电除尘器阳极板制造与运输过程的优化**

王安琪，胡小雄

（1.宿迁学院，江苏 宿迁 223800；2.中国科学院宁波材料技术与工程研究所，浙江 宁波 315201；3.星宇电子（宁波）有限公司，浙江 宁波 315514）

0 引言

电除尘器是大型工厂必需的环境处理设备，效果良好的设备能减少对环境的污染[1-3]。电除尘器的除尘原理是使阳极板与进入管道的烟尘携带互异电荷，使得烟尘吸附在阳极板上，再对阳极板进行敲击，使灰尘脱落，落入下方指定区域。因此，阳极板的加工质量对除尘效果影响较大。另外，在阳极板制造完成之后，运输及放置的过程容易造成阳极板的变形，其中扭曲严重且难以校正的要直接报废，难以进行二次加工。

因此，如果在生产和运输环节使用自动化运输系统来运输物料，有利于提高运输效率，减少人工的使用，不但降低了劳动力成本，而且因减少人为因素而降低运输中阳极板变形的可能性，降低废品率。

1 设计目标与研究内容

1.1 设计目标

传统的阳极板加工工艺流程由多道工序组成，如图1所示。针对毛坯，半成品的运输大都是由人工完成。对阳极板轧制与运输过程进行分析，设计可靠的生产设备，减少人为因素对产品质量的影响。

图1 阳极板加工工艺流程

1.2 研究内容

针对阳极板长而薄的特点，需要完成以下工作：1）运输方案的选择与讨论；2）考虑如何设计过渡机构，减少阳极板运输过程中的变形；3）根据运输系统机构特点确定动力源。

2 成形装置结构设计

阳极板的原材料冷轧板具有较好的延展性，成形装置可以设计为连续成形装置，如图2所示，成形装置主要由轧辊与矫正盘组成。矫正盘用于在C型阳极板两边完全卷起后，形成过渡弧以及防止两边过度卷起。上下两层轧辊中间设计厚度与阳极板一样，便可由轧辊产生推力。先成形的是阳极板的两边，冷轧板两边受挤压卷起，随着阳极板的不断进入，最终成形。基于阳极板成品，模拟出阳极板成形过程图，如图3所示。可以根据轧辊成形工艺，在轧辊组不同的位置设计相应的轧辊形状。

图2 轧辊组

图3 阳极板成形过程图

3 辊子输送装置设计

3.1 辊子输送装置

输送装置主要由驱动装置、支架和若干辊子组成。装置整体与水平面呈一定倾角，阳极板可以获得水平方面分力，只需一个电机提供初始动力，如图4所示。

图4 辊子输送装置

3.2 装置基本参数设计

3.2.1 辊子长度

辊子长度参照公式（1）计算：

其中，物品宽度为B（mm），宽度裕量为ΔB（mm），可取ΔB=50 mm~150 mm。加工的阳极板宽度为400 mm，考虑其损耗方面，故选取辊子的长度为450 mm。

3.2.2 辊子间距

阳极板原材料为SPCC冷轧板，长1 519.5 mm，宽44 mm，厚3 mm，很明显材料长度远大于宽度，属于柔性物件，需要进行挠度校核。

辊子间距P=100 mm，阳极板的重量m=102 kg，阳极板的挠度可根据公式（2）计算：

因为δ=4.1×10-4mm＜＜P/500=0.2 mm，符合要求。

3.2.3 辊子的直径

直径可按公式（3）计算：

其中，单列辊子的有效承载系数为K1，多列辊子的不平衡载荷系数为K2，支撑单个项目的滚轴数为n。

取m=102 kg，K1=0.7，K2=0.7，n=151代入公式

（3），计算可得F=0.014 kN。

辊子直径是决定辊子承载能力的关键因素，可按照式F≤[F]选取。[F]是单个辊子许用载荷，可从产品样本中查取[4]。根据F=0.014 kN≤[F]，可选取辊子直径D=40 mm。

3.2.4 输送速度

根据实践经验，无动力式辊子输送机速度取v=0.2 m/s~0.4 m/s，动力式辊子输送机速度取v=0.25 m/s~0.5 m/s。课题组设计的装置是电机驱动的动力式辊子输送机，考虑到实际生产速率，采用v=0.5 m/s。

3.3 驱动装置设计

驱动装置采用电机驱动齿轮传导动力，如图5所示。辊子两端各用两根螺栓固定，选用滚珠轴承。考虑到辊子运输的性质，用齿轮传动比皮带传动更加平稳[5-7]。由于整体装置呈一定角度，只需要在前端一对辊子施加动力，阳极板就能直接利用惯性与水平方向分力向前运动[8-10]。

图5 驱动装置

3.4 翻转装置的设计

加工出来的阳极板需要焊接成排，设计了一种自动翻转机构，如图6所示。翻转装置由平台、电磁铁、翻转支架等组成。阳极板由辊道输送机运送到平台上时，施加侧向外力使其落入凹槽。此时，翻转支架翻转，电磁铁通电吸住阳极板，如图6（a）所示，翻转机构转动一定的角度，如图6（b）所示。电磁铁断电时，由于重力作用，阳极板会落到指定区域。

图6 翻转输送装置简图

4 结束语

为解决目前电除尘器阳极板生产过程自动化程度低的问题，课题组设计了一套物流输送系统。降低加工过程中工人的劳动强度，同时也提高了生产效率，尤其是对于阳极板这种较大物件的加工和运输。在整个输送系统中还设计了自动翻转机构，该机构能将阳极板自动翻转，以便将阳极板顺利运送至焊接区。得益于自动翻转机构，在未来可在焊接区直接使用机械手进行焊接。