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原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 摘 要 焊接操作中经常会产生许多焊接烟尘， 焊接烟尘对人体所造成多种多样的危 害，严重的影响作业工人的健康。 本文针对焊烟设计了本焊烟净化设备，本文首先拟定了除去焊烟的原理，比 较了滤筒与滤袋优缺点，确定采用滤筒式过滤器。经计算，选择好风机及电机， 并用 Pro/E 软件对各零件进行建模及对整机进行虚拟装配与验证。 本净化设备由灰斗，滤筒，反吹系统，及风机组成，含尘气体进入除尘器前 箱后，通过布朗扩散和筛滤等组合效应，使粉尘沉积在滤料表面上，大颗料则落 入灰斗中，净化后的气体进入净气室由排气管经风机排出。 本文设计的 Q2500 滤筒式除尘焊烟净化设备对焊接烟尘有理想的空气净化 效果。设备结构紧凑，使用维护方便，生产制造成本低，操作简单等特点。 关键词：关键词：焊烟净化设备，滤筒，反吹系统，灰斗 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 ABSCTACT Welding operation often causes a lot of welding dust, welding fumes endanger varied caused to the human body, the health of workers affected. According to the welding smoke designed the welding fume purification equipment, this paper first developed a principle of welding fume removal, compared the advantages and disadvantages of the filter cylinder and the filter bag, the filter cartridge filter. Through calculation, selection of fan and motor, and the parts modeling and virtual assembly and validation on the Pro/E software. The purification device by the ash hopper, filter cartridge, cleaning system, and a blower fan, dust gas into the dust box, through the Brown diffusion and the sieve and the combination of effects, the dust deposition on the filter surface, large particles will fall into the bucket, the purified air enters a clean air chamber by exhaust tube through the fan discharge. The purification effect of Q2500 filter cartridge type dust welding fume purification equipment designed for welding fume ideal air. The equipment has the advantages of compact structure, convenient maintenance, low manufacturing cost, easy to operate. Keywords: Welding fume purification equipment, filter cartridge, cleaning system, hopper 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 目 录 摘 要 I ABSCTACT II 目 录 III 第一章 绪论 . 1 1.1 课题意义 . 1 1.2 焊烟净化设备简介 . 2 1.3 焊烟除尘处理技术现状 . 3 1.3.1 整体厂房焊接烟尘治理技术 3 1.3.2 局部焊接烟尘净化技术 . 5 1.4 Pro/E 软件简介 5 第二章 焊烟净化设备整体方案拟定 . 8 2.1 除尘原理论述 . 8 2.2 过滤器材的选定 . 9 2.3 清灰方式的拟定 . 11 第三章 动力参数设计与计算 . 12 3.1 过滤面积计算 12 3.2 滤筒个数计算 12 3.3 气流上升速度 13 3.4 电机及风机的计算与选择 14 3.4.1 风机全压计算 . 14 3.4.2 电机及风机的选定 . 16 第四章 焊烟净化设备结构设计 . 19 4.1 机架设计 . 19 4.2 灰斗设计 . 20 4.3 进风口的设计 . 21 4.4 后背箱体的结构设计 . 21 第五章 Pro/E 三维建模 23 5.1 Pro/E 三维零件建模 23 5.1.1 箱体建模 . 24 5.2.2 滤筒建模 . 25 5.2.3 进风口建模 . 26 5.2.4 门建模 . 26 5.2.5 灰斗建模 27 5.3 Pro/E 三维虚拟装配 28 结论 31 参考文献. 32 致谢 33 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 第一章 绪论 1.1 课题意义 随着人类社会的发展与进步，人们对生活质量和自身的健康越来越重视，对 空气质量也越来越关注。人们在工业生产中，常要用到焊接工艺。在焊接操作中 经常会产生许多焊接烟尘。它是能够长时间浮游于空气中的固体微粒，是污染作 业环境、损害劳动者健康的重要的职业病危害因素，可引起包括尘肺在内的多种 职业性肺部疾病。 焊接烟尘由于理化性状不同，对人体所造成的危害也是多种多样的。就其病 理性质可概括为如下几种：全身中毒性、局部刺激性、变态反应、光反应性、感 染性、致癌性、尘肺。 在焊接操作中经常还会产生一些有毒的物质。 如： 乙醛、 松香酸、 异氰酸盐、 氮氧化物、硫化物、碳氢化合物等。并在空气中飞扬。它通过呼吸道侵入到人的 肝、肺、心血管及血液中。这些有毒物质正严重的吞噬人类的健康。导致许多职 业病的出现。如：肺癌、哮喘、湿疹、支气管炎、皮肤 过敏、呼吸道感染等等， 重则紊乱中枢神经，破坏消化系统，导致并发症而衰竭死亡。 焊接烟尘引起的职业病中以尘肺为最严重。 据不完全统计尘肺病例约占职业 病患病总人数的三分之二。 尘肺是生产过程中长期吸入焊接烟尘引起的， 以肺组织纤维化病变为主的疾 病，对肺部造成不可逆的伤害。 我国按病因将尘肺分为矽肺、煤工尘肺、石墨尘肺、碳黑尘肺、石棉肺、滑 石尘肺、水泥尘肺、云母尘肺、陶工尘肺、铝尘肺、电焊工尘肺、铸工尘肺和其 它尘肺等 13 种。尘肺病对本人、家庭及社会危害极大，需及时、彻底预防。 所以防治焊烟粉尘污染、保护工人身体健康是刻不容缓的重要任务。 实践证明，滤筒式除尘焊烟净化设备对焊接烟尘有理想的空气净化效果，本 设计将根据滤筒式除尘原理设计 Q2500 焊烟净化设备。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 1.2 焊烟净化设备简介 焊接烟尘净化器，又称为金属焊接净化设备，也称为电焊烟雾净化器。主要 产品有切割平台净化器，金属焊接打磨工作房，金属焊接打磨工作台，分体式焊 接净化工作台，等系列净化设备，是针对机械加工厂、汽车总装厂、维修厂及其 相关行业焊接作业时产生烟尘、粉尘、油雾需处理而设计的轻便高效的除尘器， 广泛用于用于焊接、抛光、切割、打磨等工序中产生烟尘和粉尘的净化以及对稀 有金属、贵重物料的回收等，可净化大量悬浮在空气中对人体有害的细小金属颗 粒。具有净化效率高、噪声低、使用灵活、占地面积小等特点，移动式焊接烟尘 净化器尤其适用于电弧焊、二氧化碳保护焊、MAG 焊接、碳弧气刨焊、气熔割、 特殊焊接等产生烟气的作业场所。 焊接烟尘净化器起源于欧洲，在工业起步较早的欧洲，同样也很早地出现了 各种环境污染问题，这样使得政府不得不出台相应的措施，在这样的背景下，针 对粉尘烟尘污染的烟尘净化器诞生了。他的诞生，标志着劳动者健康和环保逐渐 成为社达成共识。 通过风机引力作用，焊烟废气经万向吸尘罩吸入设备进风口，设备进风口处 设有阻火器， 火花经阻火器被阻留， 烟尘气体进入沉降室， 利用重力与上行气流， 首先将粗粒尘直接降至灰斗，微粒烟尘被滤芯捕集在外表面，洁净气体经滤芯过 滤净化后，由滤芯中心流入洁净室，洁净空气又经活性碳过滤器吸附进一步净化 后经出风口达标排出。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 图 1-1 使用焊烟净化设备前后对比 1.3 焊烟除尘处理技术现状 .1 整体厂房焊接烟尘治理技术整体厂房焊接烟尘治理技术 焊接过程会产生气态和颗粒状有害物质。有害物质总是以混合物的形式出 现，是一种气溶胶，密度比空气小，焊接、切割还产生大量的热量。加上太阳辐 射热和工艺设备的发热量，一般设置机械通风和空调。 1焊接烟尘的过滤与排放 （1）焊接烟尘的治理 金属焊接产生的悬浮在空气中的颗粒非常小，是“可呼吸”的，并称其为焊 接烟雾。这种焊接烟雾中含有气态和颗粒状态对人体有害的污染物质。 由于焊烟的尘埃粒径微小，一般的过滤材质无法过滤焊接烟尘，采用集中式 整体烟尘处理设备，脉冲反吹清灰，确保过滤精度。 2. 分层送风 （1）分层送风的原理 分层送风是利用空气密度差而在室内形成由下而上的通风气流。新鲜空气 以极低的流速从空气分布器流出，通常温度低于室温 24，送风的密度大于室 内空气的密度。在重力作用下送风下沉到地面并蔓延到全室，地面上形成一薄薄 的冷空气层称其为空气湖。空气湖中的新鲜空气受热源上升气流的卷吸作用，后 续新风的推动作用及排风口的抽吸作用而缓慢上升， 形成类似活塞流的向上单向 流动， 因此室内热浊的空气被后续的新鲜空气抬升到车间顶部并被设置在上部的 排风口所排出。 （2）分层送风的特征 分层送风是一种垂直置换流动的特殊形式，车间内的热源（人员、电源、 焊接及切割）在置换流的上方形成向上的热烟羽，由于热烟羽所引起的垂直流运 动要强于置换流，因此，部分空气会形成回流。但由于该气流已被加热，因此不 能下降到空气湖处。由此，分层送风形成了热力分层现象：靠近地面处为置换流 区（空气的质量近于送风） ，上方为混合流区。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 空气温度场和污染物浓度场在这两个区域有非常明显的不同特征， 下部单向 流动区存在一明显垂直温度梯度和污染物浓度梯度， 室内温度和污染物浓度会随 着高度的增加而增加。上部紊流混合区、温度场和浓度场则比较均匀，接近排风 的温度和污染物浓度。由于焊接、切割、人体及电器热污染源形成的烟羽因密度 低于周围空气而上升，烟羽沿程不断卷吸周围空气并流向顶部。在稳定状态时， 室内空气在流态上分成两个区域，即上部紊流混合区和下部单向流动清洁区。 分层送风技术有如下优点： （1）创造和利用上升气流，室内空气温度和污染物质浓度随高度上升。 （2）在室内形成空气湖，在人员停留区域保证送风空气品质，排风空气品质仅 出现在顶板附近。 （3）由于送风温差及送风速度均较低，保证了无吹风感。 （4）为在工作区域获得同样的温度，分层送风系统所要求的送风温度高于混合 通风， 这就为一年中更长时间地利用自然通风冷却提供了可能性，以达到节能的 效果。 在工业厂房内能以低耗能获取所要求的停留区空气品质，相比混合通风可 节能 20%30%。 （5）可以对工作区的 CO2 等污染物进行直接有效的控制，它的通风效能系数大 于混合通风，能有效达到改善室内空气品质的目的。 （6）适用于热量和污染物同时产生的车间（如焊接车间、装配车间等） 。 3末端送风装置送风筒 分层送风末端送风器十分重要。根据分层送风的原理和特性，工业建筑送风 风速 v0.5m/s，可避免送风速度过大对 CO2 气体保护焊接工艺的影响，和对人 体造成吹风感。目前选用进口电动送风筒，该送风装置具备冬夏季节送风方向角 度变换的功能，充分利用冷热空气密度的不同，有利于气流组织。在夏季送冷风 时，通过内部调节板，使冷空气向上方送，由于冷空气的比重大于车间热空气的 比重，冷空气落向地面，避免低温低含湿量（高相对湿度）的送风直接干扰工作 区湿度。冬季送热风时，通过内部调节板使热空气向下送，克服因热空气比重小 而产生浮力的作用，不能送到工作区，并将脏空气挤向车间上方，真正达到分层 送风的目的。 4组合式通风除尘空调机组 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 组合式除尘空调机组是在组合式空调机组中增加高效滤筒过滤除尘功能段， 回风经高效滤筒过滤段，有效率达 99%，再与新风混合后，经冷却（加热）处理 送入室内。 高效滤筒式过滤除尘段，采用脉冲反吹自动清灰方法。无油无水压缩空气工 作压力 P=0.6MPa。多路电磁阀按设定程序自动对滤筒定期轮流有序进行清灰， 以保证滤筒过滤效率，烟尘经集尘斗落入灰桶内定期倾倒。 1.3.2 1.3.2 局部焊接烟尘净化技术局部焊接烟尘净化技术 直接针对焊接烟尘生产点进行捕捉、收集、净化，投资少，净化效果好。局 部焊接烟尘净化技术主要包括移动式焊接烟尘净化器，集中式焊接烟尘净化系 统。 1移动式焊接烟尘净化器 适用于单双工位，风量大、噪声低，吸烟效果好。过滤效率达 99.99%，可 室内排放。PLC 微电脑，自动控制清灰。使用维护方便，可任意移动，处理风量 12002400m3/h。 2. 集中式多工位焊接烟尘净化系统 适用于焊接工位多且相对固定。系统由集中式焊烟净化器、烟尘输送管道及 伸缩式吸气臂组成，多工位集净化设备，净化效率达 99.99%，满足室内排放标 准，微电脑控制脉冲自动清灰。主机处理风量：滤筒式除尘器 30005000m3/h， 滤管式除尘器 20008000m3/h。 1.4 Pro/E 软件简介 Pro/E 第一个提出了参数化设计的概念，并且采用了单一数据库来解决 特征的相关性问题。另外，它采用模块化方式，用户可以根据自身的需要进行选 择，而不必安装所有模块。Pro/E 的基于特征方式，能够将设计至生产全过程集 成到一起，实现并行工程设计。它不但可以应用于工作站，而且也可以应用到单 机上。 Pro/E 采用了模块方式，可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、钣 金设计、加工处理等，保证用户可以按照自己的需要进行选择使用。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 1参数化设计 相对于产品而言， 我们可以把它看成几何模型， 而无论多么复杂的几何模型， 都可以分解成有限数量的构成特征，而每一种构成特征，都可以用有限的参数完 全约束，这就是参数化的基本概念。 2 基于特征建模 Pro/E 是基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基 于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，您可以随意勾画草图，轻易 改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。 3 单一数据库（全相关） Pro/Engineer 是建立在统一基层上的数据库上，不像一些传统的 CAD/CAM 系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来 自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门 的。换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计 过程的相关环节上。例如，一旦工程详图有改变，NC（数控）工具路径也会自动 更新；组装工程图如有任何变动，也完全同样反应在整个三维模型上。这种独特 的数据结构与工程设计的完整的结合， 使得一件产品的设计结合起来。 这一优点， 使得设计更优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更便宜. 2010 年 10 月 29 日，PTC公司宣布，推出 Creo设计软件。也就是说 Pro/E 正式更名为 Creo。 目前 Pro/E 最高版本为 Creo Parametric 2.0。但在市场应用中，不同的公 司还在使用着从 Proe2001 到 WildFire5.0 的各种版本，WildFire3.0 和 WildFire5.0 是主流应用版本。 Pro/Engineer 软件系列都支持向下兼容但不支持 向上兼容，也就是新的版本可以打开旧版本的文件，但旧版本默认是无法直接打 开新版本文件。虽然 PTC 提供了相应的插件以实现旧版本打开新版本文件的功 能，但在很多情况下支持并不理想容易造成软件的操作过程中直接跳出。 在 Pro/Engineer 软件版本中，除了使用类似 proe2001、Wildfire、 WildFire2.0、WildFire3.0、WildFire4.0 和 WildFire5.0 等主版本外在每一个 主版本中还有日期代码的小版本区别， 不同的日期代码代表主版本的发行日期顺 序。通常每一个主版本中都会有 C000、F000 和 Mxxx 三个不同系列的日期代码， 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 C000 版代表的是测试版，F000 是第一次正式版，而类似 M010，M020.M200 等 属于成熟的正式发行版系列。M 系列的版本可以打开 C000 和 F000 系列版本的文 件，而 C000 版本则无法打开相同主版本的 F000 和 Mxxx 版本的 Pro/Engineer 文件，比如 WildFire4.0 C000 版本的 Pro/Engineer 将无法打开 WildFire4.0 M060 版本 Pro/Engineer 所创建的文件，但反过来则可以。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 第二章 焊烟净化设备整体方案拟定 2.1 除尘原理论述 含尘气体进入除尘器灰斗后，由于气流断面突然扩大及气流分布板作用，气 流中一部分粗大颗粒在动和惯性力作用下沉降在灰斗；粒度细、密度小的尘粒进 入滤尘室后，通过布朗扩散和筛滤等组合效应，使粉尘沉积在滤料表面上，净化 后的气体进入净气室由排气管经风机排出。 随着滤袋表面粉尘不断增加，除尘器进出口压差也随之上升。当除尘器阻力 达到设定值时，控制系统发出清灰指令，清灰系统开始工作。首先电磁阀接到信 号后立即开启，使小膜片上部气室的压缩空气被排放，由于小膜片两端受力的改 变， 使被小膜片关闭的排气通道开启， 大膜片上部气室的压缩空气由此通道排出， 大膜片两端受力改变，使大膜片动作，将关闭的输出口打开，气包内的压缩空气 经由输出管和喷吹管喷入袋内，实现清灰。当控制信号停止后，电磁阀关闭，小 膜片、大膜片相继复位，喷吹停止。 图 2-1 除尘原理 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 2.2 过滤器材的选定 目前市面主要的过滤器材有滤袋式过滤器和滤筒式过滤器： 图 2-2 滤筒式过滤器 图 2-3 滤袋式过滤器 （1）滤料对比 滤袋滤料：是三维网状涤纶针刺毡。延伸率达 20%，主要靠纤维纤度阻当粉 尘，建立一次粉饼层后提高过滤精度，随着清灰脉冲气流使三维壮结构松弛，粉 尘易进入滤料内部。 滤料与粉尘易吸潮。 滤料厚度为 2.5 毫米。 实际为深层过滤。 滤筒滤料：用细纱连续长纤维纺粘聚酯热轧无纺布做基布，涂覆高分子微孔 塑料烧结膜，延伸率达 0.5-2%，主要依靠滤料表面的微孔膜来阻挡粉尘颗粒进 入滤料的内部。烧结膜滤料具有防水性能布易吸潮。滤料厚度为 0.5 毫米。起到 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 表面过滤。 （2）过滤元件结构对比 滤袋结构： 圆柱形滤料展开是平面的， 为实际面积。 列如直径 150mm*2000mm 的面积是 1 平方。滤袋形状有圆袋和扁袋，安装时需要另加笼架支撑，安装更换 麻烦。 滤筒结构：圆柱形滤料展开是波浪型。 （类似汽车滤芯，滤料硬挺可打摺波 纹状，增加过滤面积）实际面积大。列如：150mm*2000mm 的过滤面积是 45 平方，是滤袋面积的 45 倍，滤筒形状有园柱型和方型。 安装时不需要另加笼架，安装更换方便。 （3）清灰与过滤精度及阻力 滤袋除尘：以往的滤袋除尘器过滤风速设计的偏高，在 1.52.5m/min，有 于迎面速度过高粉尘极易进入滤料内部，造成清灰困难，阻力高常在 1200Pa 2000 Pa 滤速高阻力大，且滤料松弛易造成滤料透粉，排放超标。特别在含湿糊 袋的工况超速高阻力易造成滤袋破损。一般过滤精度大于 5 微米 99.9%。 滤筒除尘：滤筒式除尘器过滤风速常设计在 0.85 m/min 以下（根据粉尘的 细度定） 。迎面风速低、表面的高分子烧结膜、延伸率低。在清灰时粉尘难以进 入滤料内部，清灰频率低，阻力上升的慢。阻力常在 800-900Pa.。过滤精度大 于 1 微米 99.9%。 （4）除尘器的钢耗与占地对比 滤袋除尘：由于单个滤袋过滤面积小使袋式除尘器壳体外形大，每平方滤料 耗钢量在 20.5 公斤。 滤筒除尘：由于单个滤筒的过滤面积大，使得滤筒式除尘器壳体外形较小，每平 方滤料耗钢量在 8.5 公斤。耗钢量是滤袋除尘器的 3540%。占地面积是滤袋除 尘器的 60%。有于小的钢耗节约了制造周期和安装周期，获得了低的制造成本， 投资是滤袋式除尘器的 8085%。给除尘器使用企业节约了生产场地的空间。使 除尘器使用企业获得了更大的利益。 综合以上比较，本设计所设计的焊烟净化设备要求能移动，因此，要求结构 更紧凑，重量更轻；因此，采用滤筒式过滤器材更合理。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 2.3 清灰方式的拟定 (1) 在线清灰和离线清灰。 脉冲袋式除尘器可采用在线清灰和离线清灰两种方法。 在线清灰是指在进行 脉冲喷吹时,滤袋仍然进行含尘气体过滤,在线清灰过滤及清灰时对系统波动影 响小,但清灰不彻底,不能在线检修。 离线清灰是指把除尘器内部分成若干个过滤 室,每个袋室的净气室上独立安装离线阀、 气缸和电磁脉冲阀等压缩气控制系统, 在对每个过滤室进行脉冲清灰喷吹前,通过离线阀首先关闭这个袋室,使该滤室 在没有烟气过滤情况下进行清灰,因此离线清灰效果更彻底,且能在线检修,缺点 是增加离线机构、造价高、清灰时对系统烟气波动有影响等。 如何选择在线或离线清灰,应视除尘工艺及用户条件等诸多方面进行综合考 虑,对于小型且入口粉尘浓度低的除尘器,一般采用在线清灰,反之采用离线；对 于大型除尘器一般设计为离线结构并具有离线、在线两种可以切换的清灰功能, 当工况条件允许不离线清灰时,可切换为在线清灰。 (2) 管式喷吹和箱式喷吹。 管式喷吹是在每排滤袋上方设喷吹管,属有序喷吹,即通过管上的喷嘴向每 条滤袋内喷吹清灰气流,喷吹孔径各不相同,保证各条滤袋清灰强度均匀,对于大 型长袋脉冲除尘器管式喷吹结构大大优于箱式喷吹。箱式喷吹不设喷吹管,属无 序喷吹,清灰气流靠脉冲阀直接喷入上箱体并使之增压,进而将能量传递至该室 每条滤袋以实现清灰； 箱式脉冲喷吹除尘器中,处于不同部位的各条滤袋,清灰强 度存在较大差异,且一般气耗量较大,滤筒长度受到限制,清灰效果对离线阀的气 密性依赖较大,所以箱式喷吹多用于中小型除尘器。 基于以上分析，本次设计属于小型移动式除尘设备，采用在线清灰的方法， 采用管式喷吹的方法，能使结构更紧凑，成本更低。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 第三章 动力参数设计与计算 3.1 过滤面积计算 本焊烟净化设备处理风量:2500 立方/h=41.6 立方/min 根据已知条件选择过滤风速 一般的过滤风速的选择范围是在 0.82.0m/min 此时根据除尘设备大小和滤带选择风速,本设计选择的是 2.0m/min 根据过滤风速和处理风量计算过滤面积 公式为：S=Q/V V-过滤风速 S-过滤面积 Q-处理风量 计算后得 S=Q/V=41.6/2.0=20.8 平方米 3.2 滤筒个数计算 滤筒的过滤面积的选择滤筒过滤面积是指滤筒上滤材展开的有效面积。 当我 们把滤筒垂直布置时，滤筒越高对节约整体成本越有利。但滤筒过高，清灰会较 困难，目前国际上一般最长的滤筒也是 2 米。如果除尘器进口粉尘浓度越高，滤 材折叠数可选少一点，折宽选浅一点，即过滤面积少一点，这样更有利于清灰。 对于滤筒式除尘器过滤风速一般为 0.61.8m/min。最理想的过滤风速为 0.9m/min，本次设计选择 1.8m/min。当粉尘浓度较高时，可以考虑选择较低的 过滤风速，降低了过滤风速有利于提高除尘器的过滤效率，延长滤筒使用寿命， 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 降低工作阻力，改善通风性能。但除尘器造价有所提高，但在有些特殊情况下， 滤筒除尘器的过滤风速也可选到 3m/min 以上。 滤筒有效过滤面积计算公式： A=L2NM A-过滤面积 m2 L-滤材褶皱宽度 m N-滤材褶皱数量（个） M-滤筒高度 m 本次设计所选滤筒为美国进口 Ultra-Web FR 型带阻燃功能滤筒，规格为为： 350mm/250mm/300mm 的滤筒，褶皱宽度为：0.04m，褶皱数为 220 个，N-滤材褶 皱数量为 4 个 A=0.0442200.3=10.56M 2 所需滤筒个数 K=S/A=20.8/10.56=1.96 取为 2 个。 3.3 气流上升速度 在除尘器内部,滤袋低端含尘气体能够上升的实际速度,就是气流上升速 度。 气流上升速度的大小对滤袋被过滤的含尘气体磨损及因脉冲清灰而脱离滤袋 的粉尘随气流重新返回除尘布袋表面有重要影响。 气流上升速度是除尘器内烟气 不应超过的最大速度,达到和超过这个速度,烟气中的颗粒物就会磨坏滤筒或带 走粉尘,甚至导致设备运行阻力偏大。 除尘器气流上升速度按下式计算: 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 Vk = SaVc/S 式中 Vk除尘器气流上升速度,m/min; Sa滤筒过滤面积,m2; Vc过滤速度,m/min; S 滤筒口的截面积,m2。 计算 Vk = SaVc/S =10.562/0.08 =264m/min 3.4 电机及风机的计算与选择 3.4.1 3.4.1 风机全压计算风机全压计算 风机全压是配风机的一个重要参数， 由于空气流动是依靠见机运转的抽吸作 用产生的。因此，风机全压的计算尤其重要。风机全压 Pw 的计算包括：吸风罩 和吸风管的总压力损失 Pwl；过滤筒的压力损失，Pw2，设备出风品的压力损失 Pw3；机外必要的余压 Pw4。 吸风罩及吸风管的总压力损失 3 39.1 wfj PPPPa 式中 f P沿程压力损失， 2 1 4.2 2 f vl PPa d 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 沿程阻力系数，根据已知条件，查文献6，=0.013 空气密度=1.293kg/m3 j P局部压力损失，局部压力损失由 90 度弯形引起。 22 12 1211 22 31.269.6 40.86 jjj vv PPP Pa 式中 1 j P吸风罩局部压力损失 2j P弯形局部压力损失 1 吸风罩局部压力损失系数，根据已知条件， 1 0.43 2 弯形局部压力损失系数 1 0.110 过滤筒的压力损失 2w P由文献6可知，取最大时的数值， 2 900 w PPa； 设备出风口的压力损失取 3 100 w PPa；机外必要的余压取 4 200 w PPa，则风机 全压 1234 1240.86 wwwww PPPPPPa 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 3.4.2 3.4.2 电机及风机的选电机及风机的选定定 除尘器的工作机理是含尘烟气通过过滤材料,尘粒被过滤下来,过滤材料捕 集粗粒粉尘主要靠惯性碰撞作用,捕集细粒粉尘主要靠扩散和筛分作用,滤料的 粉尘层也有一定的过滤作用。 处理风量决定着滤筒除尘器的规格大小。一般处理风量都用工况风量。设 计时一定要注意除尘器使用场所及烟气温度,若袋式除尘器的烟气处理温度已经 确定,而气体又采取稀释法冷却时,处理风量还要考虑增加稀释的空气量；考虑 今后工艺变化,风量设计指值在正常风量基础上要增加 5%10%的保险系数,否 则今后一旦工艺调整增加风量, 滤筒除尘器的过滤速度会提高,从而使设备阻 力增大,甚至缩短滤袋使用寿命,也将成为其他故障频率急剧上升的原因,但若 保险系数过大,将会增加除尘器的投资和运转费用；过滤风速因袋式除尘器的形 式、滤料的种类及特性的不同而有很大差异,处理风量一经确定,即可根据确定 的过滤风速来决定所必须的过滤面积。 滤筒除尘器的使用温度是设计的重要依据,使用温度与设计温度出现偏差, 会酿成严重后果,因为温度受下述两个条件所制约: 一是不同滤料材质所允许 的最高承受温度(瞬间允许温度和长期运行温度)有严格限制；二是为防止结露, 气体温度必须保持在露点 20以上。 对高温气体,必须将其冷却至滤料能承受的 温度以下,冷却方式有多种,较为典型的有自然风管冷却、强制风冷、水冷等,具 体可按不同的工艺及冷却温度、布置尺寸要求等进行设计选型。 除特殊情况外, 滤筒除尘器所处理的气体,多半是环境空气或炉窑烟气,通 常情况下袋式除尘器的设计按处理空气来计算,只有在密度、黏度、质量热容等 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 参数关系到风机动力性能和管道阻力的计算及冷却装置的设计时,才考虑气体的 成分。在许多工况的烟气中多含有水分,随着烟气中水分的增加, 滤筒除尘器器 的设备阻力和风机能耗也随之变化。含尘气体中的含水量,可以通过实测来确定, 也可以根据燃烧、 冷却的物质平衡进行计算。 烟气中有无腐蚀性气体是决定滤料、 除尘器壳体材质及防腐等选择所必须考虑的因素。另外,若烟气中有有毒气体, 一般都是微量的,对装置的性能没有多大影响,但在处理此类含尘烟气时, 滤筒 除尘器必须采用不漏气的结构,而且要经常维护,定期检修,避免有毒气体泄露 造成安全事故。 基于以上分析及上面计算， 电机选用 Y90L-2 系列三相异步电动机。电机功率为 2.2KW。 参考额定处理风量及所计算风机全压，风机选用 4-79-3A 型离心风机，该风 机参数为： 风量：1970-3830m 3/h 全压：1300-792Pa 3.5 电磁阀选型 根据脉冲阀厂家还提供关于喷吹气量、工作压力与喷吹脉宽的曲 线图。注意喷吹气量是标准状态下的气量，不是工作压力下的气量。 我们可以将标准状态下的气量转换成工作状态下的气量设计计算。 一般常用的电磁阀厂家有澳大利亚高原、SMC、等等。 本设计选择的是澳大利亚 GOYEN 的电磁脉冲阀。 本次选的 GOYEN 的电磁阀的 几个参数很重要 MM 型淹没式电磁脉冲阀 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 1).阀门标称尺寸 有三种 25/40/76 对应的口内径尺为 25mm/40mm/76mm 换成英尺为 1“/1.5“/3“ 2).流动系数 Cv 相对上述三种尺寸的 Cv 值为 30/51/416 3）脉冲长度 0.15sec(可以理解为膜片打开到关闭的时间） 电磁阀的吐出流量 （1）选用 GOYEN 40mm 电磁阀 1 (198.3)/QCvPG Q-吐出流量 Cv-流动系数 P1-表压（就是气包上压力表值，低压为 0.4MPa 以下，超过 0.4 算 高压，此处选 2kg/cm2,即 0.2MPa) G-气体比重（这个可以无视，常温下空气比重为 1.14） (198.3 51 2)/ 1.14Q =18903/min =315.05/sec =47.25/0.15sec （2）压力容器的必要容积（这里就是算气包的直径和长度） 能够吐出 47.25/0.15sec 的压力容器的流量 V=Q/（P1-P2） V-流量 P1-清灰前压力 P2-脉冲清灰后的压力（这个根据工况确定，本人选 1.5） V=47.25/1.5kg=31.5L 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 第四章 焊烟净化设备结构设计 本设计设计的是小型移动式焊烟净化除尘设备， 在结构上要求紧凑， 体积小， 生产制造简单，使用维护方便，方便移动。 4.1 机架设计 对机架零件一般按如下要求设计: (1)工况要求：即任何机架的设计首先必须保证机器的特定工作要求。例如，保 证机架上安装的零部件能顺利运转， 机架的外形或内部结构不致有阻碍运动件通 过的突起,设置执行某一工况所必需的平台；保证上下料的要求、人工操作的方 便及安全等。 (2)刚度要求：在必须保证特定的外形条件下，对机架的主要要求是刚度。如果 基础部件的刚性不足，则在工作的重力、夹紧力、摩擦力、惯性力和工作载荷等 的作用下，就会产生变形，振动或爬行，而影响产品定位精度、加工精度及其它 性能。 例如机床的零部件中，床身的刚度则决定了机床的生产率和加工产品的精 度。 (3)强度要求：对于一般设备的机架，刚度达到要求，同时也能满足强度的要求 (4)稳定性要求：对于细长的或薄壁的受压结构及受弯-压结构存在失稳问题，某 些板壳结构也存在失稳问题或局部失稳问题。失稳对结构会产生很大的破坏，设 计时必须校核。 (5)美观：目前对机器的要求不仅要能完成特定的工作，还要使外形美观。 (6)其它：如散热的要求，防腐蚀及特定环境的要求。 在满足机架设计准则的前提下，必须根据机架的不同用途和所处环境，考虑 下列各项要求，并有所偏重。 (1)机架的重量轻，材料选择合适，成本低。 (2)结构合理，便于制造。 (3)结构应使机架上的零部件安装、调整、修理和更换都方便。 (4)结构设计合理，工艺性好，还应使机架本身的内应力小，由温度变化引起的 变形应力小。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 (5)抗振性能好。 (6)耐腐蚀，使机架结构在服务期限内尽量少修理。 (7)有导轨的机架要求机架导轨面受力合理，耐磨性良好。 箱体壁板采用厚度为 8mm 的普通钢板制造。 图 4-1 箱体机架 4.2 灰斗设计 灰斗设计在滤筒下方，设计灰斗，根据工艺要求确定灰斗的容积和下灰口尺 寸，能够方便取出与放进去，为防止发生被细瘪（凹陷）的现象。灰斗壁板的厚 度一般为 5mm。本设计中，灰斗采用抽屉式结构。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 图 4-1 灰斗 4.3 进风口的设计 进风口是与进风软管相连的，对进风装置进行设计，一般采用 5mm 厚度的 16Mn 钢板制作。此外，进风装置的合理布置也很重要：应保证烟尘在经过进风 装置时，烟气流向合理，对管壁的冲刷降低到最低。 图 4-2 进风口 4.4 后背箱体的结构设计 后背箱体在整个除尘器的设计中是属于关键部位的设计， 它的设计好坏直接 关系到除尘器能否正常运行。 设计背箱体时， 应考虑到孔在上箱体内的合理布置、 上箱体横截面高度、离线孔的大小及方位。在有内旁通的情况下，还要考虑到离 线孔与内旁通孔的位置关系。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 图 4-3 背箱体 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 第五章 Pro/E 三维建模 5.1 Pro/E 三维零件建模 在三维建模中主要有以下 3 种特征： (1)实体特征 它是构建三维模型的基本单元和主要设计对象。 实体特征可 以是正空间特征(如实体的突出部分)，也可以是负空间特征(如实体上的孔、槽 等)。在 Pro/E 中，根据建模方式和原理的差异，把实体特征进一步分为基础特 征和工程特征基础特征是三维模型设计的起点，包括拉伸特征、旋转特征、扫描 特征和混合特征等。工程特征是在基础特征上的附加特征，它的创建依赖于已存 在的基础特征，是有一定工程应用价值的特征，包括孔特征、肋特征、倒角特征 和拔模特征等。 (2)曲面特征 它是一种没有质量和体积的几何特征，对曲面的精确描述比 较复杂，在目前三维造型中通常采用“B 样条曲线”为基础，通过曲率分布图对 曲线进行编辑，进而得到高质量的曲面造型曲面特征主要用于产品的概念设计、 外形设计和逆向工程等设计领域。 (3)基准特征 指参数化设计的基准点、基准轴、基准曲线、基准平面和坐 标系等。一般来说，基准特征主要用于辅助三维模型的创建。 利用 Pro/E 建模首先从整体研究将要建模的零件，分析其特征组成，明确不 同特征之间的关系和内在联系， 确定零件特征的创建顺序， 在此基础上进行建模、 添加工程特征等设计。通过二维平面草绘图的旋转、拉伸、扫描和混合等工具来 实现三维实体模型的构建。Pro/E 三维模型将线框、曲面和实体三者有机地结合 起来，形成一个整体，整个建模过程是基于特征为基本单位的参数化设计过程。 其中参数包括几何参数和尺寸参数。 几何参数确定了实体特征基本位置的固定关 系， 尺寸参数决定了产品外观尺寸和相对距离。利用参数可以准确控制和修改所 建立的三维模型。 Pro/E 建模的一般过程如下： (1) 建立或选取基准特征作为模型空间定位的基准：如基准面、基准轴和基 准坐标系等。建立每个实体特征时，都要利用基准特征作为参照; (2) 建立基础实体特征：拉伸、旋转、扫描、混合等; 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 (3) 建立工程特征：孔、倒角、肋、拔模等; (4) 特征的修改：特征阵列、特征复制等编辑操作； 5.5.1 1.1 .1 箱体建模箱体建模 箱体建模主要利用拉伸，抽壳等命令，扫描命令创建出如主箱体焊接件及后 箱体焊接件。 图 5-1 主箱体 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 图 5-2 后箱体 .2 2 滤筒建模滤筒建模 箱体建模主要利用拉伸，旋转等命令，创建出如下滤筒组件。 图 5-3 滤筒 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 .3 3 进风口进风口建模建模 基座建模主要利用拉伸，打孔命令，创建出如下进风管接口。 图 5-3 进风管接口 .4 4 门门建模建模 门建模主要利用拉伸命令，抽壳命令，扫描命令创建，创建出如门板。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 图 5-4 盖板 .5 5 灰斗建模灰斗建模 灰斗建模主要利用拉伸命令，抽壳命令，扫描命令创建出如下抽屉式灰斗。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 图 5-5 抽屉式灰斗 5.3 Pro/E 三维虚拟装配 虚拟装配就是利用零部件的链接关系建立装配。 PRO/E 的装配模式提供了并行的、自下而上的、自上而下的产品开发方法。 所谓自下而上的设计模式,即先在零件模块中构造各个零件的三维模型,然后在 装配模块中建立零部件之间的链接关系,这种链接关系的建立是通过配对条件在 零部件之间建立约束关系来确定零部件在产品中的位置。 在虚拟装配中,零部件的几何体是被装配利用,而不是复制到装配中。基于 PRO/E 具有单一数据库的特性,不管如何编辑零部件和在何处编辑零部件,整个 装配部件保持关联性,如果修改整个零部件,则引用它的装配件自动更新,反映零 部件的最新变化。 进行零件装配时最重要的步骤就是对零部件进行适当的约束,在 PRO/E 中建 立装配关系是用帖合、平面和基准面对齐,坐标系各个轴相互对齐等约束命令将 所有的零部件按要求装配在一起。 虚拟装配是在产品设计过程中，为了更好地帮助进行与装配有关的设计决 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 策，由此拟定装配草图它以产品可装配性的全面改善为目的，通过模拟试装和 定量分析，找出零部件结构设计中不适合装配或装配性能不好的结构特征，进行 设计修改最终保证所设计的产品从技术角度来讲装配是合理可行的，从经济角 度来讲应尽可能降低产品总成本，同时还必须兼顾人因工程和环保等社会因素 按如上论述的方法，装配焊烟净化设备。 首先将零件装配成部件组件，再装组件及零件装配成设备主体。 图 5-6 合页组件 图 5-7 总装图(关上门) 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 图 6-8 总装图（打开门） 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 41