数控机床除尘设备的设计

摘 要人类在生产和生活的过程中，需要一个洁净的空气环境（包括大气环境和室内空气环境），除尘技术为实现理想的空气环境提供了技术手段。由于所需除尘设备是在室内工作，所以在对除尘设备的方案设计中应选择过滤式除尘技术。对机床除尘设备的除尘管道、通风机、过滤筒、滑块托紧机构等各主要结构进行了设计计算，对清灰机构减速器中的涡轮蜗杆及传动齿轮进行了设计计算及其强度校核，对除尘设备的涂装与维护也提出了具体解决方案。关键词：过滤除尘技术；通风机构；过滤筒；清灰机构；滑块托紧机构 AbstractHuman 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 sliders 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 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 国内外研究现状11.1.1 高性能机械除尘器21.1.2 电除尘器21.1.3 声波团聚除尘器21.1.4 高性能阻挡式过滤器21.2 研究的背景及意义31.2.1 研究背景31.2.2 研究的目的意义4第2章 数控机床除尘设备的方案设计52.1 除尘器的设计准则52.2 除尘技术分类62.2.1 机械除尘技术62.2.2 过滤除尘技术72.2.3 静电除尘技术82.2.4 湿式除尘技术82.3 总体方案的确定92.3.1 除尘技术的选择92.3.2 拟要解决的关键问题10第章 数控机床除尘设备各主要结构的计算123.1 除尘管道的设计计算123.1.1 管道直径计算123.1.2 管道材料的选择123.1.3 管道倾角的确定123.2 通风机的选择133.2.1 通风机的作用及分类133.2.2 通风机的确定143.3 过滤面积与滤筒尺寸的确定153.3.1 过滤面积的确定153.3.2 滤筒尺寸的确定153.4 除尘设备各主要组成部分设计153.4.1 过滤筒的设计153.4.2 滑块托紧机构的设计163.4.3 清灰机构的设计173.4.4 回收筒的设计18第章 清灰机构减速器及传动齿轮的设计204.1 蜗杆传动的特点及失效形式204.2 蜗杆蜗轮的设计计算204.2.1 确定主参数204.2.2 蜗轮蜗杆的设计计算214.3 传动齿轮的设计计算234.3.1 初选齿轮类型、精度等级、材料及齿数234.3.2 按齿面接触疲劳强度设计244.3.3 按齿根弯曲强度设计齿轮26第章 除尘设备的涂装与维护285.1 除尘设备的涂装285.1.1 涂装的作用285.1.2 涂装设计285.1.3 涂装方案确定315.2 过滤除尘设备的维护315.2.1 除尘系统的运行管理315.2.2 除尘系统的维修保养32结论33致谢34参考文献35CONTENTSAbstractIChapter 1 Introduction11.1 Current research at home and abroad11.1.1 High performance mechanical filter21.1.2 Electrical precipitator21.1.3 Sound waves reunion filter21.1.4 High performance block type filter21.2 The background and significance of research31.2.1 To choose a background31.2.2 The purpose of the research significance4 Chapter 2 Numerical control machine tool dust removal equipment solution design52.1 The design criterion of dust52.2 Removal technology classification62.2.1 Mechanical removal technology62.2.2 Filter dust removal technology72.2.3 Static dust removal technology82.2.4 Wet dust removal technology82.3 To determine the overall scheme92.3.1 Dust removal technology choice92.3.2 To solve the key problems to10 Chapter 3 Numerical control machine tool of the main dust removal equipment structure calculation123.1 The dust removal piping design calculation123.1.1 Pipe diameter calculation123.1.2 Piping material selection123.1.3 The determination of pipe Angle123.2 Fan choice133.2.1 The role of the ventilator and classification133.2.2 Fan sure143.3 Filtering area and filter canister to determine the size153.3.1 The determination of filter area153.3.2 Filter canister to determine the size153.4 Dust removal equipment main components of design153.4.1 Filter cartridges design153.4.2 The sliders tight design of organization163.4.3 Soot cleaning design of organization173.4.4 Recycling cylinder design18Chapter 4 Soot cleaning institutions and the design of gear reducer gear204.1 Worm transmission and the characteristics of the failure forms204.2 Design calculation of worm gear and worm204.2.1 Determine the parameters204.2.2 Design and calculation of the worm214.3 Transmission gear design calculation234.3.1 Primary gear type, precision grades, materials, and gear234.3.2 According to the tooth contact fatigue strength design244.3.3 According to the design of gear tooth root bending strength26Chapter 5 Dust removal equipment coating and maintenance285.1 Dust removal equipment coating285.1.1 Coating role285.1.2 Coating design285.1.3 Coating plan315.2 Filter dust removal equipment maintenance315.2.1 Dust removal system of operation management315.2.2 Dust removal system maintenance32Conclusion33Thanks34References3537第1章 绪论1.1 国内外研究现状资源与环境是人类赖以生存、繁衍和发展的基本条件，地球是人类共同的家园。人们对清洁环境的要求，对环境保护的日趋重视，已使除尘技术成为最近几十年来研究的热点问题。而资源短缺、环境污染和生态恶化，已经成为人类普遍关注的全球性问题。随着现代工业生产的迅速发展，对环境污染的有效控制已经越来越重要和紧迫了。保护人类生存环境，实施可持续发展战略，是21世纪国际社会“环境与发展”和“和平与发展”两个同等重要的主题内容之一。近几十年来，世界环境科学发展十分迅速，环境保护的国际合作和协同行动日益加强。环保技术正向深度化、尖端化方面迈进，产品也不断向普及化、标准化、成套化、系列化方向发展。目前，新材料技术、新能源技术、生物工程技术正源源不断地被引进环保产业。除尘技术作为环保产业核心之一，也越来越受到重视。除尘装置正逐渐引入现代电子技术，电除尘装置的开发正在向脉冲电荷技术发展。复合式除尘技术的研究取得了有效的进展。近些年来，国内的学者对电袋式除尘设备的研究开始活跃起来，但其都局限于对静电袋式除尘器进行的研究，这种布置结构是将布袋与电晕极同处于一个除尘空间，把布袋当作电除尘器集尘板使用，配以电晕极，这种结构致使布袋的滤速达4m/min以上，这对降低阻力，提高布袋寿命将产生不利的影响。而对电袋式除尘器的研究处于起步阶段1。国外对电袋式除尘器的研究已有一定的历史，最早的电袋式除尘器诞生于美国，美国精密工业公司就设计了把静电应用于织物过滤的装置，并将典型装置模型定为“阿皮特朗(Apitron)”，这种除尘器对1.6-40m的粉尘有99.99%的除尘效率。组合后处理风量可达850001700000m3/h。在同样过滤风速下，阻力为常规除尘器的1000Pa，降低约100Pa。如果保持同样的阻力，过滤风量可增加3倍。1994年，北达科特大学(UND)和美国能源环境研究中心(EERC)在美国能源部国家能源技术实验室的支持下，在没有任何实际数据的基础上，对高效复合型除尘器(AHPC)进行了第一、二阶段的实验研究，随着研究成功，2000年4月中旬，EERC又对AHPC进行了第三阶段的实验研究。研究表明，它对所有在150m的粉尘都有99.98%以上的效率，它比现存的技术花费低廉，而效率更高2。 在高温煤(烟)气处理中，目前能有效地去除尘粒的方法，有如下几种：1.1.1 高性能机械除尘器高性能机械除尘器，如单级或多级旋风除尘器，利用离心惯性力不同，以去除高温气流中尘粒。旋风除尘器运行成本最低，但对粒度低于510m的粒子无效，这时施加到尘粒上的惯性力较低。若粒子载荷在低于0.010.02时，切线速度必须达到 2127/时，才能有效清除尘粒，而这远远不能满足净化后的高温煤(烟)气含尘浓度的要求。故一般旋风除尘器只能作为预除尘设备，使从气化炉出来的高温粗煤气含尘浓度降低到 0.5以下，再予以二次除尘3。1.1.2 电除尘器静电过滤器应用在高温高压下除尘，始于60年代早期，目前美国研究在温度达900、压力达1.0MPa情况下的静电除尘器，除尘效率从9099，捕获尘粒平均粒径为5m，大约20尘粒低于2m以下。但目前应用在高温高压下除尘，尚存在电晕稳定性、电极寿命短、对烟气成分敏感、长时间运行时材料稳定性、材料的热胀性等问题，短时间内，仍不能工业示范。1.1.3 声波团聚除尘器声波团聚可置于旋风除尘器前，即用一个空气发声器产生800900Hz的高频声波，振幅可达157dB，尘粒在通过声场时，从0.110m的粒子均可团聚，增加了旋风除尘器的除尘能力，美国能源部资助过此类项目的开展，但未做出改进旋风除尘器特性实验4。1.1.4 高性能阻挡式过滤器高性能阻挡式过滤器，又分为陶瓷过滤器、颗粒床过滤器、金属网过滤器。颗粒床过滤器，除尘效率达99以上，压降48kPa，能除去10m以上尘粒，但在高温下运行时，床层容易堵塞，该技术存在着磨损和压降较大等问题。金属网过滤器由特殊的金属纤维组成，但因纤维物所承受温度较低，不太适合高温气体除尘。在高温高压煤(烟)气中去除尘粒的有效方法是陶瓷过滤器。研究表明，陶瓷过滤器除尘效率极佳，可达到99.9以上，净化后煤气中的尘粒浓度小于5mg/m3，最大尘粒直径小于5m，并且，该技术已经成熟，为目前最常用的高温气净化技术5。在各类除尘器中，旋风除尘器已能清除10-100m的粉末，出现了斜底板、扭底板等；袋式除尘器的发展不在限于解决过滤器的堵塞问题而是使用寿命长、维护费用少的适用技术和机械，滤布开发的重点是在高温下耐酸碱、强度好的材料，如目前正在使用的玻璃纤维毛毡、聚四氟乙烯纤维、不锈钢纤维等材料是为了提高对微粒的控制和捕集高比电阻的粉尘。日本开发了超高压、宽间距除尘器，双区电除尘器等；美国则已经使用蒸汽除尘器、三电极板电除尘器、带屏蔽网电除尘器等。除此之外，一些新的除尘技术正处在研究和试验阶段，如声波辅助青灰、微粒凝聚技术、高压蒸汽喷射、带电湿式除尘和复合式除尘等。目前我国已有科研人员开始研究电除尘的非稳态理论和技术。虽然迄今为止尚未有人研究出粉尘荷电与工作电压、粉尘比电阻特性，以及粉尘厚度之间的定量关系，但有理由相信在不久的将来，一旦在除尘理论上的研究有所突破，必将给电除尘器行业的发展带来质的飞跃。这些新技术将为传统的除尘器领域注入新的活力6。但是就现有的除尘器而言，除尘效率高的一般体积比较大，体积比较小的则过滤效率又通常不能满足要求，或者体积小、效率高但是有着结构复杂、一次性投资大等不足，所以很难推广普及。1.2 研究的背景及意义1.2.1 研究背景随着经济的不断发展，对高速加工设备的需求越来越多，随之而来与其配套的设备市场也随之加大。数控机床除尘设备是数控五轴联动高速加工中心，加工精度非常高，主要用于飞机、汽车、模具、精密机械制造行业的高精度复杂零件加工。石墨是一种非常重要的原材料，易于加工，且加工出的零件有非常好的自润滑性。当数控机床除尘设备在对石墨进行加工的时候会产生粉尘，如果不及时清除会严重影响加工精度，也会对设备造成危害。此外，当粉尘扩散到大气中超过一定浓度时，就会毒害环境，危害人体健康。因此有必要对从污染源产生的粉尘进行及时有效的控制与回收。本设计就是针对回收数控机床除尘设备加工石墨时产生的粉尘而设计除尘设备。1.2.2 研究的目的意义数控机床除尘设备能对作业中产生的石墨粉尘进行有效的回收，从而防止了粉尘的外泄，保障了环境的清洁与人体的健康。由于粉尘的及时清理，也起到了对加工设备本身的保护作用。随着加工中心的日趋成熟与需求的火热，对其配套设备的需求也随之被带动起来，因此除尘设备有良好的前景。此外，所设计除尘设备要具有除尘效率高、占地面积比较小、结构新颖、操作简便和一次性投资小等优点。为提高其利用价值，设备还具有拓展作业的能力，例如谷物研磨时扬尘的收集，粉状物的装袋作业等。适应市场的需求，将可能成为除尘设备的主流发展方向。第2章 数控机床除尘设备的方案设计2.1 除尘器的设计准则除尘器种类繁多，型式多样，各具不同的优缺点。正确设计除尘器并进行科学的维护，是保证除尘器正常运行并保证应有除尘效率的关键。 设计除尘器必须全面考虑有关因素，如除尘效率、压力损失、一次投资、维修管理、运行安全性等，其中最主要的是除尘效率。选择的除尘效率必须保证使设备安装上除尘器后的排尘量和排放浓度达到当地环保部门的规定标准。因此，设计除尘器需要考虑如下因素：1. 设计的除尘器需要达到的最低除尘效率或排放浓度必须满足排放标准规定的排放浓度。对于运行状况不稳定的系统，要注意烟气处理量的变化对除尘效率和压力损失的影响。比如，旋风除尘器除尘效率和压力损失，随着烟气量的增加而增加，但是大多数除尘器的除尘效率会随着烟气量的增加而降低。2. 粉尘的物理性质对除尘器性能具有较大影响，这些物理性质包括入口的含尘浓度、粉尘的粒径分布、密度、比电阻、亲水性、温度、压力、粘性、毒性等。含尘气体浓度较高时，在静电除尘器和袋式除尘器前应该设置预净化设备，以去除粗大尘粒。比如，降低除尘器的入口含尘浓度，可以提高袋式除尘器的过滤速度，可以防止静电除尘器产生闭晕塞。对湿式除尘器则可以减少污泥处理量，减少投资及减少运转和维修工作量。一般来讲，为减少喉管磨损和防止喷嘴堵塞，对于文丘里、喷淋塔等湿式除尘器，入口含尘浓度在10 g/m为宜，袋式除尘器的入口含尘浓度在0.2-10 g/m为宜，静电除尘器入口含尘浓度在30g/m为宜。不同的除尘器对不同的粒径粉尘的除尘效率是完全不同的，设计除尘器时还必须首先了解欲捕集粉尘的粒径分布，在根据除尘器的除尘分级效率，设计适当的除尘器。除尘器的分级效率见表2-1。3. 设计除尘器时还必须同时考虑捕集粉尘的处理问题。有些工厂工艺本身设有泥浆废水处理系统，或者采用水利输送方式，在这种情况下可以考虑采用湿式除尘，把除尘系统的泥浆和废水问题纳入工艺系统。4. 设计除尘器时还要考虑除尘器的安装位置、占用空间大小；除尘器极其配件的一次投资、设备的运行和维修费用等。表2-1 除尘器的分级效率表 除尘器名称全效率（%）不同粒径时（m）的分级效率055101020204444带挡板的沉降室58.67.522438090普通旋风除尘器65.31233578290长锥体旋风除尘器84.240799299.5 100电除尘器97.09094.59799.5100文丘里除尘器99.59999.5100100100过滤式除尘器99.599.91001001001002.2 除尘技术分类除尘方法是根据除尘设备所应用力的性质不同而划分，而根据不同的力所设计出不同的除尘方法，就形成了不同的除尘技术。各类除尘技术的原理主要是利用作用于尘粒上的一种或同时几种作用力。除尘技术的正确选择对除尘效果至关重要 6 。2.2.1 机械除尘技术 机械除尘技术是指依靠重力、惯性力和离心力进行除尘的技术。任何粉尘颗粒都有一定的重力，在运动中会有惯性力，旋转运动时方向的改变会有离心力。机械除尘的特征有以下几个方面：1. 机械除尘利用的力比较单一；2. 机械除尘装置构造简单；3. 机械除尘分离细小粉尘的能力比较弱，它对粒径较大的粉尘有较高的除尘效果，对密度小的粉尘颗粒也不易有效分离；4. 机械除尘作用力单一，但是设计计算复杂，而且设计计算数据往往与实际不吻合，这是因为机械除尘容易受到多种因素影响造成的，特别是外来气流对除尘效果影响特别大。2.2.2 过滤除尘技术过滤除尘技术是利用多孔过滤介质分离捕集气体中的固体，这样的净化装置称为过滤除尘器。如图2-1所示，惯性碰装、拦截、扩散、重力、静电力和筛选等粉尘粒子的沉降机理是分析过滤除尘器滤尘机理的理论基础7。一般来讲，粉尘粒子在捕集体上的沉降并非只有一种沉降机理在起作用，而是多种沉降机理联合作用的结果。各种捕集机理作用的粒径范围见表2-2。图2-1 过滤机理图表2-2 各种捕集机理作用的粒径范围表 序号机理粒度范围风速增高对机理效率的影响1拦截1m降低2惯性碰撞1m增高3扩散m降低4静电m降低5筛选过滤层微孔尺寸降低 一般来说，各种除尘机理并不是同时有效，而是一种或几种联合起作用，而且，随着滤料的空隙、气流流速、粉尘粒径以及其他原因的变化，各种机理对不同滤料的过滤性能影响也不同。实际上，新滤料在开始滤尘时，除尘效率很低。使用一段时间后，粗尘会在表面上形成一层粉尘初层8。由于粉尘初层以及而后在其上逐渐堆积的粉尘层的滤尘作用，使滤料的滤尘效率不断提高。一般的过滤除尘器除尘效率都在99% 以上。2.2.3 静电除尘技术静电吸引现象是现代静电除尘技术的理论基础。电除尘器是利用静电作用的原理来捕集粉尘的设备7，它有以下特点： 1. 除尘效率高。电除尘器可以用通过加长电场长度的办法来提高捕集效率。普遍使用的3个电场的电除尘器，当烟气中的粉尘处于一般状态时，其捕集效率可达99%以上，如果使用四电场、五电场电除尘器的除尘效率还会提高8。2. 设备阻力小，总的能耗低电除尘器的能耗主要由设备的阻力损失，供电装置、电加热保温和振打电动机等能耗组成。其他烟气除尘器的阻力损失为主要能耗，在总能耗中占较大份额。电除尘器的阻力一般仅为200-300帕，约为袋式除尘器的1/5。由于总的能耗比较低，有很少更换易损件，所以运行费用要比袋式除尘器低很多9。3. 适用范围 电除尘器可以捕集粒径小于0.1m的粒子、300-400摄氏度的高温烟气。当烟气的各项参数发生一定范围波动时，电除尘器仍能保持良好的捕集性能。4. 可以处理大风量烟气 电除尘器由于结构上易于模块化，因此可以实现装置大型化。目前单台电除尘器的烟气处理量已经可以达到200 m/h。这样大的烟气量用湿式除尘器或旋风除尘器来处理都是不经济的。5. 一次投资较大电除尘器和其他除尘设备相比，结构复杂，耗用钢材较多，每个电场需配用一套高压电源及控制装置，因此价格较贵10。2.2.4 湿式除尘技术 湿法除尘技术，也叫做洗涤式除尘技术，是一种利用水或者其他液体与含尘气体相互接触，伴随有热、质的传递，经过洗涤使尘粒与气体分离的技术。 湿法除尘与干式除尘相比，其优点是：设备投资少，结构比较简单；净化效率高，能够除掉0.1m以上的尘粒；设备本身一般没有可动部件，如果材料质量好，不宜发生故障。更突出的优点是，在除尘过程中还有降温、冷却、增加湿度和净化有害有毒气体等作用，非常适合于高温、高湿及非纤维性粉尘的处理，还可以净化易然、易爆及有害气体。湿法除尘技术的缺点是：要消耗一定数量的水，粉尘的回收难，受酸碱性气体腐蚀，粘性的粉尘易发生堵塞及挂灰现象，冬季需要考虑防冻问题，除尘过程会造成水的二次污染。因此湿式除尘适用于与水不发生化学反应、不发生黏结现象的各类粉尘及南方地区。2.3 总体方案的确定2.3.1 除尘技术的选择由于所需除尘设备是在室内工作，且要求除尘效率高，操作维护方便。过滤式除尘技术适合于要求除尘效率比较高、排气量变化大的场合，最适合处理有回收价值、粒径比较细的颗粒物11，与实际的需要情况相符合，所以选择过滤式除尘技术，其过滤原理如图2-2所示。 图2-2 过滤原理图数控机床除尘设备应用过滤式除尘技术，主要结构组成如图2-3所示。主要由通风机构、过滤筒、清灰机构、滑块托紧机构和回收筒等。通过进气管道和出气管道与数控机床加工中心连接，而加工中心的操作间就相当于一个密闭吸尘罩。密闭罩是将尘源密闭，使粉尘限制在局部的范围内，以便于净化处理。除尘设备由通风机构提供吸力将含尘气体通过进气管道吸入除尘设备，粉尘颗粒由过滤筒捕集积累，并由清灰机构剥落，通过回收筒收集，回收筒内装有集尘袋，方便于粉尘的后期处理12。 图2-3 除尘设备结构组成图 2.3.2 拟要解决的关键问题1. 过滤除尘设备对密封有严格的要求，进气通路密封不好，产生漏气会对工作效率产生非常严重的影响，所以对进气通路要严格密封，各连接部件之间都要采用密封圈密封。2. 由于对过滤效率要求比较高，所以单独的过滤芯难以达到要求，所以，要对过滤芯进行改进，以提高过滤效率。3. 电动机处于设备上部，要保证其工作稳定，就要对其固定，并在固定板下安装接触到地面支架进行支撑。第章 数控机床除尘设备各主要结构的计算已知参数：重量 265kg；最大空气流量 3200m/h；最大空气压力4000Pa；清灰速度0.1m/s；外形尺寸：长0.8m、宽 0.8m、高 2.5m。3.1 除尘管道的设计计算除尘管道包括进气管道和出气管道，它是除尘系统不可缺少的一部分，含尘气体由进气管道进入除尘设备，净化后的气体又通过出气管道排出。因此气体管道的设计对除尘系统的能量消耗、工作能力和除尘效率有重大影响。3.1.1 管道直径计算由文献13查得圆形管道内径计算公式为式中 圆形管道内径，mm 气体流量；m/h，为已知参数，=3200m3/h 管道内的气体流速，m/s，由文献13查得为13m/s。则 3.1.2 管道材料的选择 根据工作条件的要求，查文献13可以选用管厚为0.5cm的聚乙烯软管。3.1.3 管道倾角的确定 含尘流过的管道的倾角由粉尘的物理性质和气体中的含尘浓度决定。从物理性质而言，应使管道的倾角大于粉尘的静止堆积角，以防止粉尘淤积阻塞管道。粉尘静止堆积角的大小与粉尘的性质，尘粒直径、形状和温度等因素有关，管道倾角一般不小于45，最好不小于6016。 从气体的含尘浓度而言，若含尘浓度小于0.3g/ m，而且粉尘的干燥的，粒径大的，不黏附管道时，则管道的形状可以从流体压力损失最小和设备投资最少的条件进行选择。若含尘浓度为0.315g/ m，则含尘气体在管道内的最大速度不应超过18m/s，以阻止管道的磨损；最低速度为8m/s，以防止静止沉积而阻塞管道。周期性输送含尘气体的管道，不应有平直部分，只能倾斜的设置17。管道分支管和倾斜主干管连接时，应从上面或侧面接入，三通管道的夹角一般不宜小于30，最大不超过45。依据以上叙述，为了防止粉尘阻塞管道，根据经验最终确定管道倾角为60。3.2 通风机的选择3.2.1 通风机的作用及分类通风机是通风除尘系统的一个重要设备，它是作用是输送空气，为系统提供所需要的风量，并克服气体在系统流动时所产生的阻力损失。因为通风机作用、原理、压力、制作材料及应用范围的不同，通风机有许多分类方法。1. 按照通风机在系统中所起到的作用分，起到吸风作用的称为引风机，起到吹风作用的称为鼓风机。2. 按照通风机的工作原理分，有离心通风机和轴流通风机两种。一般情况下，离心式通风机适合于所需风量比较小，系统阻力比较大的场合；轴流式通风机适合于所需风量比较大，系统阻力比较小的场合。通风除尘系统阻力比较大，故主要使用离心式通风机。3. 按照通风机压力的大小分为，低压通风机（H1000 P）、中压通风机（1000 PH3000 P）3种18。低压通风机一般用于送、排或空调系统；中压通风机一般用于除尘系统或管道比较长，阻力比较大的通风系统；高压通风机一般用于加热炉的鼓风，物料的输送系统或阻力比较大的除尘系统。4. 按照通风机制作的材料分，有钢制通风机、玻璃通风机、塑料通风机、不锈钢通风机等。5. 按照通风机所输送的气体性质分，有排尘通风机、排毒通风机、锅炉通风机、排风扇和一般通风机等。3.2.2 通风机的确定通风机是除尘系统的重要组成部分，通风机是否正常运行，关系到运行管理和费用等一系列问题。因此，选择合适的通风机是保证除尘系统正常运行的关键。主要由以下三点进行选择：1. 在选择通风机前应该了解国内外通风机的生产现状和产品质量情况。如通风机的品种、规格和各种产品的特殊用途等，并结合不同产品的质量和后续服务情况综合考虑。2. 根据所需风量、风压及选定的通风机类型确定通风机的型号。3. 在选择通风机的型号时，考虑到管道可能漏风、系统的压力损失、计算不完善等因素，故应按照下面的公式确定通风机的风量和风压。风量 Q=KQ式中 Q选择型号时所需的风量，m3/hQ 系统计算的风量，m3/h ，3200m3/hK风量附加安全系数，除尘系统在1.1-1.15之间选取，此处取1.15则 Q= 1.153200=3680 m3/h风压 =K式中 选择型号时所需的风压，PaK风压附加安全系数，除尘系统在1.15-1.2之间选取.，此处取1.15系统计算的风压，Pa，4000Pa则 =K=1.154000=4600 Pa查得，山东风机厂M9-16 5.6A型高压离心风机满足要求，主要参数如下：转速 =2900 r/min，全压4900Pa，流量=35004910 m3/h，配用Y160M1-2电动机。3.3 过滤面积与滤筒尺寸的确定3.3.1 过滤面积的确定查文献13过滤面积计算公式：=式中 过滤面积 ，m气体流量，m/min 过滤风速，由清灰方式决定，查文献13得，在0.6-0.8m/min之间选取，取=0.8m/min。则 =1.28m23.3.2 滤筒尺寸的确定由确定滤筒尺寸，式中 过滤芯直径，m 过滤芯长度，m则 1.28=，=8，根据现有过滤芯产品的尺寸，取=0.55m ， = 0.76m。3.4 除尘设备各主要组成部分设计3.4.1 过滤筒的设计 1. 过滤筒的组成如图3-1所示，过滤筒主要由密封胶垫、护网、折叠滤料底板等组成。2. 过滤筒的作用过滤筒是除尘设备的心脏，它的作用是分离捕集含尘气体中的粉尘颗粒，实现过滤的目的。3. 过滤筒的工作原理过滤筒的工作原理是通过惯性碰撞、拦截、静电吸引、扩散等作用捕集粉尘颗粒6。通过外层实现第一次过滤，内层滤料表面有覆膜， 过滤精度更高，能捕集通过外层的细微粉尘粒子，从而过滤效率很高。此外，外层滤料外表面所覆盖的粉尘粒子会形成集尘层，也可以捕集到细微粉尘，对提高过滤效率很有帮助。 图3-1 过滤筒结构图3.4.2 滑块托紧机构的设计1. 滑块托紧机构的组成如图3-2所示，滑块托紧机构主要由托盘、螺纹管、挡环、螺纹杆、导向轴等组成。2. 滑块托紧机构的作用滑块托紧机构的作用是向上托紧过滤芯，使其不随清灰机构的转动而转动，保证清灰工作的顺利进行。3. 滑块托紧机构的工作原理滑块托紧机构的工作原理类似于将螺母轴向的运动限制，使其周向旋转而带动螺栓来回移动。滑块托紧机构就是用挡环通过螺纹管上的轴肩来限制螺纹管的轴向运动，而周向可以转动。通过摇杆摇动，使螺纹杆带动滑块运动，托盘向上运动托紧过滤芯，实现托紧目的。 图3-2 滑块托紧机构结构图3.4.3 清灰机构的设计1. 清灰机构的组成如图3-3所示，清灰机构主要由电动机、减速器、传动齿轮、齿圈、导向盘、基本框架、拨片、刮板和轴承等部分组成。2. 清灰机构的作用清灰机构的作用是将堆积在过滤筒外层过多的粉尘拨落，这样就不会阻碍气流的流动而妨碍除尘器的正常工作。3. 清灰机构的工作原理清灰机构的工作原理是由电动机提供动力，通过减速器将动力传递给齿圈，齿圈转动，从而带动拨片在过滤筒外层上运动，将过多的沉积物拨落，实现清灰的目的。导向盘通过导向轮的限制，在固定范围内运动，从而对清灰机构起导向作用。图3-3 清灰机构结构图3.4.4 回收筒的设计1. 回收筒的组成如图3-4所示，回收筒主要由筒身、挂柱、拉手、支架和轮子组成，高65cm，直径60cm，结构简单。一般，回收筒只作为固定的收集装置，是没有轮子的，本设计为了使其方便移动，给它焊接上4个轮子。回收筒的主要材料是费旧的汽油筒，把它加工成回收筒，做到了费旧资源的再利用，节约了资金。2. 回收筒的作用回收筒的作用是将过滤的粉尘颗粒收集，方便处理，避免粉尘的二次飞扬。3. 回收筒的工作原理回收筒的工作原理是通过托紧机构将回收筒与过滤筒密封。内部设有收集袋，方便于回收到粉尘的处理。 图3-4 回收筒结构图第章 清灰机构减速器及传动齿轮的设计4.1 蜗杆传动的特点及失效形式蜗杆传动可用于两交叉轴（一般为垂直交叉）间的传递转距，蜗杆就相当于螺纹传动中的螺杆，而蜗轮则相当于做回转运动的半个螺母。蜗杆可以实现较大的传动比，一般达到10-80，最大可达到1000。除传动比大以外，蜗杆还具有传动平稳，噪音低的优点。但是其传动效率低，容易胶合与磨损，所以常用铜合金材料，但造价较贵。主要失效场合与失效形式如下：1. 由于有比较大的相对滑动速度，在重载、润滑不充分时可能破坏油膜而产生摩擦与胶合。2. 在闭式蜗轮蜗杆传动中也经常出现点蚀、塑性变形等软齿面经常出现的齿面失效或弯曲断齿形式。3. 开式蜗轮蜗杆传动中更容易磨损，使齿厚变薄而可能发生弯曲断齿。4.2 蜗杆蜗轮的设计计算4.2.1 确定主参数采用阿基米德圆柱蜗杆传动，蜗杆材料采用45钢，齿面淬火，硬度为45HRC-50HRC，蜗轮采用ZcuSn10P金属型铸造。清灰机构转速为式中 清灰机构转速 r/min 清灰速度，cm/s，已知清灰速度v=0.1m/s=10cm/s 滤筒周长，cm，cm则 r/min清灰机构转速较低，电动机要支撑在空中工作，考虑到电动机的转速、体积和重量等问题，选择Y90S-6三相异步电动机，。式中 总传动比 电动机输出轴转速 r/min，=910 r/min 清灰机构的转速 r/min，= r/min蜗轮蜗杆减速器的传动比齿轮与齿圈的传动比蜗轮蜗杆减速器的传动比一般在1080之间选取，齿圈直径大、齿数多；齿轮直径小、齿数少，所以它们之间的传动比也比较大。综上所述，取=13，=20。当=13时，取，所以。4.2.2 蜗轮蜗杆的设计计算1. 计算蜗轮轴上的转距电动机的转速r/min式中 电动机经过减速器传递后的功率，kW 2. 确定载荷系数查文献14得， 3. 确定许用接触应力及材料弹性系数由文献14得， =220MPa 式中，由文献14查得， 对钢-锡青铜，由文献14查得，4. 确定、由文献14式6-10 计算查文献14得5. 验算蜗轮圆周速度6. 校核蜗轮弯曲强度蜗轮齿螺旋角 按照文献14查得齿形系数，查文献14得，=73由文献14式6-11可计算=73，满足要求。7 蜗杆尺寸计算 8. 蜗轮尺寸计算 其中由结构设计确定 =44mm.9 精度选择GB10089-884.3 传动齿轮的设计计算4.3.1 初选齿轮类型、精度等级、材料及齿数1. 按照图4-1所示传动方案，选取圆柱齿轮传动；2. 传动系统速度不高，选取7级精度（GB10095-88）；3. 材料选择：由文献15，选择相同齿轮传动的齿轮材料为灰铸铁，硬度为300HBS，齿圈材料为45钢，硬度为240HBS，二者材料硬度差为60HBS；4. 根据经验初步选择齿轮齿数=20。 图4-1传动方案简图4.3.2 按齿面接触疲劳强度设计由文献15计算公式（10-9a）进行计算，即1. 确定公式内的各计算数值（1）试选载荷系数k=1 （2）计算齿轮传递的转距T=9550=式中 齿轮传动的转距 减速器输出的转速则 T（3）由文献15选取齿形系数（4）由文献15查得材料的弹性影响系数（5）由文献15按齿面硬度查，相同传动齿轮的接触疲劳强度极限（6）由文献15式10-13计算应力循环次数（7）由文献15查得接触疲劳寿命系数（8）计算接触疲劳使用应力，取失效率为1%，安全系数s=1，由文献15式10-12得=（9）u为齿数比，对于两相同齿轮u=12 计算齿轮的各主要参数（1）计算齿轮分度圆直径取 =80mm（2）计算圆周速度v（3）计算齿宽（4）计算齿宽与齿高之比模数 齿高 （5）计算载荷系数根据v=0.295m/s，7级精度，由文献15查得动载系数k=1.1，直齿轮假设100Nmm， 由文献15查得由文献15查得使用系数由文献15查得在7级精度下， 由，查文献15得故，载荷系数（6）载荷系数校正分度圆直径（7）计算模数m4.3.3 按齿根弯曲强度设计齿轮 由文献15式10-5得， （1）确定公式内的各计算数值 由文献15查得齿轮的弯曲疲劳强度极限 由文献15查得弯曲疲劳寿命系数 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数s=1， 由文献15式10-12得= 计算载荷系数k 由文献15得齿形系数 查取应力校正系数 计算齿轮的。 （2）设计计算 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，但是为了满足传动的尺寸要求，达到啮合，取，并就近圆整为标准值，为了满足传动的尺寸要求，扩大齿轮尺寸，取。（3）计算几何尺寸分度圆直径 两相同齿轮中心距就等于齿宽 验算 ，满足设计要求。（4）轴的最小直径计算 由文献15式15-2可得mm，