抛丸清理机结构设计-毕业设计(论文).doc

济南大学泉城学院毕业设计（论文） - I - 摘 要 本文通过对抛丸清理机结构的设计，明白了抛丸清理技术的工艺优点及抛丸清 理机的类型和特点，分析了抛丸清理机的国内外技术和发展趋势，重点分析了抛丸 清理机的技术现状和抛丸清理机的技术改进，重点论述了国内外常用的抛丸清理机 机械装置，以及抛丸清理机的用途、工作原理、结构类型和对该机构的改进与设计。 随着炼钢事业和造船事业的不断发展，所要求钢材的材料性质和尺寸规格都发 生了很大的变化，对其预处理后的质量要求也越来越高，这样对钢材预处理质量起 决定作用的预处理生产线的技术性能要求也发生了变化。现国内生产的钢材预处理 线能清理最宽 6 米的钢板，常见的型钢如角钢、槽钢、工字钢、H 型钢等都可以采 用钢材预处理线来处理，钢板预处理生产线采用了辊道式连续通过型抛丸清理机来 加工。抛喷丸清理技术的发展历程如同其他行业技术的发展一样，经历了从仿制到 自行开发至快速发展的一个漫长的过程。现阶段，抛喷丸清理技术主要向着节能、 环保、高效、安全、经济的方向发展，相继出现了形式多样的清理机（如通过式抛 丸清理机、转台式清理机、吊钩式清理机、履带式清理机、滚筒式清理机、链式清 理机、喷丸式抛丸清理机等） ，在技术发展趋势上主要是结合新技术（如先进的虚拟 制造技术、机器人技术） 、使用新材料（如使用新材料解决耐磨问题）并与计算机技 术（如软件开发）结合，从而实现抛丸机的智能化、电子化及红外远距离控制，实 现全自动化清理。 关键词：抛丸清理机；钢板预处理线；辊道式抛丸清理机；抛丸机 济南大学泉城学院毕业设计（论文） - II - ABSTRACT This article through to the shot blast cleaning machine structure design，understand the shot blast cleaning process advantages and shot blast cleaning machine type and characteristics,analyzes the shot blast cleaning machine technology at home and abroad and its development trend，analyses the shot blast cleaning machine technology situation and shot blast cleaning machine technology improvement，discusses the commonly used at home and abroad the shot blast cleaning machine mechanical device, and the use of shot blast cleaning machine, working principle, structure types of the mechanism and the improvement and design。 As steelmaking career and shipbuilding business development, steel materials required the nature and size have undergone significant changes, the pretreatment of quality requirements after more and more is also higher, this steel pretreatment quality to the decisive role in the production line of pretreatment technology performance requirements also change。Now the domestic steel pretreatment line can clean up the most wide six meters of the steel plate，common payments such as Angle steel, channel steel, range, h-beam, etc all can use steel pretreatment line to deal with，steel pretreatment line adopt the roller type continuous type through shotblast cleaning machine processing。Cast body.they technology development history as other industry technology development, has experienced from the generic to develop our own to fast development of a long process. At present, the main cast body.they technology to energy saving, environmental protection, high efficiency, safety, economic development direction, have appeared the various forms of cleaning machine (such as through the type shotblast cleaning machine, turn desktop cleaning machine, hook type cleaning machine, caterpillar cleaning machine, cylinder cleaning machine, chain cleaning machine, shot peening type shotblast cleaning machine etc), in the technical development trend is mainly to combine new technology (such as advanced virtual manufacturing technology, robot technology), use new materials (such as the use of new materials to solve problems wear-resisting) and and computer technology (such as software development) combined with, so as to realize the abrators intelligent, electronic and infrared remote control, realize the automatic cleaning. Key words：Shot blast cleaning machine；Steel pretreatment line；Roller type shot blast cleaning machine；shot blasting machine abrator 济南大学泉城学院毕业设计（论文） - III - 目 录 摘要. .I ABSTRAC.II 1 前言. .1 1.1 研究的背景及意义.1 1.2 研究现状.1 1.3 本课题的内容与任务.2 1.3.1 本文讨论的具体内容. .2 1.3.2 本课题的主要任务. . 2 2 抛丸清理机的工作原理.3 2.1 工作程序3 2.2 抛丸清理机的主要结构及特点.4 2.2.1 抛丸清理室及前后副室 . . .4 2.2.2 抛丸器总成 . 5 2.2.3 丸料循环净化系统 . . . . .5 2.2.4 辊道输送系统 . . . .7 2.2.5 除尘系统.8 3 QH6920ZY 型抛丸机主要部件的设计 . . . 9 3.1 弹丸的类型选用. .9 3.1.1 弹丸的选用.9 3.2 抛丸器的磨损分析.10 32.1 抛丸器的分析. .11 3.2.2 抛丸器的主要参数的确定. .11 3.2.3 丸速和丸径的核算 . . .14 3.3 斗式提升机的分析与计算.14 3.3.1 斗式提升机的优缺点.15 3.3.2 斗式提升机的分类. . .15 3.3.3 料斗的分类.15 济南大学泉城学院毕业设计（论文） - IV - 3.3.4 提升机的设计与计算. . .16 4 螺旋输送机的分析与计算. .20 4.1 螺旋输送机的特点及工作原理 . . .20 4.2 螺旋输送机的设计与计算. . .20 5 抛丸清理机的其他部件的选取. .24 结论.25 参考文献.26 致谢.27 附录 . . . . 济南大学泉城学院毕业设计（论文） - 1 - 1 前言 1.1 研究的背景及意义 随着炼钢事业和造船事业的不断发展，所要求钢材的材料性质和尺寸规格都发 生了很大的变化，对其预处理后的质量要求也越来越高，这样对钢材预处理质量起 决定作用的预处理生产线的技术性能要求也发生了变化。为解决钢材锈蚀问题, 世 界工业发达国家早在 20 世纪 80 年代就普通应用钢板预处理工艺。钢板预处理生产 线采用了辊道式连续通过型抛丸清理机来加工。所谓钢板预处理, 是指钢板在厚材 料状态下进行表面除锈并涂上一层底漆的处理工艺。钢板经过表面预处理, 能优化 其轧制工艺状态, 提高数控切割效率, 保证切口质量, 延长割具寿命。 钢板经过表面预处理, 表面具有一定的粗糙度, 提高了漆膜与材料表面附着力, 相应提高了产品的抗腐能力和表面质量。同时也提高了材料的抗疲劳性能, 改善了 内在质量。钢板预处理质量的优劣能对生产工艺和产品质量产生重要影响, 成为现 代工业必不可少的工艺过程。钢板预处理生产线主要采用辊道连续抛丸机设备。 1.2 研究现状 抛喷丸清理技术的发展历程如同其他行业技术的发展一样，经历了从仿制到自 行开发至快速发展的一个漫长的过程。 早在五十年代末六十年代初，中国铸机包括抛喷丸设备只能生产仿苏产品，如： 3.4m3.4m（Q365 型）台车式抛丸清理机，3.4m3.4m（Q265 型）台车式喷丸清理 机，323 型（QB3210 型）履带式半自动抛丸清理机，334M 型（2511 型）转台式喷丸 机等产品。那时对于抛喷丸清理技术与设备的认知是十分粗浅的、朦胧的，不具备 自行开发研制的能力，主要依赖外来图纸，至多能够进行测绘设计。 进入七十年代，国内抛喷丸技术领域逐渐形成自行技术开发和研发的能力，如 1964 年青岛铸机自行开发了中国第一台抛丸清理设备Q3110 滚筒式抛丸清理机， 至今仍是许多中小型铸造厂的主要清理设备的雏形，它的研发使抛丸清理技术的使 用领域和范围发生了突破。 1870 年第一个抛丸器专利的出现, 标志着抛丸器的正式诞生. 直到 1935 年, 采用铁丸作为冲击材料的机械进丸抛丸器出现后, 抛丸器才成为铸件清理的主要设 备。 抛丸器的发展从最初的重力进丸打击式抛丸器发展为机械进丸滑移式抛丸器和 鼓风进丸式抛丸器。 济南大学泉城学院毕业设计（论文） - 2 - 八十年代之前，抛喷丸技术多是用于中、小铸锻件清理。八十年代后，随着我 国改革开放和由计划经济向市场经济的转轨，市场各个行业对抛丸清理工艺应用和 适用清理设备的需求更加广泛与迫切。清理技术日臻成熟，各种形式的抛丸机不断 涌现，应用领域大幅扩展。 现阶段，抛喷丸清理技术主要向着节能、环保、高效、安全、经济、自动化的 方向发展，相继出现了形式多样的清理机（如通过式抛丸清理机、转台式清理机、 吊钩式清理机、履带式清理机、滚筒式清理机、链式清理机、喷丸式抛丸清理机等） ， 在技术发展趋势上主要是结合新技术（如先进的虚拟制造技术、机器人技术） 、使用 新材料（如使用新材料解决耐磨问题）并与计算机技术（如软件开发）结合，从而 实现抛丸机的智能化、电子化及红外远距离控制，实现全自动化清理。 1.3 本课题的内容与任务(黑体四号，1.5 倍行距，段前 0.5 行) 本课题的设计内容主要是 QH69 系列抛丸清理机的设计。69 系列的抛丸清理机 大都是大型的抛丸清理设备，本次设计内容是关于辊道式抛丸清理设备的辊道、清 理室、抛丸器、除尘器、分离器、螺旋输送机、斗式提升机等系统的设计。 1.3.1 本文讨论的具体内容：（黑体小四，1.5 倍行距，段前 0.5 行） （1）辊道的分类与设计 （2）抛丸器的设计与选择 （3）螺旋输送机的设计和选择 （4）斗式提升机的设计和选择 1.3.2 本课题的主要任务： （1）具有正确的设计思想、勇于创新探索、实事求是、艰苦奋斗的精神； （2）掌握一般零件的设计原理、方法和机械设计的一般规律，进而具有综合运 用所学知识的能力； （3）设计出可以清理工件型材：WHL=20005004000mm 的清理机； （4）具有运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料的能力； 济南大学泉城学院毕业设计（论文） - 3 - 2 抛丸清理机的工作原理及流程 本机工作时，当准备工作，即除尘系统、分离器、提升机、螺旋输送器、辊道系 统等依次开始运行后，开启抛丸器，设备预备工作。首先，在清理室外的进料辊道 上装载工件，送到抛丸清理室内进行抛丸清理，工件通过辊道前进，然后沿辊道进 入抛丸清理室，利用抛丸器高速抛出的弹丸将工件表面的氧化皮及铁锈等清理干净； 然后利用弹丸清扫装置（滚刷、收丸螺旋和高压吹管）将工件表面的积丸和浮尘吹 扫干净；在清理室入口前有检测装置，当工件的头部通过时进行检测，经过 PLC 的 计算并完成延时后，供丸闸阀自动打开，开始对工件进行抛丸清理。工件一边前行， 一边接受弹丸击打，以清除工件表面的氧化皮、焊渣、铁锈和污物等，直至离开清 理室，除锈后的工件直接进入喷漆室，通过装在上下喷漆小车上的喷枪，将车间保 养底漆喷涂在工件表面上；再进入烘干室烘干，使工件表面漆膜达到指定状态（本 文注重抛丸清理机的结构设计，喷漆系统需用户自备，不在设计内容之内） 。进入出 料辊道时，工件便一次性清理完毕。当工件的尾部通过时进行检测，经过 PLC 的计 算并完成延时后，供丸闸阀自动关闭。工件完全离开清理室后，在出料辊道上将工 件卸下。 重复此过程直至工作完毕，按顺序停机。 2.1工作程序 1.除尘系统开启 2.分离器开启 3.提升机开启 4.横向螺旋输送器开启 5.纵向螺旋输送器开启 6.辊道系统开启 7.抛丸器开启 8.在进料辊道上装载工件 9.工件前行，到达设定位置后开启弹丸闸门 10. 抛射弹丸，清理工作开始 11. 工件清理完毕，供丸闸门关闭 12. 在送出辊道上卸工件 13. 重复 9、10、11、12、13 各步 14. 若准备停止工作，转至第 15 步 15. 关停抛丸器关停吹扫系统关停纵向螺旋输送器关停横向螺旋输 济南大学泉城学院毕业设计（论文） - 4 - 送器关停提升机关停分离器关停除尘器关停辊道，整机工作 停止。 图 2.1 抛丸清理机模型 2.2 抛丸清理机的主要结构及特点 QH6920ZY 型辊道连续通过式抛丸清理机，主要由抛丸清理室、前后副室、抛 丸器总成、丸料循环净化系统、辊道输送系统、收丸螺旋、除尘系统、气控系统和 电气控制系统等部分组成。 2.2.1 抛丸清理室及前后副室 清理室体由钢板及型钢骨架焊接而成，并设有检修门。室体内衬 10mm 厚 ZCr5 特铁护板进行防护，并用防护螺帽压紧，便于拆装更换。护板之间采用搭接式进行 防护。 济南大学泉城学院毕业设计（论文） - 5 - 图 2.2.1 清理室 前后副室由钢板及型钢骨架焊接而成，进出料口各有多层耐磨橡胶密封帘实现密封 功能，悬挂式结构，便于拆换维修。 底部弹丸回收装置上铺设一层盖板，以防止异物掉入螺旋槽中，阻塞螺旋器的正常 运转。 2.2.2 抛丸器总成 抛丸清理室的上下面共安装了 6 台抛丸器总成，其中上下各安装 3 台抛丸器。 抛丸器总成由抛丸器、电机、皮带轮、三角带、底座板等组成。弹丸由导入筒进入 分丸轮，经定向套窗口被送到叶片上，在高速离心力的作用下，形成扇状弹丸束， 抛射到工件上，将工件表面的氧化皮、铁锈等进行剥离，从而达到清理工件的目的。 调整定向套窗口的角度，可以改变抛射带的位置。叶片、定向套、分丸轮等由熔模 生产线精密铸造而成。 图 2.2.2 抛丸器总成 2.2.3 丸料循环净化系统 由螺旋输送器、斗式提升机、丸砂分离器、气动供丸闸阀、溜丸管等组成： 济南大学泉城学院毕业设计（论文） - 6 - 图 2.2.31 丸料循环净化系统 本机底部螺旋输送器由纵向和横向各一套组成，负责将底部料斗所收集的弹丸 输送至斗式提升机，由摆线针轮减速机、螺旋轴、输送罩、带座轴承等组成。整个 螺旋轴采用焊后整体加工，从而保证了螺旋轴两端的同轴度。螺旋叶片采用 16Mn 材料，其内外圆均经特殊工艺进行加工后拉伸而成，节距、外圆尺寸均十分精确， 提高了螺旋的寿命，降低了运行噪音。 图 2.2.32 斗式提升机由摆线针轮减速机、上下皮带轮、输送胶带、 料斗（HT150） 、罩壳和涨紧装置等组成。斗式提升机的进料 口与螺旋输送器相连，其出料口与分离器相连。提升机罩壳 上设有检修门。本机采用平皮带转动，工作时，固定在输送 胶带上的料斗将提升机底部的丸料挖起，在减速机的驱动下， 将丸料送至提升机顶部，靠离心重力方式落料，将丸料输入 丸砂分离器。为了保证输送胶带不打滑、不夹丸，皮带轮被 制作成鼠笼型，中间略突起，既提高了输送胶带与皮带轮间 的摩擦力，避免了老式光皮带轮的打滑现象，又降低了输送 皮带的预紧力，延长了使用寿命。并且，能够防止弹丸卡在 济南大学泉城学院毕业设计（论文） - 7 - 下部皮带轮与皮带之间，使弹丸可以轻松地从轮辐与皮带之间流出。提升机设有一 套涨紧装置。当皮带松驰时，通过调节提升机上部两侧的调整螺栓，可以涨紧皮带 以及调整皮带跑偏现象；调整范围为 200mm。 提升机的一侧装有弹丸自动补充料斗，其上口与地面齐平以便于加丸。人工将 弹丸加入补充料斗后，当上部储丸斗料位计检测到丸料量不足时，补充料斗的闸门 自动打开，向丸料循环系统中补充丸料，加满时则自动关闭。 图 2.2.33 提升机 丸砂分离器由滚筒筛和风选系统两大部分组成。滚筒筛由内螺旋叶片、外螺旋叶 片、筛体、支撑轴及驱动装置、检修门和壳体组成；风选系统由重力式阻砂板、导 流板、一级撇滤板、二级撇滤板、吸风口、壳体、筛网、贮丸斗和风量调节阀组成。 丸渣混合物由斗式提升机提至分离器滚筒筛中，滚筒筛内外均布有螺旋叶片， 内螺旋叶片将大块杂物经排渣口排出，过筛后的丸粒、砂粒及粉尘混合物经滚筒筛 的外螺旋叶片即螺旋布料器的推送，使其沿分选区均匀布料，并形成流幕，通过调 整重锤的位置，可以保证使整个分选区长度上形成满幕帘。丸渣混合物在下降过程 中，受到水平气流对颗粒的推力，从而形成偏斜的曲线运动轨迹， 因颗粒的比重和 粒径的差异，其偏斜程度而不相同，从而使丸渣得以分离，粉尘被吸入除尘器进行 净化处理，碎丸、砂子、氧化皮等进入废料管排出，合格弹丸进入储丸斗以供循环 使用。 图 2.2.34 丸渣分离器 2.2.4 辊道输送系统 输送辊道由进料辊道、室体辊道和出料辊道组成。进料和出料辊道的辊轴均采 济南大学泉城学院毕业设计（论文） - 8 - 用优质碳素钢无缝钢管与调质轴头焊接而成，外形及安装尺寸焊后整体加工，从而 保证了同轴度。前后副室及抛丸室内的辊道采用厚壁无缝钢管与轴头焊接加工而成， 经过调质处理，抛丸室及前后副室靠近主室的辊道均装有可方便更换的高铬铸铁耐 磨护套，既保证了辊轴的刚度和强度，又保证了辊轴的使用寿命。 所有辊道统一由一套通过变频调速的驱动装置进行驱动，以保证工件通过的速 度实现无级调速，达到工件一次性通过清理。清理室及前后副室的带座轴承的密封 采用耐磨轴瓦、迷宫盘、聚氨酯密封圈、轴承垫板及外置密封罩等多级密封，以实 现防砂、防尘、防磕碰，提高轴承的使用寿命。 图 2.2.4 辊道 2.2.5 除尘系统 包括除尘器本体、风机、旋风除尘器、管路等。本设备采用二级除尘，粉尘首 先经旋风除尘器进行第一次粗除尘，将较大颗粒予以沉降，再经滤筒式除尘器进行 精过滤。 济南大学泉城学院毕业设计（论文） - 9 - 图 2.25 除尘系统 3QH6920ZY 型抛丸机主要部件的设计 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两大类。 非金属弹丸包括石英砂、氧化铝、玻璃珠等。由于它有坚硬的棱角，喷射在工 件表面上有较强的刮削作用，因而喷砂处理过的表面比较光亮，纹理也较细致，多 用于表面要求较高的钢铁工件除锈和有色金属工件的清理。石英砂容易破碎，消耗 量比金属弹丸大，使用时工作地点矽尘浓度很高，约为 200300mg/m3。 金属弹丸按其材料可分为冷激铸铁、可锻铸铁、铸钢和钢丝锻等。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制成，具有锐利 的棱角。圆柱形弹丸是由钢丝切割制成，同样具有锐利的棱角。这两种弹丸对工件 表面都有较强的刮削作用，但经过一段时间的反复使用后，它的棱角将逐渐被磨圆。 实际生产中应用较多的是球形弹丸。 3.1.1 弹丸的选用 弹丸选用的合理与否和清理效果有直接关系。一般情况下，弹丸选择的根据是 被清理件的材质、厚度、以及对工件表面的要求等。对钢板喷、抛丸清理丸径，可 按表 3.1.21 选用。 济南大学泉城学院毕业设计（论文） - 10 - 3.1.11 钢板喷、抛丸清理弹丸选用表 3.1.12 各种弹丸材质的使用效果对比表 此外在选用时，还应考虑下列因素： （1）弹丸的粒度 弹丸的粒度表示弹丸的直径，粒度大直径也大。所使用弹丸 直径越大，对 被清理表面的 打击力就越大， 每个弹丸的清理作用也越强。但工件表面弹痕深，所形成的工件表面粗糙度大，单 位时间内对工件的打击次数也比较少。总的清理效果不仅要看每次打击力量的大小， 而且还要看总的打击次数。理想的弹丸应是大，中，小粒度弹丸的组合。大粒度的 弹丸用来击碎坚硬的皮层，小粒度的弹丸用以清扫工件的表面。这样，单位重量的 弹丸才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。 （2）弹丸的硬度 弹丸的硬度高，刮削作用强，清理效果好。但硬度过高的弹 丸，一般容易碎裂成小碎块，这将减少弹丸的打击力；另外，由于破碎快，不仅不 能充分利用弹丸反弹后的第二次打击力量，而且还加快清理设备的磨损。弹丸硬度 过低，弹丸容易变形，反弹性能也不好，虽然使用寿命较长，但清理效果不好。 （3）弹丸的材质 弹丸的材质选择要根据弹丸的硬度及本身的使用寿命，该种 钢板厚度（mm）22.53446712 丸径（mm）0.50.81.01.5 丸的材质普通白口铁丸可锻铸铁丸铸钢丸铁丝段 硬度 HRC6068354035453545 抛丸寿命 12 30603060 叶片磨损速度1015 11 1.52 清理效率 62.2512 价格 1 584545 济南大学泉城学院毕业设计（论文） - 11 - 弹丸对清理设备零件的磨损速度，清理效率和弹丸的价格等因素进行综合考虑。 经过综合比较，我们选用铸钢丸。丸径选用 1.01.5mm 为宜，以达到最佳的清 理效果和最合理的经济效率。 3.2 抛丸器的磨损分析 抛丸器的零件处于强烈的磨料磨损状态，且承受弹丸的反复冲击。影响抛丸器 零件使用寿命的因素有零件的材质，弹丸的材质，抛丸量，丸速和丸径。零件的材 质特别是叶片的材质，不仅要耐磨还要求韧性好。叶片、分丸轮、定向套和护板多 用耐磨性和韧性都好的铬合金铸铁，叶轮多用 40Cr 制造。常用叶片材料含有铬 2530的高铬铸铁和碳化钨合金，它们的使用寿命分别是 5001000h 和 1000h 左右。抛丸器零件的使用寿命与丸速的四次方成反比。除非清理工艺的需要，否则 不宜采用过高的丸速。叶片的使用寿命与丸径的立方成反比。一般丸径选用 0.52mm，过大的丸径将使叶片断裂机会大为增加。 3.2.1 抛丸器的分析 抛丸量、抛丸率和抛丸速度。抛丸机每分钟抛出弹丸的质量即为抛丸量。 当抛丸器叶轮转速降低时，其抛丸量将变大。当抛丸量不变时，工表面所接受 到的弹丸的数量与工件到抛丸器距离的平方成反比。抛丸器抛出的丸速一般在 60 80m/s，大型工件和铸件及多砂清理采用较大的丸速，一般为 7580m/s。 抛丸器工作时，弹丸沿叶轮旋转平面呈扇形抛出。其角度即为扇形角，扇形角 一般在 55-70 度之间。当定向套窗口因磨损而变大时，扇形角也变大。一般扇形角 要比定向套开口角达 10 度左右 设计抛丸器主要是选择并确定合理的技术参数，如叶轮直径，转速，叶片宽度 以及电机功率等，以获得清砂工艺所要求的弹丸抛射速度和抛丸量。 3.2.2 抛丸器的主要参数的确定 （1）弹丸抛射速度的选定 弹丸抛射速度不宜过高，否则会加深铸件表面的弹痕，使薄壁铸件变形，降低 铸件表面光洁度和尺寸精度；另一方面，由于动能与速度的平方成正比，过高的抛 射速度会大大增加抛丸器的功率消耗。同一功率，若提高抛射速度，则允许的抛丸 量便显著降低，这是因为功率只与抛丸量的一次方成正比的缘故。根据清理工件的 特点和要求我们选择抛丸速度为 73m/s。 （2）抛丸器数量的计算 抛丸器的数量可按下式计算 济南大学泉城学院毕业设计（论文） - 12 - （3.1） 21 nnN 式中 N-抛丸器的总数量 n1 -室体上抛丸器的排数，当室体长度确定后，n1就可以确定； n2-每一排上抛丸器的数量。 每一排上抛丸器的数量，可用作图法确定。即根据工件的外形，每个抛丸器的 旋向和最有效的打击角度，按照抛丸器的扇形角 ，抛出角 和丸流对工件的入射 角，画出每个抛丸器的扇形丸流区位置图。 （3）室体尺寸的计算 工件的最大外形尺寸：W（宽）h（高） （长）=20005004000mml 清理室长度的计算： L=h+H+2 （3.2）l 式中 L室体的长度（mm） ； h辊道距离地面的高度（mm） ； H工件的最大高度（mm） ； 取 300600mm；l 根据图纸可知 h=600mm， 取 470mm；l 由计算可得 L=2000mm。 清理室宽度的计算： W=w+2b1 （3.3） 式中 W室体的宽度（mm） ； w工件的最大宽度（mm） ； b1工件外缘到室壁的距离（mm） ，一般取 b1=300700mm； 根据工件的最大宽度和图纸可知 b1取 450mm； 由计算可得 W=2900mm。 清理室高度的计算： H=h+h1+h2 （3.4） 济南大学泉城学院毕业设计（论文） - 13 - 式中 H室体的高度（mm） ； h工件的最大高度（mm） ； h1工件到室体顶部的距离（mm） ； h2辊道距离地面的距离包括地基的三分之一，一般取 h2=12002500（mm） ； 根据工件的最大高度和地基的选择可知 h2取 1650mm； 由此计算出 H=2740mm。 经过分析计算得出清理的长度为 2000mm、宽度为 2900mm、高度为 2740mm。 确定清理室的尺寸后，在用作图法确定抛丸器的排数和数量，其方法是先根据 抛出角画出同心圆 A ，再引两根 A 圆的切线，使其夹角为扇形角。这两根切线就 是此抛丸器扇形抛射区的两根边线。并使相邻的抛丸器扇形区交界处有一定的重合 度，从而定出抛丸器的位置尺寸。另外，上下抛丸器在水平方向应互相错开 250mm 左右的距离，或根据抛丸器的轴向扩散角画出水平方向抛丸流散射范围，以使相邻 抛丸器各自的垂直平面内不互相干扰。 式中 n1=2，n2=3， 则 N=n1n2=6 即： 所需抛丸器数量为 6 台。 （4）抛丸器抛丸量的计算 按所需清理工件表面积计算的总丸量按下式计算： GF= （3.5） Fgf 式中 GF按工件表面积计算的每小时清理工件的总丸量（kg/h） ； F按面积计算的最大生产率（m2/h） ； gf清理每平方米工件表面积所需弹丸量（kg/m2） ； 考虑工件装卸和运输时间的工作时间利用系数。 =0.50.85，单件小批量生产取小值，大批量生产取大值。 F=2（ w+ h+wh）V；ll 济南大学泉城学院毕业设计（论文） - 14 - V 取值范围：0.5m/min2.0m/min； F=2 (2 1.4+2 0.5+1.4 0.5) 0.5=9m2/min； gf 的取值范围 100kg/m2160kg/m2； 经综合考虑： 取 0.5；V=0.5m/min；gf=150kg/m2； 由公式 3.5 可计算出 GF=1350kg/min； 每个抛丸器应有的平均抛丸量：Ga=GF/6=225kg/min； 由此计算得出，抛丸器选用抛丸量在 200kg/min250kg/min 之间的抛丸器。抛 丸器的型号选用 Q360 型，抛丸量为 220kg/min，叶轮转速为 3000r/min，投射速度 为 73m/s，传动方式为皮带传动，电机的功率为 15kw。 本文所选用的 Q360 型抛丸器的主要优点： （1）叶片装拆迅速简便。本抛丸器的叶片是从叶轮中心向外插入的，在叶轮旋 转的过程中靠离心力的作用固定锁紧叶片，改变了其它抛丸器采用定位销或弹簧夹 的固定方式，而是采用了先进的步联锁结构，所以不需要任何装夹工具。拆卸叶片 时，只需向内轻击叶片外端便可容易地将叶片从叶轮中心卸下，并且能同时检查分 丸轮及定向套的磨损情况。 （2）叶片寿命更长。由于叶片正反两个面形状相同，当叶片的一个面产生磨损 时，只需将叶片的使用面反过来安装，便得到一片等于两片的效果。 （3）采用双圆盘叶轮，稳定性好，抛射区集中，抛丸均匀。 （4）高效:特殊的分丸轮结构，抛丸比能可达到 18.5kg/minkw。 3.2.3 丸速和丸径的核算 丸速的核算 ： 弹丸的末速度不应小于 50m/s,否则就不能把工件表面的氧化皮除去。因此要按 下面的近似公式对弹丸的末速进行核算， （3.6） 0 0.1022d s v V e 式中 V弹丸的末速度（m/s） ； V0弹丸的初速度（m/s） ； e自然对数的底，e=2.71828； 济南大学泉城学院毕业设计（论文） - 15 - s弹丸的飞行距离（m） ； d弹丸的直径（mm） ； 弹丸的抛射距离： （3.6） 1 22 BD sb 式中 B室体的宽度（m） ； b1抛丸器中心与室体壁的距离（m） ； 室壁的厚度（m） ； D工件的最大宽度（m） ； 在抛丸器的计算中得知 B=W=2900mm，b1=150mm，=10mm，D=w=2000； 数据代入公式 3.6 得到 Sm=2.61m； 取 s=Sm 代入公式 3.5 得： V=72m/s。 此速度已大于清理所需要的最低丸速 50m/s，因此不需要再进行能有效清理的 最小丸径核算。 3.3 斗式提升机的分析与计算 斗式提升机用于垂直或在大倾角输送粉状、颗粒状及小块状物料的连续输送设 备。它主要是由牵引构件、传动滚筒、张紧装置、承载构件（料斗） 、加料及卸料装 置、机架和驱动装置等组成。 整个装置封闭在金属外壳内，罩壳由头部、中间段和下部基座组成。为便于观 察，罩壳上还设有观察孔。一般传动滚筒和驱动装置放在提升机的上端，为防止牵 引构件横向移动，罩壳内壁还有导向装置。 斗式提升机输送能力一般在 300t/h以下，提升高度在 40 米以下，应用比较广 泛。 3.3.1 斗式提升机的优缺点 斗式提升机的最大优点是：横断面上的外形尺寸小、占地面积少、提升高度大、 有较好的密封。在输送系统中与其他的运输设备相比，它可以使其系统的布置大为 紧凑，能大量地缩短输送距离和减少所占用的面积。 济南大学泉城学院毕业设计（论文） - 16 - 缺点是对过载敏感性强、要求供料均匀、料斗和牵引构件容易损坏，以及清理 工作比较频繁等。 3.3.23.3.2 斗式提升机的分类 提升机的分类方法很多，一般有： （1） 按安装方式不同，分垂直式、倾斜式。 （2） 按牵引件构件不同，分带式、 环链式、板链式。 （3） 按卸料方式形式不同，分离心式、离心重力式、重力式。 （4） 按装料形式不同，分掏取式、流入式。 （5） 按料斗形式不同，分浅圆斗、深圆斗式、三角斗式。 （6） 按料斗分布不同、分等节距斗子式、连续斗子式。 3.3.33.3.3 料斗的分类 料斗形式分为浅圆斗、深圆斗、三角斗三种（如下图） ，根据物料性质和装卸 方式不同，选用不同的料斗。它们多采用钢板焊制或钢板冲压。其钢板厚度，按料 斗的大小和输送物料的性质不同，通常取 2-5 毫米。对尺寸较大的料斗或输送有磨 琢性、腐蚀性及比重大的物料，应选较厚的钢板；反之，可采用较薄的钢板。 （1）深斗 斗口与后壁夹角大，可装较多的物料，但卸料时难以卸尽。适用于运送干燥、易 于倾倒的物料（干砂、砾石、煤、粮食、化肥等） 。 （2）浅斗 斗口与后壁夹角小，可装的物料少，但卸料容易。适用于运送潮湿、粘性等流动 性差的物料（水泥、湿砂、石膏粉等） 。 （3）导槽斗 其底部具有由导向侧边形成的导料槽。卸料时，前一料斗的导料槽正好导引后 一料斗卸出的物料从卸料口卸出。该料斗适用于工作速度不高、运送沉重、易碎的 物（大块煤、矿石、焦炭等） 。导料槽斗一般采用钢板冲压后在胎具上拚状焊接而成。 导料槽斗是一个接一个密集布置在牵引构件上，而深斗和浅斗是沿牵引构件长度方 向间隔一定距离布置的。 济南大学泉城学院毕业设计（论文） - 17 - a 深斗；b 浅斗；c 导槽斗 图 3.1 装载斗的形式 为了使料斗卸料干净，减少死角，在斗壁相互衔接处应有圆角，两侧壁也做成 一定的斜度。同时斗口处易磨损，故在其连缘上焊一条加强钢板。 3.3.43.3.4 提升机的设计与计算 斗式提升机是抛丸机的辅助部分，故仅进行生产率和功率的计算，按要求选择 合适的设备即可。 （1）整机循环量的计算 整机循环量用以确定丸料循环系统中，每个输送设备的运输量。可按下式计算： （3.7） 1 0.06 a mii i Gjn g 式中： 整机循环量（t/h） ； m G 清理类型系数，用于清理铁锈或氧化皮时，用于清j1.1j 理带砂铸件时，；1.35j i g 抛丸清理时,第 i 个规格的抛丸器的抛丸量(kg/min)，gi=220 kg/min 济南大学泉城学院毕业设计（论文） - 18 - i n 抛丸清理时,不同规格的抛丸器的数量， =6； i n a不同规格抛丸器的数量系数， ，相同取，a=1； 数据代入公式 3.7 得到=0.06 1.1 1 6 220=87.12t/h。 m G 考虑到供料系统的不均性，查资料得到供料不均系数大于 1，所以实际的循环 量一定小于。G实际 m G 因此，提升机的型号选用 KTS90 系列的提升机，提升量为 90t/h，皮带的运行 速度 V=1.22m/s，减速机的功率为 5.5kw。 （2）提升机生产率的计算 斗式提升机的生产率取决于两个因素，提升带单位长度上的物料重量（线载荷） 和提升带的运动速度。当提升带线载荷为 q料千克每米及提升机运动速度为 V 米每 秒时，则斗式提升机每小时的生产率 Q 为： VqVqQ 料料 6 . 3 1000 3600 由于提升带的线载荷取决于每米长度上的料斗数目及每只料斗内所盛物料的重 量，即： s i q料 式中： 料斗的容积（L） ；i 料斗的间距（m） ；s 料斗内所盛物料的容重（t/m3） ，一般取=1.5t/m3； 料斗内装满系数，一般取=0.80.85 之间； 代入上式后得到斗式提升机生产效率公式： （3.8）3.6 i Qv s 由于斗式提升机进料的不均匀性，计算要求的生产率应该比实际平均生产率更 大些，否则在进料密集时容易发生过载与堵塞，所以： =QKQ实际 式中：K 为进料不均匀系数，取 K=1.2 到 1.6，生产率大者取小值，生产率小者 济南大学泉城学院毕业设计（论文） - 19 - 取大值，K 取值为 1.4。 计算得到提升机的实际生产率=72.6t/h。Q实际 （3）料斗的计算 在输送量已给定的情况时，根据如下公式可求出料斗在每米长度上所需要的容 积： （3.9） 3.6 iQ sv 而料斗间距 a 通常是给定的，主要考虑物料在装料时不因料斗过密而影响对料 斗的装料和在卸料时不会使物料在途中碰到前面的料斗而落不到卸料口内。其值与 料斗的高度有关： 对深、浅圆斗，取；(2 3.5)/sh S 为料斗间距（毫米） ； h 为料斗的高度（毫米） ； 所以，在确定料斗间距 a 后，可由所需的料斗容积 i 查得料斗的宽度及外形尺 寸。 由公式 3.9 确定=8.7，查资料和表格确定 s=300。 i s 则8.7 0.3=2.61L。i 因为 KTS90 的料斗运送速度 1.25m/s 与初选速度相近，故选用 KTS90 斗式提升 机。 （4）电机功率的计算 由于计算圆周力很繁琐，尤其是料斗掏取物料时的阻力更是较为复杂，只能通 过经验系数或实验确实。所以，为了简化计算，斗式提升机的驱动轴上所需之功率， 一般都近似地按下式求出： （3.10） 10 012 1.15 (1.15) 367367367 K q HvQHQH Nk k v 式中 ：N0为驱动轴上所需功率（千瓦） ； Q 为提升机输送量（吨/时） ； H 为提升高度（米） ； v 为提升速度（米/秒） ； q0为每米长度上牵引构件和料斗的重量（公斤/米） ；取； 02 qk Q K1、K2系数。可按下表选取 济南大学泉城学院毕业设计（论文） - 20 - 表 3.3.4 K1 K2系数的选取 故垂直斗式提升机驱动轴上所需的电动机功率为： （3.11） 0 =k N N 电 式中： K 为电动机功率贮备系数。与输送高度有关，当 H10 米时，K 取 1.45； H=10 到 20 米时，K 取 1.25； H 大于 20 米时，K 取 1.15； 为传动效率。一般取 0.85。 查表 3.3.4 并计算得到电机的功率=7.3kw。N电 有以上数据确定选用 KTS90 斗式提升机。 济南大学泉城学院毕业设计（论文） - 21 - 4 螺旋输送机的分析与计算 4.1 螺旋输送机的特点组成及工作原理 螺旋输送机是一种常用的、不具有挠性牵引构件的连续输送机械，一般由输送 机本体、进出料口及驱动装置三大部分组成；螺旋输送机的螺旋叶片有实体螺旋面、 带式螺旋面和叶片螺旋面三种形式，其中，叶片式螺旋面应用相对较少，主要用于 输送粘度较大和可压缩性物料，这种螺悬面型，在完成输送作业过程中，同时具有 并完成对物料的搅拌、混合等功能。 工作时，螺旋输送机利用工作构件即螺旋的旋转运动，实现物料运送，物料因 自重贴紧料槽，螺旋轴旋转时，摩擦力阻止同步旋转，物料得以前进或提升。输送 物料的过程有点类似于螺旋付出运动。当螺母不转，而螺杆旋转时，螺母就会沿着 螺杆的方向向前或后移动。从输送物料位移方向的角度划分，螺旋输送机分为水平 式螺旋输送机和垂直式螺旋输送机两大类型。 螺旋输送机的主要特点： 1）结构简单，造价低，易于维修管理。 2）尺寸紧凑，占地面积小，易于进出船舱口。 3）能实现密闭输送，减少对环境的污染，改善工人的作业条件。 4）可以在输送线路的任意点装料和卸料。 5）输送过程是可逆的，对同一台输送机可以同时向两个方面输送物料，即集体 向中心或远离中心。 6）不易输送易变质，粘性大的，易结块的，易碎的和大块的物料。 7）单位能耗较大，这是由于物料与螺旋以及机槽壁之间的摩擦，以及物料内部 因搅拌而产生的附加阻力。 8）螺旋叶片和机壳易于磨损。 4.24.2 螺旋输送机的设计与计算 （1）螺旋面型的比较与选型： a).实体面型：称为 S 制法，用于输送干燥的，粘度较小的粉状和粒状的物料。 b).带式面型：称为 D 制法，用于输送块状或粘度中等的物料。 c).叶片面型：输送粘度较大的物料，其应用较少。 济南大学泉城学院毕业设计（论文） - 22 - 图 4.1 螺旋推进器 因此，实体面型适合设计要求。旋向采用右旋，其简图如图 4.1 所示。 表 4.1 螺旋输送器螺旋轴转速系列(r/min) 注：表列螺旋输送器的转数和输送能力均为最大值，选型时应通过计算确定转数和实际输送能 力。 表 4.2 螺旋输送器的最大输送能力 （2）螺旋直径的计算 济南大学泉城学院毕业