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1、济南大学毕业设计1 前言1.1背景和意义和前景随着机械制造也的快速发展，铸造锻造业产品的数量的激增，获得快速高效的铸锻造表面清理工艺成为很多企业的问题。在过去对表面进行清理，是采用酸洗工艺，这种工艺的缺点很明显，那就是污染环境。采用抛丸设备，应用在铸造和锻造业，有很大的优势。在铸造业和锻造业也是首先应用抛丸的领域。尤其是在清理铸钢、铸铁件表面的沙粒和氧化皮。在工业生的的过程中几乎所有的铸钢件、铸铁件都是需要进行表面处理的，抛丸机此时就显现出其独特而又有效的作用。抛丸机也是一个从无到有的一个过程，国内的发展较晚。八十年代之前，抛丸技术多用于小的铸件的清理。但是随着改革开放，由计划经济逐渐过渡到市
2、场经济阶段，社会各行一对清理工艺的应用和适用提出更广泛的要求。各种形式的抛丸机形式不断涌现。抛丸机书也日臻成熟，应用范围不断扩大。1.2抛丸的原理抛丸是靠高速旋转的叶轮对进入抛丸器中心的弹丸在分丸轮和定向套的综合作用下利用离心力进行加速，将弹丸在特定的方向高速射出，速度很高，动能很大，借助于强大的动能将零件表面的铁锈、氧化皮打掉。钢丸被跑射到没有应力的零件表面上，之后，零件的表面便具有了一定的应力分布，而且，其应力的大小相同，分布均匀。继而达到表面硬化的效果。由此表面张力被减弱，这就是抛丸工艺提高金属表面的疲劳强度的原因。1.3抛丸技术的前景和发展趋势现阶段抛丸清理的发展方向是节能、环保、安全
3、、高效、经济。现在抛丸工艺的应用范围非常广，各种金属铸件的粘砂处理，黑色金属的除锈，零件的边角的去毛刺和倒钝等等均可以通过抛丸强化工艺来实现。在工程机械、航空、交通、船舶、建筑等行业都有应用。抛丸工艺还应用于现代喷漆行业，经过抛丸处理测板材。抛丸技术发展的方向和趋势是：薄板清理的防变形技术、清理机的密封和弹丸回收技术、机械手操纵技术、爬壁技术。2总体方案设计2.1工作原理在抛丸清理室内加入适量的弹丸，然后在抛丸机内加入适当数量的零件后，关闭大门启动各个电机，以及除尘设备电源。工件被翻转，抛丸机高速抛出弹丸，形成具有一定角度的流丸束，均匀的打在连续翻滚的零件上面，将零件表面的杂质去除，从而达到清
4、理的目的。弹丸在履带的孔和缝隙中流落到清理室的集丸槽中，由螺旋输送机将弹丸输送至斗式提升机的底部。斗式提升机，将弹丸一斗一斗的提到顶部的分离器，在分离器依靠风力和重力的综合作用将丸料进行分离除尘，将还能用的弹丸再次送到抛丸器。图2-1履带式抛丸机传动系统简图对于履带式抛丸机对于零件的处理过程，特别是抛丸机对于履带型抛丸机零件处理工艺的原理，可由以下简图来表示，如图2-2。图2-2履带式抛丸机抛丸工作原理示意图2.2抛丸机的组成部件根据履带式抛丸机的原理，可以看出履带式抛丸清理机的主要构成是（1） 斗式提升机；（2） 分离器；（3） 抛丸器；（4） 室体；（5） 履带及其传动机构；（6） 端盘（
5、7） 大门（8） 风箱（9） 除尘器2.3传动方案2.3.1履带传送系统履带传动系统，可由链传动带动履带传动从而组成履带传动系统。传动系统如图2-3。图2-3履带传动系统简图既履带系统的传动是由电机通过链传动带动履带转动履带的转动继而带动个承载轴的传动。采用链传动多为第一级传动的原因是基于链传动在具体应用时的优势。如果使用齿轮传动，齿轮传动的优点是传动的传动比较稳定，工作平稳，传动比可靠，可传递任意量轴之间的动力和运动，而且功率的使用范围，速度使用范围比较宽，传动效率较高，使用寿命长结构紧凑等等。但是履带传动系统的的使用是用在翻滚零件上，其速度较低，工件对于翻滚速度反应不敏感。齿轮传动的缺点是
6、制造和生产的成本较高，其应用的范围和要求也较高，因此从这个方面来说，齿轮传动在履带的传动中不经济。如果采用带传动，也不是带传动的应用情况。带传动的应用情况是，适合于高速的情况。而且带传动的寿命一般比较短，需要不时的换带，传动的效率较低。因此，采用链传动，链传动的优势比较明显。链传动的速度一般不高，恰好是履带应用的范围，链传动没有打滑的现象，也没有弹性滑动，能保持比较准确的传动比；而且传动不需要太大的张紧，其传动的效率比较高，可达到0.98。其结构简单，同样的使用条件下，链传动的整体尺寸较小，结构较为紧凑；同时链传动适用在工况比较恶劣的情况下。特别是其制造和安装精度与齿轮传动相比，要低，其成本也
7、低。链传动的使用条件是，在工作可靠，低速重载，工作环境恶劣，以及不适宜用齿轮传动的地方。2.3.2水平输送传动系统弹丸在抛丸处理之后会留在履带上，但是经过履带的翻滚，弹丸会在同时经过履带的孔流到下面的集丸槽中，经过水平输送，到达提升系统的底部。这个水平输送的形式很多，有带式输送机，辊道输送机，螺旋输送机等。带式输送机是利用连续的运动的无端输送带输送货物的机械，俗称皮带机。输送带根据摩擦传动原理而运动即使承载货物的构建，又是传递牵引力的机构。带式输送机的能力大、输送距离长，结构简单、工作可靠、管理者操作管理简单、能量消耗少，因而管饭应用于采矿冶金等行业的输送和生产流水线以及水电站建设工地等。Q3
8、26型履带式抛丸清理机是对中小型零件进行清理的，其设备的特点之一就是占地面积小，无底坑，不适于使用带式传送机。因此可以采用螺旋输送机。螺旋输送机的优点是：机构比较简单、紧凑、维修容易，成本也低廉；料槽封闭，比喻输送易飞扬的、炽热的机气味强烈的物料，可以家少对环境的污染；在输送的过程中还可以对输送的物料进行在处理，例如进行搅拌、冷却等，特别适用于输送长度不长的情况，其生产率一般不大。在履带型抛丸机内部可能会有比较大的粉尘，其输送的料槽一定是封闭的，Q326体型较小特别适合于使用螺旋输送机。2.3.3竖直物料输送系统竖直的物料输送系统是将物料间歇的均匀的从底部一斗一斗的输送到上部的分离器部分。可采
9、用斗式提升机。斗式提升机的优点是：先比于其他的输送设备，斗式提升机可以在竖直方向运输碎料，这是一种广泛的垂直输送设备，它占地面积小，在相同提升高度时输送的线路较短，其系统不知紧凑；能在全封闭的罩壳内工作，有较好的密封性从而可减少对环境的污染。由于其工作环境恶劣，而且，提升机整体紧凑，速度不高。斗式提升机是间歇均匀的供料设备，可以采用链传动做为传动方式。链传动的平均传动比比较准确，丸料的输送对于冲击不敏感。采用链传动比较适合。3弹丸的选用3.1弹丸的类型根据材料的性质，弹丸可分为非金属弹丸和金属弹丸。由于履带型抛丸机主要针对于铸件和锻件的处理，因此采用金属弹丸。金属弹丸可分为冷激铸铁、可锻铸铁、
10、铸钢、钢丝切丸等。按其形状可分为球形、碎块和圆柱形三种。碎块形弹丸是将大铁丸破碎筛选而成的，具有锐利的棱角。圆柱形的弹丸是钢丝切割而成，同样其有锐利的棱角。这两种弹丸对工件表面都有较强的刮削作用。但是经过一段时间的使用之后，他的棱角将铸件被磨圆。实际生产中应用较多的是球形弹丸。3.2弹丸的选用弹丸的选用可根据下表，表3.1来选用表3.1铸件喷、抛丸清理弹丸选用表由于Q326是属于对工件小于10kg的零件进行清理的设备，所以它属于小铸件表面清理，可选用5号弹丸和8号弹丸。考虑到弹丸粒度的大小，8号弹丸大，5号弹丸小。可以利用粒度大的8好弹丸来击碎坚硬的皮层，利用粒度较小的5号弹丸清扫工件的表面。
11、由此，单位质量的弹丸具有最多的打击次数和最大的打击力量，从而发挥出最大的清理效果。弹丸的材料根据下表来选择如表3.2表3.2弹丸材质及其适用情况由于考虑到Q326的应用情况可以用铸钢弹丸，选择三种不同的铸钢弹丸，可以适用于广泛。3.3总丸量计算总丸量的计算可按清理逐渐的带砂量进行计算，抛丸量的计算公式如式4.1 (4.1)Gw按铸件的带沙量计算的没小清理工件的总丸量（kg/h）；W按重量计算的最大生产率（kg/h）；C铸件的带沙量系数；gw清理每公斤型砂所需要的弹丸量；考虑工件装卸和运输时间的工作时间利用系数，=0.50.85，单件小批量取小值，大批量取大值。W取1200。因为Q326抛丸机的
12、生产率是0.61.2T。C取带沙量0.3；gw 取用可根据下表，表4.1来选用表4.1不同工件情况的清理效率在上表中选取gw=11；选取=0.66；将选取的数带入式4.1，求的GW=6T/h。即总丸量是6T/h。4抛丸器的选用4.1抛丸器的数量抛丸器的数量可按下式来计算n=n1n2 (4.1)n抛丸器的总数量;n1室体上抛丸器的排数;n2每一排的抛丸器数量；通过作图法绘制草图，确定n1,n2均取1。即 1=114.2抛丸器抛丸量的计算及抛丸器的选用抛丸器应有的抛丸量按一下公式计算ga=Gu/(60n) （4.2）gw每个抛丸器应有的平均抛丸量（kg/min）;Gu清理工件的总抛丸量（kg/h）
13、;n抛丸器的数量；通过上式，ga=6000/(601)=100kg/min。Q326抛丸机属于较小型的抛丸清理设备，可选用直线型抛丸机。所以初选用开泰集团的QT360系列抛丸器。该抛丸机的技术参数如下表4.2。表4.2 QT360抛丸器技术参数型号叶轮直径宽度（mm）叶轮速度（rpm）投射速度（m/s）功率（kw）抛丸量（kg/min）QT360360642500617.51304.3抛丸器的的校核4.3.1丸速校核丸速校核公式 (4.3)v弹丸的末速度（m/s）v0弹丸的初速度；e自然对数底；s弹丸的飞行距离；d弹丸的直径。在表4.2中查得弹丸的初速度为61m/s;取为；弹丸直径为0.8mm
14、;经计算，求的v=57m/s。57m/s50m/s。所以，校核合格。50m/s的丸速足以将工件的表面的氧化皮去除。4.3.2弹丸最小直径校核抛丸机在实际使用中，弹丸会会随着使用，破碎变小，而且弹丸一般是由不同直径的弹丸构成，因而需要校核在最大有效抛射范围内仍具有除锈能力的最小丸茎。弹丸最小直径的校核根据公式4.4来校核 （4.4）d0最小弹丸直径；sm所需最大的有效抛射距离；对于sm通过做草图，初定0.6m,对0.6进行放大；取0.8m,带入上式，求的d0=0.4mm。4.4抛丸机的功率近似计算抛丸机的近似功率可按公式124-19计算N=4.428Qn2D2C10-8 (4.5)N抛丸器所需要的电动机功率（kw）；Q抛丸量（kg/min）;n抛丸器叶轮转速（r/min）；C修正系数，取1.31.4。将Q=100kg/min,n=2500r/min,C=1.4带入上式。求的N=5.02kw,所以电机可以选用Y132S-4型电机。该型电动机的功率是5.5KW,转速是n1=1440r/min。4.5 抛丸器带传动设计(1)确定计算功率Pca由2表8-7查得工作情况系数KA=1.1，则Pca=KAP=6.05 kW(2) 选择V带带型根据计算功率和转速n1由2图8-10选用A
