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
对除尘设备的涂装与维护也提出了具体解决方案。了设计计算及其强度校核，
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
Abstract
Human 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 slider's 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.....................................................................................................................I Abstract.................................................................................................................II
第 1 章 绪论 (1)
1.1 国内外研究现状 (1)
1.1.1 高性能机械除尘器 (2)
1.1.2 电除尘器 (2)
1.1.3 声波团聚除尘器 (2)
1.1.4 高性能阻挡式过滤器 (2)
1.2 研究的背景及意义 (3)
1.2.1 研究背景 (3)
1.2.2 研究的目的意义 (4)
第 2 章 数控机床除尘设备的方案设计 (5)
2.1 除尘器的设计准则 (5)
2.2 除尘技术分类 (6)
2.2.1 机械除尘技术 (6)
2.2.2 过滤除尘技术 (7)
2.2.3 静电除尘技术 (8)
2.2.4 湿式除尘技术 (8)
2.3 总体方案的确定 (9)
2.3.1 除尘技术的选择 (9)
2.3.2 拟要解决的关键问题 (10)
第３章 数控机床除尘设备各主要结构的计算 (12)
3.1 除尘管道的设计计算 (12)
3.1.1 管道直径计算 (12)
3.1.2 管道材料的选择 (12)
3.1.3 管道倾角的确定 (12)
3.2 通风机的选择 (13)
3.2.1 通风机的作用及分类 (13)
3.2.2 通风机的确定 (14)
3.3 过滤面积与滤筒尺寸的确定 (15)
3.3.1 过滤面积的确定 (15)
3.3.2 滤筒尺寸的确定 (15)
3.4 除尘设备各主要组成部分设计 (15)
3.4.1 过滤筒的设计 (15)
3.4.2 滑块托紧机构的设计 (16)
3.4.3 清灰机构的设计 (17)
3.4.4 回收筒的设计 (18)
第４章 清灰机构减速器及传动齿轮的设计 (20)
4.1 蜗杆传动的特点及失效形式 (20)
4.2 蜗杆蜗轮的设计计算 (20)
4.2.1 确定主参数 (20)
4.2.2 蜗轮蜗杆的设计计算 (21)
4.3 传动齿轮的设计计算 (23)
4.3.1 初选齿轮类型、精度等级、材料及齿数 (23)
4.3.2 按齿面接触疲劳强度设计 (24)
4.3.3 按齿根弯曲强度设计齿轮 (26)
第５章 除尘设备的涂装与维护 (28)
5.1 除尘设备的涂装 (28)
5.1.1 涂装的作用 (28)
5.1.2 涂装设计 (28)
5.1.3 涂装方案确定 (31)
5.2 过滤除尘设备的维护 (31)
5.2.1 除尘系统的运行管理 (31)
5.2.2 除尘系统的维修保养 (32)
结论 (33)
致谢 (34)
参考文献 (35)
CONTENTS
Abstract...............................................................................错误！未定义书签。 Chapter 1 Introduction...................................................错误！未定义书签。
1.1 Current research at home and abroad......................错误！未定义书签。
1.1.1 High performance mechanical filter.................错误！未定义书签。
1.1.2 Electrical precipitator.......................................错误！未定义书签。
1.1.3 Sound waves reunion filter...............................错误！未定义书签。
1.1.4 High performance block type filter..................错误！未定义书签。
1.2 The background and significance of research.........错误！未定义书签。
1.2.1 To choose a background...................................错误！未定义书签。
1.2.2 The purpose of the research significance.........错误！未定义书签。 Chapter 2 Numerical control machine tool dust removal equipment solution design ............................................错误！未定义书签。
2.1 The design criterion of dust.....................................错误！未定义书签。
2.2 Removal technology classification..........................错误！未定义书签。
2.2.1 Mechanical removal technology.......................错误！未定义书签。
2.2.2 Filter dust removal technology.........................错误！未定义书签。
2.2.3 Static dust removal technology........................错误！未定义书签。
2.2.4 Wet dust removal technology...........................错误！未定义书签。
2.3 To determine the overall scheme.............................错误！未定义书签。
2.3.1 Dust removal technology choice......................错误！未定义书签。
2.3.2 To solve the key problems to............................错误！未定义书签。 Chapter 3 Numerical control machine tool of the main dust removal equipment structure calculation................错误！未定义书签。
3.1 The dust removal piping design calculation............错误！未定义书签。
3.1.1 Pipe diameter calculation.................................错误！未定义书签。
3.1.2 Piping material selection..................................错误！未定义书签。
3.1.3 The determination of pipe Angle......................错误！未定义书签。
3.2 Fan choice ...............................................................错误！未定义书签。
3.2.1 The role of the ventilator and classification.....错误！未定义书签。
3.2.2 Fan sure............................................................错误！未定义书签。
3.3 Filtering area and filter canister to determine the size错误！未定义书签。
3.3.1 The determination of filter area........................错误！未定义书签。
3.3.2 Filter canister to determine the size..................错误！未定义书签。
3.4 Dust removal equipment main components of design错误！未定义书签。
3.4.1 Filter cartridges design.....................................错误！未定义书签。
3.4.2 The slider's tight design of organization ..........错误！未定义书签。
3.4.3 Soot cleaning design of organization...............错误！未定义书签。
3.4.4 Recycling cylinder design................................错误！未定义书签。 Chapter 4 Soot cleaning institutions and the design of gear reducer
gear..............................................................错误！未定义书签。
4.1 Worm transmission and the characteristics of the failure forms错误！未定义书签。
4.2 Design calculation of worm gear and worm............错误！未定义书签。
4.2.1 Determine the parameters.................................错误！未定义书签。
4.2.2 Design and calculation of the worm.................错误！未定义书签。
4.3 Transmission gear design calculation......................错误！未定义书签。
4.3.1 Primary gear type, precision grades, materials, and gear错误！ 未定义
书签。
4.3.2 According to the tooth contact fatigue strength design错误！未定义
书签。
4.3.3 According to the design of gear tooth root bending strength错误！未
定义书签。
Chapter 5 Dust removal equipment coating and maintenance错误！未定义书签。 5.1 Dust removal equipment coating.............................错误！未定义书签。
5.1.1 Coating role......................................................错误！未定义书签。
5.1.2 Coating design..................................................错误！未定义书签。
5.1.3 Coating plan.....................................................错误！未定义书签。
5.2 Filter dust removal equipment maintenance............错误！未定义书签。
5.2.1 Dust removal system of operation management错误！未定义书签。
5.2.2 Dust removal system maintenance...................错误！未定义书签。 Conclusion...........................................................................错误！未定义书签。 Thanks.................................................................................错误！未定义书签。 References...........................................................................错误！未定义书签。
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 1.6-40μm 的粉 尘有 99.99%的除尘效率。组合后处理风量可达 85000～1700000m 3 /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 1~50μm 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 5～10μ m 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 0.01～ 0.02％时，切线速度必须达到 21～27ｍ/ｓ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 90~99％， 捕获尘粒平均粒径为 5μm，大约 20％尘粒低于 2μm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 800～900Hz
的高频声波，振幅可达 157dB，尘粒在通过声场时，从 0.1～10μm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 4～8kPa，能除去 10μm 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/m 3 ，最大尘粒直径小于 5μm，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 10-100μm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 3 为宜，袋式除尘器的入口含尘浓度在 0.2-10 g/m 3 为宜，静 电除尘器入口含尘浓度在 30g/m 3 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（μm）的分级效率
0~5 5~10 10~20 20~44 >44
带挡板的沉降室 58.6 7.5 22 43 80 90
普通旋风除尘器 65.3 12 33 57 82 90
长锥体旋风除尘器 84.2 40 79 92 99.5 100 电除尘器 97.0 90 94.5 97 99.5 100 文丘里除尘器 99.5 99 99.5 100 100 100
过滤式除尘器 99.5 99.9 100 100 100 100
2.2 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。
颗粒
惯性碰撞
扩散
纤维
流线
纤维
沉降（重力或电力）
纤维
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 >1μm 降低
2 惯性碰撞 >1μm 增高
3 扩散 <0.01~0.5>μm 降低
4 静电 <0.01~5>μm 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 m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 3 /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 0.1μm 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] 。
净化气体出口
通风机构
清灰机构
过滤筒
滑块托紧机构
含尘气体入口
回收筒
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３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 3 /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
2820 g Q Dn V
= 式中 Dn ——圆形管道内径，mm
Q ——气体流量；m 3
/h ，Q 为已知参数，Q =3200m 3 /h
g v ——管道内的气体流速，m/s ， g v 由文献 13 查得为 13m/s 。
则 3200 282013
n D = ′ 0.3 = m 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 60° [16] 。
从气体的含尘浓度而言，若含尘浓度小于 0.3g/ m 3 ，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 0.3~15g/ m 3 ，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（H<1000 P
a
）、中压通风
机（1000 P
a a ） 、高压通风机（H>3000 P a ）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
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