φ30米周邊傳動濃縮機的畢業(yè)論文

1、. . . . 本 科 畢 業(yè) 論 文（設 計）選煤廠周邊傳動濃縮機的設計39 / 47摘 要近年來隨著生活水平的提高，城市生活污水和工業(yè)廢水的排放量也逐年遞增。解決城市水污染的根本出路在于建設城市污水處理廠。我國在城市污水處理廠建設方面成績卓越。沉淀池作為污水處理廠的常規(guī)水處理構筑物，在水處理廠中發(fā)揮重要的作用。而作為水處理中最基本方法的沉淀法，在水處理的不同階段都發(fā)揮著重要的作用。濃縮設備在選礦廠一般用于過濾之前的精礦濃縮或尾礦脫水，還可廣泛用于煤炭、化工、建材以與水源和污水處理等工業(yè)中含固料漿液的濃縮和凈化。濃縮機主要由圓形濃縮池和耙式刮泥機兩大部分組成，濃縮池里懸浮于礦漿中的固體顆粒在

2、重力作用下沉降，上部則成為澄清水，使固液得以分離，沉積于濃縮池底部的礦泥由耙式刮泥機連續(xù)地刮集到池底中心排礦口排出，而澄清水則由濃縮池上沿溢出。耙式濃縮機通?？煞譃橹行膫鲃邮胶椭苓厒鲃邮絻纱箢悾瑯嬙齑笾乱粯?，都是由池體、耙架、傳動裝置、給料裝置、排料裝置、安全信號和耙架提升裝置組成。濃縮機機主要有周邊傳動式、中心傳動式、矩形平流池桁車式、鏈傳動式等。它是排泥機械中的一種常見設備，它是沉淀池不可缺少的設備。本設計研究的刮泥機為周邊傳動式。關鍵詞：濃縮機；周邊傳動；功率計算；整體設計；選煤廠；尾礦脫水Coal Preparation Plant 30 m rubber tire periphera

3、l drive concentrator designAbstractWith theimprovement of living standardsinrecentyears, municipal sewageand industrial wastewateris emissionsevery year.The fundamental way tosolvetheurbanwater pollutionistheconstruction of urban sewagetreatment plant. China'sremarkable achievementintheconstruct

4、ionofurban sewage treatment plants is excellent. Asaconventionalsewagetreatment plants,water treatmentstructures, settling ponds, play an important roleinwater treatment plants. Precipitationasthe most basicmethodofthewater treatment, have playedan important roleat different stages. Enrichment equip

5、mentgenerally usedin theconcentratortoconcentrateortailingsdewateringprior tofiltration, canbewidely used inslurrycontainingsolid materialinthecoal, chemicals, building materials, and water and wastewatertreatmentindustryconcentrationand purification.Concentrator composedbytwo partsofthecircularthic

6、kener andrakescraper, concentratedpool ofsuspendedsolid particlesintheslurryby gravitysedimentation, the upper part oftheclarified water, sothatthesolid-liquidcan be separatedanddeposited inconcentratedpoolofslimeatthebottomofrakemud scraperforscrapingsettothebottomcenterdischargeport of discharge,

7、while the clarified waterfromconcentratedpoolalong theoverflow. Rakethickenerisusuallydividedintoacentral transmissiontypeand the surroundingtransmissiontwo categories, roughly the sameconstruct, fromthecell body, rakeframe, gear, feeding devices, nestingdevices, safety signals, andharrowframeliftin

8、g devicecomposition.Concentrator machinesare mainlyperipheral-drive, center drivetype, rectangulartheadvectionpooltrusscartype, chaindrivetype. It isa commondeviceinthemudmachinery, it isthesedimentation tanksindispensableequipment. Thescrapermachineofthisdesign studyis foraperipheraldrive type.Key

9、Words：Thickener; Peripheral transmission; Power calculation; Coal Preparation Plant; Tailings Dewatering目 錄摘要IAbstractII一、概述1（一）濃縮機與其分類1（二）濃縮機的工作過程（原理）2（三）國外濃縮機的發(fā)展趨勢2（四）周邊傳動濃縮機2（五）課題研究的意義3二、周邊傳動濃縮機總體設計4（一）本設計課題濃縮機的設計參數(shù)4（二）濃縮機的總體構成51全跨式52半跨式53中心旋轉支座74撇渣機構與刮板布置75支架和集電裝置8（三）傳動動力系統(tǒng)的構成91工作驅動原理簡析92傳動機構各部分

10、的組成9三、濃縮機功率計算與電機選用10（一）確定污泥濃縮機刮板外緣線速度10（二）傳動裝置設計的要求11（三）確定周邊傳動濃縮機的驅動功率121中心軸承旋轉阻力F1與功率N1計算122周邊滾輪行駛阻力F2與功率N2計算133刮泥阻力與刮泥功率計算134總驅動功率的計算確定13四、開式齒輪傳動設計14（一）按齒根彎曲強度初算齒輪模數(shù)m14（二）齒輪幾何尺寸的計算15（三）齒面接觸強度的校核計算16（四） 開式對滾齒輪齒輪軸的設計181輸入軸182輸出軸25（五） 滾動軸承的選擇和計算331輸入軸332輸出軸34（六） 鍵聯(lián)接的計算35（七） 聯(lián)軸器的設計361聯(lián)軸器的分類362選擇應考慮的問題

11、373聯(lián)軸器的選擇37六、電動機控制系統(tǒng)39結論41參考文獻42一、概述（1） 濃縮機與其分類由于舉國環(huán)保意識的提高和環(huán)保法制、標準的逐步完善和健全，以與國民經(jīng)濟高速發(fā)展，使得水處理和選礦的關鍵設備濃縮機更廣泛地應用于冶金、市政、石化、電力、礦山、機械等行業(yè)，而且出現(xiàn)逐年遞增的趨勢。為了將以液體為主要成分的懸浮液進行經(jīng)濟有效的分離，通常情況下，首先對其進行濃縮處理，以提高液體中固體物的濃度。隨著礦業(yè)的發(fā)展，選礦廠濃縮脫水工作量愈來愈大，國外出現(xiàn)了各種類型的濃縮機，以適應不同選礦工藝的具體要求，實現(xiàn)從傳統(tǒng)濃縮機向深錐濃縮機再向新型濃縮機的轉變?，F(xiàn)代濃縮機以傳統(tǒng)濃縮機為基礎，以新型濃縮機為方向，不

12、斷優(yōu)化結構、性能，系統(tǒng)規(guī)格逐步完善，向著高性能、高處理量和自動化程度高的方向發(fā)展。濃縮機主要由圓形濃縮池和耙式刮泥機兩大部分組成，濃縮池里懸浮于礦漿中的固體顆粒在重力作用下沉降，上部則成為澄清水，使固液得以分離，沉積于濃縮池底部的礦泥由耙式刮泥機連續(xù)地刮集到池底中心排礦口排出，而澄清水則由濃縮池上沿溢出。耙式濃縮機通?？煞譃橹行膫鲃邮胶椭苓厒鲃邮絻纱箢?，構造大致一樣，都是由池體、耙架、傳動裝置、給料裝置、排料裝置、安全信號和耙架提升裝置組成。濃縮機安裝在沉淀池（圓形、少數(shù)方形）上，將沉淀在下部的泥漿刮集一起排出（一般在中心）處理。通過沉淀池上部邊緣的集油（渣）槽將浮渣和油刮集在一起排走處理,而

13、上部的澄清水通過溢流堰排出處理。濃縮機的池體一般可用水泥制成，小型號的可用鋼板焊制，為了便于運輸物料，底部有的傾角；與池底距離最近的是耙架，耙架下有刮板；濃縮機的給料一般是先由給料溜槽把礦漿給入池中的中心受料筒，而后再向四周輻射；礦漿中的固體顆粒逐漸濃縮沉降到底部，并由耙架下的刮板刮入池底中心的圓錐形卸料斗中，在用沙泵排出；池體的上部周邊沒有環(huán)形溢流槽，最終的澄清水由環(huán)形溢流槽排出；當給料量過多或沉淀物濃度過大時，安全裝置發(fā)出信號，通過人工手動或自動提怕裝置將耙架提起，以免燒壞電機或損壞機件?，F(xiàn)在用于沉淀池上的濃縮機種類繁多，從動力驅動方式歸類大概有兩種：一種是周邊傳動濃縮機；一種是中心傳動濃

14、縮機。在選擇濃縮機時，一般應根據(jù)給料量、給料量粒度的組成、物料沉降速度、給料和排料的固液比、礦漿與泡沫的黏度、浮選藥劑和絮凝藥劑的類型、礦漿溫度等因素來確定其規(guī)格和類型。給料量較小時一般選用中心傳動式濃縮機，給料量較大時則選用周邊傳動式濃縮機，物料密度小可用輥輪式，反之以齒條式為宜。在廠地小和寒冷地區(qū)濃縮機設于室時，可選用高效濃縮機，但要考慮到絮凝劑的效果與其對下面工序的影響。既要滿足下段作業(yè)對精礦或中礦含水量的要求，又要嚴格控制和減少隨溢流流失的金屬量與溢流水的濁度。應盡量通過生產(chǎn)性實驗或模擬實驗確定所需濃縮機面積，并據(jù)此選用合適的濃縮機。在準確掌握被濃縮礦漿特性的情況下，可參照處理類似礦石

15、選礦廠的生產(chǎn)指標選用相應的濃縮機。（二）濃縮機的工作過程（原理）濃縮機主要由傳動裝置、穩(wěn)流筒、橋架、短耙、長耙、中心部分、集電裝置、電氣控制系統(tǒng)等組成，由傳動裝置帶動作周邊回轉運動，將池底的污泥刮集到池中心，經(jīng)集泥槽排到池外，澄清水經(jīng)溢流堰排到池外。其工作原理為：含有細粒物體的料漿或污水，經(jīng)槽架給入濃縮池的中心部位穩(wěn)流筒，漿料以均勻分散輻射狀向周邊或方形池另一邊向另一邊緩慢擴散流動，在漫游擴散過程中料漿或污水中的固體顆粒借自重和絮凝作用陸續(xù)沉降。 最初由于濃度較低，顆?；旧献鲎杂沙两登宜俣容^快；繼而沉入濃集帶，沉速較慢：最后，沉到最下部的沉積帶，也是濃度較高的壓縮區(qū)，水分由沉降顆粒的間隙間不

16、斷析出。在耙架連續(xù)回轉時，耙齒將沉積物沿池底的錐形坡面逐級推向池底的中心處，最后由池底的排料口排出。耙齒推進沉積物時，也是刮板對沉積物的一個濃縮過程，這也大大加強了沉積物的析水作用，因為從排料口排除的是經(jīng)過濃縮的漿料或污泥。而池子的上部是澄清帶，澄清水從池邊的溢流堰排出。以上構成濃縮機工作的全過程。（三）國外濃縮機的發(fā)展趨勢在國外工業(yè)發(fā)達國家采用的大中型濃縮機，無論是美國出口到我國30m以上大型選礦濃縮機還是德國柏林污水廠50m濃縮機基本都是周邊傳動提耙濃縮機（中心傳動很少），運行可靠。特別是用于礦山，十幾年仍運行正常，可靠、效率高。國大部分專業(yè)人士都認為周邊傳動濃縮機是主流和發(fā)展方向，全心致

17、力于解決周邊傳動濃縮機應用中還存在的問題。近年來，將30m以上100m以下負荷較大的周邊傳動濃縮機陸續(xù)改動中心部分、傳動裝置與集電裝置，如寶鋼不銹鋼公司30m周邊傳動濃縮機，鐵煤集團大興礦30m周邊傳動濃縮機都進行了技術改造，多年來運行效果良好。正是在這個基礎上，周邊傳動系列濃縮機逐步完善發(fā)展。（四）周邊傳動濃縮機周邊傳動式濃縮機，是選煤廠處理煤泥水、實現(xiàn)洗水閉路循環(huán)主要設備. 周邊傳動濃縮機主要由耙架、槽架、中心支架、集電裝置、傳動裝置等組成，它的傳動裝置是把電動機的運動和動力傳遞給掛著耙子的桁架，使桁架在池子圍繞中心均勻地旋轉。周邊傳動整個傳動系統(tǒng)較為簡單、運行可靠、費用低，但是周邊傳動濃

18、縮機傳動機構傳動輪需要足夠的摩擦力，摩擦力不夠，易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。傳動機構的膠輪驅動是將膠輪直接與混凝土表面接觸，增大了接觸面的摩擦力，故障率低并節(jié)省維護費用，即使長時間不更換膠輪，傳動效果仍然較好。周邊傳動濃縮機的驅動動力是來自于周邊耙臂上的電機減速機驅動的膠輪與池邊軌道的摩擦力，進而帶動耙臂使耙架旋轉，由耙架上處于一定角度的刮泥板將池底高濃度污泥刮集到中心從而排走。為防止膠輪打滑，需要傳動機構附加一定的重量；電機所需電源通過池中心滑觸線來傳遞。盡管周邊傳動濃縮機存在導電結構效果不好，沒有過載保護功能，易壓耙，還有笨重齒條、軌道等問題，但運行可靠與操作維修方便，所以多年來，在不同領域很多人依然

19、堅持使用周邊傳動濃縮機。優(yōu)點主要體現(xiàn)在：a、結構簡單、運行可靠；b、傳動輪可以有多種型式，應用廣泛；c、適用于大扭矩傳動。所以雖然近年中心傳動濃縮機發(fā)展勢頭很猛，但是隨著周邊傳動濃縮機的不斷完善發(fā)展，其在選礦行業(yè)大直徑濃縮池中還是占有數(shù)量上的絕對優(yōu)勢。（五）課題研究的意義作為發(fā)展中的社會主義國家，我國人民在現(xiàn)代化建設的過程中，面臨比世界其他國家更為嚴峻人口、資源和環(huán)境形勢。沉重的人口負擔，人均資源不足，環(huán)境狀況惡化，嚴重影響著黨和政府發(fā)展經(jīng)濟的宏觀決策，也影響著人民群眾生活水平的提高，成為制約我國社會主義建設的首要問題。改革開放三十多年來中國社會公眾和各級領導干部的環(huán)保意識得到大幅提高，中國的

20、社會環(huán)境、自然資源在很大程度上得到改善。但是，目前中國已經(jīng)進入工業(yè)化中期和城市化迅速發(fā)展的時期，從發(fā)達國家的經(jīng)歷來看，這是消耗資源最多，對環(huán)境破壞最大的時期。為了社會的可持續(xù)發(fā)展，中國政府提出了全面、協(xié)調、可持續(xù)發(fā)展的科學發(fā)展觀。改革開放，特別十一屆四中全會以來，我國的環(huán)境保護工作有了長足的發(fā)展。1992年聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會之后，我國率先提出了環(huán)境與發(fā)展十大對策，指定中國21世紀議程，中國環(huán)境保護行動等文件，實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略已成為國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的基本指導方針。經(jīng)過十多年的努力，在全國圍初步建立起了環(huán)境保護部門監(jiān)督管理，各有關部門分工負責的環(huán)境管理體系以與響應的環(huán)境監(jiān)測、監(jiān)理、統(tǒng)計、科研

21、、宣傳、教育體系。 到1997年，我國相繼頒布了環(huán)境保護法等6部專門的環(huán)境法律，資源保護法律9部，環(huán)境行政法規(guī)28件，環(huán)抱部門發(fā)布環(huán)境規(guī)章70余件，環(huán)境標準390項。環(huán)保已經(jīng)從主要依靠行政手段向著利用法律手段轉移。城市環(huán)境整治和工業(yè)污染防治取得了明顯成效，環(huán)境保護已經(jīng)從末端治理轉變到源頭控制。我國積極開展環(huán)境外交，參與各項重大的國際環(huán)境事務，在國際環(huán)境與發(fā)展領域中發(fā)揮月來越大的作用；簽署并批準了保護臭氧層維也納公約，聯(lián)合國氣候變化框架會議，生物多樣化公約等多項國際環(huán)境公約。每年，政府還投入了大量資金用于環(huán)境治理。其中與人民生活休戚相關的環(huán)保設備得到了極大的關注.在國環(huán)保需求的拉動下，我國環(huán)保設

22、備行業(yè)有了明顯的進步?！笆濉逼陂g，全行業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值同比增幅在15%以上，有的重點企業(yè)高達37%。其中，2006年水污染防治設備的產(chǎn)量與2005年相比增長6倍；固體廢棄物處理設備的產(chǎn)量增加了31.18%；環(huán)境監(jiān)測儀器的產(chǎn)量2006年也有了明顯回升。但是，由于國產(chǎn)環(huán)保設備與儀器儀表檔次不高，我國各行業(yè)的節(jié)能減排受到一定程度的制約。比如，國開發(fā)的污染在線監(jiān)測儀器儀表尚未完全過關，進口監(jiān)測儀器儀表又價格太貴。因此，除關鍵必要部位外，很多大型化工企業(yè)只好采用人工取樣、分析，一定程度上影響了環(huán)保技術的發(fā)展和治理水平的提高。 隨著排污總量控制的推行、污染物排放標準的加嚴和清潔生產(chǎn)的實施等，化工環(huán)保設備的性

23、能和技術需要進一步優(yōu)化，提升產(chǎn)品的檔次。質量上的缺陷、材料性能和質量的不適應，以與少數(shù)產(chǎn)品適用性不佳等，是影響化工環(huán)保設備質量穩(wěn)定的重要因素，必須加以改進提高。同時，提高高新技術產(chǎn)品比例和重大技術裝備的成套水平，推進關鍵技術創(chuàng)新，發(fā)展某些領域缺乏的技術裝備、高效低成本的環(huán)保機械產(chǎn)品，是當前和今后提高產(chǎn)品品種滿足度的重要容。某些重點環(huán)境工程的質量較差，甚至建成后不能運行，出現(xiàn)問題的原因涉與工程設計、成套能力、產(chǎn)品質量與工程管理諸多方面，同樣應引起重視。據(jù)了解，目前化工環(huán)保設備的市場需求熱點是：污水處理成套設備、再生水（中水）回用成套設備等。此外，清潔生產(chǎn)的眾多領域都將是環(huán)保設備新的發(fā)展空間。 基

24、于以上的大趨勢，我以選煤廠30米膠輪式周邊傳動濃縮機的設計作為畢業(yè)設計課題。本畢業(yè)設計是學生在教師的指導下，獨立從事機械設計工作的初步嘗試，其基本目的是培養(yǎng)學生綜合運用所學的基礎理論、專業(yè)知識、基本技能研究和處理問題的能力。本課題的設計使我們對濃縮機有了系統(tǒng)的認識，較為合理的闡述了自己的設計思路與創(chuàng)新點，我感覺自己在設計的過程中學會了不少的知識，不但溫習了曾經(jīng)學習的專業(yè)課知識，而且還學會了好多新的電子和機械方面的知識。二、 周邊傳動濃縮機總體設計（1） 本設計課題濃縮機的設計參數(shù)濃縮池直徑：30000沉淀池直壁深度：2000入料方式：中部耙架每轉時間：15分鐘提板高度：底面以上50-150mm

25、額定工作扭矩：120KN·m 電機功率：7.5KWx2（2） 濃縮機的總體構成周邊傳動刮泥機按選裝桁架結構可分為半跨式和全跨式，本次設計選用全跨式雙電機驅動。1 全跨式全跨式周邊傳動刮泥機如圖21所示，具有橫跨池徑的工作橋，橋架的兩端各有一套驅動機構，旋轉桁架為對稱的雙臂式桁架，并具有對稱的刮板布置。桁架的驅動力，主要是以驅動滾輪與鋼軌之間，或是實心橡膠輪與混凝土面之間的摩擦系數(shù)乘以驅動輪輪壓所產(chǎn)生的摩擦力確定。驅動阻力大于摩擦力時，滾輪產(chǎn)生打滑現(xiàn)象，這與行車式吸泥機所介紹的情況一樣。因此，必須注意驅動力和摩接力的關系，設計時需進行防滑驗算。如摩擦力不足時，應釆取增加壓重或采用帶齒輪

26、的滾輪在帶齒條的軌道上滾動等措施，以滿足驅動力。圖21全路式周邊傳動濃縮機總體結構1-刮板；2可動臂；3_橋架；4一旋轉支撐；5撇渣裝置2 半跨式半跨式周邊傳動刮泥機常見的有旋轉桁架式或可動臂式，如圖22和圖23所示，主要由中心旋轉支座、旋轉桁架(或可動臂)、刮板、撇渣機構、集電裝置、驅動機構與軌道等部件組成，結構比較簡單。半跨式橋架的一端與中心立柱上的旋轉支座相接，另一端安裝驅動機構和滾輪.通過傳動使?jié)L輪在池周走道平臺上作圓周運動，同時池刮板將污泥刮向池中心的集泥槽。圖2-2半跨式周邊傳動刮泥機總體結構（旋轉桁架）1 一中心旋轉支架；2_欄桿；3旋轉桁架；4驅動裝置；5刮板圖23半跨式周邊傳

27、動刮泥機(可動臂式)總體結構1 一刮臂；2可動臂；3橋架；4一旋轉支架；5撇渣裝置3 中心旋轉支座中心旋轉支座是周邊傳動刮泥機的重要部件之一，由固定支承座、轉動套、推力滾動軸承和集電環(huán)等四個部件組成，如圖24所示。中心旋轉支座安裝在兼作進水管的中心柱管平臺上，柱管大多釆用鋼筋混凝土結構。軸承主要承受軸向荷載，徑向荷載較小。但如周邊驅動滾輪的走向，偏離正常軌跡或鋼軌圓心與中心軸承不同心，在中心軸承上將產(chǎn)生嚴重的徑向力。因此，必須保證車輪的安裝精度。中心支座與旋轉桁架以鉸接的形式連接，刮泥時產(chǎn)生的扭矩作用于中心支座時即轉化為中心旋轉軸承的圓周摩擦力，因而受力條件較好，這與中心旋轉傳動刮泥機有很大不

28、同。圖24中心旋轉支座1擋圈；2旋臂；3螺釘；4一壓蓋；5_檢修孔蓋；6集電器；7-銷軸；8 防塵罩;9-推力軸承；10-蓋；11-支座4 撇渣機構與刮板布置在沉淀池中，特別是污水的初次沉淀池和二次沉淀池的液面上浮有較多的泥渣和泡沬等雜質，如果不與時撇除，會影響出水水質，因此，需要設置撇渣機構。圖2-5為撇渣機構的一例，主要是由撇渣板、排渣斗與沖洗機構等部件組成。撇渣板固定在旋轉桁架的前方，與桁架的中心線成一角度，使浮渣沿撇渣板推向池周，撇渣板高約300mm，安裝高度應有100mm的可調位置，以使撇渣板的一半露出水面。排渣斗和沖洗機構固定在池周，桁架旋轉到排渣斗的位置時，將浮渣撇入斗。與此同時

29、，設在桁架上的壓輪正好壓下沖洗閥門的扛桿，使閥門開啟，并利用沉淀池的出水，回流入斗進行沖洗，將積在斗的浮渣排出。當壓輪移過閥門的扛桿后，靠扛桿的自重將閥門重新關上。1_壓輪；2_杠桿；3_沖水閥；4_抹渣板；5_排渣斗；6_支架圖2-5撇渣機構5 支架和集電裝置濃縮機支架固定在鋼筋混凝土支柱上，耙架的一端與支架固定，另一端與傳動架相連接，并通過傳動機構上的輥輪支撐在軌道上，軌道和齒條裝設在池體的邊緣上。電動機經(jīng)減速裝置使傳動輥輪沿軌道饒池體中心回轉，從而，帶動耙架做圓周運動。物料由料槽通過支架流入濃縮池，底流濃縮物用沙泵抽出，溢流自溢流槽流出。整個耙架的重量分別支撐在支架和軌道上，支架承受耙架

30、的主要重量，并裝設有電動機的集電裝置。固定支架用預埋螺栓固定在池體中央的鋼筋混凝土上，支撐環(huán)與固定支架連接在一起，套環(huán)頂部用于支撐濃縮機上的衍架，交換套環(huán)裝在支撐套環(huán)。給入濃縮機的物料，就是流經(jīng)交換套環(huán)，從固定支架的分液口進入池體。固定支架、支撐套環(huán)和交換套環(huán)在工作過程中都是固定不動的。旋轉支架通過止推軸承支撐在固定支架上，并用軸連接耙架，工作時，由于耙架的回轉，而使旋轉支架相應地轉動。集電裝置是由電刷和集電環(huán)等主要部件組成。電源的導線通過傳動架接至電刷上，電刷固定在不動的支撐套環(huán)上，集電環(huán)則固定在旋轉支架上。耙架轉動時，通過兩者的接觸傳導，就可時敷設在傳動架上的電動機導線經(jīng)常與電源接通。如圖

31、2-6所示：圖2-6集電裝置（3） 傳動動力系統(tǒng)的構成1 工作驅動原理簡析刮泥機的傳動原理周邊傳動半橋式刮泥機在圓型沉淀池上的工作，是依靠沉淀池的混凝土平面走臺為軌道，刮泥機的支墩中心為圓心，通過刮泥機橋架一端設置的驅動機構，帶動驅動端梁底部的行走輪轉動。刮泥機驅動裝置推動工作橋沿池平面旋轉，工作橋帶動刮臂旋轉，固定于刮臂上的刮板將泥由池邊逐漸刮至池中心的集泥斗中，刮泥板曲線為對數(shù)螺旋線形，受力均勻，刮泥徹底，當池底遇有障礙物時，能自動讓祀，保護機器不受傷害。驅動裝置設有扭矩保護裝置，工作更加安全。主梁除傳統(tǒng)碳鋼制造還可以采用不銹鋼制作，使用圍廣，裝飾效果好。周邊傳動全橋式刮泥機的行走輪是鑄鋼

32、輪轂，外輪緣采用寬幅聚氨脂橡膠或其他材料，經(jīng)過加工而成。一般直徑500600mm,寬度200300mm,以13m / min的線速度作圓周運行。圖2-7為其驅動系統(tǒng)示意圖。圖2.7傳動結構簡圖1-減速機；2-傳動軸；3-軸承支座；4-軌道；5-滾輪2 傳動機構各部分的組成驅動機構通常由戶外式電動機，臥式擺線針輪減速機，聯(lián)軸器，滾輪等部件組成。行走電機啟動時，通過一級鏈輪傳動，隨即帶動二級擺線針輪減速機，輸出符合設計要求的轉速和功率。減速機的輸出軸與滾輪的動力軸通過聯(lián)軸器聯(lián)接，最后帶動滾輪在軌道上行駛。其驅動機構組成見圖2-8。2-8傳動鏈簡圖1-減速器；2-聯(lián)軸器；3-滾動軸承座；4-對滾齒輪

33、；5-滾輪軸；6-滾輪三、濃縮機功率計算與電機選用（1） 確定污泥濃縮機刮板外緣線速度根據(jù)輻流式沉淀池主要參數(shù)要求：(1) 池子直徑與有效水深比一般采用612。(2) 池底縱向坡度001002。(3) 刮泥機外周刮泥板的線速度一般采用1-3m/min。(4) 排泥管直徑不得小于200mm。(5) 超高03m以上。 故而取刮泥板外緣線速度3m/min，這也與課題給定的技術特征參數(shù)相符。（2） 傳動裝置設計的要求機器一般有原動機，傳動裝置和工作機三部分組成。傳動裝置在原動機與工作機之間傳遞運動和動力，并籍以改變運動的形式，速度大小和轉距大小。傳動裝置一般包括傳動件（齒輪傳動，蝸桿傳動，帶傳動，鏈傳

34、動等）和支承件（軸，軸承，機體等）兩部分組成。它的重量和成本在機器中占有很大比重，其性能和質量對機器的工作影響也很大。因此我們要選用合理的傳動方案。滿足工作機性能要求的傳動方案，可以由不同傳動機構類型和不同的組合形式和布置順序構成。合理的方案應保證工作可靠，并且結構簡單，尺寸緊湊，加工方便，成本低廉，傳動效率高和使用維護便利。布置傳動鏈時，一般考慮以下幾點：（1）帶傳動的承載能力較小，傳遞一樣轉距時結構尺寸較其他傳動形式大，但傳動平穩(wěn)，能緩沖減振，因此布置在高速級（級速較高，傳遞一樣效率時轉距較?。?。（2）鏈傳動運轉不均勻，有沖擊，不適合于高速傳動，應布置在低速級。（3）蝸桿傳動可以實現(xiàn)較大的

35、傳動比，尺寸緊湊，傳動平穩(wěn)，但效率較低，適和于中，小功率，間隙運轉的場合。當與齒輪傳動同時使用時，對采用鋁鐵青銅或鑄鐵作為蝸輪材 （4）圓錐齒加工比較困難，特別大直徑，大模數(shù)的圓錐齒輪，所以只有改變軸的布置料的蝸桿傳動，可布置在低速級，使齒面滑動深度較低，以防止產(chǎn)生膠合或嚴重磨損，應可使減速器結構緊湊，對采用錫青銅為蝸輪材料的蝸桿傳動，由于允許齒面有較高的相對速度，可將蝸桿傳動布置在高速級，以利于形成潤滑油膜，可以提高承載能力和傳動效率。方向時采用，并盡量放在高速級和限制傳動比，以減小圓錐齒輪的直徑和模數(shù)（5）斜齒輪傳動的平穩(wěn)性較直齒輪傳動好，常用在高速級或要求傳動平穩(wěn)的場合。（6）開式齒輪傳

36、動的工作環(huán)境差，潤滑條件不好，磨損較嚴重，壽命較短，應布置在低速級。（7）一般將改變運動形式的機構（如螺旋傳動，連桿結構，凸輪結構）布置在傳動系統(tǒng)的最后一級，并且常為工作機的執(zhí)行結構。（3） 確定周邊傳動濃縮機的驅動功率周邊傳動刮泥機的驅動功率，主要根據(jù)刮泥機在旋轉時作用在中心軸上的旋轉阻力F1，周邊滾輪的行駛阻力F2 與刮泥阻力確定 。驅動機構通常由戶外式電動機，臥式擺線針輪減速機，鏈條鏈輪，滾輪等部件組成。如下圖所示。由于在圓形池上刮泥時，周邊線速度為1.5m/min，滾輪總是以一定旋向和線速度在池周行使，所以不論池徑大小，減速比均一樣，驅動機構較容易做到系列化。確定行駛車輪的直徑，設計數(shù)

37、據(jù)如下：1）濃縮機總重力G =8.60KN，驅動機構的機械效率是70%，選用22Kg/m鋼軌，車輪的輪軸直徑D=111mm.2）30m的池直徑，有效深度H=3m,污水停滯時間2h,刮泥板外緣直徑30m;外緣線速度3m/min;污泥對池底的摩擦系數(shù)為=0.1；懸浮物含量ss=300mg/L;驅除率 =40%由于中心旋轉支座和車輪共同受力，所以可以看做是簡支梁，那么車輪的輪壓力P和中心旋轉支座的載荷W中相等所以每個車輪的輪壓為P=8.602 =4.30KN查給水排水設計手冊第2版327頁表7-11，可知道直徑407mm,寬度86mm的實心膠輪的最大許用載荷為5.3KN，所以完成符合本設計的需求。所

38、以取車輪的直徑D=407mm，輪寬為86mm所以滾輪的轉速為n= = 2.388 r/min式中 ：V為驅動滾輪行駛速度（m/min），D為滾輪直徑。1 中心軸承旋轉阻力F1與功率N1計算= *2*0.05=71.67 (N) 中心軸承旋轉阻力F1所消耗的功率N1為:= 0.0057 (kW) 式中 ：W為作用在中心旋轉支撐上的載荷(N)； d為滾動軸承鋼球直徑(cm)，此處取6cm; K滾動軸承摩擦力臂(cm)； V1軸承中心圓的圓周速度(mmin)，n*D=1.194r/min *40mm =0.04776m/min。2 周邊滾輪行駛阻力F2與功率N2計算=1.3*4300*=251.55

39、（N ）行駛阻力F2所消耗的功率：(kW) 式中 ：為作用在周邊滾輪上的荷載(N)；K為摩擦系數(shù)，橡膠滾輪與混凝土為O408，鑄鋼滾輪與鋼軌為04；d2為輪軸直徑(cm)；為軸承摩擦系數(shù)，一般滾動摩擦軸承取0002001； D為滾輪直徑6(cm)；V2為滾輪行駛速度(mmin)。3 刮泥阻力與刮泥功率計算= 67284.5（N） 刮泥阻力所消耗的功率：=2.24（kW） 公式中：每轉一周時間所沉淀的污泥量，根據(jù)設計要求取66.59m3/h；為污泥與池底的摩擦系數(shù)0.1；重力加速度取9.81m/s2；刮泥板線速度，一般按刮臂2/3直徑處的線速度2m/min確定。4 總驅動功率的計算確定=5.64

40、6（kW）（為機械總效率，查手冊知其圍在30到60，暫取40。） 根據(jù)以上計算，本設計采用周邊傳動方式,傳動部分的電動機功率選則Y132M2-6,功率7.5kw,額定轉速960r/min.耙架轉速每轉15min,膠輪軌道中心圓直徑15.6m ,膠輪直徑0.4m,由此得膠輪的轉速為n2=5.2r/min ，所以總傳動比為i=960/5.2=184.153。電動機相連的減速器選用，由于單機擺線針輪減速機的減速比最大為1：87，而二級擺線針輪減速機的最大減速比為1:5133,蝸桿減速器傳動比為1:10-80,故決定采用二級擺線針輪減速機。四、開式齒輪傳動設計為支撐耙架，所以增加一級開式齒輪傳動，用來

41、減輕減速器輸出軸所要承受的徑向載荷，其傳動比為1。小齒輪選40Cr鋼，調質，HBS=241286；大齒輪選40Cr鋼，調質，HBS=241286。查取小齒輪選擇齒輪精度等級為8級精度。（1） 按齒根彎曲強度初算齒輪模數(shù)m齒輪模數(shù)m的初算公式為式中 Kd算式系數(shù)，對于直齒輪傳動Km=12.1 T1嚙合齒輪副中小齒輪的名義轉矩，N·mT1=9549Z1齒輪副中小齒輪齒數(shù)則=18.17圓整20（2） 齒輪幾何尺寸的計算齒輪齒數(shù)的選擇：由于其傳動比為1，故大齒輪與小齒輪的的齒數(shù)相等，選擇齒數(shù)23，所以z1=z2=23，具體參數(shù)如下：分度圓直徑齒頂高 齒根高 齒高 齒頂圓直徑齒根圓直徑基圓直徑

42、齒頂圓壓力角重合度端面重合度縱向重合度總重合度齒寬（3） 齒面接觸強度的校核計算根據(jù)國家標準“漸開線圓柱齒輪承載能力計算方法”（GB/T 34081977），該標準赫茲應力作為齒面接觸應力的計算基礎，并用來評價齒輪的接觸強度。赫茲應力是齒面間應力的主要指標，但不是產(chǎn)生點蝕的唯一原因。例如，在接觸應力計算中的未考慮滑動的大小和方向、摩擦因數(shù)和潤滑狀態(tài)，這些都會影響到齒面的實際接觸應力。齒面接觸強度校核計算時，取節(jié)點和單對齒捏合區(qū)界點的應力中的較大值，而小齒輪和大齒輪的許用接觸應力要分別計算。齒面接觸應力,圓周力F1F1=2000T1/d1=2000×/460=48503.6N重合度系數(shù)

43、:節(jié)點區(qū)域系數(shù)查機械設計手冊得=2.5動載系數(shù):查機械設計手冊得=1.01齒向載荷分布系數(shù):查機械設計手冊得齒向載荷分配系數(shù):查機械設計手冊表得=1.2彈性系數(shù)ZE:查機械設計手冊表得ZE=189.8齒面接觸應力的計算公式：接觸疲勞許用應力：試驗齒輪的接觸疲勞極限:查機械設計手冊圖得=900計算接觸強度的最小安全系數(shù):查機械設計手冊選擇一般可靠性則=1.1工作硬化系數(shù):查機械設計手冊圖得=1計算接觸強度的壽命系數(shù):查機械設計手冊公式得=1.127小齒輪接觸疲勞許用應力：大齒輪接觸疲勞許用應力：由于大齒輪與小齒輪的系數(shù)全部一樣，故，即滿足接觸疲勞強度要求。（4） 開式對滾齒輪齒輪軸的設計1 輸入

44、軸1)、圓周向力Ft和徑向力Fr的大小： 轉矩13774038.5 N·mm 軸上小齒輪分度圓直徑：d1=460mm圓周向力： Ft1=2T1/d1 =2×13774038.5/460 =48503.6N徑向力：a= 20Fr1=Ft1×tan=48503.6×tan20=17653.9N2)、初步估算軸最小的直徑選取40CrNi合金鋼作為軸的材料,調質處理，由表查得材料力學性能數(shù)據(jù)為：由式 計算軸的最小直徑,由表選取A=106，則得考慮裝聯(lián)軸器加鍵，計算軸的最小直徑并加大4%5%，故取軸最小的直徑d=120mm3)、軸的結構設計軸段1：此軸段用摩擦式安

45、全聯(lián)軸器與減速器相連接，聯(lián)軸器選擇AMN6，孔徑d1=120mm,軸孔長度L=212mm，實際使用長度為212-(14)=210mm,軸段1的長度L1=210mm.軸段2：此軸段安裝軸承，由于受到徑向載荷，選擇調心滾子軸承d×D×B×B0=130×280×93×16.7,軸承固定座103，軸段伸出固定座10，軸段2的長度L2=103+10=113mm軸段3：此段為軸肩，起直徑d3=140,長度L3=9mm軸段4：此軸段安裝小齒輪，小齒輪齒寬b=92mm,該軸段直徑d4=135,長度L4=92-2=90mm軸段5：此軸段安裝軸承，由于受

46、到徑向載荷，選擇調心滾子軸承d×D×B×B0=130×280×93×16.7,軸承固定座103，軸套長度為5mm，軸段5的長度L2=93+5=98mm4)、繪制軸的彎矩圖和扭矩圖： （1）求軸承反力：H水平面：Ft=RHB-RHARHA=37475RHB=11028 V垂直面：Fr=RVBRVARVA=13640RVB=4014（2）求齒寬中心處彎矩：H水平面：MH= RHA×105.5RHB×358.5=7907150.5N.mmV垂直面：MV= RVA×105.5RVB×358.5=2878

47、039N.mm（3）合成彎矩： M=8414638N.mm（4）扭矩T：T=13774038.5 N·mm(5)、按彎扭合成強度校核軸的強度：當量彎Mca=，取折合系數(shù)a=0.6,Mca=11794355N.mm軸的材料為40CrNi合金鋼，調質處理。由表查得b=900 N/mm2,由表查得材料許用應力-1b=80 N/mm。由式得軸的計算應力為由計算結果可知,該軸滿足強度要求6)、精確校荷軸的疲勞強度 A：軸的細部結構設計 圓角半徑：各肩部處圓角半徑見圖紙 鍵槽：半聯(lián)軸器與軸周向固定采用A型平鍵連接，按GB1095-2003，GB1096-2003半聯(lián)軸器處的鍵為25×1

48、4×160 配合：參考設計圖紙和設計手冊MV=1471135.81N.mm精加工方法：參考設計圖紙和設計手冊B：選取危險截面： 如圖所示：1-1截面所受的力最大，應力集中教嚴重，2-2截面雖說受力不是最大，但截面尺寸小，仍很危險需要進行校荷。 C：計算危險截面工作應力 截面1-1：截面彎矩：M1=4301318.524N.mm截面扭矩：T=3906818.182N.mm 抗彎截面系數(shù)：W=0.1d3=0.1×1003=100000mm3 抗扭截面系數(shù)：WT=0.2d3=0.2×1003=200000mm3 截面上彎曲應力：b=M/W=43.013N/mm2 截面上

49、扭剪應力：=T/WT=19.534 N/mm2彎曲應力幅：a=b=43.013N/mm2 彎曲平均應力：a=0扭切應力：a=m=/2=19.534N/mm截面2-2：截面彎矩：M2=（73-12）×M/73=3594252.465N.mm截面扭矩：T=3906818.182N.mm抗彎截面系數(shù)：W=0.1d3=0.1×903=72900mm3 抗扭截面系數(shù)：WT=0.2d3=0.2×1003=145800mm3 截面上彎曲應力：b=M/W=49.304N/mm2 截面上扭剪應力：=T/WT=26.796 N/mm2彎曲應力幅：a=b=49.304N/mm2 彎曲平

50、均應力：a=0 扭切應力：a=m=/2=13.398N/mm D：確定材料特性系數(shù) E：確定綜合影響系數(shù)、 軸肩圓角處的有效應力集中系數(shù)、，根據(jù)r/d=2.5/90=0.028，D/d=100/90=1.111查機械設計手冊插值計算得：， 配合處綜合影響系數(shù)、，根據(jù)d和b，查機械設計手冊插值計算得：，鍵槽處有效應力集中系數(shù)、，根據(jù)b，查機械設計手冊插值計算得：，尺寸系數(shù)，根據(jù)d由機械設計手冊查得,表面狀況系數(shù),根據(jù)b,表面加工方法,查機械設計手冊得: 軸肩處綜合影響系數(shù)、為: 同一截面如有兩個以上的應力集中源,則選取其中較大的系數(shù)來計算安全系數(shù),本題中每個危險截面只有一個應力集中源,所以不需要

51、比較. F：計算安全系數(shù) 取許用的安全系數(shù)為S=1.4 1-1截面: 2-2截面： 由計算結果可知,軸疲勞強度安全2 輸出軸1)、圓周向力Ft和徑向力Fr的大小： 轉矩13774038.5 N·mm 軸上大齒輪分度圓直徑：d1=460mm圓周向力： Ft1=2T1/d1 =2×13774038.5/460 =48503.6N徑向力：a= 20Fr1=Ft1×tan=48503.6×tan20=17653.9N2)、初步估算軸最小的直徑選取40CrNi合金鋼作為軸的材料,調質處理，由表查得材料力學性能數(shù)據(jù)為：由式 計算軸的最小直徑,由表選取A=106，則得

52、3)、軸的結構設計軸段1：此軸段安裝軸承，由于受到徑向載荷，選擇調心滾子軸承d×D×B×B0=130×280×93×16.7,軸承固定座103，軸段1的長度L=91mm軸段2：此段為軸肩，起直徑d3=140,長度L3=13mm軸段3：此軸段安裝大齒輪，大齒輪齒寬b=92mm,該軸段直徑d4=135,長度L4=92-2=90mm軸段4：此軸段安裝軸承，由于受到徑向載荷，選擇調心滾子軸承d×D×B×B0=130×280×93×16.7,軸承固定座103，軸套長度為5mm，軸段5的

53、長度L=359mm輥輪輪寬系數(shù)0.6,輪寬b=300×0.6=180,直徑d=3004)、繪制軸的彎矩圖和扭矩圖： （1）求軸承反力：H水平面：Ft=RHB-RHARHA=37475RHB=11028 V垂直面：Fr=RVBRVARVA=13640RVB=4014（2）求齒寬中心處彎矩：H水平面：MH= RHA×105.5RHB×358.5=7907150.5N.mmV垂直面：MV= RVA×105.5RVB×358.5=2878039N.mm（3）合成彎矩： M=8414638N.mm（4）扭矩T：T=13774038.5 N·mm

54、(5)、按彎扭合成強度校核軸的強度：當量彎Mca=，取折合系數(shù)a=0.6,Mca=11794355N.mm軸的材料為40CrNi合金鋼，調質處理。由表查得b=900 N/mm2,由表查得材料許用應力-1b=80 N/mm。由式得軸的計算應力為由計算結果可知,該軸滿足強度要求6)、精確校荷軸的疲勞強度 A：軸的細部結構設計 圓角半徑：各肩部處圓角半徑見圖紙 鍵槽：半聯(lián)軸器與軸周向固定采用A型平鍵連接，按GB1095-2003，GB1096-2003半聯(lián)軸器處的鍵為25×14×160 配合：參考設計圖紙和設計手冊MV=1471135.81N.mm精加工方法：參考設計圖紙和設計手冊B：選取危險截面： 如圖所示：1-1截面所受的力最大，應力集中教嚴重，2-2截面雖說受力不是最大，但截面尺寸小，仍很危險需要進行校荷。 C：計算危險截面工作應力 截面1-1：截面彎矩：M1=4301318.524N.mm截面扭矩：T=3906818.182N.mm抗彎截面系數(shù)：W=0.1d3=0.1×1003=100000mm3抗扭截面系數(shù)：WT=0.2d3=0.2×1003=200000mm3截面上彎曲應力：b