水平移動式拋丸機械工作機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)外拋丸機產(chǎn)品工作原理及結(jié)構(gòu)，運用理論知識和仿真手段，對拋丸機的拋頭裝置中的彈丸進行運動學(xué)以及動力學(xué)的分析，以計算機為輔助工具，采用適當?shù)墓こ誊浖瑧?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動軌跡及其拋射速度，進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)。對雙拋頭拋丸機進行設(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的結(jié)構(gòu)進行分析，研究拋丸機械的工作機理；

2）對拋丸機的拋頭裝置（主要是拋丸器）進行運動學(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建立拋丸機的三維實體模型；

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

5）運用動態(tài)仿真技術(shù)，對彈丸在分丸輪內(nèi)的運動過程進行仿真，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動軌跡的影響；

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

第二章 拋丸機械工作原理及拋丸器的設(shè)計

一個機器的設(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，然后才能進一步從實際上去實踐，去總結(jié)。因此對一個機器的工作原理進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的核心工作裝置，它決定了整個機器的工作效率與拋打質(zhì)量，因此拋丸器的設(shè)計對整個拋丸機的設(shè)計來說至關(guān)重要。

2.1拋丸機械結(jié)構(gòu)與工作機理簡介

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。它是一種遠距離投射的非接觸式清理。其工作原理如下 ：拋丸機是利用電機驅(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(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，丸料進入儲料斗繼續(xù)循環(huán)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(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。拋丸機配有除塵器，可做到無塵無污染施工，既提高了效率，又保護環(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，必須要達到其脆性破壞變形量，因此要求有適當壓痕深度，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)

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