路面拋丸機開發及應用研究的概述
來源：本站 日期：2011-8-10 17:15:55
    近幾年，我國市政、公路、機場、基礎設施建設加速，對表面處理設備的需求激增，尤其是在養護設備上。目前我國的道路養護設備基本還是靠進口。路面拋丸機是目前在國外應用得比較廣泛的表面處理設備之一。路面拋丸處理是一種在歐美發達國家已經開始應用的表面處理方法。目前隨著拋丸設備的不斷改進和技術成熟，路面拋丸工藝和設備已經進入歐美發達國家公路養護、橋梁施工和機場維護等領域。在國外，水平移動式拋丸機不但能夠應用在混凝土表面以及隧道的抗滑性恢復上，還可以進行橋梁的表面防水處理，還可以應用在機場跑道除膠上等等，我國在此方面的應用卻很少，只有在少數項目中使用了拋丸工藝。隨著市場需求的激增，有關部門已經強烈意識到了養護設備的重要性，尤其在機場跑道除膠方面，水平移動式拋丸機有著其他設備無可替代的優點。它不但除膠效果好，而且作業效率高，在作業以外的其它時間不影響機場跑道的正常使用。可見道路養護設備應用的市場環境日益擴展并呈現可以預見的強勁后市，此時對水平移動式拋丸機進行一些理論聯系實際的研究顯然具有重要的現實意義和長遠的指導意義。

   目前國內對傳統拋丸機械的開發及應用已經相當的成熟，但是水平移動式拋丸設備對于我們來說還是相當的陌生。本論文來源于與某公司委托的項目《水平移動式拋丸機的開發以及應用研究》，以這一項目為背景，對拋丸機械的結構及工作原理進行了細致分析，并對影響拋丸機彈丸拋出速度的因素進行了深入研究。

    拋丸機主要可以分為五部分：拋丸部分、回丸室、分離裝置、驅動裝置、控制系統。（另外還需要配備除塵設備，必要的話還可以配置拾丸器）

    拋丸清理的工作原理就是將彈丸的動能轉化為對工件表面的沖擊力。拋丸機利用電機驅動的拋丸輪在高速旋轉過程中產生離心力和風力，一定顆粒度的彈丸流入進丸管時便被加速帶入高速回轉的分丸輪中，在離心力的作用下，彈丸由分丸輪窗口拋出進入定向套，再經由定向套窗口拋出，由高速回轉的葉片拾起，并沿葉片之長度方向不斷加速運動直至拋出，拋出的彈丸形成一定的扇型流束，沖擊工作平面起著清理強化的作用。然后彈丸和灰塵、雜質一起經過反彈室來到儲料斗的上方。大功率的除塵器通過儲料斗上方的分離裝置將丸料和灰塵分離，丸料進入儲料斗繼續循環使用，灰塵則通過連接管進入除塵器。當灰塵進入除塵器后，通過濾芯的分離，停留在儲灰斗中和濾芯的表面。自動反吹除塵器可以通過壓縮機提供的反吹空氣自動間隔清理每一個濾芯。最后在機器內部通過配套吸塵器的氣流清洗，將丸料和清理下來的雜質分別回收，并且使丸料可以再次利用。拋丸清理的效率取決于彈丸的數量、大小、速度和沖擊的方向。因此，拋丸清理機的經濟、技術指標幾乎全部依賴于拋丸器的性能。當然，與之配套的除塵器的性能也是同等重要的。拋丸工藝和設備根據可需處理表面的不同，通過三個參數來控制處理后的表面狀況。選擇丸料的大小和形狀；設備的行走速度；丸料的流量大小。以上三個參數互相配合，可以得到不同的處理效果，確保處理后表面的理想粗糙度。

   本文首先在第一章緒論部分對拋丸機的國內外技術發展現狀做了簡要介紹，指出了我們目前與國外成熟技術之間的差距以及在應用范圍上的不成熟。另外對我們本次項目所開發的拋丸機的特點及功能做了詳細的介紹。最后概述了本論文的研究方向與研究內容。

    拋丸清理的效率取決于彈丸的數量、大小、速度和沖擊的方向。因此，拋丸清理機的經濟、技術指標幾乎全部依賴于拋丸器的性能。因此第二章我們對拋丸機的結構以及工作原理進行了分析，詳細介紹了拋丸頭、拋丸室以及回收分離裝置，并重點介紹了拋丸機的核心裝置——拋丸器的結構、工作原理、結構參數的設計、功率的計算以及提高拋丸器的壽命的方法。最后總結了引起拋丸機噪聲的因素，并對這些因素逐一進行了分析，提出了減小拋丸機噪聲的措施。

   第三章建立了彈丸與葉片的力學分析模型，推導了彈丸速度的求解公式。對于一個拋丸機來說，它所拋出的彈丸速度是這個拋丸機的重要指標，因此對彈丸的速度進行研究意義重大。本章對彈丸進入分丸輪窗口的過程進行了非常詳盡的分析計算，給出了只具有徑向速度的彈丸和具有圓周速度的彈丸進入分丸輪窗口的條件。分析了不同形狀葉片對彈丸的速度及葉片壽命的影響以及摩擦對彈丸的速度的影響。建立了拋丸機的三維實體模型以及拋丸輪的動力學仿真模型，并介紹了ADAMS 動力學分析理論。

   第四章是本文的核心部分，主要對拋丸用的彈丸進行了動力學仿真分析。對碰撞接觸及運動學摩擦的處理進行了分析。對拋丸用的彈丸做了簡要介紹，列出了不同材質的彈丸對拋打效果的影響，給出了影響拋丸效果的多元函數的一般表達式。重點介紹了單拋頭拋丸機各主要參數對彈丸的速度的影響、雙拋頭拋丸機的設計以及拋頭裝置中彈丸的動力學仿真，并將仿真結果與理論分析的結果進行了詳細的對比分析，討論了兩結果產生偏差的原因。對定向套開口角位置的選取進行了詳細論述，提出了定向套開口角位置的三種選擇方案，并總結了如何根據實際情況對定向套開口角位置進行選取。最后簡單介紹了影響拋打效果與徑向散射角的因素。

    第五章是本文的試驗部分，本文的一切說明都在這一章有了充分的體現，它為本文的一切理論論述提供了現實的依據。在實際的工作中，可以參考本次試驗進行設備的調試。

    第六章是本文的結論與展望，總結了本文所做的工作以及所得出的結論，提出了后續工作的重點