數(shù)控機床除塵設(shè)備設(shè)計,數(shù)控機床,除塵,設(shè)備,裝備,設(shè)計 本科畢業(yè)設(shè)計開題報告 題 目： 數(shù)控機床除塵設(shè)備設(shè)計 院 （系）： 機械工程學(xué)院 班 級： 機電07-4班 姓 名： 劉赫達 學(xué) 號： 0703020108 指導(dǎo)教師： 王學(xué)惠 教師職稱： 講師 黑龍江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計開題報告 題 目 數(shù)控機床除塵設(shè)備設(shè)計 來源 工程實際 1、研究目的和意義 當數(shù)控機床設(shè)備在對石墨進行加工的時候會產(chǎn)生粉塵,影響加工的正常進行,也會對設(shè)備的電氣設(shè)備造成危害.此外,當粉塵擴散的大氣中超過一定濃度時,就會毒害環(huán)境,危害人體健康,因此要對從污染源產(chǎn)生的粉塵進行有效的控制與防治.本項目就是針對HSM600u設(shè)備加工石墨時設(shè)計的除塵設(shè)備. 2、國內(nèi)外發(fā)展情況(文獻綜述) 資源與環(huán)境是人類賴以生存、繁衍和發(fā)展的基本條件，地球是人類共同的家園。人們對清潔環(huán)境的要求，對環(huán)境保護的日趨重視，已使除塵技術(shù)成為最近幾十年來研究的熱點問題。而資源短缺、環(huán)境污染和生態(tài)惡化，已經(jīng)成為人類普遍關(guān)注的全球性問題。隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，對環(huán)境污染的有效控制已經(jīng)越來越重要和緊迫了。保護人類生存環(huán)境，實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，是21世紀國際社會“環(huán)境與發(fā)展”和“和平與發(fā)展”兩個同等重要的主題內(nèi)容之一。近幾十年來，世界環(huán)境科學(xué)發(fā)展十分迅速，環(huán)境保護的國際合作和協(xié)同行動日益加強。環(huán)保技術(shù)正向深度化、尖端化方面邁進，產(chǎn)品也不斷向普及化、標準化、成套化、系列化方向發(fā)展。目前，新材料技術(shù)、新能源技術(shù)、生物工程技術(shù)正源源不斷地被引進環(huán)保產(chǎn)業(yè)。除塵技術(shù)作為環(huán)保產(chǎn)業(yè)核心之一，也越來越受到重視。除塵裝置正逐漸引入現(xiàn)代電子技術(shù)，電除塵裝置的開發(fā)正在向脈沖電荷技術(shù)發(fā)展。 復(fù)合式除塵技術(shù)的研究取得了有效的進展。近些年來，國內(nèi)的學(xué)者對電—袋式除塵設(shè)備的研究開始活躍起來，但其都局限于對靜電袋式除塵器進行的研究，這種布置結(jié)構(gòu)是將布袋與電暈極同處于一個除塵空間，把布袋當作電除塵器集塵板使用，配以電暈極，這種結(jié)構(gòu)致使布袋的濾速達4m/min以上，這對降低阻力，提高布袋壽命將產(chǎn)生不利的影響。而對電— 袋式除塵器的研究處于起步階段[1]。 國外對電—袋式除塵器的研究已有一定的歷史，最早的電— 袋式除塵器誕生于美國，美國精密工業(yè)公司就設(shè)計了把靜電應(yīng)用于織物過濾的裝置，并將典型裝置模型定為“阿皮特朗(Apitron)”，這種除塵器對1.6-40μm的粉塵有99.99%的除塵效率。組合后處理風量可達85000～1700000m3/h。在同樣過濾風速下，阻力為常規(guī)除塵器的1000Pa，降低約100Pa。如果保持同樣的阻力，過濾風量可增加3倍。1994年，北達科特大學(xué)(UND)和美國能源環(huán)境研究中心(EERC)在美國能源部國家能源技術(shù)實驗室的支持下，在沒有任何實際數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對高效復(fù)合型除塵器(AHPC)進行了第一、二階段的實驗研究，隨著研究成功，2000年4月中旬，EERC又對AHPC進行了第三階段的實驗研究。研究表明，它對所有在1~50μm的粉塵都有99.98%以上的效率，它比現(xiàn)存的技術(shù)花費低廉，而效率更高[2]。 在高溫煤(煙)氣處理中，目前能有效地去除塵粒的方法，有如下幾種： 1 高性能機械除塵器 高性能機械除塵器，如單級或多級旋風除塵器，利用離心慣性力不同，以去除高溫氣流中塵粒。旋風除塵器運行成本最低，但對粒度低于 5～10μm的粒子無效，這時施加到塵粒上的慣性力較低。若粒子載荷在低于0.01～0.02％時，切線速度必須達到 21～27ｍ/ｓ時，才能有效清除塵粒，而這遠遠不能滿足凈化后的高溫煤(煙)氣含塵濃度的要求。故一般旋風除塵器只能作為預(yù)除塵設(shè)備，使從氣化爐出來的高溫粗煤氣含塵濃度降低到 0.5％以下，再予以二次除塵。 2 電除塵器 靜電過濾器應(yīng)用在高溫高壓下除塵，始于60年代早期，目前美國研究在溫度達900℃、壓力達1.0MPa情況下的靜電除塵器，除塵效率從90~99％，捕獲塵粒平均粒徑為5μm，大約20％塵粒低于2μm以下。但目前應(yīng)用在高溫高壓下除塵，尚存在電暈穩(wěn)定性、電極壽命短、對煙氣成分敏感、長時間運行時材料穩(wěn)定性、材料的熱脹性等問題，短時間內(nèi)，仍不能工業(yè)示范。 3 聲波團聚除塵器 聲波團聚可置于旋風除塵器前，即用一個空氣發(fā)聲器產(chǎn)生800～900Hz的高頻聲波，振幅可達157dB，塵粒在通過聲場時，從0.1～10μm的粒子均可團聚，增加了旋風除塵器的除塵能力，美國能源部資助過此類項目的開展，但未做出改進旋風除塵器特性實驗。 4 高性能阻擋式過濾器 高性能阻擋式過濾器，又分為陶瓷過濾器、顆粒床過濾器、金屬網(wǎng)過濾器。顆粒床過濾器，除塵效率達99％以上，壓降4～8KPa，能除去10μm以上塵粒，但在高溫下運行時，床層容易堵塞，該技術(shù)存在著磨損和壓降較大等問題。金屬網(wǎng)過濾器由特殊的金屬纖維組成，但因纖維物所承受溫度較低，不太適合高溫氣體除塵。在高溫高壓煤(煙)氣中去除塵粒的有效方法是陶瓷過濾器。研究表明，陶瓷過濾器除塵效率極佳，可達到99.9％以上，凈化后煤氣中的塵粒濃度小于5mg/m3，最大塵粒直徑小于5μm，并且，該技術(shù)已經(jīng)成熟，為目前最常用的高溫氣凈化技術(shù)[3]。 在各類除塵器中，旋風除塵器已能清除10-100μm的粉末，出現(xiàn)了斜底板、扭底板等；袋式除塵器的發(fā)展不在限于解決過濾器的堵塞問題而是使用壽命長、維護費用少的適用技術(shù)和機械，濾布開發(fā)的重點是在高溫下耐酸堿、強度好的材料，如目前正在使用的玻璃纖維毛氈、聚四氟乙烯纖維、不銹鋼纖維等材料是為了提高對微粒的控制和捕集高比電阻的粉塵。日本開發(fā)了超高壓、寬間距除塵器，雙區(qū)電除塵器等[4]；美國則已經(jīng)使用蒸汽除塵器、三電極板電除塵器、帶屏蔽網(wǎng)電除塵器等。除此之外，一些新的除塵技術(shù)正處在研究和試驗階段，如聲波輔助青灰、微粒凝聚技術(shù)、高壓蒸汽噴射、帶電濕式除塵和復(fù)合式除塵等。目前我國已有科研人員開始研究電除塵的非穩(wěn)態(tài)理論和技術(shù)。雖然迄今為止尚未有人研究出粉塵荷電與工作電壓、粉塵比電阻特性，以及粉塵厚度之間的定量關(guān)系，但有理由相信在不久的將來，一旦在除塵理論上的研究有所突破，必將給電除塵器行業(yè)的發(fā)展帶來質(zhì)的飛躍。 這些新技術(shù)將為傳統(tǒng)的除塵器領(lǐng)域注入新的活力。 但是就現(xiàn)有的除塵器而言，除塵效率高的一般體積比較大，體積比較小的則過濾效率又通常不能滿足要求，或者體積小、效率高但是有著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、一次性投資大等不足，所以很難推廣普及。 4、設(shè)計方案（研究/設(shè)計方法、理論分析、計算、實驗方法和步驟等）： 除塵技術(shù)的選擇：由于所需除塵設(shè)備是在室內(nèi)工作，且要求除塵效率高，操作維護方便。過濾式除塵技術(shù)適合于要求除塵效率比較高、排氣量變化大的場合，最適合處理有回收價值、粒徑比較細的顆粒物，與實際的需要情況相符合，所以選擇過濾式除塵技術(shù)，其過濾原理如圖2-2所示。 圖 1 過濾原理圖 數(shù)控機床除塵設(shè)備應(yīng)用過濾式除塵技術(shù)，主要結(jié)構(gòu)組成如圖2-3所示。主要由通風機構(gòu)、過濾筒、清灰機構(gòu)、滑塊托緊機構(gòu)和回收筒等。通過進氣管道和出氣管道與數(shù)控機床加工中心連接，而加工中心的操作間就相當于一個密閉吸塵罩。密閉罩是將塵源密閉，使粉塵限制在局部的范圍內(nèi)，以便于凈化處理。 除塵設(shè)備由通風機構(gòu)提供吸力將含塵氣體通過進氣管道吸入除塵設(shè)備，粉塵顆粒由過濾筒捕集積累，并由清灰機構(gòu)剝落，通過回收筒收集，回收筒內(nèi)裝有集塵袋，方便于粉塵的后期處理。 圖2 除塵設(shè)備結(jié)構(gòu)組成圖 3、研究/設(shè)計的目標： 產(chǎn)品要符合除塵的要求,環(huán)保不污染環(huán)境;要操作簡單,除塵效率高,經(jīng)濟性好;還要節(jié)能 研究內(nèi)容： (1)集氣罩的選擇 首先了解集氣罩的工作原理與分類,在根據(jù)需要選擇合適的集氣罩. (2)通風機的選擇 在選擇通風機前,應(yīng)了解其生產(chǎn)現(xiàn)狀和產(chǎn)品質(zhì)量情況;在根據(jù)輸送氣體的性質(zhì)選擇用途的通風;選擇時應(yīng)該考慮到管道的漏風與有些阻力計算不精確等因素. 機; (3)過濾芯的選擇 袋式除塵器的濾料一般根據(jù)含塵氣體的性質(zhì)、粉塵的性質(zhì)及除塵器的清灰方式進行選擇. (4)回收裝置的設(shè)計 應(yīng)考慮到除塵器的大小,粉塵的性質(zhì),且注意避免粉塵的二次飛揚. 擬解決的關(guān)鍵問題： 通風機的選擇、過濾單元的設(shè)計 5、方案的可行性分析： 袋式除塵器是一種高效除塵設(shè)備,其過濾機理有截留、慣性沉降、重力沉降與靜電沉降.粒子在纖維上的沉降是幾個機理共同作用的結(jié)果,除塵效率高,特別是針對微細粉塵也有比較高的效率,在許多情況下其平均除塵效率能達到99.9%,一般都能滿足除塵要求.。 6、該設(shè)計的創(chuàng)新之處 本除塵器結(jié)構(gòu)設(shè)計非常巧妙,使用靈活方便,特別是過濾芯與回收筒的更換極其簡單,有獨到之處,且一個人就能完成操作。 7、設(shè)計產(chǎn)品的主要用途和應(yīng)用領(lǐng)域： 產(chǎn)品用于數(shù)控機床設(shè)備在加工石墨時的除塵工作,也可擴展應(yīng)用到其他封閉加工設(shè)備。 8、時間進程 第四、五周 確定數(shù)控機床除塵設(shè)備的總體設(shè)計方案 第六、七周 設(shè)計數(shù)控機床除塵設(shè)備的方案計算 第八、九周 進行數(shù)控機床除塵設(shè)備主要結(jié)構(gòu)的計算及零件的校核 第九、十周 繪制數(shù)控機床除塵設(shè)備的裝配圖 第十、十一周 繪制數(shù)控機床除塵設(shè)備的部件圖 第十二、十三周 撰寫說明書 第十四周 準備答辯 9、參考文獻： 1 張殿印,張學(xué)義.除塵技術(shù)手冊[M].北京:北京冶金工業(yè)出版社.2003 2 金國淼.除塵設(shè)備設(shè)計[M].上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.1985 3 吳忠標,實用環(huán)境工程手冊[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2001 4 王連名,宋寶玉.機械設(shè)計課程設(shè)計[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.2005 5 余云進,除塵技術(shù)問答[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2006 6 成大先,機械設(shè)計手冊[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2004 7 王中發(fā),實用機械設(shè)計[M].北京:北京理工大學(xué)出版社.1998 8 趙韓,黃康,陳科.機械系統(tǒng)設(shè)計[M].北京:高等教育出版社.2005 10 鞏云鵬,田萬祿,張祖立等.機械設(shè)計課程設(shè)計[M].沈陽：東北大學(xué)出版社，2000. 11 陳隆德,趙福令.機械精度設(shè)計與檢測技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000. 12 濮良貴,紀名剛.機械設(shè)計（第七版）[M].北京：高等教育出版社，2001. 13 王守新.材料力學(xué)（第二版）[M].大連：大連理工大學(xué)出版社，2004. 14 盛選禹.CatiaV5R10機械設(shè)計范例教程[M]．北京：北京大學(xué)出版社,2003 15 Maria Helena Correia，Jose Fernando Oliveira，Jose Antonio Soeiro Ferreira et al.Reel and sheet cutting at a paper mil[M]l. 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