中心传动扫角式刮泥机

在污水处理过程中刮泥机*，在目前以圆形的型式居多，在我们实际操作中发现，圆型设备存在多方面的不足：
1、土地面积有浪费。在目前*的时代，土地显得尤为重要，节约占用土地面积，就会大大节约建设成本，圆形池不能充分利用圆周以外四角占地资源，未能充分利用土地。
2、旋转过程中容易产生涡流，导致来水和药剂不能充分反应。
3、运转速度固定，需人工控制，在水质经常变化的情况下，固定转速难以实现排泥。

一、概述

　　目前国内常用的给排水沉淀池结构形式大致分两大类：圆形池和长方形池。在圆形池上采用中心传动刮泥机和周边传动刮泥机。而在长方形池上则采用行车式刮（吸）泥机。介于两者之间的正方形池所用排泥机械一般与长方形池相同。

　　圆形池处理水质稳定，但土地利用率不高，且施工难度大；长方形池土地利用率高，施工容易，但出水水质不稳定。圆形池排泥机械投资较处理同一水量的长方形池要低。正方形池介于两者之间，吸收了两者的优点，有圆形池结构的进水装置，保证了出水水质，又较圆形池容易施工。但过去正方形池常因投资大（由于采用长方形池排泥机械）或排泥不净（采用圆形池排泥机械，四角污泥无法收集）而不常采用，为了克服这些缺点，创造了在方形池上使用的排泥机械：扫角式刮泥机。

 二、中心传动扫角式刮泥机的发展

　　为了充分利用土地和提高出水水质，方形沉淀池是一种理想的给排水构筑物，但因投资大或排泥不净而一直末能得到推广利用。扫角式刮泥机的出现，对正方形沉淀池的推广利用带来了契机。

　　1、扫角式刮泥机的分类 

　　扫角式刮泥机可分为和周边传动扫角式刮泥机。一般用于池边不大于20米的沉淀池，而周边传动扫角式刮泥机可用于池较大的沉淀池。

　　2、的组成：桁架、驱动机构、传动立轴、水下轴承、刮臂及刮板、扫角器、污泥槽底刮板、拉杆组件等组成。

三、中心传动扫角刮泥机的设计参数

　　1、刮臂外缘zui大线速度：2-3m/min

        2、驱动功率：0.37/0.55Kw

　　3、输出扭矩：＜1800Kg/m

        4、池边深度：3-5m

　　5、池底坡度：1：10

四、中心传动扫角刮泥机的工作原理

　　中心传动扫角刮泥机的运转与中心传动刮泥机基本*。当电机通电运行时，传动立轴带动刮臂和刮板进行圆周运动（一般为顺时针）同时带动扫角器工作，将污泥由四周四角集中至池中心污泥槽内，由排泥管送出池外至浓缩池。

　　下面着重介绍扫角器的工作：

　　当刮臂旋转至正对着池边时（当它作为扫角器工作周期的开始）扫角器的旋转杆基本与刮臂垂直，此时弹簧装置处于zui大压缩状态，联接弹簧装置和旋转杆的钢丝此时受力zui大。当刮泥机继续运转时，弹簧回拉，收回钢丝，导向轮紧贴池壁向前运动，旋转杆作圆周运动，带动刮板向沉淀池角内伸去，当导向轮到达池对角线位置时（此时刮臂已过池对角线），弹簧回升至zui大状态，此时扫角器工作将池角内的污泥清除出来，继续运转时，弹簧压缩，拉动旋转杆。此时扫角器开始脱离角部。当运转至刮臂正对池壁时，扫角器旋转杆与刮臂垂直，开始下一角的刮泥工作。（至此当作一个刮泥扫角周期的结束）。当刮泥机连续转动时，扫角器在弹簧的压缩与回升中，重复上述步骤，可将池角内污泥清除干净。

　　一般刮泥机当池径＜10M时，配备双刮臂机构，配备两套扫角器。故在刮泥机旋转一周的情况下，可将同一个池角清除两次，可避免污泥在池角内的堆积。

五、扫角式刮泥机的使用场合

　　可使用于自来水厂、污水处理厂和工业水处理系统的初沉池，二沉池，斜管板沉淀池，可用于池边不大于14M的中型浓缩池场合。

六、扫角式刮泥机的设计与选型

　　1、设计参数：

　　（1）池内空尺寸：12×12m

        （2）进水悬浮物浓度：≤1200

　　（3）停留时间：2h

        （4）池周边深度：3.5m

　　（5）池底坡度：1:10

2、设计计算书

　　（1）减速机的选型：(包括速比和传动功率)

　　根据资料：中心传动刮泥机的输出扭矩可根据沉降资料或公式进行计算。

　　A、计算公式：

　　本机选用对称刮臂机构，根据公式Mn=0.25D2 K查表得K=19.4

　　Mn=0.25×122×19.4=698.4Kgm取Mn=900Kgm

　　刮泥功率N=Mn×n/974

　　刮泥线速度取V=2m/minn=V/πD=2/π.12=0.0531rpm

      选用速比i=n/n电=0.0531/1420=1/26742取 i=1/26875

　　刮泥功率N=Mn.n/974=900×0.0531/974=0.049Kw取 N=0.37Kw

　　B、刮泥功率的校核，根据刮板每一周所耗动力来确定：

　　去除率e=(1000-20)/1000=99.8%

　　每小时沉淀污泥量：Q=1000×99.8%/1000×250=249.5Kg/h

　　湿污泥含水率：ξ=99.5%

　　湿污泥体积：Q湿=Q干×100/(100-ξ)=249.5×100/(100-99.5)/1000=49.9M3/H

　　刮泥一周所需时间：t=πD/V60=π12/2×60=0.314h

　　每刮一周刮泥量：Qt=Qξt/60=15.68m3/60=0.261m3 /h

　　刮动污泥重量：P=Qtur1000 查资料得：u=0.2-0.5 取u=0.4

　　污泥比重：r=1.03g/l P=Qt0.4 ×1.03×1000=107.65kg

　　刮泥功率：N=PV/6120=107.65×2/6120=0.035kw<0.37kw

　　故选用力0 37kw 电机功率足够。

　　（2）机械过载保护安全销的计算：

　　减速机输出扭矩 Mn=900Kgm

　　安全销计算公式：dp=(8KMn/πdz[τ])1/2

　　K—过载限制糸数 取K=2.1 D—安全销所在圆直径 D=200 cm

　　Z—安全销数量 Z=3[τ]—容许剪切应力 45号钢[τ]=250-450Kg/cm2

　　Mn—公称扭矩Mn =900 Kgm=9×104Kgm

　　dp=(8KMn/πdz[τ])1/2 =(8×2.1×9×104/π×200×3× 300)1/2=1.635cm

　　取dp=1.6cm=16mm两端螺纹采用M20螺纹

　　销套采用T7钢制作，并作淬火处理。

　　（3）传动轴的计算

　　为减轻轴的自身重量，采用空心轴加实心轴头的方法，材质均采用Q235钢材，轴与轴头之间采用焊接。

　　A、实心轴头直径计算：

　　按扭矩强度计算：d=17.2(Mn/[τ])1/3=17.2(900/2.5) 1/3=122mm取 d=125mm

　　按扭矩钢度计算校核：d=16.38(Mn/[θ])1/4

　　中[θ]—许用扭矩角落 取0.25-0.5度/米 [θ]取0.4度/米

　　d=16.38(Mn/[θ])1/4=16.38(900/0.4)1/4=112.8mm<125mm 故选用d= 125轴够用

　　B、空心传动轴的计算：

　　选用无缝钢管Φ219×8 α=(219-16)/219=0.927

　　按扭矩强度计算d=17.2(Mn/[τ])1/3/(1-α3)1/3=207.5mm<219mm

　　故选用Φ219×8mm钢管够用

　　按扭矩钢度校核 [θ]= 0.4度/米

　　d=16.38(Mn/[θ])1/4 /(1-α4)1/4=157.8mm<219mm故扭矩钢度足够

　　选用材料符合本机使用要求。

　　（4）刮板的设计：本机主刮板选用平直型刮板，高300mm，钢制刮板高250mm。橡胶刮板高50mm，刮板离池底控制在30-50mm之间。

　　（5）刮臂：以型钢制作，选用Φ108钢管为主材，刮板用螺栓固定在刮臂上。

　　（6）扫角器：

　　A、旋转杆及刮板：采用DN65钢管制作，刮板与主刮板相同；

　　B、弹簧拉升计算

　　a.弹簧长度计算：弹簧长度必须足够压缩,以避免钢丝绳拉断

　　净压缩量L净=(21/2D-D)/2 40%=0.99m 取L净=1.1米

　　弹簧弹性糸数 K取20Kg/m，取弹簧钢丝直径Φ5,松驰状态弹簧总长L=2.2米

　　b.钢丝绳：选用预应力柔性不锈钢丝绳，直径Φ8mm。

　　（7）所有计算经机械绘制成图加工，至现场安装后调试.，至95年底投入运行,至今运行情况良好，未发生意外。.

　　八、结论

　　扫角式刮泥机的应用，不仅可节约大量的土地，也可以节约投资，提高出水水质，节约能源，希望广大的水处理厂(包括自来水厂和污水处理厂)在投建上马时充分考虑，本着节约的原则，选用合理的构筑物和设备，以期达到用较少的投资达到较大的处理目的。