本文围绕抛丸、丸料、工件、清理、链式、表面、叶片、抛丸机、分析、设备等有关词展开编写的关于悬链式抛丸清理机性能分析和结构优化的抛丸丸料相关文章，仅供大家了解学习。
悬链线抛丸清理机的性能分析与结构优化摘要:抛丸清理机是一种表面处理技术，通过抛丸清理机刀片的高速运动，利用离心力将抛射体高速抛向工件或物体表面，从而达到清洁强化的效果。与其他表面处理技术相比，它更快、更有效。
随着抛丸技术在我国的不断发展，抛丸设备已广泛应用于零件的表面清理和强化，如铸锻件、部分焊接件和热处理件的表面清理，齿轮、弹簧和高应力板簧的强化处理。
此外，其技术还可应用于车辆和船舶的表面处理。
经过不断的发展，这些年来，抛丸设备越来越完善，技术越来越成熟，性能和效率不断提高。
目前国内抛丸设备与国外设备的差距越来越小，但部分耐磨件使用时间相对较短，易损件更换频率高，后期维护成本高。
对于接触网抛丸机来说，腔体的维护和密封存在一定的不足，辅助系统在实际应用中也存在不足，需要改进。
本文的主要内容如下:(1)研究抛丸装置的工作原理，分析丸料清洗强化效果的影响因素，计算抛丸装置的基本性能指标。
根据实际生产加工的接触网抛丸机进行整机研究，得出抛丸装置的各种尺寸数据。利用UG软件建立了其抛丸装置和腔体的三维模型，为软件分析提供了基础。
(2)利用ADAMS仿真模型，分析丸料的运动状态，结合文献中几种丸料分析理论，选择合适的方法进行软件仿真。
考虑空气阻力、重力、投掷角度和投掷距离的影响，对丸料的撞击过程进行了分析，并通过计算进行了验证。
ANSYS/LS。利用DYNA对室内防护板进行了分析，得到了相应的应力图和较大的应力，改进了设计方案。
清洗机抛丸设计时，应根据较大工件的整体尺寸选择合适的腔体结构和承载机构。
合理布置抛丸装置，如果布置不当，会增加丸料放空的机会，降低投掷效率，同时会加速膛罩等结构的损伤。
(3)对抛丸机的其他系统进行了简单的介绍和分析，主要包括球团循环分离系统和悬链线输送系统。
其中，对抛丸系统的分析主要集中在螺旋输送机、提升机和除尘系统。
对螺旋输送机的吞吐量进行了验证，并对螺旋输送机轴承易磨损的问题进行了分析和改进。
调查噪声源并提出降低噪声的方法。
关键词:悬链线抛丸机；投掷效果；护板；结构优化第一章绪论1.1表面清理技术概述及抛丸机 1.1.1表面清理技术表面清理设备是一种机械设备，通常用于清除铸件或零件表面的氧化物和粘结剂，使其表面质量达到一定的要求。
设备可分为湿洗设备和干洗设备。
湿式清洗设备用于在潮湿状态下进行清洗。一般不能使表面达到一定的粗糙度和清洁度，也不能去除表面的氧化物。而且投资大，环境污染严重，一般在一定条件下选择。
而对工件表面塑性变形有一定作用并有冲击作用的干洗设备，不仅能去除工件表面的氧化物和粘结剂，还能使工件表面达到一定的表面质量要求，而且投资少，污染小，因此在实践中得到了广泛的应用[L干洗是在无液体介质和干燥条件下进行的。
这种方法是去除一些钢结构、大部分铸件等工件表面残留的型砂、氧化皮等粘结剂的主要方法。
磨料清洗按加速抛丸的方式可分为抛丸清洗和抛丸清洗。
抛丸清理是利用高压压缩空气作为动力来加速丸料或射砂；抛丸清洗是利用抛丸装置，通过机械手段，在离心力的作用下，高速投射到零件表面的一种清洗方法。
从工艺分类来说，抛丸清洗只是以去除铸造、锻造、热处理等工件表面的氧化膜和黑皮为目的的清洗工艺。类似的工艺包括喷丸和喷砂。
抛丸的原理是利用高速旋转的刀片将抛射体加速到一定速度，将一定速度的抛射体抛向待清洗工件表面，从而去除砂粒、氧化皮、毛刺等。并获得具有一定表面粗糙度的工艺。
使工件美观或改变工件的焊接拉应力，达到延长工件使用寿命的目的。
提高工件表面的粗糙度还可以提高后续涂装的漆膜对工件的附着力。
抛丸该工艺应用于机械的许多领域，如汽车零部件、军工、桥梁、钢结构、钢型材、桥梁维修、管道内外壁除锈防腐，甚至隧道路面等行业[2J
抛丸具有以下特点:(1)可根据实际需要使用金属或非金属丸砂，以满足不同工件表面的清理要求。
(2)清洗复杂管壁内外表面容易，清洗灵活性大，不受场地限制。设备可以移动到大型工件附近进行清洗[3J
悬链线抛丸清理机的性能分析及结构优化(3)设备的结构原理比滚筒简单，因此整机投资少；磨损部件较少，维护成本相对较低。
(4)必须配备大功率空压站。在清洗效果差不多的情况下，能耗高，清洗后的表面容易受潮生锈41
(5)清洗效率低，操作人员多，操作环境差。
与抛丸清理方法相比，抛丸清理具有以下特点:(1)清理效率高，操作人员少，成本低
易于实现机械自动化，适用于工件的大批量清洗。(2)无压缩空气加速丸料的方法，所以不需要设置大功率的空压站，表面干净，无湿气，不易生锈。
(3)灵活性差，限制多。
清洗工件时存在盲目性，工件内表面容易出现死角，无法彻底清洗干净。
(4)易损件多，特别是抛丸装置的刀片和护板磨损快，维修费用高。
(5)一般不能用轻小丸料或丸料砂。
丸料冲击后，工件表面会得到强化。工件的耐腐蚀性大了可以提高一倍，疲劳强度大了可以提高50%左右，表面硬度也会提高[51
丸料冲击后，可以消除钢材表面焊缝的内应力，使材料中隐藏的裂纹显露出来。
目前，抛丸清洗法是世界上较为可靠和经济的表面清洗方法之一。
抛丸与其他清洗技术相比，该清洗技术具有以下优点:(1)提高机械产品或工件的抗疲劳性能
(2)延长工件的使用寿命
(3)消除应力集中。
(4)大大减少了环境污染。
(5)提高清洗效率。
(6)降低清洁工作的劳动强度。
(7)优化工件的表面加工状态。
1.1.2抛丸清洗设备的种类抛丸机根据工件载体结构的不同，可分为转盘式、鼓式、钩式、台车式、鼠笼式、悬链线式等。每个抛丸机都有不同的特点，适合加工的工件也不同[61
翻台抛丸机是将工件放置在可旋转的工作台上，通过转盘的旋转来改变工件被清洗的位置；翻滚式抛丸机是将工件放入有一定操作空间的腔室内，移动的腔室壁带动工件翻滚，达到全方位清洗的目的；台车式设备是将工件放置在可以移动和旋转的台车式承载平台上，使工件做平移或旋转运动。
悬链线抛丸机主要适用于大批量中小型工件的抛丸加工。
从结构形式上，一般可分为Q48系列普通悬链线步进式、Q58系列叠链式等。
其工作原理是工件可随链条连续或步进运行，也可采用的储料链输送工件，使工件停在装卸地点和抛丸区域，从而达到定点装卸和定点抛丸加工的目的。
根据工件的不同，可吊起重量在50-2000公斤的工件，工作可靠，生产率高。非常适合各种易挂零件的大批量清洗[_ 71
可以实现工件的静态装卸、快速输送定位、工件的旋转抛丸清洗。
适用于大批量铸铁、铸钢、焊接件的全方位抛丸清洗。用于各种类型的悬挂工件，如转向架总成、发动机气缸盖、电机外壳、齿轮、机车车钩架总成、五金工具外壳、水泵等。清洁效果特别好。一般可以根据用户产品的特点和要求进行设计制造。
1.2国内外技术发展悬链线抛丸清洗机适用于批量生产中中小型工件的抛丸清洗加工。
老式的连续悬链线抛丸清洗机，从六七十年代到八十年代初，一直是发动机厂家清洗工件的。
但它有以下几个主要缺陷:(1)对于一些小件的行进抛丸清洗，工作过程中抛丸装置保持抛丸，有些丸料没有抛到工件上，丸料利用率低，造成//。
(2)由于链式提升机一直运行或停止，房间抛丸的出入口无法安装防护门，只能用橡胶帘或其他措施密封，球团或粉尘不能完全密封，导致球团四处飞扬或粉尘较多，对生产环境造成了污染。
很多厂商都在很多方面对这个系列抛丸机做了很多改进，但都没能完全克服上述不足。
80年代初，国内企业先后研制出Q48系列、Q58系列、QL20系列步进式接触网抛丸清洗机。
使用普通吊链循序渐进传送工件，可以使工件在装卸处和抛丸处理区处于静止状态，方便装卸，提高shot 抛射 [11
21
吊钩的旋转可以根据工件的加工情况实现调速和正反转。
抛丸室采用全封闭结构，在抛丸室两侧设置密封室，使丸料不再飞溅出来。同时抛丸房间的顶部和抛丸设备的开口采用特殊的方式进行密封和吸尘。
抛丸室内衬高耐磨或高含量的快换高合金衬板，延长使用寿命，更换方便[13]
根据生产率的相应要求，可以设置一个或多个抛丸工位。
单钩起重量可达1200公斤，提高生产率。悬链线抛丸清洗机的性能分析及结构优化每小时可达80钩[14j
针对不同的工件和对应的抛丸要求，可以设计不同的抛丸机，其对应的内部系统的匹配和优化就变得尤为重要，很多系统还可以进一步改进和优化。
许多人对丸料在分丸轮抛丸叶片上的加速运动进行了研究，并取得了一些成果。而实际生产中观察到的抛丸叶片的损坏形式却不能很好的解释，于等人提出多重碰撞根据抛丸理论，叶片的失效模式得到了很好的解释[L51
张丹等人用ADAMS软件模拟了抛体器中抛体的加速过程。
主要考虑重力、空气阻力、摩擦力等因素对抛射体方向和速度的影响[L 61
本文采用计算机软件模拟的方法，模拟钢珠从定向套筒窗口抛向抛撒装置抛丸过程中丸料的速度变化，分析空气阻力和摩擦力的变化，对丸料速度的理论研究和实际计算具有一定的参考意义。
王守仁等通过相互比较，介绍了几种国内外抛丸高铬铸铁叶片的力学性能和显微组织。
经过试验分析，结构合理，经过合理的热处理后，刀片的硬度达到HRC 64.2，具有优异的耐磨性，为抛丸机 [L
71
采用复合精密铸造工艺生产的叶片和抛头轴承是抛丸装置中的关键部件，也容易损坏和更换。在实际生产中抛丸装置的投料头采用2313调心滚子轴承，转速3500r/min，输入功率15kW [Bo J。
径向轴与投掷头直接配合，无需调节装置；轴向两端固定，预紧力可调。
由于振动相对较大，负载变化剧烈。
孙永浩等人通过大量的失效实验和实际观察，认为轴承的主要失效类型是:滚动体剥落、外圈变形过大、保持架断裂、外圈磨损过大、滚动体变形过大和内圈点蚀引起的失效[L 91
失效的主要原因是:机械振动、高温下润滑剂失效引起的硬烧结以及进入的灰尘和丸料碎片引起的磨损[201]
现在，一些企业通过改进抛丸装置的轴端结构，可以在抛丸装置的抛头长时间工作后，快速方便地更换分丸轮联接座和分丸轮，使抛丸装置的传动轴无需更换。
由于分丸轮的连接座易于制造和更换，因此可以在一定程度上避免因更换抛丸装置的传动轴而造成的工时损失和维护成本，从而有效提高抛丸机的生产效率
为了提高抛丸机前弯叶片的使用寿命，在一些文献中采用ANSYS软件建立了抛丸机相应叶片的有限元模型，加载方式为节点加载方式。
结果表明，虽然叶片整体应力较低，但应力集中点明显存在。
的刀刃受到较大的正压力。
叶片的失效形式是由过大的正压引起的表面磨损和由相对集中的应力引起的疲劳断裂。
要提高叶片的使用寿命，除了选择合适的材料来提高叶片的耐磨性外，还需要设计合适的叶片形状来减少大正压的影响。
在抛丸过程中，工件与丸料的接触非常复杂，具有高度的非线性，很难用理论公式直接进行分析。因此，目前分析喷丸过程的主要理论方法是数值模拟。
S.A. Meguid开发了单炮抛丸模型和多炮抛丸模型来模拟实际抛丸过程[22-251
同时抛丸腔体整体制造工艺逐步更新，腔体内外结构和内衬材料得到优化；室内护板采用新材料；悬链线轨道的密封为迷宫式密封，有效防止了射砂的溢出。
对于悬链线抛丸机，对悬链线钩系统总成进行了优化，更新了结构；此外，接触网的移动速度可以通过浇铸抛丸的效果来适当调整。
洁净室采用轧制高锰钢护板，有效提高防护等。*;墙体采用压嵌式结构，减少了接缝处漏水的几率，延长了相应的使用寿命。
目前，一些制造商开始使用机器人来清洁铸件和工件。
总的来说抛丸机对发动机缸体、气缸盖等难清洗铸件的背面和内腔有很好的清洗效果。同时操作简单，提高了生产效率。因此，公司的清洁质量和效率得到了提高。[2]不同规格的铸管和钢管需要在抛丸中的某个位置旋转
为保证各种规格抛丸管的质量和效率，安志平等人创新改进了抛丸机的夹紧装置和卡盘结构，实现了铸管的自动提升和旋转[2 71
它解决了传统铸管、钢管抛丸机提升装置备件消耗大、故障频繁、生产率低的问题，达到了备件消耗低、投资少、生产效率高的目的。
重新组装的螺旋叶片经硬面处理后，有效提高了螺旋输送机叶片的耐磨性，减少了螺旋轴和轴承的更换频率。
本来半年就需要更换一次。现在使用一年后，叶片表面仍无明显磨损，降低了更换成本和维修工时[2]
同时，在相同的工作条件下，选用优良的焊接材料可以使产品的磨损程度更小，在一定程度上提高生产效率，满足生产的实际需要。
在抛丸机上拆卸螺旋轴非常不方便，叶片耐磨处理和修复延长了螺旋输送机叶片的使用寿命。
而且电弧焊设备简单，操作方便，成本低廉，节省了大量购买配件的投资，为企业节省了设备维护费用，具有一定的推广使用价值。
在不改变分粒机结构和原理的基础上，根据螺旋给料系统中颗粒量的增加，对给料螺旋进行了设计和重新制造。在气路上连接相应的元件，进一步净化气源，以方便气动元件的正常工作。
经过60多年的不断发展，中国的清洗设备和技术与其他行业的设备一样，从开始的模仿到现在的自主发展，一条从无到有的缓慢发展之路。发展至今，已发展成为品种齐全、具备一定生产能力的清洁行业，并涌现出一些优秀企业。
由于清洗设备制造商的能力和水平的差异，在使用中的维护投入也有很大差异，如表1.1所示。
在抛丸设备维护和使用成本中，易损件占比较大，根据经验，比例接近80%。
国产抛丸清洗设备在中后期使用时抛丸腔内飞溅抛丸现象严重，主要包括抛丸腔内护壁板损坏造成的泄漏，连续抛丸机轨道的缝隙也是钢丸泄漏的一个原因，导致后期维护工作量大。
表1-1抛丸国内外设备维护投资对比1.2.1总结与同一天的美欧等发达国家相比，在产品使用寿命、加工水平、产品可靠性、控制水平等方面存在一定差距。
主要特点是:(1)材料和加工设备抛丸装置和抛丸室使用的耐磨件和易损件的使用寿命有一定距离，加工制造水平有待进一步提高。
(2)设计水平目前我国设计师的自主开发能力还不够，大部分企业还处于模仿阶段，同时其测试条件和设计条件也不适合、不理想。
(3)控制水平我国产品的智能控制、自动化水平和自动监控技术与国外水平还有一定差距。
随着科技的不断发展和对工件表面质量实际要求的不断提高，工件的表面清洗已经成为生产活动中不可缺少的工艺处理手段，因此要求清洗设备和技术的进一步改进和发展。
1.3选题背景及意义抛丸工艺因其生产率高、清洗效果好、能耗低，自产生以来就被广泛应用。
抛丸机机械从一个相对单一类型的机械发展到一个领域，从单一的生产程序发展到暨南大学整个生产过程中不可或缺的一部分。
抛丸机经过几十年的发展，从传统的单一物种发展到现在的多物种，从横向走向多方向。
抛丸机正在慢慢延伸到每一个行业，给各个行业的生产和技术带来了极大的便利。
多年来抛丸的技术和设备日臻完善，性能不断提高，应用范围也从铸造行业的表面清理扩大到道路清扫和机械1.4本文的研究内容论述了接触网抛丸机的原理和性能，结合国内外的研究现状和在实际生产中的应用，通过理论计算分析和实际应用调查，提出了接触网抛丸机今后的发展方向。
在总结国内外接触网抛丸机研究的基础上，结合抛丸机的工作原理，对抛丸机的一些性能进行了分析、计算和验证。
根据实际生产情况，建立了悬链线抛丸机抛丸装置和腔体的三维模型。
以计算机为辅助工具，选择合适的工程软件进行模拟分析，并提出相应的改进方案。
同时，对接触网抛丸机的一些辅助系统进行了研究和校核，并对部分部件进行了改进
对实际生产中的噪声源进行调查，并对相应问题进行改进，以优化员工的工作环境。
本课题的研究为今后的设计创新打下了良好的基础，进一步提高了抛丸机的性能
本文的主要工作如下:(1)研究抛丸装置的工作原理，分析丸料的清洗强化效果，计算抛丸装置的基本性能指标。
(2)根据实际生产加工的悬链线抛丸机，建立其抛丸装置和腔体的三维模型，为软件分析提供依据。
(3)利用ADAMS仿真模型，分析丸料的运动状态，并结合文献中的几种丸料分析理论，选择合适的方法进行软件仿真。
考虑空气阻力、重力、投掷角度和投掷距离的影响，对丸料的撞击过程进行了分析，并通过计算进行了验证。
(4) ANSYS/LS。利用DYNA对舱内防护板进行了分析，得到了相应的应力图和较大的应力，改进了设计方案。
(5)对抛丸装置的其他部分进行了简单介绍和分析，主要包括球团分离系统和悬链线输送系统。
改进一些工件。
同时对噪声源进行了分析，提出了降噪方案。
第二章抛丸机工作原理和数据计算及其三维建模2.1抛丸机机械结构和工作机理简介抛丸清扫设备以电动机为动力，叶片产生的离心力使抛射体加速撞击被清扫的平面。
它是一种在一定距离内投射的非接触式清洁设备。
其工作过程如下:抛丸电机在高速旋转的过程中带动抛丸轮子和叶片产生离心力。当一定流量的丸料流入进气管(用于控制丸料流量)时，在高速旋转的分丸轮中加速。丸料在离心力的作用下，通过分丸轮的窗口抛出，然后进入定向套，再通过定向套的窗口(用于控制丸料的抛出方向)。高速旋转的叶片沿着叶片的长度方向撞击并加速，直到被甩出。抛出的丸料形成的扇形流束冲击在被清洗的平面上，起到清洗和强化的作用。
然后，颗粒和粉尘通过输送机构被输送到储料斗的上部。
进入储料斗上方的分离装置，利用大功率除尘器，根据风选原理，将球团和粉尘的混合物分离出来。颗粒进入料斗继续回收，粉尘通过连接管进入除尘器。
滤芯分离后，进入集尘器的粉尘停留在滤芯表面和储灰斗内。
通过压缩机提供的压缩空气，吸尘器可以在自动时间间隔内清洁滤芯。
之后被内部相应的吸尘器的气流进一步清洁，清洁后的杂质和颗粒分别回收，颗粒再利用。
抛丸机配备除尘器，可以实现无尘无污染施工，保护工人的工作环境，也有利于环境保护[311
2.2丸料清洗强化效果的理论分析抛丸该设备的原理是基于被清洗表面受到高速丸料的撞击或碰撞，产生局部丸料压痕和变形。每个抛射体压痕或变形具有三个不同的结构层13。
如图2.1所示，即零件表面的脆性变形层；基体的塑性变形区位于零件的中部；弹性变形区位于较深层。
丸料撞击后，弹性变形区几乎同时产生以下三种效应:它产生来自中间层塑性区周围各个方向的瞬时压应力；使中间层瞬间产生相应的压缩变形，瞬间推向表面，使已经开始有断裂线的脆性层脱落；几乎与此同时，丸料被赋予一个反弹力，使其有一个反弹速度，被弹了出来。
在有项目符号压痕的地方，存在三个区域，并且几乎同时出现。
为了使脆性断裂，必须达到损伤变形量，所以压痕深度要有适当的要求，即塑性变形面积要适当。
基体的弹性区和塑性区之间存在一定的厚度，三者的厚度由不同接触网清理机的性能分析和结构优化决定，并随抛丸而变化。
一般抛丸设备可以清理其表面附属物，使其脱落，脆性基体尽量少。
因此，有必要选择合理的工艺参数。
l-表面脆性层断裂线；表面上的脆性变形层；3.基体的塑性变形区；4.基体的弹性变形区域；图2.1抛面局部变形抛丸机的核心工作装置是抛丸装置，
安装在抛丸房间，房间配有可更换的保护衬垫。
抛丸装置由电机驱动，抛射体沿叶片不断获得动能，抛射体的大部分动能转化为对被清洗工件表面的冲量，从而达到清洗工件表面的目的。
抛丸清洗的工作原理是将抛射体的动能转化为对工件表面的冲击力。
的大小、数量、速度和撞击方向决定了的抛丸效率[341
因此抛丸清理机的技术经济指标主要取决于抛丸清理机的性能，因此有必要对悬链线抛丸机的性能进行分析，即分析其抛丸清理机和丸料的运动过程。本文主要对一些抛丸 cleaner数据和丸料的运动过程作进一步的分析。
公司借鉴国内外厂家的产品性能和生产经验，开发了抛丸机清理系列产品，主要生产喷砂房、钢管外壁抛丸机、钢管内壁喷砂机、转台式抛丸机、悬链步进式抛丸机、钢板抛丸机、吊钩式抛丸机、履带式抛丸机、台车式抛丸机、辊道式抛丸机、悬链式抛丸机、大型铸件抛丸机、钢瓶外壁清理机、带钢线材抛丸清理机、钢板型材清理喷漆烘干线、树脂砂生产线、粘土砂处理、喷砂机、除尘设备等100余种产品。我们技术设计所积累的经验使我们能够为用户就近提供需要的解决方案。公司利用技术为工业制造商，铸造厂和金属加工企业提供服务，解决他们的特殊要求。
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