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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PLC自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PLC电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PLC
2、控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PLC机型的选择、I/O端口的分配、I/O硬件接线图的绘制、PLC梯形图程序的设计。对PLC控制刮泥机的工作过程作了详细阐述，论述了采用PLC取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AbstractThe traditional hanging mud scraper operating control system uses is the relay logic control line. Uses t
3、his kind of control line， exists easily to crash， the maintenance inconveniently， transports the life to be short， to take the space in a big way and so on the shortcomings. Therefore this topic used the PLC automatic control technology to substitute for the traditional relay - contact device electr
4、icity control system， has realized to the central transmission mud scraper automatic control， The programmable controller is one kind widely applies in the industry scene new controller， has the structure to be simple， anti-jamming， characteristics and so on programming convenience， this topic studi
5、es the use electricity control system design has realized the control hanging center transmission mud scraper automation， has facilitated the worker actual operation. Because the PLC electricity control system and the relay - contact device electricity control system compares， has the structure to b
6、e simple， the programming is convenient， the debugging cycle is short， the reliability is high， ant jamming ability， the failure rate is low， to working conditions request low status a series of merits. Therefore， the present paper will apply the PLC control technology controls in the mud scraper， t
7、hus will enhance the mud scraper greatly the operating performance Has completed the electricity control system hardware and the software design， including the PLC type choice， the I/O port assignment， the I/O hardware wiring diagram plan， the PLC trapezoidal chart procedure design. Has made the det
8、ailed elaboration to the PLC control radial drill drilling machine work process， thus elaborated has used the PLC substitution tradition relay - contact device electricity control system to enhance the engine bed operating performance the method， has given the corresponding control scheme.Keywords p
9、rogrammable controller trapezoidal chart electricity control system目 录1绪论11.1我国的环保形势11.2刮泥机11.2.1刮泥机的分类11.2.2各种类刮泥机的适用条件和优缺点21.3中心传动刮泥机41.3.1原理41.3.2产品特征41.4中心传动刮泥机参数：41.5 设计任务51.6研究意义52刮泥机总体构成62.1刮臂的形式92.2刮板102.3水下轴承112.4工作桥123动力系统设计与计算133.1传动装置的设计133.2电动机的选择133.2.1选择电动机的类型和结构形式133.2.2确定电动机的功率143.3
10、联轴器的设计163.4泵的选择183.4.1进水泵183.4.2出水泵193.5蜗轮、蜗杆的设计、计算203.5.1蜗轮、蜗杆材料及精度选择203.5.2涡轮、蜗杆计算和校核203.5.3计算和校核203.6传动立轴的设计与计算223.6.1轴的概述223.6.2轴的材料223.6.3轴的强度计算233.6.4轴的刚度计算233.2.5刮泥机传动立轴的计算244中心传动刮泥机电气控制系统硬件软件部分的设计254.1 PLC型号的选择254.1.1 根据PLC的物理结构264.1.2 根据PLC的指令功能264.1.3 根据PLC的输入输出点数264.1.4 根据PLC的存储容量274.1.5
11、根据输出模块的类型274.2刮泥机动力系统泥机总体方案说明274.3电气控制原理图的设计284.3.1主电路的设计284.3.2 交流控制电路的设计284.3.3 主要参数设计294.3.4 PLC的I/O端口分配表294.3.5 PLC的I/O电气接线图的设计304.4悬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139附录242521绪论1.1我国的环保形势 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
12、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439.5亿吨，比上年增加1.5%。其中工业废水排放量207.2亿吨，比上年增加2.3%；城镇生活污水排放量232.3亿吨，比上年增加0.9%，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III-V类水体为主，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III-IV类
13、水体为主，支流污染普通严重；松花江水系以III-IV类水体为主；珠江水系水质总体良好，以II类水体为主；长江干流及主要一级支流水质良好，以II类水体为主。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
14、我国城市污水排放总量为1050亿m3，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。1.2刮泥机1.2.1刮泥机的分类表1-1 刮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
15、吸式虹吸式空气提升式悬挂式周边传动式刮泥机吸泥机1.2.2各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1-2是各种类刮泥机的适用条件和优缺点表1-2各种类刮泥机的适用条件和优缺点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/min）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 5000mg/L 。（ 5 ）固体重量度不大于 2.5mg/ 粒0.6
16、1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 续表1-22行车式提板刮泥机矩形4 300.0110.002（ 1 ）给水平流沉淀池。（ 2 ）排水初次沉淀池。0.6优点:(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 60.01(1) 沉砂池 (2) 排水初次沉淀池 (3) 排水二次沉淀池30.60.3
17、优点:(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 10m1040r/min(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8h5悬挂式中心传动刮泥机圆形 6 120.0830.1(1
18、) 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 14 600.0250.05最外缘刮板端 137周边传动吸泥、刮泥机 14 1000.250.167最外缘刮板端 138机械搅拌澄清池刮泥机圆形 36 7150.083 抛物线机械搅拌澄清池最外缘刮板端1.83.4优点: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 . 续表1-29钢索牵引刮泥机矩形圆形10有无坡度均可
19、斜板斜管沉淀池机械搅拌澄清池0.6113优点:(1)驱动装置简单，传动灵活.(2) 适用于各种池形，应用范围广缺点:(1)磨损腐蚀较快，维修工程量较大.(2)钢索伸长， 需经常张紧 .1.3中心传动刮泥机1.3.1原理每台刮泥机由驱动装置，一个杠杆系统和楔形刮板焊接在一起构成了一个在池底平移的构件。底部泥机所涉及的原理是由依据水力学而设计的部件所完成的往返运动。刮泥机开始工作时，驱动装置推动杠杆带动刮板以一定的速度匀速向集泥槽方向运动，同时刮板的凹面将污泥推向污泥集泥槽。由于惯性， 池底的污泥顺着刮板的斜面向上爬升， 当污泥达到刮板顶部时， 由于刮板前方的凹面对污泥有抽吸和负压作用， 从而加速
20、污泥的沉淀， 使污泥回落到沉淀池的底部。因此，污泥总是被推向集泥槽的方向。由于刮泥机的往复运动是不停循环的， 污泥就不断的向集泥槽运动， 直至落入集泥槽内。1.3.2产品特征(1) 当刮泥机将污泥推向集泥槽时，刮泥机的重复运动稠化了污泥，因此提高了污泥的含率。(2) 池底刮泥机全部部件采用不锈钢制造，刮泥机底面由高密度聚合物制成，并经精细的设计和严密的安装，保证刮泥机和池底之间的磨擦相对较小，因此驱动刮泥机沿池底运动所需的能量也很低，确保在高精度运行下的较高的经济效益和长久的使用寿命。(3) 由于刮板是由驱动装置连杆带动的，从而大大减了移动部件。这样，既减少了对设备的磨损，延长了使用寿命，又降
21、底了能耗，提高了经济效益。(4) 由于刮板比较低矮，故刮泥过程只在泥层的底部进行，刮泥过程和污泥沉淀互不干扰，增强了沉淀效果，由于所去除污泥都处于泥层底部，已经经过了较长时间的挤压过程，污泥浓度较高，有利于后续处理。(5) 结构简单，不锈钢材质，造型美观，易于安装，便于施工，几乎不需要维修。(6) 精密的配套控制系统，免除人工操作，提高了系统动行的稳定性，确保良好的处理效果。1.4中心传动刮泥机参数：在设计前先将文章中计算需要的数据假定如下：池直径：16 m，池深度：3m，刮板外缘线速度：1.5m/min，电机功率：1.0kw。1.5 设计任务利用现代电子技术，设计一套控制刮泥机刮板刮泥的电气
22、控制系统。利用该系统能够实现通过电动机的运行状态并经过相应的处理和控制电路，达到进行污水处理的目的。完成刮泥机的泵选型、电动机选型、电气控制系统。1.6研究意义本课题的设计使我们对刮泥机有了系统的认识，较为合理的阐述了自己的设计思路与创新点，我感觉自己在设计的过程中学会了不少的知识，不但温习了曾经学习的专业课知识，而且还学会了好多新的PLC和机械方面的知识。传统的继电器接触器控制方式。2刮泥机总体构成图2.1为悬挂式中心传动刮泥机总体构成。结构形式比较简单，主要由户外式电动机，摆线针轮减速机，链传动，蜗轮减速器，传动立轴，水下轴瓦，刮臂及刮板等部件组成。整台刮泥机的荷载都作用在工作桥架的中心，
23、悬挂式应此得名。一般用于池径小于12m的圆形沉淀池。污水经中心布流筒布水后流向周边溢塞规槽，随着流速的降低，污水中的悬浮物被分离而沉降于池底，由刮板将沉淀的污泥刮集到中心集泥槽后，靠静水压力将其从污泥管中排出。 图2.1悬挂式中心传动刮泥机1工作桥渣斗拉杆稳流筒驱动装置平台浮渣刮板刮渣耙板刮臂刮板泥斗刮板悬挂式中心传动刮泥机的驱动结构主要有两种布置形式。图2.2为立式三级摆线针轮减速器的直联传动，布局较紧凑。摆线针轮减速机的出轴用联轴器与中间轴相连，再由中间轴与传动立轴相接而传递扭距。图中序号4为轴上安全销，作为过载保护，当刮板阻力过大而超过额定的扭距时，作用在安全销上的剪力就将销剪断，起到机
24、械保护作用。图2.3为卧式二级摆线针轮减速机，链传动与立式蜗轮减速器的组合形式，摸前应用广泛。立式蜗轮减速器的蜗杆端部设用过力矩自动停机的安全装置。图2.4为过力矩安全装置示例，在正常的工作力矩时，套早蜗杆轴上的键连接的蜗轮保持正常的啮合位置。过载时，蜗杆的轴向力超过压簧额定作用力，使蜗杆的蜗杆端相连的压簧座一起作轴向移动，装在箱体上的顶杆，被压簧座的斜面推移上升，出动限位开关，达到自动切断电源，实现机械过力矩保护作用。图2.2直联式中心驱动机构1.立式三级摆线针轮减速机2.联轴器3.衬圈4.安全销5.减速机座6.中间轴7.压盖8.轴承箱 9.油封10.轴承11.挡圈12.轴承13.止推垫圈1
25、4.圆螺母15.压盖16.刚行联轴器17.传动立轴 18.油杯19.油封图2.3组合式中心驱动机构1护罩2.加油孔3.蜗抡减速器4.立轴5.滑轨6.链轮7链条8.摆线针轮减速机图2.4过力矩安全装置1.蜗轮杆2.蜗轮3.空套蜗杆4.平键5.行程开关6.顶杆7.挡圈8.压簧9.调整螺母悬挂式中心传动刮泥机的驱动功率，主要根据刮泥时产生的阻力和刮泥机本上在回转时作用在中心轴瓦的悬挂荷载所产生的滚动摩擦力进行计算。驱动功率的计算：10m的池直径；有效深度H=3m ；污水停滞时间2h；刮泥板外缘直径9.5m；外援线速度1.5m/min；污泥对池底的摩擦系数为=0.1；悬浮物含量ss=300mg/L；驱
26、除率 =40%刮板转速:， 功率计算: 刮泥机悬挂部件的重力w=1000N； 旋转支撑钢球直径d=3.2cm； 滚动摩擦力臂k=0.05cm； 安全系数n=3。旋转时的阻力:， 假设钢球槽的中心圆直径为0.5m:， 旋转功率:，初沉池有效容积: ，进水量:，干污泥量为，将 换算成含水率98%的污泥两刮泥机每转所需时间:，刮泥机每转的刮泥量:，刮泥的阻力为:，刮泥功率为:，假设刮板按2/3的直径处线速度，即驱动功率:。2.1刮臂的形式 悬挂式中心传动刮泥机适合用于中小型沉淀池刮泥，刮臂的悬臂长度不应过长，最长用的为对称设置的圆管。为改善圆管刮臂的受力条件，一般都借助斜拉杆支承。拉杆的形式为两头叉
27、形接头的圆钢杆，中间用索具螺旋扣调节，杆的一端与刮臂尚需要增设一对短臂，与两长臂长十字形，然后在臂端之间相互用水平拉杆相连，图2.5为刮臂的斜拉杆和水平拉杆连接的情况。刮板的形式可采用多快平行排列或整体形对数螺旋线的刮板。 图2.刮臂的拉杆1.叉形接头2.拉杆3索具螺旋扣图2.6刮臂于水平拉杆的连接悬挂式中心传动刮泥机刮臂的形式有悬臂三菱柱桁架结构和悬臂变截面矩形桁架结构等。下图2.7为三角形截面的桁架结构，用于小直径的垂架式样中心传动刮泥机。下图2.8为变截面矩形桁架结构，用于大直径的垂架式中心传动刮泥机。为了便于刮板的排列，安排和受礼平衡，通常多以对称形式布置两个刮臂，同时，刮臂的底弦应与
28、池底坡面平行。图2.7三角形桁架图2.8矩形桁架乱臂2.2刮板沉淀池的集泥槽位于水池中心，当刮板旋转是，下图2.9所示的刮板a，b，c，d各点触及沉淀污泥后，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动。对于中心进水的沉淀池来说。积泥大多集中在靠近中心导流筒的池底上，为提高刮泥的效率，最好将刮板的形状设计成对螺旋线。直径小的刮泥机可以设计成两条对称排列的整体对数螺旋线形刮板。大直径的刮泥机由于整体曲线的刮板存在安装上的困难，都将螺旋线分若干段，平行地安装在刮臂上如下图2.10所示。此外，对数螺旋线是一变曲率曲线，刮板制造比较困难，因而在设计中多数简化成直线刮板的形状，刮板与刮臂中
29、心线的夹角为45度，相互平行排列。图2-1-9污泥的刮移 图2.10刮板的排列1-刮板 2-刮臂2.3水下轴承图2-1-11是水下轴承结构，水下轴承的作用是使刮板在选择时能径向定位。由于水下轴承不承受轴向荷载，一般选用剖分式滑动轴承，但水下轴承的工作条件比较差，泥沙极易侵入，而立轴垂直度允差卡达0.5mm/m，轴与轴承的间隙较大，所以轴承的密封设计十分重要。2-1-11水下轴瓦1.压簧2滑动轴承座3.轴瓦4.立轴5.挡圈6.螺钉7.密封圈2.4工作桥工作桥应横跨在水池上，宽度1.2m左右，须承受整台刮泥机的重量、活载及刮泥阻力所产生的扭矩，大多采用钢结构，设计时应满足一定的强度和刚度。图2.1
30、2为悬挂式中心刮泥机的工作桥。图2.12 工作桥3动力系统设计与计算 中心传动刮泥机动力系统的设计主要分为两部分：驱动装置设计和电气控制系统设计。3.1传动装置的设计机器一般有原动机，传动装置和工作机三部分组成。传动装置在原动机与工作机之间传递运动和动力，并籍以改变运动的形式，速度大小和转距大小。传动装置一般包括传动件（齿轮传动，蜗杆传动 ，带传动，链传动等）和支承件（轴，轴承，机体等）两部分组成。它的重量和成本在机器中占有很大比重，其性能和质量对机器的工作影响也很大。因此我们要选用合理的传动方案。满足工作机性能要求的传动方案，可以由不同传动机构类型和不同的组合形式和布置顺序构成。合理的方案应
31、保证工作可靠，并且结构简单，尺寸紧凑，加工方便，成本低廉，传动效率高和使用维护便利。布置传动链时，一般考虑以下几点：（1）带传动的承载能力较小，传递相同转距时结构尺寸较其他传动形式大，但传动平稳，能缓冲减振，因此布置在高速级（级速较高，传递相同效率时转距较小）。（2）链传动运转不均匀，有冲击，不适合于高速传动，应布置在低速级。（3）蜗杆传动可以实现较大的传动比，尺寸紧凑，传动平稳，但效率较低，适和于中，小功率，间隙运转的场合。当与齿轮传动同时使用时，对采用铝铁青铜或铸铁作为蜗轮材 （4）圆锥齿加工比较困难，特别大直径，大模数的圆锥齿轮，所以只有改变轴的布置料的蜗杆传动，可布置在低速级，使齿面滑
32、动深度较低，以防止产生胶合或严重磨损，应可使减速器结构紧凑，对采用锡青铜为蜗轮材料的蜗杆传动，由于允许齿面有较高的相对速度，可将蜗杆传动布置在高速级，以利于形成润滑油膜，可以提高承载能力和传动效率。方向时采用，并尽量放在高速级和限制传动比，以减小圆锥齿轮的直径和模数（5）斜齿轮传动的平稳性较直齿轮传动好，常用在高速级或要求传动平稳的场合。（6）开式出论传动的工作环境差，润滑条件不好，磨损较严重，寿命较短，应布置在低速级。（7）一般将改变运动形式的机构（如螺旋传动，连杆结构，凸轮结构）布置在传动系统的最后一级，并且常为工作机的执行结构。3.2电动机的选择电动机是专门工厂批量生产的标准部件，设计时
33、要选出具体型号以便购置。选择电动机包括类型，结构，容量和转速，并在产品目录中查出其型号和尺寸。3.2.1选择电动机的类型和结构形式电动机已标准化、系列化，应按照工作机的要求，根据选择的传动方案，选择电动机的类型、容量和转速，并在产品目录中查出其型号。电动机有交流电动机和直流电动机之分，由于支流电动机需要支流电源。结构较复杂，价格较高，维护比较不便，因此无特殊要求时不宜采用。生产单位一般用三相交流电动机。因此。如无特殊要求都应选用交流电动机。交流电动机有异步电动机和同步电动机两类。异步电动机有笼型和绕线型良种，其中以普通笼型异步电动机应用最多。我国新设计的Y系列三相笼型异步电动机属于一般用途的全
34、封闭自扇冷电动机，其结构简单，工作可靠，加工低廉，维护方便，适合不宜燃，不宜爆，无辐射性其他和无特殊要求的机械上，如金属切削机床，运输机，风机，搅拌机等，由于启动性能较好，也适合某些要求启动转距较高的机械，如压缩机等。在经常启动，制动和反转的场合（如起重机等），要求电动机转动惯量小和过载能力大，应选用 其中及冶金用三相异步电动机YZ型（笼型）或YZR型（绕线型）。电动机 除了按功率，转速排成系列之外，为适应不同的输出轴要求和安装要求，电动机集体又有几种安装结构型式。根据不同的防护要求，电动机还有开启式，防护式，封闭式和防爆式等区别。电动机的额定电压一般为380V。此次设计所需的电动机功率较低，
35、故采用交流电动机，为满足不同的输出轴要求和安装需要，同一类型的电动机可制成几种安装结构形式，并以不同的机座号来区别。各型号电动机的技术数据，如额定功率、满载转速、启动转矩和额定转矩之比、最大转矩和额定转矩之比、外型及安装尺寸等，可查阅有关机械设计手册或电动机产品目录。3.2.2确定电动机的功率电动机的功率选择直接影响到电动机工作性能和经济性能的好坏。如果所选电动机的功率小于工作要求，则不能保证工作机正常工作，使电动机经常过载而提前损坏；如果所选电动机的功率过大，则电动机经常不能满载运行，功率因素和效率较低，从而增加电能消耗，造成浪费。因此在设计中一定要选择合适的电动机的功率。驱动功率的计算：
36、10m的池直径；有效深度H=3m ；污水停滞时间2h；刮泥板外缘直径9.5m；外援线速度1.5m/min；污泥对池底的摩擦系数为 =0.1；悬浮物含量ss=300mg/L；驱除率 =40%刮板转速，功率计算 刮泥机悬挂部件的重力w=1000N； 旋转支撑钢球直径d=3.2cm； 滚动摩擦力臂k=0.05cm； 安全系数n=3。旋转时的阻力，假设钢球槽的中心圆直径 为0.5m，旋转功率，初沉池有效容积为，进水量，干污泥量为，将 换算成含水率98%的污泥两刮泥机每转所需时间，刮泥机每转的刮泥量，刮泥的阻力为，刮泥功率为，假设刮板按2/3的直径处线速度，即驱动功率， 电动机功率，机械总功率为（一级减
37、速是摆线针轮减速机效率0.92；二级减速是链轮传动效率0.96；三级是蜗轮蜗杆传动0.72）。故选用0.37 kw的电动机查中国机械设计大典关于电动机部分得知符合条件的电动机有四种：Y2-711-2；Y2-711-4；Y2-801-6；Y2-90S-8.Y2-712-4电动机相对于2它三种电动机效率较高根据电动装置的工作环境和电动机的工作功率的要求选择电动机如下表3-1：表3-1 Y2-712-4电动机各种参数电机名称Y系列三相异步电动机类别代号Y型号规格Y2-712-4防护等级IP44安装形式B3极数4额定功率 （kw）0.37转速 （r/min）1380电压 （V）380额定电流 （A）0
38、.79效率 （%）0.67功率因数 （cos）0.74堵转电流/额定电流5.2堵转转矩/额定转矩2最大转矩/额定转矩2.2转动惯量（kgm2）0.0021噪声 （dB(A)）67重量 （kg）12机座号80国际标准机座号80-19最大长度 （mm）250最大宽度 （mm）195最大高度 （mm）150由Y2-712-4电动机转速为1380r/min可求出传动比传动比为根据传动比，初选定刮泥机的传动链为三级传动链。根据以上各传动形式的优缺点：一级减速是摆线针轮减速机；二级减速是链轮传动；三级是蜗轮蜗杆传动。分配传动比：。3.3联轴器的设计联轴器是用于连接不同机构中两轴，使之同回转，并传递转矩的一
39、种部件。在电动装置中用于联接电动机轴和蜗杆主动轴（输入轴）。联轴器在电动装置中占有重要位置，若选择不当，会直接影响电动装置的振动、噪声和传动效率，严重时会产生较大附加载荷，影响电动装置的使用寿命。在选定联轴器的类型时，主要考虑其使用要求和工作条件，联轴器的承载能力、缓冲和减振性能应与工作转矩的大小和载荷的性质（冲击、振动）相适应。其最高转速应满足工作转速的要求。此外，工作转速高时，还应考虑所选联轴器外缘的离心应力或弹性元件的变形及联轴器的动平衡精度。联轴器所具有的补偿两轴相对位移的能力，包括能补偿两轴由受载和温升产生的变形和部件间的相对位移以及因联轴器自身制造和安装误差引起的两轴相对位移。从安
40、装、调整和维修方面考虑，联轴器和结构外形尺寸应能适应给定的操作空间。对大型设备和不便检修的场合，还应能在不需轴向移动的情况下装拆联轴器或更换易损件。此外，选择联轴器时还应考虑联接的可靠性，工作环境、使用寿命、润滑和密封以及成本等方面的要求。目前，常用的联轴器都已经标准化或规格化了，在一般的情况下，选定联轴器的类型后，可按转矩、轴径和转速等条件确定标准联轴器的型号和主要尺寸。必要时应对联轴器中易损的薄弱环节进行承载能力等的校核计算。联轴器的种类很多，按其性能分为：a刚性联轴器（1） 套筒联轴器；（2） 凸缘联轴器；（3） 夹壳联轴器；（4） 紧箍咒夹壳联轴器。b挠性联轴器（1） 无弹性元件挠性联
41、轴器；（2） 非金属弹性元件挠性联轴器；（3） 金属弹性元件挠性联轴器。联轴器选择应考虑的问题在深知所设计产品的工况及技术要求的情况下，选择联轴器应考虑以下问题：a)所需传递转矩大小、载荷性质及产品对缓冲和减振方面的要求；b)轴的转速高低和引起的离心力大小；c)两轴对位移大小（径向位移、轴向位移、角位移）；d) 联轴器的制造、安装、维修、成本。电动装置的联轴器的选用应首先考虑电动装置工况条件，联轴器的工作特性两者接近时即可采用。电动装置是在输入轴与电动机轴间安装有联轴器。一般情况下，为了使结构紧凑、外观美观，多把联轴器和制动轮作为一体，同时阀门电动装置的所要求的紧凑、外观美观，多把联轴器和制动
42、轮作为一体，同时阀门电动装置的所要求的转矩不是很大（电动机的最大转矩2.2Nm），所以多用套筒联轴器。 选择或校核时的主要依据是联轴器实际所需传递的转矩，由于各种机械的转矩变化规律常较复杂，不易精确确定，通常可按机械设计上计算转矩来选择或校核。联轴器的理论转矩： 计算转矩： 其中-许用名义转矩；-载荷系数，见表3-2。在选取值时要注意：刚性联轴器和无弹性元件的挠性联轴器宜取大值；弹性联轴器宜取小值；表3-2载荷系数动力机特性工作机特性转矩变化小转矩变化冲击载荷中等转矩变化冲击载荷大电动机、汽轮机1.31.51.71.92.33.1多缸内燃机1.51.71.92.12.53.3单、双缸内燃机1.
43、82.42.22.82.84.0取=2.9联轴器的规格选择：联轴器的规格选择：查手册选取套筒联轴器型联轴器3.4泵的选择此系统有两个泵：一个进水泵和一个出水泵。3.4.1进水泵进水泵的选择按两小时泵满池选择，由于HB型泵流量较大，扬程较低，适合于农田灌溉和工业抽水，符合要求，所以选定HB混流泵。各种技术参数见表3-3表3-3HB混流泵各技术参数泵名称HB型混流泵类型代号HB型号规格10HB流量320522m扬程4.15.0m转速980转/分泵轴功率8.949.25KW配电动机功率10KW效率61.583%叶轮直径320mmHB混流泵(1)用途:HB型泵流量较大，扬程较低，适合于农田灌溉和工业抽
44、水。(2)型号意义说明:(3)结构:HB型泵主要由泵体，叶轮，泵盖，主轴，轴承架等零件组成。一般由皮带间接传动，从传动端看，泵为顺时针方向旋转。3.4.2出水泵出水泵的选择根据每小时的流量，由于每小时要泵出水的体积很大和S型双吸离心泵用来输送不含固体颗粒及温度不超过80度的清洁液体。流量1086696立方米时，扬程为8.6140米，所以选定S型离心泵。各种技术参数见表3-4表3-4 S型离心泵各技术参数泵名称S型离心泵类别代号 S 型号规格S350-26流量 1440m3扬程26m转速1450转/分泵轴功率105KW配电动机功率 112KW配电动机电压 380V效率82%叶轮直径340mmS型离心泵(1)用途: 用来输送不含固体颗粒及温度不超过80度的清洁液体。流量1086696立方米时，扬程为8.6140米。(2)型号意义说明:(3)结构:S型泵的结构为单级双吸泵壳中开式离心泵，从电动机端向泵看，为顺时针方向旋转。3.5蜗轮、蜗杆的设计、计算3.5.1蜗轮、蜗杆材料及精度选择通过查阅大量资料后，第三级传动选择采用蜗轮、蜗杆传动作的减速机构，它可以用于交错轴间传递运动