污泥輸送裝置的設計

❶ 污泥無軸螺旋輸送機

污泥無軸螺旋輸送機是一種利用電機帶動螺旋迴轉，推移物料以實現輸送目的的機械。它能水平、傾斜或垂直輸送，具有結構簡單、橫截面積小、密封性好、操作方便、維修容易、便於封閉運輸等優點。

螺旋輸送機在輸送形式上分為有軸螺旋輸送機和無軸螺旋輸送機兩種，在外型上分為U型螺旋輸送機和管式螺旋輸送機。有軸螺旋輸送機適用於無粘性的乾粉物料和小顆粒物料。例如，水泥、粉煤灰、石灰、糧等而無軸螺旋輸送機適合輸送機由粘性的和易纏繞的物料。

工作原理

當螺旋軸轉動時，由於物料的重力及其與槽體壁所產生的摩擦力，使物料只能在葉片的推送下沿著輸送機的槽底向前移動，其情況好像不能旋轉的螺母沿著旋轉的螺桿作平移運動一樣。物料的主要前進動力是來自螺旋葉片在軸向旋轉時將物料沿葉片切線方向向上和向前的作用力。

為了使螺旋軸處於較為有利的受拉狀態，一般都將驅動裝置和卸料口安放在輸送機的同一端，而把進料口盡量放在另一端的尾部附近。旋轉的螺旋葉片將物料推移而進行輸送，使物料不與螺旋輸送機葉片一起旋轉的力是物料自身重量和螺旋輸送機機殼對物料的摩擦阻力。

葉片的面型根據輸送物料的不同有實體面型、帶式面型、葉片面型等型式。螺旋輸送機的螺旋軸在物料運動方向的終端有止推軸承以隨物料給螺旋的軸向反力，在機長較長時，應加中間吊掛軸承。

❷ 關於城市污水管道系統設計

一、工程概述

城市污水處理廠的設計工作一般分為兩個階段，即初步設計和施工圖設計。

城市污水處理廠的設計工作內容包括確定廠址、選擇合理的工藝流程、確定污水處理廠平面與高程的布置、計算建（構）築物等。

1、設計資料的收集與調查

（1）建設單位的設計任務書

包括設計規模（處理水量）、處理程度要求、佔地要求、投資情況等。

（2）收集相關資料

包括原水水質資料、當地氣象資料（溫度、風向、日照情況等）、水文地質資料（地下水位、土壤承載力、受納水體流量、最高水位等）、地形資料、城市規劃情況等。

（3）必要的現場調查

當缺乏某些重要的設計資料時，則現場的調查是必需的。

2、廠址選擇

城市污水處理廠廠址選擇是城市污水處理廠設計的前提，應根據選址條件和要求綜合考慮，選出適用的、系統優化、工程造價低、施工及管理方便的廠址。

二、處理流程選擇：

污水處理廠的工藝流程是指在達到所要求的處理程度的前提下，污水處理各單元的有機組合，以滿足污水處理的要求。

1、污水處理流程的選擇原則：

經濟節省性原則；

運行可靠性原則；

技術先進性原則。

2、應考慮的其他一些重要因素：

充分考慮業主的需求；

考慮實際操作管理人員的水平。

本次設計採用生物好氧處理法。好氧生物處理BOD5去除率高，可達90%~95%，穩定性較強，系統啟動時間短，一般為2~4周，很少產生臭氣，不產生沼氣，對污水的鹼度要求低。

污水處理工藝流程圖如下：

平面圖:

三、污水處理工程設計計算：

（一）、設計水量，水質及處理程度：

平均流量：5萬噸/天，變化系數1.4；

進水：COD：400 mg/L，BOD：300 mg/L，SS：350 mg/L；

出水：COD： 60 mg/L，BOD： 20 mg/L，SS： 20 mg/L；

處理程度計算：COD：（400-60）/400=85% ；

BOD：（300-20）/300=93.3% ；

SS：（350-20）/350=94.3% 。

（二）、格柵及其設計：

格柵是由一組平行的金屬柵條製成，斜置在污水流經的渠道上或水泵前集水井處，用以截留污水中的大塊懸浮雜質，以免後續處理單元的水泵或構築物造成損害。

設計中取二組格柵，N=2組，安裝角度α=60°

Q 設計水量=平均流量×變化系數=0.810 m3/s

2、格柵槽寬度：

B=S(n－1)+bn

式中： B——格柵槽寬度（m）；

S——每根格柵條的寬度（m）。

設計中取S=0.015m，則計算得B=0.93m。

3、進水渠道漸寬部分的長度：

4、出水渠道漸窄部分的長度：

5、通過格柵的水頭損失：

6、柵後明渠的總高度：

H=h+h1+h2

式中： H——柵後明渠的總高度(m)；

h2——明渠超高（m），一般採用0.3-0.5m

設計中取h2 =0.30m，得到H=1.28m。

7、柵槽總長度：

8、每日柵渣量計算：

採用機械除渣及皮帶輸送機或無軸輸送機輸送柵渣，採用機械柵渣打包機將柵渣打包，汽車運走。

9、進水與出水渠道：

城市污水通過DN1200mm的管道送入進水渠道，設計中取進水渠道寬度B1 =0.9m，進水水深h1=h=0.8m，出水渠道B2=B1=0.9m，出水水深h2=h1=0.8m。

（三）、沉砂池及其設計：

沉砂池是藉助於污水中的顆粒與水的比重不同，使大顆粒的沙粒、石子、煤渣等無機顆粒沉降，減少大顆粒物質在輸水管內沉積和消化池內沉積。

沉砂池按照運行方式不同可分為平流式沉砂池，豎流式沉砂池，曝氣式沉砂池，渦流式沉砂池。

設計中採用曝氣沉砂池，沉砂池設2組，N=2組，每組設計流量0.4051m3/s

1、沉砂池有效容積：

式中： V——沉砂池有效容積（m3）;

Q——設計流量（m3/s）；

t——停留時間（min），一般採用1-3min。

設計中取t=2min，Q=0.4051m3/s，得到V=48.61m3。

出水堰後自由跌落0.15m，出水流入出水槽，出水槽寬度B2=0.8m，出水槽水深h2=0.35m，水流流速v2=0.89m/s。採用出水管道在出水槽中部與出水槽連接，出水管道採用鋼管。管徑DN2=800mm，管內流速v2=0.99m/s，水力坡度i=1.46‰。

12、排砂裝置：

採用吸砂泵排砂，吸砂泵設置在沉砂斗內，藉助空氣提升將沉砂排出沉砂池，吸砂泵管徑DN=200mm。

（四）、初沉池及其設計：

初次沉澱池是藉助於污水中的懸浮物質在重力的作用下可以下沉，從而與污水分離，初次沉澱池去除懸浮物40%~60%，去除BOD20%~30%。

初次沉澱池按照運行方式不同可分為平流沉澱池、豎流沉澱池、輻流沉澱池、斜板沉澱池。

設計中採用平流沉澱池，平流沉澱池是利用污水從沉澱池一端流入，按水平方向沿沉澱池長度從另一端流出，污水在沉澱池內水平流動時，污水中的懸浮物在重力作用下沉澱，與污水分離。平流沉澱池由進水裝置、出水裝置、沉澱區、緩沖層、污泥區及排泥裝置組成。

沉澱池設2組，N=2組，每組設計流量Q=0.4051m3/s。

10、沉澱池總高度：

H=h1+h2+h3+h4

式中：h1——沉澱池超高（m），一般採用0.3-0.5；

h3——緩沖層高度（m），一般採用0.3m；

h4——污泥部分高度（m），一般採用污泥斗高度與池底坡底i=1‰的高度之和。

設計中取h1=0.3m，h3=0.3m，得h4=3.94m，得到H=7.54m。

15、出水渠道：

沉澱池出水端設出水渠道，出水管與出水渠道連接，將污水送至集水井。

式中： v3——出水渠道水流流速（m/s），一般採用v3≥0.4m/s；

B3——出水渠道寬度（m）；

H3——出水渠道水深（m），一般採用0.5-2.0。

設計中取B3=1.0M，H3=0.8m，得到v3=0.51m/s>0.4m/s。

出水管道採用鋼管，管徑DN=1000mm，管內流速為v=0.51m/s,水力坡降i=0.479‰。

16、進水擋板、出水擋板：

沉澱池設進水擋板和出水擋板，進水擋板距進水穿孔花牆0.5m，擋板高出水面0.3m, 伸入水下0.8m。出水擋板距出水堰0.5m，擋板高出水面0.3m，伸入水下0.5m。在出水擋板處設一個浮渣收集裝置，用來收集攔截的浮渣。

17、排泥管：

沉澱池採用重力排泥，排泥管直徑DN300mm，排泥時間t4=20min，排泥管流速v4=0.82m/s，排泥管伸入污泥斗底部。排泥管上端高出水面0.3m，便於清通和排氣。排泥靜水壓頭採用1.2m。

18、刮泥裝置：

沉澱池採用行車式刮泥機，刮泥機設於池頂，刮板伸入池底，刮泥機行走時將污泥推入污泥斗內。

（五）、曝氣池及其設計：

設計中採用傳統活性污泥法。傳統活性污泥法，又稱普通活性污泥法，污水從池子首端進入池內，二沉池迴流的污泥也同步進入，廢水在池內呈推流形式流至池子末端，其池型為多廊道式，污水流出池外進入二次沉澱池，進行泥水分離。污水在推流過程中，有機物在微生物的作用下得到降解，濃度逐漸降低。傳統活性污泥法對污水處理效率高，BOD去除率可達到90%以上，是較早開始使用並沿用至今的一種運行方式

7、曝氣池總高度：

H總=H+h

式中： H總——曝氣池總高度（m）；

h——曝氣池超高（m），一般取0.3—0.5m。

設計中取 h=0.5m，則 H=4.7m。

10、管道設計：

①中位管：

曝氣池中部設中位管，在活性污泥培養馴化時排放上清液。中位管管徑為600mm。

②放空管：

曝氣池在檢修時，需要將水放空，因此應在曝氣池底部設放空管，放空管管徑為500mm。

④消泡管

在曝氣池隔牆上設置消泡水管，管徑為DN25mm，管上設閥門。消泡管是用來消除曝氣池在運行初期和運行過程中產生的泡沫。

⑤空氣管

曝氣池內需設置空氣管路，並設置空氣擴散設備，起到充氧和攪拌混合的作用。

11、曝氣池需氧量計算：

依照氣水比5：1進行計算，Q=14580m3/h。

12、鼓風機選擇：

空氣擴散裝置安裝在距離池底0.2m處，曝氣池有效水深為4.2m，空氣管路內的水頭損失按1.0m計，則空壓機所需壓力為：

P=（4.2-0.2+1.0）×9.8=49kPa

鼓風機供氣量：

Gsmax=14580m3/h=243m3/min。

根據所需壓力及空氣量，選擇RE-250型羅茨鼓風機，共5台，該鼓風機風壓49kPa，風量75.8m3/min。正常條件下，3台工作，2台備用；高負荷時，4台工作，1台備用

（六）、二沉池及其設計：

二沉池一般可分為平流式、輻流式、豎流式和斜板（管）等幾類。

平流式沉澱池可用於大、中、小型污水處理廠，但一般多用於初沉池，作為二沉池比較少見。平流式沉澱池配水不易均勻，排泥設施復雜，不易管理。

輻流式沉澱池一般採用對稱布置，配水採用集配水井，這樣各池之間配水均勻，結構緊湊。輻流式沉澱池排泥機械已定型化，運行效果好，管理方便。輻流式沉澱池適用於大、中型污水處理廠。

豎流式沉澱池一般用於小型污水處理廠以及中小型污水廠的污泥濃縮池。該池型的佔地面積小、運行管理簡單，但埋深較大，施工困難，耐沖擊負荷差。

斜管（板）沉澱池具有沉澱效率高、停留時間短、佔地少等優點。一般常用於小型污水處理廠或工業企業內的小型污水處理站。斜管（板）沉澱池處理效果不穩定，容易形成污泥堵塞，維護管理不便。

設計中選用輻流沉澱池，沉澱池設2組，N=2組，每組設計流量0.405m3/s。

3、沉澱池有效水深：

h2=q′×t

式中: h2——沉澱池有效水深（m）；

t——沉澱時間（h），一般採用1—3h。

設計中取 t=2.5h，得到 h2=3.5m。

4、徑深比：

D/h2=10.4，滿足6-12之間的要求。

5、污泥部分所需容積：

式中： Q0——平均流量（m3/s）；

R——污泥迴流比（%）；

X——污泥濃度(mg/L)；

Xr——二沉池排泥濃度(mg/L)。

設計中取Q0=0.579 m3/s，R=50%，

，

SVI——污泥容積指數，一般採用70-150；

r——系數，一般採用1.2。

設計中取SVI=100，r=1.2，得到Xr=1.2×104mg/L，X=4000mg/L。

經計算得到 V1=1563.3m3。應採用連續排泥方式。

6、沉澱池的進、出水管道設計：

進水管：流量應為設計流量+迴流量，管徑計算為900mm

出水管：管徑計算為800mm

排泥管：管徑為500mm

7、出水堰計算：

堰上負荷的校核。規定堰上負荷范圍1.5-2.9L/m.s之間。

8、沉澱池總高度：

H=h1+h2+h3+h4+h5

式中：H——沉澱池總高度（m）;

h1——沉澱池超高（m），一般採用0.3-0.5m；

h2——沉澱池有效水深（m）；

h3——沉澱池緩沖層高度（m），一般採用0.3m；

h4——沉澱池底部圓錐體高度（m）；

h5——沉澱池污泥區高度（m）。

設計中取h1=0.3m，h3=0.3m，h2=3.5m.

根據污泥部分容積過大及二沉池污泥的特點，採用機械刮吸泥機連續排泥，池底坡度為0.05。

h4=(r-r1)×i

式中：r——沉澱池半徑（m）；

r1——沉澱池進水豎井半徑（m），一般採用1.0m；

i——沉澱池池底坡度。

設計中取r1=1.0m，i=0.05，得到h4=0.86m。

式中：V1——污泥部分所需容積（m3）；

V2——沉澱池底部圓錐體容積（m3）；

F——沉澱池表面積（m2）。

計算可得 =315.4m3，則h5=1.20m。

得到H=6.16m。

（七）、消毒接觸池及其設計：

污水經過以上構築物處理後，雖然水質得到了改善，細菌數量也大幅減少，但是細菌的絕對值依然十分客觀，並有存在病原菌的可能，因此，污水在排放水體前，應進行消毒處理。

設計中採用平流式消毒接觸池，消毒接觸池設2組，每組3廊道。

1、消毒接觸池容積：

V=Qt

式中： Q——單池污水設計流量（m3/s）；

t——消毒接觸時間（min），一般採用30min。

設計中取t=30min，得每組消毒接觸池的容積為729m3。

2、消毒接觸池表面積：

F=V/h2

式中：h2——消毒池有效水深，設計中取為2.5m。

設計中取h2=2.5m，得到F=291.6m2。

3、消毒接觸池池長：

L′=F/B

式中：B——消毒池寬度(m)，設計中取為5m。

設計中取B=5m，計算得 L=58.32m。每廊道長為19.44m，設計中取為20m。

校核長寬比：L′/B=11.7>10，合乎要求。

4、消毒接觸池池高：

H=h1+h2

式中：h1——消毒池超高(m)，一般採用0.3m；

設計中取h1=0.3m，計算得 H=2.8m。

5、進水部分：

每個消毒接觸池的進水管管徑D=800mm，v=1.0m/s。

6、混合：

採用管道混合的方式，加氯管線直接接入消毒接觸池進水管，為增強混合效果，加氯點後接D=800mm的靜態混合器。

（八）、污泥濃縮池及其設計：

污泥濃縮的對象是顆粒間的空隙水，濃縮的目的是在於縮小污泥的體積，便於後續污泥處理，常用污泥濃縮池分為豎流濃縮池和輻流濃縮池2種。二沉池排出的剩餘污泥含水率高，污泥數量較大，需要進行濃縮處理；初沉污泥含水量較低，可以不採用濃縮處理。設計中一般採用濃縮池處理剩餘活性污泥。濃縮前污泥含水率99%，濃縮後污泥含水率97%。

13、溢流堰：

濃縮池溢流出水經過溢流堰進入出水槽，然後匯入出水管排出。出水槽流量q=0.0015m3/s，設出水槽寬b=0.15m，水深0.05m，則水流速為0.2m/s，溢流堰周長：

c=π(D-2b)

計算得到c=15.86m。

溢流堰採用單側90°三角形出水堰，三角堰頂寬0.16m，深0.08m，每格沉澱池有110個三角堰，三角堰流量q0為：

Q1=0.0015/110=0.0000136m3/s

h′=0.7q02/5

式中： q0——每個三角堰流量（m3/s）；

h′——三角堰堰水深（m）。

計算得到h′=0.0079m。

三角堰後自由跌落0.10m，則出水堰水頭損失為0.1079m

❸ 污水處理廠污泥脫水機房設計

污水處理廠污泥脫水機房設計具體內容是什麼，下面中達咨詢為大家解答。
1污泥處理概述
在城鎮污水處理過程中猛念隱會產生大量的污泥，污泥最終處置前必須進行處理，目的是降低有機質含量並減少水分，使最終處置的污泥便於運輸和處置。不同的污水處理工藝產生的污泥特性不同，主要有初沉池污泥、剩餘活性污泥、化學污泥及生物濾池的腐殖污泥。初沉池污泥含水率一般為98%~96%，取決於初沉池排泥的操作，有機質一般在55%~70%；剩餘污泥含水率一般為99.5%~99.2%，有機質一般在70%~85%；化學污泥是指混凝沉澱工藝（如化學除磷）中形成的污泥，其性質與採用的絮凝劑有關。
城鎮污水處理廠典型的污泥處理工藝流程為：污泥→污泥濃縮→污泥消化→污泥脫水→泥餅→污泥處置。
各污水處理廠根據污水處理工藝不同、實際條件不同，採用不同的污泥處理工藝。目前，採用活性污泥處理工藝的城鎮污水處理採用較多的污泥處理工藝是：污泥→污泥濃縮→污泥脫水→泥餅→污泥處置。
2污泥脫水機房設計概述
污泥脫水機房一般包括脫水間、泥庫、配電控制室等幾個功能區。
2.1脫水間
脫水間的布置主要取決於污泥脫水設備的選擇。脫水設備需根據污水處理工藝的要求、污泥脫水性質和當地的經濟、技術條件進行選擇。與脫水設備配套的設備有污泥進料泵、污泥切割機、泥餅輸送設備、加葯泵、絮凝劑制備系統等。
2.1.1脫水機
污泥脫水機種類較多，主要有壓濾機、離心機、疊螺機幾大類，其中壓濾機分有帶式壓濾機和板框式壓濾機兩種類型。幾種脫水機特點如下：
①離心脫水機。離心脫水機目前國內只有為數不多的幾個廠家可以生產小型離心脫水機，大型離心脫水機需進口，價格較高。
②帶式壓濾脫水機。帶式壓濾脫水機進入國內較早，國內有較多污水處理廠採用，且國內有較多生產企業。
③板框式壓濾脫水機。
④疊螺式脫水機。
2.1.2配套污泥輸送設備
如污泥經濃縮池濃縮後，出泥含水率一般為97%~98%，污泥流動性下降，因此污泥進料泵一般選用單螺桿泵。
從脫水機出來的泥餅含水率進一步下降，一般為70%~80%，流動性很差，常用的輸送設備主要有螺旋輸送機、皮帶輸送機和單螺桿泵等。
若採用離心脫水機，脫水機前須設污泥切割機；若採用壓濾式脫水機，可不設污泥切割機。
2.1.3絮凝劑投加
剩餘污泥在脫水前需加絮凝劑進行調理，以提高污泥的脫水效果。目前普遍採用的污泥絮凝劑為聚丙稀醯胺（簡寫PAM），其優點是投加量少，枝廳污泥量基本不變，調質效果較好。PAM分為陰離子型和陽離子型，污泥調質常用陽離子型，按離子密度的高低又分為弱、中、強陽離子型三種。採用絮凝劑的類型和投加量須通過試驗確定，一般投加量為0.25~5.0kg/t干固體泥。
2.2泥庫
由於脫水後污泥的出路和運輸易受條件限制，造成不能及時外運，因此考慮在污水處理廠內設暫時存放場所，通常靠著脫水間設泥庫。
3帶式脫水機房設計
某污水處理廠帶式脫水機房設計如下：採用污泥帶式濃縮脫水一體機，機房平面尺寸29.4×13.9m（包括泥庫）。在濃縮脫水一體機前設一座貯泥池，分兩格，按水力停留時間30min設計，平面尺寸L×B =6.75×3.5m，分2格，高蔽有效水深1.52m，池高3.3 m；池內設1台攪拌機。
3.1設計參數
剩餘污泥量：污泥乾重2800kg/d；含水率為99.2%，流量350m3/d；工作時間：16h/d，時流量22m3/h；脫水後污泥量：泥餅含水率≤80%，體積為14m3/d；絮凝劑投加量：採用聚丙烯醯胺，投加量3.0～4.0kg/T干固體。
3.2主要設備
設帶式污泥濃縮、脫水一體機2台，1用1備，單台規格為：帶寬1.5m，處理能力25m3/h，N=5.6kW。
配套輔助設備（1用1備）有：
污泥進料泵2台，單台流量25m3/h，出口壓力0.2MPa，N=5.5kW；泥餅輸送泵2台，單台輸送量1.5m3/h，出口壓力0.6MPa，N=2.2kW；絮凝劑制備系統2套，單套制備能力1000L/h，溶液濃度0.1%~0.3%；加葯泵2台，單台流量2m3/h，出口壓力0.2MPa，N=0.55kW；泥餅貯料倉2座，單座有效容積14 m3，直徑3.0 m；
3.3運行方式
污泥濃縮脫水機與剩餘污泥泵協調運行，污泥濃縮脫水間的其他設備與污泥濃縮脫水機配套運行。
4離心脫水機房設計
某污水處理廠剩餘污泥脫水前設污泥濃縮池濃縮，離心脫水機房設計如下：
4.1設計參數
剩餘污泥乾重：7800kg/d；污泥濃縮池出泥含水率98%，污泥體積為390m3／d；日工作時間：14h，時流量27.9m3/h；脫水後污泥量：泥餅含水率≤80%，體積為39m3/d；絮凝劑(聚丙烯醯胺)投加量：2～3.5kg/t干固體
4.2主要設備
選用離心脫水機2台，1用1備，單機脫水能力30m3/h，電機功率35+11kW。
配套輔助設備（1用1備）有：
污泥切割機：2台，單台流量30m3/h，電機功率3.0kW；
污泥進料泵：2台，單台流量30m3/h，電機功率5.5kW；
絮凝劑配製系統：2套，配製能力1000L/h，溶液濃度0.1％~0.3%；
加葯泵：2台，單台流量600L/h，電機功率0.55kW。
泥餅輸送泵：2台，單台流量3m3/h，電機功率4.0kW；
泥餅貯料倉：2台，單座有效容積25m3/h，直徑3.5m。
4.3運行方式
離心脫水機與污泥濃縮池協調運行，其他配套輔助設備與離心脫水機協調運行。
5結語
污泥脫水是污水處理廠污泥處理減量化的重要環節，以便於污泥外運和最終處置。污泥脫水機房設計關鍵在於脫水設備的選擇，需根據污水處理工藝的要求、污泥脫水性質和當地的經濟、技術條件進行選擇。污泥脫水機房設備較多，相應連接管道亦較多，在設計中需注意不同設備的處理能力相協調，及注意設備的平面布置和高程布置，使流程盡量流暢。
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❹ 　泥漿輸送設備

在非金屬礦產加工生產中，物料的濕法細磨、分級、壓濾脫水等許多地方都要用泥漿輸送設備。對於各種不同的用途，泥漿輸送設備有離心式和容積式兩種。前者如葉輪式泥漿泵、砂泵；後者如往復式隔膜泵、螺桿泵等。

一、離心式泥漿泵

（一）離心式泥漿泵的工作原理

離心式泥漿泵又名砂泵，其結構與離心式水泵相似，如圖6-7所示。

圖6-7離心式泥漿泵

1-聯軸器；2-主軸；3-軸承座；4-軸承；5-填料壓蓋；6-軸套；7-水封填料箱；8-平衡盤；9-後襯套；10-葉輪；11-前襯套；12-前殼體；13-後殼體；14-機座

在泥漿泵的殼體內有一個葉輪10，被安裝在直接與電動機軸相聯或為傳動裝置帶動的旋轉主軸上。葉輪上有數片均勻分布的形狀特殊的葉片，在葉片間形成了泥漿的通道。泵殼為螺旋形蝸殼。泥漿進口管安於殼體的軸心處，泥漿出口管裝在殼體的切線方向上。

當葉輪隨主軸高速旋轉時，殼體內泥漿受葉片的推動，跟隨旋轉，產生了很大的離心力，這種離心力所具有的壓強，即為葉輪處泥漿的動壓頭。當泥漿流到殼體出口處時，流道擴大流速降低，於是部分動壓頭轉化為靜壓頭，當此壓頭高於泵外系統的壓頭時，泥漿就被排出泵外。

隨著泵內泥漿的排出，葉輪中部逐漸降為負壓，於是機外的泥漿被吸入，砂泵就是這樣把泥漿不斷地吸入和排出，進行著輸送工作。

由離心泵的工作原理可見，泵的壓頭是隨著葉輪直徑和轉速的增加而增大的，但受到泵用材料強度、製造精度、耗用功率等方面的影響，離心泵葉輪直徑不宜過大，轉速不宜過高，因此，離心式泥漿泵的壓力不能很高，單級泵的壓力，一般不超過0.2MPa。

（二）主要結構部件和特點

1.葉輪

葉輪10是直接作用於泥漿的部件，要求它有足夠的強度和耐磨性。它選用耐磨材料製造，如灰口鑄鐵、高硅鑄鐵、鎳鉻鑄鐵、鑄鋼、鈦合金、天然橡膠和合成橡膠等。一般採用開式和半開式葉輪，為加強葉片的剛性和強度，也可採用閉式葉輪。葉輪內的流道寬大平滑，葉片短厚而片少（2～4片）。

在葉輪前後蓋板上還制有徑向或旋轉方向凸出的付葉片，用於防止固體顆粒進入軸封裝置。

在葉輪的後蓋板上應開4～6個小孔，使葉輪後方與吸入口處的壓力盡量一致，以達到平衡軸向力的目的。這種開平衡孔辦法簡單易行，但會引起泥漿迴流，泵送效率降低，同時仍有10%～25%的軸向力得不到平衡。採用安裝盤8的辦法，可進一步平衡軸向力。

2.殼體

離心式泥漿泵的殼體，內部曲線平滑，流道寬大，殼體內密封環（圖6-7中密封環已與前襯套整體製造）與葉輪進口處外緣的間隙較大。一般把殼體做成剖分式結構，即分成前殼體12和後殼體13，以便於清洗和處理阻塞事故。裝配時，殼體的中心線與葉輪旋轉中心線重合。在殼體內表面，還分別襯有前殼護板襯套11和後殼護板襯套9，這些橡膠質的護板襯套有較好的耐磨性，容易更換，對殼體起保護作用。

殼體內環形通道截面的變化較小，外形近似圓盤形，泵送的效率較低。

為了保證泥漿泵在整個使用期間不因部件的磨損而降低送漿效率，可裝設葉輪與殼體間隙的調整機構。

為了在泵的使用過程中及時清除堵塞物，應在殼體的適當位置開設檢修孔。在剖分式殼體上採用搖臂連接方式，有利於快速裝拆。

3.主軸與軸承

主軸使用碳素鋼等材料製成，有足夠剛性和強度。如在它的軸封部位上加裝耐磨材料製成的軸套，則可提高其使用壽命。主軸一端通過法蘭式撓性聯軸器1與電機轉軸相聯，主軸的另一端裝著葉輪10。整個主軸用軸承4安裝在泥漿泵的機座14上。

因為離心泵工作時有軸向力存在，所以安裝主軸的軸承應選用止推滾動軸承。如果軸向力不大或泵的功率較少，也可以選用徑向滾動軸承或巴氏合金襯里的滑動軸承。

4.軸封裝置

在旋轉主軸與固定殼體的交接處，必須有軸封裝置，它對泵的使用情況和泵送效率有很大的影響，多數採用簡單的壓蓋填料箱軸封裝置。帶水封環的填料箱結構效果較好。

填料箱安裝在殼體上，或與殼體整體製造。填料又稱盤根，是一種用浸透潤滑油脂的棉麻纖維或合成纖維製成的軟填料，或是在纖維中加入軟金屬的半金屬填料，或在纖維中混入石墨、石棉等製成填料。軸封的嚴密性用松緊填料壓蓋的方法來保證。壓蓋常用青銅等耐磨材料製成。在水封環中注入干凈的水，使填料箱得到經常的沖洗，這樣即使有固體顆粒進入填料箱，也會被及時排出，以延長填料壽命，避免主軸表面的磨損。

（三）離心式泥漿泵的使用

1.這種泵是依靠葉輪帶動泥漿旋轉，使其產生離心力來工作的，泥漿在離心力作用下所產生的壓力為

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式中ρ——泥漿密度（g/cm³）；

ω——泥漿旋轉角速度（rad）；

r——泥漿旋轉半徑（m）。

可見，離心力所產生的壓力與該流體的密度成正比。如果泥漿中含有較多空氣，那末泵送這種泥漿時所產生的壓力就很小，甚至難以送出去，這就是「氣縛」現象。所以在開泵以前，泵內和吸入管內必須充滿泥漿，排除空氣。也可將泵體置於受吸液面之下，讓泥漿自己流入泵內，免去了「灌泵」操作。

2.保證有良好的軸封，防止空氣漏入泵體，調緊填料壓蓋可加強軸封的嚴密性。但調得過緊，會因填料與主軸摩擦阻力急劇增大而使主軸無法轉動。

3.安裝吸入管時應盡量少用彎管和接頭，以免影響吸入高度，管道介面處要嚴密無縫，不能漏氣，可用肥皂水作泄漏試驗。吸入管上不能產生有留氣體的「氣袋」。

4.根據離心泵的特性曲線，泥漿輸送量可用出漿管道上的閥門進行調節。

5.離心式泥漿泵是一種高速轉動的機械，主軸可以與電機軸直聯，但須注意兩軸對中整個設備應在同一基礎，不與其它基礎相連，以免發生共振。

6.配管（吸入管，輸漿管）應有其它構件支撐，避免殼體荷載過重。

（四）主要性能

現在我國此類泵產品有PN型泥漿泵，用來輸送最大濃度按重量計不超過50%～60%濃度的泥漿或含砂漿；PS型砂泵，輸送含固體物質按重量計不超過65%的含砂量或污濁液體。它們的規格、性能見表6-7、表6-8，性能曲線見圖6-8、圖6-9。

二、往復隔膜式泥漿泵

往復隔膜泥漿泵簡稱隔膜泵。

普通結構的隔膜泵能輸出壓力為0.8～1.2MPa的流體，在非金屬礦產加工生產中常用隔膜泵為壓濾機供漿。一般泵送的壓力越高，過濾效率越高，榨取的泥料含水率越低。我國能製造輸送壓力為2MPa以上的隔膜泵。

（一）隔膜泵的結構

表6-7PN型泥漿泵規格性能（摘）

註：1、2、3、4為出口徑毫米數被25除所得整數值；P為雜質泵；N為泥漿泵。

表6-8PS型砂泵性能（摘）

註：

、4為出口徑毫米數被25除所得整數值；P為雜質泵；S為砂泵。

圖6-82PN型泥漿泵性能曲線圖

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按缸體數目不同，隔膜泵有單缸泵、雙缸泵和多缸泵。雙缸泵比單缸泵的生產能力大，輸漿的速度和壓力較均勻，因此，電機的負荷也較均勻。多缸泵的性能則更好，如相位差為120。的三缸泵，其瞬間最小流量約為平均流量的87%，瞬時最大流量為平均流量的106%。但多缸泵結構比較復雜，造價較高。目前使用最廣泛的是雙缸隔膜泵，它的結構如圖6-10所示。

雙缸泵實質上是由二個單缸泵組合的，把二個泵送系統對稱地安裝在機架兩側，共用電動機、機械傳動機構、進漿管道和出料管道。所以只要剖析其中一個泵送系統就可以了。

它的結構部件主要有機架、機械傳動系統、柱塞和柱塞缸、隔膜和隔膜室、閥門和閥門室、空氣室、壓力調節器等。

1.機架

它是安裝和支承機械傳動系統和泥漿輸送系統的構件，用鑄鐵或鑄鋼整體鑄造而成，在其裝配面上需經機械加工。也可用鋼板焊接而成或用裝配式結構。機架的形狀有立式喇叭狀（圖6-10）和立式四稜柱狀兩種。通過地腳螺絲安裝在混凝土基礎上，要求機架的製造在保證有足夠的剛性和強度前提下，減輕重量，節約材料，縮小外形尺寸。

圖6-10雙缸隔膜泵

1-曲柄；2-連桿；3-柱塞；4-壓蓋；5-填料；6-管道；7-柱塞缸；8-隔膜室；9-隔膜；10-進漿閥；11-閥門室；12-出漿閥；13-管道；14-空氣室；15-出漿管；16-電動機；17、18-螺栓；19-貯油筒；20-保險閥；21-輸油閥

2.機械傳動系統

隔膜泵的送液作用，首先是由於泵體上柱塞3往復運動而獲得。根據機械運動原理，柱塞在曲柄連桿機構帶動下作往復運動時，往復的頻率，或者說曲柄軸的轉速是受到一定限制的。為不使這種往復運動產生過大的慣性沖擊力，在負荷較大的情況下，通常要求曲柄軸的轉速小於60r/min。所以隔膜泵的傳動系統，在傳遞動力的同時還必須有一定的減速比。

隔膜泵上的機械傳動系統有減速器傳動和皮帶傳動兩種形式。圖6-10所示為減速器傳動。電動機與減速器都安裝在泵體的機架上。電動機16的主軸與減速器輸入軸相聯。減速器的輸出軸上安裝著曲柄1，當曲柄旋轉時，連桿2和柱塞3作上下往復運動。這種形式使整個設備結構緊湊，外形美觀；皮帶傳動機構，是電動機經二級皮帶輪傳動使曲柄旋轉的機構，撓性皮帶對設備有一定的保險作用，直徑與重量較大的皮帶輪有飛輪作用，使電機負荷比較均勻，且具有加工比較容易等優點。其缺點是設備笨重，外形尺寸和佔地面積較大。

3.柱塞和柱塞缸

圓柱形的柱塞3是一條鋼柱（鑄鐵空心件），它可以在柱塞缸7內作上下往復運動，柱塞與柱塞缸的接觸表面，按配合要求作了很好的精加工。為加強它們之間配合緊密度，在柱塞缸的上部安裝有壓蓋填料箱式密封裝置，調節緊固螺柱，可使壓蓋4壓緊填料5，增加缸內密封性。柱塞缸下部稍有擴大，內貯液壓油，一側有孔徑管道6與壓力調節器的貯油筒19底部相通，另一側有孔與隔膜室8的右半室相通。

4.隔膜和隔膜室

隔膜室8中的隔膜9是這種往復式泥漿泵的特有部件。隔膜通常是一塊厚10～25mm的圓形橡皮。有很好的強度和柔軟性，耐熱、耐油。選用Ⅰ-1組低硬度耐油橡膠比較適宜，它的拉斷力不小於8MPa，拉斷伸長率不小於350%，拉斷永久變形不大於30%。隔膜把隔膜室分成左右兩室，右室徑孔板通柱塞缸，左室徑孔板通閥門室11。所以，隔膜把機械活動部分與泥漿輸送部分隔離開來，使隔膜泵具有耐磨、使用壽命長、容易清洗、不易堵塞等優點。

5.閥門和閥門室

在閥門室11中有進漿閥10和出漿閥12。進漿閥下方與進漿管道相連；出漿閥上方與出漿管道13及空氣室14相連，對閥門的要求是：①閥的流通面積較大，對液流的阻力較小；②閥的閉啟靈活自如。關閉時，閥體與閥座之間的接觸嚴密無泄漏，開啟時，閥體離閥座的距離適當，容易復位；③閥體本身重量恰當，當依靠其自重落在閥座上時，沖擊力小。同時，不會輕易離位，閥門閉合良好；④閥的強度、剛性耐磨性好，在承受相當大壓力時，不會變形和破壞。在受泥漿多次沖擊後，仍能保持原形；⑤進漿閥和出漿閥可以互換。

目前常用的有球形閥和平板閥兩種，它們都是單向閥。依靠液壓向上頂開，依靠自重落下復位。有些泵在閥座上方的閥門室里，裝有擋蓋，用以限制閥體離座的距離。為檢修、安裝、清洗的方便，閥門室上開有檢修孔，平時用蓋板封閉著。

6.空氣室

空氣室是一個圓球形（或圓柱形等）的中空殼體，內部充填著一定壓力（一般為大氣壓）的空氣。空氣室底部與閥門室和出漿管相通，空氣室頂部裝有指示輸漿壓力的壓力表。

由於柱塞在整個沖程中的往復運動是變速運動，所以隔膜泵送漿的瞬時壓力與流量會隨著時間有相應的起伏變化。這種不均勻的脈動輸液情況，說明液體在通過泵體和配管時有加速度存在。由加速度所產生的阻抗，會增加泵用電機的消耗功率，並引起液流沖擊，加劇管道磨損，縮短設備使用壽命，還使泵體和配管產生振動，發生噪音。為了緩和這種脈動情況，採取了一些措施，如將單缸泵改為雙缸泵或多缸泵，安裝彈簧式緩沖裝置等，設置空氣室則是一種最簡單而有效的辦法。

在泵的排出沖程、出漿管道中壓力增大時，封閉在空氣室中的空氣被壓縮，吸收部分壓力能，貯存部分液體，使管道內的壓力和流量不會上升得太高；在管道中壓力逐步降低時，被壓縮的氣體膨脹，釋放出壓力能。貯存的液體補充到管道的液流中，使出漿管道內的壓力和流量不會迅速減少。所以，空氣室好似電路中的濾波器一樣，對管道中的液流起到了緩沖脈動作用。

由於泵的脈動輸液情況，使壓力表指針時常擺動較大，影響壓力表使用壽命。為了保護壓力表，可安裝壓力表開關，只在讀示壓力時才將開關打開。壓力表與空氣室的連接管最好選用螺旋管，以免操作不慎時泥漿直接噴入表中，影響精度。

7.壓力調節器

壓力調節器由貯油筒19（圖6-10）、保險閥20和輸油閥21等組成。貯油筒內裝滿與柱塞缸中同樣的液壓油，它的底部經管道6與柱塞缸7相通。保險閥20被壓力彈簧壓在閥座上，壓力大小可由螺旋18調節。輸油閥被拉力彈簧拉緊在閥座上，拉力大小由螺旋17調節。

隔膜泵的壓力調節過程是這樣進行的：當柱塞3向上運動時，柱塞缸內壓力降低，形成負壓，在外界大氣壓與缸內壓力差值大到足以克服拉力彈簧的拉力時，輸油閥21便向下打開，貯油筒內的油液經管道6流入柱塞缸，於是缸內壓力不再下降；當柱塞3向下運動時，缸內壓力增加，形成正壓，當正壓值大到足以克服壓力彈簧的壓力時，保險閥20便被頂開，缸中的油液經管道6排向貯油筒，柱塞缸內壓力不再增加。而柱塞缸內的壓力是通過隔膜傳遞給閥門室中泥漿的，缸內壓力大小反映了隔膜泵輸液壓力的大小。所以，只要調節壓力彈簧的壓力，就可控制泵送泥漿的壓力。

由上述情況可見，壓力調節器既有調壓、保險作用，又有輸油、補油作用。

拉力彈簧的正常拉力值按下述步驟調節：

先讓柱塞處於沖程的中間位置，在柱塞缸及與缸相通的隔膜室右半部、管道和貯油筒中充滿油液，關閉保險閥和輸油閥。然後開動電機使柱塞向上運動，並調節輸油閥上拉力彈簧的拉力，使柱塞向上運動到極限位置時，輸油閥正好仍未打開。這樣在以後運轉中，若因泄漏等情況造成缸內油量減少而出現更大負壓時，輸油閥就會打開，向缸中補油，避免缸內壓力過低，使隔膜向油缸一側過分的彎曲變形。

壓力彈簧的正常壓力應以隔膜泵輸液的額定最高壓力為標准，或以輸液系統所需最高壓力為標准進行調節。

隔膜泵的實際輸液壓力是隨負載的阻力而變化的，負載（例如壓濾機）的阻力越大，它的輸液壓力也越大。在理論上，可以提供無限大的壓力，可是實際上要受隔膜材料、泵體結構和泵用功率等多種因素的限制。所以，應把壓力彈簧的壓力調節到柱塞排液沖程時出漿管道壓力（有壓力表顯示）達到規定數值時，柱塞缸內的液壓油正好沖開保險閥、排向貯油筒。這樣就可防止泵體因出現壓力過高而損壞的情況，同時也保證輸送的泥漿能達到一定的壓力要求。

（二）隔膜泵工作原理

電動機經過機械傳動曲柄連桿機構，使柱塞上下往復運動。在柱塞上升時，柱塞缸容積增大，產生部分真空，缸內壓力下降，當缸內壓力降低至小於閥門室11中的壓力時，隔膜9向柱塞缸一側彎曲變形，這時，閥門室容積逐漸增大，室內壓力也隨之降低，當出現較大負值時，泥漿在外界大氣壓作用下經過進漿管道，沖開進漿閥10，進入閥門室。當柱塞下壓時，缸內容積減少，壓力漸增，並通過油液傳遞給隔膜，當缸內壓力大於閥門室中壓力時，隔膜向閥門室一側彎曲變形，充滿在閥門室里的泥漿受到隔膜的推力，壓住了單向進漿閥10，當推力大於出漿管道中壓力時，泥漿沖開單向出漿閥12，進入輸漿管道，排到其它系統去。

只要柱塞不斷地上下往復運動，就使泥漿被隔膜泵不停地吸入和輸出。

三、隔膜泵的設計計算

（一）生產能力

隔膜泵的生產能力是指泵送液體或泥漿的流量，可按下式計算：

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式中m——泵缸數目；

Q——單位時間的體積流量（m³/h）；

A——柱塞斷面積（m²），

；

d——柱塞直徑（m）；

s——柱塞沖程（m）；等於曲柄長度的一倍；

n——曲柄軸回轉速度（r/min）；

η_r——隔膜泵容積系數，η_r＝0.65～0.85。

隔膜泵容積系數的意義是實際排出量與理論排出量的比值。產生（1-η_r）的原因是：①因進漿閥沒有完全關閉嚴密而引起的常時泄漏；②因出漿閥沒有完全關閉嚴密而引起的常時泄漏；③由於進漿閥關閉的遲後，在柱塞排液沖程時，閥門室中的泥漿向進漿管倒流；④由於出漿閥關閉的遲後，在柱塞吸液沖程時，出漿管道中泥漿向閥門室倒流；⑤由於液體（或泥漿）的壓縮性而使排液量減少，當用氣流攪拌的泥漿被泵送時，由於泥漿中含有較多的空氣，這種情況就較為嚴重；⑥管道及泵體連接處密封不良，造成液體向外部泄漏或空氣向泵送系統侵入；⑦隔膜泵的設計、製造質量較差。

（二）功率

隔膜泵的功率主要消耗在泵送泥漿方面，其次消耗在機械傳動的摩擦方面，可按下式計算：

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式中N——功率消耗（kW）；

Q——生產能力（m³/h）；

p——輸漿壓力（MPa）；

η——機械傳動總效率，η＝0.65～0.8。

配用電機的功率較式（6-3）的計算值大20%～30%，再按標准選型。

（三）空氣室的容積和壁厚

一般來說，空氣室容積大一些，緩沖作用就強一些。但過大了，使設備體型龐大，而且也是不必要的。空氣室適宜容積可按下式確定：

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式中V——空氣室容積（m³）；

i——隔膜泵排量變化率，其意義是瞬時最大排量與平均排量的差值和平均排量的比值，單缸為0.55；雙缸為0.11；三缸為0.012；

A—柱塞的橫斷面積（m²）；

s——柱塞沖程（m）；

k——許用脈動變化率，其意義是脈動壓力振幅與泵的輸液平均壓力之比。隨工作性質的要求選取。一般取k＝0.01～0.05。如對壓濾機供漿時，對脈動要求不高，可取k＝0.05。

空氣室的壁厚可根據薄壁容器強度公式計算：

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式中δ——空氣室壁厚（mm）；

p——空氣室承受的最高壓力，按隔膜泵額定最高壓力確定（MPa）；

D——空氣室內徑，按空氣室適宜容積確定（mm）；

σ——製造空氣室材料的許用應力，

，σ_b為材料的抗拉強度極限（MPa）；n為安全系數，取n＝5；

C——考慮泥漿對空氣室內壁的磨損、腐蝕等因素的放大尺寸，取C＝2～6mm。

當用鑄造法製造時，要求壁厚δ＞6mm。

（四）曲柄連桿機構的設計

隔膜泵柱塞的往復運動，通常由電機經減速機構和曲柄連桿機構的傳動來實現。

曲柄連桿機構的設計按下述步驟進行：

1.根據所選用電機型號和減速傳動的速比，確定曲柄軸的轉速n，並要求n＜60r/min。

2.根據隔膜泵的缸數m、柱塞直徑d和所需的生產能力Q，確定曲柄長度a（m）。

3.確定連桿長度b。

四、隔膜泵的使用

1.開機前先要檢查各運動部件是否有故障，潤滑情況是否良好，泵體與配管連接處是否有漏氣現象。

2.在柱塞缸和貯油筒中應加滿液壓油。按輸漿壓力要求和正確的方法調節好壓力調節器中彈簧的彈力。

3.檢查閥門情況，並把泥漿灌入閥門室，以利及時送漿。

4.若在出漿管道上裝有截止閥，在開機前必須將它打開。為避免產生操作不慎而造成的問題，可在出漿管道上安裝安全閥。當管內壓力過高時，安全閥自動打開，管內壓力不再上升。

5.隔膜泵是一種往復泵，當柱塞往復次數n、沖程s一定時，泵的流量Q就一定。要想改變Q，就應改變n或s，在實際使用時要做到這一點會使泵的結構復雜化。所以，通常調節流量的方法是在出漿管道上安裝旁路支管。切忌用出漿管道閥門來調節，否則將造成事故。

6.隔膜泵具有自吸能力，為了防止因泵停止工作時，進漿管內的泥漿自行沉降而發生堵住進漿管底閥，造成第二次起動困難的情況，允許不裝底閥。

五、隔膜泵與砂泵的比較

隔膜泵與砂泵的比較如表6-9所列。

表6-9隔膜泵與砂泵的比較

隔膜泵的技術性能列於表6-10。

表6-10國產隔膜泵規格和技術性能

六、螺桿泵

螺桿泵又名莫諾泵，適用於輸送泥漿懸浮液。按螺桿數不同，有單桿、雙桿、三桿等多種結構形式。圖6-11為單桿螺桿泵的結構。

螺桿泵的主要結構部件是帶有雙頭螺紋內腔的定子1和帶有單頭螺紋表面的轉子2。定子的螺距為轉子螺距的1/2。

在由耐磨橡膠製成的定子內表面與轉子外面之間形成了彎曲的孔腔7。當轉子轉動時，孔腔的形狀不斷地變化，使泥漿由進漿口A吸入，在轉子擠壓下，從出漿口B輸出。

圖6-11螺桿泵結構圖

1-定子；2-轉子；3-機體；4-銷子；5-連接桿；6-空心轉軸；7-孔腔

泵的空心轉軸6與電動機直接相連。軸孔中間有一根連接桿5。連接桿的一端以活動鉸鏈結構連接在轉軸上，另一端用銷子4和活動鉸鏈結構與轉子2的一端相接。當電機帶動空心轉軸旋轉時，通過連接桿的傳動，使轉子2旋轉。轉速為1500～3000r/min。

這種泵的結構輕巧，外形小，送漿平穩，適應性強，可以與壓濾機、噴霧乾燥器、注漿成型生產線等配套使用，效果良好。按泵規格型號不同，單桿泵的生產能力為10～500L/min；輸漿壓力為0.14～1MPa，螺桿愈長，壓力愈高。

國產單桿螺桿泵技術性能列於表6-11。

表6-11部分螺桿泵技術性能

❺ 帶式輸送機傳動裝置如何設計

【傳動方案擬定】

1. 工作條件：使用年限10年，每年按300天計算，兩班制工作，載荷回平穩。

2. 原始數據：滾答筒圓周力F=1.7KN；帶速V=1.4m/s；
   

3. 滾筒直徑D=220mm。
   

【電動機的選擇】

1. 電動機類型和結構型式的選擇：按已知的工作要求和 條件，選用 Y系列三相非同步電動機。

2. 確定電動機的功率：
   傳動裝置的總效率：
   η總=η帶×η2軸承×η齒輪×η聯軸器×η滾筒
   =0.96×0.992×0.97×0.99×0.95
   =0.86
   電機所需的工作功率：
   Pd=FV/1000η總
   =1700×1.4/1000×0.86
   =2.76KW

3. 確定電動機轉速：
   滾筒軸的工作轉速：
   Nw=60×1000V/πD
   =60×1000×1.4/π×220
   =121.5r/min