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提高抛丸机抛丸器抛丸率的途径说明

文章出处:未知 编辑:抛丸机发表时间:2018-1-3 15:59:04 浏览人数:1030,1,0
    抛丸率是抛丸器的一项重要的技术经济指标。本文首先指出了抛丸器在这一指标上同世界先进水平的差距以及提高这一指标的重娶架上和迫切性。接着,剖析了抛丸率的内涵。提出了提高抛丸率的主要途径。
    文中提出了“极限抛丸率”这一新概念。即当输入抛丸器的能量全部转化为抛出弹丸的动能时的抛丸率。它仅与抛丸速度有关。这就为每挡拟I,速度树立了一个抛丸率的绝对标准文中给出了极限抛丸率的计算公式,并绘出了它同抛丸速度的关系曲线。
   文中收集和分析了国内外四十多种不同型号规格抛丸器的实际抛丸率和能量有效利用效率.并做了统计分析。
   通过综合分析,编辑提出以下观点:
   1.抛丸率是抛丸器的一项重要的技术经济指标,应当千方百计地努力提高这一指标.
   2.在提高抛丸率的同时,还应考虑提高抛丸器的能量有效利用效率。即努力使实际抛丸率尽量趋近极限抛丸率。
   3.提高抛丸率的主要途径是:  
   (1)提高抛丸量。对已有抛丸器,应当使它们满负荷运转,达到并保持额定抛丸量;选用和设计大抛丸量抛丸器:  
   (2)降低非有效功率损耗。其中最主要的在于降低吸风功率损失)  
   (3)合理地选择抛丸速度。
  抛丸率是抛丸器的一项重要的技术经济指标,它综合地反映了抛丸器的技术水平和对能源的有效利用程度。各国在研制新型抛抛丸器中都特别注意提高这一指标。
一、关于抛丸率的概念抛丸率是指抛丸器每千瓦功率每分钟抛出弹丸的质量(或重量),即
                   Q‘              q              _-一千克/(分·千瓦)m  
                    N一式中:9—抛丸率;      Q一—抛丸量,千克/分;      N-—抛丸器所用功率,千瓦。    对于(抛丸器)产品的抛丸率,可以用其额定抛丸量除以电机铭牌功率来计算。而在汉J抛丸器进行试验和测定时,由于只能测量输入电机的功率,故所测值还应乘以电机效率(即除去电动机自身的功率消耗),得出电机输出功率,才是抛丸器实际所用功率。

二、抛丸率是一个相对的指标:
   抛丸率虽然是一项重要的技术经济指标,但这个指标没有考虑弹丸的抛射速度,是一个很大的缺陷。不同抛射速度的抛丸器的抛丸率是不好比较的。因为弹丸由抛丸器所获得的动能是与抛丸速度的平方成正比的,因而抛丸器的功率(严格地说,应该是指有效功率)是与抛丸速度的平方成正比的。抛丸率是抛丸量与所用功率的比值,所以与抛丸速度的平方成反比关系。由此可见,抛丸速度不仅对抛丸率有影响,而且影响相当显著。不同抛灿主度的抛丸器之间,比较其抛丸率的高低是不全面的,也说明不了问题。这一点就是这项技术经济指标的局限性。它只有在同级(或相近的)抛丸速度的条件下,比较才能有意义,所以说它是一个相对指标。
三、一个新概念一一极限抛丸率    既然抛丸率只具有相对的可比性,那末对于每挡抛丸速度,能否建立一个绝又饰毛准呢?为此,在这里提出一个新的概念—极限抛丸率。它的定义是:“当输入抛丸器的能量全p9琳化为抛出弹丸的动能时的抛丸率”。它是抛丸率的理论最大极限值,是一个可知的绝对标准。任何实际抛丸率都低于它,都可以同它作比较。    根据理论抛丸率的定义,大家可以推导出与各种抛丸速度相对应的极限抛丸率值。
        1E=-Inv盆焦耳(2)式中:E抛出弹丸的动能,焦耳;      m—抛出弹丸的质量,千克;      v—抛出弹丸的平均速度,米/秒。    如果式(2)的两端都除以时间t(秒),并换算为千瓦,则有:
N=—m‘vx10千瓦(3)式中:N一一输入抛丸器的功率,千瓦;      m‘—单位时间抛出弹丸质量,千克/秒;    而m‘二Q/so    式(3)又可写成:N二—一一一一一一Q”        I .2 x 10"千瓦(4)根据极限抛丸率的定义:输入抛丸器的能量能时的抛丸率,即极限抛丸率q。=旦,将式                                            N            d。、1. 2 x 10·一1                                                                v-    式(5)即导出的极限抛丸率计算公式。并只.同抛丸速度的平方成反比。根据式(5)  (无损耗地)全部转化为抛出弹丸的动(4)代入,则:千克(分·千瓦)(5)由此可见.极限抛丸率仅与抛丸速度有关,.可以计算出不同抛丸速度时的极限抛丸率数值,见表1。相应地可以给出q·一U曲线、.见图1。
表2 不同抛丸速度时的极限跑完率

    由图1可见,随着抛丸速度的降低,极限抛丸率迅速提高。例如当抛丸速度由50米/秒降到50米/秒时,极限抛丸率由la.s提高到33.3千克/(分·千瓦)。也就是说抛丸速度降低了25°,极限抛丸率提高了77°。这就相当形象地说明了抛丸率同抛丸速度之间的关系。
图1极限抛丸率曲线

图1极限抛丸率曲线
    四、计算抛丸器能量有效利用效率的新方法:
   极限抛丸率概念的建立,不仅为每档抛丸率速度树立了一个抛丸率的绝对标准,而且提供了计算抛丸器能量有效利用效率的非常简便的新方法。即:   式中:刀—抛丸器能量有效利用效率,%;  q—抛丸器抛丸率,千克/(分·千瓦)。表2所列为国内外一些抛丸器的抛丸率和能量有效利用效率
五、提高抛丸率的途径:
   抛丸率是抛丸量除以抛丸器所用功率所得之商。因此要提高抛丸率,就要提高抛丸量,或降低非有效功率的消耗,或双管齐下。下面分别进行讨论。
   1.提高抛丸量
    这可以从两方面来讨论,一是对现在正在使用的抛丸器,应该使它们满负荷运转。也就是说,应该达到并且经常保持额定的抛丸量。为什么呢?因为根据能量守恒定理,输入抛丸器的功率应等于其输出和消耗掉的功率,即:N_    入一N=NN36+N,+N气+Nkl    +N+N入动康空(7)(8)式中:N        N入—输入抛丸率的功率,—转化为抛丸弹丸动能的功率;—弹丸与叶片等摩擦所消耗的功率;—克服叶轮内空气阻力所耗功率;—机械传动所耗功率;一一抛丸率空载功率,N空=N气十N机  康气NN  机空NN    抛丸器的空载功率一般是一个定值,取决于抛丸器的结构型式和制造质量。只要一开动抛丸器,就要消耗空载功率。不论抛丸与否,也不管抛丸量的大小,只有当抛丸量达到允许的最大值时,才能达到较高的抛丸率。抛丸量不足时,虽然消耗的总功率也低于额定功率,但是空载功率基本不变,所以实际抛丸率还是降低了。大家可以用一例子来说明。  例如Q 30 ;i S型抛丸器‘”,当其满负荷运转时,Q= zuo千克分,N动=8.59千瓦,N摩“1.36千瓦,N气=1.44千瓦,N机一0. 6千瓦,N空二1·44.6二2. 0千瓦  其计算抛丸率应为:
20 0=16.7千克一(分.千瓦)      
             8.59+1 .36十2 . 0.1如果抛丸量降到额定抛丸量的一半,即10。千克厂分时.则抛丸率便将下降到:0,  5 x 2U 0=!」.3千克、分·千瓦)      
             0. 5  X(8.59+1.36)+2. 04如果抛丸量降到额定抛丸量的四分之一时,则抛丸率将进一步下降到:                                    0.27 X 2U()            q“=二11 .()千克(分·千瓦)
              0 .25 x(8. 59+1.36)+2.U1    由此特例,可见一般。所以抛丸器只有在满负荷运转时才是介理的和经济的。    另一方面,从设备设计角度看,当抛丸速度相同时,大抛丸量抛丸器较小抛丸量抛丸器具有更高的抛丸率,道理同上。这从表2的N}! 16,  17,  JVo2=1  27,  u3U,  31可以看出。但是单个抛丸器抛丸量过大,其灵活性就差了。目前世界上最常用的抛丸器,其抛丸量一般在20 0一50 0千克/分的范围内。国内各厂现在使用的绝大多数仍是旧型号(Q 30 5等)抛丸器,实际抛丸量只有几十公斤,抛丸量是相当低的,抛丸率自然也是低的,同国际先进水平有相当大的差距,在这方面,大家面临着艰巨的任务,有许多工作需要去做。首先就是用新型的大抛丸量的高效抛丸器去更新旧型号抛丸器,逐步淘汰旧的抛丸器。
    2、降低非有效功率的损耗    由式(7)可知,除去转化为弹丸动能的功率外,其它各项均为损耗。根据〔2〕的实例分析:    N动:N。:N气:N机二71.6;  11.3; 12 ;  5    其中最大的一项损耗是克服叶轮内空气阻力所耗功率,故应首先采取措施。
     (1)降低吸风损失。完全消除这部分损失是不可能的,因为抛丸器不可能处于真空状态。但可以设法降低这项损耗。从流体力学的观点去研究抛丸器,它如同一台结构和性能都不甚良好的离心式风机。而风机的功率是与风压、风量之积成正比的,风压又与叶轮直径和转速之积的平方成正比,风量则是与叶轮直径的立方和转速之积成正比,故而风机的功率则是与叶轮的五次方和转速的三次方之积成正比{’」。从减少吸风功率的观点看,应采用小直径高转速叶轮。
    ①叶轮盘应进行动平衡试验,达到所要求的精度。一般只进行静平衡试验是不够H JO抛丸器转速较高时,任何不平衡都会增加传动功率的损耗和加剧机器的振动。
   ②叶轮轴和机壳的安装精度(包括不饲轴度和不垂直度)应予以严格保证,以确保定向套同叶轮、分丸轮在同一轴线上。现场常见到由于机壳中心孔与叶轮中心线不同轴,或由于定向套、分丸轮的尺寸偏差,造成定向套轴线与分丸轮轴线偏离。它们之间间阱河屯均匀,产生挤丸现象,导致额外的功率损耗。并且使弹丸破碎,加剧叶片的磨损。
   ③叶片的尺寸精度,特别是重量精度应严格予以保证。从制造到使用都应进行严格的检查。
   ④提高定向套、分丸轮的尺寸精度。它们一般是耐磨铸铁件,不进行机械加工。故应保证铸件的尺寸精度。为此需要相应地采用确保铸件尺寸精度的铸造工艺方法。    以上措施不仅能提高抛丸率,而且同时也提高了能量有效利用效率。最后,讨论一下关于抛丸速度的问题。
   4、合理选择抛丸速度    为了说明这个问题,大家不妨先对现有抛丸器作一些统计分析。根据表2的数据,大家可以绘出图2。图中标出了各种不同抛丸速度抛丸器的抛丸率和能量有效利用效率,并绘上了q。一”曲线。从图2可以归纳出以下几点:
图2抛丸器抛丸率及能量有效利用效率统计图
    (1)实际抛丸率皆低于极限抛丸率。
    (2)随着抛丸速度的提高,实际抛丸率也同极限抛丸率一样,逐渐下降。
     (3)随着抛丸速度的提高,实际抛丸率有逐渐靠近极限抛丸率的趋势。换句话说,两种抛丸率随抛丸速度的上升而下降的速率是不同的,极限抛丸率下降较快,实际抛丸率则较缓慢。

(4)抛丸器的能量有效利用效率随着抛丸速度的提高而增加。大致范围如下:
    这一增长趋势是可以说明的,因为随着抛丸速度的提高,有效功率增长很快,在总功率中,它所占的比例扩大了,所以提高了能量有效利用效率。    这样,实际抛丸率和能量有效利用效率随抛丸速度变化的趋势刚刚相反。这就为大家确定抛丸速度带来了困难。当然,抛丸速度是由抛丸工艺决定的。但一般给定的抛丸速度都是一个范围,困难在于究竟选靠上限好呢还是相反。取下限可以得到较高的抛丸率和稍低的能量有效利用效率,取上限则正相反。编辑考虑,如果遇到这样的问题,是否可以这样处理:    当抛丸速度低于70米/秒时,可选取速度范围的上限,以保证能量利用效率不致于过低。    当抛丸速度高于70米/秒时,能量利用效率已在55 %n以上,在此情况下,可以取下限,以获得较高的抛丸率。
结论:
   1、抛丸率是抛丸器的一项重要的技术经济指标,应当千方百计地努力提高这一指标。
   2、在提高抛丸率的同时,还应考虑提高抛丸器的能量有效利用率。即努力使实际抛沁攀尽量趋近极限抛丸率。
   3、提高抛丸率的主要途径是:
     (1)提高抛丸量。对已有抛丸器,应当使它们满负荷运转,达到并保持额定抛丸量;设计和选用大抛丸量抛丸器。
     (2)降低非有效功率损耗。其中最主要的在于降低吸风功率损失。  
     (3)合理地选择抛丸速度。



本文来源青岛华盛泰抛丸机:/jishu/1030.html
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