路面抛丸机开发及应用研究的概述

    近几年，我国市政、公路、机场、基础设施建设加速，对表面处理设备的需求激增，尤其是在养护设备上。目前我国的道路养护设备基本还是靠进口。路面抛丸机是目前在国外应用得比较广泛的表面处理设备之一。路面抛丸处理是一种在欧美发达已经开始应用的表面处理方法。目前随着抛丸设备的不断改进和技术成熟，路面抛丸工艺和设备已经进入欧美发达公路养护、桥梁施工和机场维护等领域。在国外，水平移动式抛丸机不但能够应用在混凝土表面以及隧道的抗滑性恢复上，还可以进行桥梁的表面防水处理，还可以应用在机场跑道除胶上等等，我国在此方面的应用却很少，只有在少数项目中使用了抛丸工艺。随着市场需求的激增，有关部门已经强烈意识到了养护设备的重要性，尤其在机场跑道除胶方面，水平移动式抛丸机有着其他设备无可替代的优点。它不但除胶效果好，而且作业效率高，在作业以外的其它时间不影响机场跑道的正常使用。可见道路养护设备应用的市场环境日益扩展并呈现可以预见的强劲后市，此时对水平移动式抛丸机进行一些理论联系实际的研究显然具有重要的现实意义和长远的指导意义。

   目前国内对传统抛丸机械的开发及应用已经相当的成熟，但是水平移动式抛丸设备对于我们来说还是相当的陌生。本论文来源于与某公司委托的项目《水平移动式抛丸机的开发以及应用研究》，以这一项目为背景，对抛丸机械的结构及工作原理进行了细致分析，并对影响抛丸机弹丸抛出速度的因素进行了深入研究。

    抛丸机主要可以分为五部分：抛丸部分、回丸室、分离装置、驱动装置、控制系统。（另外还需要配备除尘设备，必要的话还可以配置拾丸器）

    抛丸清理的工作原理就是将弹丸的动能转化为对工件表面的冲击力。抛丸机利用电机驱动的抛丸轮在高速旋转过程中产生离心力和风力，一定颗粒度的弹丸流入进丸管时便被加速带入高速回转的分丸轮中，在离心力的作用下，弹丸由分丸轮窗口抛出进入定向套，再经由定向套窗口抛出，由高速回转的叶片拾起，并沿叶片之长度方向不断加速运动直至抛出，抛出的弹丸形成一定的扇型流束，冲击工作平面起着清理强化的作用。然后弹丸和灰尘、杂质一起经过反弹室来到储料斗的上方。大功率的除尘器通过储料斗上方的分离装置将丸料和灰尘分离，丸料进入储料斗继续循环使用，灰尘则通过连接管进入除尘器。当灰尘进入除尘器后，通过滤芯的分离，停留在储灰斗中和滤芯的表面。自动反吹除尘器可以通过压缩机提供的反吹空气自动间隔清理每一个滤芯。在机器内部通过配套吸尘器的气流清洗，将丸料和清理下来的杂质分别回收，并且使丸料可以再次利用。抛丸清理的效率取决于弹丸的数量、大小、速度和冲击的方向。因此，抛丸清理机的经济、技术指标几乎全部依赖于抛丸器的性能。当然，与之配套的除尘器的性能也是同等重要的。抛丸工艺和设备根据可需处理表面的不同，通过三个参数来控制处理后的表面状况。选择丸料的大小和形状；设备的行走速度；丸料的流量大小。以上三个参数互相配合，可以得到不同的处理效果，确保处理后表面的理想粗糙度。

   本文首先在章绪论部分对抛丸机的国内外技术发展现状做了简要介绍，指出了我们目前与国外成熟技术之间的差距以及在应用范围上的不成熟。另外对我们本次项目所开发的抛丸机的特点及功能做了详细的介绍。概述了本论文的研究方向与研究内容。

    抛丸清理的效率取决于弹丸的数量、大小、速度和冲击的方向。因此，抛丸清理机的经济、技术指标几乎全部依赖于抛丸器的性能。因此第二章我们对抛丸机的结构以及工作原理进行了分析，详细介绍了抛丸头、抛丸室以及回收分离装置，并重点介绍了抛丸机的核心装置——抛丸器的结构、工作原理、结构参数的设计、功率的计算以及提高抛丸器的寿命的方法。总结了引起抛丸机噪声的因素，并对这些因素逐一进行了分析，提出了减小抛丸机噪声的措施。

   第三章建立了弹丸与叶片的力学分析模型，推导了弹丸速度的求解公式。对于一个抛丸机来说，它所抛出的弹丸速度是这个抛丸机的重要指标，因此对弹丸的速度进行研究意义重大。本章对弹丸进入分丸轮窗口的过程进行了非常详尽的分析计算，给出了只具有径向速度的弹丸和具有圆周速度的弹丸进入分丸轮窗口的条件。分析了不同形状叶片对弹丸的速度及叶片寿命的影响以及摩擦对弹丸的速度的影响。建立了抛丸机的三维实体模型以及抛丸轮的动力学仿真模型，并介绍了ADAMS 动力学分析理论。

   第四章是本文的核心部分，主要对抛丸用的弹丸进行了动力学仿真分析。对碰撞接触及运动学摩擦的处理进行了分析。对抛丸用的弹丸做了简要介绍，列出了不同材质的弹丸对抛打效果的影响，给出了影响抛丸效果的多元函数的一般表达式。重点介绍了单抛头抛丸机各主要参数对弹丸的速度的影响、双抛头抛丸机的设计以及抛头装置中弹丸的动力学仿真，并将仿真结果与理论分析的结果进行了详细的对比分析，讨论了两结果产生偏差的原因。对定向套开口角位置的选取进行了详细论述，提出了定向套开口角位置的三种选择方案，并总结了如何根据实际情况对定向套开口角位置进行选取。简单介绍了影响抛打效果与径向散射角的因素。

    第五章是本文的试验部分，本文的一切说明都在这一章有了充分的体现，它为本文的一切理论论述提供了现实的依据。在实际的工作中，可以参考本次试验进行设备的调试。

    第六章是本文的结论与展望，总结了本文所做的工作以及所得出的结论，提出了后续工作的重点内容。