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水面垃圾自动打捞船的设计.doc

发布时间：2022-06-16 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：3.39M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    摘 要
    Abstract
    一 前言
    1.1毕业设计的选题背景
    图1-4 大型机械打捞水面垃圾
    1.2毕业设计国内外研究现状及特点分析
    1.3本课题的研究目的及意义
    二 方案构思和拟定
    三 船体的设计
    3.1船体的结构设计
    图 3-2 顶棚
    3.2船体材料的选择
    3.2.1船体材料的介绍
    3.2.2船体材料的确定及相关参数
    3.3船体重要尺寸
    3.4.1船体质量的计算
    3.4.2重排水量的计算
    3.4.3最大吃水深度的计算
    四 动力装置的设计
    4.1蓄电池的选择
    4.2电动机的选择
    4.3船舶推进器的选择
    五 传输装置的设计
    5.1 传输装置的总体设计
    5.2传输装置链传动的设计
    5.2.1链条的选择和计算
    5.2.2链轮相关尺寸的计算
    大小链轮的齿宽，倒角宽，齿侧凸缘圆角半径，倒角半径相等。即：
    5.3叶轮装置链传动的设计
    5.3.1链条的选择和计算
    5.3.2链轮相关尺寸的计算
    5.4轴的设计
    5.5 叶轮的设计
    六 垃圾存储装置的设计
    七 其它零部件的设计
    7.1滚动轴承的选择
    7.2轴承座的选择
    7.3标准件的选择
    结束语
    致谢
    参考文献
    附录 水面垃圾自动打捞船总装配图
    摘 要 水面垃圾自动打捞船针对水面环境污染的问题，主要致力于中小型湖泊河流等水域的 固体垃圾清理，如塑料袋、饮料瓶，树枝树叶以及其它易清理的水面垃圾。实现水面垃圾 清理的机械化与自动化，整个打捞过程无需人工参与，安全性非常好，效率大约是人工打 捞的几百倍，水面越大、风浪越大效果越显著。 本文主要对水面垃圾自动打捞船进行了船体结构、动力装置、打捞及传输装置、垃圾 存储装置以及其他零部件的设计、计算及校核等。分析了水面垃圾自动打捞船需要实现的 功能要求，在实际环境背景下，研究了水面垃圾自动打捞船的系统构成及功能、各零部件 的的设计方法以及系统的实现方式。 此设计除了动力装置与其他船类大体相似，实现打捞和传输的装置以及垃圾存储装置 都有一定的创新性设计。采用链齿轮与链条的传动带动传输带的形式，以及船体前方挡板 引导装置和叶轮的设计都使得水面垃圾的收集更加有效率。此外，垃圾存储装置采用的是 三个可替换式的存储箱，其底部设计为多孔式，使得水面垃圾的收集更加方便，可执行性 有所加强。 本文还附有部分水面垃圾收集船的结构图，装配图，零件图，以便详细的说明设计过 程。 关键字： 水面垃圾 自动打捞船 环境保护 结构设计 I
    Abstract An autonomous ship for cleaning the garbage floating on a lake is designed for the water pollution problems,mainly to solid waste on small and medium sized lakes , rivers and other waters,such as plastic bags,bottles,leaves,twigs,and other surface trash which is easy to clean. To achieve clean the water garbage mechanized and automatically , the entire salvage process without human intervention , security is very good , efficiency is about hundreds of times than artificial salvage. The greater the surface and more significant storms, the greater the effect is. This essay focuses on the design,computing and checking of hull structure , power plant, salvage and transport equipment,garbage storage devices and other components of the an autonomous ship . In the case of the understanding of the results of the design required to achieve the functional requirements, as well as the actual environmental background to study the design of the structure and function of the water garbage sweeper system . This power plant design in addition to the other boat classes are generally similar . And garbage storage devices, the device to achieve salvage and transport have some innovative designs.Form of the sprockets and the chain transmission is driven by a transmission belt,and the hull in front of the baffle means and the guide surface of the impeller are designed so that garbage collection more efficient.In addition, garbage storage device uses three replaceable storage tank , the bottom is designed to porous surface garbage collection more convenient, enforceability has been strengthened . This article is also append the structure and assembly drawings , parts diagram of the autonomous ship for cleaning the garbage floating on a lake for a detailed description of the design process. Keywords: The water waste;Automatic cleaning ship;environmental protection; Structural Design II
    目 录 摘 要 ....................................................... I Abstract .................................................... II 一 前言 ..................................................... 1 1.1 毕业设计的选题背景 ........................................ 1 1.2 毕业设计国内外研究现状及特点分析 .......................... 2 1.3 本课题的研究目的及意义 .................................... 3 二 方案构思和拟定 ........................................... 5 三 船体的设计 ............................................... 6 3.1 船体的结构设计 ............................................ 6 3.2 船体材料的选择 ............................................ 8 3.2.1 船体材料的介绍 ....................................... 8 3.2.2 船体材料的确定及相关参数 ............................. 9 3.3 船体重要尺寸 .............................................. 9 3.4.1 船体质量的计算 ...................................... 10 3.4.2 重排水量的计算 ...................................... 10 3.4.3 最大吃水深度的计算 .................................. 11 四 动力装置的设计 .......................................... 12 4.1 蓄电池的选择 ............................................. 12 4.2 电动机的选择 ............................................. 13 4.3 船舶推进器的选择 ......................................... 16 五 传输装置的设计 .......................................... 19 III
    5.1 传输装置的总体设计 .......................................19 5.2 传输装置链传动的设计 ..................................... 21 5.2.1 链条的选择和计算 .................................... 21 5.2.2 链轮相关尺寸的计算 .................................. 24 5.3 叶轮装置链传动的设计 ..................................... 26 5.3.1 链条的选择和计算 .................................... 26 5.3.2 链轮相关尺寸的计算 .................................. 27 5.4 轴的设计 ................................................. 29 5.5 叶轮的设计 .............................................. 31 六 垃圾存储装置的设计 ....................................... 32 七 其它零部件的设计 ........................................ 33 7.1 滚动轴承的选择 ........................................... 33 7.2 轴承座的选择 ............................................. 34 7.3 标准件的选择 ............................................. 34 结束语 ...................................................... 36 致谢 ........................................................ 37 参考文献 .................................................... 38 附录 水面垃圾自动打捞船总装配图 ............................. 39 III
    一 前言 1.1 毕业设计的选题背景 随着社会经济的飞速发展，人们的生活都有了质的飞跃，特别是工业革命以来，由于 人们过于重视工业和经济的发展，往往忽视了对环境的保护，这就使得近几年来世界水资 源质量不断下降，水环境持续恶化，由于污染所导致的缺水和事故不断发生，不仅使工厂 停产、农业减产甚至绝收，而且造成了不良的社会影响和较大的经济损失，严重地威胁了 社会的可持续发展，威胁了人类的生存。随着十八大社会主义生态文明建设的提出，水环 境的污染问题越来越受到人们的关注。海洋、河流、湖泊以及水上游乐场里的漂浮垃圾的 污染已经逐步影响到市民的饮水、环境卫生及市容市貌，如图 1-1、图 1-2 所示。 图 1-1 城市河道污染 图 1-2 运输河道污染 为解决水面垃圾收集的问题，目前很多地区还是采用利用人工打捞的方式为主，如图 1-3 所示。但这种人工打捞水面垃圾的作业方式劳动强度较大、工作环境恶劣，效率也十 分低下。 此外，目前市场上也出现了一些机械智能化的水面垃圾收集设备。由于水域不同、垃 圾种类不同及回收量的不同，形成了各种类型的水面垃圾收集船，如图 1-4 所示。例如 ZS-800 型水面清漂船、16.5 米水面垃圾收集船等等。但现在市场上的水面垃圾收集船大都 是大型船舶机械，主要用于大范围大面积水域垃圾的收集，其结构复杂，体积庞大，价格 昂贵，而且需要专业人士操作，从而不能被广泛地应用于城市河道和风景区水域的垃圾收 集作业。 1
    图 1-3 人工打捞水面垃圾 图 1-4 大型机械打捞水面垃圾 1.2 毕业设计国内外研究现状及特点分析 水面垃圾自动打捞船针对水面环境污染的问题，致力于中小型湖泊河流等水域的固体 垃圾清理，如塑料袋、饮料瓶，树枝树叶以及其它易清理的水面垃圾。它将水上漂浮的垃 圾（主要是树枝、农作物秸秆、白色塑料、生活垃圾和水生植物、少量动物尸体等）从水 面打捞后，直接装运或者经压缩后装运到垃圾处理厂进行处理。 关于水面垃圾自动打捞船，目前国外已有成熟的商品和深厚的研究基础。 韩国海洋水产部在 2000 年投资 23.5 亿韩元，委托南韩海洋研究院开发一种能在浅滩 和港口进行垃圾清除作业的垃圾打捞船。目前，这种海上垃圾打捞船已经建造完成，并通 过了性能测试。这艘命名为“海洋清扫号”的船，长 30m，宽 10m,高 2.3m，可只在水深只 2
    有 2 米的浅滩和港口清除漂浮垃圾。船上装有臂长达 20 米的“多关节”抓铲，可打捞水 深为 15 米的滩底沉积垃圾。船上的钩状收集机可用于搜集水中的渔网和渔具。船舱还可 以容纳 40 吨垃圾，这些垃圾可被船载的宽体切割机切割分解。 加拿大的 PELICAN 公司研制的 A 系列 1010 型清扫船采用单体船型，具有清扫水面垃 圾、油污水处理、曝气、消防 4 方面功能。主要的作业机具包括翻斗、垃圾箱、油水分离 设备、油箱、喷气曝气装置、消防水枪。 美国联合国际船舶公司（UMI）研制的系列清扫船采用双体船型，配两套 Z 型推进装 置，主要功能是清理水面垃圾。主要作业机具包括导流门、船首传送带、垃圾箱、船尾传 送带。船尾传送带用于将垃圾输送至岸上。 近年来，国内也渐渐自主研发了具有较高效率的水面垃圾自动打捞船。 由天津新港船厂建造的水上清扫船“方通号”于 2001 年底在天津海河下水。该船具 有高效、节能、环保等特点，以电为动力，进行电动全回转推进，不但对水体没有污染而 且行动十分灵活。在接近垃圾后，船上的精密液压喷水自动回转臂、垃圾收集筐升降机动 装置等设备一同作业，将水面垃圾打扫一尽。该船实现了自动清扫、收集、储存水面垃圾， 而且液压喷水自动回转臂还可以冲刷堤坡垃圾，浇灌河岸绿地。 上海市废弃物处置公司研制的水面漂浮物打捞船，以实现导流、打捞、压缩、储存、 转运连续作业为目的，采用双体船型, 打捞装置采用传送带形式,克服了以往人工打捞及 抓斗间隙打捞的缺点，打捞速度快，劳动强度低，且可以实现较长时间的连续作业，减少 了运转过程的损耗。独立作业能力强，单船作业便可完成从打捞到转运的全部工作。从打 捞到转运全部实现机械化作业，大大提高了工作效率，并减轻了工人的劳动强度。适用于 各种复杂水域环境作业。特别适合大面积水生植物污染治理,作业装置主要由喷水导流、 固液分离器、螺杆压榨机组成的拦截打捞装置具有作业效率高、作业适应性强。采用机械 式固液分离装置打捞水葫芦大大地减轻了工人的劳动强度。 1.3 本课题的研究目的及意义 随着社会经济的飞速发展，人们的生活都有了质的飞跃，特别是工业革命以来，由于 人们过于重视工业和经济的发展，往往忽视了对环境的保护，这就使得近几年来世界环境 日益恶劣，带来了各种各样的环境问题，海洋、湖泊、河流中随处可见的垃圾污染。各种 废物会通过不同的渠道进人海洋、江河、湖泊，导致水面的漂浮物越来越多。由于潮起潮 落的原因，江河水面的弃置物或水草也会流人其它的水面、港湾。它们的集结造成水面污 染，影响市容卫生，甚至阻碍航道。如今，水环境保护也越来越受到人们的关注。水面漂 浮垃圾的污染已经逐步威胁到市民的饮水、环境卫生及市容，因此，机械化清理水面垃圾 已成为重要的水环境保护措施。 水面垃圾自动打捞船针对水面环境污染的问题，致力于中小型湖泊河流等水域的固体 3
    垃圾清理，如塑料袋、饮料瓶，树枝树叶以及其它易清理的水面垃圾。它自动将水上漂浮 的垃圾（主要是树枝、农作物秸秆、白色塑料、生活垃圾和水生植物、少量动物尸体等） 从水面打捞后，直接装运或者经压缩后装运到垃圾处理厂进行处理。水面垃圾自动打捞船 一般由单船体或双船体、收集装置、存储装置等组成。收集装置主要有传送带、翻斗以及 造流收集等几种形式，其作用是把前方的漂浮垃圾引导过来, 收集后提升在专用的垃圾存 储箱内。水面垃圾自动打捞船采用成熟的技术、简单的结构和巧妙的方法，可以自动地把 其快速行进所到之处的水面漂浮物和半漂浮物打捞到船上，整个打捞过程无需人工参与， 安全性非常好，效率是人工打捞的几百倍。 本次课题最主要的目的和意义还是在于对相关水域的环境的治理与维护，水面环境的 改善对于水质，为社会主义生态文明建设，实现美丽的中国梦做出贡献。 4
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