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发动机缸体抛丸机清理弹丸循环系统

文章出处:未知 编辑:抛丸机发表时间:2015-9-28 9:58:55 浏览人数:839,1,0
摘要:针对发动机缸体抛丸清理设备的特点,对其弹丸循环系统的部件组成及结构特点进行了先容,并分别对弹丸输送、弹丸提升、丸渣分离和弹丸流量控制部件进行了结构优化和改进,目的是使弹丸循环系统更好的发挥供丸、补丸和净丸的功能,更好的满足发动机缸体的清理要求。

0.、引言
    发动机缸体铸件大都采用砂型铸造工艺,铸件浇注成型后需要采用落砂、去浇冒口、热处理、振击除芯、一次抛丸、铸件表面磨削、人工精整、二次精抛、清理与检验及铸件涂装等一系列精整工序来完成。其中,抛丸清理是提高发动机缸体使用寿命的关键工序,一次抛丸是将工件表面和内部的氧化皮及粘砂清理干净,二次抛丸是在一次抛丸的基础上对铸件清理
的补充,尤其是对内腔的清理,以期达到较高的清理质量水平,符合发动机缸体铸件产品的工艺要求。

    发动机缸体的抛丸清理设备有吊钩式、悬链式、积放链式、鼠笼式、机械手式和转盘式等几种结构形式,其中弹丸循环系统是整个抛丸机的血液循环系统,由振动输送机(也称振动筛)或螺旋输送机、斗式提升机、丸渣分离器和弹丸流量控制系统等组成。本文针对弹丸循环系统各部件的使用特点,对其结构进行优化和改进,以期引导实际生产。

1、结构优化方法与措施:
    首先制定弹丸回收流程,如图1所示。利用Auto CAD绘制出弹丸循环系统的整体装配图和部件图,利用三维AppSolidworks建立各部件的三维模型,包括斗式提升机、螺旋输送机、振动输送机、丸渣分离器、流量控制阀等,采用气固流场分析App对满幕帘丸渣分离器的流场进行分析。运用ANSYS-WorkbenchApp对弹丸循环系统进行仿真,根据仿真结果对其结构进行优化,优化结果代入WorkbenchApp进行仿真验证。
图1弹丸回收流程图
图1弹丸回收流程图

2、三维建模与模拟分析:
    利用三维AppSolidworks建立各部件的三维模型(图2),并对各部件进行网格划分,运用ANSYS-WorkbenchApp对弹丸循环系统进行仿真(图3)。利用FLUENT对满幕帘丸渣分离器流场分布图进行分析(图4) 。
图2弹丸循环系统三维结构图
图2弹丸循环系统三维结构图
图4满幕帘丸渣分离器流场分布图
3、弹丸循环系统的结构优化与改进:
3.1、弹丸输送机:
    弹丸输送分振动输送、螺旋输送和皮带输送几种型式,振动输送机,也称为振动筛,是一种广泛用于散性物料分级+输送的设备。物料通过筛面的筛孔,可根据需要按粒度要求分成几种级别,实现筛分功能,在分级过程中通过振动源实现物料向前移动。在发动机缸体奔驰线上娱乐手机版械中常用螺旋输送机,其是一种不具有挠性牵引构件的连续输送机械,利用带有螺旋叶片的螺旋轴的旋转,使物料产生沿螺旋面的相对运动,物料受到料槽或输送管壁的摩擦力作用不与螺旋一起旋转,从而将物料轴向推进,实现物料的输送。主要有螺旋轴、料槽和驱动装置所组成,如图5所示。针对其使用特点做出如下改进。
图5螺旋输送机结构
图5螺旋输送机结构

3.1.1、驱动装置:
    驱动装置为连续输送机提供动力,主要由电机、减速机、电机座等组成。电机和减速机一般都是外购。减速机和螺旋轴的连接方式一般有链条传动、联轴器和轴装减速机等。链条传动比较简单,国内生产设备一般采用此种传动方式,相比其余方式成本较低。由于减速机可以正反转,若不考虑电机的旋向问题,可能出现链条传递拉力的一段在下侧,如图6.a所示。正确的设计思路应该先确定螺旋轴的旋转方向,根据物料的传递方向确定螺旋片的左右旋向。第二种采用弹性联轴器(图6.b),这种方式可以把连结轴之间的干扰因素减少到最低程度。弹性联轴器也允许被联接的轴在它们各自的载荷系统作用下产生偏斜或在轴线方向自由移动(浮动)而不导致产生相互干扰。轴装减速机在国外设备中采用比较广泛,如图6.c所示。

3.1.2、螺旋轴:
    螺旋轴一般包括螺旋片、左右轴头和钢管。螺旋轴一般采用空心的,可以节省材料和降低螺旋轴的挠度。螺旋片由于焊接在轴上,其自身重量会增加轴的挠度,所以在设计计算过程中要加上螺旋片对螺旋轴的力。
    螺旋轴的叶片大部分都由厚4~8 mm钢板制作。螺旋输送器的寿命取决于螺旋叶片的耐磨性,螺旋叶片磨损最严重的地方是它的顶部,磨损主要是磨粒磨损、氧化磨损和热磨损。提高螺旋叶片的耐磨性,可采取下列措施①表层强化处理,表层强化并不仅仅提高表层硬度,还可使金属材料表面具有某种特殊的化学性能,表面强化处理可以采用电弧和火焰方法来提高金属材料表面的硬度;②在靠螺旋叶片上部装上耐磨钢片或覆盖增强高分子耐磨片;③刷涂耐磨涂层,如HNT耐磨涂料,粘结力强,成型好,稳定性高,摩擦系数小,刷涂工艺简单,适合于温度小于100 °C的场合,但抗冲击性差,其耐磨性比铸铁高2.5倍;④以聚四氟乙烯为基材,填充高分子粉或合金粉和氧化物等材料,采用粉末冶金烧结成型的螺旋叶片,其耐磨性很高,年磨损量只有0.002~0.004 mm。
图6驱动装置
图6驱动装置

3.1.3 、壳体:
   壳体为一个相对密闭的空间,对物料起导向作用,大部分截面为“U”形的钢制槽体,根据使用要求不同截面尺寸、厚度有所不同,可用平法兰、角铁法兰联接或者分段焊接。壳体上部均有顶盖,必要时顶盖可制成防尘型。水平螺旋输送机的进料口开在机槽的盖上,常做成方孔,以便安装料斗或料仓,卸料口开在机槽底部,有时沿长度方向开数个孔,以便在中间卸科。卸料口也开成方孔,便于安装平板闸门。

3.1.4、中间悬挂轴承:
   由于悬挂吊挂轴承体的存在,它将减少有效物流 输送的横截面积,同时螺旋叶片在中间轴承处间断。 另外由于螺旋机的吊挂轴承的工作环境存在大量粉 尘,故需要更严密的密封,同时因吊挂轴承座及中间 轴在设计上的一些缺陷,吊挂轴承和中间轴磨损比 较严重。改进为上下对开式(图 7),这种形式由两个 M12×45 的螺栓联接对开轴承座的上下两部分,安 装拆卸都更方便,轴承座也容易铸造,成本较低。

3.1.5、螺旋中间连接轴:
图7上下对开式吊挂轴承
图7上下对开式吊挂轴承
    螺旋输送机的中间轴,其结构为整体式时,磨 损后需要更换时必须移动笨重的螺旋芯轴,才能将 新的中间轴放进去,特别是抢修时,这种中间轴的 缺点更为实出。如果采用组合式中间轴,即在两端 螺旋空心轴头焊接一段带凹槽止动沿的实心轴,而 中间吊拄支承轴则制成两头带凸起止动沿的实心 轴,装配时,两头带凸的实心轴插入带凹槽的实心 轴,然后用螺钉垂直于凹凸方向对穿两轴而紧固 (图8)。这种中间轴形式上像半联轴器,由于与端 部联接轴是用销钉、螺栓联接,因此在更换中间轴 时,只需将两个销钉螺栓拆开,将图中的对开吊挂 轴承座的下半打开,即可快速完成吊挂轴承和中间 轴的拆卸更换。同时,因为中间轴两端有止动沿, 防止了毛毡轴承在轴向方向上的窜动,更好地保护 了车由承的密封性(图9)。
图8组合式中问轴
图8组合式中问轴
图9改进后的分段连接
图9改进后的分段连接

3.1.6、螺旋端部结构:
    设计时注意螺旋端板与进料口边缘处应留有一段距离,一般取150 mm左右,如图10.a所示。卸料口处与端板留有150 mm左右间距,如图10.b所示,避免丸料直接与端板接触,尽量减小密封结构的压力。纵向螺旋与横向螺旋相连时,注意纵向螺旋的转向,如图10.c中所示情况时纵向螺旋应为逆时针转动,如果螺旋叶片顺时针转动,丸料极可能进入到端板处,在端板处积丸。
    螺旋端板密封结构有毛毡密封、防尘圈密封和迷宫圈几种型式。毛毡密封端板加工较复杂,更换时工作量较大;标准件防尘圈加工成本低,但由于防尘圈的弹性比较大,在实际使用时防尘圈可能会随着轴一同转动而带出端板,所以在使用时在防尘圈的外面又加了一层压板;迷宫圈结构主要是由橡胶圈、迷宫盘和漏沙板组成,端板采用通孔,结构简单、成本低,实际使用密封效果良好。
图10螺旋端部结构改进
图10螺旋端部结构改进

3.1.7、端部轴承密封结构:
3.2、斗式提升机:
    斗式提升机由摆线针轮减速机、上下皮带轮、输送胶带、料斗、罩壳和涨紧装置等组成。

3.2.1、提升机上罩:
    提升机上罩集动力装置、调节张紧装置以及卸料装置于一体。其主要部件有壳体、角钢法兰、提升螺杆、带座轴承、链轮、链条、摆线针轮减速机,减速机座等部件组成。为调节皮带的松紧度,必须在提升机上罩安装张紧装置,由于采用上提式张紧方式,相比上推式张紧操作简单,但是因为要留有一定的张紧行程,所以导致上罩高度有所增加。
    在对上罩壳体结构改进的同时,也改进了皮带轮与轴的安装工艺性。改进后的壳体结构如图11.b所示,直接把开口由上部打通,这样能使皮带轮与轴装配好之后,一同从壳体顶部放入,而且因此做出来的结构更加美观。
图11壳体结构改进
图11壳体结构改进

    用HT200铸件皮带轮代替原来焊接件皮带轮,采用螺栓连接定位(图12J,更有效的防止带轮的轴向窜动,安装也更加方便实用。
图12改进后的皮带轮结构
图12改进后的皮带轮结构
    对于提升机壳体的搭接方式有多种。由于提升机壳体所用的板厚较薄,一般在3~4 mm厚,而且壳体上开口也比较多,如搭接不合理或焊接工艺不合理,容易导致钢板焊接变形,影响使用与美观。如图13有两种搭接方式,对右图的搭接方式来说,由于钢板折弯角度误差及焊接变形,很容易导致焊缝位置钢板鼓起或内陷,而左图的搭接方式能避免这一缺陷,而且折弯位置起到加强筋的作用,增加了壳体的整体强度。
图13壳体链接方式
图13壳体链接方式
    上罩密封的好坏直接影响整台设备的使用效果,由于运送的物料颗粒小,粉尘多,密封起来有一定的难度,现用得密封结构多为迷宫密封及毛毡密封。
    提升机采用链条传动,减速机一般选用摆线针轮减速机,摆线针轮减速机具有结构紧凑体积小、运转平稳噪声低的优点。为防止停机时提升机倒转,对于提升量大的一般选用制动电机,或在传动轴上加棘轮装置。
本文来源青岛华盛泰抛丸机:/jishu/839.html
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