碳鋼管材批量除鏽研究與應用

金屬長期存放在空氣中會生鏽，這是氧化作用的結果;金屬（shǔ）的這種氧化作用（yòng）使金屬的表麵出現鏽蝕（shí）現象，尤其是鋼材的鏽蝕情況更嚴重，鋼材生鏽直接影響到鋼材的使用壽命、鋼材的重量減少，如果不（bú）進行處理，那將對生產、生活造成不可想象的危害。

我國對鋼材表麵鏽蝕程度劃分的標準為GB8923-88《塗裝（zhuāng）前鋼材表（biǎo）麵（miàn）鏽蝕（shí）等級和除鏽等（děng）級》。該標準根據鋼材表麵氧化皮覆蓋程度和鏽蝕（shí）狀況將其原始鏽蝕程度分為四個等級，分別以A、B、C、D表示。

A 全麵地覆蓋著氧（yǎng）化皮而幾乎沒有鐵鏽的（de）鋼材表麵。

B 已發生鏽蝕，並且部分氧化皮已經剝落的鋼材表麵。

C 氧化皮已因鏽蝕而剝落，或者可以刮除，並且有少量點（diǎn）蝕的鋼材表麵（miàn）。

D 氧化皮已因鏽蝕而全麵剝落，而且已（yǐ）普遍發生點蝕的鋼材（cái）表麵。

對於碳（tàn）鋼管材的除鏽方式主（zhǔ）要分為人工除鏽、機械除鏽、噴（pēn）砂除鏽和化學除（chú）鏽。手工除（chú）鏽效率低，耗（hào）費工時多，從而造成成本的增加;市場上新型的除鏽機一般來講，體積大、重量重，且購置費用高，有一定得局限性（xìng）;化學除鏽適用於對防鏽要求較高的鋼材，需要較高的除（chú）鏽技術，成本也比其他幾種除鏽方式要高的多，在生產生活中采用較多的是機械除鏽，需要的設備（bèi）技（jì）術要求不高，方便（biàn）操作，成本也低。電動除鏽機體積小，操作簡單，且成本低，除鏽效率高（gāo），更適合在以後的工程項目中廣泛（fàn）的應用。

電動除鏽主要是（shì）用於滿足大量管道和鋼材的除鏽問題（tí），通過加工可以（yǐ）投入施工（gōng），重量輕、體積小，從另一方麵講可以更適（shì）用於現（xiàn）場的批量除鏽，操作起來簡單方便，可以節約（yuē）成（chéng）本，實（shí）現了低投入高回報的效果。

電動除鏽機（jī）的主要技術要求就（jiù）是操作簡單、實用，既要求體積小又要（yào）重量輕，還要兼顧低成（chéng）本（běn）。利用成品的鋼刷片，利用電機作為動力，通過傳動，達到摩擦除鏽的目的，重點在電機的選型、傳動（dòng）方式、軸及軸承、轉動裝置。電機、除鏽鋼刷片在機（jī）架兩側，軌道在（zài）機架（jià）的一側。實現（xiàn）了（le）管道從一側運到轉動裝置上，經過除鏽後可以從另一側（cè）運走（zǒu），可以（yǐ）通過調整電機和轉動軸的高度實（shí）現（xiàn）了各種規格（gé）型號管道的除鏽，外形體積小，質量（liàng）輕。

電動除鏽機軌道

軌道的基本尺寸為：

長度L=6m+電動（dòng）除鏽（xiù）機的寬度+人行通過間距，寬度B=電動除鏽機寬（kuān）度+管道直徑

軌道可以利用（yòng）L50*5的等邊角鋼或10#槽鋼，以利於電（diàn）動除鏽機的（de）縱向移動軌跡（jì）不變。

電動機選擇

電（diàn）動機的選擇，應該從實用、經濟、安全等原（yuán）則（zé）出發，根據生產的要求（qiú）正確地選（xuǎn）擇其（qí）中的種類、額定電壓、額定電流、結構和防護形式、額定轉速（sù）等

由於除鏽機在除完一根管道後要停止，電動機需要頻繁的啟動，轉速選擇較低的為好，因為（wéi）從啟動性能考慮，同樣功率的電動機，轉速低的啟動轉矩大，啟動快，啟動過程中的能（néng）量損（sǔn）耗小（xiǎo），所以選（xuǎn）擇電動機的額定轉速為1500r/min。

在露天的（de）工（gōng）作環境、除鏽時灰塵較多，選擇防護封閉式電動機。

電動（dòng）機額定功（gōng）率的選擇（zé），電動機額定功率的大小，是由負載所需的功（gōng）率決定的（de），如果電動機的（de）功率選擇的太小，就不能保（bǎo）證生產機械的正常工作，會降低（dī）設備的生產效率（lǜ），甚至會使電動機過載、繞組發熱;如果額定（dìng）功率選擇太大，會使電動機處於輕載下工作，且功率因素和效率較低（dī），不僅會增（zēng）加設備費用，運行起來也不經濟，電動機功率一般按不（bú）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過載係數λ來考慮，即：

Pn≥P1/λ，

Pn---電動機的額（é）定功率，P1---生產機械的輸出功率

λ=最大轉矩/額定轉矩，

λ值一般機械取1.8～2.5，起重機取2.5～3.4.

除鏽機電動機選（xuǎn）擇：λ取2.0，即Pn≥P1/2，根據除鏽機的輸（shū）出功率，選擇電動除鏽機電動機（jī）的功率為5.5KW。

傳動方式的選型

機械傳動機構是機械設備的重要組成部分（fèn），是將其原動（dòng）部分的動（dòng）力和運動傳遞並分（fèn）配給機器工作執行部分的橋梁裝置。通過對螺旋傳動、帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動的優缺點對比後，選擇使用（yòng）V帶傳動。

V帶及帶輪的選型（xíng）：

帶傳動的主要失效形式為大滑和疲勞拉斷，所以相應的設（shè）計準則為：帶傳（chuán）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（cān）數為：

小帶（dài）輪節圓直徑為125mm，小帶輪轉（zhuǎn）速為1200r/min，該型（xíng）號（hào）的V帶的基（jī）本額定功率Po=1.93KW，電機的額定（dìng）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（qǔ）i=1.05得dd2=1.05*1.25=131.25，所以取dd2=132mm，所（suǒ）以（yǐ）da2=139mm.帶輪采用實心式。

軸（zhóu）的尺寸計（jì）算（suàn）

軸的一般設（shè）計步驟為：選擇（zé）材料（liào），初估（gū）軸徑，結構設計及強度校核，必要時進行剛度校核和穩定性計算。

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

軸的尺寸（cùn）表示（shì）為：

X1—鋼刷（shuā）片的內孔徑，X2—軸承的內孔徑，X3—帶輪的內孔徑，

L1—鋼刷片的厚度，L2—軸承的寬度，L3—帶輪的厚度，

確定軸（zhóu）的基本尺寸如下：

鋼（gāng）刷片是成品，經測量其內（nèi）徑為20mm，所以X1=20mm。

帶輪的內孔徑為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

軸承的內徑X2介於（yú）X1與X3之間，取定X2=35mm。通過查手冊，選軸承（chéng）型號（hào）為6307，即軸承的內徑為35mm，外徑為80mm，高（gāo）度為（wéi）21mm。

L1=剛刷片厚度*n，n—鋼刷片的個數（鋼刷的數量可適當多選，可以增加除鏽麵（miàn）積）。

鋼（gāng）刷厚（hòu）度一（yī）般為12mm。即L1=12*n

L2=軸承的（de）厚度，即L2=21mm+軸承座厚度*2=30mm。

L3=帶輪的厚度，L3=（1.5-2）*X3，係數取2，得L3=55*2=110mm。

所以軸的尺（chǐ）寸如（rú）圖所示：

轉動部件的選型

轉動裝置的主要作用有兩個，既要（yào）起到承重的作用，管道需要放置在轉動裝置上，又要起到轉動管道的作用，使管（guǎn）道與鋼刷片轉動方向（xiàng）相反，這樣才能起到（dào）摩擦除鏽的目的。

轉動裝置主要有電機、聯軸器、軸承（chéng）及軸、軸承支（zhī）座，電（diàn）機選（xuǎn）擇的功率為2.2KW。

聯軸器的選擇需要（yào）考慮以下幾點：

1）所需傳遞的轉矩大（dà）小和性質以及對緩（huǎn）衝減振（zhèn）功能的要求。

2）聯軸器的工作轉（zhuǎn）速高低和引起的（de）離（lí）心力的大小。

3）兩軸相（xiàng）對位移的（de）大小和方向（xiàng）。

由於（yú）轉動裝置的轉速不高，轉動時盡（jìn）量不出（chū）現振動（dòng），兩軸間屬於同軸，所以選擇彈性套柱銷聯軸器，這種聯（lián）軸器通過（guò）蛹狀的彈性套（tào）傳遞轉矩，可緩（huǎn）衝減振，而且製造容易，裝拆方便，成本較低，適用於連接載荷平穩且傳遞中小轉矩的軸。

軸承選擇深溝球軸承，軸承需要承受整根管道的重（chóng）量（管道一般為6m/根），管道的轉動（dòng）的速度需要低速，軸承外徑選擇300mm，內徑140mm，厚（hòu）度62mm，型號為6328M。

軸承的間距可以根據現場的情況和（hé）管道的長度進行調整。

電控的選（xuǎn）擇（zé）

由於電動除鏽（xiù）機主要用在廠房內的除鏽，電壓為380V，除鏽機需要在轉動裝置啟動後才能啟動，需要保證管道的轉動（dòng）方向與鋼（gāng）刷片的轉動方向相反，除鏽機在沿軌道行走時要保證電纜足夠長，電機和轉動裝置的啟動開關都設（shè）置在電機支架上，便於操（cāo）作。

電動除（chú）鏽機的應用

電動除鏽機主要是根據我單位承接（jiē）工程中管道除鏽量大進行設計的，但是在實際的應（yīng）用中發（fā）現（xiàn），可以通過製作模型進行其他型鋼（gāng）的除鏽，比如對角鋼的除鏽，可以製（zhì）作角鋼支架模型，使鋼刷片的軸垂直於角鋼（gāng），便可以進行角鋼（gāng）的除鏽，同樣可以製作其他型鋼的模型後進行（háng）型鋼的除鏽，電動除鏽機的具體尺寸可以根據加工（gōng）現（xiàn）場的場地進行適當（dāng）的放縮，使之更滿足實（shí）際（jì）要求。

由於電動除鏽機加工成本低，體積小，操作簡單，適用於大量的除鏽量，所以應用範圍廣，比較起購買成套的除鏽機，電動除鏽機更能減（jiǎn）少施工（gōng）成本，節約人工，應該更容易被建築施工企業接受。