机械专业毕业论文开题报告范文(精选6篇)
在生活中,报告与我们愈发关系密切,要注意报告在写作时具有一定的格式。那么什么样的报告才是有效的呢?下面是我整理的机械专业毕业论文开题报告范文,欢迎阅读,希望大家能够喜欢。
论文题目:
MC无机械手换刀刀库毕业设计开题报告
本课题的研究内容
本论文是开发设计出一种体积小、结构紧凑、价格较低、生产周期短的小型立式加工中心无机械手换刀刀库。主要完成以下工作:
1、调研一个加工中心,了解其无机械手换刀刀装置和结构。
2、参照调研的加工中心,进行刀库布局总体设计。画出机床总体布置图和刀库总装配图,要有方案分析,不能照抄现有机床。
3、设计该刀库的一个重要部分,如刀库的转位机构(包括定位装置,刀具的夹紧装置等),画出该部件的装配图和主要零件(如壳体、蜗轮、蜗杆等3张以上工作图。
4、撰写设计说明书。
本课题研究的实施方案、进度安排
本课题采取的研究方法为:
(1)理论分析,参照调研的加工中心,进行刀库布局总体设计。
进度安排:
2009.3.16-3.20 收集相关的毕业课题资料。
2009.3.23-3.27 完成开题报告。
2009.3.30-4.17 完成毕业设计方案的制定、设计及计算。
2009.4.20-5.15 完成刀库的设计
2009.5.18-5.29 完成毕业设计说明书。
2009.6.01-6.08 毕业设计答辩。
主要参考文献
[1] 廉元国,张永洪. 加工中心设计与应用 [M]. 北京:机械工业出版社,1995.3
[2] 惠延波,沙杰.加工中心的数控编程与操作技术 [M]. 北京:机械工业出版社2000.12
[3] 励德瑛.加工中心的发展趋势 [J]. 机车车辆工艺,1994,6
[4] 徐正平.CIMT2001 加工中心评述[J]. 制造技术与机床,2001,6
[5] 刘利. FPC-20VT 型立式加工中心[J]. 机械制造,1994,7
[6] 李洪. 实用机床设计手册 [M]. 沈阳:辽宁科学技术出版社,1999.1
[7] 刘跃南.机械系统设计[M].北京:机械工业出版社,1998.8
[8] Panasonic 交流伺服电机驱动器 MINASA 系列使用说明书
[9] 成大先.机械设计手册第四版第 2 卷[M]. 北京:化学工业出版社,2001.11
[10] 成大先.机械设计手册第四版第 3 卷[M]. 北京:化学工业出版社,2001.11
1 课题提出的背景与研究意义
1.1 课题研究背景
在数控机床移动式加工中移动部件和静止导轨之间存在着摩擦,这种摩擦的存在增加了驱动部件的功率损耗,降低了运动精度和使用寿命,增加了运动噪声和发热,甚至可能使精密部件变形,限制了机床控制精度的提高。由于摩擦与运动速度间存在非线性关系,特别是在低速微进给情况下,这种非线性关系难以把握,可能产生所谓的尺蠖运动方式或混沌不清的极限环现象,严重破坏了对微进给、高精度、高响应能力的进给性能要求。为此,把消除或减少摩擦的不良影响,作为提高机床技术水平的努力方向之一。该课题提出的将磁悬浮技术应用到数控机床加工中,即可以做到消除移动部件与静止导轨之间存在的摩擦及其不良影响。对提高我国机床工业水平及赶上或超过国际先进水平具有重大意义,且社会应用前景广阔。
1.2课题研究的意义
机床正向高速度、高精度及高度自动化方向发展。但在高速切削和高速磨削加工场合,受摩擦磨损的影响,传统的滚动轴承的寿命一般比较短,而磁悬浮轴承可以克服这方面的不足,磁悬浮轴承具有的高速、高精度、长寿命等突出优点,将逐渐带领机电行业走向一个没有摩擦、没有损耗、没有限速的崭新境界。超高速切削是一种用比普通切削速度高得多的速度对零件进行加工的先进制造技术,它以高加工速度、高加工精度为主要特征,有非常高的生产效率,磁悬浮轴承由于具有转速高、无磨损、无润滑、可靠性好和动态特性可调等突出优点,而被应用于超高速主轴系统中。要实现高速切削,必须要解决许多关键技术,其中最主要的就是高速切削主轴系统,而选择合理的轴承型式对实现其高转速至关重要。其中,磁悬浮轴承是高速切削主轴最理想的支承型式之一。磁悬浮轴承可以满足超高速切削技术对超高速主轴提出的性能要求。但它与普通滑动或滚动轴承的本质区别在于,系统开环不稳定,需要实施主动控制,而这恰恰使得磁悬浮轴承具有动特性可控的优点磁悬浮轴承是一个复杂的机电磁一体化产品,对其精确的分析研究是一项相当困难的工作,如果用实验验证则会碰到诸如经费大、周期长等困难,在目前国内情况下不能采取国外以试验为主的研究方法,主要从理论上进行研究,利用计算机软件对磁悬浮控制系统进行仿真是一种获得磁悬浮系统有关特征简便而有效的方法。这就是本课题的研究目的和意义。
2 本课题国内外的研究现状
磁悬浮轴承的应用与发展可以说是传统支承技术的革命。由于具有无机械接触和可实现主动控制两个显著的优点,主动磁悬浮轴承技术从一开始就引起了人们的重视。磁悬浮轴承的研究最早可追溯到1937年,Holmes和Beams利用交流谐振电路实现了对钢球的悬浮。自1988年起,国际上每两年举行一届磁悬浮轴承国际会议,交流和研讨该领域的最新研究成果;1990年瑞士联邦理工学院提出了柔性转子的研究问题,同年G.Schweitzer教授提出了数字控制问题;1998年瑞士联邦理工学院的R.Vuillemin和B.Aeschlimann等人提出了无传感器磁悬浮轴承。近十年,瑞士、美国、日本等国家研制的电磁悬浮轴承性能指标已经很高,并且已成功应用于透平机械、离心机、真空泵、机床主轴等旋转机械中,电磁悬浮轴承技术在航空航天、计算机制造、医疗卫生及电子束平版印刷等领域中也得到了广泛的应用。纵观2006年在洛桑和托里诺召开的第10界国际磁轴承研讨会,磁轴承主要应用研究为磁轴承在高速发动机、核高温反应堆(HTR-10GT)、人造心脏和回转仪等方面。国内在磁悬浮轴承技术方面的研究起步较晚,对磁悬浮轴承的研究起步于80年代初。
1983年上海微电机研究所采用径向被动、轴向主动的混合型磁悬浮研制了我国第一台全悬浮磁力轴承样机;1988年哈尔滨工业大学的陈易新等提出了磁力轴承结构优化设计的理论和方法,建立了主动磁力轴承机床主轴控制系统数学模型,这是首次对主动磁力轴承全悬浮机床主轴从结构到控制进行的系统研究;1998年,上海大学开发了磁力轴承控制器(600W)用于150m制氧透平膨胀机的控制;2000年清华大学与无锡开源机床集团有限公司合作,实现了内圆磨床磁力轴承电主轴的'工厂应用实验。目前,国内清华大学、西安交通大学、国防科技大学、哈尔滨工业大学、南京航空航天大学等等都在开展磁悬浮轴承方面的研究。2002年清华大学朱润生等对主动磁悬浮轴承主轴进行磨削试验,当转速60000r/min、法向磨削力100N左右时,精度达到小于8m的水平,精磨磨削效率基本达到工业应用水平。2003年6月,南京航空航天大学磁悬浮应用技术研究所研制的磁悬浮干燥机的性能指标已通过江苏省技术鉴定,向工业应用迈出了可喜的一步。2005年“济南磁悬浮工程技术研究中心”研制的磁悬浮轴承主轴设备,在济南第四机床厂做磨削试验,成功磨制出一个内圆孔工件,这是我国第一个用磁悬浮轴承主轴加工的工件。此项技术填补了国内空白。近几年来,由于微电子技术、信号处理技术和现代控制理论的发展,磁悬浮轴承的研究也取得了巨大进展。
从总体上看,磁悬浮轴承技术正向以下几个方向发展:
(1)理论分析更注重系统的转子动力学分析,更多地运用非线性理论对主动
磁悬浮转子系统的平衡点和稳定性进行分析;更注重建立系统的非线性耦合模型以求得更好的性能。
(2)注重系统的整体优化设计,不断提高其可靠性和经济性,以期获得磁悬浮轴承更加广泛的应用前景。
(3)控制器的实现越来越多的采用数字控制。为达到更高的性能要求,控制器的数字化、智能化、集成化成为必然的发展趋势。由于数字控制器的灵活性,各种现代控制理论的控制算法均在磁悬浮轴承上得到尝试。
(4)发展了多种新型磁悬浮轴承如:无传感器磁悬浮轴承、无轴承电机超导磁悬浮轴承、高温磁悬浮轴承。此外,磁悬浮机床主轴在各方面也有较大的发展空间如:高洁净钢材Z钢和EP钢的引入;陶瓷滚动体,重量比钢球轻40%;润滑技术的开发,对于高速切削液的主轴,油液和油雾润滑能有效防止切削液进入主轴;保持架的开发,聚合物保持架具有重量,自润滑及低摩擦系数的特点从应用的角度看,磁悬浮轴承的潜力尚未得到的发掘,而它本身也未达到替代其它轴承的水平,设计理论,控制方法等都有待研究和解决。
3 课题的研究目标与研究内容
3.1 研究目标
控制器是主动控制磁悬浮轴承研究的核心,因此正确选择控制方案和控制器参数,是磁悬浮轴承能够正常工作和发挥其优良性能的前提。该课题主要研究单自由度磁悬浮系统,其结构简单,性能评判相对容易、研究周期短,并且可以扩展到多自由度磁悬浮系统的研究。针对磁悬浮主轴系统的非线性以及在控制方面的特点,该课题探索出提高系统总体性能和动态稳定性的有效控制策略。
3.2 主要研究内容
(1)阐述课题的研究背景与意义,对国内外相关领域的研究状况进行综述。
(2)对磁悬浮机床主轴的动力学模型进行分析,并将其数值化、离散、解耦和降阶等,为后续研究
1、 目的及意义(含国内外的研究现状分析)
本人毕业设计的课题是”钢坯喷号机行走部件及总体设计”,并和我的一个同学(他课题是“钢坯喷号机喷号部件设计”)一起努力共同完成钢坯喷号机的设计。我们的目的是设计一种价格相对便宜,工作性能可靠的钢坯喷号机来取代用人工方法在钢坯上写编号。
对钢坯喷号是钢铁制造业必然需要存在的一个环节,这是为了实现质量管理和质量追踪。我们把生产钢坯对应的连铸机号、炉座号、炉号、流序号以及表示钢坯生产时间的时间编号共同组成每块钢坯的唯一编号,适当的写在钢坯的表面。这样就在钢铁厂的后续检验或在客户使用过程中,如果发现钢坯的质量有问题,就可以根据这个编号来追踪到生产这个钢坯的连铸机、炉座、炉号、流序及时间等重要信息,及早的发现并解决生产设备中存在的问题。
目前,在国外像日本、美国等一些发达国家已经实现了对钢坯的自动编号,虽然其辅助设备较多,价格较贵,但大大提高生产的自动化进程和效率。并且钢坯喷号机具有设备利用率高、位置精度高、可控制性能好等优点。而在国内,除了少数的几家大型钢铁企业(宝钢、鞍钢等)引进了自动钢坯喷号机,大部分的钢铁企业仍然处在人工编号的阶段。
实现钢坯喷号的机械化和自动化是提高生产效率和降低生产成本的重要途径之一,钢坯喷号机无论在国内还是国外都会有很大的市场。一方面因为人工的工艺流程不但浪费了大量的能量,而且打断了生产的自动化进程,从而致使生产效率降低,生产成本增加。另一方面由于生产钢坯的车间温度很高,有强烈的热辐射,同时还有大量的水蒸气和粉尘,因此对其中进行人工编号的工人的劳动强度非常大,并且对身体是一种摧残,容易得职业病。所以无论从那个方面看都急需一种价格相对便宜,工作性能可靠的钢坯喷号机来代替人工编号。
作为一个大学生,毕业设计对我来说是展示我大学四年学习成果的一个机会,也是对我的综合能力的一个考验。我本人对“钢坯喷号机行走部件及总体设计”的课题也非常感兴趣,我一定会努力完成这次毕业设计的。总的来说,钢坯喷号机对于钢铁厂和这次毕业设计对于我都是具有现实意义的。
2、基本内容和技术方案
本课题是基于机械设计与电子控制结合的技术来设计钢坯喷号机。经连连轧的钢坯规格为160mmx200mm的方形钢坯,用切割机割成定长,由300mm宽的输出通道送出。
1.基本内容
先拟定钢坯喷号机的总体方案,然后确定钢坯喷号机行走部件的传动方案及结构参数,最后画出钢坯喷号机行走部件的装配图以及零件图。
2.系统技术方案
(1)工作过程:启动机器PLC控制步进电机带动钢坯喷号机到相应的位置,按下启动键发送控制信号传到控制部件(PLC),控制部件发出控制命令给执行部件(主要是行走部件及喷号部件,行走部件带动喷头靠近钢坯表面,然后喷头进行喷号),喷号完成后喷头上升并清洗号码牌。再次移动喷号到下一个钢坯处。
(2)要求实现的功能:行走部件功能(喷号机整体左右的移动,喷号部件的上下前后移动,喷头的左右移动)、喷号部件功能(喷头喷号,清洗号码牌,号码牌的更换)。其中号码为(0—9)十个数字,号码可以变化更换。每个号码大小为35mmx15mm,号码间距为5mm。
(3)实现方案:
行走功能的实现:由于在钢坯上喷号并不需要很精确的定位,所以采用人工控制步进电机的方式移动整体喷号机来粗调。采用液压缸提供动力来推动喷号部件,并采用行程开关控制电机来实现喷号部件上下移动,下行程开关可以控制喷号部件与钢坯表面之间的间距和发出信号使喷头开始喷涂料并向右移动。采用液压缸推动,滚轮在导架上滚动的方式实现喷好机构的前后移动,并采用行程开关控制电机来实现喷头的左右移动,右行程开关可以控制喷头停止喷涂料并回到初始位置和喷号部件向上移动。
喷号功能的具体实现方案由和我一组的同学确定。
3、进度安排
3-4周 认真阅读和学习有关资料和知识,并翻译英文文献
5-7周 钢坯喷号机行走部件的传动方案及总体设计
8-9周 确定钢坯喷号机行走部件结果参数
10-13周 完成钢坯喷号机行走部件装配图及零件工作图
14-15周 准备并进行毕业答辩
1. 设计(或研究)的依据与意义
十字轴是汽车万向节上的重要零件,规格品种多,需求量大。目前,国内大多采用开式模锻和胎模锻工艺生产,其工艺过程为:制坯→模锻→切边。生产的锻件飞边大,锻件加工余量和尺寸公差大,因而材料利用率低;而且工艺环节多,锻件质量差,生产效率低。
相比之下,十字轴冷挤压成形的具有以下优点:
1、提高劳动生产率。用冷挤压成形工艺代替切削加工制造机械零件,能使生产率大大提高。
2、制件可获得理想的表面粗糙度和尺寸精度。冷挤压十字轴类零件的精度可达ITg---IT8级,表面粗糙度可达Ra O.2~1.6。因此,用冷挤压成形的十字轴类零件一般很少再切削加工,只需在要求特别高之处进行精磨。
3、提高零件的力学性能。冷挤压后金属的冷加工硬化,以及在零件内部形成合理的纤维流线分布,使零件的强度高于原材料的强度。
4、降低零件成本。冷挤压成形是利用金属的塑性变形制成所需形状的零件,因而能大量减少切削加工,提高材料的利用率,从而使零件成本大大降低。
2. 国内外同类设计(或同类研究)的概况综述
利用切削加工方法加工十字轴类零件,生产工序多,效率低,材料浪费严重,并且切削加工会破坏零件的金属流线结构。目前国内大多采用热模锻方式成形十字轴类零件,加热时产生氧化、脱碳等缺陷,必然会造成能源的浪费,并且后续的机加工不但浪费大量材料,产品的内在和外观质量并不理想。
采用闭式无飞边挤压工艺生产十字轴,锻件无飞边,可显着降低生产成本,提高产品质量和生产效率:
(1)不仅能节省飞边的金属消耗,还能大大减小或消除敷料,可以节约材料30﹪;由于锻件精化减少了切削加工量,电力消耗可降低30﹪;
(2)锻件质量显着提高,十字轴正交性好、组织致密、流线分布合理、纤维不被切断,扭转疲劳寿命指标平均提高2~3倍;
(3)由于一次性挤压成型,生产率提高25%.
数值模拟技术是CAE的关键技术。通过建立相应的数学模型,可以在昂贵费时的模具或附具制造之前,在计算机中对工艺的全过程进行分析,不仅可以通过图形、数据等方法直观地得到诸如温度、应力、载荷等各种信息,而且可预测存在的缺陷;通过工艺参数对不同方案的对比中总结出规律,进而实现工艺的优化。数值模拟技术在保证工件质量、减少材料消耗、提高生产效率、缩短试制周期等方面显示出无可比拟的优越性。
目前,用于体积成形工艺模拟的商业软件已有“Deform”、“Autoforge”等软件打入中国市场。其中,DEFORM软件是一套基于有限元的工艺仿真系统,用于分析金属成形及其相关工业的各种成形工艺和热处理工艺。DEFORM无需试模就能预测工业实际生产中的金属流动情况,是降低制造成本,缩短研发周期高效而实用的工具。二十多年来的工业实践清楚地证明了基于有限元法DEFORM有着卓越的准确性和稳定性,模拟引擎在大金属流动,行程载荷和产品缺陷预测等方面同实际生产相符保持着令人叹为观止的精度。
3. 课题设计(或研究)的内容
1)完成十字轴径向挤压工艺分析,完成模具总装图及零件图设计。
2)建立十字轴径向挤压成形模具的三维模型。
3)十字轴径向挤压成形过程数值模拟。
4)相关英文资料翻译。
4. 设计(或研究)方法
1)完成十字轴径向挤压成形工艺分析,绘制模具总装图及零件图。
2)写毕业论文建立十字轴径向挤压成形模具的三维模型。
3)完成十字轴径向挤压成形过程数值模拟。
4)查阅20篇以上与课题相关的文献。
5)完成12000字的论文。
6)翻译10000个以上英文印刷符号。
5. 实施计划
04-06周:文献检索,开题报告。
07-10周:进行工艺分析、绘制模具二维图及模具三维模型设计。
11-13周:进行数值模拟。
14-16周:撰写毕业论文。
17周:进行答辩。
一、毕业设计题目的背景
三级圆锥—圆柱齿轮减速器,第一级为锥齿轮减速,第二、三级为圆柱齿轮减速。这种减速器具有结构紧凑、多输出、传动效率高、运行平稳、传动比大、体积小、加工方便、寿命长等优点。因此,随着我国社会主义建设的飞速发展,国内已有许多单位自行设计和制造了这种减速器,并且已日益广泛地应用在国防、矿山、冶金、化工、纺织、起重运输、建筑工程、食品工业和仪表制造等工业部门的机械设备中,今后将会得到更加广泛的应用。
二、主要研究内容及意义
本文首先介绍了带式输送机传动装置的研究背景,通过对参考文献进行详细的分析,阐述了齿轮、减速器等的相关内容;在技术路线中,论述齿轮和轴的选择及其基本参数的选择和几何尺寸的计算,两个主要强度的验算等在这次设计中所需要考虑的一些技术问题做了介绍;为毕业设计写作建立了进度表,为以后的设计工作提供了一个指导。最后,给出了一些参考文献,可以用来查阅相关的资料,给自己的设计带来方便。
本次课题研究设计是大学生涯最后的学习机会,也是最专业的一次锻炼,它将使我们更加了解实际工作中的问题困难,也使我对专业知识又一次的全面总结,而且对实际的机械工程设计流程有一个大概的了解,我相信这将对我以后的工作有实质性的帮助。
三、实施计划
收集相关资料:20XX年4月10日——4月16日
开题准备: 4月17日——4月20日
确定设计方案:4月21日——4月28日
进行相关设计计算:4月28日——5月8日
绘制图纸:5月9日——5月15日
整理材料:5月15日——5月16日
编写设计说明书:5月17日——5月20日
准备答辩:
四、参考文献
[1] 王昆等 机械设计课程设计 高等教育出版社,1995.
[2] 邱宣怀 机械设计第四版 高等教育出版社,1997.
[3] 濮良贵 机械设计第七版 高等教育出版社,2000.
[4] 任金泉 机械设计课程设计 西安交通大学出版社,2002.
[5] 许镇宁 机械零件 人民教育出版社,1959.
[6] 机械工业出版社编委会 机械设计实用手册 机械工业出版社,2008
1. 设计(或研究)的依据与意义
十字轴是汽车万向节上的重要零件,规格品种多,需求量大。目前,国内大多采用开式模锻和胎模锻工艺生产,其工艺过程为:制坯→模锻→切边。生产的锻件飞边大,锻件加工余量和尺寸公差大,因而材料利用率低;而且工艺环节多,锻件质量差,生产效率低。
相比之下,十字轴冷挤压成形的具有以下优点:
1、增强劳动生产率。用冷挤压成形工艺代替切削加工制造机械零件,能使生产率大大增强。
2、制件可获得理想的表面粗糙度和尺寸精度。冷挤压十字轴类零件的精度可达ITg---IT8级,表面粗糙度可达Ra O.2~1.6。因此,用冷挤压成形的十字轴类零件一般很少再切削加工,只需在要求特别高之处进行精磨。
3、增强零件的力学性能。冷挤压后金属的冷加工硬化,以及在零件内部形成合理的纤维流线分布,使零件的强度高于原材料的强度。
4、降低零件成本。冷挤压成形是利用金属的塑性变形制成所需形状的零件,因而能大量减少切削加工,增强材料的利用率,从而使零件成本大大降低。
2. 国内外同类设计(或同类研究)的概况综述
利用切削加工方法加工十字轴类零件,生产工序多,效率低,材料浪费严重,并且切削加工会破坏零件的金属流线结构。目前国内大多采用热模锻方式成形十字轴类零件,加热时产生氧化、脱碳等缺陷,必然会造成能源的浪费,并且后续的机加工不但浪费大量材料,产品的内在和外观质量并不理想。
采用闭式无飞边挤压工艺生产十字轴,锻件无飞边,可显着降低生产成本,增强产品质量和生产效率:
(1)不仅能节省飞边的金属消耗,还能大大减小或消除敷料,可以节约材料30%;由于锻件精化减少了切削加工量,电力消耗可降低30%;
(2)锻件质量显着增强,十字轴正交性好、组织致密、流线分布合理、纤维不被切断,扭转疲劳寿命指标平均增强2~3倍;
(3)由于一次性挤压成型,生产率增强25%.
数值模拟技术是CAE的关键技术。通过建立相应的数学模型,可以在昂贵费时的模具或附具制造之前,在计算机中对工艺的全过程进行分析,不仅可以通过图形、数据等方法直观地得到诸如温度、应力、载荷等各种信息,而且可预测存在的缺陷;通过工艺参数对不同方案的对比中总结出规律,进而实现工艺的优化。数值模拟技术在保证工件质量、减少材料消耗、增强生产效率、缩短试制周期等方面显示出无可比拟的优越性。
目前,用于体积成形工艺模拟的商业软件已有“Deform”、“Autoforge”等软件打入中国市场。其中,DEFORM软件是一套基于有限元的工艺仿真系统,用于分析金属成形及其相关工业的各种成形工艺和热处理工艺。DEFORM无需试模就能预测工业实际生产中的金属流动情况,是降低制造成本,缩短研发周期高效而实用的工具。二十多年来的工业实践清楚地证明了基于有限元法DEFORM有着卓越的准确性和稳定性,模拟引擎在大金属流动,行程载荷和产品缺陷预测等方面同实际生产相符保持着令人叹为观止的精度。
3. 课题设计(或研究)的内容
1)完成十字轴径向挤压工艺分析,完成模具总装图及零件图设计。
2)建立十字轴径向挤压成形模具的三维模型。
3)十字轴径向挤压成形过程数值模拟。
4)相关英文资料翻译。
4. 设计(或研究)方法
1)完成十字轴径向挤压成形工艺分析,绘制模具总装图及零件图。
2)毕业论文建立十字轴径向挤压成形模具的三维模型。
3)完成十字轴径向挤压成形过程数值模拟。
4)查阅20篇以上与课题相关的文献。
5)完成12000字的论文。
6)翻译10000个以上英文印刷符号。
5. 实施计划
04-06周:文献检索,开题报告。
07-10周:进行工艺分析、绘制模具二维图及模具三维模型设计。
11-13周:进行数值模拟。
14-16周:撰写毕业论文。
17周:进行答辩。
是污水处理厂污泥吗?因为污泥能造成环境的污染,所以我们需要尽最大的努力使之无害化。对污泥处理有标准的,你可以查《城市污水处理厂污水污泥排放标准》(CJ 3025-93)4污泥排放标准4.1城市污水处理厂污泥应本着综合利用,化害为利,保护环境,造福人民的原则进行妥善处理和处置。4.2城市污水处理厂污泥应因地制宜采取经济合理的方法进行稳定处理。4.3在厂内经稳定处理后的城市污水处理厂污泥宜进行脱水处理,其含水率宜小于80%。4.4处理后的城市污水处理厂污泥,用于农业时,应符合GB4284标准的规定。用于其它方面时,应符合相应的有关现行规定。4.5城市污水处理厂污泥不得任意弃置。禁止向一切地面水体及其沿岸、山谷、洼地、溶洞以及划定的污泥堆场以外的任何区域排放城市污水处理厂污泥。城市污水处理厂污泥排海时应按GB3097及海洋管理部门的有关规定执行。常用的污泥处理的工艺流程:根据处理方式不同,流程也不相同
4.5.1.1污泥自身环境问题污泥是污水处理厂和污水污水站污水处理的必然产物。未经恰当处理处置的污泥进入环境后,直接给水体和大气带来二次污染,不但降低了污水处理系统的有效处理能力,而且对生态环境和人类的活动构成了严重的威胁。存在的主要环境问题如下 :(1)污泥含水率高。未脱水污泥含水率大于90%,初步脱水污泥含水率也高达80%,造成运输成本高、堆放面积大,挤压垃圾填埋场库容,堵塞垃圾渗滤液管等问题;(2)细菌滋生。不仅造成视觉污染,而且为其他有害生物的滋生提供了场所;(3)大气污染。污泥堆放在露天散发出臭气和异味,日晒风刮,污染物颗粒会造成大气污染; (4)污染水体。经水浸泡、溶解,污染物伴随污水流入河道,会污染地表水,进入地下水;(5)含有重金属。如不加以控制,则可能污染土地。目前,我国城市污水处理厂普遍采用污泥脱水机进行脱水,形成含水率80~75%的脱水污泥,目前的市污水处理厂脱水污泥处置方法中,污泥农用占44.8%、陆地填埋占31%、其他处理约10.5%、没有处理约13.7%。《城市污泥处置 混合填埋泥质》(CJ/T 249-2007)规定了城市污泥进入生活垃圾卫生填埋场混合填埋处理和用作覆盖土的泥质指标,详见表4-5表4-5城市污泥处置混合填埋泥质基本指标序号 控 制 项 目 限 值1 污泥含水率 ≤60%2 pH 5~103 混合比例 ≤8%注:表中pH指标不限定采用亲水性材料(如石灰等)与污泥混合以降低其含水。新标准出台以后,城市污泥处置一些主要指标发生了变化。一是我们城镇污水处理厂的出厂污泥是要求含水率小于80%;二是城镇污水处理厂园林绿化用污泥含水率是小于45%,有机质含量不小于20%;三是混合填埋污泥的泥质含水率要求小于等于60%才能进填埋厂。目前我国污泥处置运用最多的是进垃圾场填埋和园林绿化,新标准的出台,由此带来了新的问题,污泥含水率必须符合进垃圾填埋场和运用于林绿化用污泥要求。污泥的处理和处置目标为减量化、稳定化、资源化。城市污水处理厂污泥的稳定化技术主要有厌氧消化、好氧消化、污泥堆肥以及污泥焚烧等。污泥浓缩、脱水以及焚烧是污泥减容的主要技术。填埋、焚烧、作农肥、投海和制造建筑材料等是目前污泥处置和综合利用的主要途径。4.5.2污泥处理工艺比较选择4.5.2.1污泥脱水工艺从表4-6可以看出,板框式压滤机设备投资相对较低,但间隙敞开运行,操作维护管理复杂。表4-6 城市污泥脱水设备综合比较设备型式 板框式压滤机 带式脱水机 离心式脱水机设备重量 大 较大 小设备体积 大 较大 小脱水率 高,泥饼含水率70%-85% 低,泥饼含水率70%-86% 低,泥饼含固率75%-85%生产率 小,间断运行,时产50kg/h固体 小,间断运行,每小时产固体小于80kg(相对过滤面积) 较高,连续运行,每小时产固体大于90kg(相对过滤面积)自动性 差,需专人看守 差,需专人看守 好,不需专人看守设备密封 开敞式,臭味逸出 开敞式,臭味逸出 密封式,臭味和有害污泥微粒不逸出噪音 低,小于75dB 高,大于75dB 较高, 80dB稳定性 不稳定,活动部件多 不稳定,协作部件多,部件移动间距大 稳定,设备简单。维护量 维护量大,维修难度大。 大,滤布3个月需更换一次。移动部件损害严重,维护费用高 小,每年检修一次,维护部件主要是刮刀片,维护费用少能耗 每立方米污泥脱水耗电为1.0kw/m3 每立方米污泥脱水耗电为0.8kw/m3 每立方米污泥脱水耗电为1.2kw/m3反冲洗 挤压原理,不需反冲洗 为防止滤带堵塞,需高压水不断冲刷 离心沉降原理,不需反冲洗投药量 投药量小 投药量大 投药量较小设备使用寿命 短 短 长操作简单度 较为复杂,须专人管理 操作复杂, 须专人管理 简单,全自动,无需管理设备投资 稍低 适中 较高带式脱水机的优点是节省电耗、噪音小、造价相对低、但是其出泥含固率略低、占地面积大、需要冲洗、开放式运行卫生环境差,维护管理复杂。离心式脱水机的优点是出泥干、全密闭运行、卫生环境好、不需冲洗水、系统简单体积小,投药量小、全自动运行、维护管理水平要求低。但设备投资及能耗相对高一些。综合比较,本项目污泥脱水推荐采用离心机进行机械脱水方式。4.5.2.2污泥干化工艺根据《城镇污水处理厂污泥处置 园林绿化用泥质》(CJ248-2007)规定,园林绿化用泥质含水率必须小于45%,《城市污泥处置 混合填埋泥质》(CJ/T 249-2007)和《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889—2008)规定城市污泥进入生活垃圾卫生填埋场污泥含水率必须小于60%,而城市污泥经过污泥脱水机脱水后污泥含水率为75~80%,还满足不了污泥处置要求,还必须进行污泥预干化处理。污泥预干化技术是通过热能对污泥进行水分去除处理,在干化过程中将耗去大量的热能,为了降低污泥预干化所需要的热能,由大量的分析研究和试验可得:脱水污泥经加热干化使含水率由80%降到60%这一阶段所消耗能量小,其主要去除的是污泥中的游离水;污泥在含水率35%—60%之间,为污泥的塑性阶段,这阶段污泥的流体特性类似胶水。胶状、黏稠,很难处置,对其干化消耗能量急剧增加,很难干化;同样含水率在35%以下继续干化消耗能量也小,这两段的能量消耗基本接近理论值根据上述特性,干化污泥要避开污泥塑性阶段。要充分利用污泥干化特性,尽量在含水率60%,或者35%以下。在含水率为35%—60%之间干化耗能约为含水率60%以上和35%以下干化耗能的2.5倍;所以对脱水污泥需采用预干化技术,使脱水污泥含水率由80%降至60%,这样大大节约了能耗。目前主要的干化技术有如下四种:(1)污泥晾晒干化污泥晾晒干化主要为自然干化,将含水率为80%的脱水污泥在阳光大棚内以0.4—0.6米的厚度堆放,并使用专用晾晒翻堆设备对污泥进行多次晾晒翻堆,使污泥含水率由80%快速降至60%,该工艺是利用太阳能对污泥进行水分去处,工艺简单,耗能很低,但占地面积较大,需要大量人力。(2)加热干燥目前,许多国家已在污泥处理中采用加热干燥技术。按照热介质是否与污泥相接触,现行的污泥热干燥技术可以分为三类:直接热干燥技术、间接热干燥技术和直接-间接联合式干燥技术。直接热干燥技术又称对流热干燥技术。对流热干燥是通过热空气从污泥表面去除水分。在操作过程中,热介质(热空气、燃气或蒸汽等)与污泥直接接触,热介质低速流过污泥层,在此过程中吸收污泥中的水分,处理后的干污泥需与热介质进行分离。排出的废气一部分通过热量回收系统回到原系统中再用,剩余的部分经无害化后排放。此技术热传输效率及蒸发速率较高,可使污泥的含固率从25%提高至85%~95%。闪蒸式干燥器(flashdryer)、转筒式干燥器(rotarydryer)、带式干燥器(beltdryer)、喷淋式干燥器(spraydryer)、螺环式干燥器(toroidaldryer)和多效蒸发器(multiple effect vaporattion)等都属直接热干燥装置类型。在间接热干燥技术中,热介质并不直接与污泥相触,而是通过热交换器将热传递给湿污泥,使污泥中的水分得以蒸发,因而热介质不仅仅限于气体,也可用热油等液体,同时热介质也不会受到污泥的污染,省却了后续的热介质与干污泥分离的过程。过程中蒸发的水分到冷凝器中加以冷凝。热介质的一部分回到原系统中再用,以节约能源。由于间接传热,该技术的热传输效率及蒸发速率均不如直接热干燥技术,这种技术的操作设备有薄膜热干燥器,圆盘式热干燥器等。直接-间接联合式干燥系统则是对流-传导技术的整合,如高速薄膜干燥器、新型流化床干燥器以及带式干燥器等。在所有提及的这些干燥器中,闪蒸式干燥器是目前应用最广的一种加热干燥设备。(3)微波干化微波技术由于其的热绝缘特性,广泛应用于科技领域的各个方面,微波加热也被认为是高温分解有机物的一种可选方法。与传统的干燥方法相比,微波加热干燥污泥可以节约大量的时间和能量。(4)污泥石灰干化处理向污泥中均匀加入石灰粉后,生石灰和污泥中的水发生放热反应,在水合反应放出的热量的作用下(每千克溶解性氧化钙放热1164千焦)系统温度将提高,加速水分蒸发,从而达到干化的目的。同时,生石灰均匀投加混合入污泥,和污泥中的水发生放热反应后造成一个高温、高碱性的环境,而实践证明,在加温至60°C、pH值呈高碱性状态下致病微生物能得到有效去除,蠕虫卵虽然不能被杀死 (在壳体结构中这几乎是不可能的) ,但已不再具备繁殖能力。因此石灰处理工艺可以有效的杀死污泥中的致病微生物。表4-7 各种污泥干化方法综合比较干燥方法 干燥效率 占地面积 二次污染 是否需要外加能量 设备投资费用 运行费用 性价比 适用范围污泥晾晒干化 较高 较大 有臭气排放造成二次污 否 较低 较低 高 土地充裕,污泥量较小的污泥处置加热干燥 较高 较大 尾气排放,造成二次污染 是 高 高 中 大量污泥处置微波干化 高 大 无 是 高 高 中 产地卫生条件要求较高范围污泥石灰干化处理 中等 小 稳定污泥、杀灭细菌 否 中等 中等 高 小型污泥处置综合比较,污泥石灰干化处理占地面积小,设备投资、运行费用适中,操作简单,无二次污染,是目前特别适宜于中国的污泥预干化解决方案。污泥石灰干化处理工艺引进的是德国成熟先进的混合技术,目前在德国已建设600多座利用此技术的城市污泥干化处理厂,1万多座利用此技术对污泥进行稳定化处理的污泥处理厂。污泥石灰干化处理工艺的引进,与中国当前污泥处置方式进行有效的整合,目前国内大多数污泥最终采用的都是填埋处置方式,这也是当最为经济的处理方式。但如果把机械脱水后的污泥直接运送到垃圾填埋厂进行填埋,会由于污泥含水率过高而造成运输和填埋困难,并且增大了垃圾填埋厂对于垃圾渗滤液的处理负荷。石灰混合处理技术可将脱水污泥含水量从80%降低到60%,从而达到半干化的目的。降低污泥的含水率,使污泥密度增大,体积减小,提高污泥填埋强度,颗粒状的污泥极大的方便了运输和填埋,显著降低了垃圾填埋厂的运行成本和运输成本。4.5.3污泥处置方式比较选择《城市污泥处置 分类》(CJ/T2392007)规定了城市污泥处置方式分为由如下四类:(1)污泥土地利用污泥经稳定化、无害化处理后,达到土地利用的标准后,应推广污泥的土地利用,如污泥园林绿化,用来种植草皮及树木以达到防蚀保土和改善环境的作用;污泥土地改良,改善盐碱地,沙化地的性能;污泥还可以用来种植不进入人类食物链的植物,如玉米等,可用作生产工业酒精的原料,这种技术投资少,能耗低,可资源化,但对污泥的理化指标、营养指标、污染物浓度限值都有严格的限制,须慎重使用。(2)污泥填埋混合填埋指污泥与生活垃圾混合在填埋场进行填埋处置,将污泥与生活垃圾进行尽可能充分的混合,然后将混合物平展、压实,进行填埋。单独填埋指污泥在专用填埋进行填埋处置,可分为沟填、掩埋和堤坝式填埋三种类型。这种处置方法简单、易行、成本低,是一项比较普遍采用的污泥处置技术,新标准规定了污泥含水率小于60%的规定,污泥含水率需满足新标准要求。(3)污泥建筑材料利用污泥建筑材料利用一般包括用作水泥添加料、制砖和制轻质骨料等,这几方面技术比较成熟,消纳量较大,市场前景较好,可以作为污泥消纳的手段。制作建筑材料,污泥量需达到一定规模,才能有一定经济性。(4)污泥焚烧新标准认为污泥焚烧既是污泥处置,又是污泥处理。污泥属于污泥处置,这是因为污泥在焚烧过程中,尤其是在火力发电厂中与煤混烧,利用了污泥本身的热量,且经过焚烧后有机物完全矿化,自身性质已完全改变,符合污泥处置的定义。污泥焚烧也属于污泥处理,这是因为污泥焚烧是污泥稳定化、减量化和无害化处理的过程,符合污泥处理的定义。其优点是能使有机物全部碳化,杀死病原体,可最大限度地减少污泥体积,有效地利用了污泥的热值,且可以迅速和彻底地使污泥减容,能够满足越来越严格的环境要求。这种处理方式投资昂贵、设备复杂,尾气可能带来二次污染。表4-8 各种污泥处置方法综合比较序号 处置方式 技术难度 建设投资 运行费用 场地要求 能否资源化 无害化程度1 污泥土地利用(农田、园林绿化) 较简单 投资适中 稍大 较小 能 重金属低于标准时可以达到无害化要求2 填埋 简单 低,利用现有垃圾场设施 小 大 不能 延缓污染, 没有最终消除污染风险3 焚烧 技术设备要求较高 投资较大 较大 小 不能 尾气可能带来二次污染4 建筑材料 技术设备要求高 投资大 高 大 能 重金属稳定后不会带来二次污染通过上几种污泥处置方式进行比较,四种污泥处置方案都符合污泥处置“减量化、无害化、资源化”的处置原则,几种处置方案各有有缺点,结合本项目建设条件,其中污泥土地利用、污泥填埋由于投资运行费用低,较符合本项目实际,污水站污泥脱水干化后对污泥成分指标进行检测,如理化指标、营养指标、污染物浓度符合园林绿化、农田标准,屠宰厂污泥优先用于园林绿化、农田,不符合园林绿化和农田的泥质标准或者园林绿化利用不完的,
喷雾干燥是系统化技术应用于物料干燥的一种方法。于干燥室中将稀料经雾化后,在与热空气的接触中,水分迅速汽化,即得到干燥产品。该法能直接使溶液、乳浊液干燥成粉状或颗粒状制品,可省去蒸发、粉碎等工序。带式干燥机是成批生产用的连续式干燥设备,用于透气性较好的片状、条状、颗粒状物料的干燥,对于脱水蔬菜、催化剂、中药饮片等类含水率高、而物料温度不允许高的物料尤为合适;该系列干燥机具有干燥速度快、蒸发强度高、产品质量好的优点,对脱水滤饼类的膏状物料,需经造粒或制成条状后方可干燥。微波干燥不同于传统干燥方式,其热传导方向与水分扩散方向相同。与传统干燥方式相比,具有干燥速率大、节能、生产效率高、干燥均匀、清洁生产、易实现自动化控制和提高产品质量等优点,因而在干燥的各个领域越来越受到重视。
闪蒸干燥机和带式干燥机是两种完全不同类型的干燥设备。
闪蒸干燥机也称之为旋转闪蒸干燥机。该机技术先进,结构紧凑,设计合理,适用范围广,生产能力大,产品质量好,高效节能,干燥、粉碎、筛分在一个设备内一次性完成,消除环境污染,可用于染料、颜料、化工、农药、肥料、饲料、食品、医药、电子等各个行业,含水量高的糊状物料干燥,旋转闪蒸干燥机达到了高效节能、快速、小设备大生产,连续化操作的目的。
适用物料:▲无机类、硼酸、碳酸钙、氢氧化物、硫酸铜、氧化铁、碳酸钡、三氧化锑,各种金属氢氧化物,各种重金属盐、合成冰晶石等。▲有机物、阿特拉津(农药杀虫剂)、月桂酸隔、苯甲酸、安息香酸、杀菌丹、草酸钠、醋酸纤维素等。▲陶瓷类:高岭土、二氧化硅、粘土。▲染料类:蒽醌、黑色氧化铁、靛蓝颜料、丁酸、氢氧化钛、硫化锌,各种偶氮染料中间体。▲食品类:大豆蛋白、胶凝淀粉、酒糟、小麦糖、小麦淀粉。
产品特点:
▲多种加料装置供选择,加料连续稳定,过程中间不会产生架桥现象。▲干燥机底部设置特殊的冷却装置,避免了物料在底部高温区产生变质现象。▲特殊的气压密封装置和轴承冷却装置,有效延长传动部分的使用寿命。▲特殊的分风装置,降低了设备阻力,并有效提供了干燥器的处理风量。▲干燥室装有分级环及旋流片,物料细度和终水份可调。(如碳酸钙终水份可调节器至≤0.1%)▲相对其它干燥方法而言,可有效增加物料比重。▲干燥室内周向气速高,物料停留时间短,有效防止物料粘壁垒森严及热敏性物料变质现象,达到高效、快速、小设备、大生产。▲热空气由入口管以适宜的喷动速度从干燥机底部进入搅拌粉碎干燥室,对物料产生强烈的剪切、吹浮、旋转作用,于是物料受到离心、剪切、碰撞、摩擦而被除数微粒化,强化了传质传热。在干燥机底部,较大较湿的颗粒团在搅拌器的作用下被机械破碎,湿含量较低、颗粒度较小的颗粒被旋转气流夹带上升,在上升过程中进一步干燥。由于气固两相作旋转流动,固相惯性大于气相,固气两相间的相对速度较大,强化两相间的传质传热,所以该机生产强度高。
带式干燥机可分为穿流式带式干燥机和喷射气流带式干燥机,还有单层与多层式类型之分,它用于透气性好的片状、条状、颗粒状物料的干燥,对于脱水蔬菜,中药饮片等含水率高,而温度不允许高的物料尤为合适。
该系列干燥机具有干燥速度快、蒸发强度高、产品质量好的优点。对脱水滤饼状的膏状物料,需经造粒或制成棒状后亦可干燥。该设备热交换均匀、充分、生产效率高,产品质量良好,并可设有冷却段和旋转输料装置,出料温度低,利于及时包装。
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