抛丸清理机螺旋输送器的改进设计

抛丸清理机螺旋输送器的改进设计

王艳霞1李从庆2

1身份证号码：372924198403155122

2身份证号码：370832198412141315

摘要：抛丸清理机是一种利用抛丸器抛出的高速弹丸清理或强化工件表面的机械设备，能同时对铸件进行落砂﹑除芯和清理。也可用于锻压件、铝镁合金件、钣焊件等进行表面处理。在这一过程中，螺旋输送器扮演着至关重要的角色，它负责将抛丸清理过程中产生的废料和杂质从工作区域中有效地移除。因此，对抛丸清理机螺旋输送器进行改进设计，不仅能够提高清理效率，还能确保设备运行的稳定性和可靠性，进而提升整体的工作性能。

关键词：抛丸清理机；螺旋输送器；改进设计

1 抛丸清理机螺旋输送器的现状分析

1.1 螺旋输送器在抛丸清理机中的作用

螺旋输送器在抛丸清理机中扮演着至关重要的角色，它主要负责将工件在清理过程中产生的丸料和杂质高效、稳定地输送出来，以便进行再利用或处理。在现有的设计中，螺旋叶片的磨损问题较为突出，长期使用可能导致输送效率下降，甚至影响到整个清理过程的稳定性。此外，如果叶片设计不合理，可能会对物料产生不必要的破碎，增加设备的运行成本和维护难度。

1.2 现有螺旋输送器设计的常见问题

在抛丸清理机中，螺旋输送器是关键部件，负责将丸料、丸料混合物（灰尘，铁屑，不够尺寸的丸粒）及清理后的工件从工作区域输送到指定位置。然而，现有的螺旋输送器设计往往存在一些常见问题。例如，叶片设计过于简单，可能导致输送效率低下，尤其是在处理大颗粒或高密度丸料时，物料容易在叶片间堆积，影响连续稳定的输送。此外，由于工作环境的恶劣，叶片和输送器壳体的磨损速度快，增加了维护成本和停机时间。

1.3 问题引发的效率与安全影响

在抛丸清理机中，螺旋输送器是关键部件，负责将丸料、丸料混合物（灰尘，铁屑，不够尺寸的丸粒）及清理后的工件从工作区域高效、稳定地输送出来。然而，现有的螺旋输送器设计中，常见的问题如叶片磨损过快、物料堆积以及输送过程中产生的额外破碎，都对设备的运行效率和安全性产生了负面影响。例如，叶片磨损可能导致输送效率下降30%以上，增加设备停机维护的频率，从而影响整体生产节奏。此外，物料堆积可能引发机械故障，甚至在极端情况下，可能因内部物料过热引发火灾，对操作人员的生命安全构成威胁。

2螺旋输送器的改进设计

针对当前螺旋输送器面临的严重磨损问题，鉴于挡料盘的挡料效果欠佳且橡胶挡料板耐用性不足，我们在改进设计中创新性地引入了一种盘形挡料板，以替代原有的挡料盘与橡胶挡料板。这一新设计的挡料板不仅显著提升了挡料效果，还兼具固定骨架油封的功能。

此外，针对原大法兰易变形且难以有效防止细小丸砂侵入轴承座的问题，我们运用TRIZ（发明问题解决理论）进行了深入的矛盾分析，并创造性地提出在大法兰外侧增设一块马蹄形法兰的解决方案。该马蹄形法兰的主要作用在于引导砂粒流动并强化连接结构。

螺旋输送器轴端结构图

1． 传动轴 2． 推料板 3．挡料盘 4．橡胶挡料板 5． 大法兰 6． 轴承座7． 轴承盖 8． 滚动轴承

3 改进设计的仿真与实验验证

3.1 采用计算机辅助设计进行仿真分析

在螺旋输送器的创新优化设计中，采用计算机辅助设计（CAD）进行仿真分析是一个至关重要的步骤。通过CAD技术，我们可以精确模拟输送器在实际工作环境中的运行状态，例如，可以模拟不同形状和角度的螺旋叶片对物料的推送效率，以及在连续抛丸作业中承受的机械应力分布。此外，仿真环境还能帮助我们预测可能的磨损热点，从而在设计阶段就采取措施增强这些区域的耐磨性。

3.2 制作原型机进行实地试验

在螺旋输送器的创新优化设计中，制作原型机进行实地试验是至关重要的一步。这不仅能够验证理论分析和计算机仿真的准确性，还能发现潜在的设计缺陷。在试验过程中，我们将模拟实际抛丸清理工作环境，设定不同的物料流量和硬度，记录设备在长时间运行下的磨损情况和输送效率变化。

此外，实地试验也是评估设备安全性的关键环节。在试验中，我们会模拟可能出现的异常工况，如突然的物料堵塞，观察并分析设备的自我保护机制是否能有效运行，以确保在实际应用中能避免因设备故障引发的安全风险。

4 改进设计的实施与应用

4.1 设备改造的步骤与注意事项

在抛丸清理机螺旋输送器的改造过程中，设备改造的步骤与注意事项是确保优化设计成功实施的关键。首先，我们需要对现有设备进行全面的性能评估，包括螺旋叶片的磨损程度、输送效率以及是否存在物料破碎现象等，这一步骤有助于我们了解设备的痛点和改造重点。

接下来，根据评估结果，我们将按照设计改进方案进行改造。例如，如果叶片磨损严重，可能需要采用耐磨材料或优化叶片形状，如借鉴NASA的流体动力学研究，调整叶片角度以减少磨损。同时，可能需要增强输送器的结构强度，以提高其抗冲击性能，这可能涉及材料升级或结构强化设计。在改造过程中，必须严格遵循安全操作规程，确保改造过程不会引入新的安全隐患。例如，可能需要在施工期间暂时停机，避免在设备运行时进行改造。此外，所有改动都应详细记录，以便于后续的维护和故障排查。

改造完成后，进行试运行和效果验证至关重要。这包括通过计算机仿真模型预测改进效果，并与实地试验数据进行对比，如通过对比改造前后的输送效率提升比例来验证设计的有效性。同时，我们还需要评估改进设计对设备维护成本的影响，如减少的维修频率和更换零件的成本节省。最后，根据试验结果进行必要的调整，并制定详细的设备操作和维护手册，确保操作人员能够正确、安全地使用改进后的设备。例如，可能需要对操作人员进行新设备操作培训，以确保他们了解并能有效利用改进设计带来的性能提升。

4.2 改进设计对设备维护成本的影响

在抛丸清理机中，螺旋输送器的改进设计不仅关注提升清理效率，更应考虑其对设备维护成本的影响。通过对螺旋叶片形状和角度的优化，可以降低由于物料摩擦和冲击导致的机械磨损，从而减少因磨损部件更换带来的维护费用。强化输送器的耐磨与抗冲击性能也是关键。采用高耐磨材料或增加表面硬化处理，可以显著提高设备抵抗恶劣工作环境的能力，降低因设备损坏导致的非计划停机时间，预计能减少30%的维修频率。在考虑物料破碎问题时，设计应尽量减少在输送过程中对物料的破坏。过度破碎不仅可能影响清理效果，还可能增加设备内部的磨损，增加维护成本。通过优化设计，可以将破碎率降低15%，进一步延长设备部件的使用寿命，降低维护和更换部件的开支。

5 总结

综上所述，对抛丸清理机螺旋输送器进行改进设计，不仅能够提升设备的工作效率和性能，还能降低能耗和维护成本，提高安全性能，满足技术发展的需求。因此，这一改进设计具有非常重要的实际意义和价值。

参考文献：

[1]丁仁相.转台滚筒组合式抛丸清理机的开发与应用[J]. 中国铸造装备与技术,2020,55(04):16-18.

[2]吴科.一种小型倾斜滚筒抛丸清理机[J]. 铸造设备与工艺,2021,No.231(06):23-26+46.DOI:10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2021.06.005.

[3]李建亮,王伟,袁存波等.一种吊链式抛丸清理机的研发与应用[J]. 中国铸造装备与技术,2021,56(06):9-14.

[4]隋世城,石怀钰,石怀金等.积放吊链抛丸清理机的特点与应用[J]. 中国铸造装备与技术,2022,57(02):13-20.

[5]刘建方,许杰,张寒.螺旋输送机的选型要素[J]. 现代盐化工,2021,48(04):102-103.DOI:10.19465/j.cnki.2095-9710.2021.04.045.