工業(yè)廢水處理廠絮凝攪拌機(jī)的設(shè)計【含圖紙】
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編 號 無錫太湖學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計 ( 論 文 ) 題目: 工業(yè)廢水處理廠絮凝攪拌機(jī)的設(shè)計 信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè) 學(xué) 號: 0923271 學(xué)生姓名: 夏棟潔 指導(dǎo)教師: 范圣耀(職稱:副教授) (職稱: ) 2013 年 5 月 25 日 無錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明:所呈交的畢業(yè)設(shè)計(論文) 工業(yè)廢水處 理廠絮凝攪拌機(jī)的設(shè)計 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究 所取得的成果,其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(論文)中特別加以標(biāo) 注引用,表示致謝的內(nèi)容外,本畢業(yè)設(shè)計(論文)不包含任何 其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級: 機(jī)械 96 學(xué) 號: 0923271 作者姓名: 2013 年 5 月 25 日 I 無 錫 太 湖 學(xué) 院 信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 任 務(wù) 書 一、題目及專題: 1、題目工業(yè)廢水處理廠絮凝攪拌機(jī)的設(shè)計 2、專題 二、課題來源及選題依據(jù) 課題來源: 本次課題題目是工業(yè)廢水處理廠絮凝攪拌機(jī)的設(shè)計,課題來源于無錫市 某攪拌設(shè)備有限公司,其研究的內(nèi)容是攪拌設(shè)備、釜用攪拌傳動裝置的設(shè)計、 制造和研究開發(fā)。我國污水處理事業(yè)的歷史始于 1921 年,到改革開放的近 二十年來取得了迅速的發(fā)展,但仍然滯后于城市發(fā)展的需要。污水處理廠的 建設(shè),極大地提高了城市污水的處理水平,但處理量的增加仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于污 水排放量的增長,我國的污水處理事業(yè)的實(shí)際情況是污水處理率低,很多老 城區(qū)的排水管網(wǎng)甚至不成系統(tǒng)。所以絮凝攪拌機(jī)的設(shè)計很是重要。 選題依據(jù): 1. 絮凝攪拌機(jī)的圖樣及實(shí)物。 2. 攪拌機(jī)種類多且大批量生產(chǎn)。 3. 制造廠現(xiàn)有的生產(chǎn)條件,廠方對生產(chǎn)成本的要求。 三、本設(shè)計(論文或其他)應(yīng)達(dá)到的要求: II 熟悉絮凝攪拌機(jī)的發(fā)展歷程,特別是近十幾年來提出的一些問題; 熟練掌握 cad、UG 等軟件繪圖; 熟練掌握絮凝攪拌機(jī)原理; 熟悉掌握絮凝攪拌機(jī)各部件的作用; 熟悉掌握某些絮凝劑以及其用法; 熟悉掌握絮凝池的設(shè)計。 四、接受任務(wù)學(xué)生: 機(jī)械 96 班 姓名 夏棟潔 五、開始及完成日期: 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、設(shè)計(論文)指導(dǎo)(或顧問): 指導(dǎo)教師簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 學(xué)科組組長研究所所長 簽名 系主任 簽名 2012 年 11 月 12 日 III 摘要 攪拌機(jī)在攪拌設(shè)備中處于核心地位。在攪拌機(jī)設(shè)計及使用過程中,合理的選取攪拌 機(jī)的結(jié)構(gòu),運(yùn)動和工作參數(shù),直接關(guān)系到攪拌質(zhì)量和攪拌效率。完成絮凝經(jīng)過的絮凝池 (一般常稱反映池),井水除氟設(shè)備海揚(yáng),在凈水料理中占據(jù)重要的名望。自然水中的懸 浮精神及肢體精神的粒徑分外微細(xì)。為去除這些精神平日借助于混凝的權(quán)謀,也就是說 在原水中參與適當(dāng)?shù)幕炷齽?jīng)過充塞混和,使膠體安靜性被壞(脫穩(wěn))并與混凝劑水介 后的聚合物相吸附,使顆粒具有絮凝本能機(jī)能。而絮凝池的目的就是創(chuàng)造合適的水力條 件使這種具有絮凝性能的顆粒在相互接觸中聚集,以形成較大的絮凝體(絮粒)。因此, 反應(yīng)池設(shè)計是否確當(dāng),關(guān)系到絮凝的效果,而絮凝的效果又直接影響后續(xù)處理的沉淀效 果。絮凝攪拌機(jī)是絮凝池機(jī)械攪拌的裝置,它主要用于廢水處理的攪拌過程。 本設(shè)計提到了反應(yīng)池的結(jié)構(gòu)設(shè)計,攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計,電動機(jī)及減速器的選型,攪 拌機(jī)支架設(shè)計,密封設(shè)計以及其工藝流程。在設(shè)計過程中,我們應(yīng)該充分考慮槳葉距離 絮凝池頂端、底端以及側(cè)壁預(yù)留的距離,還有就是軸的密封問題。 關(guān)鍵詞:絮凝池;混凝劑;沉淀效果;絮凝性能 IV Abstract The mixer is at the core position in the mixing equipment. In agitator design and use of the process, select the reasonable structure of the mixer, motion parameters and work, directly related to the mixing quality and efficiency of stirring. Accomplish flocculation pool (often called the flocculation after reflecting pool), water fluoride removal equipment HIYOUNG, occupy the important position in water purification cuisine. Suspended spirit and spirit of natural water body size is fine. To remove these spiritual weekdays by coagulation of trickery, that is to say in the appropriate coagulant in water, after full mixing, so that colloidal quiet is bad (destabilization) and phase adsorption and mixed polymer coagulant water after, the particles with flocculation performance. The flocculation pool purpose is to create appropriate waterpower condition makes this aggregation with flocculation properties of particles in contact with each other, to form a large flocs (flocs). Therefore, the reaction pool design is appropriate, in relation to the effect of flocculation, sedimentation and flocculation effect has direct impact to follow-up treatment. The flocculation mixer is flocculation pool mechanicalrabble device, which is mainly used for mixing process in wastewater treatment. This design to structure design reaction tank, the structure design of mixer, selection of motor and reducer, mixer stent design, seal design and its processes. In the design process, we should give full consideration to blade distance flocculation pool at the top, bottom and side wall reserved distance, there is the problem of shaft seal. Keywords: Flocculation pool;Coagulant;Precipitayion effect;Flocculation function V 目錄 摘要 .III ABSTRACT .IV 目錄 .V 1 緒論 .1 1.1 絮凝攪拌機(jī)的研究內(nèi)容和意義 .1 1.1.1 設(shè)計絮凝攪拌機(jī)的目的、意義 .1 1.1.2 絮凝攪拌機(jī)的研究范圍 .1 1.1.3 絮凝攪拌機(jī)的要達(dá)到的技術(shù)要求 .1 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 .2 1.2.1 國內(nèi)外發(fā)展概述 .2 1.2.2 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r .2 1.2.3 存在問題 .4 1.3 設(shè)計攪拌機(jī)應(yīng)達(dá)到的要求 .4 1.3.1 反應(yīng)攪拌機(jī)的工作原理 .4 1.3.2 絮凝的工作原理 .5 1.3.3 水處理中的攪拌設(shè)備 .5 1.3.4 絮凝攪拌機(jī)的適應(yīng)條件和構(gòu)造 .6 1.3.5 設(shè)計思路 .7 2 反應(yīng)池的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .8 2.1 引言 .8 2.2 絮凝反應(yīng)理論知識 .9 2.3 反應(yīng)池的工藝性分析 .12 2.4 反應(yīng)池的技術(shù)要求及設(shè)計效果 .16 3 攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .18 3.1 設(shè)計數(shù)據(jù) .18 3.2 設(shè)計要求 .18 3.3 設(shè)計計算數(shù)據(jù) .19 3.4 槳葉的設(shè)計 .20 3.4.1 槳葉結(jié)構(gòu)尺寸確定 .20 3.4.2 攪拌器轉(zhuǎn)速計算 .20 3.4.3 攪拌功率計算 .22 4 電動機(jī)及減速器的選型 .23 4.1 減速器和電動機(jī)的選型條件 .23 4.2 電動機(jī)與減速器的選擇 .23 4.3 聯(lián)軸器的選型 .25 4.4 攪拌軸的設(shè)計 .26 VI 4.5 軸與槳葉、聯(lián)軸器的連接 .27 4.5.1 槳式攪拌器與軸的連接 .27 4.5.2 聯(lián)軸器與軸的連接 .27 4.6 軸承的選型以及軸的最終確定 .27 5 攪拌機(jī)支架設(shè)計 .28 5.1 攪拌機(jī)的支承部分 .28 5.1.1 機(jī)座 .28 5.1.2 軸承裝置 .28 5.2 水下支撐座的設(shè)計 .29 5.2.1 軸承的選型 .29 5.2.2 支撐套的設(shè)計 .30 6 密封設(shè)計 .31 6.1 密封裝置的類型 .31 6.2 填料密封 .31 6.2.1 填料的種類 .31 6.2.2 填料的選擇 .32 6.2.3 填料的合理裝填 .32 6.2.4 成型填料密封 .32 6.3 機(jī)械密封 .33 6.3.1 機(jī)械密封的工作原理 .33 6.3.2 機(jī)械密封前的準(zhǔn)備工作 .34 6.3.3 機(jī)械密封材料 .34 6.3.4 機(jī)械密封與軟填料密封比較 .35 6.4 軸的密封選擇 .35 7 結(jié) 論 .37 參考文獻(xiàn) .38 謝 辭 .39 工業(yè)廢水處理廠絮凝攪拌機(jī)的設(shè)計 1 1 緒論 攪拌可以使兩種或多種不同的物質(zhì)在彼此之中互相分散,從而達(dá)到均勻混合;也可以 加速傳熱和傳質(zhì)過程。在工業(yè)生產(chǎn)中,攪拌操作時從化學(xué)工業(yè)開始的,圍繞食品、纖維、 造紙、石油、水處理等,作為工藝過程的一部分而被廣泛應(yīng)用。本章主要對絮凝攪拌機(jī) 的研究內(nèi)容和意義、國內(nèi)外的發(fā)展概況以及設(shè)計攪拌機(jī)應(yīng)達(dá)到的要求進(jìn)行了闡述。 1.1 絮凝攪拌機(jī)的研究內(nèi)容和意義 本節(jié)講述了設(shè)計絮凝攪拌機(jī)的目的、意義,絮凝攪拌機(jī)的研究范圍以及要達(dá)到的技 術(shù)要求。 1.1.1 設(shè)計絮凝攪拌機(jī)的目的、意義 廢水處理中反應(yīng)攪拌機(jī)的目的是由電機(jī)作為驅(qū)動裝置,經(jīng)減速器聯(lián)軸器帶到直槳葉 旋轉(zhuǎn)使膠體顆粒絮凝形成較大的顆粒,以利沉淀,以滿足水處理中水質(zhì)凈化的要求。 廢水處理中反應(yīng)攪拌機(jī)的意義是在絮擬池中加入絮擬劑,在絮擬劑的作用下,通過攪拌 機(jī)的作用,使原水中的懸浮物質(zhì)及膠體物質(zhì)凝聚,形成較大的顆粒,以利于沉淀,達(dá)到凈水的 目的。 1.1.2 絮凝攪拌機(jī)的研究范圍 本題目主要涉及水處理中絮凝工藝中反應(yīng)攪拌機(jī)的設(shè)備設(shè)計,主要解決的問題是水 處理中該設(shè)備的設(shè)計,包括:主軸、絮凝攪拌機(jī)、電動機(jī)及減速器的選型、支撐裝置設(shè) 計、軸的密封設(shè)置、絮凝池的設(shè)計,并畫出相應(yīng)的設(shè)備圖。 1.1.3 絮凝攪拌機(jī)的要達(dá)到的技術(shù)要求 攪拌機(jī)分為常規(guī)飼料攪拌機(jī)和添加劑攪拌機(jī)兩種。常規(guī)飼料攪拌機(jī)有立式和臥式兩 種。立式攪拌機(jī)攪拌時間一般為 ,臥式機(jī)則為 左右,攪拌配合飼料15min20i10min 時應(yīng)分批攪拌。立式攪拌機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是混合均勻,動力消耗少,缺點(diǎn)是混合時間長,生產(chǎn) 率低,裝料、出料不充分。臥式攪拌機(jī)主要工作部件為攪動葉片,葉片分為內(nèi)外兩層, 它們的螺旋方向相反。在工作時葉片攪動飼料,使內(nèi)外兩層飼料作相對運(yùn)動,以達(dá)到混 合的目的。臥式攪拌機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是效率高,裝料、出料迅速,缺點(diǎn)是動力消耗較大,占地 面積大,價格也較高,因此一般較少采用。 在絮凝過程中,攪拌的作用有兩點(diǎn):一是混合,促進(jìn)細(xì)微顆粒之間的碰撞,使顆粒 逐漸長大;二是固體懸浮,使凝聚的顆粒能均勻地懸浮在液體中,防止其在絮凝池中沉 淀。另外,絮凝攪拌過程還有一個重要的制約因素,即由剪切速率產(chǎn)生的剪切應(yīng)力,將 對絮凝顆粒造成破碎作用,這就是為什么在進(jìn)行絮凝攪拌設(shè)計時通常要考慮葉尖速度的 限制。FRF 系列攪拌機(jī)專用于絮凝過程,很低的轉(zhuǎn)速、高排液量,高效軸流型槳葉,所 以傳統(tǒng)的 G 值或 GT 值也同樣僅作為參考。 從攪拌技術(shù)觀點(diǎn)看,流體攪拌可分為五種基本攪拌應(yīng)用,而每一種攪拌應(yīng)用又可根 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 據(jù)物理過程和化學(xué)過程分為兩種類型。因此,總共有十種基本的攪拌應(yīng)用。每一種基本 攪拌應(yīng)用都有各自的攪拌特點(diǎn),過程要求和放大設(shè)計準(zhǔn)則。實(shí)際應(yīng)用時,每種攪拌應(yīng)用 往往會有幾種基本攪拌應(yīng)用組成,如絮凝攪拌過程由液液混合和固體懸浮兩個基本攪拌 應(yīng)用組成。攪拌機(jī)產(chǎn)生較高的流動作用和較低的壓頭,而小直徑槳葉配以高轉(zhuǎn)速則產(chǎn)生 較高的壓頭和較低的流動作用。在攪拌槽中,要使微團(tuán)相互碰撞,唯一的辦法是提供足 夠的剪切速率。從攪拌機(jī)理看,正是由于流體速度差的存在,才使流體各層之間相互混 合,因此,凡攪拌過程總是涉及到流體剪切速率。剪切應(yīng)力是一種力,是攪拌應(yīng)用中氣 泡分散和液滴破碎等的真正原因。必須指出的是,整個攪拌槽中流體各點(diǎn)剪切速率的大 小并不是一致的。通過對剪切速率分布的研究表明,在一個攪拌槽中至少存在四種剪切 速率數(shù)值,它們是:實(shí)驗(yàn)研究表明,就槳葉區(qū)而言,無論何種漿型,當(dāng)槳葉直徑一定時, 最大剪切速率和平均剪切速率都隨轉(zhuǎn)速的提高而增加。 高效軸流型槳葉快混攪拌機(jī)的設(shè)計方法是以攪拌機(jī)的排液量為基礎(chǔ),以平均停留時 間內(nèi)攪拌槳葉產(chǎn)生的排液量與快混池的有效體積之比值(N )作為選型設(shè)計快速攪拌機(jī)的 依據(jù)。由于受到加藥量、攪拌槽幾何尺寸形狀以其他因素的影響,該比值不是固定不變 的,但一般要求 。同一種槳葉在達(dá)到同樣的攪拌效果(即同樣的比值 n)時,攪拌1.5n 功率將隨 D/T(T 為槽體直徑或等效直徑)值的增大而下降,換句話講,適合一個攪拌過 程的攪拌機(jī)不止一種,可以有多種攪拌功率,攪拌轉(zhuǎn)速和槳葉直徑的組合。 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 本節(jié)講述了絮凝攪拌機(jī)的國內(nèi)外發(fā)展概述,國內(nèi)外發(fā)展概況以及存在的問題。 1.2.1 國內(nèi)外發(fā)展概述 攪拌機(jī)的操作性能直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、能耗和生產(chǎn)成本,工程界和學(xué)術(shù)界對攪拌 混合都非常重視,進(jìn)行了大量的研究工作,取得了不少的研究成果。 攪拌器是化學(xué)工程和生物工程中最常見也是最重要的單元設(shè)備之一。目前,攪拌器的 選型和內(nèi)構(gòu)件的設(shè)計在很大程度上依賴試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn),對放大規(guī)模還缺乏深入的認(rèn)識,對 于能耗和生產(chǎn)成本只能在一定規(guī)模的生產(chǎn)裝置上對比后才能得出結(jié)論,由于對產(chǎn)品的回 收率和質(zhì)量要求越來越高,對攪拌器的研究日趨深入,已從早期對攪拌功率和混合時間 的研究,20 世紀(jì) 80 年代對反應(yīng)釜內(nèi)的流體速度場分布的研究,進(jìn)入 20 世紀(jì) 90 年代以來 的攪拌釜內(nèi)三維流場的數(shù)值模擬研究。流場數(shù)值模擬必須在深入進(jìn)行流體力學(xué)研究的基 礎(chǔ)上,綜合考慮流體流動的三維性、隨機(jī)性、非線性和邊界條件不確定性。通過數(shù)值模 擬不但可以解決反應(yīng)器的放大機(jī)理,而且可以優(yōu)化設(shè)計開發(fā)新型高效攪拌器,使機(jī)械攪 拌器的設(shè)計理論更加完善。 1.2.2 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r (1)國產(chǎn)污水處理設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀 國產(chǎn)污水處理設(shè)備的生產(chǎn)始于 20 世紀(jì) 70 年代中后期,當(dāng)時產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、成套化、 工業(yè)廢水處理廠絮凝攪拌機(jī)的設(shè)計 3 系列化水平很低,定型產(chǎn)品較少。進(jìn)人 20 世紀(jì) 90 年代以來,國家有關(guān)部門先后對主要 污水處理設(shè)備制造企業(yè)進(jìn)行了技術(shù)改造,提高了制造能力和制造水平,城市污水處理專 用設(shè)備和與之配套的通用設(shè)備的生產(chǎn)水平都有了很大提高。 目前,日處理 5、10、25、50 噸的城市污水處理廠的全部或主要設(shè)備都可實(shí)現(xiàn)國產(chǎn) 化。其中,國產(chǎn)的微孔曝氣器、高強(qiáng)度曝氣機(jī)、帶式壓濾機(jī)、各類格柵除污機(jī)、刮泥機(jī)、 刮砂機(jī)、曝氣轉(zhuǎn)刷、曝氣鼓風(fēng)機(jī)、大型污水泵、潛水電泵等已基本上能夠適應(yīng)國內(nèi)市場 需求,還有部分產(chǎn)品出口。 在產(chǎn)品設(shè)計方面,從日處理 5 萬噸到 50 萬噸規(guī)模的污水污泥提升系統(tǒng)、機(jī)械過濾沉 淀系統(tǒng)、曝氣處理系統(tǒng)、污泥脫水處理系統(tǒng)等國產(chǎn)設(shè)備,已相當(dāng)于國際 20 世紀(jì) 80 年代 水平,并能夠提供成套設(shè)備。但在沼氣發(fā)電系統(tǒng)、在線監(jiān)控系統(tǒng)等方面,國產(chǎn)設(shè)備與國 外發(fā)達(dá)國家相比,尚存在較大差距。在一些國際 20 世紀(jì) 90 年代最新形技術(shù)裝備領(lǐng)域, 還存在空白有待填補(bǔ)。在產(chǎn)品水平方面,能耗較大的鼓風(fēng)機(jī)、水泵等產(chǎn)品,單機(jī)設(shè)備效 率已接近國際 20 世紀(jì) 80 年代水平。成套產(chǎn)品的總體水平相當(dāng)于國際 20 世紀(jì)七八十年代 的水平。 (2)發(fā)達(dá)國家污水處理設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀 發(fā)達(dá)國家污水處理設(shè)備目前已達(dá)到高度現(xiàn)代化水平,具有以下特點(diǎn): 1)城市污水和工業(yè)廢水處理設(shè)備已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、定型化、系列化和成套化,已構(gòu)成 門類齊全、商品化程度高的水處理設(shè)備工業(yè); 2)水處理單元設(shè)備,如沉淀、過濾、萃取、吸附、微濾、電滲析等已形成專業(yè)化規(guī) 模生產(chǎn),品種、規(guī)格、質(zhì)量相對穩(wěn)定,性能參數(shù)可靠,用戶選擇十分方便; 3)城市污水成套設(shè)備向大型化發(fā)展,工業(yè)廢水處理設(shè)備隨著工藝的成熟而趨于專門 化、成套化; 4)與水處理相配套的風(fēng)機(jī)、水泵、閥門等通用設(shè)備已逐步實(shí)現(xiàn)專門化設(shè)計,并組織 生產(chǎn),以滿足特殊需要; 5)水資源緊張、水體富營養(yǎng)化、飲水安全導(dǎo)致廢水深度處理設(shè)備和消毒設(shè)備有相當(dāng) 程度的發(fā)展; 6)厭氧處理技術(shù)重新引起重視,促進(jìn)了厭氧處理設(shè)備在高濃度有機(jī)廢水處理上的 應(yīng)用。 我國污水處理事業(yè)的歷史始于 1921 年,到改革開放的近二十年來取得了迅速的發(fā)展, 但仍然滯后于城市發(fā)展的需要。污水處理廠的建設(shè),極大地提高了城市污水的處理水平, 但處理量的增加仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于污水排放量的增長,我國的污水處理事業(yè)的實(shí)際情況是污 水處理率低,很多老城區(qū)的排水管網(wǎng)甚至不成系統(tǒng)。 城市污水處理能力增長緩慢和污水處理率低是造成我國水環(huán)境污染的主要原因,由 此導(dǎo)致了水環(huán)境的持續(xù)惡化,并嚴(yán)重的制約了我國經(jīng)濟(jì)與社會的發(fā)展。我國城市污水處 理能力增長緩慢的主要原因可以歸結(jié)為:污水處理技術(shù)落后:城市污水處理技術(shù)是城市 污水處理設(shè)施能否高效運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵,就目前的發(fā)展?fàn)顩r來看,在中小城市污水處理方面, 尚缺乏適合我國實(shí)際國情的污水處理技術(shù)和設(shè)備。因此,探索和發(fā)展適合我國國情的中 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 小城市(鎮(zhèn))污水處理工藝,掌握一批在中小城市(鎮(zhèn))具有代表性的污染源的治理技 術(shù)和城市污水處理技術(shù),就勢在必行。由于現(xiàn)在的水污染大部分是來自分散的非點(diǎn)源, 對于這些非點(diǎn)源污染,控制措施和相關(guān)費(fèi)用都具有很高的不確定性,今后城市在污水處 理方面能夠或應(yīng)該做到什么程度,目前正在進(jìn)行激烈的爭論。合流制污水管網(wǎng)的老城市 需要大量投資,來減少在雨季的污水溢流,而迅速發(fā)展的新興城市又臨著處理能力不足, 導(dǎo)致生活污水管網(wǎng)溢流的問題。 1.2.3 存在問題 現(xiàn)在攪拌機(jī)被廣泛應(yīng)用于石化,化工,礦業(yè),制藥,發(fā)酵,造紙,食品,水處理, 環(huán)保,以及精細(xì)化工等行業(yè),同時因其發(fā)展時間較短,故在攪拌器的應(yīng)用過程中,存在 一些問題,常見問題有: 1)齒輪箱泄漏; 2)由于軸在機(jī)械密封處偏擺量大,致使機(jī)械密封使用壽命短,泄漏; 3)系統(tǒng)振動較大,噪音強(qiáng)烈; 4)維護(hù)維修成本較高等。 通常齒輪箱漏油可以換密封圈解決;機(jī)械密封可以更換易損件使其得以繼續(xù)沿用; 系統(tǒng)振動可以靠加固減弱之,但這些無疑是治標(biāo)之策,也是成本的消耗。 1.3 設(shè)計攪拌機(jī)應(yīng)達(dá)到的要求 本節(jié)從反應(yīng)攪拌機(jī)的工作原理,絮凝的工作原理,水處理中的攪拌設(shè)備以及絮凝攪拌 機(jī)的適應(yīng)條件和構(gòu)造充分考慮了設(shè)計反應(yīng)攪拌機(jī)應(yīng)達(dá)到的要求,總結(jié)了設(shè)計反應(yīng)攪拌機(jī) 的設(shè)計思路和方法。 1.3.1 反應(yīng)攪拌機(jī)的工作原理 對于不同的介質(zhì),不同的化學(xué)反應(yīng)過程,要求攪拌裝置的結(jié)構(gòu)和攪拌速度不同,根 據(jù)不同的場合一般分為以下幾種情況: (1)液-液互溶系統(tǒng)的場合 一般采用低速攪拌就能足夠完成,這種場合常用漿葉式攪拌裝置。 (2)液-液互不相溶系統(tǒng)的場合 這種場合則需要強(qiáng)烈的上下翻滾,常用漿葉攪拌器,在釜體內(nèi)加有一定形狀的擋板, 或采用推進(jìn)式攪拌器。 (3)固-液相系統(tǒng)的場合 反應(yīng)介質(zhì)里有少量的固體且不易沉降時可采用比較緩和的攪拌,反之當(dāng)反應(yīng)介質(zhì)或 反應(yīng)過程的生成物中固體較多,且容易沉降時必須采用強(qiáng)烈的上下的翻動的攪拌,這些 攪拌均屬于固- 液相的攪拌系統(tǒng)。 在本人設(shè)計的課題中攪拌器中所攪拌的介質(zhì)是廢水,廢水處理中反應(yīng)攪拌機(jī)的目的 是由電機(jī)作為驅(qū)動裝置,經(jīng)減速器聯(lián)軸器帶到直槳葉旋轉(zhuǎn)使膠體顆粒絮凝形成較大的顆 工業(yè)廢水處理廠絮凝攪拌機(jī)的設(shè)計 5 粒,以利沉淀,以滿足水處理中水質(zhì)凈化的要求,如圖 1.1 所示。 圖 1.1 攪拌機(jī)攪拌示意圖 1.3.2 絮凝的工作原理 膠體的脫穩(wěn)階段是第一階段,絮凝是第二階段,而絮凝指膠體脫穩(wěn)以后結(jié)成大顆粒 絮體的階段。第一階段相當(dāng)于給水處理中加藥混合后的極短的一段時間,可能在一秒鐘 內(nèi),而絮凝則主要是在反應(yīng)設(shè)備中完成的,這是水處理中常用的方法,其工作原理如圖 1.2。 廢 水 投 藥 混 合 反 應(yīng) 沉淀分離 急速攪拌 慢速攪拌 沉淀 出 水 絮凝劑 圖 1.2 絮凝沉淀處理流程示意圖 1.3.3 水處理中的攪拌設(shè)備 水處理中的攪拌設(shè)備,分成溶藥攪拌,混合攪拌,絮凝攪拌,澄清池攪拌,消化池攪 拌和水下攪拌六種類型。絮凝攪拌是水處理的重要方法之一或基本單元操作之一,而且 往往是必不可少的。它在生活飲用水、工業(yè)用水、工業(yè)廢水及生活污水的處理中都有廣 泛的應(yīng)用,因而學(xué)習(xí)和研究絮凝科學(xué)及其在水處理中的應(yīng)用具有十分重要的意義。 其中絮凝攪拌機(jī)分為:剛性連接攪拌機(jī)和彈性連接攪拌機(jī)。本設(shè)計主要討論的是剛性 連接攪拌機(jī)。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 剛性連接攪拌機(jī)由:電動機(jī),減速器,剛性聯(lián)軸器,機(jī)座,軸承,攪拌軸,攪拌器。 攪拌設(shè)備的工作部分,有攪拌器,攪拌軸和攪拌附件組成。 1.3.4 絮凝攪拌機(jī)的適應(yīng)條件和構(gòu)造 (1)絮凝攪拌機(jī)的適應(yīng)條件 絮凝攪拌機(jī)用于給水排水主力中混凝過程中的絮凝階段。絮凝攪拌的作用是促使水 中的膠體顆粒發(fā)生碰撞,吸附并逐漸結(jié)成一定大小的帆花,試絕大部分帆花截留在沉淀 池內(nèi)。 攪拌強(qiáng)度和攪拌時間是決定絮凝效果的關(guān)鍵。絮凝池內(nèi)攪拌強(qiáng)度(即攪拌速度梯度值 G)應(yīng)遞減,各檔攪拌器槳葉中心處的線速度依次逐漸減慢,且要有足夠的攪拌時間來完 成絮凝過程。 絮凝攪拌機(jī)可滿足絮凝規(guī)律的要求,使絮凝過程中各段具有不同的攪拌強(qiáng)度,可以 適合水量和水溫的變化,優(yōu)點(diǎn)是水頭損壞小,池體結(jié)構(gòu)簡單,外加能量組合方便。 絮凝攪拌機(jī)設(shè)置無級調(diào)速后可隨水量,原水濁度和投藥量的變化而調(diào)整攪拌強(qiáng)度, 達(dá)到滿意的絮凝效果,節(jié)約藥劑的用量。 絮凝攪拌機(jī)根據(jù)攪拌軸的安裝分式分為立式攪拌機(jī)和臥失攪拌機(jī)兩種。臥式絮凝攪拌機(jī) 的槳板接近池底旋轉(zhuǎn),一般絮凝池不存在積泥問題。 (2)絮凝攪拌機(jī)的構(gòu)造 絮凝立式攪拌機(jī)有工作部分(垂直攪拌軸,框式攪拌器),支承部分(軸承裝置,機(jī)座) 和驅(qū)動部分(電動機(jī),擺線針輪減速機(jī))組成,如圖 1.3 所示。 圖 1.3 立體攪拌機(jī)總體結(jié)構(gòu)圖 1-減速機(jī);2-螺栓;3-墊圈;4- 螺母;5-機(jī)架;6-螺栓;7-墊圈;8-墊板;9- 槳板; 10-主軸;11-螺栓;12-墊圈;13- 螺母;14-螺栓;15-墊圈;16-螺母;17-水下軸承座 工業(yè)廢水處理廠絮凝攪拌機(jī)的設(shè)計 7 框式攪拌器分直槳葉,斜槳葉和網(wǎng)槳葉三種。 直槳葉是最常用的一種普通槳葉,其結(jié)構(gòu)如圖 1.4。 圖 1.4 直槳葉框式攪拌器示意圖 1.3.5 設(shè)計思路 1)反應(yīng)池的結(jié)構(gòu)尺寸的確定; 2)攪拌機(jī)大小的確定及轉(zhuǎn)速和功率的計算; 3)由攪拌機(jī)功率來做電機(jī)的選型設(shè)計; 4)由電機(jī)的型號尺寸來做聯(lián)軸器的選型設(shè)計; 5)由聯(lián)軸器的型號尺寸來決定軸徑以及對所決定的軸徑進(jìn)行計算驗(yàn)證; 6)由軸徑來做軸承的選型; 7)由軸承的尺寸來做機(jī)座及支撐座的選型設(shè)計。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 2 反應(yīng)池的結(jié)構(gòu)設(shè)計 天然水中的懸浮物質(zhì)及肢體物質(zhì)的粒徑非常細(xì)小。為去除這些物質(zhì)通常借助于混凝 的手段,也就是說在原水中加入適當(dāng)?shù)幕炷齽?,?jīng)過充分混和,使膠體穩(wěn)定性被壞(脫穩(wěn)) 并與混凝劑水介后的聚合物相吸附,使顆粒具有絮凝性能。而反應(yīng)池的目的就是創(chuàng)造合 適的水力條件使這種具有絮凝性能的顆粒在相互接觸中聚集,以形成較大的絮凝體(絮粒)。 因此,反應(yīng)池設(shè)計是否確當(dāng),關(guān)系到絮凝的效果,而絮凝的效果又直接影響后續(xù)處理的 沉淀效果。本章主要介紹了反應(yīng)池的一些理論知識,對反應(yīng)池的工藝性分析,提到了反 應(yīng)池的技術(shù)要求以及技術(shù)效果。 2.1 引言 完成絮凝過程的反應(yīng)池(一般常稱絮凝池),在凈水處理中占有重要的地位。如圖 2.1, 圖 2.1 絮凝池示意圖 天然水中的懸浮物質(zhì)及肢體物質(zhì)的粒徑非常細(xì)小。為去除這些物質(zhì)通常借助于混凝 的手段,也就是說在原水中加入適當(dāng)?shù)幕炷齽?jīng)過充分混和,使膠體穩(wěn)定性被壞(脫穩(wěn)) 并與混凝劑水介后的聚合物相吸附,使顆粒具有絮凝性能。而反應(yīng)池的目的就是創(chuàng)造合 適的水力條件使這種具有絮凝性能的顆粒在相互接觸中聚集,以形成較大的絮凝體(絮粒)。 因此,反應(yīng)池設(shè)計是否確當(dāng),關(guān)系到絮凝的效果,而絮凝的效果又直接影響后續(xù)處理的 沉淀效果。 當(dāng)然,為了獲得良好的絮凝效果,混凝劑的合理選擇是重要的,但是也不能忽視絮 凝池設(shè)計的重要性。在生產(chǎn)實(shí)踐中,不少水廠由于改進(jìn)了絮凝池的布置,從而提高了出 水水質(zhì),降低了藥耗,或者增加了制水能力。在混凝沉淀的設(shè)計中,也出現(xiàn)了寧可延長 一些反應(yīng)時間以縮短沉淀時間的看法。這些都說明絮凝反應(yīng)在凈水處理中的重要作用。 近年來,由于高效能沉淀以及過濾裝置的出現(xiàn),使水廠的平面布置(包括構(gòu)筑物尺寸 及占地面積)大為縮小。相對來說絮凝池所占比例就有所增加。例如,在原平流式沉淀池 工業(yè)廢水處理廠絮凝攪拌機(jī)的設(shè)計 9 中,絮凝只占較小的體積。然而在斜管沉淀池中,絮凝部分的體積幾乎與沉淀部分的體 積相仿。為此,國內(nèi)不少同志在這方面進(jìn)行著如何改進(jìn)絮凝構(gòu)筑物的研究,并提出了不 少設(shè)想。對設(shè)計工作者來說,亦迫切要求有一個科學(xué)的評價方法,以解決如何合理選擇 絮凝形式的問題。 絮凝反應(yīng)是一個很復(fù)雜的過程,它不僅受絮凝池水力條件的控制,而且還與原水性 質(zhì)、混凝劑品種和加藥量以及混和過程都有密切關(guān)系。從目前國內(nèi)外的研究情況來看, 尚沒有一個能定量地反映絮凝過程的完整數(shù)學(xué)模式,甚至作為定性分析,也還存在不少 問題。這些情況就給具體設(shè)計工作者帶來很多困難。嚴(yán)格地說,目前不少絮凝池的設(shè)計, 僅是水力的驗(yàn)算,并沒有對絮凝過程作完整的分析。因此,往往出現(xiàn)即使原水的絮凝性 質(zhì)很不相同,而其絮凝池的布置卻完全相同的情況。 根據(jù)規(guī)范或設(shè)計手冊規(guī)定的設(shè)計數(shù)據(jù),進(jìn)行水力計算,是目前絮凝池設(shè)計中應(yīng)用最 廣泛的方法。應(yīng)該說它在大多數(shù)場合下是可行的,但并不一定是最優(yōu)的,況且,這些規(guī) 定也只規(guī)定一些主要指標(biāo),至于具體的布置還需由設(shè)計者確定。例如,一般規(guī)定隔板絮 凝池的流速由 漸減至 。至于流速如何遞減,以及隔板轉(zhuǎn)折的布置和道數(shù)等0.6/ms0.2/s 等,都未作明確規(guī)定。因而盡管所用主要指標(biāo)完全相同,卻可設(shè)計成很不相同的布置形 式,至于它們的效果差異則更難以鑒別。 為了探討絮凝池設(shè)計的合理方法,福建省凈水工藝試驗(yàn)組曾提出了應(yīng)用“模型絮凝池” 的概念。其基本出發(fā)點(diǎn)就是認(rèn)為:合理的反應(yīng)速度應(yīng)符合流速漸變的原則,即反應(yīng)速度 由大到小呈直線變化,且反應(yīng)池進(jìn)口流速應(yīng)大于或者等于 。凡符合這二個條件的所1/ms 謂“模型絮凝池 ”則被認(rèn)為是理想的絮凝池布置。 “模型絮凝池 ”作為探討整個絮凝過程變化規(guī)律的設(shè)想,是有其積極意義的。但是,要 把“模型絮凝池 ”作為理想的絮凝形式,則尚缺乏足夠的依據(jù)。作為問題之一,它脫離了原 水性質(zhì)的考慮。速度漸變原則應(yīng)對不同水質(zhì)條件有不同的要求,而不宜取作常量。譬如, 對于原水顆粒濃度不足以及絮凝體不易破碎的情況,將較高流速區(qū)的反應(yīng)時間增加些, 顯然是有好處的。反之,則應(yīng)增加較低流速區(qū)的比例。另外,隔板絮凝的轉(zhuǎn)折,從“模型 絮凝池”的要求考慮,顯然是不符合要求的。但是實(shí)際上在絮凝的最初階段,它往往起到 了促進(jìn)絮凝的效果。 “模型絮凝池 ”用流速作為比較的相似關(guān)系,與絮凝理論所采用的以速 度梯度作為相似關(guān)系有所區(qū)別。隨著絮凝形式的不同,同樣的流速,其速度梯度可相差 達(dá)數(shù)倍。因此關(guān)于“ 模型絮凝池 ”的設(shè)想尚有不少問題需要進(jìn)一步深入研究。 目前絮凝池設(shè)計中一個普遍問題就是沒有考慮進(jìn)入絮凝池的處理水水質(zhì)。眾所周知, 良好的絮凝反應(yīng)必須具備二個條件,即具有充分絮凝能力的顆粒以及合適的反應(yīng)水力條 件。實(shí)際上,它們就是絮凝過程中的“內(nèi)因” 和“外因” 。水力條件只有適合欲絮凝顆粒的絮 凝要求時,才能促進(jìn)絮凝的進(jìn)行。反之則不僅不能促進(jìn)絮凝的進(jìn)行,甚至使已經(jīng)絮凝的 顆粒破壞。因此作為具體的絮凝池設(shè)計,就必須考慮到處理水的水質(zhì)條件。但是這卻是 目前絮凝池設(shè)計中最薄弱的環(huán)節(jié)。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 2.2 絮凝反應(yīng)理論知識 所謂合理設(shè)計,無非是從許多可供選擇的方案中,選定一種最能符合要求的方案。 同樣,絮凝池的合理設(shè)計,就是要從諸多的絮凝形式,以及不同的指標(biāo)中,選擇一種最 能適合具體絮凝條件而又切實(shí)可行的形式和指標(biāo)。鑒于目前的研究水平,僅用理論的方 法還無法解答上述課題,因此還需借助于實(shí)驗(yàn)手段。實(shí)驗(yàn)的目的就是可以在較小規(guī)模下 模擬實(shí)際的效果,以便對可供選擇的方案加以比較。和其它許多實(shí)驗(yàn)一樣,絮凝的實(shí)驗(yàn) 也需要解決一個模擬的相似問題。也就是說需要解決怎樣在較小規(guī)模的試驗(yàn)中,獲得與 真實(shí)絮凝池同樣的絮凝結(jié)果。 對于絮凝反應(yīng)來說,需待解決的相似關(guān)系主要有二個,即處理水的水質(zhì)條件和絮凝 池的水力條件。關(guān)于水質(zhì)條件,一般采用真實(shí)水樣還是容易辦到的。例如選擇若干具有 代表性處理對象的原水,加注適量混凝劑,并經(jīng)充分混和,即可供作絮凝的實(shí)驗(yàn)。至于 水力條件,則不能依靠實(shí)際絮凝池來作試驗(yàn)。因設(shè)計的目的是要對多種方案進(jìn)行對比, 而這在實(shí)際絮凝池中是難以完全實(shí)現(xiàn)的。為此,需要尋找合適的水力條件作模擬相似。 對于水力條件,一般可以采用雷諾數(shù)或弗魯特數(shù)相似,也可采用其它相似準(zhǔn)則。至于采 用何種相似方法則應(yīng)視研究對象而定。為此有必要就絮編號無錫太湖學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)相關(guān)資料題目: 工業(yè)廢水處理廠絮凝攪拌機(jī)的設(shè)計 信機(jī) 系 機(jī)械工程及自動化專業(yè)學(xué) 號: 0923271學(xué)生姓名: 夏棟潔 指導(dǎo)教師: 范圣耀(職稱:副教授) (職稱: ) 2013年5月25日目 錄一、畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告二、畢業(yè)設(shè)計(論文)外文資料翻譯及原文三、學(xué)生“畢業(yè)論文(論文)計劃、進(jìn)度、檢查及落實(shí)表”四、實(shí)習(xí)鑒定表無錫太湖學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告題目: 工業(yè)廢水處理廠絮凝攪拌機(jī)的設(shè)計 信機(jī) 系 機(jī)械工程及自動化 專業(yè)學(xué) 號: 0923271 學(xué)生姓名: 夏棟潔 指導(dǎo)教師: 范圣耀 (職稱:副教授) (職稱: )2013年5月25日 課題來源本次課題題目是工業(yè)廢水處理廠絮凝攪拌機(jī)的設(shè)計,課題來源于無錫市某攪拌設(shè)備有限公司,其研究的內(nèi)容是攪拌設(shè)備、釜用攪拌傳動裝置的設(shè)計、制造和研究開發(fā)。課題研究內(nèi)容包括機(jī)械工程學(xué)科的力學(xué),材料學(xué),機(jī)械原理,機(jī)械設(shè)計,公差與互換性,機(jī)械制造工藝等知識,特別鍛煉學(xué)生規(guī)范性設(shè)計的能力。使學(xué)生能得到全面的鍛煉。課題要求學(xué)生具備較強(qiáng)的機(jī)構(gòu)設(shè)計能力和創(chuàng)新能力,對學(xué)生是一個挑戰(zhàn)。課題為典型的機(jī)械設(shè)計類課題,涉及機(jī)械知識全面,與工程機(jī)械專業(yè)方向結(jié)合緊密??茖W(xué)依據(jù)(包括課題的科學(xué)意義;國內(nèi)外研究概況、水平和發(fā)展趨勢;應(yīng)用前景等)(1)課題科學(xué)意義城市污水處理能力增長緩慢和污水處理率低是造成我國水環(huán)境污染的主要原因,由此導(dǎo)致了水環(huán)境的持續(xù)惡化,并嚴(yán)重的制約了我國經(jīng)濟(jì)與社會的發(fā)展。攪拌機(jī)的設(shè)計在廢水處理中占有舉足輕重的地位,從而攪拌技術(shù)成為世界學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)。廢水處理中反應(yīng)攪拌機(jī)是由電機(jī)作為驅(qū)動裝置,經(jīng)減速器聯(lián)軸器帶到直槳葉旋轉(zhuǎn)使膠體顆粒絮凝形成較大的顆粒,以利沉淀,以滿足水處理中水質(zhì)凈化的要求。(2)絮凝攪拌機(jī)的研究狀況及其發(fā)展前景國產(chǎn)污水處理設(shè)備的生產(chǎn)始于20世紀(jì)70年代中后期,當(dāng)時產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、成套化、系列化水平很低,定型產(chǎn)品較少。進(jìn)人20世紀(jì)90年代以來,國家有關(guān)部門先后對主要污水處理設(shè)備制造企業(yè)進(jìn)行了技術(shù)改造,提高了制造能力和制造水平,城市污水處理專用設(shè)備和與之配套的通用設(shè)備的生產(chǎn)水平都有了很大提高。攪拌機(jī)的操作性能直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、能耗和生產(chǎn)成本,工程界和學(xué)術(shù)界對攪拌混合都非常重視,進(jìn)行了大量的研究工作,取得了不少的研究成果。攪拌器是化學(xué)工程和生物工程中最常見也是最重要的單元設(shè)備之一。目前,攪拌器的選型和內(nèi)構(gòu)件的設(shè)計在很大程度上依賴試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn),對放大規(guī)模還缺乏深入的認(rèn)識,對于能耗和生產(chǎn)成本只能在一定規(guī)模的生產(chǎn)裝置上對比后才能得出結(jié)論,由于對產(chǎn)品的回收率和質(zhì)量要求越來越高,對攪拌器的研究日趨深入,已從早期對攪拌功率和混合時間的研究,20世紀(jì)80年代對反應(yīng)釜內(nèi)的流體速度場分布的研究,進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來的攪拌釜內(nèi)三維流場的數(shù)值模擬研究。流場數(shù)值模擬必須在深入進(jìn)行流體力學(xué)研究的基礎(chǔ)上,綜合考慮流體流動的三維性、隨機(jī)性、非線性和邊界條件不確定性。通過數(shù)值模擬不但可以解決反應(yīng)器的放大機(jī)理,而且可以優(yōu)化設(shè)計開發(fā)新型高效攪拌器,使機(jī)械攪拌器的設(shè)計理論更加完善。研究內(nèi)容本課題研究的是廢水處理廠絮凝攪拌機(jī)設(shè)計,要求其材料45#鋼,采用大批量生產(chǎn)。通過合理的設(shè)計槳葉、絮凝池,選擇合理的減速機(jī),制造出符合要求的制件。 查閱有關(guān)攪拌機(jī)設(shè)計方面的資料,翻譯與攪拌機(jī)設(shè)計相關(guān)的英文文獻(xiàn); 對攪拌機(jī)進(jìn)行工藝分析,選擇合理的設(shè)計方案; 進(jìn)行必要的參數(shù)計算,確定出正確的設(shè)計參數(shù); 在計算正確的基礎(chǔ)上設(shè)計絮凝攪拌機(jī); 撰寫出一份與自己設(shè)計相配套的設(shè)計說明書。擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實(shí)驗(yàn)方案及可行性分析(1)研究方法 仔細(xì)閱讀設(shè)計任務(wù)書,并且查找相關(guān)書籍; 根據(jù)給定的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計計算; 根據(jù)計算結(jié)果,選擇合理的設(shè)計方案; 繪制絮凝攪拌機(jī)裝配圖及主要零件圖; 編寫設(shè)計說明書。(2)可行性分析 通過在校期間學(xué)習(xí)的相關(guān)課程,以及在網(wǎng)上和圖書館查閱相關(guān)資料,另外在老師的指導(dǎo)下,我相信一定可以完成絮凝攪拌機(jī)傳動裝置的設(shè)計。研究計劃及預(yù)期成果研究計劃:2012年10月12日-2012年12月25日:按照任務(wù)書要求查閱論文相關(guān)參考資料,填寫畢業(yè)設(shè)計開題報告書。2013年1月11日-2013年3月5日:填寫畢業(yè)實(shí)習(xí)報告。2013年3月8日-2013年3月14日:按照要求修改畢業(yè)設(shè)計開題報告。2013年3月15日-2013年3月21日:學(xué)習(xí)并翻譯一篇與畢業(yè)設(shè)計相關(guān)的英文材料。2013年3月22日-2013年4月11日:絮凝攪拌機(jī)設(shè)計。2013年4月12日-2013年4月25日:繪制攪拌機(jī)的裝配圖以及零件圖。2013年4月26日-2013年5月21日:畢業(yè)論文撰寫和修改工作。預(yù)期成果:1. 完成絮凝攪拌機(jī)裝配圖 1張; 2. 完成絮凝池土建圖1張; 3. 完成槳葉、機(jī)座、水下軸承部件圖各 1張;4. 完成主軸零件圖1張;5. 設(shè)計說明書不少于1.5萬字,并打印說明書; 6. 翻譯8000以上外文印刷字符或譯出約5000左右漢字的有關(guān)技術(shù)資料或?qū)I(yè)文獻(xiàn),內(nèi)容要盡量結(jié)合課題特色或創(chuàng)新之處 使用UG仿真,效果明顯。 采用固定某些參量、改變某些參量來研究問題的方法,思路清晰,簡潔明了,行之有效。已具備的條件和尚需解決的問題已具備的條件: 設(shè)計思路已經(jīng)非常明確,已經(jīng)具備使用UG仿真的能力。 攪拌機(jī)各部件的尺寸; 攪拌機(jī)的制造流程。尚需解決的問題:攪拌機(jī)工藝的確定,電動機(jī)和減速機(jī)的選擇,攪拌機(jī)的裝配工藝等等。指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽名:年 月 日教研室(學(xué)科組、研究所)意見 教研室主任簽名: 年 月 日系意見 主管領(lǐng)導(dǎo)簽名: 年 月 日Mechanical Design- The new blenderThe Design Process:Designing starts with a need real.Existing apparatus may need improvements in durability, efficiency, weight, speed, or cost. New apparatus may be needed to perform a function previously done by men, such as computation, assembly, or servicing. With the objective wholly or partlyIn the design preliminary stage, should allow to design the personnel fully to display the creativity, not each kind of restraint. Even if has had many impractical ideas, also can in the design early time, namely in front of the plan blueprint is corrected. Only then, only then does not send to stops up the innovation the mentality. Usually, must propose several sets of design proposals, then perform the comparison. Has the possibility very much in the plan which finally designated, has used certain not in plan some ideas which accepts.When the general shape and a few dimensions of the several components become apparent, analysis can begin in earnest. The analysis will have as its objective satisfactory or superior performance, plus safety and durability with minimum weight, and a competitive cost. Optimum proportions and dimensions will be sought for each critically loaded section, together with a balance between the strengths of the several components. Materials and their treatment will be chosen. These important objectives can be attained only by analysis based upon the principles of mechanics, such as those of static for reaction forces and for the optimum utilization of friction; of dynamics for inertia, acceleration, and energy; of elasticity and strength of materials for stress and deflection; of physical behavior of materials; and of fluid mechanics for lubrication and hydrodynamic drives. The analyses may be made by the same engineer who conceived the arrangement of mechanisms, or, in a large company, they may be made by a separate analysis division or research group. Design is a reiterative and cooperative process, whether done formally or informally, and the analyst can contribute to phases other than his own. Product design requires much research and development. Many Concepts of an idea must be studied, tried, and then either used or discarded. Although the content of each engineering problem is unique, the designers follow the similar process to solve the problems. Product liability suits designers and forced in material selection, using the best program. In the process of material, the most common problems for five (a) dont understand or not use about the latest application materials to the best information, (b) failed to foresee and consider the reasonable use material may (such as possible, designers should further forecast and consider due to improper use products. In recent years, many products liability in litigation, the use of products and hurt the plaintiff accused manufacturer, and won the decision), (c) of the materials used all or some of the data, data, especially when the uncertainty long-term performance data is so, (d) quality control method is not suitable and unproven, (e) by some completely incompetent persons choose materials.Through to the above five questions analysis, may obtain these questions is does not have the sufficient reason existence the conclusion. May for avoid these questions to these questions research analyses the appearance indicating the direction. Although uses the best choice of material method not to be able to avoid having the product responsibility lawsuit, designs the personnel and the industry carries on the choice of material according to the suitable procedure, may greatly reduce the lawsuit the quantity. May see from the above discussion, the choice material people should to the material nature, the characteristic and the processing method have comprehensive and the basic understanding.Finally, a design based upon function, and a prototype may be built. If its tests are satisfactory, the initial design will undergo certain modifications that enable it to be manufactured in quantity at a lower cost. During subsequent years of manufacture and service, the design is likely to undergo changes as new ideas are conceived or as further analyses based upon tests and experience indicate alterations. Sales appeal.Some Rules for Design:In this section it is suggested that, applied with a creative attitude, analyses can lead to important improvements and to the conception and perfection of alternate, perhaps more functional, economical,and durable products. To stimulate creative thought, the following rules are suggested for the designer and analyst. The first six rules are particularly applicable for the analyst.1. A creative use of need of physical properties and control process.2. Recognize functional loads and their significance.3. Anticipate unintentional loads.4. Devise more favorable loading conditions.5. Provide for favorable stress distribution and stiffness with minimum weight.6. Use basic equations to proportion and optimize dimensions.7. Choose materials for a combination of properties.8. Select carefully, stock and integral components.9. Modify a functional design to fit the manufacturing process and reduce cost.10. Provide for accurate location and noninterference of parts in assembly.Machinery design covers the following contents.1. Provides an introduction to the design process , problem formulation ,safety factors.2. Reviews the material properties and static and dynamic loading analysis ,Including beam , vibration and impact loading.3. Reviews the fundamentals of stress and defection analysis.4. Introduces fatigue-failure theory with the emphasis on stress-life approaches to high-cycle fatigue design, which is commonly used in the design of rotation machinery.5. Discusses thoroughly the phenomena of wear mechanisms, surface contact stresses ,and surface fatigue.6. Investigates shaft design using the fatigue-analysis techniques.7. Discusses fluid-film and rolling-element bearing theory and application8. Gives a thorough introduction to the kinematics, design and stress analysis of spur gears , and a simple introduction to helical ,bevel ,and worm gearing.9. Discusses spring design including compression ,extension and torsion springs.10. Deals with screws and fasteners including power screw and preload fasteners.11. Introduces the design and specification of disk and drum clutches and brakes.Machine Design:The complete design of a machine is a complex process. The machine design is a creative work. Project engineer not only must have the creativity in the work, but also must in aspect and so on mechanical drawing, kinematics, engineerig material, materials mechanics and machine manufacture technology has the deep elementary knowledge.One of the first steps in the design of any product is to select the material from which each part is to be made. Numerous materials are available to todays designers. The function of the product, its appearance, the cost of the material, and the cost of fabrication are important in making a selection. A careful evaluation of the properties of a. material must be made prior to any calculations.Careful calculations are necessary to ensure the validity of a design. In case of any part failures, it is desirable to know what was done in originally designing the defective components. The checking of calculations (and drawing dimensions) is of utmost importance. The misplacement of one decimal point can ruin an otherwise acceptable project. All aspects of design work should be checked and rechecked. The computer is a tool helpful to mechanical designers to lighten tedious calculations, and provide extended analysis of available data. Interactive systems, based on computer capabilities, have made possible the concepts of computer aided design (CAD) and computer-aided manufacturing (CAM). How does the psychologist frequently discuss causes the machine which the people adapts them to operate. Designs personnels basic responsibility is diligently causes the machine to adapt the people. This certainly is not an easy work, because certainly does not have to all people to say in fact all is the most superior operating area and the operating process. Another important question, project engineer must be able to carry on the exchange and the consultation with other concerned personnel. In the initial stage, designs the personnel to have to carry on the exchange and the consultation on the preliminary design with the administrative personnel, and is approved. This generally is through the oral discussion, the schematic diagram and the writing material carries on. If front sues, the machine design goal is the production can meet the human need the product. The invention, the discovery and technical knowledge itself certainly not necessarily can bring the advantage to the humanity, only has when they are applied can produce on the product the benefit. Thus, should realize to carries on before the design in a specific product, must first determine whether the people do need this kind of productMust regard as the machine design is the machine design personnel carries on using creative ability the product design, the system analysis and a formulation product manufacture technology good opportunity. Grasps the project elementary knowledge to have to memorize some data and the formula is more important than. The merely service data and the formula is insufficient to the completely decision which makes in a good design needs. On the other hand, should be earnest precisely carries on all operations. For example, even if places wrong a decimal point position, also can cause the correct design to turn wrongly.A good design personnel should dare to propose the new idea, moreover is willing to undertake the certain risk, when the new method is not suitable, use original method. Therefore, designs the personnel to have to have to have the patience, because spends the time and the endeavor certainly cannot guarantee brings successfully. A brand-new design, the request screen abandons obsoletely many, knows very well the method for the people. Because many person of conservativeness, does this certainly is not an easy matter. A mechanical designer should unceasingly explore the improvement existing product the method, should earnestly choose originally, the process confirmation principle of design in this process, with has not unified it after the confirmation new idea.Here is to introduce the design concept of a new type of mixer.The increasing adoption of haptic modality in human-computer interaction paradigms has led to a huge demand for new tools that help novice users to author and edit haptic applications. Currently, the haptic application development process is a time consuming experience that requires programming expertise. The complexity of haptic applications development rises from the fact that the haptic application components (such as the haptic API, the device, the haptic rendering algorithms, etc.) need to interact with the graphic components in order to achieve synchronicity.Additionally, there is a lack of application portability as the application is tightly coupled to a specific device that necessitates the use of its corresponding API. Therefore, device and API heterogeneity lead to the fragmentation and disorientation of both researchers and developers. In view of all these considerations, there is a clear need for an authoring tool that can build haptic applications while hiding programming details from the application modeler (such as API, device, or virtual model).The Blender design philosophy is based on three main tasks: data storage, editing, and visualization. It follows a data- visualize-edit development cycle for the 3D modeling pipe line. A 3D scene is represented using data structures within the Blender architecture. The modeler views the scene, makes changes using the editing interface which directly modifies the underlying data structures, and then the cycle repeats.To better understand this development cycle, consider the representation of a 3D object in Blender. A 3D object may be represented by an array of vertices which have been organized as a polygonal mesh. Users may choose to operate on any subset of this data set. Editing tasks may include operations to rotate, scale, and translate the vertices, or perhaps a re-meshing algorithm to cleanup redundant vertices and transform from a quad to a triangle topology. The data is visualized using a graphical 3D renderer which is capable of displaying the object as a wireframe or as a shaded, solid surface. The visualization is necessary in order to see the effects of editing on the data. In a nutshell, this example defines the design philosophy behind Blenders architecture.In Blender, data is organized as a series of lists and base data types are combined with links between items in each list, creating complex scenes from simple structures.This allows data elements in each list to be reused, thus reducing the overall storage requirements. For example, a mesh may be linked by multiple scene objects, but the position and orientation may change for each object and the topology of the mesh remains the same. The meshes also share a common material property. The entire scene is rendered on one of several screens, which visualizes the scene.We adopt the Blender design approach for our authoring tool. The data structures which are used to represent objects in a 3D scene have been augmented to include fields for haptic properties (e.g., stiffness, damping); user interface components (e.g., button panels) which allow the modeler to change object properties have also been updated to include support for modifying the haptic properties of an object. Additionally, an interactive hapto-visual renderer has been implemented to display the 3D scene graphically and haptically, providing the modeler or artist with immediate feedback about the changes they make to the scene. in the current version of the HAMLAT. the modifications to the Blender framework include: data structures for representing haptic properties,an editing interface for modifying haptic properties, an external renderer for displaying and previewing haptically enabled scenes, scripts which allow scenes to be imported/exported in the HAML file format.A class diagram outlining the changes to the Blender ramework is shown. Components which are ertinent to HAMLAT are shaded in gray. HAMLAT builds on existing Blender sub-systems by extending them or haptic modeling purposes. Data structures for representing object geometry and graphical rendering areaugmented to include field which encompass the tactile properties necessary for haptic rendering.To allow the user to modify haptic properties GUI Components are integrated as part of the Blender editing panels. The operations triggered by these components operate directly on the d ata structures used for representing hatic cues and may be considered part of the editing step of the Blender design cycle.Similarly to the built-in graphical renderer, HAMLAT uses a custom rendlerer for displaying 3Ds scenes grphcal and haptcall, an is ineedn of the Blender renderer. This component is developed independently since haptical and graphical rendering must be performed simultaneously and synchronously. A simulation loop is used to update haptic rendering forces at a rate which maintains stability and quality. A detailed discussion of the implementation of these classes and their connectivity is given in the next section.III IMLIEMENTATIONA Data StructureA.1 Mesh Data TypeBlender uses many different data structures to represent the various types of objects in a 3D scene a vertices; a lamp contains colour and intensity values; and camera a object contains intrinsic viewing parameters.The Mesh data structure iS used by the Blender inframework to describe a polygonal mesh object. It iS of particular interest for hapic rendering since many solid objects in a 3D scene may be represented using this type of data structure. The tactile and kinesthetic cues, which are displayed due to interaction with virtual objects, are typically rendered based on the geometry of the mesh. Hptic rendering is performed based primary on data stored in this data type. Other scene components such as lamps, cameras, or lines are not intuitively rendered using force feedback haptic devices and are therefore not of current interest for haptic rendering.An augmented version of the Mesh data structure is shown. It contains fields for vertex and face data, plus some special custom data fields whic
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