焊接工位通风除烟系统改进设计

焊接工位通风除烟系统改进设计摘要

焊接是一种先进的制造技术，是近代先进制造方法之一，在国民经济建设中占有举足轻重的地位，焊接技术已广泛地应用于工业生产的各个部门，在推动工业的发展和产品的技术进步以及促进国民经济的发展都发挥着重要作用。电焊过程中会产生大量的烟尘及有害气体，如果防护不良，吸入过多的烟尘和有害气体会对人体造成危害，而通风技术是消除焊接粉尘和有毒气体、改善劳动条件的有力措施。本设计依据广西农业职业技术学院机电类实训中心电焊实训室焊接工位及其电路进行设计改进，主要针对原有抽风管道抽风量不足，抽风管道不易固定等问题进行设计改进，其设计原理为电动机通电后带动风机高速运转形成高压流，从而使废气及烟尘经过管道输送到废气处理排放系统进行处理排放。设计中加大了抽风速度参数，能充分满足十个工位同时作业的抽风除烟，有效对管道进行了改进，更加方便同学们进行操作，改进后的管道易于安装固定，使得系统性能更加安全可靠。本次设计还对控制电路进行了改进，采用异地控制Y-△降压起动电路，该电路具有操作方便，安全可靠的优点，同时降低了起动电流，延长了电动机的寿命。改进后的通风系统具有操作方便及安全、环保的功能，保障了人身安全。关键词：焊接有害气体设计改进通风技术人身安全焊接工位通风除烟系统改进设计1前言焊接是一种先进的制造技术，是近代先进制造方法之一，在国民经济建设中占有举足轻重的地位。它已从单一的加工工艺发展成为现代科技多学科互相交融的新学科，成为一种综合的工程技术，它涉及到材料、结构设计、焊接预处理、焊接工艺装备、焊接材料、下料、成形、焊接生产过程控制及机械化自动化、焊接质量控制、焊后热处理等诸多技术领域。焊接技术已广泛地应用于工业生产的各个部门，在推动工业的发展和产品的技术进步以及促进国民经济的发展都发挥着重要作用。电焊作业的职业危害因素很多，一般可分为物理因素和化学因素两大类。前者有高温电弧光产生的紫外线、红外线等。后者为电焊气溶胶的各种成分，固态有各种金属铁、锰、铝、铬、铅、镍，放射性元素等，气体部分有氧化锰、氟化氢、氮氧化物等气体。高温、震动、噪声则不是很明显。电焊过程中，会产生大量的有害气体以及烟尘，这些污染物常常弥漫整个车间并积聚悬浮在车间上部空间，导致工作条件和卫生条件很差，对工人的健康和生产效率带来极大的影响。人体短期吸入高浓度粉尘或长期吸入一般质量浓度（10mg/m3以上）的焊接粉尘，可引起焊接尘肺；吸入可溶性化合物，可引起肺炎和血液系统疾病。如果没有适当的措施它们将直接被操作工人吸进肺部严重危害其健康，因此很需要在焊接工作区域配备高效的烟尘净化装置为工作环境提供清洁的空气。靠整个车间的通风并不能阻止有害物质进入焊接者的呼吸范围，只有当有害气体在产生的源头被吸走，才能起到真正有效的保护作用。在焊接工位直接进行烟尘吸收，是烟尘净化最有效的方法，不仅起到环境保护的作用，而且对操作者起到了保护健康的作用。而通风除烟系统可以有效解决上述问题！焊接工位通风除烟系统改进设计系统设计的目的及意义1.1系统设计的目的及意义（1）有效排除有害气体及烟尘，降低其对人体的危害，保障人身安全。（2）控制电路启动安全可靠，操作方便。1.2系统设计的依据本设计依据广西农业职业技术学院机电类实训中心电焊实训室焊接工位及其电路进行设计改进。1.3系统设计概况本设计分为两大模块：一是通风除烟系统的设计（包括管道的选材、零件图、装配图，考虑工艺性）。二是通风除烟系统控制电路的设计（包括电动机的选择、接法及控制电路图的设计等）。焊接工位通风除烟系统改进设计1.4设计原理焊接工位通风除烟系统由动力系统、管道系统、废气处理排放系统及控制电路四大部分组成。电动机通电后带动风机高速运转形成高压流，从而使废气及烟尘经管道输送到废气处理排放系统进行处理排放。其工作简图见图1。图1通风系统原理图焊接工位通风除烟系统改进设计统1.4.1动力系本系统由电动机和离心式风机组成，由电机提供动力带动风机运转，将废气通过管道送入废气处理系统进行处理。1.4.2管道系统本系统由主管道及10段分支管道组成。其作用是将焊接工位有害气体及烟尘通过管道排除。1.4.3废气处理排放系统本系统将含有有害气体的烟尘经水处后集排放，降低环境污染。控制电路本电路为本电路为两地控制Y-△降压起动电路，对电动机起动、停止起控制作用。主要工作过程：电机工作→风机高速运转→管道吸气→处理排放焊接工位通风除烟系统改进设计2、通风除烟系统的设计

2.1风机的选择与安装2.1.1抽风量的计算风量的选择是根据房间排风要求大小来进行的，抽风量的大小与风速、抽风口截面积有关，而抽风量又是影响风机选择的一个重要因素。根据经验我们选择抽风口风速为。本次以抽风口的截面积为标准计算抽风量，得到结果如下：风口截面积依实验室现有面积可设计为n=10焊接工位，其抽风量V总：单个工位抽风量风在管道中会损耗掉一些能量，通常的损耗率为30%～50%之间。则总抽风量可达到：

预留100%的余量作为今后的扩容预备，则抽风量V可达到：焊接工位通风除烟系统改进设计2.1.2风机的选择要满足抽风量V=9720m3/h，我们选择JSCF系列离心风机，JSCF系列离心风机是一种新型节能离心风机，它由前倾多翼式离心叶轮、镀锌板机壳、低噪音风机专用电机组成。可按用户需要制成多种驱动形式，A型为直联传动，结构紧凑；C、E型皮带传动，转速可调，可实现不同的风量风压；同时也可根据输送气体介质的不同来调整驱动形式及风机部件材质。具有耐腐蚀、噪声低、风量大、耗能少等特点。其产品图形如图2所示。风机性能参数见表1。焊接工位通风除烟系统改进设计表1风机性能参数机号转速

(r/min)风量

(m3/h)全压

(Pa)静压

(Pa)功率

(kW)重量

(kg)50096010840~13430872~800744~6057.5197根据实验室的风机安装诉实际情况，我们选择JCSF-500A-右180°风机。2.1.3风机的安装与使用首先拆箱检查风机各部在运输中有否变形或损坏，若有此情形，应待检修校正后方可正式安装使用。①打开接线盒，接通电源试运转(空载)，叶轮旋转方向与铭牌箭头相同，风机外壳需接地，并观察其有否碰壳，若有此情形，应立即予以调整。风机接线法兰应接帆布或其他软性接管，以利于风机与管道的隔振，风机不应承受外接风管的重量，屋顶式风机与基础连接处及分体式风帽装连接处应加减振垫，并加注密封胶以避免漏风。③风机是一个振动源，对其固定性要严格的要求防止管道因震动而松动，风机安装就位，所有紧固件必须重新紧固一次。④待清除风机进出口管道及附近一切障碍物后放可正式投入使用。焊接工位通风除烟系统改进设计2..2焊接工位的设计与布置

2.2.1焊接工位的设计经过对农职院电焊实训室进行了实地考察，我们得到了如下资料：电焊实训室共分为两个房间，每个房间长11m，宽。综合设计要求，我们将每个房间均匀分为五个工位，在近门口一侧留出1m的空间做过道（即每个工位的平均面积为＝5），工位与工位之间采用隔板分开，为方便组装及拆卸，隔板底部及靠墙一端均采用螺栓连接固定，靠走道一侧隔板顶部采用角钢一一连接，从而达到稳定的效果。工位布置如图3。图3工位布置1、角钢2、墙壁3、隔板4、通道分线焊接工位通风除烟系统改进设计2.2.2隔板的设计为了使操作者有一个相对独立安全的操作空间，同时为了防止焊接过程中其他工位间产生的弧光、紫外线等有害光线对操作者产生危害，因此对每个工位用隔板进行隔离处理。考虑到加工方便及降低成本，因此选用50×30×2的长方形型钢和厚度为1㎜的冷轧板制作。如图4所示。图4隔板焊接工位通风除烟系统改进设计2.2.3通风管道的设计在管道的材料选择采用厚度为1mm的镀锌板，抽风管道：Φ150mm主管道：Φ400mm，每一抽风管道口直径为Φ150mm，抽风口离地高为L=600mm，抽风罩的大小为400×300mm见附件1。2.2.4通风管道的安装与密封管道的安装是采用钢板支架对其进行固定，沿着设计好的路线安置在墙壁上。管道的连接是咬口成型，为了稳固抽风口，在抽风口处特制了一个支架进行固定。2.2.5固定与震动道的固定有主管道的固定与抽风口管道固定，主管道用型刚做成如副图设置的三角架固定，抽风口也是采用型刚对抽风口起到固定的作用。管道的震动，按其本身的原因讲，主要是由于管道的刚性引起的，镀锌板管道在下料、咬口过程中，从管道表面看上去，表面不平，或是凹进一片，或是突出一块。在系统运行时，尤其是在风机开启时，会产生咕隆咕隆的声音，这种声音系统中的消声器都不好消除，其主要原因就是镀锌板的刚度不好和下料加工尺寸不精确。为了减少管道在抽风时产生的震动，可以增加通风口的尺寸，多加几处地方固定管道以及在风机与管道衔接处用帆布连接防止风机启动时产生的噪音过大影响管道的震动。2.2.6阀门阀门用于控制风量，阀门开关设置在管道抽风口处，有利于操作。焊接工位通风除烟系统改进设计3控制电路的设计

3.1电机的选择根据风机型号及其所需功率，我们选择三相鼠笼式电动机，采用Y-△减压起动。3.2电路的设计图5Y-△形减压起动控制电路Y-△减压起动控制电路如图5所示图5Y-△形减压起动控制电路焊接工位通风除烟系统改进设计电路图中KM1为电源接触器，为Y形KM2连接接触器，KM3为三角形连接接触器，KT为启动时间继电器。在控制中，KT通电一段时间后，自动断开线圈，退出运行，这样可延长继电器的寿命并节约电能。停止时只要按下停止按钮SB1-2或SB2-2，电动机停转。焊接工位通风除烟系统改进设计电动机采用Y-△减压起动时，定子绕组星形连接状态下起动电压为三角形连接起动电压的1/。起动转矩与起动电压成正比，因而起动转矩为三角形连接起动转矩的1/3，起动电流也为三角形连接直接起动的1/3.与其他降压起动相比Y-△起动投资少、线路简单，但起动转矩小。焊接工位通风除烟系统改进设计4小结

本设计是在指导老师廖其兴老师的指导和本组成员的通力合作下完成的，从设计初始至定稿止历时半载，其中遇到不少困难，经过廖老师的悉心指导及本组成员的努力，我们圆满的完成了设计任务。在设计中，我们查阅了《机械设计基础》、《机械制图与CAD》、《金属焊接与切割作业》、《电工电子技术》、《电机与电气控制》等相关专业书籍，并做到了学以至用。本次设计我们本着科学严谨、精益求精的态度，多次对实训室及其设备进行考察测量，在不影响原有功能的基础上进行改进，最终绘图成册。通过本次毕业设计，加深了我们对专业知识的理解，培养了我们科学严谨的工作态度，同时还提高了我们独立思考的能力和加强了团队合作精神，为我们面向社会奠定了基础。焊接工位通风除烟系统改进设计参考文献〔1〕机械制图与CAD（非机类）/周晓艳，罗建主编.—广州：华