碳鋼管材批量除銹研究與應用

金屬長期存放在空氣中會生銹，這是氧化作用的結(jié)果;金屬的這種氧化作用使金屬的表面出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，尤其是鋼材的銹蝕情況更嚴重，鋼材生銹直接影響到鋼材的使用壽命、鋼材的重量減少，如果不進行處理，那將對生產(chǎn)、生活造成不可想象的危害。

我國對鋼材表面銹蝕程度劃分的標準為GB8923-88《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》。該標準根據(jù)鋼材表面氧化皮覆蓋程度和銹蝕狀況將其原始銹蝕程度分為四個等級，分別以A、B、C、D表示。

A 全面地覆蓋著氧化皮而幾乎沒有鐵銹的鋼材表面。

B 已發(fā)生銹蝕，并且部分氧化皮已經(jīng)剝落的鋼材表面。

C 氧化皮已因銹蝕而剝落，或者可以刮除，并且有少量點蝕的鋼材表面。

D 氧化皮已因銹蝕而全面剝落，而且已普遍發(fā)生點蝕的鋼材表面。

對于碳鋼管材的除銹方式主要分為人工除銹、機械除銹、噴砂除銹和化學除銹。手工除銹效率低，耗費工時多，從而造成成本的增加;市場上新型的除銹機一般來講，體積大、重量重，且購置費用高，有一定得局限性;化學除銹適用于對防銹要求較高的鋼材，需要較高的除銹技術(shù)，成本也比其他幾種除銹方式要高的多，在生產(chǎn)生活中采用較多的是機械除銹，需要的設備技術(shù)要求不高，方便操作，成本也低。電動除銹機體積小，操作簡單，且成本低，除銹效率高，更適合在以后的工程項目中廣泛的應用。

電動除銹主要是用于滿足大量管道和鋼材的除銹問題，通過加工可以投入施工，重量輕、體積小，從另一方面講可以更適用于現(xiàn)場的批量除銹，操作起來簡單方便，可以節(jié)約成本，實現(xiàn)了低投入高回報的效果。

電動除銹機的主要技術(shù)要求就是操作簡單、實用，既要求體積小又要重量輕，還要兼顧低成本。利用成品的鋼刷片，利用電機作為動力，通過傳動，達到摩擦除銹的目的，重點在電機的選型、傳動方式、軸及軸承、轉(zhuǎn)動裝置。電機、除銹鋼刷片在機架兩側(cè)，軌道在機架的一側(cè)。實現(xiàn)了管道從一側(cè)運到轉(zhuǎn)動裝置上，經(jīng)過除銹后可以從另一側(cè)運走，可以通過調(diào)整電機和轉(zhuǎn)動軸的高度實現(xiàn)了各種規(guī)格型號管道的除銹，外形體積小，質(zhì)量輕。

電動除銹機軌道

軌道的基本尺寸為：

長度L=6m+電動除銹機的寬度+人行通過間距，寬度B=電動除銹機寬度+管道直徑

軌道可以利用L50*5的等邊角鋼或10#槽鋼，以利于電動除銹機的縱向移動軌跡不變。

電動機選擇

電動機的選擇，應該從實用、經(jīng)濟、安全等原則出發(fā)，根據(jù)生產(chǎn)的要求正確地選擇其中的種類、額定電壓、額定電流、結(jié)構(gòu)和防護形式、額定轉(zhuǎn)速等

由于除銹機在除完一根管道后要停止，電動機需要頻繁的啟動，轉(zhuǎn)速選擇較低的為好，因為從啟動性能考慮，同樣功率的電動機，轉(zhuǎn)速低的啟動轉(zhuǎn)矩大，啟動快，啟動過程中的能量損耗小，所以選擇電動機的額定轉(zhuǎn)速為1500r/min。

在露天的工作環(huán)境、除銹時灰塵較多，選擇防護封閉式電動機。

電動機額定功率的選擇，電動機額定功率的大小，是由負載所需的功率決定的，如果電動機的功率選擇的太小，就不能保證生產(chǎn)機械的正常工作，會降低設備的生產(chǎn)效率，甚至會使電動機過載、繞組發(fā)熱;如果額定功率選擇太大，會使電動機處于輕載下工作，且功率因素和效率較低，不僅會增加設備費用，運行起來也不經(jīng)濟，電動機功率一般按不同的運行方式和負載情況來選擇，短時運行的電動機功率可根據(jù)過載系數(shù)λ來考慮，即：

Pn≥P1/λ，

Pn---電動機的額定功率，P1---生產(chǎn)機械的輸出功率

λ=最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩，

λ值一般機械取1.8～2.5，起重機取2.5～3.4.

除銹機電動機選擇：λ取2.0，即Pn≥P1/2，根據(jù)除銹機的輸出功率，選擇電動除銹機電動機的功率為5.5KW。

傳動方式的選型

機械傳動機構(gòu)是機械設備的重要組成部分，是將其原動部分的動力和運動傳遞并分配給機器工作執(zhí)行部分的橋梁裝置。通過對螺旋傳動、帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動的優(yōu)缺點對比后，選擇使用V帶傳動。

V帶及帶輪的選型：

帶傳動的主要失效形式為大滑和疲勞拉斷，所以相應的設計準則為：帶傳動既不能打滑，又必須具有一定的疲勞強度和壽命。選擇B型帶，具體參數(shù)為：

小帶輪節(jié)圓直徑為125mm，小帶輪轉(zhuǎn)速為1200r/min，該型號的V帶的基本額定功率Po=1.93KW，電機的額定功率為5.5KW，即5.5/1.93=2.85，選用三根該型號的V帶，帶的基準長度Ld=1400mm。

查表可知道，V帶輪的基準直徑為dd1=125mm，外徑為da1=132mm（與電機裝配），通過公式dd2=i*dd1，取i=1.05得dd2=1.05*1.25=131.25，所以取dd2=132mm，所以da2=139mm.帶輪采用實心式。

軸的尺寸計算

軸的一般設計步驟為：選擇材料，初估軸徑，結(jié)構(gòu)設計及強度校核，必要時進行剛度校核和穩(wěn)定性計算。

材料選用45#碳素鋼，熱處理方式為正火，毛坯直徑≤100mm，硬度（HB）為170—217，強度極限為600MPa，屈服極限為300Mpa，彎曲疲勞極限為275Mpa，剪切疲勞極限為140Mpa。

軸的尺寸表示為：

X1—鋼刷片的內(nèi)孔徑，X2—軸承的內(nèi)孔徑，X3—帶輪的內(nèi)孔徑，

L1—鋼刷片的厚度，L2—軸承的寬度，L3—帶輪的厚度，

確定軸的基本尺寸如下：

鋼刷片是成品，經(jīng)測量其內(nèi)徑為20mm，所以X1=20mm。

帶輪的內(nèi)孔徑為d2≥dd2/2.5，其中dd2=132mm，即

d2≥dd2/2.5=132/2.5=52.8mm，取d2=55mm，所以X3=55mm

軸承的內(nèi)徑X2介于X1與X3之間，取定X2=35mm。通過查手冊，選軸承型號為6307，即軸承的內(nèi)徑為35mm，外徑為80mm，高度為21mm。

L1=剛刷片厚度*n，n—鋼刷片的個數(shù)（鋼刷的數(shù)量可適當多選，可以增加除銹面積）。

鋼刷厚度一般為12mm。即L1=12*n

L2=軸承的厚度，即L2=21mm+軸承座厚度*2=30mm。

L3=帶輪的厚度，L3=（1.5-2）*X3，系數(shù)取2，得L3=55*2=110mm。

所以軸的尺寸如圖所示：

轉(zhuǎn)動部件的選型

轉(zhuǎn)動裝置的主要作用有兩個，既要起到承重的作用，管道需要放置在轉(zhuǎn)動裝置上，又要起到轉(zhuǎn)動管道的作用，使管道與鋼刷片轉(zhuǎn)動方向相反，這樣才能起到摩擦除銹的目的。

轉(zhuǎn)動裝置主要有電機、聯(lián)軸器、軸承及軸、軸承支座，電機選擇的功率為2.2KW。

聯(lián)軸器的選擇需要考慮以下幾點：

1）所需傳遞的轉(zhuǎn)矩大小和性質(zhì)以及對緩沖減振功能的要求。

2）聯(lián)軸器的工作轉(zhuǎn)速高低和引起的離心力的大小。

3）兩軸相對位移的大小和方向。

由于轉(zhuǎn)動裝置的轉(zhuǎn)速不高，轉(zhuǎn)動時盡量不出現(xiàn)振動，兩軸間屬于同軸，所以選擇彈性套柱銷聯(lián)軸器，這種聯(lián)軸器通過蛹狀的彈性套傳遞轉(zhuǎn)矩，可緩沖減振，而且制造容易，裝拆方便，成本較低，適用于連接載荷平穩(wěn)且傳遞中小轉(zhuǎn)矩的軸。

軸承選擇深溝球軸承，軸承需要承受整根管道的重量（管道一般為6m/根），管道的轉(zhuǎn)動的速度需要低速，軸承外徑選擇300mm，內(nèi)徑140mm，厚度62mm，型號為6328M。

軸承的間距可以根據(jù)現(xiàn)場的情況和管道的長度進行調(diào)整。

電控的選擇

由于電動除銹機主要用在廠房內(nèi)的除銹，電壓為380V，除銹機需要在轉(zhuǎn)動裝置啟動后才能啟動，需要保證管道的轉(zhuǎn)動方向與鋼刷片的轉(zhuǎn)動方向相反，除銹機在沿軌道行走時要保證電纜足夠長，電機和轉(zhuǎn)動裝置的啟動開關(guān)都設置在電機支架上，便于操作。

電動除銹機的應用

電動除銹機主要是根據(jù)我單位承接工程中管道除銹量大進行設計的，但是在實際的應用中發(fā)現(xiàn)，可以通過制作模型進行其他型鋼的除銹，比如對角鋼的除銹，可以制作角鋼支架模型，使鋼刷片的軸垂直于角鋼，便可以進行角鋼的除銹，同樣可以制作其他型鋼的模型后進行型鋼的除銹，電動除銹機的具體尺寸可以根據(jù)加工現(xiàn)場的場地進行適當?shù)姆趴s，使之更滿足實際要求。

由于電動除銹機加工成本低，體積小，操作簡單，適用于大量的除銹量，所以應用范圍廣，比較起購買成套的除銹機，電動除銹機更能減少施工成本，節(jié)約人工，應該更容易被建筑施工企業(yè)接受。