双周边传动自吸式吸泥机结构设计.doc

1 绪论双周边传动自吸式吸泥机结构设计1 绪论1.1 概述双周边传动自吸式吸泥机，是城市水厂、城镇污水处理厂常用的沉淀池吸泥设备。采用中间进水和排泥，周边排水，保证水流均匀。利用液位差自吸式排泥，有浮渣刮集排除装置和过载保护装置。其主要由驱动机构、主梁、中心旋转支座、导流筒、刮泥系统、排渣斗及冲洗机构、铰接式刮渣耙、撇渣板、撇渣斗、出水三角沿板、浮渣挡板、控制箱等部件组成。污水从池中心的进水管经导流筒扩散后，均匀地向周边呈辐射状流出，呈悬浮状的污泥经沉淀后沉积于池底，上清液通过溢流堰板由出水槽排出池外，污泥刮板由池周刮向中心集泥槽，依靠池内水压通过排泥管排出池外。主梁在周边驱动装置的带动下，以中心旋转支座为轴心沿池顶以2.0 m/min线速度行驶，主梁下部连接支架、污泥刮泥板等。近液面处设置浮渣刮板，沿中心稳流筒延伸至铰链式刮渣耙，当主梁旋转时，浮渣刮板将液面的浮渣由池中心撇向池周，收集在铰链式刮渣耙区内，收集的浮渣随主机在池周运动至撇渣斗，通过刮渣耙的铰链活动刮至撇渣斗内，排至池外。1.2我国污水处理行业的成长历程从建国以来我国的污水企业才开始渐渐地成长起来，经历了三个阶段：初期起步阶段、发展变化阶段、发展成熟阶段。1.2.1 五六十年代的初期起步解放初期由于工农业生产刚刚起步，当时的污水污染程度很低，且提倡利用污水进行农业灌溉，特别是北方缺水地区将污水灌溉利用作为经验进行推广，如著名的沈抚灌渠等，所以全国仅有几个城市建设了近十座污水处理厂（还包括19211926年间外国人兴建的3座污水处理厂），在处理工艺上有的还是一级处理，处理的规模也很小，每天只有几千m，最大的也只有每天5万m左右，致使污水处理技术和管理水平处于较落后的状态。1.2.2 七八十年代的发展变化随着工农业生产的不断发展，人民生活水平的逐步提高，城市污水的成分也随之而变化，污染程度由低向高逐渐演变，一些发达的资本主义国家由于污水的污染，使人民身体健康受到威胁的沉痛教训（如，日本国骨疼病、水俣病的出现），引起人们的关注和我国政府的高度重视，建立了国家级环保组织（国务院环境保护办公室），大学也陆续设置环境工程系或环境工程专业，国务院环保办投资在天津兴建污水处理试验厂（天津市纪庄子污水处理试验厂），70年代末开始兴建，处理规模：一级处理0.1 m/d，二级处理0.025 m/d，北京高碑店污水处理试验厂也先后运行。国家和地方都为筹备建设国内大型污水处理厂做前期工作，此刻天津市政府与建设部及有关部委率先决定建设天津市纪庄子污水处理厂，并于1982年破土动工，1984年4月28日竣工投产运行，处理规模26万m/d。天津市纪庄子污水处理厂的诞生填补了我国大型污水处理厂建设的空白，引起了中央领导的高度重视。李先念主席、彭真委员长、乔石主席、倪志福主席、李瑞环主席都先后来厂视察。纪庄子污水处理厂自投产运行后多年来达到设计出水水质标准，使黑臭的污水变为清流，得到全国人大、全国政协委员们的赞扬，并通过他们向全国各地政府呼吁，加速建设污水处理厂的步伐，发展污水处理事业，消除污水对环境的污染。由于纪庄子污水处理厂是我国第一座大型城市污水处理厂，也引起各省市领导的高度重视，纷纷带队来厂参观取经，他们的到来将污水处理的种子带到祖国各地开花结果。在他们的决策下，北京、上海、广东、广西、陕西、山西、河北、江苏、浙江、湖北、湖南等省市根据各自的具体情况分别建设了不同规模的污水处理厂，使我国的污水处理厂由60年代的十几座发展到几十座。天津市纪庄子污水处理厂的设计、施工、管理的成功经验，为我国大型城市综合污水处理厂的建设起到了工程建设的示范作用，也为我国80年代污水处理事业大规模的发展起到了奠基作用。1.2.3 二十世纪末污水处理技术的发展与成熟国家“七五”、“八五”、“九五”科技攻关课题的建立，使我国污水处理的新技术、污泥处理的新技术、再生水回用的新技术都取得了可喜的科研成果，某些项目达到国际先进水平。十一届三中全会以来在邓小平建设有中国特色社会主义理论的指引下，随着改革开放大好形势的不断深入，我国的污水处理事业也得到了快速的发展。国外污水处理新技术、新工艺、新设备被引进到我国，在活性污泥法工艺应用的同时，AB法、A/O法、A/A/O法、CASS法、SBR法、氧化沟法、稳定塘法、土地处理法等也在污水处理厂的建设中得到应用。由过去只具有去除有机物功能的污水处理工艺技术发展为具有除磷脱氮多功能的工艺技术，国外一些先进的、高效的污水处理专用设备进入了我国污水处理行业的市场。如格栅机、潜水泵、除砂装置、刮泥机、曝气器、鼓风机、污泥泵、脱水机、沼气发电机、沼气锅炉、污泥消化搅拌系统等大型设备。由于建设大型城市污水处理厂的投资很大，我国的建设资金有限，无法适应水污染治理的需要。为此引进国外资金建设污水处理厂成为建设资金的重要组成部分，从而也加快了我国城市污水处理厂的建设速度。一批大型的城市污水处理厂利用国外贷款项目相继建成投产。如：我国20世纪最大的污水处理厂北京高碑店污水厂，处理规模一期50万m/d，二期可达100万m/d；杭州四堡污水处理厂处理规模为60万m/d；天津东郊污水处理厂、成都三瓦窑污水处理厂、沈阳北部污水处理厂、郑州王新庄污水处理厂处理规模均为40万m/d。这些大型污水处理厂的建设标志着我国污水处理事业的不断壮大，标志着污水处理技术在我国发展的成果，标志着我国政府对污水处理事业的重视，也标志着我国污水处理事业发展到了一个崭新的阶段。城市供水设施能力大幅提高。从建国初期发展到截至2008年底，全国城市供水综合生产能力增加了115倍，用水人口增加了34倍。截至2007年底，全国城市供水综合生产能力2.8亿立方米/日，供水总量505亿立方米，用水人口3.55亿人，用水普及率95%。城市污水处理事业取得了蓬勃的发展。污水处理厂数量由1978年的37座，日处理能力64万立方米，发展到2008年底的1529座，日处理能力8836万立方米。1.3设计目标及适用条件双周边传动自吸式吸泥机有其特定的功能，为实现设计目标的圆满完成，必须结合其适用条件进行设计计算。1.3.1设计目标有效的分离污泥中的间隙水，减少污泥体积。连续运转，实现全自动控制，同时具有手动控制功能以备检测、调试、试运行时使用；运行平稳，可靠；超载或遇有异物时能蜂鸣报警并自动停车。1.3.2适用条件在水厂与污水处理厂中，由于悬浮物性质、含量及池形的不同，各类排泥机械都存在着一定的局限性，特别是吸泥机。若所含的颗粒过多，相对密度较大，则必须采取预沉措施才能应用。应用性：自吸式双周边传动吸泥机主要用于大中型辐流式沉淀池的机械排泥。采用中心配水及排泥，周边出水。根据液位差及空气提升原理而设计吸泥管及刮泥板。 池底有坡度或无坡度。上部设有浮渣收集装置。在静水压力和空气提升作用下吸取池底通过刮泥板聚集在一起的污泥。每根吸泥管顶部设有排泥调节阀，对每根吸泥管的排泥量进行可控调节。驱动装置有机电过载保护，可根据用户需要与微机联网实现自控。先进性：吸泥机是给水工程的沉淀池和污水处理的二次沉淀池等不可缺少的设备之一。该机可以克服活性污泥比重小、含水率高、难于刮集的困难，其最大的优点就是可任意调节吸泥量。目前生产的吸泥机有周边传动吸泥机(分全跨式和半跨式两种，本机型为全跨式)和桁架式吸泥机。周边传动吸泥机适用于辐流沉淀池。桁架式吸泥机适用于平流沉淀及斜板(管)沉淀池。1.4性能与规格设计双周边传动自吸式吸泥机，根据其适用条件有以下几方面的性能及规格，方便选用。1.4.1主要性能双周边传动自吸式吸泥机具备如下性能：（1）池底刮泥、水面撇渣。驱动装置采用轴装式齿轮减速电机与主动滚轮直联传动，结构紧凑，机械效率高；（2）平行错位线刮泥板，连续性好、集泥的效率高；不锈钢刮泥板底下再安装刮泥橡胶板，保证刮泥彻底干净，不会有浮泥现象发生。（3）池底坡度i = 0，刮泥时污泥阻力可忽略不计；特殊的铰支结构，过载能力强。（4）主梁选用方钢制作，结构强度大，采用热镀锌后喷面漆工艺，防腐性能强。（5）操作简单，可实现远程控制。1.4.2设备主要技术参数根据任务书的要求，总结出如表1技术参数：表1 技术参数Table1 technique parameter池高H（m）池内径D（m）周边线速度（m/min）驱动功率（KW）4.52020.5521.4.3主要技术标准周边传动刮泥机 CJ/T3042-1995水处理设备制造技术条件 JB2932-86钢结构设计规范 GBJ17-88钢结构安装与验收规范 GB50205-95安装机械焊接件通用技术条件 JB/ZQ3011-88切削加工件通用技术条件 JB/ZQ4000.2-86焊接件通用技术条件 JB/ZQ4000.3-86铸件通用技术条件 JB/ZQ4000.5-86有色金属铸件通用技术条件 JB/T5000.5-98装配技术条件 JB/ZQ4000.9-86铸件尺寸公差 GB6414灰铸铁件 GB9439装有电子器件电控箱技术条件 GB3797-89涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级 GB8923-85防锈包装 GB4979-851.4.4设备外形结构双周边传动自吸式吸泥机设备的外形结构，如图1所示：1、出水堰 2、浮渣漏斗 3、集泥板 4、吸泥装置 5、集泥槽 6、稳流筒 7、中心泥罐 8、中心支座 9、中心筒 10、排泥量调节阀11、浮渣刮板 12、钢梁 13、浮渣耙板 14、浮渣挡板 15、驱动装置图1双周边传动自吸式吸泥机Fig1 Entire bridge type pair of peripheries drive attracts mud machine1.5结构部件双周边传动自吸式吸泥机主要结构部件包括：主梁、端梁、中心旋转支座、刮吸泥系统、撇渣板以及控制箱等。1.5.1主梁主梁采用优质碳钢方钢和型管焊接而成。主梁宽为1000mm，采用Q235A普通碳钢板材及型材焊接而成，主梁整件高度为1000mm。主梁分二段或多段制作，池心侧分别于中心旋转支座铰接连接，另两侧分别连接于端梁上，该处在结构设计上排除了三点支承情况下的静不定因素，同时能适应一定范围内由于沉淀池不均匀沉降而造成的池顶高程偏差，确保了吸泥机的正常运行。主梁能够承受刮吸泥系统、吸泥系统等连接部件的所有集中载荷、刮泥阻力及每平方米范围内200Kg行人均布载荷，主梁的挠度小于1/700mm。主梁桥架上设有走道板，走道板采用高强度玻璃钢格栅铺设，美观、强度高、不腐蚀、重量轻。1.5.2端梁端梁及驱动装置主要由端梁、驱动减速机、行走轮、过载保护装置等主要部件组成。端梁采用Q235A普通碳钢制作，驱动减速机采用轴装斜齿轮减速器，为提高行车轮的耐磨性及延长其使用寿命，行走轮采用加强实芯尼龙制作，具有高耐磨、不腐蚀性能。端梁与行走轮支架采用不锈钢螺栓连接，行走轮安装方向可现场调整，确保其在周边沿切线轨迹上运行。1.5.3中心旋转支座中心旋转支座主要由旋转转盘、固定座、回转支承、中心集电环和炭刷等组成。旋转体的上部分别设置耳座与主梁采用销轴铰接，底座与池中心平台用螺栓连接。中心旋转支座主要承受吸泥机的全部轴向载荷及刮泥时产生的部分径向载荷。回转支承采用稀油油浴润滑，轴承的使用寿命大于10年。集电装置内设置多组铜环和炭刷，除动力电源外，其余均作开、停、故障信号用，该信号通过控制箱由中心集电环引至集控室显示或供其远程控制。旋转转盘、固定座采用铸钢、碳钢钢焊接而成，具有足够的强度和刚度。1.5.4刮吸泥系统刮吸泥系统主要由集泥刮板、连接支架组成，采用优质不锈钢板及型材制作。集泥刮板呈阶梯状，刮板将池底污泥刮集到池底污泥槽，通过安装于此的吸泥管利用与排泥槽内的水位差将其压入管路收集泥罐中排除。1.5.5撇渣板、铰接式刮渣耙撇渣板、铰接式刮渣耙主要由优质不锈钢板制作而成。撇渣板安装于主梁的下部，其距池心端紧贴中心导流筒，另一端与撇渣斗的间隙不大于5mm，并于主梁呈一定夹角安装，确保将池内浮渣由池中心刮集至铰接式刮渣耙处，通过铰接式刮渣耙将其刮入撇渣斗内，将刮集的浮渣排出池外。1.5.6控制箱控制箱为户外型，设置于主梁的一侧，箱体采用不锈钢板加工制作，控制箱具有就地控制设备的开、停，并能向集控室提供设备的所有运行信号和远程控制功能，其防护等级为IP55。1.6防腐处理由于污水为酸性，对金属构件具有严重的腐蚀性，所以需要对双周边传动自吸式吸泥机的所有构件（除不锈钢材料外）进行防腐处理，处理方法均按下列要求进行表面防腐。1.6.1除锈及热镀锌处理主梁由于采用普通低碳钢焊接加工，满足热镀锌工艺制作，在热镀锌过程中其表面先进行酸洗除锈，除锈完全达到Sa2.5级以上；除锈后进行热镀锌处理，镀锌层厚度大于100m。1.6.2银粉防锈蚀面漆除主梁以外其他部件均采用银粉防锈蚀面漆防腐处理，银粉防锈蚀面漆膜坚韧，具有较好的耐候性、耐水性及一定的耐化学品性能、耐磨，施工不受气温限制，干干燥快，漆膜厚度为110m，一般喷面漆两遍以上，即防腐又美观。成品如图2所示。图2 双周边传动自吸式吸泥机Fig2 Entire bridge type pair of peripheries drive attracts mud machine262 传动装置的总体设计2 驱动装置的总体设计传动装置的总体设计，主要包括拟定传动方案、选择原动机、确定总传动比和分配各级传动比以及计算传动装置的运动和动力参数。动力从原动机出来，通过联轴器连接电动机和减速器，将电机转速降低。最后将扭矩和运动传递到轮轴，带动滚轮。2.1吸泥机行驶功率计算行车两侧的驱动轮分别由独立的电机带动减速器驱动，且两侧驱动装置由相同的组件组成，并同步运行。车轮选用尼龙实心车轮，在混凝土地面上行走，可增大摩擦。吸泥机行车跨距与前后轮的轮距根据平流式沉淀池的池宽确定，行车跨距比池宽大400600，主、从动轮轮距与行车跨距之比1:81:6。驱动功率为N=（kW） （2-1）式中 行驶总阻力（N）；吸泥机行驶速度（m/min）；总机械效率。2.1.1吸泥机行驶阻力计算1. 车轮行驶阻力为=1.3 （2-2）式中 吸泥机总重力60.5kN；轮轴与轴衬的滑动摩擦系数0.1；D车轮滚动摩擦力臂0.5cm；d车轮轮轴直径7cm。=1.360500=2652N2. 道面坡度阻力为= （2-3）式中 道面坡度阻力系数取=60500=60.5N3. 风压阻力为=qAC （2-4）式中 q基本风压（按给水排水设计第九册表7-17取值）q=100；A吸泥机的有效迎风面积A=K；结构各部分外形轮廓在垂直与风向平面上的投影面积=120；K金属结构迎风面的充满系数，型钢制成的桁架K=0.20.6，取K=0.5；A=K=0.5120=10C体型系数（查表7-18） C=1.5。=qAC=100101.5=1500N4. 集泥阻力为=L （2-5）式中 单位宽度阻力取1000N/m；L沉淀池池底宽度（7.62）m。=L=10007.62 N=15200N5. 水下拖拽阻力为= （2-6）式中 阻力系数取0.4；泥水重度=10kN/；g重力加速度g=9.81m/；阻水面积=0.457.62=6.84；吸泥机行进速度=2m/s。=0.4=5578N总阻力公式为：=+ （2-7）=2652+60.5+1500+15200=19412.5N所以，行驶总阻力为19412.5N。2.1.2吸泥机行驶功率驱动功率由公式（2-1）N=0.924kW式中 吸泥机行驶速度为2（m/min）；总机械效率取70%；行驶总阻力19412.5N。2.1.3吸泥机行车的倾覆力矩行车式吸泥机在工作时，由于受到污泥的阻力，对吸泥机行车产生倾覆力矩。因此，由吸泥机重力对前进车轮作为支点而产生的力矩必须大于倾覆力矩，才能保证吸泥机行车不致倾覆。吸泥机的最小倾覆重力按下式验算：(N) （2-8）式中 集泥水阻力（N）=15200N；h阻力点至车轮中心点的垂直距离（m）h=4.5m；B 吸泥机重心至前进车轮中心点的距离（m）B=2.550m。=60500N=26824N所以，行车不会发生倾覆。2.2电动机的选择及传动比的确定电动机的选择是根据驱动功率及传动比的大小来决定的。2.2.1电动机的选择驱动机构通常由户外式电动机、SEW减速机、链条链轮、滚轮等部件组成。由于圆形池吸泥时，周边线速度限于3m/min以下，滚轮总是以一定的旋向和线速度在池周行驶，所以不论池径大小，减速比均相同，驱动机构较易做到系列化。由驱动功率N=0.924kW，由于双周边传动，采用两个电动机，每个取0.55kW（摘自JB/T 10391-2002）电动机型号Y 80M1，0.55KW， 1400r/min。2.2.2传动比的确定1. 电动机转速：n=1400r/min2. 车轮及大链轮转速：=1.2732r/min，(行进速度v=2m/min，滚轮直径d=0.5m)3. 系统总传动比：=1400/1.2732=1099.64. 链轮传动比：=1.85. 减速器传动比：=6106. 小链轮转速：=1400/610=2.3（r/min）由传动比，选取SEW型电动机直连减速器，减速器型号为 R57R37二级减速，减速比为604，输出转速2.3m/min。2.3 链传动的设计链传动有多种结构形式，包括滚子链传动、成型链传动和齿形链传动，齿形链传动用于高速或运动精度要求较高的传动场合，由于本设备采用一般精度要求，故采用滚子链传动。设计计算过程如下。2.3.1 滚子链传动的设计计算1. 传动比i=1.82. 链轮齿数z1) 小链轮齿数 由（GB/T 18150-2000）知=17，=114，为了传动平稳，链速增高时应选较大的，高速或者受冲击载荷的链传动，至少选用25齿，且链轮应该淬硬。由此取= 352) 大链轮齿数= =1.835=633. 链轮转速n小链轮转速= r/min =2.3r/min大链轮转速=1.2732r/min4. 链条节距p图3双排链Fig3 double chain 为使传动平稳，在高速下，宜选用节距较小的双排链或多排链，由机械设计手册新版第二卷图14.2-3 选取链号为08A的双排链条（如图3所示），节距p=12.7mm。5. 修正功率 由于双排链，修正功率的计算公式即为 （2-9）式中 P传递功率为0.55kwf1工况系数，参见机械设计手册新版第二卷表14.2-4 ，取f1=1.1，f2小链轮齿数系数，参见机械设计手册新版第二卷图14.2-4，取f2=0.7所以，=0.74kw6. 初定中心距首先考虑结构要求定中心距，有张紧装置或托板时，可大于80p，对中心距不能调整的传动可取30p，推荐公式=（3050）p ，取系数40，公式为=40p （2-10）式中 p链条节距，p=12.7 mm；=40p=4012.7=508 mm7. 链长节数应圆整成整数X，宜取偶数，以避免过渡链节。有过渡链节的链条（为奇数时），其极限拉伸载荷为正常值的80%，公式为=+ （2-11）式中 见机械设计手册新版第二卷表14.2-6，= =19.850。=+=88.87 取整=90。8. 链条长度L链条长度与链条节数有关，公式如下L=m （2-12）式中 X链条节数，X=90; p链条节距，p=12.7mm。L=m=1.143m9. 理论中心距a 理论中心距即最大中心距可用下列方法计算a= （2-13）式中 用齿数计算中心距系数，见机械设计手册新版第二卷表14.2-7=0.24380； p链条节距，p=12.7mm； X链条节数，X=90； 小链轮齿数，=35 大链轮齿数，=63a=mm=437.78mm10. 实际中心距应保证链条松边有合适的垂度f=（0.010.03）a，对中心距可调的传动，可取较大的值。公式如下= （2-14）式中 一般=（0.0020.004）a,取=0.003a=0.761mm； a中心距，a=437.78mm；=437.78-0.761=437mm11. 链速v链速的计算可选用小链轮或者大链轮的参数进行计算，公式如下v= （2-15）式中 小链轮齿数，=35； 小链轮转速，=2.292r/min p链条节距，p=12.7mm。v=0.0169m/s因为 v0.6m/s ，则为低速传动。12. 有效圆周力有效圆周力可用如下公式计算= （2-16）式中 p链条节距，p=12.7mm； v链条转速，v=0.0169m/s。=N=755952N13. 作用在轴上的拉力对接近垂直的传动设计，公式为=1.05 （2-17）式中 工况系数，参见机械设计手册新版第二卷表14.2-4，=1.1； 有效圆周力，=755952N。=1.05=873125N14. 润滑见机械设计手册新版第二卷图14.2-5，根据链号08A和链条速度v=0.0169m/s，选用润滑范围1：用油壶或油刷定期人工润滑。15. 链轮包角要求= （2-18）式中 p链条节距，p=12.7mm； a中心距，a=437mm； 小链轮齿数，=35； 大链轮齿数，=63。=179.77120，由此链轮包角符合要求。16. 链条标记根据设计计算结果，采用双排08A滚子链，节距为12.7mm，节数为90节，其标记为：08A290 GB/T 1243-19972.3.2 传动链的静强度计算参见机械设计手册新版第二卷公式14.2-1，链条静强度计算式为：n= （2-19）式中 n静强度安全系数Q链条极限拉伸在和（抗拉载荷），见机械设计手册新版第二卷表14.2-2，Q=31.1KN工况系数，见表14.2-4 ， 取=1.1有效圆周力，=755952N；离心力引起的拉力，=0.00006N悬垂拉力，见14.2-6，在和中取最大值，=19.85N，=19.05N；=82.55N ；=0.3a链传动中心距mm，a=500mm两轮中心距连线对水平面的倾角=90许用安全系数 =48综上计算得：n=7.5， 且=48， n，所以滚子链的静强度符合要求。2.4链轮的设计链轮的设计是根据链条的结构参数及传动要求来进行的，设计过程如下。2.4.1基本参数和主要尺寸链轮的设计，首先应确定其基本参数及主要尺寸。1. 基本参数图4链轮Fig4 chain pulley1) 链轮齿数z= 35，=632) 节距pp=12.7mm3) 外径=7.92mm4) 排距=14.38mm2. 主要尺寸1) 分度圆直径d （2-20）式中 小链轮齿数，=35； 大链轮齿数，=63； p链条节距，p=12.7mm。=141.679mm=254.79mm小链轮=141.679mm，大链轮=254.79mm。2) 齿顶圆直径齿顶圆直径可在和范围内选取，但当选用时，应注意用展成法加工时有可能发生顶切。计算公式如下=d+1.25p- （2-21）=d+- （2-22）式中 d分度圆直径，小链轮=141.68mm，大链轮=254.79mm； p链条节距，p=12.7mm； 链条滚子外径，=7.92mm。=149.955mm，=146.19mm，小链轮取=148.15mm，同理大链轮=260mm。3) 齿根圆直径齿根圆计算公式如下=d- （2-23）式中 d分度圆直径，小链轮=141.679mm，大链轮=254.79mm； 链条滚子外径，=7.92mm。小链轮= =133.73mm，大链轮=246.84mm。4) 分度圆弦齿高是为了简化放大齿形图的绘制而引入的辅助尺寸，相当于，相当于，分度圆弦齿高公式如下= （2-24）=0.5(p-) （2-25）式中 z链轮齿数，小链轮齿数=35，大链轮齿数=63；p链条节距，p=12.7mm； 链条滚子外径，=7.92mm。=3.973mm=0.5(p-) =2.095mm小链轮取=3.235mm，同理，大链轮=2.605mm。5) 最大齿根距离最大齿根距离公式如下=- （2-26）式中 链条滚子外径，=7.92mm； d分度圆直径，小链轮=141.68mm，大链轮=254.79mm；z链轮齿数，小链轮齿数=35，大链轮齿数=63。小链轮=141.68-7.92=133.73mm，同理，大链轮=246.79mm。6) 齿侧凸缘直径齿侧凸缘直径公式如下 （2-27）式中 h内链板高度，查表14.2-2， h=12.07mm=127.12mm小链轮=110mm， 同理，大链轮=135mm。2.4.2链轮齿槽形状参数图5齿槽Fig5 bottom1. 齿侧圆弧半径=0.008（+180） （2-28）=0.12（z+2） （2-29）式中 链条滚子直径，=7.92mm； z链轮齿数， =35，=63；=89.02mm， =35.16mm小链轮取=50mm，同理，大链轮取=80mm。2. 滚子定位圆弧半径 =0.505+0.069 （2-30）=0.505 （2-31）式中 链条滚子直径，=7.92mm；=4.0005mm ；=3.9996mm，大链轮、小链轮取=4mm。3. 滚子定位角= （2-32）= （2-33）式中 z链轮齿数， =35，=63；=120-2.57=117.428=140-2.57=137.428小链轮：=120，同理，大链轮：=120。2.4.3轴向齿廓参数图6轴向齿廓Fig6 axial tooth profile1) 齿宽=0.91（p12.7）为内链节内宽，查表得=7.85mm=0.917.85=7.14mm2) 齿侧倒角=0.13p(适用于A，B系列)p为节距12.7mm=0.1312.7=1.651mm3) 齿侧半径p=12.7mm，取13mm4) 齿侧凸缘（或排间槽）圆角半径0.04p，p=12.7mm=0.5mm5) 齿全宽=排数：m=2排距：=14.38mm齿宽：=7.14mm所以，齿全宽：=21.38mm2.4.4齿根圆直径极限偏差量柱测量距极限偏差（摘自GB/T1243-1997）小链轮 127mm=133.73mm=246.84mm127mm 上偏差为0mm 下偏差为-0.30mm2.4.4量柱测量距(摘自GB/T1243-1997)=35 ；=63 均为奇数齿=+注：量柱直径=（滚子直径最大值）极限偏差 上偏差为+0.01mm 下偏差为 0mm=7.92mm，分度圆直径=141.68mm，=254.79mm 小链轮=35， =149.46mm 大链轮=63， =262.63mm2.4.5齿根圆的圆跳动(摘自GB/T1243-1997)(1)链轮孔和齿根圆之间的径向跳动 小链轮 0.0008+0.08=0.187mm 则不超过0.19mm 大链轮 0.0008+0.08=0.277mm 则不超过0.28mm2.4.6链轮材料及热处理链轮材料应保证轮齿有足够的强度和耐磨性，通常采用优质碳素钢或合金钢并进行热处理，以保证齿面具有一定硬度；尺寸较大的链轮也可用碳素钢焊接而成。此外，由于传动中小链轮的啮合次数比大链轮多，磨损和冲击也较严重，故小链轮材料应优于大齿轮。表2链轮热处理Table 2 anisothermal of chain pulley小链轮: 采用45钢 渗碳、淬火、回火 齿面硬度 4050HRC大链轮：采用灰铸铁HT200 淬火、回火 齿面硬度 260280HBS2.4.7腹板式、单排铸造链轮主要结构尺寸图7 连接结构Fig7 Connection architecture根据直径大小，由于大直径链轮可做成组合式结构，齿圈与轮毂可用不同材料制造。1. 轮毂厚度hh=k+0.01d式中：为轮中心孔直径 =45mm =50mm常数k查表 d150时，则k取9.5；100d150时，k取6.4=141.68mm， =254.79mm小链轮 h=15.32mm 大链轮 h=20.38mm2. 轮毂长度ll=4h小链轮=61.28mm 大链轮=81.52mm3. 轮毂直径dh =+2h =110小链轮=75.64mm 110mm大链轮=90.76mm 652.17mm4. 凸缘宽度=0.625p+0.93内链节内宽，查表=7.85mmp节距12.7mm=7.94+0.79=8.73mm5. 齿宽 =7.05mm6. 圆角半径RR=0.04p=0.0412.7=0.5mm7. 腹板厚度tp=12.7mm，z80则t=9.5mm3 行车结构设计及计算3 行车结构设计及计算吸泥机的行车架为钢结构，由主梁、端梁、水平桁架及其他构件焊接而成。吸泥机行车的车轮跨距L应比池宽大400600mm，即单边各大200300mm。主从动轮距B与跨距之比B/L=1/81/6，跨距较小时，通常可取大的比值，跨距较大时，应取小的比值。L=20400mm，B=2550mm。3.1 主梁构造主梁通常分为型钢梁、版式梁、箱型梁、L型梁和组合梁等五种类型，其中许用挠度均应小于。1. 型钢梁是指由工字钢或槽钢等组成的主梁，用于荷载较小的场合。结构简单，制造容易。2. 板梁由角钢与钢板制成，刚度较大，制造容易。3. 箱型梁用平板制成箱型结构，由于在结构上具有封闭断面，有利于防腐，而且抗扭刚度较大，适用于承受偏心荷载。通常箱梁的高度为。4. L形梁用68mm钢板折边成型，刚度大、制作简便，用钢量少较经济，适用于大跨度桁架结构。5. 组合梁可由角钢、槽钢或钢管组成。特别是跨距较大时采用组合结构比较经济。设计采用主梁构造为桁架结构，采用热压不等边角钢，焊接而成，水平桁架同样由角钢焊接而成，走道板采用玻璃钢格栅，这样的布置大大提高了设备的抗腐蚀能力，减少了维护工作量，同时也降低了维护成本。3.2 主梁计算主梁只承受吸泥机自重及活载（包括人员及所携带的工具器材等）所产生的垂直荷载。吸泥机行驶时所承受的惯性、风载以及集泥阻力矩等水平荷载，由水平桁架承受，同时水平桁架常作为工作走道、吸泥管路和驱动装置的支架。3.2.1板梁的强度和刚度计算板梁的经济尺寸通常以梁高h与L之比为：。从受力原理上说，如将板梁做成抛物线形可以节省材料，但制造较困难，因此，均制成如图所示：图8为标有主要尺寸的吸泥机主梁的结构简图图8主梁结构简图Fig8 Main beam structural sketch板梁的断面应按许用弯曲应力和许用挠度进行计算。吸泥机的计算荷载原则上均按静载荷考虑。其中，钢架结构自重为均布静载荷，驱动机构等设备重量为集中静载荷。从排泥机械总体来看均按均布载荷计算影响不大。1. 自重产生的弯矩和剪力：1) 板梁的计算荷载W为W= (N)式中：钢结构重力（单侧主梁自重+1/2水平桁架重+1/2工作走道等重）（N）；=mg=(750+200)9.8=9310(N)设备重力（驱动机构、吸泥管及管内泥水重力，不包括行车车轮的重力）(N)；=(400+604+100)9.8=7252(N)活载（一般取1500N/m）（N）；=150010. 24=15360(N)由刮板上的泥水阻力对主梁所产生的力矩转化成主梁上的载荷（N）；=26824(N )泥水阻力（N）为15200N；h阻力点至车轮中心点的垂直距离（m）为4.5m；B 吸泥机重心至前进车轮中心点的距离（m）为2.550m。W=44916N2) 最大弯矩=(Nm)式中 主梁跨距（m）；L=10.24m K荷载系数11.2。取K=1.13=64966.5(Nm)所得弯矩图形如下图9所示，为一条投影长度L、高度为的抛物线。图9板梁的弯矩图Fig9 Curved board beam regulation is pursued3) 最大剪力Q产生在左、右两端支点处，如图10所示。Q按下式计算：Q=（N）式中 q每米长的平均载荷，q= = (N/m)=4386.3(N/m)图10板梁的剪力图Fig10 Board beam shearing force2. 板梁断面的确定：断面模数为Z = ()式中 许用应力，一般取120MPa。Z = =541.3()3. 主梁刚度计算是主梁设计的首要任务，由均布载荷产生的最大挠度为： (m)1) 主梁跨距（m）；L=10.24m2) E材料弹性模量（Pa）；碳钢的弹性模量E=2MPa3) I惯性矩（）；抗弯惯性矩相对值为1.04主梁的许用挠度，应小于L=10240=14.63m。最大挠度=14.63m3.2.2桁架结构计算与校核 1. 材料的选择充分考虑工作桥架自重、设备及附加设备自重，并且充分考虑活载，并预留一定的实际偏差荷载，再行选用材料。选择热轧不等边角钢（97871988）。如图12所示图11 角钢Fig11 Angle bar选用热轧不等边角钢参数如下： 表3 热轧不等边角钢的尺寸规格Table3 Heat roll do not wait for side angle bar尺寸截面面积理论重量表面面积8050687.5605.9350.255200125121437.91229.7610.6412. 桁架的内力计算：图8为标有主要尺寸的吸泥机桁架简图。通常桁架跨距L与h之比1/121/101) 因自重而产生的杆件内力由于设备和杆件的自重使构件产生应力，计算时先将设计荷载W乘以荷载系数，得计算荷载，然后将计算荷载分配到各个节点上并计算各节点的手里和支座反力。设计荷载： W=60500N；选择荷载系数1.11.2，取.13，则计算荷载： =WK由于是两榀桁架平均承受荷载，因此每榀桁架的荷载为：则各节点的计算荷载为：两端节点的荷载均为： 2) 利用节点法计算各杆件的内力 因主梁设计结构为对称结构，故两侧的结构梁的内应力相等，因此计算量减半，只需计算出一半的桁架杆件的内应力即可分析整个桁架的杆件受力。对其进行分析，并标定杆件代号，如图12所示：图12分析示意图Fig 12 Analyse sketch对各节点进行受力分析，分析与计算如下：(1) 对点进行受力分析X方向：(12)-1杆受力为零Y方向：带入数值：计算结果： (12)-1杆为零杆(2) 对点进行受力分析X方向：Y方向：带入数值：计算结果： (3) 对点进行受力分析X方向：Y方向： （3）杆受力为零代入数值：计算结果： （3）杆为零杆，(4) 对点进行受力分析X方向：Y方向：代入数值：计算结果： (5) 对点进行受力分析X方向：Y方向：代入数值：计算结果： (6) 对点进行受力分析X方向：Y方向：代入数值：计算结果： (7) 对点进行受力分析X方向：Y方向：（7）杆受力为零代入数值：计算结果： （7）杆为零杆(8) 对点进行受力分析X方向：Y方向：代入数值：计算结果： 杆为零杆(9) 对点进行受力分析X方向：受力为零Y方向：代入数值：计算结果： 杆为零杆(10) 对j点进行受力分析X方向：Y方向：代入数值：进行计算： 因为桁架结构为对称结构，相对称的杆件结构的受力相同，将各杆件内应力的计算数值填入内应力汇总表(表4)，并就计算所得的内力数值进行汇总分析：表4 内应力汇总表Table4 St