抛丸机中抛丸器的优化设计再议.pdf

ww. ututu.cou
2010年第4期
造设各与,工艺
2010年8月
FOUNDRY EQUIPMENT AND TECHNOLOGY
Aug.2010N4
铸造设备
抛丸机中抛丸器的优化设计再议
徐金鸿
(济南铸造锻压机槭研究所,山东济南250022)
摘要:文章对发表在《铸造设备研究》2207年第3期上“抛九机中抛九器的优化设计”一文中的叶轮叶片
形状分析做了补充,并说明倾斜叶片具有使用寿命长,抛出速度大,耗能低,使用稳定的优点;提出了定向套窗口
设计方法,证明了传统定向套窗口宽度定为54°的理由;并对分九轮设计的分析失误进行了更正。
关键词:抛丸机;抛丸器;定向套;设计
中图分类号:TG243文獻标识码:A文章编号:1674-6694(2010)04-0001-06
The Optimal Design of Impeller Head in Shot Blasting Machine
Xuin-ーhong
(inan Foundry and Forging Machinery Institute, Jinan Shandong 250022, China)
Abstract: This paper made additional analysis to the shape of the impeller blade mentioned in the paper"The optimal design of
impeller head in shot blasting machine'published in the periodical of Foundry Equipment Research (Issue: NO.3, 2001), The leaned
blade has advantages of long using life, high shooting speed, lower energy consumption and stability in use. The design method of the
window in the control cage was put forward. The rational window width of control cage is proved 54. The failure analysis in the
design was corrected
Keywords: shot blasting machine, impeller head, control cage, design
在近年的设计和生产实践中证实原《抛丸机中
牵连速度V-op(抛丸器出口处是叶轮外径的
抛丸器的优化设计》一文有不完善之处:(1)没有切向速度)
(2
说明倾斜叶片优于园孤曲线叶片的道理。(2)没有
绝对速度V。=V2Ve=1.4Ve(实际上是抛出速
说明不论抛丸器大小其定向套窗口均采用54°开口度方向与切向速度夹角an14-54,常用抛丸器
的道理。将此开口的抛丸器用于特殊用途抛丸用是的定向套窗口角等于54理由所在)(3)
明显不合理的,应合理设计其相适应的开口大小。
角位移B=V(2po
4
(3)就上世纪80年代原机械工业部下达抛丸研究
式中:V,一相对速度,m
课题中取得分丸轮结构上的突破,没有阐述明白
牵连速度
ms
文献[]提到了“其分丸轮去掉8个叶片,以4根小
绝对速度
柱代替,效果很好”,但没有阐述其道理。原因是笔
角速度
rad/ss
者对分丸轮有很多模糊认识。
计算点直径
为了阐述抛丸器优化设计问题,需要有数理分
Pa。原点直径(本例叶轮内径),mm;
析工具,对于有近一个世纪应用历史的抛丸器来
角度,rad
说,其数理分析己经非常完善了。在笔者熟悉的范
畴之内,应提及原苏联学者阿克簫诺夫在教课书上
叶轮叶片的优化设计
及萨威林博士在《喷弹硬化》书中的工作,他们提出
为提高抛丸叶片(也称叶轮叶片)使用寿命,除
了在抛丸器设计中常用的公式如下:
在材料上改进外,人们总想在叶片外形上作适当政
相对速度V=V(2p-p
(1)进,使既能提高抛丸速度,又能延长使用寿命。国外
早已大力推广园孤曲线叶片,然而往往不能如愿以
收稿日期:2010-07-06
作者简介:徐金鸿(1932-),男,高级工程师,主要从事铸造设备开
偿,笔者撰写了文献[11[2]和[3],大力推广倾斜叶
发研究
片,然而由于介绍得不深入,没有被人们了解
ww.xtt.cam
ug-2010N4
遗设各与工老
2010年第4期
.1叶轮叶片形状的国外情况
光后,摩擦力小了。这就是引进曲线叶片,用了一段
在国外上世纪就将曲线叶片当作技术创新大力时间后,不好用的原因之一。再是曲线叶片的曲率
宣传和推广,美国潘伯( Pangorn)公司在上世纪70年半径一般稍大于哥氏力为零时半径,使用一段对间
代的第五届国际铸造博览会(GIFA)上展出了RK型后,出口处磨损了一些,使达到哥氏力为零时半径,
曲线叶片抛丸器,日本太平洋株式会社等公司购买是不好用原因之二。
了该公司这项专利;比利时的工程师里昂·鲁藤创造
通过对国外宣传曲线叶片的介绍,对照试验情
了“鲁藤涡轮机”型抛丸器加以宣传;在我国也在这况进行分析,认为结果值得怀疑。例如“鲁藤涡轮
时候引进不少装有曲线叶片抛丸器的抛丸机械,但机”型拋丸器?,似乎是单一曲率圆弧,其只想象地
用的不是很好,大部分企业用了不久就更换成国产作出曲线叶片出口处的相对速度和叶轮切向速度
直叶片了,而国外曲线叶片宣传并没有停歇。
的合成抛出速度,如图1所示,是否是试验(高速摄
1.2叶轮叶片形状的国内情况
影拍得)或计算获得不得而知。和我们试验的上述
国内对曲线叶片也早有关注,尤其是铸所有分析有相同之处。也就是说弹丸法向速度(叶轮是
关人员在参加第五届国际铸造博览会上带回了不一整体,叶轮上每个点都互相牵连,法向速度互相
少有关资料,青岛铸机厂做出样品试验,铸锻所也平衡,对外永远为零,叶片上自身每点的速度是园
在抛丸试验研究课题中做了各种曲率曲线叶片的周速度(也称切向速度)也是绝对速度。)可能在叶
试验,其园孤曲线叶片效果并不理想。由高速摄影片某点变为零了(即哥氐力为零),脱离叶片自由飞
机拍出的有些曲线叶片的弹丸抛出速度低于设计行了,有使用经验的人一看图1的曲线叶片,就会
的速度,而捡查叶片磨损程度时发现叶片出口段有认为:这种叶
曲线叶片
部分本没有磨损痕迹,分析其原因是由于设计园孤片在开始的时
曲线叶片按哥氏力为零而设计(或略大于零)的,目候可能好用,
直线叶片
的弹丸在叶片运动时对叶片压力小,磨损少。对于用了不长时间
圆弧曲线叶片,弹丸在进入叶轮叶片的初期,其速后,可能就不
Wrd
度还小于叶片速度时,是在加速,其速度方向也按好用了;而用
其本身规律随着改变,加速到某一速度时,其速度径向直叶片绝
(不是叶片速度)方向和叶片的曲面切向一致了,就对没有这种情
开始脱离叶片和曲线叶片切向平行自由直线飞行,况。这也是直图1“藤涡轮机”曲线叶片
而叶片按其曲率继续弯曲,两者分道扬镳,不同曲线叶片至今一直没有被否定