φ60m中心傳動(dòng)刮泥機(jī)設(shè)計(jì).doc

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日注 意 事 項(xiàng)1.設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論7）參考文獻(xiàn)8）致謝9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)）2.論文字?jǐn)?shù)要求：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于1萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于1.2萬字。3.附件包括：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。4.文字、圖表要求：1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫3）畢業(yè)論文須用a4單面打印，論文50頁以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔5.裝訂順序1）設(shè)計(jì)（論文）2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂3）其它緒論1.1刮泥機(jī)簡介在世界環(huán)境污染曰趨嚴(yán)重的今天，環(huán)境保護(hù)己成為當(dāng)務(wù)之急。對(duì)污水進(jìn)行有效處理顯得愈發(fā)重要，而如何選擇污水處理設(shè)備成為污水處理廠建設(shè)中的關(guān)鍵之一。刮泥機(jī)是污水處理的關(guān)鍵設(shè)備之一，十幾年前隨著污水處理廠整套設(shè)備的引進(jìn)而進(jìn)入我國。刮泥機(jī)主要應(yīng)用于城市生活污水處理廠、工業(yè)廢水處理站、自來水廠的初沉池和二沉池，各種處理工藝的污水廠，如常規(guī)活性污泥法、a0工藝、氧化溝工藝都離不開刮泥機(jī)，因此刮泥機(jī)是一種用途比較廣泛的污水處理設(shè)備。我們?cè)谠S多污水處理廠中見到過不少形態(tài)各異的刮泥機(jī)，但不管它們的外形有多大的差異，都?xì)w為兩大類型，即中心傳動(dòng)刮泥機(jī)和周邊傳動(dòng)刮泥機(jī)。周邊傳動(dòng)刮泥機(jī)是把傳動(dòng)裝置布置在沉淀池的邊緣上，一般采用對(duì)稱布置。所以，需要在池子的兩邊各設(shè)置一套傳動(dòng)裝置，兩套機(jī)構(gòu)同時(shí)繞池轉(zhuǎn)動(dòng)。另外周邊傳動(dòng)刮泥機(jī)在中心支墩上必須設(shè)置一個(gè)中心支座，其內(nèi)部不僅需要有完成機(jī)械支持的機(jī)件，還必須要有一個(gè)電刷完成交流電的傳導(dǎo)之用。再有，周邊傳動(dòng)刮泥機(jī)的兩組輪子一般采用橡膠輪或采用軌道式鋼輪，由于較大直徑的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，橡膠輪應(yīng)設(shè)計(jì)有一符合回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)要求的傾角，目前國內(nèi)所產(chǎn)的橡膠輪的強(qiáng)度與壽命較差，需要經(jīng)常更換；軌道式鋼輪要求在池邊鋪設(shè)鋼軌，由于運(yùn)動(dòng)速度很快，而且刮泥負(fù)荷較大的原因，輪子打滑成為一大難題。中心傳動(dòng)刮泥機(jī)是把所有的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)皆設(shè)置于池心支墩上，即電機(jī)、減速機(jī)及所有傳動(dòng)部件都作用于中心支墩上，只需一套傳動(dòng)機(jī)構(gòu)即可完成完整的傳動(dòng)動(dòng)作。中心傳動(dòng)刮泥機(jī)對(duì)電機(jī)沒有同步的要求，也無需設(shè)置電刷。因?yàn)闆]有輪子，所以，也沒有輪子打滑的問題存在；不設(shè)軌道，所以對(duì)池邊的十建施工的精度要求也不嚴(yán)格。周邊傳動(dòng)刮泥機(jī)通常都是把主梁放置在中心支座與池邊輪子之間，位于水面以上，主梁上可走人。桁架是從主梁下部伸向池底，其下部安裝刮泥板，隨著整機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)完成刮泥和集泥工作。周邊傳動(dòng)刮泥機(jī)由于主梁在水面以上，迎風(fēng)面積較大，所以，設(shè)計(jì)中必須考慮風(fēng)載對(duì)整機(jī)工作的影響。中心傳動(dòng)刮泥機(jī)在池邊與中心支墩之間架設(shè)置一個(gè)固定不動(dòng)的工作橋，既為檢修之用，又為電機(jī)、減速機(jī)等的支座固定之用。大齒圈固定在中心支墩上，其上聯(lián)接主架，隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)了其下部所聯(lián)的刮臂，從而使安裝在刮臂下端的刮泥板完成刮泥和集泥的工作。中心傳動(dòng)刮泥機(jī)的主架與刮臂皆采用桁架形式，用料較省。桁架部分幾乎全部在水中，水面以上沒有較大的迎風(fēng)面，因而風(fēng)載的作用很小，在設(shè)計(jì)中可以不考慮，但是其要求桁架對(duì)稱性和平衡性很強(qiáng)，一般用于直徑不大于60m的沉淀池上，大于60m時(shí)應(yīng)考慮容易加工的周邊傳動(dòng)刮泥機(jī)。采用周邊傳動(dòng)刮泥機(jī)時(shí)穩(wěn)流筒都是固定在中心支墩上。而在中心傳動(dòng)刮泥機(jī)的設(shè)計(jì)中，因?yàn)殍旒芙Y(jié)構(gòu)的要求，穩(wěn)流筒必須固定在桁架上，并隨桁架的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。與周邊傳動(dòng)刮泥機(jī)相比，它給整機(jī)增加了一定的負(fù)荷。但我們可以通過選擇輕型材料，減小重量，從而降低影響。下圖為中心傳動(dòng)刮泥機(jī)和周邊傳動(dòng)刮泥機(jī)的結(jié)構(gòu)簡圖 圖1.1 中心傳動(dòng)刮泥機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖 圖1.2 全跨式周邊傳動(dòng)刮泥機(jī)總體結(jié)構(gòu) 1-刮板 ;2-可動(dòng)臂 ；3-橋架 ；4-旋轉(zhuǎn)支承 5-撇渣裝置中心傳動(dòng)刮泥機(jī)刮泥機(jī)又可分為垂架式中心傳動(dòng)刮泥機(jī)和懸掛式中心傳動(dòng)刮泥機(jī)。垂架式中心傳動(dòng)刮泥機(jī)主要由驅(qū)動(dòng)裝置、中心支座、中心豎架、工作橋、刮臂桁架、刮泥板及撇渣機(jī)構(gòu)等部件組成。在沉淀池的中心位置設(shè)有兼有進(jìn)水管道的立柱，柱管的下口與池的進(jìn)水管銜接，上口封閉作為中心支座的平臺(tái)，管壁四周開孔出水，柱管大多為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，也有采用鋼管制成。由于刮泥機(jī)的重量和旋轉(zhuǎn)扭矩均有中心柱管承受，也叫支柱式中心傳動(dòng)刮泥機(jī)。垂架式中心傳動(dòng)刮泥機(jī)的安裝池徑一般為1460米懸掛式中心傳動(dòng)刮泥機(jī)的結(jié)構(gòu)形式比較簡單，主要由戶外式電動(dòng)機(jī)，擺線針輪減速機(jī)，鏈傳動(dòng)，渦輪減速器，傳動(dòng)立柱，水下軸承，刮臂及刮板等部件組成。整臺(tái)刮泥機(jī)的載荷都作用在工作橋的中心，懸掛式由此得名。該機(jī)一般用于池徑小于12米的圓形沉淀池。如圖所示，污水經(jīng)中心配水筒布水后流向周邊溢水槽，隨著流速的降低，污水中的懸浮物被分離而沉淀于池底，有刮板將沉淀的污泥刮集到中心集泥槽后，靠靜水壓力將其從污泥管中排出。 圖1.3 垂架式中心傳動(dòng)刮泥機(jī)1-工作橋；2-刮臂；3-刮板；5-刮板；6-中心進(jìn)水管；7-擺線針輪減速機(jī)；8-渦輪蝸桿減速器；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-撇渣斗 圖1.4 懸掛式中心傳動(dòng)刮泥機(jī)總體結(jié)構(gòu) 1-驅(qū)動(dòng)裝置；2-傳動(dòng)立柱；3-刮臂；4-刮板；5-水下軸承；6-集泥槽刮板二、設(shè)計(jì)及計(jì)算過程本次設(shè)計(jì)題目為60米中心傳動(dòng)刮泥機(jī)設(shè)計(jì)。主要技術(shù)參數(shù)、指標(biāo)：池徑60米、池深46米、刮泥板外端線速度35mmin、池底坡度1：10、刮泥功率約4kw。根據(jù)上述設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)決定采用垂架式中心傳動(dòng)刮泥機(jī)。本次設(shè)計(jì)題目為60米中心傳動(dòng)刮泥機(jī)設(shè)計(jì)。主要技術(shù)參數(shù)、指標(biāo)：池徑60米、池深46米、刮泥板外端線速度35mmin、池底坡度1：10、刮泥功率約4kw。根據(jù)上述設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)決定采用垂架式中心傳動(dòng)刮泥機(jī)。2.1、確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)及減速裝置 1、首先確定刮泥機(jī)刮臂線速度為4m/s，查表7-29【1】知刮臂驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩為3912000nm（刮臂線速度為3.054.6m/min，載荷系數(shù)為k=447nm,適用于初沉池固體沉降）刮泥功率p=391200=869.33w刮臂轉(zhuǎn)速為：v=r=r2nn=0.0212r/min設(shè)電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速為1430r/min,則總傳動(dòng)比為i=67453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)合本例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，蝸桿減速器傳動(dòng)比為，聯(lián)軸器、安全離合器效率為，軸承傳動(dòng)比為，齒輪傳動(dòng)效率為，水下滑動(dòng)軸承效率為，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1:1080,故決定采用二級(jí)擺線針輪減速機(jī)?？傂?12p總=。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、2537、3045、3481、5133 暫選二級(jí)擺線針輪減速機(jī)的傳動(dòng)比為1849，則蝸桿減速器傳動(dòng)比為 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-500.2.2、 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： 2.3、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)之間的軸承選用鋼珠式安全離合器,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。2.4、導(dǎo)流筒：為了避免中心配水時(shí)的徑向流速過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%。本設(shè)計(jì)中還在中心進(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)。如圖所示，擴(kuò)散筒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度長出100mm左右，筒體下端為封板，封板的位置略低于中心柱管的出水口 ，然后在擴(kuò)散筒體上相應(yīng)開設(shè)8個(gè)縱向長槽口，沿槽口設(shè)置導(dǎo)流板，使原水（污水）從擴(kuò)散筒流出后，沿切線方向旋轉(zhuǎn)，以此改善沉淀效果。 圖2.1 擴(kuò)散筒 1-擴(kuò)散筒；2-支撐；3-封板；4-進(jìn)水柱管2.5、內(nèi)嚙合式滾動(dòng)軸承傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及齒輪設(shè)計(jì)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) 為防止扭矩過載，在蝸桿減速器的蝸桿端部設(shè)置壓簧式過力矩保護(hù)裝置如圖所示： 圖2.3 壓簧式過力矩保護(hù)裝置1-行程開關(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=754090，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,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) 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)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 2.6、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)： 圖2.4 工作橋結(jié)構(gòu)2.7、中心傳動(dòng)豎架（1）中心傳動(dòng)豎架：是垂架式中心傳動(dòng)刮泥機(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2.5 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2.8、中心豎架設(shè)計(jì)及校核由于刮泥機(jī)的轉(zhuǎn)速非常緩慢，中心豎架傳遞的扭矩較大?？紤]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70000n，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.將豎架簡化為平面桁架。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: 圖2.6 中心豎架受力分析與計(jì)算簡圖 （a）豎架受力分析 (b)豎架受力計(jì)算簡圖2.9、水下軸承設(shè)計(jì)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2.7水下滑動(dòng)軸承2.10、刮臂設(shè)計(jì)（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說，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2.8 三角形桁架刮臂 圖2.9 矩形桁架刮臂2.11、刮板設(shè)計(jì)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)水的沉淀池來說，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)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2.10 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2.11 對(duì)數(shù)螺旋曲線的幾何作圖刮板數(shù)量及長度：刮板的數(shù)量和長度與刮臂的結(jié)構(gòu)有關(guān)。每條刮臂上的刮板數(shù)量應(yīng)滿足刮泥的連續(xù)性。當(dāng)刮板較長時(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處開始。如采用分塊安裝，則除第一塊起始刮板的長度按實(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中心集泥槽的外周0.1-0.15m為止。刮板的長度隨桁架結(jié)構(gòu)形式而變，通常由池邊向中心布置，長度逐漸增大。刮板高度：刮板的高度取決于所要刮送污泥層的厚度。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。三、 系統(tǒng)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)的過載情況的處理。處理思路是：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)過載40%來選擇。即。當(dāng)發(fā)生過載情況后離合器分離，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高，速度繼電器開始工作，蜂鳴器發(fā)出警報(bào)同時(shí)電動(dòng)機(jī)開始制動(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： 圖3.1 電氣控制圖如果采用plc控制，鑒于此裝置比較簡單。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 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控制梯形圖及程序四、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）刮泥機(jī)無故障工作時(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明書。 3）刮泥機(jī)出廠試驗(yàn)方法及檢驗(yàn)規(guī)則應(yīng)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視覺法4.4.12蝸桿減速器密封空載運(yùn)轉(zhuǎn)不得少于2h視覺法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200mm200mm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2mm即為合格。8、 現(xiàn)場試驗(yàn)及檢驗(yàn)1） 刮泥機(jī)現(xiàn)場試驗(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)性測量刮板重疊量通用量具4.4.104刮板與池底距離測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過扭矩保護(hù)機(jī)構(gòu)靈敏性人為過載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)性觸覺法4.4.1c擺線針輪減速機(jī)密封性視覺法4.4.1d蝸桿減速器平穩(wěn)性觸覺法無異常振動(dòng)e蝸桿減速器密封性視覺法4.4.5五、結(jié)束語本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是中心傳動(dòng)刮泥機(jī)的整體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。鑒于設(shè)計(jì)要求池徑是60m，本次設(shè)計(jì)決定采用垂架式中心傳動(dòng)刮泥機(jī)。垂架式中心傳動(dòng)刮泥機(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。通過這次設(shè)計(jì)，我逐步了解到作為一個(gè)工程技術(shù)人員所應(yīng)該具備的基本條件。那就是不但要有豐富的本專業(yè)知識(shí)，還應(yīng)該具有細(xì)致耐心以及不怕艱苦的工作作風(fēng)。為了搞好這次設(shè)計(jì)，我們先后翻閱了大量的資料，收獲不小，對(duì)刮泥機(jī)方面的發(fā)展和前景有了大致的認(rèn)識(shí)，更了解了一些國外的發(fā)展情況，覺得中國的環(huán)保產(chǎn)品制造業(yè)與發(fā)達(dá)國家相比確實(shí)有很大的差距。而作為一名大學(xué)生，我們一定要努力學(xué)習(xí)，不斷奮斗，為國家制造業(yè)的振興貢獻(xiàn)出自己的一份力量。另外，通過本次設(shè)計(jì)，使我們對(duì)大學(xué)四年來所學(xué)的知識(shí)有了一個(gè)系統(tǒng)的了解，并得到了更深的鞏固，為以后走上工作崗位奠定了一個(gè)堅(jiān)實(shí)