數(shù)控機床除塵設備設計,數(shù)控機床,除塵,設備,裝備,設計 摘 要 人類在生產和生活的過程中，需要一個潔凈的空氣環(huán)境（包括大氣環(huán)境和室內空氣環(huán)境），除塵技術為實現(xiàn)理想的空氣環(huán)境提供了技術手段。由于所需除塵設備是在室內工作，所以在對除塵設備的方案設計中應選擇過濾式除塵技術。對機床除塵設備的除塵管道、通風機、過濾筒、滑塊托緊機構等各主要結構進行了設計計算，對清灰機構減速器中的渦輪蝸桿及傳動齒輪進行了設計計算及其強度校核，對除塵設備的涂裝與維護也提出了具體解決方案。 關鍵詞：過濾除塵技術；通風機構；過濾筒；清灰機構；滑塊托緊機構 Abstract Human need a pure air environment (including atmospheric environment and room air environment) during the production and life process, the dust removal technology has provided the technical method for the realization of the ideal air environment. Because dust removal equipment is needed in indoor job, so in the dust removal equipment scheme design should choose filter type removal technology. The main content of this article on the machine tool dust removal equipment dust removal pipelines, the ventilator, filter canister, the slider's tight institutions of major structure design calculation, all the turbine worm gear reducer ash institutions and transmission gears to carry on the design calculation and intensity of dust removal equipment, the coating and maintenance also puts forward specific solutions. key words：filtration dust removal technology；ventilator filter cylinder；dust cleaning mechanism；slide tighten mechanism 目 錄 摘 要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1 國內外研究現(xiàn)狀 1 1.1.1 高性能機械除塵器 2 1.1.2 電除塵器 2 1.1.3 聲波團聚除塵器 2 1.1.4 高性能阻擋式過濾器 2 1.2 研究的背景及意義 3 1.2.1 研究背景 3 1.2.2 研究的目的意義 4 第2章 數(shù)控機床除塵設備的方案設計 5 2.1 除塵器的設計準則 5 2.2 除塵技術分類 6 2.2.1 機械除塵技術 6 2.2.2 過濾除塵技術 7 2.2.3 靜電除塵技術 8 2.2.4 濕式除塵技術 8 2.3 總體方案的確定 9 2.3.1 除塵技術的選擇 9 2.3.2 擬要解決的關鍵問題 10 第３章 數(shù)控機床除塵設備各主要結構的計算 12 3.1 除塵管道的設計計算 12 3.1.1 管道直徑計算 12 3.1.2 管道材料的選擇 12 3.1.3 管道傾角的確定 12 3.2 通風機的選擇 13 3.2.1 通風機的作用及分類 13 3.2.2 通風機的確定 14 3.3 過濾面積與濾筒尺寸的確定 15 3.3.1 過濾面積的確定 15 3.3.2 濾筒尺寸的確定 15 3.4 除塵設備各主要組成部分設計 15 3.4.1 過濾筒的設計 15 3.4.2 滑塊托緊機構的設計 16 3.4.3 清灰機構的設計 17 3.4.4 回收筒的設計 18 第４章 清灰機構減速器及傳動齒輪的設計 20 4.1 蝸桿傳動的特點及失效形式 20 4.2 蝸桿蝸輪的設計計算 20 4.2.1 確定主參數(shù) 20 4.2.2 蝸輪蝸桿的設計計算 21 4.3 傳動齒輪的設計計算 23 4.3.1 初選齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 23 4.3.2 按齒面接觸疲勞強度設計 24 4.3.3 按齒根彎曲強度設計齒輪 26 第５章 除塵設備的涂裝與維護 28 5.1 除塵設備的涂裝 28 5.1.1 涂裝的作用 28 5.1.2 涂裝設計 28 5.1.3 涂裝方案確定 31 5.2 過濾除塵設備的維護 31 5.2.1 除塵系統(tǒng)的運行管理 31 5.2.2 除塵系統(tǒng)的維修保養(yǎng) 32 結論 33 致謝 34 參考文獻 35 CONTENTS Abstract I Chapter 1 Introduction 1 1.1 Current research at home and abroad 1 1.1.1 High performance mechanical filter 2 1.1.2 Electrical precipitator 2 1.1.3 Sound waves reunion filter 2 1.1.4 High performance block type filter 2 1.2 The background and significance of research 3 1.2.1 To choose a background 3 1.2.2 The purpose of the research significance 4 Chapter 2 Numerical control machine tool dust removal equipment solution design 5 2.1 The design criterion of dust 5 2.2 Removal technology classification 6 2.2.1 Mechanical removal technology 6 2.2.2 Filter dust removal technology 7 2.2.3 Static dust removal technology 8 2.2.4 Wet dust removal technology 8 2.3 To determine the overall scheme 9 2.3.1 Dust removal technology choice 9 2.3.2 To solve the key problems to 10 Chapter 3 Numerical control machine tool of the main dust removal equipment structure calculation 12 3.1 The dust removal piping design calculation 12 3.1.1 Pipe diameter calculation 12 3.1.2 Piping material selection 12 3.1.3 The determination of pipe Angle 12 3.2 Fan choice 13 3.2.1 The role of the ventilator and classification 13 3.2.2 Fan sure 14 3.3 Filtering area and filter canister to determine the size 15 3.3.1 The determination of filter area 15 3.3.2 Filter canister to determine the size 15 3.4 Dust removal equipment main components of design 15 3.4.1 Filter cartridges design 15 3.4.2 The slider's tight design of organization 16 3.4.3 Soot cleaning design of organization 17 3.4.4 Recycling cylinder design 18 Chapter 4 Soot cleaning institutions and the design of gear reducer gear 20 4.1 Worm transmission and the characteristics of the failure forms 20 4.2 Design calculation of worm gear and worm 20 4.2.1 Determine the parameters 20 4.2.2 Design and calculation of the worm 21 4.3 Transmission gear design calculation 23 4.3.1 Primary gear type, precision grades, materials, and gear 23 4.3.2 According to the tooth contact fatigue strength design 24 4.3.3 According to the design of gear tooth root bending strength 26 Chapter 5 Dust removal equipment coating and maintenance 28 5.1 Dust removal equipment coating 28 5.1.1 Coating role 28 5.1.2 Coating design 28 5.1.3 Coating plan 31 5.2 Filter dust removal equipment maintenance 31 5.2.1 Dust removal system of operation management 31 5.2.2 Dust removal system maintenance 32 Conclusion 33 Thanks 34 References 35 35 第1章 緒論 1.1 國內外研究現(xiàn)狀 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)成為人類普遍關注的全球性問題。隨著現(xiàn)代工業(yè)生產的迅速發(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容之一。近幾十年來，世界環(huán)境科學發(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)保技術正向深度化、尖端化方面邁進，產品也不斷向普及化、標準化、成套化、系列化方向發(fā)展。目前，新材料技術、新能源技術、生物工程技術正源源不斷地被引進環(huán)保產業(yè)。除塵技術作為環(huán)保產業(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，電除塵裝置的開發(fā)正在向脈沖電荷技術發(fā)展。 復合式除塵技術的研究取得了有效的進展。近些年來，國內的學者對電—袋式除塵設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，這種布置結構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，這種結構致使布袋的濾速達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)公司就設計了把靜電應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(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實驗室的支持下，在沒有任何實際數(shù)據(jù)的基礎上，對高效復合型除塵器(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： 1.1.1 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除塵設備，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[3]。 1.1.2 電除塵器 靜電過濾器應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，仍不能工業(yè)示范。 1.1.3 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]。 1.1.4 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，該技術已經(jīng)成熟，為目前最常用的高溫氣凈化技術[5]。 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；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，一些新的除塵技術正處在研究和試驗階段，如聲波輔助青灰、微粒凝聚技術、高壓蒸汽噴射、帶電濕式除塵和復合式除塵等。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。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)展帶來質的飛躍。這些新技術將為傳統(tǒng)的除塵器領域注入新的活力[6]。 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、效率高但是有著結構復雜、一次性投資大等不足，所以很難推廣普及。 1.2 研究的背景及意義 1.2.1 研究背景 隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，對高速加工設備的需求越來越多，隨之而來與其配套的設備市場也隨之加大。數(shù)控機床除塵設備是數(shù)控五軸聯(lián)動高速加工中心，加工精度非常高，主要用于飛機、汽車、模具、精密機械制造行業(yè)的高精度復雜零件加工。 石墨是一種非常重要的原材料，易于加工，且加工出的零件有非常好的自潤滑性。當數(shù)控機床除塵設備在對石墨進行加工的時候會產生粉塵，如果不及時清除會嚴重影響加工精度，也會對設備造成危害。此外，當粉塵擴散到大氣中超過一定濃度時，就會毒害環(huán)境，危害人體健康。因此有必要對從污染源產生的粉塵進行及時有效的控制與回收。 本設計就是針對回收數(shù)控機床除塵設備加工石墨時產生的粉塵而設計除塵設備。 1.2.2 研究的目的意義 數(shù)控機床除塵設備能對作業(yè)中產生的石墨粉塵進行有效的回收，從而防止了粉塵的外泄，保障了環(huán)境的清潔與人體的健康。由于粉塵的及時清理，也起到了對加工設備本身的保護作用。 隨著加工中心的日趨成熟與需求的火熱，對其配套設備的需求也隨之被帶動起來，因此除塵設備有良好的前景。 此外，所設計除塵設備要具有除塵效率高、占地面積比較小、結構新穎、操作簡便和一次性投資小等優(yōu)點。為提高其利用價值，設備還具有拓展作業(yè)的能力，例如谷物研磨時揚塵的收集，粉狀物的裝袋作業(yè)等。適應市場的需求，將可能成為除塵設備的主流發(fā)展方向。 第2章 數(shù)控機床除塵設備的方案設計 2.1 除塵器的設計準則 除塵器種類繁多，型式多樣，各具不同的優(yōu)缺點。正確設計除塵器并進行科學的維護，是保證除塵器正常運行并保證應有除塵效率的關鍵。 設計除塵器必須全面考慮有關因素，如除塵效率、壓力損失、一次投資、維修管理、運行安全性等，其中最主要的是除塵效率。選擇的除塵效率必須保證使設備安裝上除塵器后的排塵量和排放濃度達到當?shù)丨h(huán)保部門的規(guī)定標準。因此，設計除塵器需要考慮如下因素： 1. 設計的除塵器需要達到的最低除塵效率或排放濃度必須滿足排放標準規(guī)定的排放濃度。對于運行狀況不穩(wěn)定的系統(tǒng)，要注意煙氣處理量的變化對除塵效率和壓力損失的影響。比如，旋風除塵器除塵效率和壓力損失，隨著煙氣量的增加而增加，但是大多數(shù)除塵器的除塵效率會隨著煙氣量的增加而降低。 2. 粉塵的物理性質對除塵器性能具有較大影響，這些物理性質包括入口的含塵濃度、粉塵的粒徑分布、密度、比電阻、親水性、溫度、壓力、粘性、毒性等。含塵氣體濃度較高時，在靜電除塵器和袋式除塵器前應該設置預凈化設備，以去除粗大塵粒。比如，降低除塵器的入口含塵濃度，可以提高袋式除塵器的過濾速度，可以防止靜電除塵器產生閉暈塞。對濕式除塵器則可以減少污泥處理量，減少投資及減少運轉和維修工作量。一般來講，為減少喉管磨損和防止噴嘴堵塞，對于文丘里、噴淋塔等濕式除塵器，入口含塵濃度在10 g/m為宜，袋式除塵器的入口含塵濃度在0.2-10 g/m為宜，靜電除塵器入口含塵濃度在30g/m為宜。 不同的除塵器對不同的粒徑粉塵的除塵效率是完全不同的，設計除塵器時還必須首先了解欲捕集粉塵的粒徑分布，在根據(jù)除塵器的除塵分級效率，設計適當?shù)某龎m器。除塵器的分級效率見表2-1。 3. 設計除塵器時還必須同時考慮捕集粉塵的處理問題。有些工廠工藝本身設有泥漿廢水處理系統(tǒng)，或者采用水利輸送方式，在這種情況下可以考慮采用濕式除塵，把除塵系統(tǒng)的泥漿和廢水問題納入工藝系統(tǒng)。 4. 設計除塵器時還要考慮除塵器的安裝位置、占用空間大?。怀龎m器極其配件的一次投資、設備的運行和維修費用等。 表2-1 除塵器的分級效率表 除塵器名稱 全效率（%） 不同粒徑時（μm）的分級效率 0~5 5~10 10~20 20~44 >44 帶擋板的沉降室 58.6 7.5 22 43 80 90 普通旋風除塵器 65.3 12 33 57 82 90 長錐體旋風除塵器 84.2 40 79 92 99.5 100 電除塵器 97.0 90 94.5 97 99.5 100 文丘里除塵器 99.5 99 99.5 100 100 100 過濾式除塵器 99.5 99.9 100 100 100 100 2.2 除塵技術分類 除塵方法是根據(jù)除塵設備所應用力的性質不同而劃分，而根據(jù)不同的力所設計出不同的除塵方法，就形成了不同的除塵技術。各類除塵技術的原理主要是利用作用于塵粒上的一種或同時幾種作用力。除塵技術的正確選擇對除塵效果至關重要 [6] 。 2.2.1 機械除塵技術 機械除塵技術是指依靠重力、慣性力和離心力進行除塵的技術。任何粉塵顆粒都有一定的重力，在運動中會有慣性力，旋轉運動時方向的改變會有離心力。機械除塵的特征有以下幾個方面： 1. 機械除塵利用的力比較單一； 2. 機械除塵裝置構造簡單； 3. 機械除塵分離細小粉塵的能力比較弱，它對粒徑較大的粉塵有較高的除塵效果，對密度小的粉塵顆粒也不易有效分離； 4. 機械除塵作用力單一，但是設計計算復雜，而且設計計算數(shù)據(jù)往往與實際不吻合，這是因為機械除塵容易受到多種因素影響造成的，特別是外來氣流對除塵效果影響特別大。 2.2.2 過濾除塵技術 過濾除塵技術是利用多孔過濾介質分離捕集氣體中的固體，這樣的凈化裝置稱為過濾除塵器。如圖2-1所示，慣性碰裝、攔截、擴散、重力、靜電力和篩選等粉塵粒子的沉降機理是分析過濾除塵器濾塵機理的理論基礎[7]。一般來講，粉塵粒子在捕集體上的沉降并非只有一種沉降機理在起作用，而是多種沉降機理聯(lián)合作用的結果。各種捕集機理作用的粒徑范圍見表2-2。 圖2-1 過濾機理圖 表2-2 各種捕集機理作用的粒徑范圍表 序號 機理 粒度范圍 風速增高對機理效率的影響 1 攔截 >1μm 降低 2 慣性碰撞 >1μm 增高 3 擴散 <0.01~0.5>μm 降低 4 靜電 <0.01~5>μm 降低 5 篩選 >過濾層微孔尺寸 降低 一般來說，各種除塵機理并不是同時有效，而是一種或幾種聯(lián)合起作用，而且，隨著濾料的空隙、氣流流速、粉塵粒徑以及其他原因的變化，各種機理對不同濾料的過濾性能影響也不同。實際上，新濾料在開始濾塵時，除塵效率很低。使用一段時間后，粗塵會在表面上形成一層粉塵初層[8]。由于粉塵初層以及而后在其上逐漸堆積的粉塵層的濾塵作用，使濾料的濾塵效率不斷提高。一般的過濾除塵器除塵效率都在99% 以上。 2.2.3 靜電除塵技術 靜電吸引現(xiàn)象是現(xiàn)代靜電除塵技術的理論基礎。電除塵器是利用靜電作用的原理來捕集粉塵的設備[7]，它有以下特點： 1. 除塵效率高。 電除塵器可以用通過加長電場長度的辦法來提高捕集效率。普遍使用的3個電場的電除塵器，當煙氣中的粉塵處于一般狀態(tài)時，其捕集效率可達99%以上，如果使用四電場、五電場電除塵器的除塵效率還會提高[8]。 2. 設備阻力小，總的能耗低 電除塵器的能耗主要由設備的阻力損失，供電裝置、電加熱保溫和振打電動機等能耗組成。其他煙氣除塵器的阻力損失為主要能耗，在總能耗中占較大份額。電除塵器的阻力一般僅為200-300帕，約為袋式除塵器的1/5。由于總的能耗比較低，有很少更換易損件，所以運行費用要比袋式除塵器低很多[9]。 3. 適用范圍 電除塵器可以捕集粒徑小于0.1m的粒子、300-400攝氏度的高溫煙氣。當煙氣的各項參數(shù)發(fā)生一定范圍波動時，電除塵器仍能保持良好的捕集性能。 4. 可以處理大風量煙氣 電除塵器由于結構上易于模塊化，因此可以實現(xiàn)裝置大型化。目前單臺電除塵器的煙氣處理量已經(jīng)可以達到200 m/h。這樣大的煙氣量用濕式除塵器或旋風除塵器來處理都是不經(jīng)濟的。 5. 一次投資較大 電除塵器和其他除塵設備相比，結構復雜，耗用鋼材較多，每個電場需配用一套高壓電源及控制裝置，因此價格較貴[10]。 2.2.4 濕式除塵技術 濕法除塵技術，也叫做洗滌式除塵技術，是一種利用水或者其他液體與含塵氣體相互接觸，伴隨有熱、質的傳遞，經(jīng)過洗滌使塵粒與氣體分離的技術。 濕法除塵與干式除塵相比，其優(yōu)點是：設備投資少，結構比較簡單；凈化效率高，能夠除掉0.1m以上的塵粒；設備本身一般沒有可動部件，如果材料質量好，不宜發(fā)生故障。更突出的優(yōu)點是，在除塵過程中還有降溫、冷卻、增加濕度和凈化有害有毒氣體等作用，非常適合于高溫、高濕及非纖維性粉塵的處理，還可以凈化易然、易爆及有害氣體。 濕法除塵技術的缺點是：要消耗一定數(shù)量的水，粉塵的回收難，受酸堿性氣體腐蝕，粘性的粉塵易發(fā)生堵塞及掛灰現(xiàn)象，冬季需要考慮防凍問題，除塵過程會造成水的二次污染。因此濕式除塵適用于與水不發(fā)生化學反應、不發(fā)生黏結現(xiàn)象的各類粉塵及南方地區(qū)。 2.3 總體方案的確定 2.3.1 除塵技術的選擇 由于所需除塵設備是在室內工作，且要求除塵效率高，操作維護方便。過濾式除塵技術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[11]，與實際的需要情況相符合，所以選擇過濾式除塵技術，其過濾原理如圖2-2所示。 圖2-2 過濾原理圖 數(shù)控機床除塵設備應用過濾式除塵技術，主要結構組成如圖2-3所示。主要由通風機構、過濾筒、清灰機構、滑塊托緊機構和回收筒等。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，以便于凈化處理。 除塵設備由通風機構提供吸力將含塵氣體通過進氣管道吸入除塵設備，粉塵顆粒由過濾筒捕集積累，并由清灰機構剝落，通過回收筒收集，回收筒內裝有集塵袋，方便于粉塵的后期處理[12]。 圖2-3 除塵設備結構組成圖 2.3.2 擬要解決的關鍵問題 1. 過濾除塵設備對密封有嚴格的要求，進氣通路密封不好，產生漏氣會對工作效率產生非常嚴重的影響，所以對進氣通路要嚴格密封，各連接部件之間都要采用密封圈密封。 2. 由于對過濾效率要求比較高，所以單獨的過濾芯難以達到要求，所以，要對過濾芯進行改進，以提高過濾效率。 3. 電動機處于設備上部，要保證其工作穩(wěn)定，就要對其固定，并在固定板下安裝接觸到地面支架進行支撐。 第３章 數(shù)控機床除塵設備各主要結構的計算 已知參數(shù)： 重量 265kg；最大空氣流量 3200m/h；最大空氣壓力4000Pa；清灰速度0.1m/s；外形尺寸：長0.8m、寬 0.8m、高 2.5m。 3.1 除塵管道的設計計算 除塵管道包括進氣管道和出氣管道，它是除塵系統(tǒng)不可缺少的一部分，含塵氣體由進氣管道進入除塵設備，凈化后的氣體又通過出氣管道排出。因此氣體管道的設計對除塵系統(tǒng)的能量消耗、工作能力和除塵效率有重大影響。 3.1.1 管道直徑計算 由文獻13查得圓形管道內徑計算公式為 式中 ——圓形管道內徑，mm ——氣體流量；m/h，為已知參數(shù)，=3200m3/h ——管道內的氣體流速，m/s， 由文獻13查得為13m/s。 則 3.1.2 管道材料的選擇 根據(jù)工作條件的要求，查文獻13可以選用管厚為0.5cm的聚乙烯軟管。 3.1.3 管道傾角的確定 含塵流過的管道的傾角由粉塵的物理性質和氣體中的含塵濃度決定。從物理性質而言，應使管道的傾角大于粉塵的靜止堆積角，以防止粉塵淤積阻塞管道。粉塵靜止堆積角的大小與粉塵的性質，塵粒直徑、形狀和溫度等因素有關，管道傾角一般不小于45°，最好不小于60°[16]。 從氣體的含塵濃度而言，若含塵濃度小于0.3g/ m，而且粉塵的干燥的，粒徑大的，不黏附管道時，則管道的形狀可以從流體壓力損失最小和設備投資最少的條件進行選擇。若含塵濃度為0.3~15g/ m，則含塵氣體在管道內的最大速度不應超過18m/s，以阻止管道的磨損；最低速度為8m/s，以防止靜止沉積而阻塞管道。周期性輸送含塵氣體的管道，不應有平直部分，只能傾斜的設置[17]。 管道分支管和傾斜主干管連接時，應從上面或側面接入，三通管道的夾角一般不宜小于30°，最大不超過45°。 依據(jù)以上敘述，為了防止粉塵阻塞管道，根據(jù)經(jīng)驗最終確定管道傾角 為60°。 3.2 通風機的選擇 3.2.1 通風機的作用及分類 通風機是通風除塵系統(tǒng)的一個重要設備，它是作用是輸送空氣，為系統(tǒng)提供所需要的風量，并克服氣體在系統(tǒng)流動時所產生的阻力損失。因為通風機作用、原理、壓力、制作材料及應用范圍的不同，通風機有許多分類方法。 1. 按照通風機在系統(tǒng)中所起到的作用分，起到吸風作用的稱為引風機，起到吹風作用的稱為鼓風機。 2. 按照通風機的工作原理分，有離心通風機和軸流通風機兩種。一般情況下，離心式通風機適合于所需風量比較小，系統(tǒng)阻力比較大的場合；軸流式通風機適合于所需風量比較大，系統(tǒng)阻力比較小的場合。通風除塵系統(tǒng)阻力比較大，故主要使用離心式通風機。 3. 按照通風機壓力的大小分為，低壓通風機（H<1000 P）、中壓通風機（1000 P3000 P）3種[18]。低壓通風機一般用于送、排或空調系統(tǒng)；中壓通風機一般用于除塵系統(tǒng)或管道比較長，阻力比較大的通風系統(tǒng)；高壓通風機一般用于加熱爐的鼓風，物料的輸送系統(tǒng)或阻力比較大的除塵系統(tǒng)。 4. 按照通風機制作的材料分，有鋼制通風機、玻璃通風機、塑料通風機、不銹鋼通風機等。 5. 按照通風機所輸送的氣體性質分，有排塵通風機、排毒通風機、鍋爐通風機、排風扇和一般通風機等。 3.2.2 通風機的確定 通風機是除塵系統(tǒng)的重要組成部分，通風機是否正常運行，關系到運行管理和費用等一系列問題。因此，選擇合適的通風機是保證除塵系統(tǒng)正常運行的關鍵。主要由以下三點進行選擇： 1. 在選擇通風機前應該了解國內外通風機的生產現(xiàn)狀和產品質量情況。如通風機的品種、規(guī)格和各種產品的特殊用途等，并結合不同產品的質量和后續(xù)服務情況綜合考慮。 2. 根據(jù)所需風量、風壓及選定的通風機類型確定通風機的型號。 3. 在選擇通風機的型號時，考慮到管道可能漏風、系統(tǒng)的壓力損失、計算不完善等因素，故應按照下面的公式確定通風機的風量和風壓。 風量 Q′=KQ 式中 Q′——選擇型號時所需的風量，m3/h Q ——系統(tǒng)計算的風量，m3/h ，3200m3/h K——風量附加安全系數(shù)，除塵系統(tǒng)在1.1-1.15之間選取，此處取1.15 則 Q′= 1.153200=3680 m3/h 風壓 ′=K 式中 ——選擇型號時所需的風壓，Pa K——風壓附加安全系數(shù)，除塵系統(tǒng)在1.15-1.2之間選取.，此處取1.15 ——系統(tǒng)計算的風壓，Pa，4000Pa 則 ′=K=1.154000=4600 Pa 查得，山東風機廠M9-16 5.6A型高壓離心風機滿足要求，主要參數(shù)如下：轉速 =2900 r/min，全壓>4900Pa，流量=3500~4910 m3/h，配用Y160M1-2電動機。 3.3 過濾面積與濾筒尺寸的確定 3.3.1 過濾面積的確定 查文獻13過濾面積計算公式： = 式中 ——過濾面積 ，m ——氣體流量，m/min ——過濾風速，由清灰方式?jīng)Q定，查文獻13得，在0.6-0.8m/min之間選取，取=0.8m/min。 則 =1.28m2 3.3.2 濾筒尺寸的確定 由確定濾筒尺寸， 式中 ——過濾芯直徑，m ——過濾芯長度，m 則 1.28=，=8， 根據(jù)現(xiàn)有過濾芯產品的尺寸，取=0.55m ， = 0.76m。 3.4 除塵設備各主要組成部分設計 3.4.1 過濾筒的設計 1. 過濾筒的組成 如圖3-1所示，過濾筒主要由密封膠墊、護網(wǎng)、折疊濾料底板等組成。 2. 過濾筒的作用 過濾筒是除塵設備的心臟，它的作用是分離捕集含塵氣體中的粉塵顆粒，實現(xiàn)過濾的目的。 3. 過濾筒的工作原理 過濾筒的工作原理是通過慣性碰撞、攔截、靜電吸引、擴散等作用捕集粉塵顆粒[6]。通過外層實現(xiàn)第一次過濾，內層濾料表面有覆膜， 過濾精度更高，能捕集通過外層的細微粉塵粒子，從而過濾效率很高。此外，外層濾料外表面所覆蓋的粉塵粒子會形成集塵層，也可以捕集到細微粉塵，對提高過濾效率很有幫助。 圖3-1 過濾筒結構圖 3.4.2 滑塊托緊機構的設計 1. 滑塊托緊機構的組成 如圖3-2所示，滑塊托緊機構主要由托盤、螺紋管、擋環(huán)、螺紋桿、導向軸等組成。 2. 滑塊托緊機構的作用 滑塊托緊機構的作用是向上托緊過濾芯，使其不隨清灰機構的轉動而轉動，保證清灰工作的順利進行。 3. 滑塊托緊機構的工作原理 滑塊托緊機構的工作原理類似于將螺母軸向的運動限制，使其周向旋轉而帶動螺栓來回移動?；瑝K托緊機構就是用擋環(huán)通過螺紋管上的軸肩來限制螺紋管的軸向運動，而周向可以轉動。通過搖桿搖動，使螺紋桿帶動滑塊運動，托盤向上運動托緊過濾芯，實現(xiàn)托緊目的。 圖3-2 滑塊托緊機構結構圖 3.4.3 清灰機構的設計 1. 清灰機構的組成 如圖3-3所示，清灰機構主要由電動機、減速器、傳動齒輪、齒圈、導向盤、基本框架、撥片、刮板和軸承等部分組成。 2. 清灰機構的作用 清灰機構的作用是將堆積在過濾筒外層過多的粉塵撥落，這樣就不會阻礙氣流的流動而妨礙除塵器的正常工作。 3. 清灰機構的工作原理 清灰機構的工作原理是由電動機提供動力，通過減速器將動力傳遞給齒圈，齒圈轉動，從而帶動撥片在過濾筒外層上運動，將過多的沉積物撥落，實現(xiàn)清灰的目的。導向盤通過導向輪的限制，在固定范圍內運動，從而對清灰機構起導向作用。 圖3-3 清灰機構結構圖 3.4.4 回收筒的設計 1. 回收筒的組成 如圖3-4所示，回收筒主要由筒身、掛柱、拉手、支架和輪子組成，高65cm，直徑60cm，結構簡單。一般，回收筒只作為固定的收集裝置，是沒有輪子的，本設計為了使其方便移動，給它焊接上4個輪子?；厥胀驳闹饕牧鲜琴M舊的汽油筒，把它加工成回收筒，做到了費舊資源的再利用，節(jié)約了資金。 2. 回收筒的作用 回收筒的作用是將過濾的粉塵顆粒收集，方便處理，避免粉塵的二次飛揚。 3. 回收筒的工作原理 回收筒的工作原理是通過托緊機構將回收筒與過濾筒密封。內部設有收集袋，方便于回收到粉塵的處理。 圖3-4 回收筒結構圖 第４章 清灰機構減速器及傳動齒輪的設計 4.1 蝸桿傳動的特點及失效形式 蝸桿傳動可用于兩交叉軸（一般為垂直交叉）間的傳遞轉距，蝸桿就相當于螺紋傳動中的螺桿，而蝸輪則相當于做回轉運動的半個螺母。蝸桿可以實現(xiàn)較大的傳動比，一般達到10-80，最大可達到1000。 除傳動比大以外，蝸桿還具有傳動平穩(wěn)，噪音低的優(yōu)點。但是其傳動效率低，容易膠合與磨損，所以常用銅合金材料，但造價較貴。主要失效場合與失效形式如下： 1. 由于有比較大的相對滑動速度，在重載、潤滑不充分時可能破壞油膜而產生摩擦與膠合。 2. 在閉式蝸輪蝸桿傳動中也經(jīng)常出現(xiàn)點蝕、塑性變形等軟齒面經(jīng)常出現(xiàn)的齒面失效或彎曲斷齒形式。 3. 開式蝸輪蝸桿傳動中更容易磨損，使齒厚變薄而可能發(fā)生彎曲斷齒。 4.2 蝸桿蝸輪的設計計算 4.2.1 確定主參數(shù) 采用阿基米德圓柱蝸桿傳動，蝸桿材料采用45鋼，齒面淬火，硬度為45HRC-50HRC，蝸輪采用ZcuSn10P金屬型鑄造。清灰機構轉速為 式中 ——清灰機構轉速 r/min ——清灰速度，cm/s，已知清灰速度v=0.1m/s=10cm/s ——濾筒周長，cm，cm 則 r/min 清灰機構轉速較低，電動機要支撐在空中工作，考慮到電動機的轉速、體積和重量等問題，選擇Y90S-6三相異步電動機，，，，，，。 式中 ——總傳動比 ——電動機輸出軸轉速 r/min，=910 r/min ——清灰機構的轉速 r/min，= r/min ——蝸輪蝸桿減速器的傳動比 ——齒輪與齒圈的傳動比 蝸輪蝸桿減速器的傳動比一般在10~80之間選取，齒圈直徑大、齒數(shù)多；齒輪直徑小、齒數(shù)少，所以它們之間的傳動比也比較大。綜上所述，取=13，=20。當=13時，，取，所以。 4.2.2 蝸輪蝸桿的設計計算 1. 計算蝸輪軸上的轉距 電動機的轉速r/min 式中 —電動機經(jīng)過減速器傳遞后的功率，kW 2. 確定載荷系數(shù) 查文獻14得， 3. 確定許用接觸應力[]及材料彈性系數(shù) 由文獻14得， []=220MPa 式中， 由文獻14查得， 對鋼-錫青銅，由文獻14查得， 4. 確定、 由文獻14式6-10 計算 查文獻14得 5. 驗算蝸輪圓周速度 6. 校核蝸輪彎曲強度 蝸輪齒螺旋角 按照文獻14查得齒形系數(shù)， 查文獻14得，[]=73 由文獻14式6-11可計算 <[]=73，滿足要求。 7 蝸桿尺寸計算 8. 蝸輪尺寸計算 其中由結構設計確定 =44mm. 9 精度選擇 　GB10089-88 4.3 傳動齒輪的設計計算 4.3.1 初選齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 1. 按照圖4-1所示傳動方案，選取圓柱齒輪傳動； 2. 傳動系統(tǒng)速度不高，選取7級精度（GB10095-88）； 3. 材料選擇：由文獻15，選擇相同齒輪傳動的齒輪材料為灰鑄鐵，硬度為300HBS，齒圈材料為45鋼，硬度為240HBS，二者材料硬度差為60HBS； 4. 根據(jù)經(jīng)驗初步選擇齒輪齒數(shù)==20。 圖4-1傳動方案簡圖 4.3.2 按齒面接觸疲勞強度設計 由文獻15計算公式（10-9a）進行計算，即 ≥ 1. 確定公式內的各計算數(shù)值 （1）試選載荷系數(shù)k=1 （2）計算齒輪傳遞的轉距 T=9550= 式中 —齒輪傳動的轉距　 —減速器輸出的轉速?。? 則 T＝ （3）由文獻15選取齒形系數(shù) （4）由文獻15查得材料的彈性影響系數(shù) （5）由文獻15按齒面硬度查，相同傳動齒輪的接觸疲勞強度極限 （6）由文獻15式10-13計算應力循環(huán)次數(shù) （7）由文獻15查得接觸疲勞壽命系數(shù) （8）計算接觸疲勞使用應力，取失效率為1%，安全系數(shù)s=1， 由文獻15式10-12得 []= （9）u為齒數(shù)比，對于兩相同齒輪u=1 2 計算齒輪的各主要參數(shù) （1）計算齒輪分度圓直徑 取 =80mm （2）計算圓周速度v （3）計算齒寬 （4）計算齒寬與齒高之比 模數(shù) 齒高 （5）計算載荷系數(shù) 根據(jù)v=0.295m/s，7級精度，由文獻15查得動載系數(shù)k=1.1，直齒輪假設<100Nmm， 由文獻15查得 由文獻15查得使用系數(shù) 由文獻15查得在7級精度下， 由，，查文獻15得 故，載荷系數(shù) （6）載荷系數(shù)校正分度圓直徑 （7）計算模數(shù)m 4.3.3 按齒根彎曲強度設計齒輪 由文獻15式10-5得， （1）確定公式內的各計算數(shù)值 由文獻15查得齒輪的彎曲疲勞強度極限 由文獻15查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 計算彎曲疲勞許用應力 取彎曲疲勞安全系數(shù)s=1， 由文獻15式10-12得 []= 計算載荷系數(shù)k 由文獻15得齒形系數(shù) 查取應力校正系數(shù) 計算齒輪的。 （2）設計計算 對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，但是為了滿足傳動的尺寸要求，達到嚙合，取，并就近圓整為標準值 ，為了滿足傳動的尺寸要求，擴大齒輪尺寸，取。 （3）計算幾何尺寸 分度圓直徑 兩相同齒輪中心距就等于 齒寬 驗算 ，滿足設計要求。 （4）軸的最小直徑計算 由文獻15式15-2可得 mm，即受扭矩處的直徑應大于18mm。 （5）確定齒盤齒數(shù) 式中 Z5——齒盤齒數(shù) Z3——齒輪齒數(shù)。 第５章 除塵設備的涂裝與維護 5.1 除塵設備的涂裝 5.1.1 涂裝的作用 鋼結構涂裝的目的，在于利用涂層的防護作用防止鋼結構腐蝕，延長其使用壽命。而涂層的防護作用程度和防護作用時間的長短決定于涂層的質量，涂層質量的好壞又決定于涂裝設計、涂裝施工和涂裝管理。實際上，忽視了哪一相因素都可能造成影響涂層質量的嚴重后果。 5.1.2 涂裝設計 1. 涂裝設計的注意事項 涂料的選用一般應該遵循以下各項原則： （1）根據(jù)環(huán)境條件和使用要求選取，如在室內，要求裝飾美觀、耐磨、耐洗滌；在室外主要耐光、耐候性能好。 （2）顏色、外觀和涂膜機械強度應滿足設備設計要求，并在其使用過程中耐久、穩(wěn)定。 （3）對被涂物表面應具有良好的附著力，在多層涂裝場合各涂層間的配套性能要良好，涂層間要有良好的綜合力，并且應該相互增強，而不因為配套不良而引起涂層弊病。如，在選擇底漆材料時，底漆對被涂底材應具有良好的附著力，而且與中間涂層或面層的結合離也應該良好，同時還應注意底漆對底材不應有副作用。 （4）所選用涂料的施工性能、干燥性能、涂裝性能等應與具備的涂裝條件相適應，涂料的干燥速度在涂裝中具有重要的意義。從節(jié)能角度來考慮，在綜合平衡的前提下應盡可能的選用低干燥型的涂料。為獲得一級涂層的裝飾性，應選用優(yōu)良打磨和拋光性能的涂料。 （5）要考慮所要求的涂膜性能和經(jīng)濟性，選用價廉質優(yōu)的涂料品種，要考慮涂膜性能和材料價格之間的合理性，應考慮涂膜對產品的商品性影響。 （6）對于材料的毒性和涂裝污染問題也應給予足夠的重視。在新的涂裝設計中應盡可能選用毒性小、低污染或無污染的涂料。 2. 常用材料的特點和選擇 （1）瀝青類 制造涂料的瀝青主要是天然瀝青、石油瀝青、煤焦油瀝青三類。瀝青漆有清漆、底漆、磁漆及專門用途的瀝青漆等十多個品種，按照主要成膜物質主要有以下四類： ① 純?yōu)r青和溶劑家其他材料制成的純?yōu)r青漆，其有來源豐富，價格低廉，使用方便，涂層光華平整，具有優(yōu)良的耐水、耐酸、耐堿、防潮、防腐性能，但是不耐油和有機溶劑、不耐日光暴曬、不耐熱。主要用于室內、底下和不受陽光直射的設備涂裝。 ② 瀝青、樹脂和溶劑加其他材料制成的瀝青漆，加入樹脂后提高了涂膜的硬度和光澤。松香制品何以改進瀝青的溶解性和漆液的穩(wěn)定性。加入環(huán)氧或聚氨脂可以制成特種耐水、防腐涂料。 ③ 瀝青、油脂和溶劑加其他材料制成的瀝青漆，在瀝青中加入干性油，可改善涂膜的機械性能，提高耐候性和耐光性能，但其干燥性和耐水性回有所下降，故需在常溫中干燥的涂料中加入催干劑以提高干燥性能或制成烘干漆。 ④ 瀝青、樹脂、油脂和溶劑加其他材料制成的瀝青漆，在瀝青中加入適當?shù)臉渲透尚杂涂梢蕴岣咄磕さ母街腿犴g性，以增強耐候性和機械強度、改善涂膜的光亮度、提高其裝飾性。 （2）醇酸樹脂類 醇酸樹脂漆是使用量大約可以占到總涂料的30%，在涂料工業(yè)中占有非常重要的地位。醇酸樹脂漆可以制成工業(yè)用漆和一般通用漆，品種繁多，廣泛應用于機械、電器、航空、船舶、車輛、橋梁化工設備、儀器儀表的涂裝。醇酸樹脂漆的優(yōu)點是涂膜光滑，光亮持久，柔韌性、耐磨性好，機械性能優(yōu)良，耐久、耐候、不容易老化，耐醇類溶劑和耐礦物性好，如經(jīng)烘烤后，則涂膜的硬度、柔韌性、耐水性、耐油性和絕緣性均有大幅度提高。缺點是涂膜表面干比較快，但完全實干時間比較長，耐水性差，不耐堿，耐鹽霧、耐濕熱性能不突出。 （3）過氯乙烯類 過氯乙烯漆是以過氯乙烯樹脂為主要材料的一類涂料.單獨的過氯乙烯樹脂作成膜物有一些嚴重的缺點，所以有些品種加入改性醇酸樹脂或熱塑性丙烯酸樹脂以改善其性能。其優(yōu)點是干燥迅速；耐化學腐蝕性好；耐候性優(yōu)良涂膜不容易粉化，保光，保色性甚佳；耐水、防毒，是揮發(fā)性漆中三防性比較好的一種；耐寒性能好；有防延燃性，可降低可燃物的易燃性；有電絕緣性。缺點是，不耐熱，遇熱容易分解，使涂膜顏色變深、變脆易裂，施工不當時涂膜易產生整張剝離的弊??；耐化學腐蝕性能有限等。 過氯乙烯的品種有一整套單獨的體系，底、中、面漆均有配套的產品。實踐證明，底、中、面漆均采用過氯乙烯配套效果最好。目前使用的主要品種有防腐漆、外用漆、半光漆、無光漆、二