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軸內(nèi)孔外圓同步噴砂設(shè)備的研制及應(yīng)用

2020-08-01 09:15:48陳玲唐彬
機(jī)械工程師 2020年7期
關(guān)鍵詞:設(shè)備系統(tǒng)

陳玲, 唐彬

(湖南飛沃新能源科技股份有限公司,湖南常德415701)

0 引 言

目前國內(nèi)沒有針對內(nèi)孔、外圓同步噴砂的設(shè)備,如果需要對內(nèi)孔和外圓進(jìn)行噴砂必須要經(jīng)過兩次噴砂且需要兩臺獨立的噴砂設(shè)備,且軸內(nèi)孔一般孔徑小、深度深,這種操作效率低下且效果不好,為了提高生產(chǎn)效率,獲得表面粗糙度整體均勻,研制了內(nèi)孔、外圓同步噴砂設(shè)備。

圖1 噴砂機(jī)工作流程

1 工作原理及流程

以壓縮空氣為動力,通過壓縮空氣在儲砂壓力罐內(nèi)建立工作壓力,將砂礫通過砂閥輸送至噴砂管,經(jīng)噴槍噴出。噴槍固定在噴槍機(jī)械臂上,隨著機(jī)械臂的上下移動,由噴槍噴射出來的砂礫均勻地噴射在產(chǎn)品表面及內(nèi)孔上(小轉(zhuǎn)臺帶動產(chǎn)品做勻速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動),所噴射出來的砂礫經(jīng)過螺旋輸送機(jī)運(yùn)輸至垂直提升機(jī),然后由垂直提升機(jī)將砂礫運(yùn)送至砂礫分選系統(tǒng)進(jìn)行分選。合格的砂礫繼續(xù)進(jìn)入儲砂罐進(jìn)行下一次噴砂。

2 噴砂機(jī)主體結(jié)構(gòu)

如圖2所示,噴砂機(jī)主要由砂礫回收系統(tǒng)、砂礫分選系統(tǒng)、噴砂系統(tǒng)、送料系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成,噴砂機(jī)構(gòu)位于送料機(jī)構(gòu)上方,回收機(jī)構(gòu)位于送料機(jī)構(gòu)和篩分機(jī)構(gòu)的下方,篩分機(jī)構(gòu)位于提升機(jī)構(gòu)的下料端處,除塵機(jī)構(gòu)的進(jìn)風(fēng)口設(shè)置在噴砂機(jī)構(gòu)旁,所有機(jī)構(gòu)都與控制柜電連接,送料機(jī)構(gòu)包括動力機(jī)構(gòu)、皮帶輪、大轉(zhuǎn)盤、小轉(zhuǎn)盤、小轉(zhuǎn)盤驅(qū)動輪、張緊輪和分度機(jī)構(gòu),大轉(zhuǎn)盤設(shè)置在機(jī)架上,小轉(zhuǎn)盤均勻布置在大轉(zhuǎn)盤圓周面上,小轉(zhuǎn)盤下連接有皮帶輪,大轉(zhuǎn)盤圓周外有小轉(zhuǎn)盤驅(qū)動輪和張緊輪布置在機(jī)架上,將大轉(zhuǎn)盤表面均勻分為上下料區(qū)、噴砂等待區(qū)、下料等待區(qū)和噴砂工作區(qū),上下料區(qū)與噴砂工作區(qū)呈水平180°對稱布置,位于噴砂工作區(qū)的小轉(zhuǎn)盤下的皮帶輪、張緊輪和小轉(zhuǎn)盤驅(qū)動輪始終與皮帶配合,位于上下料區(qū)的小轉(zhuǎn)盤下的皮帶輪始終與皮帶不接觸,小轉(zhuǎn)盤驅(qū)動輪通過動力機(jī)構(gòu)驅(qū)動,大轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)軸頂部連接有分度機(jī)構(gòu),分度機(jī)構(gòu)固定在機(jī)架上并通過動力機(jī)構(gòu)驅(qū)動。

圖2 風(fēng)電葉片預(yù)埋螺套自動噴砂機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

3 砂礫回收系統(tǒng)

3.1 水平螺旋輸送機(jī)

水平螺旋輸送機(jī)由減速機(jī)、螺旋軸、輸送罩、帶座軸承等組成,其工作原理為:利用帶有螺旋葉片的螺旋軸的旋轉(zhuǎn),使砂礫產(chǎn)生沿螺旋面的相互運(yùn)動,砂礫受到料槽或輸送管壁的摩擦力與螺旋軸一起旋轉(zhuǎn),從而將物料向前推進(jìn),實現(xiàn)砂礫的輸送。

3.2 垂直提升機(jī)構(gòu)

垂直提升機(jī)由減速機(jī)、滾筒、傳送帶、料斗、封閉殼體和防松裝置等組成。殼體采用冷軋鋼板焊接成型。其側(cè)面設(shè)有檢修門,下罩殼的正面及側(cè)面均安裝有活動門。離心重力方式落料,輸送帶采用聚酯線芯專用傳動帶,高強(qiáng)度、抗拉伸。皮帶輪采用鼠籠式結(jié)構(gòu),提升膠帶與帶輪間的摩擦力,延長了使用壽命;同時避免了散落砂礫嵌入皮帶輪與皮帶之間,影響傳動。提升機(jī)下部轉(zhuǎn)動軸上裝有脈沖輪,檢測提升機(jī)的工作狀態(tài)。能及時將脈沖信號反饋至PLC,如有異常信號時及時報警,保證設(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

4 砂礫分選系統(tǒng)

4.1 砂礫分離器

采用具有散級分選功能的幕簾式結(jié)構(gòu)。當(dāng)砂礫由提升機(jī)提至分選器時,砂礫混合物經(jīng)幕簾風(fēng)選器被均勻地送入分選區(qū),形成均勻的砂礫渣流幕,砂礫混合物在下降過程中,受到水平氣流對顆粒的推力,從而形成偏斜的曲線運(yùn)動軌跡,因顆粒的比重和粒徑的差異,其偏斜程度不盡相同。粉塵被吸入除塵器進(jìn)行凈化處理[4],合格砂礫和部分小塊雜物經(jīng)振動篩分選后進(jìn)入儲砂罐以供循環(huán)使用。

4.2 振動篩分機(jī)

通過斗提機(jī)出口的粉塵分離后,砂礫進(jìn)入振動篩分機(jī),能重新使用的砂礫進(jìn)入振動篩網(wǎng)分離器中進(jìn)行尺寸分離。振動篩網(wǎng)分離器配置有兩層篩網(wǎng),上層篩網(wǎng)能將較粗的雜質(zhì)分離出來送入廢料斗,下層篩網(wǎng)能將小于尺寸要求的不合格砂礫分離出來送入廢料斗。

第二層篩網(wǎng)上面是符合尺寸要求的砂礫,被送入一一儲砂罐繼續(xù)循環(huán)使用,儲砂罐通過氣動控制的放料閥與自動噴砂機(jī)相連接。當(dāng)自動噴砂機(jī)上層罐體缺少砂礫時,放料閥自動打開將儲砂罐內(nèi)儲存的砂礫加入噴砂機(jī)。

5 噴砂系統(tǒng)

整體為框架式拼裝結(jié)構(gòu),驅(qū)動內(nèi)外壁噴槍上下垂直運(yùn)動,根據(jù)零件外壁的高度不同而進(jìn)行外壁噴槍高度的調(diào)整,往復(fù)運(yùn)動采用SIEMENS伺服電動機(jī)驅(qū)動精密滾珠絲杠運(yùn)動,利用直線圓軌道支撐和導(dǎo)向。

6 送料系統(tǒng)

6.1 大轉(zhuǎn)臺間歇回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)

大轉(zhuǎn)臺是通過減速機(jī)驅(qū)動分度器旋轉(zhuǎn)90°進(jìn)出噴砂室體,精確到位后,氣缸門同時密封噴砂室體,此時噴砂和裝卸工件同時進(jìn)行,提高工作效率。回轉(zhuǎn)臺的臺面采用20 mm厚鋼板制成,在轉(zhuǎn)臺表面固定有高耐磨橡膠保護(hù)層,可有效提高臺面的使用壽命。大轉(zhuǎn)臺上配置高精度的分割器和減速電動機(jī),大轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)工位重復(fù)定位精度≤±0.05°。

6.2 小轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)

大轉(zhuǎn)臺上共裝有8只旋轉(zhuǎn)臺,呈對稱布置,噴砂區(qū)的小轉(zhuǎn)臺由三角皮帶帶動轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)臺表面有中心定位孔,可實現(xiàn)工裝夾具的中心定位。

7 除塵系統(tǒng)

噴砂機(jī)備的除塵設(shè)備為三級除塵,分別為一級旋風(fēng)除塵、二級濾筒除塵、三級HEPA高效過濾。除塵系統(tǒng)均在噴砂設(shè)備外部,通過除塵管道和噴砂室體的吸塵口和幕簾分離器的抽風(fēng)口相連接。粉塵通過一級旋風(fēng)除塵器的除塵效率可達(dá)到90%,降低后道除塵器負(fù)擔(dān),延長濾芯的使用壽命,降低設(shè)備的運(yùn)行成本。

8 控制系統(tǒng)

設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)采用可編程控制器,并配置伺服電動機(jī)實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)門的精確定位,通過程序控制實現(xiàn)整個系統(tǒng)動作(開關(guān)量、模擬量及脈沖計數(shù)等)的檢測和控制。系統(tǒng)設(shè)置聲光報警功能,機(jī)械運(yùn)行裝置出現(xiàn)誤差或電氣線路系統(tǒng)出現(xiàn)故障時,系統(tǒng)會自動報警并停止噴砂作業(yè),電動機(jī)的運(yùn)行控制具有過熱、打滑、超載、反向等保護(hù)功能。

9 試驗及分析

9.1 試驗過程

1)將足量的砂礫加入到設(shè)備中,在未接通氣源的情況下進(jìn)行設(shè)備的空轉(zhuǎn)運(yùn)行,在正常的工作狀態(tài)下運(yùn)行一段時間,運(yùn)行正常后進(jìn)行載荷試驗;2)將噴砂氣管與空壓機(jī)氣管接通,檢查氣管路是否通暢;3)啟動噴砂程序,運(yùn)行過程中記錄運(yùn)行參數(shù)及表面粗糙度。

9.2 試驗結(jié)果

通過反復(fù)試驗,在保證表面粗糙度均勻且到達(dá)預(yù)期效果的前提下得到設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù):工作時壓力為1 MPa,氣流量為10 m3/min,大轉(zhuǎn)臺頻率為50 Hz,小轉(zhuǎn)臺頻率為(25±5)Hz,砂量為20 kg/min,噴槍速度為(25±5)Hz。噴砂后粗糙度檢測值如圖3所示,測量點的選擇為同一圓周界面選取4點呈90°進(jìn)行測量。

10 結(jié) 語

本設(shè)備投入運(yùn)行后,產(chǎn)品表面噴砂后的表面粗糙度、安全防護(hù)、效率都完全滿足產(chǎn)品的技術(shù)、生產(chǎn)需求。這種噴砂機(jī)能對不同砂礫、不同規(guī)格的產(chǎn)品進(jìn)行噴砂,能實現(xiàn)對噴砂后表面粗糙度的精準(zhǔn)控制,提高生產(chǎn)效率,降低勞動強(qiáng)度,增加企業(yè)效益,有非常廣闊的應(yīng)用前景。盡管如此,依然存在一些問題,如振動分篩機(jī)的濾網(wǎng)破損、砂礫輸送管的磨損情況都不能提前進(jìn)行預(yù)防,以及設(shè)備長時間使用后的密封性,這些問題都將是后期的研究方向。

圖3 產(chǎn)品表面噴砂后表面粗糙度Rsm、Rz、Ra檢測值

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