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抛丸速度衰减规律的探讨
文章出处:原创
编辑:抛丸机发表时间:2015-10-20 13:04:51
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本文从流体力学原理出发,导出了弹丸在离开抛丸器后,因空气阻力而引起速度衰减的一般规律。并且讨论了弹丸粒度、形状以及重力等因素的影响,得出了计算公式。编辑在以上墓础上,应用自己研制的散弹速度测定仪实测得到一组弹丸速度数据,对理论公式进行了实验验证。
在抛丸清理中,弹 丸速度是一个非常重要 的工艺参数,它在很大 程度上决定了弹丸所具 有的动能,因.而直接影 响到清理质量和清理速 率。弹丸是在抛丸器中 被叶片加速的,弹丸抛 出初速度的大小取决于 抛丸器的性能。而打击 到工件上的弹丸速度, 一般小于抛出初速度,它和抛丸器与工件之 的距离有关。所以在抛 丸清理设备的设计中, 应该考虑到这个问题, 合理地确定有效抛射距 离和室体尺寸,以期达 到最佳效果。为此,必 须掌握抛丸速度衰减的 规律。



抛丸速度衰减率的理论公式及近似式 表2


图6 散弹速度侧定仪结构简图
测试前,先将仪器放在适当的位置,使前 圆盘工作面迎着弹丸飞来的方向,并与弹丸飞 行方向相垂直。测试时,首先启动电机,使圆 盘旋转。待达到稳定转速时,使抛丸器抛出适 量弹丸。停止供丸后,关掉抛丸器和测速仪电 机。待停止转动后,取出仪器,测量靶盘上弹 痕中心点的回转半径r和滞后距离12(见图6 ), 再根据盘距11、圆盘旋转角速度。(可预先测 出),即可计算出弹丸飞行的速度。弹丸速度 为:

图6散弹速度酬定仪原理

抛丸速度测试结果 表3

图7 2.5铁丸速度衰减曲线
一、理论分析:
弹丸被抛丸器抛出后,在达到工件之前,是在空气中飞行的。大家首先分析单个球形弹丸在空气中飞行时,速度衰减的规律。

图1弹丸运动分析



抛丸速度衰减率(%) 表1

图2抽丸速度衰接曲线
设弹丸速度为V,质量为m,运动中受到的空气阻力为R,如果忽略重力(下面还将讨论计及重力作用的情况),则飞行中弹丸的动力学方程为(参见图1):

式中R一空气阻力(牛顿)
m一弹丸质量(公斤)
V一弹丸速度(米/秒)
t一时间(秒)。
弹丸在空气中飞行的阻力R为:
弹丸在空气中飞行的阻力R为:



按式(10)可以计算出不同粒径(0.2~3毫米)弹九在飞行不同距离时的速度衰减率,详见表1。

根据表1中的数值,可以绘出抛丸速度衰减曲线,见图2。
由图2可见,虽然速度随距离的变化为一 指数曲线,但在有限远的距离内近似直线,故 在所限定的范围内可以看作直线。根据图2和

图2抽丸速度衰接曲线
表1,可以得出(直线段的)近似计算公式:
A=100+bS (11)式中△户一抛丸速度衰减率的近似值(%),
b一直线斜率,可由表1数值求出。
表2给出了不同粒径弹丸(铁丸)的速度衰减率的计算公式及近似计算公式。经过对比计算,近似式所得结果,在其限定范围内绝对误差在0,6%以下。
依照表2中的近似计算公式,可以绘出抛丸速度衰减近似曲线,见图3。
讨论一
对于非球形弹丸,其阻力系数为:

图3抛丸速度衰减近似曲线

讨论二
以上诸公式均未考虑重力的影响,如果把重力因素考虑在内,则弹丸运动的动力学方程为(参见图4):


图4弹丸运动分析(考虑重力)
式(17)为考虑重力作用时弹丸速度随距离而变化的通式。不难看出,当e=。或忽略重力作用时,q=o,式<17)即可化为式
(7)。所以式(7)是式(13)的特例。
计算表明,重力的影响远小于空气阻力的影响。忽略重力,速度衰减率的绝对误差小于千分之一(每飞行一米),在工程上已足够精确。因此推荐使用式(8)(球形弹丸)和式 (12)(非球形弹丸)。
二、抛丸速度的测试
(一)散弹速度测定仪的构造及工作原理
为了测定抛丸速度,我研制了一台散弹速i}度测定仪,其结构见图5。这台仪器由装在同一根轴2上的前圆盘1和靶盘3组成,轴2支承在轴承座4上,通过联轴器5与电动机6的轴相联接。前圆盘上铣有一个长圆孔。

图6 散弹速度侧定仪结构简图
测试前,先将仪器放在适当的位置,使前 圆盘工作面迎着弹丸飞来的方向,并与弹丸飞 行方向相垂直。测试时,首先启动电机,使圆 盘旋转。待达到稳定转速时,使抛丸器抛出适 量弹丸。停止供丸后,关掉抛丸器和测速仪电 机。待停止转动后,取出仪器,测量靶盘上弹 痕中心点的回转半径r和滞后距离12(见图6 ), 再根据盘距11、圆盘旋转角速度。(可预先测 出),即可计算出弹丸飞行的速度。弹丸速度 为:

图6散弹速度酬定仪原理
(二)抛丸速度衰减规律的实测
1。测试条件
(1)抛丸器型号QL305A型
抛丸量200公斤/分
转速2300转/分
叶轮直径500毫米
( 2)散弹速度测定仪型号S SC-IA型
转速1450转/分
(3)弹丸材质白口铸铁
粒径2--- 3毫米(平均2,5毫米》
2。测试结果
测试结果列于表3。在测试中对于同一抛射距离,仪器正、反转各测一次,然后取弹丸速度的平均值。
实测结果与理论衰减曲线以及近似曲线的比较见图7。由图7可以看出,实测的速度衰减率值略低于理论值,但两者相当接近。
限于条件,试验数据还不够充分,今后还需进一步试验验证。


图7 2.5铁丸速度衰减曲线
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离心抛丸轮的工作特性
本文来源青岛华盛泰抛丸机:/jishu/865.html
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