船体焊缝处纳米化抛丸机及弹丸回收系统设计(5)
3.2 弹丸的选用
抛丸时所采用的介质，特别是受控抛丸所采用的介质，一般泛称为弹丸，它对接受抛丸的工件表面质量有至关重要的影响。弹丸的选用要考虑多方面因素，第一，弹丸的大小。弹丸太大，会使抛丸后表面粗糙度变大，同时，大流量还会造成弹丸堵塞，小流量则会导致覆盖率降低。这里选用直径为1毫米的弹丸，表面粗糙度较小，覆盖率高，抛丸效果好。第二，弹丸的硬度。弹丸的硬度高，强化处理效果好，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，而且还加快设备的磨损。不过如果弹丸硬度过低，弹丸容易变形，反弹性能也不好，虽然使用寿命较长，但强化效果不好。第三，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，弹丸对设备零件的磨损速度，强化效率和弹丸的价格等因素进行综合考虑。这里选用可锻铸铁丸 。
3.3 抛丸器的设计
抛丸器是抛丸机的核心部件, 主要由分丸轮、定向套、叶片、叶轮组成。电动机带动主轴使分丸轮高速旋转, 分丸轮的前部与进料斗相连,弹丸由料斗进入分丸轮的空腔中, 在离心力的作用下, 分丸轮中的弹丸获得了一定的速度, 由分丸轮开口进入定向套, 再由定向套的开口抛向高速旋转的叶片, 定向套 图3.2 抛丸器
的开口决定了丸料的抛打方向。弹丸随着叶片继续运动, 最后从叶片边缘抛出, 抛打待处理表面。分丸轮、定向套、叶片等在工作过程中要受到弹丸的冲击与磨损, 是一类易损件, 所以这些零件选择了耐磨性很高的高铬特种铸铁作为材料,而且由于磨损而使零件失效时, 这些零件都可以在设备进行检修时更换。
3.3.1 大叶轮的设计
叶轮盘的形式现有两种：双圆盘和单圆盘。双圆盘的优点是叶片受力情况较单圆盘好，弹丸轴向散射较小；其缺点是制造工艺复杂。设计中, 选用了双圆盘的叶轮。 抛丸机的叶片可分为直线式和曲线式叶片，这里选用直线式叶片。对于叶片的固定，在叶轮盘上开有八个燕尾槽, 用来固定直叶片, 燕尾槽的位置必须保证直叶片工作平面在叶轮的直径方向上, 叶轮装配时应进行动平衡实验。
3.3.2 分丸轮的结构设计
抛丸器分丸轮的尺寸和形状对抛丸量有直接影响。大口径的分丸轮将具有较大的抛丸量，分丸轮内径是影响抛丸量的主要因素。可以采取以下措施增加抛丸量：
第一，选取较大的分丸轮内经以扩大窗口通过截面。由于内经加大，分丸轮内壁的圆周速度也相应加大，弹丸随之旋转的离心力也相应增大。一般弹丸进入分丸轮内腔并非直接从定向套窗口射出进入大叶轮，而是被携带旋转一圈，乃至若干圈后靠离心惯性力进入的。
第二，分丸轮叶片截面内侧设计为圆弧形，它相当于扩大了分丸轮内侧窗口面积，并且减少了弹丸进入阻力 。
分丸轮以及其它主要尺寸的确定。分丸轮内径是影响抛丸量大小的主要因素。决定分丸轮内径为 ,分丸轮外径为 。其与定向套之间的间隙及定向套与外叶片内端的间隙，选择两个间距都为 ,以保证不挤碎弹丸。
据此并参照有关设计定出：
定向套内径= ，外径= ,
分丸轮叶片长= ，宽= ,高= ，
定向套窗口宽= ， 开口角= ，
分丸轮采用内吹冰角螺钉和内螺纹圆锥销固定在大叶轮上。
3.3.3 抛丸器主要参数的确定
1、弹丸的抛射速度
弹丸喷出的速度应适中，速度过大影响表面粗糙度，同时导致弹丸破损程度的增加，长时间工作时由于弹丸的破损而降低喷丸的效率；弹丸喷出的速度过小，喷丸效率降低，表面变形层深降低，影响喷丸效果。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 。根据强化特点要求，选择抛丸速度为
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