送粉器的設(shè)計(jì)原理

1、精選文檔3.2 送粉器的設(shè)計(jì)3.2.1 送粉器的粉末輸送在雙料斗載氣式送粉器中，粉末的輸送是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。輸送粉末時(shí)粉輪腔和出粉腔內(nèi)的壓縮氣體，經(jīng)出粉腔下端的出粉口形成穩(wěn)定的氣流攜帶粉末從出粉口流出，然后進(jìn)入輸送管道。要想使粉末在輸送管道中長距離正常地輸送，依據(jù)粉體的氣力輸送理論，就要使粉體在管道中達(dá)到懸浮狀態(tài)。這時(shí)就要使輸送物料的氣流速度大于所輸送物料的懸浮速度： (3-3)氣流速度（m/s）物料的懸浮速度（m/s）顆粒就會(huì)懸浮起來并被氣流推動(dòng)。但在輸送過程中，由于顆粒相互間或與管壁間的碰撞、摩擦和粘附作用，加上管道中的氣流速度不均以及其他因素的影響，實(shí)際輸送氣流速度要遠(yuǎn)大于物料懸浮速度。對(duì)于

2、激光涂敷來說，用小的氣流速度輸送出粉末，可以提高粉末的利用率。同時(shí)還可以降低能耗、減小管道磨損。但假如氣流速度過小，物料流淌狀態(tài)就會(huì)變差，簡潔引起堵塞。此外，為了防止管道的堵塞，還要保持有利于輸送的混合比（物料量與空氣量的比值）。3.2.2 送粉器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.超細(xì)送粉器 2.送粉管 3.四路分粉器 4.同軸送粉頭5.電源等 6. 空氣壓縮機(jī) 7.空氣過濾器 8.輸氣管 9.一般送粉器 圖3-3 雙料斗送粉器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3.2.2.1 送粉器的機(jī)械結(jié)構(gòu)3.2.2.1.1 總體設(shè)計(jì)1.超細(xì)送粉器 2.一般送粉器 3.裝置柜圖3-4 裝置柜俯視剖面圖1.攪拌器 2.粉斗 3.密封腔 4.傳動(dòng)軸5.聯(lián)

3、軸器 6.溝通電機(jī) 7.電機(jī)支架 8.底板9.出粉管 10.粉輪 11. 粉輪腔 12.進(jìn)氣口13.進(jìn)氣口 14.進(jìn)料口圖3-6 超細(xì)送粉器示意圖激光再制造雙料斗送粉器，包括送粉部分、把握部分、配氣部分和裝置柜，送粉部分包括并聯(lián)安裝在裝置柜上層的一般送粉器和超細(xì)送粉器、四路分粉器和送粉管。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)分布圖如圖3-3所示。圖3-4為圖3-3的俯視剖面圖，由圖可以看出兩個(gè)送粉器的安裝位置。圖3-5為一般送粉器的外形圖，圖3-6為超細(xì)送粉器的外形圖，圖3-7為四路分粉器的實(shí)物圖。由圖3-4可知，送粉時(shí)，一般送粉器和超細(xì)送粉器送出的粉末進(jìn)入混粉器中，在氣流作用下均勻混合，經(jīng)一條送粉管輸出進(jìn)入

4、四路分粉器，四路分粉器將粉流分為四路送入同軸送粉頭，同軸送粉頭將粉流聚集后送入加工區(qū)域，完成送粉過程。工作原理如圖3-8所示。圖3-7 四路分粉器1.粉斗 2.密封腔 3.傳動(dòng)軸 4.撓性聯(lián)軸器5.溝通電機(jī) 6.電機(jī)支架 7.支撐底板 8.出粉管9.粉輪 10.粉輪腔 11.進(jìn)氣口 12.進(jìn)氣口 13.進(jìn)料口圖3-5 一般送粉器示意圖圖3-8 雙料斗載氣式送粉器工作流程示意圖圖3-9載氣式鼓輪送粉器原理示意圖3.2.2.1.2 粉輪的設(shè)計(jì)送粉器依據(jù)機(jī)械力學(xué)原理和氣動(dòng)力學(xué)原理工作的，圖3-9所示的是其原理示意圖,它依靠氣體幫忙輸送粉末。在鼓輪圓周上均勻分布m個(gè)容積為v的小槽，鼓輪式送粉器工作時(shí)，

5、粉末由粉斗經(jīng)進(jìn)粉管在自重和壓縮氣體的作用下流進(jìn)粉輪圓周上的小槽內(nèi)，隨著粉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)小槽內(nèi)的粉末依次流入出粉腔。在出粉腔內(nèi)充有壓縮氣體，并保持穩(wěn)定的壓力，在出粉腔的下端有出粉口。氣體攜帶粉末從出粉口流出。通過調(diào)整粉輪的轉(zhuǎn)速、進(jìn)粉管直徑和漏粉孔與粉輪間的間隙，就能精確把握送粉量。用公式表示為：Mp=nmv （3-4）式中n為粉輪轉(zhuǎn)速；m為槽數(shù)；v為槽容積；為粉末的積累密度；Mp為送粉量或稱為送粉速率。圖3-11粉輪送粉示意圖圖3-10 粉輪原理圖我們?cè)O(shè)計(jì)的粉輪結(jié)構(gòu)如圖3-10所示。3.2.2.1.3 粉輪腔的設(shè)計(jì)參考鼓輪式送粉器的原理,設(shè)計(jì)方案主要包含落粉、粉輪傳送、氣流輸送三部分，圖3-12所示為

6、送粉腔原理圖。圖3-12 粉輪腔結(jié)構(gòu)圖3.2.2.1.4 超細(xì)送粉器的特殊結(jié)構(gòu)近年來，隨著納米材料的進(jìn)展，多種微納米級(jí)的粉末材料大量用于激光熔敷，如超細(xì)氧化物陶瓷粉末、鈷包碳化物復(fù)合粉末等，它們可以顯著地細(xì)化組織、減小應(yīng)力，提高材料的強(qiáng)度、硬度和耐腐蝕性能。但由于超細(xì)粉顆粒尺寸微小，具有很高的表面能，簡潔產(chǎn)生很強(qiáng)的分子間作用力，如范德華力、靜電力、磁性力等，這些力的相互作用使微納米尺寸的粒子很簡潔團(tuán)聚，形成團(tuán)聚體。從而使超細(xì)粉末的摩擦性能增加，流淌性能變差，分散性能降低，即使將團(tuán)聚臨時(shí)分開，分子間的作用力又會(huì)使顆粒再次團(tuán)聚，嚴(yán)峻影響著粉末的均勻混合和送粉的連續(xù)性。因此，在超細(xì)粉送粉器的設(shè)計(jì)中應(yīng)

7、充分考慮對(duì)團(tuán)聚現(xiàn)象進(jìn)行打散，較簡潔實(shí)現(xiàn)的方法是機(jī)械分散，即用機(jī)械力把團(tuán)聚顆粒打散。機(jī)械分散的必要條件是機(jī)械力（通常是指流體的剪切力和壓差力）應(yīng)大于顆粒間的粘著力。我們?cè)O(shè)計(jì)了一種攪拌裝置，如圖3-13所示，獲得了很好的效果。該裝置由攪拌桿及焊接在攪拌桿上的強(qiáng)度和硬度均較高且具有梯度的攪拌架所組成。通過電機(jī)帶動(dòng)攪拌架規(guī)章的轉(zhuǎn)動(dòng)，攪動(dòng)粉末均勻的流淌，避開粉末團(tuán)聚、吸附在粉斗壁上和在粉斗內(nèi)形成架橋。同時(shí)為防止粉末在粉輪腔內(nèi)再次團(tuán)聚，在粉斗和粉輪腔內(nèi)充入壓縮氣體，使粉末間距增大，流淌性增加，甚至達(dá)到霧化狀態(tài)，大大避開了團(tuán)聚現(xiàn)象的發(fā)生。圖3-13 攪拌桿結(jié)構(gòu)圖3.2.2.2 送粉器的氣路設(shè)計(jì)圖3-14 氣

8、路安排圖穩(wěn)定的氣體流量對(duì)載氣式送粉器實(shí)現(xiàn)均勻送粉、超細(xì)送粉及遠(yuǎn)距離送粉具有重要的作用，因此氣路設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)過程的一個(gè)重要部分。如圖3-14所示為雙料斗送粉器的氣流安排圖。由圖3-14知，氣體經(jīng)氣體流量計(jì)后分兩路進(jìn)入送粉器，一路進(jìn)入粉斗，可以彌補(bǔ)因粉末減小造成的氣壓差，防止粉末的團(tuán)聚結(jié)塊，另一路進(jìn)入粉腔，防止落下的粉末再次團(tuán)聚，并使粉末達(dá)到或接近霧化狀態(tài)，大大增加粉末的均勻性和流淌性?；旌纤头蹠r(shí)，氣流還能促進(jìn)粉末在混粉器中充分混合。依據(jù)氣體輸送理論，當(dāng)用來輸送的氣流速度大于所輸送的物料懸浮速度時(shí)，顆粒就會(huì)懸浮起來并被氣流推動(dòng)。對(duì)于激光涂敷來說，用小的氣流速度輸送出粉末，可以提高粉末的利用率。但假如

9、氣流速度過小，物料流淌狀態(tài)就會(huì)變差，簡潔引起堵塞。因此，選擇合適的輸送氣流速度是很重要的?；旌媳纫簿涂紤]的一個(gè)重要參數(shù)，假如混合比過大，即使在同樣的氣流速度下也會(huì)引起管道的堵塞。因此，為了正常輸送粉末，在加大送粉量的同時(shí)，也要加大氣流量，以保持有利于輸送的混合比。另外，輸送距離的遠(yuǎn)近也和氣體流量有親密關(guān)系，輸送距離遠(yuǎn)，則氣體需要克服的管壁摩擦力和粘滯力會(huì)大大增加，因此需要的氣體流量也越大。1.粉輪 2. 密封套 3. 軸承 4. 傳動(dòng)軸 5. 撓性聯(lián)軸器 6. 溝通減速電機(jī)圖3-15 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖3.2.2.3 送粉器的傳動(dòng)設(shè)計(jì)3.2.2.3.1 密封器件的配置在氣動(dòng)送粉中，密封不好就不能正

10、常地輸送粉末。尤其是軸承腔內(nèi)更不允許粉末進(jìn)入。所以粉輪腔體和軸承腔體連接處，密封尤其重要。設(shè)計(jì)中在軸承腔體的端部用兩段帶有錐度的聚四氟套，如圖3-16所示。在里圈凹槽內(nèi)填充黃油等固體油脂，將傳動(dòng)軸套在中間，再將聚四氟套安裝在軸承腔體內(nèi)，兩端用壓蓋壓緊，防止密封套產(chǎn)生軸向竄動(dòng)。密封套外圈接受過盈的方式與軸承基座相協(xié)作。圖3-16 軸承腔密封套圖3-17 攪拌軸密封套另外在超細(xì)送粉器粉斗攪拌系統(tǒng)中，在粉斗蓋上開孔，然后嵌入攪拌密封套，材質(zhì)為聚四氟，再將軸通過攪拌密封套中間，這樣聚四氟套緊貼在軸上。為避開粉斗內(nèi)粉末進(jìn)入密封系統(tǒng)，在粉斗端蓋的下方安裝粉斗罩。由于聚四氟比較光滑，所以和軸之間沒有太大的阻

11、力，同時(shí)又可以起密封作用而且結(jié)構(gòu)簡潔，圖3-17為攪拌軸密封套。圖3-18是攪拌軸密封套安裝位置示意圖。1 攪拌軸密封套 2. 攪拌軸愛護(hù)罩 3. 粉斗 4. 攪拌組件圖3-18 攪拌軸密封套安裝位置示意圖在其它端口和交界連接處，選用O型圈進(jìn)行密封。3.2.2.3.2 電機(jī)的設(shè)計(jì)(1) 電機(jī)功率的選擇依據(jù)公式P=來確定電機(jī)的功率，式中N為粉輪軸的轉(zhuǎn)速，T為粉輪軸所受的力矩，9550為常數(shù)，考慮在送粉時(shí)粉輪的速度不是太快，最高速度不超過100rpm，且在輸送粉末過程中，粉輪軸僅受到來自傳動(dòng)軸的摩擦力和來自粉輪與粉末的摩擦力作用，依據(jù)檢測(cè)，粉輪的外圓力臂為0.02325m，內(nèi)圓力臂為0.007m，

12、由于兩力微小，粉輪在輸送超細(xì)粉末時(shí)的力矩不會(huì)超過0.5Nm，按該值，帶入公式中有：P= < = 0.00524KW因此選用6W的電機(jī)就完全可以帶動(dòng)粉輪軸的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。（2）選擇電機(jī)我們選用了V.T.V Motor Manufacture Co.,LTD的產(chǎn)品YN60-6型溝通減速電機(jī)，功率：6W，額定電壓：220V，額定頻率：50/60HZ，額定電容：0.8F，額定電流：0.16A，額定轉(zhuǎn)速：1200/1500r/min 使用該電機(jī)后，送粉器運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲很小，符合設(shè)計(jì)要求。3.2.2.3.3 聯(lián)軸器的選擇圖3-19 螺旋槽式撓性聯(lián)軸器為了使粉輪轉(zhuǎn)動(dòng)更加平穩(wěn)，設(shè)計(jì)接受撓性聯(lián)軸器，如圖3-19所示。該連軸器選用日本三木普利公司的螺旋槽式撓性聯(lián)軸器