滚筒式抛丸清理机的总体和结构设计

滚筒式抛丸清理机的总体和结构设计1 前言课题来源于指导老师自选课题，本滚筒式抛丸清理机的工作原理是利用高速回转的叶轮将弹丸抛向滚筒内不断翻转的锥铸件或者锻件，来清除其表面的残余型砂或者氧化铁皮、清理均匀、生产效率高，适宜于中、小型铸锻车间清理小件使用，解决了小批量零件的清理工作。

设计过程中，利用一级链传动减速带动滚筒和提升斗的回转和实验弹丸的循环使用。

为了清除铸件或锻件表面的残余型砂或氧化铁皮利用高速回转的叶轮将弹丸抛向滚筒内不断翻转的零件。

要求达到如下目的：a综合运用机械和电器知识；b弹丸循环及分离装置设计；c除尘器设计；d弹丸循环及分离装置、集尘器零件的设计。

采用一级齿轮传动带动的抛丸器滚筒的抛丸工作，同时，运用干式旋风型除尘装置进行尘土分离工作。

弹丸循环装置由滚筒护板于壳体之间的螺旋带提升斗及分离筛组成。

由叶轮抛出的弹丸射击工件之后，从滚筒护板上的格子孔进入护板与筒壳体之间得空隙内，借助螺旋作用流到旋转的提升斗内。

提升到上部，经过分离筛去毛刺、钉子、芯骨、砂、粒等。

完整的弹丸经导入管再送入抛丸器内。

设计针对小批量零件的清理工作，是有较好的实用价值和经济效益。

设计对象为总装、弹丸循环及分离装置、除尘器设计、提升斗。

我们通过和指导老师的一起现场测量，得出了一些基本数值供设计参考使用。

本机利用带有独特的集尘装置安装地点不受车间同风管路的限制卫生条件好，本机设有自动停车装置，操作简便。

2 总体方案论证本型号抛丸机是利用高速旋转的叶轮使弹丸抛出碰撞零件表面。

工件都放在滚筒内部，滚筒以一定的速度旋转，可以用来翻转零件是除尘效率提高。

综合考虑有3种布局方式。

A．方案滚筒由4个小摩擦轮带动，小摩擦轮由电机带动。

电机和除尘器一起安装在滚筒后面。

图2-1 抛丸机布局形式B．方案滚筒的传动为带传动，使用带传动结构形式也不是比较复杂。

结构也比较合理。

C．方案除尘器和电机分别安装在滚筒2侧。

综合考虑Q3110抛丸机使用场合，使用方便，降低成本。

该机采用方案A.如图(2-1)2.1 方案一摩擦传动A摩擦传动的优点：a.制造简单、操纵方便b.维护方便、节省材料。

B摩擦传动的缺点:a.效率低b.稳定性差。

利用两个或两个以上互相压紧的轮子之间的摩擦力传递动力和运动的机械运动。

摩擦轮传动可分为定传动比和变传动比的传动两类。

工作时，摩擦轮之间必须有足够的压紧力，以免产生打滑现象，损坏摩擦轮，影响正常传动。

图2-2摩擦传动简图2.2 方案二带传动A．带传动的主要优点：a.缓冲和吸振，传动平稳、噪声小；b.带传动靠摩擦力传动，过载时带与带轮接触面间发生打滑，可防止损坏其他零件；c.适用于两轴中心矩较大的场合；d.结构简单，制造、安装和维护等均较为方便，成本低廉。

B.带传动的缺点：a.不能保证准确的传动比；b.需要较大的张紧力，增大了轴和轴承的受力；c.整个传动装置的外廓尺寸较大，不够紧凑；d.带的寿命较短，传动效率较低。

鉴于上述特点，带传动主要适用于：a.速度较高的场合，多用于原动机输出的第一级传动。

b.中小功率传动，通常不超过50kw。

c.传动比一般不超过7，最大用到10。

d.传动比不要求十分准确。

2.3 方案三齿轮传动A.齿轮传动的主要优点是：a.瞬时传动比恒定，工作平稳，传动准确可靠，可传递空间任意两轴之间的运动和动力；b.适用于功率和速度范围广，功率从接近于零的微小值到数万千瓦，圆周速度从很低到300 m/s；c.传动效率高，η=0.92～0.98，在常用的机械传动中，齿轮的传动效率较高；d工作可靠，使用寿命长；外廓尺寸小，结构紧凑。

B.齿轮传动的主要缺点：制造和安装精度要求较高，需专门设备制造，成本较高，不宜用于较远距离两轴之间的传动。

2.4 方案四、蜗杆传动A.蜗杆传动的主要优点有：a.传动比大，结构紧凑。

传递动力时，一般i=8～100；b.蜗杆传动相当于螺旋传动，为多齿啮合传动，故传动平稳、振动小、噪声低；c.当蜗杆的导程角小于当量摩擦角时，可实现反向自锁，即具有自锁性。

B.蜗杆传动主要缺点有：a.因传动时啮合齿面间相对滑动速度大，故摩擦损失大，效率低。

一般效率为η=0.7～0.9；具有自锁性时η＜0.5。

所以不宜用于大功率传动；b.为减轻齿面的磨损及防止胶合，蜗杆一般使用贵重的减摩材料制造，故成本高；c.对制造和安装误差很敏感，安装时对中心矩的尺寸精度要求很高。

综合分析上述四种方案，从传动效率、传动比范围、传动速度、制造成本和安装精度、传动装置外廓尺寸等方面综合考虑，知本设计课题的传动方案采用方案一，即采用摩擦传动。

滚筒直接由小滚轮摩擦带动。

传动方式示意简图如下(图2-3);图2-3滚筒传动方式简图3提升斗的设计分析该抛丸机设计有16个提升斗每个提升斗可近视看作为一个长方体，其体积为V=122×147×2 790/16=0.5L3.1 旋风除尘器的特点Q3110抛丸机提升斗和滚筒连成一体，提升斗随滚筒一起旋转。

除尘器的选择：除尘器有旋风型除尘器和电除尘器几类。

考虑本性能、使用场合、制造成本，本机采用离心式旋风除尘器。

该除尘器总体设计方案图(3-1)：图3-1 除尘器A.优点旋风除尘器没有运动部件，制作、管理十分方便；处里相同的风量情况下体积小，价格便宜：作为除尘器器使用时，可以立式安装，也可以卧式安装，使用方便；处理大风量便于多台并联使用，效率阻力不受影响。

B.缺点卸灰阀漏同时会严重影响除尘效率；磨损严重，特别是处理高浓度或琢磨性大的粉尘时，入口处和锥体部位容易磨坏；除尘效率不高，单独使用有时满足不了含尘气体排放浓度的要求。

3.2 粉尘的概念粉尘的来源：在粉尘的来源中，自然过程产生的粉尘一般靠大气的自净作用，而人类活动产生的粉尘要靠除尘措施来完成，例如工业产生粉尘就要靠除尘设备来完成。

Q3110抛丸机的除尘器主要就是用来排除抛丸过程中所产生的粉尘。

粉尘的定义为：由自然力或机械力产生的，能够悬浮于空气中的固体微小颗粒。

国际下，使粉尘或雾滴从静比状态变为悬浮于空气中的现象称作尘化作用，从静比状态变为悬浮于空气中的现象称作尘化作用。

按粉尘粒径大小可以把粉尘分为：A.可见粉尘；可见粉尘是指用肉眼可见，粒径大于10um以上的粉尘。

B.显微粉尘；显微粉尘是指粒径为0．25—10um可用一般光学显微镜观察的粉尘，C.超显微粉尘；超显微粉尘是指粒径小于0．25um．只有在超显微镜或电子显微镜下可以观察到的粉尘。

Q3110抛丸机主要的粉尘是7um以上的尘土。

本机可以将7um以上的尘土完全分离，但7um以下的粉尘是与排气一起排出的，所以按设管道将排气导出室外。

粉尘有多种多样的性质．按粉尘的物性分为：A.亲水性粉尘、疏水性粉尘；B.不粘粉尘、微粘粉尘、中粘粉尘；C.可燃性粉尘、不燃粉尘；D.高比电阻粉尘、一般比电阻值粉尘、导电性粉尘；E.纤维性粉尘、颗粒性粉尘。

上将粒径小于75Lun的固体悬浮物定义为粉尘。

在通风除尘技术中，一般将1μ乃至更大的粒径的固体悬浮物作为粉尘。

至200m向空气中放散粉尘的地点或设备称作尘源。

Q3110抛丸机产生的粉尘主要是由锻件或铸件被高速的钢珠碰撞后掉下的残余型杀或者氧化铁皮。

在自然力或机械力作用粒径大于1um，小于20um的尘粒随运载它的气体运动，大于20um的颗粒具有明显的沉降速度，因此在空间停留时间很短。

密度为1g/cm3的尘粒的沉降速度由表可以查表[3]得:d=0.1um v=5⨯cm/s104-d=1um v=3104-⨯cm/sd=10um v=0.3cm/sQ3110型除尘器主要灰尘粒径为7um 以上的尘粒，故取d=10um ；v=0.3cm/s3.3 粉尘的计算测量得到的粉尘颗粒大小与颗粒的面积或体积之间的关系则称为形系数。

形状系数反映了尘粒偏离球体的程度。

体积形状系数和表面积形状系数()22286.153714.3um um d S s =⨯==π ()33350.1797614.36um um d v v ===π比表面系数。

对于一个尘粒，单位体积的表面积v s 与单位质量的表面积v s 分别是： 86.050.17986.1531====sv w X v s s 粉尘的分散度粉尘的粉径分布称为分散度。

是指粉尘中各种粒径所占的百分数。

它是评价粉尘危害程度，除尘器性能和选择除尘器的基本条件之一。

查表[5]可得平均粒径 d=0.8um ；颗粒数 N=370个；质量g m 1.0=∆；质量分数%23=∆D ；相对频率f=0.583.4 粉尘的粘着性尘粒之间由于互相的粘着性而形成团聚，有有利于分离的。

颗粒与器壁间会产生粘着效应，这对除尘器设计十分重要。

A 分子力。

这是作用在分子间或原子间的作用力，也称为范得华力，实际上是一种吸附力。

球体与平面间的分子力:D vdw d Lh F 216πϖ==N um 56.0714.3164=⨯ 式中: vdw F - 球体和平面间的分子力，Nh ϖ-范得华力，对于金属半导体，ϖh =(3.2-17.60)取4D d -球体粉尘直径L-两粘着体间距离，um ；一般取4104-⨯；当L>0.01um 时，可忽略不计。

B 毛细粘着力。

粉尘颗粒含有水分时，互相吸着的颗粒间由于毛细管作用而产生“液桥“，产生使颗粒互相粘着的力：N um m N rd F D k 16.37/072.014.322=⨯⨯⨯==π式中:k F -毛细粘着力，N ；r-水的表面张力，一般为0.072N/m ；D d -粉尘直径4 离心除尘技术气流在做旋转运动时，气流中的粉尘颗粒会因受离心力的作用从气流中分离出来。

利用离心力进行除尘的技术称离心除尘技术。

利用离心力进行除尘的设备称为旋风除尘器.4.1 离心式除尘工作原理旋风除尘器由带锥形底的外圆筒、进气管、排气管(内圆筒)，圆锥筒和贮灰箱排灰阀等五部分组成。

排气管插入外圆筒形成内圆筒，进气管与外圆相切，外圆筒下部是圆锥筒，圆锥筒下部是贮灰箱含尘气流以14—24m/s的高速度从进气口进入后，由于受到外圆筒上盖及内圆筒壁的限流，迫使气流做自上而下的旋转运动，通常把这种运动称为外旋流。

在气流旋转过程中形成很大的离心力：尘粒在离心力的作用下．逐渐被甩向外壁，井在重力的作用下沿外壁面旋转下落，直至贮灰箱。

旋转下降的外旋流因受到锥体收缩的影响渐渐向中心汇集．下降到一定程度时，开始返回上升．形成一股自下而上的旋转运动．一般把这种运动称为内旋流。

内旋流不含大颗粒粉尘，所以比较干净，可以经内筒排向大气。

但是，由于内．外两旋转气流的互相干扰和渗透，容易把沉于底部的尘粉带起，其中一部分细小的粒子又被带走，这就是除尘器内的二次飞扬现象。

为减少二次飞扬．提高除尘效率，在圆锥体下部往往设置阻气排尘装置。