拋丸機的設(shè)計說明書(有全套圖紙）

1、摘 要現(xiàn)在工業(yè)上對中小型鑄鍛件進行表面清理和處理時，多采用拋丸處理工藝。其原理是將工件放在封閉的容器中，用拋丸器對彈丸進行加速，加速后的彈丸直接撞擊工件，將工件表面殘余的鑄砂或氧化皮通過撞擊而清理掉，從而達到清理工件表面的目的。同時在拋丸清理過程中，還可以使工件表面應(yīng)力狀態(tài)得以改善，使其處于壓應(yīng)力狀態(tài)，從而提高其疲勞強度。因此，鑄、鍛件的表面拋丸處理工藝在工業(yè)上得到廣泛的應(yīng)用。但現(xiàn)行工業(yè)上用的拋丸機存在如下兩個方面的缺陷： 1、拋丸器葉片多為直板形狀，拋丸時磨損大壽命短，且機械效率低。 2、工件在拋丸室內(nèi)的位置相對于拋出彈丸的方向不能全方位調(diào)整，因此拋出的彈丸只能是撞擊到工件的部分表面，撞擊不

2、到的部分就得不到處理和清理，清理不完全。 本論文的選題正是為了克服目前使用的拋丸機的上述缺點而選定的，圍繞著上述兩個缺點的克服開展了研究。設(shè)計開發(fā)了“行星輪系多吊鉤掛式拋丸機”和“管式、管式曲線葉片拋丸器”，從根本上解決了現(xiàn)行拋丸清理機存在的兩個主要缺點，該種形式的拋丸機已在青島鑄友鑄造設(shè)備廠正式投入生產(chǎn)，并在“山東濰坊冠宇機械制造有限公司”、“陽之光機械制造有限公司”和“山東森宇重工機械有限公司”投入使用，使用效果得到明顯改善。 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。 2、拋丸器采用了“直管式、管式曲

3、線形葉片”，提高了拋丸效率，減少了葉片的磨損量，延長了葉片的使用壽命，降低了拋丸處理的成本。關(guān)鍵詞：拋丸機 行星輪系吊鉤 管形葉片 風選 除塵abstractthe shot blasting process are be used to surfase process and clean that middle or small forge pieces in modern industry.the principle is to put the workepieces into sealed container ,accellerate the bullet with shot blast

4、ing,and then the bullet impact against worke pieces directly,so the sand and oxidize skin at surfase of pieces are be cleaned. at the same time, it can improve surface stress condition, make it in press stress condition, increase its fatigued strength.therefor, this process is widly usedin industry.

5、but there are tow defects at the shot blasting which apllied in industry:1.most of the vane of shot blasting are straight form,and also it has large wear ,short life time, low mechanical efficient.2.the direction between the position of work pieces in container and blasting can not adjusted in all d

6、irection.so the bullet only impact some surface of work pieces, and the others will not process.the selection of thesis subject is concerned to overcome above disadvantages of the shot blasting in application.and research how to overcome them.in this paper ,we designed suspend shot blasting which us

7、e planet gear box and the tubular curve vane shot blasting. this construct of shot blasting resolve the above two diadvantages of shot blasting recently used. the new shot blasting has been producted in qingdao zhuyou foundly equipment factory and applied in shandong weifang guanyu machinery manufac

8、ture co ltd.and sunshine machinery manufacture co ltd.and shandong senyu heavy machinery co ltd.the good effect have been improved obviously.there are tow innovates in this paper: 1.substitute the disc hook with planet gear box.it can make work piece but revolute on its own axis also revolution on p

9、ublic axis.so the work piece can be process in all directions. 2. the application of the tubular curve vane can increase blasting efeciebcy, decrease wear of vane, increase life time of vane, decrease the cost of shot blasting process.key words: shot blasting; planet gear box; tubular vane; air sele

10、ct; dust eliminate拋丸機的設(shè)計目錄1 緒論21.1研究的背景及意義2 1.2研究的現(xiàn)狀2 1.3本文主要完成的工作32 設(shè)計原始資料、任務(wù)與要求52.1原始資料52.2設(shè)計任務(wù)52.3設(shè)計要求53 轉(zhuǎn)盤多吊鉤式拋丸清理機拋丸器的設(shè)計53.1引言53.2彈丸的選用53.3拋丸器磨損分析73.4 拋丸器的設(shè)計計算7 3.5 丸砂循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計 214丸砂分離器的設(shè)計274.1分離器方案比較274.2簾幕式分離器的設(shè)計274.3螺旋滾筒篩的設(shè)計計算305轉(zhuǎn)盤吊鉤系統(tǒng)的設(shè)計375.1預(yù)選電動機375.2行星輪系設(shè)計375.3拋丸機室體的設(shè)計436電控系統(tǒng)的設(shè)計466.1控制系統(tǒng)的特點

11、及要求466.2電氣線路的設(shè)計46 6.3電氣元件的選擇47結(jié)論52致謝53參考文獻541 緒 論1.1項目背景隨著機械制造業(yè)的不斷發(fā)展，作為獲得毛坯、半成品乃至成品的鑄造業(yè)正在進入快速發(fā)展時期，而鑄件表面的快速、高效清理問題已成為困擾一些中小企業(yè)特別是小型企業(yè)的問題， 正因如此，許多企業(yè)（包括一些科研機構(gòu)在內(nèi)），都在不斷探討新方法、新工藝以滿足鑄造業(yè)對鑄件表面清理的要求。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

12、下、成本較高、污染嚴重的缺陷。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。1.2研究的現(xiàn)狀拋噴丸清理技術(shù)的發(fā)展歷程如同其他行業(yè)技術(shù)的發(fā)展一樣，經(jīng)歷了從仿制到自行開發(fā)至快速發(fā)展的一個漫長的過程。早在五十年代末六十年代初，中國鑄機包括拋噴丸設(shè)備只能生產(chǎn)仿蘇產(chǎn)品，如：3.4m3.4m（q365型）臺車式拋丸清理機，3.4m3.4m（q265型）臺車式噴丸清理機，323型（qb3210型）履帶式半自動拋丸清理機，334m型（2511型）轉(zhuǎn)臺式噴丸機等產(chǎn)品。那時對于拋噴丸清理技術(shù)與設(shè)備的認知是十分粗淺的、朦朧的，不具備自行開發(fā)研制的能力，主要依賴外來圖紙，至多能夠進行測繪設(shè)計。進

13、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。八十年代之前，拋噴丸技術(shù)多是用于中、小鑄鍛件清理。八十年代后，隨著我國改革開放和由計劃經(jīng)濟向市場經(jīng)濟的轉(zhuǎn)軌，社會（市場）各個行業(yè)對拋丸清理工藝應(yīng)用和適用清理設(shè)備的需求更加廣泛與迫切。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?，F(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

14、、履帶式清理機、滾筒式清理機、鏈式清理機、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、電子化及紅外遠距離控制，實現(xiàn)全自動化清理。根據(jù)市場調(diào)查和從各種媒介得到的信息，可分析出拋丸技術(shù)的發(fā)展方向和趨勢是：薄板清理技術(shù)與設(shè)備主攻防變形課題。解決集裝箱行業(yè)薄鋼板，拋丸變形平面度在2mm/m3以內(nèi)。移動式清理機主攻彈丸密封與回收課題。解決戶外移動拋噴丸設(shè)備彈丸循環(huán)問題。機器人（機械手）操縱清理機主攻機器人（機械手）操縱技術(shù)課題。如采用計算機監(jiān)控解決發(fā)動機缸體、缸

15、蓋拋丸清理機效果、效率及拋噴丸機的電氣控制水平；解決機械手的防護等。爬壁式清理機主攻機器人技術(shù)爬壁課題。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，負載大多在50kg以內(nèi)，而應(yīng)進行大負載及爬壁拋丸機器人的研究。結(jié)構(gòu)形式、新工作機理開發(fā)。采用最先進的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，對拋噴丸技術(shù)進行開發(fā)和研究。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。 本論文的創(chuàng)新點主要有兩點：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。拋丸器采用了“管式、管式曲線葉片”

16、，提高了拋丸效率，減少了葉片的磨損量，增長了葉片的使用壽命，降低了拋丸處理的成本。1.3本文主要完成的工作根據(jù)廠家對產(chǎn)品性能的要求，本文主要完成的工作是：拋丸機主要組成部分的設(shè)計與計算，即拋丸器、丸砂分離器、工件載運裝置、丸砂循環(huán)系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)及室體等的設(shè)計與計算。其中：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。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。工件載運裝置設(shè)計包括：預(yù)選電動機、減速器、行星輪系設(shè)計、拋丸機室體的設(shè)計。完成

17、電控系統(tǒng)的設(shè)計，其主要內(nèi)容包括：控制回路（主回路、輔助回路）的設(shè)計、電氣元件的選擇及電氣回路圖的繪制。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。2 設(shè)計原始資料、任務(wù)與要求2.1原始資料中小型不銹鋼鑄件：單件質(zhì)量2kg，總質(zhì)量 600kg。最大生產(chǎn)率按質(zhì)量計算：3000t/年（或2880kg/h）工件最大外型尺寸：。工件概況：工件較復(fù)雜，形狀主要為輪殼形，桶型及板型。型砂：粉粒狀，粒度為0-0.5mm，堆積密度，溫度小于250的中溫材料；不銹鋼件上帶有30%重量的型砂。清理時間：1030min。類型：轉(zhuǎn)盤多吊鉤式拋丸機。 拋丸機適用范圍：不銹鋼

18、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。2.2 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。2.3總體要求實現(xiàn)完全機械化，消除清砂工人的繁重的體力勞動。能夠?qū)崿F(xiàn)多方位清理，盡量減少清理死角。改善作業(yè)環(huán)境，工作場地受污染程度達到國家法定標準。設(shè)備工作

19、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。采用先進拋丸清理技術(shù)。3 轉(zhuǎn)盤多吊鉤式拋丸清理機拋丸器的設(shè)計3.1 轉(zhuǎn)盤多吊鉤式拋丸機的工作原理與特點3.1.1組成轉(zhuǎn)盤多吊鉤式拋丸機的主要由拋丸器、丸砂分離器、工件載運裝置、丸砂循環(huán)系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)及室體等組成。區(qū)分拋丸設(shè)備型式的標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。3.1.2 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)的帶動下自動進入拋丸室，吊鉤進入拋丸室后，拋丸室門將氣動關(guān)閉，電氣聯(lián)鎖，以避免工件在拋丸室

20、內(nèi)進行拋丸處理時他人誤開拋丸室門。工件在清理室中被吊鉤帶動，開始公轉(zhuǎn)并同時自轉(zhuǎn)，同時拋丸器高速拋出的彈丸形成流丸束，均勻地打擊在工件表面上，使工件受到充分拋射，減少拋射死角，從而達到對工件清理、強化的目的。拋出的彈丸及沙粒經(jīng)過濾器的小孔，流入提升機內(nèi)，由提升機提升到分離器中進行分離。粉塵由風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。丸砂混合物由回用管收回進入室體，帶分離器分離后再回用，干凈的彈丸有電磁供丸閘門進入拋丸器拋打工件。3.1.3特點其處理效果好、生產(chǎn)率高、投資較低、污染少、勞動強度低、

21、易實現(xiàn)機械化，用于大批量生產(chǎn)。但拋射方向不能任意改變，靈活性差；并且設(shè)備復(fù)雜，易損件多，特別是葉片等零件磨損快，維修費用高；但是它能使工件表面達到一定的表面質(zhì)量要求，因此得到廣泛的應(yīng)用。3.1.4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。3.2 彈丸的選用表3.1 鑄件噴，拋丸清理彈丸選用表table3.1 selection of foundry and shot blasting bullets拋丸用途丸號丸徑（mm ）20，2522.5

22、大型鑄鋼件表面清理15，201.52大型鑄鐵件和 中型鑄鋼件清理10，121.01.2中小型鑄鐵件和小型鑄鋼件清理5，80.50.8小鑄件表面清理3，50.30.5有色金屬鑄件表面清理彈丸選用的合理與否和清理效果有直接關(guān)系。一般情況下，彈丸選擇的根據(jù)是被清理件的材質(zhì)、厚度、尺寸大小以及對工件表面的要求等。對于拋丸清理丸徑，可按表3.1選用。此外在選用時，還應(yīng)考慮下列因素： 彈丸的粒度 彈丸的粒度表示彈丸的直徑，粒度大直徑也大。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。但工件表面彈痕深，所形成的工件表面粗糙度大，單位時間內(nèi)對工件的打擊次數(shù)也比較少?？偟那謇硇Ч粌H

23、要看每次打擊力量的大小，而且還要看總的打擊次數(shù)。理想的彈丸應(yīng)是大，中，小粒度彈丸的組合。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。這樣，單位重量的彈丸才具有最多的打擊次數(shù)和最大的打擊力量，從而發(fā)揮出最大的清理效果。 彈丸的硬度 彈丸的硬度高，刮削作用強，清理效果好。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。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。 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

24、的磨損速度，清理效率和彈丸的價格等因素進行綜合考慮。各種彈丸材質(zhì)的使用效果參表3.2。表3.2 各種彈丸材質(zhì)的使用效果對比表丸的材質(zhì)普通白口鐵丸可鍛鑄鐵丸鑄鋼丸鐵絲段硬度hrc6068354035453545拋丸壽命1230603060葉片磨損速度1015111.52清理效率62.2512價格1584545經(jīng)過綜合比較，我們選用鑄鋼丸。丸號為10，15，20三種，以達到最佳的清理效果和最合理的經(jīng)濟效率。3.3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。影響拋丸器零件彈丸材質(zhì)零件白口鑄鐵丸可鍛鑄鐵丸氧化鋁丸鋼丸葉片52100220140定向套63246448184分

25、丸輪208267564353葉輪302299482340使用壽命的因素有零件的材質(zhì)，彈丸的材質(zhì)，拋丸量，丸速和丸徑。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。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。常用葉片材料有含表3.3 彈丸的材質(zhì)對零件使用壽命的影響鉻2530的高鉻鑄鐵和碳化鎢合金，它們的使用壽命分別是5001000h和1000h左右。由于我們選用管式葉片，為了提高葉片壽命，我們采用了耐磨性很強的高鋁陶瓷材料。拋丸器零件的使用壽命與丸速的四次方成反比。除非清理工藝的需要，否則不宜采用過高的丸速。葉片的使用壽命與丸徑的立方成反比。一般丸徑選

26、用0.52mm，過大的丸徑將使葉片斷裂機會大為增加。3.4 拋丸器的設(shè)計計算拋丸器的構(gòu)造（圖3.1）：電動機通過帶輪，由v帶傳動帶動拋丸器軸旋轉(zhuǎn)。拋丸器軸由軸承和軸承座支撐。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。軸的頂端還有用螺栓固定著的分丸輪。這 樣，在軸旋轉(zhuǎn)時，分丸輪、圓盤、葉片便隨同軸一起旋轉(zhuǎn)。在下罩殼上固定著進丸輪和定向套。罩殼內(nèi)裝有耐磨護板。更換葉片時，可以將帶有弧形護板的上罩殼轉(zhuǎn)開。 圖3.1拋丸器這是雙圓盤式機械進丸的拋丸器。3.4.1拋丸器的性能參數(shù) 拋丸量、拋丸率和拋丸速度。拋丸機每分鐘拋出彈丸的質(zhì)量即為拋丸

27、量。 當拋丸器葉輪轉(zhuǎn)速降低時，其拋丸量將變大。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。清理中、小型工件時多采用100-400kg/min拋丸量的拋丸器。 拋丸器拋出的丸速一般在6080m/s，大型工件和鑄件及多砂清理采用較大的丸速，一般為7580m/s。 扇形角、軸向擴散角和拋出角。拋丸器工作時，彈丸沿葉輪旋轉(zhuǎn)平面呈扇形拋出。其角度即為扇形角，扇形角一般在55-70度之間。當定向套窗口因磨損而變大時，扇形角也變大。一般扇形角要比定向 套開口角達10度左右。 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

28、的彈丸拋射速度和拋丸量。 3.4.2拋丸器主要參數(shù)的確定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。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。根據(jù)清理工件的特點和要求我們選擇拋丸速度為76m/s。 拋丸器數(shù)量的計算拋丸器的數(shù)量可按下式計算 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。 每一排上拋丸器的數(shù)量，可用作圖法確定。即

29、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，拋出角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。其方法是先根據(jù)拋出角畫出同心圓a ，再引兩根a圓的切線，使其夾角為扇形角。這兩根切線就是此拋丸器扇形拋射區(qū)的兩根邊線。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。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。式中 n1=1, n2=2， 則 即： 所需拋丸器數(shù)量為2臺。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

30、式（21.19） gw= (3.1) 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3.4取gw=12.5。c鑄件帶砂量系數(shù)，當鑄件帶砂量為30%時，c=0.3.考慮工件裝卸和運輸時間的工作時間利用系數(shù)。=0.50.85，單件小批量生產(chǎn)取小值，大批量生產(chǎn)取大值。取=0.75。 則： gw =型砂潰散性參表3.4。表3.4 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=7.410gw =1012.5每個拋丸器應(yīng)有的平均拋丸量按資料1公式（21.1

31、4）計算式中： 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/hn拋丸器的數(shù)量，n=2則： 我們暫定義其為機械進丸式拋丸器q305-c型。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)為76m/s。 3.4.3丸速和丸徑的核算丸速的核算 彈丸的末速不應(yīng)小于50m/s,否則就不能把工件表面的氧化皮除去。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（21.115） v=v/e0.1022 (3.2).式中： v彈丸的末速度（m/s）; v彈丸的初速度（m/s）；

32、 e 自然對數(shù)的底，e=2.71828; s-彈丸飛行距離（m）； d-彈丸直徑（mm）;則由v=76m/s,e=2.71828,d=1mm(最小直徑)取s=sm, sm按式查1公式（21.1-17）計算 sm=b/2+b1+ +d/2 （3.3）式中：b=1915mm,b1=200mm, =85mm,d=1015mm則 sm =1915/2 + 200 + 85 + 1015/2 =1750mm=1.75m帶入時，查1公式（21.1-15）， v=76/2.718280.10221.75/1 =63.5 m/s此速度已大于清理所需要的最低丸速50m/s，因此不需要再進行能有效清理的最小丸徑核

33、算。拋丸器葉片外圓直徑的近似計算 ， 查1公式（21.118） 根據(jù)公式： （3.4）式中：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）;即： 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行近似計算，查1公式（21.119） （3.5）式中 n拋丸器所速電動機功率（kw）; q拋丸量(kg/min); n 拋丸器葉輪轉(zhuǎn)速(r/min)； d拋丸器葉片旋轉(zhuǎn)圓外徑(m)； c修正系數(shù)，取為1.31.4。取：q=120kg/min，n=2200r/mi，d=0.508mm，c=1.得 =8.96 kw故選電機型號為y160m4,功率為11kw, 轉(zhuǎn)速

34、為1460r/min。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?？砂聪率接嬎?，查1公式（21.120） （3.6）式中 gm 整機循環(huán)量(t/h); j清理類型系數(shù)，用于清理鐵銹或氧化皮時，j=1.1，用于清理帶砂鑄件時，j=1.35；gi 用于拋丸清理時為第i種規(guī)格拋丸器的拋丸量（kg/min）；ni 用于拋丸清理時第i種規(guī)格拋丸器的數(shù)量；a拋丸器的規(guī)格數(shù)量。將 a=1, j=1.35, ni=2, gi=120 代入式3.6則 gm =0.06 1.35 2 120 =19.44（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。查2公式（17.831

35、）由式： （3.7）式中 k供料不均勻系數(shù)，取k=1.21.6;式中取 k=1.3則： qp=19.44/1.3 =14.95 t/h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。高效拋丸器參數(shù)如表3 .5所示。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 )q305-c220011120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)76-60-8603.4.4 拋投結(jié)構(gòu)形式及傳動方式的選擇計算葉輪盤形式 現(xiàn)有兩種：雙圓盤和單圓盤。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?。黄淙秉c是制造

36、工藝復(fù)雜。本設(shè)計采用雙圓盤，并使葉片伸出圓盤29mm。在保證葉片外徑508mm的條件下，圓盤直徑縮小到450mm.這樣的好處是：a)延長圓盤壽命。 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?？s小葉輪盤直徑，使葉片稍向外伸出，則可以避免這種損壞。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。葉片的形狀結(jié)構(gòu)設(shè)計選擇拋丸器的葉片是磨損最快的易損件。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。因此

37、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)。拋丸器的葉片，可以分為直線式和曲線式葉片。但這兩種葉片磨損快，壽命短。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。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。它的使用壽命是普通葉片的10-20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。鑒于管式葉片的多種優(yōu)點，我們選擇管式葉片。如圖3.2所示。圖3.2 直管式葉片葉片固定方式 葉片是拋丸器最主要的易損件，數(shù)量多，裝卸頻繁。因此在保證固定可靠的條件下，盡量能使裝

38、拆方便，減少維修量。目前對于雙圓盤的拋丸器，比較好的葉片固定方式有彈簧卡固定法（日本新東）和圓柱銷固定法（洛陽拖拉機廠）。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。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。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。為此，我們采用了定向環(huán)，同時又起到為管葉片軸向定位的作用。分丸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計拋丸器分丸輪的尺寸和形狀對拋丸量有直

39、接影響。大口徑的分丸輪將具有較大的拋丸量。分丸輪有三種類型。我們選用圓錐形入口的分丸輪，由于入口處不能形成堵塞入口的彈丸環(huán)，可是拋丸量成倍增加。（如圖3.3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。分丸輪內(nèi)徑是影響拋丸量的主要因素。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。由于內(nèi)經(jīng)加大，分丸輪內(nèi)壁的圓周速度也相應(yīng)加大，彈丸隨之旋轉(zhuǎn)的離心力也相應(yīng)增大。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。b) 分丸輪葉片截面內(nèi)側(cè)設(shè)計為圓弧形，見零件圖，它相當于擴大了分丸輪內(nèi)側(cè)窗口面積，并且減少了彈丸進

40、入阻力。 c）分丸輪進丸口設(shè)計為圓錐形收口。實驗證明，具有圓筒狀進丸口的分丸輪，當出現(xiàn)堵塞時，彈丸被離心慣性力壓向輪壁，形成堅固的環(huán)形堆積。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。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。圓錐形進丸口則可以避免這種不利情況。分丸輪以及其它主要尺寸的確定。實驗證明，分丸輪內(nèi)徑是影響拋丸量大小的主要因素。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。q305拋 圖3.3 分丸輪丸器（分丸輪內(nèi)徑為58mm）的實測拋丸量 只有4070kg/min,為銘牌數(shù)據(jù)40kg/mi

41、n的1/31/2. 為此，決定分丸輪內(nèi)徑為80mm,分丸輪外徑為110mm。其與定向套之間的間隙及定向套與外葉片內(nèi)端的間隙，根據(jù)經(jīng)驗按大于或等于彈丸直徑的二倍來確定，以保證不擠碎彈丸。因彈丸最大直徑為2mm，則間隙尺寸定為4mm。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=179.5mm定向套窗口寬=58mm， 開口角=60度分丸輪葉片寬=43mm 窗口開角=25度進丸管直徑=55mm 分丸輪采用內(nèi)六角螺栓固定結(jié)合盤與軸的裝配采用錐柱配合罩殼采用旁開式，開啟方便省力。傳動方式 目前有電機與拋丸器同軸

42、的直連方式。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊，傳動效率高。但電機的防震和保護是一個較難解決的問題。本設(shè)計仍采用通過v帶傳動的方式。3.4.5 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） 已知條件：傳遞功率p=11kw; 小帶輪轉(zhuǎn)速n1=2200r/min;大帶輪轉(zhuǎn)速為n2=1460r/min.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)計功率由表17-5查得工作情況系數(shù)ka =1.5 因是增速傳動，需將數(shù)字0.01加上ka 中，即ka =1.5+0.10=1.60pd=17.6kw2選擇帶型根據(jù)n1=2200r/min和pd=17.6kw。由圖17-1查得帶的型號為b型選用b型v帶

43、3計算傳動比i=1.5074小帶輪基準直徑參考表17-11和表17-12 取dd1=140mmdd1=140mm5大帶輪基準直徑dd2 =208.85mm 彈性滑動率 =0.010.02有表17-11取dd2 =212mm6帶速=16.2m/s此處取dp1 = dd2=16.2m/s7初定軸間距據(jù)0.7（dd1 +dd2 ）a02（dd1 +dd2 ）246.4mma0704mm取a0 =500mm8所需基準長度=2500+(140+212)+(212-140)2/4500=1555.5mm由表17-2選取基準長度為ld=1600mm9實際軸間距 =500+(1600-1555.5)/2=52

44、2.25mm安裝時所需最小軸間距amin=a-0.015ld =522.25-0.0151600=498.25mm 張緊或補償伸長所需最大軸間距amax=a+0.03ld =522.25+0.03*1600=570.25mma=522.25mmamin=498.25mmamax=570.25mm10小帶輪包角 =180o-57.3(212-140)/522.25 =172.1o1=172.1o11單根v帶的基本額定功率根據(jù)dd1=140mm 和n1=2200r/min由表17-9d查得b型帶p1=3.58kwp1=3.58kw12傳動比的額定功率增量考慮到傳動比的影響，額定功率的增量 由表17

45、-9d查得=0.54kw13v帶的根數(shù)，由表17-6查得由表17-7查得kl =0.93z=17.6/(3.58+0.54)0.9820.93=4.8（根）取z=5根14單根v帶的預(yù)緊力由表17-8查得m=0.17kg/mf0 =500（2.5/0.982-1）17.6/（516.2）+0.1716.22 =212.6 nf0=212.6 n15作用在軸上力=2212.65sin(172.1o/2) =2121 nfr=2121 n16帶輪的結(jié)構(gòu)見圖3.4 3）帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸由y160m-4型電動機可知，其軸伸直徑d=42mm,長度l=100mm.故大帶輪軸孔的直徑應(yīng)取do=42mm,轂長應(yīng)

46、小于110mm.由表1714查得，大帶輪結(jié)構(gòu)為輻板輪。輻板厚度s=16mm.選用材料為：ht200 輪槽尺寸及輪寬按表17-13計算。參考圖17-4典型結(jié)構(gòu)，大帶輪結(jié)構(gòu)如圖3.4所示。 3.4.6 主軸的尺寸計算與結(jié)構(gòu)設(shè)計初步估計軸徑 軸所傳遞的功率為p=p0=110.96=10.56(kw) (p0為電機功率，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3.4 皮帶輪da（p/n）1/3=110（10.56/2200）1/3 =18.56mm 從扭轉(zhuǎn)剛度考慮估算軸徑dc(p/n)1/4 =120(10.56/2200)1/4 =31.58mm 取 d=

47、36mm 圖3.5 主軸軸的結(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。在確定軸的各段直徑和長度的同時，也要確定其他一些零件及箱體的有關(guān)尺寸。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3.5所示。軸的強度驗算 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計完畢，進行強度驗算；軸所承受的扭矩為 tn =9550p/n =955010.56/2200 =45.84n.m軸受力情況如圖3.6所示。圖3.6 主軸力圖v帶張力的合力，葉輪自重f2=1000n，的方向總是指向地心，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)。這里按最不利的情況考慮，即按其作用在同一

48、軸向平面內(nèi)，且方向相同來計算，忽略軸自身重量，則其反力為 a點彎矩為 b點彎矩為 由圖3.6可見，支點a處彎矩最大，應(yīng)校核此處軸徑。 =33.42mm實際a處直徑為45mm，軸最細處直徑為34mm。故強度足夠安全。剛度驗算 軸的當量直徑dv為：=45.6mm由公式 ， ； 式中 e=196gpa216gpa 取e=206gpa i=d4/64=21.14104mm4。yc= yc1 +yc2=-21211052(105+136)/320610321.14104+-8701362 /16 210103 21.14104=0.045yd =yd1 +yd2 =-8702052(205+136)/

49、320610321.14104+-21211362 /16206 10321.14104 = - 0.095+(-0.01154)=-0.1065mm，取模為0.1065 mm小于0.0178mm?？梢姡鹤畲髶锨a(chǎn)生在固定帶輪的一端。如果取許用撓度410-4l=0.1784mm ，則剛度足夠。3.4.7 軸承選擇和壽命校核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。參照工作要求，并根據(jù)軸端直徑d=40mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取深溝球軸承7000309（gb27689）基本尺寸：ddb=4510025雙列角接觸球軸承 3056309（gb29684）基本尺寸：ddb=4510039.7軸承壽命校核：a) 由于主軸住要承受徑向力，和比較小的軸向力。即fafr，所以求比值fa/fr0 根據(jù)表13-5，深溝球軸承的最小e值為0.19，故此時fa/fre.b) 初步計算當量動載荷p . 根據(jù) 18 式（13-8a） （3.8）按照表136 fp =1.21.8，取fp =1.5按照表135 ，x=1, y=0則 p1=1.5(12251+0)=3376.