品牌 | 鼎铸 | 产地 | 山东省青岛市 |
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路面抛丸机,是我公司技术人员最新研制开发的一种移动式地坪抛丸机,是我青岛公司在国外技术的基础,按照用户要求设计的;是当代最为先进的移动式路面抛丸清理机。它具有非常高的环保和成本效益。它采用隐藏喷丸系统,利用高性能的抛丸器快速将钢丸推向地面,清除表面较软的部分,形成极其浅表的不规则“橘皮”结构,达到清理的目的,喷射的钢丸和灰尘被吸尘器吸入,进入特殊过滤系统,同时钢丸和灰尘自动分离,灰尘分离到输出箱内,钢丸则重新进入抛丸器循环利用。抛丸深度0.1-3mm,可根据客户要求,自行调节工作深度。
一优点:产品使用材料优质,内衬挡板为锰合金钢, 增厚型,使用耐久
易损件材料:
1.路面抛丸机抛丸器为特殊铸铁热处理件
2.抛丸机内衬挡板为锰合金钢, 增厚型,DSLM500厚度12毫米厚度,DSLM380是8毫米厚
3.室体护板易损件更换使用约8000 小时:抛头叶片工作约 800 小时每套衬垫约 200/400 小时,其他的路面抛丸机易损件的寿命也是根据正常使用和处理环境。使用寿命仅仅是估计,诸多不定因数都会影响最终结果。
抛丸机是利用高速旋转的叶轮抛出弹丸进行工作的表面处理设备。在各种金属或者非金属表面去除各种杂质、氧化皮,增加粗糙度等方面得到应用。路面抛丸机是在传统抛丸机的基础上,经过了近百年的发展,使抛丸机由传统的固定式设备发展成为今天的水平移动式设备。路面抛丸机不但能够将弹丸自动回收并分离,使抛出的弹丸循环利用,而且能够通过调节参数来控制路面抛打效果。路面抛丸机不但工作对象增多,而且大大提高了弹丸的使用率。目前在表面处理工程中,得到广泛的使用,如用于建筑施工基础、路面养护、机场跑道除胶、钢板除锈,隧道的口常养护及混凝土路面的抗滑性恢复等,特别是对机场跑道除胶,具有其他养护设备无法实现的功效。值得一提的是路面抛丸机的环保功能,它能够将粉尘与丸料自动分离,丸料被循环利用,粉尘被集中收集到一个集尘箱内。
近几年,我国市政、公路、机场、基础设施建设加速,对表面处理设备的需求激增。对于路面抛丸机,国内产品多为传统设备,路面抛丸机,基本都是靠进口。
1. 1抛丸机概述
抛丸机是一种利用高速弹丸远距离投射的非接触式清理。该工艺不受被清理件的大小、形状和重量限制。小至螺钉、螺母,大到火车车箱、万吨轮船壳体;简单至一件平板、一只球,复杂到发动机缸体冷却水套;轻至几克重,重到百万吨,均可采用抛丸清理。但唯有航空零件,为防止铁分子污染,一般不采用抛丸机清理。
从形式上讲,钢丸是由机械方法获得高速运转远距离投射到零件表面上,统称为抛丸机清理。但从工艺分类来讲,抛丸清理是只限于清除铸、锻、焊及热处理等机械零件的表面黑皮、氧化膜、锈斑等为目的的一种清理工艺,对用弹丸抛射达到工件表面有关工艺目的的,则直接以其工艺要求命名,如:抛丸落砂、抛丸强化、抛丸增色等,以在工艺上有别于抛丸机清理
1. 2国内外技术发展状况
抛丸机适用于各种表面的清理和预处理,尤其适用于公路养护,桥梁养护,机场养护等领域,特别值得一提的事,经过抛丸机处理的表面,可以达到SA2. 5/3的标准,能满足钢铁表面特殊的处理要求。
路面抛丸机是指机器以很高的速度把丸料(钢丸或者砂粒)抛射到工件表面上,让丸料冲击工作表面上需要处理的杂质。在欧美等发达国家,抛丸已经是一种在公路、桥梁、机场跑道和隧道养护以及维修方面得到广泛应用的工艺。
1.传统的抛丸机设备一一固定式抛丸设备。世界上第一台抛丸机诞生于100年前,开始是在各种金属或者非金属表面去除各种杂质、氧化皮,增加粗糙度方面得到应用。经过百年的发展,抛丸工艺以及设备已经相当的成熟,其应用范围已经不仅仅是在各个重工业的工厂。目前在我国的应用抛丸机主要包括以下几种:
将弹丸抛射到铸、锻、焊及热处理零件,进行清除黑皮、氧化膜、锈斑等的表面清理;将弹丸抛射到带有砂子的铸件,清除型芯和型砂的抛丸落砂;对承受交变应力的弹簧及齿轮等零件进行消除应力和提高表面疲劳强度的抛丸强化;对家用电器装饰零件或餐具等表面进行抛丸增色;将弹丸抛射到钢板及各种型材表面进行抛丸预处理。我们经常在各种机械加工工厂中见到这类固定式的抛丸机:在对零件进行清时,能使零件在抛射流中不断更换被清理表面,以达到均匀抛丸要求的机械设备。这类固定式的抛丸机,经过百年的发展,工艺以及设备已经相当的成熟。
7.新一代路面抛丸机—水平移动式抛丸设备。随着世界上第一台路面抛丸机设备在美国佰莱泰克诞生,其应用领域迅速扩展到混凝土表面涂装处理和船舶甲板金属表面处理上,并目_直接引导了该行业标准制定和行业施工方法的规范。随着抛丸设备的不断改进和技术成熟,抛丸机和工艺已经进入欧美发达国家公路养护、桥梁施工和机场维护等领域。在我国,抛丸工艺在钢桥施工中已逐渐被广泛使用,在一些混凝土抗滑性恢复保养作业中也得到了一定的应用,但作为一种全新的工艺路面抛丸机在混凝土桥梁防水底层处理和其他公路抗滑性能恢复,机场跑道的口常养护以及其他在欧美国家已经应用到的领域,我们还是刚刚开始。
路面抛丸机按其行走形式可分为二种:手推式、车载式和自行式。抛丸机操作时通过控制和选择丸料的颗粒大小、形状、以及调整和设定机器的行走速度,控制丸料的抛射流量,得到不同的抛射强度,获得不同的表面处理效果。它是一种施工简单、设备投入小、效果显著又环保的处理方法。
路面抛丸机主要可以分为五部分:抛丸部分、回丸室、分离装置、驱动装置、控制系统。(另外还需要配备除尘设备)抛丸机和工艺根据可需处理表面的不同,通过二个参数来控制处理后的表面状况:选择丸料的大小和形状;设备的行走速度;丸料的流量大小。以上二个参数互相配合,可以得到不同的处理效果,确保处理后表面的理想粗糙度。
抛丸机的工作特点:
1、路面抛丸机系统由抛丸部分、回丸室、分离装置、驱动装置等几个简单机构构成。
2.PLC控制,参数可调,通过调整行走速度和进丸量,可达到理想的清理效果;
3,操作灵活,可前进、后退和转弯,可连续工作,大平面的任何部分均可获得均匀一致的清理质量;
4,磨料和粉尘自动回收处理,不污染环境;
5、施工效率高,一次抛丸清理有效宽度达500mm以上。
抛丸机的应用主要有以下几个方面:
1、水泥混凝土表面
工厂车间、仓库、停车场等水泥地面的表面处理:除去旧的标线、涂料、油漆、防水材料、防腐材料及污染物和杂质;
旧地坪的改造、新地坪的涂装。
2、沥青混凝土表面
公路、桥梁、沥青路面的口常预防性养护:沥青表面去除杂质、去除标线、去除沥青面层中的上面层多余沥青(泛油)、进行稀浆封层前路面的打磨处理、
恢复摩擦系数、增加表面粗糙度;
机场跑道的口常预防性养护:混凝土、沥青跑道去除胎迹(除橡胶)、去除标线、恢复或者增加机场跑道表面粗糙度。
3、钢铁表面
桥梁:桥面钢板除锈防水/防腐材料喷涂前的表面预处理;
船舶行业:修船厂/造船厂的船体钢铁表面的除锈、喷刷防腐/防水涂料前的表面预处理;
石化炼油厂、电厂:储气罐、储油罐、蓄水池等的内壁外壁的表面清理。
抛丸机处理地面是一种在欧美发达国家已经开始应用的表面处理方法。目前随着抛丸机的不断改进和技术成熟,抛丸工艺和设备已经进入欧美发达国家公路养护、
桥梁施工和机场维护等领域。中国在此方面的应用却很少,只有在少数项目中使用了抛丸工艺,在高速公路、市政道路、机场跑道维护及混凝土桥梁防水涂装方面还是一个空白。抛丸设备可以提高沥青路面粗糙度和摩擦系数,同时还可以清除沥青路面的附着物(如燃油、机油),从而提高了路面的附着力,保证了行走安全,提高了路面的使用寿命。还可以对水泥路面的表面进行清理。同时,它还可以应用于公路标志线的清除与铺设中。在机场跑道的应用上,飞机在起降过程中,轮子与跑道道面摩擦剧烈,在道面上留下厚厚的胶层,使道面的摩擦系数降低,尤其在跑道中心线两侧各15米处左右更为严重,所以机场跑道都会定期的除胶,防止飞机轮胎打滑现象的出现,使飞机落地时更加平稳。目前国内大部分机场都没有专门的跑道除胶设备,基本都是采用高压水进行清洗,这种方法不但清理效果差、工作强度大、效率低、浪费水资源、经济性差,受季节影响较大,需要等待跑道干燥后机场才能正常开放。以往首都机场采用的是铣刨设备除线的方法,会造成对混凝土地面的轻微损害。现在的首都机场采用公司提供的抛丸设备进行除胶以及除线作业,既大大提高了效率,清理效果好,操作简单方便,最重要的是对地面没有任何损害,施工不受季节的影响。因此对抛丸机的工作机理进行研究,并对它在路面、桥梁、船体除锈,以及机场跑道除胶等工程方面的应用进行探讨具有很大的实际意义。
1. 4
通过研究国内外路面抛丸机产品工作原理及结构,运用理论知识和仿真手段,对抛丸机的抛头装置中的弹丸进行运动学以及动力学的分析,以计算机为辅助工具,采用适当的工程软件,应用动态仿真技术,仿真抛丸器的工作原理,通过定向套开口角大小及其位置确定弹丸的运动轨迹及其抛射速度,进一步确定弹丸的抛射面积,并结合现代设计的方法确定其整体结构。对双抛头抛丸机进行设计开发。
我们主要做了如下工作:
1)通过对抛丸头以及整机的结构进行分析,研究抛丸机械的工作机理;
2)对抛丸机的抛头装置(主要是抛丸器)进行运动学及动力学分析,建立弹丸在分丸轮及定向套中的力学模型,确定弹丸抛射的最终速度及抛射区域;
3)通过二维绘图软件建立抛丸机的二维实体模型;
4)将模型导入机械系统动力学仿真软件Adams2005,并进行动力学仿真,使之达到抛丸机的各项性能,保证循环能够顺利进行;
5)运用动态仿真技术,对弹丸在分丸轮内的运动过程进行仿真,分析影响弹丸速度的因素,确定定向套开口角大小及位置对弹丸的运动轨迹的影响;
6)确定整机的结构形式及尺寸;
7)双抛头抛丸机的整机设计。
抛丸机械工作原理及抛丸器的设计
路面抛丸机的设计首先要从它的工作原理入手,首先保证原理上的可行性与可靠性,然后才能进一步从实际上去实践,去总结。因此对一个机器的工作原理进行深层次的分析与探讨是于分必要的,也是必不可少的。
抛丸器是整个路面抛丸机的核心工作装置,它决定了整个机器的工作效率与抛打质量,因此抛丸器的设计对整个抛丸机的设计来说至关重要。
2. 1路面抛丸机结构与工作机理简介
路面 抛丸机是以电力为动力,通过离心力加速弹丸,射击被清理平面。它是一种远距离投射的非接触式清理。其工作原理如下:抛丸机是利用电机驱动的抛丸轮在高速旋转过程中产生离心力和风力,一定颗粒度的弹丸流入进丸管时(可以控制弹丸的流量)便被加速带入高速回转的分丸轮中,在离心力的作用下,弹丸由分丸轮窗口抛出进入定向套,再经由定向套窗口(控制丸料的抛打方I初抛出,由高速回转的叶片拾起,并沿叶片之长度方向不断加速运动直至抛出,抛出的弹丸形成一定的扇型流束,冲击工作平面起着清理强化的作用。然后弹丸和灰尘、杂质一起经过反弹室来到储料一斗的上方。大功率的除尘器通过储料斗上方的分离装置将丸料和灰尘分离,丸料进入储料一斗继续循环使用,灰尘则通过连接管进入除尘器。当灰尘进入除尘器后,通过滤芯的分离,停留在储灰斗中和I滤芯的表面。自动反吹除尘器可以通过压缩机提供的反吹空气自动间隔清理每一个滤芯。最后在机器内部通过配套吸尘器的气流清洗,将丸料和清理下来的杂质分别回收,并且使丸料可以再次利用。抛丸机配有除尘器,可做到无尘无污染施工,既提高了效率,又保护环境。
路面抛丸机的原理是基于高速弹丸打击被清理表面,使其局部变形产生弹丸压痕。每一个弹丸压痕有二层区别明显的结构。即:零件表面脆性变形层;零件中层的基体塑性变形区;深层的弹性变形区。后者在弹丸打击以后几乎同时产生如下二个作用:①对中层塑性区的前后左右和向上,从五个方向瞬间产生压缩应力;②使中层在五个方向上瞬间产生压缩变形,并瞬间向表层推动,从而使已经有破裂线的脆性层迅速脱落;③几乎同时又推动弹丸产生反弹力,使其获得反弹速度反弹出去。弹丸压痕二个区域是同时发生和存在的。
要使脆性层得到脆性破裂,必须要达到其脆性破坏变形量,因此要求有适当压痕深度,即必须有适量的塑性变形区。塑性区和基体之间有一弹性区的中间状态,二者的厚薄是随抛丸目的不同有差异。一般抛丸机清理仅仅是要求能破坏其表面附属物,使其脱落就够了,脆性基体越少越好。因此必须合理选取工艺参数。
以美国佰莱泰克抛丸机为参考背景,对抛丸机的工作原理进行探讨,并以它为模型,对抛丸及进行整机设计。为了能够得
到抛丸机的一些重要数据,我们到国内某机场进行了调研。.
路面抛丸机参数
长度 1900mm
宽度 980mm
高度 1200mm
重量 750公斤
2-30DS 功率消耗 输入电流
抛丸轮电机 2*1 1kW 最大2*30A
行走电机 1 .1kW 2. 8A
吸尘器 5 . 5kW 12A
2.1.1抛丸头
抛丸头是整个抛丸机的核心工作装置。安装在带有可更换的保护衬板的抛丸机室体内,它由抛丸电机驱动,弹丸沿着其上的叶片不断的获得动能,弹丸的大部分动能转换为对被清理表面的冲量,从而达到清理表面的目的。抛丸清理的工作原理就是将弹丸的动能转化为对工件表面的冲击力。抛丸清理的效率取决于弹丸的数量、大小、速度和冲击的方向。因此,抛丸机的经济、技术指标几乎全部依赖于抛丸器的性能。
抛丸头由以下几个主要部件构成:
轴承座、定位环、安装板、抛头卡座、抛丸轮组件。其中抛丸机叶轮组件主要包括:进丸管、分丸轮、带有一定开口角的定向套、叶片、叶轮。抛丸轮的中心是带有窗口的分丸轮,将进入到叶片上的丸料进行分配。其外围是带有一定开口角的定向套,它需要小心的安装好,控制丸料的抛出方向。弹丸最初由分丸轮获得一定的速度,接着从定向套窗口进入叶轮中心抛向工作表面。
2.1.2路面抛丸机室体
抛丸头所抛打出来的弹丸都要在抛丸机室体(又称抛丸开口)中进行工作,因此抛丸开口的设计对于整个抛丸机来说是至关重要的。尤其是它的密封性的问题,要保证足够的负压,使弹丸能够顺利进入回丸管,这涉及到整个循环能否利实现。密封主要采用以下措施:在抛丸开口周边安装可以调节离地高度的磁板,该磁板安装在两侧以及前侧,在磁板的外部环绕着密封刷,后部安装普通的密封板。为了保证部分遗漏在外的弹丸能够通过拾丸器将会作介绍回收,整个抛丸机室体的外部需要采用绝缘材料,以避免弹丸被吸附到上面不能顺利被拾丸器回收。因此,磁板架以及刷火都需要做成铸铝件。密封装置的作用一个是保证抛丸机室体内有足够的负压,另一个是避免丸料从抛丸开口飞出发生意外伤害。
磁板与地面的距离的调节是于分重要的,此高度的调节可以通过机器后轮上的螺栓和驱动系统的螺栓进行。
2. 1. 3回收分离装置
弹丸经抛丸头抛出,经由回丸管进入回收分离装置,在分离室进行分离,进入储料斗,被继续利用,进行下一个循环,粉尘及其他杂质随大气一起进入与抛丸机连接的除尘器。回收分离装置由分离室、储料一斗、回丸管二部分组成,储料一斗下方连接着进丸管,进丸管与抛丸头连接,从而构成了整个循环。分离装置采用结构分离,因此它的结构形式决定了整个抛丸机分离效果的好坏。除此以外,分离效果还要受到与之连接的除尘器的风量的影响。分离效果的好坏,直接影响抛丸器易损件的寿命和整个抛丸机的清理效果。据有关资料显示,当弹丸中杂质含量每增加1%时,抛丸器叶片的磨损速度比使用纯钢(或铁)丸增加2到3倍;同时当丸料中的杂质比例较大时,将直接降低抛丸效率。
目前路面抛丸机国内外主要采用两种分离器:风选分离器和磁选分离器单抛头抛丸机的设计中我们采用风选分离器,在后绪的双抛头的设计中我们采用磁选分离器。风选分离器结构较为简单,分离效果好,因此得到了广泛使用,但受风选分离器结构局限,只能分离悬浮速度比钢砂小得多的杂质,对悬浮速度差别不大的杂质则分离效果不理想,其应用也受到限制。 铁丸与钢丸都是比重大、透气性好和流动性好的球形颗粒,对气力输送来讲是比较理想的材料。因为他的比重大,虽对水平输送不利,但对分离器卸料是有利的。含有大量粉尘的弹丸,经过气力输送以后,丸内粉尘大量减少。因为没有机械传动部分,维修工作比较简单,对使用也就安全可靠。物料在有一定负压的管道内输送,所以在输送过程中不会产生粉尘飞扬。但是气力回收消耗的能量大,同时,风机在运转时噪音也较大。这就是为什么双抛头抛丸机要采用磁选分离器的原因。
实际上我们所设计抛丸机的分离器是一种容积式分离与碰撞式分离相结合的结构式分离器。为什么这样说呢?首先,弹丸从回丸管进入分离室的时候由于体积突然变大导致气压减小,风速降低,因为弹丸的比重大,所以其水平移动速度减小,重力此时表现的要较之前突出,所以弹丸有受重力影响下落的趋势,因为弹丸的速度存在个体的差异,所以在弹丸水平速度降低的过程中,为了保证弹丸能够全部下落到除尘箱中,又加了两个挡板,如图所示弹丸碰撞到第一个挡板上时,速度的方向以及大小都发生了改变,部分弹丸速度已经很小,直接落入了漏板上面,上面有很多的圆孔,弹丸通过这些圆孔落入储料一斗,还有一部分弹丸继续随着风速的方向运动,直到与第二个挡板碰撞,经过反弹其水平速度已经不足以抵抗重力的影响;粉尘由于非常细小,重力对其的影响微乎其微,只要有少量的风速存在就可以将其沿着风速方向吸走。实际上在储料一斗与分离室之间还存在一个网格筛,它可以防止大的杂质进入抛丸轮,它可以从侧面拉出进行清理。
2. 1. 4其它装置
行走系统主要控制整个抛丸机的行走速度与行走路线。控制箱安装在行走系统上端,通过弧形板与回丸管连接。所有的操作兀件和指示仪表都安装在控制箱上。在控制箱的侧面还有一个丸料控制手柄。它和进丸管上的磁性阀门相连,控制进入到抛丸轮的丸料的流量。通过手动操作手柄的水平位置,调整磁性阀门的开口大小。拾丸器是抛丸机的附属配套设备,其主要功能是将未被
回收从抛丸机开口散落出来的弹丸快速方便的拾起。
除尘器也是路面抛丸机的配套设备,其主要性能体现在它所能够提供的负压以及负压的调节范围上。它通过连接管连接在抛丸设备上,提供足够的一定量的负压,将丸料和杂质分离。其主要组成为:
风机:提供负压;
吸尘室:安装一定数量的滤芯,分离空气中的杂质;
反吹系统:提供压缩空气,以一定的频率自动清理滤芯;
集尘系统:收集滤芯过滤后的杂质,便于以后处理。
除尘器为抛丸机的配套设备
2路面抛丸机的噪声与控制
抛丸机的工作原理是依靠抛丸器中高速旋转的叶轮将弹丸沿固定于叶轮上的叶片以一定的抛射角度向工件高速抛出,来完成对工件的抛丸目的。因此这一工作机理就决定了抛丸设备是一种高噪音设备,当噪音超过85dB时,工作人员及其在周边的人要佩戴耳罩。这样较高的噪声设备是难以较好的满足噪声环保要求的,因此有必要对产生噪音的因素进行分析研究并找到降低噪音的措施。
抛丸机的主要部件包括抛丸器、抛丸机室体、回丸管、分离室、进丸管、电机座、行走部分,控制部分以及与其配套的除尘设备。其中,抛丸器、抛丸机室体、电机座以及除尘设备产生的噪音比较高,其它部件产生的噪音都相对较低。其中抛丸器又是产生噪音的主要因素。
1.路面抛丸机噪音主要来自以下几个方面
1)抛丸轮(由叶轮盘以及叶片组成)运转时,由于自身的不平衡引起振动产生的噪声。叶轮转速较高(一般在2000r / min一3000r / min,有的甚至在 5000r / min以上),并且自身就存在着因质量不匀引起的不平衡力矩。另外,装在叶轮盘上的八个叶片,由于存在着质量差异,更加剧了叶轮的不平衡,因此,工作时产生的振动较大,噪声也比较高。
措施:
a提高叶轮体本身的加工精度
b对叶轮体作静平衡校正;
c对叶轮体作动平衡校正;
d对叶轮上的八个叶片要有严格的质量要求。
现有国产抛丸器的叶轮上大都由八个叶片组成一组,每个叶片应作精确称量,在分选时,应保证每组叶片的质量差小5g,径向成对两个叶片之间的质量差小于3g,更换时应当成对更换或者成组更换。
2)弹丸与叶片之间产生的摩擦噪声。弹丸经定向套窗口低速飞出进入叶片根部时,便沿叶片径向加速飞出。这一过程中弹丸与叶片之间既存在滑动摩擦,又存在滚动摩擦。由于这种摩擦属于干摩擦,其摩擦系数较大,因此摩擦力也较大,摩擦噪声决定于摩擦力的大小,因此产生的摩擦噪声更剧烈。
措施:
a选用的弹丸应该耐冲击,破碎率低;
b选用的叶片硬度应该均匀一致,内部不应有火渣、火层、脐孔松缩现象,表面应光滑,粗糙度应该在Ra12.5以上,以减小与弹丸的摩擦。
3)分丸轮、弹丸、定向套之间产生的摩擦噪声。分丸轮是转动的,定向套是固定的。当弹丸在分丸轮的离心力作用下拥挤到分丸轮与定向套之间的间隙时,两者之间的间隙如果过小,这种摩擦显得格外剧烈,有时会将弹丸挤碎或将分丸轮和定向套挤出裂纹。
措施:所选弹丸的粒度既要满足分丸轮与定向套之间的间隙要求,又能满足抛丸工艺要求。一般分丸轮与定向套之间的“单面间隙”应为所选弹丸最大直径的3-5倍,为防止产生剧烈摩擦和将定向套与分丸轮挤裂的现象发生,单面间隙应偏大为肩。
4)叶轮与空气产生的气流噪声。叶轮旋转时,可以近似看作一个“风扇”,空气流由进丸管进入,高速旋转的叶轮便与空气流产生气流噪声。措施:叶轮与空气流产生的噪声在传统的敞开式供丸管路中最为明显,为减少进入抛丸器内的空气流量,供丸管路应做成封闭式结构,这样会在供丸管路内形成一定的负压,既加大供丸量,又降低了噪音。路面抛丸机因为弹丸要循环利用,供丸管路都是封闭式的。
5)弹丸与抛丸器衬板产生的噪声。
弹丸沿叶片径向加速离开叶片外缘时,由于初速度差异和散射角的存在,少部分弹丸会与侧衬板、顶衬板和端衬板产生冲击和摩擦发出噪声,并且弹丸对顶衬板和侧衬板的冲击和摩擦要比端衬板强烈得多,当定向套开口位置调整不当时,这种现象尤为突出。因此,在抛丸器中,叶片、分丸轮、定向套被列为一类易损件,顶衬板、侧衬板被列为二类易损件,端衬板被列为二类易损件。
措施:弹丸进入叶片底部的初速度差异和散射角的存在是不可避免的,定向套开口角的位置是可以调整的,当开口角位置正确时,绝大部分弹丸被抛向工件,既提高了生产效率和抛丸效果,又减少了对抛丸器衬板的冲击和摩擦。
2.抛丸器安装在路面抛丸机室体上方,由于抛丸器本身的振动而引起抛丸机室体的振动,从而产生噪声。另外,弹丸与被清理表面以及抛丸机室体室体衬板会产生连续冲击引起噪声。当对被清理表面抛丸时,来自抛丸器的高速弹丸流不断冲击被清理表面,小部分弹丸流还冲击室体衬板,并目经第一次冲击后的弹丸在室体内继续做杂乱无章的无规则碰撞,因此在抛丸机室体不远处经常可以听到连续的冲击噪声。当被清理工件为薄壁箱式焊接构件时,产生的噪声尤为明显。并目当被清理的工件壁薄轻巧时,在受到冲击后还会产生振颤发出自鸣噪声。
路面抛丸机降低抛丸室噪声可采用如下措施:
a在抛丸器与抛丸机室体的两个连接的框板之间加一个承压减振橡胶垫,以吸收振动能量来降低振动能量的传递,要求该橡胶垫弹性变形大;
b提高抛丸机室体外壳的结构强度和刚度;
c调整好定向套开口角位置,尽量避免弹丸流对射;
d抛丸机室体的衬板,{采用耐磨材料制成,若在金属板内侧再铺设一层耐磨橡胶板,则降噪效果更佳,因为既起到了减震阻尼作用,又从整体上形成了吸声组合屏障。
3.除尘设备主要由风机、除尘器、空压机以及连接管道等组成。它的噪声来源主要有以下几个方面
1)风机本身的原因引起的振动产生噪声。如风机轴与电机轴不同心;机壳或进风口与叶轮摩擦;基础的刚度不够或者不牢;风机进出风口安装不良;叶片积灰、污垢或磨损等均会引起风机振动;
2)在滤芯需要清理时,反吹气流产生的噪声;
3)与风机进出口相连的管道因风机振动引起的管道振动产生噪声;
4)排尘管道出口处,因排尘风量大,流速高产生的噪声。
措施:
a首先选用低噪声的合格风机;
b固定风机的底座应牢固,强度高,抗振性能好,最好在风机与底座连接的接触面上增设减震橡胶垫;
c风机进、排风口与管道之间的连接尽量采用软连接,这样就隔断了风机的振动向风管的传播;
d在排尘管道出口处加一消音器。
4.与抛丸器连接的电机座由于抛丸头的高速运转会产生很大的振动,与之连接的皮带轮也会由于长期运转}fu产生皮带的松弛现象。因此需要对皮带进行张紧。
3.1.1弹丸进入抛丸轮窗口的运动过程分析
目前生产中应用最为广泛的是装有分丸轮的机械进丸式抛丸器,弹丸由进丸管进入分丸轮内孔中,经分丸轮逐渐加速后被连续不断地送进分丸轮的各个窗口中去,然后通过定向套窗口被喂送到抛丸器叶轮叶片上进一步加速,最后被抛射出去,以期获得高速运动的弹丸流。然而弹丸进入分丸轮内孔后是如何被加速的呢?在分丸轮高速旋转的条件下,弹丸又是如何进入分丸轮窗口的呢?
1.只具有径向速度的弹丸进入分丸轮窗口的条件刚进入高速旋转的分丸轮内孔的弹丸是不能立即进入到分丸轮窗口的。如假设刚进入到分丸轮内孔的弹丸只具有径向的初速度v,由运动学知识可以知道,弹丸与分丸轮窗口内壁相碰后二者将贴在一起。若碰撞时,弹丸的质心口位于点的切线上或在其以下,弹丸可顺利进入到分丸轮的窗口内;否则由于惯性力的作用,弹丸的质心将绕瞬时中心(撞击点)滚动,从而跃过窗口而不能进入分丸轮。
2.具有圆周速度的弹丸进入分丸轮窗口的条件
路面抛丸机抛丸器在刚开始工作的时候,从进丸管涌进分丸轮内的弹丸是不能立即进入分丸轮的窗口的,它们失去了径向速度,只能沿着分丸轮内壁作圆周运动。后续的弹丸即使其径向速度达到甚至超过临界速度,由于先前进入分丸轮内孔的这些弹丸的阻碍,若想直接进入分丸轮窗口几乎不太可能。同只具有径向速度的弹丸一样,只具有圆周速度的弹丸必须达到一定的角速度才能进入分丸轮的窗口。在以角速度口,高速旋转的分丸轮内,来自进丸管的弹丸由于分丸轮窗口棱角的碰撞和分丸轮内壁的摩擦以角速度作圆周运动。在弹丸进入分丸轮内孔的时候,其角速度较小,弹丸与分丸轮之间有较大的相对运动。随着的增大,弹丸作用在分丸轮内壁上的离心力增大,还由于分丸轮窗口棱角的连续碰撞作用,使弹丸获得一个不断变化的角速度,其角速度在不断地增大,最终弹丸将获得一临界角速度从而能进入到分丸轮的窗口内并在随后被抛射出去。
在先进入分丸轮内的弹丸沿着分丸轮内壁作旋转运动的同时,后续弹丸又连续不断地从进丸管涌入。由于这些弹丸必须经过加速达到临界角速度口才能进入到分丸轮的窗口内,因此在分丸轮转过第一圈的时间内进入到分丸轮内孔中的弹丸,因其角速度尚未达到临界角速度口,靠离心力的作用,它们将会均匀地分布在分丸轮的内圆周表面上,形成一层弹丸层。同样,在分丸轮转过第二圈的时间内进入到分丸轮内孔的弹丸会填满第一层弹丸的空隙并分布在第一层弹丸的内表面上……如此反复,形成弹丸环结构。这些弹丸以不同的角速度随着分丸轮一起旋转,形成一个具有数层弹丸的弹丸环。在分丸轮的中心保持着一个圆柱形的空腔,该空腔是进丸的主要渠道。抛丸器工作稳定时,该空腔的大小保持不变,整个弹丸环的质量基本恒定。然而弹丸环各层之间的界限并不于分清晰,每一层弹丸的排列也不是于分均匀的。由于离心力的作用,弹丸环内弹丸与弹丸之间将排列得非常紧密,因弹丸环的局部排列可能是无序的。随着外层弹丸的角速度逐渐达到临界角速度口,最外层的弹丸以相同的概率开始进入分丸轮的各个窗口,内层的弹丸逐渐向外层运动,其角速度和能量不断增大,最终将达到临界角速度进入分丸轮的窗口内。弹丸由弹丸环的内层向分丸轮窗口的迁移过程就是弹丸获得能量被加速的过程,这个加速过程是通过弹丸与弹丸之间、弹丸与分丸轮之间的摩擦碰撞Ifu实现的。虽然在这个过程中由于摩擦消耗了大量的能量,但是它是弹丸加速所必不可少的。
由于刚由进丸管进入分丸轮内空中的弹丸不可能具有很高的径向速度,大部分的弹丸是不可能立即进入分丸轮的窗口内的,是失去了径向速度,连续跃过数个窗口,在分丸轮内孔表面作圆周运动。
失去径向速度的弹丸必须达到一定的角速度才能进入分丸轮的窗口。影 响该角速度的因素有弹丸直径d,分丸轮内径D,分丸轮窗口所对应 圆心角,分丸轮窗口棱角的圆弧半径:以及分丸轮的转速口,。 正常工作中,分丸轮内的弹丸在其内孔表面上形成一个具有一定厚度的弹丸环。弹丸环中各层弹丸的角速度由最外层到最里层依次递减,弹丸的预加速过程即弹丸由弹丸环内层向外层的迁移过程。分丸轮内孔中弹丸呈整体有序局部无序排列。
3. 1. 2不同形状叶片的分析比较
抛丸器叶片按照形状的分类:
1.平面直线叶片;
2.曲线叶片,它又分为前曲叶片(叶片沿着旋转方向向前弯曲)和后曲叶片(叶片沿着旋转方向向后弯曲)
管状叶片是为了适应抛射高硬度非金属磨料(金刚砂和电熔刚玉)诞生的。用它取代靠压缩空气的喷砂机,从而用比空压机小得多的功率获得大的喷砂量。管状陶瓷叶片本身耐磨,磨损后(磨痕为一道窄狭的沟)可以转一角度继续使用(达八次),因寿命较直叶片长。据称该管状陶瓷叶片的寿命为特殊钢制之叶片的11-22倍。其第二个特点是丸流的轴向散射角小,与直叶片相比,具有较狭长的抛射带,“热区”长弹着密度高,抛射强度大。第二个特点是叶轮圆盘不受磨损。但是这种叶片自七于年代初问世以来,并未被广泛采用,其原因可能是由于它的结构远比直线叶片复杂(不仅是叶片本身,分丸轮结构也比较复杂)。虽然一处磨损后可以转一个角度继续使用,但是各个叶片的磨损量不可能完全相同,磨损量的不同将造成叶片重量上的差异,从而引起叶轮转动的不平衡,加剧抛丸器的振动。转换次数越多将越严重。对于大抛丸量抛射金属弹丸的抛丸器,这种形状的叶片是否适合,还很难说。
由于目前路面抛丸机国际上多数仍是采用直线叶片与曲线叶片,很少使用管状叶片与倾斜叶片,因此下面主要对直线叶片与曲线叶片进行比较分析。曲线叶片抛射带比直线叶片长。试验还指出,曲线叶片“热区”中最大抛射强度低于直线叶片。这说明曲线叶片抛射带面积较大,抛射强度的分布较为均匀,这是它的优点,但是抛射带过长,使抛丸方向的调节范围小,稍有不慎,易造成抛丸器护板的磨损。
由于采用曲线叶片能减小哥氏力对叶片的作用,从而能减小弹丸对叶片的摩擦,延长叶片的寿命。另外,曲线叶片与直线叶片相比所产生的空气涡流小,由此所产生的噪音也显著降低。目前我国进口的不少抛丸设备均装有这种抛丸器。曲线叶片主要有以下优点:
1.提高抛射效率,缩短清理时间30-40%;
2.延长叶片寿命30-40%;
3.由于减小了叶片尖端上的涡流,噪声降低6-7 dB ;
4.抛出弹丸均匀分布,分布面扩大。
虽然路面抛丸机曲线叶片与直线叶片相比具有不少优点,但是如果设计不当,抛丸器的性能就达不到要求。尤其是曲线叶片的曲率半径的选取,不但决定了叶片的抛射区域,也决定了整个叶片的磨损情况。 根据以上分析,与直叶片比较,后曲叶片的优点是弹丸对叶片的压力较小,压力沿着叶片长度上的分布比较均匀,从而寿命比直叶片长(直叶片外端压力最大,磨损最快);空气涡流小,噪声也较小。但抛射速度严重降低将严重影响抛射效率(弹丸的打击能量是与其速度的平方成正比的)。如果维持原抛射速度,则须加大叶轮直径或者增加转速,因此后曲叶片所得效益并不大。
前曲叶片,可以有效地提高抛射速度,从而大大提高抛射效率;减少弹丸周转次数,降低输送弹丸的能量损耗;抛射区内弹丸的分布较均匀;空气涡流和噪声都较小。唯一的缺点是叶片磨损严重,尤其是叶片外端。如果叶片耐磨性能好,使用前曲叶片是有利的。
如果抛射速度不变,同样叶轮直径,前曲叶片可以比直叶片采用较低的转速,有利于减少振动和噪声,还可以降低对叶轮动平衡的要求
4. 2单抛头抛丸机中抛丸轮各主要参数对弹丸速度的影响
主要通过改变单抛头抛丸机的抛丸器的几个主要参数,来研究各个参数对弹丸的速度的影响以及速度的变化规律。
4. 3双抛头抛丸机
4. 3. 1双抛头抛丸机在中国的应用前景
前面我们已经对单抛头抛丸机的工作原理及设计进行了详细介绍。双抛头抛丸机的工作原理也是如此,在此不作赘述。双抛头抛丸机较之单抛头抛丸机
有如下优点: