黃振鋒 王蕊 歐克藝 徐展熙 趙雅祥 華南理工大學(xué)廣州學(xué)院機械工程學(xué)院

1 離心風(fēng)輪脫水機

1.1 工作原理

離心脫水機原理圖如圖1所示。當(dāng)電機帶動圓盤和風(fēng)輪高速旋轉(zhuǎn)時，風(fēng)輪產(chǎn)生的離心力將空氣從風(fēng)輪內(nèi)部甩出匯集到外殼，由于外殼借鑒了對數(shù)螺旋線作圖法設(shè)計，因此外殼的截面積的不同而導(dǎo)致的壓差，使得空氣從螺旋形外殼的出氣口排出。當(dāng)風(fēng)輪內(nèi)部的空氣被排出后，就形成負(fù)壓，外面的空氣在大氣壓的作用下又被壓入到風(fēng)輪內(nèi)部，依次循環(huán)，可以加強空氣的流通以及對紗粒的加速排水，

圖1 離心脫水機結(jié)構(gòu)

1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

離心脫水機主要由離心式通風(fēng)機、高速離心脫水機、同步帶電機、平面軸承、底座五部分組成。

1.2.1 離心式通風(fēng)機

離心式通風(fēng)機主要部件有機殼、風(fēng)輪、機軸、吸氣口、排氣口，此外還有軸承、底座等部件。外殼設(shè)計采用對數(shù)螺旋線近似作圖法，解決了以前等邊基元法作圖遺留下來的圓弧間相接與相切的問題，這樣可以利用螺旋線外殼截面積不同產(chǎn)生壓差，使得空氣從螺旋型外殼排出。

1.2.2 離心脫水機

離心脫水包括筒形外殼，筒形外殼上端有筒蓋，筒形外殼底部四周有機腳。筒形外殼內(nèi)有轉(zhuǎn)籠。轉(zhuǎn)籠下端有底盤，底盤中心有管狀上凸起，與管狀上凸起相對應(yīng)的筒形外殼底部中心有通孔。管狀上凸起內(nèi)有管狀軸承座。管狀軸承座下端伸入筒形外殼底部中心的通孔內(nèi)并與通孔四周相固連。管狀軸承座內(nèi)有轉(zhuǎn)軸。轉(zhuǎn)軸上端與管狀上凸起的上端相固連，其下端伸出在筒形外殼的底部之下。筒形外殼外側(cè)有電機，電機的輸出軸上有主動輪，轉(zhuǎn)軸下端有被動輪，主動輪與被動輪間有傳動帶。其特點是管狀軸承座下部有周向內(nèi)凸臺，周向內(nèi)凸臺的上面和下面均有軸承

1.2.3 平面軸承

為了減小紗柱所在平板與金屬底板產(chǎn)生的摩擦，故增加一個轉(zhuǎn)盤軸承設(shè)計，降低紗柱平板在轉(zhuǎn)動時的能耗

1.2.4 同步帶電機

電機通過帶傳動帶動脫水裝置圓盤和風(fēng)輪同步轉(zhuǎn)動，采用三相異步電機Y801-2提供所需要的離心力。

圖2 離心脫水機結(jié)構(gòu)

2 實驗結(jié)果與分析

2.1 性能仿真分析

利用ANSYS軟件對脫水機螺旋形外殼速度流向仿真，如圖3所示。

圖3 風(fēng)機整體的速度流向

利用ANSYS軟件對風(fēng)輪進行靜壓分析，如圖4所示。

圖4 風(fēng)輪靜壓分析

通過仿真可知：采用對數(shù)螺旋線設(shè)計的殼形符合脫水時水分流向的假設(shè)要求，驗證方案的可行性。

2.2 實驗結(jié)果

為驗證脫水效果，現(xiàn)利用控制變量法對脫水機做實驗，即紗粒浸水后質(zhì)量保持不變，對脫水機改造前后脫水?dāng)?shù)據(jù)進行計算。經(jīng)計算可知，改造后的脫水率比改造前高出12%，脫水效果提高明顯。

3 推廣價值

紡織染色行業(yè)中紗粒脫水通常選用的是傳統(tǒng)的獨籠式脫水機，這種獨籠式脫水機脫水能力有限，而改進后將傳統(tǒng)工業(yè)離心脫水機構(gòu)和離心式鼓風(fēng)機結(jié)構(gòu)巧妙結(jié)合，增大紗粒表面水分的流通，使內(nèi)部水分隨氣流從風(fēng)口排出，提高紗粒脫水率，縮短后續(xù)烘干時間，減少烘干時所需要能量和廢氣排放，達到節(jié)能減排的目的。對原有脫水裝置易改造，且成本低，改進后脫水效果好，脫水均勻，降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本，可應(yīng)用到大多數(shù)中小型企業(yè)對紡織品、農(nóng)作物洗滌后的脫水，應(yīng)用前景廣闊，具有重要的現(xiàn)實意義和推廣價值。