單體活塞環(huán)拋丸機(jī)工作原理及應(yīng)用

摘要：介紹了ST6一M單體鑄造活塞環(huán)拋丸機(jī)的基本原理、主要技術(shù)參數(shù)和清理活塞環(huán)毛坯的應(yīng)用情況。使用表明，ST6-M 活塞環(huán)拋丸機(jī)具有可靠性高、清潔和高效的特點(diǎn)，可以作為取代Qll8清理滾筒的*選設(shè)備。
關(guān)鍵詞：活塞環(huán)；毛坯清理；拋丸機(jī)
過去幾十年來，國內(nèi)活塞環(huán)行業(yè)一直使用Qll8清理滾筒清理單體鑄造活塞環(huán)毛坯和回爐料。該設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時，活塞環(huán)毛坯之間互相的撞擊較大，造成部分很薄的毛坯斷裂，毛坯和回爐料的表面清理質(zhì)量很差，尤其是毛坯內(nèi)圓根本無法清理干凈，始終殘留很多粘砂。設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時噪音很大、生產(chǎn)效率低、員工勞動強(qiáng)度大、工作環(huán)境灰塵多，不符合安全、高效和清潔衛(wèi)生的基本要求。無法清理干凈的毛坯會引起加工刀具的磨損，降低加工效率和產(chǎn)品加工精度?；貭t料重新回爐熔煉時，會造成爐內(nèi)的爐渣量多，增加熔煉時間，造成能耗增加和鐵液化學(xué)成份的燒損，增加了爐前控制難度，也影響爐襯的使用壽命。隨著生產(chǎn)的不斷發(fā)展，毛坯和回爐料的清理矛盾日益突出，1999年我們對鑄一車間的清理工部進(jìn)行了技術(shù)改造。
在技改前，我們對一般機(jī)械工廠應(yīng)用的通用型橡膠履帶式拋丸機(jī)進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)研。這類拋丸機(jī)適用于比表面積小、表面粘砂相對較少的小型鑄件的拋丸清理。而對于單體環(huán)這類比表面積很大、表面粘砂很多的小而薄的鑄件，開始時清理效果較好，但由于吸塵器往往不能有效清除大量的灰塵和細(xì)砂粒，所以在使用一段時間后，丸料內(nèi)混有大量的砂粒和灰塵，致使被拋丸葉片拋出的鋼丸量減少，降低了拋丸清理效果，需要經(jīng)常對丸料進(jìn)行篩分，去除灰塵和細(xì)砂，才能保證清理效果，拋丸機(jī)的使用很不方便。
根據(jù)上述情況，我們與迪砂(常州)機(jī)械有限公司合作，請該公司設(shè)計單體活塞環(huán)專用拋丸機(jī)。經(jīng)過反復(fù)研究，并考慮到現(xiàn)有的廠房高度和操作者的習(xí)慣，較終設(shè)計并制造了兩臺單體活塞環(huán)毛坯和回爐料清理的sT6一M橡膠履帶式專用拋丸機(jī)，如圖1所示
圖1 ST6-m 單體活塞環(huán)拋丸機(jī)
1 復(fù)式斗提機(jī) 2 上螺旋輸送機(jī) 3 簾幕式風(fēng)選箱 4 拋丸器 5 拋丸室 6 下螺旋輸送機(jī) 7 主磁選裝置 8 風(fēng)選膨脹箱 9 副磁選裝置
2 ST6-M 拋丸機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)
較大裝料體積：0．17m ；
較大批料重量：360kg；
較大單件重量：15kg；
較大工件對角線長度(取決于外形)：300mm；
拋丸器數(shù)量：1個；
拋丸器功率：llkW；
丸料流量：144kg／min；
丸料速度：70m／s；
初裝丸料量：460kg；
滾筒尺寸：o700mmx988mm；
膠帶速度：6．1m／min；
除塵器風(fēng)量：530m3／h；
氣壓：6x10 Pa；
較高批料溫度：50o℃ ；
工作場地拋丸噪音：75-81dB(A)；
安裝功率：15．15／15．4kW；
外形尺寸(高×深×寬)(mm)：4345x2113x2999；
重量：4100／41 lOkg

ST6一M橡膠履帶式拋丸機(jī)主要由：拋丸室、拋丸器、復(fù)式斗提機(jī)、主磁選裝置、副磁選裝置、上螺旋輸送機(jī)、下螺旋輸送機(jī)、幕簾式風(fēng)選分離箱、風(fēng)選膨脹箱、除塵器及電器控制系統(tǒng)組成，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分別為：
(1)拋丸室
拋丸室是拋丸清理機(jī)的主體，由拋丸室殼體、環(huán)型橡膠履帶和氣動門組成。室體尺寸為：o700mmx988mm。環(huán)型橡膠帶分4層結(jié)構(gòu)，一次成型，履帶上沖有06mm丸料溜孔。橡膠履帶由驅(qū)動輥?zhàn)印⒏南蜉佔(zhàn)右约皬埦o輥?zhàn)咏M成的驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動。所有輥?zhàn)油ㄟ^法蘭軸承安裝在由6mm厚高性能耐磨板制成的兩邊室墻上。拋丸室內(nèi)設(shè)有形狀合理、易于更換和維修的特殊耐磨板。拋丸室下部設(shè)有篩網(wǎng)，篩網(wǎng)下部為一帶螺旋輸送機(jī)的收集斗。氣動室門由防止丸粒外泄的橡膠密封，內(nèi)部緩沖板保證工件始終在傳送帶上翻轉(zhuǎn)，防止在皮帶和室門之間產(chǎn)生卡料現(xiàn)象。
(2)拋丸器
ST6一M拋丸機(jī)采用DISA公司特有的由llkW電機(jī)直聯(lián)驅(qū)動的D300型高效拋丸器，避免了因皮
帶傳動而帶來的能量損失。拋丸器轉(zhuǎn)速2960r／min，o305mm的拋丸輪上裝有7個標(biāo)準(zhǔn)寬度為76mm的曲面葉片。所有零件均經(jīng)過動平衡試驗，以確保運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。拋丸器位于拋丸室上部，便于安裝、調(diào)整和維修，獨(dú)特的葉片鎖緊設(shè)計使葉片很容易被更換。
(3)復(fù)式斗提機(jī)
復(fù)式斗提機(jī)位于整套設(shè)備的左邊，拋丸室一側(cè)的是一*斗提，另一個是二*斗提。兩個斗提并到一起，由各自的減速電機(jī)分別進(jìn)行驅(qū)動，其中一個斗提機(jī)的下段連接著下螺旋輸送機(jī)，二*斗提機(jī)的上段連接著上螺旋輸送機(jī)。復(fù)式斗提機(jī)藉此與拋丸室構(gòu)成了丸料的循環(huán)體，同時也增加了自身的安裝穩(wěn)定性。復(fù)式斗提機(jī)設(shè)計成上、下兩段，中間用螺栓連接，以便于運(yùn)輸和安裝同時，還設(shè)計了便于安裝、調(diào)整和維修的檢修門。
(4)主磁選裝置
主磁選裝置位于整套設(shè)備的左邊中段、復(fù)式斗提機(jī)的前面，其本身就安裝在復(fù)式斗提機(jī)的箱體上。
主磁選裝置的上蓋板通過一個過渡接管接到一*斗提機(jī)的上出料口進(jìn)料，大量的丸料夾雜和少量的砂在這里被分離。其下出料口則分成兩路：丸料一路流向二*斗提機(jī)的進(jìn)料口；大量的砂、夾雜和少量丸料則通過自帶的螺旋輸送機(jī)輸送到副磁選裝置。主磁選裝置自帶一減速機(jī)與主機(jī)聯(lián)控，工作時內(nèi)有永磁材料的滾筒一直旋轉(zhuǎn)，利用磁性原理將有磁性的丸料吸到一邊，非磁性的砂等留在另一邊?？梢酝ㄟ^改變滾筒軸端調(diào)節(jié)桿的位置來調(diào)節(jié)滾筒內(nèi)磁力線的分布位置，以達(dá)到較佳的分離效果。
(5)副磁選裝置
副磁選裝置位于主磁選裝置的左下面。其進(jìn)料口與主磁選裝置螺旋輸送機(jī)出口相接，出料口分成兩路：少量的丸料回到一*斗提機(jī)，大量的砂流進(jìn)廢物箱。副磁選裝置本身自帶一減速機(jī)與主機(jī)聯(lián)控。主磁選裝置與副磁選裝置配合使用，每分鐘可以從鋼丸系統(tǒng)中分離出100kg砂灰。
(6)上螺旋輸送機(jī)
上螺旋輸送機(jī)位于整套設(shè)備的中上部，其左端與復(fù)式斗提機(jī)相接，右端與安裝在拋丸室上的幕簾．式風(fēng)選分離箱相接，它本身帶有與主機(jī)聯(lián)控的減速機(jī)。由復(fù)式斗提機(jī)中的二*斗提機(jī)輸出的丸料，經(jīng)此螺旋輸送機(jī)送給其前部的滾筒篩進(jìn)行篩分，丸料落入幕簾式風(fēng)選分離箱做進(jìn)一步分選；較大的渣及澆道片被送入前部集渣室，通過下面的管道流進(jìn)廢物箱。
(7)下螺旋輸送機(jī)
下螺旋輸送機(jī)位于整套設(shè)備的中下部，其左端與復(fù)式斗提機(jī)相接，右端與拋丸室下的收集斗相接。它本身不帶動力，是隨復(fù)式斗提機(jī)中的一*斗提機(jī)聯(lián)動，主要作用是將收集斗中的丸料送入一*斗提機(jī)。
(8)幕簾式風(fēng)選分離箱
幕簾式風(fēng)選分離箱位于拋丸室上后部，由專用支架與拋丸室連接固定。其上部左側(cè)與上螺旋輸送機(jī)相接，來自復(fù)式斗提機(jī)的丸料由此經(jīng)過滾筒篩落入分選區(qū)。丸料自分選區(qū)成幕簾狀落入分離箱下面的貯料斗，在此過程中借助除塵器的風(fēng)力將丸料中的碎丸渣和粉塵分離，以提高拋丸效率。大一些的渣及澆道片等被滾筒篩送人分離箱右側(cè)的集渣室，通過下面的管道流進(jìn)廢物箱。分離箱下面有兩個出口：一個是通過其下面的丸料閥將丸料送人拋丸器的喂料管；另一個是將碎丸渣和粉塵通過管道送人廢物箱。分選區(qū)有一掛著兩個料斗的調(diào)節(jié)板，可視
丸料落下的情況向斗中添加丸料進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使丸料成幕簾狀落下。在風(fēng)選分離箱的出口有一調(diào)節(jié)活門，使用時可視風(fēng)量大小調(diào)節(jié)活門的開啟角度。
(9)風(fēng)選膨脹箱
風(fēng)選膨脹箱位于拋丸室后部和復(fù)式斗提機(jī)之間，與拋丸室用螺栓連接。它是利用容差壓降原理進(jìn)行工作，輕質(zhì)粉塵及雜物被吸人除塵器，重質(zhì)碎丸渣和砂粒留在箱中并沉降到箱底通過管道排出，以減緩顆粒狀碎丸渣或砂粒直接沖擊除塵器的過濾材料，延長其使用壽命。
(10)除塵器
ST6一M拋丸機(jī)所配除塵器為PL一2200A箱式濾袋除塵器，其除塵效率／>99％。除塵器風(fēng)機(jī)電機(jī)功率3kW，振打電機(jī)功率0．18kW，風(fēng)量2200m3／h，過濾面積12m ，過濾風(fēng)速約3．05m／s，外形尺寸(長×寬×高)720mmx660mmx1690mm，重量230kg。

4 ST6一M 拋丸機(jī)的工作原理
將單體活塞環(huán)毛坯或回爐料裝料完成后，關(guān)閉拋丸室門，啟動拋丸機(jī)。當(dāng)ST6一M拋丸機(jī)開機(jī)進(jìn)人工作循環(huán)后，11kW 電機(jī)驅(qū)動拋丸器將丸料由拋丸葉片以70m／s的高速成一定角度拋出，大量的丸料通過撞擊毛坯表面將粘砂清除。清掉的砂粒及丸料從環(huán)形橡膠履帶的 6mm丸料溜孔及履帶與機(jī)體之間的間隙下降，經(jīng)篩網(wǎng)篩出較大的飛邊與鐵豆。丸料和砂子則進(jìn)人下螺旋輸送機(jī)的收集斗，下螺旋輸送機(jī)在一*斗提機(jī)的帶動下將拋丸室下丸料收集斗中的丸砂混合物推送到一*斗提機(jī)，一*斗提機(jī)將丸砂混合物提起，由出料口過渡接管送給主磁選
裝置。丸砂混合物落到主磁選裝置的旋轉(zhuǎn)滾筒上分成兩路：一路無磁性的砂塵及少量丸料順著滾筒滑下，落到擋板這邊并被主磁選裝置自帶的螺旋輸送機(jī)送到副磁選裝置，副磁選裝置利用同樣的方法將少量丸料送回到一*斗提機(jī)，而將大量的砂塵排到機(jī)器外的廢物箱。另一路有磁選的丸料及渣等則被磁性滾筒帶進(jìn)擋板的另一邊— — 二*斗提機(jī)，二*斗提機(jī)將丸料及渣等提起，由出料口送人上螺旋輸送機(jī)。上螺旋輸送機(jī)將丸料及渣等推送到前端的滾
筒篩，丸料及略小的渣漏到風(fēng)選分離箱。較大的渣則由滾筒內(nèi)的螺旋葉片導(dǎo)人集渣室并順著管道排到廢物箱；落到風(fēng)選分離箱中分選區(qū)的丸料在調(diào)節(jié)擋板的作用下成幕簾狀流到下部的貯料斗。在此過程中，流下的丸料又一次被風(fēng)選，分離出其中的粉塵、輕質(zhì)雜質(zhì)和碎丸料，粉塵和輕質(zhì)雜質(zhì)由吸塵器吸出，碎丸料則下落到箱底并從管道排出。貯料斗中的丸料通過出口處的插板閥繼續(xù)下行，并經(jīng)過丸料閥進(jìn)人拋丸器，丸料在拋丸器中被高速旋轉(zhuǎn)的葉輪加速后，成一定角度射向拋丸室中待清理的工件，再進(jìn)行下一個循環(huán)，丸料循環(huán)系統(tǒng)示意圖如圖2所示。
圖2 ST6-m 拋丸機(jī)丸料循環(huán)系統(tǒng)示意圖
(1)生產(chǎn)效率提高。原Q118清理滾筒平均每小時可清理毛坯(以611O第二道氣環(huán)為例)5850片，
改用ST6一M拋丸機(jī)平均每小時可清理毛坯9500片，生產(chǎn)率提高62％。
(2)毛坯表面十分干凈。原清理滾筒清理毛坯時，毛坯表面及內(nèi)圓有很多粘砂，特別是內(nèi)圓粘砂嚴(yán)重。改用sT6一M拋丸機(jī)清理后，毛坯內(nèi)外圓表面均十分干凈，外觀檢驗更容易識別。
(3)因用ST6一M拋丸機(jī)清理的澆注系統(tǒng)回爐料無粘砂，鐵液中的爐渣數(shù)量也大幅度減少，熔煉電耗降低，鐵液化學(xué)成份燒損減少，感應(yīng)電爐的爐襯使用壽命也從原不足200爐增加到250爐以上。
(4)拋丸機(jī)設(shè)備的可靠性好，噪音低、粉塵少、操作員工的工作環(huán)境良好。
(5)與Q1l8清理滾筒相比，ST6一M拋丸機(jī)操作簡單，員工勞動強(qiáng)度降低，兩種清理設(shè)備的對比情況詳見表
表1 兩種設(shè)備對比表
6 結(jié)論
(1)ST6一M拋丸機(jī)適用于比表面積大、粘砂很多的小而薄的單體鑄造活塞環(huán)鑄件。
(2)ST6一M拋丸機(jī)清理毛坯的生產(chǎn)效率高，比Q1l8清理滾筒高62％，適應(yīng)單體活塞環(huán)鑄造生產(chǎn)節(jié)奏快的需要。
(3)ST6一M拋丸機(jī)清理質(zhì)量好，清潔的毛坯有利于外觀檢驗和機(jī)械加工。干凈的的回爐料重新回爐熔煉時，能減少爐渣數(shù)量，降低電耗和提高爐襯使用壽命。
(4)ST6一M拋丸機(jī)設(shè)備可靠性高、噪音小，員工勞動強(qiáng)度降低，工作環(huán)境有較大改善，是在活塞環(huán)毛坯和回爐料的清理中替代Q1l8清理滾筒的*選設(shè)備。