滚筒式抛丸清理机的设计（总装、弹丸循环及分离装置、集尘器设计）

滚筒式抛丸清理机的设计（总装、弹丸循环及分离装置、集尘器设计）
⽬录
1 前⾔ (1)
2 总体⽅案论证 (2)
2.1 ⽅案⼀摩擦传动 (2)
2.2 ⽅案⼆带传动 (3)
2.3 ⽅案三齿轮传动 (3)
2.4 ⽅案四、蜗杆传动 (3)
3.提升⽃的设计分析 (5)
3.1 旋风除尘器的特点 (5)
3.2 粉尘的概念 (5)
3.3 粉尘的计算 (6)
3.4 粉尘的粘着性 (7)
4 离⼼除尘技术 (8)
4.1 离⼼式除尘⼯作原理 (8)
4.2 转圈理论(沉降分离理论) (8)
4.3 平街轨道理论 (假象圆筒学说) (9)
4.4 边界层分离理论 (9)
4.5 计算⽐传速 (9)
4.6计算最⼤弯曲应⼒ (11)
4.7 旋风除尘器构造对性能的影响 (12)
4.7.1除尘器的直径及⾼度 (12)
4.7.2 进⼝和出⼝形式 (12)
4.8 卸灰装置 (13)
4.9 灰⽃ (14)
5. 旋风除尘器的计算 (15)
5.1 流体阻⼒计算 (15)
5.2除尘效率计算 (15)
5.3 运⾏各数对性能的影响 (16)
6 旋风除尘器的注意事项 (17)
7旋风除尘器的防磨损措施 (18)
8总结 (19)
致谢 (20)
参考⽂献 (21)
附录 (22)
盐城⼯学院毕业设计说明书2006
1 前⾔
课题来源于盐城⼤丰丰特机械铸造机械⼚。

Q3110滚筒式抛丸清理机的⼯作原理是利⽤⾼速回转的叶轮将弹丸抛向滚筒内不断翻转的锥铸件或者锻件，来清除其表⾯的残余型砂或者氧化铁⽪、清理均匀、⽣产效率⾼，适宜于中、⼩型铸锻车间清理⼩件使⽤，解决了⼩批量零件的清理⼯作。

设计过程中，利⽤⼀级链传动减速带动滚筒和提升⽃的回转和实验弹丸的循环使⽤。

为了清除铸件或锻件表⾯的残余型砂或氧化铁⽪利⽤⾼速回转的叶轮将弹丸抛向滚筒内不断翻转的零件。

要求达到如下⽬的：a综合运⽤机械和电器知识；b弹丸循环及分离装置设计；c除尘器设计；d弹丸循环及分离装置、集尘器零件的设计。

采⽤⼀级齿轮传动带动的抛丸器滚筒的抛丸⼯作，同时，运⽤⼲式旋风型除尘装置进⾏尘⼟分离⼯作。

弹丸循环装置由滚筒护板于壳体之间的螺旋带提升⽃及分离筛组成。

由叶轮抛出的弹丸射击⼯件之后，从滚筒护板上的格⼦孔进⼊护板与筒壳体之间得空隙内，借助螺旋作⽤流到旋转的提升⽃内。

提升到上部，经过分离筛去⽑刺、钉⼦、芯⾻、砂、粒等。

完整的弹丸经导⼊管再送⼊抛丸器内。

设计针对⼩批量零件的清理⼯作，是有较好的实⽤价值和经济效益。

设计对象为总装、弹丸循环及分离装置、除尘器设计、提升⽃。

我们通过和指导⽼师的⼀起现场测量，得出了⼀些基本数值供设计参考使⽤。

本机利⽤带有独特的集尘装置安装地点不受车间同风管路的限制卫⽣条件好，本机设有⾃动停车装置，操作简便。

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Q3110滚筒式抛丸清理机的设计(总装、弹丸循环及分离装置、集尘器设计)
2 总体⽅案论证
Q3110型号抛丸机是利⽤⾼速旋转的叶轮使弹丸告诉碰撞零件表⾯。

⼯件都放在滚筒内部，滚筒以⼀定的速度旋转，可以⽤来翻转零件是除尘效率提⾼。

综合考虑有3中布局⽅式。

A．⽅案滚筒由4个⼩摩擦轮带动，⼩摩擦轮由电机带动。

电机和除尘器⼀起安装在滚筒后⾯。

图2-1 抛丸机布局形式
B．⽅案滚筒的传动为带传动，使⽤带传动结构形式也不是⽐较复杂。

结构也⽐较合理。

C．⽅案除尘器和电机分别安装在滚筒2侧。

综合考虑Q3110抛丸机使⽤场合，使⽤⽅便，降低成本。

该机采⽤⽅案A.如图(2-1) 2.1 ⽅案⼀摩擦传动
A摩擦传动的优点：a.制造简单、操纵⽅便b.维护⽅便、节省材料。

B摩擦传动的缺点:a.效率低b.稳定性差。

利⽤两个或两个以上互相压紧的轮⼦之间的摩擦⼒传递动⼒和运动的机械运动。

摩擦轮传动可分为定传动⽐和变传动⽐的传动两类。

⼯作时，摩擦轮之间必须有⾜够的压紧⼒，以免产⽣打滑现象，损坏
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摩擦轮，影响正常传动。

图2-2摩擦传动简图
2.2 ⽅案⼆带传动
A．带传动的主要优点：a.缓冲和吸振，传动平稳、噪声⼩；b.带传动靠摩擦⼒传动，过载时带与带轮接触⾯间发⽣打滑，可防⽌损坏其他零件；c.适⽤于两轴中⼼矩较⼤的场合；d.结构简单，制造、安装和维护等均较为⽅便，成本低廉。

B.带传动的缺点：a.不能保证准确的传动⽐；b.需要较⼤的张紧⼒，增⼤了轴和轴承的受⼒；c.整个传动装置的外廓尺⼨较⼤，不够紧凑；d.带的寿命较短，传动效率较低。

鉴于上述特点，带传动主要适⽤于：a.速度较⾼的场合，多⽤于原动机输出的第⼀级传动。

b.中⼩功率传动，通常不超过
50kw。

c.传动⽐⼀般不超过7，最⼤⽤到10。

d.传动⽐不要求⼗分准确。

2.3 ⽅案三齿轮传动
A.齿轮传动的主要优点是：a.瞬时传动⽐恒定，⼯作平稳，传动准确可靠，可传递空间任意两轴之间的运动和动⼒；b.适⽤于功率和速度范围⼴，功率从接近于零的微⼩值到数万千⽡，圆周速度从很低到300 m/s；c.传动效率⾼，η=0.92～0.98，在常⽤的机械传动中，齿轮的传动效率较⾼；d⼯作可靠，使⽤寿命长；外廓尺⼨⼩，结构紧凑。

B.齿轮传动的主要缺点：制造和安装精度要求较⾼，需专门设备制造，成本较⾼，不宜⽤于较远距离两轴之间的传动。

2.4 ⽅案四、蜗杆传动
A.蜗杆传动的主要优点有：a.传动⽐⼤，结构紧凑。

传递动⼒时，⼀般i=8～100；
b.蜗杆传动相当于螺旋传动，为多齿啮合传动，故传动平稳、振动⼩、噪声低；
c.当蜗杆的导程⾓⼩于当量摩擦⾓时，可实现反向⾃锁，即具有⾃锁性。

B.蜗杆传动主要缺点有：a.因传动时啮合齿⾯间相对滑动速度⼤，故摩擦损失⼤，效率低。

⼀般效率为η=0.7～0.9；具有⾃锁性时η＜0.5。

所以不宜⽤于⼤功率传动；b.为减轻齿⾯的磨损及防⽌胶合，蜗杆⼀般使⽤贵重的减摩材料制造，故
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成本⾼；c.对制造和安装误差很敏感，安装时对中⼼矩的尺⼨精度要求很⾼。

综合分析上述四种⽅案，从传动效率、传动⽐范围、传动速度、制造成本和安装精度、传动装置外廓尺⼨等⽅⾯综合考虑，知本设计课题的传动⽅案采⽤⽅案四，即采⽤摩擦传动。

滚筒直接由⼩滚轮摩擦带动。

传动⽅式⽰意简图如下(图
2-3);
图2-3滚筒传动⽅式简图
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3提升⽃的设计分析
该抛丸机设计有16个提升⽃
每个提升⽃可近视看作为⼀个长⽅体，其体积为
V=122×147×2 790/16=0.5L
3.1 旋风除尘器的特点
Q3110抛丸机提升⽃和滚筒连成⼀体，提升⽃随滚筒⼀起旋转。

除尘器的选择：除尘器有旋风型除尘器和电除尘器⼏类。

考虑本性能、使⽤场合、制造成本，本机采⽤离⼼式旋风除尘器。

该除尘器总体设计⽅案图(3-1)：
图3-1 除尘器
A.优点
旋风除尘器没有运动部件，制作、管理⼗分⽅便；处⾥相同的风量情况下体积⼩，价格便宜：作为除尘器器使⽤时，可以⽴式安装，也可以卧式安装，使⽤⽅便；处理⼤风量便于多台并联使⽤，效率阻⼒不受影响。

B.缺点
卸灰阀漏同时会严重影响除尘效率；磨损严重，特别是处理⾼浓度或琢磨性⼤的粉尘时，⼊⼝处和锥体部位容易磨坏；除尘效率不⾼，单独使⽤有时满⾜不了含尘⽓体排放浓度的要求。

3.2 粉尘的概念
粉尘的来源.
在粉尘的来源中，⾃然过程产⽣的粉尘⼀般靠⼤⽓的⾃净作⽤，⽽⼈类活动产⽣的粉尘要靠除尘措施来完成，例如⼯业产⽣粉尘就要靠除尘设备来完成。

Q3110抛丸机的除尘器主要就是⽤来排除抛丸过程中所产⽣的粉尘。

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粉尘的定义为：由⾃然⼒或机械⼒产⽣的，能够悬浮于空⽓中的固体微⼩颗粒。

国际上将粒径⼩于75Lun 的固体悬浮物定义为粉尘。

在通风除尘技术中，⼀般将1⾄200m µ乃⾄更⼤的粒径的固体悬浮物作为粉尘。

向空⽓中放散粉尘的地点或设备称作尘源。

Q3110抛丸机产⽣的粉尘主要是由锻件或铸件被⾼速的钢珠碰撞后掉下的残余型杀或者氧化铁⽪。

在⾃然⼒或机械⼒作⽤下，使粉尘或雾滴从静⽐状态变为悬浮于空⽓中的现象称作尘化作⽤：从静⽐状态变为悬浮于空⽓中的现象称作尘化作⽤：
按粉尘粒径⼤⼩可以把粉尘分为：
A.可见粉尘；可见粉尘是指⽤⾁眼可见，粒径⼤于10um 以上的粉尘。

B.显微粉尘；显微粉尘是指粒径为0．25—10um 可⽤⼀般光学显微镜观察的粉尘，
C.超显微粉尘；超显微粉尘是指粒径⼩于0．25um ．只有在超显微镜或电⼦显微镜下可以观察到的粉尘。

Q3110抛丸机主要的粉尘是7um 以上的尘⼟。

本机可以将7um 以上的尘⼟完全分离，但7um 以下的粉尘是与排⽓⼀起排出的，所以按设管道将排⽓导出室外。

粉尘有多种多样的性质．按粉尘的物性分为：
A.亲⽔性粉尘、疏⽔性粉尘；
B.不粘粉尘、微粘粉尘、中粘粉尘；
C.可燃性粉尘、不燃粉尘；
D.⾼⽐电阻粉尘、⼀般⽐电阻值粉尘、导电性粉尘；
E.纤维性粉尘、颗粒性粉尘。

粒径⼤于1um ，⼩于20um 的尘粒随运载它的⽓体运动，⼤于20um 的颗粒具有明
显的沉降速度，因此在空间停留时间很短。

密度为1g/cm 3的尘粒的沉降速度由表可
以查表[3]得:
d=0.1um v=5104-?cm/s
d=1um v=3104-?cm/s
d=10um v=0.3cm/s
Q3110型除尘器主要灰尘粒径为7um 以上的尘粒，故取d=10um ；v=0.3cm/s
3.3 粉尘的计算
测量得到的粉尘颗粒⼤⼩与颗粒的⾯积或体积之间的关系则称为形系数。

形状系数反映了尘粒偏离球体的程度。

体积形状系数和表⾯积形状系数
()22
286.153714.3um um d S s =?==π ()33350.17976
14.36um um d v v ===π
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7 ⽐表⾯系数。

对于⼀个尘粒，单位体积的表⾯积v s 与单位质量的表⾯积v s 分别是：
86.050
.17986.1531====sv w X v s s 粉尘的分散度
粉尘的粉径分布称为分散度。

是指粉尘中各种粒径所占的百分数。

它是评价粉尘危害程度，除尘器性能和选择除尘器的基本条件之⼀。

查表[5]可得平均粒径 d=0.8um ；颗粒数 N=370个；
质量g m 1.0=?；质量分数%23=?D ；相对频率f=0.58
3.4 粉尘的粘着性
尘粒之间由于互相的粘着性⽽形成团聚，有有利于分离的。

颗粒与器壁间会产⽣粘着效应，这对除尘器设计⼗分重要。

A 分⼦⼒。

这是作⽤在分⼦间或原⼦间的作⽤⼒，也称为范得华⼒，实际上是⼀种吸附⼒。

球体与平⾯间的分⼦⼒:
D vdw d L h F 2
16π?==N um 56.0714.3164=? 式中: vdw F - 球体和平⾯间的分⼦⼒，N
h ?-范得华⼒，对于⾦属半导体，?h =(3.2-17.60)取4
D d -球体粉尘直径
L-两粘着体间距离，um ；⼀般取4104-?；当L>0.01um 时，可忽略不计。

B ⽑细粘着⼒。

粉尘颗粒含有⽔分时，互相吸着的颗粒间由于⽑细管作⽤⽽产⽣“液桥“，产⽣使颗粒互相粘着的⼒：
N um m N rd F D k 16.37/072.014.322===π
式中:k F -⽑细粘着⼒，N ；
r-⽔的表⾯张⼒，⼀般为0.072N/m ；
D d -粉尘直径
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4 离⼼除尘技术
⽓流在做旋转运动时，⽓流中的粉尘颗粒会因受离⼼⼒的作⽤从⽓流中分离出来。

利⽤离⼼⼒进⾏除尘的技术称离⼼除尘技术。

利⽤离⼼⼒进⾏除尘的设备称为旋风除尘器.
4.1 离⼼式除尘⼯作原理
旋风除尘器由带锥形底的外圆筒、进⽓管、排⽓管(内圆筒)，圆锥筒和贮灰箱排灰阀等五部分组成。

排⽓管插⼊外圆筒形成内圆筒，进⽓管与外圆相切，外圆筒下部是圆锥筒，圆锥筒下部是贮灰箱
含尘⽓流以14—24m/s 的⾼速度从进⽓⼝进⼊后，由于受到外圆筒上盖及内圆筒壁的限流，迫使⽓流做⾃上⽽下的旋转运动，通常把这种运动称为外旋流。

在⽓流旋转过程中形成很⼤的离⼼⼒：尘粒在离⼼⼒的作⽤下．逐渐被甩向外壁，井在重⼒的作⽤下沿外壁⾯旋转下落，直⾄贮灰箱。

旋转下降的外旋流因受到锥体收缩的影响渐渐向中⼼汇集．下降到⼀定程度时，开始返回上升．形成⼀股⾃下⽽上的旋转运动．⼀般把这种运动称为内旋流。

内旋流不含⼤颗粒粉尘，所以⽐较⼲净，可以经内筒排向⼤⽓。

但是，由于内．外两旋转⽓流的互相⼲扰和渗透，容易把沉于底部的尘粉带起，其中⼀部分细⼩的粒⼦⼜被带⾛，这
就是除尘器内的⼆次飞扬现象。

为减少⼆次飞扬．提⾼除尘效率，在圆锥体下部往往设置阻⽓排尘装置。

查资料得出，尘粒在旋风除尘器内的运动是很复杂的。

它不仅有圆周运动．径向运动和轴向运动，⽽且在尘粒沉降过程中还有线速度的变化和离⼼加速度的变化．因此．不应把旋风除尘器的⼯作原理看得过于简单，在旋风除尘器内．外旋流逐渐向下旋转，内旋流逐渐向上旋转，向上与向下旋转⽓流分界⾯上各点的轴向速度为零，分界⾯以外的⽓流切线速度随其与轴⼼距离的减⼩⽽增⼤，越接近轴⼼，切线速度越⼤；分界⾯以内的⽓流切向速度随其与轴⼼距离的减⼩⽽降低；值得注意的是．旋风防尘器内⽓流径向速度⽅向与尘粒的径向速度⽅向相反．粉尘粒⼦由内向外运动．⽓体则由外向轴⼼流动。

由于⽓流旋转的原因，旋风除尘器内压强越接近轴⼼处越低，即使设备在正压操作下．轴⼼处仍处在负压状态。

因此，在排⽓管⾄贮灰箱之间有任何漏风，都会导致除尘效率的明显降低。

旋风除尘器内的⽓流及颗粒运动⼗分复杂．对于颗粒的分离捕集机理做出许多简化假设后，形成各种不同的分离机理模型．主要有转圈理论．平衡轨道理论及边界层分离理论等；
4.2 转圈理论(沉降分离理论)
转圈理论是由重⼒沉降室的沉降原理发展起来的：其原理是．粉尘颗粒受离⼼⼒作⽤，沉降到旋风除尘器壁⾯所需要的时间和颗粒在分离区间⽓体停留时间的相平衡．从⽽计算出粉尘完全被分离的最⼩极限粒径100d ，即分离效率为100％的粉尘颗粒最⼩粒。

设进⼊旋风除尘器内⽓流假定为等速流(速度分布指数n=o)，即⽓体严
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9 格地按照螺旋途径，始终保持与进⼊时相同的速度流动，⽽颗粒随⽓体以恒定的切向速度(与位置变化⽆关)。

由内向外克服⽓流对它的阻⼒，穿过整个⽓流宽度，流经⼀个最⼤的净⽔平距离，最后到达器壁被分离。

4.3 平街轨道理论 (假象圆筒学说)
⼀定直径的粉尘颗粒，因旋转⽓流⽽产⽣的离⼼⼒F ，将会在平衡轨道上与向⼼⽓流对它作⽤的stokes 贴阻⼒P 达到平衡，⽽平街轨道往往看作是排⽓管下端由最⼤切向速度的各点连接起来的⼀个假想圆筒-这种处于平衡状态的颗粒，由于种种原因，平衡将随时都会遭到破坏：有时离⼼⼒F ⼤⼲阻⼒P ，有时则P ⼤于F 。

两者出现的⼏率是相等的-因此．在假想圆筒上的颗粒具有50％的分离效率，⼯程应⽤中．常把此颗粒直径称为切割粒径．切割粒径表⽰粉尘有50％被捕集．另外50％的⼏率不被捕集。

4.4 边界层分离理论
平街轨道理论没有考虑紊流扩散等影响．⽽这种影响对于粉尘细颗粒是不可忽视的，20世纪70年代有⼈提出横向渗混模型．认为在旋风除尘器的任⼀横截⾯上，颗粒难度的分布是均匀的，但在近壁处的边界层内，是层流流动．只要颗粒在离⼼效应下浮游进⼊此边界层内，就可以被捕集分离下来，这就是边界分离理论。

4.5 计算⽐传速
叶⽚的综合分析与计算
通风机的结构简单，制造⽅便，叶轮⼀般采⽤钢板制成, 通常采⽤焊接，有时也⽤铆接。

本机采⽤焊接制成。

通风机可以做成右旋和左旋两种。

本机采⽤最普通的右旋⽅向，即顺时针⽅向旋转。

风机的传动⽅式，该设计中采⽤电机和叶轮之间联结，把叶轮直接安装在电机轴上。

结构紧凑、制作⽅便、降低成本。

叶轮是除尘器的⼼脏部分，他的尺⼨和⼏个形状对除尘器的特性有着重⼤的影响。

采⽤直间传动，选⽤2825r/min 的电动机，通风机⽐转速为： 26.788.569237.15282554.5535443214321=?==p q
n n 速度系数569.0138
26.78138===s n σ查表[3]得通风机全效率84.0≈η
查表[3]得通风机的内部效率85.0=i η
⽐转速s n 介于40⾄76之间，决定采⽤图(4-1)叶轮
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图4-1 叶轮
叶轮圆周速度2u 的计算
s m s
m P
u /9535404.1994.176.5692222=??==ρ? 取容积效率97.0=v η,于是计算流量为： s m s m q q v sc /85.15/97
.037.1533==η采⽤锥弧形集流器，10=µ。

可得叶轮⼊⼝速度: s m s m D q C sc /68.29/1825.085.154420200=??
==πµπ叶⽚⼊⼝⾓度A 1β的计算 ?==?--7.128235.050cos 25.1cos cos cos 11221
1m A A R R ββ叶⽚数⽬Z 的确定叶⽚数为??? ??+???? ??-+=2sin 2122
12A A A m D D D D Z ββτπ取叶栅密度8.1=τ，于是
3.1427.1250sin 8235.025.18235.025.18.1=??
+ -+=πZ ()A m m D D D D Z 21212sin 2.1~8.0βπ-+= ()()50sin 8235
.025.18235.025.12.1~8.02.1~8.0??? ??-+=ππ
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11 03.14~35.9=
取叶⽚数 Z=10
4.6计算最⼤弯曲应⼒
图4-2 弯曲应⼒图
当吊环作⽤A 点时，弯矩为a,当作⽤在A 、B 两点之间的C 点，弯矩为b ，当正的最⼤值和负的最⼤值挠度⼒矩有⼀个最⼩值时，将发⽣最⼩弯曲应⼒，这就是当两者相等时，将发⽣最⼩的弯曲应⼒，这就是当两者相等(1-+=m m )，会引起最⼤正弯矩或负弯矩的增加，使最⼤的正负弯矩相等。

()()226.02
16.021ωµ--=x R x c Pa Pa 60081.91.0477902=??? ??
=πω
()()N N R c 5.281281.9500216002.121=??
+?= 因⽽ ()226.0600/6.05.28122--??=x x
253.527.597.21685.4±=+=+x
()m m x 57.0685.4253.5=-=
弯矩=()
m N m N mx ?=??=12.812/52.06002122 弯曲应⼒()[]
25331026.81.0/12.81322/32m N m N d m mz ??====π
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4.7 旋风除尘器构造对性能的影响
4.7.1除尘器的直径及⾼度
除尘器的直径及⾼度对其性能有直接影响，理论上讲，旋风除尘器简体越⼩，⽓流运动给予粉尘粒⼦的离⼼⼒越⼤．能够获得的除尘效率⾼，相应的流体阻⼒也越⼤。

因此，外形细长的旋风除尘器⽐短相的除尘器效率⾼．且能够捕集较细的尘粒，但流体阻⼒较⼤．对于筒体⾼度的取值．⼀般认为，性能较好的旋风除尘器直筒部分的⾼度为其直径的1—2倍，锥体部分的⾼度为直径的1—3倍，锥体底⾓为25度—40度。

Q3110型抛丸机的除尘设备采⽤了这种设计⽅案。

4.7.2 进⼝和出⼝形式
旋风除尘器的进⼝形式有4种：a最普通的⼊⼝形式．是⽓流外缘与除尘器简体相切；b⼊⼝外缘壳体为渐开线形或对数螺线形：c⼊⼝外壳类似三⾓形，下部与简体相切，上部为螺旋⾯形；d⽓流从轴向进⼊．在螺旋⼒的作⽤下。

旋转进⼊筒体不同的进⼝形式有着不同的性能．特点和⽤途．对⼩型旋风除尘器，如旋流⼦多⽤第四种形式。

就性能⽽⾔。

以蜗壳⾏结构的⼊⼝性能较好，蜗壳与简体相切⾯⾓度以⽓流旋转180后简体外缘相切为宜：
除尘器⼊⼝断⾯的宽⾼之⽐也很重要。

宽⾼⽐越⼩，进⼝⽓流在径向⽅向越薄，越有利于粉尘在圆筒内分离和沉降，除尘效率就越⾼。

因此，进⼝断⾯多采⽤矩形，⾼宽之⽐值为2左右．
排⽓筒的插⼊深度与除尘效率有直接关系：插⼊加深，效率提⾼，加⼤；插⼊变浅，效率降低，阻⼒减⼩：这是因为短浅的排⽓筒容易形成短路现象．造成部分尘粒，来不及分离便从排⽓筒排⾛。

因此，本机的旋风除尘器排⽓筒下端与进⽓管的下缘平齐。

图4-3除尘器常见⼊⼝形式简图
本机采⽤切向进⼝的型式如图（4-4）。

切向进⼝是最好的进⼝⽅式，它可以最⼤限度的避免进⼊⽓体与旋转⽓流之间的⼲扰，以提⾼效率。

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图4-4除尘器⼊⼝形式
4.8 卸灰装置
卸灰装置兼有卸灰和密封两种功能．是影响除尘器性能的关键部位之⼀。

假如卸灰装置处有漏⽓现象，⾮但影响除尘器的正常排灰，⽽且严重影响除尘效率、因此，理想的卸灰装置应该具有结构简单，动作灵活．排灰及时和严密不漏风等特点。

不管哪⼀种卸灰装置，查表可得，如果漏风量占到总风量的1％时．则除尘效率降低5％：漏风量占5％时，除尘效率降低约50％；漏风量占15％时．除尘效率会降低到很低的数值。

故本机在卸灰⽃门上可以加⼀层橡胶⽤来起密封作⽤，可以提⾼除尘器性能。

排⽓管常见的排⽓管有两种形式：⼀是下端收缩式；另⼀种是直筒式。

在设计分离较细粉尘的旋风除尘器时，可考虑设计为排⽓管下端收缩式。

排⽓管直径越⼩，则旋风型除尘效率越⾼，压⼒损失也教⼤：反之，除尘器效率越低，压⼒损失也越⼩。

排⽓管直径对效率和阻⼒影响如图（4-5）
图4-5排⽓管直径对除尘效率与阻⼒系数的影响
由于本机主要灰尘粒径在7um 以上，故应采⽤直筒式排⽓装置，可提⾼除尘起性能，还可降低该机成本。

Q3110滚筒式抛丸清理机的设计(总装、弹丸循环及分离装置、集尘器设计)
4.9 灰⽃
灰⽃是旋风除尘器设计中不容忽视的部分。

因为在除尘的锥度处⽓流处于湍流状态，⽽粉尘也由此排出容易出现⼆次夹带的机会，如果设计不当，造成灰⽃漏⽓，就会使粉尘的⼆次飞扬加剧，影响除尘效率。

⽐较好的解决⽅案是设置阻⽓装置，减少⽓体进⼊灰⽃，降低⼆次飞扬，提⾼该机除尘器效率。

Q3110型号抛丸机除尘器采⽤图4-6形式灰⽃。

图4-6 灰⽃形式
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15 5 旋风除尘器的计算
旋风除尘器的基本计算是确定主要尺⼨：但是在⼯业⽣产应⽤除尘器时设备，只要恰当地选型就可以。

5.1 流体阻⼒计算
旋风除尘器的流体阻⼒，⽤⽓体进⼝到出⼝的压⼒损失表⽰，当忽略进⼝和出⼝管中的流体动压差时，由式汁算：
2
2ρξi v p ?=?=621046.122.18008.3?=?? 式中
p ?-流体阻⼒，pa ；
ζ-阻⼒系数
v i -除尘器进⽓⼝⽓流速度，m/s
ρ-含尘⽓体密度，kg/m 3
阻⼒系数值按下⾯经验公式求出：
21221
30H H D D A +=ζ=8.35352763884009314.33022=+??
式中 A-除尘器⼊⼝断⾯积，2m
1D -除尘器外圆筒的内径，m ；
2D -除尘器内筒的内径，m ；
1H -除尘器圆筒部分⾼，m ；
2H -除尘器圆锥部分⾼，m 。

除尘器的压⼒损失⼀般控制在500⾄ 1500pa 之间，过⼤的压⼒损失虽然能换取较⾼的除尘效率，但能耗太⼤，显然是不可取的。

常规旋风除尘器内务部分的压⼒损失对总压⼒损失所占的⽐例中．⼊⼝损失占7％，出⼝损失占20％，本体内动压损失占30％，灰⽃损失占33％．边壁摩擦损失占10％。

5.2除尘效率计算
除尘效率的⾼低取决于多种因素，其中粉尘颗粒的⼤⼩有着重要影响，在⼀般情况下效率按下式计算： ()?????? ?
---=1212212ln 18exp 1r r r r w r Qd µρη≈96% 式中：η-旋转除尘器的除尘效率；
p ρ-粒⼦的密度，kg/m 3；
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Q-处理风量，h m /3；
d-粒⼦直径，m ；
1?-旋转⾓度，rad ；
µ-空⽓的动⼒粘度，；s Pa ?
W-流体旋转螺距，m ；
r 1-流体内侧半径，m ；
r 2-流体外侧半径，m 。

5.3 运⾏各数对性能的影响
运⾏参数对性能的影响有以下⼏⽅⾯：
A.⽓体流量⽓体流量或者说除尘器⼈⼝⽓体流速．对除尘器压⼒损失,除尘效率部有很⼤影响.从理论上来说,旋风除尘器的压⼒损失与⽓体流量的平⽅成正⽐，因⽽也和⼈⼝风速的平⽅成正⽐(与实际有⼀定偏差)。

⼊⼝流速增加，能增加尘粒在运动中的离⼼⼒，尘粒易于分离，除尘效率提⾼。

除尘效率随⼈⼝流速平⽅根⽽变化、但是当⼈
⼝速度超过临界值时．絮流的影响就⽐分离作⽤增加得更快，以致除尘效率随⼈⼝风速增加的指数⼩于1。

若流速进⼀步增加，除尘效率反⽽降低。

因此，旋风除尘器的⼈⼝风速宜选取18—23m/s
B.含尘⽓体的物理性质旋风除尘器的阻⼒受⽓体的温度和压⼒影响，因温度提⾼除尘器阻⼒下降，效率也降低。

旋风除尘器的效率随⽓体粘度的增加⽽降低。

当⽓体温度增加时．⽓体粘度也就增加。

所以在⼈⼝风速⼀定时．除尘效率随⽓体温度增加⽽下降。

C.粉尘的粒径和密度-粉尘的粒径分布是影响旋风除尘器的重要因素。

⼤粒⼦要⽐⼩粒⼦更容易分离，除尘效率随尘粒密度的增⼤⽽提⾼；
D.含尘浓度⽓体的含尘浓度耐旋风除尘器的陈尘效率和庄⼒损失也有影响。

试验结果表明，压⼒损失随含尘负荷增加⽽减少，这是因为径向运动的⼤量尘粒拖曳了⼤量空⽓；粉尘从速度较⾼帅⽓流向外运动到速度较低的⽓流中时．把能量传递给蜗旋⽓流的外层，减少其需要的压⼒，从⽽降低压⼒降。

由于含尘浓度的提⾼，粉尘的凝聚与团聚性能提⾼。

因⽽净化效率有明显提⾼。

但是提⾼的速度⽐含尘浓度增加的速度要慢得多，因此，排⼭⽓体的含尘浓度总是随着⼊⼝处的含尘浓度的增加⽽增加。

E.含湿量。

⽓体的含湿量对旋风除尘器⼯况有较⼤影响。

如分散度很⾼⽽粘着性很⼩的粉尘(⼩于10um 的颗粒含量在30%—40％，含湿量为l ％)⽓体在旋风除尘器中净化不好。

若细颗粒量不变，湿度量增加5％-I0％时，那么颗粒在旋风除尘器内互相粘结成⽐较⼤的颗粒，这些⼤颗粒被猛烈冲击在器壁上、⽓体净化将⼤有改善．所以有往除尘器内放些蒸汽来提⾼效率的做法，但是注意⽓体中的⽔蒸⽓在除尘器内壁的凝结．使尘粒可能粘附在器壁上⽽降低操作的可靠程度。

F.漏风率。

除尘器的漏风对净化效率有显著影响，尤其以除尘器排灰⼝的漏风更为严。

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6 旋风除尘器的注意事项
A.旋风除尘器净化⽓体量应与实际需要处理的含尘⽓体量⼀致。

B.旋风除尘器⼊⼝风速要保持l8—23m/s。

低于18m/s时，其除尘效率下降；⾼于23m/s时，除尘效率提⾼不明显，但阻⼒损失增加，耗电量增⾼很多。

C.旋风除尘器能捕集到的最⼩尘粒应等于或稍⼩于詖处理⽓体的粉尘粒度。

D.当含尘⽓体温度很⾼时，要注意保温，避免⽔分在除尘器内凝结。

假如粉尘不吸收⽔分，露点为30—50℃时，除尘器的强度最少应⾼出30℃左右，假如粉尘吸⽔性较强(如⽔泥、⽯膏和含碱粉尘等)，露点为30—50℃时．除尘器的温度应⾼出露点强度40⼀50℃。

E.旋风除尘器结构的密闭要好，确保不漏风。

尤其是负压操作，更应注意卸料锁风装置的可靠性。

F.易燃易爆粉尘，应设有防爆装置，防爆装置的通常做法是在⼊⼝管道上加⼀个安全防爆阀门：
G.当粉尘粘性较⼩时，最⼤允许含尘量浓度与旋风筒直径有关，即直径越⼤其允许含尘量浓度也越⼤。

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7旋风除尘器的防磨损措施
由于⾼速含尘⽓体对除尘设备内壁的强烈冲刷，除尘器的壳体阀门或官道就被磨损，特别是旋风除尘器的蜗壳和锥体的部分的磨损更为重。

因此，解决好除尘器的设备磨损问题是保证除尘正常⼯作的重要环节。

解决磨损问题的途径，既可以采⽤耐磨损材料(如花岗岩、陶瓷等制作除尘本体(如⿇⽯⽔膜除尘器或陶瓷多管旋风除尘器等)，也可以采取在除尘器的易损总部位敷设耐磨材料或采⽤磨损内衬(如铸⽯或瓷砖等)的⽅法解决。

考虑到本机性能和成本节省，该抛丸机除尘器采⽤在除尘器的易损总部位敷设耐磨材料以减少磨损。

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