管道内壁自动除锈机设计

TOC\o"1-5"\h\z才商要 IAbstract II第1章绪论 1\o"CurrentDocument"1.1课题综述 1\o"CurrentDocument"研究目的与意义 11.1.2喷丸除锈技术国内外现状 21.2研究内容 10\o"CurrentDocument"1.2.1设计内容 101.2.2设计思路 11\o"CurrentDocument"第2章管道内壁自动除锈机设计 12\o"CurrentDocument"2.1管道内壁自动除锈机简述 12\o"CurrentDocument"2.1.1管道内壁自动除锈机简介 12\o"CurrentDocument"优点及特性 72.2管道内壁自动除锈机结构设计 82.2.1结构介绍 8\o"CurrentDocument"2.2.2设计参数 16\o"CurrentDocument"第 3 章注意事项 23\o"CurrentDocument"致谢 25\o"CurrentDocument"参考文献 26管道内壁自动除锈机设计第1章绪论1.1课题综述1.1.1研究目的与意义随着西部大开发的逐步深入，西气东输成为全国瞩目的前沿工程。为保证天然气输送的畅通与安全，对用作输送管道的钢管也提出了很高的要求。为了去除钢管表面的锈蚀及氧化皮并尽可能提高防腐层的附着力，因而，常需对其表面进行特殊防锈、除锈处理。对于锈蚀较重、漆皮牢固的金属表面，用一般的处理方法则不能达到清除标准，要达到特定的标准，常常需要采用喷丸除锈的方式，表面除锈度的质量好坏，对以后涂层耐久性的影响极大，可使涂层耐用年数相差4倍以上，喷丸处理后的金属表面，虽然从微观上仍然是凹凸不平的，但适当的凹凸度对涂装是有利的，因为它有利于涂膜的流平和装饰，使金属表面与涂料有很好的结合力，尤其是高效涂料的部位，更需进行抛丸处理，喷丸对金属表面还起强化作用，金属表面除锈质量对涂膜寿命影响达50%左右，目前除锈工作多采用手工铲、刮、钢丝刷、砂纸打磨等方式，这些方法不但效率低、质量差、劳动强度大，而且污染环境和危害人体健康。喷丸清理是一门在120年前发明的技术，到目前还是涂装前最有效的表面清理方法。再好的涂料，也不可能牢靠的附着在肮脏的表面，涂装前清理不干净造成涂料失效，意味着原先的清理成本、涂料成本、涂装费用等等全部损失，除蒙受腐蚀、停工待修等等损失外，还需重新投入人力、物力去重新涂装。喷丸技术是一项具有无限发展前途和广阔应用空间的表面加工技术。最近几年喷丸领域出现了微粒冲击、微粒镶嵌镀膜、高能和超声喷丸等新技术。研究表明，它们在增加表面光洁性、降低摩擦系数、提高耐磨能力、延长使用寿命、简化氮化过程等方面表现出优异的特性。随着计算机技术的发展，利用更加微细的喷丸粒子可实现开孔、开槽、刻蚀等高精度和立体式的微细加工。今天，喷丸处理技术不断突破限制于机械行业的应用范围，在医学抗菌、生物材料处理、固体润滑、光催化等领域也显示出良好的应用前景。然而，目前对喷丸处理的研究较多地集中于个案工艺，以经验方法为主，缺乏对其过程和效果的系统理论分析和科学指导。当前应加强喷丸材料力学性能的实验研究工作，系统地研究喷丸参数与残余应力场的关系，鼓励制造工程师与材料学家、力学家紧密合作,在性能实验的基础上，利用现代力学本构理论，提出能够直接服务于工艺参数确定的理论模型，在此基础上给出工程计算方法，以开拓喷丸技术新的应用领域。随着喷丸技术的发展，抛丸设备大量增加，抛丸设备易损件的消耗量也日益增大。特别是弹丸，由于我国的喷丸设备仍然主要采用白口铁丸,这种弹丸质硬性脆，内部组织疏松，工作时很容易破碎，因此其消耗量十分巨大。而且采用白口铁丸时，喷丸器叶片及护板、叶轮的磨耗率很高,消耗量也很大。据粗略统计，全国约有三万台喷丸器在工作，每年消耗易损件的费用约2〜3亿元。未来抛丸技术的发展方向应向实用、高效、节约方向发展。做到以下几点：（1）结构简单：喷丸自动除锈机作为一种清理工具，主要的作用在于对金属表面进行除锈以及强化作用，所以除去了工厂内为加工各种管道所附加的各种特殊结构，具有普遍性的特点。（2）成本低廉：喷丸自动除锈机并不是进行精密加工所用装置，结构较简单。我们知道，机床每提高一个精度等级其成本都要很大的提高，工厂投入越低收益才越大，为获得最大收益就尽量减少成本。（3）维修方便：由于喷丸自动除锈机使用过程中对机器内部磨损较大，尤其对分离器和抛丸器中部件磨损最大，因此为保证维修更换方便简易快捷，应尽量简化机床结构。1.1.2喷丸除锈技术国内外现状喷丸机清理是一种在欧美发达国家已经开始应用的喷丸表面处理方法。世界上第一台喷丸机清理机设备诞生于100年前，开始是在各种金属或非金属表面去除杂质、氧化皮，增加粗糙度等方面得到应用。经过百年的发展，喷丸机清理机处理工艺以及设备已经相当的成熟，其应用已经不仅仅是在各个重工业的工厂。随着世界上第一台水平移动式喷丸机清理机设备在美国佰莱泰克（BLASTRAC）诞生，其应用领域迅速扩展到混凝土表面涂装处理和船舶甲板金属表面处理上，并且直接引导了该行业的标准制订和行业施工方法的规范。随着佰莱泰克喷丸机清理机处理设备的不断改进和技术成熟，喷丸机清理机处理工艺和设备已经进入欧美发达国家公路养护、桥梁施工和机场维护等领域。中国在此方面的应用却依旧是很少，只有在少数项目中使用了抛丸机清理机处理工艺，而在高速公路、市政道路及混凝土桥梁防水涂装方面，还是一个空白。在此希望能将此新的喷丸清理机工艺介绍给公路、桥梁工程方面养护施工的同行，并期望这一新工艺、技术获得推广。喷丸机清理广泛应用于国计民生的各个领域，由于要适应各种不同工况条件的要求，因而它的品种繁多数量巨大。我国的喷丸机清理制造业十分庞大，喷丸机清理厂家数以千计，遍布全国，目前我国已成为全球喷丸机清理机产量和市场需求量最大的国家之一。但是我国的喷丸机清理机行业大多为中小企业，良莠不齐，年产值超亿元的不到10家，即使与国内其他机械行业相比，无论在装备上还是技术水平上也存在很大的差距，真正具有独立研究开发高端产品能力的单位很少，因而在大型石化、核电、油气长输管道线等重大工程项目中，配套的喷丸机清理机目前主要还是靠进口。喷丸机清理企业都非常重视新产品的开发。应当看到，我国的喷丸机清理机工业发展到今天，虽然与国际先进水平尚有差距，但已经超越了简单地照搬吸收的阶段。寻求进一步发展的技术途径，应当在分析借鉴国外先进产品的同时，从更深的层次上对喷丸机清理机技术发展的趋势和产品开发的走向进行综合的分析和思考，努力开发具有自主知识产权的新产品。目前，国内外在喷丸处理提高工件抗疲劳强度和耐磨性能、延长使用寿命、简化氮化工艺等方面做了大量研究，然而喷丸参数与工件性能的提高之间未建立量化联系，缺乏喷丸过程的定量化分析以及与此相关的参数优化，喷丸参数的选择只能依靠性能试验或经验，造成的结果是大量消耗人力、物力，浪费时间，并且不一定具有最佳的效果，极大地制约了喷丸技术的发展。国内外管道除锈技术概况：我国管道除锈技术是比较落后的，1965年以前,普遍采用人工钢丝刷，砂纸除锈，效率低，质量差，劳动强度高，空气污染严重。后来，采用机械钢丝刷除锈，沥青防腐厂预制化生产。对延长管道使用寿命和提高经济效益起了一定作用。虽然几经改进，但基本技术仍是钢丝刷除锈，沥青防腐，并一直延用至今。这种状况与当前国外普遍采用的抛丸除锈和高分子合成材料防腐，落后一代。近年来，随差石油化工业的发展,优质高分子合成防腐涂料大量出现，推动了管道防腐技术的发也对钢管除锈质量提出了更高的要求，在各种除锈方法中，只有喷（抛）丸才满足其要求，而钢丝刷除锈是无法达到这一等级的。现在国内外已发展多种先进压送式喷丸机，类型大致分以下几种：（1）人工控制型喷丸机：最初的压送式喷丸机都是由人工控制的（见图1），即喷丸机的工作状态（停机或关机）必须由喷丸人员以外的人员控制。接通气源前，进气阀必须关闭。喷丸人员做好作业准备后，向辅助人员发出可以开机的信号。辅助人员先关闭排气阀,然后打开进气阀。一股压缩空气进入磨料桶，另一股压缩空气流向磨料阀。封闭阀在压缩空气的推动下封闭加料口，磨料桶内压力升高。磨料在磨料阀内与压缩空气混合后经喷砂软管到达喷嘴。喷丸人员需要停止工作时，也要向辅助人员发出停机信号，辅助人员先关闭进气阀，然后打开排气阀，磨料桶卸压，封闭阀下落，加料口打开，停止或结束喷丸作业。图1 人工控制型喷丸机示意图人工控制型喷丸机存在的缺点:第一,一台喷丸机必须要有2个人一起工作，除了喷丸人员以外还必须配备一名辅助人员，增加了人工费用。第二，在辅助人员没有及时到位的情况下，喷丸人员除了等待以外，没有其他任何办法,工作效率低。第三，喷丸人员需要停机时,只能先向辅助人员发出停机信号,然后由辅助人员切断气源才能停机。其间造成的压缩空气和磨料的浪费不可低估。第四，当喷丸人员无法用可见的信号与辅助人员沟通时,就要用非常规方式与辅助人员联络，常用的方式就是用喷嘴击打信号。喷嘴受到击打会使内衬开裂，要不了多久,喷嘴就会报废。第五，要是喷丸人员在辅助人员的视线以外作业，一旦喷丸人员发生意外，喷丸机的工作不能及时停止,严重的伤亡事故就难以避免。第六，要是喷丸人员在辅助人员离开现场时试图切断气源，其自身安全就难以保证。因为高速运动的磨料（最高可达每秒近200m）足以置人于死地。（2）遥控型喷丸机：该喷丸机能使喷丸人员对喷丸机实现远距离控制，使喷丸人员的人身安全有了保证。喷丸人员对喷丸机实现远距离控制，除了保证作业安全以外，还带来了以下好处:第一，一台喷丸机只需一名喷丸人员就可以正常作业，节省人工费用。第二，喷丸人员可以根据作业的进展情况，随时控制喷丸机的工作状态，基本消除压缩空气和磨料的不必要浪费。据统计，使用遥控型喷丸机可以节省约25%的压缩空气和磨料。第三，喷丸人员的待机时间大大减少，可提高工作效率约25%。1.3气动遥控型喷丸机气动遥控系统始于20世纪50年代。气动遥控系统控制的喷丸机称作气动遥控喷丸机，见图2。图2气动遥控型喷丸机示意图气动遥控系统由控制器、气动进气阀、气动排气阀和控制气管等组成。其工作原理：喷丸机接通气源后，敞开排气阀，关闭进气阀，喷丸机处于待机状态（注意控制器上的啸叫声，要是听不见啸叫声，说明控制器和主气源间的连接气管或是开裂，或是堵塞，或是被压扁，系统就无法工作）。喷丸人员准备停当，压下控制器上的手柄,堵住排气小孔，压缩空气就顺着另一根控制气管进入气动进气阀和气动排气阀的顶端，打开进气阀，关闭排气阀。封闭阀在压缩空气的顶推下将加料口封闭，磨料桶内压力升高，磨料阀上下两端的压力很快趋于平衡。磨料在重力的作用下进入磨料阀的混合腔,与压缩空气混合后经喷砂软管送到喷嘴喷出，处理工件表面。喷丸人员需要停止作业时，只要松开控制器的手柄，控制进气阀和排气阀的气信号随即消失，关闭进气阀，打开排气阀，喷丸机卸压，封闭阀下落，作业停止或结束。要是喷丸人员发生意外，失去对喷嘴和控制器的控制能力，控制器手柄就自动复位,排气小孔打开，喷丸作业就会在几秒种之内自动停止，防止发生严重的人身伤害事故。控制气路上的旋塞是备用安全措施，正常工作时旋塞关闭，一旦出现喷丸人员无法察觉的意外情况,其他人员就可以打开旋塞使喷丸作业停止，帮助喷丸人员脱离危险。气动遥控系统中的控制气管一般都与喷砂软管连在一起,长度与喷砂软管相同。喷丸人员压下控制器手柄后压缩空气要经过一段时间才能到达气动进气阀和气动排气阀（这段时间称为响应时间）。控制气管越长，响应时间也就越长。当喷砂软管总长超过20m（我国的喷砂软管标准长度是20m），响应时间过长，使喷丸人员感到不耐烦,工作效率也不能进一步提高。（3）电/气遥控型喷丸机电/气遥控型喷丸机是在气动遥控型喷丸机的基础上发展起来

的，见图3。图3电/气遥控型喷丸机示意图电/气遥控系统中的控制部分用电,执行部分用压缩空气。系统中的电气开关由喷丸人员掌握，控制电磁换向阀的切换，实现对气动进气阀和气动排气阀的控制。由于控制系统中的执行机构用压缩空气驱动，因此电/气遥控系统具有气动遥控系统的全部优点。电/气遥控系统的工作效率比气动遥控系统明显提高。以上喷丸机有一个共同点，即喷丸作业停止时喷丸机都会卸压,这种喷丸机称作卸压式喷丸机。在一天的作业中卸压式喷丸机升压/卸压几十次，由此会产生以下问题:第一,每次升压或卸压，喷丸人员都必须花费一些等待时间;第二，升压/卸压过程中，磨料和压缩空气白白浪费;第三，每次卸压后，喷砂软管内就会积聚一些磨料,再次升压会出现出料不畅的现象,严重时会造成堵塞。（4）保压式喷丸机停机时磨料桶内的压缩空气不释放的喷丸机称作保压式喷丸机。保压式喷丸机与卸压式喷丸机的根本区别在于配套的磨料阀。卸压式喷丸机配用的磨料阀多为常开型磨料阀,而保压式喷丸机必须配用常闭型磨料阀（图4）,以保证喷丸机在停机时磨料阀能可靠地关闭。喷丸人员通过遥控系统向常闭型磨料阀注入压缩空气后，膜片带动压紧件左移，出料管打开,喷丸即告开始。气信号一消失，磨料阀即刻关闭。

图4 管夹式常闭型磨料阀保压型喷丸机一般用普通球阀作排气阀，在喷丸机内磨料用完以前，排气阀不打开。喷丸作业停止时，喷丸机内的压缩空气不释放，磨料桶的压力不会下降。重新启动喷丸机时，喷丸所需的工作压力很快就达到最大值，基本消除了喷丸人员的等待时间。停机后喷砂软管内积聚磨料的现象也可得到明显的改善。要是遥控系统使气动进气阀的关闭时间滞后磨料阀几秒种，压缩空气就可以将喷砂软管内的磨料全部清除。保压式喷丸机特别适用于需频繁开机/停机的喷丸作业场合。保压式喷丸机有气动遥控和电/气遥控两种形式。（5）带压缩空气喷吹功能的喷丸机在保压式喷丸机中，磨料阀和气动进气阀同时打开或关闭。喷丸清理结束后,工件表面,特别是处于水平状态的工件表面不可避免地会残留用过的磨料和杂质。带压缩空气喷吹功能的喷丸机就能解决这样的问题。气动遥控带压缩空气喷吹功能的喷丸机（见图5）的工作原理如下:开机前,关闭磨料阀用控制阀，压下控制器手柄，喷丸机就像普通的气动遥控型喷丸机一样开始工作。喷丸作业结束，继续按住控制器上的手柄不放，打开控制器上的磨料阀用控制阀，磨料阀就会在压缩空气的作用下关闭，喷丸用的喷嘴就成了一个“喷气嘴”，清洁清理后的表面效率很高。

封闭阀排堵阀排气阀进气阀图5 封闭阀排堵阀排气阀进气阀图5 气动遥控带压缩空气喷吹功能的喷丸机示意图带压缩空气喷吹功能的喷丸机同样也有电/气遥控型，只需一根电缆就行。要是在湿喷砂作业中使用带压缩空气喷吹功能的喷丸机,就可以方便地用压缩空气快速干燥清理后潮湿的表面。3.2大容量多人作业喷丸机国外已开发容量达10t或更大、可供6名喷丸人员同时作业的喷丸机。这种喷丸机带有多套互相独立的气动遥控或电/气遥控系统，喷丸人员的作业互不干扰。大容量喷丸机配置气动气阀和气动磨料阀，见图6。对于高速公路的表面施工和大型户外工程,大容量喷丸机的工作效率是相当高的。带压缩空气喷吹功能的遥控系统也同样能用于大容量多人作业的喷丸机。3.3双腔连续工作型喷丸机双腔连续工作型喷丸机见图7磨料桶手孔管夹式磨料阀双腔连续工作型喷丸机见图7磨料桶手孔管夹式磨料阀图6 大容量喷丸机示意图上腔封闭阀下腔封闭阀上腔进气阀旋塞图7 上腔封闭阀下腔封闭阀上腔进气阀旋塞图7 双腔连续工作型喷丸机示意图其上腔是贮料腔，下腔是工作腔，其工作原理如下:工作时，喷丸机的下腔处于压力状态，下腔封闭阀将下腔加料口封闭。此时，上腔就可以接受加料。待喷丸作业进行一段时间以后，关闭上腔排气阀，打开上腔进气阀，压缩空气进入上腔，直至上、下腔的压力相等。下腔封闭阀在其自重和上腔内磨料的作用下下落，贮存在上腔的磨料进入下腔。在整个加料过程中，由于上、下两腔均处于压力状态,喷丸作业不会受到丝毫影响。待上腔内的磨料进入下腔后，关闭上腔进气阀，打开上腔排气阀，上腔卸压,上腔加料口再度打开，接受加料。喷丸除锈具有操作简单、耗能少、效率高、适应面广等优点，是金属材料表面除锈改性的有效方法。喷丸是一种广泛使用的材料表面冷加工方法，可实现表面清理、光洁度加工、成形、校正和机械强化等多种功能。该方法具有实施方便、效果显著、适应面广、消耗低等多种优势,在飞机、坦克、汽车和各种机械设备的齿轮、轴承、焊接件、弹簧、涡轮盘、叶片及模具、切削工具等的表面清理和提高使用寿命与防腐能力方面发挥了重要的作用。新型喷丸机的目的就是提供一种操作灵活、工作效率高，并可将砂料、粉尘、污杂物回收形成不污染环境的自动循环回收式喷丸机。在对管道内壁进行险境除锈作业时，需要一种设备结构紧凑、合理，安装简单，搬运和操作灵活，作业管径范围大，除锈速度快效果好，供砂简单，可以循环使用且价格低廉的自动化设备。未来抛丸机清理机行业将出现两个主要的战略群体:提供全线产品及服务的通才型企业和细分产品或市场的专家型企业。目前，国内龙头企业与跨国公司实力相比还比较弱小，而那些集中精力在部分产品和市场上形成核心竞争力，并以毛利润为导向的专家型企业则更有可能在激烈的竞争中生存下来。在喷丸机清理机行业新的竞争格局中，相当多的国内企业将成为跨国公司生产与市场体系中的一个环节，而少数在产品和服务上具备核心竞争力的企业将有可能成为与跨国公司抗衡的佼佼者。最近,人们对这一操作简单、效果显著的表面处理技术给予了极大的关注，开发了微粒冲击、微粒镶嵌镀膜、高能和超声喷丸等多种新技术，通过改变残余应力的位置、表面粗糙度、摩擦系数、表面金属颗粒状态等,实现机械强化、提高耐磨性能、延长使用寿命、金属表面纳米化、降低氮化温度等多种不同的功能，极大地拓展了喷丸技术的应用领域。1.2研究内容1.2.1设计内容管道内壁自动除锈机的目的就是提供一种操作灵活、工作效率高，并可将砂料、粉尘、污杂物回收形成不污染环境的自动循环回收式喷丸机。在对管道内壁进行险境除锈作业时，需要一种设备结构紧凑、合理，安装简单，搬运和操作灵活，作业管径范围大，除锈速度快效果好，供砂简单，可以循环使用且价格低廉的自动化设备。所以本设计产品最终要达到以下三方面：（1）结构简单：喷丸自动除锈机作为一种清理工具，主要的作用在于对金属表面进行除锈以及强化作用，所以除去了工厂内为加工各种管道所附加的各种特殊结构，具有普遍性的特点。（2）成本低廉：喷丸自动除锈机并不是进行精密加工所用装置，结构较简单。我们知道，机床每提高一个精度等级其成本都要很大的提高，工厂投入越低收益才越大，为获得最大收益就尽量减少成本。（3）维修方便：由于喷丸自动除锈机使用过程中对机器内部磨损较大，尤其对分离器和抛丸器中部件磨损最大，因此为保证维修更换方便简易快捷，应尽量简化机床结构。本设计主要有以下几个方面的内容：从原理方面入手，分析喷丸除锈工作原理以及各主要运动参数从结构方面入手，分析喷丸除锈机所需各主要零部件，确定其结构特性，并合理布局安排好各零部件利用3D软件将喷丸除锈机的各零部件装配好，并分析校核回归分析，最终确定最佳参数以及装配方案1.2.2设计思路掌握机械设计，能够熟练运用相关知识进行理论计算结构设计；掌握力学，运用相关知识对喷丸运动进行分析；了解试验方法，通过实验数据对产品设计及性分析；学习相关知识，对产品结构工艺性进行设计。通过此次设计，不仅是对四年学习生活的一个总结，更是对今后继续学习的一次锻炼。在学习了四年的基础课、专业课之后，通过这次课题的考验，除了要求掌握好本专业的课程外，还要求对本专业相关的知识有足够的认识。这次设计就要用到机械设计相关知识，不仅是对自己的一次考验，更是对自己所学知识的一个补充。逐步锻炼自己独立完成工作的能力，以适应今后真正的考验。第2章管道内壁自动除锈机设计2.1管道内壁自动除锈机简述2.1.1管道内壁自动除锈机简介随着西部大开发的逐步深入，西气东输成为全国瞩目的前沿工程。为保证天然气输送的畅通与安全，对用作输送管道的钢管也提出了很高的要求。为了去除钢管表面的锈蚀及氧化皮并尽可能提高防腐层的附着力，因而，常需对其表面进行特殊防锈、除锈处理。目前除锈工作多采用手工铲、刮、钢丝刷、砂纸打磨等方式，这些方法不但效率低、质量差、劳动强度大，而且污染环境和危害人体健康。对于锈蚀较重、漆皮牢固的金属表面，用一般的处理方法则不能达到清除标准，要达到特定的标准，常常需要采用喷丸除锈的方式，表面除锈度的质量好坏，对以后涂层耐久性的影响极大，可使涂层耐用年数相差4倍以上，喷丸处理后的金属表面，虽然从微观上仍然是凹凸不平的，但适当的凹凸度对涂装是有利的，因为它有利于涂膜的流平和装饰，使金属表面与涂料有很好的结合力，尤其是高效涂料的部位，更需进行抛丸处理，喷丸对金属表面还起强化作用，金属表面除锈质量对涂膜寿命影响达50%左右。2.1.2优点及特性喷丸自动除锈机三大优点：（1）结构简单：喷丸自动除锈机作为一种清理工具，主要的作用在于对金属表面进行除锈以及强化作用，所以除去了工厂内为加工各种管道所附加的各种特殊结构，具有普遍性的特点。（2）成本低廉：喷丸自动除锈机并不是进行精密加工所用装置，结构较简单。我们知道，机床每提高一个精度等级其成本都要很大的提高，工厂投入越低收益才越大，为获得最大收益就尽量减少成本。（3）维修方便：由于喷丸自动除锈机使用过程中对机器内部磨损较大，尤其对分离器和抛丸器中部件磨损最大，因此为保证维修更换方便简易快捷，应尽量简化机床结构。此设计对管道适应性强，能对多种规格管道进行除锈作业。2.2管道内壁自动除锈机结构设计2.2.1结构简介管道内壁自动除锈机由喷砂嘴、跟随支架、固定支架、鼓风管、气动自开闭砂阀、空压机、小车、减速电机、轨道和进砂口组成。小车上带有控制运动的减速电机，控制小车运行；空压机为喷丸提供足够压力，鼓风管与空压机相连处设有气动自开闭砂阀，砂阀控制进砂口处的进砂量，若管内气压增大，刚砂阀开关自动顶起，并根据气压自动调节进砂

量；鼓风管另一端接喷砂头，在此处管内气流达到最大值，使砂以一定速度由喷砂头进行导向，从而对管道内壁进行自动除锈作业。、管道内壁自动除锈机的具体结构如下图：进料口减速电机 I进料口减速电机 I固定支架喷砂嘴主要对管内喷出的砂起到导向作用，使砂沿最佳角度打到管道内壁表面，从而达到最佳除锈效果。压力调节阀进砂调节阀

压力调节阀进砂调节阀通过进砂调节阀可调节喷砂所需进砂量，气动调节阀是为了方便调节自开闭气动砂阀的工作压力，从而使除锈机自动调节工作所需砂量。滚轮固定支撑的滚轮与管道外壁相切起到对鼓风管的支撑作用。跟随架与鼓风管焊连在一起，起到对鼓风管头部的支撑作用。根据不用直径的管道可用旋纽调节支架的高度，大大拉高了除锈机的实用性。

自调节开度气动砂阀要实现以下功能：（1）主气路开始送气时，砂阀自动打开，开始落砂。（2）喷砂结束主气路停气时，砂阀自动关闭，停止落砂。（3）能自动调整落砂口开度，当主气路压力升高时，落砂口开度增大；压力降低时，落砂口开度减小。2.2.2设计参数2.2.2.1管道内壁自动除锈机的基本参数设备总长：12000mm最大工作长度：12500mm加工管道直径：350mm~1250mm鼓风管内腔直径：149mm鼓风管外壁直径：159mm导轨长度：15000mm喷砂嘴直径：45mm散砂头反射角度：5502.2.2.2管道内壁清理等级的选择喷丸清理是一种以压缩空气为动力的清理作业。喷丸清理工作涉及磨料、喷嘴、喷丸设备和空气压缩机等的正确选用和使用等问题。在喷丸清理技术应用的早期，砂是普遍使用的磨料，故此项作业被称为喷砂作业。随着社会经济的不断发展，为了满足不同行业表面处理的要求，磨料的种类有了很大的改变，喷砂清理就改名为磨料投射清理，简称喷丸清理。喷丸清理磨料来源比较广泛，有天然的、有人造的、也有工业副产品制成的，煤渣、铜炉渣和砂是工业上应用得比较广泛的喷丸清理用磨料。磨料的选用取决于表面处理质量的要求，钢材表面喷丸清理后的质量用直观比较评定法确定，用Sa3,Sa2.5,Sa2和Sa1分成4个等级。Sa3最彻底清理级。表面呈一致的灰白色，有一定的粗糙度以提高涂层的附着力。表面上的油脂、污垢、氧化皮、锈、腐蚀物、氧化物和其它杂质均被彻底清除干净。Sa2.5很彻底清理级。表面上所有的油脂、污垢、氧化皮、锈、腐蚀物、旧漆和其它杂质被清除允许存在由于清理不彻底而出现的阴影或色差，但至少要有95%的表面达到Sa3的水平，5%的表面仅出现轻度色差。Sa2较彻底清理级。表面上所有的油脂、污垢、锈皮和其它杂质全部清除，锈、氧化皮和旧漆被清除，允许存在由于锈和氧化皮清除不够彻底而出现的阴影或色差。如果钢材表面已发生点蚀，蚀点深处会存在少量的锈或旧漆。Sa1非彻底清理级。表面经全面清理，油脂、污垢、松动的锈皮、松动的氧化皮和松动的漆皮被清除，与基材结合牢固的氧化皮、锈、油漆和涂层允许在喷丸清理后残留在表面，表面上出现大量的分布均匀的金属斑点。2.2.2.3喷丸清理设备的确定喷丸清理效率以m2/h计，显然，喷丸清理所消耗的时间主要由清理要求而定，达到最彻底清理级(Sa3)所消耗的时间是较彻底清理级(Sa2)的二倍。另一个影响清理时间的因素是表面原始状态，氧化皮松动的新钢材表面要比被数层油漆覆盖的表面容易清理得多。影响喷丸清理效率的因素：喷嘴的影响。以前的试验和数据已经表明，较大口径的喷嘴可获得较高的清理效率。在0.83MPa(120磅/平方英寸)压力条件下清理效率与预期的相同，只要磨料颗粒具有足够的抗破碎能力。在工作压力不降低的条件下，喷嘴直径因磨损而增大会使清理效率逐步提高。喷嘴直径的增大也会使磨料的消耗量增加(在压力不降低的条件下)。较高的工作压力会使清理单位面积的磨料消耗量减少。磨料和压缩空气的混合比。工作压力提高，压缩空气和磨料的消耗量相应增加。撞击被清理表面的磨料颗粒越多，清理效率就越高。但是，磨料颗粒本身的物理特性及磨料与压缩空气的混合比对清理效率具有很大的影响。压力超过0.69MPa（100磅/平方英寸）后，其流量逐渐变小，清理效率和粗糙度也相应降低，这是煤渣抗破碎能力差的缘故。对于口径一定的喷嘴工作压力升高就导致磨料消耗量的增加。试验中，对于不同的压力条件，磨料的流量都经过认真的调节，使清理效率达到最大值。有许多喷丸工人对磨料流量对于喷丸清理效率的影响缺乏认识，或者磨料阀的调节性能不佳。在一些喷丸清理作业现场，磨料流量往往未能调节到理想的状态。试验中，除煤渣以外，磨料消耗量均是随工作压力的提高而增加的。但因此而造成的清理效率的增加要高于磨料消耗的增加幅度。因此，提高工作压力对降低清理费用是有利的。（3）清理效率和清理费用。使用不同磨料所产生的清理费用（美元/平方英尺）是喷丸清理所需考虑的主要问题之一。清理费用可用以下公式计算：清理费用（美元/平方英尺）=（AB+C+D）/X,式中：A 磨料流量（t/h）;B 磨料发货价（美元/t）;C 设备费用（美元/t）;D 人工费用（美元/h）;X 清理效率（m2/h）。清理费用的高低与作业场所，工件特征、表面状态和其他的一些因素有关。式中的AB/X是磨料消耗所造成的费用，（C+D）/X是使用磨料所消耗的费用。喷丸清理设备根据使用要求确定。要是工件很小，可以在喷丸箱内清理，喷丸清理所产生的灰尘和磨料不会逸出或飞出，对人员和环境不会造成影响。对于大型工程，要采用移动式喷丸机。喷丸机是压力容器，用以贮存磨料，对磨料流量进行调节并使其与压缩空气混合后送至喷嘴，小型移动式喷丸机适用于小型工程或在狭小场地内的喷丸清理作业。2.2.2.4磨料非金属磨料在流动作业的喷丸清理场合可以回收利用一部分，因此，较高的工作压力所带来较高的清理效率必然更有利于降低清理成本。而磨料的形状、硬度、密度和粒度是影响其清理作用的四大因素。石英砂、煤渣、铜炉渣磨料来源丰富，价格低廉，清理效果好，在喷丸清理中用得比较广泛。石英砂一直是用得最为广泛的磨料，但由于石英砂中的硅含量太高以及其他种类磨料的出现，石英砂在喷丸清理中的地位正在发生变化。喷丸机上的磨料流量阀是影响清理效率的一个很重要部件，必须要求磨料阀具有任意调节磨料流量的性能。在许多喷丸清理场合，磨料的流量往往过大，使得磨料颗粒无法获得足够的能量致使其运动速度不足。若喷砂管中磨料和空气的混合比过大，还会增加磨料颗粒对软管内壁以及颗粒之间的碰撞次数，使喷砂软管内的附加压力损失增加，从而令工作压力降低。

2.2.2.5喷嘴的选定喷嘴大小对清理效率的影响很大。常用的喷嘴直径在25〜65mm之间。大口径喷嘴所消耗的压缩空气和磨料随之增大。喷砂嘴的结构及工作原理图如下：气砂流向喷砂嘴中的支撑叶片对散砂头起到支撑导向作用;散砂头的圆弧曲面是为了保证喷出的砂粒经曲面二次反射后以最佳角度撞击钢管内壁而设计的，试验设计最佳的曲面孤度能保证整体磨损均匀，因而不会改变砂粒反射角度，同时也能延长喷砂头寿命。砂粒以最佳角度a撞击管道内壁，能产生最大的磨粒磨损量，钢管材料为中碳钢时，角度a在45o~6Oo范围时，砂粒对表面造成的切削作用最明显。为了保证从喷嘴喷出的砂粒经散砂头二次反射后以这一角度范围撞击钢管内壁，散砂头曲面半径就经反复试验确定一下最佳值，孤长取同心圆的1/8。喷头的使用效果与分析:按正常生产条件确定各工艺参数，用所研制的喷射装置对8.5英寸管道进行喷砂除锈，结果表明，除锈等级达Sa2.5级，获近白级表面，表面粗糙度在10um左右，除锈效率达30m2/h以上，获得如此好的喷砂效果是由于喷头独特的设计结构产生的作用，分析如下：气砂混合体能获得很高的出口速度，使砂粒带有更大的动能。根据气体动力学原理，采用绽放喷嘴(拉伐尔喷嘴)，气流在出口处可获超音速度。2.2..6空压机的选用喷丸清理是一种以压缩空气为动力的清理作业，在喷丸清理领域必须充分考虑压缩空气及空压机的作用，因此，正确选用空压机显得尤为重要。下面介绍正确选用空压机步骤。确定喷嘴的直径喷砂直管的直径和长度。确定所有喷嘴的压缩空气总消耗量及呼吸用空气消耗量求得压缩空气总需要量。确定压缩空气直管内的压力降。喷丸机压力降和喷砂直管内的压力降。要是磨料自下

而上垂直输送，其压力损失为压缩空气直管的两倍。用空压机的排气压力减去系统内的压力损失(压缩空气直管，喷丸机及喷砂直管压力损失之和)，其差即为喷嘴的工作压力。根据压缩空气消耗量和所需的工作压力确定空压机的型号。选择空压机时，足够的排量及合理的排气压力两者同样重要。空压机的排气量应比预计消耗量高出15%,这是为了在喷嘴直径磨损时能保持足够的工作压力。空压机如图所示:空压机如图所示:单级螺杆式空压机移动式空压机单级螺杆式空压机移动式空压机理想空压机获得足够的喷嘴工作压力最为经济的办法是选用排气压力高的空压机，采用排气压力较高的空压机可获得良好的经济效益。排气压力高的空压机除了使工作压力提高之外，还使压缩空气本身更加有效。高压空压机具有更高的可靠性，这点看似平常，却也十分重要。高压空压机冷却系统的能力大于低压空压机，而且其功率更大，负载系数更高，高压空压机的额定排量即使未被全部利用，也可使喷丸作业有效地进行。在高效率喷丸清理中,停机会造成严重的经济损失。工作压力对清理效率的影响（工作压力对清理效率的影响（喷嘴直径35mm）启6Z6O.O>禳wft压缩空气的流量与压力同样对喷丸清理效率有着很大的作用。对于给定的喷嘴，在一定的压力条件下，就要消耗一定量的压缩空气。对于同一喷嘴，只有在增加压缩空气流量的条件下才能提高工作压力。上述情况在喷嘴磨耗时也同样会出现，因此,空压机要有足够的余量，使喷嘴处能保持足够的压力。掌握一些移动式空压机调压系统的基本知识有助于空压机流量出现问题时能正确处置。移动式空压机的排气压力随柴油机的转速而变化，改变柴油机的转速即可使气包的压力达到调定值，一个好的压力调节系统能使柴油机的转速和空压机的转速很好地匹配，使空压机的排量与喷嘴的空气消耗量十分一致。选择合适的空压机是获得最好喷丸清理效果的最佳方法，空压机要有足够的排气压力和流量，使工作压力达到要求压力，而且要有足够的余量使喷嘴在一定磨损范围内也能保持足够的工作压力。只要空压机选择恰当，那么，随着喷嘴的磨损，清理效率会逐步提高。许多喷丸工人发现，选用大容量的空压机可以使清理费用降低50%,当以单位时间计算清理费用时，与其它消耗相比，空压机在全部清理费中所占的比例最小。喷丸清理费用的计算机分析程序表明，采用高性能的空压机可以节省大笔清理费用，几个月内就能把投资收回。提高有效工作压力，磨料颗粒就可以获得更大的能量，磨料/空气流在被清理表面上的作用面积也随之增大。（1）管道内的摩擦压力损失。压缩空气在钢管和软管内流动时，由于和管壁的摩擦，不可避免地造成了压力损失。不同的管子或软管有不同的摩擦系数，而且还与流动速度有关。内壁光滑的新管的摩擦系数小，压力损失也小；而内壁粗糙或磨损的管壁摩擦系数大,其压力损失甚至可以达到50%。可以得出结论，管道内的摩擦压力损失与管子的长度成正比，比如15.24m（50英尺）长，38.1mm（1.5英寸）直径的空气软管在空压机排气压力为0.69MPa（100磅/平方英寸）时压力损失为0.048MPa（7磅/平方英寸），要是使用30.5m（100英尺）长相同直径的软管，压力损失就要增加一倍，达到0.097MPa（14磅/平方英寸）。管道内的压力损失随压力的升高而减小，这是因为压力越高，相同体积的自由空气被压缩得越小，而管道内的摩擦阻力与管内压力成反比。同时，压缩空气流经管道阀门，软管接头等也会引起压力降。（2） 温度对压力损失的影响。空压机的排气温度通常要比环境温度高，压缩空气在从空压机出口到喷嘴的过程中，温度会逐渐降低，致使各处的压力降逐渐减少。因此，软管长度和环境温度都是影响管道内压力损失的因素。（3） 高压对空压机系统寿命的影响。一般来说，只要排气压力不高于设计压力，空压机系统的寿命不会受到什么影响。比如，额定排气压力达到0.86MPa（125磅/平方英寸）的空压机，其主机和管道系统的使用寿命并不会缩短。如果排气压力超过了设计压力，空压机的主要零部件如轴承等就会加快磨损，管道的密封件也可能因此而失效，主机的寿命就会缩短。随着排气压力的升高，功率消耗会增加，耗油量也会上升。比如，排气压力从0.69MPa（100磅/平方英寸）提高到0.86MPa（125磅/平方英寸）时，耗油量增加约12%。任何因素造成的压力损失都会使清理效率降低。因此，要采取一些必要的措施来获得足够的有效压力，比如，采用高压空压机来补偿压缩空气在管道内的压力损失是一种可行的方法。第3章注意事项喷丸工的劳保措施必需要确切执行，必需要有带头盔面罩的防护服、厚手套、耳塞、安全带、经过滤的呼吸降温用风等等。必须要划清工作区及安全地带，以免无防护的人员进入磨料直接或者间接射到的范围引起意外。对于曾储存易燃易爆物品的容器内部的清理，事前必需清除干净，工作时加强通风，避免喷丸清理时可能产生的火花造成事故。各种防护设施及管道接头等，每班工作前必须要检查，没有破损及故障才可使用。在条件许可时，应尽可能缩短风源与工位之间的距离，而缩短喷丸机到工位的距离比起缩短风源到喷丸机的距离更能减少压降。喷丸系统中应尽量减少接头的数目，减低压降及漏气的可能性。管子，特别是砂管，应备有几种标准长度(比如10m、20m、40m),视情况而定选用长度适合工位与喷丸机距离的管子，减低无用的管长所带来的压降。无论是风管还是砂管，工作时应尽可能让其顺直，若转弯太多甚至是盘绕着，必然使压降加大，同时也会使喷砂管的磨损加快。整个喷丸系统，不应让漏气的情况存在。管子间必须要用专用的快速扣接接头。切忌使用直径较小的铁管插入两根管子后用铁丝捆扎之类的凑合方法，节流造成的压降事小，脱落时打到人事大。管子接头应有防滑油的卡销，亦最好能有安全绳系着，万一管子脱开可避免其扬鞭动作造成事故。喷嘴口径的磨损超过风源的余量后必需要更换，否则必然会导致使用同一风源的其他喷嘴清理效率全部降低。无论是直管喷嘴，文丘里式喷嘴或高速喷嘴，规格上的直径是指其最小内径。应设计制备一个塞规，在每班前后检查喷嘴内径磨损状况，规定若塞规大的一头能通过时就必需更换新喷嘴。喷嘴内的耐磨衬里硬而脆，一旦碎裂则整个喷嘴报废，切不可将喷嘴当铁锤使用。不妨在喷嘴前端套上个救生圈状的厚橡胶圈，以减少不慎坠地时破坏的可能。应采用由喷丸工操作的遥控装置以提高作业的安全性，亦能有效地节约磨料及压缩空气，甚至是辅助工费用。喷丸软管应采用能导走静电者，例如含碳黑量较高的橡胶管，普通软管可考虑凑合用根细金属线缠上另外接地以把静电导走。喷丸用的磨料如矽砂、铜炉渣之类应存放在干燥处，使用前应烘干，露天存放湿的磨料很可能会令刚被喷丸清理的表面马上长黄锈，具体影响涂料的附着力。而生锈的金属磨料本身就是一种污染源，且湿磨料容易粘结造成堵塞。露天放置的喷丸机必需要有防雨罩。过夜前需将添料口盖严以免有露水在喷丸机内凝聚。(19)喷丸前宜先将磨料阀关上先空喷一会，以驱走可能积存在管道内的水分。不应利用空压机停机来停止正在进行的喷丸清理作业，否则喷丸机内及砂管内的压力很可能把磨料推向调压器、脱水器、遥控器甚至风源(这视喷丸机的系统设计而定)，而积聚在砂管内未送出去的磨料会造成浪费甚至堵塞。喷丸机的大小应最少能够维持特定喷嘴连续半小时以上的作业的磨料。对于牢固的铁锈及氧化皮，一般是使用接近于垂直的喷嘴角度来清理，微微向下减少迎面飞来的磨料及碎屑。而对于层状的锈及鼓泡的油漆，则可以用45。的角度来清理,利