心有立柱，可實(shí)現(xiàn)濃縮機(jī)直徑的大型化。目前已有直徑35、38、40、45、48、53系列，已在選煤廠得到廣泛應(yīng)用，并逐步向選礦廠推廣。1.2.3 電機(jī)減速機(jī)雙驅(qū)動(dòng)自動(dòng)提耙傾斜板濃縮機(jī) 該濃縮機(jī)采用雙電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)，濃縮池中裝有傾斜板。由于傾斜板易掛料，沉淀在傾斜板上的物料一般不是連續(xù)落下，而是整體落下，堆滿濃縮池錐坑，由于物料太多，

18、提耙裝置失效，容易造成壓耙。該濃縮機(jī)僅適用于人料濃度較低的場(chǎng)合。1.3 結(jié) 論 目前國(guó)內(nèi)濃縮機(jī)正以傳統(tǒng)濃縮機(jī)為基礎(chǔ)，積極消化吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，以新型濃縮機(jī)為方向，不斷優(yōu)化結(jié)構(gòu)、性能，類型趨于合理，系列規(guī)格趨于完善，向著高性能、高處理量、高度自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展。2主要零件及計(jì)算一、確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)及減速裝置 1、首先確定污泥濃縮機(jī)刮板外緣線速度為3.5m/s，查表7-29【1】知刮板驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩為1044074NM（刮板線速度為2.443.05m/min，載荷系數(shù)為K=1193NM,適用于煙灰濃縮） 刮泥功率P=1044073.5/81/60=761.30w刮板轉(zhuǎn)速為：V=r=r2nn=v/2r

19、=3.5/23.148=0.0697r/min設(shè)電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速為1500r/min,則總傳動(dòng)比為i=1500/0.0697=21520由于該減速比較大故決定選用大減速比減速裝置，如擺線針輪減速機(jī)和渦輪蝸桿減速機(jī)等。結(jié)合本次設(shè)計(jì)暫定減速裝置有擺線針輪減速機(jī)和蝸桿減速器構(gòu)成。查表【2】知單機(jī)擺線針輪減速機(jī)的效率為90%95%暫定效率=95%，蝸桿減速器傳動(dòng)比為=60%，聯(lián)軸器效率為=99%，軸承傳動(dòng)比為=98%，齒輪傳動(dòng)效率為=60%，水下滑動(dòng)軸承效率為=97%，由于單機(jī)擺線針輪減速機(jī)的減速比最大為1：87，而二級(jí)擺線針輪減速機(jī)的最大減速比為1:5133,蝸桿減速器傳動(dòng)比為1:10-80,故決定采

20、用二級(jí)擺線針輪減速機(jī)?？傂蕿?1224324256=0.9920.9840.9720.9520.600.60=0.2763P總= P/=761.30/0.27631000=2.755KW 故查表【2】知電動(dòng)機(jī)選用Y100L2-4.額定功率為3KW，同步轉(zhuǎn)速為1500r/min,滿載轉(zhuǎn)速為1430r/min.經(jīng)查資料知一級(jí)擺線針輪減速機(jī)的傳動(dòng)比為9、11、17、21、23、25、29、35、43、47、59、71、87，二級(jí)擺線針輪減速機(jī)的傳動(dòng)比為99、121、187、289、319、385、473、493、595、649、731、841、1003、1225、1505、1849、2065、25

21、37、3045、3481、5133 暫選二級(jí)擺線針輪減速機(jī)的傳動(dòng)比為2065，則蝸桿減速器傳動(dòng)比為I蝸=21520/2063=10.43 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（電子版）選用擺線針輪減速機(jī)型號(hào)為ZWD-A-8,蝸桿減速器型號(hào)為CWS-500.2、 功率、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩計(jì)算：1、 各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算： 各軸輸入功率計(jì)算： 各軸輸入轉(zhuǎn)矩計(jì)算： 二、導(dǎo)流筒：污水有中心進(jìn)水柱管流出，經(jīng)中心配水筒布水后，沿徑向以逐漸減小的流速向周邊出流，污水中的懸浮物被分離而沉降于池底。然后由刮板刮集至集泥樔內(nèi)，通過(guò)排泥管排出。為了避免中心配水時(shí)的徑向流速過(guò)高造成短路而影響沉淀的效果，一般在中心進(jìn)水配水管外設(shè)置導(dǎo)流筒改變出水流向，導(dǎo)流筒

22、的水平截面積為水池橫截面的3%。本次設(shè)計(jì)池徑為16m可以直接排出。三、軸承型號(hào)初定：根據(jù)軸徑及輸入轉(zhuǎn)矩信息，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（電子版）初定電動(dòng)機(jī)與擺線針輪減速機(jī)之間的軸承選用鐘鼓齒形聯(lián)軸器GICL2,擺線針輪減速機(jī)與蝸桿減速器之間用鐘鼓齒形聯(lián)軸器GICL10五、內(nèi)嚙合式滾動(dòng)軸承傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及齒輪設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有戶外式電動(dòng)機(jī)直聯(lián)的臥式二級(jí)擺線針輪減速機(jī)、蝸桿減速器、帶內(nèi)齒圈的滾動(dòng)軸承式旋轉(zhuǎn)支承依次傳動(dòng)扭矩，使懸掛在內(nèi)齒圈上的中心豎架相應(yīng)旋轉(zhuǎn)。下圖為內(nèi)嚙合式滾動(dòng)軸承傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 圖2.2 內(nèi)嚙合式滾動(dòng)軸承傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為防止扭矩過(guò)載，在蝸桿減速器的蝸桿端部設(shè)置壓簧式過(guò)力矩保護(hù)裝置如圖所示。同時(shí)，在主動(dòng)鏈輪

23、上設(shè)置安全銷保護(hù)如圖所示。壓簧式過(guò)力矩保護(hù)裝置1-行程開(kāi)關(guān)；2-壓簧張力指示針；3-頂針；4-壓簧座；5-調(diào)整螺桿；6-鎖緊螺母；7-壓簧座；8-壓簧渦輪伸出軸主動(dòng)齒輪設(shè)計(jì)： 已知該軸輸入功率，輸入轉(zhuǎn)矩T=1032931，齒輪轉(zhuǎn)速為n=0.0212r/min,齒數(shù)比為1.1.工作有振動(dòng)，轉(zhuǎn)向不變。1） 選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)（內(nèi)嚙合）2） 由于刮泥機(jī)轉(zhuǎn)速極低且為開(kāi)式傳動(dòng)，故決定選用7級(jí)精度（GB1009588）3） 材料選擇。由表10-1選擇主動(dòng)齒輪為ZG340-640,硬度為229HBS,從動(dòng)齒輪材料為ZG310-570,硬度為200HBS，二者材料硬度差為29HBS.4） 初選主動(dòng)齒輪齒數(shù)為

24、,從動(dòng)齒輪齒數(shù)為2、 按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式（10-9a)進(jìn)行計(jì)算，即(1) 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1） 試選載荷系數(shù)為2） 由表10-7選取齒寬系數(shù)3） 由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)4） 由圖10-21d按齒面硬度查得主動(dòng)齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限，從動(dòng)齒輪的解除疲勞強(qiáng)度極限5） 由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 6) 由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)、7) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。取失效概率為1%，安全系數(shù)為S=1.由式10-12得：(2) 計(jì)算1） 試算主動(dòng)齒輪分度圓直徑，代入中較小的值 取2） 計(jì)算圓周速度3） 計(jì)算齒寬4） 計(jì)算齒寬與齒高之比模數(shù) 齒高 5） 計(jì)算載荷系數(shù)

25、根據(jù)，7級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù) 直齒輪 由表10-2差得使用系數(shù) 由表10-4用插值法查得7級(jí)精度、主動(dòng)齒輪懸臂布置時(shí),由，,查圖10-13得.故載荷系數(shù)6) 按實(shí)際的載荷系數(shù)核正所得的分度圓半徑，由式10-10a得 mm 故仍可取855mm 、按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的計(jì)算公式為1、 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1） 由圖10-20c查得主動(dòng)齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限為，從動(dòng)齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限為2） 由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)為3） 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.5,由式10-12得 4) 計(jì)算載荷系數(shù) 5) 查取齒形系數(shù) 由表10-5查得 6）查取應(yīng)

26、力校正系數(shù) 由表10-5查得 7) 計(jì)算主從齒輪的應(yīng)加以比較 從動(dòng)齒輪的數(shù)值較大。2、 設(shè)計(jì)計(jì)算 故m取45也可以滿足設(shè)計(jì)要求 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，無(wú)論從滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度還是齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的角度考慮模數(shù)m取45都滿足設(shè)計(jì)要求。故 m=45、齒輪幾何尺寸計(jì)算1） 計(jì)算分度圓直徑 2） 計(jì)算中心距 （內(nèi)嚙合）3） 計(jì)算齒輪寬度 取 4） 計(jì)算齒頂圓直徑 5） 計(jì)算齒根圓直徑 因?yàn)?故將主動(dòng)齒輪做成鑄造齒輪。以下為主動(dòng)齒輪結(jié)構(gòu)參數(shù)：B=433mm 六、工作橋池上須設(shè)工作橋，工作橋的一端固定在中心驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的基座上另一端架設(shè)在沉淀池的池壁頂上。工工作橋作為檢修管理的通道。下圖為工作橋結(jié)構(gòu)：七、中心傳動(dòng)豎

27、架及水下軸瓦（1）中心傳動(dòng)豎架：是垂架式中心傳動(dòng)濃縮機(jī)傳動(dòng)扭矩的主要部件之一。豎架的上端連接在旋轉(zhuǎn)支承的齒圈上，豎架的下端二側(cè)裝有對(duì)稱的刮臂，并設(shè)有滑動(dòng)軸承作徑向支承，刮板固定在掛泥架底弦。下圖為豎架與內(nèi)齒圈連接的結(jié)構(gòu)： 圖2.4 中心豎架與內(nèi)齒圈連接的結(jié)構(gòu) 1-內(nèi)齒圈；2-連接螺栓；3-中心豎架由于濃縮機(jī)的轉(zhuǎn)速非常緩慢，中心豎架傳遞的扭矩較大。考慮到安裝上的方便，中心豎架一般都設(shè)計(jì)為橫截面為正方形的框架結(jié)構(gòu)豎架內(nèi)力計(jì)算：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式知刮板與刮臂總重為40000N，豎架承受總扭矩為已知兩個(gè)刮板與刮臂的總重力為,則每根豎架承受的載荷為由刮臂扭矩轉(zhuǎn)化到豎架上端的水平推力為,則.故.將豎架簡(jiǎn)化為平面

28、桁架。求支座A、B、H的反力為： (壓力） (壓力） 按A、B、C、D、E、F、G、H各節(jié)點(diǎn)逐段計(jì)算各桿件的內(nèi)力，并將計(jì)算的結(jié)果直接標(biāo)注在簡(jiǎn)圖上。節(jié)點(diǎn)A: 節(jié)點(diǎn)B: 節(jié)點(diǎn)C: 節(jié)點(diǎn)D: 節(jié)點(diǎn)E: 節(jié)點(diǎn)F: 節(jié)點(diǎn)H:水下軸承支承：中心豎架為一垂架式桁架，為保持旋轉(zhuǎn)時(shí)的平穩(wěn)，在豎架的下端安裝4個(gè)軸瓦式滑動(dòng)軸承，沿中心進(jìn)水柱管外圓的環(huán)圈上滑動(dòng)，以保證中心豎架的傳動(dòng)精度。下圖為水下軸瓦的結(jié)構(gòu)： 圖2.6水下滑動(dòng)軸承八、刮臂與刮板（1）垂架式中心傳動(dòng)刮泥機(jī)刮臂的形式有懸臂三棱柱桁架結(jié)構(gòu)和懸臂變截面矩形桁架等。圖1為三角形截面的桁架結(jié)構(gòu)，用于小直徑的垂架式中心傳動(dòng)刮泥機(jī)。圖2為變截面矩形結(jié)構(gòu)，用于大直徑垂

29、架式中心傳動(dòng)刮泥機(jī)。為了便于刮板的排列、安裝和受力平衡，通常多以對(duì)稱形式布置兩個(gè)刮臂，同時(shí)，刮臂的底弦應(yīng)與池底坡面平行。 刮臂承受刮泥阻力和刮臂、刮板等自重的作用。對(duì)懸臂式的刮臂桁架來(lái)說(shuō)，既承受水平方向由刮泥阻力所產(chǎn)生的力矩，有承受豎直方向由刮臂自重所引起的彎矩。 圖2.7 三角形桁架刮臂 圖2.8 矩形桁架刮臂 （2）刮板沉淀池的集泥槽位于水池中心，當(dāng)刮板旋轉(zhuǎn)時(shí)刮板各點(diǎn)觸及沉淀污泥后，使污泥受到刮板法向的推力和沿刮板的摩擦力的作用向水池中心移動(dòng)。對(duì)于中心進(jìn)水的沉淀池來(lái)說(shuō)，集泥大多集中在靠近中心導(dǎo)流筒的池底上，為提高刮泥的效率，最好是將刮板的形狀設(shè)計(jì)成對(duì)數(shù)螺旋線。直徑小的刮泥機(jī)可以設(shè)計(jì)成兩條對(duì)

30、稱排列的整體對(duì)數(shù)螺旋形刮板。大直徑的刮泥機(jī)由于整體曲線的刮板存在安裝上的困難，都將刮板分成若干段，平行的安裝在刮臂上如下圖所示。此外，對(duì)數(shù)螺旋線是一變曲率曲線，刮板制造比較困難，因而在設(shè)計(jì)中多數(shù)簡(jiǎn)化成直線刮板的形式，刮板與刮臂中心線的夾角為，相互平行排列。 圖2.9 刮板的排列 1-刮板； 2-刮臂對(duì)數(shù)螺旋線的幾何軌跡：刮板曲線如下圖所示，幾何尺寸也可按下式計(jì)算： （m) 式中 變化半徑（m) R起點(diǎn)半徑（m) 從起點(diǎn)至變徑間的夾角 e自然對(duì)數(shù) K常數(shù)， 其中為刮板與泥沙的摩擦角，取。 圖2.10 對(duì)數(shù)螺旋曲線的幾何作圖刮板數(shù)量及長(zhǎng)度：刮板的數(shù)量和長(zhǎng)度與刮臂的結(jié)構(gòu)有關(guān)。每條刮臂上的刮板數(shù)量應(yīng)滿

31、足刮泥的連續(xù)性。當(dāng)刮板較長(zhǎng)時(shí)，則要求刮臂桁架底弦有較大的寬度，同時(shí)還要求刮臂有足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度。因此，設(shè)計(jì)刮臂時(shí)在結(jié)構(gòu)允許的情況下，盡量設(shè)計(jì)成較寬的刮臂底弦。設(shè)置刮板時(shí)，可先從距池邊0.3-0.5m處開(kāi)始。如采用分塊安裝，則除第一塊起始刮板的長(zhǎng)度按實(shí)際需要設(shè)計(jì)外，其余均應(yīng)有一定的前伸量，以保證鄰近的刮板在刮臂軸心線上的投影彼此重疊。其重疊度為刮板長(zhǎng)度投影的10%-15%，一般為150-250mm。這樣連續(xù)重疊下去，直到最后一塊刮板的末端伸過(guò)中心集泥槽的外周0.1-0.15m為止。刮板的長(zhǎng)度隨桁架結(jié)構(gòu)形式而變，通常由池邊向中心布置，長(zhǎng)度逐漸增大。刮板高度：刮板的高度取決于所要刮送污泥層的厚度

32、。通常設(shè)計(jì)的刮板高度應(yīng)比污泥層厚度高出一個(gè)固定值。但沉淀池的污泥含水較高，與水接近，具有一定的流動(dòng)性，污泥層高度較難確定，通常各刮板取同一高度，約250mm，刮板下緣距池底為20mm。九、豎向柵條 豎向柵條可安裝在濃縮機(jī)的刮臂上，柵條的形式大多采用等邊角鋼斷面，如圖所示。柵條的高度一般為刮臂的下弦至配水筒下口，約占有效水深的2/3，柵條的間隔為300mm。刮臂旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)?xùn)艞l作緩慢的攪拌，當(dāng)柵條穿行于污泥層時(shí)，能為水提供從污泥中逸出的通道，以提高污泥濃縮的效果。下圖為垂架式中心傳動(dòng)濃縮機(jī)，適用于池徑為1630m。九、 電氣控制本設(shè)計(jì)中刮泥機(jī)的電氣控制主要是對(duì)運(yùn)行中可能出現(xiàn)的過(guò)載情況的處理。處理思

33、路是：首先在電動(dòng)機(jī)和擺線針輪減速機(jī)之間用安全離合器聯(lián)結(jié)，離合器根據(jù)過(guò)載40%來(lái)選擇。即。當(dāng)發(fā)生過(guò)載情況后離合器分離，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高，速度繼電器開(kāi)始工作，蜂鳴器發(fā)出警報(bào)同時(shí)電動(dòng)機(jī)開(kāi)始制動(dòng)，一段時(shí)間后電動(dòng)機(jī)電源被切斷，保護(hù)整個(gè)刮泥裝置安全。為了提高靈敏度和可靠性，該控制方式還可以采用PLC控制。電氣控制圖如下：如果采用PLC控制，鑒于此裝置比較簡(jiǎn)單。決定采用西門子公司的S7200小型PLC,CPU221。CPU主要參數(shù)為輸入電壓為20.428.8VDC/85264VAC（4763HZ），用戶存儲(chǔ)空間為2048字，本機(jī)數(shù)字輸入/輸出為6輸入/4輸出。PLC梯形圖為指令程序?yàn)椋?LDN I0.0 AN

34、 IO.1 A I0.2 0 Q0.0 AN Q0.1 = Q0.0 LDN I0.0 AN I0.1 A I0.3 = Q0.2 A T37 = Q0.1 = T37 圖3.2 PLC控制梯形圖及程序十、技術(shù)要求 1、一般要求 1）刮泥機(jī)應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，并按經(jīng)規(guī)定程序批準(zhǔn)的圖樣和技術(shù)文件制造 2）刮泥機(jī)所有外購(gòu)件、協(xié)作件必須有合格證明，經(jīng)檢查部門檢查合格后方能進(jìn)行裝配。 3）刮泥機(jī)零件的材料應(yīng)有合格證明文件，否則進(jìn)行試驗(yàn)和化驗(yàn)，合格后方可使用。2、 整機(jī)性能要求 1）刮泥機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)平穩(wěn)正常，不得有沖擊、震動(dòng)和不正常響聲。 2）刮泥機(jī)應(yīng)能連續(xù)地將污泥刮至污泥斗，將浮渣刮集到浮渣斗。 3）刮

35、泥機(jī)無(wú)故障工作時(shí)間不少于8000h，使用壽命不少于15a。3、 安全防護(hù) 1）刮泥機(jī)的設(shè)計(jì)制造應(yīng)符合GB5083的規(guī)定。 2）電控設(shè)備應(yīng)符合GB4720的規(guī)定，并應(yīng)設(shè)有過(guò)電流、欠電壓保護(hù)和信號(hào)報(bào)警設(shè)備。 3）電器外殼的防護(hù)等級(jí)應(yīng)符合GB4942-2中IP44級(jí)的規(guī)定。 4）電動(dòng)機(jī)與電控設(shè)備接地電阻不得大于4。 5）刮泥機(jī)應(yīng)設(shè)有過(guò)扭矩保護(hù)機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)應(yīng)靈敏可靠，保證達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)矩時(shí)發(fā)出警報(bào)信號(hào)并止運(yùn)轉(zhuǎn)。 6）刮泥機(jī)主軸旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)用紅色箭頭在減速器蓋上標(biāo)出。 7）刮泥機(jī)置于露天時(shí)應(yīng)將電動(dòng)機(jī)等電氣設(shè)備加設(shè)防雨罩。4、 主要零部件質(zhì)量要求 1）擺線針輪減速機(jī)應(yīng)符合JB2982的規(guī)定。 2）蝸桿、渦輪的精度

36、應(yīng)分別符合GB10089、GB2318中8級(jí)的規(guī)定。 3）蝸桿、渦輪采用的材料性能應(yīng)不低于表3的規(guī)定。 表3 蝸桿、渦輪材料零件名稱材料熱處理要求蝸桿45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)HB241286渦輪HT300(GB9439) 4）水下緊固件應(yīng)使用不銹鋼材料，主軸宜采用空心軸。 5）蝸桿減速器箱體結(jié)合面和各密封處不得滲漏油。 6）刮板為對(duì)數(shù)螺旋線形或直線形，其下端應(yīng)采用可調(diào)橡膠板。 7）分段刮板運(yùn)行軌跡應(yīng)彼此重疊，重疊量為150250mm。 8）刮泥臂上應(yīng)設(shè)置濃集柵條，柵條高度不得小于2/3水深，柵條間隔一般為300mm。 9）鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收應(yīng)分別符合GBJ17、GBJ205的規(guī)定。 10）工作橋的容

37、許撓度不得大于跨度的1/800，橋上走道寬應(yīng)大于1m，中央部分應(yīng)有操作檢修的空間。 11）焊接件的焊縫應(yīng)平整、光滑，不應(yīng)有裂縫、氣孔、夾渣、未焊透、未融合等缺陷，其質(zhì)量應(yīng)按GBJ205中的三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)。5、 裝配質(zhì)量要求 1）減速機(jī)座中心與池體中心應(yīng)重合，同軸度允許偏差為10mm。機(jī)座標(biāo)高應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，允許偏差為。 2）刮泥機(jī)主軸對(duì)機(jī)座地面的垂直度允許偏差為0.5mm/m，總偏差不得大于2mm。 3)刮臂應(yīng)調(diào)在同一圓錐面內(nèi)，通過(guò)同一標(biāo)高基準(zhǔn)點(diǎn)的高差不得大于5mm。 4）刮板的下緣與池底的距離應(yīng)為： a、鋼刮板不得大于50mm b、橡膠刮板不得大于10mm。6、 涂裝要求 1）零件涂裝前必須除

38、銹，鋼材表面除銹質(zhì)量應(yīng)符合SYJ4007中St3級(jí)的規(guī)定。 2）刮泥機(jī)水下部件應(yīng)涂裝耐腐蝕涂料。 3）刮泥機(jī)的所有不加工表面及特別指出的加工表面均應(yīng)涂漆。 4）漆膜應(yīng)平整光滑、色澤一致，不得有針孔、起泡、裂紋、劃傷剝落和明顯流掛等影響防護(hù)性能的缺陷。 5）漆膜厚度應(yīng)符合以下規(guī)定： a、水上金屬表面 150200 b、水下金屬部分 250300 6）主軸與水面交界處（水面上300mm，水面下200mm)應(yīng)用三層玻璃布和環(huán)氧樹(shù)脂分層貼襯防腐。7、 試驗(yàn)方法和檢驗(yàn)規(guī)則 1）出廠試驗(yàn)及檢驗(yàn) 2）每臺(tái)刮泥機(jī)均應(yīng)經(jīng)制造廠質(zhì)量檢查合格后方能出廠，并附有合格證和使用說(shuō)明書(shū)。 3）刮泥機(jī)出廠試驗(yàn)方法及檢驗(yàn)規(guī)則應(yīng)

39、符合表4的規(guī)定. 表4 出廠試驗(yàn)及檢驗(yàn)序號(hào)項(xiàng)目試驗(yàn)方法檢驗(yàn)規(guī)則技術(shù)要求條文號(hào)備注（方法及量具）1擺線針輪減速機(jī)密封空載運(yùn)轉(zhuǎn)不得少于2h視覺(jué)法4.4.12蝸桿減速器密封空載運(yùn)轉(zhuǎn)不得少于2h視覺(jué)法4.4.53渦輪齒面接觸斑點(diǎn)空載運(yùn)轉(zhuǎn)不得少于2h涂紅鉛油4.4.24安全銷剪切強(qiáng)度每批做兩個(gè)試件材料試驗(yàn)機(jī)4.3.55焊縫視覺(jué)法、通用量具4.4.146漆膜厚度電磁式膜厚計(jì)4.6.57涂漆質(zhì)量貼帶法檢查附著力4.6.4貼帶法：準(zhǔn)備六塊規(guī)格為200mm×200mm的試片。試片經(jīng)表面處理后，與產(chǎn)品涂漆方式一樣涂上一層，帶徹底干透后，用鋒利的專用刀片或保險(xiǎn)刀片，在試片表面劃上一個(gè)夾角為60°

40、的叉，刀痕要?jiǎng)澲龄摪?。然后貼上專用膠帶，使膠帶貼緊漆膜，接著迅速將膠帶扯起，如刀痕兩邊涂層被粘下的總寬度最大不超過(guò)2mm即為合格。8、 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及檢驗(yàn)1） 刮泥機(jī)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)機(jī)檢驗(yàn)規(guī)則應(yīng)符合表5的規(guī)定。 表5 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及檢驗(yàn)序號(hào)項(xiàng)目試驗(yàn)方法檢驗(yàn)規(guī)則技術(shù)要求條文號(hào)備注（方法及量具）1機(jī)座-水平儀（精度0.05mm/m）4.5.12主軸垂直度-通用量具4.5.23刮泥連續(xù)性測(cè)量刮板重疊量通用量具4.4.104刮板與池底距離測(cè)量每塊刮板與池底距離通用量具4.5.45提升機(jī)構(gòu)手動(dòng)操作升降3次4.4.76接地電阻-接地電阻測(cè)試儀4.3.47空負(fù)荷運(yùn)行連續(xù)運(yùn)行2h4.2.1，4.2.38過(guò)扭矩保護(hù)機(jī)構(gòu)靈敏性人

41、為過(guò)載3次4.3.59負(fù)荷運(yùn)行正常投產(chǎn)后連續(xù)運(yùn)行72hA電動(dòng)機(jī)電流1.5級(jí)電流表電流應(yīng)平穩(wěn)，不得大于額定電流B擺線針輪減速機(jī)平穩(wěn)性觸覺(jué)法4.4.1C擺線針輪減速機(jī)密封性視覺(jué)法4.4.1D蝸桿減速器平穩(wěn)性觸覺(jué)法無(wú)異常振動(dòng)E蝸桿減速器密封性視覺(jué)法4.4.5十一、結(jié)束語(yǔ)本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是中心傳動(dòng)濃縮機(jī)的整體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。鑒于設(shè)計(jì)要求池徑是16m，本次設(shè)計(jì)決定采用垂架式中心傳動(dòng)濃縮機(jī)。垂架式中心傳動(dòng)濃縮機(jī)具有適用于池徑較大的輻流式初次、二次沉淀池。具有機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、管理方便等特點(diǎn)。但同時(shí)也存在刮泥線速度受刮板外緣速度限值的不足。本次設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)四年來(lái)所學(xué)知識(shí)的一次大檢閱，也是對(duì)自己實(shí)際工作能力的一次檢測(cè)