【正文】 多的打擊次數(shù)和最大的打擊力量，從而發(fā)揮出最大的清理效果。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。 ③ 彈丸的材質(zhì) 彈丸的材質(zhì)選擇要根據(jù)彈丸的硬度及本身的使用壽命，該種彈丸對清理設(shè)備零件的磨損速度，清理效率和彈丸的價格等因素進行綜合考慮。 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。 拋丸器的磨損分析 拋丸器的零件處于強烈的磨料磨損狀態(tài)，且承受彈丸的反復(fù)沖擊。 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。常用葉片材料有含 表 彈丸的材質(zhì)對零件使用壽命的影響 鉻 25℅～ 30℅的高鉻鑄鐵和碳化鎢合金，它們的使用壽命分別是 500～ 1000h 和 1000h左右。 拋丸器零件的使用壽命與丸速的四次方成反比。葉片的使用壽命與丸徑的立方成反比。 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)。軸的一端裝有結(jié)合盤，而雙圓盤則是用螺栓固定在結(jié)合盤上，在結(jié)合盤上裝有八個管式葉片，它用圓柱銷固定在圓盤上。這 樣，在軸旋轉(zhuǎn)時，分丸輪、圓盤、葉片便隨同軸一起旋轉(zhuǎn)。罩殼內(nèi)裝有耐磨護板。 圖 拋丸器 這是雙圓盤式機械進丸的拋丸器。 拋丸機每分鐘拋出彈丸的質(zhì)量即為拋丸量。當拋丸量不變時，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。 拋丸器拋出的丸速一般在 60— 80m/s，大型工件和鑄件及多砂清理采用較大的丸速， 一 般為 75— 80m/s。 拋丸器工作時，彈丸沿葉輪旋轉(zhuǎn)平面呈扇形拋出。當定向套窗口因磨損而變大時，扇形角也變大。 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。同一功率，若提高拋射速度，則允許的拋丸量便顯著降低，這是因為功率只與拋丸量的一次方成正比的緣故。 ② 拋丸器數(shù)量的計算 拋丸器的數(shù)量可按下式計算 21 nnN ?? 式中 N拋丸器的總數(shù)量 n1 室體上拋丸器的排數(shù)，當室體長度后， n1 就可以確定； n2每一排上拋丸器的數(shù)量。即根據(jù)工件的外形，每個拋丸器的旋向和最有效的打擊角度，按照拋丸器的扇形角 θ，拋出角 ψ和丸流對工件的入射角，畫出每個拋丸器的扇形丸流區(qū)位置圖。這兩根切線就是此拋丸器扇形拋射區(qū)的兩根邊線。另外，上下拋丸器在水平方向應(yīng)互相錯開 250mm左右的距離，或根據(jù)拋丸器的軸向擴散角畫出水平方向拋丸流散射范圍，以使相鄰拋丸器各自的垂直平面內(nèi)不互相干擾。 ③ 拋丸器拋丸量的計算 按所需清理鑄鋼件帶砂量計算的總丸量 計算，查 [1]公式（ — 9） Gw=? gwCW ?? () 式中 Gw— 按鑄件帶砂量計算的每小時清理工件的總丸量（ kg/h） W— 按重量計算的最大生產(chǎn)率（ kg/h） gw— 清理每千克型砂所需彈丸量（ kg/kg） ,型砂潰散性差時，查表 取 gw=。 ? =～ ，單件小批量生產(chǎn)取小值，大批量生產(chǎn)取大值。 則： 拋丸機設(shè)計（韓洋） 10 Gw = hkg /14400 ??? 型砂潰散性參表 。其拋丸量為 120kg/min，葉輪轉(zhuǎn) 速為2200r/min，葉輪直徑為 ? 450mm，根據(jù)工作要求我們選彈丸初速度 (即 0? )為 76m/s。因此要按下面的近似公式對彈丸的末速進行核算，查 [1]公式（ — 15） V=V? / (). 式中： V— 彈丸的末速度（ m/s） 。 s彈丸飛行距離（ m）； d彈丸直徑（ mm） 。 ② 拋丸器葉片外圓直徑的近似計算 ， 查 [1]公式（ — 18） 根據(jù)公式： nD?? ? （ ） 式中： 0? — 彈丸初速度 (m/s)； D— 拋丸器葉片旋 轉(zhuǎn)圓外徑（ m）； n— 拋丸器葉輪的轉(zhuǎn)速（ r/min） 。 Q— 拋丸量 (kg/min)。 取： Q=120kg/min， n=2200r/mi， D=， C= 822 2 0 ???????N = Kw 故選電機型號為 Y160M— 4,功率為 11kW, 轉(zhuǎn)速為 1460r/min。可按下式計算，查 [1]公 式（ — 20） iai iM gnjG ?? ?? （ ） 式中 GM — 整機循環(huán)量 (t/h)。 將 a=1, j=, ni=2, gi=120 代入式 則 GM = ? ? 2 ? 120 =（ t/h） 考慮到供料系統(tǒng)的不均勻性，對整機循環(huán)量加以修正。 式中取 k= 則： Qp=取 Qp =15t/h 即確定循環(huán)系統(tǒng)個運輸設(shè)備的運輸量為 15t/h。 表 3 .5 拋丸器基本參數(shù) 拋丸器型號 葉輪轉(zhuǎn)速（ r/min） 電機功率 (kW) 拋丸量 (kg/min ) Q305C 2200 11 120 彈丸拋射速度（ m/s） 徑向散射角 (度 ) 軸向散射角 (度 ) 定向套開口角 (度 ) 76 60 8 60 拋投結(jié)構(gòu)形式及傳動 方式的選擇計算 ① 葉輪盤形式 現(xiàn)有兩種：雙圓盤和單圓盤。本設(shè)計采用雙圓盤，并使葉片伸出圓盤 29mm。 實踐證明，葉片不伸出的圓盤，其外沿靠葉片處，易受彈丸沖刷，結(jié)果因該處磨損而造成圓盤報廢。 b)減少合金鋼（一般采用 40Cr 鍛鋼）材料的消耗；減 輕圓盤重量（約減少 20%）和縮小回轉(zhuǎn)半徑，從而減少了轉(zhuǎn)動慣量，使電動機的啟動轉(zhuǎn)矩，起動電流和啟動延續(xù)時間都隨之減少，有利于延長電機壽命。葉片需要經(jīng)常拆換，因此葉片的固定結(jié)構(gòu)將直接影響拋丸器的使用性能。 拋丸器的葉片，可以分為直線式和曲線式葉片。為了提高葉片的使用壽命，我們設(shè)計了一種管式葉片，它使用與清理精 密鑄件時所采用磨損性很強的氧化鋁彈丸。它的使用壽命是普通葉片的 1020 倍，并因管內(nèi)形成的高速氣流而獲得更高的彈丸拋出速度。如圖 所示。因此在保證固定可靠的條件下，盡量能使裝拆方便，減少維修量。我們采用后者，它是一種比較可靠而又方便的固定方法，制造也簡單。 ④ 定向環(huán)結(jié)構(gòu) 由于采用了管式葉片，在葉片與葉片間外側(cè)留下了空隙，使彈丸從空隙拋出，這樣既影響了拋丸效果和效率，又加速了管葉片的磨損。 ⑤ 分丸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 拋丸機設(shè)計（韓洋） 14 拋丸器分丸輪的尺寸和形狀對拋丸量有直接影響。分丸輪有三種類型。（如圖 所示） 研究表明，分丸輪窗口內(nèi)框限制了彈丸流的通過能力。因此采取以下措施增加拋丸量： a) 選取較大的分丸輪內(nèi)經(jīng)以擴大窗口通過截面。據(jù)分析，彈丸進入分丸輪內(nèi) 腔并非直接進入窗口，而是被攜帶旋轉(zhuǎn)一圈，乃至若干圈后靠離心慣性力進入分丸輪窗口的。 c）分丸輪進丸口設(shè)計為圓錐形收口。這個附著在分丸輪進口內(nèi)壁上的彈丸環(huán)，即使在堵塞消失后也依然存在，阻礙著彈丸順利地進入分丸輪內(nèi)腔，使拋丸量顯著下降。圓錐形進丸 口則可以避免這種不利情況。實驗證明，分丸輪內(nèi)徑是影響拋丸量大小的主要因素。 Q305 拋 圖 分丸輪 丸器（分丸輪內(nèi)徑為 58mm）的實測拋丸量 只有 40~70kg/min,為銘牌數(shù)據(jù) 40kg/min的 1/3~1/2. 為此，決定分丸輪內(nèi)徑為 80mm,分丸輪外徑為 110mm。因彈丸最大直徑為 2mm，則間隙尺寸定為 4mm。 ⑩ 傳動方式 目前有電機與拋丸器同軸的直連方式。但電機的防震和保護是一個較難解決的問題。 帶傳動的設(shè)計計算 （以下未說明的資料來源均出自資料 [22] 第 17 章） ① 已知條件：傳遞功率 P=11Kw。 大帶輪轉(zhuǎn)速為 n2=1460r/min. ② 計算過程： 步驟 計算項目 計算及參數(shù)選擇 計算結(jié)果 1 確定設(shè)計功率 KWKPPAd ????? 由表 175查得工作情況系數(shù) KA = 因是增速傳動 ， 需將 數(shù)字 加上 KA 中， 即 KA =+= Pd= 2 選擇帶型 根據(jù) n1=2200r/min 和 Pd=。輻板厚度S=： HT200 輪槽尺寸及輪寬按表 1713 計算。 主軸的尺寸計算與結(jié)構(gòu)設(shè)計 ① 初步估計軸徑 軸所傳遞的功率為 P=P0 η=11 =(KW) (P0 為電機功率， η為 V帶傳動效率 ) 軸的材料選用正火處理的 45 號鋼，根據(jù)以下公式從強度考慮估算軸徑 圖 皮帶輪 d≥ A（ P/n） 1/3=110（ ） 1/3 = 從 扭轉(zhuǎn)剛度考慮估算軸徑 d≥ C(P/n)1/4 =120 ()1/4 = 取 d=36mm 圖 主軸 ② 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計要綜合考慮到軸的強度、剛度，加工工藝性和軸上零件的安裝、固定和拆卸等各種因素。根據(jù)軸的設(shè)計原則并參考相關(guān)經(jīng) 驗設(shè)計，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計簡圖如圖 所示。 拋丸機設(shè)計（韓洋） 18 圖 主軸力圖 V 帶張力的合力 NF 21211 ? ，葉輪自重 NF 10002 ? F2=1000N， 2F 的方向總是指向地心， 1F 的方向則隨安裝位置而定，二者不一定在同一軸向平面內(nèi)。 3122][)21()(???????? ???? nTkMkd = 322)4 5 8 4 ()2 2 2 7 0 (????? = 實際 A處直徑為 45mm，軸最細處直徑為 34mm。 ④ 剛度驗算 軸的當量直徑 dv為： 煙臺南山學(xué)院 19 ??? ij jjvdILd1 4= 由公式 )(3 2 alIEFy ac ????， IE laFA ???? 6?； 式中 E=196GPa～ 216GPa 取 E=206GPa I=? D4/64=? 104mm4。 可見：最大撓曲產(chǎn)生在固定帶輪的一端。 軸承選擇和壽命校核 ① 軸承的選擇 因軸承只承受徑向力，且轉(zhuǎn)速較高，故選用深溝球軸承。 即 Fa＜＜ Fr， 所以求比值 Fa/Fr≈ 0 根據(jù)表 135，深溝球軸承的最小 e 值為 ，故此時 Fa/Fre. b) 初步計算當量動載荷 P . 根據(jù) [18] 式（ 138a） )( arp FFxfP ??? （ ） 拋丸機設(shè)計（韓洋） 20 按照表 13— 6 fp =～ ，取 fp = 按照表 13— 5 ， X=1, Y=0 則 P1= (1 2251+0)= P2= (1 870+0)=1305N c) 驗算軸承壽命 查