一款高壓污泥深度脫水裝置設(shè)計(jì)摘要目前，污泥脫水對(duì)于減少污泥量以實(shí)現(xiàn)高成本效益的運(yùn)輸和最終處置是必要的REF_Ref26435\r\h[1]。但是污泥在進(jìn)行一次脫水之后不能使用，因?yàn)槲勰嗟暮刻吡耍灰死^續(xù)使用，所以我們要想再次使用污泥就要想辦法減少污泥中水分，然后將污泥進(jìn)行處理，在處理之后才可以二次利用。當(dāng)前我們想要減少污泥中的水分就要對(duì)污泥進(jìn)行深度脫水，只有這樣才可以為接下來的污泥處理做好準(zhǔn)備，因此，污泥的深度脫水是非常重要的。通過查閱各種與污泥脫水相關(guān)的文獻(xiàn)資料我們可以得知污泥的壓縮條件比較好，因此在本文中通過分析了解污泥的壓縮特性，從而設(shè)計(jì)了一款高壓污泥脫水的設(shè)備。這個(gè)裝置在一定的壓力下可以進(jìn)行污泥的壓縮從而減少污泥內(nèi)的水分，可以使接下來的污泥處理更加方便。在本次設(shè)計(jì)的高壓脫水裝置中，最主要的機(jī)構(gòu)是鉸桿和碟簧。鉸桿由于可以將力進(jìn)行放大，因此可以滿足此次設(shè)計(jì)的要求，在本裝置中有著非常重要的作用。通過圓盤、軸承壓力大、變形小的具體組合，減少壓力保護(hù)過程中因水損失對(duì)污泥的擠壓壓力。另外，由于在擠壓過程中，泥餅表面含水量低，內(nèi)部含水量高，但是在高壓下，泥餅內(nèi)部的水分不容易排出去，這樣就不能有效的對(duì)污泥進(jìn)行脫水了，脫水裝置的工作效率會(huì)大幅度減小。為此，在本次設(shè)計(jì)的脫水裝置當(dāng)中加入了一件可以有效的助力泥餅內(nèi)部水分在短時(shí)間內(nèi)排出的裝備，是脫水裝置的工作效率增加了許多。關(guān)鍵詞：深度脫水；壓縮性能目錄TOC\o"1-3"\h\u280211緒論 1176411.1選題背景 1271271.2如今國內(nèi)外對(duì)脫水裝置的研究和進(jìn)步 1237391.2.1機(jī)械脫水 1292051.2.2熱力脫水 1283581.2.3自然干化法 2290291.2.4造粒脫水法 2129611.3國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及存在問題 2148722對(duì)污泥的壓縮以及脫水性能進(jìn)行研究 338082.1污泥的預(yù)處理以及其脫水特性 3173452.2與污泥機(jī)械脫水性能有關(guān)的因素 3250282.3污泥的壓縮曲線 4327553高壓污泥脫水裝置總方案與尺寸 6127183.1總方案 6227453.2總體尺寸 74裝置內(nèi)部機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與校核 8191244.1鉸桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 8106884.1.1受力分析 8283354.1.2運(yùn)動(dòng)分析 緒論1.1選題背景當(dāng)下，我國的污泥處理技術(shù)還在不斷地完善，而且污泥處理的問題現(xiàn)在已經(jīng)受到我國各地大城市中的普遍關(guān)注。由于我國早年進(jìn)行的污水處理，國家沒有規(guī)定嚴(yán)格的相關(guān)制度，污泥處理的過程比較簡(jiǎn)便，沒有進(jìn)行嚴(yán)格的處理，簡(jiǎn)單的進(jìn)行處理之后就將其隨意的排放，因此，這就導(dǎo)致留下了許多的隱患，對(duì)生態(tài)環(huán)境也造成了一定的危害。如今，國內(nèi)外使用的污泥脫水技術(shù)主要有兩大類，分別是機(jī)械脫水與自然干化。但是我國當(dāng)前的污水處理廠大多數(shù)都是通過機(jī)械設(shè)備來完成污泥脫水的，因此占地比較少，與自然干化相比，惡臭影響也較小。由于污泥產(chǎn)生量越來越大，污泥對(duì)人類生存環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響日益突出。如何降低污泥對(duì)環(huán)境的影響，并實(shí)現(xiàn)對(duì)污泥的資源化利用，是污泥處置和保護(hù)環(huán)境的一個(gè)重要課題REF_Ref12226\r\h[2]。如果污泥對(duì)生態(tài)環(huán)境的危害不能短時(shí)間內(nèi)得到有效的解決，那么不斷排放的污泥將會(huì)被堆積在一起，對(duì)環(huán)境造成新的污染。因此，我國對(duì)于各地城市不斷產(chǎn)生且增加的污泥，要想辦法如何進(jìn)行無害化的處理，然后可以將污泥進(jìn)行再利用，讓對(duì)環(huán)境產(chǎn)生危害的污泥變成一種可以利用的資源。但是污泥處理的前置條件是需要先對(duì)對(duì)污泥進(jìn)行脫水，減少污泥中的水分，才可以繼續(xù)處理污泥。污泥的深度脫水就是對(duì)污泥經(jīng)過一系列處理，將污泥中所含的水分排出去，為污泥的后續(xù)處理做好準(zhǔn)備。所以，如何進(jìn)行污泥深度脫水是實(shí)現(xiàn)資源化利用的一個(gè)重要問題。1.2如今國內(nèi)外對(duì)脫水裝置的研究和進(jìn)步當(dāng)前國內(nèi)外進(jìn)行污泥脫水的方法主要包括機(jī)械脫水、熱力脫水、自然干化法以及造粒脫水等。1.2.1、機(jī)械脫水現(xiàn)在我國采用的污泥脫水方式是將機(jī)械脫水作為核心。機(jī)械脫水工藝是最常用的剩余污泥脫水工藝，其按脫水工作原理可分真空過濾脫水工藝、離心脫水工藝與壓濾脫水工藝REF_Ref12359\r\h[3]。機(jī)械脫水通過各種機(jī)械設(shè)備來對(duì)污泥進(jìn)行加工，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)污泥脫水的目的。1.2.2、熱力脫水熱力脫水是通過熱源干燥將水轉(zhuǎn)化為氣態(tài)從而分離來實(shí)現(xiàn)脫水的目標(biāo)。雖然通過這種方法在排出污泥中水分的同時(shí)也會(huì)對(duì)污泥內(nèi)部產(chǎn)生一些傷害，讓水排出的更多，從而更大程度的減小污泥中的含水量。但是，在熱力脫水的過程中需要對(duì)其進(jìn)行加熱，這樣進(jìn)行脫水會(huì)產(chǎn)生巨大的能量消耗。如果采用余熱干污泥，需要更換原基本設(shè)備。另一方面，熱脫水是一種熱交換，熱傳遞，能量消耗巨大，但最終收益不值得損失。1.2.3、自然干化法污泥自然干化法常采用污泥干化場(chǎng)(或稱曬泥場(chǎng)),是利用天然的蒸發(fā)、滲濾、重力分離等作用,使泥水分離,達(dá)到脫水的目的,是污泥脫水中最經(jīng)濟(jì)的一種方法。通過自然干化,污泥含水率可降低到75%左右,污泥體積大大縮小,干化后的污泥壓成餅狀,可以直接運(yùn)輸。1.2.4、造粒脫水法造粒脫水機(jī)是我國新研發(fā)的設(shè)備，主體又分成好幾個(gè)部分，如造粒、脫水以及壓縮等。在污泥中加入高分子混凝劑后，污泥被運(yùn)輸?shù)皆炝２?，在自身重力作用下，開始絮凝壓縮，然后分層滾成泥丸，接下來泥丸和水會(huì)一起被輸送到脫水部，從環(huán)向泄水的斜縫會(huì)將水排出。最終，泥球會(huì)進(jìn)入到壓縮部分，會(huì)繼續(xù)進(jìn)行下一步壓縮和脫水，然后形成一個(gè)密集泥球，并推出氣缸。1.3國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及存在問題雖然現(xiàn)在國內(nèi)外在不斷地對(duì)污泥的深度脫水進(jìn)行研究，從而一直改進(jìn)著污泥脫水的方法雖。但是在當(dāng)前階段仍有很多的難題困擾著我們：進(jìn)行深度脫水的途徑太少：深度脫水工藝與常規(guī)脫水有很大差異,而在深度脫水機(jī)械開發(fā)商,往往沿用常規(guī)脫水設(shè)備,只是提高脫水壓力,提高的效果有限REF_Ref12431\r\h[4]。深度脫水的流程過于繁瑣：在污泥脫水技術(shù)的發(fā)展中，人們?cè)O(shè)計(jì)許多使用物理方法來進(jìn)行污泥脫水的設(shè)備，但是這些方法的成本太高、過程過于復(fù)雜、運(yùn)行維護(hù)困難，使得脫水裝置的成本和運(yùn)行難度都大大增加。2.對(duì)污泥的壓縮以及脫水性能進(jìn)行研究2.1污泥的預(yù)處理以及其脫水特性由于污泥中含有大量微生物細(xì)胞，使得厭氧消化、好氧發(fā)酵等污泥處理技術(shù)效率降低或者啟動(dòng)緩慢，因此，對(duì)剩余污泥預(yù)處理十分必要REF_Ref12483\r\h[5]。現(xiàn)在我國污泥處理的方法不是很多，但是這些進(jìn)行污泥脫水處理的設(shè)備成本和使用條件比較高，不能廣泛的在各個(gè)污水處理廠應(yīng)用，所以，我們現(xiàn)在要想辦法在污泥處理之前進(jìn)行污泥的預(yù)處理，減少污泥中的水分。物理預(yù)處理作用時(shí)間短,對(duì)污泥后續(xù)處理效果改善顯著,其中熱水解、超聲波等已有較多工程應(yīng)用,但其存在投資運(yùn)行成本相對(duì)較高、使用設(shè)備多、操作復(fù)雜,易產(chǎn)生二次污染等問題REF_Ref12523\r\h[6]。我們應(yīng)該不斷地完善污泥預(yù)處理的方法，同時(shí)繼續(xù)研究其他可以進(jìn)行預(yù)處理的途徑，還可以通過化學(xué)方法來進(jìn)行，在污泥當(dāng)中加入一些化學(xué)藥劑以此來進(jìn)行污泥的預(yù)處理。對(duì)污泥進(jìn)行預(yù)處理會(huì)為之后污泥的深度脫水奠定基礎(chǔ)，為其創(chuàng)造更好的條件，可以使污泥的深度脫水進(jìn)行的更加順利，也會(huì)提高污泥深度脫水的效率。我們想要將污泥經(jīng)過處理之后變?yōu)橐环N可以利用的資源，就要想辦法降低污泥的含水量，但是污泥中的水分在進(jìn)行脫水處理的時(shí)候不容易排出，這就增加了污泥深度脫水的困難。通過對(duì)污泥壓縮性能和污泥其他特性的研究，可以用其他特性來表示污泥的脫水特性。經(jīng)過不斷地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，我們可以知道在不同壓力下，污泥的壓縮曲線。根據(jù)水分與污泥顆粒的結(jié)合方式可將其分為束縛水和自由水，其中束縛水又根據(jù)其結(jié)合力的不同細(xì)分為間隙水、表面水、結(jié)合水。自由水與污泥顆粒依附關(guān)系較小，束縛水與污泥顆粒結(jié)合緊密，不同形態(tài)水分所需的能量不同REF_Ref12562\r\h[7]。2.2與污泥機(jī)械脫水性能有關(guān)的因素與污泥機(jī)械脫水性能有關(guān)的因素包括粘度、污泥的顆粒粒徑、Zeta電位。（1）粘度：污泥的粘度在進(jìn)行污泥脫水的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生一定的影響，如果我們采用化學(xué)方法進(jìn)行污泥脫水，在污泥中加化學(xué)藥劑，雖然會(huì)產(chǎn)生有利的作用，但是當(dāng)化學(xué)藥劑使用過量之后會(huì)增大污泥的粘度，從而增加脫水的難度，最后反而會(huì)影響污泥的脫水效果，使工作效率降低。（2）污泥的顆粒粒徑：在進(jìn)行機(jī)械脫水的過程中，污泥的顆粒粒徑粒徑在其中也起著重要作用，污泥的顆粒粒徑越大，越有利于在污泥脫水的過程中是水分被容易排出；反之，若是污泥的顆粒粒徑越小，在污泥脫水過程中，水分越不易被排出。所以，在進(jìn)行機(jī)械脫水時(shí)，我們要想辦法增加污泥的顆粒粒徑，從而讓排出水分更容易。（3）Zeta電位：不同污泥機(jī)械壓濾脫水性能的差異與污泥顆粒的帶電性質(zhì)有著密切的關(guān)系,污水處理廠污泥一般是親水性帶負(fù)電荷的膠體顆粒,不容易脫水,通過添加陽離子藥劑,使得污泥體系的pH值下降,污泥顆粒表面吸附的負(fù)電荷會(huì)相應(yīng)減少,藥劑分子上的帶電部位中和污泥膠體顆粒所帶的負(fù)電荷,使之脫穩(wěn)REF_Ref12614\r\h[8]。2.3污泥的壓縮曲線我們需要做一個(gè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)，首先需要找到一個(gè)泥環(huán)，里面盛滿污泥并填滿間隙，放置之后開始不斷地施加壓力，在施加壓力的同時(shí)用儀器測(cè)量不同壓力下污泥的壓縮變形量，在壓力達(dá)到設(shè)置的目標(biāo)之后就停止，然后根據(jù)繪制表格，并且按照表格來繪制污泥的壓縮曲線。我們可以通過測(cè)量污泥壓縮前后的質(zhì)量差，就可以知道污泥的含水量。表2-1污泥的壓力與壓縮量對(duì)比表圖2-1污泥的壓縮曲線綜上，我們可以得到：(1)在開始進(jìn)行壓縮的時(shí)候，污泥產(chǎn)生了很大的變形，而且排水的速度也很快，但是，隨著不斷的進(jìn)行壓縮，這些變化基本消失，也不往外排水了，因?yàn)槲勰嘣陂_始?jí)嚎s的時(shí)候，污泥內(nèi)部的水分多，壓縮的空間大，但在壓縮過程中，壓縮的空間不斷變小，水分被不斷壓縮。(2)通過污泥的壓縮曲線，我們可以知道污泥壓縮主要集中在0-2MPa的壓力之間，壓力超過之后，基本無變化，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)過程中記錄數(shù)據(jù)的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)在加壓之后穩(wěn)定下來在記錄，不然可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。3.高壓污泥脫水裝置總方案與尺寸3.1總方案經(jīng)過前面對(duì)污泥的壓縮和脫水特性進(jìn)行分析，我們可以由污泥的壓縮曲線知道污泥在經(jīng)過一定的壓力壓縮之后，污泥的含水量會(huì)降低。而且因?yàn)槲勰嘣趧傞_始?jí)嚎s的時(shí)候，壓縮空間大，污泥內(nèi)部的水分多，所以，雖然開始?jí)嚎s的時(shí)候壓力比較小，但是排出的水量多，在壓縮一段時(shí)間之后，污泥內(nèi)的水分基本被排出了大部分，即使壓力在不斷的增大，然后污泥產(chǎn)生的變形量很小，基本不往外排出水分了，在壓縮完畢之后污泥中的含水量會(huì)被充分降低。因?yàn)槲覀冊(cè)诓殚嗞P(guān)于鉸桿機(jī)構(gòu)的資料時(shí)，可以得知鉸桿機(jī)構(gòu)擁有著將力放大的特性，通過對(duì)污泥壓縮特性的研究，可以了解到鉸桿機(jī)構(gòu)比較符合污泥的壓縮特性。而且鉸桿機(jī)構(gòu)可以利用油缸來為其提供驅(qū)動(dòng)力，通過機(jī)構(gòu)可以將力放大的特性，將驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行放大，然后來對(duì)污泥進(jìn)行壓縮，可以實(shí)現(xiàn)用較小的力來完成對(duì)污泥的脫水，這樣在工作的時(shí)候消耗的能量也會(huì)減小，降低成本。在這次的設(shè)計(jì)當(dāng)中我們還使用了碟簧機(jī)構(gòu)，因?yàn)樵O(shè)計(jì)的裝置要求有一個(gè)可以在承受巨大壓力的同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生巨大變形量的機(jī)構(gòu)，經(jīng)過查閱和了解，碟簧機(jī)構(gòu)可以滿足這個(gè)要求，碟簧的承受壓力大且產(chǎn)生的變形量小，而且它在工作的過程中還會(huì)產(chǎn)生保壓的作用，非常適合這次設(shè)計(jì)的裝置需求。由于在對(duì)污泥進(jìn)行壓縮的過程中，污泥中包含的水分主要集中在污泥的內(nèi)部，污泥內(nèi)部的水分排出是比較困難的，我們可以在污泥內(nèi)部增加一個(gè)導(dǎo)流裝置，它可有利于在對(duì)污泥進(jìn)行壓縮時(shí)污泥內(nèi)部水分可以比之前更好的排出，使污泥脫水裝置的工作效率更快，還能縮短工作進(jìn)程。在脫水裝置進(jìn)行工作的時(shí)候，通過人力將污泥加入到裝置當(dāng)中會(huì)大大降低工作效率，所以為了提高工作效率，在裝置中增加了一款自動(dòng)進(jìn)料裝置，可以用它來取代人工。本次設(shè)計(jì)的裝置大概工作步驟：我們首先將進(jìn)行過第一次脫水的污泥打包起來，然后將其倒入自動(dòng)進(jìn)料裝置當(dāng)中，把污泥運(yùn)輸?shù)綄?duì)污泥進(jìn)行壓縮的壓腔之中，然后進(jìn)行污泥脫水處理。污泥的壓縮曲線和鉸桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)曲線開始相互吻合的時(shí)候，即是壓縮開始階段，伴隨著污泥不斷的壓縮，污泥會(huì)變得越來越固體，污泥的間隙比將會(huì)變得非常小。圖3-1高壓污泥脫水裝置設(shè)計(jì)圖3.2總體尺寸根據(jù)設(shè)計(jì)裝置的要求，我們可以通過計(jì)算得到壓濾腔體的直徑，它的數(shù)值是，為了更好對(duì)污泥進(jìn)行壓縮，由污泥的壓縮曲線可以知道我們需要取的壓榨壓力，經(jīng)過計(jì)算，就能知道對(duì)污泥進(jìn)行壓縮的壓榨力大小，它的取值為，通過對(duì)工作效率的分析，泥餅經(jīng)過壓縮之后應(yīng)該取其厚度，分析在前面用來做實(shí)驗(yàn)的污泥可以將壓縮系數(shù)定為0.27，那么久可以計(jì)算出污泥在壓縮過程中的變形量是68mm。4.裝置內(nèi)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及校核4.1鉸桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)4.1.1受力分析圖4-1鉸桿機(jī)構(gòu)總體由鉸桿機(jī)構(gòu)總體圖我們可以分析出十字滑塊在受到力的作用之后會(huì)向下運(yùn)動(dòng)，在十字滑塊不斷運(yùn)動(dòng)的過程當(dāng)中，鉸桿和它的夾角會(huì)一直減小，但是鉸桿機(jī)構(gòu)對(duì)外的力在隨著十字滑塊向下運(yùn)動(dòng)會(huì)一直增大。我們可以通過對(duì)鉸桿進(jìn)行受力分析，然后得出力的平衡方程，就能就能計(jì)算出其他的公式根。以下是如何進(jìn)行的計(jì)算步驟：圖4-2鉸桿與十字滑塊的受力圖根據(jù)圖4-2我們可以得到：（4-1）圖4-3各個(gè)鉸桿的受力分析圖根據(jù)圖4-3可知：（4-2）（4-3）圖4-4鉸桿和推板力的受力分析圖（4-4）將上述公式（4-1）~（4-4）聯(lián)立可知：（4-5）那么就可以知道鉸桿機(jī)構(gòu)的放大比是：（4-6）但是在現(xiàn)實(shí)生活當(dāng)中，幾個(gè)鉸桿在運(yùn)動(dòng)時(shí)，鉸桿之間還會(huì)產(chǎn)生摩擦，而且?guī)讉€(gè)鉸桿之間在傳遞力的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生一定的損耗，力在傳遞是效率會(huì)降低。鉸桿之間產(chǎn)生的摩擦：（4-7）（4-8）鉸桿之間力在傳遞時(shí)的效率：（4-9）經(jīng)過上述計(jì)算，我們可以得知鉸桿機(jī)構(gòu)的放大比：（4-10）我們?cè)趯?shí)際生活當(dāng)中要考慮到很多方面的影響，和大多情況下都是根據(jù)我們的要求取值，一般情況下在8°~20°之間取值。4.1.2運(yùn)動(dòng)分析根據(jù)圖4-5可以知道，我們可以通過公式（4-11）計(jì)算得到鉸桿機(jī)構(gòu)的行程，油缸行程與鉸桿機(jī)構(gòu)的行程有關(guān)，在得到鉸桿機(jī)構(gòu)的行程之后，可以由公式（4-12）計(jì)算得到，油缸行程和鉸桿機(jī)構(gòu)的行程之間的比值，我們將它成為行程系數(shù)，用表示。（4-11）（4-12）（4-13）（4-14）（4-15）圖4-5鉸桿的位移圖4.1.3鉸桿機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì)我們前面對(duì)鉸桿機(jī)構(gòu)先進(jìn)行了受力分析，然后又對(duì)它進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)分析，經(jīng)過分析之后可以對(duì)終止壓力角進(jìn)行取值，一般取和為，十字滑塊的中心距是，通過上述公式我們可以計(jì)算得到擠壓板的鉸接處和其中心點(diǎn)之間相距。我們根據(jù)裝置的總體方案設(shè)計(jì)知道了污泥在壓縮過程中產(chǎn)生的變形量是，由于碟簧的壓縮時(shí)的變形量是，那我們可以通過公式計(jì)算得出鉸桿機(jī)構(gòu)的行程，它的結(jié)果為。經(jīng)過公式（4-10）的計(jì)算可以知道鉸桿機(jī)構(gòu)的放大比，它的值為，那么我們就可以對(duì)鉸桿之間力傳遞的效率，連接鉸桿的鉸鏈副摩擦因素，還有鉸桿軸的半徑進(jìn)行取值，分別取為，，。將已知的數(shù)據(jù)分別帶入到公式（4-11）（4-12）（4-13）（4-14）當(dāng)中，我們就可以計(jì)算得出鉸桿的長(zhǎng)度、和油缸行程，還有鉸桿的初始?jí)毫?，?jì)算的結(jié)果為,,，。4.1.4強(qiáng)度校核根據(jù)之前機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì)，我們可以得知鉸桿軸半徑的取值，為，那么我們就可以根據(jù)下列公式來計(jì)算鉸桿軸在鉸桿機(jī)構(gòu)當(dāng)中工作時(shí)鉸桿軸的圓界面所受到的力：（4-16）通過鉸桿軸進(jìn)行受力分析可知，經(jīng)過測(cè)量可知，將上述已知數(shù)據(jù)代入到公式（4-16）當(dāng)中，我們就可以算出。4.2設(shè)計(jì)碟簧機(jī)構(gòu)碟形彈簧又簡(jiǎn)稱碟簧。蝶形彈簧是連接鉸桿和施力件的關(guān)鍵零部件。蝶形彈簧是一種剛度大,具有變剛度的截錐形彈簧。安裝使用方便,維修換裝容易,經(jīng)濟(jì)安全性能高,適用于空間小,負(fù)荷大的機(jī)械結(jié)構(gòu)REF_Ref13284\r\h[9]。我們可以用Almen-Laszlo公式來表達(dá)碟簧的載荷和變形量的關(guān)系，根據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算：圖4-6碟簧結(jié)構(gòu)參數(shù)（4-17）經(jīng)過查閱與碟簧相關(guān)的資料我們就可以對(duì)、以及這幾個(gè)參數(shù)進(jìn)行取值：，，。由碟簧的相關(guān)文獻(xiàn)我們可以得知以下三種碟簧的組合形式：表4-1碟簧的三種組合在前面我們通過分析污泥的壓縮特性，由此繪制出了壓縮曲線，可以從曲線充分了解到污泥在整個(gè)壓縮過程中排出水分的變化，所以我們根據(jù)這個(gè)變化來選擇碟簧的組合形式，根據(jù)上表4-1可以得知疊合的這種組合形式是最符合的。在碟簧的組合形式選定之后，就要根據(jù)裝置的需求選擇碟簧的型號(hào)，應(yīng)該選擇A型號(hào)的碟簧，在查閱相關(guān)資料得到A型號(hào)碟簧的各種參數(shù)取值之后，就可以將其帶入到公式（4-17）當(dāng)中，我們就可以通過計(jì)算得知，如果碟簧想要產(chǎn)生的變形量所需的壓力為，那么我們就可以知道當(dāng)?shù)墒艿降膲毫闀r(shí)，產(chǎn)生的變形量就是，就能得知碟簧的數(shù)量的數(shù)值，它為，我們需要將5個(gè)碟簧進(jìn)行疊合即可。4.3壓濾腔以及其壁厚的尺寸設(shè)計(jì)與校核裝置在對(duì)污泥進(jìn)行壓縮脫水的時(shí)候，這個(gè)過程是在壓濾腔內(nèi)進(jìn)行的，擠壓板會(huì)對(duì)污泥進(jìn)行壓縮從而來是污泥內(nèi)的水分排出，我們可以使用無縫鋼板來讓壓濾腔密封。經(jīng)過計(jì)算之后，就可以根據(jù)各種數(shù)據(jù)來選擇壓濾腔的尺寸和腔壁的厚度的數(shù)值，即，。壓濾腔腔壁的厚度用下面公式進(jìn)行計(jì)算：（4-18）根據(jù)前面的計(jì)算以及各參數(shù)取值，我們就可以知道內(nèi)壓力和內(nèi)半徑分別為、，經(jīng)過查閱有關(guān)的資料，我們可以知道應(yīng)該選擇許用應(yīng)力是的材料。將相關(guān)的數(shù)據(jù)帶入到公式（4-18）當(dāng)中，就能通過計(jì)算得到壓濾腔的壁厚為，我們選擇的初始?jí)簽V腔的壁厚是比經(jīng)過計(jì)算得到的數(shù)值大，則符合在設(shè)計(jì)當(dāng)中的需求。圖4-7壓濾腔示意圖4.4設(shè)計(jì)導(dǎo)流裝置由于在對(duì)污泥進(jìn)行壓縮的過程中，污泥中包含的水分主要集中在污泥的內(nèi)部，污泥內(nèi)部的水分排出是比較困難的，我們可以在污泥內(nèi)部增加一個(gè)導(dǎo)流裝置，它可有利于在對(duì)污泥進(jìn)行壓縮時(shí)污泥內(nèi)部水分可以比之前更好的排出，使污泥脫水裝置的工作效率更快，還能縮短工作進(jìn)程。圖4-8導(dǎo)流裝置示意圖導(dǎo)流裝置如上圖，它在脫水裝置中的位置是被固定在擠壓板上面的，由于它是用來幫助正在擠壓中污泥水分可以順利的排出，那么我們就可以根據(jù)污泥經(jīng)過壓縮之后的厚度來設(shè)計(jì)此裝置的高度，并且可以通過改變螺紋的深度來更改裝置的高度。因?yàn)閷?dǎo)流裝置上面具有濾水孔，所以為了避免細(xì)小的污泥從中穿過，就需要在導(dǎo)流裝置的外圍包裹著有鐵片進(jìn)行固定的濾布。4.5自動(dòng)進(jìn)料裝置自動(dòng)進(jìn)料裝置在脫水裝置當(dāng)中對(duì)污泥的輸送起著重要作用，代替了人工往脫水裝置當(dāng)中輸送污泥，縮短了工作時(shí)間，還提高了工作效率。我們通過前面已知的各種數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出污泥單詞的排水量，首先可以對(duì)壓濾腔的尺寸和壓縮之前污泥的厚度進(jìn)行取值，他們的數(shù)值為：，。（4-19）將已知數(shù)據(jù)和代入到上式中，經(jīng)過計(jì)算之后就會(huì)得到。我們可以通過查閱機(jī)械運(yùn)輸相關(guān)資料，就可以對(duì)填充因數(shù)和污泥單位質(zhì)量進(jìn)行取值，即，。表4-2傾斜輸送系數(shù)通過查找無軸螺旋輸送機(jī)的相關(guān)文獻(xiàn)和資料，就可以列出一下公式來對(duì)無軸螺旋葉片的內(nèi)徑進(jìn)行計(jì)算：（4-20）（4-21）（4-22）我們可以通過已知的數(shù)據(jù)和裝置的要求對(duì)葉片直徑和螺距S取值，它們的數(shù)值為，，根據(jù)設(shè)計(jì)的方案，可以得知傾斜輸送系數(shù)為。經(jīng)過前面的計(jì)算結(jié)果知道了，那么就能計(jì)算出完成污泥的一次運(yùn)輸污泥的量為。上述得到的數(shù)據(jù)，可以將其代入到公式（4-20）（4-21）（4-22）當(dāng)中，就能計(jì)算出：。根據(jù)要求就可以選擇功率為的電機(jī)。圖4-9自動(dòng)進(jìn)料裝置4.6校核拉伸應(yīng)力當(dāng)脫水裝置開始工作的時(shí)候，裝置內(nèi)部的鉸桿機(jī)構(gòu)會(huì)對(duì)其頂板產(chǎn)生作用力，鉸桿中的四個(gè)支撐架會(huì)受到拉伸應(yīng)力的作用，而鉸桿機(jī)構(gòu)對(duì)其頂板的作用力的大小是，納悶單個(gè)支撐架產(chǎn)生的注作用力就為可以通過查閱有關(guān)拉伸應(yīng)力的相關(guān)資料，就能得到下列關(guān)于拉伸應(yīng)力的計(jì)算公式：（4-23）通過將其中已知的數(shù)據(jù)和代入上式可得，查表就能得到所用材料的許用應(yīng)力為，通過計(jì)算得到的拉伸應(yīng)力小于許用應(yīng)力，就可以證明這個(gè)設(shè)計(jì)是符合的。4.7選擇油缸的類型在該脫水裝置的設(shè)計(jì)當(dāng)中，使用的油缸類型包括液壓油缸、標(biāo)準(zhǔn)油缸和液壓千斤頂三種，這三種類型的油缸相關(guān)數(shù)據(jù)如下表：表4-3油缸的類型5高壓脫水裝置的壓縮曲線可以通過對(duì)污泥的壓縮曲線進(jìn)行分析，就能得知，在剛開始進(jìn)行壓縮的時(shí)候，污泥產(chǎn)生非常大的變形，排出的水分也很多，但是隨著不斷地對(duì)污泥進(jìn)行壓縮，污泥產(chǎn)生的變形量會(huì)慢慢地減小，直至幾乎看不到拍出的水分，也看不見污泥產(chǎn)生的變形，高壓污泥脫水裝置在設(shè)計(jì)的時(shí)候，也具備了這種特性。在高壓污泥脫水裝置運(yùn)行的過程中，可以通過記錄該裝置對(duì)污泥產(chǎn)生的不同壓力時(shí)，鉸桿機(jī)構(gòu)以及碟簧產(chǎn)生的壓縮量，就能得到下表5-1：表5-1脫水裝置的壓縮比表根據(jù)上表5-1記錄的數(shù)據(jù)就能得到脫水裝置的壓縮曲線，如下圖5-1：圖5-1脫水裝置的壓縮曲線可以將前面繪制的污泥壓縮曲線和上述剛得到的脫水裝置壓縮曲線放到同一個(gè)圖當(dāng)中，如下圖5-2，就能通過相互比較，就能知道本次設(shè)計(jì)的高壓脫水裝置是符合要求的。圖5-2污泥壓縮曲線和脫水裝置壓縮曲線6小結(jié)和未來發(fā)展本次選題主要研究了污泥的壓縮特性以及脫水特性，從而設(shè)計(jì)了一個(gè)高壓污泥脫水的設(shè)備。該設(shè)備可以對(duì)污泥進(jìn)行脫水，減少污泥內(nèi)的水分，使污泥在處理的時(shí)候更加方便，有利于處理污泥之后的繼續(xù)利用，設(shè)備內(nèi)的主要機(jī)構(gòu)使鉸桿和碟簧。由于該設(shè)備在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候?qū)ξ勰嗟拿撍匦院蛪嚎s特性做了一定的研究，因此，在設(shè)計(jì)過程中使其滿足了污泥的這些特性。在剛開始?jí)嚎s的時(shí)候，因?yàn)槲勰鄡?nèi)部的空間大，水分多，即使施加的壓力比較小，污泥仍會(huì)出現(xiàn)較大的壓縮變形；伴隨著污泥不斷的壓縮，污泥內(nèi)的水分被排出，污泥的壓縮變形量變得基本不可見，出現(xiàn)的這些變化了滿足污泥的壓縮曲線狀態(tài)。本設(shè)備是針對(duì)污泥所具有的的特性所設(shè)計(jì)的，與其他的脫水裝置相比，它在進(jìn)行污泥脫水的時(shí)候更加簡(jiǎn)便，耗費(fèi)的能量也減少了，而且本設(shè)備的使用壽命也變得久了，不用在更換的那么頻繁，這樣就很容易降低成本的使用了，還可以在各地普遍使用，為污泥的處理做貢獻(xiàn)。本次選題我們針對(duì)污泥的壓縮和脫水特性設(shè)計(jì)了一個(gè)高壓污泥脫水裝置，但是因?yàn)樽约宏P(guān)于這方面知識(shí)積累的還是太少了，即便是有老師的幫助，設(shè)計(jì)的也不是非常好，在這