外吸式滤尘器设计
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中原工学院毕业设计(论文)说明书毕业设计说明书题目名称: 外吸式滤尘器设计 院系名称: 机 电 学 院 班 级: 学 号: 学生姓名: 指导教师: 2011年 05月20日、摘要除尘设备是防止空气污染和节能减排的重要设备。在我国生态环境不断恶化,身体素质不断降低的今天。外吸式滤尘器广泛运用到纺织和制药等多个行业的除尘。 它对我们生活质量的提高和生态环境的保护作出了巨大的贡献。外吸式滤尘器的设计主要包括传动系统的设计和滤尘部分设计两大部分组成。在传动系统中,由于中心距过长,所以采用带传动。通过电机的运转带动转笼的运转,笼运动后,通过带轮和三角带带动往复丝杠的运转。从而,通过丝杠和滑块带动吸嘴往复架的运动,往复架通过塑料管和异径套连接到吸风管上。从而达到吸尘的效果。在往复架的设计中为了保证管连接处的密封性,我们可以采用玻璃胶密封。另外,在圆笼的设计中我们为了增加强度,基本的框架我们采用三角铁。关键词:除尘设备 减排 节能 传动 滤尘 AbstractThe dust removal is the visual plant that keeps air pollution and economy energy from reducing a row.In the our country ecoenvironment continuously worsen, the body character continuously lowers of today.Outside the absorb type filters a dust machine to extensively make use of spinning and make several dedustings of crafts like medicine,etcs. It made vs our exaltation of the life mass and the safeguard of the ecoenvironment enormous contribute.Outside the absorb type filters the design of dust machine to mainly include designing of drive system and filter dust fraction to design two greatest fractions composition.In the drive system, because of center distance super - lengthways, so the adoption takes drive.The operation that passes dynamo arouses the operation of screwing the cage, cage running after, arouse the operation of the Gang of back and forth silk through tape wheel and v orpe.Arouse running of absorbing the mouth back and forth stand through silk Gang and slide thus, back and forth stand approval plastics tube and difference the diameter set link to absorb in the air canal.Hit the effect of absorbing the dust thus. In a reciprocation design to guarantee that the pipe coupling place leak-proof quality, we may use the glass cement seal other, in large basket for storing or carrying food design we to the gain in strength, the basic frame we use the iron angle.Key word: Dedusting equipment Reduction Energy Driven The dust前言随着我国经济的快速发展,环境问题已经成我们越来越关注的问题。其中,粉尘的污染越来越严重。粉尘的污染严重影响了操作工的健康和产品的质量。所以粉尘的处理成我们所面对的主要问题。由于过去的出差呢设备已经不能满足我们现在的需求,所以我们必须设计出新的除尘设备去适应社会。粉尘是指悬浮在空气中的固体微粒。随着工业的不断发展, 排放的颗粒污染物的数量越来越多, 大气中粉尘的浓度也越来越大, 粉尘对人们的生活环境和人体健康的危害也越来越大。对除尘设备的性能及可靠性提出了更高的要求。传统的除尘器已经很难满足高标准排放及经济性能优越的要求。因此, 改进除尘技术, 提高除尘效果, 是当前我国粉尘防治政策中最重要的一部分。除尘设备是防止大气污染的重要设备,也是除尘工程的重要减排设备之一。除尘设备的制作是否优良,选用是否合理,管理维护是否的当,直接影响工程投资费用,除尘效率,运行作业率。因此,掌握除尘设备的工作原理,精心制作,精心设计,合理选择和严格管理,对节能减排,搞好环境保护工作具有重要的意义。通过对课题的制作我感觉能达到几方面的目的。例如,一,通过实习能使广大的学生进行一次实地考察,提高大学生的调查能力。二,可以了解企业的文化,学习企业的先进的管理制度,为我们走出以后走出校园打下基础。三,掌握现代零件的加工流程,加工工艺及加工自动化的程度。四,掌握现有企业的加工模式,所使用的设备以及各设备的摆放格局。五,培养大学生的社会实践能力为我们毕业做好准备。六,能够我们的除尘和减排工作深一层的了解。本设计主要介绍了滤尘器在国内的发展,还有目前国内外对滤尘器的研究现况。另外,本说明书主要包括整体设计和工作原理。以及,本课题的可行性、经济性、合理性。另外,在本设计中,由于自己的能力有限,还有许多的不正之处。希望广大的读者和老师给予指点和纠正。 2011-5-21 目录目录41.除尘器的概况51.1 滤尘器的发展史51.1.1 机械式除尘技术51.1.2 电除尘技术61.1.3 湿式除尘技术71.1.4 过滤除尘技术71.1.5 新式除尘器81.2 国内该研究技术现状81.3 滤尘器的发展趋势91.4 该课题研究的目的和意义92 .外吸式滤尘器的简述103.滤尘器的总体设计133.1传动装置的总体设计133.2 传动零件的设计133.2.1初选小带轮的基准直径133.2.2计算大带轮的直径和带轮中心距143.2.3确定带的根数153.3 第二组带轮的设计163.3.1初选带轮的直径163.3.2 确定带传动的中心距和带的基准长度163.4 轴的设计173.41第一根轴的设计17342第二根轴的设计183.5 往复丝杠的设计183.5.1选择丝杠的材料183.52滑块的设计213.5.3过渡曲线槽宽的修正223.6对轴类零件强度的校核223.7圆笼的设计244.毕业设计总结26致谢27参考文献281.除尘器的概况除尘器的除尘机理很简单,它与口罩的除尘机里一样是通过滤材料对烟气中飞灰颗粒的机械拦截来实现的。但除此之外,先收到的飞灰颗粒在滤料表面还形成了一层稳定的稠密的灰层,它又起到了很好的过滤作用,特别是用编制布做滤袋的除尘器,这层虑床起到了主要的过滤作用。1.1 滤尘器的发展史20 世纪70 年代以前,我国纺织除尘技术相对落后,除尘装置仅有沉降室、大布袋等简单形式,后来出现了尘笼加小布袋的除尘装置,但它们普遍存在设备简陋、性能较差、处理风量少、系统阻力大、能耗高以及效率低等弊端。改革开放以后,我国不断引进、学习、消化和改进国外纺织除尘技术,使我国的纺织除尘技术和产品得到长足的发展。20 世纪90年代后逐步走向自主研究、开发创新的道路,研制出了适合中国国情、具有中国特色的纺织除尘产品,尤其是二级除尘设备,使我国的纺织除尘技术赶上和达到了国际先进水平。目前我国的除尘技术分为机械式除尘技术、电除尘技术、湿式除尘技术和过滤除尘技术。1.1.1 机械式除尘技术机械式除尘技术包括重力沉降室、惯性除尘器、旋风除尘器等。(1) 重力沉降室重力沉降室的主要特点: 结构简单, 维护容易; 阻力低; 投资省, 施工快, 钢材使用少, 维护费用低,经久耐用; 除尘效率低; 适用处理中等气量的常温或高温气体。(2) 惯性除尘器惯性除尘是利用气流中粉尘惯性力大于气体的惯性力而使粉尘与气体分离的除尘技术。 图1-1惯性除尘器 图1-2 旋风除尘器惯性除尘器的工作机理: 在惯性除尘器内,主要是使气流急速转向, 或冲击在挡板上再急速转向, 用于尘粒的惯性效应, 其运动轨迹与气流轨迹不同, 从而使其与气流分离。惯性除尘器的类型: 常用的惯性除尘器是百叶式除尘器。一般包括百叶沉降式除尘器、钟罩式除尘器、蜗壳浓缩分离器和百叶窗式除尘器4种。(3)旋风除尘器旋风除尘技术是利用含尘气体旋转时所产生的离心力将粉尘从气流中分离出来的一种干式气- 固相分离装置, 具有结构简单、操作维修方便、能耗低、耐高温、处理量大、对粉尘负荷适应性强、分离效率高等特点。常用的旋风分离器分为切流式和轴流式两种。1.1.2 电除尘技术电除尘是烟气中灰尘尘粒通过高压静电场时, 与电极间的正负离子和电子发生碰撞, 带上电子和离子的尘粒在电场力的作用下向异性电极运动并积附在异性电极上, 使电极上的灰尘落入收集灰斗中, 使通过电除尘器的烟气得到净化, 达到保护大气, 保护环境的目的。(1)电除尘器的原理及过程: 含尘气体在通过高压电场进行电离过程中, 使尘粒带电, 并在电场力的作用下, 使尘粒沉积在集尘极上, 将尘粒从含尘气体中分离。整个除尘过程可划分为四个阶段: 荷电、定向移动、粘附和冲洗。(2)除尘器的特点: 除尘效率高、阻力损失小处理烟气量大、能捕集腐蚀性很强的物质、运行费用低、对不同粒径的烟尘有很好的分类富集作用、不易适应操作条件的变化、应用范围受粉尘比电阻的限制、对制造、安装和运行水平要求较高。1.1.3 湿式除尘技术借助于水或其他液体与含尘烟气接触, 利用液网、液膜或液滴使烟气得到净化的技术称为湿式除尘技术。(1) 湿式除尘器的机理: 湿式除尘器的机理是含尘气流通过水或其他液体, 利用惯性碰撞、拦截和扩散等, 尘粒留在水或其他液体内, 而干净气体则通过水或其他液体。(2) 湿式除尘器的分类: 根据湿式除尘器的除尘机理, 可将其大致分为重力喷雾洗涤器、旋风洗涤器、自激喷雾洗涤器、板式洗涤器、填料洗涤器、机械诱导喷雾洗涤器。(3) 湿式脱硫除尘器的特点:该脱硫除尘器工艺新, 流程简单, 运行可靠, 管理方便。新工艺无需大面积沉淀池。除尘废水可循环回用。新设备集脱硫, 除尘于一体, 设计新颖, 结构合理, 性能优良。该装置可与中小型链条炉、往复炉、沸腾炉等燃煤锅炉配用。该除尘器对于锅炉的排烟脱硫、盐酸气体、氧化氮气体、硫化氢气体吸收。1.1.4 过滤除尘技术过滤除尘是利用多孔介质来进行的。当含尘气流通过多孔介质时, 粒子黏附在介质上, 而与气体分离。过滤式除尘器, 又称空气过滤器, 是使含尘气流通过过滤材料将粉尘分离捕集的装置。在过滤式除尘器中, 袋式除尘器的除尘效率最高, 捕集粒径范围最大, 能适应高温、高湿、高浓度、微细粉尘、吸湿性粉尘、易燃易爆粉尘等不利工况条件。因此, 它的应用范围也最为广泛。(1) 袋式除尘工作机理: 当含尘气体进入除尘器时, 粗粉尘因受导流板的碰撞作用和气体速度的降低而落入灰斗中; 其余细小颗粒粉尘随气体进入滤袋室; 受滤料纤维及织物的惯性、扩散、阻隔、钩挂、静电等作用, 粉尘被阻留在滤袋内, 净化后的气体逸出袋外, 经排气管排出。 图1-3袋式除尘器 图1-4 电-袋复合除尘器 (2) 袋式除尘器的主要特点: 除尘效率高。特别是对细微粉尘也有较高的效率; 适应性强。可以捕集不同性质的粉尘,使用灵活。处理风量可由每小时数百立方米到每小时数万立方米, 甚至更大,工作稳定。便于回收干粉尘, 没有污泥处理、腐蚀等情况, 维护简单。1.1.5 新式除尘器在实际的除尘过程中, 并不是单一的一种除尘技术就能够完成除尘效果, 这就需要将各种除尘技术结合起来, 开发出复合式除尘器。新式除尘器以电- 袋式复合除尘器和电旋风除尘器为例。1.2 国内该研究技术现状国内一些纺织机械厂和环保设备厂分别在原有板式除尘器的基础上, 进一步将设备机组化, 把除尘器的辅件如集尘器等内藏在机组之内, 使机组外观整齐美观。另外, 将板式过滤单元加长, 进一步增大过滤面积。窝式除尘器。该除尘器率先实现机组化并在机组结构的优化设计、控制系统的完善及机组外观质量等方面均有较大的改变。目前, 该除尘器已走向国际市场, 在国内市场也占有较大份额。另有一些纺机厂也分别开发了鼓式除尘器。近年来, 在鼓式除尘器的滤料结构形式( 如采用插片式滤料) 、吸嘴结构形式( 如改过去的条缝形吸嘴单纯旋转运动为多个小吸嘴作往复旋转运动)和传动机构等方面做了较大的改进, 使该除尘器得到了广泛应用。1.3 滤尘器的发展趋势我国的除尘技术, 在我国日益加重的大气颗粒物污染形势下, 发展迅速, 有以下几种发展趋势如下: (1) 除尘设备趋向高效率化; (2) 逐步发展处理大烟气量的设备; (3) 着重研究提高现有高效除尘器的性能; (4) 发展新型的除尘设备; (5) 发展家用小型除尘器。发达国家在除尘理论和技术上的研究趋向于3个方面: (1) 对传统高效除尘技术进行更深更系统的研究, 如静电除尘; (2) 为了适应更高的环保要求, 追求高效率、高品质除尘, 而注重各类除尘机理和技术的结合; (3) 强调除尘脱硫一体化。同时国外对电除尘理论方面研究也比较重视。1.4 该课题研究的目的和意义纺织企业生产车间的空气中含有很多由短纤维和其它杂质组成的灰尘,以棉纺生产为例,车间里的灰尘含有棉作物的茎、叶、纤维、籽壳、泥沙、金属粉末、农药残余物等。它们使车间环境空气的质量恶化,对人体健康产生很大的危害。同时,如果这些粉尘大量落在半成品和成品上,还会影响产品的质量。因此,纺织车间必须采取一定的技术措施来清除空气中的灰尘,使车间空气含尘浓度维持在允许范围之内,以保证工人的身体健康和生产的正常进行。2 .外吸式滤尘器的简述外吸式滤尘器的整体作为纺织工厂的大型除尘设备。工作时,在该产品中外部空气通过圆笼进入笼内。在进入笼的过程中,空气中的杂质受滤料纤维及织物的惯性、扩散、阻隔、钩挂、静电等作用, 粉尘被阻留在滤袋内, 净化后的气体逸出袋内, 经排气管排出。在此过程中,笼做回转运动,吸嘴在笼的表面做往复的直线运动。电动机和减速机的运动通过带轮带动轴的转动,从而带动转笼的回转。通过皮带和橡胶套把轴和往复丝杠连接起了。从而轴的运动带动丝杠的转动。通过丝杠的运动带动吸嘴在作往复直线运动。从而对回转笼的表面粉尘进行吸附。这样,就能达到对室内除尘的效果。本课题主要是外吸式滤尘器的设计。通过除尘设备对室内的空气进行除尘。从而,使排放到大气中的空气达到国家的标准。如图所示为回转式过滤器,它是由转笼、吸嘴(及其支架和传动部件)和墙板(或方箱)三大部分组成,需安装在一密闭的小室内,如图25所示。图2-1外吸式滤尘器 图2-2 Jyw系列外滤式吸尘器此为回转式过滤器。在该产品中外部空气通过圆笼进入笼内。在进入笼的过程中,空气中的杂质受滤料纤维及织物的惯性、扩散、阻隔、钩挂、静电等作用, 粉尘被阻留在滤袋内, 净化后的气体逸出袋内, 经排气管排出。在此过程中,笼做回转运动,吸嘴在笼的表面做往复的直线运动。电动机和减速机的运动通过带轮带动轴的转动,从而带动转笼的回转。通过皮带和橡胶套把轴和往复丝杠连接起了。从而轴的运动带动丝杠的转动。通过丝杠的运动带动吸嘴在吸嘴往复直线运动。要设计一套完整的除尘系统设备, 须从以下几个方面入手。(1) 处理风量大小。主要取决于瞬间过滤面积及风机配置( 包括工况参数选取) 。(2) 处理空气含尘浓度及尘纤比例。这是除尘设计的核心问题, 含尘浓度以X mg/ m3 表示, 尘纤比例为一、二级过滤负荷分配依据, 决定一、二级过滤面积与过滤周期大小分配及两级滤料的选择。(3) 系统阻力。除尘系统阻力与一、二级过滤周期关系甚大, 系统阻力小, 过滤面积可小,周期延长, 系统阻力大, 过滤面积与过滤周期需增大和缩小。(4) 一、二级过滤清洁压力选取。即排尘风机的型号选择, 一般尘纤含量大, 一、二级风压要增大, 尘纤小, 可适当降速减压。有关除尘除备性能优劣的比较评价, 除尘设备性能的优劣, 不能从单一性能角度去扬长避短, 要全面分析, 综合评价, 一般考虑因素为:对于同一处理系统, 即总风量, 系统阻力,含尘浓度, 尘纤比例等确定的空气过滤系统。(5) 过滤能力( 过滤效率、过滤效果、过滤面积、过滤周期四方面决定其能力大小) : 单位时间收集尘纤的数量。(6) 可靠性。运行可靠, 故障率低, 连续生产的时间越长, 可靠性越强。(7) 占地省。按处理10 000 m3/h 空气平均占地面积表示, 包括主风机在内。(8) 耗能少。按处理10 000 m3/h 空气平均功率大小表示,包括主风机及系统内的接力风机。(9) 阻燃性。对于火星、火苗有自熄阻燃能力, 不易出现火灾事故。(10) 安装快, 价格低。机组化配套, 节省土建工费, 安装迅速, 结构简单。3.滤尘器的总体设计3.1传动装置的总体设计(1)本传动装置采用窄V型带传动。采用两组带轮传动已达到传动目的。(2)选择电动机。电动机的型号为Y801-4型 ,额定功率为0.55kw,额定转速为1400r/min。因为电机的转速过高故要采用减速器,减速器的型号为DWPA60型,速度比值为1:40。所以经减速后的转速为r/i1=1400/40=35r/min。(3)确定往复丝杠的转速(4)确定传动装置的传动比及分配。第一组带轮的传动比为i2=n2/n3=11.67,第二组带轮的才传动比为i3=n4/n3=1.42(5)计算传动装置的运动和动力参数有机械设计【2】,第三篇机械传动表2查的,带轮的传动效率为0.9504。第一根轴的计算。同理可以计算出第二根轴的转矩1783.617N.m第三根轴的转矩为2259.93N.m。各轴的运动及动力参数计算结果如下表所示轴序号功率P/kW转速/(r/min)转矩T/N.m传动形式传动比效率Q10.5535150带传动11.670.950420,5232.817831.420.950430.4972.12259表3-13.2 传动零件的设计3.2.1初选小带轮的基准直径由机械设计【2】表8-6和表8-8,取小带轮基准作为带传动设计电动机转速n=1400r/min,传递功率P=0.55KW,减速器轴与轴之间的降速比为35/3=11.67,即带传动的传动比为。两班制工作,一天运转16小时。(1)确定计算功率 由机械设计【2】表8-7查得工作情况系数取1.3,故(2)选取V带型根据小带轮的转速和计算功率,由机械设计【2】图8-10选A型带。(3)验算带速和确定带轮直径直径。(4)验算带速按机械设计【2】式(8-13) 验算带速其中 -小带轮转速,r/min;计算值满足。3.2.2计算大带轮的直径和带轮中心距(1)根据机械设计【2】式(8-15a),计算大带轮直径根据机械设计【2】表8-8,圆整为1050mm。(2)确定带传动的中心距设中心距为,则于是798mma2280mm,初取中心距为。带长 查机械设计【2】表8-2取相近的基准长度,。带传动实际中心距(3)验算小带轮的包角一般小带轮的包角不应小于。,所以合格3.2.3确定带的根数(1)计算单根V带的额定功率由=90mm和n=35r/min,查机械设计【2】参考文献3表8-4a得。根据n=35r/min,和A型带,查机械设计【2】表8-4b得。查参考文献机械设计【2】表8-5得,表8-2得,于是其中: 时传递功率的增量; 按小轮包角,查得的包角系数; 长度系数;(2)计算V带的根数z限制根数不大于10,取综上所述,带轮的结构大带轮采用腹板结构。小带轮采用实心构,具体结构。3.3 第二组带轮的设计3.3.1初选带轮的直径 由机械设计【2】表8-7查得工作情况系数取1.3,故(1)根据小带轮的转速和计算功率,由机械设计【2】图8-10选A型带。(2)验算带速和确定带轮直径 直径。(3)验算带速按机械设计【2】式(8-13) 验算带速其中 -小带轮转速,r/min; -小带轮直径,mm;故带速偏低,但是能用。(4)计算大带轮的直径根据机械设计【2】式(8-15a),计算大带轮直径根据机械设计【2】表8-8,圆整为200mm。3.3.2 确定带传动的中心距和带的基准长度(1)因为笼的直径为2000mm所以中心距必须大于1000mm根据经验的取1700mm。(2)验算小带轮的包角一般小带轮的包角不应小于。,所以合格(3)确定带的根数计算单根V带的额定功率由=90mm和n=35r/min,查机械设计【2】表8-4a得。根据n=35r/min,和A型带,查参机械设计【2】表8-4b得。查机械设计【2】表8-5得,表8-2得,于是其中: 时传递功率的增量; 按小轮包角,查得的包角系数; 长度系数;计算V带的根数z限制根数不大于10,为避免V型带工作时各根带受力严重不均匀,取z=2。(4)带轮的结构大带轮采用椭圆轮辐式结构。小带轮采用实心构,具体结构。3.4 轴的设计3.41第一根轴的设计选择轴的材料选取45钢调质,硬度230HBS,强度极限B=640Mpa,屈服极限S=355Mpa,弯曲疲劳极限-1=275Mpa,剪切疲劳极限-1=155Mpa,对称循环变幅力时的许用应力【-1】=60Mpa。初步估算轴的最小直径由机械设计课程设计【3】考虑到轴上键糟对轴的强度影响,须将轴颈增加7%,所以取dmin=70mm轴的结构设计a 轴各段直径的确定;该轴的直径的确定如下;轴的第一段直径为70mm第二段轴的直径取80mm(取定位轴肩高度H=2.5mm),轴承的型号取6216AC,第三段轴的直径120mm(取轴肩的定位高度H=20mm),因为轴的长度较长所以第四段轴取160mm,第五段轴的直径取80mm,轴承的型号取6216AC。b轴各段长度的确定第一段轴的长度取96mm(带轮的轮宽为70mm),第二段轴的长度为76mm(轴承的宽度为26mm),第三段轴的长度为60mm,第四段轴的长度为3462mm(笼的长度为3400mm),第五段轴的长度为80mm(轴承的宽度为26mm)。342第二根轴的设计该轴的直径确定如下;轴的第一段为30mm,轴的第二段为40mm(为了便于丝杠的加工),轴的第三段为30mm,轴的第四段为50mm,轴的第五段为40mm,轴的第六段为30mm(为了安装直径为30mm的带轮)。轴各段的长度如下;轴的第一段长度为1359mm,轴的第二段长度为880mm,轴的第三段长度为1132mm,轴的第四段长度为20mm,轴的第五段长度为180mm,轴的第六段长度为76mm。3.5 往复丝杠的设计3.5.1选择丝杠的材料在选轴的材料时一般选取45钢调质,硬度230HBS 强度极限=640MPa 屈服极限=355MPa 弯曲疲劳极限=275MPa剪切疲劳极限=155MPa,对称循环应力时的许用应力=60MPa。但在选丝杠时由于丝杠一般较细,就需要强度和抗扭性更强的材料,我们选择40CR。吸嘴的往复运动的完成,关键在于丝杠,要想高效的吸尘,吸嘴吸遍圆笼所用时间不能太长,为了吸尘干净,吸嘴运动又不能太快!所以决定丝杠的螺距为40mm,丝杠承受力不大,丝杠直径定为40mm。由于圆筒长度为3400mm,吸嘴架上一共有四个吸嘴,没个吸嘴间隔850mm,所以吸嘴在850mm的范围内往复运动,丝杠长度应为850mm,丝杠应为往复丝杠,就是主轴转向不改变,在丝杠两端丝杠滑块会自动往返。下面就对往复丝杠作下简单的介绍。往复丝杠是立体凸轮副的一种形式,其表现是两条螺距相同、旋向相反的螺纹槽,两端用过渡曲线连接。通过丝杠的旋转,使螺旋槽侧面推动置于螺旋槽内的滑块作轴向往复运动。当丝杠匀速旋转时,滑块除了完成换向动作外还作匀速直线运动。显而易见往复丝杠螺纹的设计重点就是两端过渡曲线的设计,要使用什么样的过渡曲线能使滑块能在不受较大冲击就能实现转向,同时曲线又便于加工。也就是如何过渡曲线理论中心线。传统的方法,就是把过渡曲线的理论中心线设计成一条2倍于丝杠直径的圆弧。如下图22是依照这种理论设计的某种往复丝杠的表面展开图这样在设计上比较简单,螺旋线与过渡曲线连接处B点的B角相等,曲线顺畅过渡。但是这时两曲线联接点B到过渡曲线端点的距离A尺寸是一个无法精确控制的尺寸,因为A尺寸关系到整条丝杠的摆动幅宽,所以必须使之得到精确控制。同时,简单地用圆弧来作为过渡曲线,其连接点B到螺旋线交叉点E的距离也难以确定。若这一距离太大,会使过渡曲线太短,滑块转向太突然;若这一距离太小,滑块通过螺旋线交叉点时的导向性不好。这都会导致滑块的运动受到影响。图3-1 丝杠展开图通过计算我们可以知道,采用圆弧作为过渡曲线,其滑块在Y轴方向的速度和加速度在换向的行程中是不断变化的,且这种变化是不均匀、非线性的,这就会使往复机构在换向过程中产生不稳定和冲击,往复丝杆转速越高,这种不稳定及冲击就越猛烈,这是我们不希望发生的。所以在往复丝杠转速较高时。这种简单的过度圆弧连接就不是太好了。为了使滑块在高速换向时能够平稳、顺畅,我们采用一条抛物线来代替圆弧连接作为过渡曲线的理论中心线。下图23是采用抛物线作为过渡曲线的丝杠展开表面及曲线座标模型。 图3-2采用抛物线作为过渡曲线的的丝杠展开表面抛物线的曲线函数形式如下:y=ax2我们仍以X=ct化简计算。滑块在Y轴方向的速度为:dy/dx=2ac2t滑块在Y轴方向的加速度为:d2y/dt2=2ac2这时滑块的运动速度是均匀线性变化的,而加速度为常量,比较符合我们的设计要求。那么,这条抛物线是如何确定的呢?我们知道螺旋线的B角,需要计算出抛物线函数式中的a值;还要确定(0,O)点位置。要求是:滑块在进出过渡曲线时要顺畅,就是说其斜角应同螺旋线口角一致。再看图3,要达到这一目的,进出过渡曲线时的导向段S一定要不小于滑块长度K,但又不能太长,因为那样会使过渡曲线变短,滑块换向时会太突然。在螺旋线口角和滑块长度以知的条件下,就可以计算出螺旋线和过渡曲线连接点B、C两点的X坐标值Xb和Xc,而这两点的斜率要与螺旋线的p角相等。又因为连接点处的B角正切值就是函数的一阶导数,根据以上确定条件,列出下列方程组,就可得到函数方程式及图示原点的位置:tan=2aX带入Xb或Xc值及a值求得y,即A尺寸,计算完成后,这条过渡曲线就确定下来了。当然,这样计算确定的原点坐标系中,图示的A值不一定是一个整数,若想A值是整数,可以将前面的计算结果微调一下,用以上两式反向计算,先确定原点到B、c点的距离即A值(Y坐标值),再求a值和B、C点的x坐标值,同样能够得到过渡曲线函数。3.52滑块的设计在往复丝杠副的运动中,对滑块的要求是强度高、耐磨、平稳、灵活。所以在材质上我们选用l铝青铜,保证了滑块的强度和耐磨性。在外形设计上主要应该注意:一是与过渡曲线槽的匹配;二是导向性;三是与螺纹槽底的接触圆弧。结合图24来说明这三点。滑块工作的时候是在交错的两条螺旋槽中的一条中运动,其端部应设计成锲形,并倒圆角。其有效接触长度K应该是槽宽斜长S的152倍,这样滑块导向性较好,运动中不会出现切人另一条螺旋线的现象(即“跳槽”现象);对于滑块与丝杠的接触圆弧,从图24中可以清楚地看到,因为螺旋角0的原因,它并不是丝杠的半径圆弧,而是长、短轴为A、B的椭圆弧线的一部分。这在加工上可能会有一定的难度,但对滑块的运行平稳性是有影响的。为什么呢?因为半径圆弧是一头一尾两条线接触,而椭圆弧是面接触。当然,为降低加工难度,在这里可以用一条与椭圆弧近似的大圆弧来代替它。图3-3 滑块外形及工作位置图 3-4 滑块的运动轨迹3.5.3过渡曲线槽宽的修正滑块要与过渡曲线槽匹配,那对于螺旋槽是否有要求呢?图25显示了滑块从进入过渡曲线槽到离开过渡曲线槽这段行程的轨迹。假设滑块从A点进入从C点离开,在这个过程中,滑块的斜率由A点处的一口逐渐过渡到B点时的04,再逐渐过渡到C点时的口。在它的斜率不断变化的同时,其占用的螺旋稽宽度不是在螺旋槽内直线运动时宽度S,而是一条相对于过渡曲线理论中心非对称的曲线槽,通过计算,可以得到这条非对称槽在分度圆各个相位上的宽度。前面我们还提到,滑块的接触长度不能太大,从图5中也能看到,若滑块的接触长度太大,则曲线槽的不对称度就会加大,滑块的自由度也会增大,这同样会影响滑动的运动稳定性。综上所述,在接触长度确定后,要以过渡曲线理论中心为基础,对过渡曲线槽宽进行修正,主要是根据计算参数逐渐加宽过渡曲线槽的外侧面,使滑块能够稳定自由的转向。综上所述,因为我设计的外吸式滤尘器转速较低,每分钟只有2.8转,速度很低,不是高速丝杠,所以基于经济的考虑,决定在两端连接时的过渡曲线用两倍于直径的圆弧。我的丝杠螺距定位为40mm丝杠的直径为40mm .3.6对轴类零件强度的校核按弯扭合成应力校核轴的强度(1)绘制轴的计算简图(2)计算作用在轴上的力带对带轮的作用力分为径向力和切向力,径向力和切向力与总作用力成45度角。所以切向力和径向力在大小上是相等。有材料力学【4】在垂直面上在水平面内(3)根据带轮所受的径向力和切向力对轴的各部分进行弯矩的分析。图3-5单向运转,扭转购应力按脉动循环变应力,取系数为0.6,所以由机械设计课程设计【3】由计算弯矩简图可知,a截面的计算弯矩最大,所以此处的应力为因为60Mpa,所以是安全的。3.7圆笼的设计因为笼的体积比较大,所以在笼的制作中采用大量的三角铁。首先用50mmx50mm的三角铁做成直径为1m的圆。然后用长的铁板条,和螺钉把它们连接起来。这样圆笼的大致结构就成型了,再用三角铁把中心和圆连接起来。然后,在在笼的外面用焊接的方法连接一成直径1.6mm的钢丝网。 在钢丝网的外面用粘扣把钢丝网和滤料连接起来。圆笼上滤料的选择,因为滤料关系到滤后空气的浓度,所以要求较高。具体要求如下;1.结构合理,纤维质地均匀细密,过滤性能好,要有较高的过滤捕尘效率。2.通气性能好,阻力较低。3.容尘量大,降低阻力及延长积尘的清洗周期。3.剥离性好,易青灰,不易结垢。5.具有较高的机械强度,尺寸稳定性好,不易变形,耐摩擦。6,原料来源广泛,性能稳定可靠。7.价格低,寿命长。8.防火导电性好,不燃性或阻燃性纤维组成,必须加入导电纤维,清除静电,确保安全。综上所述,滤料采用无纺布,厚度为5mm,除尘效率为95%,过滤后的空气含尘浓度为1-1.2mg/m3。另外,就是外吸式滤尘器的关键部件:吸嘴架,吸嘴架材料用塑料管,我在机械设计手册单行本常用工程材料中寻找,决定用硬聚氯乙烯(QB/T 38021999),硬聚氯乙烯材料性能很优越,且质量轻,很适合当排尘风管。吸嘴架与排风管内的套管进行连接,套管材料依然为硬聚氯乙烯。各胶管之间的连接采用三通接头,在吸管和往复架采用弯头进行连接。为了保证接头的密封性我们再接头处打上玻璃胶,以防止漏气。4.毕业设计总结本次毕业设计主要是对外吸式滤尘器的整体设计,首先确定了大体方案,然后对结构件进行设计,主要进行了运动设计、传动系统的选择,带轮的选择、轴承的选择,轴的校核、带轮中心距的选择,等工作。通过计算和查阅资料,设计出合理的吸尘和滤尘系统,提滤尘器的吸尘效果和除尘效率。在设计中我们也遇到了其它许多棘手的问题。例如,滤料的选择,滤料关系到我们除尘的效率和除尘后空气的浓度,但是在老师和同学的帮助下我们也解决了。还有,吸嘴往复架材料的选择,材料过重会导致机器变形。毕业设计任务完成了,虽然设计的过程比较繁琐,而且刚开始还有些不知所措,但是在同学们的共同努力下,再加上老师的悉心指导,我终于顺利地完成了这次设计任务。本次设计巩固和深化了课堂理论教学的内容,锻炼和培养了我综合运用所学过的知识和理论的能力,是我独立分析、解决问题的能力得到了强化。另外,它还提高了我们的实际动手能力,还让我了解了我国除尘设备的现况和发展。此次毕业设计为我们以后的工作打下了良好的基础。毕业设计是本科学习的升华阶段,我们所学的理论知识终于跟现实结合起来,通过这次比较完整的滤尘,除尘的设计,锻炼了我的综合运用所学专业知识的能力,同时也提高了我查阅资料以及电脑制图等很多专业能力水平,也认识到了自己的不足,为今后可能的设计工作打下了坚实的基础。致谢转眼间,大学四年就要过去了,在这段人生最重要的岁月里,我学到了很多东西,感谢学校给了我这么好的学习环境,感谢老师的辛勤辅导,感谢家人给我创造如此宝贵的机会,感谢同学们给予我慷慨的帮助。毕业设计终于完成,十分感谢樊老师至始至终对我无私的帮助,早在上学期末,她就将毕业设计任务分配给我们,为我们提供了所要参考的资料,为后来的毕业设计做好准备;在毕业设计制作期间,老师抽空便去教室指导我们,给我们提出了很多宝贵意见。她也会在百忙中给我们开会,对我们进行耐心的指导;这使的我能够顺利的完成毕业设计任务,再次向老师表示衷心的感谢和崇高的敬意!另外,我还有崔老师和朱老师,张老师对我们毕业设计的指导和帮助。参考文献【1】 黄翔.防止空调技术除尘手册.北京;中国纺织出版社,2003.1【2】 濮良贵,纪明刚主编.机械设计.第八版.北京;高等教育出版社,2006.5【3】 黄大宇,梅瑛主编,机械设计课程设计,吉林,吉林大学出版社,2006.12【4】 刘鸿文.材料力学.第四版.北京高等教育出版社,2004.1【5】 赵则祥.公差配合与质量控制.开封:河南大学出版社,1999.8【6】 王纯.张殿印.除尘设备手册.北京化学工业出版社,2009.6【7】 牛永生.机械制造技术.陕西科技技术出版社,2002.2【8】 大连理工大学工程化教研室.第五版.北京高等教育出版社,2003.8【9】 成大先.机械设计手册.第五版.北京化学工业出版社,2010.1【10】 王爱珍.工程材料及成型技术.北京机械工业出版社,2003.228中原工学院 毕业设计开题报告 毕业设计开题报告题目名称: 外吸式滤尘器设计 院系名称: 机 电 学 院 班 级: 学 号: 学生姓名: 指导教师: 2011 年 03月23日1.本课题所涉及的内容国内(外)研究现状综述纺织企业生产车间的空气中含有很多由短纤维和其它杂质组成的灰尘,以棉纺生产为例,车间里的灰尘含有棉作物的茎、叶、纤维、籽壳、泥沙、金属粉末、农药残余物等。它们使车间环境空气的质量恶化,对人体健康产生很大的危害。同时,如果这些粉尘大量落在半成品和成品上,还会影响产品的质量。因此,纺织车间必须采取一定的技术措施来清除空气中的灰尘,使车间空气含尘浓度维持在允许范围之内,以保证工人的身体健康和生产的正常进行。粉尘是指悬浮在空气中的固体微粒。随着工业的不断发展, 排放的颗粒污染物的数量越来越多, 大气中粉尘的浓度也越来越大, 粉尘对人们的生活环境和人体健康的危害也越来越大。对除尘设备的性能及可靠性提出了更高的要求。传统的除尘器已经很难满足高标准排放及经济性能优越的要求。因此, 改进除尘技术, 提高除尘效果, 是当前我国粉尘防治政策中最重要的一部分。除尘器的除尘机理很简单,它与口罩的除尘机里一样是通过滤材料对烟气中飞灰颗粒的机械拦截来实现的。但除此之外,先收到的飞灰颗粒在滤料表面还形成了一层稳定的稠密的灰层,它又起到了很好的过滤作用,特别是用编制布做滤袋的除尘器,这层虑床起到了主要的过滤作用。20 世纪70 年代以前,我国纺织除尘技术相对落后,除尘装置仅有沉降室、大布袋等简单形式,后来出现了尘笼加小布袋的除尘装置,但它们普遍存在设备简陋、性能较差、处理风量少、系统阻力大、能耗高以及效率低等弊端。改革开放以后,我国不断引进、学习、消化和改进国外纺织除尘技术,使我国的纺织除尘技术和产品得到长足的发展。20 世纪90年代后逐步走向自主研究、开发创新的道路,研制出了适合中国国情、具有中国特色的纺织除尘产品,尤其是二级除尘设备,使我国的纺织除尘技术赶上和达到了国际先进水平。我国纺织二级除尘技术的发展历程大致可以分为三个阶段: 20 世纪80 年代,以外吸式和内吸式滤尘为代表; 20 世纪90 年代,以平板式和蜂窝式滤尘为代表;20 世纪90 年代末,以鼓式和圆笼滤尘为代表。目前,除尘技术分为机械式除尘技术、电除尘技术、湿式除尘技术和过滤除尘技术。机械式除尘技术包括重力沉降室,惯性除尘器,旋风除尘器等。电除尘是烟气中灰沉沉粒通过高压静电场时,与电极间的正负离子和电子发生碰撞,带上电子和离子的尘粒在电场力的作用下向异性电极运动并积附在异性电极上, 使电极上的灰尘落入收集灰斗中,使通过电除尘器的烟气得到净化, 达到保护大气, 保护环境的目的。现在我国还有比较先进电-袋式复合除尘器和电旋风除尘器。目前国内外除尘技术的发展情况。例如,德国LTG 公司开发了VDF-16 型多筒式(蜂窝式) 除尘器。瑞士Luwa公司推出了MDV 型套筒式(鼓式)除尘器。美国纽墨飞( Pneumaf il)公司研制了RPB 型多功能回转褶带式除尘器。我国除尘技术的情况.国内一些纺织机械厂和环保设备厂分别在原有板式除尘器的基础上, 进一步将设备机组化, 把除尘器的辅件如集尘器等内藏在机组之内, 使机组外观整齐美观。另外, 将板式过滤单元加长, 进一步增大过滤面积。江苏某空调除尘设备厂目前已推出第六代蜂窝式除尘器。另有一些纺机厂也分别开发了鼓式除尘器。近年来, 在鼓式除尘器的滤料结构形式(如采用插片式滤料) 、吸嘴结构形式( 如改过去的条缝形吸嘴单纯旋转运动为多个小吸嘴作往复旋转运动)和传动机构等方面做了较大的改进, 使该除尘器得到了广泛应用。随着现代工业的发展, 排放到大气中的粉尘的量越来越多。粉尘引起的环境问题也越来越受到人们的重视。在这种情况下, 除尘技术也得到了前所未有的发展。在我国日益加重的大气颗粒物污染形势下, 除尘技术发展迅速, 有以下几种发展趋势如下: ( 1) 除尘设备趋向高效率化; ( 2) 逐步发展处理大烟气量的设备; ( 3) 着重研究提高现有高效除尘器的性能; ( 4) 发展新型的除尘设备; ( 5) 发展家用小型除尘器。发达国家在除尘理论和技术上的研究趋向于3个方面: ( 1) 对传统高效除尘技术进行更深更系统的研究, 如静电除尘; ( 2) 为了适应更高的环保要求, 追求高效率、高品质除尘, 而注重各类除尘机理和技术的结合; ( 3) 强调除尘脱硫一体化。同时国外对电除尘理论方面研究也比较重视。通过对除尘技术研究、归纳和总结, 得到以下结论: ( 1) 在除尘技术中, 除尘装置的组合和配置, 不仅要考虑除尘器的除尘效率, 还要考虑它的处理气体量、压力损失、设备基建投资与运转管理费用、使用寿命和占地面积或占用空间体积等因素; ( 2) 复合式除尘技术是除尘技术的未来发展趋势; ( 3) 目前, 我国的除尘技术趋向于高效化、处理大烟气量、高性能和研究新型除尘器等方面发展。本课题主要是外吸式滤尘器的设计。通过除尘设备对室内的空气进行除尘。从而,使排放到大气中的空气达到国家的标准。如图所示为回转式过滤器,它是由转笼、吸嘴(及其支架和传动部件)和墙板(或方箱)三大部分组成,需安装在一密闭的小室内,如图25所示。 图2-52本课题有待解决的主要关键问题此次设计主要是对外系式滤尘器的回转式过滤器的设计。通过对滤料的选择达到过滤后空气达到国家标准的要求。通过近期对本课题的调研和资料的查询,我对本课题主要的设计意图有了大概的了解,认真的分析了我的设计任务书。我认为本课题主要有待解决的关键问题包括以下几点; 1.把粗过滤得到的纤维和一些粗的杂质收集后如何处理?2如何保证过滤后的空气达到环境标准?3.在能正常工作的的前提下,保证处理风量为18000-70000过滤阻力为小于等于250pa?4.如何保证带轮的传动比和螺纹距以保证吸嘴能够到达圆笼面上的每个部分?5粗过滤和精过滤时都采用什么材料?3对课题要求及预期目标的可行性分析 (包括解决关键问题技术和所需条件两方面)本课题需要运用到机械设计,大学物理,计算机二,三维设计等多学科的知识,更需要相当高的知识面和专业的技术水平。所以我们需要对课题进行多方面的分析。3.1.对课题的要求及预期目标1. 解决吸嘴和笼的合理运动比,保证吸嘴能够吸到笼表面的每个地方。2. 采用合理的滤料,从而保证经过滤后的空气能够达到国家的标准。3. 合理的选用电动机,在达到技术要求的前提下防止功率过剩。4. 增加过滤面积,提高过滤能力,减少设备占地面积3.2我对课题的可行分析在该产品中外部空气通过圆笼进入笼内。在进入笼的过程中,空气中的杂质受滤料纤维及织物的惯性、扩散、阻隔、钩挂、静电等作用, 粉尘被阻留在滤袋内, 净化后的气体逸出袋内, 经排气管排出。在此过程中,笼做回转运动,吸嘴在笼的表面做往复的直线运动。电动机和减速机的运动通过带轮带动轴的转动,从而带动转笼的回转。通过皮带和橡胶套把轴和往复丝杠连接起了。从而轴的运动带动丝杠的转动。通过丝杠的运动带动吸嘴在作往复直线运动。从而对回转笼的表面粉尘进行吸附。这样,就能达到对室内除尘的效果。 4完成本课题的工作计划及进度安排第1-2周 毕业实习,对有关课题进行调研;第3周 方案论证,确定方案,完成调研报告,开题报告,外文翻译;第4-10周 外吸式滤尘器机构设计;第11-12周 主要零件的设计,绘制部分零件图,按学院规定的统一规范化要求撰写设计说明书;第13周 审查设计,完善文件,准备答辩,修改毕业设计;第14周 参加答辩资格评审; 第15周 参加毕业答辩;5指导教师审阅意见指导教师(签字): 年 月 日6指导小组意见 指导小组组长(签字): 年 月 日说明:1. 本报告前4项内容由承担毕业论文(设计)课题任务的学生独立撰写;2. 本报告必须在第八学期开学两周内交指导教师审阅并提出修改意见;3. 学生须在小组内进行报告,并进行讨论;本报告作为指导教师、毕业论文(设计)指导小组审查学生能否承担该毕业设计(论文)课题和是否按时完成进度的检查依据,并接受学校的抽查。5
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