抛丸输送螺旋分体式改造设计与应用

抛丸输送螺旋分体式改造设计与应用

方剑

徐州徐工挖掘机械有限公司 江苏徐州 221000

摘要：随着工业领域的不断发展，抛丸设备作为金属材料表面处理的主要工艺之一，具有广泛的应用前景。以抛丸输送螺旋分体式改造为研究对象，通过分析现存在的问题和局限性，提出了一种改进设计方案。进而提出抛丸输送螺旋分体式改进设计的基本思路和实施步骤。通过对改进设计方案进行仿真分析和实际应用测试，验证该方案的可行性和有效性，解决抛丸输料螺旋断裂、维修难度大，维修时间长，维修成本浪费，作业安全风险等问题，本文主要阐述了抛丸输料螺旋分体式改造的设计与应用，提高维修效率、节约维修成本、消除安全隐患，实现快速、精准、高效的作业。

关键词螺旋分体式 改造设计 应用  维修效率 成本  安全风险

1 立项背景

目前产能快速提升，因此现场设备必须避免无序化停机。然而，我们现有的抛丸设备又属于瓶颈关键设备，一旦发生故障将影响整个生产线的运行，由于螺旋输料运行时，摆动较大，经常出现轴头断裂的故障，此故障通过人员检查又很难提前发现问题，导致设备频频无序化停机，又因为工艺结构布局，一部分螺旋安装在水平线以下的基坑狭小的空间位置、有的安装在高空，导致维修难度变大，维修时间较长，严重影响了生产秩序，另外，长时间的高空及受限作业，存在一定的安全风险。为了解决此问题，因此，我们迫切需要对螺旋进行升级改造。

2过程分析

由于螺旋下垂情况从设备本身固有存在,无法消除，所以现在以提高维修效率为导向，对螺旋进行改造，并对螺旋断裂故障及维修存在的问题进行梳理：

①螺旋较长：螺旋的长度较长（约5.9米），出现下垂和弯曲的现象，在旋转过程中，主动端电机位置出现较大的摆动，长时间的疲劳运行，最终导致轴头疲劳断。

②螺旋拆卸与转运：螺旋比较重，安装在水平线以下的基坑位置，空间狭小，安装过程，完全依靠人力进行搬运作业；高处作业，需要起重机进行吊运及安装，从拆卸、转运、安装调试，整个过程可能需要长达12小时。

③操作空间受限:基坑位置深度大概在4米左右，高处作业8米左右，两个位置的作业，导致效率较低并存在较大的安全风险。

④备件利用：螺旋损坏后，修复程序比新加工程序要复杂，厂家不愿提供维修服务，最终导致整个螺旋进行报废，从而产生较大维修备件浪费。

4方案制定

4.1 螺旋现状分析

螺旋的形式如图所示，其长度大概约5.9米长。（如图1）

图1螺旋整体式结构示意图

4.2 方案的制定

4.2.1初步方案

根据现状，考虑如何转移、更换整根螺旋的方便性，故将螺旋在中间进行均分，形成分体式。通过研究分析，断开的位置是整个螺旋下垂最严重的部位，会导致连接点受力较大，极易出现二次断裂的情况。

图2螺旋分体式初方案结构示意图

其次，频繁损坏的位置，为主动螺旋端，如果在中间断开，出现问题后，主动端1/2的螺旋将被浪费。

第三，在中间部位断开，断开点恰巧处于下料舱体的正上方，如果更换需要把连接部位的舱体进行分离，无形中加大了拆卸的难度，且后端无空间，中间断开，也没法抽出断开螺旋。

综合，以上问题，最终确定此方案不成立。

4.2.2方案修订

根据第一次方案总结的问题，又进行研究分析并对方案作出修订，将分体结构位置进行前移，移到主动端故障断裂位置，只要出现轴头损坏，直接更换局部损坏的位置，彻底消除了初步难拆卸、整根更换、频繁转运及拆装的局面。

4.2.3 轴端面的设计及材料的选取

轴端改造，要保证同轴度、保证轴强度、保证连接螺栓不被切断和保证固定螺栓在使用过程中不被钢丸磨损，通过四个方面对其进行设计、评审，并确定最终图纸。

①同轴度保证：采用子母配合及整体再加工的方式保证其初始同轴度。

②轴强度保证：选用42铬钼钢的毛坯料进加工，加工完成后进行调质处理，提高轴强度和耐磨损性能。

③连接保证：采用6颗内六角高强螺栓进行配合锁紧，保证连接强度。

④磨损螺栓保证：避免磨损,端面法兰盘采用沉孔设计，将螺帽沉进去，螺纹端使用盖型螺帽进行封堵保护。

4.3 安装调试

安装完成后，发现分体部位上方被连接的壳体遮挡，导致维修拆卸螺栓不方便。为了方便工具能从壳体内部拆卸，故在分体式壳体侧面，增设了基座500mm*300mm*10mm,封板500mm*300mm*5mm的检修口，用12颗M14的螺栓进行紧固。

5 成本投入核算

预计成本分为两部分，一是物料投入，二是人力投入。

物料投入：主要实心分体轴、螺栓、螺母、法兰为主，明细如1所示。

表1 物料投入成本

人力投入：主要是下料与安装调试两种，明细如表2所示。

表2 人力成本投入

综上，物料投入5项，合计价值397元；人力投入，合计616元，共计1013元。

6 实施成果

6.1 降低风险

降低了人员长时间在狭小空间作业的安全风险。

6.2 提高效率

改变了由原来12小时维修时间，缩短至2小时完成维修效率，效率提升80%。

6.3 降低强度

维修更换时，不需要每次都对整根螺旋进行转运和拆卸，降低了作业人员的劳动强度。

6.4 节约成本（收益）

保证了螺旋主体的有效利用，避免维修成本的过度浪费。经计算比原维修成本节约近90%。

7.结论

首先，改进设计方案可以大幅提高抛丸设备的运输效率。通过采用螺旋分体式设计，减少运输时间和劳动力成本。

其次，改进设计方案的应用可以延长易损件的使用寿命，降低维护成本。

第三，改进设计方案可以简化设备的维护和保养工作，通过模块化设计和易拆卸结构，使维护工作更加便捷和高效。

最后，改进设计方案的应用，还可以为同类型的工艺提供参考和借鉴。尽管目前针对抛丸输送螺旋分体式改进设计与应用的研究还比较有限，存在一些不足之处，但是我们相信，在今后通过实际使用，不断的探索和实践，将会更加完善使用中存在的不足之处，使分体式的想法，在其它设备维修中得到更好的应用，为设备的安全高效使用保驾护航。

参考文献：

[1]孙志才. 螺旋输送机封闭式拼接支撑装置设计. 煤矿机械, 2014。

[2]李飞翔,李永祥,徐雪萌,唐静静,孟坤鹏,陈静.变螺距螺旋结构的螺距设计与仿真分析.包装工程.2019。