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水平移动式亚美体育设计与实验

作者:亚美体育 发布时间:2015-05-31点击:
摘要:针对移动式亚美体育应用中存在的问题,以实际课题为依托,简述一种水平移动式亚美体育的组成及原理,设计了亚美体育的关键部件抛丸器的结构并确定了相关参数。实验证明,该机在使用中抛打效果好,结构简单可靠,性能稳定,具有推广价值。

0、引言:
   亚美体育利用高速抛出的弹丸,以一定的角度撞击需处理的零件表面,使零件表面得以清理或强化。传统的固定式亚美体育主要用于铸造、锻造件等粘砂和氧化皮等的去除,其固定性限制了抛丸工艺的应用领域。随着亚美体育性能不断地提高和第一台水平移动式亚美体育在美国Blastrac公司诞生,近年来,抛丸工艺进入欧美发达国家桥梁施工、公路养护和机场维护等领域。我国该技术应用起步较晚,目前,在大型桥梁的桥面铺装层维护、公路标线去除和提高机场跑道的表面粗糙度等方面运用不多。为更好地应用抛丸工艺,笔者研究了一种水平移动式亚美体育。

1、组成及原理:
   移动亚美体育主要由抛丸器、回收分离装置、除尘系统、电控系统和行走系统等组成,如图1所示。移动式亚美体育以电力为动力,使叶轮高速旋转,将弹丸抛向待处理表面,随后弹丸和杂质进入回收管道,被高速的气流携带至分离室分离,弹丸通过与分离室相连的进丸管道重新回到分丸轮,得到循环利用,杂质进入除尘系统被分离和回收,避免污染。
图1 移动亚美体育
图1 移动亚美体育

1.1、抛丸器:
1.1.1、结构:
   抛丸器是亚美体育的核心部件,主要由分丸轮、定向套、叶片、叶轮组成,结构见图2。电动机带动主轴使分丸轮高速旋转,分丸轮的前部与进丸管相连,弹丸由进丸管进入分丸轮的空腔中,在离心力的作用下,分丸轮中的弹丸获得了一定的速度,由分丸轮开口进入定向套,再由定向套的开口抛向高速旋转的叶片,定向套的开口决定了丸料的抛打方向。弹丸随着叶片继续运动,最后从叶片边缘抛出,抛打待处理表面。分丸轮、定向套、叶片等在工作过程中要受到弹丸的冲击与磨损,是一类易损件,所以这些零件选择了耐磨性很高的高铬特种铸铁作为材料,这种铸铁的使用寿命是500~ 1 000h[5],而且由于磨损而使零件失效时,这些零件都可以在设备进行检修时更换。
   设计中,选用了单圆盘的叶轮,这样可以减轻重量,从而减小转动惯量、震动和噪音;轮盘上有八个燕尾槽,用来固定直叶片,燕尾槽的位置必须保证直叶片工作平面在叶轮的直径方向上,叶片的底部与燕尾槽之间放有弹簧,它的挤压力可以保证轮盘与叶片没有相对运动,叶片外端靠轮盘上的定位销固定,叶轮装配时应进行动平衡实验。定向套采用了可调结构,根据不同的清理表面对开口角的位置进行调整,达到较好的清理效果。分丸轮采用效率较高的薄壁四窗口形式,这样可以在结构紧凑的条件下,加大分丸轮的内径,即加大了分丸轮内腔的空间,可容纳更多的弹丸,又能减少风送的气流阻力,充分发挥风送的作用[6],保证分丸轮抛出处的弹丸的补充。定向套与分丸轮要有一定的间隙,合适的间隙为(3~ 5)d,钢丸直径d为1mm。
图2 抛丸器结构

1.1.2、参数:
   叶轮的外径是影响弹丸抛出速度的重要参数,同时决定了亚美体育结构的大小,选定为330mm;叶片的宽度有62、80、100、120mm四种标准,设计中选用62mm宽度叶片;我国目前定向套开口角有55°和60°两种,根据工艺选用了60°开口角[7]。
抛丸器等计算公式
经计算基本参数为:电机功率15kW,叶轮转速2 890r/min,弹丸抛射速度78m/s,弹丸抛射角40°,最大抛丸量260kg/min。

1.2、回收分离装置:
   回收分离装置由回丸管、分离室和储料斗组成。由于该机为单抛头亚美体育,为使结构简单紧凑,采用了风选分离室,并在分离室与储料斗之间设有网隔筛。弹丸由抛丸头抛出,抛打被处理表面后,进入回丸管,经回丸管到达分离室,体积突然增大,从而导致气压减小,风速降低,由于弹丸的比重较大,所以此时受重力的影响较大,水平移动速度减小,具有下落的趋势,进入下一次循环;网格筛可防止较大的杂质进入抛丸轮;灰尘通过风选分离出来,进入除尘系统。该回收分离装置,结构简单,分离效果较好,从而保证了良好的抛打质量,提高了易损件的寿命。

1.3、其他系统:
   除尘系统是由分离器到除尘器的连接管道、离心式高压风机、滤筒除尘器等组成。亚美体育工作时产生的含尘气体,经过连接管道进入除尘器(图1),由除尘器过滤后,再经离心式高压风机排出,风机风量通过计算确定,并通过蝶阀进行风量调节,确保灰尘进入灰尘收集器。为降低工作时的噪音,在风机出口装设消音器。
   电控系统采用PLC控制,即可自动操作,也可手动操作,可进行故障诊断和报警。行走系统用于控制亚美体育的行走路线和速度。

2、实验:
   在实验室内,用亚美体育来清理布满严重锈迹的碳钢,抛打效果见图3。
图3 抛打效果

图3 抛打效果

   为更直观地看到抛打效果,用粉笔在材料表面涂一层颜色。实验时,首先将定心套开口位置调整到45°,经测量,抛打位置集中在约300mm的范围内,被抛打处的锈迹已被较好的清除,而且没有损坏材料表面,抛打效果良好(图3)。通过调整定向套开口角的位置,弹丸能够均匀的抛打750mm范围内,并且弹丸回收顺利,除尘效果好。

3、结束语:
   水平移动式亚美体育将抛丸工艺的应用从零件表面处理拓展到公路养护、船体除锈等各种领域。文中研究了水平移动式亚美体育的结构,合理选取各个参数,经实验室初步验证,该设备能顺利回收弹丸进行循环,弹丸与杂质分离效果较好,被抛打部分均匀一致,抛打效果良好。该机能满足实际需要,适用于机械行业和公路、机场路面的清理等。
 
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