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      青島潘邦拋丸機械有限公司
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      行業資訊

      水平移動式拋丸機械工作機理研究及彈丸的動態仿真分析

      文章來源:本站發表時間:2011-06-18 10:56:08

        作者姓名:張丹

         專業:機械設計及理論

                                                   提要
           拋丸機是利用高速旋轉的葉輪拋出彈丸進行工作的表面處理設備。在各種金屬或者非金屬表面去除各種雜質、氧化皮,增加粗糙度等方面得到應用。水平移動式拋丸機是在傳統拋丸機的基礎上,經過了近百年的發展,使拋丸機由傳統的固定式設備發展成為今天的水平移動式設備。它不但能夠將彈丸自動回收并分離,使拋出的彈丸循環利用,而且能夠通過調節參數來控制拋打效果。水平移動式拋丸機不但工作對象增多,而且大大提高了彈丸的使用率。目前在表面處理工程中,得到廣泛的使用,如用于建筑施工基礎、路面養護、機場跑道除膠、鋼板除銹,隧道的日常養護及混凝土路面的抗滑性恢復等,特別是對機場跑道除膠,具有其他養護設備無法實現的功效。值得一提的是它的環保功能,它能夠將粉塵與丸料自動分離,丸料被循環利用,粉塵被集中收集到一個集塵箱內。 近幾年,我國市政、公路、機場、基礎設施建設加速,對表面處理設備的需求激增。對于拋丸機,國內產品多為傳統設備,而水平移動式拋丸機,基本都是靠進口。本文是結合與某公司的合作項目,對水平移動式拋丸機進行整體設計,并對其核心裝置——拋丸頭進行動力學分析。本文所得出的結論對水平移動式拋丸機的整機設計和性能研究具有一定的參考價值。
       
       
      【關鍵詞】水平移動式拋丸機、工作原理、拋頭裝置、定向套開口角、彈丸速
      度、拋打效果、動力學分析 
          
                                                    第一章 緒論
      1.1拋丸清理概述


      拋丸清理是一種利用高速彈丸遠距離投射的非接觸式清理。該工藝不受被清理件的大小、形狀和重量限制。小至螺釘、螺母,大到火車車箱、萬噸輪船殼體;簡單至一件平板、一只球,復雜到發動機缸體冷卻水套;輕至幾克重,重到百萬噸,均可采用拋丸清理 。但唯有航空零件,為防止鐵分子污染,一般不采用拋丸清理。 從形式上講,丸是由機械方法獲得高速而遠距離投射到零件表面上,統稱為拋丸清理。但從工藝分類來講,拋丸清理是只限于清除鑄、鍛、焊及熱處理等機械零件的表面黑皮、氧化膜、銹斑等為目的的一種清理工藝 。而對用彈丸拋射達到工件表面有關工藝目的的,則直接以其工藝要求命名,如:拋丸落砂、拋丸強化、拋丸增色等,以在工藝上有別于拋丸清理 。


      1.2國內外技術發展狀況


      拋丸機適用于各種表面的清理和預處理,尤其適用于公路養護,橋梁養護,機場養護等領域,特別值得一提的事,經過拋丸機處理的表面,可以達到SA2.5/3的標準,能滿足鋼鐵表面特殊的處理要求。 拋丸是指機器以很高的速度把丸料(鋼丸或者砂粒)拋射到工件表面上,讓丸料沖擊工作表面上需要處理的雜質。 在歐美等發達國家,拋丸已經是一種在公路、橋梁、機場跑道和隧道養護以及維修方面得到廣泛應用的工藝。 1.傳統的拋丸設備——固定式拋丸設備。世界上第一臺拋丸設備誕生于 100年前,開始是在各種金屬或者非金屬表面去除各種雜質、氧化皮,增加粗糙度等方面得到應用。經過百年的發展,拋丸工藝以及設備已經相當的成熟,其應用范圍已經不僅僅是在各個重工業的工廠 。目前在我國的應用主要包括以下幾種:

      1,將彈丸拋射到鑄、鍛、焊及熱處理零件,進行清除黑皮、氧化膜、銹斑等的表面清理;將彈丸拋射到帶有砂子的鑄件,清除型芯和型砂的拋丸落砂;對承受交變應力的彈簧及齒輪等零件進行消除應力和提高表面疲勞強度的拋丸強化;對家用電器裝飾零件或餐具等表面進行拋丸增色;將彈丸拋射到鋼板及各種型材表面進行拋丸預處理。我們經常在各種機械加工工廠中見到這類固定式的拋丸設備:在對零件進行清時,能使零件在拋射流中不斷更換被清理表面,以達到均勻拋丸要求的機械設備 。這類固定式的拋丸設備,經過百年的發展,工藝以及設備已經相當的成熟。


      2.新一代拋丸機——水平移動式拋丸設備。隨著世界上第一臺水平移動式拋丸設備在美國佰萊泰克(BLASTRAC)誕生,其應用領域迅速擴展到混凝土表面涂裝處理和船舶甲板金屬表面處理上,并且直接引導了該行業標準制定和行業施工方法的規范。隨著拋丸設備的不斷改進和技術成熟,拋丸工藝和設備已經進入歐美發達國家公路養護、橋梁施工和機場維護等領域。 在我國,拋丸工藝在鋼橋施工中已逐漸被廣泛使用,在一些混凝土抗滑性恢復保養作業中也得到了一定的應用,但作為一種全新的工藝在混凝土橋梁防水底層處理和其他公路抗滑性能恢復,機場跑道的日常養護以及其他在歐美國家已經應用到的領域,我們還是剛剛開始 。 拋丸機按其行走形式可分為三種:手推式、車載式和自行式。拋丸機操作時通過控制和選擇丸料的顆粒大小、形狀、以及調整和設定機器的行走速度,控制料的拋射流量,得到不同的拋射強度,獲得不同的表面處理效果。它是一種施工簡單、設備投入小、效果顯著又環保的處理方法。拋丸機主要可以分為五部分:拋丸部分、回丸室、分離裝置、驅動裝置、控
      制系統。(另外還需要配備除塵設備) 拋丸工藝和設備根據可需處理表面的不同,通過三個參數來控制處理后的表
      面狀況:選擇丸料的大小和形狀;設備的行走速度;丸料的流量大小。以上三個參數互相配合,可以得到不同的處理效果,確保處理后表面的理想粗糙度 。


                                       拋丸機的工作特點:


      1、整個機械系統由拋丸部分、回丸室、分離裝置、驅動裝置等幾個簡單機構組成;

      2、PLC控制,參數可調,通過調整行走速度和進丸量 ,可達到理想的清理效果;


      3、操作靈活,可前進、后退和轉彎,可連續工作,大平面的任何部分均可獲得均勻一致的清理質量;


      4、磨料和粉塵自動回收處理,不污染環境;


      5、施工效率高,一次拋丸清理有效寬度達500mm以上。


      拋丸設備的應用主要有以下幾個方面:


      1、水泥混凝土表面


          工廠車間、倉庫、停車場等水泥地面的表面處理:除去舊的標線、涂料、油
      漆、防水材料、防腐材料及污染物和雜質;
          舊地坪的改造、新地坪的涂裝。


      2、瀝青混凝土表面


      公路、橋梁、瀝青路面的日常預防性養護:瀝青表面去除雜質、去除標線、
      去除瀝青面層中的上面層多余瀝青(泛油)、進行稀漿封層前路面的打磨處理、
      恢復摩擦系數、增加表面粗糙度;
          機場跑道的日常預防性養護:混凝土、瀝青跑道去除胎跡(除橡膠)、去除
      標線、恢復或者增加機場跑道表面粗糙度。


      3、鋼鐵表面


      橋梁:橋面鋼板除銹防水/防腐材料噴涂前的表面預處理;


      船舶行業:修船廠/造船廠的船體鋼鐵表面的除銹、噴刷防腐/防水涂料前的  表面預處理; 

      石化煉油廠、電廠:儲氣罐、儲油罐、蓄水池等的內壁外壁的表面清理。


      1.3課題研究的目的和意義


      拋丸處理是一種在歐美發達國家已經開始應用的表面處理方法。目前隨著拋丸設備的不斷改進和技術成熟,拋丸工藝和設備已經進入歐美發達國家公路養護、橋梁施工和機場維護等領域。中國在此方面的應用卻很少,只有在少數項目中使用了拋丸工藝,而在高速公路、市政道路、機場跑道維護及混凝土橋梁防水涂裝方面還是一個空白。拋丸設備可以提高瀝青路面粗糙度和摩擦系數,同時還可以清除瀝青路面的附著物(如燃油、機油),從而提高了路面的附著力,保證了行走安全且提高了路面的使用壽命。還可以對水泥路面的表面進行清理。同時,它還可以應用公路標志線的清除與鋪設中。在機場跑道的應用上,飛機在起降過程中,輪子與跑道道面摩擦劇烈,在道面上留下厚厚的膠層,使道面的摩擦系數降低,尤其在跑道中心線兩側各15米處左右更為嚴重,所以機場跑道都會定期的
      除膠,防止飛機輪胎打滑現象的出現,使飛機落地時更加平穩。目前國內大部分機場都沒有專門的跑道除膠設備,基本都是采用高壓水進行清洗,這種方法不但清理效果差、工作強度大、效率低、浪費水資源、經濟性差,而且受季節影響較大,需要等待跑道干燥后機場才能正常開放。以往首都機場采用的是銑刨設備除線的方法,會造成對混凝土地面的輕微損害,F在的首都機場采用BLASTRAC公司提供的拋丸設備進行除膠以及除線作業,既大大提高了效率,而且清理效果好,操作簡單方便,最重要的是對地面沒有任何損害,而且施工不受季節的影響。因此對拋丸機的工作機理進行研究,并對它在路面、橋梁、船體除銹,以及機場跑 道除膠等工程方面的應用進行探討具有很大的實際意義。下圖1-1為國內首都機場的拋丸機正在作業。

       

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