日韩精品内射视频免费观看用钢砂液力输送试验钢板防腐除锈方案

由于喷射泵内【shè bèng nèi】部流体流动【dòng】属于高雷【yú gāo léi】诺数的强湍流【qiáng tuān liú】流动【dòng】，当雷诺【dāng léi nuò】数很大时，容易在流场中【liú chǎng zhōng】形成不规则运动【dòng】，而且在理论研究和数【jiū hé shù】值模拟【zhí mó nǐ】过程中，并未对【bìng wèi duì】流场中【liú chǎng zhōng】的漩涡等情况【děng qíng kuàng】加以考虑。而且在数值模拟【zhí mó nǐ】时为了方便计算【jì suàn】、对许多实际条件加以约束，在喷射【zài pēn shè】泵的制造加工过程，还存在【hái cún zài】制造误差等问题【tí】，所以很有可能数值仿真【zhí fǎng zhēn】得到结果与实际试【shí jì shì】验的结果存在一定的差异【chà yì】。为了验证上一章节数值仿真【zhí fǎng zhēn】得到的【dé dào de】部分结构参数对喷射泵工作【bèng gōng zuò】效率以及钢砂吸入量【xī rù liàng】的影响结果，所以需要进行【yào jìn háng】相关的【xiàng guān de】试验研究。

1、试验装置与方法：

1.1、钢丸液力输运试验：

1.2、试验装置：

其中为喷射泵提供工作液体的水泵其性能【qí xìng néng】参数如【cān shù rú】表5.1所示【suǒ shì】。

表5. 1水泵性能参数

2、试验方法：

在试验刚开始【gāng kāi shǐ】，*先将存砂桶【cún shā tǒng】中清理干净【jìng】，并关紧存砂桶【cún shā tǒng】底部的管夹阀，然后往存砂桶【cún shā tǒng】中加入【zhōng jiā rù】定量的钢砂和【gāng shā hé】水。同时将供砂桶【gòng shā tǒng】清理干净【jìng】，并关紧供砂桶【gòng shā tǒng】底部的三个管夹阀。较后打开水泵【kāi shuǐ bèng】为喷射【wéi pēn shè】泵提供工作液【gōng zuò yè】体。

快速地【kuài sù dì】将存砂桶底部的管夹【de guǎn jiá】阀完全【fá wán quán】打开【dǎ kāi】，然后开始计时【shǐ jì shí】，当供砂桶中钢砂与水【shā yǔ shuǐ】的混合【de hún hé】物达到设定的体积之后，停止计【tíng zhǐ jì】时，并计算一共使用的时间。在这个过程中，需要向【xū yào xiàng】存砂桶中加入【zhōng jiā rù】钢砂和【gāng shā hé】水，来使得喷射泵吸入口的条件基本不发生变化。

3、抛丸试验：

3.1.试验装置：

如下图【rú xià tú】所示，此次抛【cǐ cì pāo】丸试验所涉及【suǒ shè jí】到的装置主要有供砂桶【tǒng】、管夹阀、抛丸器、抛丸室【pāo wán shì】、带钢移动系统、喷射泵、水泵、螺旋输送机、钢砂输送管路【sòng guǎn lù】、电气控制系统【zhì xì tǒng】。

图5. 3抛丸试验装置

在试验【zài shì yàn】开始时，先关紧供砂桶底【shā tǒng dǐ】部的管【bù de guǎn】夹阀，然后打开水泵和喷射泵，将钢砂【jiāng gāng shā】输送到供砂桶中【zhōng】，在工作【zài gōng zuò】一段时【yī duàn shí】间以后，打开抛丸器【wán qì】。当抛丸器【wán qì】达到设定转【shè dìng zhuǎn】速之后，打开供砂桶底【shā tǒng dǐ】部的管【bù de guǎn】夹阀，使得钢砂与水【shā yǔ shuǐ】的混合物以一定流速进入抛丸器【wán qì】。当流速均匀时，打开带钢移动小车【xiǎo chē】，带钢以0.2m/s的速度【de sù dù】运动至抛丸室，触碰到行程开关后，在抛丸室中【zhōng】停留约10s中【zhōng】后返回到起点。在抛丸室底部【shì dǐ bù】堆积的钢砂、水、氧化皮等混合物受到重力的作用，逐渐流【zhú jiàn liú】入螺旋【rù luó xuán】输送机中【zhōng】，打开螺【dǎ kāi luó】旋输送【xuán shū sòng】机之后【jī zhī hòu】，使得整【shǐ dé zhěng】个试验系统能够往复循环，不间断【bú jiān duàn】的工作。

3.2、试验钢砂及带【shā jí dài】钢样板【gāng yàng bǎn】的选择：

一般钢板抛丸使用的磨料有三种【sān zhǒng】，分别是【fèn bié shì】钢丝切【gāng sī qiē】丸、铸钢丸和钢砂【hé gāng shā】，具体形貌区别【mào qū bié】如下图所示。

根据实际工况要求【yào qiú】，本文选用钢砂【yòng gāng shā】作为抛丸器磨【wán qì mó】料，其主要加工工艺有下面几部分【fèn】，*先是将废钢或者废合金钢放入到中频炉熔【pín lú róng】融【róng】，之后离心入水造粒【zào lì】，待钢粒【dài gāng lì】形成之【xíng chéng zhī】后进行干燥处【gàn zào chù】理，之后再进【hòu zài jìn】行大小筛分【fèn】，将大小合格的钢粒筛选出之后再进【hòu zài jìn】行淬火【háng cuì huǒ】，淬火完成后将钢粒压【gāng lì yā】碎【suì】，再进行筛选，筛选后【shāi xuǎn hòu】直接包装出厂的为【de wéi】GH钢砂，筛选后【shāi xuǎn hòu】再进行回火处理后包装出厂的为【de wéi】GP, GL钢砂。

不同种【bú tóng zhǒng】类的钢砂硬【gāng shā yìng】度【dù】也有一定的差【dìng de chà】异，GP钢砂硬【gāng shā yìng】度【dù】(HRC)一般为【yī bān wéi】4250, GL钢砂硬【gāng shā yìng】度【dù】(HRC)一般为【yī bān wéi】5660, GH钢砂硬【gāng shā yìng】度【dù】(HRC)一般为【yī bān wéi】6065。弹丸选择主要【zé zhǔ yào】考虑以下几点:

(1)由于钢砂属于易耗品，在选择时要选【shí yào xuǎn】用价格【yòng jià gé】较低且【jiào dī qiě】寿命较长。

(2)由于叶片属于易损件，而对叶片影响【piàn yǐng xiǎng】较大的【jiào dà de】是钢砂【shì gāng shā】，故选择时要考【shí yào kǎo】虑其对叶片的磨耗。

(3)根据带【gēn jù dài】钢表面处理要求【qiú】，如带钢表面硬度及粗【dù jí cū】糙度要求【qiú】，可以根【kě yǐ gēn】据下面的参考【de cān kǎo】式(5-1)和式(5-2 )来选取钢砂。

钢砂当【gāng shā dāng】量直径计算公式【shì】 钢砂速度计算【dù jì suàn】公式【shì】

(4)当弹丸硬度较【yìng dù jiào】高，则比较脆【cuì】，容易破碎【suì】，不仅加快消耗【kuài xiāo hào】量【liàng】，还容易造成带钢表面【gāng biǎo miàn】划痕;当弹丸硬度较【yìng dù jiào】低，则容易【zé róng yì】变形，消耗能量【liàng】，降低抛丸效果。故选择【gù xuǎn zé】时要考虑弹丸的硬度【de yìng dù】。

图5. 4磨料分类

根据以上综述，选择当【xuǎn zé dāng】量直径约为0.5mm左右的【zuǒ yòu de】GL钢砂【gāng shā】，其SA〔标准型【biāo zhǔn xíng】号为【hào wéi】G50，由上海某公司提供，具体形貌如图5.5所示。

图5. 5 G50钢砂

图5.6为【wéi】G L50钢砂【shā】电镜扫描【jìng sǎo miáo】图，由图可以看出此钢砂【shā】为【wéi】多棱砂【shā】。

图5. 6 GL50钢砂电镜扫描图

带钢【gāng】选用45钢【gāng】，厚度为5mm，如图【rú tú】5.7所示，密度约为7800kg加3，泊松比【bó sōng bǐ】约为0.269，弹性模量约为【liàng yuē wéi】21000E/MPa

图5. 7试验用带钢钢板图

4、试验结果与分析：

4.1、钢丸液力输运试验结【shì yàn jié】果与分【guǒ yǔ fèn】析：

由于试【yóu yú shì】验条件【yàn tiáo jiàn】的限制【de xiàn zhì】，不能够【bú néng gòu】通过直接测量的方法【fǎ】测出喷射泵各进口和出口的【chū kǒu de】压力，所以试【suǒ yǐ shì】验中不能对喷射泵的工作效【gōng zuò xiào】率直接验证。根据上一节的【yī jiē de】研究方法【fǎ】，通过统计在固定工况【dìng gōng kuàng】下喷射泵将供【bèng jiāng gòng】砂桶装满所需要的时间，从而间【cóng ér jiān】接地计算出钢砂单位时间的吸入量。

但是可以通多【yǐ tōng duō】验证喷射泵在【shè bèng zài】不同结【bú tóng jié】构参数下钢砂的实际吸入量，并与上一章模拟仿真的结果【de jié guǒ】加以对比【bǐ】。

在试验【zài shì yàn】过程中【guò chéng zhōng】由于【yóu yú】，加工不同尺寸【tóng chǐ cùn】的喷射泵【pēn shè bèng】价格昂贵，且更换喷射泵【pēn shè bèng】十分麻烦，所以喷射泵【pēn shè bèng】主体的各结构参数采用【shù cǎi yòng】上一章中模拟得到的较优参数，即喉管收缩角度为【dù wéi】250、喉管长度为【dù wéi】70mm。试验中主要通过更换【guò gèng huàn】喷射泵【pēn shè bèng】喷嘴【pēn zuǐ】，验证喷嘴【pēn zuǐ】到喉管入口的距离和面积【hé miàn jī】比这两个参数【gè cān shù】对喷射泵【pēn shè bèng】钢砂吸入量的影响，己知供砂桶的体积约【tǐ jī yuē】为2.8m3。

表5. 2试验结果

通过实际试验【jì shì yàn】得到的【dé dào de】结果与上一章仿真计算得到【suàn dé dào】的结果【de jié guǒ】对比，发现虽【fā xiàn suī】然在实际单位时间内【shí jiān nèi】，钢砂吸入量的实验值小于模拟值，但是其得到的【dé dào de】变化趋【biàn huà qū】势图与模拟仿真的结果【de jié guǒ】趋势图具有好的相似性【sì xìng】，证明模拟仿真的结果【de jié guǒ】参数对实际喷【shí jì pēn】射泵的铸造即【zhù zào jí】一定的指导意【zhǐ dǎo yì】义【yì】。

实际试验的结果与模拟仿真【nǐ fǎng zhēn】得到的【dé dào de】结果存在差异的原因可能有以下几点:(1)在模拟仿真【nǐ fǎng zhēn】过程中忽略了钢砂与钢【shā yǔ gāng】砂之间【shā zhī jiān】的碰撞，实际试验中，由于钢【yóu yú gāng】砂的体【shā de tǐ】积分数加大【dà】，实际过【shí jì guò】程中钢砂与钢【shā yǔ gāng】砂之间【shā zhī jiān】产生碰撞消耗【zhuàng xiāo hào】能量;(2)喷射泵实际加工过程中，肯定存【kěn dìng cún】在加工误差，而且喷射泵是采用铸【cǎi yòng zhù】造工艺，内部表面的粗糙度较【cāo dù jiào】大【dà】;(3)实际试验中管道布置会导致【huì dǎo zhì】工作流体的动能损失;(4)选用的【xuǎn yòng de】湍流模【tuān liú mó】型可能在流场的局部【de jú bù】区域不适用等【shì yòng děng】。

4.2、抛丸试验结果分析：

为了验证抛丸器、抛丸室和湿式抛丸工【pāo wán gōng】艺的合【yì de hé】理性，需要对【xū yào duì】抛丸后的带钢表面【gāng biǎo miàn】质量和成分进行分析验证。整个试验装置的工作参数如【cān shù rú】下【xià】，钢砂以【gāng shā yǐ】50}80m/s的速度击打带钢表面【gāng biǎo miàn】，带钢在【dài gāng zài】抛丸时【pāo wán shí】中的移动速度约为【yuē wéi】0.2m/s，抛丸器单位时间的抛【jiān de pāo】丸量约为【yuē wéi】8.5kg/s钢砂的【gāng shā de】当量直径约为【yuē wéi】0.5mm，钢砂入射角为600。带钢经过抛丸后的抛打效果如图【rú tú】5.8所示【suǒ shì】。

图5. 8带钢表面抛打效果图

为了进一步观察被抛打后钢【dǎ hòu gāng】砂形貌【shā xíng mào】变化、带钢的【dài gāng de】表面形貌以元素成分【sù chéng fèn】变化，本文中【běn wén zhōng】对带钢【duì dài gāng】、钢砂进【gāng shā jìn】行了电【háng le diàn】镜扫描，使用的是日立电子显微镜【wēi jìng】，型号为S-3400N， 未经抛打的钢【dǎ de gāng】板和经过湿式抛丸的带钢表面在显微扫描电镜下的表面【de biǎo miàn】形貌对比如图5.10, 5.12所示。

图【tú】5. 10带钢原表面形【biǎo miàn xíng】貌图【tú】

图5. 11带钢原表面能【biǎo miàn néng】谱图【pǔ tú】

图5. 12带钢击【dài gāng jī】打后表面形貌【miàn xíng mào】图

图5. 13带钢击打后表面能谱图

根据上述的形貌图【tú】以及成分【jí chéng fèn】图【tú】可以看出，带钢在未抛打前与抛打之后表面形貌差异【mào chà yì】较大，可以明显地看到在被抛打后【pāo dǎ hòu】的带钢表面【gāng biǎo miàn】有各种各样的凹坑【kēng】。根据带钢表面【gāng biǎo miàn】的能谱【de néng pǔ】图【tú】5.11和图【tú】5.13可以看出，带钢在抛丸后【pāo wán hòu】表面的氧元素大幅降低，证明湿式抛丸【shì pāo wán】对氧化【duì yǎng huà】皮的去除效果【chú xiào guǒ】较好，但是氧【dàn shì yǎng】元素含量并没有完全【yǒu wán quán】降低至【jiàng dī zhì】零，所以经过湿式抛丸【shì pāo wán】抛打后【pāo dǎ hòu】的带钢表面【gāng biǎo miàn】需要及时进行防锈处理，以防止二次氧【èr cì yǎng】化。

5、本章小结：

1.采用自【cǎi yòng zì】主设计研发的湿式抛【shī shì pāo】丸试验装置，通过更【tōng guò gèng】换喷射泵中的【bèng zhōng de】喷嘴来验证上一章【yī zhāng】:节得到【jiē dé dào】的喷嘴到喉管距离对钢砂吸入量的影响【yǐng xiǎng】。
2.通过抛【tōng guò pāo】丸试验，验证了湿式抛【shī shì pāo】丸工艺【wán gōng yì】及装置的可行性，利用电子显微镜对抛丸后的带钢表【dài gāng biǎo】面进行观察【guān chá】，验证了湿式抛【shī shì pāo】丸对带钢表【dài gāng biǎo】面氧化皮有很好的去除效果。

带钢表【dài gāng biǎo】面处理是带钢【shì dài gāng】生产过程中的重要工序，目前国内普遍【nèi pǔ biàn】采用酸洗工艺【xǐ gōng yì】或干式抛丸来清除带【qīng chú dài】钢表面氧化层【yǎng huà céng】。然而，酸洗对环境和【huán jìng hé】员工身【yuán gōng shēn】心健康存在较【cún zài jiào】大的威胁。为了降低环境污染，有效清【yǒu xiào qīng】理带钢表【dài gāng biǎo】面氧化层【yǎng huà céng】，本文开【běn wén kāi】展了基于带钢表【dài gāng biǎo】面处理的新型湿式抛丸工【pāo wán gōng】艺及设备的研究，得出如下结论【xià jié lùn】和成果:

1、开展了【kāi zhǎn le】湿式抛【shī shì pāo】丸的工艺研究，确定了项目研究的预【jiū de yù】期目标【qī mù biāo】与技术方案，提出了实验平台的工【tái de gōng】艺要求及设备组成。

2、完成了湿式抛丸试验装置的设备开发。设计开【shè jì kāi】发了抛丸系统、钢砂输运系统【yùn xì tǒng】、带钢移【dài gāng yí】动系统【dòng xì tǒng】、电气控制【qì kòng zhì】系统。在抛丸【zài pāo wán】系统中【xì tǒng zhōng】，研究了与抛丸器的相关结构【jié gòu】和运动参【yùn dòng cān】数，确定了合适的【hé shì de】运动参【yùn dòng cān】数，并设计了【shè jì le】供砂桶和抛【tǒng hé pāo】丸室;在钢砂I系统中【xì tǒng zhōng】设计了【shè jì le】两种方案，以便于后期的对比和选用;在带钢【zài dài gāng】移动系统【dòng xì tǒng】中，根据现场实际【chǎng shí jì】需求【xū qiú】，设计了【shè jì le】带钢牵引装置【yǐn zhuāng zhì】、支架、导轨和移动小车的工作方案【zuò fāng àn】和具体结构【jié gòu】;在电气控制【qì kòng zhì】系统中【xì tǒng zhōng】，根据各【gēn jù gè】装置的控制要求，选择合适型号的电气【de diàn qì】元件，并完成相关电气控制【qì kòng zhì】方案设计;较后将【jiào hòu jiāng】各个系【gè gè xì】统进行总装和【zǒng zhuāng hé】调试。

3、在钢砂输运系【shū yùn xì】统中，本文设计【shè jì】了两种【le liǎng zhǒng】钢砂提升方案，并对比【bìng duì bǐ】了两种【le liǎng zhǒng】方案的优缺点，针对斗式提升机输运钢砂存在的一【zài de yī】系列问题，确定了采用喷【cǎi yòng pēn】射泵液力方式来输运钢砂。通过对【tōng guò duì】喷射泵【pēn shè bèng】工作原理的研【lǐ de yán】究，论证此方法的【fāng fǎ de】可行性【kě háng xìng】，推导了喷射泵【pēn shè bèng】的性能【de xìng néng】方程【fāng chéng】。完成了液力输运方案设计【shè jì】、输运系【shū yùn xì】统中各个部件安装布置。

4、针对采用喷射泵液力【bèng yè lì】输运钢【shū yùn gāng】砂的工艺要求，研究了液固二相流相关理论，通过有限元ANSYS-Fluent对喷射泵内部流场进行仿真，得出在一定工况条件【kuàng tiáo jiàn】下喷射泵内部各结构参数【cān shù】(喷嘴出【pēn zuǐ chū】口到喉【kǒu dào hóu】管入口【guǎn rù kǒu】距离、面积比【miàn jī bǐ】、喉管长度、喉管收【hóu guǎn shōu】缩角度【suō jiǎo dù】)对钢砂【duì gāng shā】吸入量的影响和喷射泵工作效率【zuò xiào lǜ】的影响。发现了喷嘴出【pēn zuǐ chū】口到喉【kǒu dào hóu】管入口【guǎn rù kǒu】的距离、面积比【miàn jī bǐ】、喉管长度对喷射泵工作效率【zuò xiào lǜ】影响较大。利用喷射泵性能方程【néng fāng chéng】得到喷射泵在本文工【běn wén gōng】况下较【kuàng xià jiào】优解构【yōu jiě gòu】参数【cān shù】分别为:喷嘴出【pēn zuǐ chū】口到喉【kǒu dào hóu】管入口【guǎn rù kǒu】距离为巧mm、较优面积比【miàn jī bǐ】为

4、较优喉【jiào yōu hóu】管长度为【wéi】70mm、较优喉【jiào yōu hóu】管收缩角度为【wéi】300

5、通过钢【tōng guò gāng】砂液力输运试【shū yùn shì】验【yàn】，验证了【yàn zhèng le】仿真结【fǎng zhēn jié】果的可靠性，并分析了试验【yàn】结果与【jié guǒ yǔ】仿真结【fǎng zhēn jié】果之间【guǒ zhī jiān】的存在差异的【chà yì de】原因【yuán yīn】，验证了【yàn zhèng le】仿真结【fǎng zhēn jié】果与试验【yàn】结果趋势变化的一致性。通过抛【tōng guò pāo】丸试验【yàn】，验证了【yàn zhèng le】抛丸器在喷射【zài pēn shè】泵较优【bèng jiào yōu】结构参数下输运的钢砂量的情况下，带钢钢【dài gāng gāng】板氧化皮去除【pí qù chú】效果。通过电【tōng guò diàn】子显微镜，发现氧化皮的去除效果较好，验证了【yàn zhèng le】此工艺参数的可行性。