BBXN型行车式泵吸泥机的设计

【电子与机械工程】

BBXN型行车式泵吸泥机的设计

佟瑞宏①

(辽东学院装备材料学院,辽宁丹东 118003)

摘 要:由于钢厂废水的污泥金属含量高、比重大,原有各种形式的吸泥机除泥效果不理想。为此开发设计了适用于钢厂废水处理的平流式沉淀池的机械排泥系统 BBXN型行车式泵吸泥机。文章论述了该机的结构设计及计算,尤其较详细地叙述了吸泥机设计中的关键问题:主梁的刚度、驱动功率、排泥阻力等的计算过程,为类似设备的研制提供了有益的经验。该设备已成功地应用于凌钢、武钢炼钢废水的处理,取得最佳效益。

关键词:吸泥机;泵;主梁;吸口;阻力

中图分类号:TH306 文献标志码:A 文章编号:1673-4939(2006)03-0019-04

为治理污水我国引进了数量可观、机型多样的吸泥机。在引进的同时,我国的水处理设备制造厂也通过消化吸收、自主研发,设计了一些应用于给水及排水工程平流池除泥的虹吸泥机和泵吸泥机。但与国际先进水平相比还存在一定的差距,主要体现在:材料消耗大、笨重;耐腐蚀性能差;动力消耗高;自动化程度低。而且由于钢厂废水污泥金属含量高、比重大,原有各种形式的吸泥机除泥效果不理想。针对钢厂废水污泥的特点,借鉴国内、外同类设备的先进技术[1-3],我们开发设计了适用于钢厂废水处理的平流式沉淀池的机械排泥系统 BBXN型行车式泵吸泥机。该机符合水处理机械朝着高效、节能、轻质高强、耐久性好,操作运转灵活可靠,机电一体化的发展方向。

1 BBXN行车式泵吸泥机的工作原理

该机主要由行走系统和排泥系统组成。

行走系统:电动机通过轴装式二级减速机带动铸钢车轮在池边轻轨上滚动,使吸泥系统边行进边吸泥。用行程开关控制吸泥机往返运动行程,使之不停地往返行走吸泥,并设置有延时开关及急停装置,防止设备出现故障时,空转。

排泥系统:行走系统的传动机构启动时,同步启动污泥泵,池底污泥经刮板刮集,由污泥泵通过吸泥管吸出,再经排泥管排出池外,等待进一步的处理。吸泥机工作时,污泥泵可根据废水特性选用无堵塞潜污泵或液下泵,无需引水装置,就可将污泥抽出池外。

2 BBXN行车式泵吸泥机的结构设计

2.1 行车架的构造型式及设计计算

行车架采用桁架形式(见图1),由主梁、端梁、水平桁架及其他构件焊接而成。其中主梁主要承受吸泥机的自重及活载(包括人员和所携带的工具器材等)所产生的垂直载荷,采用小型钢焊接,大幅度降低设备的重量和材料消耗,加工周期短,成本低。水平桁架作为工作走道、吸泥管路和驱动装置的支架,同时承受吸泥机行驶时所受的惯性、风载及集泥阻力等水平载荷,主梁刚度的计算是主梁设计的首要任务,由均布载荷产生的最大挠度为:

y=

5(W1+W2+W3+W4)L3

384E I

[y](1)

第13卷第3期 辽东学院学报(自然科学版) V o.l13N o.3 2006年9月 Journal o f L iaodong U n i versity(N a t ura l Sciences) Sep.2006

①收稿日期:2006-06-13

作者简介:佟瑞宏(1968 ),女,辽宁丹东人,副教授,主要从事机械设计的教学与研究。

式中:W1 钢结构重力(单侧主梁自重+1/2水平桁架重+1/2工作走道等重)(N);

W2 设备重力(驱动机构、吸泥管及管内泥水重力,不包括行车车轮的重力)(N);

W3 活载(一般取1500N/m)(N);

W4 由刮板上的泥水阻力对主梁所产生的力矩而转化成主梁上的载荷(N)。

L 主梁跨距(m);E 材料弹性模量(Pa);I 惯性矩(m4);

[y] 主梁的许用挠度,应小于

1

700

L

(m)。

2.2 驱动装置设计计算

行车两侧的驱动轮分别由独立的电机带动二级减速器驱动,且两侧的驱动装置由相同的机件组成,并同步运行。车轮选用有单轮缘的铸钢车轮,轮缘的作用是导向和防止脱轨,当两侧车轮不同步时,单轮缘车轮可起到自动调偏的安全保护作用。选用轻型钢轨作为吸泥机行车的轨道,钢轨在混凝土面上平整铺设。考虑到车轮的安装误差与行车受温差的影响,车轮凸缘的内净间距与轨顶宽度间留有适当的间隙,其值为15~20mm。吸泥机行车跨距与前后轮的轮距根据平流式沉淀池的池宽确定,行车跨距比池宽大400~600mm,主、从动轮轮距与行车跨距之比为1:8~1:6。

2.2.1 驱动功率P的计算:

P=(P1+P2+P3+P4+P5)v

60000 m

(k W)(2)

式中:①P1 车轮行驶阻力(N)[3]:

P1=1.3W总 1d+2K

D

(2-1)

W总:吸泥机总重力(包括活载)(N); 1:轮轴与轴衬的滑动摩擦系数,取0.1;D:车轮直径(c m);K:车轮滚动摩擦力臂,铸钢滚轮与钢轨的摩擦力臂为0.05(c m);d:车轮轮轴直径

(c m)。

②P2 道面坡度阻力(N)

P2=W总K坡(2-2) K坡:道面坡度阻力系数,一般取1/1000。

③P3 风压阻力(N)

P3=q AC(2-3) q:基本风压,内地为100Pa,沿海地区为150Pa;A:吸泥机的有效迎风面积(m2);C:体型系数,桁架形式为1.2-1.6。

④P4 集泥阻力(N)

P4=K泥L池(2-4) K泥:单位宽度阻力(N/m);L池:沉淀池池底宽度(m)

⑤P

5

水下拖曳阻力(N)

由于水与淹没体间的相对速度极低,此设计中水下拖曳阻力可忽略不计。

:总机械效率(%);v:吸泥机行驶速度

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辽东学院学报(自然科学版) 2006年9月