【文章內(nèi)容簡介】 倒角深：h=(僅適用于B型)；尺側凸緣圓角半徑：==；以上就是鏈輪的結構尺寸計算，同時鏈條的設計和鏈輪應相互匹配。氣浮池上細軸（刮油軸）的設計：該軸的的主要尺寸就是直徑的選取，當軸焊接在鏈條上時。同時跟隨鏈條一起運動，使得該細軸的最大直徑處始終和液面相接處，使得油污被運動的細軸一起被移動。選擇軸的直徑為6mm。材料為20鋼。由于該軸沒有受力，所以認為6mm直徑的軸的強度是符合要求的。傳動軸的設計和軸承的選擇：為了節(jié)省空間，而且還能滿足強度要求，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動，同時也阻止了軸承的軸向運動，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(機械零件設計手冊) 。 軸承端蓋的設計： （查機械設計課程設計圖冊）我們選擇鍵入式軸承端蓋。其結構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。由于該機構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行校核。 減速器地選擇本氣浮池刮油軸地運動速度要求不高，而且運動平穩(wěn)。我們選擇(銳進公司)生產(chǎn)的G系列全封閉齒輪減速機。（1）該減速機地技術參數(shù)為：功率： 齒輪箱型號：22減速比：80 減速機的地輸出轉矩：90N .m輸出轉速：與該減速器相適配的電機:電機功率為： 型號：YSJ6314轉速為：1380r/min 效率為：該電機的安裝尺寸如下所示：（2）V帶和帶輪設計：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帶輪的結構形式和和經(jīng)驗公式，和機械設計課程設計圖冊中的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時，受到過大的切向剪應力至使液滴破碎，分裂成更細小的液滴，導致分離更加困難。兩種液體介質的混合物由入口切向進入旋流腔后，在內(nèi)部產(chǎn)生強烈的渦流，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，這種結構使進入旋流腔后高速選裝的液體很快收縮到細長的小錐角段內(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一步分離出。根據(jù)結構上的這些要求，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)相介質可能比分散相介質重，也可能比分散相的介質輕。以上兩種不同情況的分離，原理相似，但水力旋流器的結構會略有不同。分散相介質比連續(xù)相介質輕時，兩種介質混合物在水力旋流器體內(nèi)分離時輕質分散相沿軸線附近移動，形成輕質分散相的核心，并向上從溢流口排除。而分散相介質較重時，它在水力旋流器體內(nèi)旋轉時，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構參數(shù)會根據(jù)分散相介質的濃度及性質而做相應的改變。與固液分離相同，用水力旋流器進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相介質，會同時排除少量重質介質，而從底流中排出的液體，不可避免的會含有少量的輕質介質。但只要操作變量控制恰當，分離效率完全可達到90%—95%以上，有的液液分離水力旋流器的分離效率高達98%，能滿足一般分離要求。 液液水力旋流器的結構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)相介質中分離輕質分散相介質的情況下，一般輕質分散相介質的含量較低，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，如果是從輕質連續(xù)相介質中分離輕重分散相介質的情況下，而輕質連續(xù)相介質要從溢流口排除，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）。其結構示意圖如下所示：圖82 旋流器結構示意圖 旋流器的基本結構參數(shù)有關旋流器的結構參數(shù)可分為幾部分來進行說明。（1）進口部分 包括進口截面的形狀，進口流動通道的形狀，進口管的個數(shù)，進口截面的尺寸等。（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)對不同的溢流管結構進行過對比研究，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中非常重要的一項內(nèi)容。 單體旋流器的結構設計圖83 雙錐雙入口水力旋流器進口溢流口圓柱段大錐段平行尾管段小錐段底流出口 設計方案參考《石油礦場機械》2003年第32卷第5期第3034頁，朱宏松、馮進、薛敦松等人發(fā)表的文章《液液分離旋流器結構選型計算》。當進行旋流器的相似設計時，首先要選擇好模型旋流器，然后按照初定設計參數(shù)(處理量、壓降和粒徑或)的要求，根據(jù)式 （41）式中：—進口流量；—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；—斯托克準數(shù)（對應于分割尺寸）；—歐拉準數(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，若計算達不到設計參數(shù)的要求或超過設計參數(shù)太大，可調整設計處理量或壓力降，重復進行計算，直到滿足要求為止，最終確定設計參數(shù)。根據(jù)確定的設計參數(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系，確定設計旋流器的各部分幾何尺寸，進行旋流器的結構設計。 物料平衡要求的確定與計算如果將旋流器入口、溢流口、底流口分別標識為i、o、水分別標識為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，則有下列關系式：總流量不變： 由分流比F=5%，=3m3/h可知， ==油的質量平衡：由進口含油量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，為質量流量，為含油污水中油的濃度。 旋流器初步設計參數(shù)設單管處理量=3 m3/h， ，平均粒徑30水的密度,油的密度水的動力粘性進口含油量約1000mg/L，底流出口含油量40mg/L根據(jù)王軍、胡紀軍、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，當旋流器結構一定時，壓降僅與進口流量有關，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。 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致的。（1） 計算沿程水頭損失的公式是達西公式 （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)油水混合物的運動粘度系數(shù)（查水力學和水利機械教材）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)（查水力學和水力機械教材表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（水力學和水力機械教材表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；（查水力學和水力機械教材表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。 確定旋流器的結構尺寸根據(jù)趙國慶、張明線編著的《水力旋流器分離技術》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系，結構尺寸見下表。表81 旋流器結構尺寸Thew型雙錐液液旋流器本設計旋流器項目尺寸備注尺寸（mm）結構形式雙錐溢流管直徑的準確尺寸與分流比有關雙錐基本尺寸大小錐結合處直徑D46進口管形式切向雙進料管切向雙進料進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，局部結構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，它可用于具有化學物質的場合。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℃下的許用應力=137MPa,厚度在2—60mm之間。 局部結構的設計進料口結構可由Thew型旋流器可知，選擇的為切向單進料管。（1）溢流管結構： 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