Дробеструйные машины
Общая информация
Смысл дробеструйной очистки заключается в том, что на поверхность воздействует один вид дроби из множества различных ее вариантов. Обычно технология используется для удаления чего-либо (окалины), но иногда очистку осуществляют и для определенной поверхности, например, для обработки 2D. Дробью может быть песок, маленькие стальные шарики различного диаметра, гранулы карбида кремния и др. В целом, струйная очистка осуществляется посредством центробежного колеса, которое приводит в движение материал.
(Рисунок 1) Дробеструйная машина и колесо.
Части на рисунке, окрашенные в красный цвет, должны быть изготовлены из износостойкого материала.
Существует и другой метод струйной очистки — использование трубки подачи воздуха. Данный способ является менее распространенным по ряду причин. При использовании колеса 56 кВ стальной шарик может продвигаться вперед со скоростью 73 м/с. При этом удельный массовый расход равняется 55800 кг/ч. При таких же условиях пневматический пистолет с соплом 13 мм в диаметре дает расход стальной дроби 2700 кг/ч. Это означает, что центробежное колесо равняется 20 трубкам подачи воздуха (20х2700 = 54000 кг/ч). Учитывая, что требуемый расход воздуха трубки равняется 0,120 мЗ/ч, общий требуемый расход воздуха для 20 трубок — 20х0,120 = 2,45 мЗ/ч (550 кПа). Чтобы достичь такой скорости подачи воздуха, энергетическая потребность составляет 700 кВ. Если мы сравним энергетическую потребность трубки подачи воздуха и центробежного колеса, то увидим, что последнее функционирует в 12,5 раз эффективнее, чем трубки подачи воздуха (700 кВ / 56 кВ).
Тем не менее продувка воздухом имеет свои достоинства: если части очень большие и их не поместить в струйную машину; нужна возможность обрабатывать на месте, продувать маленькие отверстия; низкие первые инвестиционные расходы, мобильность; возможность использования абразивов, которые имеют очень высокую твердость (AI2O3).
Критерии выбора дробеструйных машин
Ниже перечислены критерии, которые необходимо учитывать в процессе выбора машины:
- производственные потребности (например, непрерывное производство однотипных частей);
- степень сложности частей;
- возможность поворота элементов частей;
- размеры частей, форма и вес.
Виды дробеструйных машин
1. Струйная установка с возможностью вращения
Данный вид машины используется для частей маленького и среднего размеров, которые, в свою очередь, должны иметь возможность поворачиваться.
Самый часто используемый вид — многопозиционный поворотный (Рисунок 2 и Рисунок 3). Внутренний объем камеры – между 0,028 и 2,2 мЗ, но может варьироваться и до 0,34 м3. Данный тип машины обычно используется для дробеструйной обработки маленьких частей, весящих 11–45 кг. Есть машины и с возможностью вращения тяжелых деталей, имеющих вес 230–400кг: лента вращает 3 ролика, в результате чего приводится в движение действующий барабан и стальная дробь нагнетается на детали с верхней стороны.
(Рисунок 2) Эскиз принципа работы машины с возможностью вращения: (а) вид спереди, (б) вид сбоку. Возможны два вида регулировки: А — действует в небольшом пространстве, Б — действует в большом пространстве.
(Рисунок 3)
(a) Схематический чертеж дробеструйной машины с возможностью вращения.
(б) Колесо.
(в) Система прорезиненного ленточного конвейера.
2. Машины с барабаном непрерывного действия
Структура и принцип работы аналогичны предыдущему типу. Единственным отличием являются действия загрузки и разгрузки, которые выполняются без остановки машины. Части загружаются с одной стороны ленты и разгружаются с другой стороны. Существует 3 типа машин с барабаном непрерывного действия. Самый старый — прорезиненный ленточный тип (Рисунок 4)ё
(Рисунок 4) Машина внутренней загрузки с барабаном непрерывного действия
Новый вид (Рисунок 5) — камерный тип. Приводной механизм, находящийся в нижней части камеры, вращает ее при помощи выемок на внешней стороне. В то же время колеса, установленные на открытой стороне камеры, обрабатывают струей дроби детали. В данном типе машин длина камеры не должна быть слишком большой; с другой стороны, угол потока становится слишком маленьким, что вызывает снижение эффективности очистки струей. Данный вид машин позволяет очистить всю загрузку. Поступательное движение достигается при помощи винтового зубчатого колеса.
(Рисунок 5) Дробеструйная машина камерного типа с возможностью вращения
Новейший тип машин — вибрационный (Рисунок 6). Внутри машины находится шестиугольная камера, вибрация начинается с ее нижней части, а движение деталей осуществляется до тех пор, пока струя дроби нагнетается колесами, расположенными на верхних отверстиях. Данный вид является более применимым, так как машина занимает меньше пространства, а расположение колес в результате дает большую эффективность.
(Рисунок 6) Машина вибрационного типа с возможностью вращения
3. Машина вращающегося подвесного типа
Так как колеса в машине являются неподвижными, для обработки струей каждой стороны литую часть необходимо поворачивать вокруг своей оси. Данного эффекта можно достичь несколькими способами. Один из них – это прокатывание литых частей. Однако большинство деталей не подходят для этого ввиду наличия у них направляющих, питателей и других особенностей, которые усложняют обработку. Другой способ, как раз используемый в данной системе, – это подвешивание детали на крюк, вращающийся вокруг своей оси перед колесами. (Рисунок 7)
У машины также имеется несколько других видов.
1) При низких производственных условиях (20-30 зацепов / ч) максимальный вес литой части — 2700кг. Данный тип имеет простой вид загрузки и разгрузки (Рисунок 8): литые части попадают в камеру очистки и выходят из нее при помощи двух направляющих. Детали, которым нужна обработка,, расположены последовательно на направляющей и попадают в камеру очистки одна за другой. Крюки могут попадать в камеру при помощи ручного управления или автоматически.
(Рисунок 7) Вид спереди монорельсового пути, воздуходувная машина подвесного типа с вращением на 360 градусов
2) С двумя дверцами (Рисунок 9). Данный вид имеет 2 дверцы, а также неподвижные вращающиеся крюки возле их верхней части. Пока первая литая деталь обрабатывается струей и подвешена на крюке первой дверцы, вторая литая часть подвешивается на крюк второй. Первая дверца открывается, а вторая — закрывается. Обработанная струей литая часть, подвешенная возле первой дверцы, выгружается, а новая литая часть подвешивается для обработки. Расположение не такое простое, как в обычном подвесном типе, детали должны быть расположены близко к дверце, поэтому для того, чтобы достичь достаточного уровня дробеструйной обработки, колесо должно иметь достаточную горизонтальную амплитуду.
4. Вращающийся крюк, тип – турникет
Данный вид используется для высокой производственной мощности.
Камера имеет цилиндрическую форму, а колесо расположено в задней части цилиндра, передняя часть всегда открыта. Цилиндрическая вращающаяся камера разделена на отделения с использованием панелей (Рисунок 10). Загрузка и разгрузка выполняются с передней стороны, сама литая деталь обрабатывается дробью в задней части оборудования. Производительность машины — 40-70 подвешиваний/час, приблизительный вес литой части — до 910 кг.
(Рисунок 10)
5. Самодвижущаяся система подвесного типа
Другой наиболее часто используемый вид оборудования — самодвижущаяся дробеструйная машина подвесного типа (Рисунок 11).
Производительность — приблизительно 120 подвешиваний/час, грузоподъемность крюка — 20т. Отличительными признаками крюка машины является то, что движение и вращение крюк делает сам. Двигатель электротягача приводит систему в движение, а редукционный механизм способствует вращению. Две или более системы крюков двигаются одновременно.
(Рисунок 11) Самодвижущаяся система подвесного типа
Движение системы может происходить двумя способами. Первый — одинарная камера (Рисунок 12). Пока загрузка и разгрузка выполняется в задней части эллиптической направляющей, в камере выполняется дробеструйная обработка. Второй — многократное количество камер; части обрабатываются в них и охлаждаются на той же направляющей. Загрузка и выгрузка могут производиться в ручном режиме или при помощи робота.
(Рисунок 12) Одинарная камера
(Рисунок 13) Многократное количество камер
6. Машина непрерывного действия с монорельсовым крюком
Данный вид машин необходим для дробеструйной обработки с высокими производительными требованиями (Рисунок 14). В данной машине может быть использовано 750 и более крюков, каждый из которых может поднять до 2 тонн. Скорость конвейера может быть замедлена или увеличена, если зона дробеструйной обработки (длина последовательных камер) короткая или длинная соответственно. Автоматизация данной машины является сложной, так как подвешивание литых частей на крюки не может быть легко автоматизировано. Вращение и движение частей на рельсовой линии осуществляется в зоне дробеструйной очистки, а выгрузка - с внешней стороны.
(Рисунок 14) Машина непрерывного действия с монорельсовым крюком
7. Вращающаяся платформа
Размеры литых частей, которые можно обработать с помощью данного типа дробеструйной машины, могут варьироваться от 1 до 3,7 метров. Для машин с платформой небольшого типа загрузка осуществляется ручной установкой. С большой платформой (для деталей размером от 2,4 до 3,7 м весом от 5 до 20 т) — могут обрабатываться струей. После того, как часть установлена на платформу при помощи крана, дверца закрывается, и обработка струей выполняется 1 или 3 колесами. Недостаток машины в том, что из-за установки на платформу одна сторона деали остается необработанной. Данный процесс приводит к потерям во времени, рабочей силе и электроэнергии.
(Рисунок 15) Вращающаяся платформа
8. Камерный тип
Данный вид машины используется для дробеструйной обработки средних и очень больших частей. Машина состоит из камеры и дверцы, открывающейся внутрь. Самостоятельно двигающаяся и вращающаяся вагонетка перемещает части для обработки в камеру, где посредством колес, расположенных на стенах камеры, происходит дробеструйная обработка. В этом типе робеструйных машин можно обработать детали весом до 250 кг. Части вагонетки, которая перемещает части для обработки дробью, вращаются вокруг своей оси для обеспечения обработки всех сторон детали.
9. Тип осевого потока
Данные виды машин разрабатываются специально для деталей, которым нужна обработка, и обычно используются в производстве литых частей для автомобилестроения. Так, например, цех, который отливает детали машин, может обработать от 650 блоков/ч до 1600 блоков/ч, в зависимости от типа машины. У оборудования есть параллельные стержни (каркасный барабан), на которые крепятся детали, подверргаемые обработке. Далее они двигаются вперед и вращаются вокруг своей оси одновременно. Обработка заканчивается в тот момент, когда детали проходит под обоими колесами. Это оборудование полностью автоматическое.
(Рисунок 16) Тип осевого потока
(Рисунок 17) Элементы каркасного барабана (тип осевого потока)
