Q3110滚筒式抛丸清理机的设计（总装、弹丸循环及分离装置、集尘器设计）【9张图纸】【优秀】
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目 录
1 前言1
2 总体方案论证2
2.1 方案一 摩擦传动3
2.2 方案二 带传动4
2.3 方案三 齿轮传动4
2.4 方案四、蜗杆传动4
3.提升斗的设计分析6
3.1 旋风除尘器的特点6
3.2 粉尘的概念6
3.3 粉尘的计算7
3.4 粉尘的粘着性8
4 离心除尘技术9
4.1 离心式除尘工作原理9
4.2 转圈理论(沉降分离理论)9
4.3 平街轨道理论 (假象圆筒学说)10
4.4 边界层分离理论10
4.5 计算比传速10
4.6计算最大弯曲应力12
4.7 旋风除尘器构造对性能的影响13
4.7.1除尘器的直径及高度13
4.7.2 进口和出口形式13
4.8 卸灰装置14
4.9 灰斗15
5. 旋风除尘器的计算16
5.1 流体阻力计算16
5.2除尘效率计算16
5.3 运行各数对性能的影响17
6 旋风除尘器的注意事项18
7旋风除尘器的防磨损措施19
8总结20
致 谢21
参考文献22
附 录23
1 前言
课题来源于盐城大丰丰特机械铸造机械厂。Q3110滚筒式抛丸清理机的工作原理是利用高速回转的叶轮将弹丸抛向滚筒内不断翻转的锥铸件或者锻件，来清除其表面的残余型砂或者氧化铁皮、清理均匀、生产效率高，适宜于中、小型铸锻车间清理小件使用，解决了小批量零件的清理工作。
设计过程中，利用一级链传动减速带动滚筒和提升斗的回转和实验弹丸的循环使用。
为了清除铸件或锻件表面的残余型砂或氧化铁皮利用高速回转的叶轮将弹丸抛向滚筒内不断翻转的零件。要求达到如下目的：a综合运用机械和电器知识；b弹丸循环及分离装置设计；c除尘器设计；d弹丸循环及分离装置、集尘器零件的设计。
采用一级齿轮传动带动的抛丸器滚筒的抛丸工作，同时，运用干式旋风型除尘装置进行尘土分离工作。弹丸循环装置由滚筒护板于壳体之间的螺旋带提升斗及分离筛组成。由叶轮抛出的弹丸射击工件之后，从滚筒护板上的格子孔进入护板与筒壳体之间得空隙内，借助螺旋作用流到旋转的提升斗内。提升到上部，经过分离筛去毛刺、钉子、芯骨、砂、粒等。完整的弹丸经导入管再送入抛丸器内。
设计针对小批量零件的清理工作，是有较好的实用价值和经济效益。
设计对象为总装、弹丸循环及分离装置、除尘器设计、提升斗。
我们通过和指导老师的一起现场测量，得出了一些基本数值供设计参考使用。
本机利用带有独特的集尘装置安装地点不受车间同风管路的限制卫生条件好，本机设有自动停车装置，操作简便。
- 内容简介：
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毕 业 设 计 说 明 书 Q3110 滚筒式抛丸清理机的设计 (总装、弹丸循环及分离装置、集尘器设计 ) 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 卞海刚 班 级 B 机制 021 班 学 号 0210110114 指导教师 熊 新 完成日期 2006 年 6 月 5 日 nts目 录 1 前言 . 1 2 总体方案论证 . 2 2.1 方案一 摩擦传动 . 2 2.2 方案二 带传动 . 3 2.3 方案三 齿轮传动 . 3 2.4 方案四、蜗杆传动 . 3 3.提升斗的设计分析 . 5 3.1 旋风除尘器的特点 . 5 3.2 粉尘的概念 . 5 3.3 粉尘的计算 . 6 3.4 粉尘的粘着性 . 7 4 离心除尘技术 . 8 4.1 离心式除尘工作原理 . 8 4.2 转圈理论 (沉降分离理论 ) . 8 4.3 平街轨道理论 (假象圆筒学说 ) . 9 4.4 边界层分离理论 . 9 4.5 计算比传速 . 9 4.6计算最大弯曲应力 . 11 4.7 旋风除尘器构造对性能的影响 . 12 4.7.1除尘器的直径及高度 . 12 4.7.2 进口和出口形式 . 12 4.8 卸灰装置 . 13 4.9 灰斗 . 14 5. 旋风除尘器的计算 . 15 5.1 流体阻力计算 . 15 5.2除尘效率计算 . 15 5.3 运行各数对性能的影响 . 16 6 旋风除尘器的注意事项 . 17 7旋风除尘器的防磨损措施 . 18 8总结 . 19 致 谢 . 20 参考文献 . 21 附 录 . 22 nts盐城工学院毕业设计说明书 2006 11 前言 课题来源于盐城大丰丰特机械铸造机械厂。 Q3110 滚筒式抛丸清理机的工作原理是利用高速回转的叶轮将弹丸抛向滚筒内不断翻转的锥铸件或者锻件，来清除其表面的残余型砂或者氧化铁皮、清理均匀、生产效率高，适宜于中、小型铸锻车间清理小件使用，解决了小批量零件的清理工作。 设计过程中，利用一级链传动减速带动滚筒和提升斗的回转和实验弹丸的循环使用。 为了清除铸件或锻件表面的残余型砂或氧化铁皮利用高速回转的叶轮将弹丸抛向滚筒 内不断翻转的零件。要求达到如下目的： a 综合运用机械和电器知识； b 弹丸循环及分离装置设计； c 除尘 器设计； d 弹丸循环及分离装置、集尘器零件的设计。 采用一级齿轮传动带动的抛丸器 滚筒 的抛丸工作，同时，运用干式旋风型除尘装置进行尘土分离工作。弹丸循环装置由滚筒护板于壳体之间的螺旋带提升斗及分离筛组成。由叶轮抛出的弹丸射击工件之后，从滚筒护板上的格子孔进入护板与筒壳体之间得空隙内，借助螺旋作用流到旋转的提升斗内。提升到上部，经过分离筛去毛刺、钉子、芯骨、砂、粒等。完整的弹丸经导入管再送入抛丸器内。 设计针对小批量零件 的清理工作，是有较好的实用价值和经济效益。 设计对象为总装、弹丸循环及分离装置、除尘器设计 、提升斗。 我们通过和指导老师的一起现场测量，得出了一些基本数值供设计参考使用 。 本机利用带有独特的集尘装置安装地点不受车间同风管路的限制卫生条件好，本机设有自动停车装置，操作简便。 ntsQ3110 滚筒式抛丸清理机的设计 (总装、弹丸循环及分离装置、集尘器设计 ) 2 2 总体方案论证 Q3110型号抛丸机是利用高速旋转的叶轮使弹丸 告诉 碰撞零件表面。 工件都放在滚筒内部，滚筒 以 一定的速度旋转，可以用来翻转零件是除尘效率提高。综合考虑有 3中布局方式。 A 方案 滚筒由 4 个小摩 擦轮带动，小摩擦轮由电机带动。电机和除尘器一起安装在滚筒后面 。 图 2-1 抛丸机布局形式 B 方案滚筒的传动为带传动，使用带传动结构形式也不是比较复杂。结构也比较合理。 C 方案除尘器和电机分别安装在滚筒 2 侧。综合考虑 Q3110抛丸机使用场合，使用方便，降低成本。该机采用方案 A.如图 (2-1) 2.1 方案一 摩擦传动 A 摩擦传动的优点： a.制造简单、操纵方便 b.维护方便、节省材料 。 B摩擦传动的缺点 :a.效率低 b.稳定性差 。 利用两个或两个以上互相压紧的轮子之间的摩擦力传递动力和 运动的机械运 动。摩擦轮传动可分为定传动比和变传动比的传动两类。工作时，摩擦轮之间必须有足够的压紧力， 以免 产生打滑现象，损坏nts盐城工学院毕业设计说明书 2006 3摩擦轮，影响正常传动。 图 2-2 摩擦传动简图 2.2 方案 二 带传动 A 带传动的主要优点： a.缓冲和吸振，传动平稳、噪声小； b.带传动靠摩擦力传动，过载时带与带轮接触面间发生打滑，可防止损坏其他零件； c.适用于两轴中心矩较大的场合； d.结构简单，制造、安装和维护等均较为方便，成本低廉。 B.带传动的缺点： a.不能保证准确的传动比； b.需要较大的张紧力，增大了轴和轴承的受力； c.整个传动装置的外 廓尺寸较大，不够紧凑； d.带的寿命较短，传动效率较低。 鉴于上述特点，带传动主要适用于： a.速度较高的场合，多用于原动机输出的第一级传动。 b.中小功率传动，通常不超过 50kw。 c.传动比一般不超过 7，最大用到 10。 d.传动比不要求十分准确。 2.3 方案 三 齿轮传动 A.齿轮传动的主要优点是： a.瞬时传动比恒定，工作平稳，传动准确可靠，可传递空间任意两轴之间的运动和动力； b.适用于功率和速度范围广，功率从接近于零的微小值到数万千瓦，圆周速度从很低到 300 m/s； c.传动效率高， =0.92 0.98，在常 用的机械传动中，齿轮的传动效率较高； d工作可靠，使用寿命长；外廓尺寸小，结构紧凑。 B.齿轮传动的主要缺点：制造和安装精度要求较高，需专门设备制造，成本较高，不宜用于较远距离两轴之间的传动。 2.4 方案 四 、蜗杆传动 A.蜗杆传动的主要优点有： a.传动比大，结构紧凑。传递动力时，一般 i=8 100；b.蜗杆传动相当于螺旋传动，为多齿啮合传动，故传动平稳、振动小、噪声低； c.当蜗杆的导程角小于当量摩擦角时，可实现反向自锁，即具有自锁性。 B.蜗杆传动主要缺点有： a.因传动时啮合齿面间相对滑动速度大，故摩擦损失大，效率低。一般效率为 =0.7 0.9；具有自锁性时 0.5。所以不宜用于大功率传动； b.为减轻齿面的磨损及防止胶合，蜗杆一般使用贵重的减摩材料制造，故ntsQ3110 滚筒式抛丸清理机的设计 (总装、弹丸循环及分离装置、集尘器设计 ) 4 成本高； c.对制造和安装误差很敏感，安装时对中心矩的尺寸精度要求很高。 综合分析上述 四 种方案，从传动效率、传动比范围、传动速度、制造成本和安装精度、传动装置外廓尺寸等方面综合考虑，知本设计课题的传动方案采用方案 四 ，即采用 摩擦传动 。 滚筒直接由小滚轮摩擦带动。 传动方式 示意 简 图如下 (图 2-3); 图 2-3 滚筒传动方式简图 nts盐城工学院毕业设计说明书 2006 53 提升斗的设计分析 该抛丸机设计有 16 个提升斗 每个提升 斗 可近视看作 为一个长方体，其体积为 V=122 147 2 790/16=0.5L 3.1 旋风 除尘 器的特点 Q3110抛丸机提升斗和滚筒连成一体，提升斗随滚筒一起旋转 。 除尘器的选择：除尘器有旋风型除尘器和电除尘器几类。考虑本性能、使用场合、制造成本，本机采用离心式旋风除尘器。该除尘器总体设计方案图 (3-1)： 图 3-1 除尘器 A.优点 旋风除尘器没有运动部件，制作、 管理 十分方便；处里相同的风量情况下体积小，价格便宜：作为除尘器器使用时，可以立式安装，也可以卧式安装，使用方便；处理大风量便于多台并联使用， 效率阻力不受 影响 。 B.缺点 卸灰阀漏同时会严重影响除尘效率；磨损严重，特别是处理高浓度或琢磨性大的粉尘时，入口处和锥体部位容易磨坏；除尘效率不高，单独使用有时满足 不了含尘气体排放浓度的要求。 3.2 粉尘的概念 粉尘的来源 . 在粉尘的来源中，自然过程产生的粉尘一般靠大气的自净作用，而人类活动 产生的粉尘要靠除尘措施来完成，例如工业产生粉尘就要靠除尘设备来完成。 Q3110抛丸机的除尘器主要就是用来排除抛丸过程中所产生的粉尘。 ntsQ3110 滚筒式抛丸清理机的设计 (总装、弹丸循环及分离装置、集尘器设计 ) 6 粉尘的定义为：由自然力或机械力产生的，能够悬浮于空气中的固体微小颗粒。国际上将粒径小于 75Lun 的固体悬浮 物定义为粉尘。在通风除尘技术中，一般将 1至 200 m 乃至更大的粒径的固体悬浮物作为粉尘。 向空气中放散粉尘的地点或设备称作尘源。 Q3110 抛丸机产生的粉尘主要是由锻件或铸件被高速的钢珠碰撞 后 掉下的残余型杀或者氧化铁皮。 在自然力或机 械力作用下，使粉尘或雾滴从静比状态变为悬浮于空气中的现象称作尘化作用：从静比状态变为悬浮于空气中的现象称作尘化作用： 按粉尘粒径大小可以把粉尘分为： A.可见粉尘 ； 可见粉尘是指用肉眼可见，粒径大于 10um以上的粉尘。 B.显微粉尘；显微粉尘是指粒径为 0 25 10um 可用一般光学显微镜观察的粉尘， C.超显微粉尘 ； 超显微粉尘是指粒径小于 0 25um只有在超显微镜或电子显微镜下可以观察到的 粉尘 。 Q3110抛丸机主要的粉尘是 7um以上的尘土。本机可以将 7um以上的尘土完全分离，但 7um以下的粉尘是与排气一起 排出的，所以按设管道将排气导出室外。 粉尘有多种多样的性质按粉尘的物性分为： A.亲水性粉尘 、 疏水性粉尘； B.不粘粉尘 、 微粘粉尘 、 中粘粉尘 ； C.可燃 性粉尘、 不燃粉尘； D.高比电阻粉尘 、 一般比电阻值粉尘 、 导电性粉尘 ； E.纤维性粉尘 、 颗粒性 粉尘。 粒径大于 1um，小于 20um的尘粒随运载它的气体运动，大于 20um 的颗粒具有明显的沉降速度，因此在空间停留时间很短。密度为 1g/cm3 的尘粒的沉降速度由表可以查 表 3得 : d=0.1um v= 5104 cm/s d=1um v= 3104 cm/s d=10um v=0.3cm/s Q3110型除尘器主要灰尘粒径为 7um以上的尘粒 ，故取 d=10um； v=0.3cm/s 3.3 粉尘的计算 测量得到的粉尘颗粒大小与颗粒的面积或体积之间的关系则称为形系数。形状系数反映了尘粒偏离球体的程度。 体积形状系数和表面积形状系数 222 86.153714.3 umumdS s 333 50.1797614.36 umumdv v nts盐城工学院毕业设计说明书 2006 7比表面系数。对于一 个尘粒，单位体积的表面积vs与单位质量的表面积vs分别是： 86.050.1 7 9 86.1 5 31 svw Xvss 粉尘的分散度 粉尘的粉径分布称为分散度。是指粉尘中各种粒径所占的百分数。它是评价粉尘危害程度，除尘器性能和选择除尘器的基本条件之一。 查表 5可得平均粒径 d=0.8um；颗粒数 N=370个； 质量 gm 1.0 ；质量分数 %23D ；相对频 率 f=0.58 3.4 粉尘的 粘着性 尘粒之间由于互相的粘着性而形成团聚，有有利于分离的。颗粒与器壁间会产生粘着效应，这对除尘器设计十分重要。 A分子力。这是作用在分子间或原子间的作用力，也称为范得华力，实际上是一种吸附力。球体与平面间的分子力 : Dvdw dLhF 216 = Num 56.0714.316 4 式中 : vdwF- 球体和平面间的分子力， N h -范得华力，对于金属半导体， h =(3.2-17.60)取 4 Dd -球体粉尘直径 L-两粘着体间距离， um；一般 取 4104 ；当 L0.01um时，可忽略不计。 B毛细粘着力。粉尘颗粒含有水分时，互相吸着的颗粒间由于毛细管作用而 产 生“液桥“，产生使颗粒互相粘着的力： NummNrdF Dk 16.37/072.014.322 式中 :kF-毛细粘着力， N； r-水的表面张力，一 般为 0.072N/m； Dd -粉尘直径 ntsQ3110 滚筒式抛丸清理机的设计 (总装、弹丸循环及分离装置、集尘器设计 ) 8 4 离心除尘技术 气流在做旋转运动时，气流 中的粉尘颗粒会因受离心力的作用从气流中分离出来。利用离心力进行除尘 的技术称离心除尘技术。利用离心力进行除尘的设备称为旋风除尘器 . 4.1 离心式除尘工作原理 旋风除尘器由带锥形底的外圆筒、进气管、排气管 (内圆筒 )，圆锥筒和贮灰箱排灰阀等五部分组成。排气管插入外圆筒形成内圆筒，进气管与外圆相切，外圆筒下部是圆锥筒，圆锥筒下部是贮灰箱 含尘气流以 14 24m/s 的高速度从进 气口进入后，由于受到外圆筒上盖及内圆筒壁的限流，迫使气流做自上而下的旋转运动，通常把这种运动称为外旋流。在气流旋转过程中形成很大的离心力：尘粒在离心力的作用下逐渐被甩向外壁，井在重力的作用下沿外壁面旋转下落，直至贮灰箱。旋转下降的外旋流因受到锥体收缩的影响渐渐向中心汇集下降到一定程度时，开始返回上升形成一股自下而上的旋转运动一般把这种运动称为内旋流。内旋流不含大颗粒粉尘，所以比较干净，可以经内筒排向大气。但是，由于内外两旋转气流的互相干扰和渗透，容易把沉于底部的尘粉带起，其中一部分细小的粒 子又 被带 走 ， 这就是除尘器内的二次飞扬现象。为减少二次飞扬提高除尘效率，在圆锥体下部往往设置 阻气 排尘装置 。查资料得出 ，尘粒在旋风除尘器内的运动是很复杂的。它不仅有圆周运动径向运动和轴向运动，而且在尘粒沉降过程中还有线速度的变化和 离心加速度的变化因此不应把旋风除尘器的工作原理看得过于简单， 在旋风除尘器内外旋流逐渐向下旋转，内旋流逐渐向上旋转，向上与向下旋转气流分界面上各点的轴向速度为零，分界面以外的气流 切线速度随其与 轴心距离 的减小而增大 ， 越接近轴 心 ， 切 线速度越大；分界 面 以内的气流 切 向 速度 随其与轴心距离的减小而 降低；值得注意的是旋风防尘器内气流径向速度方向与尘粒的径向速度方向相反粉尘粒子由内向外运动气体则由外向 轴 心流动 。 由于 气流旋转的原因，旋风除尘 器内压强越接近 轴 心处越低，即使设备在正 压 操作下 轴 心处仍处在负压状态 。 因此，在排 气 管至贮灰箱之间有任何漏风，都会导致除尘效率的明显降低 。 旋风除尘器内的气流及颗粒运动十分复杂对于颗粒的分离捕集机理 做 出许多简化假设后，形成各种不同的分离机理模型主要有转圈理论平衡轨道理论及边界层分离理论等； 4.2 转 圈 理论 (沉 降分离理论 ) 转圈理论是由重力沉降室的沉降原理发展 起来的：其原理是粉尘颗粒受离心力作用，沉降到旋风除尘器壁面所需要的时间和颗粒在分离区间气体停留时间的相平衡从而计算出粉尘完全被分离的最小极限粒径100d，即分离效率为 100的粉尘颗粒最小粒。 设 进入旋风除尘器内气流假定为等速流 (速度分布指数 n=o)，即气体严nts盐城工学院毕业设计说明书 2006 9格地按照螺旋途径，始终保持与进入时相同的速度流动，而颗粒随气体以恒定的切向速度 (与位置变化无关 )。 由内向外克服气流对它的阻力 ， 穿过整个气流宽度 ， 流经一个最大的净水平距离 ， 最后到达器壁被分离 。 4.3 平街轨道理论 (假象圆筒学说 ) 一定直径的粉尘颗粒，因旋转气流而产生的离心力 F，将会在平衡轨道上与向心气流对它作用的 stokes 贴阻力 P达到平衡，而平街轨道往往看作是排气管下端由最大切向速度的各点连接起来的一个假想圆筒 -这种处于平衡状态的颗粒，由于种种原因，平衡将随时都会遭到破坏：有时离心力 F 大干阻力 P，有时则 P大于 F。两者出现的几率是相等的 -因此在假想圆筒上的颗粒具有 50的分离效率，工程应用中常把此颗粒直径称为切割粒 径切割粒径表示粉尘有 50被捕集另外 50的几 率 不被捕集。 4.4 边界层分离理论 平街轨道 理论没有考虑紊流扩散等影响而这种影响对于粉尘细颗粒是不可忽视的， 20世纪 70年代有人提出横向渗混模型认为在旋风除尘器的任一横截面上，颗粒难度的分布是均匀的，但在近壁处的边界层内，是层流流动只要颗粒在离心效应下浮游进入此边界层内，就可以被捕集分离下来，这就是边界分离理论。 4.5 计算比传速 叶片的综合分析与计算 通风机的结构简单，制造方便，叶轮一般采用钢板制成 , 通常采用焊接，有时也用铆接。本机采用焊接制成。通风机可以做成右旋和左旋两种。本机采用最普通的右旋方向，即顺时针方向旋转。 风机的传动方式， 该设计中采用电机和叶轮之间联结，把叶轮直接安装在电机轴上。结构紧凑、制作方便、降低成本。 叶轮是除尘器的心脏部分，他的尺寸和几个形状对除尘器的特性有着重大的影响。 采用 直 间传动，选用 2825r/min的电动机，通风机比转速为： 26.788.569237.15282554.5535443214321 pqnn 速度系数 5 6 9.01 3 826.781 3 8 sn查表 3得通风机全效率 84.0 查表 3得通风机的内部效率 85.0i比转速sn介于 40 至 76之间，决定 采用 图 (4-1)叶轮 ntsQ3110 滚筒式抛丸清理机的设计 (总装、弹丸循环及分离装置、集尘器设计 ) 10 图 4-1 叶轮 叶轮圆周速度 2u 的计算 smsmPu /953 5404.1994.1 76.5692222 取容积效率 97.0v,于是计算流量为： smsmqqvsc/85.15/97.0 37.15 33 采用锥弧形集流器， 10 。 可得叶轮入口速度 : smsmDqC sc /68.29/18 2 5.085.154420200 叶片入口角度 A1 的计算 7.128235.050c os25.1c osc osc os 112211mAA RR 叶片数目 Z的确定 叶片数为 2s in 2122 12 AAAmDDDDZ 取叶栅密度 8.1 ，于是 3.142 7.1250s i n8 2 3 5.025.1 8 2 3 5.025.18.1 Z AmmDD DDZ 21212 s in2.18.0 50s i n8 2 3 5.025.1 8 2 3 5.025.12.18.02.18.0 nts盐城工学院毕业设计说明书 2006 11 03.1435.9 取叶片数 Z=10 4.6 计算最大弯曲应力 图 4-2 弯曲应力图 当吊环作用 A点时，弯矩为 a,当作用在 A、 B两点之间的 C点，弯矩为 b，当正的最大值和负的最大值挠度力矩有一个最小值时，将发生最小弯曲应力，这就是当两者相等时，将发生最小的弯曲应力 ，这就是当两者相等 ( 1 mm )，会引起最大正弯矩或负弯矩的增加，使最大的正负弯矩相等。 22 6.0216.021 xRx c PaPa 60081.91.047 7 9 0 2 NNR c 5.2 8 1 281.9500216002.121 因而 22 6.0600/6.05.2 8 1 22 xx 253.527.597.21685.4 x mmx 57.0685.4253.5 弯矩 = mNmNmx 12.812/52.060021 22弯曲应力 2533 1026.81.0/12.81322/32 mNmNdmmz ntsQ3110 滚筒式抛丸清理机的设计 (总装、弹丸循环及分离装置、集尘器设计 ) 12 4.7 旋风除尘器构造对性能的影响 4.7.1 除尘器 的直径及高度 除尘器的直径及高度对其性能有直接影响，理论上讲，旋风除尘器简体越小，气流运动给予粉尘粒子的离心力越大能够获得的除尘效率高，相应的流体阻力也越大。因此，外形细长的旋风除尘器比短相的除尘器效率高且能够捕集较细的尘粒，但流体阻力较大对于筒体高度的取值一般认为，性能较好的旋风除尘器直筒部分的高度为其直径的 1 2 倍，锥体部分的高度为直径的 1 3 倍，锥体底角为25度 40度。 Q3110 型抛丸机的除尘设备采用了这种设计方案。 4.7.2 进口和出口形式 旋风除尘器的进口形式有 4种： a最普通的入口形式 是气流外缘与除尘器简体相切； b入口外缘壳体为渐开线形或对数螺线形： c入口外壳类似三角形，下部与简体相切，上部为螺旋面形； d气流从轴向进入在螺旋 力的 作用下。旋转进入 筒体 不同的进口形式有着不同的性能特点和用途对小型旋风除尘器，如旋流子多用第四种形式 。 就性能而言。 以蜗壳行结构的入口性能较好，蜗壳与简体相切面角度以气流旋转 180 后简体外缘相切为宜： 除尘器入口断面的宽高之比也很重要 。 宽高比越小，进口气流在径向方向越薄，越有利于粉尘在圆筒内分离和沉降，除尘效率就越高 。 因此，进口断面多采用矩形，高宽之比值为 2左右 排气筒的插入深度与除尘效率有直接关系：插入加深，效率提高，加大；插入变浅，效率降低， 阻力减小：这是因为短浅的排气筒容易形成短路现象造成部分尘粒 ， 来不及分离便从排气筒排走 。因此，本机的 旋风除尘器排气筒下端与进气管的下缘平齐 。 图 4-3除尘器常见入口形式简图 本机采用 切 向进口的型式 如图（ 4-4） 。 切 向进口是最好的进口方式，它可以最大 限度的避免进入气体与旋转气流之间的干扰，以提高效率。 nts盐城工学院毕业设计说明书 2006 13 图 4-4 除尘器入口形式 4.8 卸灰装置 卸灰装置兼有卸灰和密封两种功能是影响除尘器性能的关键部位之一 。 假如卸灰装置处有漏气现象，非但影响除尘器的正常排灰，而且严重影响除尘效率、因此，理想的卸灰装置应该具有结构简单 ， 动作灵活排灰及时和严密不漏风等特点。 不管哪一种卸灰装置， 查表可得， 如果漏风量占到总风量的 1时则除尘效率降低 5：漏风量占 5时，除尘效率降低约 50；漏风量占 15时除尘效率会降低到很低的数值 。故本机在卸灰 斗 门上可以加一层橡胶用来起密封作用，可以提高除尘器 性能。 排气管常见的排气管有两种形式：一是下端收缩式；另一种是直筒式。在设计分离较细 粉尘的旋风除尘器时，可考虑设计为排气管下端收缩式。排气管直径越小，则旋风型除尘效率越高，压力损失也教大：反之，除尘器效率越低，压力损失也越小。排气管直径对效率和阻力影响如图 （ 4-5） 图 4-5排气管直径对除尘效率与阻力系数的影响 由于本机主要灰尘粒径在 7um 以上，故应采用直筒式排气装置，可提高除尘起性能，还可降低该机成本。 ntsQ3110 滚筒式抛丸清理机的设计 (总装、弹丸循环及分离装置、集尘器设计 ) 14 4.9 灰斗 灰斗是旋风除尘器设计中不容忽视的部分。因为在除尘的锥度处气流处于湍流状态，而 粉尘也由此排出容易出现二次夹带的机会，如果设计不当，造成灰斗漏气，就会使粉尘的二次飞扬加剧，影响除尘效率。 比较好的解决方案是设置阻气装置，减少气体进入灰斗，降低二次飞扬，提高该机除尘器效率。 Q3110型号抛丸机除尘器采用图 4-6形式灰斗。 图 4-6 灰斗形式 nts盐城工学院毕业设计说明书 2006 15 5 旋风除尘器的计算 旋风除尘器的基本计算是确定主要尺寸：但是在工业生产应用除尘器时设备，只要恰当地选型就可以。 5.1 流体阻力计算 旋风除尘器的流体阻力，用气 体进口到出口的压力损失表示，当忽略进口和出口管中的流体动压差时， 由 式汁算： 22 ivp = 62 1046.12 2.18 0 08.3 式中 p -流体阻力， pa； -阻力系数 vi-除尘器进气口气流速度， m/s -含尘气体密度， kg/m3 阻力系数值按下面经验公式求出： 2122130HHDDA= 8.35 352 763 884 009314.33022 式中 A-除尘器入口断面积， 2m 1D -除尘器外圆筒的内径， m； 2D -除尘器 内筒的内径， m； 1H -除尘器圆筒部分高， m； 2H -除尘器圆锥部分高， m。 除尘 器的压力损失一般控制在 500至 1500pa之间，过大的压力损失虽然能换取较高的除尘效率，但能耗太大，显然是不可取的。常规旋风除尘器内务部分的压力损失对总压力损失所占的比例中 入 口损失占 7，出口损失占 20，本体内动压损失占 30，灰斗损失占 33边壁摩擦损失占 10。 5.2 除尘效率计算 除尘效率的高低取决于多种因素，其中粉尘颗粒的大小有着重要影响，在一般情况下效率按下式计算： 1212212ln18e x p1rrrrwrQd 96% 式中 ： -旋转除尘器的除尘效率； p-粒子的密度， kg/m3 ； ntsQ3110 滚筒式抛丸清理机的设计 (总装、弹丸循环及分离装置、集尘器设计 ) 16 Q-处理风量， hm/3 ； d-粒子直径， m； 1 -旋转角度， rad； -空气的动力粘度，； sPa W-流体旋转螺距， m； r1 -流体内侧半径， m； r2 -流体外侧半径， m。 5.3 运行各数对性能的影响 运行参数对性能的影响有以下几方面： A.气体流量 气体流量或者说除尘器人口气体流速对除尘器压力损失 ,除尘效率部有很大影响 .从理 论 上来说 ,旋风除尘器的压力损失与气体流量的平方成正比，因而也和人口风速的平方成正比 (与实际有一定偏差 )。 入口流速增加，能增加尘粒在运动中 的 离心力，尘粒易于分离，除尘效率提高。除尘效率随人口流速平方根而变化、但是当 人口速度超过临界值时絮流的影响就比分离作用增加得更快，以致除尘效率随人口风速增加的指数小于 1。若流速进一步增加，除尘效率反而降低 。 因此 ， 旋风除尘器的人口风速宜选取 18 23m/s B.含尘气体的物理性质 旋风除尘器的阻力受气体的温度和压力影响，因温度提高除尘器阻力下降，效率也降低。 旋风除尘器的效率随气体粘度的增加而降低。当气体温度增加时气体粘度也就增加。所以在人口风速一定时除尘效率随气体温度增加而下降。 C.粉尘的粒径和密度 -粉尘的粒径分布是影响旋风除尘器的重要因素。大粒子要比小粒子更容易分离 ， 除尘 效率随尘粒密度的增大而提高； D.含尘浓度 气体的含尘浓度耐旋风除尘器的陈尘效率和庄力损失也有影响。试验结果表明，压力损失随含尘负荷增加而减少，这是因为径向运动的大量尘粒拖曳了大量空气；粉尘从速度较高帅气流向外运动到速度较低 的 气流中时把能量传递给蜗旋气流的外层，减少其需要的压力，从而降低压力降 。 由于含尘浓度的提高，粉尘的凝聚与团聚性能提高。因而净化效率有明显提高。但是提高的速度比含尘浓度增加的速度要慢得多，因此，排山气体的含尘浓度总是随着入口处的含尘浓度的增加而增加 。 E.含湿量。气体的含湿量对旋风 除尘 器工况有较大影响。如分散度很高而粘着性很小的粉尘 (小于 10um 的颗粒含量在 30% 40，含湿量为 l )气体在旋风除尘器中净化不好。若细颗粒量不变，湿度量增 加 5 -I0时，那么颗粒在旋风除尘器内互相粘结成比较大的颗粒，这些大颗粒被猛烈冲击在器壁上、气体净化将大有改善所以有往除尘器内放些蒸汽来提高 效率 的做法，但是注意气体中的水蒸气在除尘器内壁的凝结使尘粒可能粘附在器壁上而降低操作的可靠程度。 F.漏风率。除尘器的漏风对 净化效率 有显著影响，尤其以除尘器排灰口的漏风更为严。 nts盐城工学院毕业设计说明书 2006 17 6 旋风除尘器的 注意事项 A.旋风除尘器净化气体量应与实际需要处理的含尘气体量一 致。 B.旋风除尘器入口风速要保持 l8 23m/s。低于 18m/s时，其除尘 效率 下降；高于 23m/s时，除尘 效率 提高不明显，但阻力损失增加，耗电量增高很多。 C.旋风除尘器能捕集到的最小尘粒应等于或稍小于詖处理气体的 粉 尘粒度。 D.当含尘气体温度很高时，要注意保温，避免水分在除尘器内凝结 。 假如粉尘不吸收水分，露点为 30 50 时， 除 尘器的强度最少应 高 出 30左右，假如粉尘吸水性较强 (如水泥、石膏和含碱 粉 尘等 )，露点为 30 50时除尘器的温度应 高 出露点 强度 40一 50。 E.旋风除尘 器结构的密闭要好，确保不漏风。尤其是负压操作，更应注意卸料锁风装置的可靠性。 F.易燃易爆粉尘，应设有防爆装置，防爆装置的通常做法是在入口管道上加一个安全防爆阀门： G.当 粉尘 粘性较小时，最大允许含尘 量浓度与旋风筒直径有关，即直径越大其允许 含尘 量浓度也 越大。 ntsQ3110 滚筒式抛丸清理机的设计 (总装、弹丸循环及分离装置、集尘器设计 ) 18 7 旋风除尘器的防磨损措施 由于高速含尘气体对除尘设备内壁的强烈冲刷，除尘器的壳体阀门或官道就被磨损，特别是旋风 除尘器 的蜗壳和锥体的 部分的磨损更为 重 。因此，解决好除尘器的设备磨损问题是保证除尘 正常工 作的重要环节 。 解决磨损问题的途径，既可以采用耐磨损材料 (如花岗岩、陶瓷等制作除尘本体(如麻石水膜除尘器或陶瓷多管旋风除尘器等 )，也可以采取在除尘器的易损总部位敷设耐磨材料或采用磨损内衬 (如铸石或瓷砖等 )的方法解决。 考虑到本机性能 和成本节省，该抛丸机除尘器采用在除尘器的易损总部位敷设耐磨材料以减少磨损。 nts盐城工学院毕业设计说明书 2006 19 8 总结 A.本机械适 合 一些精密铸件或不规则工件的表面清理，可以多角度有效清除工件表面的氧化皮、铁锈、型砂等表面附着物，增加被处理工件表面光洁度。被处理工件在处理过程中不断旋 转 。 B. 除尘效果高，适合多种工况情况下的使用 C.该设备具有结构紧凑，占地面积小、滤袋寿命长、运行稳定可靠维护保养方便等优点。 D.适用于小型型材的抛丸处理。安装时无需地坑，节省场地。 E. Q3110 抛丸机 用链轮减速传动带动滚筒和提升斗的回转，从而实现了弹丸的循环使用；采用齿轮减速传动抛丸器的抛丸工作；另外，运用干式旋风型除尘装置进行尘丸分离工作；弹丸循环装置有滚筒护板与壳体间的螺旋带提升机构及分离筛组成。 ntsQ3110 滚筒式抛丸清理机的设计 (总装、弹丸循环及分离装置、集尘器设计 ) 20 致 谢 为期三个月的毕业设计业已经结束 。回顾整个毕业设计过程，虽然充满了困难与曲折，但我感到受益匪浅。本次毕业设计课题是 Q3110滚筒式抛丸清理机的设计 (总装、弹丸循环及分离装置、集尘器设计 )。本设计是学完所有大学期间本专业应修的课程以后所进行的， 本次毕业设计，我综合运用机械课程及其他有关所修课程的理论和生产实际知识进行设计，从而对这些知识有了加深和扩展。我同时学习和掌握通用机械零部件、及一般机械设计的基本方法与步骤，培养了我自身的独立思考问题的能力，以及分析问题、解决问题的能力，同时我也懂得如何与人一起协调工作。提高了我在计算、制图、运用 设计资料、进行经验估算、考虑机械设计方面的基本技能以及工程 CAD技术。 通过这次毕业设计，我基本上掌握了 Q3110 型抛丸机的原理，整体性能， 以及设计时应注意的问题等，另外还更加熟悉运用查阅各种相关手册，选择使用工艺装备等。 总的来说，这次设计，使我在基本理论的综合运用以及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的 锻炼 ，提高了我独立思考问题、解决问题以及创新设计的能力，缩短了我与工厂工程技术人员的差距，为我以后从事实际工程技术工作奠定了一个坚实的基础。 本次设计任务业已顺利完成，但由于本人水平有限，缺乏经验，难免 会留下一些遗憾，在此恳请各位专家、老师及同学不吝赐教。 此次毕业设计是在 熊新 老师的认真指导下进行的。 熊 老师经常为我解答一系列的疑难问题，以及指导我的思想，引导我的设计思路。在历经三个多月的设计过程中，一直热心的辅导。另外，我还得到了 盐城丰特铸造机械有限公司的 总工程师的热心帮助与指导。在此，我忠心地向他们表示诚挚的感谢和敬意！ nts盐城工学院毕业设计说明书 2006 21 参 考 文 献 1 周谟仁主编 . 流体力学泵与风机 M. 北京 ： 中国建筑工业出版社 ， 1990. 2 嵇敬文 编 . 除尘器 M. 北京 ： 中国建筑工业 出版社 ， 1981. 3 商景泰 主编 . 通风机实用技术手册 M. 北京： 机械工业出版社， 2004.12 4 张殿印 编 . 除尘工程设计手册 M. 北京： 环境科学、安全科学图书馆 ， 2003.9 5 金国淼 主编 . 除尘设备 M. 北京： 工业技术图书馆 ， 2002. 6 胡家秀主编 . 机械零件设计实用手册 M. 北京： 机械工业出版社， 1999. 7 黄西谋主编 . 除尘装置与运行管理 M. 北京： 工业技术图书馆 ， 1999.1. 8 梁凤珍 主编 . 工业通风除尘技术 M. 北 京： 工业技术图书馆 ， 1984.8 9 向晓东主编 现代除尘理论与技术 M 北京： 环境科学、安全科学图书馆 ， 2002.6 10 成大龙 机械设计手册 M 北京：化学工业出版社 ， 2004.1 11 朱炳麒 理论力学 M 北京 ： 机械工业出版社 ， 2001.7 12 王浩明等 水泥工业袋式除尘技术及应用 M 北京：工业技术图书馆 ： 2000 13 陈秀宁主编 .机械优化设计 M 浙江： 浙江大学出版社 .1991 14 Jensen P.W.Classical and Modern Mechanisms for Engineers and Inventors.New York:Marcel Dekker Inc.1991 ntsQ3110 滚筒式抛丸清理机的设计 (总装、弹丸循环及分离装置、集尘器设计 ) 22 附 录 1 抛丸机总装图 Q311001.00.00 A0 2 抛丸机总装图 Q311002.00.00 A0 3 除尘器装配图 Q311001.01.00 A0 4 橡胶垫 Q311001.01.09 A4 5 接管 Q311001.01.07 A3 6 电气结合盘 Q311001.01.08 A3 7 鼓风轮 Q311001.01.05 A2 8 门框 Q311001.01.12 A3 9 沉降室 Q311001.01.11 A3 10 罩盖 Q311001.00.20 A3 nts实 习 报 告 一、 概述 毕业设计是教学过程中的一个重要环节，是学生走向工作岗位的桥梁，而毕业实习是学生进行毕业设计的一个重要步骤，是根据教学计划的安排和具体课题的内容，性质和要求来实施的。通过毕业实习，特别是参观有关对口工厂企业，使同学们深入到生产第一线，进一步了解现代工业生产的全过程，了解新技术，新设备的应用，开阔眼界。同时。了解专业化生产的先进技术和管理，让同学围绕毕业设计课题进一步了解相关的知识和进行资料的收集，在调查研究的基础上进行毕业设计，克服了闭门造车，为完成课题任务提供必要的条件。 二、 实习过程 为期两周的生产实习，我们先后去了盐城市丰特铸造机械有限公司 ,盐城大丰市春城铸造机械厂。 来到这些工厂，学习很多先进的操作技术和管理理念。盐城市丰特铸造机械有限公司是一家集科研、设计、制造安装调试与咨询服务于一体的铸造机械 专业生产企业，是由原大丰市特种合金铸造厂经过技术、资产人员的重组而转变的新型股份制企业， 公司拥有资产 2500 多万元，占地 15000M2，建筑面积 16000M2，现有员工 230 人，工程技术人员 40 人。 公司主要产品有“ H”型钢通过式抛丸机、钢板预处理生产线；吊钩、吊 链抛丸清理室、转台、 台车式抛喷丸清理室；各种高效抛丸器、特种合金耐磨件及相关配套件等，并与中国联合工程总公司 （原机械部杭州第二设计院）进行技术合作，根据用户需要设计制造各种非标专用铸造机械。产品结 构及经营范围正向多元化、系列化、集团化发展，销往全国 20 多个省市、自治区并远销日本、缅甸等 国家和地区。 转子履带式抛丸机是依据 工件转子履带翻身式抛丸机 专利 (申请号为 02212359.8)实施的系列设计 ,是一种用于铸件抛丸清理和弹簧、齿轮、曲轴、连杆等零件抛丸强化的新颖的抛丸机 . 就汽车铸件而言 ,目前比较先进的抛丸设备主要有清理发动机缸体和缸盖的鼠笼式抛丸机和清理较小件的普通履带式或滚筒式抛丸机 .前者结构复杂 ,一个规格鼠笼只能清理一个规格缸体 ;后二者很难用在流水作业线上 ,辅助劳动强度很大 ,对环境污染特别严重 ,操作工人要不断轮换工作 ,一般工作 5 10 年就有患矽肺的可能 适用：滚筒式抛丸清理机最大特点是连续清理，即可安装在生产线上，又可单机使用，即能联动，又可单动，使用灵活，操作方便，抛丸量大，抛射速度高，清理效果好，劳动强度低，生产率高，工作环境好，是九十年代开发更新换代产品。 适用：履带式抛丸清理 机适宜于铸、锻件的表面清理、强化，时间短，效率高，上料、卸料全自动，抛丸性能良好，电控为常规控制或 PLC 自控，履带为耐磨橡胶履带，对怕碰撞的工件适宜。本机结构合理，性能稳定，安全可靠 FDQ 型 通过式 抛丸清理机 适用：通过式抛丸清理机是桥梁、船舶、车辆、集装箱、起重机械等制造行业的必备设备。钢材经过表面预处理，表面具有一定的粗糙度，提高了材料表面的附着力，相应提高了产品的抗腐蚀能力和质量。 FDQ 型 台车式 抛丸清理机 nts 适用： FDQ76 型系列台车式抛喷丸清理机以抛丸为主清理装在回转台车上的工作，并设有能升降的连续喷丸机构，对较复杂内腔工件进行定向补充清理。适用于各种机械制造行业对大、中型铸件、锻件、热处理件、焊件构件的表面清理。 FDQ 型 转台式 抛丸清理机 适用：多工位转台式抛丸清理机是国内现有设备技术的基础上，开发研制的新一代产品，可对各种形状的铸、锻件进行表面氧化皮、粘砂清理，尤其对齿轮、曲轴、弹簧等进行表面强化处理。 。 三、 实习内容 。 加深对生产第一线情况的了解。 学习了解 Q3100 型抛丸机结构原理。并做测量。 学习先进
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