船体焊缝处纳米化抛丸机及弹丸回收系统设计(4)
本文在分析了目前抛丸机的不足基础上，设计了一款用于舰船船体钢板焊缝处进行表面纳米化处理的抛丸强化及抛丸回收循环利用装置。
2.2 总体方案的选择原则
由于设计的多解性和复杂性，在满足功能的要求外，还应考虑以下原则：
1）机械系统尽量简短，在保证实现功能的前提下，应采用构件数和运动副数少的机构，从而减轻重量，降低成本。
2）尽量减小机构尺寸，机械的尺寸和重量随所选择的机构类型不同而有差别。
3）机构应有较好的动力特性，机构在机械系统中不仅传递运动，同时还要传递动力，因此要选择有较好的动力学特性的机构。
4）机械系统应具有良好的人机性能，任何机械系统都是用来服务于人的，大多数系统都要由人来操作和使用，因此在进行机械设计时，必须考虑人的特性，以求得人与机械的和谐统一 。
2.3 总体方案的设计及选择
本设计主要是针对舰船船体钢板焊缝处进行表面纳米化处理，考虑舰船船体体积高度都比较大，普通的类似抛丸室难以实现对其焊缝处理强化处理，这样就要求抛丸机及其抛丸回收循环装置能够在船坞直接进行强化处理，抛丸机就应该相对小巧些。同时，考虑在船坞内对船体焊缝进行强化处理，这里可以使用类似斗式提升机的提升装置将收集起来的弹丸重新输送回抛丸机。另外由于船体大多是曲线的，并非直线，进行抛丸处理时可以选择类似云梯的装置将整个系统移动到需要进行强化处理的焊缝处。
对抛丸机的设计主要有两种构想，一种是立式的，立式的抛丸机，弹丸是从顶部料斗进入抛丸机内，此时底部电机通过主轴带动大叶轮和与大叶轮固联的分丸轮旋转，弹丸进入抛丸机后，由分丸轮从定向套窗口将其甩向大叶轮，然后由大叶轮将其抛射向焊缝处。此时弹丸是从抛丸器中横向射出的，高速弹丸打在焊缝上后按一定的角度反弹，此时若要接住回收循环弹丸，就应该在水平方向进行弹丸回收，如此这个装置在水平方向的体积就必然会加大，这时可能不方便对某些狭小空间的焊缝进行抛丸强化。
图2.1立式抛丸机
考虑到以上原因，第二种方案便是卧式的。卧式的抛丸机，弹丸由左侧料斗进入抛丸机内，同样由小叶轮先将其甩向大叶轮，然后由大叶轮将其抛射，此时弹丸是从抛丸器中纵向射出的，弹丸打在焊缝上后向下反弹，此时只要在抛丸机下方接住弹丸，然后顺势输送给提升机循环进入抛丸机，这种设计整个装置体积集中在纵向，显得更加灵巧，方便。抛丸回收装置更加简洁。因而最终决定选择使用卧式方案。
图2.2卧式抛丸机
在确定选择卧式方案后，然后开始进行抛丸回收装置的总体框架设计。回收循环装置需要把抛丸器射出得弹丸收集起来，在输送会抛丸器，因为这里弹丸是向下弹射的，所以需要一个装置能够将弹丸由下向上输送，经过考虑，最后决定选用一个斗式提升机来完成，斗式提升机可以将低处的物料输送到高处，斗式提升机由电动机通过减速器来带动。对于收集抛射的弹丸，可以用一个斗来接住反弹回来的弹丸，这个斗底部带有一个斜道，弹丸可以斜道滑入斗式提升机的装料斗，最后由斗式提升机将弹丸送入抛丸机的料斗内循环使用，这样整个装置的循环就完成了。
图2.3总体布局 抛丸机设计
3.1 抛丸机的传动
图3.1抛丸机结构
抛丸机是由电动机直接驱动的，电机通过键与主轴相连，主轴经一对角接触球轴承在抛丸机壳体内高速转动。同时，抛丸器内的大叶轮通过键和紧定螺钉与主轴相连，主轴带动大叶轮高速旋转，当弹丸从料斗进入抛丸机中后，首先进入的是分丸轮，分丸轮是通过螺钉和螺纹圆锥销固联在大叶轮上，随着大叶轮一起旋转，经过分丸轮的弹丸得到了初步加速，然后从定向套的窗口处飞出，定向套是固定在抛丸器机壳上的零件，它的作用是使在分丸轮内初步被加速的弹丸只能从定向套的窗口飞出。使弹丸的径向速度为零，在其两者间隙较大的条件下，接触到定向壁的弹丸有可能被其壁的粗糙度阻挡使其绝对速度为零，也有些被其内层分丸轮带动的弹丸推动依极小的绝对速度而滑动，一旦遇到定向套窗口而飞向叶轮，依次来控制抛丸器的弹丸的抛出方向。除飞出的弹丸外，其余的弹丸又随分丸轮选转。最后进入到大叶轮中的弹丸，经过大叶轮的进一步加速，由大叶轮高速射出，打向待处理的焊缝处。
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