電除塵器陽極板制造與運(yùn)輸過程的優(yōu)化**

王安琪，胡小雄

（1.宿遷學(xué)院，江蘇 宿遷 223800；2.中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所，浙江 寧波 315201；3.星宇電子（寧波）有限公司，浙江 寧波 315514）

0 引言

電除塵器是大型工廠必需的環(huán)境處理設(shè)備，效果良好的設(shè)備能減少對(duì)環(huán)境的污染[1-3]。電除塵器的除塵原理是使陽極板與進(jìn)入管道的煙塵攜帶互異電荷，使得煙塵吸附在陽極板上，再對(duì)陽極板進(jìn)行敲擊，使灰塵脫落，落入下方指定區(qū)域。因此，陽極板的加工質(zhì)量對(duì)除塵效果影響較大。另外，在陽極板制造完成之后，運(yùn)輸及放置的過程容易造成陽極板的變形，其中扭曲嚴(yán)重且難以校正的要直接報(bào)廢，難以進(jìn)行二次加工。

因此，如果在生產(chǎn)和運(yùn)輸環(huán)節(jié)使用自動(dòng)化運(yùn)輸系統(tǒng)來運(yùn)輸物料，有利于提高運(yùn)輸效率，減少人工的使用，不但降低了勞動(dòng)力成本，而且因減少人為因素而降低運(yùn)輸中陽極板變形的可能性，降低廢品率。

1 設(shè)計(jì)目標(biāo)與研究?jī)?nèi)容

1.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

傳統(tǒng)的陽極板加工工藝流程由多道工序組成，如圖1所示。針對(duì)毛坯，半成品的運(yùn)輸大都是由人工完成。對(duì)陽極板軋制與運(yùn)輸過程進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)可靠的生產(chǎn)設(shè)備，減少人為因素對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響。

圖1 陽極板加工工藝流程

1.2 研究?jī)?nèi)容

針對(duì)陽極板長(zhǎng)而薄的特點(diǎn)，需要完成以下工作：1）運(yùn)輸方案的選擇與討論；2）考慮如何設(shè)計(jì)過渡機(jī)構(gòu)，減少陽極板運(yùn)輸過程中的變形；3）根據(jù)運(yùn)輸系統(tǒng)機(jī)構(gòu)特點(diǎn)確定動(dòng)力源。

2 成形裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

陽極板的原材料冷軋板具有較好的延展性，成形裝置可以設(shè)計(jì)為連續(xù)成形裝置，如圖2所示，成形裝置主要由軋輥與矯正盤組成。矯正盤用于在C型陽極板兩邊完全卷起后，形成過渡弧以及防止兩邊過度卷起。上下兩層軋輥中間設(shè)計(jì)厚度與陽極板一樣，便可由軋輥產(chǎn)生推力。先成形的是陽極板的兩邊，冷軋板兩邊受擠壓卷起，隨著陽極板的不斷進(jìn)入，最終成形?；陉枠O板成品，模擬出陽極板成形過程圖，如圖3所示?？梢愿鶕?jù)軋輥成形工藝，在軋輥組不同的位置設(shè)計(jì)相應(yīng)的軋輥形狀。

圖2 軋輥組

圖3 陽極板成形過程圖

3 輥?zhàn)虞斔脱b置設(shè)計(jì)

3.1 輥?zhàn)虞斔脱b置

輸送裝置主要由驅(qū)動(dòng)裝置、支架和若干輥?zhàn)咏M成。裝置整體與水平面呈一定傾角，陽極板可以獲得水平方面分力，只需一個(gè)電機(jī)提供初始動(dòng)力，如圖4所示。

圖4 輥?zhàn)虞斔脱b置

3.2 裝置基本參數(shù)設(shè)計(jì)

3.2.1 輥?zhàn)娱L(zhǎng)度

輥?zhàn)娱L(zhǎng)度參照公式（1）計(jì)算：

其中，物品寬度為B（mm），寬度裕量為ΔB（mm），可取ΔB=50 mm~150 mm。加工的陽極板寬度為400 mm，考慮其損耗方面，故選取輥?zhàn)拥拈L(zhǎng)度為450 mm。

3.2.2 輥?zhàn)娱g距

陽極板原材料為SPCC冷軋板，長(zhǎng)1 519.5 mm，寬44 mm，厚3 mm，很明顯材料長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于寬度，屬于柔性物件，需要進(jìn)行撓度校核。

輥?zhàn)娱g距P=100 mm，陽極板的重量m=102 kg，陽極板的撓度可根據(jù)公式（2）計(jì)算：

因?yàn)棣?4.1×10-4mm＜＜P/500=0.2 mm，符合要求。

3.2.3 輥?zhàn)拥闹睆?/p>

直徑可按公式（3）計(jì)算：

其中，單列輥?zhàn)拥挠行С休d系數(shù)為K1，多列輥?zhàn)拥牟黄胶廨d荷系數(shù)為K2，支撐單個(gè)項(xiàng)目的滾軸數(shù)為n。

取m=102 kg，K1=0.7，K2=0.7，n=151代入公式

（3），計(jì)算可得F=0.014 kN。

輥?zhàn)又睆绞菦Q定輥?zhàn)映休d能力的關(guān)鍵因素，可按照式F≤[F]選取。[F]是單個(gè)輥?zhàn)釉S用載荷，可從產(chǎn)品樣本中查取[4]。根據(jù)F=0.014 kN≤[F]，可選取輥?zhàn)又睆紻=40 mm。

3.2.4 輸送速度

根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，無動(dòng)力式輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)速度取v=0.2 m/s~0.4 m/s，動(dòng)力式輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)速度取v=0.25 m/s~0.5 m/s。課題組設(shè)計(jì)的裝置是電機(jī)驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力式輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)，考慮到實(shí)際生產(chǎn)速率，采用v=0.5 m/s。

3.3 驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì)

驅(qū)動(dòng)裝置采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪傳導(dǎo)動(dòng)力，如圖5所示。輥?zhàn)觾啥烁饔脙筛菟ü潭?，選用滾珠軸承。考慮到輥?zhàn)舆\(yùn)輸?shù)男再|(zhì)，用齒輪傳動(dòng)比皮帶傳動(dòng)更加平穩(wěn)[5-7]。由于整體裝置呈一定角度，只需要在前端一對(duì)輥?zhàn)邮┘觿?dòng)力，陽極板就能直接利用慣性與水平方向分力向前運(yùn)動(dòng)[8-10]。

圖5 驅(qū)動(dòng)裝置

3.4 翻轉(zhuǎn)裝置的設(shè)計(jì)

加工出來的陽極板需要焊接成排，設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，如圖6所示。翻轉(zhuǎn)裝置由平臺(tái)、電磁鐵、翻轉(zhuǎn)支架等組成。陽極板由輥道輸送機(jī)運(yùn)送到平臺(tái)上時(shí)，施加側(cè)向外力使其落入凹槽。此時(shí)，翻轉(zhuǎn)支架翻轉(zhuǎn)，電磁鐵通電吸住陽極板，如圖6（a）所示，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，如圖6（b）所示。電磁鐵斷電時(shí)，由于重力作用，陽極板會(huì)落到指定區(qū)域。

圖6 翻轉(zhuǎn)輸送裝置簡(jiǎn)圖

4 結(jié)束語

為解決目前電除塵器陽極板生產(chǎn)過程自動(dòng)化程度低的問題，課題組設(shè)計(jì)了一套物流輸送系統(tǒng)。降低加工過程中工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也提高了生產(chǎn)效率，尤其是對(duì)于陽極板這種較大物件的加工和運(yùn)輸。在整個(gè)輸送系統(tǒng)中還設(shè)計(jì)了自動(dòng)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)能將陽極板自動(dòng)翻轉(zhuǎn)，以便將陽極板順利運(yùn)送至焊接區(qū)。得益于自動(dòng)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，在未來可在焊接區(qū)直接使用機(jī)械手進(jìn)行焊接。