【文章內(nèi)容簡介】 倒角深：h=(僅適用于B型)；尺側(cè)凸緣圓角半徑：==；以上就是鏈輪的結(jié)構(gòu)尺寸計算，同時鏈條的設(shè)計和鏈輪應(yīng)相互匹配。氣浮池上細(xì)軸（刮油軸）的設(shè)計：該軸的的主要尺寸就是直徑的選取，當(dāng)軸焊接在鏈條上時。同時跟隨鏈條一起運(yùn)動，使得該細(xì)軸的最大直徑處始終和液面相接處，使得油污被運(yùn)動的細(xì)軸一起被移動。選擇軸的直徑為6mm。材料為20鋼。由于該軸沒有受力，所以認(rèn)為6mm直徑的軸的強(qiáng)度是符合要求的。傳動軸的設(shè)計和軸承的選擇：為了節(jié)省空間，而且還能滿足強(qiáng)度要求，我們選取軸的最大直徑為20mm，軸肩高度是4mm，目的在于阻止軸的軸向運(yùn)動，同時也阻止了軸承的軸向運(yùn)動，和軸承相配合處的軸的直徑為15mm，由于貴軸沒有承受徑向載荷，所以我們選取深溝球軸承。軸承代號：6202 ，軸承的基本尺寸和安裝尺寸見(機(jī)械零件設(shè)計手冊) 。 軸承端蓋的設(shè)計： （查機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計圖冊）我們選擇鍵入式軸承端蓋。其結(jié)構(gòu)尺寸地計算如下所示：軸承端蓋上螺釘?shù)闹睆?6mm，D為軸承的外徑。e==。 D2=D+(5—) d3+2s2=65mmD0=(D2+D)=50mm 一般取m10mm，s3取6—8mm。由于該機(jī)構(gòu)僅僅用于傳動刮油干，所以所受的力式很小的，所以在此就不用對其進(jìn)行校核。 減速器地選擇本氣浮池刮油軸地運(yùn)動速度要求不高，而且運(yùn)動平穩(wěn)。我們選擇(銳進(jìn)公司)生產(chǎn)的G系列全封閉齒輪減速機(jī)。（1）該減速機(jī)地技術(shù)參數(shù)為：功率： 齒輪箱型號：22減速比：80 減速機(jī)的地輸出轉(zhuǎn)矩：90N .m輸出轉(zhuǎn)速：與該減速器相適配的電機(jī):電機(jī)功率為： 型號：YSJ6314轉(zhuǎn)速為：1380r/min 效率為：該電機(jī)的安裝尺寸如下所示：（2）V帶和帶輪設(shè)計：由于帶輪和帶所承受的載荷式非常小的（使得水面上的油污能隨著帶輪運(yùn)動起來），所以選V帶地個數(shù)為三根A型帶，根據(jù)V帶輪的結(jié)構(gòu)形式和和經(jīng)驗公式，和機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計圖冊中的V帶剖面及輪緣尺寸表可知：輪槽地寬度：b=13mm 深度：h=8mm輪槽的剖面積F=0。81cm2 槽間距：e=15mm輪轂的地寬度為：B=（Z1）e+2f=50mm 齒定高：ha=Bp=11mm =6mm槽角=340 分度圓直徑：D=94mmDe=D+2ha=94+=101mm 4 單管旋流子及設(shè)計計算 液液旋流器的工作原理液液水力旋流器的分離原理，與固液分離十分相似。它是利用兩種混合在一起單不互溶的液體之間的密度差，在水力旋流器內(nèi)進(jìn)行離心分離。單液液分離要比固液分離困難的多。因此兩種液體混合的介質(zhì)在水力旋流器中分離時，既要求液流在水力旋流器內(nèi)部形成高速旋轉(zhuǎn)的渦流，以保證液滴有足夠的力沿徑向方向移動，又要保證液滴在高速旋轉(zhuǎn)時，受到過大的切向剪應(yīng)力至使液滴破碎，分裂成更細(xì)小的液滴，導(dǎo)致分離更加困難。兩種液體介質(zhì)的混合物由入口切向進(jìn)入旋流腔后，在內(nèi)部產(chǎn)生強(qiáng)烈的渦流，然后由旋流腔經(jīng)過很短的大錐段后，迅速過渡到錐角很小而較大的小錐角段，其后進(jìn)入一個長度較大直徑較小的圓柱狀尾管內(nèi)。如下圖所示，這種結(jié)構(gòu)使進(jìn)入旋流腔后高速選裝的液體很快收縮到細(xì)長的小錐角段內(nèi)這一段直徑變化緩慢，旋流加速度的變化趨于緩和。同時，旋流渦流在細(xì)長的小錐角段及尾管中存留時間稍有增加，而液滴在小直徑孔中沿徑向向軸線移動的路徑就短，液滴受到的切向力也減少。因此分散相液滴在連續(xù)相介質(zhì)中的分離更平穩(wěn)，分離的幾率大大增加。在保證液滴分離的同時，減少了其破碎的幾率，即使部分液滴破碎成更小的尺寸，也會在長的小錐角段甚至在尾管中進(jìn)一步分離出。根據(jù)結(jié)構(gòu)上的這些要求，決定了液液水力旋流器比同直徑的固液水力旋流器的長徑比大很多，因而總長度也大好幾倍。圖81 液液旋流器在液液分離過程中。連續(xù)相介質(zhì)可能比分散相介質(zhì)重，也可能比分散相的介質(zhì)輕。以上兩種不同情況的分離，原理相似，但水力旋流器的結(jié)構(gòu)會略有不同。分散相介質(zhì)比連續(xù)相介質(zhì)輕時，兩種介質(zhì)混合物在水力旋流器體內(nèi)分離時輕質(zhì)分散相沿軸線附近移動，形成輕質(zhì)分散相的核心，并向上從溢流口排除。而分散相介質(zhì)較重時，它在水力旋流器體內(nèi)旋轉(zhuǎn)時，就會向器壁移動，并向下從底流口排出。因此溢流口和底流口直徑及水力旋流器的其他結(jié)構(gòu)參數(shù)會根據(jù)分散相介質(zhì)的濃度及性質(zhì)而做相應(yīng)的改變。與固液分離相同，用水力旋流器進(jìn)行液液分離也是不完全分離。從溢流中排出的液體并不完全是輕質(zhì)相介質(zhì)，會同時排除少量重質(zhì)介質(zhì)，而從底流中排出的液體，不可避免的會含有少量的輕質(zhì)介質(zhì)。但只要操作變量控制恰當(dāng)，分離效率完全可達(dá)到90%—95%以上，有的液液分離水力旋流器的分離效率高達(dá)98%，能滿足一般分離要求。 液液水力旋流器的結(jié)構(gòu)特征液液水力旋流器一般由三段組成：圓柱段的旋流腔，其直徑為,是水力旋流器的處理能力。 錐角為大錐體段；錐角的小錐角段。大錐角段小段直徑 D 是旋流器的主直徑。旋流腔的軸向長度用L1表示。和的大小是極為重要的兩個參數(shù)，它的改變將極大的影響液液分離的性能。第二部分是水力旋流器的入口，入口直徑Dd也是入口的當(dāng)量直徑。入口橫截面形狀也有圓形和方形之分。液液分離水力旋流器的入口分為單入口和雙入口及三個以上多入口，本試驗臺選用的是單入口。第三部分是溢流口，直徑用DU表示，DU的大小視水力旋流器的用途而定。在從連續(xù)相介質(zhì)中分離輕質(zhì)分散相介質(zhì)的情況下，一般輕質(zhì)分散相介質(zhì)的含量較低，因而溢流口直徑DU尺寸與D相比較小，有時DU只有1—2mm，反之，如果是從輕質(zhì)連續(xù)相介質(zhì)中分離輕重分散相介質(zhì)的情況下，而輕質(zhì)連續(xù)相介質(zhì)要從溢流口排除，DU的尺寸就比較大。至于溢流管伸入腔的長度L0長短對分離效果的影響有待試驗研究。第四部分是尾管，尾管是一個長圓柱形管，內(nèi)徑用Dd表示。它的頂端與水力旋流器體小錐角圓錐段得內(nèi)徑相連，其長度用L3表示，尾管的長度L3一般較長，是主直徑的幾倍，因而液液水力旋流器的長度較大。（如直徑為40mm的液液水力旋流器總長度往往為2m左右）。其結(jié)構(gòu)示意圖如下所示：圖82 旋流器結(jié)構(gòu)示意圖 旋流器的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)旋流器的結(jié)構(gòu)參數(shù)可分為幾部分來進(jìn)行說明。（1）進(jìn)口部分 包括進(jìn)口截面的形狀，進(jìn)口流動通道的形狀，進(jìn)口管的個數(shù)，進(jìn)口截面的尺寸等。（2）圓柱段部分 包括圓柱段直徑，圓柱段長度，與圓柱段相連接的溢流管的直徑與插入旋流器的長度，溢流管旋流器部分的壁厚等。近年來，褚良銀等曾經(jīng)對不同的溢流管結(jié)構(gòu)進(jìn)行過對比研究，在旋流器的處理能力和分離效率，分割尺寸與分級指數(shù)，分離比等方面獲得了不同的結(jié)果。（3）錐段 錐段的個數(shù)，鑄段的錐角，底流口直徑，如果是雙錐段，還是確定兩錐段之間的直徑。（4）尾管段 主要是尾管段的長度。尾管段的直徑一般與底流口直徑相等。這些參數(shù)決定了內(nèi)流場得形式以及對旋流器的操作性能的影響，所以確定旋流器的優(yōu)化組合尺寸是旋流器技術(shù)中非常重要的一項內(nèi)容。 單體旋流器的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖83 雙錐雙入口水力旋流器進(jìn)口溢流口圓柱段大錐段平行尾管段小錐段底流出口 設(shè)計方案參考《石油礦場機(jī)械》2003年第32卷第5期第3034頁，朱宏松、馮進(jìn)、薛敦松等人發(fā)表的文章《液液分離旋流器結(jié)構(gòu)選型計算》。當(dāng)進(jìn)行旋流器的相似設(shè)計時，首先要選擇好模型旋流器，然后按照初定設(shè)計參數(shù)(處理量、壓降和粒徑或)的要求，根據(jù)式 （41）式中：—進(jìn)口流量；—旋流器公稱尺寸；—旋流器的工作壓降；—連續(xù)相的動力粘性；—連續(xù)相的密度；—0—；—常數(shù)。確定旋流器公稱直徑，根據(jù)式 （42）式中：—分割尺寸；—斯托克準(zhǔn)數(shù)（對應(yīng)于分割尺寸）；—歐拉準(zhǔn)數(shù)，是基于水力旋流器靜壓降的壓力損失因素；—兩相的密度差。計算，若計算達(dá)不到設(shè)計參數(shù)的要求或超過設(shè)計參數(shù)太大，可調(diào)整設(shè)計處理量或壓力降，重復(fù)進(jìn)行計算，直到滿足要求為止，最終確定設(shè)計參數(shù)。根據(jù)確定的設(shè)計參數(shù)，由單管處理流量確定旋流管數(shù)量。最后，依據(jù)模型旋流器的幾何尺寸比例關(guān)系，確定設(shè)計旋流器的各部分幾何尺寸，進(jìn)行旋流器的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 物料平衡要求的確定與計算如果將旋流器入口、溢流口、底流口分別標(biāo)識為i、o、水分別標(biāo)識為p、w.根據(jù)Martin的污水除油用Thew型旋流器的實驗選擇分流比F=3%忽略體積的變化，則有下列關(guān)系式：總流量不變： 由分流比F=5%，=3m3/h可知， ==油的質(zhì)量平衡：由進(jìn)口含油量1000mg/L,底流出口含油量40mg/L可知：1000mg/L ， =40mg/L其中：5000g/h190g/h4810g/h上式中為含油污水的體積流量，為質(zhì)量流量，為含油污水中油的濃度。 旋流器初步設(shè)計參數(shù)設(shè)單管處理量=3 m3/h， ，平均粒徑30水的密度,油的密度水的動力粘性進(jìn)口含油量約1000mg/L，底流出口含油量40mg/L根據(jù)王軍、胡紀(jì)軍、李太平等人在2002年5月第16卷第3期《河南石油》中發(fā)表的論文《雙錐型液液旋流分離器分離特性試驗研究》中提到，通過試驗表明，當(dāng)旋流器結(jié)構(gòu)一定時，壓降僅與進(jìn)口流量有關(guān)，不受溢流量的影響。壓降與沿程阻力損失和局部阻力損失有關(guān)。 下面給出流體從泵的出口到旋流器的入口壓降的計算：管路壓力的降低原因有多種，但是其主要原因是局部壓力損失和沿程壓力損失兩者的共同作用導(dǎo)致的。（1） 計算沿程水頭損失的公式是達(dá)西公式 （43）式中：為沿程阻力系數(shù)； d為管路直徑； v為管路內(nèi)流體的速度； g為重力加速度。流體的流量為3m3/h，管路的公稱直徑為50mm。，初步估計管路的有效長度為7m。計算該管路流體的雷諾數(shù)Re= （44）式中：v為管路內(nèi)流體的速度； d為管路直徑； 為管路內(nèi)油水混合物的運(yùn)動粘度系數(shù)（查水力學(xué)和水利機(jī)械教材）的到=。代入數(shù)據(jù)得到雷諾數(shù)Re==2320 即該流動區(qū)域為層流區(qū)，則== （45）把以上數(shù)據(jù)代入沿程阻力的計算公式得到：==。(2) 計算局部阻力損失：式中：為局部阻力系數(shù)（查水力學(xué)和水力機(jī)械教材表5—4局部阻力系數(shù)）的到彎頭處得局部阻力系數(shù)為： （46）式中：R為管路中心線處得半徑； 為彎管的角度為900。此處的R==。代入數(shù)據(jù)得到：彎管處得局部阻力系數(shù) 1=，彎頭的個數(shù)為六個。查（水力學(xué)和水力機(jī)械教材表5—4局部阻力系數(shù)）截止閥處得局部阻力系數(shù)2=. 閥的個數(shù)為7個。代入上面得到的數(shù)據(jù)：則管路的局部阻力為 =（27+16）=（+）=。從而的到總的阻力損失：=+=。即壓降=式中：為油水混合物的重度；（查水力學(xué)和水力機(jī)械教材表1—3）即 壓降===。 計算旋流器公稱直徑根據(jù)公式（81）計算旋流器的公稱直徑： （47）式中：Qi—旋流器的入口流量為3m3/h；—連續(xù)油水相的密度取986Kg/m3；.；代入以上數(shù)據(jù)得到：Dc= =取整之后Dc=41mm。 確定旋流器的結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)趙國慶、張明線編著的《水力旋流器分離技術(shù)》中第86頁，Martins的研究針對的是污水脫油旋流器，所用實驗數(shù)據(jù)的范圍為：凈化能力為25—145L/min、進(jìn)口中油的濃度為500—1500、平均油滴尺寸為15—100，實驗用旋流器為Thew型雙錐旋流器。從已知條件中可知本次設(shè)計的旋流器滿足上述要求，所以以Thew型旋流器為模型，確定旋流器的幾何尺寸比例關(guān)系，結(jié)構(gòu)尺寸見下表。表81 旋流器結(jié)構(gòu)尺寸Thew型雙錐液液旋流器本設(shè)計旋流器項目尺寸備注尺寸（mm）結(jié)構(gòu)形式雙錐溢流管直徑的準(zhǔn)確尺寸與分流比有關(guān)雙錐基本尺寸大小錐結(jié)合處直徑D46進(jìn)口管形式切向雙進(jìn)料管切向雙進(jìn)料進(jìn)口管直徑圓柱段直徑2D82圓柱段高度2D82溢流管直徑≤5底流管直徑大錐段角度20176。20176。小錐段角度6176。6176。尾管段長度20D820 旋流器材料，局部結(jié)構(gòu)的選擇與壁厚的計算 材料的選擇可用于制造水力旋流器的材料很多，最常用的有不銹鋼，聚氨酯等。首先，由于處理含有污水時對旋流器有輕微的腐蝕，所以，不銹鋼材料適用于加工旋流器的所有零部件，它可用于具有化學(xué)物質(zhì)的場合。其次，旋流器器壁一般都比較薄，不銹鋼最小厚度可達(dá)2mm。所以選擇不銹鋼來制造旋流器，不銹鋼中0Cr13比較常用，在20℃下的許用應(yīng)力=137MPa,厚度在2—60mm之間。 局部結(jié)構(gòu)的設(shè)計進(jìn)料口結(jié)構(gòu)可由Thew型旋流器可知，選擇的為切向單進(jìn)料管。（1）溢流管結(jié)構(gòu)： 水力旋流器的溢流管一般為薄壁直圓筒。一般情況下，固液旋流器中的溢流管要向圓柱段內(nèi)插入一定的深度，而輕質(zhì)分散相水力旋流器的溢流管一般直接與旋流器的頂蓋連接、不向圓柱段內(nèi)插入。為了消除薄壁直圓管對重質(zhì)分散相水力旋流器性能的某些不良影響，或為了使旋流器用于