30吨行车吊钩式抛丸清理机的研发

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1 前言某台商铸造厂主要生产机床铸件，铸件单重较大.最大单重30吨，形状比较复杂，清理质量和效率要求比较高。经青岛铸造机械有限公司与该铸造厂对此项目的多次交流沟通。抛丸清理机铸件输送装置由传统的台车式改为行车吊钩式。该项目于2010年6月签订技术协议，201 1年8月签订订货合同.经过开发设计、制造、安装调试。于 2011年 10月双方验收，产品达到协议和合同要求。

2 项 目简介该项目为研制行车吊钩运行工件的吊钩抛丸清理机。在国内首先配用行车吊钩式清理机对大型工件进行抛丸清理。清理工件最大规格为 (回转直径×高) 5500mm×5000mm的铸件，工件经过抛丸清理显出金属本色。适用于大中吨位、形状复杂、规格繁多的铸钢件、锻件、焊接结构件的表面清理.解决了当前国内清理此类工件的难题3 技术难点、总体思路和技术方案(1)技术难点1)抛丸器应合理布置设计。以确保不同形状复杂、规格繁多的工件都包容在弹丸束之内，满足清理要求：2)吊钩自转小车的结构设计；3)室体顶部密封、吊钩和吊钩自转的结构设计.适应不同直径工件的承载与清理要求。

(2)总体思路方案图设计-用户及厂内评审 施工图设计-技术准备÷工艺准备-生产制造÷产品试制鉴定 (验收)。

(3)技术方案1 l抛丸器种类及其规格、数量及抛丸器布置方案的确定为达到预期的生产率和清理效果，考虑到工件的复杂性.-是主要对抛丸器种类及其规格精心选择，并使数量敲：二是抛丸器的布置，使其处于最佳位置。通过利用计算机仿真模拟实验进行方案比较分析.确定选用七台 130-2RK曲线叶片直联抛丸器，在清理室-侧最佳位置。沿垂直方向做直线式布置、安装。此设备使用中可根据工件特点启用其中的几台或全部。从而保证不同规格工件的各个部位表面均能被清理到.且好清理，并可节省能耗。130-2RK曲线叶片直联抛丸器采用引进国外先进技术制造。抛射速度高、抛丸量大。

2)承载运行方式的确定针对被清理工件重量重、外形尺寸大、形状不规则等特点，承载运行方式的安全性、可L- 广I机械 I工 l lIf慧23 fField of Discussion I研讨园地机械工业标准化与质量靠性成为突出的问题。若采用在清理室上面架设导轨和电葫芦承载运行工件的传统方式 .势必对清理室室体和导轨支架的强度和刚度要求高，且结构复杂，钢材消耗量多，安全风险性大。经反复推敲。本设备确定承载运行方式是采用专用行车 (双棵桥式吊车又称 天车”)和专用吊钩吊拉运送和回转工件。行车可沿着清理室顶部开口运行 。而行车上的 吊钩行走小车”则预先被锁定在清理室顶部开口中心线位置上不可做相对移动：在清理室顶部对应抛射区中心的部位设置新的专门设计的吊钩自转机构。当专用行车吊着工件运行至抛射区中心后，吊钩即做 自转 ，转速为 1 r/mjn，然后开始抛丸清理：清理完毕。专用行车运送工件至指定地卸件、再装新工件。这种技术方案成功解决了大吨位工件安全可靠承载运行的难题。

31清理室顶部开13处密封结构为使吊钩进出清理室.清理室顶部设开13作为吊钩运行过道，但因此带来了清理进行时的弹丸密封问题.这也是涉及设备使用安全的-个因素。由于采用吊钩尺寸规格较大，室顶开13相应比较宽.采用以往的橡胶板加毛刷的密封结构形式，达不到应有的密封效果。该机创新设计，采用插板密封结构形式 。当吊钩行走时插板退出，当吊钩进到抛射区中心后插板插入 ，插板由气缸带动，动作通过PLC自动控制。另外吊钩上杆部也设有由钢板、橡胶板加毛刷组成的密封结构。

4 工作原理和主要部件的设计(1)设备的工作原理设备的清理室顶部设有-台30t行车吊钩，吊钩可以升降装卸工件.吊钩回转由吊钩自转装置驱动.工作时吊钩运载工件进入清理室。利用布置在清理室侧壁的七台抛丸器对工件表面清理，经抛丸器高速旋转加速的弹丸击打到工件表面上。

使工件显出金属本色.-次性即可达到理想清理效果。弹丸回收是通过振动输送器～弹丸输送到提升机底部，由提升机将弹丸提升到分离器内。

分离器将弹丸与混合物分开.合格弹丸进入抛丸器继续使用。破碎弹丸及氧化皮粘砂排进废料箱。

灰尘及细信粒由除尘器回收。全机电气系统采用PLC控制，对不同工件可用不同时间清理。最后将清理好的工件退出清理室外.吊钩在清理室外进行装卸，并准备完成下个循环。

(2)设备开启的操作顺序开启除尘系统 提升机-振动输送器-室体顶部密封门关闭-吊钩自转小车进到位-气动大门关闭-吊钩旋转-依次启动抛丸器 各相应弹丸闸门打开 (工件清理计时) 清理时间到-弹丸 闸门关闭-抛丸器关闭- 室体顶部 密封门打开-吊钩自转小车退到位-气动大门打开。

按开机顺序的逆向操作启动相应的停止按钮.使整个系统停止。

(3)设备的主要部件设计该设备主要包括：抛丸器、清理室、气动大门、弹丸循环系统 (包括提升机、分离器、弹丸闸门、输丸系统、振动输送器)、吊钩 自转装置、平台、气动系统、电气系统和除尘系统等部分组成 (见图 1)。

1)清理室及顶部密封清理室体系焊接组装结构.由左右侧壁、顶板等部分组成清理室为焊接结构.清理室钢板厚度为1 2mm。室内主抛射区。即抛丸器面和抛丸器对面及顶面的 1.5m 范 围内采用 ZGMn13耐磨钢护板防护。其余防护采用 65Mn弹簧钢护板防护。气动大门由气缸开启，并装有行程开关与抛丸器联锁。只有大门关闭后，抛丸器方能开启。

踩∞寸船距 .el0研讨园地 I Field of Discussion吊钩 自转装置 行车 输丸系统 分离器 提升机 平台图 1 设备总图2)振动输送器振动输送器由筛体、激振电机、橡胶弹簧等组成。它主要用来输送和筛选弹丸。通过调整激振电机上的激振块的位置可以获得不同的激振力。

吊钩在进入清理室和上升到位时均由行程开关自动控制。以确保工件处在被清理位置。

吊钩自转装置由涡轮蜗杆减速器、链轮、链条、链条涨紧机构等部分组成。当工件进入清理室的抛丸区中间进行定位抛丸清理时.工件将进行旋转，从而保证清理效果。

5)气动大门气动大门由门体、活页、密封胶条、气缸驱动等部分组成，有开启灵活、密封可靠等特点。气动大门由气缸控制开与关。门的周边设有密封装置，以防丸尘溢出。为安全起见大门上方装-限位开关。必须将大门关闭后，方能启动抛丸器。

6)电气控制系统设备主回路采用3V～380V、50HZ供电.控制回路采用由控制变压器输出的单相 AC20V供电。工件清理过程选用三菱 PLC自动控制，具有互锁和手动单动功能.以便设备的连续工作和方便检修。

5 CAD设计验证首先根据用户的工艺要求和设计方案做了设计流程图。见图3。

在建立流程图后～工件尺寸、生产纲领、用户要求等各类数据输入计算机中。根据计算结果，对 西5500mm×5000mm的铸件进行工件模拟示意.并按所选的抛丸器型号和台数进行了抛丸器抛射带的仿真，确定抛丸器台数为七台，这样才能全部包容整个铸件长度 (见图4)。确定出关键部件清理室的外形尺寸及在其上布置七台抛丸器的相互位置尺寸.最后确定出其他各主要部件吊钩自转装置、气动大门、室体顶部密封装25Field of Discussion l研讨园地机械工业标准化与质量吊钩装 置图 2 吊钩 自转装置示意图图 3踩 ∞寸躲 ∞.∞研讨园地 I Field of Discussion置、平台、输丸系统、提升机、分离器、振动输送器、气动系统、电气系统、除尘系统等的规格、尺寸范围和相对于清理室的位置，并对各部分结构加以确定。最后完成总图设计。

图 4 抛丸器抛射 区域不恿简图总图完成后.各主要部件依照总图的要求及其在总图中的位置.其中抛丸器、提升机、分离器、振动输送器等部件。依据所需的规格对其进行参数化拈设计。提高设计的可靠性。

6 主要典型部件 (吊钩自转装置)参数计算根据主要技术规格：被清理工件最大重量为30000kg，选用行车 (外购，专业厂家)吊钩来完成工件的运行和起升、降落。

由蜗轮蜗杆减速器驱动链条传动.完成吊钩在清理室内的旋转 (钩自转)。

已知 ：吊钩起重 ：30000kg；起升速度 ：5m/min；运 行速 度 ：10m/min；链 条 速度 ：1.5m/min：Z1Z225。

(1)链条的运行速度根据涡轮蜗杆减速器 (FCEDO80-135-1/800-1.5)中：n入1500r/m，p1.5kW，T540N·M，i800，，r/0.62可得 nl--R，入 1 500/8001.875r/m(2)吊钩 自转速度设：n吊1.05r/minion1/n a1.875/1.051.786.. Z3ioxZ11.786x2544.65取 Z345查表可得 P31.75.D3455.15n3nJi131.875/1.81.041 6r/min.·.V 吊 D n3 455.15×丌 ×1.04161 488.6245mm/min取 1.5m/min。

7 设备制作、安装遇到的问题及解决方法由于大清理室体不便于运输.所以需在现场制作并安装。在制作过程中清理室侧壁和清理室的顶部搭接处的接缝给制作安装工作带来难度。

为此对清理室的侧壁上部做了-个斜面和水平面组合的切面，在室体顶部端面做-个斜的切面，两者结合给安装时带来极大的方便.提高了连接部分的受力强度，使型钢骨架切面全部看不到，有了很好的外观度。这种新颖结构已被推广到其他产品中。见图5。

5在调试过程中.发现室体顶部吊钩运行通道和吊钩开13处大量的弹丸飞出.室体顶部密封存在严重的漏丸问题。因为吊钩尺寸规格较大，室体顶部开El相应比较宽.采用的橡胶板加毛刷的密封结构形式密封效果差。笔者根据现场情况创新设计-种密封箱密封结构形式，它由钢板、聚氨酯板等部分组成。见图6。通过改进，杜绝了弹丸从室体顶部开13飞出，大大增强了密封效果，这种密封结构已推广到 10吨以上的吊钩抛丸清理产品中(下转第28页)271 前言节能减排指的是减少能源浪费和降低废气排放。我国 十二五”规划纲要提出。 十二五”期间单位国内生产总值能源消耗降低 16%。

单位国内生产总值二氧化碳排放降低 17% 主要污染物排放总量显著减少.化学需氧量、二氧化硫排放分别减少 8%。氨氮、氮氧化物排放分别减少 10%。这是贯彻落实科学发展观、构建社会主义和谐社会的重大举措：是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择：是推进经济结构调整。转变增长方式的必由之路。钢铁行业自身属于能源密集型产业.是典型的耗能和排放大户.钢铁行业不仅自身要做好节能减排工作.还应为下游钢铁产品深加工行业的节能减排提供支持 .随着世界经济-体化的加快 。中国紧固件行业发展迅速，2012年全 国紧固件产量达到 680万吨。为此。笔者在前期开(上接第27页)钢板图 6样机制造安装完成后。先进行了空负荷试车和整机性能指标检测。验证结果各项指标均满足设计要求。然后进行了全线联动负荷试车。再次对整机性能指标检测.结果仍是各项技术指标完全符合设计和使用要求，顺利通过了用户验收。

用户经过试用。运行情况 良好，无论是吊钩的吊拉、运行、自转。还是弹丸密封状况，均保持理想状态。抛丸清理效果、生产率、电气控制等均满足使用要求.用户十分满意。