【正文】 設(shè)計拋丸器主要是選擇并確定合理的技術(shù)參數(shù)，如葉輪直徑，轉(zhuǎn)速，葉片寬度以及電機功率 等，以獲得清砂工藝所要求的彈丸拋射速度和拋丸量。 拋丸器工作時，彈丸沿葉輪旋轉(zhuǎn)平面呈扇形拋出。當(dāng)拋丸量不變時，工表面所接受到的 彈丸的數(shù)量與工件到拋丸器距離的平方成反比。 圖 拋丸器 這是雙圓盤式機械進(jìn)丸的拋丸器。這 樣，在軸旋轉(zhuǎn)時，分丸輪、圓盤、葉片便隨同軸一起旋轉(zhuǎn)。 拋丸器的設(shè)計計算 葉片磨損速度 10～ 15 1 1 ～ 2 清理效率 6 1 2 價格 1 5～ 8 4～ 5 4～ 5 彈丸材質(zhì) 零件 白口鑄鐵丸 可鍛鑄鐵丸 氧化鋁丸 鋼丸 葉片 52 100 220 140 定向套 63 246 448 184 分丸輪 208 267 564 353 葉輪 302 299 482 340 拋丸機設(shè)計（韓洋） 8 拋丸器的構(gòu)造（圖 ）：電動機通過帶輪，由 V帶傳動帶動拋丸器軸旋轉(zhuǎn)。 拋丸器零件的使用壽命與丸速的四次方成反比。 零件的材質(zhì)特別是葉片的材質(zhì)，不僅要耐磨還要求韌性好。 表 各種彈丸材質(zhì)的使用效果對比表 20， 25 2～ 大型鑄鋼件表面清理 15， 20 ～ 2 大型鑄鐵件和 中型鑄鋼件清理 10， 12 ～ 中小型鑄鐵件和小型鑄鋼件清理 5， 8 ～ 小鑄件表面清理 3， 5 ～ 有色金屬鑄件表面清理 丸的材質(zhì) 普通白口鐵丸 可鍛鑄鐵丸 鑄鋼丸 鐵絲段 硬度 HRC 60～ 68 35～ 40 35～ 45 35～ 45 拋丸壽命 1 2 30～ 60 30～ 60 煙臺南山學(xué)院 7 經(jīng)過綜合比較，我們選用鑄鋼丸。但硬度過高的彈丸，一般容易碎裂成小碎塊，這將減少彈丸的打擊力；另外，由于破碎快，不僅不能充分利用彈丸反彈后的第二次打擊力量，而且還加快清理設(shè)備的磨損。理想的彈丸應(yīng)是大，中，小粒度彈丸的組合。 此外在選用時，還應(yīng)考慮下列因素： ① 彈丸的粒度 彈丸的粒度表示彈丸的直徑，粒度大直徑也大。 適用范圍 該設(shè)備適合用于各行業(yè)中的小型鑄件，鍛件，沖壓件，齒輪，彈簧等件的清砂，除銹，去氧化皮和表面強化，特別是用于怕 碰撞的零件的清理以強化； 吊鉤可設(shè)多個，轉(zhuǎn)盤自轉(zhuǎn)、吊鉤公轉(zhuǎn)以使工件各個面均被清理。粉塵由風(fēng)機吸送到除塵器中過濾，清潔空氣排入大氣中，布袋上的灰塵經(jīng)機械震打落入除塵器底部的集塵箱中，用戶可定期清理，廢砂由廢料 管流出，用戶可回收再利用。 區(qū)分拋丸設(shè)備型式的標(biāo)志主要是載運工件的裝置，不同載運鑄件的形式形成了不同的類型，而拋丸機中拋丸器、丸砂分離器卻是拋丸機的核心設(shè)計部分。 ③ 改善作業(yè)環(huán)境， 工作場地受污染程 度達(dá)到國家法定標(biāo)準(zhǔn)。 ⑦ 拋丸機 適用范圍：不銹鋼精密鑄件、鋁合金壓鑄件、鋅合金壓鑄件、銅鑄件、鑄鐵件、摩托車車架及鑄鋼制品件的表面清理、光飾、強化。 ④ 工件概況： 工件較復(fù)雜，形狀主要為輪殼形，桶型及板型。 ③ 主要圖紙： 拋丸機總裝圖 1張，斗式提升機圖 1 張，分離器裝配圖 1張， 電氣回路圖 1 張，部分零 件圖。其中： 拋丸機設(shè)計（韓洋） 4 拋丸器設(shè)計包括： 彈丸選用、拋丸器的磨損、拋丸器的參數(shù)確定形式選擇與設(shè)計計 算、拋投 結(jié)構(gòu)形式及傳動方式的選擇計算、主要傳動件的設(shè)計及 斗式提升機的選擇計算 。 本設(shè)計是應(yīng) 東營昌瑞精鑄有限公司的要求而設(shè)計的，同時又考慮到產(chǎn)品的后續(xù)發(fā)展，在對現(xiàn)有拋丸機大量調(diào)查、研究的基礎(chǔ)上，針對現(xiàn)有拋丸機存在的問題作了改進(jìn)。 ④ 爬壁式清理機 —— 主攻機器人技術(shù)爬壁課題。 ② 移動式清理機 —— 主攻彈丸密封與回收課題。清理技術(shù)日臻成熟 ，各種形式的拋丸機不斷涌現(xiàn)，應(yīng)用領(lǐng)域大幅擴展。那時對于拋噴丸清理技術(shù)與設(shè)備的 認(rèn)知是十分粗淺的、朦朧的，不具備自行開發(fā)研制的能力，主要依賴外來圖紙，至多能夠進(jìn)行測繪設(shè)計。 東營昌瑞精鑄有限公司 作為一家以生產(chǎn)中、小型不銹鋼鑄件為主業(yè)的企業(yè)，其鑄件類型主要是中小型 不銹鋼鑄件 ，該廠現(xiàn)在對鑄件主要清理的方式是人工清理，這一方面增加了工人的體力勞動，有損工人身體健康，存在安全隱患；同時還存在著清理效率低下、成本 較高、污染嚴(yán)重的缺陷。本設(shè)計就是基于廠家的要求，為實現(xiàn)對鑄件的機械化、自動化清理而設(shè)計的。 進(jìn)入七十年代，拋噴丸技術(shù)領(lǐng)域逐漸形成自行技術(shù)開發(fā)的能力，如 1964 年青島鑄機自行開發(fā)了中國第一臺拋丸清理設(shè)備 —— Q3110 滾筒式拋丸清理機，至今仍是許多中小鑄造廠采用的主要清理設(shè)備的雛形，但其使用領(lǐng)域和范圍發(fā)生了突破。 煙臺南山學(xué)院 3 現(xiàn)階段，拋噴丸清理技術(shù)主要向著節(jié)能、環(huán)保、高效、安全、經(jīng)濟的方向發(fā)展，相繼出現(xiàn)了形式多樣的清理機（如通過式拋丸清理機、轉(zhuǎn)臺式清理機、吊鉤式清理機、履帶式清理機、滾筒式清理機、鏈?zhǔn)角謇頇C、 噴丸式拋丸清理機 等），在技術(shù)發(fā)展趨勢上主要是結(jié)合新技術(shù)（如先進(jìn)的虛擬制造技術(shù)、機器人技術(shù)）、使用新材料（如使用新材料解決耐磨問題）并與計算機技術(shù)（如軟件開發(fā)）結(jié)合，從而實現(xiàn)拋丸機的 智能化、電子化及紅外遠(yuǎn)距離控制，實現(xiàn)全自動化清理。解決戶外移動拋噴丸設(shè)備彈丸循環(huán)問題。目前國內(nèi)有關(guān)于爬壁噴丸或噴砂機器人的研究或報道，負(fù)載大多在 50Kg 以內(nèi)，而應(yīng)進(jìn)行大負(fù)載及爬壁拋丸機器人的研究。 本論文的創(chuàng)新點主要有兩點： ① 用行星輪系吊鉤代替了原來的盤式吊鉤，在拋丸過程中，工 件既有自轉(zhuǎn)又有公轉(zhuǎn)，工件表面得到全方位的處理。 丸砂分離器設(shè)計包括：方案比較與選擇、簾幕式分離器的設(shè)計計算、螺旋滾筒篩的設(shè)計計算、螺旋給料器的設(shè)計。 拋丸機設(shè)計（韓洋） 4 2 設(shè)計原始資料、任務(wù)與要求 原始資料 ① 中小型不銹鋼鑄件：單件質(zhì)量≤ 2kg， 總質(zhì)量 ≤ 600kg。型砂：粉粒狀，粒度為 ，堆積密度 mt??，溫度小于 250℃的中溫材料； 不銹鋼件上帶有 30%重量的型砂。 設(shè)計任務(wù) 東營昌瑞精鑄有限公司 是一家以對外供應(yīng)中、小型鑄件為主業(yè)的企業(yè)，其鑄件類型主要是中小型 不銹鋼鑄件 ，該廠現(xiàn)在主要清理鑄件的方式是人工清理，這一方面增加 了工人的體力勞動，同時還存在著清理效率低下、成本較高的缺陷，本次設(shè)計就是基于廠家的要求，為解決廠家清理鑄件表面遇到的困難，而設(shè)計研發(fā)的一套中、小型的鑄件表面型砂清理設(shè)備：拋丸清理機。 ④ 設(shè)備工作可靠，整機造價較低，操作簡單，維護簡 單，具有較高的生產(chǎn)效率和勞動生產(chǎn)率 。 轉(zhuǎn)盤多吊鉤式 拋丸機的清理機理 將需要拋丸處理的工件直接懸掛在吊鉤上， 吊鉤在牽引機構(gòu)的帶動下自動進(jìn)入拋丸室，吊鉤進(jìn)入拋丸室后，拋丸室門將氣動關(guān)閉，電氣聯(lián)鎖，以避免工件在拋丸室內(nèi)進(jìn)行拋丸處理時他人誤開拋丸室門。丸砂混合物由回用管收回進(jìn)入室體，帶分離器分離后再回用，干凈的彈丸有電磁供丸閘門進(jìn)入拋丸器拋打工件。 彈丸的選用 表 鑄件噴，拋丸清理彈丸選用表 Selection of foundry and shot blasting bullets 拋丸 用途 丸號 丸徑（ mm ） 拋丸機設(shè)計（韓洋） 6 彈丸選用的合理與否和清理效果有直接關(guān)系。所使用彈丸直徑越大，對被清理表面的打擊力就越大，每個彈丸的清理作用也越強。大粒度的彈丸用來擊碎堅硬的皮層，小粒度的彈丸用以清掃工件的表面。彈丸硬度過低，彈丸容易變形，反彈性能也不好，雖然使用壽命較長 ，但清理效果不好。丸號為 10， 15， 20 三種，以達(dá)到最佳的清理效果和最合理的經(jīng)濟效率。葉片 、 分丸輪、定向套和護板多用耐磨性和韌性都好的鉻合金鑄鐵，葉輪多用 40Cr 制造。除非清理工藝的需要，否則不宜采用過高的丸速。拋丸器軸由軸承和軸承座支撐。在下罩殼上固定著進(jìn)丸輪和定向套。 拋丸器的性能參數(shù) ① 拋丸量、拋丸率和拋丸速度。清理中、小型工件時多采用 100400kg/min拋丸量的拋丸器。其角度即為扇形角，扇形角一般在5570 度之間。 拋丸器主要參數(shù)的確定 ① 彈丸拋射速度的選定 彈丸拋射速度不宜過高，否則會加深鑄件表面的彈痕，使薄壁鑄件變形，降低鑄件表煙臺南山學(xué)院 9 面光潔度和尺寸精度；另一方面，由于動能與速度的平方成正比，過高的拋射速度會大大增加拋丸器的功率消耗。 每一排上拋丸器的數(shù)量，可用作圖法確定。并使相鄰的拋丸器扇形區(qū)交界處有一定的重合度，從而定出拋丸器的位置尺寸。 C— 鑄件帶砂量 系數(shù)，當(dāng)鑄件帶砂量為 30%時， C=. ?— 考慮工件裝卸和運輸時間的工作時間利用系數(shù)。 表 型砂潰散性 工件情況 鑄件清砂 潰散性好的型砂 潰散性差的型砂 gw(kg/kg) gw=～ 10 gw =10～ 每個拋丸器應(yīng)有的平均拋丸量按資料 [1]公式（ — 4）計算 NGG Wa ?? 60/ 式中： aG — 每個拋丸器應(yīng)有的平均拋丸量（ kg/min） Gw— 清理工件的總丸量（ kg/h），這里 GW=14400kg/h N— 拋丸器的數(shù)量， N=2 則： m i n/12026014400 kgGa ??? 我們暫定義其為機械進(jìn)丸式拋丸器 Q305C 型。 V? — 彈丸的初速度（ m/s）； e — 自然對數(shù)的底， e=。 即： mmnD 5082 2 0 ????? ? ③ 拋丸器功率的近似計算 拋丸器所需電動機功率可按下式進(jìn)行近似計算，查 [1]公式（ — 19） 822 104 2 ?????? CDnQN （ ） 式中 N— 拋丸器所速電動機功率（ kW） 。 ④ 整機循環(huán)量的計算 整機循環(huán)量用以確定丸料循環(huán)系統(tǒng)中，每個輸送設(shè)備的運輸量。查 [2]公式（ — 31） 由式： K MP /? （ ） 式中 k— 供 料不均勻系數(shù)，取 k=— 。雙圓盤的優(yōu)點是葉片受力情況較單圓盤好，彈丸軸向散射較??；其缺點是制造工藝復(fù)雜?？s小葉輪盤直徑，使葉片稍向外伸出，則可以避免這種損壞。因此我們采用圓柱銷式固定方式，為了增加結(jié)構(gòu)的剛度和拋丸效果，我們采用了雙圓盤式葉輪結(jié)構(gòu)。這種用耐磨性很強的高鋁陶瓷材料制造的管式葉片，還可以在葉片磨損后轉(zhuǎn)一角度繼續(xù)再使用。 圖 直管式葉片 ③ 葉片固定方式 葉片是拋丸器最主要的易損件，數(shù)量多，裝卸頻繁。安裝管式葉片時，先將葉片插入定位環(huán)孔中，再把圓柱定位銷有圓盤外側(cè)沿軸向送入銷孔，用手錘輕輕敲擊銷的外端，使銷的另一端穿過葉片背面凸臺的空檔，直到完全嵌入另一側(cè)圓盤的銷孔時為止。大口徑的分丸輪將具有較大的拋丸量。分丸輪內(nèi)徑是影響拋丸量的主要因素。 b) 分丸輪葉片截面內(nèi)側(cè)設(shè)計為圓弧形，見零件圖，它相當(dāng)于擴大了分丸輪內(nèi)側(cè)窗口面積，并且減少了彈丸進(jìn)入阻力。而這個彈丸環(huán)只有在停車后，速度降到很低時，才會突然瓦解。但到目前為止，沒有較理想的拋丸量與拋頭結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系式。 據(jù)此并參照有關(guān)設(shè)計定出： 定向套內(nèi)徑 =118mm，外徑 =138mm 管葉片內(nèi)端直徑 =146mm， 管葉片內(nèi)徑 =56mm， 外徑 =76mm，葉片長 = 定向套窗口寬 =58mm， 開口角 =60 度 分丸輪葉片寬 =43mm 窗口開角 =25 度 煙臺南山學(xué)院 15 進(jìn)丸管直徑 =55mm ⑦ 分丸輪采用內(nèi)六角螺栓固定 ⑧ 結(jié)合盤與軸的裝配采用錐柱配合 ⑨ 罩殼采用旁開 式，開啟方便省力。本設(shè)計仍采用通過 V帶傳動的方式。由圖 171 查得帶的型號為 B 型 選用 B 型 V帶 3 計算傳動比 21 ??? nni i= 4 小帶輪基準(zhǔn)直徑 參考表 1711 和表 1712 取 dd1=140mm dd1=140mm 5 大帶輪基準(zhǔn)直徑 )1(12 ???? dd did dd2 )( ???? = ? — 彈性滑動率 ? =~ 有表 1711 取 dd2 =212mm 6 帶速 1 0 0 060/21 ??? nd p?? =此處取 dp1 = dd2 ? = 7 初定軸間距 據(jù) （ dd1 +dd2 ） ≤ a0≤ 2（ dd1 +dd2 ） ≤ a0≤ 704mm 取 a0 =500mm 8 所需基準(zhǔn)長度 02212100 4/)()(22 addddaL ddddd ????? ? =2? 500+2? (140+212)+(212140)2/4 500 由表 172 選取基準(zhǔn) 長 度 為Ld=1600mm 拋丸機設(shè)計（韓洋） 16 = 9 實際軸間距 2/)(00 dd LLaa ??? =500+()/2= 安裝時所需最小軸間距 ami