【JD082】中心传动刮泥机动力系统的设计[5A0]【机电一体化毕业设计论文】【优秀】【通过答辩】
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- 内容简介：
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徐州 工程学院 毕业设计 （论文） 任务书 机电工程 学院 机械设计制造及其自动化 专业 设计 （论文） 题目 中心传动刮泥机动力系统的设计 学 生 姓 名 陈 成 班 级 04 机本（ 2） 起 止 日 期 指 导 教 师 蔺超文 教研室主任 李 志 发任务书日期 2008 年 2 月 25 日 景 ： 传统的悬挂式刮泥机运行控制电路采用 是继电器逻辑控制线路。采用这种控制线 路 ， 存在易出故障、维护不便、运 寿命较短、占用空间大等缺点。所以本课题采用 动控制技术取代了传统继电器 接触器电气控制系统 ， 实现了对中心传动刮泥机的 自动控制 ， 可编程控制器是一种广泛应用于工业现场的新型控制器 ， 具有结构简单 ， 抗干扰强 ， 编程方便等特点 ， 本课题所研究的利用电气控制系统的设计实现了的控制 悬挂式中心传动刮泥机自动化 论文 )的内容和要求： 中心传动刮泥机主要由浮渣刮板，浮渣漏斗，驱动装置，刮泥架，刮 臂，刮臂拉杆，工作桥，小刮刀等组成。刮臂在驱动装置带动下绕中心轴 旋转，刮臂上的刮 泥板将沉淀在池低的污泥由外向内推向中心集泥坑，日 通过中心排泥管将收集的污泥排出，具有运转平稳，稳流效果好的特点。 适合于工业废水处理站，城市污水处理厂等沉淀池的污泥收集。本研究 的内容是对中心传动刮泥机进行动力传动和电气控制系统设计。 基本要求： 1 机械装配图总成 1 张（ 2 动力系统电气图和接线图（ 3 重要零件图 3 5 张（ 刮泥机国标 机械设计手册 实用水处理手册 水处理工程师手册 污水处理机械设备设计与应用 论文 )进度计划 (以周为单位 )： 起 止 日 期 工 作 内 容 备 注 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 了解设计的基本要求，查阅相关资料 查阅相关资料，撰写文件综述 设计方案比较选择 动力系统的总体设计 传动结构的选择与计算 制程序编写 绘制装配图和电气图 绘制零件图 撰写毕业设计说明书 答辩准备 教研室审查意见： 室主任 年 月 日 学院 审查意见： 教学院长 年 月 日 徐州 工程学院 毕业设计 （论文） 开题报告 课 题 名 称： 中心传动刮泥机动力的设计 学 生 姓 名： 陈 成 学号： 28 指 导 教 师： 蔺超文 职称： 助 教 所 在 学 院 ： 机电工程学院 专 业 名 称： 机械设计制造及其自动化 徐州 工程学院 2008 年 3 月 4 日 说 明 1根据 徐州 工程学院 毕业设计 (论文 )管理规定 ，学生必须撰写 毕业设计（论文）开题报告 ，由指导教师签署意见、教研室审查， 学 院 教学 院长 批准后实施。 2 开题报告是毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。学生应当在毕业设计（论文）工作前期内完成，开题报告不合格者不得参加答辩。 3毕业设计开题报告各项内容要实事求是，逐条认真填写。其中的文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词，须注出 全称。 4本报告中，由学生本人撰写的对课题和研究工作的分析及描述，没有经过整理归纳，缺乏个人见解仅仅从网上下载材料拼凑而成的开题报告按不合格论。 5. 课题类型填：工程设计类；理论研究类；应用（实验）研究类；软件设计类；其它。 6、课题来源填：教师科研；社会生产实践；教学；其它 课题 名称 中心传动刮泥机动力系统设计 课题来源 其他 课题类型 工程设计类 选题的背景及 意义 传统的悬挂式刮泥机运行控制系统采用的是继电器逻辑控制线路。采用这种控制线路，存在易出故障、维护不便、运寿命较短、占用空 间大等缺点。 接触器电气控制系统相比，具有结构简单，编程方便，调试周期短，可靠性高，抗干扰能力强，故障率低，对工作环境要求低等一系列优点。因此，本论文将把 制技术应用到控制刮泥机中去，从而大大提高刮泥机的工作性能。 研究 内容拟解决的主要问题 由于 气控制系统与继电器 接触器电气控制系统相比，具有结构简单，编程方便，调试周期短，可靠性高，抗干扰能力强，故障率低，对工作环境要求低等一系列优点。因此，本论文将把 制技术应用到控制刮泥机中去，从而大大提高刮泥 机的工作性能。 研究方法技术路线 由于 气控制系统与继电器 接触器电气控制系统相比，具有结构简单，编程方便，调试周期短，可靠性高，抗干扰能力强，故障率低，对工作环境要求低等一系列优点。所以采用 动控制技术取代了传统继电器 接触器电气控制系统，实现了对中心传动刮泥机的自动控制 。 研究的总体安排和进度计划 1 了解设计的基本要求，查阅相关资料 2 查阅相关资料，撰写文件综述 3 设计方案比较选择 4 动力系统设计 5 电动机，变频器与传动机构的选择与计算 6序编写 7 绘制装配图和电气图 8 撰写毕业 设计说明书 9 答辩准备 主要参考 文献 （ 1）张展 科学出版社 2）王启义 江西科学技术出版社 3）雷光 机械工业出版社 4）李桂和。电器及其控制 1993 （ 5）石油和化学工业局 家石油和化学工业局 6）谢剑英 国防工业出版社 7）袁任光 华南理工大学出版社 8）周邓则 机械工业出版社 导教师 意 见 指导教师签名： 年 月 日 教研室意见 学院 意见 教研室 主任签名： 年 月 日 教学 院 长 签名： 年 月 日 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 1 摘要 传统的悬挂式刮泥机运行控制系统采用的是继电器逻辑控制线路 。 采用这种控制线路 ， 存在易出故障、维护不便、运寿命较短、占用空间大等缺点 。 所以本课题采用 动控制技术取代了传统继电器 接触器电气控制系统 ， 实现了对中心传动刮泥机的自动控制 ， 可编程控制器是一种广泛应用于工业现场的新型控制器 ， 具有结构简单 ， 抗干扰性强 ，编程方便等特点 ， 本课题所研究的利用电气控制系统的设计实现了的控制悬挂式中心传动刮泥机自动化 ， 方便了工人实际操作 。 由于 气控制系统与继电器 接触器电气控制系统相比 ， 具有结构简单 ， 编程方便 ， 调试 周期短 ， 可靠性高 ， 抗干扰能力强 ， 故障率低 ，对工作环境要求低等一系列优点 。 因此 ， 本论文将把 制技术应用到控制刮泥机中去 ，从而大大提高刮泥机的工作性能 。 完成了电气控制系统硬件和软件的设计 ， 其中包括 I/O 端口的分配、 I/O 硬件接线图的绘制、 形图程序的设计 。 对 制 刮泥机 的工作过程作了详细阐述 ， 论述了采用 代传统继电器 接触器电气控制系统从而提高 刮泥机 工作性能的方法 ， 给出了相应的控制原理图 。 关键词 可编程控制器；梯形图； 电气控制系统 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 2 he is of to to be to in a so on LC to to is in to be so on LC to be is is is is to a of LC in as LC ， ， LC to LC LC to 州工程学院毕业设计 (论文 ) 3 目 录 1 绪论 . 错误 !未定义书签。 国的环保形势 . 错误 !未定义书签。 泥机 . 错误 !未定义书签。 泥机的分类 . 错误 !未定义书签。 种类刮泥机的适用条件和优缺点 . 错误 !未定义书签。 心传动刮泥机 . 错误 !未定义书签。 理 . 错误 !未定义书签。 品特征 . 错误 !未定义书签。 心传动刮泥机参数： . 错误 !未定义书签。 计任务 . 错误 !未定义书签。 究意义 . 错误 !未定义书签。 2 刮泥机总体构成 . 错误 !未定义书签。 臂的形式 . 错误 !未定义书签。 板 . 错误 !未定义书签。 下轴承 . 错误 !未定义书签。 作桥 . 错误 !未定义书签。 3 动力系统设计与计算 . 错误 !未定义书签。 动装置的设计 . 错误 !未定义书签。 动机的选择 . 错误 !未定义书签。 择电动机的类型和结构形式 . 错误 !未定义书签。 定电动机的功率 . 错误 !未定义书签。 轴器的设计 . 错误 !未定义书签。 的选择 . 错误 !未定义书签。 水泵 . 错误 !未定义书签。 水泵 . 错误 !未定义书签。 轮、蜗杆的设计、计算 . 错误 !未定义书签。 轮、蜗杆材料及精度选择 . 错误 !未定义书签。 轮、蜗杆计算和校核 . 错误 !未定义书签。 算和校核 . 错误 !未定义书签。 动立轴的设计与计算 . 错误 !未定义书签。 的概述 . 错误 !未定义书签。 的材料 . 错误 !未定义书签。 的强度计算 . 错误 !未定义书签。 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 4 的刚度计算 . 错误 !未定义书签。 泥机传动立轴的计算 . 错误 !未定义书签。 4 中心传动刮泥机电气控制系统硬件软件部分的设计 . 错误 !未定义书签。 号的选择 . 错误 !未定义书签。 据 物理结构 . 错误 !未定义书签。 据 指令功能 . 错误 !未定义书签。 据 输入输出点数 . 错误 !未定义书签。 据 存储容量 . 错误 !未定义书签。 据输出模块的类型 . 错误 !未定义书签。 泥机动力系统泥机总体方案说明 . 错误 !未定义书签。 气控制原理图的设计 . 错误 !未定义书签。 电路的设计 . 错误 !未定义书签。 流控制电路的设 计 . 错误 !未定义书签。 要参数设计 . 错误 !未定义书签。 I/O 端口分配表 . 错误 !未定义书签。 I/O 电气接线图的设计 . 错误 !未定义书签。 挂式中心传动刮泥机电气控制系统软件部分的设计 . 错误 !未定义书签。 结论 . 错误 !未定义书签。 致谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 附录 . 错误 !未定义书签。 附录 1 . 错误 !未定义书签。 附录 2 . 错误 !未定义书 签。 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 1 附录 2 英文原文 s a of of on of in to be to a be to a do is by A is a to or of a of It is in to a to a of of a of 951 by 954， It on (1) (2) a of to It of by to to to to a to be C It to a of 州工程学院毕业设计 (论文 ) 2 in an By 959. 962， to be a A in 973 of -3 -3 by a of do of of In of of in 970s of At a . S. on a as to an of a of in 970s， to no in to to It to at in to be as to of to of is of of is be in to of be to in in be be so do be a be to of a s it is a to an in a to 州工程学院毕业设计 (论文 ) 3 of be to of to a is of In 970s a a to of a of as to as a of an A by a of of or in a of a or a or an In a it or to a be to IA SO in of or by of of 1. by 2. a of is 3. be a of be or 4. by a 5. is by as in of or a NC 6. to to of by a of by a 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 4 a a of by of a A in of a of to of of to of to is it as s 0% of s of as as in be on of he of in or in or in to be in he in of in or by as or 州工程学院毕业设计 (论文 ) 5 to to is in is of be to a of in to of as in be of a be a of or a of we be of we of a of of or or or It is to a on to in on is an to a of do or o an 州工程学院毕业设计 (论文 ) 6 of In to a in of a be in of of of to In of be of of as a is in of e as of to be by of be in or of We as if it a of be is We to of in or in or of an to be (， of a of of on to to of to be a TV of or at In to as 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 7 中文翻译 工业机器人及其系统组成 有许多关于机器人这个术语的定义 。 采用不同的定义 ， 全世界各地机器人的数量就会发生很大的变化 。 在制造 T 厂中使用的许多单用途机器可能会看起来像机器人 。 这些机器是硬连线的 ， 不能通过新编程的方式去完成不同的工作 。 这种单用途的机器不能满足被人们日益广泛接受的关于工业机器人的定义 。 这个定义是由美国机器人协会提出的 ： 机器人是一个以改编程序 的多功能操作器 ， 被设计涉及用束按照预先编制的、能够完成多种作业的运动程序运送材料、零件、工具或者专用设备 。 注意在这个定义中包含“可以改编程序”和“多功能”这两个词 。 正是这两个词将真证的机器人与现代制造工厂中使用的单一用途的机器区分开来 。 “可以改编程序”这个术语意味着两件事 ： 机器人根据编写的程序工作 ， 以及可以通过重新编写程序来适应不同种类的制造工作的需要 。 “多功能”这个词意味着机器人能够通过编程和使用的末端执行机构 ， 完成不同的制造上作 。 围绕着这两个关键特征所撰写的定义正在变成制造业的专业人员所接受的定 义 。 第一个带有活动关节的于臂于 1951 年被研制出来 ， 由美国原子能委员会使用 。 在 1954年 ， 第一个可以编程的机器人由乔治狄弗设计出来 。 它基于下面两项重要技术 ： (1)数字控制 (术； (2)远程操作技术 。 数字控制技术提供一种非常适合于机器人的机器控制技术 。 它可通过存储的程序对运动进行控制 。 这些程序包含机器人进行顺序运动的数据 ， 开始运动和停止运动的时间控制信号 ， 以及做出决定所需要的逻辑语句 。 远程操作技术使得一台机器的性能超出一台数控机器 。 它可以使这种机器能够在不容易进入和不安全的环境中 完成各种制造任务 。 通过融合上述两项技术 ， 狄弗研制出第一个机器人 ， 它是一个不复杂的 ， 可以编程的物料运送机器人 。 第 959 年研制成功 。 通用汽车公司在 1962 年安装了第一台用于生产线上的工业机器人 ， 它是尤尼梅森公刊生产的 。 在 1973 年 ， 辛辛哪挺米兰克朗公司研制出 T 3 工业机器人 ， 存机器人的控制方面取得 了 较大的进展 。 T 3 机器人是第一台商业化生产的采用计算机控制的机器人 。 数字控制技术和远程操作技术推动了大范围的机器人研制和应用 。 但是主要的技术进步并不仅仅是由于这些新的应 用能力而产生的 ， 而是必须由利用这些能力所得到的效益来提供动力 。 就工业机器人而古 ， 这个动力是经济件 。 在 20 世纪 70 年代中 ， 丁资的快速增长大大增加了制造业的企业中的人工费用 。 与此同时 ， 来自国外的竞争成为美国制造业所面临的一个严峻的考验 。 诸如日本等外国的制徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 8 造厂家在广泛地应用自动化技术之后 ， 其工业产晶 ， 特别是汽车 ， 在美国和世界市场上占据了日益增大的份额 。 通过采用包括机器人在内的各种自动化技术 ， 从 20 世纪 70 年代开始 ， 口本的制造厂家能够比没有采用自动化技术的美国制造厂家生产更好的和便宜的汽车 。 随后 ， 为 了生存 ，美国制造厂家被迫考虑采用任何能够提高生产率的技术 。 为了与国外制造厂家进行竞争 ， 必须以比较低的成术 ， 生产出更好的产品 。 其他的因素 ， 诸如寻找能够更好地完成带有危险性的制造工作的方式也促进了工业机器人的发展 。但是 ， 主要的理由一直是 ， 而日现在仍然是提高生产率 。 机器人的一个主要优点是它们可以在对于人类来说是危险的位置上工作 。 采用机器人进行焊接和切断工作是比由人工来完成这些工作更安全的例子 。 尽管机器人与工作地点的安全密切相关 ， 它们本身也可能是危险的 。 应该仔细地设计和配置机器人和机器人单元 ， 使它们不 会伤害人类和其他机器 。 应该精确地算出机器人的工作范围 ， 且在这个范围的四周清楚地标出危险区域 。 可以采用在地面上画出红颜色的线和设置障碍物以阻止工人进入机器人的工作范围 。 即使有了这些预防措施 ， 在使用机器人的场地中设置一个自动停止工作的系统仍然不失为一个好主意 。 机器人的这个系统应该具有测出是否有需要自动停止工作的要求的能力 。 为了保证有一个安全的环境 ， 应当安装容错计算机和冗余系统 ， 保证在适当的时候停止机器人的工作 。 工业机器人是一门设计、建筑、应用工业机器人的科学 。 什么是机器人呢？在 20 纪 70 年代 ， 机器人 工业协会把机器人定义为“设计成可通过为实现各种各样任务而编制好的运动来移动材料、零件、工具或特别设备的操作者” 。 尽管这种定义没有直接把抓 放型手臂算作机器人 ， 但远距离操纵装置和遥控装置通常被认为是机器人 。 国际标准组织有一个更合法的工业机器人的定义 ： 一种含有多层次自由度的机器 ， 通常用一条或多条手腕的末端来握住一个工具或一个部件或检测装置 。 特别地 ， 它的控制单元必须用一个记忆设备 ， 考虑到环境和条件等因素通常可用检测或适应装置 ， 这些多用途的机器通常设计为实现重复性功能 ， 同时也可适用于其他功能 。 机器人工业协会 和国际标准组织都强调多功能和程序化的功能 。 因此 ， 包括特殊用途“硬自动化”工具和装置特别地出现在高档产品 。 同时也包括远途手动操作者 ， 它们是人类工作在如枯燥无味的、热的、辐射性的环境里应用的延伸 。 在日本 ， 日本工业机器人协会根据输入信息和示教方法的不同把工业机器人分为 ： 1、手动操作者 操作者直接由操作人操纵 。 2、固定顺序机器人 这类机器人一旦被给定某执行顺序的程序 ， 就不容易改变 。 3、可边顺序机器人 可以对这类机器人进行编程 ， 使其按一定的顺序工作 ， 可以很容易地改变这种顺序或者重新编程 。 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 9 4、再现式机 器人 这种机器人的记忆工作顺序由人的示教 ， 他通过已定的工作类型亲自引导设备来实现 。 这种机器人可以由记忆重复实现这种顺序 。 5、数字控制机器人 这种机器人由数字化数据来操作和控制 ， 这些数字数据有针孔带、记忆卡、或数字表等形式 ， 像一台数字控制机器操作 。 6、智能机器人 这种机器人采用感官知觉对它周围的环境进行评价和做出决定 ， 并据此进行工作 。 第一代机器人系统被定义为许多带有有限计算机能力的机器人 ， 他们主要的智力功能包括通过由操作人员用一个示教盒来显示出一系列的操作步骤的程序 。 没有任何传感器 ，这些机器人需要一 个预先设计 ， 直接与工厂相应的环境 。 因此 ， 其应用的场所很有限 。 第二代机器人系统的功能由于增加一个计算机程序而加强 。 其在工业机器人发展中的关键步骤是将一台计算机与工业机器机构相集合 。 这样就提供实时的轨迹计算 。 可以使末端作用器的运动更为平滑 ， 并且集成了某些简单的力传感器和接近式传感器以获取外部信号 。 第二代机器人的主要应用包括勘测、焊接、喷漆和其它一些的组合 。 第三代机器人系统包括多层次计算机程序和多层次手臂 ， 它能自如地实现多种功能 。分配多层次计算机组织为首选 ， 因为它能协调各种运动并且可以与外部传感器、其他机 构和其他机器人相联接 ， 并且可以和其他计算机相联系 。 这些机器人可展示智力行为 ， 包括在知识基础上的控制和学习能力 。 日本作为 图 书 分类号 ： 密 级 ： 毕业设计 (论文 ) 中心传动刮泥机动力系统设计 F F 生姓名 陈成 学院名称 机电工程学院 专业名称 机械设计制造及其自动化 指导教师 蔺超文 2008 年 6 月 2 日 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) I 徐州工程学院学位论文原创性声明 本人郑重声明 ： 所呈交的学位论文 ， 是本人在导师的指导下 ， 独立进行研究工作所取得的成果 。 除文中已经注明引用或参考的内 容外 ， 本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果 。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体 ， 均已在文中以明确方式标注 。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担 。 论文作者签名 ： 日期 ： 年 月 日 徐州工程学院学位论文版权协议书 本人完全了解徐州工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定 ， 即 ：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归徐州工程学院所拥有 。徐州工程学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝 ， 允许 论文被查阅和借阅 。 徐州工程学院可以公布学位论文的全部或部分内容 ， 可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索 ， 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文 。 论文作者签名 ： 导师签名 ： 日期 ： 年 月 日 日期 ： 年 月 日 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 要 传统的悬挂式刮泥机运行控制系统采用的是继电器逻辑控制线路 。 采用这种控制线路 ， 存在易出故障、维护不便、运寿命较短、占用空间 大等缺点 。 所以本课题采用 接触器电气控制系统 ， 实现了对中心传动刮泥机的自动控制 ， 可编程控制器是一种广泛应用于工业现场的新型控制器 ， 具有结构简单 ， 抗干扰性强 ，编程方便等特点 ， 本课题所研究的利用电气控制系统的设计实现了的控制悬挂式中心传动刮泥机自动化 ， 方便了工人实际操作 。 由于 气控制系统与继电器 接触器电气控制系统相比 ， 具有结构简单 ， 编程方便 ， 调试周期短 ， 可靠性高 ， 抗干扰能力强 ， 故障率低 ，对工作环境要求低等一系列优点 。 因此 ， 本论文将把 从 而大大提高刮泥机的工作性能 。 完成了电气控制系统硬件和软件的设计 ， 其中包括 I/I/ 对 泥机 的工作过程作了详细阐述 ， 论述了采用 接触器电气控制系统从而提高 刮泥机 工作性能的方法 ， 给出了相应的控制原理图 。 关键词 可编程控制器；梯形图； 电气控制系统 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) he is of to to be to in a so on LC to to is in to be so on LC to be is is is is to a of LC in as LC ， ， LC to LC LC to 州工程学院毕业设计 (论文 ) 录 1 绪论 . 1 国的环保形势 . 1 泥机 . 1 泥机的分类 . 1 种类刮泥 机的适用条件和优缺点 . 2 心传动刮泥机 . 4 理 . 4 品特征 . 4 心传动刮泥机参数： . 4 计任务 . 5 究意义 . 5 2 刮泥机总体构成 . 6 臂的形式 . 9 板 . 10 下轴承 . 11 作桥 . 12 3 动力系统设计与计算 . 13 动装置的设计 . 13 动机的选择 . 13 择电动机的类型和结构形式 . 13 定电动机的功率 . 14 轴器的设计 . 16 的选择 . 18 水泵 . 18 水泵 . 19 轮、蜗杆的设计、计算 . 20 轮、蜗杆材料及精度选择 . 20 轮、蜗杆计算和校核 . 20 算和校核 . 20 动立轴的设计与计算 . 22 的概述 . 22 的材料 . 22 的强度计算 . 23 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) V 的刚度计算 . 23 泥机传动立轴的计算 . 24 4 中心传动刮泥机电气控制系统硬件软件部分的设计 . 25 号的选择 . 25 据 物理结构 . 26 据 指令功能 . 26 据 输入输出点数 . 26 据 存储容量 . 27 据输出模块的类型 . 27 泥机动力系统泥机总体方案说明 . 27 气控制原理图的设计 . 28 电路的设计 . 28 流控制电路的设计 . 28 要参数设计 . 29 I/O 端口分配表 . 29 I/O 电气接线图的设计 . 30 挂式中心传动刮泥机电气控制系统软件部分的设计 . 31 结论 . 36 致谢 . 37 参考文献 . 38 附录 . 39 附录 1 . 39 附录 2 . 错误 !未定义书签。 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 1 1 绪论 国的环保形势 自从改革 开放以来 ， 我国科技 ， 经济快速发展 ， 工厂在各个城市林立 ， 但随之而来的是环境污染 。 现在 环境保护是我国的基本国策 。 世界经济发展的实践证明 ， 为实现经济的持续稳定的发展 ， 必须解决好发展与环境保护的矛盾 。 随着我国社会和经济的高速发展 ，城市环境污染特别是水污染的问题日趋严重 。 城镇生活污水的排放量逐年增加 ， 2002 年全国工业和城镇生活废水排放总量为 吨 ， 比上年增加 吨 ， 比上年增加 城镇生活污水排放量 吨 ， 比上年增加 其中仅有 10%得到处理 。 生活污水中 含有较高的氮、磷等营养物质 ， 未经处理直接排入江河湖海 ， 是导致水域富营养化污染的主要原因 。 2002 年监测数据显示 ， 辽河、海河水系污染严重 ， 劣 V 类水体占 60%以上；淮河干流水质以 水体为主 ， 支流及省界河段水质仍然较差；黄河水系总体水质较差 ， 干流水质以 水体为主 ， 支流污染普通严重；松花江水系以 水体为主；珠江水系水质总体良好 ， 以 水体为主；长江干流及主要一级支流水质良好 ， 以 水体为主 。 由于 “污染性 ”造成的水资源短缺 ， 已成为严重制约我国社会经济持续发展的突出问题 ， 有 待解决 。 目前我国水污染控制的重点已从以工业点源为主 ， 逐步转变为以城市污水污染为主的控制 。 国家非常重视环境污染问题 ， 制定了相应的法律法规 。 从节约水资源和保护环境出发 ， 我国政府提出落实科学发展观 ， 走可持续发展的道路 。 如果直接清理污染河道 ， 代价肯定是巨大的 ， 因此治污必须从源头抓起 ，污水必须经过净化方可排放 。 建设具有一定净水能力的污水处理厂势在必行 。 根据预测到 2010年我国城市污水排放总量为 1050亿 城市污水处理率要达到 50%，预计需新建污水处理厂 1000 余座 ， 而决定城市污水处理厂投资和运行成本的主要因素是污水处 理工艺和技术的选择 ， 因此开发适合我国国情的、高效、低耗、能满足排放要求、基建和运行费用低的污水处理新技术 ， 具有十分重要的现实意义 。 刮泥机就是污水处理的一种重要设备 。 该设备在国外的应用较为广泛的一种 。 泥机 泥机的分类 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 2 表 1泥机的分类 平流式沉淀池 行车式 吸泥机 泵吸式 单管扫描式 多管并联式 虹吸式 虹吸泵吸式 刮泥机 翻板式 提板式 链板式 单列链式 双列链式 螺旋输送式 水平式 倾斜式 辐流式沉淀池 中心传动式 垂架式 刮泥机 双刮臂式 四刮臂式 吸泥机 水位差自吸式 虹吸式 空气提升式 悬挂式 周边传动式 刮泥机 吸泥机 种类刮泥机的适用条件和优缺点 我国有多种刮泥机 ， 有 行车式虹吸、行车式提板刮泥机、链板式刮泥机螺旋、输送式刮泥机泵吸泥机、悬挂式中心、传动刮泥机周边传动吸泥、刮泥机 等 。 下表 1各种类刮泥机的适用条件和优缺点 表 1序号 机种名称 池形 池径或池宽（ m ） 池底坡度 适用范围 （吸）刮泥转 速（ m/ 优缺点 1 行车式虹吸、 泵吸泥机 矩形 8 30 平底 （ 1 ）给水平流沉淀池 。 （ 2 ）排水二次沉淀池 。 （ 3 ）斜管沉淀池 。 （ 4 ）悬浮物含量应低于 5000 。 （ 5 ）固体重量度不大于 粒 优点 (1)边行进边吸泥 ， 效果较好 (2)根据污泥量多少 ， 调节排泥次数 (3) 往返工作 ， 排泥效率高 。 缺点 ： (1)除采用液下泵外 ， 吸泥前须先引水 ， 操作较麻烦 。 (2) 池内不均匀沉泥 ， 吸泥浓度不一致 。 (3) 吸出污泥的含水率较高 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 3 续表 1 行车式提板刮泥机 矩形 4 30 1 ）给水平流沉淀池 。 （ 2 ）排水初次沉淀池 。 点 :(1)排泥次数可由污泥量确定 .(2) 传动部件可脱离水面 . 检修方便 .(3) 回程时 ， 收起刮板 ， 不扰动沉泥缺点 :电器原件如设在户外 ， 易损坏 3 链板式刮泥机 矩形 6 1) 沉砂池 (2) 排水初次沉淀池 (3) 排水二次沉淀池 3 点 :(1)排泥效 高 ，在循环的牵引链上 ，每隔 2m 左右装有一块刮板 ， 因此整个链上的刮板较多 ， 使刮泥保持连续 (2)刮泥撇渣两用 ， 机构简单 . 缺点 :(1)池宽受到刮板的限制通常不大于 6m.(2) 链条易磨损 ， 对材质要求较高 . 4 螺旋输送式刮泥机 矩形或 圆形 5 40 长槽 (1) 沉砂池 .(2) 初沉池 .(3) 最大安装角 30 . (4) 最大输送距离 : 水平布置为 20m 倾斜布置为 10m 1040r/1)严禁较大或带状的悬浮物进入 .(2) 中间支撑不得阻碍泥砂输送 .(3) 池外传动密封要求可靠 .(4) 泥砂沉积时间不宜超过 8h 5 悬挂式中心 传动刮泥机 圆形 6 12 1) 给水幅流式沉淀池 (2) 排水初沉池 (3) 排水二次沉淀池刮泥 (4) 排水二次沉淀池吸泥 (5) 污泥浓缩池 最外缘刮板端 13 优点 :(1) 结 构 简单 .(2) 运转连续 ， 管理方便缺点 :刮泥速度受刮板外缘的速度控制 . 6 垂架式中心传动吸泥机、刮泥机 14 60 外缘刮板端 13 7 周边传动吸泥、刮泥机 14 100 外缘刮板端 13 8 机械搅拌澄清池刮泥机 圆形 36 715 物线 机械搅拌澄清池 最外缘刮板端 点 : 排泥彻底缺点 :(1)水下传动部件的检修较困难 .(2) 销齿磨损 ， 不易察觉 . 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 4 续表 1 钢索牵引刮泥机 矩形圆形 40 4 34 23 23 12 1 936 2832 2752 2872 5081 2880 40 所以传动比 I=n/1 查阅机械设计手册 ， 取 I=31 查阅实用机械设计手册初选 ： 动载荷系数1 1K， 当涡轮圆周速度2 3/v m s时1 1K， 反之取 合质量系数2 1K ， 取值范围 小时载荷率系数3 ； 环境温度系数4 （由表 工作情况系数5 1K（由表 ； 风扇系数6 ， （由图 ； 综上 ， 载荷系数载荷系数1 2 3 4 5 6 0 . 8 4K K K K K K K 。 算和校核 由题意知 ： 使用寿命 10年 ， 每年工作 300天 ， 每天工作 16小时 ， 每小时载荷时间为 15分钟 应力循环次数 ： N=602n t =710 ， 查阅机械传动设计第四卷图 查得 以估算的蜗轮圆周速度 确定采用浸油润滑 ， 查得润滑速度影 响系数 许用接触应力 ： = H b p s =150 =115 N 710 时涡轮材料的许用接触应力见表 滑动速度影响系数 ， 又图 侵油润滑曲线 ) 寿命系数 ， 由 N=710 查图 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 21 21 9550 = ： 传动效率取 项目 代号 公式 计算结果 轴相角 90 o 蜗杆的直径系数 q 111ta 10 变位系说 20 . 5 ( )a a 取值（ 1 ） 中心距 a 1 2 211( ) ( 2 )22a d d m z q 180(模 数 m 222Am 10(蜗杆头数 1z 涡轮齿数 2z 61 传动比 i 21zi z 杆、涡轮分度圆直径 1d 1d 50 2d 22d z m 305 蜗杆、涡轮节圆直径 1d 1 ( 2 )d m q 55 2d 22d z m 305 蜗杆分度圆导程角 r 1q 111836 蜗杆、涡轮齿顶高 111 5 22 2 2()a a ah m h m h 杆、涡轮齿根高 111()m h c 6 221()m h c 11 蜗杆、涡轮齿顶圆直径 11 1 12d m h 60 22 2 222d m h m 320 蜗杆、涡轮齿根圆直径 11 1 22 ( )d h c m 38 22 2 2 22 2 ( ) 2f a ad d h d h c m m 298 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 22 涡轮宽度 2b 210.7 61 蜗杆螺纹长度 1b 12(1 2 . 5 0 . 1 )b z m 大于 核 H=21151502 5 1 5 0 1 5 2 . 30 . 3 0 5 0 . 0 5 5 =78 88 齿根弯曲强度计算 ： a 设计公式 ： 2321 26000 () Ym d m ，蜗轮复合齿形系数 ， 按22 3及变位系数 图 2似求得 F 为蜗轮齿根许用应力按下式计算 ： F= F 其中 F为 06 时的轮缘材料许用弯曲应力 ， 蜗轮材料及 07 时的许用接触应力 H ，蜗轮材料及 06 时的许用弯曲应力 F ，查表取 F=35 ， 查得 计算得 ： 所以满足要求 b 验算公式 ： 212666 () S K K Y Y M P ad d m ，Y为导程角系数 ， 用公式 Y=1算得 2 8 3 5F 满足设计要求 ： 蜗轮轮齿弯曲强度计算 F 2222 2 1 4 8 8 0 04 3 0 8 5 2 F F= = 0 动立轴的设计与计算 的概述 作为回转运动的零件都要装在轴上来实现其回转 ， 大多数轴起着转矩的作用 ， 根据轴的承载情况可分为转轴、心轴和传动轴类 。 刮泥机传动立轴主要用于传动力矩 ， 属于传动轴 。 的材料 轴的材料主要采用碳素钢和合金钢 。 碳素钢比合金钢价廉 ， 对应 力集中的敏感较小 ，徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 23 所以广泛应用 。 常用的碳素钢有 30 50 钢 ， 最常用的是 45 钢 。 为保证其力学性能 ， 应进行调质或正火处理 。 刮泥机的传动立轴采用 45 钢 。 的强度计算 轴的强度主要有三种方法 ： 许用切应力计算；许用弯曲应力的计算；安全系数计算 。 许用切应力的计算只需知道转矩的大小 ， 方法简便 ， 但计算精度较低 。 它主要用于下列情况 1）传递以转矩为主的传动轴； 2）初步估算轴径以便进行结构设计； 3）不重要的轴 。 弯矩的影响 ， 可在计算中适当降低许用应力 。 许多弯曲应力的计算必须先知道作用力的大小和作用点的位置、轴 承跨距、各段轴径等参数 。 为此 ， 常先按转矩估算轴的结构 。 设计后 ， 即可画出轴的弯矩合成图 ， 然后计算危险截面的最大弯曲应力 。 它主要用于计算一般重要的、弯矩复合的轴 ， 计算精度中等 。 安全系数校核计算也要在结构设计后进行 ， 不仅要定出轴的各段直径 ， 而且要定出过渡圆、轴配合、表面粗糙度等细节 。 它主要用于重要的轴 ， 计算精度较高 ， 但计算较复杂 ，且常需要足够的资料才能进行 。 安全系数校核计算能判断各危险截面的危险截面的安全程度 ， 从而改善各薄弱环节 ， 有利于提高轴的疲劳强度 。 刮泥传动立轴主要用于传动扭矩 ， 因此根据以上使用条件 ， 只需 进行许用切应力计算 。 受转矩 T（ 实心圆轴 ， 其切应力为 见式（ 。 639 1 0 /0 式（ 式中 W 轴的抗扭截面系数 ， 3 P 轴传递的功率 n 轴的转速 ， r/ 许用切应力 。 的刚度计算 轴受载荷以后要发生弯曲和扭转变形 ， 如果变形过大 ， 会影响轴上零件正常工作 。例如 ， 若车床丝杆扭角过大 ， 会影响车刀进给 ， 降低加工精度；发动机的凸轮轴扭转角过大 ， 会影响气阀开关时间 ， 镗床的主轴或磨床的传动轴如扭转角过大 ， 将会引起扭转振动 ，影响工件的精度和光洁度 。 所以 ， 要限制一些轴的扭转变形 。 轴的变形有三种 ： 绕度、转角、和扭角 。 在各种机器中对轴的刚度要求不一致 。 刮 泥机的传动立轴在传动过程中要保证扭角 。 受转矩 T（ 用 ， 其扭角 ， 由此可得单位轴长扭角为 见式（ L 式（ 式中 L 轴受转矩作用长度； 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 24 轴截面的极惯性矩； G 轴材料的切变模量 。 泥机传动立轴的计算 刮泥机传动立轴采用 45 号钢 ， 并采用实心轴 。 1）按扭转强度计算 ， 可有公式得 31 7 d d 最小轴径（ M 轴所传递的扭矩（ 许用扭转剪应力 。 根据表查得 30； 有公式 N=9550得 M 4630 d3 0 92 2）按扭转刚度计算31 6 d 最小轴径（ M 轴所传递的扭矩（ 许用扭转角（ m ） 。 根据表查得 m ）； M 4630 入数 据得4 46301 6 1 122 根据以上计算可得 ： 采用 45 钢的传动立轴轴径选 130 3） 对传动立轴进行校核 强度校核T 其中 36D ， T=M， 代入数据得T 34630 = ， 刚度校核 ， 其中 432p ， G 80 代入数据得 944 6 3 0 3 2 5 7 . 38 0 1 0 3 . 1 4 0 . 1 3 m ） 。 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 25 4 中心传动刮泥机电气控制系统硬件软件部分的设计 悬挂式中心传动刮泥机的电气控制系统的设计方案由两部分组成 ， 一部分为电气控制系统的硬件设计 ， 也就是 机型的确定；另一部分是电气控
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