電除塵器陽極板制造與運輸過程的優化**

王安琪，胡小雄

（1.宿遷學院，江蘇 宿遷 223800；2.中國科學院寧波材料技術與工程研究所，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境處理設備，效果良好的設備能減少對環境的污染[1-3]。電除塵器的除塵原理是使陽極板與進入管道的煙塵攜帶互異電荷，使得煙塵吸附在陽極板上，再對陽極板進行敲擊，使灰塵脫落，落入下方指定區域。因此，陽極板的加工質量對除塵效果影響較大。另外，在陽極板制造完成之后，運輸及放置的過程容易造成陽極板的變形，其中扭曲嚴重且難以校正的要直接報廢，難以進行二次加工。

因此，如果在生產和運輸環節使用自動化運輸系統來運輸物料，有利于提高運輸效率，減少人工的使用，不但降低了勞動力成本，而且因減少人為因素而降低運輸中陽極板變形的可能性，降低廢品率。

1 設計目標與研究內容

1.1 設計目標

傳統的陽極板加工工藝流程由多道工序組成，如圖1所示。針對毛坯，半成品的運輸大都是由人工完成。對陽極板軋制與運輸過程進行分析，設計可靠的生產設備，減少人為因素對產品質量的影響。

圖1 陽極板加工工藝流程

1.2 研究內容

針對陽極板長而薄的特點，需要完成以下工作：1）運輸方案的選擇與討論；2）考慮如何設計過渡機構，減少陽極板運輸過程中的變形；3）根據運輸系統機構特點確定動力源。

2 成形裝置結構設計

陽極板的原材料冷軋板具有較好的延展性，成形裝置可以設計為連續成形裝置，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計厚度與陽極板一樣，便可由軋輥產生推力。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入，最終成形。基于陽極板成品，模擬出陽極板成形過程圖，如圖3所示。可以根據軋輥成形工藝，在軋輥組不同的位置設計相應的軋輥形狀。

圖2 軋輥組

圖3 陽極板成形過程圖

3 輥子輸送裝置設計

3.1 輥子輸送裝置

輸送裝置主要由驅動裝置、支架和若干輥子組成。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，只需一個電機提供初始動力，如圖4所示。

圖4 輥子輸送裝置

3.2 裝置基本參數設計

3.2.1 輥子長度

輥子長度參照公式（1）計算：

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，故選取輥子的長度為450 mm。

3.2.2 輥子間距

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

輥子間距P=100 mm，陽極板的重量m=102 kg，陽極板的撓度可根據公式（2）計算：

因為δ=4.1×10-4mm＜＜P/500=0.2 mm，符合要求。

3.2.3 輥子的直徑

直徑可按公式（3）計算：

其中，單列輥子的有效承載系數為K1，多列輥子的不平衡載荷系數為K2，支撐單個項目的滾軸數為n。

取m=102 kg，K1=0.7，K2=0.7，n=151代入公式

（3），計算可得F=0.014 kN。

輥子直徑是決定輥子承載能力的關鍵因素，可按照式F≤[F]選取。[F]是單個輥子許用載荷，可從產品樣本中查取[4]。根據F=0.014 kN≤[F]，可選取輥子直徑D=40 mm。

3.2.4 輸送速度

根據實踐經驗，無動力式輥子輸送機速度取v=0.2 m/s~0.4 m/s，動力式輥子輸送機速度取v=0.25 m/s~0.5 m/s。課題組設計的裝置是電機驅動的動力式輥子輸送機，考慮到實際生產速率，采用v=0.5 m/s。

3.3 驅動裝置設計

驅動裝置采用電機驅動齒輪傳導動力，如圖5所示。輥子兩端各用兩根螺栓固定，選用滾珠軸承。考慮到輥子運輸的性質，用齒輪傳動比皮帶傳動更加平穩[5-7]。由于整體裝置呈一定角度，只需要在前端一對輥子施加動力，陽極板就能直接利用慣性與水平方向分力向前運動[8-10]。

圖5 驅動裝置

3.4 翻轉裝置的設計

加工出來的陽極板需要焊接成排，設計了一種自動翻轉機構，如圖6所示。翻轉裝置由平臺、電磁鐵、翻轉支架等組成。陽極板由輥道輸送機運送到平臺上時，施加側向外力使其落入凹槽。此時，翻轉支架翻轉，電磁鐵通電吸住陽極板，如圖6（a）所示，翻轉機構轉動一定的角度，如圖6（b）所示。電磁鐵斷電時，由于重力作用，陽極板會落到指定區域。

圖6 翻轉輸送裝置簡圖

4 結束語

為解決目前電除塵器陽極板生產過程自動化程度低的問題，課題組設計了一套物流輸送系統。降低加工過程中工人的勞動強度，同時也提高了生產效率，尤其是對于陽極板這種較大物件的加工和運輸。在整個輸送系統中還設計了自動翻轉機構，該機構能將陽極板自動翻轉，以便將陽極板順利運送至焊接區。得益于自動翻轉機構，在未來可在焊接區直接使用機械手進行焊接。