普通辐流式沉淀池的设计

1、XIAMEN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY?环保设备设计及应用?课程设计题目：普通辐流式沉淀池的设计学院：环境科学与工程学院年级专业：12-环保设备班姓名：陈艳云、洪小云、庄煜倩学号：03、06、54二O五年六月十日目录设计任务及要求错误 !未定义书签.1 普通辐流式沉淀池简介错误 ! 未定义书签2 沉淀池根本参数计算 错误 ! 未定义书签. 设计参数要求 错误! 未定义书签. 根本参数计算 错误 ! 未定义书签. 中央进水管的计算 错误! 未定义书签 出水堰的计算 错误! 未定义书签. 扩散筒 错误! 未定义书签.3 驱动机构设计错误 ! 未定义书签.传动装置的选择错误!

2、 未定义书签驱动机构选择 错误! 未定义书签. 传动轴计算 错误! 未定义书签. 齿轮的设计 错误! 未定义书签.4 中央传动竖架设计错误 ! 未定义书签.中央传动竖架结构 错误! 未定义书签 5 刮臂和刮板设计 错误 ! 未定义书签. 刮板 错误! 未定义书签.6 设计小结 错误 ! 未定义书签.7 小组分工 错误 ! 未定义书签. 参考文献 错误 ! 未定义书签. 成绩评定 错误 ! 未定义书签.附件 错 误 !未定义书签.设计任务及要求设计普通辐流式沉淀池,在设计过程中熟悉和掌握辐流式沉淀池的工作原理及 过程.根据设计任务拟订总体设计方案；按工作状态分析、计算和确定零部件的型号或 主要尺

3、寸；考虑安装、使用维护等问题进行结构设计； 绘制整体装配图和零部件 工作图；编写设计计算说明书等.每小组学生应完成：A. 整体装配图1张A3号；B. 零部件工作图不少于3张；C. 设计说明书1份,不少于6000字.1普通辐流式沉淀池简介普通辐流式沉淀池呈圆形或正方形,直径或边长一般为660m,最大可达100 m,中央深度为,周边深度,污水从辐流式沉淀池的中央进入,由于直 径比深度大得多,水流呈辐射状向周边流动,沉淀后的污水由四周的集水槽排出. 由于是辐射状流动,水流过水断面逐渐增大,而流速逐渐减小.普通辐流式沉淀池大多采用机械排泥尤其是当池径大于 20m时,将全池沉 积污泥收集到中央污泥斗,再

4、借静水压力或污泥泵排出.刮泥机一般为桁架结构, 绕池中央转动,刮泥刀安装在桁架上,可中央驱动或周边驱动.下列图为中央进水周边出水机械排泥的普通辐流式沉淀池.池中央处设中央管,污水从池底进入中央管,在中央管周围常有用穿孔板围成的流入区使污水能沿圆周 方向均匀分布.为阻挡漂浮物,出水堰前端可加设挡板及浮渣收集与排出装置.1-工作桥；2-刮臂；3刮板；4-刮板；5-导流筒；6-中央进水管；7-摆线针轮减速 机；8-蜗轮蜗杆减速器；9-滚动轴承式旋转支承；10-扩散筒；11冲心竖架；12- 水下轴承；13扌敝渣板；14-排渣斗序号部件名称数量材料备注1溢流堰及排渣斗1套主件不锈钢密度流板碳钢2中央驱动

5、装置1套碳钢3电气装置1套碳钢喷塑4钢梁及中央平台1套碳钢走道桥热浸锌5稳流筒 distributen flow tube1套碳钢6进水柱 in fall colu mn1套碳钢7驱动架 driving frame1套碳钢8刮浮渣装置 skimming2套 device支架碳钢刮板 不锈钢边缘刮板氟橡 胶9刮泥桁架sludge rake2套桁架碳钢刮刀不锈钢10小刮泥架small scraping2套 frame支架碳钢刮刀不锈钢11冲水阀 rushing water valve1 套不锈钢阀体橡胶12紧固件1套水下不锈钢其余碳钢为了防止中央配水时的径向流速过高造成短路而影响沉淀的效果,一般在

6、中心进水配水管外设置导流筒改变出水流向,导流筒的水平截面积为水池横截面的 3%.池径大于21m时,还需在中央进水柱管的出水口外周加置扩散筒,使出水 在导流筒内先形成水平切向流,然后再变成缓慢下降的旋流.下列图为扩散筒的结 构,扩散管为中央柱管的同心套筒,扩散筒的环面积略大于中央柱管的断面积, 筒体高度比中央柱管的矩形出水口长度长出100mm,筒体下端为封板,封板的位置略低于中央柱管的出流口,然后在扩散筒体上相应开设8个纵向长槽口,沿 槽口设置导流板,使原水污水从扩散筒流出后,沿切线方向旋流,以此改善 沉淀效果.1扩散筒；2-支撑；3-封板；4-进水柱管2沉淀池根本参数计算设计参数要求设计参数：

7、最大设计流量Qmax为1800 m h,池的个数n为2,外表负荷q0为1.6m3; m2 h,设计人口 N为34万,污泥沉淀时间t为2h,污泥在斗内贮存时间T为4h.根本参数计算(1) 每个沉淀池的外表积和池径AQmaxnq.1800 2562.5m2 1.6D不26.76m取 27m(2)沉淀池有效水深和有效容积,校验径深比,沉淀时间为2hh2qot1.6 23.2 mV1A1h2562.533.21800 mD278.4校验结果介于6到12之间,符合要求.h23.2(3)沉淀池总高度污泥产率S 0.5L人d,污泥在斗内贮存时间4h污泥斗所需容积1000n0.5 340000 41000 2

8、 2414.17m3r1 取 2m,r2取 1m,取60° 那么污泥斗高度 h5r1 r2 tan2 1.3 1.73m,取坡底落差h4R r10.0613.5 20.06 0.7m污泥斗容积V1守r122 r223.14 1.822 2 1313.19m3池底可贮存污泥的体积勺4 r； r1R R233.14 0.7 22 27 13.523156.24m33沉淀池共可贮存的污泥体积为 V V2 169.43m3,大于W1,符合要求.沉淀池总高度 H h h2 h3 h4 h50.3 3.2 0.4 0.7 1.87.4m其中h1为沉淀池超高,取h3为缓冲层高度,与刮泥机有关,可采

9、用.中央进水管的计算管内流速取v1 1m/s,出管流速v2 0.8 m/s出流面积 A2 Qmax9000.31m2V23600 0.8设置6个出水孔,每个出水孔面积A 0310.05m26按长：宽=:1,确定尺寸那么出水孔长为,宽为,在中央进水管上等间隔均匀分布导流筒的深度为池深的一半,h h2 2导流筒的面积按沉淀池面积的3%设计,那么导流筒的直径ff4Ai 3%, cDo ( 4.6m出水堰的计算采用正三角形出水堰,堰上水头Hw为5cm,三角堰的角度为9,那么H过流堰宽 B 2叫 0.06m tan 600流量系数Cd=,那么单堰过堰流量q1 8Cd 2gtan H；5 4.95 10

10、4m3/s 152沉淀池应布置的出水堰总数Qmaxq505个3600 4.95 10900出水总线长LD 3.14 27 84.78m出水堰总长 L' =BN 2 0.06 505 60.6m相邻出水堰的堰顶间距 b= ( L-L) /N= 84.78 60.60.05m505环形集水渠宽.扩散筒池的直径D>21m,还需在中央进水柱管的出水口外周加置扩散筒3驱动机构设计传动装置的选择(1)由于所设计的辐流式沉淀池的池体直径为 27m,因此选择外啮合式的传动 装置较为适合.其主要由户外式电动机直联的立式摆线减速机、联轴器、齿轮 及带外齿圈的滚动轴承式旋转支承等组成.如下列图所示(见

11、下一页)：1摆线减速机；2 链条联轴器；3平安销；4-传动轴；5轴承座；6小齿 轮；7-外啮合滚动轴承式旋转支承；8-中央旋转竖架工作桥为半桥式钢结构,桥脚的一端架在池壁顶上,另一端固定在中央支柱的平 台上.立式摆线减速机安装在工作桥上,带外齿圈的滚动轴承式旋转支承回转 支承安装在中央支柱的平台上,使减速机出轴的小齿轮与外齿圈保持啮合位置.2刮泥功率的计算查表取刮泥机刮臂臂端的线速度 v 4.0m/mi n刮臂直径：D1 D 127 126 m那么刮泥机刮臂旋转速度nvTR0.049r/min213刮臂驱动转矩 Mn 0.25(D 1)2K 0.25 (27 1)2 447 75543 N m

12、那么刮泥功率为P 皿75543 O.049o.388kw95509550驱动机构选择1总传动比的计算一般情况下,电动机的额定转速在 750-1500r/min较为适宜,暂取电动机额定转速N=1400r/min,那么总传动比i为i N 140028571n 0.0492立式摆线减速机的选择由于总传动比的数值很大,因此选择立式三级摆线减速机比拟适宜.查阅文献【1】取减速机的传动比i减=25585,输入功率4kW,那么其型号选择为：BLSD-1953-2558543 35 17 -4kW,输出轴的需用转矩为5000 N m.3回转支承的选择根据徐州海林回转支承提供的回转支承系列产品介绍书,即文献【3

13、】,综合考虑选择单排四点接触球式回转支承01系列,确定型号为,其外齿轮主要参数：齿数 z293,模数m 5 mm,齿宽d 50 mm,齿顶圆直径D*475 mm.回转支承外型尺寸 D=448mm, d=262mm, H=70mm；安装尺寸 D1412mm,D2298mm,L=32mm结构尺寸 D3356 mm,d1354mm,H1 60mm,h=10mm4分配传动比总传动比i 28571,减速机传动比i减=25585那么小齿轮与回转支承间的传动比齿十蠶九15联轴器的选择查阅文献【2】,选择链条联轴器,型号 GL9,公称直径1600N m,许用 转速为400 r/min.6电动机的选择查阅资料得

14、立式三级摆线减速机的传动效率减=90 %,齿轮传动效率齿=98%,联轴器传动效率 联轴器=98%那么总传动效率减齿联轴器=90% 98% 98%=86.436%那么电动机所需功率P总=P0.3880.449 kW86.436%查阅文献【2】选择电动机的型号：YS8014其主要参数：电动机额定功率Fd 550 W,转速 n,1400 r/min.传动轴计算轴1:电动机与立式三级摆线减速机之间的传动轴；轴2;立式三级摆线减速机与小齿轮之间的传动轴；轴3:小齿轮与回转支承之间的传动轴.各传动轴转速nn1n,1400 r/min1400,.n?一=0.055 r/mini减25585n20.055,.

15、“3-=0.05 r/mini齿1.1各传动轴功率PP巳0.55 kWP减联轴器=0.55 90% 98%=0.4851 kWP2齿=0.485198%=0.475 kW各传动轴转矩T9550 P 9550 0.55T113.752 N mn1400T2 T1 减 联轴器 i减=3.752 90% 98% 25585=84667.519 N mT3 T2 齿 i齿=84667.519 98% 1.1=91271.585 N m齿轮的设计齿轮的选择选用直齿圆柱齿轮,开式传动； 精度等级7级,材料45号钢,调质处理；查阅文献【4】表11-1可得齿轮的接触疲劳极限Him 560MPa,齿轮的弯曲疲劳

16、极限FE 440 MPa.齿数确实定该齿轮与带有外齿圈的单排四点接触球式回转支承配对,回转支承外齿的齿数z293,模数m 5mm,暂取齿数比u i齿=1.1设小齿轮的齿数为z1,那么z9385u 1.1那么齿数比u全931.09Z185齿轮根本尺寸的计算按齿面接触强度设计a. 查阅文献【4】表11-3取载荷系数Kt 1.2,查表11-6取齿宽系数d 0.4 ；b. 小齿轮传递转矩为减速器输出许用转矩为 T =5000 N mc. 查表11-4,取材料的弹性影响系数Ze 188.0 ；d. 查表11-5,取最小平安系数Sh min 1.0,那么许用接触应力H limSh5601.0560 MPa

17、e.试算小齿轮分度圆直径：对于标准齿轮,区域系数Zh 2.5,那么2 1.2 5000 1030.4f.齿轮的圆周速度v1.09 11.092188.0 2.5560343mmg.齿宽bd1tn260 1000343 0.05560 10009.88 10 4m/s ；d d1t 0.4 343 137.2 mm ；h. 模数 mt虫 343 4.04 mmZ|85齿高 h 2.25mt 2.25 4.049.09 mmb 1372齿宽与齿咼比15.09h 9.09i. 计算载荷系数根据v 9.88 10 4m/s , 7级精度,查阅文献【5】图10-8取动载荷数Kv 1.05,查阅文献【4】

18、表11-3取K h Kf 1查阅文献【5】表10-4,用插值法求齿向载荷分布系数 Kh160 120137.2 1201.216 1.207Kh1.207那么 Kh 1.211查阅文献【5】表10-2取使用系数Ka 1.00由 b 15.09,Kh 1.211,查图 10-13 得 Kf1.211h那么载荷系数 K KaKvKh Kh 1.00 1.05 1 1.2111.272按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,那么d1 d1t 3343 彳1；2 349.73mmj. 计算模数 m 色 349.734.11 mmz1852)按齿根弯曲强度设计a. 应力循环次数的计算小齿轮的工作寿命15年

19、,无障碍工作时间8000小时,那么5N 60njLh 60 0.055 1 (15 8000)3.96 10b. 查阅文献【5】图10-18取弯曲疲劳寿命系数Kfn 1.7c. 计算弯曲疲劳许用应力查阅文献【4】表11-5,取弯曲疲劳平安系数Sf 1.25那么F十晋5984 MPad.载荷系数的计算K KaKvKf Kf1.00 1.05 1 1.2111.272e. 查阅文献【5】表10-5取齿形系数YFa 2.21,应力校正系数1.775f. 设计计算|2KtT YSaYFa 丿2 1.272 5000 10 1.775 2.21“m 312 sa Fa 3.23.07mmd z1F 0.

20、4 85598.4比照以上结果,由齿面接触疲劳计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,由于齿轮模数 m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载水平,可取由 弯曲强度算得的模数.根据回转支承的模数m=5,取小齿轮模数与回转支承的模 数相同,既满足于齿面接触疲劳强度,又满足齿根弯曲疲劳强度.齿轮的根本尺寸分度圆直径d1 z1 m 85 5425 mm中央距aZiz2 m285 935445 mm2齿宽 b d d10.4 425 170 mm4中央传动竖架设计中央传动竖架结构竖架的上端连接在回转支承的齿圈上,下端装刮臂,并设滑动轴承作径向支承, 刮板固定在刮泥架底弦上.中央竖架设计为截面为正方形

21、的框架结构.中央竖架与外齿圈连接构造见下一页：1, 3-螺钉；2-回转支承；4-固定基座；5-旋转支座；6-中央传动竖架；7-根底螺 栓为保持旋转时的平稳,在垂架的下端安装4个轴瓦式滑动轴承,沿中央进水柱管 外圆的环圈滑动,以保证中央传动竖架的传动精度.5刮臂和刮板设计刮臂承受刮泥阻力和刮臂、刮板等自重的作用.本设计采用悬臂式的刮臂桁架, 因此刮臂桁架承受水平方向由刮泥阻力产生的力矩, 同时承受竖直方向由自重引 起的弯矩.刮板0吸泥机和刮泥机是排泥设备中最主要的两种设备.本设计采用刮泥设备,刮泥机 是利用机械传动收集底泥.沉淀池的集泥槽位于水池中央,当刮板旋转时,刮板 a b、c、d各点触及沉

22、淀污泥后,使污泥受到刮板法向的推力和沿刮板的摩擦 力作用向水池中央移动.本设计为中央进水的沉淀池,刮板的形状设计成对数螺 旋线.此外,对数螺旋线是一条变曲率曲线,刮板制造比拟困难,因此在设计中 简化成直线刮板的形式,刮板与刮臂中央线的夹角为 45.,相互平行排列.刮泥板简图本设计采用的是垂架式中央传动刮泥机,为双刮臂式,设置刮板从距池边开始. 池子的直径为27m,每个刮臂上设有14个刮板,刮板每间隔均匀分布.由于邻 近的刮板在刮臂轴心线上的投影彼此重叠,而且重叠度为刮板长度投影的10%15%, 般为150mm 250mm.所以刮泥板的长度为：Lmin0.150.15 J20.7mLmax0.2

23、50.121.8m2又由于刮板长度随桁架结构形式而变, 由池边向中央布置,长度逐渐增大,所以第一块刮板设计长度为,第二,三,四十三,十四块刮板设计长度分别为,且最后一块刮板的末端伸出中央集泥槽的外o6设计小结课程设计的时间过得快,也许是已经大三了,以前做过几次课设,所以这次做起 来感觉轻松多了,还记得大一时也是做设备,可那时候什么都不会,搞得焦头烂 额,还为了完成CAD画图熬夜到很晚.这次课程设计在安排在测试之前.我们 除了做课设之外还要准备期末考,感觉每天都很忙.但我们的共同努力下,还提 前完成了.这次课程设计我做的是沉淀池的设计计算, 由于课上老师教过,所以 做起来比拟轻松.感觉以前如果每

24、节课都能认真听讲,其实还是能学到不少东西 的.课程设计虽然比拟幸苦,但是我觉得还是很有意义的,可以让我们更加主动 自觉的去看资料,从中学到平常不会接触到的东西,对设备有一个更加深入和细 致的了解.同时也可以锻炼 CAD画图水平,一举多得.陈艳云此次课程设计我负责的是驱动装置设计这一局部,通过这次的设计计算,使我对驱动装置有了一定的熟悉.同时,零件图的绘制让我有点生疏的CAD绘图又变得熟练起来了.当然,设计一开始我是无从下手的,通过向老师请教、同学间讨 论以及翻看各种资料,才有了思路.但是设计计算并不是一次就能成功的, 是需 要不断的进行选择进行屡次计算才能找到最适宜的,想必这就是设计的魅力所在

25、 吧,在不断的探索当中找到最好的. 在此次查找资料的过程中,我有和相关的企 业进行一些交流,时间虽短,但还是能从中学到课本上所学不到的知识, 非常感 谢他们提供的减速机及回转支承产品书以及对我的耐心解答. 这次设计的缺乏点 在于传动装置的选取,选择内啮合式的传动装置有可能会更好一些. 最后,非常 感谢老师对我的耐心解答和小伙伴的帮助.洪小云这次课程设计虽然只有两周的时间, 不过我却觉得收获很大.辐流式沉淀池对于 学环境工程的人来说并不陌生,但是我们这次比拟偏向机械设备的设计, 我是负 责中央传动架和刮臂及刮泥板的设计.刚开始接触这两局部的计算时,只能用懵 掉两个字来形容,那时候我还分不清哪个是刮臂、 刮板