普通辐流式沉淀池设计

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1、 环保设备设计及应用环保设备设计及应用课程设课程设计计题目： 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： 1216022103、1216022106、1216022154 二一五年六月十日目 录设计任务及要求11 普通辐流式沉淀池简介12 沉淀池基本参数计算32.1 设计参数要求.32.2 基本参数计算.32.3 中心进水管的计算.52.4 出水堰的计算.52.5 扩散筒.63 驱动机构设计63.1 传动装置的选择.63.2 驱动机构选择.73.3 传动轴计算.93.4 齿轮的设计.94 中心传动竖架设计.124.1

2、中心传动竖架结构125 刮臂和刮板设计.145.1 刮板146 设计小结.167 小组分工.17参考文献.18成绩评定.18附件.19设计任务及要求 (1) 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。(2) 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。(3) 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

3、形，直径(或边长)一般为 660m，最大可达 100m，中心深度为 2.55.0m，周边深度 1.53.0m，污水从辐流式沉淀池的中心进入，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心污泥斗，再借静水压力或污泥泵排出。刮泥机一般为桁架结构，绕池中心转动，刮泥刀安装在桁架上，可中心驱动或周边驱动。下图为中心进水周边出水机械排泥的普通辐流式沉淀池。池中心处设中心管，污水从池底进入中心管，在中心管周围常有用穿孔板围成的流

4、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-中心进水管；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-中心竖架；12-水下轴承；13-撇渣板；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中心驱动装置1 套碳钢 3电气装置1 套碳钢喷塑 4钢梁及中心平台1 套碳钢走道桥热浸锌5稳流筒 distribution flow tube1 套碳钢 6进水柱 infall column1 套碳钢 7驱动架 driving fram

5、e1 套碳钢 8刮浮渣装置 skimming device2 套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 scraping frame2 套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避免中心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，还需在中心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

6、流。下图为扩散筒的结构，扩散管为中心柱管的同心套筒，扩散筒的环面积略大于中心柱管的断面积，筒体高度比中心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心柱管的出流口，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 沉淀池基本参数计算 2.1 设计参数要求已知设计参数：最大设计流量为，池的个数 n 为 2，表面负maxQ31800m h荷为，设计人口 N 为 34 万，污泥沉淀时间 t 为 2h，污泥在斗0q321.6mmh内贮存时间 T 为 4

7、h。2.2 基本参数计算（1）每个沉淀池的表面积和池径2max01800562.52 1.6QAmnq1426.76ADm 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 2hm 201.6 23.2hq t3 11 2562.5 3.21800VAhm2278.43.2D h 校验结果介于 6 到 12 之间，符合要求。（3）沉淀池总高度污泥产率，污泥在斗内贮存时间 4h0.5dSL人污泥斗所需容积 3 10.5 340000 414.1710001000 2 24SNTWmn 1r取 2m,2r取 1m,取060 则污泥斗高度 m,取 1.8m512tan2 131.7

8、3hrr坡底落差 410.0613.520.060.7hRrm污泥斗容积 2 2235 111 223.14 1.822 113.1933hVrrrrm池底可贮存污泥的体积:22 2234 2113.14 0.7227 13.5156.2433hVrrRRm沉淀池共可贮存的污泥体积为3 12169.43VVm，大于 W1，符合要求。沉淀池总高度 123450.33.20.40.7 1.87.4Hhhhhhm其中 h1为沉淀池超高，取 0.3mh3为缓冲层高度，与刮泥机有关，可采用 0.4m。2.3 中心进水管的计算管内流速取m/s，出管流速m/s11v 20.8v max 1 19000.28

9、3.14 1 3600QDmV 出流面积 2max 2 29000.313600 0.8QAmV设置 6 个出水孔，每个出水孔面积20.310.056Am按长：宽1.8:1，确定尺寸则出水孔长为 0.31m，宽为 0.17m，在中心进水管上等间隔均匀分布导流筒的深度为池深的一半， 22hh导流筒的面积按沉淀池面积的 3%设计，则导流筒的直径1 043%4.6ADm2.4 出水堰的计算 采用正三角形出水堰，堰上水头为 5cm，三角堰的角度为 ，则wH过流堰宽 020.06tan60wHBm流量系数 Cd=0.65，则单堰过堰流量2.543 182tan4.95 10/152dwqCgHms沉淀池

10、应布置的出水堰总数max 4 19005053600 4.95 10QNq个出水总线长3.14 2784.78LDm出水堰总长 L=22 0.06 50560.6BN m相邻出水堰的堰顶间距 b=（L-L）/N=84.7860.60.05505m环形集水渠宽 0.6m。2.5 扩散筒 池的直径 D21m，还需在中心进水柱管的出水口外周加置扩散筒。3 驱动机构设计3.1 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。如下图所示（见下一页）：1摆线减速

11、机；2链条联轴器；3安全销；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中心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，另一端固定在中心支柱的平台上。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）安装在中心支柱的平台上，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m/min4.0v 刮臂直径：m1127 126DD 则刮泥机刮臂旋转速度r/min4.00.0492213vnR刮臂驱动转矩 N m220.25(1)0.25 (27 1)44775543nMDK则刮泥功率为kW 75543 0.049

12、0.38895509550nMnP3.2 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 较为合适，暂取电动机额定转速 N=1400r/min，则总传动比 i 为1400285710.049Nin（2）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较合适。查阅文献【1】取减速机的传动比，输入功率 4kW，=25585i减则其型号选择为：BLSD-1953-25585()-4kW，输出轴的需用转43 35 17矩为 5000 N m。（3）回转支承的选择根据徐州海林回转支承有限公司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011.25.355，其外齿轮主要参数：齿数，模数mm，齿宽293z 5m mm，齿顶圆直径mm。250b 2475eD回转支承外型尺寸 D=448mm，d=262mm，H=70mm；安装尺寸412mm，mm，L=32mm1D 2298D 结构尺寸mm，354mm，60mm，h=10mm3356D 1d 1H （4）分配传动比已知总传动比，减速机传动比28571i =25585i减则小齿轮与回转支承间的传动比 28571=1.125585iii齿 减（5）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 160

14、0N m，许用转速为 400 r/min。（6）电动机的选择查阅资料得立式三级摆线减速机的传动效率%，齿轮传动效率=90减%，联轴器传动效率%=98齿=98联轴器则总传动效率=90% 98% 98%=86.436%减齿联轴器则电动机所需功率kW0.388=0.44986.436%PP总查阅文献【2】选择电动机的型号：YS8014，其主要参数：电动机额定功率W，转速r/min。550dP 1400dn 3.3 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。（1） 各传动轴转速 nr/min11400

15、dnnr/min1 21400=0.05525585nni减r/min2 30.055=0.051.1nni齿（2） 各传动轴功率 PkW10.55dPPkW21=0.55 90% 98%=0.4851PP减联轴器kW32=0.4851 98%=0.475PP齿（3） 各传动轴转矩 TN m1 1 195509550 0.553.7521400PTnN m21=3.752 90% 98% 25585=84667.519TTi减联轴器减N m32=84667.519 98% 1.1=91271.585TTi齿齿3.4 齿轮的设计（1） 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MPa，齿轮的lim560H弯曲疲劳极限MPa.440FE（2） 齿数的确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，已知回转支承外齿的齿数，模数mm，暂取齿数比 293z 5m =1.1ui齿设小齿轮的齿数为