某铸造厂主要生产机床铸件，铸件单重较大，较大单重30吨，形状比较复杂，清理质量和效率要求比较高。经我厂与该铸造厂对比项目的多次交流沟通，抛丸清理机铸件输送装置由传统的台车式改为行车吊钩式。经过开发设计、制造、安装调试，产品达到协议和合同要求。
项目简介
该项目为研制行车吊钩运行工件的吊钩式抛丸清理机，简称吊钩式抛丸。在国内*先配用行车吊钩式清理机对大型工件进行抛丸清理，清理工件较大规格为(回转直径x高)5500mmx5000mm的铸件，工件经过抛丸清理显出金属本色。适用于大中吨位、形状复杂、规格繁多的铸钢件、锻件、焊接结构件的表而清理，解决了当前国内清理此类工件的难题。
1、技术难点、总体思路和技术方案：
(1)、技术难点：
1)抛丸器应合理布置设计.以确保不同形状复杂、规格繁多的工件都包容在弹丸束之内，满足清理要求;
2) 吊钩自转小车的结构设计;
3) 室体顶部密封、 吊钩和吊钩自转的结构设计， 适应不同直径工件的承载与清理要求。
(2)、 总体思路：
方案图设计→用户及厂内评审→施工图设计→技术准备→工艺准备→生产制造→产品试制鉴定 (验收)。
(3)、技术方案：
1) 抛丸器种类及其规格、 数量及抛丸器布置方案的确定
为达到预期的生产率和清理效果， 考虑到工件的复杂性， 一是主要对抛丸器种类及其规格精心选择， 并使数量恰好; 二是抛丸器的布置， 使其处于较佳位置。 通过利用计算机仿真模拟实验进行方案比较分析， 确定选用七台 130-2RK 曲线叶片直联抛丸器， 在清理室一侧较佳位置， 沿垂直方向做直线式布置、 安装。 此设备使用中可根据工件特点启用其中的几台或全部， 从而保证不同规格工件的各个部位表面均能被清理到， 且好清理， 并可节省能耗。 130-2RK 曲线叶片直联抛丸器采用引进国外先进技术制造， 抛射速度高、 抛丸量大。
2)承载运行方式的确定
针对被清理工件重量重、外形尺寸大、形状不规则等特点.承载运行方式的安全性、可靠性成为突出的问题。 若采用在清理室上面架设导轨和电葫芦承载运行工件的传统方式， 势必对清理室室体和导轨支架的强度和刚度要求高， 且结构复杂， 钢材消耗量多， 安全风险性大。 经反复推敲， 本设备确定承载运行方式是采用专用行车 (双樑桥式吊车又称 “天车”) 和专用吊钩吊拉运送和回转工件。
行车可沿着清理室顶部开口运行， 而行车上的 “吊钩行走小车” 则预先被锁定在清理室顶部开口中心线位置上不可做相对移动; 在清理室顶部对应抛射区中心的部位设置新的专门设计的吊钩自转机构， 当专用行车吊着工件运行至抛射区中心后，吊钩即做自转， 转速为 1r/min， 然后开始抛丸清理; 清理完毕， 专用行车运送工件至指定地卸件、 再装新工件。 这种技术方案成功解决了大吨位工件安全可靠承载运行的难题。
3) 清理室顶部开口处密封结构
为使吊钩进出清理室， 清理室顶部设开口作为吊钩运行过道， 但因此带来了清理进行时的弹丸密封问题， 这也是涉及设备使用安全的一个因素。 由于采用吊钩尺寸规格较大， 室顶开口相应比较宽， 采用以往的橡胶板加毛刷的密封结构形式， 达不到应有的密封效果。 该机创新设计， 采用插板密封结构形式， 当吊钩行走时插板退出，当吊钩进到抛射区中心后插板插入， 插板由气缸带动， 动作通过PLC自动控制。 另外吊钩上杆部也设有由钢板、 橡胶板加毛刷组成的密封结构。
相比较而言， 该机的室顶密封结构是较有效、 较可靠的。
2、工作原理和主要部件的设计：
(1) 设备的工作原理：
设备的清理室顶部设有一台 30t 行车吊钩，吊钩可以升降装卸工件， 吊钩回转由吊钩自转装置驱动， 工作时吊钩运载工件进入清理室。 利用布置在清理室侧壁的七台抛丸器对工件表面清理，经抛丸器高速旋转加速的弹丸击打到工件表面上，将其表面上的氧化皮、 粘砂等杂物迅速被清理掉，使工件显出金属本色， 一次性即可达到理想清理效果。 弹丸回收是通过振动输送器， 将弹丸输送到提升机底部， 由提升机将弹丸提升到分离器内，分离器将弹丸与混合物分开， 合格弹丸进入抛丸器继续使用， 破碎弹丸及氧化皮粘砂排进废料箱。灰尘及细小颗粒由除尘器回收。 全机电气系统采用PLC控制， 对不同工件可用不同时间清理， 较后将清理好的工件退出清理室外， 吊钩在清理室外进行装卸， 并准备完成下个循环。
(2) 设备开启的操作顺序：
开启除尘系统→提升机→振动输送器→室体顶部密封门关闭→吊钩自转小车进到位→气动大门关闭→吊钩旋转→依次启动抛丸器→各相应弹丸闸门打开 (工件清理计时) →清理时间到→弹丸闸门关闭→抛丸器关闭→室体顶部密封门打开→吊钩自转小车退到位→气动大门打开。
按开机顺序的逆向操作启动相应的停止按钮， 使整个系统停止。
(3) 设备的主要部件设计:
该设备主要包括： 抛丸器、 清理室、 气动大门、 弹丸循环系统 (包括提升机、 分离器、 弹丸闸门、 输丸系统、 振动输送器)、 吊钩自转装置、平台、 气动系统、 电气系统和除尘系统等部分组成 。
1) 清理室及顶部密封:
清理室体系焊接组装结构， 由左右侧壁、 顶板等部分组成。
清理室为焊接结构， 清理室钢板厚度为12mm。 室内主抛射区， 即抛丸器面和抛丸器对面及顶面的 1.5m 范围内采用 ZGMn13 耐磨钢护板防护。 其余防护采用 65Mn 弹簧钢护板防护。 气动大门由气缸开启， 并装有行程开关与抛丸器联锁， 只有大门关闭后， 抛丸器方能开启。大门的内侧面采用 65Mn 弹簧钢护板防护。
2) 振动输送器：
振动输送器由筛体、 激振电机、 橡胶弹簧等组成。 它主要用来输送和筛选弹丸， 通过调整激振电机上的激振块的位置可以获得不同的激振力。
3) 吊钩：
吊钩主要由固定式吊钩、 链轮等部分组成。吊钩在进入清理室和上升到位时均由行程开关自动控制， 以确保工件处在被清理位置。
4)吊钩自转装置：
吊钩自转装置由涡轮蜗杆减速器、 链轮、 链条、 链条涨紧机构等部分组成。 当工件进入清理室的抛丸区中间进行定位抛丸清理时， 工件将进行旋转， 从而保证清理效果。
5)气动大门：
气动大门由门体、活页、密封胶条、气缸驱动等部分组成，有开启灵活、密封可靠等特点。气动大门由气缸控制开与关。门的周边设有密封装置，以防丸尘溢出。为安全起见大门上方装一限位开关， 必须将大门关闭后， 方能启动抛丸器。
6)电气控制系统：
设备主回路采用 3V~380V、 50HZ 供电， 控制回路采用由控制变压器输出的单相 AC20V 供电。 工件清理过程选用三菱 PLC 自动控制， 具有互锁和手动单动功能， 以便设备的连续工作和方便检修
3、CAD设计验证：
先根据用户的工艺要求和设计方案做了设计流程图。
在建立流程图后， 将工件尺寸、 生产纲领、用户要求等各类数据输入计算机中。 根据计算结果， 对 5500mm×5000mm 的铸件进行工件模拟示意， 并按所选的抛丸器型号和台数进行了抛丸器抛射带的仿真， 确定抛丸器台数为七台， 这样才能全部包容整个铸件长度 。 确定出关键部件清理室的外形尺寸及在其上布置七台抛丸器的相互位置尺寸， 较后确定出其他各主要部件吊钩自转装置、 气动大门、 室体顶部密封装置、 平台、 输丸系统、 提升机、 分离器、 振动输送器、 气动系统、 电气系统、 除尘系统等的规格、 尺寸范围和相对于清理室的位置， 并对各部分结构加以确定， 较后完成总图设计。
总图完成后， 各主要部件依照总图的要求及其在总图中的位置， 其中抛丸器、 提升机、 分离器、 振动输送器等部件， 依据所需的规格对其进行参数化模块设计， 提高设计的可靠性。
4、主要典型部件(吊钩自转装置)参数计算：
根据主要技术规格： 被清理工件较大重量为30000kg， 选用行车 (外购， 专业厂家) 吊钩来完成工件的运行和起升、 降落。
由蜗轮蜗杆减速器驱动链条传动，完成吊钩在清理室内的旋转(钩自转)。
已知:吊钩起重:30000kg;起升速度:
5m/min; 运 行 速 度 ： 10m/min; 链 条 速 度 ：1.5m/min; Z1=Z2=25。
(1) 链条的运行速度根据涡轮蜗杆减速器 (FCEDO80-135-1/800-1.5) 中：n 入=1500r/m， p=1.5kW， T=540N·M，i=800， η=0.62可得 n1=n 入/i=1500/800=1.875r/m
(2) 吊钩自转速度设： n吊=1.05r/minio=n1/n 吊=1.875/1.05=1.786∴ Z3=i0×Z1=1.786×25=44.65取 Z3=45查表可得 P=31.75， D3=455.15n3=n1/i1.3=1.875/1.8=1.0416r/min∴V 吊 = D3πn3= 455.15 × π × 1.0416 =1488.6245mm/min取 V吊=1.5m/min。
5、设备制作、 安装遇到的问题及解决方法：
由于大清理室体不便于运输， 所以需在现场制作并安装。 在制作过程中清理室侧壁和清理室的顶部搭接处的接缝给制作安装工作带来难度，为此对清理室的侧壁上部做了一个斜面和水平面组合的切面， 在室体顶部端面做一个斜的切面，两者结合给安装时带来极大的方便， 提高了连接部分的受力强度， 使型钢骨架切面全部看不到，有了很好的外观度。 这种新颖结构已被推广到其他产品中。
在调试过程中，发现室体顶部吊钩运行通道和吊钩开口处大量的弹丸飞出，室体顶部密封存在严重的漏丸问题。因为吊钩尺寸规格较大，室体顶部开口相应比较宽，采用的橡胶板加毛刷的密封结构形式密封效果差。笔者根据现场情况创新设计一种密封箱密封结构形式，它由钢板、聚氨醋板等部分组成。通过改进，杜绝了弹丸从室体顶部开口飞出，大大增强了密封效果，这种密封结构已推广到10吨以上的吊钩抛丸清理产品中。
这样机制造安装完成后， 先进行了空负荷试车和整机性能指标检测， 验证结果各项指标均满足设计要求。 然后进行了全线联动负荷试车， 再次对整机性能指标检测， 结果仍是各项技术指标完全符合设计和使用要求， 顺利通过了用户验收。用户经过试用， 运行情况良好， 无论是吊钩的吊拉、 运行、 自转， 还是弹丸密封状况， 均保持理想状态。 抛丸清理效果、 生产率、 电气控制等均满足使用要求， 用户十分满意。
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