毕业论文(设计)--q326抛丸机设计

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1 前言

1.1背景和意义和前景

随着机械制造也的快速发展，铸造锻造业产品的数量的激增，获得快速高效的铸锻造表面清理工艺成为很多企业的问题。

在过去对表面进行清理，是采用酸洗工艺，这种工艺的缺点很明显，那就是污染环境。采用抛丸设备，应用在铸造和锻造业，有很大的优势。在铸造业和锻造业也是首先应用抛丸的领域。尤其是在清理铸钢、铸铁件表面的沙粒和氧化皮。在工业生的的过程中几乎所有的铸钢件、铸铁件都是需要进行表面处理的，抛丸机此时就显现出其独特而又有效的作用。

抛丸机也是一个从无到有的一个过程，国内的发展较晚。八十年代之前，抛丸技术多用于小的铸件的清理。但是随着改革开放，由计划经济逐渐过渡到市场经济阶段，社会各行一对清理工艺的应用和适用提出更广泛的要求。各种形式的抛丸机形式不断涌现。抛丸机书也日臻成熟，应用范围不断扩大。

1.2抛丸的原理

抛丸是靠高速旋转的叶轮对进入抛丸器中心的弹丸在分丸轮和定向套的综合作用下利用离心力进行加速，将弹丸在特定的方向高速射出，速度很高，动能很大，借助于强大的动能将零件表面的铁锈、氧化皮打掉。

钢丸被跑射到没有应力的零件表面上，之后，零件的表面便具有了一定的应力分布，而且，其应力的大小相同，分布均匀。继而达到表面硬化的效果。由此表面张力被减弱，这就是抛丸工艺提高金属表面的疲劳强度的原因。

1.3抛丸技术的前景和发展趋势

现阶段抛丸清理的发展方向是节能、环保、安全、高效、经济。

现在抛丸工艺的应用范围非常广，各种金属铸件的粘砂处理，黑色金属的除锈，零件的边角的去毛刺和倒钝等等均可以通过抛丸强化工艺来实现。在工程机械、航空、交通、船舶、建筑等行业都有应用。抛丸工艺还应用于现代喷漆行业，经过抛丸处理测板材。

抛丸技术发展的方向和趋势是：薄板清理的防变形技术、清理机的密封和弹丸回收技术、机械手操纵技术、爬壁技术。

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2总体方案设计

2.1工作原理

在抛丸清理室内加入适量的弹丸，然后在抛丸机内加入适当数量的零件后，关闭大门启动各个电机，以及除尘设备电源。工件被翻转，抛丸机高速抛出弹丸，形成具有一定角度的流丸束，均匀的打在连续翻滚的零件上面，将零件表面的杂质去除，从而达到清理的目的。弹丸在履带的孔和缝隙中流落到清理室的集丸槽中，由螺旋输送机将弹丸输送至斗式提升机的底部。斗式提升机，将弹丸一斗一斗的提到顶部的分离器，在分离器依靠风力和重力的综合作用将丸料进行分离除尘，将还能用的弹丸再次送到抛丸器。

图2-1履带式抛丸机传动系统简图

对于履带式抛丸机对于零件的处理过程，特别是抛丸机对于履带型抛丸机零件处理工艺的原理，可由以下简图来表示，如图2-2。

图2-2履带式抛丸机抛丸工作原理示意图

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2.2抛丸机的组成部件

根据履带式抛丸机的原理，可以看出履带式抛丸清理机的主要构成是

（1）斗式提升机； （2）分离器； （3）抛丸器； （4）室体；

（5）履带及其传动机构； （6）端盘 （7）大门 （8）风箱 （9）除尘器

2.3传动方案

2.3.1履带传送系统

履带传动系统，可由链传动带动履带传动从而组成履带传动系统。 传动系统如图2-3。

图2-3履带传动系统简图

既履带系统的传动是由电机通过链传动带动履带转动履带的转动继而带动个承

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载轴的传动。

采用链传动多为第一级传动的原因是基于链传动在具体应用时的优势。 如果使用齿轮传动，齿轮传动的优点是传动的传动比较稳定，工作平稳，传动比可靠，可传递任意量轴之间的动力和运动，而且功率的使用范围，速度使用范围比较宽，传动效率较高，使用寿命长结构紧凑等等。但是履带传动系统的的使用是用在翻滚零件上，其速度较低，工件对于翻滚速度反应不敏感。齿轮传动的缺点是制造和生产的成本较高，其应用的范围和要求也较高，因此从这个方面来说，齿轮传动在履带的传动中不经济。

如果采用带传动，也不是带传动的应用情况。带传动的应用情况是，适合于高速的情况。而且带传动的寿命一般比较短，需要不时的换带，传动的效率较低。

因此，采用链传动，链传动的优势比较明显。链传动的速度一般不高，恰好是履带应用的范围，链传动没有打滑的现象，也没有弹性滑动，能保持比较准确的传动比；而且传动不需要太大的张紧，其传动的效率比较高，可达到0.98。其结构简单，同样的使用条件下，链传动的整体尺寸较小，结构较为紧凑；同时链传动适用在工况比较恶劣的情况下。特别是其制造和安装精度与齿轮传动相比，要低，其成本也低。链传动的使用条件是，在工作可靠，低速重载，工作环境恶劣，以及不适宜用齿轮传动的地方。

2.3.2水平输送传动系统

弹丸在抛丸处理之后会留在履带上，但是经过履带的翻滚，弹丸会在同时经过履带的孔流到下面的集丸槽中，经过水平输送，到达提升系统的底部。

这个水平输送的形式很多，有带式输送机，辊道输送机，螺旋输送机等。带式输送机是利用连续的运动的无端输送带输送货物的机械，俗称皮带机。输送带根据摩擦传动原理而运动即使承载货物的构建，又是传递牵引力的机构。

带式输送机的能力大、输送距离长，结构简单、工作可靠、管理者操作管理简单、能量消耗少，因而管饭应用于采矿冶金等行业的输送和生产流水线以及水电站建设工地等。Q326型履带式抛丸清理机是对中小型零件进行清理的，其设备的特点之一就是占地面积小，无底坑，不适于使用带式传送机。

因此可以采用螺旋输送机。螺旋输送机的优点是：机构比较简单、紧凑、维修容易，成本也低廉；料槽封闭，比喻输送易飞扬的、炽热的机气味强烈的物料，可以家少对环境的污染；在输送的过程中还可以对输送的物料进行在处理，例如进行搅拌、冷却等，特别适用于输送长度不长的情况，其生产率一般不大。在履带型抛丸机内部可能会有比较大的粉尘，其输送的料槽一定是封闭的，Q326体型较小特别适合于使用螺旋输送机。

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2.3.3竖直物料输送系统

竖直的物料输送系统是将物料间歇的均匀的从底部一斗一斗的输送到上部的分离器部分。可采用斗式提升机。

斗式提升机的优点是：先比于其他的输送设备，斗式提升机可以在竖直方向运输碎料，这是一种广泛的垂直输送设备，它占地面积小，在相同提升高度时输送的线路较短，其系统不知紧凑；能在全封闭的罩壳内工作，有较好的密封性从而可减少对环境的污染。

由于其工作环境恶劣，而且，提升机整体紧凑，速度不高。斗式提升机是间歇均匀的供料设备，可以采用链传动做为传动方式。链传动的平均传动比比较准确，丸料的输送对于冲击不敏感。采用链传动比较适合。

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3弹丸的选用

3.1弹丸的类型

根据材料的性质，弹丸可分为非金属弹丸和金属弹丸。

由于履带型抛丸机主要针对于铸件和锻件的处理，因此采用金属弹丸。金属弹丸可分为冷激铸铁、可锻铸铁、铸钢、钢丝切丸等。按其形状可分为球形、碎块和圆柱形三种。

碎块形弹丸是将大铁丸破碎筛选而成的，具有锐利的棱角。圆柱形的弹丸是钢丝切割而成，同样其有锐利的棱角。这两种弹丸对工件表面都有较强的刮削作用。但是经过一段时间的使用之后，他的棱角将铸件被磨圆。实际生产中应用较多的是球形弹丸。

3.2弹丸的选用

弹丸的选用可根据下表，表3.1来选用

表3.1铸件喷、抛丸清理弹丸选用表

由于Q326是属于对工件小于10kg的零件进行清理的设备，所以它属于小铸件表面清理，可选用5号弹丸和8号弹丸。

考虑到弹丸粒度的大小，8号弹丸大，5号弹丸小。可以利用粒度大的8好弹丸来击碎坚硬的皮层，利用粒度较小的5号弹丸清扫工件的表面。由此，单位质量的弹丸具有最多的打击次数和最大的打击力量，从而发挥出最大的清理效果。

弹丸的材料根据下表来选择如表3.2

表3.2弹丸材质及其适用情况

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由于考虑到Q326的应用情况可以用铸钢弹丸，选择三种不同的铸钢弹丸，可以适用于广泛。

3.3总丸量计算

总丸量的计算可按清理逐渐的带砂量进行计算，抛丸量的计算公式如式4.1

GW?WCgw? (4.1)

Gw——按铸件的带沙量计算的没小清理工件的总丸量（kg/h）； W——按重量计算的最大生产率（kg/h）； C——铸件的带沙量系数；

gw——清理每公斤型砂所需要的弹丸量；

η——考虑工件装卸和运输时间的工作时间利用系数，η=0.5~0.85，单件小批量取小值，大批量取大值。

W取1200。因为Q326抛丸机的生产率是0.6—1.2T。 C取带沙量0.3；

gw 取用可根据下表，表4.1来选用

表4.1不同工件情况的清理效率

在上表中选取gw=11； 选取η=0.66；

将选取的数带入式4.1，求的GW=6T/h。 即总丸量是6T/h。

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4抛丸器的选用

4.1抛丸器的数量

抛丸器的数量可按下式来计算

n=n1n2 (4.1)

n——抛丸器的总数量; n1——室体上抛丸器的排数; n2——每一排的抛丸器数量；

通过作图法绘制草图，确定n1,n2均取1。 即 1=1×1

4.2抛丸器抛丸量的计算及抛丸器的选用

抛丸器应有的抛丸量按一下公式计算

ga=Gu/(60n) （4.2）

gw——每个抛丸器应有的平均抛丸量（kg/min）; Gu——清理工件的总抛丸量（kg/h）; n——抛丸器的数量；

通过上式，ga=6000/(60×1)=100kg/min。

Q326抛丸机属于较小型的抛丸清理设备，可选用直线型抛丸机。

所以初选用开泰集团的QT360系列抛丸器。该抛丸机的技术参数如下表4.2。

型号 QT360 叶轮直径×宽度（mm） 360×64 表4.2 QT360抛丸器技术参数

叶轮速度投射速度（rpm） （m/s） 2500 61 功率（kw） 7.5 抛丸量（kg/min） 130

4.3抛丸器的的校核

4.3.1丸速校核

丸速校核公式

v?ev00.122sd (4.3)

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v——弹丸的末速度（m/s） v0——弹丸的初速度； e——自然对数底； s——弹丸的飞行距离； d——弹丸的直径。

在表4.2中查得弹丸的初速度为61m/s;取ｓ为０．６ｍ；弹丸直径为0.8mm; 经计算，求的v=57m/s。

57m/s>50m/s。所以，校核合格。50m/s的丸速足以将工件的表面的氧化皮去除。 4.3.2弹丸最小直径校核

抛丸机在实际使用中，弹丸会会随着使用，破碎变小，而且弹丸一般是由不同直径的弹丸构成，因而需要校核在最大有效抛射范围内仍具有除锈能力的最小丸茎。

弹丸最小直径的校核根据公式4.4来校核

0.1022smd0?v0ln50d0——最小弹丸直径；

sm——所需最大的有效抛射距离；

（4.4）

对于sm通过做草图，初定0.6m,对0.6进行放大；取0.8m,带入上式，求的d0=0.4mm。

4.4抛丸机的功率近似计算

抛丸机的近似功率可按公式[1]24-19计算

N=4.428Qn2D2C×10-8 (4.5)

N——抛丸器所需要的电动机功率（kw）； Q——抛丸量（kg/min）; n——抛丸器叶轮转速（r/min）； C——修正系数，取1.3~1.4。

将Q=100kg/min,n=2500r/min,C=1.4带入上式。求的N=5.02kw,所以电机可以选用Y132S-4型电机。该型电动机的功率是5.5KW,转速是n1=1440r/min。

4.5 抛丸器带传动设计

(1)确定计算功率Pca

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由[2]表8-7查得工作情况系数KA=1.1， 则Pca=KAP=6.05 kW (2)选择V带带型

根据计算功率和转速n1由[2]图8-10选用A型带。 (3)确定带轮的基准直径dd并验证带速v。

①初选小带轮的基准直径dd1。由[2]表8-6和表8-8，取小带轮基准直径dd1=118 mm。 ②验算带速v。按[2]式8-13验算带的速度

?dd1n1??118?1440v???8.9 m/s

60?100060?1000带速在5~30m/s之间所以带速合适。

③计算大带轮的基准直径。

根据[2]式8-15a，计算大带轮的基准直径dd2 dd2=idd1=1.7×118=200.6。

根据[2]表8-8，圆整为dd2=200 mm。 (4)确定V带的中心距a和基准长度Ld ①根据[2]式8-20，初定中心距a0=600 mm ②根据式8-22计算带所需的基准长度

(dd2?dd1)22a0?(dd1?dd2)?Ld0= 24a0?2???200?118??=?2?600???118?200???=1702 mm

24?600??由[2]表8-2选带的基准长度Ld=1600 mm ③由[2]式8-23计算实际中心距a

L?Ld0a=a0+d=651 mm

2a在中心距变化之内。

(5)验算小带轮上的包角

57.357.3?1?180??dd2?dd1?=180??200?118?=172.7>90

651a(6)计算根数z

由dd1=118和转速n1=1440r/min,查[2]表8-4a得取P0=1.8 kW。 根据n1=1440r/min,i=1.7和A型带，查[2]表8-4b得ΔP0=0.26 查[2]表8-5得Kα=0.98;查[2]8-2得KL=0.99 则Pr??P0??P0??K?KL=(1.8+0.26)0.98×0.99=2.0

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Z=

Pca=6.05/2=3.025 Pr所以取Z=4根。

4.6整机循环量计算

整机循环量是确定丸料循环系统中，每个输送设备的运输量

GM?0.06j?nigi (4.6)

n?1aGM——是整机循环量（T/H）；

j——清理类型系数，用于清理铁锈或氧化皮时，j=1.1,用于清理带砂铸件时， j=1.35；

gi——用于清理第i种规格抛丸器的抛丸量（kg/min）,用于喷丸（砂）清理时为喷枪的最大喷丸量；

ni——用于清理时为第i种规格抛丸器的数量，用于喷丸清理时为喷枪的数量； a——抛丸器规格数量。

将上式整理得GM?0.06?1.1?(1?130)?8.58(T/H)；

因为在实际应用中，系统运行的不均匀，必需将整机循环量加以修正。 可以用下式进行修正

QP=QM/K (4.7)

式中K——供料不均匀系数，取k=1.3 即：Qp=8.58/1.3=6.6(T)。

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5履带传动系统设计

5.1履带的选型

履带传动系统的核心是履带，而履带的类型有金属履带和橡胶履带两种。金属履带一般采用45钢，我采用橡胶履带。因为橡胶履带是采用的是金属纤维和橡胶复合而成，它由金属传动承载件、强力层牵引见、牵引件保护层和橡胶弹性体四大部分构成。橡胶履带的特点是质量小，牵引性好。在履带型抛丸机中，橡胶履带可以吸收零件翻滚的震动，减少噪音，给工人以更加健康的工作环境。因此我采用的是青岛中世特橡塑科技有限公司的橡胶履带。查的Q326抛丸清理机专用履带的型号Q326。其技术参数如下表

型号 Q326 载量是200kg。

周长 3300 宽 厚 孔径 6 KG负荷 200 导向棱 无/有 1100 17 从表中可以看出来，这款履带的的负荷是200kg。所以我设计的抛丸机的最大装

5.2 履带的固定安装形式

履带的固定和安装形式如图5.1

图5.1 履带固定和安装形式示意图

端盘

履带

图中的端盘和履带要为被处理的零件撑起抛丸器的工作空间，同时通过滚筒的转动带动履带转动，继而端盘转动，零件翻动，从动滚筒从动。完成抛丸过程的零件翻滚。零件的翻滚应较为缓慢，防止过快翻动将零件碰伤并且保证零件的跑完效果。基于这个思想。将端盘的转速取3rpm-4rpm,将端盘的线速度应控制在0.1m/s-0.3m/s。

所以可取ω=3.5，V=0.2m/s。可以估算出端盘的直径

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60?v=0.65(m) ?n则端盘直径为650mm。 D?5.3履带运动计算

履带的转速很慢，从电机到履带需要多级减速，初步考虑如图方案

图5.2 履带传动示意图

端盘

（1）电机功率的估算

履带最大承载200kg零件，即m1=200kg;

在零件翻滚过程中，随着履带的提升，零件也不断带高，零件与履带表面切线的法线与水平之间的坡角也不断升高，设到当零件接触的履带切线与水平面之间的角度达到α时，零件由于摩擦力与支持力的不能承担零件的重力，而零件向下塌落，释放重力势能。则此时 mgsinα=umgcosα；

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其中u为零件与橡胶履带之间的摩擦系数，由于橡胶履带上面有人字形花纹，所以取得橡胶履带与钢铁之间的摩擦系数为0.4，即u=0.4。

求的α=21.8o。所以零件在该角度是达到最快，此时摩擦力为F1=Mgsinα=742N；

则P?Fv (5.1)

1000?其中η为链传动和履带传动的效率η=0.96×0.9=0.864 带入估算公式算得P=0.172KW

P0=k×P

其中K为功率备用系数，取K=2，算得电机功率需要 P0=0.34(kw) (2)传动比分配

常用电机的转速是1非常快。可见，从电机到主动滚筒之间传动比非常大。选择1500r/min电机。 计算其传动比 i=nm/nw=1500/3.5=423

而链传动的传动比又不能太大。为了合理分配传动比，应将较大的传动比分配在减速机构上。

总传动比

i总=i1i2i3 (5.2) i1——电机到达减速机构的传动比； i2——从减速机构到主动滚筒之间的传动比； i3——从滚筒通过履带到端盘之间的传动比； 初取i3=4.3,i2=2；

n端盘=3.5r/min则主动滚筒的转速为n滚筒=15r/min,减速机构的输出轴转速为n减

=30r/min ；

则i1=50。

则减速机构的传动比为 50。因此需要设计采用减速器，或减速电机。 (3)电机的选用

根据功率要求和传动比，选用单机摆线针轮减速机：BWY12-47-0.37。 这个减速机的额定功率是0.37kw；传动比是47，输入转速1500r/min。 (4)转速的修正

电机转速n0=1500r/min；

减速机的输出轴转速为n1=31.9r/min； 滚筒转速为n2=15.9r/min； 端盘的转速n3=3.7r/min；

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(5)各轴功率

减速机构功率P1=P0×η1=0.37×0.9=0.333(kw)； 滚筒轴的功率P2=P1×η2=1.98×0.96=0.32(kw)； 端盘功率 P3=P2×η3=1.96×0.97=0.3(kw);

5.4履带传动系统传动件设计与计算

5.4.1链传动的部件方案

履带传动系统的动力采用如图5.2的方式，采用链传动 5.4.2链条选用与计算

(1) 在优选连乱齿数系类中选取齿数，选取小链轮的齿数为Z1=19；

大链轮齿数为Z2=38；

(2) 计算当量的单排连的计算功率Pca

Pca?KAKZP (5.3) KPKA——工况系数，见[2]表9-6，取KA=1.0；

KZ——主动链轮齿数系数，见[2]图9-13，取KZ=1.35； KP——多排链系数，单排链取得1； 所以计算功率为

Pca=KAKZP=1.0×1.35×0.33kW=0.45kW； (3)选择链条型号和节距

根据计算功率Pca=0.45kw,和转速n1=25.4r/min；在[2]表9-11选择12A-1。查[2]表9-1,该型号的链条主要参数如表5.2

链号 12A 表5.2 12A-1型滚子链规格和主要参数 节距p 滚子直径d1 内链节内宽b1 销轴直径d2 19.05 11.91 12.57 5.96 内链板高度h2 18.08 链条节距为19.05mm。 (4)确定链条节数和中心距

初选中心距ao=(30~50)p；

选取中心距为a=30×19.05=571.5(mm); 相应的链长节数为

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