内 吸 式 滤 尘 器 设 计说明书.docx
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内吸式滤尘器设计说明书
毕业设计说明书
题目名称：
内吸式滤尘器设计
院系名称：
机电学院
班级：
机自073
学号：
200700314321
学生姓名：
刘芳楠
指导教师：
樊瑞
2011年05月
目录
第一章绪论1
1.1纺织滤尘器的现实意义1
1.2纺织滤尘器的的发展和展望3
1.2.1外吸式和内吸式滤尘设备3
1.2.2平板式除尘器4
1.2.3蜂窝式滤尘器4
1.2.4鼓式除尘设备5
1.3内吸式滤尘器简介6
第二章．内吸式滤尘器整体方案设计7
2.1方案设计7
2.1.1传动布置方案8
2.1.2设备的工作条件9
2.1.3原始数据9
2.1.4要求9
2.2内吸式滤尘器的结构设计9
2.3各参数的选择与计算10
2.3.1内吸式滤尘器各部位转速.11
2.3.2带轮传动装置设计11
2.3.3齿轮的选择15
2.3.4轴的设计15
2.4丝杠的设计19
2.4.1选择丝杠的材料19
2.4.2螺距和过渡曲线的确定19
2.4.3滑块的设计22
2.4.4过渡曲线槽宽的修正24
2.5圆笼的设计25
第三章减速器和电机26
3.1减速器的选择和特点26
3.2电动机的选择和特点26
结束语27
参考文献28
致谢29
第一章绪论
1.1纺织滤尘器的现实意义
在过去的半个世纪里，纺织业在中国既是传统产业，也是优势产业。
随着中国的经济腾飞，纺织工业在中国经济所占比重越来越少。
纺织工业部也被取消了，但纺织工业作为一个大产业在中国的整个经济结构中仍占有重要地位，持续为国民经济作出巨大的贡献。
纺织工业对中国的巨大意义从以下几个方面可以看出来：
第一个就是对国民经济的意义，1999年我国纺织工业出口顺差达320亿美元，占全国外贸顺差的70％。
而全国的贸易顺差占GDP的比重是29%，纺织的贸易顺差占到全国贸易顺差的百分之60%，据了解，从2001年到2008年，全国货物贸易顺差83%是纺织创造的。
由此可见我国纺织业的巨大经济意义
第二个就是民生，据2000年数字统计，我国纺织业产业工人有1300万，占全国产业工人13％，固定资产占全国的11.4％；它是一个劳动密集型产业，从棉花，农民种植，一直到我们的服装，家用纺织品和产业用纺织品，这个产业链是非常长的。
对有众多人口的中国来说，意义重大。
第三就是出口竞争，我国纺织品的竞争力是很强的，从下表1可以看出我国纺织品贸易占世界纺织品贸易的比重。
虽然在2008受到金融危机影响，中国纺织品服装的出口曾出现负增长。
但自2008年下半年以来，政府有关部门连续4次提高了纺织品服装的出口退税率，从11%提高到16%。
同时随着全球经济复苏，中国纺织品服装出口呈现较快的恢复性增长，2010年1-7月，我国纺织品出口额达1128.2亿美元，同比增长23.2%。
说明我国的纺织业是很有竞争力的。
表5 全球贸易格局基本情况
2001年
2005年
2007年
2008年
全球
3436
4815
5862
6121
中国
535
1152
1712
1852
印度
109
169
195
211
印尼
77
83
97
100
日本
67
74
76
79
墨西哥
101
94
74
69
巴基斯坦
67
107
112
111
泰国
55
68
72
75
土耳其
106
189
228
230
美国
175
174
167
169
欧盟27国
1141.18
1559.39
1869.50
1925.82
俄罗斯
8.88
6.52
7.04
7.00
然而，辉煌的背后也有隐忧，新世纪以来，随着高科技的发展和国际需求环境的改变，我国纺织业存在的问题越来越明显：
纺织设备落后陈旧，从业人员技术水平不高，缺乏高新技术产品等等。
我国政府也很重视这个问题，提出了关于纺织业发展的十二五总体构想。
“十二五”期间，我国纺织业不再将量的增长是为重点。
劳动生产率的提高；渠道建设，设计体系完整对应品牌建设；加大技术纺织品发展力度将是纺织行业的发展思路。
高性能、高仿真、功能性新型材料发展及应用；回收再利用技术；系统集成技术是未来纺织行业发展的方向，以人为本观念发展理念；低碳、节能环保的发展模式；新型能源产业的发展都将给纺织行业带来新的发展空间。
我本次设计的课题是内吸式滤尘器，是纺织滤尘器的一种。
它对纺织工业的发展十分重要，因为纺织厂使用机械设备对纺织材料的加工生产过，由于对纺织原料的开松、除杂、气力输送、分梳、牵伸、加捻、络整、织造的过程中，均会有落棉、杂质、短绒等的产生，这这些杂质需要借助于除尘系统及时分离回收并处理，否则一方面会影响纺织工艺的正常生产，影响产品的质量，增加生产成本；另一方面会恶化车间环境，影响职工的身心健康。
同时，除尘系统又是耗能大户，于较大的节能挖潜余地。
因此，对于除尘系统这一块儿还要好好的研究，多加创新尽量合理确定各车间工艺排风的参数，正确设计除尘系统和选择除尘设备，才能充分发挥出尘设备的效能，及时分离可回用纤维，高效过滤系统中的尘杂，保证车间的正常生产工作，同时降低能耗，实现低碳环保的纺织标准。
我对这次设计十分的重视，很希望通过我的努力学习最终不但能完成毕业设计，还能有一些新的想法。
做出自己的以一点贡献。
1.2纺织滤尘器的的发展和展望
20世纪7O年代以前，我国纺织除尘技术相对落后，除尘装置仅有沉降室、大布袋等简单形式，后来出现了尘笼加小布袋的除尘装置，但它们普遍存在设备简陋、性能较差、处理风量少、系统阻力大、能耗高以及效率低等弊端。
改革开放以后，我国不断引进、学习、消化和改进国外纺织除尘技术，使我国的纺织除尘技术和产品得到长足的发展。
20世纪90年代后逐步走向自主研究、开发创的道路，研制出了适合中国国情、具有中国特色的纺织除尘产品，尤其是二级除尘设备，使我国的纺织除尘技术赶上和达到了国际先进水平
。
我国纺织二级除尘技术的发展历程大致可以分为三个阶段：
20世纪80年代，以外吸式和内吸式滤尘为代表；20世纪90年代，以平板式和蜂窝式滤尘为代表；20世纪90年代末，以鼓式和圆笼滤尘为代表。
1.2.1外吸式和内吸式滤尘设备
20世纪80年代，我国先后引进了瑞士LUWA公司的转笼滤尘器（外吸式）和德国LTG公司的圆筒式组合滤尘器（内吸式）。
作为二级除尘设备，它们过滤经一级滤后空气中的微细纤维尘和粉尘，并且配有纤维和粉尘的回收装置。
这两种滤尘器代表了当时世界纺织除尘技术的先进水平，对我国的纺织除尘技术进步起到了一定的推动作用。
通过对这项技术的学习、吸收和应用，我国对这两种设备的除尘性能进行了改进，并逐渐国产化，开发了一些类似的产品，例如XLZ复合式滤尘器，立式内吸式圆筒式组合滤尘器等除尘产品。
外吸式、内吸式除尘器占用空间大，而单位空问内拥有的过滤面积相对较小，设备的总阻力较大，能耗较高。
1.2.2平板式除尘器
2O世纪90年代初，我国引进了瑞士LUWA公司的平板式除尘器，它在滤料布置形式和清灰机构方面有所创新，采用竖直的平面滤料组成滤槽，自动清灰的机械吸臂机构，与外吸式、内吸式滤尘器相比具有一定的优越性，提高了空间利用率，提高了滤尘设备的自动化程度。
板式除尘器是由一稳压段和多个狭长形的立式槽格组成，槽格两壁布有过滤材料，在稳压段设有在传动机构带动下可作纵向和横向移动的皮带式机械吸臂。
它是一狭长形盒，开有吸口的皮带在盒中回转，其宽度略小于槽格，当吸臂依次进入槽格时，两面的皮带正好面对槽格滤料内壁，皮带在回转中由吸口将粘附于滤料内壁上的粉尘吸走。
粉尘受阻燃长毛绒滤料的拦截，过滤后的净化气流可直接外排或回用，阻滞于滤料上的粉尘短绒由清吸机构吸走，送集尘器处理，从而使滤尘器的性能保持稳定。
我国在消化吸收该项技术的基础上，也开发出了如WFL板式滤尘器等类似的除尘设备。
板式除尘器占地面积小，结构紧凑，电器设置简单，维修方便。
不易出现故障，一般操作人员均能掌握，不需专门培训，每班只需换一下棉杂桶即可。
二级门上有观察窗，维修时可进入走道修理，二级滤料的更换也十分便利。
但该设备对机械吸臂的加工精度和安装精度要求高，制造成本高，进人槽格后易卡塞，传动皮带易出现伸长、打滑、变形、漏风现象，从而影响该设备的除尘能力。
1.2.3蜂窝式滤尘器
蜂窝式滤尘器吸取了德国LTG公司内吸式滤尘器和瑞士LuwA公司板式滤尘器的优点，广泛应用于棉纺织、化纤、苎麻、亚麻以及造纸、烟草等行业的两级滤尘系统中。
蜂窝式滤尘器由冷轧钢板制作而成，具有外形美观、器体积小、过滤面积大、结构紧凑、维护方便、机械吸臂工作可靠等特点。
该滤尘器在总体结构上借鉴了LUWA公司板式滤器的结构，但是机械吸臂设计成由回转子吸嘴、传动和汇流箱组成的密封性好、工作可靠、加工精度要求低的新型结构。
在过滤形式设计上，其用蜂窝式尘笼代立式槽格机械吸臂置于尘笼之外，含尘空气通过每个小尘笼时粉尘被阻留在滤料内表面。
从而使滤后空气得到净化。
蜂窝式滤尘器体积仅为LTG公司内吸式滤尘器的一半，在相同体积下，过滤面积和过滤能力比LTG公司产品大1倍，并可在正、负压下运行。
蜂窝式除尘器的滤料由多排内吸式小尘笼构成，采用机械吸臂带动一排小吸嘴依次对每排小尘笼进行自动清灰。
这种除尘器大大增加了单位空间的滤料布置面积，提高了处理能力，机械吸臂采用先进的程序控制，自动进行横向、纵向以及多吸嘴的回转运动，具有占地少、过滤面积大、过滤效率高、阻力小、自动化程度高、能耗低的优点，其主要技术性能指标均优于内吸式、平板式过滤器。
蜂窝式滤尘器的缺点是过滤周期（过滤面积清洁一遍所需时间）较长，同时由于其传动系统的间歇性和吸臂运动轨迹的复杂化，使得机械结构和控制系统比较复杂，给维修管理工作造成了一定的困难。
1.2.4鼓式除尘设备
2O世纪90年代后期，我国引进了瑞士LUWA公司的MDV叠鼓式除尘器（非机组型的单一规格滤尘器），此种鼓式除尘器规格少，处理风量有限；吸尘方式为双吸臂、多吸嘴同时连续吸尘，吸尘能耗较高。
为了增大过滤面积、降低吸尘能耗，我国的一些除尘设备生产厂家在滤料布置、设备结构和吸尘机构上不断创新，形成了具有我国特色的鼓式滤尘器，其某些性能指标甚至超过进口设备。
鼓式滤尘器成为继蜂窝除尘器后又一代新型纺织除尘产品的代表，它使我国的纺织除尘产品的技术又提高到了一个新的水平。
如SZG型鼓式过滤器，它是常熟市鼓风机厂精心研制开发的一种新型高效节能的纺织除尘设备。
目前，SZG型鼓式过滤器在纺织除尘领域得到了广泛的应用。
但SZG型鼓式过滤器仍然需要完善其性能，降低其能耗，以适合国内外广大纺织生产厂商的要求。
1.3内吸式滤尘器简介
我要设计的是内吸式滤尘器，就详细说一下内吸式滤尘器的现状和未来发展。
20世纪80年代，我国从德国LTG公司引进了圆筒式组合滤尘器（内吸式）。
它是最早的内吸式滤尘器，作为二级除尘设备，它过滤经一级滤后空气中的微细纤维尘和粉尘，并且配有纤维和粉尘的回收装置。
它代表了当时滤尘器的世界先进水平。
我国展开了积极的学习和研究，相继开发出了很多比较成熟的内吸式滤尘器产品。
例如郑州空调环保设备厂生产的ZKT型复合圆笼滤尘器，这套除尘系统是纺织工业部设计院消化吸收西德LTG公司除尘设备的技术而设计的一种除尘系统。
采用统。
采用连续过滤，连续排尘．两级组合，具有较好的防爆性能和较小的占地面积。
投入运行以后，总体除尘效果比较理想。
1992年六月27号隶属江阴集团旗下的一个滤尘器厂申请一种内吸式滤尘器专利，名字叫网盘固定式内吸式滤尘器，它包括开有检修门的预分离箱，同预分离箱连接的过滤网架和过滤网，贴近过滤网安装的回转吸嘴，以及传动机构，其特征在于，所述的预分离箱一侧开有圆孔，所述的过滤网由过滤网架支承，密封固定安装在该圆孔上；回转吸嘴对着过滤网的一面开有长条吸口，吸嘴的另一侧开有圆孔，吸嘴圆孔同一旋转管连接，一弯头的一端通过一管座同该旋转管活动连接，该弯头的另一端连接吸尘管；该传动机构包括一主轴头、一轴承，该吸嘴固定在一吸嘴架上，该吸嘴架可轴向移动地套装于主轴头并由键周向固定，主轴头由轴承支承；吸嘴架上装有可调节吸嘴与过滤网之间间距的调节装置。
本发明所述的滤尘器结构简单，杜绝漏风，调节方便，便于运输、堆放，检修省工省料，除尘效果好。
到了1997年,郑州棉麻工程技术设计研究所研制了MCZ型除尘机组，并进行了在稳定、可靠性试验,经过了三个加工季节的生产运行,证明MCZ型除尘机组是目前我国轧花厂最理想的更新换代产品。
MCZF型除尘机组为箱体式，外壳为轻钢结构，由混风箱、预分离器圆盘一级过滤、一级纤维回收系统、二级尘笼过滤（包括往复吸嘴）、二级集尘系统和主排风风机和传动机构等主要部分组成。
工作原理是含纤维性粉尘空气进入一级尘室，一级尘笼滤料阻挡的长纤维被吸嘴送往一级旋风分离器，分离出的长纤维由一级闭风阀卸下来，含细尘的空气返回一级尘室。
透过一级尘笼的含尘空气进入二级尘室，二级尘笼滤料阻挡的短纤维及尘杂被吸嘴送往二级旋风分离器，分离出的短纤维及尘杂由二级闭风阀卸下来，含细尘的空气返回二级尘室。
透过二级尘笼的清洁空气由主排风机排出。
这种除尘设备优点十分明显：
①滤尘效果好，除尘效率高，能达到净化要求。
②处理风量大，阻力小，节约能耗。
⑧可以回收有效纤维，并且进行了能预处理。
一级回收的长纤维可作絮棉，二级回收的短纤维可作三道绒。
④因本机组采用不锈钢滤料，防火性能好，内部不集尘，防火防爆。
⑤占地面积小，不需专门建尘室，结构紧凑。
⑥本机组实现机电一体化，有压力监测系统，可随时监测机内运行情况。
⑦易操作，好管理，安装维修方便。
但该机组一次性投资较多，不过与布袋除尘室相比并不。
比较各种除尘设备，还是MCZF除尘机组的综合性能较好，这是一种性能比较优越的除尘设备
。
我在设计内吸式滤尘器时会中和考虑以上几种除尘机组的优点，努力设计出经济高效的内吸式滤尘器。
第二章．内吸式滤尘器整体方案设计
2.1方案设计
我设计的内吸式滤尘器第二级精过滤机构。
总体构想是圆笼不转，吸嘴旋转。
也就是一个固定的圆形尘笼内有一个既做圆周运动又做径向往复运动的吸嘴来完成除尘。
所以最关键也是最难的问题就是吸嘴运动如何完成。
我有两个方案表述如下:
第一个方案就是如上篇论文里所提出的：
主轴加一个往复丝杠，主轴和丝杆间有两个齿数相同的齿轮相联系。
吸嘴在主轴上跟着主轴做圆周运动，同时跟着丝杠做往复运动。
这样就完成了吸嘴的运动。
这个方案的完成难度较低，电机不必做正反转，所以电方面的设计很简单。
但缺点就是吸嘴在做往复运动时和丝杠间的摩擦会很大。
如果吸嘴转速较高时还容易卡死。
所以这个方案需要机构间很好的润滑，在尘笼里要做到这一点会比较困难。
所以这个方案很好设计完成但后续的维修要求会较高
。
第二个方案就是不用往复丝杠，依靠电机的正反转来完成吸嘴的往复运动。
这种方案在电控制方面设计会很复杂，让电机正反转很简单，但要确定什么开始反向转就有难度了，而且电机不能说停就停，它有一个惯性，无法瞬间实现反转，所以还要有个提前量。
所以这种方案有两个难题：
一就是用什么信号来触发正反转，是用时间继电器还是用触发开关。
二就是提前量的计算，要确定提前多长时间来让它反转吸嘴能刚好运动到头。
所以这个方案电方面设计较困难。
但整个系统摩擦力较小，效率高。
综合以上两种方案，决定用第一种方案，因为二级除尘中的吸嘴的转速较低，用往复丝杠可以满足要求，只要很好的解决润滑问题这个方案就是很理想的，而第二个方案的实现很难，且由于提前量的问题较复杂，所以径向移动的位移不会太精确。
因此本次设计用第一种方案。
2.1.1传动布置方案
内吸式滤尘器主要除去空气中的纤尘和粉尘。
除尘空间是一个长3000mm，直径2000mm的圆笼，含尘空气透过围在圆笼内的滤布由内往外吹，灰尘就被留在了滤布的内表面。
为了防止火灾，滤料为WS-1非织造复合滤料
。
在工作过程中，圆笼是固定不动的。
圆笼中心有一个空心轴，电机通过减速器和带轮的减速，速度由每分钟1390r/min变为4.2r/min,带轮装在主轴上，这样主轴的转速就为4.2r/min。
轴上装有有吸嘴架，吸嘴架可以跟着主轴做圆周运动，同时吸嘴架和一个丝杠连接，丝杠装在主轴上，主轴通过传动比1:
1的齿轮使丝杠自转，即丝杠以相同的转速自转和公转。
这样吸嘴架就能在实现圆周运动的同时实现轴向移动。
圆笼内环境比较复杂，不可能有效的传递电信号，同时，空气中又有很多易燃的粉尘，所以不能设计电机正反转装置。
要想实现吸嘴架的自动往复运动，必须使用往复丝杠，往复丝杠是立体凸轮副的一种形式，就是在丝杠上加工两条螺距相同、旋向相反的螺纹槽，两端用过渡曲线连接。
丝杠在旋转过程中，螺旋槽的侧面推动置于螺旋槽内的滑块作轴向往复运动。
当丝杠匀速旋转时，滑块除了完成换向动作外还作匀速直线运动。
刻下螺距相同但旋向相反的螺纹槽，在螺纹两端的位置用过渡圆弧连接。
这样就能实现自动反向，，不需要电机的反转。
吸嘴架上有四个吸嘴，每个吸嘴之间的距离是750mm，吸嘴的最大位移为750mm，刚好可以在3000mm的范围内吸尘。
传动关系为：
电动机—联轴器—减速器—小带轮—大带轮—主轴—齿轮—丝杠—吸嘴
2.1.2设备的工作条件
载荷平稳，单向运转，每日工作一班，工作五年，允许螺旋运输机主轴转速误差小于5%。
车间有三相交流电源。
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