普通輻流式沉淀池的設(shè)計

普通輻流式沉淀池的設(shè)計普通輻流式沉淀池的設(shè)計普通輻流式沉淀池的設(shè)計普通輻流式沉淀池的設(shè)計《環(huán)保設(shè)備設(shè)計及應(yīng)用》課程設(shè)計題目：普通輻流式沉淀池的設(shè)計學(xué)院：環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院年級專業(yè)：12-環(huán)保設(shè)備班姓名：陳艷云、洪小云、莊煜倩學(xué)號：1216022103、1216022106、1216022154二○一五年六月十日目錄設(shè)計任務(wù)及要求

設(shè)計任務(wù)及要求設(shè)計普通輻流式沉淀池，在設(shè)計過程中熟悉和掌握輻流式沉淀池的工作原理及過程。根據(jù)設(shè)計任務(wù)擬訂總體設(shè)計方案；按工作狀態(tài)分析、計算和確定零部件的型號或主要尺寸；考慮安裝、使用維護(hù)等問題進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計；繪制整體裝配圖和零部件工作圖；編寫設(shè)計計算說明書等。每小組學(xué)生應(yīng)完成：A．整體裝配圖1張（A3號）；B．零部件工作圖不少于3張；C．設(shè)計說明書1份，不少于6000字。1普通輻流式沉淀池簡介普通輻流式沉淀池呈圓形或正方形，直徑(或邊長)一般為6～60m，最大可達(dá)100m，中心深度為2.5～5.0m，周邊深度1.5～3.0m，污水從輻流式沉淀池的中心進(jìn)入，由于直徑比深度大得多，水流呈輻射狀向周邊流動，沉淀后的污水由四周的集水槽排出。由于是輻射狀流動，水流過水?dāng)嗝嬷饾u增大，而流速逐漸減小。普通輻流式沉淀池大多采用機械排泥（尤其是當(dāng)池徑大于20m時），將全池沉積污泥收集到中心污泥斗，再借靜水壓力或污泥泵排出。刮泥機一般為桁架結(jié)構(gòu)，繞池中心轉(zhuǎn)動，刮泥刀安裝在桁架上，可中心驅(qū)動或周邊驅(qū)動。下圖為中心進(jìn)水周邊出水機械排泥的普通輻流式沉淀池。池中心處設(shè)中心管，污水從池底進(jìn)入中心管，在中心管周圍常有用穿孔板圍成的流入?yún)^(qū)使污水能沿圓周方向均勻分布。為阻擋漂浮物，出水堰前端可加設(shè)擋板及浮渣收集與排出裝置。1-工作橋；2-刮臂；3刮板；4-刮板；5-導(dǎo)流筒；6-中心進(jìn)水管；7-擺線針輪減速機；8-蝸輪蝸桿減速器；9-滾動軸承式旋轉(zhuǎn)支承；10-擴(kuò)散筒；11-中心豎架；12-水下軸承；13-撇渣板；14-排渣斗序號部件名稱數(shù)量材料備注1溢流堰及排渣斗1套主件不銹鋼密度流板碳鋼2中心驅(qū)動裝置1套碳鋼

3電氣裝置1套碳鋼噴塑

4鋼梁及中心平臺1套碳鋼走道橋熱浸鋅5穩(wěn)流筒distributionflowtube1套碳鋼

6進(jìn)水柱infallcolumn1套碳鋼

7驅(qū)動架drivingframe1套碳鋼

8刮浮渣裝置skimmingdevice2套支架碳鋼刮板不銹鋼邊緣刮板氟橡膠9刮泥桁架sludgerake2套桁架碳鋼刮刀不銹鋼10小刮泥架smallscrapingframe2套支架碳鋼刮刀不銹鋼11沖水閥rushingwatervalve1套不銹鋼閥體橡膠12緊固件1套水下不銹鋼其余碳鋼為了避免中心配水時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%。池徑大于21m時，還需在中心進(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)，擴(kuò)散管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，筒體下端為封板，封板的位置略低于中心柱管的出流口，然后在擴(kuò)散筒體上相應(yīng)開設(shè)8個縱向長槽口，沿槽口設(shè)置導(dǎo)流板，使原水（污水）從擴(kuò)散筒流出后，沿切線方向旋流，以此改善沉淀效果。1-擴(kuò)散筒；2-支撐；3-封板；4-進(jìn)水柱管2沉淀池基本參數(shù)計算2.1設(shè)計參數(shù)要求已知設(shè)計參數(shù)：最大設(shè)計流量為，池的個數(shù)n為2，表面負(fù)荷為，設(shè)計人口N為34萬，污泥沉淀時間t為2h，污泥在斗內(nèi)貯存時間T為4h。2.2基本參數(shù)計算（1）每個沉淀池的表面積和池徑取27m（2）沉淀池有效水深和有效容積，校驗徑深比,沉淀時間為2hm校驗結(jié)果介于6到12之間，符合要求。（3）沉淀池總高度污泥產(chǎn)率，污泥在斗內(nèi)貯存時間4h污泥斗所需容積取2,取1,取則污泥斗高度m,取1.8m坡底落差污泥斗容積池底可貯存污泥的體積:沉淀池共可貯存的污泥體積為，大于W1，符合要求。沉淀池總高度其中h1為沉淀池超高，取0.3mh3為緩沖層高度，與刮泥機有關(guān)，可采用0.4m。2.3中心進(jìn)水管的計算管內(nèi)流速取m/s，出管流速m/s出流面積設(shè)置6個出水孔，每個出水孔面積按長：寬＝1.8:1，確定尺寸則出水孔長為0.31m，寬為0.17m，在中心進(jìn)水管上等間隔均勻分布導(dǎo)流筒的深度為池深的一半，導(dǎo)流筒的面積按沉淀池面積的3%設(shè)計，則導(dǎo)流筒的直徑2.4出水堰的計算采用正三角形出水堰，堰上水頭為5cm，三角堰的角度為θ，則過流堰寬流量系數(shù)Cd=0.65，則單堰過堰流量沉淀池應(yīng)布置的出水堰總數(shù)個出水總線長出水堰總長L′=m相鄰出水堰的堰頂間距b=（L-L′）/N=環(huán)形集水渠寬0.6m。2.5擴(kuò)散筒池的直徑D>21m，還需在中心進(jìn)水柱管的出水口外周加置擴(kuò)散筒。3驅(qū)動機構(gòu)設(shè)計3.1傳動裝置的選擇（1）由于所設(shè)計的輻流式沉淀池的池體直徑為27m，因此選擇外嚙合式的傳動裝置較為適合。其主要由戶外式電動機直聯(lián)的立式擺線減速機、聯(lián)軸器、齒輪及帶外齒圈的滾動軸承式旋轉(zhuǎn)支承等組成。如下圖所示（見下一頁）：1－擺線減速機；2－鏈條聯(lián)軸器；3－安全銷；4-傳動軸；5－軸承座；6－小齒輪；7－外嚙合滾動軸承式旋轉(zhuǎn)支承；8－中心旋轉(zhuǎn)豎架工作橋為半橋式鋼結(jié)構(gòu)，橋腳的一端架在池壁頂上，另一端固定在中心支柱的平臺上。立式擺線減速機安裝在工作橋上，帶外齒圈的滾動軸承式旋轉(zhuǎn)支承（回轉(zhuǎn)支承）安裝在中心支柱的平臺上，使減速機出軸的小齒輪與外齒圈保持嚙合位置。（2）刮泥功率的計算查表取刮泥機刮臂臂端的線速度m/min刮臂直徑：m則刮泥機刮臂旋轉(zhuǎn)速度r/min刮臂驅(qū)動轉(zhuǎn)矩Nm則刮泥功率為kW3.2驅(qū)動機構(gòu)選擇（1）總傳動比的計算一般情況下，電動機的額定轉(zhuǎn)速在750-1500r/min較為合適，暫取電動機額定轉(zhuǎn)速N=1400r/min，則總傳動比i為（2）立式擺線減速機的選擇由于總傳動比的數(shù)值很大，因此選擇立式三級擺線減速機比較合適。查閱文獻(xiàn)【1】取減速機的傳動比，輸入功率4kW，則其型號選擇為：BLSD-1953-25585()-4kW，輸出軸的需用轉(zhuǎn)矩為5000Nm。（3）回轉(zhuǎn)支承的選擇根據(jù)徐州海林回轉(zhuǎn)支承有限公司提供的回轉(zhuǎn)支承系列產(chǎn)品介紹書，即文獻(xiàn)【3】，綜合考慮選擇單排四點接觸球式回轉(zhuǎn)支承（01系列），確定型號為，其外齒輪主要參數(shù)：齒數(shù)，模數(shù)mm，齒寬mm，齒頂圓直徑mm?；剞D(zhuǎn)支承外型尺寸D=448mm，d=262mm，H=70mm；安裝尺寸412mm，mm，L=32mm結(jié)構(gòu)尺寸mm，354mm，60mm，h=10mm（4）分配傳動比已知總傳動比，減速機傳動比則小齒輪與回轉(zhuǎn)支承間的傳動比（5）聯(lián)軸器的選擇查閱文獻(xiàn)【2】，選擇鏈條聯(lián)軸器，型號GL9，公稱直徑1600Nm，許用轉(zhuǎn)速為400r/min。（6）電動機的選擇查閱資料得立式三級擺線減速機的傳動效率%，齒輪傳動效率%，聯(lián)軸器傳動效率%則總傳動效率則電動機所需功率kW查閱文獻(xiàn)【2】選擇電動機的型號：YS8014，其主要參數(shù)：電動機額定功率W，轉(zhuǎn)速r/min。3.3傳動軸計算軸1：電動機與立式三級擺線減速機之間的傳動軸；軸2；立式三級擺線減速機與小齒輪之間的傳動軸；軸3：小齒輪與回轉(zhuǎn)支承之間的傳動軸。各傳動軸轉(zhuǎn)速nr/minr/minr/min各傳動軸功率PkWkWkW各傳動軸轉(zhuǎn)矩TNmNmNm3.4齒輪的設(shè)計齒輪的選擇選用直齒圓柱齒輪，開式傳動；精度等級7級，材料45號鋼，調(diào)質(zhì)處理；查閱文獻(xiàn)【4】表11-1可得齒輪的接觸疲勞極限MPa，齒輪的彎曲疲勞極限MPa.齒數(shù)的確定該齒輪與帶有外齒圈的單排四點接觸球式回轉(zhuǎn)支承配對，已知回轉(zhuǎn)支承外齒的齒數(shù)，模數(shù)mm，暫取齒數(shù)比設(shè)小齒輪的齒數(shù)為，則則齒數(shù)比齒輪基本尺寸的計算按齒面接觸強度設(shè)計a.查閱文獻(xiàn)【4】表11-3取載荷系數(shù)，查表11-6取齒寬系數(shù)；b.小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩為減速器輸出許用轉(zhuǎn)矩為Nmc.查表11-4，取材料的彈性影響系數(shù)；d.查表11-5，取最小安全系數(shù)，則許用接觸應(yīng)力MPae.試算小齒輪分度圓直徑：對于標(biāo)準(zhǔn)齒輪，區(qū)域系數(shù)，則mmf.齒輪的圓周速度m/s；g.齒寬mm；h.模數(shù)mm齒高mm齒寬與齒高比i.計算載荷系數(shù)根據(jù)m/s，7級精度，查閱文獻(xiàn)【5】圖10-8取動載荷數(shù)，查閱文獻(xiàn)【4】表11-3取查閱文獻(xiàn)【5】表10-4，用插值法求齒向載荷分布系數(shù)則查閱文獻(xiàn)【5】表10-2取使用系數(shù)由，，查圖10-13得則載荷系數(shù)按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，則mmj.計算模數(shù)mm2）按齒根彎曲強度設(shè)計a.應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的計算小齒輪的工作壽命15年，無障礙工作時間8000小時，則b.查閱文獻(xiàn)【5】圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)c.計算彎曲疲勞許用應(yīng)力查閱文獻(xiàn)【4】表11-5，取彎曲疲勞安全系數(shù)則MPad.載荷系數(shù)的計算e.查閱文獻(xiàn)【5】表10-5取齒形系數(shù)，應(yīng)力校正系數(shù)f.設(shè)計計算mm對比以上結(jié)果，由齒面接觸疲勞計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，可取由彎曲強度算得的模數(shù)3.07。根據(jù)回轉(zhuǎn)支承0的模數(shù)m=5，取小齒輪模數(shù)與回轉(zhuǎn)支承的模數(shù)相同，既滿足于齒面接觸疲勞強度，又滿足齒根彎曲疲勞強度。齒輪的基本尺寸分度圓直徑mm中心距mm齒寬mm4中心傳動豎架設(shè)計4.1中心傳動豎架結(jié)構(gòu)豎架的上端連接在回轉(zhuǎn)支承的齒圈上，下端裝刮臂，并設(shè)滑動軸承作徑向支承，刮板固定在刮泥架底弦上。中心豎架設(shè)計為截面為正方形的框架結(jié)構(gòu)。中心豎架與外齒圈連接構(gòu)造（見下一頁）：1，3-螺釘；2-回轉(zhuǎn)支承；4-固定基座；5-旋轉(zhuǎn)支座；6-中心傳動豎架；7-基礎(chǔ)螺栓為保持旋轉(zhuǎn)時的平穩(wěn)，在垂架的下端安裝4個軸瓦式滑動軸承，沿中心進(jìn)水柱管外圓的環(huán)圈滑動，以保證中心傳動豎架的傳動精度。5刮臂和刮板設(shè)計刮臂承受刮泥阻力和刮臂、刮板等自重的作用。本設(shè)計采用懸臂式的刮臂桁架，因此刮臂桁架承受水平方向由刮泥阻力產(chǎn)生的力矩，同時承受豎直方向由自重引起的彎矩。5.1刮板吸泥機和刮泥機是排泥設(shè)備中最主要的兩種設(shè)備。本設(shè)計采用刮泥設(shè)備，刮泥機是利用機械傳動收集底泥。沉淀池的集泥槽位于水池中心，當(dāng)刮板旋轉(zhuǎn)時，刮板a、b、c、d各點觸及沉淀污泥后，使污泥受到刮板法向的推力和沿刮板的摩擦力作用向水池中心移動。本設(shè)計為中心進(jìn)水的沉淀池，刮板的形狀設(shè)計成對數(shù)螺旋線。此外，對數(shù)螺旋線是一條變曲率曲線，刮板制造比較困難，因此在設(shè)計中簡化成直線刮板的形式，刮板與刮臂中心線的夾角為45°，相互平行排列。刮泥板簡圖本設(shè)計采用的是垂架式中心傳動刮泥機，為雙刮臂式，設(shè)置刮板從距池邊0.5m開始。池子的直徑為27m，每個刮臂上設(shè)有14個刮板，刮板每間隔0.85m均勻分布。由于鄰近的刮板在刮臂軸心線上的投影彼此重疊，而且重疊度為刮板長度投影的10%－15%，一般為150mm－250mm。所以刮泥板的長度為：又因為刮板長度隨桁架結(jié)構(gòu)形式而變，由池邊向中心布置，長度逐漸增大，所以第一塊刮板設(shè)計長度為0.7m，第二，三，四、、、、、、十三，十四塊刮板設(shè)計長度分別為0.75m，0.8m，0.85m，0.9m，0.95m，1.0m，1.1m，1.2m，1.3m，1.4m，1.5m，1.6，1.8m，且最后一塊刮板的末端伸出中心集泥槽的外周為0.15m（一般為0.1－0.15m），刮板高度統(tǒng)一，為250mm，下緣距池底20mm。6設(shè)計小結(jié)課程設(shè)計的時間過得快，也許是已經(jīng)大三了，以前做過幾次課設(shè)，所以這次做起來感覺輕松多了，還記得大一時也是做設(shè)備，可那時候什么都不會，搞得焦頭爛額，還為了完成CAD畫圖熬夜到很晚。這次課程設(shè)計在安排在考試之前。我們除了做課設(shè)之外還要準(zhǔn)備期末考，感覺每天都很忙。但我們的共同努力下，還提前完成了。這次課程設(shè)計我做的是沉淀池的設(shè)計計算，由于課上老師教過，所以做起來比較輕松。感覺以前如果每節(jié)課都能認(rèn)真聽講，其實還是能學(xué)到不少東西的。課程設(shè)計雖然比較幸苦，但是我覺得還是很有意義的，可以讓我們更加主動自覺的去看資料，從中學(xué)到平常不會接觸到的東西，對設(shè)備有一個更加深入和細(xì)致的了解。同時也可以鍛煉CAD畫圖能力，一舉多得。（陳艷云）此次課程設(shè)計我負(fù)責(zé)的是驅(qū)動裝置設(shè)計這一部分，通過這次的設(shè)計計算，使我對驅(qū)動裝置有了一定的認(rèn)識。同時，零件圖的繪制讓我有點生疏的CAD繪圖又變得熟練起來了。當(dāng)然，設(shè)計一開始我是無從下手的，通過向老師請教、同學(xué)間討論以及翻看各種資料，才有了思路。但是設(shè)計計算并不是一次就能成功的，是需要不斷的進(jìn)行選擇進(jìn)行多次計算才能找到最合適的，想必這就是設(shè)計的魅力所在吧，在不斷的探索當(dāng)中找到最好的。在此次查找資料的過程中，我有和相關(guān)的企業(yè)進(jìn)行一些交流，時間雖短，但還是能從中學(xué)到課本上所學(xué)不到的知識，非常感謝他們提供的減速機及回轉(zhuǎn)支承產(chǎn)品書以及對我的耐心解答。這次設(shè)計的不足點在于傳動裝置的選取，選擇內(nèi)嚙合式的傳動裝置有可能會更好一些。最后，非常感謝老師對我的耐心解答和小伙伴的幫助。（洪小云）這次課程設(shè)計雖然只有兩周的時間，不過我卻覺得收獲很大。輻流式沉淀池對于學(xué)環(huán)境工程的人來說并不陌生，但是我們這次比較偏向機械設(shè)備的設(shè)計，我是負(fù)責(zé)中心傳動架和刮臂及刮泥板的設(shè)計。剛開始接觸這兩部分的計算時，只能用懵掉兩個字來形容，那時候我還分不清哪個是刮臂、刮板，而且還把工作橋當(dāng)成了刮臂。后來慢慢的查了下資料，問了同學(xué)和老師，終于把它們弄明白了。設(shè)計刮板這部分時，由于資料有限，沒有模板可參考，所以我就按照自己的想法寫下來，雖然還有很多缺陷，但是我覺得我還是能學(xué)到很多。比如，刮板設(shè)計要從距池邊0.3-0.5m開始，第一塊按實際需要設(shè)計，其余均應(yīng)有一定的前伸量，保