基于慧魚模型的水上垃圾收集器設(shè)計

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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文） 基于慧魚模型的水上垃圾收集器設(shè)計 專業(yè)年級 機械工程及自動化 2008級 學(xué)號姓名 指導(dǎo)教師 評 閱 人 二○一二年六月 中國 常州 專心---專注---專業(yè) 河海大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 （理工科類） Ⅰ、畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 基于慧魚組合模型的水上垃圾收集器設(shè)計 Ⅱ、畢業(yè)設(shè)計（論文）

2、工作內(nèi)容 （從綜合運用知識、研究方案的設(shè)計、研究方法和手段的運用、應(yīng)用文獻資料、數(shù)據(jù)分析處理、圖紙質(zhì)量、技術(shù)或觀點創(chuàng)新等方面詳細說明）： 一、翻譯英文資料； 二、水上垃圾收集器在水上能更加方便地收集各種垃圾，清理河道水面。通過機器前部分的葉片裝置，再加上機械手臂的水面輔助功用，可以大大的加強機械水上收集垃圾的效率，進行更加方便快捷地處理水上垃圾。這個裝置在設(shè)計中設(shè)計為可拆裝組件，在考慮機械手臂的同時，在手臂的中間部分采用網(wǎng)狀設(shè)計，可以減少水的阻力，也可以收集垃圾，使

3、之更為方便和快捷。葉片的功能，在裝置的前部分以葉片為主要部件。裝置主要通過葉片的旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)其主要功能——收集垃圾。除此外，葉片收集垃圾的可以達到不間斷性，提高收集垃圾的效率。 最終要求實物與設(shè)計方案一致，搭接實物模型應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)論文中所涉及到的相關(guān)功能，實物應(yīng)以慧魚基本構(gòu)件為基礎(chǔ)輔以其他相關(guān)零配件。 三、每周匯報進度； 四、畢業(yè)論文的撰寫、修改、打??；

4、 五、參加畢業(yè)設(shè)計論文答辯。 Ⅲ、進度安排： 1—2 周 相關(guān)資料收集，擬定初始搭接方案 3―4 周

5、 英文資料查找及翻譯，完善搭接方案 5―8 周 進行模型搭接，并完成最終模型 9―12周 完成模型軟件部分設(shè)計 13―14周 完成論文初稿，拍攝作品動作視頻 15―16周 論文修改并定稿，參加答辯

6、 Ⅳ、主要參考資料： [1] 《機電創(chuàng)新實踐教程》 周軍 河海大學(xué)出版社 [2] 《機械原理》 申永勝 清華大學(xué)出版社 [3] 《機械設(shè)計》 濮良貴 高等教育出版社 [4] 《慧魚創(chuàng)意機器人設(shè)計與實踐教程》 曲凌 上海交通大學(xué)出版社

7、 指導(dǎo)教師： 安翠翠 ， 2011 年 12 月 20 日 學(xué)生姓名： 付澤 ， 專業(yè)年級：機械工程及自動化2008級 系負責(zé)人審核意見（從選題是否符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、是否結(jié)合科研或工程實際、綜合訓(xùn)練程度、內(nèi)容難度及工作量等方面加以審核）： 該課題來自實際情況，符合機械工程及自動化專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，對學(xué)生進行多方面的綜合訓(xùn)練，內(nèi)容難度及工作量均符合要求。 系負責(zé)人簽字： 年 月 日 摘要 慧魚創(chuàng)意組合模型（fischer

8、technik）誕生于德國，是技術(shù)含量很高的工程技術(shù)類智趣拼裝模型，是展示科學(xué)原理和技術(shù)過程的理想教具，?；埕~創(chuàng)意組合模型包含了機械、電子、控制、氣動、汽車技術(shù)、能源技術(shù)和機器人技術(shù)等領(lǐng)域和高新學(xué)科，利用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的基本構(gòu)件（機械元件/電氣元件/氣動元件），輔以傳感器、控制器、執(zhí)行器和軟件的配合，運用設(shè)計構(gòu)思和實驗分析，可以實現(xiàn)任何技術(shù)過程的還原，更可以實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)和大型機械設(shè)備操作的模擬。 一．使用背景 隨著國家經(jīng)濟的發(fā)展，環(huán)境污染越發(fā)嚴(yán)重，水體污染更是重中之重，但是清理水中垃圾單靠人力清理十分困難，基于這種情況，慧魚模型的仿真技術(shù)來模擬仿真一個具有創(chuàng)新功能的全自動功能的垃圾清掃船。它可以

9、清理漂浮垃圾，大型塊狀垃圾，更為重要的是不需要人來操作，實現(xiàn)全自動清掃垃圾。 二．機械電器結(jié)構(gòu) 垃圾清理船通過各種結(jié)構(gòu)，如氣動，齒輪齒條，凸輪，絲杠螺母。來實現(xiàn)清理工作，本文具有大量的機械結(jié)構(gòu)，具有垃圾清理，垃圾分類，垃圾壓縮，垃圾移動，大型垃圾的抓取等裝置，通過這些裝置可以使垃圾清理船能夠輕而易舉的完成基本任務(wù)，傳感器是機械結(jié)構(gòu)能夠完美運行的保證，本文運用超聲波距離傳感器，光電傳感器，光敏傳感器等實現(xiàn)了船體的精確定位。實現(xiàn)了機械和電器的完美結(jié)合。 三，軟件構(gòu)成 應(yīng)用ROBO軟件通過軟件的編寫可以方便的實現(xiàn)所有機構(gòu)的準(zhǔn)確運行.ROBO軟件為圖表式編程。ROBO軟件的人性化編程界面可以給

10、用戶提供良好的人機交互。它具有數(shù)字量，模擬量的編輯方法，可以使用戶自由選擇。 慧魚模型在本文中依靠其良好的塑造性。成功的模擬出垃圾清理船的具有的實體結(jié)構(gòu)和功能的實現(xiàn)。， 關(guān)鍵詞：慧魚 漂浮垃圾處理 大型塊狀垃圾處理 垃圾清理船 Abstract Fischer creative combination model (fischertechnik) was born in Germany, is a technology-intensive engineering and technical intellectual interest in the assembly model

11、is the ideal teaching aids that demonstrate scientific principles and technical processes. Fischer creative combination model includes the field of mechanical, electronic, control, pneumatic, automotive technology, energy technology and robot technology and high-tech disciplines, using industry stan

12、dard components (components of the mechanical / electrical components / pneumatic components), supplemented by sensor controllers, actuators and software with the use of the design concept and experimental analysis, can achieve the reduction of any technical process, industrial production and large-

13、scale machinery and equipment operation simulation. 1. Use Background More serious with the national economic development, environmental pollution, water pollution is the most important, but human clean-up alone is very difficult to clean water, garbage, based on this case, the the Fischertechnik

14、model simulation technology to simulate the simulation of a innovative features the automatic function of scavenging boat. It can clean up floating garbage, large block junk, more importantly, does not require people to operate, to achieve automatic scavenging。 2. Machinery and electrical structure

15、 Garbage clean up the ship through a variety of structures, such as pneumatic, rack and pinion, cam, screw nut. To achieve the clean-up work, this article has a lot of mechanical structure, with refuse removal, refuse, and garbage compression, junk mobile, large garbage crawl devices, these devices

16、 can make garbage clean-up boat can easily complete basic tasks, the sensor is mechanical structure to the perfect operation of the guarantee in this paper the use of ultrasonic distance sensors, photoelectric sensors, light sensors, to achieve the precise positioning of the hull. To achieve the per

17、fect combination of mechanical and electrical。 3． the software component ?Application ROBO software through the preparation of the software can facilitate the realization of the exact operation of all agencies. ROBO software chart programming. ROBO software user-friendly programming interface to p

18、rovide users with good human-computer interaction. It has digital and analog editing, and allows the user freedom of choice. The Fischertechnik model in this paper rely on its good shaping. The successful simulation of the implementation of the garbage clean up the boat with a solid structure an

19、d function. Keywords：Fishcher Floating garbage disposal Large massive waste disposal Waste clean-up boat 目 錄 第一章 緒論 河道對于國家來說是血管，是國家經(jīng)濟的命脈，做好河道的清理對于國家經(jīng)濟的發(fā)展具有十分重要的作用，我國兩條主要的運輸航線黃河，長江是內(nèi)陸河，尤其黃河大量的生活垃圾從上游卷入河道對下游的運輸產(chǎn)生了很大的影響，山峽庫區(qū)的水體富營養(yǎng)化使海草生長使我們的河道產(chǎn)生擁堵，導(dǎo)致船

20、不能順暢航行，所以需要大量的垃圾清理船，而全自動垃圾清理船無異于最優(yōu)選擇，因為它大量的節(jié)約了人力，能24小時不間斷工作。 第一節(jié) 垃圾清理船的使用背景 一．水面垃圾現(xiàn)狀-水生植物 水葫蘆也叫鳳眠蓮、水荷花，是生長于河流、湖泊、池塘、水庫、稻田等水流慢水域的多年生浮水草本植物。目前，水葫蘆已被列為世界10大害草之一，國家環(huán)保局已把它列為首批最危險的16種外來入侵物種之一. 從1975年至今，珠江水域水葫蘆每十年就增長十倍，1975年平均每天只撈到0.5噸水葫蘆，1985年為5噸，1995年為50噸，而現(xiàn)在平均每天接近500噸。 我國廣東、云南、浙江、福建等地每年都要人工打撈水葫蘆，僅浙

21、江溫州和福建莆田1999年的人工打撈費用就分別為1000萬和500萬元。世界自然保護聯(lián)盟的數(shù)字顯示，在世界最窮的非洲，七個國家每年為控制水葫蘆付出的“成本”是兩千萬到五千萬美元，水葫蘆治理已迫在眉睫。 圖1.1 水葫蘆 二．水面垃圾現(xiàn)狀-生活垃圾 中國目前城市生活垃圾量已達1.35億噸，其中有很大比重的垃圾被排入江河等水體中，給垃圾清理工作帶來很大困難。例如：北京市現(xiàn)日產(chǎn)垃圾13000噸,全年生產(chǎn)495萬噸,而且每年將以8%的速度遞增。再之，上海市20

22、04年度生活垃圾總量達到609.68萬噸，每天產(chǎn)生1.67萬噸。水體中的生活垃圾亟待解決。 圖1.2 生活垃圾 三．水面垃圾現(xiàn)狀-水面油污污染 含油污水的來源主要是石油工業(yè)、金屬工業(yè)、食品工業(yè)、紡織工業(yè)及運輸工業(yè)等行業(yè)。 含油污水的第一大來源是石油工業(yè)，在石油生產(chǎn)、 精煉、 儲存、 運輸和使用過程中均會產(chǎn)生大量的含油污水，尤其是煉油工業(yè)會產(chǎn)生大量的含油污水， 污水中的油有相當(dāng)一部分以乳化油的形式存在， 這些污水主要包括油氣和油品的冷凝分離水、

23、油氣和油品的洗滌水、反應(yīng)生成水、 機泵填料冷卻水、化驗室排水、油槽車洗滌水、 煉油設(shè)備洗滌水和地面沖洗水等。 含油污水的第二大來源是金屬工業(yè)，而鋼材制造和金屬加工業(yè)是金屬工業(yè)中含油污水的兩大重要來源， 這類污水中主要含有潤滑油和液壓油， 其中既有游離態(tài)油， 也有乳化油。含油污水的第三大來源是食品加工業(yè)。 在肉、 魚和家禽的屠宰、 清洗及其副產(chǎn)品的加工過程中會產(chǎn)生大量的含油污水 油脂對水體污染的危害主要表現(xiàn)在以下幾個方面： (1)惡化水質(zhì)、危害水產(chǎn)資源； (2)危害人體健康；

24、 (3)污染大氣； (4)影響農(nóng)作物的生長； 圖1.3 油污污染 (5)影響自然景觀； (6)影響潔凈的自然水源。 綜上所述，含油污水進入水體會對生態(tài)環(huán)境造成極大的危害，但是，與此同時，這些油類也是資源，一旦回收，它們中的大部分可以用作化工原料，因此，對含油污水進行治理與資源回收具有必要性和緊迫性。現(xiàn)在，多數(shù)情況仍然采用人工打撈的傳統(tǒng)方法，費時費力。而現(xiàn)有打撈機械價格昂貴、工作效率低，遠遠沒有普及，主要缺點是速度慢、打撈效果差、噪音大、污染大、垃圾容倉小等。 油污染作為一種常見的污染，對環(huán)境保護和生態(tài)平衡危害極大。當(dāng)

25、今油水分離技術(shù)較多， 常用的方法有重力分離法、空氣浮選法、粗?；ā⑦^濾法、吸附法、超聲波法等技術(shù)，并且新的除油技術(shù)還在不斷的研發(fā)中。但對乳化油的處理效果往往較差，有時還產(chǎn)生二次污染等問題。 綜上分析，現(xiàn)在市場上急需一種高效的，性價比高的清污船。 第二節(jié) 慧魚組合模型的介紹 一．硬件 慧魚的硬件主要是由主板起到?jīng)Q定性的作用，這是十分重要的板塊，他起了相當(dāng)于人類大腦的作用，為慧魚提供了邏輯思考能力，慧魚主板有多種接口，以電腦連接以usb為主，而對于電源接口則有兩種。一種是蓄電池，另一種是DC接口，這位慧魚模型的移動提供了很大的便利。主板的組成由8個數(shù)字接口，一個模擬量接口，距離接口，

26、以及4個電機接口。 圖1.4 慧魚的主板 二．軟件 慧魚的軟件部分是編程部分，也是能讓慧魚模型動起來的關(guān)鍵一步，慧魚的程序編輯軟件有很優(yōu)秀的人機交互界面，它采用圖表式的編程方法，使得整個編輯界面簡單，明了。十分便于學(xué)生的使用。 圖1.5 慧魚的操作界面 第三節(jié) 慧魚模型編程的常用模塊 一．慧魚的常用模塊 （1） 開始模塊 程序流程都是由“開始”模塊作為開頭的。如果程序不是由此模塊開頭，流程就無法執(zhí)行。假如一個程序由幾個流程組成，每一個流程必須由“開始” 模塊開頭。各個不同的流程就同時開始啟動。 “開始” 模塊沒有屬性可以改變，所以，如果鼠標(biāo)右鍵點擊模塊，則不象其它大多

27、數(shù)模塊會有屬性窗口打開。 （2） 結(jié)束模塊 一個流程結(jié)束的出口應(yīng)該連到“結(jié)束” 模塊。流程也可以在各個不同的地方用此模塊終結(jié)，也可以將各個不同流程的出口連接到同一個“結(jié)束” 模塊。但是，也很有可能流程是也個沒有結(jié)束的循環(huán)，不含“結(jié)束” 模塊。 “結(jié)束” 模塊沒有屬性可以改變，所以，如果鼠標(biāo)右鍵點擊模塊，則不象其它大多數(shù)模塊會有屬性窗口打開。 （3） 數(shù)字分支 根據(jù)某一個數(shù)字量輸入I1-I8的狀態(tài)，在一個或者兩個方向上你可以直接用此分支來編程控制。比如，數(shù)字量輸入的某個傳感器閉合（=1），則程序分支走“1”出口。反之，如果輸入斷開，則程序分支走“0”出口。 如果鼠標(biāo)右鍵點擊模

28、塊，會有屬性窗口打開： 按鈕“I1”到“I8”允許選擇某一個要查詢的接口板輸入。 在“接口板/擴展板（Interface/extension）”一欄，可以選擇所需的是ROBO接口板、擴展板還是其它接口板的輸入信號。 在“交換1/0分支位置（Interchange 1/0 connections）”一欄，可以交換分支中“1”和“0”出口的位置。一般情況下，“1”出口在下部，“0”出口在右邊。但有時侯將“1”出口放到右邊會更實用，按一下“Interchange 1/0 connections”，在關(guān)閉對話框時，這兩個出口就互換了。 （4） 模擬分支 除了數(shù)字量輸入，ROB

29、O接口板有6路模擬量輸入：2路阻抗輸入AX和AY，2路電壓輸入A1和A2，以及2路距離傳感器輸入D1和D2。用此模塊可以將模擬量輸入值和固定值進行比較，根據(jù)比較的結(jié)果，來確定分支的“Yes(Y)”或者“No(N)”出口。 如果鼠標(biāo)右鍵點擊模塊，會有屬性窗口打開： 在“模擬量輸入（Analog input）”一欄，可以選擇某一個要查詢的接口板輸入。所有的模擬量輸入都返回一個0—1023的值。詳細信息可以參見71頁第7.6.2節(jié)各種模擬量輸入方面的信息。 在“接口板/擴展板（Interface/extension）”一欄，可以選擇所需的是ROBO接口板、擴展板還是其它接口板的輸入信號。詳細

30、信息可以參見48頁第6章“擴展接口板和控制幾塊接口板” 在“條件（condition）”一欄，可以選擇一個比較算式，比如小于（<）或者大于（>）,并輸入比較值。比較值應(yīng)該在0和1023之間。當(dāng)在線模式下啟動一個含模擬分支的程序時，當(dāng)前的模擬值會顯示出來。 在“交換Y/N分支位置（Interchange Y/N connections）”一欄，可以交換分支中“Y”和“N”出口的位置。一般情況下，“Y”出口在下部，“N”出口在右邊。但有時侯將“Y”出口放到右邊會更實用，按一下“Interchange 1/0 connections”，在關(guān)閉對話框時，這兩個出口就互換了。 （5） 延時

31、 用延時模塊可以使流程執(zhí)行延遲一個你所設(shè)定的持續(xù)周期。 如果鼠標(biāo)右鍵點擊模塊，會有屬性窗口打開：你可以在窗口中輸入所要延遲的時間（秒、分鐘或者小時）。延時時間范圍可以從1毫秒到500小時。然而，延時時間越長，精度越低。 （6）馬達輸出 用“馬達輸出”程序模塊可以改變接口板的兩極輸出M1-M4中某一個的狀態(tài)。接口板的輸出可以是馬達，也可以是燈或者電磁鐵。對于馬達，可以設(shè)置它的轉(zhuǎn)向和速度。 如果鼠標(biāo)右鍵點擊模塊，會有屬性窗口打開： 在“馬達輸出（ Motor output ）”一欄，可以設(shè)定選用M1至 M4中的一個作為輸出。 在“接口板/擴展板（ Interface /

32、 Extension）” 一欄，可以選擇所需的是ROBO接口板、擴展板還是其它接口板的輸出。詳細信息可以參見50頁第6章“擴展接口板和控制多塊接口板” 在“類型（Image）”一欄，可以選擇代表連接到輸出的慧魚器件的圖示。 在“動作狀態(tài)（Action ）”一欄，可以設(shè)置輸出該如何動作。對于馬達，可以設(shè)置馬達左轉(zhuǎn)（逆時針）或者右轉(zhuǎn)（順時針）或者停止。如果在馬達輸出上接了一個燈（見下面燈輸出的提示），可以打開或者關(guān)閉它。 最后，可以在“1”和“8”之間指定一個 速度 或者 亮度 。 8是最大速度，亮度或者磁場強度； 1 最小。在停止或者關(guān)閉的情況下，通常不需要指定速度。 這里列舉了一些動

33、作符號和圖示： 馬達右轉(zhuǎn)(順時針) 馬達左轉(zhuǎn)(逆時針) 馬達停止 u燈打開 燈關(guān)閉 圖1.6 動作圖示 二．子程序模塊 (1) 子程序入口 一個子程序可以有一個或多個子程序入口。主程序或者上層子程序通過這些入口將控制轉(zhuǎn)入子程序。在插入上一級程序的子程序綠色符號中，每個子程序入口的一個連接端子都插在上邊。這個符號上的連接線有一個相同的順序（由左至右），正如子程序的功能設(shè)計中的子程序入口。如果鼠標(biāo)右鍵點擊模塊，會有屬性窗口打開。在窗口中可以給入口取個名字，然后此名字會在符號中顯示。有

34、關(guān)子程序更多的相關(guān)信息，可以參見第27頁的第四章“運行子程序” （2） 子程序出口 一個子程序可以有一個或多個子程序出口。子程序通過這些出口將控制轉(zhuǎn)回主程序或者上層子程序。在插入上一級程序的子程序綠色符號中，每個子程序入口的一個連接端子都插在下邊。這個符號上的連接線有一個相同的順序（由左至右），正如子程序的功能設(shè)計中的子程序入口。如果鼠標(biāo)右鍵點擊模塊，會有屬性窗口打開。在窗口中可以給入口取個名字，然后此名字會在符號中顯示。 三．變量 （1） 全局變量 每個變量可以存儲一個-32767 到 32767之間的數(shù)值。變量的值可由連接一個“=”模塊到指令模塊的左邊來設(shè)定。在屬性

35、窗口中，也可以賦予變量一個初始值，并保持到其收到第一個指令改變的值。 ROBO Pro只能為所有的變量模塊建立一個同名而且變量類型為全局的變量。所有的同名全局變量都是一樣的，而且有相同的值，即使它們出現(xiàn)在不同的子程序中。當(dāng)其中一個變量模塊通過指令改變了，所有其它的同名變量也被改變了。這一條對與局部變量并不適用。 除了“ = ” 指令，變量也可以接受 “+” 和“ – ”指令。所以， 比如說變量接到了一個指令“+ 5“，就將5加到了當(dāng)前值上。對與“-”指令，指令傳送的值就由當(dāng)前值減去。 在“名稱（ Name）”一欄，可以輸入變量名。 在“初始值（ Initial value ）”一欄，可

36、以輸入變量的初始值。變量保持這個值，直到通過=, +, 或者 –指令得到一個新的值。 這個“變量類型（ Variable type ）”項只有在子程序中對變量才有意義，而且在下一節(jié)“局部變量”中有更好的解釋。對于主程序中的變量，兩個設(shè)置的效果是一樣的。 （2） 常量 和變量一樣，常量也有一個值，但是常量的值不能由程序來改變。如果子程序中總是使用一個相同的值，可以將一個常量和一個子程序符號的數(shù)據(jù)輸入相關(guān)聯(lián)。常量在運算器計算中也是非常實用的。 三．指令集 （1）加 指令“ + ”可以傳遞到變量或者定時器變量來增加變量的值。指令“ + ”可以附帶任何一個想要的值，并加到變量上

37、。因為指令附帶的值也可以為負，變量的值也可以用此指令來減少。 （2）判斷 這個程序判斷模塊的左邊有一個橙色的數(shù)據(jù)輸入端“A”。通過這個端子，可以讀入一個經(jīng)常來自輸入模塊的 數(shù)值（見第71頁）。數(shù)據(jù)輸入端“A ”可以和變量、定時器變量或運算器的輸出相關(guān)聯(lián)（見第76頁“運算器”一節(jié)）。模塊將來自數(shù)據(jù)輸入端“A”的數(shù)值和一個固定但可自由定義的值比較。根據(jù)比較是否保持，決定模塊的分支以“Y”或者“N”為出口。 在 “條件（Condition）”這一欄，在右邊的區(qū)域，可以輸入用來和輸入值A(chǔ)作比較的的數(shù)值。通常的比較運算器對于這一比較是有效的。 如果你選擇了“交換Y/N分支位置（ In

38、terchange Y/N connections）”，在你選擇OK，退出屬性窗口的時候，“ Y ”and“ N ”兩個出口就會互換。要將Y/N 接口回到初始的位置，你可以將它們再互換一次。 最常用的比較是A>0。意味著如果在數(shù)據(jù)輸入端A出現(xiàn)的數(shù)值大于0，那么控制分支就以Y為出口。例如，僅傳遞1或者0值的的數(shù)字量輸入，就可以用這個方法來評估。但是，定時器變量和其它很多的數(shù)值也同樣可以用比較式A>0來評估。 （3） 數(shù)字量輸入 數(shù)字量輸入I1到 I8的值可以用“Digital input”模塊來查詢。如果接口板上輸入端口電氣上是閉合的，則數(shù)字量輸入模塊的橙色連接上會返回一個數(shù)值“

39、1”，否則就會返回一個數(shù)值“0”。 在“數(shù)字 量輸入（Digital input）” 一欄，可以選擇所用的接口板輸入端號。擴展接口板上的輸入端可以在“接口板/擴展板（Interface / Extension）”中選擇。 在“類型（ Image）” 一欄，可以選擇連接到輸入端的傳感器圖示。大多數(shù)情況下是一個“微動開關(guān)（mini-push-button）”?！案苫晒埽╮eed contact ）”是一種可以檢測磁場的傳感器。雖然光電開關(guān)事實上是一種模擬的傳感器，但也可以接到數(shù)字接口。你可以將一個帶透鏡的燈作為光束，和連接到輸入端的光電開關(guān)一起使用。其在光束中斷時為(=0) 或者未中斷 (=

40、1)。另一方面，如果將光電開關(guān)接到一個模擬量輸入端，可以用來區(qū)分在明亮和黑暗之間的許多階段。 在“接口板/擴展板（ Interface / Extension ）”一欄，可以選擇所要使用的輸入端口是來自ROBO接口板，擴展接口板還是其它的接口板。 經(jīng)更仔細的查看，對于所有的輸入類型都只有一種類型的程序模塊。你隨時可以通過屬性窗口頂部的標(biāo)簽來多次切換輸入端。這種功能在開關(guān)輸入、IR輸入和面板輸入間切換時特別有用。 （4） 模擬量輸入 模擬量輸入 模擬量輸入端的值可以通過“Analog input”模塊來進行查詢。和數(shù)字量輸入返回“0”和“1”值不同，模擬量輸入可以分辨連續(xù)的輸入。所

41、有的模擬量輸入返回一個“0到 1023”之間的值。然而，ROBO接口板有各種不同的模擬量輸入接口來測量不同的物理量。具體來說，模擬量輸入可以適應(yīng)用來測量電阻，測量電壓和測量距離的不同的傳感器。 通常的慧魚傳感器中，溫度傳感器和光電傳感器將被測量（溫度和光強度）轉(zhuǎn)換成一個電阻值。所以必須將這些傳感器接到AX和AY輸入端。電壓輸入端A1 和A2設(shè)計用來連接所有產(chǎn)生0 到 10V電壓的傳感器。 在ROBO接口板上沒有針對AV輸入的端口。它通常和接口板的電源電壓相關(guān)聯(lián)。這樣一來，比如可以監(jiān)控電池的電壓，在電池耗盡之前可以將模型撤離。 距離傳感器輸入端D1 和 D2 可以接到慧魚特殊傳感器，可

42、以測量（比如到障礙物）的距離。 在“模擬輸入（ Analog input ）”一欄，可以選擇想要用的模擬量輸入端。 在“類型（ Image）”一欄，可以選擇連接到輸入端的傳感器的圖示。 在“接口板/擴展板（ Interface / Extension）” 一欄，可以選擇你所要用的輸入端是來自接口板，擴展接口板還是其它接口板。相關(guān)信息可以參見第50頁的“擴展接口板和控制多塊接口板”一章。 對所有的輸入，ROBO Pro都用一個單一的模塊，通過頂部的標(biāo)簽可以在各輸入類型間切換。這一點在模擬量輸入的屬性窗口中可以看得更清楚了。然而，為了簡化起見，在模塊窗口中各種輸入模塊 （5） 馬達輸出

43、 馬達輸出 用Motor output模塊可以控制接口板或者智能接口板的四個雙向雙向馬達之一。一個馬達輸出通常使用兩個接口板接口，而燈輸出只用一個接口。在 在“馬達輸出（ Motor output）” 一欄，可以選擇使用的接口板輸出端口。也可以在Interface / Extension一欄中選擇擴展接口板的的輸出端口。 在“接口板/擴展板（ Interface / Extension）” 一欄，可以選擇所使用的輸出是來自接口板上，擴展接口板上還是其它接口板上的。 在“類型（Image ）”一欄，可以選擇接到輸出接口的負載的圖示。大多數(shù)情況下是一個馬達，但也可以接一個電磁鐵

44、，電磁閥或者燈到馬達輸出。 （6） 邏輯運算器 與 或 非 A>0 與 B>0 A>0 或 B>0 A <= 0 邏輯運算器將一個大于零的值看作yes（是）或者 true（真）， 并把一個小于等于零的數(shù)看作no（非）或者 false（假）。數(shù)字量輸入返回一個值“0”或者“1”，這樣“0”被看作false（假），而“1”看作true（真）。 如果所有的輸入值都為真(>0) ，“與”運算器傳遞一個附帶值為1的賦值指令，到連結(jié)在其輸出的模塊。否則模塊將傳遞一個附帶值為0的賦值指令。 如果至少一個輸入值為真（>0） ，“或”運算器將傳遞一個附帶值為1的賦值指令，到連

45、結(jié)在其輸出的模塊。否則模塊將傳遞一個附帶值為0的賦值指令。 如果其輸入值為假（<=0），“非” 運算器將傳遞一個附帶值為1的賦值指令，到連結(jié)在其輸出的模塊。否則模塊將傳遞一個附帶值為0的賦值指令。 邏輯運算器的功能也可以用幾個判斷模塊來仿效，但是用運算器來組合幾個輸入的可讀性強的多。 所有的運算器使用相同的屬性窗口。通過屬性窗口，你甚至可以將一個運算器轉(zhuǎn)換為另一個運算器。 在 “運算（Operation）” 一欄，可以設(shè)置運算器如何來組合它的輸入。各個單個的功能將在以下兩節(jié)來介紹。 在“輸入端數(shù)量（Number of inputs ）”一欄，可以設(shè)置運算器所持有的輸入。 第二章

46、 設(shè)計目標(biāo)和工作原理 第一節(jié) 設(shè)計目標(biāo) 該垃圾清理船的主要特點是航程遠、艙容大、打撈速度快、方便使用、使用維護成本低、自動化程度高、操作簡便。 1.高效率，低能耗，環(huán)保：清污船應(yīng)盡量減少動力源，因而清污船采用綠色能源-太陽能為蓄電池充電，適量補充能源消耗，常規(guī)人力捕撈或常規(guī)清污船效率低，在同等航速條件下，此清污船的清理河道面積是常規(guī)清污船的2-3倍；油水分離效率可以達到90%，而且耗能要比其他常規(guī)分離方法少10%； 2.適用范圍廣：不但能清理水葫蘆等水草，還能清理漂浮于水面的各種生活垃圾、初步清理水面油污，根據(jù)不同作業(yè)工況，如機動自航船的不同吃水深度，打撈及快速趕赴打撈現(xiàn)場，

47、返航等要求，在打撈輸送過程瀝掉表面水分 。對于受到油污染的河道也能處理，能夠?qū)⒑拥乐械挠臀圻M行徹底分離。 3．自動化程度高、工作穩(wěn)定：人力捕撈勞動強度高，效率低；常規(guī)清污船需要人參與程度高，此清污船基本上可以實現(xiàn)無人操作，操作靈便，且不受環(huán)境與負載變化的影響，保持動作平穩(wěn)、安全可靠，可以實現(xiàn)全天候作業(yè)； 4.初步處理垃圾，儲存量大：將垃圾水草初步壓縮，提高船的儲存量，以減少或不用配套的運輸船。 5.結(jié)構(gòu)簡單實用、制造成本低：與同類產(chǎn)品相比，此清污船的制作材料和加工條件要求比較低，制造成本相對減少，為清污船的廣泛使用提供了必備的條件。 6.安全系數(shù)高：盡量避免工人在船外撈漂的危險，極大的

48、提高安全系數(shù) 第二節(jié) 工作原理 水面垃圾處理船具有收集裝置，垃圾分類裝置，垃圾壓縮裝置，垃圾運輸裝置，以及油污清理裝置，除了這些以外還有用傳感器控制的機械臂垃圾清理裝置。這些機構(gòu)都是按一定的順序來進行工作的，主要實現(xiàn)如下兩種垃圾的清理。 一．非油類垃圾清理裝置流程 垃圾輸送帶 壓 縮 垃圾儲存 排 水 圖2.1 水面垃圾處理流程 二．油類垃圾處理裝置流程 圖2.1為非油類垃圾的處理流程，如果要進行水面油污處理，則需先將油污處理裝置放下，而后進行分離作業(yè)油污進入收集裝置進行油水分離后方可直接進入河道。 抽取污水 水力旋流器 油水分離 油污儲存

49、 排 水 圖2.2 污水處理流成圖 第三章 垃圾清理船的結(jié)構(gòu) 第一節(jié) 垃圾清理船的機械結(jié)構(gòu) （1）船體 垃圾清理船的船體設(shè)計本人采用了中間部分鏤空的設(shè)計方案，在設(shè)計初始采用的是雙船體的設(shè)計方案，該設(shè)計方案具有如下好處： 1.雙船體的結(jié)構(gòu)可以使中間的清理部分完全懸空，使得垃圾中的水在收集過程中因為抖動而落下，從而可以減輕船體重量， 2.雙船體結(jié)構(gòu)，還可以減小水對船的阻力，從而節(jié)省動力，能夠使船的運行持續(xù)更長的時間。 3.減少成本，并且可以使船的整體設(shè)計更有時尚感。 但是這樣就會使船的整體結(jié)構(gòu)過于簡單，后續(xù)的垃圾處理不能實現(xiàn)，而且采用雙船體結(jié)構(gòu)不能清理水中的大型垃圾，例如

50、：木頭等。所以綜合比較最終決定采用前面部分為鏤空，后面為整體的設(shè)計方案。而對于垃圾中所蘊含的水則采用壓縮裝置（后面會詳細介紹）來去除。針對能源消耗變大的問題，采用太陽能來分擔(dān)部分能源損耗，減少使用不可再生能源的額度。而后方實體結(jié)構(gòu)也不會使垃圾的后續(xù)處理，遇到空間問題。所以最終采用前方鏤空，后方實心的設(shè)計方案。 圖3.1前方垃圾船體 （2） 垃圾傳送裝置 水面垃圾主要是樹葉和人造垃圾如紙張、塑料袋和飲料瓶等固體物質(zhì)，因此，我們采用網(wǎng)狀履帶機構(gòu)。當(dāng)船清理垃圾時網(wǎng)狀帶勾臂結(jié)構(gòu)的垃圾傳送帶的前端伸入水中，船行進時懸浮的垃圾被轉(zhuǎn)動的勾臂帶上傳送帶并送到船后部的垃圾桶里。垃圾在傳送時，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上

51、的抖動機構(gòu)可充分濾掉垃圾中的水份，傳送帶與水平面夾角為30度，這樣能保證在高效率收集垃圾的同時減少能量的損失。 圖3.2 傳送帶 （3） 垃圾可分類平臺 不可否認當(dāng)垃圾清理船在清理垃圾時一定有一些大型垃圾和小型垃圾，如果我們不加以分類，就會在壓縮裝置中壓成一塊，這樣不利于垃圾的2次處理，。而且會對環(huán)境造成十分不利的后果。所以本人設(shè)計了一個垃圾分離裝置，雖然有一些簡陋，但是卻可以有效的完成垃圾的初步處理。便于垃圾上岸后的垃圾在分類。 分類裝置是由本人設(shè)計了一個凸輪的抖動裝置，用來進行垃圾分類，垃圾通過抖動使垃圾中一些較大的物體和較小的物體進行分離，方便最后的垃圾處理。它的原理其實很簡

52、單。在其下面設(shè)計了一個凸輪裝置，當(dāng)垃圾傳送上來時，凸輪轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致?lián)醢迤鸱?，便會使小的垃圾進入下方的小垃圾傳送結(jié)構(gòu)。而大垃圾則到達壓縮裝置使得垃圾進行排水，壓縮。 圖3.3垃圾抖動裝置 （4） 汲水噴水裝置的設(shè)計 在實際中用倒鉤取得垃圾的方法，并不完美，有一個缺陷就是由于漂浮垃圾具有一定的粘性，可能附著在傳送帶上而被帶回水面，所以本人設(shè)計了一個噴水裝置。最初的想法是運用電機抽水，但是考慮到會增加船體的能耗，而且增加船體的體積使垃圾存儲能力減小，所以我選擇了另一種方法。 本人通過在螺旋槳后部安置的一個漸擴圓管將螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的水流引到船上，再由噴頭對傳送帶進行噴水。在螺旋槳產(chǎn)生的水壓下

53、，水流進入水管，應(yīng)用位于垃圾傳送帶上方的噴水裝置沖洗附著在傳送帶上的樹葉、紙張等粘性較大的垃圾。這樣無需另設(shè)抽水機，減少了功耗,并且節(jié)省空間與材料。 圖3.4汲水噴水裝置的設(shè)計 （5） 太陽能蓄電裝置 針對垃圾清理船結(jié)構(gòu)多，能耗大的特點采用太陽能蓄電系統(tǒng)分擔(dān)能耗。太陽能輔助系統(tǒng)由太陽能電池組、太陽能控制器、蓄電池等組成。太陽能蓄電系統(tǒng)集太陽能充電、充放電控制和逆變控制功能為一體（需要具體的芯片，電壓放大器，單片機等慧魚模型尚未實現(xiàn)），具有一定控制、保護功能，操作使用人性化、結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠，設(shè)備性能穩(wěn)定，使用壽命長。 考慮到太陽能電池板的轉(zhuǎn)化率不足的問題，本人采用太陽能電池板組來

54、解決問題，太陽能電池板的連接有并聯(lián)和串聯(lián)兩種方式，考慮到我們太陽能的主要功能是以蓄電池為主，所以為了保證電壓。本人采用了并聯(lián)式來解決問題。 圖3.5 太陽能 （6） 垃圾壓縮裝置 如何能讓垃圾清理船具有更多的垃圾存儲空間一直是本人考慮的問題，若垃圾清理船的存儲能力小，將會導(dǎo)致清理船不停反港，嚴(yán)重影響效率和消耗過多的能源，所以垃圾清理船的空間問題一直是想要解決的核心問題。對于垃圾清理船的方案有三個方案選擇。 1.采用凸輪方案 當(dāng)凸輪旋轉(zhuǎn)后，使得擋板前后運動，可以產(chǎn)生空間的壓縮，從而垃圾可以成塊，但是我們還需要考慮到壓縮力的大小完全取決于電機的扭矩，為了獲得更大的壓縮力我們必須采用大

55、功率的電機，但是大功率的電機會減少船體的體積，反而和初始設(shè)計相違背。所以不采用本設(shè)計。 2.采用絲杠螺母結(jié)構(gòu) 采用絲杠螺母結(jié)構(gòu)最大的優(yōu)點就是具有極佳的穩(wěn)定性，但是絲杠螺母也會有很大的缺點，因為我們處理是水中的垃圾所以將會產(chǎn)生大量的水，我們不能保證在長時間的使用情況下絲杠螺母結(jié)構(gòu)不會生銹，一旦生銹將會導(dǎo)致垃圾清理船不能完成整個垃圾處理程序，所以并沒有采用這種結(jié)構(gòu)。 3.采用氣動結(jié)構(gòu)來實現(xiàn) 應(yīng)用氣動裝置來實現(xiàn)這個功能，它由打氣裝置來提供氣體，而對于桿的進，出，則有兩個電磁氣閥來控制。在桿的末端固定一擋板使得能夠?qū)崿F(xiàn)壓縮垃圾。這是我最終采用的結(jié)構(gòu)設(shè)計。它的優(yōu)點有很多，在這種設(shè)計下我們能夠盡可

56、能的縮小，簡化結(jié)構(gòu)。使得垃圾清理船能夠裝載更多的垃圾，穩(wěn)定性方面雖然比不上絲杠螺母，但是相對來說凸輪也是很穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，而且在壓縮力的方面氣動的力是十分大的，可以保證壓縮力的大小，而且由于氣缸是封閉的所以不會導(dǎo)致生銹問題的存在，能夠保證長時間的使用。 圖3.6 氣缸模型圖 圖3.7 氣缸實際圖 （7） 運輸裝置 當(dāng)壓縮完成后如何將垃圾運送到指定的位置也是一個值得思考的問題，最終確定使用電機帶動軸旋轉(zhuǎn)，使得軸上的繩子能夠上升或下降。用這種方法可以使垃圾上下移動，之后運用齒輪齒條結(jié)構(gòu)使得垃圾能夠?qū)崿F(xiàn)橫向移動到達存儲位置。綜上所述垃圾的運輸部分我使用了兩個模塊一是上升模塊。另一

57、個是移動模塊，使其能夠移動到指定的垃圾通道，這樣我就可以實現(xiàn)垃圾的移動。 上升 向后移動 回到出發(fā)點 移動停止 下降完畢 下降 圖3.8 運輸流程 圖3.9 上升裝置 圖3.10 移動裝置 （8） 大型垃圾的處理 河道的清理不僅僅只有一些生活垃圾，它還有大量的油污（后面有介紹）和一些木塊類的大型垃圾所以我們必須設(shè)計一種能夠獲取大型垃圾的機構(gòu)，最終選擇了機械臂結(jié)構(gòu)，機械臂是由渦輪蝸桿機構(gòu)，絲杠螺母機構(gòu)為主體結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的。而整個機械臂又有上升機構(gòu)，機械臂升出機構(gòu)，360度旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，機械爪結(jié)構(gòu)所構(gòu)成。 回收桿 粗定位

58、 旋轉(zhuǎn)到位 伸出桿 下降指定位置 機械爪使用 回收伸出桿 上升機械臂 旋轉(zhuǎn)回去 伸出桿 爪放開 開始 圖3.11 大型垃圾處理流程liuliuc程圖 圖3.12 機械臂 圖3.13 機械爪 （9） 垃圾船的定位，運行問題 如何在一個充滿船體，山崖的水域安全行駛時一個不可忽視的問題，本人設(shè)計的船體運用了傳感器來實現(xiàn)以上的功能，當(dāng)然如何安全定位是一個重要的問題，這些問題將放在下一節(jié)來詳細講解。 圖3.14 水中船 第二節(jié) 垃圾清理船電氣系統(tǒng) 一．壁障的實現(xiàn) 垃圾清理船必須滿足在復(fù)雜河道環(huán)境下仍能安全行駛的要求，這就要求我們的船體必須具備

59、識別有船過來，控制電機使其轉(zhuǎn)向的功能。在這里我們選擇了超聲波距離傳感器，超聲波傳感器的優(yōu)點是集成度高，它將發(fā)射，和收集進行了整合，體積小，整合度高，而且安全可靠。 判斷距離 停止 后退 判斷距離 停止 右轉(zhuǎn) 前進 判斷距離 右轉(zhuǎn) 保持前進 右轉(zhuǎn) 圖3.15壁障流程圖 其實壁障的實現(xiàn)就是應(yīng)用了超聲波傳感器的測距離的功能，然后根據(jù)距離的長短來實現(xiàn)垃圾清理船的運動控制。對于一些常見的非專業(yè)級超聲波傳感器的參數(shù)測量距離約為4m，相應(yīng)的檢測數(shù)值以cm在程序檢測界面顯示。直接將其連接到D1或D2端即可。 圖3.16 超聲波距離傳感器 圖3.17 實際應(yīng)用圖

60、 二．大型垃圾打撈和定位問題 對于一些大型的垃圾來說我們采用的是兩種傳感器來完成這個任務(wù)它們是光敏傳感器，光電傳感器。分別為模擬量和數(shù)字量。根據(jù)傳感器所處的位置來決定用什么傳感器。光敏傳感器能靈敏的感知光強弱的變化，而光電傳感器能夠感知到是否有光。在這里本人使用光電傳感器來實現(xiàn)粗定位，原因是光電傳感器只有數(shù)字量這一種形式，靈敏度高保證在粗定位的時候能夠檢測到信號。 而對于機械爪的抓取和定位，采用數(shù)字量就不能保證功能正常使用，因為他只有兩個量的變化0或1，所以必須使用具有多種量變化的傳感器，光敏傳感器是最好的選擇，當(dāng)機械臂伸出時，下方的傳感器感受信號，當(dāng)感知到信號停止伸出，開始下降，當(dāng)下降

61、到信號強度變得很強時停止下降，張開機械爪，抓取垃圾，從而完成一個定位，抓取得功能實現(xiàn)。 圖3.18 兩種傳感器 圖3.19 實際光電傳感器 圖3.20 實際光敏傳感器 第三節(jié) 油污分離系統(tǒng) 一． 工作原理 力旋流器的基本原理是離心沉降。它是利用不同密度、不相溶的兩相液體混合介質(zhì)在高速旋轉(zhuǎn)時各相產(chǎn)生不同的離心力而達到兩相分離的目的。與固-液分離一樣，液-液水力旋流分離也是一個不完全分離過程，從溢流管排出的輕質(zhì)液體(如油)并非是純油介質(zhì)，從底流管排出的重質(zhì)液體〔如水〕也并非純水介質(zhì)。但只要結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，操作參數(shù)確定合理，水力旋流器完全可以達到90%-95%以上的分離效率，

62、有時甚至可達98%以上，能夠滿足一般的分離要求。 二．水力旋流管分離效率影響因素 影響水力旋流管分離因素有如下幾方面： 1.兩相密度差對分離效率的影響： 密度差越大，兩相間迅速分離的趨勢越大，分離效果就越好。 2.幾何尺寸對分離效率的影響： 采用矩形截面切向雙入口形式，且入口當(dāng)量直徑d1=(0.2-0.3)D(D為旋流器的名義直徑)時，旋流器有較好的分離效率，且降低了入口處的壓力損失；溢流口越小，最佳溢流分率越低，越有利于油分散相的分離；設(shè)計較小錐度及較小管徑的分離段是提高分離效率的關(guān)鍵：對尾管段的尺寸設(shè)計應(yīng)從制造工藝，允許壓力降，對分離效率的影響等幾個方面綜合考慮。一般來說，尾管

63、段的長度應(yīng)大于20D。 3.進口流量對分離效率的影響 據(jù)有關(guān)文獻介紹，當(dāng)進口流量較低時，由于旋轉(zhuǎn)流速較低， 許多油滴未能分離出來，導(dǎo)致分離效率降低，當(dāng)進口流量進一步增加時，分離效率也增加，到一定程度后達到最大值，此時，在水力旋流器的軸線附近形成一個較穩(wěn)定的油芯，當(dāng)進口流量再增加時，分離效率反而下降。 4.滋流比對分離效率的影響： 合理確定溢流比要考慮兩方面的問題，從底流凈化角度出發(fā)， 如不考慮溢流口排出液的再處理，可適當(dāng)加大溢流比，以提高底流凈化程度；從綜合效益出發(fā)，既要考慮底流的凈化效果，又要盡可能提高溢流口排出液的濃縮程度，減少再處理的工作量，就要確定合適的溢流比。 5.進口溫度

64、對分離效率的影響： 混合液溫度對分離效率有一定的影響，在一定范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，水力旋流器的分離效率會增加，分離精度也會提高。 6.進口含油濃度對分離效率的影響 隨著進口含油濃度的升高，不僅大粒徑油滴的分額明顯增加，而且油滴眾數(shù)粒徑的位置也隨之向大粒徑方向移動，含油濃度雖與粒度分離效率無關(guān)，但對旋流分離器的分離效果卻仍具有重要影響，含油濃度越高，油滴粒徑越大，分離效率越高，所以含油濃度是以改變油滴粒徑分布狀態(tài)的方式影響或決定著旋流器的分離效率。 7.分散相粒度分布對分離性能的影響 分散相粒度分布對水力旋流器的分離性能有很大影響，粒度越大，分散相越易從連續(xù)相中分離，分離效率就越高。

65、 8.進料中其它成分對分離效率的影響 進料中氣體對分離效率的影響很大，當(dāng)氣體含量達到一定程度時，旋流器不再具有分離能力，這主要是由于氣體堵塞溢流口造成的。因此，在利用旋流器進行處理前，應(yīng)盡可能地進行除氣；破乳劑的加入使分離效率有所提高，但變化幅度不是很大。 從以上論述可以看出，影響油水分離水力旋流器分離效率的因素很多，包括結(jié)構(gòu)參數(shù)、物性參數(shù)、操作參數(shù)等，各參數(shù)對其影響的程度又各不相同。 圖3.21 油污分離器內(nèi)部渦流流動狀態(tài)示意圖 由結(jié)構(gòu)示意圖可以看出，兩種液體介質(zhì)的混合物由入口切向進入分離腔， 經(jīng)查詢我們?nèi)∮臀鬯娜肟谒俣葹樽罴训姆蛛x速度

66、9 m/s,從切向方向高速進入旋流腔的液體在腔內(nèi)急劇旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生強烈的渦流，后面接連而來的液體推動著旋流腔內(nèi)的液體邊旋轉(zhuǎn)邊向下運動，其運動呈螺旋形。這些旋轉(zhuǎn)著的液體向下進入大錐角錐體段后，旋流器體的內(nèi)徑逐漸減小，如果忽略摩擦的話，根據(jù)角動量守恒，旋轉(zhuǎn)速度要不斷加大，經(jīng)過較短的大錐角圓錐段后，迅速地過渡到長度較大錐角較小的小錐角段，在這里，直徑變化緩慢，旋轉(zhuǎn)加速度趨于緩和。大小錐角段是發(fā)生分離的主要區(qū)域，由于液體產(chǎn)生渦流運動時，沿徑向方向的壓力分布不等，邊界處較高，而核心區(qū)域較低，這樣會對連續(xù)相液體中的液滴產(chǎn)生一個向心壓差Fo，另外當(dāng)液體在腔內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動時，由于兩種液體介質(zhì)密度差的存在還會產(chǎn)生一個離心力F，還有由于液滴在實際液體中運動由粘性引起的斯托克斯阻力凡.對于油水混合物來說，連續(xù)相介質(zhì)為水時，液滴在流場中主要受三個力： 1.旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的慣性離心力 2.徑向存在壓力梯度而引起的向心的力 3.由于液滴在粘性液體中低速運動而產(chǎn)生的斯托克斯阻力 液滴在這三個力的作用下，產(chǎn)生了徑向方向的運動，因而產(chǎn)生了兩種密度不同的互不相溶的液體混合物的分離。 三． 結(jié)構(gòu)設(shè)計 液-液水力旋流器可以