钢板板边喷砂除锈装置设计.rar

-1-沈 阳 工 程 学 院毕 业 设 计 任 务 书题 目 钢板板边喷砂除锈装置设计 学 号：204051 学生姓名：王金鹏 专业班级：机制 B222 学 院：机械学院 指导教师：孙长青 职 称：副教授 教师单位：沈阳工程学院 设计地点：沈阳工程学院 起止日期：年 月 日 至 年 月 日-2-1、设计原始条件、主要技术指标与技术参数在工厂当中天然气管路直缝焊管用的钢板板边在进行焊接之前表面会有锈渍，严重影响了焊接的质量，本文针对此问题设计出了钢板板边自动喷砂除锈装置。同时为了保证工厂环境，减少空中污尘，实现能源的循环利用，钢板板边自动喷砂除锈装置能够实现砂粒回收功能以及污尘处理功能。运用压缩空气，高速喷射石英砂或细沙打去附着在钢板板边的锈迹。管道外表面的清理采用打砂处理，达到Sa2.0 级。3.8Mpa 和9.8Mpa 的蒸汽动力管线内部达到Sa2.0 级后压缩空气吹净，酸洗并用水冲洗干净再用白色布拖干净。氧气管道线按照要求脱脂处理。喷砂除锈用的砂，要求颗粒坚硬、有棱角、干燥（含水量2%）、无泥土及其他杂质；磨料选用铜矿砂，以达到较好的除锈效果。砂料粒径以 0.51.5mm 为宜，筛选前须晒干，存储于棚内、室内，筛孔大小为：粗筛4048 孔/cm2（粒径l.2mm）、细筛372476 孔/cm2（粒径0.3mm）。喷砂用的压缩空气必须经冷却装置及油水分离器处理，以保证干燥、无油；油水分离器必须定期清理。喷嘴到基体管道表面距离以100300mm 为宜，喷砂前对非喷砂部位应遮蔽保护。喷射方向与基体管道表面法线夹角以1530为宜。喷砂机的技术要求：喷砂机的电气系统符合 GB/T 5226.1 的规定。喷砂机的气动系统应符合 GB/T 7932 和压力容器安全技术监察规程的规定。喷砂机喷砂罐表面涂漆符合 JB/T 9062 的规定，其他表面涂漆应符合JB/T 5364 的规定。喷砂机应能在环境温度为-10到45，相对温度不大于90%的环境条件下正常运行。空压机的供气量应大于喷砂机最大耗气量的1.25 倍。管道直径范围400mm-1600mm，壁厚5mm-26mm,定尺长度16 米。表面除锈等级达到Sa2.0 级2、设计内容（任务）主要是针对天然气管路直缝焊管用钢板板边的自动喷砂除锈装置的设计，要求实现自动定位，自动喷砂除锈，砂砾自动回收装置，设计装备的工作原理图，总体装配图，关键部件图。设计内容：主要零部件选型、计算、结构设计，形成零件图、装配图及 3D 零件图、装配体 1：确定设计方案2:进行喷砂除锈结构的设计，产品的结构组成与空间布局、结构细节设计、机构的运动过程及产品的适用场合，进行UG NX 软件下的三维实体建模，加工运动仿真，对关键位置零部件进行力学分析。重点突出：1、自动定位的选择2、体现自动化的除锈细节3、沙砾的回收方式方法的选择4、污染尘埃的清洁方法 33、设计工作及成果基本要求1）在查阅足够的国内外文献基础上（国外不少于5 篇，国内不少于15 篇），根据本课题要求合理安排时间进度，完成论文课题报告。2）设计说明书。内容包括本设计产品的结构设计、关键零件的分析、整体运动仿真、主要零部件工艺设计与计算、等内容（要求字数15000 左右，包括中英文摘要、目录、正文、结论、致谢、参考文献等）。3）二维图纸。（A0 图纸总量三张，图纸符合机械制图标准的规定）。4）三维模型。运用NX 等建模软件建立产品零部件三维模型并进行模拟装配和运动仿真。成果要求：1、毕业设计所有工作材料；2、各部分的零件图和整机结构装配图（3 张A0，若干其余图纸）；3、喷砂架UG NX 三维实体建模加工仿真；4、毕业设计说明书；4、时间进度安排（时间节点、阶段任务、提交成果）：第七学期：周次内容成果13 周查找文献资料了解喷砂除锈基本情况4 周准备开题答辩进一步完善自己的基本构思，查缺补漏57 周通过视频采集，确定思路拟定喷砂除锈的基本结构810 周分析除锈装置的细节拟定该装置的综合结构11 周分析定位装置拟定定位装置12 周分析沙砾自动回收装置拟定沙砾回收装置13 周分析除污染尘埃装置拟定除尘装置1416 周整体综合分析，查找细节问题确定整体的结构位置1718 周CAD，NX，电子档文件整理完材料以及要求绘制的内容第八学期：周次内容成果第13 周中期答辩完善所有材料第48 周图纸，论文论文撰写完成图纸绘制完成第9 周毕业设计成果展示，论文毕业设计展板第10 周评阅、论文查重毕业论文和相应附件第1213 周毕业答辩，论文毕业设计档案袋45、主要参考文献与资料1碳化硅矿物材料中国粉体技术网引用日期2017-06-142李启瑞石榴石矿床地质特征及开发前景现代矿业，2000(21)：9-103石英矿物简介中国粉体技术网引用日期2017-06-144钢桥面喷砂除锈质量对甲基丙烯酸甲酯防水粘接层粘结强度的影响分析 引用日期2016.095钢桥面喷砂除锈工艺研究 城市建设理论研究2017 年26 期6自动喷砂除锈装置在西气东输三线管道工程的应用流体机械2013 年03 期7人工喷砂除锈的问题及改进措施 变压器2013 年05 期8铺管船用 APB-D-I 环保型管道自动喷砂除锈设备在西气东输二线香港管道工程中成功应用中国石油工程建设2012 年02 期9APB-D-I 型管道自动喷砂除锈装置正式投入使用石油工程建设2011 年03 期10箱体喷砂除锈提高钢管防腐质量中国石油和化工标准与质量2011 年07 期11闻邦椿.机械设计手册第一卷,（第六版）M.北京：机械工业出版社,2017.1212闻邦椿.机械设计手册第二卷,（第六版）M.北京：机械工业出版社,2017.1213闻邦椿.机械设计手册第三卷,（第六版）M.北京：机械工业出版社,2017.1214环保型管道自动喷砂除锈装置的研制天津科技2011 年05 期15张云杰，张云静.AutoCAD 2014 中文版机械设计案例课堂M.北京：清华大学出版社,201516Keri B.Watson Gillian L.Galford Laura J.Sonter Insu Koh Taylor H.Ricketts-Conservation Biology-2019 年 4 期17Karen Partridge Paul Dugmore Helen Mahaffey Mark Chidgey JamesOwen-Journal of Family Therapy-2019 年 3 期18Anti-Corrosion Methods and Materials-1998 年 4 期19Geoffrey K.Riungu Brian A.Peterson John A.Beeco Greg Brown-Tourism Geographies-2018 年 5 期20Dorien De Meyer Ann Van Hecke Sofie Verhaeghe Dimitri Beeckman-Journal of Advanced Nursing-2019 年 5 期系（教研室）意见学院审批意见 经审查，该毕业设计任务书 符合 不符合 人才培养方案要求。主任（签章）：年 月 日 经审查，同意 不同意 指导教师下发该任务书。主管院长（签章）：年 月 日钢板板边喷砂除锈装置I论文题目论文题目：钢板板边喷砂除锈装置学 院：机械学院机械学院专 业：机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化班 级：机制 B222机制 B222学生姓名：王金鹏王金鹏学生学号：20224382162022438216指导教师：孙长青孙长青 沈阳工程学院本科毕业设计论文沈阳工程学院本科毕业设计论文论文英文题目：论文英文题目：Design of sandblasting and rust removal device for steel plate edges沈阳工程学院毕业设计（论文）II摘要现如今由于钢铁行业的快速发展，作为对钢板表面进行喷砂除锈的设备也迎来了快速发展，在除锈设备未出现之时，主要是采用人工打磨的方式对钢板进行表面处理，这种处理方式效率低，而且打磨的质量不是太好，因此需要研制一款喷砂除锈设备来提高打磨质量和效率。在本次毕业设计当中，首先根据技术要求下文首先根据空压机的种类和技术参数，来选择最适合的空压机，对空压机进行了详细的技术分析，专业好空压机型号，并确定好相匹配的储气罐。然后又使用三维设计软件 UG 对喷砂结构进行了详细设计，并对储砂罐、连接元件建立三维模型，然后又对喷嘴的外形尺寸进行设计和力学分析，提高了除锈效率；然后又对喷枪以及喷砂架等结构绘制了三维模型，并进行计算优化其结构尺寸。论文的最后，又通过前面设计的零部件，对除尘和回收装置进行了模型的建立，并使用三维设计软件 UG 对设备零部件进行了组装。关键词 关键词 喷砂除锈，结构设计，喷嘴效率 钢板板边喷砂除锈装置IIIAbstractNowadays,due to the rapid development of the steel industry,equipment for sandblasting and rust removal on the surface of steel plates has also experienced rapid development.Before the emergence of rust removal equipment,manual polishing was mainly used for surface treatment of steel plates.This treatment method has low efficiency and the quality of polishing is not very good.Therefore,it is necessary to develop a sandblasting and rust removal equipment to improve the polishing quality and efficiency.In this graduation project,firstly,according to the technical requirements,the most suitable air compressor was selected based on the type and technical parameters of the air compressor.A detailed technical analysis was conducted on the air compressor,and the professional air compressor model was determined,along with the matching air storage tank.Then,a detailed design of the sandblasting structure was carried out using the 3D design software UG,and a 3D model of the sand storage tank and connecting components was established.Then,the external dimensions of the nozzle were designed and mechanically analyzed to improve the rust removal efficiency;Then,three-dimensional models were drawn for the spray gun and sandblasting frame,and their structural dimensions were optimized through calculations.At the end of the paper,a model of the dust removal and recovery device was established using the previously designed components,and the equipment components were assembled using the 3D design software UG.Key Words Sandblasting derusting，The structure design，The efficiency of the nozzle沈阳工程学院毕业设计（论文）IV目录摘要.Abstract.1 绪论.11.1 喷砂机的简介.11.2 喷砂机结构组成及其工作原理.11.3 喷砂机发展趋势.21.4 本课题研究的目的及意义.21.5 本课题主要工作.32 气压部分.42.1 空气压缩机.42.1.1 空气压缩机的选择.42.1.2 基本的结构.42.1.3 型线方程和啮合线方程.62.1.4 双螺杆式空气压缩机阴、阳转子尺寸及系数.82.1.5 同步齿轮的验算以及联轴器的型号.132.2 储气罐.142.2.1 储气罐的选择.152.2.2 压力表、和报警器的选择.152.2.3 安全阀的选用.153 结构部分.173.1 储砂罐.173.2 喷砂分析及结构设计.193.2.1 喷嘴及喷嘴衔接元件.193.2.2 喷砂架设计.233.3 其他装置以及连接元件.243.3.1 除尘装置.243.3.2 沙砾自动回收装置.253.3.3 连接元件.263.4 喷砂除锈装置总体结构及原理.294 加工仿真喷嘴架（单侧）.304.1 数控铣床的选用.304.2 加工.304.2.1 毛坯和装夹方案的确定.304.2.2 对喷砂架加工仿真设计.31结论.33致谢.34参考文献.35附录 A1.1 三维图纸.36附录 A1.2 CAD 图纸.37钢板板边喷砂除锈装置-1-1 绪论1,1 喷砂机简介表面处理技术中的喷砂机械，致力于在无需额外削减材料的条件下，对面部进行细微修正、研磨和光洁处理。此技术利用压缩空气生成的高速射流，推动喷射材料以高强度冲击待处理工件表面，促成表面物理属性的调整。喷砂过程中，磨料对工件表面的刮擦与撞击联合效应，不仅提升了表面的纯净度与不同的粗糙度层级，还增强了工件的抗磨损特性和减轻了疲劳损伤，增强了涂层黏合牢固度，促进了涂层的稳定性和装饰性，同时清除了表层污染物、异色氧化层，并实施了基底材料的表面粗化处理及应力缓解。喷砂技术采纳不同种类的介质材料，如特定粒度的砂粒、碳化硅微粒及细小钢珠等，通过这些介质对金属表面的直接作用以去除锈迹等不期望的覆盖物，有时也用于形成特别的表面结构。喷砂介质在机械装置中被加速后，经由旋转部件引导撞击工件。自 20 世纪 30年代首台商业化喷砂设备在美国问世以来，中国在 50 年代引入并模仿苏联技术开始本土化生产。60 年代，青岛成功自主研发的 Q31 lO 滚筒式喷砂清洁机，标志着中国从此步入喷丸/喷砂技术及设备自我研发与制造的新纪元，并出现了专门的喷砂设备制造商。随着时代进步，喷砂技术与设备经历了全面的改进与性能提升，其应用领域已远远超出传统铸造业的范畴，涵盖了从冶金、矿山到机械制造、汽车工业、国防、轻工、船舶、航天等多个领域，应用技术也从基本的铸件清理扩展到了金属结构强化、多样化表面处理以及喷丸成形等领域。数十年间，喷砂机械从固定的原始形态演变为移动式，操作模式更加灵活，从水平到垂直作业均能胜任。喷砂技术已从单一的处理步骤进化为集成在完整生产工艺链中的一部分，其影响力和适应性在不同行业中持续深化，为各类生产工艺带来了实质性的便利与效率升级。1.2 喷砂机结构组成及其工作原理压缩空气驱策的喷砂技术涉及利用高速气流引导磨料对目标工件表面实施冲击与切削，借此促成工件表层物理性质的改观。此过程通过磨料对表层的冲击切割作用，确保工件表面既达到预期的清洁度与不同的粗糙度层级，又成功改良了其机械性能，比如增强疲劳强度、促进涂层黏附、延长涂层耐用时间，并有利于涂装的平整度与美观性，同时清除了表层污染物、异色氧化层，并行进了基底表层的粗糙化处理及应力缓解，提升了材质硬度。喷砂设备依据工作模式区分，常见类别涵盖吸入式、加压式、液体驱动型及冷冻式等。这类设备在工业生产中扮演多重角色，涵盖了从工件表面的初步处理、涂覆前预备步骤，到调整表层粗糙度、转换表层应力状态、优化润滑性、减弱配合件运动噪声、调控摩擦特性，乃至于表面美化处理与防滑纹理加工等。具体到设备构成，吸入式机型普遍构建于六大模块体系之中：结构组件、介质驱动力分配、管道布局、除尘机制、控制系统，以及辅助功能模块。其运行逻辑基于压缩空气产生的负压效应，在喷枪内部形成，进而吸附并加速磨料经由供砂管路喷发，针对待处理表面实施精密加工。相比之下，加压式喷砂机则简化为四大系统协作：压力容器、介质动力供应、管道系统与操控模块，其通过压力罐内压缩空气积累的压力，推动磨料穿越排砂阀并沿喷嘴高速投射，以达到加工目的，同样沈阳工程学院毕业设计（论文）-2-地，压缩空气在此类设备中也发挥了双重效能，既作为送料原动力也加速了磨料流束。喷砂核心组件概要可总结为四个方面：一、喷砂头配置，依靠高速旋转叶轮在高强度离心力驱使下定向抛射磨料，且某些设计容许喷砂头执行摆动或垂直位移操作；二、磨料的回收、筛选与传输系统；三、承托并促使工件在喷砂流程中持续转动与翻面的承载机构；四、整套除尘解决方案。另外，喷砂室的引入凸显了无需深坑构筑、减低成本与缩短建设周期的优势，其整合喷砂装置、耐磨橡胶输送带、螺旋提升装置、分离机、送料装置、除尘设施及清理机械等关键部件，形成了高效能的喷砂清理系统。1.3 喷砂机发展趋势（1）技术进步：喷砂设备行业正在不断进行技术进步，开发出更高效、环保的设备。制造商致力于开发具有增强控制系统、自动化功能和减少磨料消耗的设备。（2）环境关注度增加：由于对使用磨料材料的环境担忧日益增加，喷砂设备行业面临着越来越多的审查。因此，制造商正在投资研发，以开发更环保的喷砂材料和方法。（3）自动化增加：自动化在喷砂设备行业中越来越受到关注，因为它提供了提高效率、降低劳动力成本和增强安全性的优势。在喷砂设备中整合机器人技术和人工智能预计将推动市场增长。（4）新兴经济体需求增长：喷砂设备市场预计在中国、印度和巴西等新兴经济体中将会有显著增长。这些国家的快速工业化和基础设施建设推动了对喷砂设备的需求。（5）转向环保解决方案：随着环境法规的增加和对可持续发展意识的增强，对环保型喷砂解决方案的需求不断增长。制造商可能会专注于开发利用可持续喷砂材料和方法的设备。（6）物联网和人工智能的整合：物联网和人工智能技术在喷砂设备中的整合有望革新该行业。物联网设备可以提供实时监测和数据分析，提高效率，减少停机时间。1.4 本课题研究的目的及意义如今由于天然气管道使用量的增加，管道焊接质量要求也随之提高，由于钢板表面通常有锈渍，严重影响了焊接的质量，因此需要设计一款喷砂除锈设备，本次毕业设计的设备就是针对钢板板边铁锈研制的自动喷砂除锈装置。同时为了减少污染，考虑到环境保护的需求和能源的循环利用，因此，钢板板边自动喷砂除锈装置，需要配备有砂粒回收功能以及可以处理污尘的功能。因此，需要研制一款除锈效率和除锈速度都比较快的除锈设备，本次毕业设计的喷砂除锈设备的工作原理主要涉及以下几个步骤：压缩空气产生高速气流：在喷砂设备中，通过压缩空气的作用，产生高速气流。压缩空气进入压缩机后，被压缩并聚集到一个储气罐中，在工作时通过喷嘴喷射到需要处理的工件表面。磨料颗粒加速：磨料颗粒一般选择硅砂、钢砂等硬度较高的颗粒。当高速气流通过喷嘴时，磨料颗粒被带入气流中，并在喷嘴的限流装置的作用下获得加速，形成高速喷射流。磨料颗粒冲击金属表面：高速喷射流中的磨料颗粒在冲击金属表面时会产生冲击力，这个冲击力足以将金属表面上的锈蚀、氧化层、油污等物质击碎并冲刷下来。磨料颗粒的硬度和速度决定了它们对金属表面的冲击力钢板板边喷砂除锈装置-3-和清除效果。磨料颗粒与锈蚀物的混合物排出：磨料颗粒冲击金属表面后，将锈蚀物击碎并将其冲刷下来，形成磨料颗粒与锈蚀物的混合物。这些混合物通常会被收集起来，以便于后续处理。通过这个过程，喷砂除锈设备能够有效地清除工件表面的锈蚀、氧化层、油污等杂质，提高工件的表面质量和抗疲劳性。同时，由于喷砂除锈设备可以根据需要调整磨料颗粒的粒度和喷射速度，因此还可以控制工件表面的粗糙度，以满足不同的工艺要求。1.5 本课题主要工作主要是针对天然气管路钢板板边的自动喷砂除锈装置的设计，需要实现的功能是可以对钢板板边进行自动喷砂除锈工作，该装备集成有砂砾自动回收装置，本次毕业设计中需要绘制设备的工作原理图，总体三维装配图，关键部件图以及部分零件图等。设计内容：主要零部件结构设计、外购件的选型，并使用三维设计软件 solidworks绘制零件的三维图和设备装配图。1）通过方案的对比，确定最优方案2）根据使用场合，对喷砂除锈结构进行详细的设计，使用三维设计软件 UG 对设备整体进行实体建模，并进行了运动仿真，并使用有限元分析软件对关键位置的零部件进行力学分析，并使用加工仿真软件对构件进行加工仿真。由于需要考虑环保要求，因此在设备中集成了粉尘回收装置，通过此措施可以有效的减少环境污染。沈阳工程学院毕业设计（论文）-4-2 气压部分2.1 空气压缩机空气压缩机是一种多样的气体压缩装置，按照工作原理和用途分化出众多类别，包括但不限于：容积压式、动力式（速度型或涡旋转型）、热力学式压缩机，以及无油润滑与含油润滑的压缩机，还有低噪声、防爆型、变频调节式，服务于冰箱、空调、冷冻、石油气体制冷、天然气站、钻探采气、风动机、汽车刹车、门禁闭合、纺织吹塑形、轮胎充气、塑料成型、矿产、船舶、医疗、喷涂与砂喷漆用等。这些压缩机的形态设计广泛，主要体现为固定安装和移动两大类，以及封闭式构造。它们的内部系统组成复杂，主要包括：润滑循环系统，以保证机械部件的润滑；气路循环系统，确保气体的压缩和输送；水路循环系统，对设备进行冷却；配电系统，管理电力分配；屏护系统，保障安全；直流电源系统，提供稳定电能；以及 D 控制系统，自动化操作与监控。这些系统的协同工作，共同支撑压缩机高效、安全、稳定运行。2.1.1 空气压缩机的选择本设计选用了双螺杆型空气压缩机，其排气量为 7 立方米每分钟，工作压力为 1.2 兆帕。此设备的显著优点集中体现在以下几个方面：高度的可靠性和便捷的维护性，高效能效利用率，良好的动力均衡性以及出色的自我调节能力，还有广泛的兼容输出适应性。然而，其主要的局限性也不容忽视，包括较高的制造成本，对于高压作业环境的不适宜性以及在较小空间中的应用不便性。2.1.2 基本的结构在压缩机领域中，通常提及的“螺杆压缩机”主要指的是双螺杆压缩机。相较于其他压缩机种类型，双螺杆压缩机的发展历史较短，代表着一种较新的压缩技术革新。双螺杆压缩机作为一种典型的容积式旋转机械装置，其结构特征在于采用了一个主体壳体、两个端盖板以及一对互相配合的阴阳螺纹杆设计。它们在气缸内部构型似“8”字型排列，形成一对啮合的螺旋转子，分别标识为阴转子与阳转子。这两个转子相互作用，构成了“V”状的密闭合槽，随着转子的旋转，此槽空间逐渐变化，不断从进气口吸入气体并在旋转过程中向排口排出，完成了气体的吸入、压缩和排放全过程。在运行机制上，阳转子与动力源相连，进而驱动阴转子。机体两端则配备了不同功能的孔口：一个作为进气入口，即吸气孔；另一个则为排气孔，用作排气出口。双螺杆压缩机的操作流程可概述为吸气、压缩和排气三个连续阶段。每次转子旋转时，一对啮合的齿同步执行着压缩周期，本文重点探讨其中之一对齿的详细工作原理。钢板板边喷砂除锈装置-5-（1）吸气过程图 2 展示的是螺杆压缩机吸入过程的可视化，其中通过箭头特别指明的一对转子齿参与讨论。具体而言，阳转子遵循逆时针旋转路径，而阴转子则沿顺时针方向转动，展示的转子端部体现了吸气面的特征。在图 2 的子图(a)中，描绘的是吸入流程即将启动的转子位置状态，此时这对齿的前端完全嵌合，并且邻近吸气口即将开放联通。随着转子动态运转，齿缘逐步分离，催生出一个渐增的齿间空腔，此空间内部压力减小形成负压环境。值得注意的是，该空腔与外界的唯一连通通道是吸气口，促使外部气体在压力梯度的作用下自然渗入，此现象在图 2(b)中以阴影区域形象地体现。随着阳转子齿序列性地从阴转子齿隙中抽出，齿间空腔持续扩展并与吸气口维持开放连接状态。及至图 2(c)所示的转子位置，则标志了吸入阶段的尾声。这一关键时刻的特点是齿间空腔体积达到峰值，随后随着转子的持续推进，当前考察的空腔体积不再扩张，并且与吸气口的联通被切断，正式宣告吸入过程的完成。a）准备开始吸气 b）正在吸气 c）结束吸气图 2.1 吸气过程（2）排气过程在螺杆压缩机运作序列中，排气步骤紧随其后。当齿间室与排气口实现联通，排气程序随即发起。观察图 1-3(a)，可注意到随着齿间室体积的逐步减小，气体在排气压强的驱动下，通过排气口渐进式地排放。此排放动作持续进行，同步伴随着齿间室的容量缩小。直至阶段进展到达图 1-3(b)所示情形，标志着两个转子的齿形完美对接，此为排气过程的终点。此刻，所有原先封装于齿间室的气体已全数经由排气孔排放，实现齿间室的彻底清空及体积的最小化，预备进入新一周期的操作。该流程不仅是气体压缩和传输的有效实践，也是螺杆压缩机排气阶段一个完整周期的细腻阐述。沈阳工程学院毕业设计（论文）-6-a)排气过程中 b)排气过程结束 a)排气过程中 b)排气过程结束图 2.2 排气过程2.1.3 型线方程和啮合线方程（1）创建合适的坐标系为了恰当地运用数学模型描述双螺杆构成的组合轨迹特性，我们构建了如图 2 所示的坐标系，其中详细展示了一个示例。图 2.3 坐标系izzRRnntt2121121212 （2.1）1121)1(i （2.2）ARRtt21 （2.3）上述式子中:12/阴、阳转子转动角度之比；12/nn阴、阳转子旋转速度之比；12/阴、阳转子角速度之比；1t2t/RR阴、阳转子节圆 R 之比；钢板板边喷砂除锈装置-7-12/z z阴、阳转子齿数之比；A阴、阳转子中心距离。i传动比；（2）交换坐标进行计算借助上述设立的单一坐标系统，可以确切地表明机体转子型线上的任意一点皆能被精准表达，进而促成以下关联方程的建立。1）动态111yxo与静态1.11YXO的相互结合变化 1111111111cossinsincosyxyx （2.4）2）动态222yxo与静态2.22YXO的相互结合变化1212212122cossinsincosiyixiyix （2.5）3）动态1.11YXO与静态2.22YXO的相互结合变化1221A （2.6）4）动态111yxo与静态222yxo的相互结合变化112121112121sincossincossincosAkykxyAkykxx （2.7）5）动态222yxo与静态111yxo的相互结合变化111122111112sincossincossincosiAkykxyiAkykxx （2.8）（3）单边不对称摆线销齿圆弧型线如图 2.4 所示:沈阳工程学院毕业设计（论文）-8-a)型线 b）啮合线图 2.4 单边不对称摆线-销齿圆弧型线这种非对称摆线-销圆弧齿型与基本非对称设计的主要区别，在于引入了径向直线段AB 和 DE 的调整，它剔除了原始非对称圆弧上的摆线点，并促使摆线点向内部偏移位至IJ。同时，扩展了圆弧的曲率，形成长角，使摆线 CD 点定位在阳转子的内部，从而提升了对摆线脆弱点的啮合保护性。经过调整后，转子在加工、装配和运行时的摆线保护得到了优化，但需注意，接触点与转子顶圆的接近可能增加，导致泄漏量上升，为此，限制直线 DE 段的长度在 0.5-2mm 内为宜。在低压侧的直线段 AB，因不影响密封，基于工艺考虑，从圆滑过渡到 BC 以平缓和。2.1.4 双螺杆式空气压缩机阴、阳转子尺寸及系数空气压缩机的理论排气量2.0/)1(vTVV （2.9）min/2031131mnzDe （2.10）VVPK/（2.11）公式中：公式（2.11）代表相对流动值（气体通过端部且密封）；PKV代表绝对流动值（气体通过端部且密封）；代表容积效率。阳转子的外圆直径 mmWDLFuzVDeTe240)/(60/14.35.01111 （2.12）阳转子节圆直径钢板板边喷砂除锈装置-9-mmhDde6.1535625.1/240)1/(111 （2.13）阴转子节圆直径 mmdzzdd4.2305.1)/(11212 （2.14）阳转子根圆直径 mmdhdD7.1439357.0)1(121i1 （2.15）阴转子外圆直径 mmdhidDe2405625.1)(1212 （2.16）阴转子根圆直径 mmdhidDi2.674375.0)(1112 （2.17）转子螺杆尺寸 mmDLe32435.11 （2.18）中心距 mmddA192)(5.021 （2.19）阴转子扭转角5.202/12i （2.20）阳转子齿的导程 mmLb288/36011 （2.21）阴转子齿的导程 mmLb765/36022 （2.22）阳转子的转速 min/8.254714.3/60111rDune （2.23）阴转子的转速 min/9.1273/12rinn （2.24）阳转子如图 2.5、2.6 所示：沈阳工程学院毕业设计（论文）-10-图 2.5 阳转子平面主视图图 2.6 阳转子平面左视图阴转子如图 2.7、2.8 所示：钢板板边喷砂除锈装置-11-图 2.7 阴转子平面主视图图 2.8 阴转子平面左视图基于双螺杆空气压缩机的构造特点与分析，参照表 2 所示，我们可以得出采用的系数为：4696.01nC扭角系数查表 2.1 可以得出扭角系数为：9710.01C表 2.1 空压机利用系数表沈阳工程学院毕业设计（论文）-12-阳转子扭转角双边对称圆弧型线单边不对称摆线-销齿圆弧型线SRM-A型线GHH型线SRM-D 型线日立型线240o1.00.99890.99921.00.99951.0280o0.9960.99050.99070.99760.99160.9987300o0.97690.97100.97110.98410.97260.9870表 2.2 空压机扭角系数表转子型线双边对称圆弧型线单边不对称摆线-销齿圆弧型线SRMA 型线GHH型线SRM-D 型线日立型线面积利用系数0.48890.46960.50090.44950.49790.4013齿间容积变化如图 2.9、2.10 所示：图 2.9 阴、阳转子面积侵占图钢板板边喷砂除锈装置-13-a）阳转子齿间面积被侵占图 b）阴转子齿间面积被侵占图 c）一对齿间面积被侵占图图 2.10 面积入侵变化图经分析可得，双螺杆压缩机中阴、阳转子自啮合至脱开阶段，接触侧齿间容积经历从最大值减至最小，完成压缩及排气。相对地，另一接触侧齿间容积则由最小扩增至最大，实现吸气过程。2.1.5 同步齿轮的验算以及联轴器的型号同步齿轮副的校核验算主要是为了验证其扭矩传递的精确性是否符合设计标准，并且评估阳转子间齿隙的合理性。具体计算步骤如下：已知条件如下：同步齿轮的输出功率为 1 千瓦，传动比为 1 比 5，转速为 3000 转每分钟，两齿轮中心距离为 20 毫米。（1）应力计算空气压缩机中的同步齿轮副采用面对面硬齿啮合方式传动，其中的大、小齿轮均选用40Cr 材质，并经渗碳淬火处理及回火工艺，齿轮表面硬度达到了 HRC58 至 62 的高标准。通过查询可知：MPaFF7402lim1lim （2.25）选5.1FS,可得：MPaSFFFF3.4935.17401lim21 （2.26）沈阳工程学院毕业设计（论文）-14-查得：MPaHHF6702lim1lim （2.27）选25.1HS,可得：MPaSHHH53625.16701lim （2.28）（2）按轮齿弯曲强度进行验算齿轮是按照 7 级精度进行制作，选载荷系数 K=1.5，齿宽系数为2.0a。小齿轮转矩:mNnPT466102.33000101055.91055.9 （2.29）根据公式44.1200)02.0007.0()02.0007.0(amn （2.30）选取标准模数：3nm首次选择10，可得：83.323410cos2002)1(cos21umazn （2.31）选421z,则4222z，故螺旋角09.192002)8442(3arccos2)(arccos21azzmn （2.32）故选择09.19故齿轮的宽度为：mmaba402002.0 （2.33）选择mmb451,mmb402。（3）计算齿轮分度圆直径由公式 2.30 计算的数据可以得出 1746.3cosntmm （2.34）则分度圆的直径:小齿轮:mmzmdn3.133cos/421746.3cos/11 （2.35）大齿轮:钢板板边喷砂除锈装置-15-mmzmdn2.282cos/481746.3cos/22 （2.36）（4）验算齿面接触强度：HHMPaibaKTi203200402105.35.1)12(305)1(305243213 （2.37）齿轮的圆周速度为 smnzmndvn/2.2009.19cos1000608.2547423cos10006100061111 （2.38）综合计算与分析结果表明，选定的齿轮精度符合第 6 级标准。因此，匹配的联轴器型号选用 YLD 型，具体为带有绝缘缘的联轴孔，其直径为 49 毫米。2.2 储气罐空气压缩系统的存储单元储气罐，是与空气压缩机配套使用的关键组件，广泛服务于多样化的应用场景，负责存储经压缩处理后的空气。其类型丰富，可按压力等级划分为高压、标准压力和低压三种，按结构则主要分为湿式和干式两类。储气罐在工业领域扮演重要角色，能在严峻环境中稳定应用，尤其于煤炭产业和开采活动中必不可少。空气压缩机作为工业生产的关键设备，其产生的压缩气体可能含有水分杂质，直接接入下游设备会导致故障，尤其在矿井下可能触发事故，造成重大损失。操作人员在此过程中，一旦遭遇事故，将直接影响其生命安全。就算在非地下矿井等开放环境或室内场景应用空气压缩机，压缩机的故障仍然可能出现，这会引发生产线停滞，影响作业时效与效率。而配备储气罐与压缩机协同作业，显著增强了作业安全系数，即使压缩机故障，储藏备气罐的气体即刻即刻补给，大大缩减了设备停机时间，减轻了事故损失。储气罐内置活塞，其功能在于感应气体压力波动，并通过活塞的位移位变化，将内部状况传输至压力表及精密监控组件，以确保操作的安全性。根据材质，储气罐主要分为不锈钢、碳素钢和合金不锈钢三大类。储气罐在生活中无处不在少数，比如天然气运输、居民液化气罐等，均属储气罐范畴。储气罐，简言之为压力容器，随技术演进阶及社会需求，储气罐的品质正逐步提升，虽存有安全隐忧，但持续改良是必经。设计疏漏、安装不当或操作管理不善，均可能留下隐患，故储气罐的制造与管理需严格把关。2.2.1 储气罐的选择本次研究着重于为喷砂除锈设备甄选合适的储气罐，鉴于工业上常用大型储气罐配置。本研究背景下，喷砂除锈装置运作环境设定在工厂内部，基于实际应用需求，选取储气罐容积为 0.3 立方米，工作压力要求达到 0.8MPa，材质适宜选用为碳钢，工作温度区间为-40到 10。储气罐设计配备底部四根圆柱形支座，支座设计初衷并非仅承重，而是通过与沈阳工程学院毕业设计（论文）-16-罐体结合，扩大底面受力分布，防止因集中力点引发储气罐安全隐患，此设计同时增强了储气罐的稳定度。2.2.2 压力表、和报警器的选择选用的径向压力计量仪表量程为 0 至 1.6 兆帕斯卡。与之压力表配合使用的报警装置，在设计中扮演关键角色，针对压力波动监控，以维