CN114505791B - 一种抛丸器叶片及叶轮 - Google Patents

Abstract

本发明涉及抛丸机技术领域，公开了一种抛丸器叶片及叶轮，所述叶片外形呈曲直曲形状，即所述叶片包括依次设置的第一段、第二段以及第三段，所述第一段和第三段为曲线段，第二段为直线段，相邻两段间相切过渡，所述第一段和第二段的厚度相同，所述第三段的厚度由第二段向末端渐渐变厚。本发明的有益效果为：使用本发明的叶片，能够使得抛丸器相比于安装直叶片的抛丸器抛射速度更高、叶片使用寿命更长。

Description

一种抛丸器叶片及叶轮

技术领域

本发明涉及抛丸机技术领域，涉及一种抛丸器叶片及叶轮，具体涉及一种高抛丸速度、长寿命的抛丸器曲直曲叶片及叶轮。

背景技术

抛丸器主要由护板、进丸管、定向套、分丸轮、叶片、叶轮盘等组成。工作过程中，电机通过转轴连接叶轮盘和分丸轮使其同速旋转。弹丸通过进丸管进入到分丸轮内腔，在分丸轮的带动下，一部分弹丸通过离心作用直接通过定向套出口飞出，一部分弹丸打在定向套内壁上，通过内部挤压作用切向飞出，飞出的弹丸由叶片承接进一步加速，最终从抛丸器出口飞出，以扇形射流打在工件上，完成对工件的表面处理。

从市场现有情况来看，抛丸器叶片分为平面直叶片、前曲叶片、后曲叶片三类，但优缺点较为明显。比如直叶片寿命较高，但抛射速度低、弹丸跳跃程度大、噪声大。前曲叶片噪声低、抛射速度高但寿命低。因此，目前市场上缺少抛射速度高、低噪声、长寿命的抛丸器叶片。

中国专利文献CN201710295651.1公开了一种抛丸器叶片及叶轮体组件，其叶片结构为片体上有表面织构，其特征为叶片工作面表面织构为矩形沟槽，其结构很容易导致应力集中，降低叶片使用寿命。并且改变弹丸速度方向使得弹丸与弹丸，弹丸与叶片撞击概率提升，不利于零件的加工强化工作。此外，从空气动力学角度而言，叶片高速旋转过程中在沟槽间隙处很容易产生涡流进而引起空气间的压力脉动，使得噪声大幅增加，不利于抛丸器的整体使用。

中国发明专利申请CN10681268A公开了一种抛丸器叶片及叶轮结构，采用叶片的片体厚度渐变的设置，片体分三段(前段、中段和后段)，三段都为曲面，前段最薄，然后依次变厚，损耗最多的后段厚度最厚，以提高叶片整体的使用寿命。但实际上，其使用寿命并没有明显提高，主要是因为其容易发生断裂，在使用过程中，叶片的中段是最容易发生断裂，而中段设置为曲面，对叶片的断裂没有丝毫阻碍作用；其次，其非工作面为直面，不仅会浪费材料，也会影响动平衡。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高抛丸速度、长寿命的新型抛丸器曲直曲叶片及叶轮，使得抛丸器相比于安装直叶片的抛丸器抛射速度高、叶片使用寿命高、运转噪声低。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种抛丸器叶片，所述叶片外形呈曲直曲形状，即所述叶片包括依次设置的第一段、第二段以及第三段，所述第一段和第三段为曲线段，第二段为直线段，相邻两段间相切过渡，所述第一段和第二段的厚度相同，所述第三段的厚度由第二段向末端渐渐变厚。

结合第一方面，进一步地，所述叶片包括工作面和与所述工作面相对的非工作面，所述工作面的上下两侧皆设置有帽檐。

结合第一方面，进一步地，所述叶片的高度为79～83mm，将叶片高度设置79～83mm，既满足抛丸器的内腔高度限制也能够弹丸分布面积更广，均匀受力。

结合第一方面，进一步地，所述叶片成型方式为一体成型。

结合第一方面，进一步地，如图2所示，叶片的头部端点均在半径为64mm圆上；叶片的两尾部端点均在半径190mm圆上。

结合第一方面，进一步地，所述第一段为前曲段，其工作面的曲率半径为175～185mm。

结合第一方面，进一步地，所述第一段所处的径向长度为26～30mm，即第一段的曲线弧长的弦长。

结合第一方面，进一步地，所述第二段的长度为38～42mm。

结合第一方面，进一步地，所述第三段为前曲段，其工作面曲率半径为295～315mm。

结合第一方面，进一步地，所述第一段的工作面与非工作面的圆心重合，二者半径间距为7～10mm。

结合第一方面，进一步地，所述工作面的上下两侧设置的帽檐一致，帽檐厚度为2～3mm，设置帽檐是为了避免弹丸提前脱离加速过程，使得加工零件表面质量得到提升。

第二方面，一种抛丸器叶轮，包括上述的曲直曲叶片，叶片的数量为4片或6片或8片。

与现有技术相比，本发明提供了一种抛丸器叶片及叶轮，具备以下有益效果：

(1)本发明的抛丸器曲直曲叶片，采用一体成型方式，利用第一段曲面承接弹丸减小弹丸的跳跃碰撞现象；利用第三段曲面进一步加速弹丸，增加叶片厚度提高叶片使用寿命；利用第二段直面加速弹丸，降低叶片的受力，防止叶片发生断裂。

(2)本发明的抛丸器曲直曲叶片，通过设置曲面降低了抛丸器运转噪声。

(3)本发明的抛丸器曲直曲叶片，通过设置帽檐避免弹丸提前脱离加速过程，改善弹丸跳跃现象和弹丸脱轨率，使得加工零件表面质量得到提升。

附图说明

图1为本发明抛丸器叶片立体结构示意图；

图2为本发明抛丸器叶片俯视结构示意图(图中为展示叶片曲直曲结构，将帽檐未视出)。

图中附图标记的含义为：

1-第一段；2-第二段；3-第三段；4-叶片的高度；5-帽檐；6、7-头部端点；8、9-尾部端点；10-辅助线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以还包括不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

如图1和图2所示，本发明提出了一种抛丸器叶片，叶片外形呈曲直曲形状，即叶片包括依次设置的第一段1、第二段2以及第三段3，第一段1和第三段3为曲线段，第二段2为直线段，相邻两段间相切过渡，第一段1和第二段2的厚度相同，第三段3的厚度由第二段2向末端渐渐变厚。如图2所示，图2为叶片的俯视图，从俯视图方向看，第二段为直线段，其工作面与辅助线10完全重合；叶片尾部的非工作面端点在过第二段2(直线段)所在直线上，从而使得第三段3的工作面与非工作面所在圆心、曲率半径不相等，表现为叶片厚度渐变。

如图1所示，在本实施例的一种具体实施方式中，叶片包括工作面和与工作面相对的非工作面，工作面的上下两侧皆设置有帽檐5。

在本实施例的一种具体实施方式中，工作面的上下两侧设置的帽檐5一致，帽檐5厚度为2～3mm，设置帽檐5是为了避免弹丸提前脱离加速过程，使得加工零件表面质量得到提升。

如图1所示，在本实施例的一种具体实施方式中，叶片的高度4为79～83mm。

在本实施例的一种具体实施方式中，叶片成型方式为一体成型。

如图2所示，在本实施例的一种具体实施方式中，如图2所示，叶片的头部端点6、7均在半径为64mm圆上；叶片的两尾部端点8、9均在半径190mm圆上。

在本实施例的一种具体实施方式中，第一段1为前曲段，其工作面的曲率半径为175～185mm。

在本实施例的一种具体实施方式中，第一段1所处的径向长度为26～30mm。

在本实施例的一种具体实施方式中，第二段2的长度为38～42mm。

在本实施例的一种具体实施方式中，第三段3为前曲段，其工作面曲率半径为295～315mm。

在本实施例的一种具体实施方式中，第一段1的工作面与非工作面的圆心重合，二者半径间距为7～10mm。

本发明还提出了一种抛丸器叶轮，包括本发明的曲直曲叶片，叶片的数量为4片或6片或8片。

本发明的曲直曲叶片，用于安装在抛丸器上加速弹丸。首先，叶片外形为曲直曲构造，具体为：从图2(俯视图方向)看第一段为前曲段，第二段为直线段，第三段为前曲段，每段间为相切过渡，叶片所在第一段、第二段厚度相同，第三段表现为厚度渐变；其次，叶片的工作面和非工作面的弧度一致，叶片成型方式为一体成型；工作面两侧设置有帽檐结构。本发明的曲直曲叶片使用寿命长、抛射速度高。此外也有利于改善弹丸跳跃现象、抛丸器运转噪声、弹丸脱轨率。

本发明的曲直曲叶片是集合了前曲叶片和直叶片的优点提出的。其设计理论在于，弹丸从定向套出口飞出，由第一段曲面承接，减小弹丸跳跃现象；并由第二段直面保持加速过程，主要功能在于减小叶片受力；第三段曲面对弹丸进行最后加速，并设置厚度渐变提高叶片使用寿命。

拿现有技术中的直叶片和本发明的曲直曲叶片两组数据仿真试验进行对比，其对比方法和结果如下：

采用EDEM离散元软件分析安装直叶片和曲直曲叶片抛丸器的抛丸速度、叶片受力情况，得到数据如下3个表，表1为直叶片参数，表2为曲直曲叶片参数，表3为仿真试验结果。

表1直叶片参数

表2曲直曲叶片参数

表3仿真试验结果

通过仿真试验，说明了本发明的曲直曲叶片的优越性。

直叶片相比于前曲叶片寿命长的原因在于，尽管直叶片弹丸跳跃现象较为严重，但单位时间内承载的颗粒数较低。而前曲叶片从弹丸飞出开始时就承接了大量的丸粒，同时弹丸跳跃现象大大减小，使得叶片受力严重，即使末端未发生失效，从叶片中部开始会产生较为严重的磨损现象产生沟壑，本发明的曲直曲叶片在叶片中部采用直叶片，目的在于第一段曲面承接大量弹丸进入第二段直面时，使得弹丸切向飞出，仅受叶片离心力作用，减小叶片受力，从而减小磨损。曲直曲结构设置，既减小弹丸跳跃，使得弹丸都可以在叶片上迅速加速，又降低叶片上的受力。表现出弹丸速度提升，叶片寿命变长。

为了进一步说明本发明的叶片第二段设置为直面的优点，将本发明的的第二段直线段改为前曲段，两者对比变化情况如下表4：

表4第二段为直线段和曲线段的受力与速度的对比表

通过表4可以看出两者速度方面并无较大差异，且曲直曲叶片速度完全可以达到强化零件的速度要求。但从叶片受力来看，曲曲曲对比叶片受力变化较大，可以看出第二段为直面的叶片具有显著优点。

本发明叶片参数的设计是在仿真实验条件下设置的，在相同工况条件下，取部分参数得到的结果表5所示，可以看出，在本发明设置的参数范围内，采取任意组合的参数对抛丸速度和本发明的叶片受力影响不大，本发明叶片的参数范围是经过长久实验得到的一个最优区间。若超出本发明叶片参数情况下，在第二段直线段长度持续减小(某个参数水平)的情况下，速度可能会有小幅度的提升，但受力会大大增加减小寿命。也就是说超出本发明的参数范围，抛丸速度会稳定或小于本发明的速度，而受力会大于本发明的受力程度。

表5本发明叶片参数示例表

另，需要提出的是本发明抛丸器叶轮的叶片数量的设置是根据抛丸器设备条件来选择的，因为叶片数的变化必然会改变叶片的整体受力。

需要说明的是，在本申请中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种抛丸器叶片，其特征在于：所述叶片外形呈曲直曲形状，即所述叶片包括依次设置的第一段、第二段以及第三段，所述第一段和第三段为曲线段，第二段为直线段，相邻两段间相切过渡，所述第一段和第二段的厚度相同，所述第三段的厚度由第二段向末端渐渐变厚；所述第二段的长度为38～42mm；所述叶片包括工作面和与所述工作面相对的非工作面所述工作面的上下两侧皆设置有帽檐；所述叶片的高度为79～83mm；

所述第一段为前曲段，其工作面的曲率半径为175～185mm；

所述第一段所处的径向长度为26～30mm；

所述第三段为前曲段，其工作面曲率半径为295～315mm；

所述第一段的工作面与非工作面的圆心重合，二者半径间距为7～10mm；

所述工作面的上下两侧设置的帽檐一致，帽檐厚度为2～3mm。

2.一种抛丸器叶轮，其特征在于：包括权利要求1所述的叶片，所述叶片的数量为4片或6片或8片。