机械类毕业设计开题报告 (1)

毕业设计(论文)开题报告

1文献综述

防锈技术是防止金属制品裸露面在加工、储存、运输过程中因受环境影响而锈蚀的技术。对保证金属制品表面质量和使用性能有着重大意义。工业发达国家每年腐蚀造成的损失，约占国民生产总值的2%-4%。美国年腐蚀损失约1700亿美元，我国年腐蚀损失至少达100多亿元。其原因是多方面的，除了对防锈材料的研究不够，整体水平不高，各介质之间不能互用，脱脂困难之外，一个主要的原因是防锈工艺装备差，自动化程度低，造成防锈油的涂覆严重不均匀。另外各行业防锈技术发展不平衡，许多生产大型板、带材的钢厂，防锈技术比较落后，仍沿用传统的涂油方式进行涂油，防锈效果差，污染环境。与不涂防锈油相比，钢板表面防锈油涂覆不均，会促使暴露点更严重的腐蚀，从而造成重大经济损失。综上所述，开发出高质量的防锈介质涂覆设备是提高防锈技术的关键。

1.1 国内外研究概况

20世纪70年代初英国学者Donald R.Henry提出静电涂油的概念，利用高压静电使油液加速并雾化，然后喷涂在钢板上，这样可以使涂油设备与钢板不直接接触，涂油后的油膜薄而且均匀，防锈效果好。利用这一技术，英国的Peabody公司和德国的DUMA公司开展了静电涂油机的研制工作并取得初步成果，研制了多台静电涂油机，在德国、英国的钢厂应用，并出口到世界各地，效果良好。美国UAS公司与日本TRINITY公司也于90年代初着手研制静电涂油机，先后造出多台静电涂油机用于本国钢铁企业并少量出口。从报道看，发达国家的各种金属板、带材连续生产线如酸洗线、平整线、重卷线、热镀锡线、电镀锌线、连续退火线、横切线、纵切线、冲裁冲压线等，都有应用静电涂油机的报道。

因为静电涂油机涂油质量好，经济效益显著，国内多家冷轧薄板厂为提高产品质量，急需使用静电涂油机。有些厂家从国外购进了几台静电涂油机，但设备价格太高，加上要用价格很高的进口油，会大大增加产品生产成本。因此，国内用户迫切希望有质量好、价格低的国产静电涂油机面世。

武汉科技大学冶金设备研究所静电涂油机课题组(以下简称武科大课题组)从89年

开始静电应用方面的研究。武科大课题组经过无数次的实验，于93年成功研制出静电涂1

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油机的核心部件— 涂油刀梁，掌握了静电喷涂的关键技术。通过随后的实验室研究，于1995年成功试制出第一台具有自己特点的国产静电涂油机，安装在上海宝钢益昌薄板有限公司纵切线上，使用效果良好，得到厂家充分肯定，填补了国产静电涂油机的空白。从国内各大中型钢铁企业的生产应用状况来看，除少量几台进口涂油机外，所使用的静电涂油机全部由武汉科技大学研制生产。该校产品由于具有较高的质量价格比，倍受国内用户喜爱。

1.2 静电喷涂技术的发展趋势

静电喷涂技术已经有50多年的发展历史,现在随着该技术在各行各业的广泛应用, 已经开发出由计算机控制的能复杂运转的自动喷涂装置、机器人携带用的静电喷涂装置等。而且随着在静电喷涂中对静电雾化技术的不断探索, 利用静电雾化技术, 先后研究了静电喷墨技术、液体燃料的静电雾化技术、电推进技术、荷电水雾除尘技术、静电农药喷洒技术、电喷雾电离质谱技术、悬浮体溶液的静电调制技术、静电微粒化技术、荷电水雾消雷技术、水雾灭火技术等等。研究液体或粉末状固体的实验原理和雾化机理也就成为静电喷涂技术研究的重点,所以在研究静电喷涂技术的同时, 今后应将研究的重点集中在以下几个方面：

（1）研究合适的喷涂介质和喷涂器械。 针对不同的喷涂对象选择合适的固体或液体喷涂介质, 而针对不同的喷涂介质又要研究出不同的喷头或者是喷嘴形状, 其结构将影响喷嘴附近的电场强度和喷涂介质的荷电量,从而影响雾化效果和整个喷涂的质量, 所以良好的喷涂介质和喷涂器械是保证优越的喷涂技术的前提条件。

（2）继续完善静电喷涂中雾化机理的研究,这是整个静电喷涂技术的核心所在。通过建立合适的数学模型,分析静电场对喷涂粉末或液滴厚度、表面张力和黏附强度的影响,回归出数学公式,从理论上找出影响喷涂介质的静电雾化的主要因素。

（3）加强静电喷涂中实验原理和实验现象的研究,采取先进的实验手段和实验方法,对喷涂微粒的厚度、均匀性、沉积效率等主要雾化指标进行测量,为喷涂技术提供微测试技术,这样可更好地从实验中论证理论的正确性。

（4）不断完善静电喷涂技术的工艺流程,使得喷涂作业线简单、高效。同时确定最佳的喷涂效果参数,譬如电压、喷涂距离、喷涂介质的流量或压力等等,这样从宏观上对研究静电喷涂技术大有裨益。

1.3 静电涂油机的基本结构和工

作原理：

武科大课题组研制的静电涂油机借

鉴、吸收了国外多台静电涂油机的结构长

处，对涂油室内喷油梁、导板做了重大改进，

增加了喷油梁接油盘与外壳集油槽;

对供油

系统管路也做了较大改进，增加了给喷油梁冲洗、给循环加热油箱补油的功能;在高压电路上增加了放电限制装置与油液加速雾化装置，生产出的涂油机具有低油耗、低故障、低价格、高质量等优点，受到厂家的充分肯定。

武科大课题组所研制的静电涂油机主要由涂油室、供油系统、高压直流电源、低压电控装置四部分构成。涂油室内装有喷油梁及其支吊小车、导板等部件，供油系统包括供油泵站、循环加热泵站、回收油箱等部件，高压直流电源由高压控制柜与变压器组成，低压电控装置由低压控制柜与操作台组成。

其工作原理如图1所示。供油系统依据控制系统所给信号将源源不断的防锈油定量地供给涂油室内的涂油刀梁涂油刀梁与高压发生器的负极相接，行进中的带钢(或钢板、钢辊等)接正极。涂油刀梁的刃口沿梁身开有很长的缝隙供防锈油流出。当高压发生器无高压翰出时，供油系统供给涂油刀梁的油液会从刀梁的狭缝中滴落(上刀梁)。随着高压发生器输出的直流电压的增高，涂油刀梁和带钢之间将建立由弱变强的直流高压静电场，油液将从滴落变为喷射。一旦高压达到某一电压值，涂油刀梁的刃口部位将产生尖端放电，涂油刀梁中的油液受高压静电场的作用和尖端放电的影响，会从刃口间隙喷出并迅速雾化，吸附于钢材表面而形成匀薄的油膜，以使钢材达到防锈的目的。

1.4 涂油刀梁对油液雾化的影响

当高压电源输出电压一定时，涂油刀梁与钢带(板)之间的距离越大，油液雾化能力越低，从涂油刀梁刃口喷出的油线越稀疏，吸附于钢带(板)上的油粒直径越大，油粒之间的距离越远但均匀性越好。此时，若想获得较好的雾化效果，应相应的提高电压值，但太高的电压不利于高压系统的稳定和整个涂油机的安全使用;涂油刀梁与钢带(板)之

间的距离越小，油液雾化能力越高，从涂油刀梁刃口喷出的油线越密集，吸附于钢带(板)上的油粒直径越小。但是太近的距离具有以下弊端:(1)易造成高压闪烁和不稳定;(2)从涂油刀梁刃口喷出的油液没有足够的时间和空间电离、碰撞、扩散就吸附于钢带(板)上，会在钢带(板)上形成条状油粒，不可能获得好的雾化效果。因此，涂油刀梁与钢带(板)之间的距离应根据试验确定一较佳值。

(1)参考文献：

[1].田中捷，乔沙林，板带涂油机的发展与应用及国产静电涂油机的研制，《机电一体化》，1997.1

[2].王哲，王家青，高全杰等，静电涂油机中油液荷电雾化实验研究及雾化机理讨论[J]，机床与液压.2004. (7): 81-82

[3].欧阳克诚．静电涂油技术研究．冶金设备，1999 (4)：13一l6

[4].静电涂油机中下刀梁斜喷技术计算机模拟及实现,王家青，高全杰《机床与液压》2004．No．5

[5].基于有限元分析的静电涂油室设计的结构优化研究，高全杰，王家青，汪朝晖，

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