鱼类可动空气增氧及投饲装置设计
目录
1 引言 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 课题简介 1
1.3 总体方案的设计 2
2 载体的设计 2
2.1 载体尺寸的选择 2
2.2 载体各参数的计算 2
2.3 载体校核 3
3 柴油机及气缸的选择 3
3.1 柴油机的选择 3
3.2 气缸的选择 3
4 空气压缩系统的设计 4
4.1 设计思路 4
4.2 曲柄连杆机构的设计 5
5 水下增氧气罐的设计 9
5.1 水下增氧气罐简介 9
5.2 主要设计参数的确定 9
5.3 罐体结构设计 9
5.4 气动部件的选择 10
5.5 罐体的固定 12
6 载体运动阻力及大储罐的计算 12
6.1 阻力计算 12
6.2 动力管的选择 13
6.3 大储气罐的设计 13
7 气动控制系统的设计 15
7.1 投饲装置与大储气罐的连接 16
7.2 两个水下增氧气罐与大储气罐的连接 17
7.3 大储气罐与驱动载体管路的连接 18
8 载体装置布局 18
结论 21
致谢 22
参考文献 23
1 引言
1.1 课题研究背景
1.1 课题研究背景
随着鱼塘养殖技术的不断发展，鱼塘养殖规模也在不断扩大，随之而来的是对各种养殖设备的依赖也越来越强。其中增氧机 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
与投饲机的使用最为广泛。
增氧机的主要功能是增多水里的氧气含量以保证水中的鱼类不会缺氧，同时也能遏止水里厌氧菌的生长，避免池水变质威迫鱼类生存环境。它是由电动机或者柴油机等能源驱动工作部件，从而让空气中的氧飞快的移动到养殖水体中的设备。增氧机的类型很多，有叶轮式、水车式等，它们的特征和工作方式都不一样，增氧效果差别也比较大，适用的范围也不一样。
水车式增氧机是由电动机、减速箱、机架、浮筒、叶轮等五个部分构成。其以电动机为动力，从而由减速器减速来带动叶轮转动。工作时，叶轮上的部分叶片或全部叶片浸没在水中。转动过程当中，当叶片刚刚进入水里时，桨叶击打水面从而激起水花，而且也把空气压入水中，同时能够产生强劲的作用力，一方面可以把上层的水压入池底，另一方面可以将水推向后流动。其优点是使水域处于流动的状态，从而让得水体处于水平状态，并且在垂直的方向上溶氧均匀。叶轮式增氧机重要的部分是由电动机、减速箱、水面叶轮及浮球构成的，它选用的是机械方法来增氧的，经过电动机来使水面叶轮转动，从而搅动水面、搅拌气膜和液膜，增加气、液的接触面积，以增大氧在水中的浓度梯度，从而提高空气中的氧向水中转移扩散的速度。它的长处是具备搅水、曝气的功效，增进浮游植物的滋生，进一步增大池塘初级的生产力。
然而它们却有一个共同的缺点，那就是它们只能进行定点增氧，不能移动。为了满足增氧要求，现在一般都是定点配置足量的增氧机，使得养殖成本提高。
1.2 课题简介
为了给鱼类喂饲料，投饲机的应用也越来越广泛。它是一种能够向鱼类定点投饲、定量投喂粒状等饲料的机械。这个装置选用的是气动的原理，经过管道远距离运送饲料，再由气动电机将饲料从料箱中吸入到抛料盘，再由料盘把饲料抛向鱼塘中，而能够完成360度抛撒饲料。它的缺点也是只能定点进行投饲，使饲料不能均匀分布，造成饲料不能充分利用，投饲效果不佳。
1.2 课题简介
为了尽量克服现有增氧机与投饲机的不足，本课题拟设计一种新型增氧设备，集增氧、饲料投放于一体，并且该增氧设备可实现在水面上运动。其增氧方式为利用压缩空气向水体强行增氧，饲料投放是利用压缩空气将饲料吹撒入水。该新型增氧设备的具体设计方案为柴油机输出轴带动曲柄连杆机构运动，曲柄连杆机构推动活塞使其往复运动实现产气。之后将产得的压缩空气储于储气罐中，一条通路通入水下实现增氧，一条与投饲装置相连，进行投饲，一条与控制载体运动的管路相连，实现载体不同方向的运动。
1.3 总体方案设计
1.3 总体方案的设计
首先根据对设计载体体型的大概估算，对载体上的柴油机进行选型，再根据对用气量的估算，来进行对气缸的选型。然后是对水下的增氧罐的设计，合理选择材料并控制其容积，采取合适方法将其固定并与载体中的储气罐相连。再者是气动控制系统的设计，使得罐子中的压缩空气能够与各管路接通，并能实现有效控制。最后根据所选出的设备确定载体的大小，并且对载体的材料进行合理的选择。
2 载体的设计
2.1 载体尺寸的选择
2.1 载体尺寸的选择
所谓载体，即漂浮于水面上的工作台。它里面能够载人，使人可以在其中操作控制，也能够布置机械设备。本载体中需载人，放置增氧设备、投饲设备、压缩空气设备、燃油、饲料等，还需要布置管路 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
。为了使空间足够，选择长度2.4m，宽度2 m，厚8 mm的底板。载体高度为0.6m，载体材料为Q235B。最大吃水深度为0.4m。Q235B的密度为7800kg/m3。
2.2 载体各参数的计算
2.2 载体各参数的计算
最大允许排水体积 m3。
S1:载体底板面积，H:最大吃水深度
S2:最大吃水时与水平面平齐的截面面积
所以载体与其承载的最大总重 M=2.3 1000=2300kg。
计算得所用钢材的总体积 V2=0.085m3。
钢材总质量 M1=0.085 7800=660kg。
所以可得最大载重 M2=M-M1=2300-660=1640kg。
2.3 载体校核
2.3 载体校核
本载体里需容纳人、柴油机、产气装置、储气罐、投饲装置、饲料、燃油等。普通人的质量约为100kg，柴油机50kg，大储气罐的质量约为150kg，燃油50kg，每次投饲量约为400kg，其他各种零件总计为100kg，投饲机50kg。因此，总载重M3=100+50+150+50+400+100+50=900kg
3 柴油机及气缸的选择
3.1 柴油机的选择
3.1 柴油机的选择
柴油发动机是通过燃烧柴油来获取能量释放的发动机。它的长处是扭矩大、经济性能好。由于载体中供电不便，柴油机是唯一的选择，柴油机的输出轴与曲柄相连，提供动力。
3.2.1 用气量的估算
3.2 气缸的选择
3.2.1 用气量的估算
将进入水下增氧罐的压缩空气的排气压力设定为0.4Mpa，用于投饲的压缩空气的排气压力设定为0.6Mpa，提供动力的压缩空气的排气压力为0.8Mpa。根据《管道简明手册》查得每分钟的空气流量分别为0.337、0.6、0.91m3/min。所以可得总用气量Q1=0.337+0.6+0.91=1.9m3。因为产气量必须比用气量要大，所以设定总产气量为Q=3m3/min。
1 引言 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 课题简介 1
1.3 总体方案的设计 2
2 载体的设计 2
2.1 载体尺寸的选择 2
2.2 载体各参数的计算 2
2.3 载体校核 3
3 柴油机及气缸的选择 3
3.1 柴油机的选择 3
3.2 气缸的选择 3
4 空气压缩系统的设计 4
4.1 设计思路 4
4.2 曲柄连杆机构的设计 5
5 水下增氧气罐的设计 9
5.1 水下增氧气罐简介 9
5.2 主要设计参数的确定 9
5.3 罐体结构设计 9
5.4 气动部件的选择 10
5.5 罐体的固定 12
6 载体运动阻力及大储罐的计算 12
6.1 阻力计算 12
6.2 动力管的选择 13
6.3 大储气罐的设计 13
7 气动控制系统的设计 15
7.1 投饲装置与大储气罐的连接 16
7.2 两个水下增氧气罐与大储气罐的连接 17
7.3 大储气罐与驱动载体管路的连接 18
8 载体装置布局 18
结论 21
致谢 22
参考文献 23
1 引言
1.1 课题研究背景
1.1 课题研究背景
随着鱼塘养殖技术的不断发展，鱼塘养殖规模也在不断扩大，随之而来的是对各种养殖设备的依赖也越来越强。其中增氧机 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
与投饲机的使用最为广泛。
增氧机的主要功能是增多水里的氧气含量以保证水中的鱼类不会缺氧，同时也能遏止水里厌氧菌的生长，避免池水变质威迫鱼类生存环境。它是由电动机或者柴油机等能源驱动工作部件，从而让空气中的氧飞快的移动到养殖水体中的设备。增氧机的类型很多，有叶轮式、水车式等，它们的特征和工作方式都不一样，增氧效果差别也比较大，适用的范围也不一样。
水车式增氧机是由电动机、减速箱、机架、浮筒、叶轮等五个部分构成。其以电动机为动力，从而由减速器减速来带动叶轮转动。工作时，叶轮上的部分叶片或全部叶片浸没在水中。转动过程当中，当叶片刚刚进入水里时，桨叶击打水面从而激起水花，而且也把空气压入水中，同时能够产生强劲的作用力，一方面可以把上层的水压入池底，另一方面可以将水推向后流动。其优点是使水域处于流动的状态，从而让得水体处于水平状态，并且在垂直的方向上溶氧均匀。叶轮式增氧机重要的部分是由电动机、减速箱、水面叶轮及浮球构成的，它选用的是机械方法来增氧的，经过电动机来使水面叶轮转动，从而搅动水面、搅拌气膜和液膜，增加气、液的接触面积，以增大氧在水中的浓度梯度，从而提高空气中的氧向水中转移扩散的速度。它的长处是具备搅水、曝气的功效，增进浮游植物的滋生，进一步增大池塘初级的生产力。
然而它们却有一个共同的缺点，那就是它们只能进行定点增氧，不能移动。为了满足增氧要求，现在一般都是定点配置足量的增氧机，使得养殖成本提高。
1.2 课题简介
为了给鱼类喂饲料，投饲机的应用也越来越广泛。它是一种能够向鱼类定点投饲、定量投喂粒状等饲料的机械。这个装置选用的是气动的原理，经过管道远距离运送饲料，再由气动电机将饲料从料箱中吸入到抛料盘，再由料盘把饲料抛向鱼塘中，而能够完成360度抛撒饲料。它的缺点也是只能定点进行投饲，使饲料不能均匀分布，造成饲料不能充分利用，投饲效果不佳。
1.2 课题简介
为了尽量克服现有增氧机与投饲机的不足，本课题拟设计一种新型增氧设备，集增氧、饲料投放于一体，并且该增氧设备可实现在水面上运动。其增氧方式为利用压缩空气向水体强行增氧，饲料投放是利用压缩空气将饲料吹撒入水。该新型增氧设备的具体设计方案为柴油机输出轴带动曲柄连杆机构运动，曲柄连杆机构推动活塞使其往复运动实现产气。之后将产得的压缩空气储于储气罐中，一条通路通入水下实现增氧，一条与投饲装置相连，进行投饲，一条与控制载体运动的管路相连，实现载体不同方向的运动。
1.3 总体方案设计
1.3 总体方案的设计
首先根据对设计载体体型的大概估算，对载体上的柴油机进行选型，再根据对用气量的估算，来进行对气缸的选型。然后是对水下的增氧罐的设计，合理选择材料并控制其容积，采取合适方法将其固定并与载体中的储气罐相连。再者是气动控制系统的设计，使得罐子中的压缩空气能够与各管路接通，并能实现有效控制。最后根据所选出的设备确定载体的大小，并且对载体的材料进行合理的选择。
2 载体的设计
2.1 载体尺寸的选择
2.1 载体尺寸的选择
所谓载体，即漂浮于水面上的工作台。它里面能够载人，使人可以在其中操作控制，也能够布置机械设备。本载体中需载人，放置增氧设备、投饲设备、压缩空气设备、燃油、饲料等，还需要布置管路 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
。为了使空间足够，选择长度2.4m，宽度2 m，厚8 mm的底板。载体高度为0.6m，载体材料为Q235B。最大吃水深度为0.4m。Q235B的密度为7800kg/m3。
2.2 载体各参数的计算
2.2 载体各参数的计算
最大允许排水体积 m3。
S1:载体底板面积，H:最大吃水深度
S2:最大吃水时与水平面平齐的截面面积
所以载体与其承载的最大总重 M=2.3 1000=2300kg。
计算得所用钢材的总体积 V2=0.085m3。
钢材总质量 M1=0.085 7800=660kg。
所以可得最大载重 M2=M-M1=2300-660=1640kg。
2.3 载体校核
2.3 载体校核
本载体里需容纳人、柴油机、产气装置、储气罐、投饲装置、饲料、燃油等。普通人的质量约为100kg，柴油机50kg，大储气罐的质量约为150kg，燃油50kg，每次投饲量约为400kg，其他各种零件总计为100kg，投饲机50kg。因此，总载重M3=100+50+150+50+400+100+50=900kg
3 柴油机及气缸的选择
3.1 柴油机的选择
3.1 柴油机的选择
柴油发动机是通过燃烧柴油来获取能量释放的发动机。它的长处是扭矩大、经济性能好。由于载体中供电不便，柴油机是唯一的选择，柴油机的输出轴与曲柄相连，提供动力。
3.2.1 用气量的估算
3.2 气缸的选择
3.2.1 用气量的估算
将进入水下增氧罐的压缩空气的排气压力设定为0.4Mpa，用于投饲的压缩空气的排气压力设定为0.6Mpa，提供动力的压缩空气的排气压力为0.8Mpa。根据《管道简明手册》查得每分钟的空气流量分别为0.337、0.6、0.91m3/min。所以可得总用气量Q1=0.337+0.6+0.91=1.9m3。因为产气量必须比用气量要大，所以设定总产气量为Q=3m3/min。
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