抛丸器的制作方法

文档序号:14056770阅读:725来源:国知局
抛丸器的制作方法

本实用新型涉及一种抛丸器。



背景技术:

抛丸技术是将来自进丸管的弹丸,经过分丸轮的初步加速,通过套在分丸轮外的定向套抛出,而后被叶片承接,沿叶片表面通过离心力继续加速,飞出抛丸器,从而实现对各种零部件表面的抛丸清理和强化。

由于抛丸清理不受被清理件大小、形状和重量的限制,而且能够提高机械产品和金属构件的抗疲劳性能,消除应力集中,应力集中的消除需要比较大的机械冲击,因此,要求冲击到零件表面的弹丸的速度非常快。另外,弹丸本身应是理想状态下的球形,但实际制作出来的弹丸难以做到理想的球形结构。并且为了节约成本,弹丸通常要回收利用,新的弹丸都要混入一定量的回收到的弹丸。通常,被回收利用的弹丸因产生了机械撞击而使其圆度变得更差,并且很大比例的回收得到的弹丸本身会存在凹坑或者破损,这些弹丸会对抛丸器产生比较大的磨损。

抛丸器中易于被磨损的部件主要是分丸轮和叶片,相对而言,由于弹丸在叶片表面的速度更快,因此,现在抛丸器失效研究的重点也主要落在叶片上,而对分丸轮较少关注。

分丸轮失效表现在区域不平衡上,用于确定分丸口的柱体会受到弹丸的直接冲击和摩擦,易于失效,而分丸轮的其余部位则不容易失效。藉此会产生短板效应,若因柱体失效而报废整个分丸轮,则会产生不必要的浪费。

如中国专利文献CN2885505Y,其对分丸器的一些基本参数给出了说明,例如其说明书具体实施方式部分指出,所限定抛丸器的最大抛丸量可以达到19吨/小时,而弹丸的最终速度可以达到60米/秒,足见分丸轮和叶片所使用的环境。此外,其还指出,所使用的弹丸除了弹丸外,还包括棱角钢砂,而带有棱角的弹丸所产生的摩擦更加剧烈。其用于解决磨损问题的技术手段是,分丸轮、叶片等易损件采用高铬抗磨铸铁材料铸造,以提高零件本身的耐磨性能,然而,如前所述,例如分丸轮,并非各处的耐磨性均有相同的要求,整体铸造尽管可以解决区域耐磨性的问题,但整体耐磨性的提高也意味着材料性能的浪费。

同样,如中国专利文献CN202640176U,其将分丸轮区分为安装座和筒体两个部件,为了提高耐磨性能,其筒体和安装座均采用高锰合金铸铁一体注塑成型。换言之,其整体材质仍然一致,存在着材料性能的浪费,而使的整体成本偏高。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于提供一种使用寿命相对比较长,并且成本相对比较低的抛丸器。

依据本实用新型的实施例,提供一种抛丸器,包括壳体,以及容置在壳体内的抛丸轮、与抛丸轮同轴装配的分丸轮,还包括从一端装配在壳体上,并向分丸轮提供弹丸的进料装置,所述分丸轮的一端为用于与抛丸轮间装配的座,另一端为用于承接进料装置的端环体,座与端环体间环形排列有用于确定分丸孔的柱体;

所述柱体至少离心侧和周向侧为粉末冶金材料体。

上述抛丸器,可选地,所述柱体具有:

第一结构,整体为粉末冶金材料体;或

第二结构,柱体包括与端环体和座一体的基体柱和一粉末冶金材料材质的槽体;

相应于第一结构,于座和端环体上开有嵌装槽,以用于柱体在座和端环体上的装配;

相应于第二结构,槽体扣在柱体上,而包绕槽体的向心侧和周向的两侧。

可选地,相应于第一结构,嵌装槽具有分丸轮轴向的约束结构。

可选地,所述嵌装槽为第一燕尾槽或第一T型槽。

可选地,抛丸轮具有单端座板,该单端座板为叶轮,叶轮上设有叶片固定结构;

相应地,叶片通过所述叶片固定结构固定在叶轮上。

可选地,叶片为从向心端到离心端的两节段结构;

上述的两节段结构中的两节段为平板;

两平板间通过与两平板相对端相切的过渡弧连接。

可选地,位于离心段的平板长度d2大于位于向心端的平板长度d1。

可选地,d2为1.2~1.5倍的d1。

可选地,两平板间的夹角为165~175度。

可选地,叶片固定结构为成型在叶轮端面的第二燕尾槽或者第二T型槽,并在第二燕尾槽或者第二T型槽的离心端设有第一销孔;

相应地,叶片的座部构造为燕尾结构或者T型结构,并相应开有第二销孔或挡座;

提供一连接销,通过第一销孔和第二销孔或挡座约束叶片的离心向自由度。

依据本实用新型的实施例,提出具有较长使用寿命的分丸轮,该分丸轮既不是常规材质的分丸轮,也不是整体的昂贵材质的分丸轮,而只是对分丸轮的柱体进行加强,成本相对较低的情况下,具有比较长的使用寿命。

附图说明

图1为一实施例中一种抛丸器主剖结构示意图。

图2为相应于图1的左视结构示意图。

图3为一种分丸轮结构示意图。

图4为另一种分丸轮结构示意图。

图5为一种抛丸轮结构示意图。

图6为一种叶轮结构示意图。

图7为一种叶片结构示意图。

图8为一种进丸装置结构示意图。

图9为一种叶片结构参数图。

图中:1.进料装置,2.分丸轮,3.抛丸轮,4.壳体,5.主轴,6.环形压板。

11.料斗,12.抛出窗口,13.分丸轮容置腔。

21.进丸口,22.端环体,23.镶柱,24.座板,25.座,26.基体柱,27.镶块。

31.叶片,32.叶轮。

311.离心端,312.挡座,313.安装座,314.向心端,315.第一段,316.过渡段,317.第二段。

具体实施方式

参照说明书附图1,主轴5是抛丸器的基础参考系,分丸轮2、抛丸轮3、壳体4、定向套等基本部件都需要与主轴5保持较高的同轴度。抛丸器上主要部件在主轴5轴向的两端,例如主轴5的轴向,用于确定端面。

在图1中壳体4的左端盖设有轴承座,用于主轴5的引入,壳体4的右端盖用于安装进料装置1。

主轴5通过轴承座安装在壳体4上,并通过轴承座孔探入到壳体4内部,该探入到壳体4内的轴头用于安装抛丸轮3和分丸轮2,图8中具有抛丸窗口12的套体结构为定向套,分丸轮2位于定向套内,通过抛丸窗口12抛出后进入到抛丸轮3中。相对而言,抛丸器中受摩擦力最大的部件是抛丸轮3的叶片31,次之是分丸轮2,再者是定向套,在本实用新型的实施例中,第一目的是分丸轮2的耐磨性问题。再一目的是抛丸轮3的装配结构事宜。

在图1所示的结构中,其壳体4与鼓风机的风鼓壳体相似,都是鼓型结构,即具有主轴5轴向的两个端盖和大致以主轴5轴线为轴的柱面或者大致的回转体结构,用以确定一个大致是柱面或者两端小中间大的鼓型内腔。

壳体4两个端盖中的一个可以与回转体结构整体铸造成型,也可以两个端盖单独成型后与独立成型的壳体4主体组配。

抛丸器的功能部件大多数都被容置在壳体4内,其中的由主轴5驱动的部件是抛丸轮3和分丸轮2,主轴5位于壳体4内的轴头通过键或者其他固定结构将抛丸轮3安装在上述轴头上,而分丸轮2通常直接或者间接的安装在主轴5上。

在图3所示的分丸轮2的右端,是分丸轮2的座25,该座25具有一个圆柱头,圆柱头与图中座板24连接的一端侧面设有键,而在图5所示的抛丸轮3上的中心孔(图6中所示的座孔324)则开有对称设置的键槽,相应地,分丸轮2的座25可以安装在抛丸轮3的中心孔上,然后轴向固定,实现两者的同轴装配。

图1中,从进料装置1进入的弹丸通过自重产生的加速抛射进入到分丸轮2中,在分丸轮2通过主轴驱动所产生的旋转,使弹丸得到初步加速,相对而言,虽然弹丸在分丸轮2中的速度相对比较慢,但也因为速度慢,而在分丸轮2中滞留的时间稍长,其所受到的磨损比抛丸轮3稍小,而在抛丸器处于第二易于被磨损的部件。

一般而言,分丸轮2是一体成型,例如由铸钢材料整体铸造成型,然后再进行后续的加工后产生,其制作工艺相对简单,但如背景技术部分所述,由于受材料本身性能的限制,使的其易于被磨损而失效。

在背景技术部分所引用的文献中,尽管也存在简单的组装结构的分丸轮2,但其主要部分仍然需要整体成型,并且为了满足整体的成型,要求被整体成型的各个部分的材质完全一样,为了提高整体的使用寿命,分丸轮2整体上由贵重合金制作而成,例如中国专利文献CN202640176U中采用高锰合金铸铁整体成型,而中国专利文献CN2885505Y则由高铬铸铁合金整体铸造而成。

整体铸造工艺性简单,分丸轮2的使用寿命也很长,但整体成本偏高,其更换必须整体更换。

由于分丸轮2的转速比较高,例如在一些应用中可以达到2460r/min,整体铸造有其重要的技术性和工艺性要求,在于高速转动下,若分丸轮2各个部分不同心,易于产生比较大的震动,不仅噪音大,而且容易损伤主轴5的轴承。而整体铸造,则易于保证分丸轮2各个部分同轴,换言之,产生偏心的概率相对较低。

另,参见图3所示的结构,类同于鼠笼式电动机的定子形状,其具有一个座25,该座25用于分丸轮2在叶轮32或者主轴5上的装配,并具有一个端环体22,环内部分用作进丸口21,用于承接来自进料装置1抛射的弹丸。

分丸轮2首先要保证的是端环体22与座25间的同轴度,能做到理想的同轴度最好,即便是达不到理想的同轴度,也需要比较高的同轴度,例如同轴度为0.01mm。

整体制造时,图3中所示的座25、座板24、镶柱23、端环体22一体成型,易于保证同轴度,也易于保证镶柱23在分丸轮2周向分布的均匀性和各自装配结构的一致性。从而保证镶柱23间所确定分丸口(或孔,术语名称不同,但实质结构相同)的一致性。

在本实用新型的实施例中,分丸轮2中的镶柱23或者镶块27与弹丸直接接触,而易于失效,因此,这两类部件采用耐磨性能比较好的粉末冶金材料制作。

粉末冶金是以金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料,经过成形和烧结,制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方,均属于粉末烧结技术,因此,一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷材料的制备。关于粉末冶金工艺已经比较成熟,在此不再赘述。

基于本实用新型的构思,例如镶柱23应具有良好的耐磨性能,粉末冶金选材范围比较广,并且绝大多数都具有良好的耐磨性能。此外,目前还存在对粉末冶金材料进一步改性,从而提高其某一方面性能的材料,例如粉末冶金烧结铁基材料,如Fe-C-RE和Fe-C-Cu-P-Mo等粉末冶金材料,通过表面改性,可以获得更佳的耐磨性。对此,在粉末冶金领域也属于常规的选择,在此不再赘述。

记用于连接端环体22和座板24的结构部分为柱体,该柱体有部分结构与弹丸不产生接触,因此,该部分结构可以采用常规材质,例如铸钢,需要进行耐磨性加强的部位是柱体至少离心侧和周向侧,离心侧和周向侧为粉末冶金材料体。图3中的镶柱23大致是一个四棱体结构,其中除了离心侧的侧面外,其余侧面为粉末冶金材料。

可以理解的是,面在几何中仅是不具有厚度的几何元素,因此,所谓的离心侧的侧面,受柱体其余部分的构造,其余部分至少应当具备相应的厚度,因此,离心侧的侧面采用常规材料并不是全部,而是局部结构。

图3显示了一种柱体结构,在图3中,柱体整体由粉末冶金材料制作而成,记为第一结构。

第一结构中,镶柱23与端环体22和座25(通常记座板24为座25的一部分,以下类同)之间的连接采用嵌装槽进行连接,镶柱23与嵌装槽之间采用过盈连接,过盈连接结构简单,不需要额外的紧固件。

需要说明的是,用于镶柱23连接的结构主要用来克服镶柱23的离心力,而弹丸作用于镶柱23上的力相比于镶柱23所受到的离心力可以忽略,而单纯的离心力完全可以基于过盈配合克服,实现镶柱23与端环体22和座25的可靠连接。

组装分丸轮2时需要专门的工装,该工装具有一个圆柱头,端环体22恰好能够套在在圆柱头上,与圆柱头相对地,提供一具有键槽的管套,该管套与座25适配连接,并顶压在圆柱头的端面。管套与圆柱头通过架体以保证同轴度。

对于端环体22与座25之间的距离,则不必专门定位,在嵌装槽安装镶柱23时,即能够确定端环体22与座25间的位置关系。

图3所示的分丸轮2作为一个总成,其维持总成的构造完全依赖于镶柱23与嵌装槽间的结合力,分丸轮2的基本运动形式是回转,对抗剪能力要求较低,对抗拉能力要求则更低,单纯的依靠镶柱23与嵌装槽间的结合力可以满足构造要求。

在优选的实施例中,通过构造异型的嵌装槽和匹配的镶柱头,可以增加结合面的面积,使结合更加可靠。

在一些实施例中,嵌装槽构造为燕尾槽或者T型槽,比单纯的矩形槽接触面积大,可以提高结构可靠性,并且燕尾槽和T型槽具有对镶柱23在分丸轮2轴向的约束。

在一些实施例中,则参见说明书附图4,在图4中,端环体22、座板24和座25可以一体成型,一体成型意味着端环体22与座板22间存在连接体,该连接体即为如图4中所示的基体柱,该基体柱与端环体22、座板24和座25整体成型,例如制造成型,易于保证端环体22与座25间保持较好的同轴度,并且整体结构可靠性远高于图3所示的结构。

第二结构中,基体柱26相比于主体,需预留出嵌装余量,相应地,提供槽型的镶块27,镶块27的槽与基体柱26也通过过盈配合装配,换言之,镶块27通过槽与基体柱26的配合实现压合。

基体柱26与端环体22、座板22一体成型,对于镶块27的装配而言,纯粹的镶柱23的装配工艺要简单。

关于抛丸轮3,通常具有两个座板,构成抛丸轮3的两个端板,叶片31通常采用两端固定方式,相应安装在两个端板上,这种结构装配可靠性高,可以保证叶片的动刚度。不过发明人认为由于叶片自身刚度比较高,采用双端板的必要性并不是很大,并且弹丸是向离心侧抛离,而不会沿抛丸轮3的轴向抛射,单端固定,装配工艺相对比较简单。因此,在图5所示的结构中,对叶片31采用单端固定,固定端提供叶轮32,叶轮32是叶片31的安装基体,在图5和6所示的结构中,用于叶片安装的结构是叶片槽323,利用型锁和实现连接,对叶片31自身刚度破坏小。

对于双端固定的叶片31,大多采用穿设螺栓的方式对叶片31进行固定,需要在叶片31上开螺栓孔,而叶片31通常比较薄,开螺栓孔后,对局部强度削弱比较明显。

在图7和图9中,叶片31为从向心端到离心端的两节段结构,如图7中所示的第一段315和第二段317,这两段均为平板,两段之间通过如图7中所示的过渡段316平滑过渡,过渡段316与第一段315和第二段317均相切,保证叶片31的连续性。

目前叶片主要有两种,一种是平叶片,叶片的工作面是平板,另一种是前曲叶片,叶片的工作面是弧面或者其它曲面,图7所示的叶片结构相较于平面叶片,第一段315和第二段317间的夹角越大,叶片31所受压力越大,故抛射速度越大,但对叶片31的磨损也越严重,故寿命越短;对于前曲叶片,由于该前曲叶片还要受到一个比较大的向心力,故本实施例中的叶片31所受到的压力要小一些,抛射速度要小一些,但是寿命有所提升,相对而言,依据本实用新型实施例的叶片31兼具平面叶片和前曲叶片的有点。

由于弹丸在叶片31上一直被加速,所以理论上叶片31平面越长,速度越大;又因为在叶片31离心端311的平板部分的压力明显大于向心端314的平板部分的压力,故增加叶片31离心端311的平板部分的长度,增速效果更加明显。因此在优选的实施例中,位于离心端311的平板长度d2大于位于向心端314的平板长度d1。

优选地,d2为1.2~1.5倍的d1。

此外,如前所述,综合考虑叶片磨损与抛射速度的关系,同一叶片上的两平板间的夹角为165~175度。

进而,关于叶片31的固定结构,构造为成型在叶轮端面的第二燕尾槽或者第二T型槽,如图6中所示的叶片槽323,并在第二燕尾槽或者第二T型槽的离心端设有第一销孔,如图6中所示的销孔321。

相应地,叶片31的座部,如图7中所示的安装座313,构造为燕尾结构或者T型结构,并相应开有第二销孔或挡座。

提供一连接销,通过第一销孔和第二销孔或挡座约束叶片的离心向自由度。

当如图7所示,叶片上为连接销所约束的结构是挡座312,而不是销孔,这种结构的应力集中比较小,有利于提高整体的使用寿命。相应地,在此条件下,连接销构造为挡销。

此外,如图8所示,料斗11(又称进丸管)与定向套构造为一体,一体铸造。定向套部分长度L,定向套开口为一正方形,如图8中所示的抛出窗口12,其边长取l,为保证弹丸高效抛出,故开口大小为:

L=(0.4-0.6)l。

假设料斗11尾端延伸到定向套部分的水平距离为L’,则:

L’=(0.3-0.35)L。

假设料斗11外壁(远离壳体4的壁面)与水平的夹角为A,内壁(靠近壳体4的壁面)与水平的夹角为A’,料斗上半部直线部分与下面圆弧部分相切,内圆弧(上母线)半径为R1,外圆弧(下母线)半径为R2,且内外圆弧同圆心,圆心与开口左侧位于同一条垂直线上。为减小弹丸对管道的冲击,取:

夹角为A’=(1.3-1.5)A。

A=(40-60)°。

对于抛丸轮的其它结构参数,分述如下:

假设分丸轮总长度为E,如镶柱23的长度为e1,则:

e1=(0.70-0.85)E。

假设镶柱23单侧超出分丸轮窗口的距离为e2(与嵌装槽配合的部分),为保证配合可靠,取:

e2=0.03-0.05E。

假设叶片31片体厚度为h,叶片固定部分(安装座313在叶片厚度方向上的厚度)厚度为H,则:

h=(0.25-0.35)H。

假设叶片固定部分的倒角为α(安装座313采用燕尾结构时,此处的α为燕尾的底角),则:

α=25-35°。

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