防爆元件全氣動噴漆設備結構設計

祁晨宇，李現(xiàn)友

防爆元件全氣動噴漆設備結構設計

祁晨宇，李現(xiàn)友

（包頭職業(yè)技術學院，內蒙古包頭，014030）

為避免電火花引起安全隱患，通過模型構建和仿真分析，針對一種全氣動噴漆設備進行了結構設計。該設備能夠對細長型防爆元件進行噴漆作業(yè)。噴漆時，噴槍沿防爆元件長度方向做往復直線運動，防爆元件自身做往復旋轉運動，以保證噴槍能夠對防爆元件進行全方位均勻噴涂。該結構設計提高了噴漆設備安全性和可靠性。

噴漆設備；防爆元件；全氣動

引言

由于防爆元件具有爆炸的可能，安全問題特別要重視。在設計防爆元件的噴漆設備時，往往要對電氣系統(tǒng)進行復雜的、安全可控的防爆設計，這使得噴漆設備成本大大提升。設計一套不用電氣設備的噴漆系統(tǒng)，在降低設備成本的同時，可提升噴漆設備安全性和可靠性。

目前，氣動控制系統(tǒng)發(fā)展已經(jīng)比較成熟，氣動設備應用也越來越廣泛。因此，提出應用全氣動方式設計防爆元件的噴漆系統(tǒng)，且通過理論上的計算模擬，通過實驗設計了防爆元件全氣動噴漆設備，可為防爆元件噴漆工作帶來新思路[1-4]。

1　防爆元件全氣動噴漆設備需求

該設備采用全氣動設計，整體外觀如圖1所示，設備結構布局如圖2所示。設備工作過程中所要實現(xiàn)的三個動作全部采用無桿氣缸驅動，避免了使用電氣設備時由電火花引起的安全隱患。其中，噴槍的往復直線運動和防爆元件的自轉運動相互配合，以實現(xiàn)防爆元件360°全方位無死角噴涂。排風口布置在噴漆設備的后側，與排風系統(tǒng)相連。

圖1　防爆元件全氣動噴漆設備整體外觀圖

圖2　防爆元件全氣動噴漆設備

2　防爆元件全氣動噴漆設備工作過程

設備采用全氣動設計，裝卸工位、工位切換、噴漆過程以及與無桿氣缸驅動的密切配合，需要整體設計要精準對位、自動操作，且噴漆質量要得到保證。具體設計構思如下：

（1）在防爆元件裝卸工位，將防爆元件掛接到專用吊具上，如圖3所示。

圖3　噴漆模塊布置圖

（2）由工位切換模塊—3完成防爆元件的工位切換工作。如圖4所示，大安裝板—15在無桿氣缸Ⅲ—18的推動下，沿直線滑軌Ⅲ—17水平向右移動到達噴漆工位，防爆元件—5通過專用吊具—19與大安裝板—15相連接。

圖4　防爆元件自轉驅動模塊布置圖

（3）防爆元件—5進入噴漆工位后，如圖5所示，噴槍—8正對防爆元件—5，同時噴槍—8安裝在噴槍掛架—9上，噴漆掛架—9在無桿氣缸Ⅰ—7的驅動下沿直線滑軌Ⅰ—6做上下往復直線運動，完成縱向噴漆。

圖5　工位切換模塊布置圖

（4）與（3）同時進行。防爆元件—5進入噴漆工位后，如圖4所示，摩擦板—12在無桿氣缸Ⅱ—11的驅動下，沿直線滑軌Ⅱ—10做左右往復直線運動，摩擦輪—13與摩擦板—12相接處做往復旋轉運動，軸承座—14安裝在大安裝板—15上，摩擦輪—13通過連接軸—16與占用吊具—19相連，摩擦輪—13做往復旋轉的同時，帶動防爆元件—5做往復旋轉運動，從而實現(xiàn)了防爆元件—5的全方位噴涂，保證了噴漆均勻性。

（5）噴漆結束后，大安裝板—15在無桿氣缸Ⅲ—18的推動下沿直線滑軌Ⅲ—17水平向左移動，回到裝卸工位。

3　噴漆設備理論計算

（1）工位切換模塊中的無桿氣缸帶動大安裝板做往復直線運動，總行程為2 000 mm，其中勻加速行程200 mm，用時5 s，根據(jù)運動方程

根據(jù)式（1）計算得加速度a1為16 mm/s2。同理，根據(jù)式（3），勻減速200 mm行程S2的用時t2也為5 s，加速度a3為-16 mm/s2。中間1 600 m勻速直線運動行程S2的用時t2為20 s，故總用時t為30 s。

（2）防爆元件自轉驅動模塊中的無桿氣缸帶動摩擦板做往復直線運動，總行程為320 mm，其中勻加速行程和勻減速行程均為160 mm，用時均為4 s，按照式（1）～式（3），同理可得總用時t為40 s。

（3）噴漆模塊中的無桿氣缸帶動噴槍掛架作往復直線運動總行程為1 500 mm，其中勻加速行程和勻減速行程均為225 mm，用時均為1.5 s；中間1 050 mm為勻速直線運動。按照式（1）～式（3），同理可得總用時t為6.5 s。

從上述計算可知，在摩擦板做一次往復運動的同時，噴槍做了6.1次往復運動，表明噴槍能夠對防爆元件進行全方位噴涂。

4　總結

為了開發(fā)適應防爆元件的噴漆設備，本論文設計了一種全氣動噴漆設備。本文解決其技術問題所采用的技術方案是：利用軟件建立機架、直線滑軌、無桿氣缸、噴槍以及其他調整裝置的三維CAD模型，以多體系統(tǒng)動力學理論為基礎，應用機械系統(tǒng)動力學仿真分析軟件UGNX運動仿真，在此基礎上完成其他結構的建模。

本噴漆設備的有益效果是：可以對任意細長型的防爆元件進行噴漆；由于采用全氣動設計，避免了由電火花引起的安全隱患，提高了設備安全性和可靠性。

[1]聞邦椿. 機械設計手冊[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2010.

[2]賈雪艷. UG9.0中文版完全自學手冊[M]. 北京: 人民郵電出版社, 2014.

[3]馮立明. 涂裝工藝與設備[M]. 北京: 化學工業(yè)出版社, 2013.

[4]吳復宇. 涂裝工藝與設備[M]. 北京: 高等教育出版社, 2006.

Structure Analysis on Full Pneumatic Spray Printing Device of Explosion-proof Component

QI Chen-yu, LI Xian-you
(Baotou Vocational & Technical College, Baotou, Inner Mongolia, 014330, China)

In order to prevent hidden danger from electric spark, bases on model establishment and simulation analysis, to design the structure of a full pneumatic spray printing device. This device can implement spray printing operation for explosion-proof element of slender type. The spray gun has reciprocation linear motion along lengthwise direction of explosion-proof element, and the explosionproof element itself has reciprocation rotary motion, as to carry out uniform spraying of all orientations, and thus to improve the safety and reliability of spray printing device.

Spray Painting Device; Explosion-proof Component; Full-pneumatic

TH138

A

2095-8412 (2016) 05-960-03工業(yè)技術創(chuàng)新 URL: http://www.china-iti.com

10.14103/j.issn.2095-8412.2016.05.035

祁晨宇(1984-)，男，漢族，內蒙古烏蘭察布人，研究生，講師。研究方向：機械設計與制造。

E-mail: qichenyugood@126.com

李現(xiàn)友(1980-)，男，漢族，山東濰坊人，研究生，副教授。研究方向：機械設計與制造。