履帶式拋丸清理機(jī)廣泛用于中小型鑄件、鍛件批量清理，彈丸風(fēng)選分離器是彈丸循環(huán)凈化的核心部件。從工件表面剝離的型砂、氧化皮和破碎鋼丸，需要依靠風(fēng)選分離器完成分選，將合格鋼丸送入拋丸器循環(huán)使用，粉塵、碎丸、型砂雜質(zhì)送入除塵系統(tǒng)。

現(xiàn)有很多履帶拋丸設(shè)備的風(fēng)選分離器采用傳統(tǒng)簡易結(jié)構(gòu)，風(fēng)道流場紊亂，分選界面不穩(wěn)定。風(fēng)速過低，雜質(zhì)無法有效分離；風(fēng)速過高，大量合格鋼丸被氣流帶入除塵管路，造成鋼丸損耗增加，生產(chǎn)成本上升。分離器分選效果變差后，循環(huán)彈丸中細(xì)粉含量持續(xù)累積，會(huì)降低拋丸清理效率，鑄件表面清理質(zhì)量波動(dòng)。

本文針對(duì)履帶拋丸機(jī)風(fēng)選分離器進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，利用流體仿真開展流場分析，優(yōu)化導(dǎo)流板與風(fēng)道結(jié)構(gòu)，并開展性能試驗(yàn)，驗(yàn)證優(yōu)化效果。

1 原有分離器存在問題分析

原有分離器采用單風(fēng)道直吹結(jié)構(gòu)，主要缺陷： （1）落料幕布厚薄不均，物料下落過程局部聚集，氣流穿透不均勻； （2）風(fēng)道內(nèi)氣流存在渦流、回流，橫向風(fēng)速差異大，分選界面不穩(wěn)定； （3）導(dǎo)流板角度固定，無法適配不同規(guī)格鋼丸，細(xì)丸、型砂分離效果差； （4）風(fēng)速調(diào)節(jié)區(qū)間窄，調(diào)試?yán)щy，合格鋼丸逃逸損耗偏高。

2 分離器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1 整體結(jié)構(gòu)改進(jìn)

優(yōu)化后的分離器主要由進(jìn)料緩沖倉、可調(diào)導(dǎo)流板、分選風(fēng)道、雜質(zhì)收集倉、合格鋼丸出料口組成。在進(jìn)料口增設(shè)緩沖均料板，打散成團(tuán)物料，形成均勻、連續(xù)薄料幕，保證氣流穿過物料時(shí)分選一致性。

2.2 導(dǎo)流板優(yōu)化

將固定導(dǎo)流板改為角度可調(diào)式結(jié)構(gòu)，導(dǎo)流板傾角可在 15°～35° 范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。通過改變導(dǎo)流板角度調(diào)整氣流方向，控制橫向風(fēng)速分布，減少風(fēng)道渦流，使分選區(qū)域風(fēng)速均勻。針對(duì)中小鑄件常用 φ0.8～1.2 mm 鋼丸，確定最優(yōu)導(dǎo)流板安裝角度。

2.3 風(fēng)道截面優(yōu)化

對(duì)風(fēng)道截面進(jìn)行漸變優(yōu)化，消除風(fēng)道拐角處氣流死角，降低局部渦流?？s小風(fēng)道出口處突變截面，降低氣流局部加速現(xiàn)象，避免高速氣流裹挾合格鋼丸進(jìn)入雜質(zhì)側(cè)。

3 流場仿真分析

采用流體仿真軟件建立分離器三維模型，對(duì)內(nèi)部氣相流場進(jìn)行仿真計(jì)算。仿真邊界條件按現(xiàn)場工況設(shè)置，對(duì)比優(yōu)化前后風(fēng)道截面風(fēng)速云圖。 仿真結(jié)果表明：優(yōu)化前風(fēng)道內(nèi)部存在明顯渦流區(qū)域，風(fēng)速分布極不均勻；優(yōu)化后，分選段流場平穩(wěn)，風(fēng)速梯度連續(xù)，物料幕各位置風(fēng)速偏差顯著降低，有利于穩(wěn)定分選。

4 分離性能試驗(yàn)

4.1 試驗(yàn)裝置與試驗(yàn)方案

試驗(yàn)裝置：履帶式拋丸機(jī)配套風(fēng)選分離器試驗(yàn)臺(tái)；試驗(yàn)物料：鑄鋼丸 + 型砂 + 破碎細(xì)丸混合物，模擬現(xiàn)場循環(huán)物料。 評(píng)價(jià)指標(biāo)：雜質(zhì)分離效率、合格鋼丸回收率。 控制變量：導(dǎo)流板角度、風(fēng)道風(fēng)速。

4.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

在相同進(jìn)料流量、相同彈丸規(guī)格條件下開展對(duì)比試驗(yàn)： 1）優(yōu)化前分離器雜質(zhì)分離效率較低，合格鋼丸逃逸率高； 2）優(yōu)化結(jié)構(gòu)后，型砂與破碎細(xì)丸分離效率提升，合格鋼丸流失量明顯下降； 3）導(dǎo)流板角度存在最優(yōu)區(qū)間，角度過小，雜質(zhì)分離不足；角度過大，合格鋼丸損耗增加。

試驗(yàn)證明，經(jīng)過結(jié)構(gòu)優(yōu)化的分離器，在保證雜質(zhì)分離能力前提下，大幅降低合格鋼丸損耗，彈丸循環(huán)系統(tǒng)潔凈度提升。

5 現(xiàn)場工業(yè)應(yīng)用

將優(yōu)化后的風(fēng)選分離器應(yīng)用于小型鑄件履帶拋丸生產(chǎn)線?，F(xiàn)場運(yùn)行結(jié)果：循環(huán)彈丸內(nèi)部型砂、細(xì)粉含量明顯降低；同等清理要求下，鋼丸消耗量下降；鑄件表面清理質(zhì)量穩(wěn)定性提升，減少了因細(xì)粉過多造成的清理不良問題。設(shè)備運(yùn)維周期延長，分離器堵塞故障減少。

6 結(jié)論

針對(duì)履帶式拋丸機(jī)原配風(fēng)選分離器流場不均、鋼丸損耗大的問題，通過增設(shè)均料緩沖板、采用可調(diào)角度導(dǎo)流板、優(yōu)化風(fēng)道漸變截面，改善分離器內(nèi)部流場。仿真與試驗(yàn)結(jié)果表明，優(yōu)化結(jié)構(gòu)能夠獲得更加穩(wěn)定均勻的分選氣流，提高雜質(zhì)分離效率，降低合格鋼丸逃逸損耗。 該風(fēng)選分離器結(jié)構(gòu)改造方案改動(dòng)小，成本可控，適合新設(shè)備配套以及老舊履帶拋丸設(shè)備改造，可為鑄造裝備中彈丸凈化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化提供參考。