喷抛丸清理设备的设计改进经验

　　摘　要：针对安装调试中发现的提升机从动轮轴承密封结构、从动轮结构、履带板结构不合理等问题，进行了相应的改进设计，应用效果较好。
　　主题词：喷抛丸清理设备；设计；改进
　　铸件的清理是铸造生产的Z后一道工序，其特点是劳动条件恶劣，设备磨损严重，操作工素质低。因此，在设计清理设备时，如果忽略了某些因素，就必然导致设计的失败。笔者负责安装并改进了数台清理设备，获得了一些经验，现总结如下。
　　1　改进经验
　　1.1 设计时必须对清理设备的恶劣使用环境予以充分考虑。笔者曾负责安装了一台Q3210履带式抛丸清理机。安装后发现，提升机从动轮使用几天就被研住了，不能转动。拆卸后发现，其从动轮轴承密封结构不合理（见图1）。这种简单的毛毡密封，如果使用在灰尘较少的场所，基本上还可以起到密封作用，但是用在抛丸清理机的提升机从动轮的轴承密封，则显得远为不够。在运行中，从动轮周围堆积有大量砂丸铁屑，运行仅几天轴及轴承均被砂丸损坏。后来我们将密封改为机械加毛毡密封，见图2。图中的轴套（件2）为一圆锥形，起着将砂丸向外挤的作用，密封环和密封透环起着机械密封与毛毡密封的双重作用，使用后效果良好。 　　1.2 设计者必须考虑设备使用时能否达到设计意图。调试Q3210履带式抛丸清理机时还发现，提升机的胶带经常跑偏，每次调整后仅用半天甚至半小时就跑偏了。经过分析，确认跑偏原因在于其从动轮结构不合理，见图3a。该从动轮为中间高两边低的整体铸铁件，其特点是样式美观，而且也符合胶带传送特点，即带轮中间高，胶带才不至跑偏。但是设计者忽略了一个关键问题，此提升机传送的是圆形铁丸，而铁丸一旦进入轮与胶带之间，则胶带必然跑偏。后来改成图3b所示结构，将轮子用圆钢焊制，这样，铁丸即使进入轮子与胶带之间，也可以从圆钢的缝隙中跑出，胶带不再跑偏。 　　1.3 所用材料须有足够的强度和耐磨性。在调试Q7720喷抛丸清理室时发现，室体悬挂的10mm厚防护胶带根本抵不住高效抛丸机弹丸的抛打，只使用几个星期，胶带就脱落了很多。之后，将10mm厚防护胶带改为25mm厚的胶板，用特制的带帽螺母把紧，使用后效果良好。
　　在使用Q3210履带式抛丸清理机的过程中发现，履带板抵抗不住重大铸件的撞击，不断有履带板断裂，给使用和维护带来很大困难。经分析认为，首先是履带板材料不合适，原用材料为铸铁，应改为高锰钢较为合适。其次是履带板结构不尽合理（见图4a），在履带板端部加工处，明显有应力集中，履带板就是从此处断裂。改为图4b所示形式，则能消除大部分应力集中，增强履带板强度。 　　1.4 设计计算必须准确，在理想状态下应加一定的系数。Q7720喷抛丸清理室有两个升降喷枪室，安装后，喷枪室升不上去。在这种情况下，加了一组动滑轮，喷枪室可以升降了，但用了不到半日，升降就又不顺利了，而且提升机的蜗轮蜗杆减速器发出尖叫声。拆卸后发现，蜗轮面已严重磨损，因此重新进行了计算。
　　查《机械设计手册》^[1]第883页表8-440，Z₁=1，Z₂=30，i=30，中心距a=150mm，蜗轮齿面的许用扭距T₂=34.3kg•m。而升降室重460kg（图样上的重量，实际重量超过此数，而且未计摩擦力），卷筒直径200mm，因此实际所受扭矩T1为46kg•m，T₁>T₂，因此蜗轮面严重磨损。在经过计算后，采用了大功率卷扬机，解决了这个问题。
　　1.5 应当注意细微的结构。有些结构设计，不注意细微处，导致使用不利。例如，Q7720喷抛丸清理室，其抛丸轮上护板的长度都不够长（见图5），抛出的弹丸把室体的钢结构都损坏了。只要将上护板再加长40mm，则可保护室体。 　　在安装卷电缆装置时，按规定的长度，电缆行程不够，我们按其说明书上方法增加了轮组及重锤重量，但安装后不能使用。因此，重新设计了卷电缆装置（图6），使用后效果良好。原来的导向轮直径约为40mm，而且没有轴承，轴与孔的间隙中进入砂丸碎屑后就无法转动，导致电缆受到磨损。后来改成大导向轮，其直径为100mm，采用独特的密封形式，使砂丸不能进入轴承中，使用后效果很好。 　　1.6 设备应便于维护和操作。Q7720喷抛丸清理室的旋转台车走行部分，使用的是蜗轮蜗杆减速器，一旦台车在室体内出现故障，则给维修造成很大困难，因为很难将台车拖出室体。应改为圆柱齿轮减速器。
　　2　结束语
　　铸件清理设备的设计是一项难度很大的工作。设计者本身不但应熟知机械制造方面的知识，而且应了解铸造生产情况，并对铸件清理设备的维修有着相当的经验。除此之外，设计者还应有严谨的态度，在设计时考虑到清理设备工作环境恶劣，操作人员素质差等诸多方面的因素，才能设计出理想的清理设备。
　　参考文献
　　[1]《机械设计手册》联合编写组编.机械设计手册（中册）.北京:化学工业出版社，1979.