【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 均勻混合：即使將團(tuán)聚暫時(shí)分開(kāi)，分子間的作用力又會(huì)使顆粒再次團(tuán)聚，很容易堵塞噴嘴，嚴(yán)重影響送粉的連續(xù)性。 含有團(tuán)聚體的顆粒燒結(jié)時(shí)，由于團(tuán)聚顆粒之間距離較小和質(zhì)點(diǎn)遷移距離 較小，故其內(nèi)部的微粒之間優(yōu)先燒結(jié)；而團(tuán)聚體之外的顆粒因距離較大，傳質(zhì)距離較遠(yuǎn)，存在氣孔，則不優(yōu)先燒結(jié)成大顆粒。在團(tuán)聚體周圍的顆粒同時(shí)正常的燒結(jié)它與團(tuán)聚體晶粒形成大小不一的飛均勻的顯性組織，并結(jié)果在燒結(jié)體中產(chǎn)生各種裂紋氣孔。燒結(jié)不均勻?qū)?huì)使機(jī)體產(chǎn)生應(yīng)力，并影響機(jī)體致密化。 顯然，團(tuán)聚對(duì)超細(xì)粉末的傳送和加工都產(chǎn)生非常不利的影響，必須預(yù)先從粉末中打散團(tuán)聚體，這也是本次設(shè)計(jì)急需解決的問(wèn)題。 送粉器的方案設(shè)計(jì) 基于大量的調(diào)研結(jié)果，針對(duì)激光再制造技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)以及超細(xì)粉末的輸送難題，初步設(shè)計(jì)出一種利用于超細(xì)粉末 輸送的載氣式鼓輪送粉器。 基于超細(xì)粉末的特殊特性，采用特殊的方法來(lái)達(dá)到超細(xì)粉末輸送的目的： (1)在粉斗中增加特殊結(jié)構(gòu)的攪拌器避免粉末吸附于粉斗壁上，并在粉斗內(nèi)充滿平衡氣體，防止粉末回流。 (2)采用特殊結(jié)構(gòu)的粉輪和粉輪腔，對(duì)分粉末進(jìn)行打散和精確計(jì)算輸送，粉輪運(yùn)轉(zhuǎn)速度連續(xù)可調(diào)。 (3)用氣流輸送解決超細(xì)粉末流動(dòng)性差的問(wèn)題，使粉末從落粉腔輸出時(shí)均勻、穩(wěn)定，不出現(xiàn)再次團(tuán)聚現(xiàn)象。 (4)通過(guò)在儲(chǔ)粉斗中安裝攪拌軸，防止粉末發(fā)生團(tuán)聚和形成空洞的現(xiàn)象。 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 14 頁(yè)，共 49 頁(yè) (5)采用在粉輪上開(kāi)槽的方法和齒輪齒條的形式對(duì)粉末的均勻性、定量性 和穩(wěn)定性進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。 本方案采用鼓輪送粉原理。設(shè)計(jì)方案主要包括落粉、粉輪傳送、氣流輸送三部分。圖 所示為送粉腔原理圖。其運(yùn)動(dòng)過(guò)程如下，攪拌組建在直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，粉斗中粉末在攪拌器的作用下進(jìn)入落粉腔。粉輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)粉輪運(yùn)轉(zhuǎn)，粉輪將落粉輸送到出粉腔。 圖 送粉器的結(jié)構(gòu) 通過(guò)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)攪拌軸轉(zhuǎn)動(dòng)使儲(chǔ)粉斗中的粉末避免發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，輔之一氣體粉流系統(tǒng)，此系統(tǒng)能使送粉器傳輸粉末顆粒度較小的粉末。粉腔內(nèi)沖滿氣體，并保持穩(wěn) 定的壓力，在出粉腔的下端有出粉口。在氣體動(dòng)能的作用下粉末未被均勻穩(wěn)定輸送出來(lái)，輔之以氣體分散和運(yùn)輸，粉末容易分散均勻及輸送流暢。 在對(duì)現(xiàn)有送粉器的充分點(diǎn)調(diào)研的基礎(chǔ)上，根據(jù)任務(wù)書(shū)的要求，結(jié)合難點(diǎn)分析，我們提出了以下設(shè)計(jì)方案，它由機(jī)械結(jié)構(gòu)、氣路設(shè)計(jì)和動(dòng)力系統(tǒng)三部分組成。 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 15 頁(yè)，共 49 頁(yè) 攪拌和傳輸系統(tǒng) 由于粉末在傳輸過(guò)程當(dāng)中容易發(fā)生團(tuán)聚團(tuán)和空洞現(xiàn)象，因而團(tuán)聚體的打散與否對(duì)送粉器的送粉效果有著重要的影響，解決這個(gè)問(wèn)題的方法有多種，例如可以利用靜電力來(lái)進(jìn)行顆粒分散。其關(guān)鍵問(wèn)題是使顆粒群充滿電荷，最有效的方法是電，使連續(xù) 供給的顆粒群通過(guò)電暈放電形成離子電簾，使顆粒荷電，但該方法成本較高，不適合小型化的生產(chǎn)應(yīng)用。 另外一種重要的，較容易實(shí)現(xiàn)的方法是機(jī)械分散，即用機(jī)械力把顆粒團(tuán)聚打散。機(jī)械分散的必要條件是機(jī)械力應(yīng)大于顆粒間的粘著力。通常機(jī)械力是由高速旋轉(zhuǎn)的葉輪圓盤(pán)或高速氣流噴力沖擊作用所引起的氣流運(yùn)動(dòng)而造成的，但前者磨損較大，設(shè)備笨重；后者要消耗大量氣體，我們?cè)O(shè)計(jì)的裝置，將兩者相結(jié)合。設(shè)計(jì)出一種全新的送粉器。 (1)粉末容器中架橋的消除和粉末的初步打散 超細(xì)粉末間的自然粘著力，使細(xì)顆粒團(tuán)聚，難于被有效的流化。為了使流態(tài)化技術(shù)應(yīng) 用于超細(xì)粉末，發(fā)揮流態(tài)的優(yōu)勢(shì)，人們進(jìn)行了許多研究來(lái)破除分子間作用力。但過(guò)去使用的各種降低顆粒間力的方法或效果有限，限制了超細(xì)粉末流態(tài)化技術(shù)的應(yīng)用。 針對(duì)超細(xì)粉末材料在容器中的團(tuán)聚、架橋、堆積密度低的特點(diǎn)，我們考慮在送粉器粉斗增加破拱攪拌組建系統(tǒng)，通過(guò)攪拌架規(guī)則轉(zhuǎn)動(dòng)，攪拌粉末的均勻流動(dòng)，避免粉末粘結(jié)、吸附在粉斗壁上和在粉斗內(nèi)形成架橋。 (2)粉末輸送出來(lái)前的分散 該部分通過(guò)粉輪來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)超細(xì)粉末的特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)成圓柱形，粉輪外徑部分分布著粉槽，粉槽的容積大小可以根據(jù)實(shí)際情況而進(jìn)行調(diào)整，它與粉末的打散效 果和粉末輸送量密切相關(guān)。粉末由料斗經(jīng)漏粉孔靠自重和壓縮氣體的作用下流體進(jìn)鼓輪圓周上的小槽內(nèi)，隨著鼓輪的轉(zhuǎn)動(dòng)小槽內(nèi)的一次流入出粉腔。 由于粉槽容積式相當(dāng)小的，這就起到了粉末打散輸送的作用；同時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)鼓輪的轉(zhuǎn)速、漏粉孔直徑和漏粉孔與鼓輪間的間隙，就能達(dá)到精確的送粉目的。用粉輪的轉(zhuǎn)速計(jì)算送粉量為： 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 16 頁(yè)，共 49 頁(yè) g=nmv? 式中： n 為粉輪轉(zhuǎn)速 。m 為槽數(shù) 。v 為槽容積； ? 為粉末的堆比重 粉末自粉輪落至落粉腔之后，依靠自身的重力場(chǎng)和氣流 的作用使粉末傳輸至分粉器，在通過(guò)分粉器傳輸至同軸送粉頭。 氣路設(shè)計(jì) 此處省略 NNNNNNNNNNNN 字。如需要完整說(shuō)明書(shū)和 設(shè)計(jì) 圖紙等 .請(qǐng)聯(lián)系 扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)下載！該論文已經(jīng)通過(guò)答辯 盡管互相粘結(jié)的顆?？梢圆捎脵C(jī)械的方式進(jìn)行打散，然而機(jī)械分散后顆粒的大小畢竟有限，粉末仍會(huì)以小塊團(tuán)的方式存在，所以粉末間的作用仍然會(huì)存在，粉末仍然粘結(jié)團(tuán)聚。另外粉末由粉嘴吹向金屬熔池前，為了保證良好的表面質(zhì)量，需要噴出的粉末已經(jīng)混合均勻且呈霧狀。以上兩個(gè)難題都需要在粉末輸送過(guò)程 中給予解決，根據(jù)我們的輸送要求，這就要用到氣力輸送的相關(guān)原理。 氣力輸送基本概況 氣力輸送常稱固氣兩相流，是一種用空氣做載體，提供動(dòng)力，在管中輸送粉末顆粒的辦法，工程中稱之為氣動(dòng)傳輸。早在十九世紀(jì)，人們就嘗試用風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)，通過(guò)管道來(lái)輸送木屑和谷物。二十世紀(jì)初期，用氣力輸送粉末體，受到工程界和研究者的普通重視。 FISCHERSTADT 于 1924 年首次提出了描述氣固兩相混合物在管道中流動(dòng)的壓降理論。二十世紀(jì)中后期，粉體的氣力輸送技術(shù)得到了迅速的開(kāi)發(fā)和利用。目前，對(duì)粉體物料進(jìn)行氣力輸送，已成為涉及采礦、 冶金、制藥、食品等眾多領(lǐng)域的普遍方法。 物體氣力輸送有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)： 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 17 頁(yè)，共 49 頁(yè) 1. 在設(shè)計(jì)上能充分利用空間，輸送方向靈活，效率高； 2. 輸送系統(tǒng)完全封閉，粉末飛揚(yáng)和溢出少，可以實(shí)現(xiàn)環(huán)境衛(wèi)生； 3. 大大減少了發(fā)生機(jī)械事故和粉塵燃燒與爆炸的可能性； 4. 易操作和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化； 5. 對(duì)于化學(xué)性能不穩(wěn)定的物料，可以采用惰性氣體輸送； 6. 在輸送過(guò)程中可同時(shí)實(shí)現(xiàn)多種工藝操作過(guò)程，如混合、干燥、粉碎、冷卻和化學(xué)反應(yīng)； 7. 能避免被輸送物料的受潮、污損和混入其它雜物，從而保證了輸送質(zhì)量； 粉末顆粒的料性對(duì)氣動(dòng)運(yùn)輸?shù)挠绊? 作為輸送對(duì)象的粉末材料，就整 體上看是一個(gè)連續(xù)體。粉末群所呈現(xiàn)的料性是由每個(gè)粉末顆粒具有的物理化學(xué)性能積累的結(jié)果，因此有必要考察一下粉末的一些重要料性，這對(duì)我們進(jìn)行粉末輸送有很大幫助。 (1)粉末密度。粉末的密度是確定氣動(dòng)工藝參數(shù)的重要依據(jù)，密度越大用于輸送的能耗就越大，對(duì)利用空氣動(dòng)壓來(lái)實(shí)現(xiàn)傳輸，要提高輸送氣流的速度或減少粉末的供給量，對(duì)用利用空氣靜壓來(lái)實(shí)現(xiàn)輸送的，要提高輸送壓力，當(dāng)然，密度增大，粉末容易與空氣分離。 (2)粉粒的形狀、大小和分布。粉粒的形狀對(duì)它的懸浮速度或沉降速度有較大的影響；同一粉末顆粒以求狀的懸浮速度最大；多角形的 摩擦阻力較大；表面凸起多的顆粒管壁碰撞時(shí)容易破碎和磨損管壁，此外還以吸濕，粉粒越細(xì)，越易結(jié)成塊；粉末中含有較多的細(xì)粉時(shí)，易粘結(jié)。通常，粉粒較大且粒度分布均勻的的粉末易于流動(dòng)，易被輸送。粒度分布不均勻的粉末，不僅輸送壓力損失較大，且易堵塞。 (3)流態(tài)化能力。將空氣一定速度載入粉粒層，粉粒因受氣流包圍而彼此在氣流中運(yùn)動(dòng)。于是料層出現(xiàn)均勻膨脹，呈現(xiàn)出類似于流體可以流動(dòng)的性質(zhì)稱為流態(tài)化。粉末的流態(tài)化同它保留的充氣能力有關(guān)，且粉末在充氣流態(tài)化狀態(tài)下對(duì)氣動(dòng)輸送影響很大 (4)含水量。粉末的含水量大小直接影響到輸送系統(tǒng) 的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。粉末含水工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 18 頁(yè)，共 49 頁(yè) 量增加，除了易產(chǎn)生管腔粘附和堵塞，影響運(yùn)輸能力，還易導(dǎo)致粉末流均勻性得不到保證。因此，一般粉末在是使用前都要進(jìn)行干燥處理。 (5)摩擦角。它是表示粉粒靜止和運(yùn)動(dòng)的力學(xué)特性的物理量。與氣動(dòng)輸送最用關(guān)的是顆粒與管腔之間的壁面摩擦角和顆粒之間的內(nèi)摩擦角。 常見(jiàn)的氣力傳輸方式 物料在管道中的流動(dòng)狀態(tài)實(shí)際上很復(fù)雜，主要隨氣流速度及氣流中所含的物料量和物料本身料性的不同而顯著變化。常見(jiàn)的兩種粉體氣力輸送方式為 :稀相輸送和密相輸送。 對(duì)于稀相輸送，被輸送粉體的質(zhì)量流量與輸送氣體的質(zhì)量流量之比 (簡(jiǎn)稱為固氣比 )比較小 (通常在 kg/kg 范圍內(nèi) )，粉體顆粒間距較大，輸送氣體的壓力較低 (通常 0. 1 MPa)，輸送速度較大 (通常 1315m/s)。稀相輸送一般適用于被輸送粉體的質(zhì)量和粒度較小、干燥和輸送距離不大的場(chǎng)合。密相輸送的固氣比通常在 15200kg 范圍內(nèi)，輸送氣體的壓力較高 (例如可達(dá) 0. )，輸送速度較低 (一般為稀相輸選速度的一半左右 )，適用于輸送量較大，輸送距離較長(zhǎng)的場(chǎng)合。盡管粉體的氣力輸送在工業(yè)上已得到了廣泛的應(yīng)用，但對(duì)輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)迄今仍以經(jīng)驗(yàn)為主 。粉體氣力輸送的一些基本問(wèn)題，仍是需要進(jìn)一步關(guān)注的研究課題。本章針對(duì)稀相粉體輸送中的一些問(wèn)題，諸如被輸送粉體顆粒的運(yùn)動(dòng)速度及輸送氣體流速、輸送總壓降、輸送臨界速度、局部壓力損失等的計(jì)算作一介紹。 粉末顆粒群的沉降速度 在氣力輸送中，在管道中的物料不是單個(gè)粉粒，而是粉粒群。粉粒群在粉管截面上占據(jù)了一定的面積，使流通面積減小，粉粒周圍流體速度增大，其所受到的附加阻力增大，粉粒群沉降速度減小。俄國(guó)的烏斯賓斯基根據(jù)有限空間對(duì)自由沉降末速度的理論，測(cè)定了受管壁有限空間影響的粉末群懸浮速度 v 39。 。 ???????? ???????? 2stt Dd1vv ， ds 一粉粒群所占截面直徑 。 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 19 頁(yè)，共 49 頁(yè) D 一粉管截面直徑 。 根據(jù)懸浮速度與自由沉降末速度大小相等，方向相反原理，可以認(rèn)為粉末群的自由沉降速度等于 Vt。 單個(gè)粉粒的沉降速度是其在無(wú)限空間中的沉降運(yùn)動(dòng)?？梢哉J(rèn)為粉粒所在瞬時(shí)截平面的流體的平均速度一定，因而這個(gè)平均速度認(rèn)為是粉末顆粒的沉降速度。 粉末顆粒群的沉降不僅受到流體阻力，還要受到其他顆粒的干擾阻力。這時(shí)沉降 (即懸浮 )速度值與顆粒群濃度有關(guān)，濃度大，則沉降速度減小。濃度相同時(shí)，顆粒越細(xì)，顆粒數(shù)目越多，一方面顆粒體表面積就越大、 阻力增大 。另一方面顆粒間摩擦、碰撞機(jī)會(huì)就越多，阻力增大、使沉降速度更為減小。所以顆粒群的干擾沉降速度，即顆粒群的懸浮速度比單顆粒的自由沉降速度小。 影響粉末顆粒群運(yùn)動(dòng)的因數(shù) （ 1）粉粒形狀因素。本系統(tǒng)中，以拋物射出的粉末顆粒主要在管腔中垂直下落，但由于碰撞和彈射，顆粒的運(yùn)動(dòng)形式還存在懸浮運(yùn)動(dòng)。粉末顆粒的不規(guī)則形狀會(huì)對(duì)懸浮速度有較大影響，當(dāng)然也影響粉末的沉降。在同類末顆粒中，以球形顆粒 (表面積最小 )沉降速度最大。 （ 2）粉粒群的濃度。輸送過(guò)程中，管腔中的粉末顆粒不是單個(gè)顆粒，而是粉末群，此時(shí)粉末群 的沉降不僅受到流體阻力，還受到其他顆粒的干擾阻力。這時(shí)，沉降與懸浮速度與粉粒群濃度有關(guān)。濃度大，沉降速度減小，濃度相同時(shí)，粉末顆粒愈細(xì)，顆粒數(shù)目愈多，同一方向粉末顆粒體表面積就越大，因此遇到的阻力就越大，必然影響沉降與懸浮運(yùn)動(dòng)。 （ 3）向使粉末顆粒分布均勻。然而碰撞的過(guò)程中產(chǎn)生了摩擦。碰撞粉木顆粒的碰撞與摩擦。碰撞和摩擦不可避免，由于希望達(dá)到粉末充分，分散的目的，在氣力輸送粉末沉降過(guò)程中，碰撞及其彈射是有益的，需要的，這樣可以在截面方的機(jī)會(huì)越多，摩擦的機(jī)會(huì)越多，有害阻力越大，使沉降速度更減小。 在設(shè)計(jì)前考 慮到空氣濕度對(duì)超細(xì)粉末的影響，在氣流進(jìn)入送粉設(shè)備前對(duì)粉末進(jìn)行干燥處理，為此，需要加入空氣過(guò)濾器，濾除空氣中的水、油等。另外，為調(diào)節(jié)送氣量的大小，需要加入一流量計(jì)，同時(shí)也便于控制不同送粉量的氣流量。 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 20 頁(yè)，共 49 頁(yè) 本章小結(jié) 本章介紹了激光熔覆的基本理論和氣動(dòng)傳輸理論以及對(duì)傳輸過(guò)程中所要面臨的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了分析，團(tuán)聚和流動(dòng)性差是超細(xì)粉末在輸送過(guò)程中的主要問(wèn)題，分析了團(tuán)聚形成的原因。給出看初步設(shè)計(jì)方案，送粉器首先要想辦法將團(tuán)聚體打散并進(jìn)行輸送，這里針對(duì)激光再制造較易實(shí)現(xiàn)的粉輪進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)并借助氣力進(jìn)行分散。在充分調(diào)研的基礎(chǔ) 上，給出了鼓輪式結(jié)構(gòu)的機(jī)械原理圖和控制系統(tǒng)框圖。并分析了鼓輪式結(jié)構(gòu)的運(yùn)行原理。工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 21 頁(yè)，共 49 頁(yè) 3 送粉器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 粉輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 根據(jù)任務(wù)書(shū)的要求，送粉器的送粉量為 3170g/min 連續(xù)可調(diào)，送粉器的寬度為連續(xù)可調(diào)為 315mm。送粉器的結(jié)構(gòu)如下圖所示，粉輪圓周上分布著 24 個(gè)小槽，每個(gè)小槽的體積 V=長(zhǎng)高寬 = 7 1 8=28mm3 。查 表，取鎳基粉末的比重為 ，則可計(jì)算出算出粉輪在轉(zhuǎn)動(dòng)一圈的過(guò)程中粉末的輸送量為 G=nvr =24 28 = 表 不同牌號(hào)的粉末比重 系列 牌號(hào) 比重 熔點(diǎn)（ ? C） 膨脹系數(shù) 典型硬度（ HRC） 規(guī)格目數(shù) （粒度） 鎳基粉末 Ni25 1040 25 150 Ni35 1050 35 1