梳齿式滤袋折叠机结构为平整装置、夹紧装置、折叠装置、推出装置和机架等组成，如 图1 所示。首先，夹紧气缸1与夹紧横梁2共同完成对滤袋夹紧，使得滤袋折叠的时候固定一端，另一端能够随着折叠而移动；平整气缸6杆上安装有平整移动滚筒，滤袋在平整移动滚筒和平整固定滚筒中通过，挤出滤袋中的空气、抚平滤袋褶皱、单次翻转滤袋等作用。最后下压气缸杆5上安装有下压移动滚筒4，滤袋在下压移动滚筒和下压固定滚筒形成的力下完成折叠，通过增减下压气缸数量达到对不同长度滤袋折叠。

梳齿式滤袋折叠机结构包括平整装置、夹紧装置、折叠装置、推出装置和机架。平整装置包括平整气缸、平整气缸内牙滚筒等；夹紧装置包括夹紧气缸、夹紧气缸推板；折叠装置包括下压气缸、移动内牙滚筒等；推出装置包括推出气缸、推板、光轴等。梳齿式滤袋折叠机结构三视图如 图2 所示。

如 图3 为移动内牙滚筒与固定内牙滚筒的位置示意图，设A₀为坐标原点，A点坐标为(x_A, y_A) B点坐标为(x_B, y_B)，C点坐标为(x_C, y_C)滤袋与下压滚筒组件的左右包角分别为α₁，α₂，固定滚筒与下压滚筒的半径均为r，故将滤袋分为四大段 [8] ，BA段滤袋的长度、滤袋左包角对应的滤袋长度、袋右包角对应的滤袋长度、AC段滤袋的长度分别是L1、L2、L3、L4。

$L_{AB}=\sqrt{{\left(x_B-x_A\right)}^2+{\left(y_B-y_A\right)}^2},\sin {\eta }_1=\frac{2r}{L_{AB}}$,

式中，L_AB为AB段长度， ${\eta }_1$为AB中心点连线与AB切线夹角。

BA段滤袋的长度为：

$L_1=L_{AB}\cos {\eta }_1=\sqrt{{\left(x_B-x_A\right)}^2+{\left(y_B-y_A\right)}^2-4r^2}$ (1)

${\theta }_1=\arctan \left[\left(y_B-y_A\right)/\left(x_B-x_A\right)\right]$ (2)

式中， ${\theta }_1$为原点A₀垂线与AB中心点连线夹角。

滤袋左包角

${\alpha }_1=\pi -\left(\frac{\pi }{2}-{\eta }_1\right)-{\theta }_1=\frac{\pi }{2}+{\eta }_1-{\theta }_1$ (3)

${\alpha }_1=\left[\frac{\pi }{2}+\arcsin \left(2r/\sqrt{{\left(x_B-x_A\right)}^2+{\left(y_B-y_A\right)}^2}-\arctan \left(y_B-y_A\right)/\left(x_B-x{}_A\right)\right)\right]$

式中， ${\alpha }_1$为A处左边包边对应角度。

滤袋左包角对应的滤袋长度为：

$L_2=r{\alpha }_1=r\left(\frac{\pi }{2}+{\eta }_1-{\theta }_1\right)$ (4)

${\theta }_2=\arctan \left[\left(y_C-y_A\right)/\left(x_C-x_A\right)\right]$ (5)

式中， ${\theta }_2$为原点A₀垂线与AC中心点连线夹角。

滤袋右包角

${\alpha }_2=\pi -\left(\frac{\pi }{2}-{\eta }_2\right)-{\theta }_2=\frac{\pi }{2}+{\eta }_2-{\theta }_2$ (6)

式中， ${\alpha }_2$为A处右边包边对应角度。

${\alpha }_2=\left[\frac{\pi }{2}+\arcsin \left(2r/\sqrt{{\left(x_C-x_A\right)}^2+{\left(y_C-y_A\right)}^2}-\arctan \left(y_C-y_A\right)/\left(x_C-x_A\right)\right)\right]$

滤袋右包角对应的滤袋长度为：

$L_3=r{\alpha }_2=r\left(\frac{\pi }{2}+{\eta }_2-{\theta }_2\right)$ (7)

式中， ${\text{η}}_2$为AC中心点连线与AC切线夹角

$L_{AC}=\sqrt{{\left(x_C-x_A\right)}^2+{\left(y_C-y_A\right)}^2},\sin {\eta }_2=\frac{2r}{L_{AC}}$

AC段滤袋的长度为：

$L_4=L_{AC}\cos {\eta }_2=\sqrt{{\left(x_C-x_A\right)}^2+{\left(y_C-y_A\right)}^2-4r^2}$ (8)

联立(式1)、(式4)、(式7)、(式8)得滤袋总长度L为：

$\begin{array}{c}L=L_1+L_2+L_3+L_4=L_{AB}\cos {\eta }_1+r\left(\frac{\pi }{2}+{\eta }_1-{\theta }_1\right)+r\left(\frac{\pi }{2}+{\eta }_2-{\theta }_2\right)+L_{AC}\cos {\eta }_2\\ =r\left[\frac{\pi }{2}+\arcsin \left(2r/\sqrt{{\left(x_B-x_A\right)}^2+{\left(y_B-y_A\right)}^2}-\arctan \left(y_B-y_A\right)/\left(x_B-x{}_A\right)\right)\right]\\ +r\left[\frac{\pi }{2}+\arcsin \left(2r/\sqrt{{\left(x_C-x_A\right)}^2+{\left(y_C-y_A\right)}^2}-\arctan \left(y_C-y_A\right)/\left(x_C-x_A\right)\right)\right]\\ +\sqrt{{\left(x_C-x_A\right)}^2+{\left(y_C-y_A\right)}^2-4r^2}+\sqrt{{\left(x_B-x_A\right)}^2+{\left(y_B-y_A\right)}^2-4r^2}\end{array}$ (9)

为了分析气缸输入压强、滤袋材质、下压气缸杆运行速度等因素对下压气缸运行时阻力，即折叠滤袋时下压气缸对滤袋的作用力，开展正交试验。影响因素分别为下压气缸输入压强、滤袋材质、下压气缸杆运行速度，分别用A、B、C表示，根据工厂生产的实际状况确定各因素的水平，其值如 表1 所示。

经对下压气缸对滤袋推力影响因素做极差分析 [9] ，结果如 表2 所示，对下压气缸对滤袋推力影响从大到小依次为滤袋材质、下压气缸输入压强、下压气缸杆运行速度。下压气缸对滤袋推力的影响最大组合为A₁B₃C₃，即下压气缸输入压强为0.30 MPa，滤袋材质为P84，下压气缸杆运行速度为0.30 m/s，下压气缸对滤袋推力值为94.5 N；下压气缸对滤袋推力值最小为20.2 N，组合为A₃B₂C₁，即下压气缸输入压强为0.50 MPa，滤袋材质为PTFE覆膜，下压气缸杆运行速度为0.20 m/s。由 图4 可知，当下压气缸输入压强逐渐增大，对下压气缸对滤袋推力的影响反而减小。滤袋材质3对滤袋推力的影响最大，材质1次之，材质2最小。

注：A为下压气缸输入压强，B为滤袋材质，C为下压气缸杆运行速度。

对下压气缸对滤袋推力影响因素作方差分析 [10] ，结果如 表3 所示，通过主体间的效应分析来判断单因素和多因素对下压气缸对滤袋推力的影响程度。从 表3 可知，下压气缸输入压强和滤袋材质对下压气缸对滤袋推力的影响显著，其p值均小于0.05；下压气缸杆运行速度对下压气缸对滤袋推力的影响不显著，p值大于0.05。在两因素共同作用下，下压气缸输入压强和滤袋材质、下压气缸输入压强和下压气缸杆运行速度、下压气缸杆运行速度和滤袋材质、三种因素共同作用下均对下压气缸对滤袋推力的影响显著，p值均小于0.05。通过F值可以看出对下压气缸对滤袋推力影响最大的单因素为滤袋材质。通过F值可知两种因素共同作用下，下压气缸输入压强和滤袋材质对下压气缸对滤袋推力影响最大，其次为下压气缸输入压强和下压气缸杆运行速度，下压气缸杆运行速度和滤袋材质对下压气缸对滤袋推力影响最小。