數(shù)控機床除塵設(shè)備設(shè)計【清灰裝置】【說明書+CAD】
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本科畢業(yè)設(shè)計開題報告
題 目: 數(shù)控機床除塵設(shè)備設(shè)計
院 (系): 機械工程學(xué)院
班 級: 機電07-4班
姓 名: 劉赫達
學(xué) 號: 0703020108
指導(dǎo)教師: 王學(xué)惠
教師職稱: 講師
黑龍江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計開題報告
題 目
數(shù)控機床除塵設(shè)備設(shè)計
來源
工程實際
1、研究目的和意義
當(dāng)數(shù)控機床設(shè)備在對石墨進行加工的時候會產(chǎn)生粉塵,影響加工的正常進行,也會對設(shè)備的電氣設(shè)備造成危害.此外,當(dāng)粉塵擴散的大氣中超過一定濃度時,就會毒害環(huán)境,危害人體健康,因此要對從污染源產(chǎn)生的粉塵進行有效的控制與防治.本項目就是針對HSM600u設(shè)備加工石墨時設(shè)計的除塵設(shè)備.
2、國內(nèi)外發(fā)展情況(文獻綜述)
資源與環(huán)境是人類賴以生存、繁衍和發(fā)展的基本條件,地球是人類共同的家園。人們對清潔環(huán)境的要求,對環(huán)境保護的日趨重視,已使除塵技術(shù)成為最近幾十年來研究的熱點問題。而資源短缺、環(huán)境污染和生態(tài)惡化,已經(jīng)成為人類普遍關(guān)注的全球性問題。隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展,對環(huán)境污染的有效控制已經(jīng)越來越重要和緊迫了。保護人類生存環(huán)境,實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,是21世紀(jì)國際社會“環(huán)境與發(fā)展”和“和平與發(fā)展”兩個同等重要的主題內(nèi)容之一。近幾十年來,世界環(huán)境科學(xué)發(fā)展十分迅速,環(huán)境保護的國際合作和協(xié)同行動日益加強。環(huán)保技術(shù)正向深度化、尖端化方面邁進,產(chǎn)品也不斷向普及化、標(biāo)準(zhǔn)化、成套化、系列化方向發(fā)展。目前,新材料技術(shù)、新能源技術(shù)、生物工程技術(shù)正源源不斷地被引進環(huán)保產(chǎn)業(yè)。除塵技術(shù)作為環(huán)保產(chǎn)業(yè)核心之一,也越來越受到重視。除塵裝置正逐漸引入現(xiàn)代電子技術(shù),電除塵裝置的開發(fā)正在向脈沖電荷技術(shù)發(fā)展。
復(fù)合式除塵技術(shù)的研究取得了有效的進展。近些年來,國內(nèi)的學(xué)者對電—袋式除塵設(shè)備的研究開始活躍起來,但其都局限于對靜電袋式除塵器進行的研究,這種布置結(jié)構(gòu)是將布袋與電暈極同處于一個除塵空間,把布袋當(dāng)作電除塵器集塵板使用,配以電暈極,這種結(jié)構(gòu)致使布袋的濾速達4m/min以上,這對降低阻力,提高布袋壽命將產(chǎn)生不利的影響。而對電— 袋式除塵器的研究處于起步階段[1]。
國外對電—袋式除塵器的研究已有一定的歷史,最早的電— 袋式除塵器誕生于美國,美國精密工業(yè)公司就設(shè)計了把靜電應(yīng)用于織物過濾的裝置,并將典型裝置模型定為“阿皮特朗(Apitron)”,這種除塵器對1.6-40μm的粉塵有99.99%的除塵效率。組合后處理風(fēng)量可達85000~1700000m3/h。在同樣過濾風(fēng)速下,阻力為常規(guī)除塵器的1000Pa,降低約100Pa。如果保持同樣的阻力,過濾風(fēng)量可增加3倍。1994年,北達科特大學(xué)(UND)和美國能源環(huán)境研究中心(EERC)在美國能源部國家能源技術(shù)實驗室的支持下,在沒有任何實際數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,對高效復(fù)合型除塵器(AHPC)進行了第一、二階段的實驗研究,隨著研究成功,2000年4月中旬,EERC又對AHPC進行了第三階段的實驗研究。研究表明,它對所有在1~50μm的粉塵都有99.98%以上的效率,它比現(xiàn)存的技術(shù)花費低廉,而效率更高[2]。
在高溫煤(煙)氣處理中,目前能有效地去除塵粒的方法,有如下幾種:
1 高性能機械除塵器
高性能機械除塵器,如單級或多級旋風(fēng)除塵器,利用離心慣性力不同,以去除高溫氣流中塵粒。旋風(fēng)除塵器運行成本最低,但對粒度低于 5~10μm的粒子無效,這時施加到塵粒上的慣性力較低。若粒子載荷在低于0.01~0.02%時,切線速度必須達到 21~27m/s時,才能有效清除塵粒,而這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足凈化后的高溫煤(煙)氣含塵濃度的要求。故一般旋風(fēng)除塵器只能作為預(yù)除塵設(shè)備,使從氣化爐出來的高溫粗煤氣含塵濃度降低到 0.5%以下,再予以二次除塵。
2 電除塵器
靜電過濾器應(yīng)用在高溫高壓下除塵,始于60年代早期,目前美國研究在溫度達900℃、壓力達1.0MPa情況下的靜電除塵器,除塵效率從90~99%,捕獲塵粒平均粒徑為5μm,大約20%塵粒低于2μm以下。但目前應(yīng)用在高溫高壓下除塵,尚存在電暈穩(wěn)定性、電極壽命短、對煙氣成分敏感、長時間運行時材料穩(wěn)定性、材料的熱脹性等問題,短時間內(nèi),仍不能工業(yè)示范。
3 聲波團聚除塵器
聲波團聚可置于旋風(fēng)除塵器前,即用一個空氣發(fā)聲器產(chǎn)生800~900Hz的高頻聲波,振幅可達157dB,塵粒在通過聲場時,從0.1~10μm的粒子均可團聚,增加了旋風(fēng)除塵器的除塵能力,美國能源部資助過此類項目的開展,但未做出改進旋風(fēng)除塵器特性實驗。
4 高性能阻擋式過濾器
高性能阻擋式過濾器,又分為陶瓷過濾器、顆粒床過濾器、金屬網(wǎng)過濾器。顆粒床過濾器,除塵效率達99%以上,壓降4~8KPa,能除去10μm以上塵粒,但在高溫下運行時,床層容易堵塞,該技術(shù)存在著磨損和壓降較大等問題。金屬網(wǎng)過濾器由特殊的金屬纖維組成,但因纖維物所承受溫度較低,不太適合高溫氣體除塵。在高溫高壓煤(煙)氣中去除塵粒的有效方法是陶瓷過濾器。研究表明,陶瓷過濾器除塵效率極佳,可達到99.9%以上,凈化后煤氣中的塵粒濃度小于5mg/m3,最大塵粒直徑小于5μm,并且,該技術(shù)已經(jīng)成熟,為目前最常用的高溫氣凈化技術(shù)[3]。
在各類除塵器中,旋風(fēng)除塵器已能清除10-100μm的粉末,出現(xiàn)了斜底板、扭底板等;袋式除塵器的發(fā)展不在限于解決過濾器的堵塞問題而是使用壽命長、維護費用少的適用技術(shù)和機械,濾布開發(fā)的重點是在高溫下耐酸堿、強度好的材料,如目前正在使用的玻璃纖維毛氈、聚四氟乙烯纖維、不銹鋼纖維等材料是為了提高對微粒的控制和捕集高比電阻的粉塵。日本開發(fā)了超高壓、寬間距除塵器,雙區(qū)電除塵器等[4];美國則已經(jīng)使用蒸汽除塵器、三電極板電除塵器、帶屏蔽網(wǎng)電除塵器等。除此之外,一些新的除塵技術(shù)正處在研究和試驗階段,如聲波輔助青灰、微粒凝聚技術(shù)、高壓蒸汽噴射、帶電濕式除塵和復(fù)合式除塵等。目前我國已有科研人員開始研究電除塵的非穩(wěn)態(tài)理論和技術(shù)。雖然迄今為止尚未有人研究出粉塵荷電與工作電壓、粉塵比電阻特性,以及粉塵厚度之間的定量關(guān)系,但有理由相信在不久的將來,一旦在除塵理論上的研究有所突破,必將給電除塵器行業(yè)的發(fā)展帶來質(zhì)的飛躍。
這些新技術(shù)將為傳統(tǒng)的除塵器領(lǐng)域注入新的活力。
但是就現(xiàn)有的除塵器而言,除塵效率高的一般體積比較大,體積比較小的則過濾效率又通常不能滿足要求,或者體積小、效率高但是有著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、一次性投資大等不足,所以很難推廣普及。
4、設(shè)計方案(研究/設(shè)計方法、理論分析、計算、實驗方法和步驟等):
除塵技術(shù)的選擇:由于所需除塵設(shè)備是在室內(nèi)工作,且要求除塵效率高,操作維護方便。過濾式除塵技術(shù)適合于要求除塵效率比較高、排氣量變化大的場合,最適合處理有回收價值、粒徑比較細(xì)的顆粒物,與實際的需要情況相符合,所以選擇過濾式除塵技術(shù),其過濾原理如圖2-2所示。
圖 1 過濾原理圖
數(shù)控機床除塵設(shè)備應(yīng)用過濾式除塵技術(shù),主要結(jié)構(gòu)組成如圖2-3所示。主要由通風(fēng)機構(gòu)、過濾筒、清灰機構(gòu)、滑塊托緊機構(gòu)和回收筒等。通過進氣管道和出氣管道與數(shù)控機床加工中心連接,而加工中心的操作間就相當(dāng)于一個密閉吸塵罩。密閉罩是將塵源密閉,使粉塵限制在局部的范圍內(nèi),以便于凈化處理。
除塵設(shè)備由通風(fēng)機構(gòu)提供吸力將含塵氣體通過進氣管道吸入除塵設(shè)備,粉塵顆粒由過濾筒捕集積累,并由清灰機構(gòu)剝落,通過回收筒收集,回收筒內(nèi)裝有集塵袋,方便于粉塵的后期處理。
圖2 除塵設(shè)備結(jié)構(gòu)組成圖
3、研究/設(shè)計的目標(biāo):
產(chǎn)品要符合除塵的要求,環(huán)保不污染環(huán)境;要操作簡單,除塵效率高,經(jīng)濟性好;還要節(jié)能
研究內(nèi)容:
(1)集氣罩的選擇 首先了解集氣罩的工作原理與分類,在根據(jù)需要選擇合適的集氣罩.
(2)通風(fēng)機的選擇 在選擇通風(fēng)機前,應(yīng)了解其生產(chǎn)現(xiàn)狀和產(chǎn)品質(zhì)量情況;在根據(jù)輸送氣體的性質(zhì)選擇用途的通風(fēng);選擇時應(yīng)該考慮到管道的漏風(fēng)與有些阻力計算不精確等因素.
機;
(3)過濾芯的選擇 袋式除塵器的濾料一般根據(jù)含塵氣體的性質(zhì)、粉塵的性質(zhì)及除塵器的清灰方式進行選擇.
(4)回收裝置的設(shè)計 應(yīng)考慮到除塵器的大小,粉塵的性質(zhì),且注意避免粉塵的二次飛揚.
擬解決的關(guān)鍵問題:
通風(fēng)機的選擇、過濾單元的設(shè)計
5、方案的可行性分析:
袋式除塵器是一種高效除塵設(shè)備,其過濾機理有截留、慣性沉降、重力沉降與靜電沉降.粒子在纖維上的沉降是幾個機理共同作用的結(jié)果,除塵效率高,特別是針對微細(xì)粉塵也有比較高的效率,在許多情況下其平均除塵效率能達到99.9%,一般都能滿足除塵要求.。
6、該設(shè)計的創(chuàng)新之處
本除塵器結(jié)構(gòu)設(shè)計非常巧妙,使用靈活方便,特別是過濾芯與回收筒的更換極其簡單,有獨到之處,且一個人就能完成操作。
7、設(shè)計產(chǎn)品的主要用途和應(yīng)用領(lǐng)域:
產(chǎn)品用于數(shù)控機床設(shè)備在加工石墨時的除塵工作,也可擴展應(yīng)用到其他封閉加工設(shè)備。
8、時間進程
第四、五周 確定數(shù)控機床除塵設(shè)備的總體設(shè)計方案
第六、七周 設(shè)計數(shù)控機床除塵設(shè)備的方案計算
第八、九周 進行數(shù)控機床除塵設(shè)備主要結(jié)構(gòu)的計算及零件的校核
第九、十周 繪制數(shù)控機床除塵設(shè)備的裝配圖
第十、十一周 繪制數(shù)控機床除塵設(shè)備的部件圖
第十二、十三周 撰寫說明書
第十四周 準(zhǔn)備答辯
9、參考文獻:
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指導(dǎo)教師意見
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年 月 日
開題答辯小組意見:
組長簽字: 成員簽字:
年 月 日
畢業(yè)設(shè)計領(lǐng)導(dǎo)小組意見:
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