齿条传动型周边传动刮泥机及其推广价值

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摘要：本文主要就原定型的周边传动刮泥机基础上开发的新产品：齿条传动型周边传动刮泥机进行叙述及设计举例，试述其优点及推广使用价值。

关键词：刮泥机 沉淀池 齿条轨道

中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号：

一、概述

周边传动刮泥机按旋转桁架结构可分为半跨式和全跨式两种。本工程采用半跨式结构，主要由中心旋转支座、旋转桁架、刮板、集电装置、驱动机构及轨道等部件组成，结构比较简单。半跨式桥架的一端与中心立柱上的旋转支座相接，另一端安装驱动结构和滚轮，通过传动使滚轮在池周走道平台上作圆周运动，同时池内刮板将沉淀于池底的污泥由周边逐步刮向池中心的集泥槽内，最后由排泥管排出池外。

中心旋转支座是周边传动刮泥机的重要部件之一，由固定支承座、转动套、推力滚动轴承和集电环等部件组成。中心制作安装在兼作进水管的中心柱管上，柱管大多采用钢筋混凝土结构。

驱动机构采用户外式电动机、卧式摆线针轮减速机、滚轮等部件组成，周边线速度限于3米/分以下，一般取1-3米/分；周边安装两个滚轮，荷载由主动滚轮与从动滚轮共同承受。滚轮常采用铸钢滚轮和实心橡胶轮。

旋转桁架与中心支座转套连接采用销轴铰接，当行走滚轮端因轨道面不平而起伏时，桁架能绕销轴稍微转动以避免桁架受扭变形。

由于周边传动刮泥机的驱动机构随旋转桁架作圆周运动，所以集电的方式采用滑环式受电。滑环式集电器由集电环及电刷架组成。

为防止刮泥机过载工作，在减速机的输出端上设置安全销，当刮泥机过载工作时，安全销被剪断，起机械过载保护的作用，避免了其他部件受损。此时可换上安全销，排除积泥后可重新进行工作。

控制柜具有“手动/自动”切换功能，其运行、故障等均有输出信号至PLC控制柜；当采用“自动”时，由PLC系统控制设备的运行。控制柜内有防凝露的电加热单元。

二、齿条传动型刮泥机的发展

桁架的驱动力，主要是以驱动滚轮与钢轨之间(或者是驱动橡胶轮和混凝土表面之间)的摩擦系数乘以驱动轮轮压所产生的摩擦力确定。驱动阻力大于摩擦力时滚轮产生打滑现象。故设计时需进行防滑验算。

但由于北方地区气候特点，冬季室外气温较低，常有结冻结冰现象，而按常规设计考虑了驱动阻力和摩擦力的关系，到了冬季的恶劣天气仍无法保证设备的正常运行，为了充分保证设备系统的正常运行，防打滑周边传动刮泥机的开发与设计，对其在北方地区的推广利用带来了契机。

同时有些工矿企业的特殊污水因其特殊性也需进行防打滑设计：如钢铁厂、电厂的粉煤灰沉淀池配套的周边传动刮泥机，由于粉煤灰较常规污泥比重大，沉降快，易板结，从而要求周边传动刮泥机的刮臂最外缘线速度较大，往往大于周边线速度3米/分，而周边线速度过大会导致周边传动刮泥机走轮更易打滑，需考虑走轮的防打滑设计。

三、齿条传动型周边传动刮泥机的防打滑工作原理及其制作生产要点

齿条传动型周边传动刮泥机的运转与常规周边传动刮泥机完全一致。下面着重介绍防打滑装置的工作原理及其制作生产要点：

本系统采用了齿轮滚轮在齿条轨道带上啮合运行的方式。从而大大提高了齿轮与齿条间的摩擦力，保证了桁架在较大外缘线速度下的正常运行，尤其在冰雪封冻天气下的正常运行。

1、齿条传动系统和种类：主要有平面传动型齿轮和圆周传动型齿轮，如图所示。

1、驱动机构2、端梁机构 1、驱动机构2、端梁机构

3、行走机构4、齿条传动机构 3、行走机构4、齿条传动机构

圆周传动型 平面传动型

圆周传动型的特点：

圆周传动型的特点是齿轮安装为水平，绕垂直轴线做圆周运动，齿条以沉淀池中心为圆心安装于池顶部，采用支架固定于池顶，齿轮在旋转时带动刮泥机桁架作圆周运动，进行刮泥动作。缺点是不分季节，常年工作，对齿轮和齿条的工作强度要求比较高。

平面传动型的特点：

平面传动型的主要特点为齿条的齿面水平安装，齿轮中心轴水平，和行走机构的轴同轴，驱动机构可以单独驱动齿轮，也可以同步驱动行走机构的主动轮和齿轮，安装比较方便，缺点是对齿条的制造精度要求比较高。对于同步驱动型，在冰封季节容易打滑的时候可以同时使用齿轮驱动和行走轮驱动，增加驱动力，在其他时候可以将齿轮拆下，单独使用行走轮驱动，延长齿轮和齿条使用寿命。

2、齿条制作生产要点：

本设备的制作难点在于大型齿条的生产制作，由于齿条较大，需分块浇铸，而木模经重复使用后易损坏，故需先行浇铸出铝模，以此重复浇铸出所需各块齿条。

分两步才能生产出精度要求符合工艺要求的大型齿条：首先按设计图纸制作木模，严格验收木模的制作质量修正至满足工艺要求后方可按木模浇铸出铝模，再次修正铝模至满足工艺要求，即可重复浇铸所需数量的齿条。

其中齿条采用球墨铸铁经调质处理以提前其耐磨损性能；齿轮采用铸钢或45钢加工而成。

齿条安装注意要点：铺设齿条时，保证中心圆直径误差在±5mm ，允许用薄铁板塞垫来调整齿条高度，从而满足齿条与齿轮的啮合。

3、齿条和齿轮的保养

作为长期露天的齿条和齿轮，需要定期进行保养，保养包括防锈处理，油涂抹，和常规机械传动保养相同，无特殊要求。

四、齿条传动型周边传动刮泥机的使用场合

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，浓缩池，特别是用于矿山机械沉降和电厂粉煤灰沉淀等大比重易沉降易板结的污水处理系统及北方寒冷地区。

五、齿条传动的设计

设计用于太原钢铁厂的30m自动无级提耙周边传动浓缩机为例。本工程采用了平面传动型齿条系统。

1、刮泥机主要设计参数：

（1）池径：30m（2）处理水量：1000m3／h

（3）刮臂最大外缘线速度：4.78 m／min （4）刮泥机工作一周时间：19.88min

（5）摆线针轮减速机型号：BWD5.5―1/473 （6）驱动功率：5.5kw

其设计计算书同常规设计一样。

2、齿轮齿条啮合系统主要设计参数：

注：

（1）由于齿条及齿轮的设计计算较为繁杂，本文略去，仅提供最终设计计算参数。

（2）齿条跨测齿数为9，以尽可能降低测量误差，提高齿条精度。

3、所有设计计算经机械绘制成图加工，验收合格至现场安装验收合格后调试.，至96年6月投入运行，运行至今情况良好，完全满足用户工艺要求。 2006年因长期不间断使用，齿轮磨损，用户要求订制了一套同款齿轮，安装更换运行至今情况良好。

六、结论

齿条传动型周边传动刮泥机的应用，满足了各行业特殊工况下的使用要求，同时减少了北方寒冷地区室外周边传动刮泥机的运行故障及维护，以及由于结冻结冰此引起的打滑侧翻事故及其紧急抢修，甚至停运。提高了设备的正常运行周期，保障了系统的正常行运，从而提高了企业的经济效益。