普通輻流式沉淀池的設(shè)計(jì)說(shuō)明書

可編輯版/可編輯版《環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì)及應(yīng)用》課程設(shè)計(jì)題目：普通輻流式沉淀池的設(shè)計(jì)學(xué)院：環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院年級(jí)專業(yè)：12-環(huán)保設(shè)備班姓名：陳艷云、洪小云、莊煜倩學(xué)號(hào)：1216022103、1216022106、1216022154二○一五年六月十日目錄設(shè)計(jì)任務(wù)及要求11普通輻流式沉淀池簡(jiǎn)介12沉淀池基本參數(shù)計(jì)算32.1設(shè)計(jì)參數(shù)要求32.2基本參數(shù)計(jì)算32.3中心進(jìn)水管的計(jì)算52.4出水堰的計(jì)算52.5擴(kuò)散筒63驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)63.1傳動(dòng)裝置的選擇63.2驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)選擇73.3傳動(dòng)軸計(jì)算93.4齒輪的設(shè)計(jì)94中心傳動(dòng)豎架設(shè)計(jì)124.1中心傳動(dòng)豎架結(jié)構(gòu)125刮臂和刮板設(shè)計(jì)145.1刮板146設(shè)計(jì)小結(jié)167小組分工17參考文獻(xiàn)18成績(jī)?cè)u(píng)定18附件19設(shè)計(jì)任務(wù)及要求設(shè)計(jì)普通輻流式沉淀池,在設(shè)計(jì)過(guò)程中熟悉和掌握輻流式沉淀池的工作原理及過(guò)程。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)擬訂總體設(shè)計(jì)方案；按工作狀態(tài)分析、計(jì)算和確定零部件的型號(hào)或主要尺寸；考慮安裝、使用維護(hù)等問題進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；繪制整體裝配圖和零部件工作圖；編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書等。每小組學(xué)生應(yīng)完成：A．整體裝配圖1張〔A3號(hào)；B．零部件工作圖不少于3張；C．設(shè)計(jì)說(shuō)明書1份,不少于6000字。1普通輻流式沉淀池簡(jiǎn)介普通輻流式沉淀池呈圓形或正方形,直徑<或邊長(zhǎng)>一般為6～60m,最大可達(dá)100m,中心深度為2.5～5.0m,周邊深度1.5～3.0m,污水從輻流式沉淀池的中心進(jìn)入,由于直徑比深度大得多,水流呈輻射狀向周邊流動(dòng),沉淀后的污水由四周的集水槽排出。由于是輻射狀流動(dòng),水流過(guò)水?dāng)嗝嬷饾u增大,而流速逐漸減小。普通輻流式沉淀池大多采用機(jī)械排泥〔尤其是當(dāng)池徑大于20m時(shí),將全池沉積污泥收集到中心污泥斗,再借靜水壓力或污泥泵排出。刮泥機(jī)一般為桁架結(jié)構(gòu),繞池中心轉(zhuǎn)動(dòng),刮泥刀安裝在桁架上,可中心驅(qū)動(dòng)或周邊驅(qū)動(dòng)。下圖為中心進(jìn)水周邊出水機(jī)械排泥的普通輻流式沉淀池。池中心處設(shè)中心管,污水從池底進(jìn)入中心管,在中心管周圍常有用穿孔板圍成的流入?yún)^(qū)使污水能沿圓周方向均勻分布。為阻擋漂浮物,出水堰前端可加設(shè)擋板及浮渣收集與排出裝置。1-工作橋；2-刮臂；3刮板；4-刮板；5-導(dǎo)流筒；6-中心進(jìn)水管；7-擺線針輪減速機(jī)；8-蝸輪蝸桿減速器；9-滾動(dòng)軸承式旋轉(zhuǎn)支承；10-擴(kuò)散筒；11-中心豎架；12-水下軸承；13-撇渣板；14-排渣斗序號(hào)部件名稱數(shù)量材料備注1溢流堰及排渣斗1套主件不銹鋼密度流板碳鋼2中心驅(qū)動(dòng)裝置1套碳鋼

3電氣裝置1套碳鋼噴塑

4鋼梁及中心平臺(tái)1套碳鋼走道橋熱浸鋅5穩(wěn)流筒distributionflowtube1套碳鋼

6進(jìn)水柱infallcolumn1套碳鋼

7驅(qū)動(dòng)架drivingframe1套碳鋼

8刮浮渣裝置skimmingdevice2套支架碳鋼刮板不銹鋼邊緣刮板氟橡膠9刮泥桁架sludgerake2套桁架碳鋼刮刀不銹鋼10小刮泥架smallscrapingframe2套支架碳鋼刮刀不銹鋼11沖水閥rushingwatervalve1套不銹鋼閥體橡膠12緊固件1套水下不銹鋼其余碳鋼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)流筒的水平截面積為水池橫截面的3%。池徑大于21m時(shí),還需在中心進(jìn)水柱管的出水口外周加置擴(kuò)散筒,使出水在導(dǎo)流筒內(nèi)先形成水平切向流,然后再變成緩慢下降的旋流。下圖為擴(kuò)散筒的結(jié)構(gòu),擴(kuò)散管為中心柱管的同心套筒,擴(kuò)散筒的環(huán)面積略大于中心柱管的斷面積,筒體高度比中心柱管的矩形出水口長(zhǎng)度長(zhǎng)出100mm,筒體下端為封板,封板的位置略低于中心柱管的出流口,然后在擴(kuò)散筒體上相應(yīng)開設(shè)8個(gè)縱向長(zhǎng)槽口,沿槽口設(shè)置導(dǎo)流板,使原水〔污水從擴(kuò)散筒流出后,沿切線方向旋流,以此改善沉淀效果。1-擴(kuò)散筒；2-支撐；3-封板；4-進(jìn)水柱管2沉淀池基本參數(shù)計(jì)算2.1設(shè)計(jì)參數(shù)要求已知設(shè)計(jì)參數(shù)：最大設(shè)計(jì)流量為,池的個(gè)數(shù)n為2,表面負(fù)荷為,設(shè)計(jì)人口N為34萬(wàn),污泥沉淀時(shí)間t為2h,污泥在斗內(nèi)貯存時(shí)間T為4h。2.2基本參數(shù)計(jì)算〔1每個(gè)沉淀池的表面積和池徑取27m〔2沉淀池有效水深和有效容積,校驗(yàn)徑深比,沉淀時(shí)間為2hm校驗(yàn)結(jié)果介于6到12之間,符合要求。〔3沉淀池總高度污泥產(chǎn)率,污泥在斗內(nèi)貯存時(shí)間4h污泥斗所需容積取2,取1,取則污泥斗高度m,取1.8m坡底落差污泥斗容積池底可貯存污泥的體積:沉淀池共可貯存的污泥體積為,大于W1,符合要求。沉淀池總高度其中h1為沉淀池超高,取0.3mh3為緩沖層高度,與刮泥機(jī)有關(guān),可采用0.4m。2.3中心進(jìn)水管的計(jì)算管內(nèi)流速取m/s,出管流速m/s出流面積設(shè)置6個(gè)出水孔,每個(gè)出水孔面積按長(zhǎng)：寬＝1.8:1,確定尺寸則出水孔長(zhǎng)為0.31m,寬為0.17m,在中心進(jìn)水管上等間隔均勻分布導(dǎo)流筒的深度為池深的一半,導(dǎo)流筒的面積按沉淀池面積的3%設(shè)計(jì),則導(dǎo)流筒的直徑2.4出水堰的計(jì)算采用正三角形出水堰,堰上水頭為5cm,三角堰的角度為θ,則過(guò)流堰寬流量系數(shù)Cd=0.65,則單堰過(guò)堰流量沉淀池應(yīng)布置的出水堰總數(shù)個(gè)出水總線長(zhǎng)出水堰總長(zhǎng)L′=m相鄰出水堰的堰頂間距b=〔L-L′/N=環(huán)形集水渠寬0.6m。2.5擴(kuò)散筒池的直徑D>21m,還需在中心進(jìn)水柱管的出水口外周加置擴(kuò)散筒。3驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1傳動(dòng)裝置的選擇〔1由于所設(shè)計(jì)的輻流式沉淀池的池體直徑為27m,因此選擇外嚙合式的傳動(dòng)裝置較為適合。其主要由戶外式電動(dòng)機(jī)直聯(lián)的立式擺線減速機(jī)、聯(lián)軸器、齒輪及帶外齒圈的滾動(dòng)軸承式旋轉(zhuǎn)支承等組成。如下圖所示〔見下一頁(yè)：1－擺線減速機(jī)；2－鏈條聯(lián)軸器；3－安全銷；4-傳動(dòng)軸；5－軸承座；6－小齒輪；7－外嚙合滾動(dòng)軸承式旋轉(zhuǎn)支承；8－中心旋轉(zhuǎn)豎架工作橋?yàn)榘霕蚴戒摻Y(jié)構(gòu),橋腳的一端架在池壁頂上,另一端固定在中心支柱的平臺(tái)上。立式擺線減速機(jī)安裝在工作橋上,帶外齒圈的滾動(dòng)軸承式旋轉(zhuǎn)支承〔回轉(zhuǎn)支承安裝在中心支柱的平臺(tái)上,使減速機(jī)出軸的小齒輪與外齒圈保持嚙合位置?！?刮泥功率的計(jì)算查表取刮泥機(jī)刮臂臂端的線速度m/min刮臂直徑：m則刮泥機(jī)刮臂旋轉(zhuǎn)速度r/min刮臂驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩Nm則刮泥功率為kW3.2驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)選擇〔1總傳動(dòng)比的計(jì)算一般情況下,電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速在750-1500r/min較為合適,暫取電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速N=1400r/min,則總傳動(dòng)比i為〔2立式擺線減速機(jī)的選擇由于總傳動(dòng)比的數(shù)值很大,因此選擇立式三級(jí)擺線減速機(jī)比較合適。查閱文獻(xiàn)[1]取減速機(jī)的傳動(dòng)比,輸入功率4kW,則其型號(hào)選擇為：BLSD-1953-25585<>-4kW,輸出軸的需用轉(zhuǎn)矩為5000Nm?！?回轉(zhuǎn)支承的選擇根據(jù)XX海林回轉(zhuǎn)支承有限公司提供的回轉(zhuǎn)支承系列產(chǎn)品介紹書,即文獻(xiàn)[3],綜合考慮選擇單排四點(diǎn)接觸球式回轉(zhuǎn)支承〔01系列,確定型號(hào)為,其外齒輪主要參數(shù)：齒數(shù),模數(shù)mm,齒寬mm,齒頂圓直徑mm?；剞D(zhuǎn)支承外型尺寸D=448mm,d=262mm,H=70mm；安裝尺寸412mm,mm,L=32mm結(jié)構(gòu)尺寸mm,354mm,60mm,h=10mm〔4分配傳動(dòng)比已知總傳動(dòng)比,減速機(jī)傳動(dòng)比則小齒輪與回轉(zhuǎn)支承間的傳動(dòng)比〔5聯(lián)軸器的選擇查閱文獻(xiàn)[2],選擇鏈條聯(lián)軸器,型號(hào)GL9,公稱直徑1600Nm,許用轉(zhuǎn)速為400r/min?！?電動(dòng)機(jī)的選擇查閱資料得立式三級(jí)擺線減速機(jī)的傳動(dòng)效率%,齒輪傳動(dòng)效率%,聯(lián)軸器傳動(dòng)效率%則總傳動(dòng)效率則電動(dòng)機(jī)所需功率kW查閱文獻(xiàn)[2]選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)：YS8014,其主要參數(shù)：電動(dòng)機(jī)額定功率W,轉(zhuǎn)速r/min。3.3傳動(dòng)軸計(jì)算軸1：電動(dòng)機(jī)與立式三級(jí)擺線減速機(jī)之間的傳動(dòng)軸；軸2；立式三級(jí)擺線減速機(jī)與小齒輪之間的傳動(dòng)軸；軸3：小齒輪與回轉(zhuǎn)支承之間的傳動(dòng)軸。各傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速nr/minr/minr/min各傳動(dòng)軸功率PkWkWkW各傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)矩TNmNmNm3.4齒輪的設(shè)計(jì)齒輪的選擇選用直齒圓柱齒輪,開式傳動(dòng)；精度等級(jí)7級(jí),材料45號(hào)鋼,調(diào)質(zhì)處理；查閱文獻(xiàn)[4]表11-1可得齒輪的接觸疲勞極限MPa,齒輪的彎曲疲勞極限MPa.齒數(shù)的確定該齒輪與帶有外齒圈的單排四點(diǎn)接觸球式回轉(zhuǎn)支承配對(duì),已知回轉(zhuǎn)支承外齒的齒數(shù),模數(shù)mm,暫取齒數(shù)比設(shè)小齒輪的齒數(shù)為,則則齒數(shù)比齒輪基本尺寸的計(jì)算按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)a.查閱文獻(xiàn)[4]表11-3取載荷系數(shù),查表11-6取齒寬系數(shù)；b.小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩為減速器輸出許用轉(zhuǎn)矩為Nmc.查表11-4,取材料的彈性影響系數(shù)；d.查表11-5,取最小安全系數(shù),則許用接觸應(yīng)力MPae.試算小齒輪分度圓直徑：對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪,區(qū)域系數(shù),則mmf.齒輪的圓周速度m/s；g.齒寬mm；h.模數(shù)mm齒高mm齒寬與齒高比i.計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)m/s,7級(jí)精度,查閱文獻(xiàn)[5]圖10-8取動(dòng)載荷數(shù),查閱文獻(xiàn)[4]表11-3取查閱文獻(xiàn)[5]表10-4,用插值法求齒向載荷分布系數(shù)則查閱文獻(xiàn)[5]表10-2取使用系數(shù)由,,查圖10-13得則載荷系數(shù)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑,則mmj.計(jì)算模數(shù)mm2按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)a.應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的計(jì)算小齒輪的工作壽命15年,無(wú)障礙工作時(shí)間8000小時(shí),則b.查閱文獻(xiàn)[5]圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)c.計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力查閱文獻(xiàn)[4]表11-5,取彎曲疲勞安全系數(shù)則MPad.載荷系數(shù)的計(jì)算e.查閱文獻(xiàn)[5]表10-5取齒形系數(shù),應(yīng)力校正系數(shù)f.設(shè)計(jì)計(jì)算mm對(duì)比以上結(jié)果,由齒面接觸疲勞計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù),由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力,可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)3.07。根據(jù)回轉(zhuǎn)支承0的模數(shù)m=5,取小齒輪模數(shù)與回轉(zhuǎn)支承的模數(shù)相同,既滿足于齒面接觸疲勞強(qiáng)度,又滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。齒輪的基本尺寸分度圓直徑mm中心距mm齒寬mm4中心傳動(dòng)豎架設(shè)計(jì)4.1中心傳動(dòng)豎架結(jié)構(gòu)豎架的上端連接在回轉(zhuǎn)支承的齒圈上,下端裝刮臂,并設(shè)滑動(dòng)軸承作徑向支承,刮板固定在刮泥架底弦上。中心豎架設(shè)計(jì)為截面為正方形的框架結(jié)構(gòu)。中心豎架與外齒圈連接構(gòu)造〔見下一頁(yè)：1,3-螺釘；2-回轉(zhuǎn)支承；4-固定基座；5-旋轉(zhuǎn)支座；6-中心傳動(dòng)豎架；7-基礎(chǔ)螺栓為保持旋轉(zhuǎn)時(shí)的平穩(wěn),在垂架的下端安裝4個(gè)軸瓦式滑動(dòng)軸承,沿中心進(jìn)水柱管外圓的環(huán)圈滑動(dòng),以保證中心傳動(dòng)豎架的傳動(dòng)精度。5刮臂和刮板設(shè)計(jì)刮臂承受刮泥阻力和刮臂、刮板等自重的作用。本設(shè)計(jì)采用懸臂式的刮臂桁架,因此刮臂桁架承受水平方向由刮泥阻力產(chǎn)生的力矩,同時(shí)承受豎直方向由自重引起的彎矩。5.1刮板吸泥機(jī)和刮泥機(jī)是排泥設(shè)備中最主要的兩種設(shè)備。本設(shè)計(jì)采用刮泥設(shè)備,刮泥機(jī)是利用機(jī)械傳動(dòng)收集底泥。沉淀池的集泥槽位于水池中心,當(dāng)刮板旋轉(zhuǎn)時(shí),刮板a、b、c、d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作用向水池中心移動(dòng)。本設(shè)計(jì)為中心進(jìn)水的沉淀池,刮板的形狀設(shè)計(jì)成對(duì)數(shù)螺旋線。此外,對(duì)數(shù)螺旋線是一條變曲率曲線,刮板制造比較困難,因此在設(shè)計(jì)中簡(jiǎn)化成直線刮板的形式,刮板與刮臂中心線的夾角為45°,相互平行排列。刮泥板簡(jiǎn)圖本設(shè)計(jì)采用的是垂架式中心傳動(dòng)刮泥機(jī),為雙刮臂式,設(shè)置刮板從距池邊0.5m開始。池子的直徑為27m,每個(gè)刮臂上設(shè)有14個(gè)刮板,刮板每間隔0.85m均勻分布。由于鄰近的刮板在刮臂軸心線上的投影彼此重疊,而且重疊度為刮板長(zhǎng)度投影的10%－15%,一般為150mm－250mm。所以刮泥板的長(zhǎng)度為：又因?yàn)楣伟彘L(zhǎng)度隨桁架結(jié)構(gòu)形式而變,由池邊向中心布置,長(zhǎng)度逐漸增大,所以第一塊刮板設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為0.7m,第二,三,四、、、、、、十三,十四塊刮板設(shè)計(jì)長(zhǎng)度分別為0.75m,0.8m,0.85m,0.9m,0.95m,1.0m,1.1m,1.2m,1.3m,1.4m,1.5m,1.6,1.8m,且最后一塊刮板的末端伸出中心集泥槽的外周為0.15m〔一般為0.1－0.15m,刮板高度統(tǒng)一,為250mm,下緣距池底20mm。6設(shè)計(jì)小結(jié)課程設(shè)計(jì)的時(shí)間過(guò)得快,也許是已經(jīng)大三了,以前做過(guò)幾次課設(shè),所以這次做起來(lái)感覺輕松多了,還記得大一時(shí)也是做設(shè)備,可那時(shí)候什么都不會(huì),搞得焦頭爛額,還為了完成CAD畫圖熬夜到很晚。這次課程設(shè)計(jì)在安排在考試之前。我們除了做課設(shè)之外還要準(zhǔn)備期末考,感覺每天都很忙。但我們的共同努力下,還提前完成了。這次課程設(shè)計(jì)我做的是沉淀池的設(shè)計(jì)計(jì)算,由于課上老師教過(guò),所以做起來(lái)比較輕松。感覺以前如果每節(jié)課都能認(rèn)真聽講,其實(shí)還是能學(xué)到不少東西的。課程設(shè)計(jì)雖然比較幸苦,但是我覺得還是很有意義的,可以讓我們更加主動(dòng)自覺的去看資料,從中學(xué)到平常不會(huì)接觸到的東西,對(duì)設(shè)備有一個(gè)更加深入和細(xì)致的了解。同時(shí)也可以鍛煉CAD畫圖能力,一舉多得。〔陳艷云此次課程設(shè)計(jì)我負(fù)責(zé)的是驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì)這一部分,通過(guò)這次的設(shè)計(jì)計(jì)算,使我對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置有了一定的認(rèn)識(shí)。同時(shí),零件圖的繪制讓我有點(diǎn)生疏的CAD繪圖又變得熟練起來(lái)了。當(dāng)然,設(shè)計(jì)一開始我是無(wú)從下手的,通過(guò)向老師請(qǐng)教、同學(xué)間討論以及翻看各種資料,才有了思路。但是設(shè)計(jì)計(jì)算并不是一次就能成功的,是需要不斷的進(jìn)行選擇進(jìn)行多次計(jì)算才能找到最合適的,想必這就是設(shè)計(jì)的魅力所在吧,在不斷的探索當(dāng)中找到最好的。在此次查找資料的過(guò)程中,我有和相關(guān)的企業(yè)進(jìn)行一些交流,時(shí)間雖短,但還是能從中學(xué)到課本上所學(xué)不到的知識(shí),非常感謝他們提供的減速機(jī)及回轉(zhuǎn)支承產(chǎn)品書以及對(duì)我的耐心解答。這次設(shè)計(jì)的不足點(diǎn)在于傳動(dòng)裝置的選取,選擇內(nèi)嚙合式的傳動(dòng)裝置有可能會(huì)更好一些。最后,非常感謝老師對(duì)我的耐心解答和小伙伴的幫助?！埠樾≡七@次課程設(shè)計(jì)雖然只有兩周的時(shí)間,不過(guò)我卻覺得收獲很大。輻流式沉淀池對(duì)于學(xué)環(huán)境工程的人來(lái)說(shuō)并不陌生,但是我們這次比較偏向機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì),我是負(fù)責(zé)中心傳動(dòng)架和刮臂及刮泥板的設(shè)計(jì)。剛開始接觸這兩部分的計(jì)算時(shí),只能用懵掉兩個(gè)字來(lái)形容,那時(shí)候我還分不清哪個(gè)是刮臂、刮板,而且還把工作橋當(dāng)成了刮臂。后來(lái)慢慢的查了下資料,問了同學(xué)和老師,終于把它們弄明白了。設(shè)計(jì)刮板這部分時(shí),由于資料有限,沒有模板可參考,