0038-Q3110滾筒式拋丸清理機(jī)的設(shè)計(jì)

0038-Q3110滾筒式拋丸清理機(jī)的設(shè)計(jì),q3110,滾筒,拋丸,清理,清算,設(shè)計(jì) 目 錄 1 前言 .1 2 總體方案論證 .2 2.1 方案一 摩擦傳動(dòng) .3 2.2 方案二 帶傳動(dòng) .4 2.3 方案三 齒輪傳動(dòng) .4 2.4 方案四、蝸桿傳動(dòng) .4 3.提升斗的設(shè)計(jì)分析 .6 3.1 旋風(fēng)除塵器的特點(diǎn) .6 3.2 粉塵的概念 .6 3.3 粉塵的計(jì)算 .7 3.4 粉塵的粘著性 .8 4 離心除塵技術(shù) .9 4.1 離心式除塵工作原理 .9 4.2 轉(zhuǎn)圈理論(沉降分離理論) .9 4.3 平街軌道理論 (假象圓筒學(xué)說(shuō)) .10 4.4 邊界層分離理論 .10 4.5 計(jì)算比傳速 .10 4.6 計(jì)算最大彎曲應(yīng)力 12 4.7 旋風(fēng)除塵器構(gòu)造對(duì)性能的影響 .13 4.7.1 除塵器的直徑及高度 13 4.7.2 進(jìn)口和出口形式 .13 4.8 卸灰裝置 .14 4.9 灰斗 .15 5. 旋風(fēng)除塵器的計(jì)算 .16 5.1 流體阻力計(jì)算 .16 5.2 除塵效率計(jì)算 16 5.3 運(yùn)行各數(shù)對(duì)性能的影響 .17 6 旋風(fēng)除塵器的注意事項(xiàng) .18 7 旋風(fēng)除塵器的防磨損措施 19 8 總結(jié) 20 致 謝 .21 參考文獻(xiàn) .22 附 錄 .23 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2006 1 1 前言 課題來(lái)源于鹽城大豐豐特機(jī)械鑄造機(jī)械廠(chǎng)。Q3110 滾筒式拋丸清理機(jī)的工作原 理是利用高速回轉(zhuǎn)的葉輪將彈丸拋向滾筒內(nèi)不斷翻轉(zhuǎn)的錐鑄件或者鍛件，來(lái)清除其 表面的殘余型砂或者氧化鐵皮、清理均勻、生產(chǎn)效率高，適宜于中、小型鑄鍛車(chē)間 清理小件使用，解決了小批量零件的清理工作。 設(shè)計(jì)過(guò)程中，利用一級(jí)鏈傳動(dòng)減速帶動(dòng)滾筒和提升斗的回轉(zhuǎn)和實(shí)驗(yàn)彈丸的循環(huán) 使用。 為了清除鑄件或鍛件表面的殘余型砂或氧化鐵皮利用高速回轉(zhuǎn)的葉輪將彈丸拋 向滾筒內(nèi)不斷翻轉(zhuǎn)的零件。要求達(dá)到如下目的：a 綜合運(yùn)用機(jī)械和電器知識(shí)；b 彈 丸循環(huán)及分離裝置設(shè)計(jì)；c 除塵器設(shè)計(jì)；d 彈丸循環(huán)及分離裝置、集塵器零件的設(shè) 計(jì)。 采用一級(jí)齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)的拋丸器滾筒的拋丸工作，同時(shí)，運(yùn)用干式旋風(fēng)型除 塵裝置進(jìn)行塵土分離工作。彈丸循環(huán)裝置由滾筒護(hù)板于殼體之間的螺旋帶提升斗 及分離篩組成。由葉輪拋出的彈丸射擊工件之后，從滾筒護(hù)板上的格子孔進(jìn)入護(hù) 板與筒殼體之間得空隙內(nèi)，借助螺旋作用流到旋轉(zhuǎn)的提升斗內(nèi)。提升到上部，經(jīng) 過(guò)分離篩去毛刺、釘子、芯骨、砂、粒等。完整的彈丸經(jīng)導(dǎo)入管再送入拋丸器內(nèi)。 設(shè)計(jì)針對(duì)小批量零件的清理工作，是有較好的實(shí)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。 設(shè)計(jì)對(duì)象為總裝、彈丸循環(huán)及分離裝置、除塵器設(shè)計(jì)、提升斗。 我們通過(guò)和指導(dǎo)老師的一起現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，得出了一些基本數(shù)值供設(shè)計(jì)參考使用。 本機(jī)利用帶有獨(dú)特的集塵裝置安裝地點(diǎn)不受車(chē)間同風(fēng)管路的限制衛(wèi)生條件好， 本機(jī)設(shè)有自動(dòng)停車(chē)裝置，操作簡(jiǎn)便。 Q3110 滾筒式拋丸清理機(jī)的設(shè)計(jì) (總裝、彈丸循環(huán)及分離裝置、集塵器設(shè)計(jì)) 2 2 總體方案論證 Q3110 型號(hào)拋丸機(jī)是利用高速旋轉(zhuǎn)的葉輪使彈丸告訴碰撞零件表面。工件都放 在滾筒內(nèi)部，滾筒以一定的速度旋轉(zhuǎn)，可以用來(lái)翻轉(zhuǎn)零件是除塵效率提高。綜合考 慮有 3 中布局方式。 A． 方案滾筒由 4 個(gè)小摩擦輪帶動(dòng)，小摩擦輪由電機(jī)帶動(dòng)。電機(jī)和除塵器一起 安裝在滾筒后面。 圖 2-1 拋丸機(jī)布局形式 B． 方案滾筒的傳動(dòng)為帶傳動(dòng)，使用帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)形式也不是比較復(fù)雜。結(jié)構(gòu)也 比較合理。 C． 方案除塵器和電機(jī)分別安裝在滾筒 2 側(cè)。綜合考慮 Q3110 拋丸機(jī)使用場(chǎng)合， 使用方便，降低成本。該機(jī)采用方案 A.如圖(2-1) 2.1 方案一 摩擦傳動(dòng) A 摩擦傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：a. 制造簡(jiǎn)單、操縱方便 b.維護(hù)方便、節(jié)省材料。 B 摩擦傳動(dòng)的缺點(diǎn):a.效率低 b.穩(wěn)定性差。利用兩個(gè)或兩個(gè)以上互相壓緊的輪 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2006 3 子之間的摩擦力傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。摩擦輪傳動(dòng)可分為定傳動(dòng)比和變傳動(dòng) 比的傳動(dòng)兩類(lèi)。工作時(shí)，摩擦輪之間必須有足夠的壓緊力，以免產(chǎn)生打滑現(xiàn)象，損 壞摩擦輪，影響正常傳動(dòng)。 圖 2-2 摩擦傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 2.2 方案二 帶傳動(dòng) A．帶傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)：a.緩沖和吸振，傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲??；b.帶傳動(dòng)靠摩擦 力傳動(dòng)，過(guò)載時(shí)帶與帶輪接觸面間發(fā)生打滑，可防止損壞其他零件；c.適用于兩軸 中心矩較大的場(chǎng)合；d.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、安裝和維護(hù)等均較為方便，成本低廉。 B.帶傳動(dòng)的缺點(diǎn)：a.不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比；b.需要較大的張緊力，增大了軸 和軸承的受力；c.整個(gè)傳動(dòng)裝置的外廓尺寸較大，不夠緊湊；d.帶的壽命較短，傳 動(dòng)效率較低。 鑒于上述特點(diǎn)，帶傳動(dòng)主要適用于：a.速度較高的場(chǎng)合，多用于原動(dòng)機(jī)輸出的 第一級(jí)傳動(dòng)。b.中小功率傳動(dòng)，通常不超過(guò) 50kw。c.傳動(dòng)比一般不超過(guò) 7，最大用 到 10。d.傳動(dòng)比不要求十分準(zhǔn)確。 2.3 方案三 齒輪傳動(dòng) A.齒輪傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)是：a.瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定，工作平穩(wěn)，傳動(dòng)準(zhǔn)確可靠，可 傳遞空間任意兩軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力；b.適用于功率和速度范圍廣，功率從接近于 零的微小值到數(shù)萬(wàn)千瓦，圓周速度從很低到 300 m/s；c.傳動(dòng)效率高， η=0.92～0.98，在常用的機(jī)械傳動(dòng)中，齒輪的傳動(dòng)效率較高；d 工作可靠，使用壽 命長(zhǎng)；外廓尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊。 B.齒輪傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)：制造和安裝精度要求較高，需專(zhuān)門(mén)設(shè)備制造，成本較 高，不宜用于較遠(yuǎn)距離兩軸之間的傳動(dòng)。 2.4 方案四、蝸桿傳動(dòng) A.蝸桿傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)有：a.傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊。傳遞動(dòng)力時(shí)，一般 i=8～100；b.蝸桿傳動(dòng)相當(dāng)于螺旋傳動(dòng)，為多齒嚙合傳動(dòng)，故傳動(dòng)平穩(wěn)、振動(dòng)小、 噪聲低；c.當(dāng)蝸桿的導(dǎo)程角小于當(dāng)量摩擦角時(shí)，可實(shí)現(xiàn)反向自鎖，即具有自鎖性。 B.蝸桿傳動(dòng)主要缺點(diǎn)有：a.因傳動(dòng)時(shí)嚙合齒面間相對(duì)滑動(dòng)速度大，故摩擦損失 Q3110 滾筒式拋丸清理機(jī)的設(shè)計(jì) (總裝、彈丸循環(huán)及分離裝置、集塵器設(shè)計(jì)) 4 大，效率低。一般效率為 η=0.7～0.9；具有自鎖性時(shí) η＜0.5。所以不宜用于大 功率傳動(dòng)；b.為減輕齒面的磨損及防止膠合，蝸桿一般使用貴重的減摩材料制造， 故成本高；c.對(duì)制造和安裝誤差很敏感，安裝時(shí)對(duì)中心矩的尺寸精度要求很高。 綜合分析上述四種方案，從傳動(dòng)效率、傳動(dòng)比范圍、傳動(dòng)速度、制造成本和安 裝精度、傳動(dòng)裝置外廓尺寸等方面綜合考慮，知本設(shè)計(jì)課題的傳動(dòng)方案采用方案四， 即采用摩擦傳動(dòng)。滾筒直接由小滾輪摩擦帶動(dòng)。傳動(dòng)方式示意簡(jiǎn)圖如下(圖 2-3); 圖 2-3 滾筒傳動(dòng)方式簡(jiǎn)圖 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2006 5 3 提升斗的設(shè)計(jì)分析 該拋丸機(jī)設(shè)計(jì)有 16 個(gè)提升斗 每個(gè)提升斗可近視看作為一個(gè)長(zhǎng)方體，其體積為 V=122×147×2 790/16=0.5L? 3.1 旋風(fēng)除塵器的特點(diǎn) Q3110 拋丸機(jī)提升斗和滾筒連成一體，提升斗隨滾筒一起旋轉(zhuǎn)。 除塵器的選擇：除塵器有旋風(fēng)型除塵器和電除塵器幾類(lèi)?？紤]本性能、使用場(chǎng) 合、制造成本，本機(jī)采用離心式旋風(fēng)除塵器。該除塵器總體設(shè)計(jì)方案圖(3-1)： 圖 3-1 除塵器 A.優(yōu)點(diǎn) 旋風(fēng)除塵器沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，制作、管理十分方便；處里相同的風(fēng)量情況下體積 小，價(jià)格便宜：作為除塵器器使用時(shí)，可以立式安裝，也可以臥式安裝，使用方便； 處理大風(fēng)量便于多臺(tái)并聯(lián)使用，效率阻力不受影響。 B.缺點(diǎn) 卸灰閥漏同時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響除塵效率；磨損嚴(yán)重，特別是處理高濃度或琢磨性大 的粉塵時(shí)，入口處和錐體部位容易磨壞；除塵效率不高，單獨(dú)使用有時(shí)滿(mǎn)足不了含 塵氣體排放濃度的要求。 3.2 粉塵的概念 粉塵的來(lái)源. 在粉塵的來(lái)源中，自然過(guò)程產(chǎn)生的粉塵一般靠大氣的自?xún)糇饔?，而人?lèi)活動(dòng)產(chǎn) 生的粉塵要靠除塵措施來(lái)完成，例如工業(yè)產(chǎn)生粉塵就要靠除塵設(shè)備來(lái)完成。Q3110 拋丸機(jī)的除塵器主要就是用來(lái)排除拋丸過(guò)程中所產(chǎn)生的粉塵。 Q3110 滾筒式拋丸清理機(jī)的設(shè)計(jì) (總裝、彈丸循環(huán)及分離裝置、集塵器設(shè)計(jì)) 6 粉塵的定義為：由自然力或機(jī)械力產(chǎn)生的，能夠懸浮于空氣中的固體微小顆粒。 國(guó)際上將粒徑小于 75Lun 的固體懸浮物定義為粉塵。在通風(fēng)除塵技術(shù)中，一般將 1 至 200 乃至更大的粒徑的固體懸浮物作為粉塵。m? 向空氣中放散粉塵的地點(diǎn)或設(shè)備稱(chēng)作塵源。Q3110 拋丸機(jī)產(chǎn)生的粉塵主要是由 鍛件或鑄件被高速的鋼珠碰撞后掉下的殘余型殺或者氧化鐵皮。在自然力或機(jī)械力 作用下，使粉塵或霧滴從靜比狀態(tài)變?yōu)閼腋∮诳諝庵械默F(xiàn)象稱(chēng)作塵化作用：從靜比 狀態(tài)變?yōu)閼腋∮诳諝庵械默F(xiàn)象稱(chēng)作塵化作用： 按粉塵粒徑大小可以把粉塵分為： A.可見(jiàn)粉塵；可見(jiàn)粉塵是指用肉眼可見(jiàn)，粒徑大于 10um 以上的粉塵。 B.顯微粉塵；顯微粉塵是指粒徑為 0．25—10um 可用一般光學(xué)顯微鏡觀(guān)察的粉 塵， C.超顯微粉塵；超顯微粉塵是指粒徑小于 0．25um．只有在超顯微鏡或電子顯 微鏡下可以觀(guān)察到的粉塵。 Q3110 拋丸機(jī)主要的粉塵是 7um 以上的塵土。本機(jī)可以將 7um 以上的塵土完全 分離，但 7um 以下的粉塵是與排氣一起排出的，所以按設(shè)管道將排氣導(dǎo)出室外。 粉塵有多種多樣的性質(zhì)．按粉塵的物性分為： A.親水性粉塵、疏水性粉塵； B.不粘粉塵、微粘粉塵、中粘粉塵； C.可燃性粉塵、不燃粉塵； D.高比電阻粉塵、一般比電阻值粉塵、導(dǎo)電性粉塵； E.纖維性粉塵、顆粒性粉塵。 粒徑大于 1um，小于 20um 的塵粒隨運(yùn)載它的氣體運(yùn)動(dòng)，大于 20um 的顆粒具有 明顯的沉降速度，因此在空間停留時(shí)間很短。密度為 1g/cm 的塵粒的沉降速度由表3 可以查表[3]得: d=0.1um v= cm/s5104?? d=1um v= cm/s3 d=10um v=0.3cm/s Q3110 型除塵器主要灰塵粒徑為 7um 以上的塵粒，故取 d=10um；v=0.3cm/s 3.3 粉塵的計(jì)算 測(cè)量得到的粉塵顆粒大小與顆粒的面積或體積之間的關(guān)系則稱(chēng)為形系數(shù)。形狀 系數(shù)反映了塵粒偏離球體的程度。 體積形狀系數(shù)和表面積形狀系數(shù) ??222 86.153714.3umudSs????096vv 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2006 7 比表面系數(shù)。對(duì)于一個(gè)塵粒，單位體積的表面積 與單位質(zhì)量的表面積 分別vsvs 是： 86.05.1793??svwXs 粉塵的分散度 粉塵的粉徑分布稱(chēng)為分散度。是指粉塵中各種粒徑所占的百分?jǐn)?shù)。它是評(píng)價(jià)粉 塵危害程度，除塵器性能和選擇除塵器的基本條件之一。 查表[5]可得平均粒徑 d=0.8um；顆粒數(shù) N=370 個(gè)； 質(zhì)量 ；質(zhì)量分?jǐn)?shù) ；相對(duì)頻率 f=0.58gm1.0??%23??D 3.4 粉塵的粘著性 塵粒之間由于互相的粘著性而形成團(tuán)聚，有有利于分離的。顆粒與器壁間會(huì)產(chǎn) 生粘著效應(yīng)，這對(duì)除塵器設(shè)計(jì)十分重要。 A 分子力。這是作用在分子間或原子間的作用力，也稱(chēng)為范得華力，實(shí)際上是 一種吸附力。球體與平面間的分子力: =DvdwLhF216???Num56.0714.3?? 式中: - 球體和平面間的分子力，N h -范得華力，對(duì)于金屬半導(dǎo)體， =(3.2-17.60)取 4?h -球體粉塵直徑Dd L-兩粘著體間距離，um；一般取 ；當(dāng) L0.01um 時(shí)，可忽略不計(jì)。410?? B 毛細(xì)粘著力。粉塵顆粒含有水分時(shí)，互相吸著的顆粒間由于毛細(xì)管作用而產(chǎn) 生“液橋“，產(chǎn)生使顆?；ハ嗾持牧Γ?NumNrdFDk 6.37/02.1432???? 式中: -毛細(xì)粘著力，N； r-水的表面張力，一般為 0.072N/m； -粉塵直徑Dd Q3110 滾筒式拋丸清理機(jī)的設(shè)計(jì) (總裝、彈丸循環(huán)及分離裝置、集塵器設(shè)計(jì)) 8 4 離心除塵技術(shù) 氣流在做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣流中的粉塵顆粒會(huì)因受離心力的作用從氣流中分離出 來(lái)。利用離心力進(jìn)行除塵的技術(shù)稱(chēng)離心除塵技術(shù)。利用離心力進(jìn)行除塵的設(shè)備稱(chēng)為 旋風(fēng)除塵器. 4.1 離心式除塵工作原理 旋風(fēng)除塵器由帶錐形底的外圓筒、進(jìn)氣管、排氣管(內(nèi)圓筒)，圓錐筒和貯灰箱 排灰閥等五部分組成。排氣管插入外圓筒形成內(nèi)圓筒，進(jìn)氣管與外圓相切，外圓筒 下部是圓錐筒，圓錐筒下部是貯灰箱 含塵氣流以 14—24m/s 的高速度從進(jìn)氣口進(jìn)入后，由于受到外圓筒上蓋及內(nèi)圓 筒壁的限流，迫使氣流做自上而下的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通常把這種運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為外旋流。在氣 流旋轉(zhuǎn)過(guò)程中形成很大的離心力：塵粒在離心力的作用下．逐漸被甩向外壁，井在 重力的作用下沿外壁面旋轉(zhuǎn)下落，直至貯灰箱。旋轉(zhuǎn)下降的外旋流因受到錐體收縮 的影響漸漸向中心匯集．下降到一定程度時(shí)，開(kāi)始返回上升．形成一股自下而上的 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)．一般把這種運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為內(nèi)旋流。內(nèi)旋流不含大顆粒粉塵，所以比較干凈， 可以經(jīng)內(nèi)筒排向大氣。但是，由于內(nèi)．外兩旋轉(zhuǎn)氣流的互相干擾和滲透，容易把沉 于底部的塵粉帶起，其中一部分細(xì)小的粒子又被帶走，這就是除塵器內(nèi)的二次飛揚(yáng) 現(xiàn)象。為減少二次飛揚(yáng)．提高除塵效率，在圓錐體下部往往設(shè)置阻氣排塵裝置。查 資料得出，塵粒在旋風(fēng)除塵器內(nèi)的運(yùn)動(dòng)是很復(fù)雜的。它不僅有圓周運(yùn)動(dòng)．徑向運(yùn)動(dòng) 和軸向運(yùn)動(dòng)，而且在塵粒沉降過(guò)程中還有線(xiàn)速度的變化和離心加速度的變化．因 此．不應(yīng)把旋風(fēng)除塵器的工作原理看得過(guò)于簡(jiǎn)單，在旋風(fēng)除塵器內(nèi)．外旋流逐漸向 下旋轉(zhuǎn)，內(nèi)旋流逐漸向上旋轉(zhuǎn)，向上與向下旋轉(zhuǎn)氣流分界面上各點(diǎn)的軸向速度為零， 分界面以外的氣流切線(xiàn)速度隨其與軸心距離的減小而增大，越接近軸心，切線(xiàn)速度 越大；分界面以?xún)?nèi)的氣流切向速度隨其與軸心距離的減小而降低；值得注意的 是．旋風(fēng)防塵器內(nèi)氣流徑向速度方向與塵粒的徑向速度方向相反．粉塵粒子由內(nèi)向 外運(yùn)動(dòng)．氣體則由外向軸心流動(dòng)。由于氣流旋轉(zhuǎn)的原因，旋風(fēng)除塵器內(nèi)壓強(qiáng)越接近 軸心處越低，即使設(shè)備在正壓操作下．軸心處仍處在負(fù)壓狀態(tài)。因此，在排氣管至 貯灰箱之間有任何漏風(fēng)，都會(huì)導(dǎo)致除塵效率的明顯降低。 旋風(fēng)除塵器內(nèi)的氣流及顆粒運(yùn)動(dòng)十分復(fù)雜．對(duì)于顆粒的分離捕集機(jī)理做出許多 簡(jiǎn)化假設(shè)后，形成各種不同的分離機(jī)理模型．主要有轉(zhuǎn)圈理論．平衡軌道理論及邊 界層分離理論等； 4.2 轉(zhuǎn)圈理論(沉降分離理論) 轉(zhuǎn)圈理論是由重力沉降室的沉降原理發(fā)展起來(lái)的：其原理是．粉塵顆粒受離心 力作用，沉降到旋風(fēng)除塵器壁面所需要的時(shí)間和顆粒在分離區(qū)間氣體停留時(shí)間的相 平衡．從而計(jì)算出粉塵完全被分離的最小極限粒徑 ，即分離效率為 100％的粉10d 塵顆粒最小粒。設(shè)進(jìn)入旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流假定為等速流(速度分布指數(shù) n=o)，即氣 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2006 9 體嚴(yán)格地按照螺旋途徑，始終保持與進(jìn)入時(shí)相同的速度流動(dòng)，而顆粒隨氣體以恒定 的切向速度(與位置變化無(wú)關(guān))。由內(nèi)向外克服氣流對(duì)它的阻力，穿過(guò)整個(gè)氣流寬度， 流經(jīng)一個(gè)最大的凈水平距離，最后到達(dá)器壁被分離。 4.3 平街軌道理論 (假象圓筒學(xué)說(shuō)) 一定直徑的粉塵顆粒，因旋轉(zhuǎn)氣流而產(chǎn)生的離心力 F，將會(huì)在平衡軌道上與向 心氣流對(duì)它作用的 stokes 貼阻力 P 達(dá)到平衡，而平街軌道往往看作是排氣管下端 由最大切向速度的各點(diǎn)連接起來(lái)的一個(gè)假想圓筒-這種處于平衡狀態(tài)的顆粒，由于 種種原因，平衡將隨時(shí)都會(huì)遭到破壞：有時(shí)離心力 F 大干阻力 P，有時(shí)則 P 大于 F。兩者出現(xiàn)的幾率是相等的-因此．在假想圓筒上的顆粒具有 50％的分離效率，工 程應(yīng)用中．常把此顆粒直徑稱(chēng)為切割粒徑．切割粒徑表示粉塵有 50％被捕集．另外 50％的幾率不被捕集。 4.4 邊界層分離理論 平街軌道理論沒(méi)有考慮紊流擴(kuò)散等影響．而這種影響對(duì)于粉塵細(xì)顆粒是不可忽 視的，20 世紀(jì) 70 年代有人提出橫向滲混模型．認(rèn)為在旋風(fēng)除塵器的任一橫截面上， 顆粒難度的分布是均勻的，但在近壁處的邊界層內(nèi)，是層流流動(dòng)．只要顆粒在離心 效應(yīng)下浮游進(jìn)入此邊界層內(nèi)，就可以被捕集分離下來(lái)，這就是邊界分離理論。 4.5 計(jì)算比傳速 葉片的綜合分析與計(jì)算 通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，葉輪一般采用鋼板制成, 通常采用焊接，有時(shí) 也用鉚接。本機(jī)采用焊接制成。通風(fēng)機(jī)可以做成右旋和左旋兩種。本機(jī)采用最普通 的右旋方向，即順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。 風(fēng)機(jī)的傳動(dòng)方式，該設(shè)計(jì)中采用電機(jī)和葉輪之間聯(lián)結(jié)，把葉輪直接安裝在電機(jī) 軸上。結(jié)構(gòu)緊湊、制作方便、降低成本。 葉輪是除塵器的心臟部分，他的尺寸和幾個(gè)形狀對(duì)除塵器的特性有著重大的影響。 采用直間傳動(dòng)，選用 2825r/min 的電動(dòng)機(jī)，通風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)速為： 26.78.56931284.5342 1 ???pqn 速度系數(shù) .013.7s? 查表[3]得通風(fēng)機(jī)全效率 84.?? 查表[3]得通風(fēng)機(jī)的內(nèi)部效率 50?i 比轉(zhuǎn)速 介于 40 至 76 之間，決定采用圖(4-1)葉輪sn Q3110 滾筒式拋丸清理機(jī)的設(shè)計(jì) (總裝、彈丸循環(huán)及分離裝置、集塵器設(shè)計(jì)) 10 圖 4-1 葉輪 葉輪圓周速度 的計(jì)算2usmsPu /95340.194.7652 ????? 取容積效率 ,于是計(jì)算流量為：v? ssmqvsc /85.1/97.0353?? 采用錐弧形集流器， 。 可得葉輪入口速度:0? smsDqCsc /68.29/1825.4020 ?????????? 葉片入口角度 的計(jì)算A1? ?????? 7.12835.0coscos1121mAR? 葉片數(shù)目 Z 的確定 葉片數(shù)為 ???????????????2sin121AAmD??? 取葉柵密度 ，于是8.? 3.147.50si3.0251. ??????????????Z ??AmD212in.~8?????????50sin823.512.~80. ????????? 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2006 11 03.14~5.9? 取葉片數(shù) Z=10 4.6 計(jì)算最大彎曲應(yīng)力 圖 4-2 彎曲應(yīng)力圖 當(dāng)?shù)醐h(huán)作用 A 點(diǎn)時(shí)，彎矩為 a,當(dāng)作用在 A、B 兩點(diǎn)之間的 C 點(diǎn)，彎矩為 b，當(dāng) 正的最大值和負(fù)的最大值撓度力矩有一個(gè)最小值時(shí)，將發(fā)生最小彎曲應(yīng)力，這就是 當(dāng)兩者相等時(shí)，將發(fā)生最小的彎曲應(yīng)力，這就是當(dāng)兩者相等( )，會(huì)引起最1???m 大正彎矩或負(fù)彎矩的增加，使最大的正負(fù)彎矩相等。 ???226.016.01????xRxc Pa8.94792?????????? ????NRc 5.281.5016.1???????? 因而 2 6.0/.8??xx 25379.165.4????? ??mx.023? 彎矩= mNm???1.8/2 彎曲應(yīng)力 ????2533 1026.8.0/. mNdz ??????? Q3110 滾筒式拋丸清理機(jī)的設(shè)計(jì) (總裝、彈丸循環(huán)及分離裝置、集塵器設(shè)計(jì)) 12 4.7 旋風(fēng)除塵器構(gòu)造對(duì)性能的影響 4.7.1 除塵器的直徑及高度 除塵器的直徑及高度對(duì)其性能有直接影響，理論上講，旋風(fēng)除塵器簡(jiǎn)體越小， 氣流運(yùn)動(dòng)給予粉塵粒子的離心力越大．能夠獲得的除塵效率高，相應(yīng)的流體阻力也 越大。因此，外形細(xì)長(zhǎng)的旋風(fēng)除塵器比短相的除塵器效率高．且能夠捕集較細(xì)的塵 粒，但流體阻力較大．對(duì)于筒體高度的取值．一般認(rèn)為，性能較好的旋風(fēng)除塵器直 筒部分的高度為其直徑的 1—2 倍，錐體部分的高度為直徑的 1—3 倍，錐體底角為 25 度—40 度。Q3110 型拋丸機(jī)的除塵設(shè)備采用了這種設(shè)計(jì)方案。 4.7.2 進(jìn)口和出口形式 旋風(fēng)除塵器的進(jìn)口形式有 4 種：a 最普通的入口形式．是氣流外緣與除塵器簡(jiǎn) 體相切；b 入口外緣殼體為漸開(kāi)線(xiàn)形或?qū)?shù)螺線(xiàn)形：c 入口外殼類(lèi)似三角形，下部 與簡(jiǎn)體相切，上部為螺旋面形；d 氣流從軸向進(jìn)入．在螺旋力的作用下。旋轉(zhuǎn)進(jìn)入 筒體 不同的進(jìn)口形式有著不同的性能．特點(diǎn)和用途．對(duì)小型旋風(fēng)除塵器，如旋流子 多用第四種形式。 就性能而言。以蝸殼行結(jié)構(gòu)的入口性能較好，蝸殼與簡(jiǎn)體相切 面角度以氣流旋轉(zhuǎn) 180 后簡(jiǎn)體外緣相切為宜： 除塵器入口斷面的寬高之比也很重要。寬高比越小，進(jìn)口氣流在徑向方向越薄， 越有利于粉塵在圓筒內(nèi)分離和沉降，除塵效率就越高。因此，進(jìn)口斷面多采用矩形， 高寬之比值為 2 左右． 排氣筒的插入深度與除塵效率有直接關(guān)系：插入加深，效率提高，加大；插入 變淺，效率降低， 阻力減小：這是因?yàn)槎虦\的排氣筒容易形成短路現(xiàn)象．造成部 分塵粒，來(lái)不及分離便從排氣筒排走。因此，本機(jī)的旋風(fēng)除塵器排氣筒下端與進(jìn)氣 管的下緣平齊。 圖 4-3 除塵器常見(jiàn)入口形式簡(jiǎn)圖 本機(jī)采用切向進(jìn)口的型式如圖（4-4） 。切向進(jìn)口是最好的進(jìn)口方式，它可以最 大限度的避免進(jìn)入氣體與旋轉(zhuǎn)氣流之間的干擾，以提高效率。 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2006 13 圖 4-4 除塵器入口形式 4.8 卸灰裝置 卸灰裝置兼有卸灰和密封兩種功能．是影響除塵器性能的關(guān)鍵部位之一。假如 卸灰裝置處有漏氣現(xiàn)象，非但影響除塵器的正常排灰，而且嚴(yán)重影響除塵效率、因 此，理想的卸灰裝置應(yīng)該具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作靈活．排灰及時(shí)和嚴(yán)密不漏風(fēng)等特點(diǎn)。 不管哪一種卸灰裝置，查表可得，如果漏風(fēng)量占到總風(fēng)量的 1％時(shí)．則除塵效 率降低 5％：漏風(fēng)量占 5％時(shí)，除塵效率降低約 50％；漏風(fēng)量占 15％時(shí)．除塵效率 會(huì)降低到很低的數(shù)值。故本機(jī)在卸灰斗門(mén)上可以加一層橡膠用來(lái)起密封作用，可以 提高除塵器性能。 排氣管常見(jiàn)的排氣管有兩種形式：一是下端收縮式；另一種是直筒式。在設(shè) 計(jì)分離較細(xì)粉塵的旋風(fēng)除塵器時(shí)，可考慮設(shè)計(jì)為排氣管下端收縮式。排氣管直徑越 小，則旋風(fēng)型除塵效率越高，壓力損失也教大：反之，除塵器效率越低，壓力損失 也越小。排氣管直徑對(duì)效率和阻力影響如圖（4-5） 圖 4-5 排氣管直徑對(duì)除塵效率與阻力系數(shù)的影響 由于本機(jī)主要灰塵粒徑在 7um 以上，故應(yīng)采用直筒式排氣裝置，可提高除塵起 性能，還可降低該機(jī)成本。 Q3110 滾筒式拋丸清理機(jī)的設(shè)計(jì) (總裝、彈丸循環(huán)及分離裝置、集塵器設(shè)計(jì)) 14 4.9 灰斗 灰斗是旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)中不容忽視的部分。因?yàn)樵诔龎m的錐度處氣流處于湍流 狀態(tài)，而粉塵也由此排出容易出現(xiàn)二次夾帶的機(jī)會(huì)，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，造成灰斗漏氣， 就會(huì)使粉塵的二次飛揚(yáng)加劇，影響除塵效率。比較好的解決方案是設(shè)置阻氣裝置， 減少氣體進(jìn)入灰斗，降低二次飛揚(yáng)，提高該機(jī)除塵器效率。Q3110 型號(hào)拋丸機(jī)除塵 器采用圖 4-6 形式灰斗。 圖 4-6 灰斗形式 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2006 15 5 旋風(fēng)除塵器的計(jì)算 旋風(fēng)除塵器的基本計(jì)算是確定主要尺寸：但是在工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用除塵器時(shí)設(shè)備， 只要恰當(dāng)?shù)剡x型就可以。 5.1 流體阻力計(jì)算 旋風(fēng)除塵器的流體阻力，用氣體進(jìn)口到出口的壓力損失表示，當(dāng)忽略進(jìn)口和出 口管中的流體動(dòng)壓差時(shí)，由式汁算： =2??ivp???62104.80.3?? 式中 -流體阻力，pa； -阻力系數(shù)? v -除塵器進(jìn)氣口氣流速度，m/si -含塵氣體密度，kg/m?3 阻力系數(shù)值按下面經(jīng)驗(yàn)公式求出： =21230HDA??? 8.57684091.3022??? 式中 A-除塵器入口斷面積， 2m -除塵器外圓筒的內(nèi)徑，m；1 -除塵器內(nèi)筒的內(nèi)徑，m；2 -除塵器圓筒部分高，m； -除塵器圓錐部分高，m。H 除塵器的壓力損失一般控制在 500 至 1500pa 之間，過(guò)大的壓力損失雖然能換 取較高的除塵效率，但能耗太大，顯然是不可取的。常規(guī)旋風(fēng)除塵器內(nèi)務(wù)部分的壓 力損失對(duì)總壓力損失所占的比例中．入口損失占 7％，出口損失占 20％，本體內(nèi)動(dòng) 壓損失占 30％，灰斗損失占 33％．邊壁摩擦損失占 10％。 5.2 除塵效率計(jì)算 除塵效率的高低取決于多種因素，其中粉塵顆粒的大小有著重要影響，在一般 情況下效率按下式計(jì)算： 96%???? ???????122ln18exprrwQd????? 式中： -旋轉(zhuǎn)除塵器的除塵效率； -粒子的密度，kg/m ；p?3 Q3110 滾筒式拋丸清理機(jī)的設(shè)計(jì) (總裝、彈丸循環(huán)及分離裝置、集塵器設(shè)計(jì)) 16 Q-處理風(fēng)量， ；hm/3 d-粒子直徑，m； -旋轉(zhuǎn)角度，rad；1? -空氣的動(dòng)力粘度， ；?sPa? W-流體旋轉(zhuǎn)螺距，m； r -流體內(nèi)側(cè)半徑，m；1 r -流體外側(cè)半徑，m。2 5.3 運(yùn)行各數(shù)對(duì)性能的影響 運(yùn)行參數(shù)對(duì)性能的影響有以下幾方面： A.氣體流量 氣體流量或者說(shuō)除塵器人口氣體流速．對(duì)除塵器壓力損失,除塵效 率部有很大影響.從理論上來(lái)說(shuō),旋風(fēng)除塵器的壓力損失與氣體流量的平方成正比， 因而也和人口風(fēng)速的平方成正比(與實(shí)際有一定偏差)。 入口流速增加，能增加塵粒在運(yùn)動(dòng)中的離心力，塵粒易于分離，除塵效率提高。 除塵效率隨人口流速平方根而變化、但是當(dāng)人口速度超過(guò)臨界值時(shí)．絮流的影響就 比分離作用增加得更快，以致除塵效率隨人口風(fēng)速增加的指數(shù)小于 1。若流速進(jìn)一 步增加，除塵效率反而降低。因此，旋風(fēng)除塵器的人口風(fēng)速宜選取 18—23m/s B.含塵氣體的物理性質(zhì) 旋風(fēng)除塵器的阻力受氣體的溫度和壓力影響，因溫度 提高除塵器阻力下降，效率也降低。 旋風(fēng)除塵器的效率隨氣體粘度的增加而降低。當(dāng)氣體溫度增加時(shí)．氣體粘度也 就增加。所以在人口風(fēng)速一定時(shí)．除塵效率隨氣體溫度增加而下降。 C.粉塵的粒徑和密度-粉塵的粒徑分布是影響旋風(fēng)除塵器的重要因素。大粒子 要比小粒子更容易分離，除塵效率隨塵粒密度的增大而提高； D.含塵濃度 氣體的含塵濃度耐旋風(fēng)除塵器的陳塵效率和莊力損失也有影響。 試驗(yàn)結(jié)果表明，壓力損失隨含塵負(fù)荷增加而減少，這是因?yàn)閺较蜻\(yùn)動(dòng)的大量塵粒拖 曳了大量空氣；粉塵從速度較高帥氣流向外運(yùn)動(dòng)到速度較低的氣流中時(shí)．把能量傳 遞給蝸旋氣流的外層，減少其需要的壓力，從而降低壓力降。 由于含塵濃度的提高，粉塵的凝聚與團(tuán)聚性能提高。因而凈化效率有明顯提高。 但是提高的速度比含塵濃度增加的速度要慢得多，因此，排山氣體的含塵濃度總是 隨著入口處的含塵濃度的增加而增加。 E.含濕量。氣體的含濕量對(duì)旋風(fēng)除塵器工況有較大影響。如分散度很高而粘著 性很小的粉塵(小于 10um 的顆粒含量在 30%—40％，含濕量為 l％)氣體在旋風(fēng)除塵 器中凈化不好。若細(xì)顆粒量不變，濕度量增加 5％-I0％時(shí)，那么顆粒在旋風(fēng)除塵器 內(nèi)互相粘結(jié)成比較大的顆粒，這些大顆粒被猛烈沖擊在器壁上、氣體凈化將大有改 善．所以有往除塵器內(nèi)放些蒸汽來(lái)提高效率的做法，但是注意氣體中的水蒸氣在除 塵器內(nèi)壁的凝結(jié)．使塵?？赡苷掣皆谄鞅谏隙档筒僮鞯目煽砍潭取?F.漏風(fēng)率。除塵器的漏風(fēng)對(duì)凈化效率有顯著影響，尤其以除塵器排灰口的漏風(fēng)更為嚴(yán)。 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2006 17 6 旋風(fēng)除塵器的注意事項(xiàng) A.旋風(fēng)除塵器凈化氣體量應(yīng)與實(shí)際需要處理的含塵氣體量一致。 B.旋風(fēng)除塵器入口風(fēng)速要保持 l8—23m/s。低于 18m/s 時(shí)，其除塵效率下降； 高于 23m/s 時(shí)，除塵效率提高不明顯，但阻力損失增加，耗電量增高很多。 C.旋風(fēng)除塵器能捕集到的最小塵粒應(yīng)等于或稍小于詖處理氣體的粉塵粒度。 D.當(dāng)含塵氣體溫度很高時(shí)，要注意保溫，避免水分在除塵器內(nèi)凝結(jié)。假如粉塵 不吸收水分，露點(diǎn)為 30—50℃時(shí)，除塵器的強(qiáng)度最少應(yīng)高出 30℃左右，假如粉塵 吸水性較強(qiáng)(如水泥、石膏和含堿粉塵等)，露點(diǎn)為 30—50℃時(shí)．除塵器的溫度應(yīng)高 出露點(diǎn)強(qiáng)度 40 一 50℃。 E.旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)的密閉要好，確保不漏風(fēng)。尤其是負(fù)壓操作，更應(yīng)注意卸料 鎖風(fēng)裝置的可靠性。 F.易燃易爆粉塵，應(yīng)設(shè)有防爆裝置，防爆裝置的通常做法是在入口管道上加一 個(gè)安全防爆閥門(mén)： G.當(dāng)粉塵粘性較小時(shí)，最大允許含塵量濃度與旋風(fēng)筒直徑有關(guān)，即直徑越大其 允許含塵量濃度也越大。 Q3110 滾筒式拋丸清理機(jī)的設(shè)計(jì) (總裝、彈丸循環(huán)及分離裝置、集塵器設(shè)計(jì)) 18 7 旋風(fēng)除塵器的防磨損措施 由于高速含塵氣體對(duì)除塵設(shè)備內(nèi)壁的強(qiáng)烈沖刷，除塵器的殼體閥門(mén)或官道就被 磨損，特別是旋風(fēng)除塵器的蝸殼和錐體的部分的磨損更為重。因此，解決好除塵器 的設(shè)備磨損問(wèn)題是保證除塵正常工作的重要環(huán)節(jié)。 解決磨損問(wèn)題的途徑，既可以采用耐磨損材料(如花崗巖、陶瓷等制作除塵本 體(如麻石水膜除塵器或陶瓷多管旋風(fēng)除塵器等)，也可以采取在除塵器的易損總部 位敷設(shè)耐磨材料或采用磨損內(nèi)襯(如鑄石或瓷磚等)的方法解決。考慮到本機(jī)性能和 成本節(jié)省，該拋丸機(jī)除塵器采用在除塵器的易損總部位敷設(shè)耐磨材料以減少磨損。 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2006 19 8 總結(jié) A.本機(jī)械適合一些精密鑄件或不規(guī)則工件的表面清理，可以多角度有效清除工 件表面的氧化皮、鐵銹、型砂等表面附著物，增加被處理工件表面光潔度。被處理 工件在處理過(guò)程中不斷旋轉(zhuǎn)。 B. 除塵效果高，適合多種工況情況下的使用 C.該設(shè)備具有結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小、濾袋壽命長(zhǎng)、運(yùn)行穩(wěn)定可靠維護(hù)保養(yǎng)方 便等優(yōu)點(diǎn)。 D.適用于小型型材的拋丸處理。安裝時(shí)無(wú)需地坑，節(jié)省場(chǎng)地。 E. Q3110 拋丸機(jī)用鏈輪減速傳動(dòng)帶動(dòng)滾筒和提升斗的回轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了彈丸的 循環(huán)使用；采用齒輪減速傳動(dòng)拋丸器的拋丸工作；另外，運(yùn)用干式旋風(fēng)型除塵裝置 進(jìn)行塵丸分離工作；彈丸循環(huán)裝置有滾筒護(hù)板與殼體間的螺旋帶提升機(jī)構(gòu)及分離篩 組成。 Q3110 滾筒式拋丸清理機(jī)的設(shè)計(jì) (總裝、彈丸循環(huán)及分離裝置、集塵器設(shè)計(jì)) 20 致 謝 為期三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)業(yè)已經(jīng)結(jié)束?；仡櫿麄€(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程，雖然充滿(mǎn)了困難 與曲折，但我感到受益匪淺。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是 Q3110 滾筒式拋丸清理機(jī)的設(shè)計(jì) (總裝、彈丸循環(huán)及分離裝置、集塵器設(shè)計(jì))。本設(shè)計(jì)是學(xué)完所有大學(xué)期間本專(zhuān)業(yè)應(yīng) 修的課程以后所進(jìn)行的， 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我綜合運(yùn)用機(jī)械課程及其他有關(guān)所修課程的理論和生產(chǎn)實(shí)際知 識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而對(duì)這些知識(shí)有了加深和擴(kuò)展。我同時(shí)學(xué)習(xí)和掌握通用機(jī)械零部件、 及一般機(jī)械設(shè)計(jì)的基本方法與步驟，培養(yǎng)了我自身的獨(dú)立思考問(wèn)題的能力，以及分 析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，同時(shí)我也懂得如何與人一起協(xié)調(diào)工作。提高了我在計(jì)算、 制圖、運(yùn)用設(shè)計(jì)資料、進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估算、考慮機(jī)械設(shè)計(jì)方面的基本技能以及工程 CAD 技術(shù)。 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我基本上掌握了 Q3110 型拋丸機(jī)的原理，整體性能，以及 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題等，另外還更加熟悉運(yùn)用查閱各種相關(guān)手冊(cè)，選擇使用工藝裝 備等。 總的來(lái)說(shuō)，這次設(shè)計(jì)，使我在基本理論的綜合運(yùn)用以及正確解決實(shí)際問(wèn)題等方 面得到了一次較好的鍛煉，提高了我獨(dú)立思考問(wèn)題、解決問(wèn)題以及創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力， 縮短了我與工廠(chǎng)工程技術(shù)人員的差距，為我以后從事實(shí)際工程技術(shù)工作奠定了一個(gè) 堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 本次設(shè)計(jì)任務(wù)業(yè)已順利完成，但由于本人水平有限，缺乏經(jīng)驗(yàn)，難免會(huì)留下一 些遺憾，在此懇請(qǐng)各位專(zhuān)家、老師及同學(xué)不吝賜教。 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在熊新老師的認(rèn)真指導(dǎo)下進(jìn)行的。熊老師經(jīng)常為我解答一系列 的疑難問(wèn)題，以及指導(dǎo)我的思想，引導(dǎo)我的設(shè)計(jì)思路。在歷經(jīng)三個(gè)多月的設(shè)計(jì)過(guò)程 中，一直熱心的輔導(dǎo)。另外，我還得到了鹽城豐特鑄造機(jī)械有限公司的總工程師的 熱心幫助與指導(dǎo)。在此，我忠心地向他們表示誠(chéng)摯的感謝和敬意！ 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2006 21 參 考 文 獻(xiàn) [1] 周謨?nèi)手骶? 流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)[M]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1990. 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