【毕业设计】鼓型撇油器的机械结构设计

—(宋体小五号)
DC
本科毕业设计
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鼓型撇油器的机械结构设计
学生姓名学号
指导教师
院、系、中心工程学院机电工程系
专业年级机械设计制造及其自动化2011级
论文答辩日期 2015 年 6 月 4 日
中国海洋大学
鼓型撇油器的机械结构设计
完成日期：
指导教师签字：
答辩小组成员签字：
摘要
随着对海上石油的需求增加，海上石油开采和运输意外事故导致的海面溢油事故也不断增加，造成严重的环境破坏和经济损失引起了世界各国的重视，加大了对溢油处理技术的研究力度，亟待一种高效、环保、经济的溢油处理装置。

本课题拟定针对海面溢油的回收清理收集问题以及海面处理溢油的条件，设计一种溢油回收装置鼓型撇油器。

通过选用数学模型对溢油回收过程研究分析，找到影响鼓型撇油器回收溢油效率因素，撇油器各个零部件的结构设计、计算、强度校核、运动受力分析、工程图纸绘制等，为以后的溢油回收研究做提供一点经验。

关键词：海面溢油；环保；溢油回收；鼓型撇油器
I
Abstract
With increasing demand for oil spill accidents on offshore oil, offshore oil exploration and transportation accidents cause are increasing, causing serious environmental damage and economic losses have attracted the attention of the world, has increased its oil spill response technology the research efforts in urgent need of an efficient, environmentally friendly, economical oil spill treatment plant. This topic plans for the recovery of oil spill clean-up collection problems and the conditions of handling oil spill in the sea, an oil spill recovery system design ---- drum skimmers. By choosing a mathematical model for oil spill recovery process research and analysis, to find the impact of drum skimmers oil spill recovery efficiency factor, and structural design of various components skimmers, exercise stress analysis, design, calculation and verification, engineering drawings drawing, etc., for the oil spill recovery after doing research to provide some experience.
Keywords: oil spill; environmental protection; oil recovery; drum skimmers
II
目录
1 绪论 (1)
1.1引言 (1)
1.2 撇油器研究现状 (1)
1.3课题研究内容 (3)
1.4课题设计技术路线 (4)
1.5本章小结 (5)
2 鼓型撇油器总体设计方案 (6)
2.1总体设计方案选择 (6)
2.2 鼓型撇油器的三维装配模型 (6)
2.3本章小结 (7)
3 鼓型撇油器溢油回收数学模型 (8)
3.1对溢油流体的数学分析 (8)
3.2粘附在滚筒上溢油流体的流动状态 (8)
3.3粘附在滚筒上溢油流动的数学模型 (9)
3.4鼓型撇油器溢油回收量的计算 (9)
3.5本章小结 (11)
4 鼓型撇油器的机械结构设计 (12)
4.1鼓型撇油器初始参数 (12)
4.1.1鼓型撇油器性能 (12)
4.1.2鼓型撇油器初始参数 (12)
4.2鼓型撇油器四大功能部分的设计 (13)
4.2.1收油机构的设计 (13)
4.2.2机架的设计 (16)
4.2.3辅助部件设计 (17)
III
4.2.3标准件选型 (18)
4.3本章小结 (19)
5鼓型撇油器的设计计算 (20)
5.1 阻力计算 (20)
5.2扭矩计算 (21)
5.2本章小结 (21)
结论 (22)
参考文献 (23)
致谢 (24)
IV
第一章绪论
1 绪论
1.1引言
石油作为现代工业的主要能源，也是各个国家生存和发展不可或缺的主要资源。

随着近年来对海洋石油资源的不断开采，船舶碰撞、翻倾、搁浅以及海上平台损坏等因素都会造成石油溢漏。

海上溢油事故的频繁发生, 使得海洋生态环境遭到严重的破坏。

溢出大量原油或成品油于海洋环境中,破坏海洋生态环境、浪费海洋石油资源，造成巨大的经济损失。

海上溢油对海洋环境的污染以及对石油资源的浪费已经成为了各国面临的一个难题。

沿海很多国家开展了对海上溢油相关的研究，研究有效的治理方法和设计出高效的回收设备。

国际制定了相应的法律法规防止溢油事故发生以外，也非常重视对溢出油的及时有效处理、回收清理等技术的研究。

目前,对海上溢油的处理方法主要有物理方法、生物方法和化学方法。

生物法是通过生物降解办法处理海面石油，化学法是通过化学剂来处理溢油，生物法和化学法只能处理油层薄、溢油少等情况，而且不能有效回收溢油，见效也慢。

在这些方法中,物理法中的机械回收由于不仅防止了溢油对海洋环境的污染而且回收了宝贵的石油资源,因而是目前应用最为广泛的溢油处理技术。

在实际应用中, 机械溢油回收技术主要是撇油器设备来实现的。

1.2 撇油器研究现状
机械回收溢油法在不改变溢油物理化学性质的回收清理海面溢油的方法，一般是先将分散在海面油层薄的通过围栏法围成有一定厚度的、控制在一定区域的溢油，再由回收船、撇油器、吸油材料、溢油回收存储罐等机械回收设备进行回收。

目前撇油器通常是联合围栏装置、回收船、储油罐等作业。

表1-1 各类撇油器一般适用条件及回收效果[1]
1
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2 撇
油器类
型 风速/ (英里/小时) 水速/(英里/小时) 浪高/m 海面风力等级 粘度/ cSt 回收率/% 理论回收量（m3/h ）
真
空式
3 0.7 0.
4 2 50000 0~60 5~200 刷
式
16 1 1.5 3~4 20000~50000 50~90 1~200 带
式
6 1 1.2 2 1000 50~90 10~400 圆
盘式
10 1 1.2 3 3300 50~90 1~400 鼓
式 10 1 1.2 3 30000 50~90 1~60
如表1-1所示，总的来说，对于真空抽吸式的撇油器一般适用于静水条件下的中、低粘度浮油的回收，在波动的海面上效果很低，平静水面下面含水率低、存在波浪时含水率大，油的粘度越高、比重越大，效果越差；堰式撇油器适用在12m/s 的风况和2~2.5m 的大浪中，静水下的效果好，在油层较薄，风浪较大时容易回收到较多的水。

管式、带式、刷式、盘式、绳式、鼓式等粘附式撇油器，适用在相对平静的海面上的高、中粘度的溢油回收，甚至含有一些碎冰的水域也适合。

目前，在我国，由青岛光明环保技术有限公司研发的船携式收油系统由撇油器、扫油臂、动力站和软管等组成，溢油回收系统由一条船侧拖带向前运动收油。

撇油器为带式动态斜面式，其收油带和输油泵都由液压马达驱动，液压马达则由船甲板上的动力站通过液压软管组提供动力并进行控制。

系统回收的油传送到作业船上的存储系统中。

撇油器上的收油带、输油泵、集油井等装在一铝合金制机架上，机架上有两个浮箱。

撇油器前端两侧接有两条围油栏式的扫油臂，两条围油栏的前端用一杆撑开。

该收油系统作业时，作业船用拖绳拖带撑杆两端并通过围油栏拖带撇油器前进。

若作业船较小，可在
第一章绪论
作业船两侧同时拖挂回收系统以提高作业船的平稳性。

溢油回收系统对溢油粘度和厚度的适应性较好，随着溢油粘度和厚度的增加，回收效果也会相应提高[2]。

在国外，有ＶＯＳ船携式回收系统，ＶＯＳ由荷兰ＫＯＳＥＱ公司生产的系列船携式溢油回收系统，不同环境中相应有不同的回收系统。

总的来说，大型的回收系统适用于海面溢油回收，小型的应用于内河水面。

集油器、液压泵站和控制系统都安装在工作船上，ＶＯＳ船携式溢油回收系统的优点是可以随着需要改变撇油器位置，灵活方便的回收溢油，适应性强，回收效率高。

溢油回收系统由于采用了不同的撇油器，也可以适应回收不同粘度和厚度的溢油。

ＬＳＣ船携式溢油回收系统为ＬＳＣ为芬兰劳模公司研发的单臂侧挂式船携式溢油回收系统。

该回收系统也主要由撇油器、扫油臂、动力站等部分组成。

其中撇油器基于劳模公司自身开发的硬刷传送带收油技术，可以回收乳化油、焦球油和极高粘度的油，而且随油品粘度的增加收油效果会加强。

该回收系统的外形。

[2]为增加作业船的平稳性，可在作业船两侧同时拖挂该回收系统，同时也增加了回收效率。

DIP 船携式溢油回收系统为美国SLICKBAR 公司研发的。

回收系统的撇油器收油的综合效果较好。

1.3课题研究内容
本课题拟针对海面油污的隔离和回收清理收集问题进行机械装置的结构设计。

研究鼓型撇油器在利用油粘附在某些物质上的能力（如聚丙烯、PVC 和铝等材料是很好的吸附物质）让浮油吸附在一个运动的表面上，然后被带出水面，通过刮擦或挤压转移至贮油槽或输油泵中。

鼓式撇油器基本原理是在滚筒表面加上一层亲油材质，通过滚筒转动将溢油带到挤压滚轮，再刮油板挤压滚筒上的溢油，收回储油槽。

通过鼓型撇油器的研究，并将其应用在实践中既能有效无污染的回收宝贵的石油资源，也避免海洋生态环境遭到破坏。

原理如图1-1所示。

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图1-1 鼓型撇油器原理图
本课题以溢油回收中的鼓型撇油器为研究对象，对回收过程中一些问题的研究，找到影响撇油器回收速率的因素，从而提高回收效率的办法。

根据所学的机械专业知识，从鼓型撇油器结构上找到最简、最优的设计，设计出最有效的回收溢油的鼓型撇油器。

提高撇油器对油层薄厚的适应性，能适用在海面条件恶劣下作业。

着重对撇油器的溢油回收机构、油水分离机构的机械结构设计，在满足使用条件下，设计经济性好溢油回收设备。

课题主要任务：
（一）根据溢油、海水、亲油材料的特性拟定鼓型撇油器回收溢油技术；
（二）鼓型撇油器回收运动和溢油、海水运动的数学模型的选用；
（三）鼓型撇油器机械结构分析设计；
（四）鼓型撇油器执行结构尺寸设计、强度校核、动力计算及选择、动力传动设计；
（五）其他部件收油罐、吸油泵、刮板等辅助部件的分析设计；
1.4课题设计技术路线
根据目前已有研究现状，汲取优秀的设计思维。

针对鼓型撇油器机械结构设计主要研究，由一般鼓型撇油器的适用条件确定总体设计方案，再进行溢油回收的数学模型计算，具体结构设计、受力分析、运动分析、强度校核，建立三维模型，再对方案进行可行性验证，最后完成各个参数的最终设计修改，绘制工程图纸，撰写论文，完成毕业设计。

（一）查阅资料，分析溢油环境特性，理论上分析设计出撇油器的总体方案；
第一章绪论
（二）根据鼓型撇油器回收溢油过程建立数学模型，分析计算出各个重要参数；
（三）应用三维CAD建立鼓型撇油器模型，具体分析设计机械结构，进行受力分析、强度校核；
（四）应用UG进行运动仿真验证，对设计方案的最终验证；
（五）各部件的尺寸、材料等最终确定，工程图纸的绘制，完成设计；
1.5本章小结
通过对撇油器相关文献资料的查阅，了解到现有的撇油器种类及相应的溢油回收特性，对海面溢油事故处理有了一定的认识，对于后面鼓型撇油器的设计提供了一定的理论基础。

对鼓型撇油器的特性和适用条件有了深入的了解，为鼓型撇油器的机械结构设计奠定了基础。

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2 鼓型撇油器总体设计方案
2.1总体设计方案选择
鼓型撇油器按照收油滚筒的个数可以分为单个滚筒式鼓型撇油器和多个滚筒式鼓型撇油器。

垂直放置的滚筒绕水平轴转动, 滚的一部分浸在表面浮有油膜的水中。

当滚筒转动时, 油附着在滚筒亲油材质的表面, 然后被刮油板刮除并通过管槽输送到储油罐。

文献检索表明, 典型鼓轮直径是260mm,长度是450mm,依据不同的需要而定。

较大的鼓型撇油器主要用于开阔海域的溢油清除, 而较小的类型则用于港口和内陆水域。

显然, 鼓型撇油器的收油能力取决于滚筒的尺寸和数量以及滚筒的线速度[3]。

比较典型的是一个大尺寸滚筒（如图2-1 a）所示）和两小尺寸个滚筒（如图2-1 b））两种类型。

a) 单滚筒式鼓型撇油器 b）双滚筒式鼓型撇油器
图2-1 鼓型撇油器
两个小尺寸的滚筒一起的鼓型撇油器和一个滚筒的撇油器的回收溢油原理一样，只是在结构多一了一个滚筒，由于有前后轮的两次粘附回收，所以回收溢油的效果会更加彻底，但是收油效率不如直径大的一个鼓轮的鼓型撇油器。

一个大直径鼓轮的鼓型撇油器在收油效果上不如上面一种彻底，但是由于在一样输出功率情况下，一个滚筒的线速度大，一个鼓轮会有更好的溢油回收效率，再加之一个滚筒的结构简单。

本次课题主要是研究高效率的溢油回收撇油器，所以选择设计一个大直径滚筒的鼓型撇油器。

2.2 鼓型撇油器的三维装配模型
根据所选择鼓型撇油器的总体设计方案，运用UG绘制的三维装配图。

鼓型撇油器
第三章鼓型撇油器溢油回收数学模型
的主要部件包括滚筒、密封盖、支架、刮油板、刮油板支架、电机、轴承支架、轴承、滑块、滑道、收油槽、浮体等。

撇油器的回收溢油过程是在滚筒转动下将海面溢油粘附在表面，旋转至刮油板时被刮油板挤压刮除到收油槽里，最后由吸油泵将溢油吸回船上，这样就完成了海面溢油的回收。

图2-2 鼓型撇油器三维装配图
撇油器工作过程：鼓型撇油器安装在回收船的一侧，当减速电机启动时，滚筒上的亲油材料粘附溢油到滚筒表面，滚筒转动，经刮油板将滚筒表面溢油刮除，并导流如收油槽中。

一般情况，滚筒有一半在水面下，通过调节滑块位置，可以调整滚筒轴线与水面之间的距离。

2.3本章小结
本章经过分析确定了鼓型撇油器的总体设计方案，确定了设计的鼓型撇油器基本模型。

分析设计到了整个机械部件之间的具体装配结构关系。

为后面的结构设计计算提供了一个感性、具体实在的认识。

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3 鼓型撇油器溢油回收数学模型
3.1对溢油流体的数学分析
根据流体力学相关理论，把流体视作为在某个空间运动的流体质点集合，分析研究鼓型撇油器滚筒运动时溢油流体的的运动，通常用到描述流体运动的两种方法是拉格朗日法和欧拉法。

（一）拉格朗日法又称为随体法，是由分析研究某一个流体质点的运动特性而得到整个流体的运动状态的方法，用t 。

时刻流体质点的初始坐标(a,b,c)作为流体质点的标一记。

当赋予(a,b,c)某一组确定值时,即表示跟踪这一特定流体质点来考察其运动。

该流体质点以后所处的位置(x,y,z)与时间t 有关;当改变(a,b,c)值时,既是考察另一流体质点的运动。

进而对整个流体作出描述。

拉格朗日法的迹线方程:
⎪⎭
⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧===),,,(),,,(),,,(t c b a z z t c b a y y t c b a x x
式中a,b,c,t 称为拉格朗日变数，x,y,z 分别为t 时刻流体质点的三个坐标。

当给定一组(a,b,c)值改变t 时,则式描述出这一特定流体质点的运动轨迹;当给定t 而改变(a,b,c)值时,描述了某一特定时刻流体质点的空间分布。

（二）欧拉法又称为当地法，它在选定的一个空间点，观察先后经过这个空间点的各个流体质点物理量的变化情况，当逐次由一个空间点转移到另外的一个空间点……便能了解整个流场或部分流场的运动情况。

公式为：
⎪⎭
⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧===),,,(),,,(),,,(t z y x u u t z y x u u t z y x u u z z y y x x
式中,x,y,z 是流体质点在t 时刻的运动坐标,对同一质点来说它们不是独立变量,而是时间变量t 的函数。

这里仅注意某一瞬间占有这个空间位置的质点在当时的运动要素如何,而不必考虑这个质点的过去和将来。

3.2粘附在滚筒上溢油流体的流动状态
通常,在海上或港区泄露的是原油或重油,原油在常温下几乎不能流动,本课题研究的
第三章 鼓型撇油器溢油回收数学模型
是针对在常温下能流动、中等粘度溢油。

比重一般在0.82一0.95。

其成分主要是炭、水等。

对于撇油器滚筒旋出油液的情景符合流体沿竖直平面的运动形式,可以按以下公式来分析求解雷诺数。

，式中，Re 为雷诺数，V 为流体流量，Bsk 为流体截面积，υ0为动力粘度。

流体沿竖直平面的运动由层流到紊流的过渡点,已经通过实验求得。

根据Brauer(1972)和Feind(1960)实验得出的雷诺数Re 一400。

对于粘度较高的重质油,粘度一般都在1000以上,滚筒旋转的速度一般为1.5一4has,通过计算,雷诺数远远小于400,故滚筒粘附的油均为层流运动,不存在边界层的分离现象。

因而滚筒粘附溢油的流体的运动形式为层流。

由于重质油的粘度较高,油液间的粘滞力很大,在重力作用下对旋出液体厚度的影响很小,可近似为等厚。

3.3粘附在滚筒上溢油流动的数学模型
根据流体力学相关知识，由纳维-斯托克斯方程，只考虑了不可压缩流体的流动。

N-S 方程表达式如下：
2222221x x x x x dv p f dt x x y z υυυνρ⎛⎫∂∂∂∂=-+++ ⎪∂∂∂∂⎝⎭
2222221y y y y y dv p f dt y x y z υυυνρ⎛⎫∂∂∂∂=-+++ ⎪ ⎪∂∂∂∂⎝⎭
2222221z z z z z dv p f dt z x y z υυυνρ⎛⎫∂∂∂∂=-+++ ⎪∂∂∂∂⎝⎭ 式中，ρ是流体密度；p 是压力；z v ，y v ，x v 为流体在在t 时刻，在点（x ，y ，z ）
处的速度分量；x f ，y f ，z f 是外力的分量；υ为粘度。

N-S 方程是用以描述常粘度条件下不可压缩流体运动的微分方程。

3.4鼓型撇油器溢油回收量的计算
如图3-1所示 滚筒旋出溢油的情形满足在重力作用下的无限宽垂直面上具有等深自由面的二维恒定不可压缩流体的层流运动。

滚筒上的溢油可以理想化为不可压缩粘性流体，在滚筒上做定常运动。

取溢油层厚度为a,流体密度为ρ，运动速度为U,动力粘度
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为μ，τ为沿斜面微小流层单位面积摩擦应力（剪切应力），液面压强p 为常量，且不计液面与空气之间粘度切应力。

选用直角坐标系，y 为垂直斜面的坐标；x 为平行斜面的坐标；鼓型撇油器如图3-1所示，随着溢油流动建立自然坐标系XOY 。

图3-1 滚筒上溢油流动状态分析图
在滚筒的带动之下，溢油在滚筒表面上沿着x 方向流动，y 轴垂直于流动方向， 当输送带的宽度为b 时,每小时通过滚筒的流量公式为：
⎪⎪⎭⎫ ⎝
⎛-==3a sin 360036003μθρg Ua b bq Q (3-1) 式中：
Q ：收油速率（m ³/h ）
b ：输送带宽度（m ）
a ;为输送带上油膜厚度（m ）
U ；为输送带运动速率（m/s ），
μ：油的动力粘度（N ·s/㎡），
ρ：为油密度（Kg/m ³），
Θ：为倾斜角度（°）。

式3-1即为鼓型撇油器收油量的计算表达式。

这个表达式说明鼓型撇油器输送溢油的流量与传送带的速度U （m/s ），滚筒宽度b （m ）流体物质层厚度 a （m ）滚筒倾斜角度 θ(°)，流体物质的密度ρ，重力加速度g 及流体物质的动力黏度μ（Pa.s ）有关。

所以在设计鼓型撇油器的时候，要根据收油量的需要，选取适当的带宽和工作速度来进行设计。

第三章 鼓型撇油器溢油回收数学模型
为了求解在什么条件下鼓型撇油器能够输送的流量为最大，根据函数最大值的求解方法，可以求得最大流量为[4]：
23
2
1max 32sin U g q ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=θρμ 3.5本章小结
本章通过用流体力学相关知识分析溢油流体，以及撇油器回收溢油流体的特性，通过分析计算，找到了影响鼓型撇油器溢油回收效率的因素，为后面的结构设计和计算提供的理论依据。

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4 鼓型撇油器的机械结构设计
4.1鼓型撇油器初始参数
4.1.1鼓型撇油器性能
撇油器的三个性能参数：回收速率（m3/h ） 单位时间内回收油的体积，回收效率（%）是指回收油占总回收液体积百分数，回收效率被撇油器种类和使用条件(风、浪和温度)所决定，彻底性效率是指回收油占遭遇油体积百分数彻底性效率被系统性能、使用条件(风、浪和温度)和作业条件（拖带速度等）所决定[参考文献]。

鼓型撇油器回收溢油性能：
（一）适用于中、低粘度油，溢油粘度范围，最大粘度值为610cst ，最佳适用范围为4103 cst 左右。

（二）水流溢油回收有影响，适于在静水中工作。

（三）是波浪对回收效率有影响，适于长周期波中收油。

（四）.当撇油器低速转动，溢油粘度不高时，回收到的溢油含水率会很低，含水率会随着速度和粘度增加而增加。

（五）波浪对回收效率有影响，适于长周期波中收油。

4.1.2鼓型撇油器初始参数
鼓型撇油器一般适用于相对稳定的海况下中等粘度溢油的回收，海面浮油主要特性如表4-1和4-2。

表4-1海面溢油分类 类别
轻质原油 中质原油 重质原油 特重原油 20℃相对
密度 <0.8661 0.8661——0.9162
0.9162——0.9968 >0.9968
第四章 鼓型撇油器机械结构设计
13 表4-2海面溢油颜色与厚度
油膜颜色
银白色
灰色
彩虹色 蓝色 蓝褐色 褐色 黑色 黑褐色
橙色（巧克力块状）
大约厚度(λm) 0.02——0.05 0
.1
0.3 1
.0
5
15
20 100
1000——4000 单位面积油膜大约体积（m 3
/km 2
）
0.02——0.05
.1 0.3
1
.0 5 15
20
100
1000——4000
海面溢油在扩散至厚度为1λm 时，扩散过程几乎终止，大部分溢漏在海面的浮油将扩散至0.1mm 的左右的平均厚度。

本课题设计的鼓型撇油器是和围油栏联合作业，因此，所回收溢油最小厚度取海面溢油最大厚度计算，取溢油厚度a=4.0mm 。

密度取中质原油ρ=0.8661——0.9162g/cm3。

其理论回收量1~60m3/h ，最佳回收溢油的运动粘度是υ=30000cst=0.03m2/s （属中等粘度）。

根据公式3.1，再由ρνμ= 可以得出
()b 0128.04.14-=bU Q m3/h ，要满足设计条件1<Q<60，取b=1000mm,可以得出a b 3600U Q ≈，因此前面对ρ，ν，θ的取值对结果的影响可以忽略。

则有1<14.4U<60，n 2r U π=,可取r=200mm ，可以得出U=0.06944~4.16667m/s ，
n=0.0553~3.3174r/s=3.318~199.04r/min ，因此可取转速n=30~60r/min,即
s m U 256.1~628.00=，故本课题设计的鼓型撇油器溢油回收量为每小时回收效率为：
h
m a bU Q 300864.18~0432.93600==。

4.2鼓型撇油器四大功能部分的设计
4.2.1收油机构的设计
收油机构中是撇油器的主要执行机构，主要部件结构如图4-1所示 。

其中滚筒在驱动系统的带动下转动，将粘附在滚筒表面的溢油转至刮油板，再由刮油板挤压收溢油到储油槽。

因此滚筒的尺寸、吃水深度、转速等都是影响收油效率的关键因素。

为减少
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14
回收溢油中的含水量，增加收油效率，滚筒表面的疏水亲油材料为铝合金。

图4-1 收油机构结构图
（一）滚筒的设计，滚筒材料选取亲油疏水的铝合金，具体选用抗腐蚀性能好，可焊接性优良的5A06型铝合金。

因此可根据海面溢油回收实际情况和收油效果设定滚筒基本尺寸为：滚筒直径D 为400mm ，滚筒长度b 为1000mm ，根据资料经验公式可得出滚筒厚度公式为[4]：
mm D h 86400005.06005.0=+⨯=+=
（二）刮油板，刮油板就是将粘附在滚筒上的溢油从滚筒表面刮下，然后顺着刮油板流入储油槽里。

为保证溢油能够被刮下，刮油板垂直安装相切与滚筒，刮油板支架用弹簧使刮油板与滚筒接触，同时也要满足刮油板与滚筒的距离和压力可以调节。

刮油板是配合在滚筒上使用，所以刮油板长度为L=1020mm 。

（三）轴的设计 ，对于收油滚筒中轴的设计， 材料选用轴类常用的45号钢，具有较高的强度和硬度。

轴直径的初步估算
① 安装扭转强度估算，扭转强度条件[
]T
T
T
T
W n P W T ττ≤⨯
⨯==
3109550,
τ
T 和[τT ]分别为轴的扭转剪应力和许用扭剪应力，T 为转矩，P 为轴所传递的功率，W T 为轴
的抗扭截面系数，3
3d 2.016==d W T π，其中d 为轴直径，n 为轴的转速，因此有
[]3336.2.01055.9n
P
C n P d T =⨯≥τ，其中C 为与轴的材料和承载情况有关的系数，对于45号钢，
第四章 鼓型撇油器机械结构设计
15 C 的范围一般为126~103，取C 为126计算，得mm n P C d 118.1660
1256.012633
=⨯=≥，考虑到轴端键槽对强度的削弱，将轴径增大3~7%，故d=17.25mm ，初步取d=20mm 。

② 按照弯矩合成强度条件计算，如图4-2是对轴受力分析图。

图4-2 轴受力分析图
由分析得出轴受到最大弯矩点的弯矩为M=23N.m,最大扭矩点的扭矩为T=0.02N.m 。

在已知轴的最大弯矩和最大扭矩情况下，对轴做强度校核。

根据第三强度理论，计算应力为
σ
ca
=
τ
σ
2
2
4+。

通常由弯矩所产生的弯曲应力σ是对称循环变应力，而由扭矩所
产生的扭转切应力τ则常常不是对称循环变应力。

为了考虑两者循环特性不同的影响，
引入折合系数α，则计算应力为：
σca =)
(2
2
4ατσ
+，式中弯曲应力为对称循环变应力。

此扭转为静应力，且扭转切应力为对称循环变应力，因此取α≈1；
对于直径为的圆轴，弯曲应力为σ
=W
M
，扭转切应力
W
T
T
W
T
2=
=
τ,将σ和τ代入。