水平移動式拋丸機(jī)械工作機(jī)理研究及彈丸的動態(tài)仿真分析

1.4論文研究內(nèi)容

通過研究國內(nèi)外拋丸機(jī)產(chǎn)品工作原理及結(jié)構(gòu)，運(yùn)用理論知識和仿真手段，對拋丸機(jī)的拋頭裝置中的彈丸進(jìn)行運(yùn)動學(xué)以及動力學(xué)的分析，以計算機(jī)為輔助工具，采用適當(dāng)?shù)墓こ誊浖?，?yīng)用動態(tài)仿真技術(shù)，仿真拋丸器的工作原理，通過定向套開口角大小及其位置確定彈丸的運(yùn)動軌跡及其拋射速度，進(jìn)一步確定彈丸的拋射面積，并結(jié)合現(xiàn)代設(shè)計的方法確定其整體結(jié)構(gòu)。對雙拋頭拋丸機(jī)進(jìn)行設(shè)計開發(fā)。

本文主要做了如下工作：

1）通過對拋丸頭以及整機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，研究拋丸機(jī)械的工作機(jī)理；

2）對拋丸機(jī)的拋頭裝置（主要是拋丸器）進(jìn)行運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)分析，建立彈丸在分丸輪及定向套中的力學(xué)模型，確定彈丸拋射的最終速度及拋射區(qū)域；

3）通過三維繪圖軟件CatiaV5R11建立拋丸機(jī)的三維實體模型；

4）將模型導(dǎo)入機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)仿真軟件Adams2005，并進(jìn)行動力學(xué)仿真，使之達(dá)到拋丸機(jī)的各項性能，保證循環(huán)能夠順利進(jìn)行；

5）運(yùn)用動態(tài)仿真技術(shù)，對彈丸在分丸輪內(nèi)的運(yùn)動過程進(jìn)行仿真，分析影響彈丸速度的因素,確定定向套開口角大小及位置對彈丸的運(yùn)動軌跡的影響；

6）確定整機(jī)的結(jié)構(gòu)形式及尺寸； 7）雙拋頭拋丸機(jī)的整機(jī)設(shè)計。

第二章 拋丸機(jī)械工作原理及拋丸器的設(shè)計

一個機(jī)器的設(shè)計首先要從它的工作原理入手，首先保證原理上的可行性與可靠性，然后才能進(jìn)一步從實際上去實踐，去總結(jié)。因此對一個機(jī)器的工作原理進(jìn)行深層次的分析與探討是十分必要的，也是必不可少的。 拋丸器是整個拋丸機(jī)的核心工作裝置，它決定了整個機(jī)器的工作效率與拋打質(zhì)量，因此拋丸器的設(shè)計對整個拋丸機(jī)的設(shè)計來說至關(guān)重要。

2.1拋丸機(jī)械結(jié)構(gòu)與工作機(jī)理簡介

拋丸清理是以電力為動力，通過離心力加速彈丸，射擊被清理平面。它是一種遠(yuǎn)距離投射的非接觸式清理。其工作原理如下 ：拋丸機(jī)是利用電機(jī)驅(qū)動的拋丸輪在高速旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生離心力和風(fēng)力，一定顆粒度的彈丸流入進(jìn)丸管時(可以控制彈丸的流量)便被加速帶入高速回轉(zhuǎn)的分丸輪中，在離心力的作用下，彈丸由分丸輪窗口拋出進(jìn)入定向套，再經(jīng)由定向套窗口(控制丸料的拋打方向)拋出，由高速回轉(zhuǎn)的葉片拾起，并沿葉片之長度方向不斷加速運(yùn)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(qiáng)化的作用。然后彈丸和灰塵、雜質(zhì)一起經(jīng)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(jìn)入儲料斗繼續(xù)循環(huán)使用，灰塵則通過連接管進(jìn)入除塵器。當(dāng)灰塵進(jìn)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(jī)提供的反吹空氣自動間隔清理每一個濾芯。最后在機(jī)器內(nèi)部通過配套吸塵器的氣流清洗，將丸料和清理下來的雜質(zhì)分別回收，并且使丸料可以再次利用。拋丸機(jī)配有除塵器，可做到無塵無污染施工，既提高了效率，又保護(hù)環(huán)境。 拋丸清理的原理是基于高速彈丸打擊被清理表面，使其局部變形而產(chǎn)生彈丸壓痕。每一個彈丸壓痕有如圖 2-1 所示的三層區(qū)別明顯的結(jié)構(gòu)。即：零件表面脆性變形層；零件中層的基體塑性變形區(qū)；深層的彈性變形區(qū)。后者在彈丸 打擊以后幾乎同時產(chǎn)生如下三個作用：

①對中層塑性區(qū)的前后左右和向上，從五個方向瞬間產(chǎn)生壓縮應(yīng)力；

②使中層在五個方向上瞬間產(chǎn)生壓縮變形，并瞬間向表層推動，從而使已經(jīng)有破裂線的脆性層迅速脫落；

③幾乎同時又推動彈丸產(chǎn)生反彈力，使其獲得反彈速度而反彈出去。彈丸壓痕三個區(qū)域是同時發(fā)生和存在的。

要使脆性層得到脆性破裂，必須要達(dá)到其脆性破壞變形量，因此要求有適當(dāng)壓痕深度，即必須有適量的塑性變形區(qū)。塑性區(qū)和基體之間有一彈性區(qū)的中間狀態(tài)，三者的厚薄是隨拋丸目的不同而有差異。一般拋丸清理僅僅是要求能破壞其表面附屬物，使其脫落就夠了，脆性基體越少越好。因此必須合理選取工藝參數(shù)。  

1——表面脆性層破裂線；

2——表面脆性變形層；

3——基體塑性變形區(qū)；

4——基體彈性變形區(qū)

本文對拋丸機(jī)的工作原理進(jìn)行探討，對拋丸及進(jìn)行整機(jī)設(shè)計。為了能夠得到拋丸機(jī)的一些重要數(shù)據(jù)，我們到國內(nèi)某機(jī)場進(jìn)行了調(diào)研。