混凝土砌塊成型機(jī)的設(shè)計及優(yōu)化研究

1、<p>　　混凝土砌塊成型機(jī)的設(shè)計及優(yōu)化研究</p><p>　　摘 要：文章結(jié)合QTY6-15型全自動砌塊成型機(jī)設(shè)計實(shí)例，主要針對混凝土砌塊成型機(jī)的設(shè)計及優(yōu)化措施進(jìn)行了研究，旨在不斷地提高混凝土砌塊成型機(jī)的可靠性、減少成型周期，同時完善了機(jī)械的操作性。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：混凝土砌塊；成型機(jī)；強(qiáng)度；操作 </p><p>　　中圖分類號：TU3

2、75 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　前言： </b></p><p>　　混凝土砌塊成型機(jī)是我國目前廣泛應(yīng)用的一種新型墻體建材機(jī)械， 用于生產(chǎn)各類混凝土砌塊及制品。與國外成型機(jī)相比，國產(chǎn)砌塊成型機(jī)價格低，配件供貨時間短。但國內(nèi)生產(chǎn)的砌塊成型機(jī)在某些方面仍有缺陷，主要體現(xiàn)在砌塊生產(chǎn)周期長、制品強(qiáng)度低、可靠性差。因此，對我國混凝土砌塊成型機(jī)設(shè)計

3、進(jìn)行改進(jìn)與優(yōu)化具有重要的研究意義。 </p><p>　　一、全自動砌塊成型機(jī)概述 </p><p>　　QTY6- 15型全自動砌塊成型機(jī)主要由主機(jī)、分料斗、一次布料機(jī)、供板機(jī)、送磚機(jī)、 液壓站和電氣控制柜等部分組成，該機(jī)采用機(jī)械傳動和液壓傳動相結(jié)合的傳動方式，自動實(shí)現(xiàn)砌塊成型中的送料、破拱、成型、脫模、送板、送磚等過程。在電氣控制上采用PLC和人機(jī)界面控制，完成砌塊生產(chǎn)的全自動循環(huán)。

4、</p><p>　　目前國產(chǎn)機(jī)型與國外機(jī)型相比，存在問題主要體現(xiàn)在：①布料不暢、不均勻，影響砌塊制品強(qiáng)度；②激振力小，制品強(qiáng)度差，制品高度誤差大；③液壓件(如液壓缸、閥與閥塊結(jié)合處)泄漏嚴(yán)重，可靠性差；④砌塊成型周期長，影響生產(chǎn)效率。 </p><p>　　針對國產(chǎn)砌塊成型機(jī)存在的問題，我們在QTY6- 15型全自動砌塊成型機(jī)的設(shè)計、安裝、 調(diào)試過程中，圍繞砌塊成型機(jī)的可靠性、操作上的方

5、便性、制品的密實(shí)性、縮短砌塊成型周期等方面進(jìn)行了重點(diǎn)研究，并在結(jié)構(gòu)上作了一系列改進(jìn)。 </p><p>　　二、砌塊成型機(jī)機(jī)械設(shè)計與優(yōu)化 </p><p>　　2.1 優(yōu)化布料箱內(nèi)的破拱方式 </p><p>　　與國外砌塊成型機(jī)相比，在同一塊托板上，國內(nèi)砌塊成型機(jī)生產(chǎn)的砌塊強(qiáng)度普遍存在著較大差異，即：在臺式振動砌塊成型機(jī)中，靠近布料箱一側(cè)的砌塊強(qiáng)度高、遠(yuǎn)離布料箱的

6、砌塊強(qiáng)度差。造成這種現(xiàn)象的主要原因是布料時混凝土料布入模箱中的不均勻性。要消除這種現(xiàn)象，必須改進(jìn)布料方式及布料箱內(nèi)破拱軸爪的結(jié)構(gòu)。我們將破料齒與破料軸由直角焊接改進(jìn)成齒與軸成β角度焊接， 以增加破拱齒面與混凝土料在破拱時的接觸面積。并改進(jìn)破拱齒、軸在破拱時的運(yùn)動方式，將破拱齒、軸的擺動破料方式，設(shè)計成四軸聯(lián)動正、反向旋轉(zhuǎn)強(qiáng)制式破拱的方式。在這種布料破拱過程中，四只破料軸在布料箱內(nèi)相對正、反向旋轉(zhuǎn)，從而使混凝土在布料箱內(nèi)旋轉(zhuǎn)、強(qiáng)制攪拌。試

7、驗表明，這種布料箱內(nèi)破拱軸爪正、反向旋轉(zhuǎn)強(qiáng)制式破料的效果，要比擺動式破料的效果好，既能有效地防止布料箱中混凝土料的凝結(jié)，又能使模箱前后的混凝土布料量均勻，讓混凝土強(qiáng)制均勻、快速地落入模箱間隙中。 </p><p>　　2.2 合理選用機(jī)器的制造材質(zhì) </p><p>　　砌塊成型機(jī)是利用振動源生產(chǎn)制品的機(jī)械，在生產(chǎn)過程中，由于要生產(chǎn)高強(qiáng)度的制品， 砌塊機(jī)的激振力往往都比較大，導(dǎo)致機(jī)架、模具

8、等零部件變形和開裂。因此我們在設(shè)計過程中，重點(diǎn)考慮了零件各部分的強(qiáng)度，增加了零部件的剛性。如機(jī)架部分，對承載力特別大的零件，如立柱部位焊接加強(qiáng)筋，有的部分焊接加強(qiáng)板，以提高機(jī)架的強(qiáng)度和剛度， 減小機(jī)架變形。而在模具設(shè)計制造過程中，選用合適的模具制造材料和熱處理方式，提高模具的耐磨性，避免了模具在使用中的開裂。 </p><p>　　對于砌塊成型中直接與砂、石接觸的零件，如送料箱及破料齒軸等部分，我們均增加了零件的

9、結(jié)構(gòu)尺寸，滿足砌塊生產(chǎn)的惡劣環(huán)境需要。 </p><p>　　2.3 改進(jìn)部分零部件之間的連接方式 </p><p>　　砌塊成型機(jī)在使用過程中，用戶根據(jù)市場需要，經(jīng)常更換不同的模具；再加上砌塊成型機(jī)的工作環(huán)境差，常需更換易損件。因此，凡是砌塊機(jī)的易損部分及需經(jīng)常調(diào)整的部分，都進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，以便用戶操作維修。 </p><p>　　在設(shè)計過程中， 我們主要從以

10、下幾方面進(jìn)行了優(yōu)化： </p><p>　?。?）為保證送板機(jī)的送板平面與振動臺底板高度一致，其送板機(jī)高度調(diào)整采用四螺桿調(diào)節(jié)；為保證送板機(jī)送板槽鋼的前端與振動臺板之間有合適的間隙，保證托板能平滑地滑移到振動臺板上，在送板機(jī)和機(jī)架之間采用螺栓可調(diào)整機(jī)構(gòu)，保證了送板機(jī)與主機(jī)之間的正確位置。 </p><p>　?。?）送料箱底板高度調(diào)整的外置式結(jié)構(gòu)。在模具的更換過程中，經(jīng)常調(diào)整送料底板的高度，

11、 以保證送料底板上平面和模箱的上平面高度一致，我們采用送料底板的外置式可調(diào)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了送料底板高度調(diào)整的方便性。 </p><p>　　（3）改善砌塊高度的可調(diào)控性。砌塊高度是砌塊質(zhì)量性能的一項重要指標(biāo)，其高度必須可調(diào)，并能在砌塊成型中嚴(yán)格控制。為此，我們在砌塊成型機(jī)壓頭部分及模箱導(dǎo)套上均采用了定位螺桿可調(diào)定位，可分別控制壓頭、模箱向下的位置，保證壓頭、模箱每次均能以均恒力施加在振動臺板上， 保證了振動臺上所承受

12、的力均勻一致， 從而保證砌塊高度一致。 </p><p>　　（4）改進(jìn)送坯機(jī)的輸送平穩(wěn)性。成型完好的砌塊制品，若送坯機(jī)的輸送平面不平整，也會在砌塊制品的輸送過程中開裂，特別是摻粉煤灰的制品。當(dāng)托板厚度薄，易變型時，最容易開裂。為此我們將送板機(jī)的鏈條輸送和輥輪輸送分成兩部分設(shè)計制造，并采用螺栓可調(diào)連接，這樣保證了鏈條上平面和托輥上平面在同一平面上，保證托板能平滑地從鏈條上輸送到托輥上，提高了制品的合格率，減少了制

13、品開裂。 </p><p>　　（5）振動器帶動的液壓馬達(dá)座調(diào)整裝置。通過該裝置的調(diào)節(jié)既保證液壓馬達(dá)上的皮帶輪槽與激振器上的皮帶輪在一條直線上，又保證了其皮帶適當(dāng)?shù)膹埦o度。 </p><p>　　2.4 擴(kuò)大整機(jī)功能，做到一機(jī)多用 </p><p>　　用戶不僅是用砌塊成型機(jī)來生產(chǎn)砌塊，更多的是用來生產(chǎn)市政產(chǎn)品，即生產(chǎn)各類彩色路面磚、植草磚和護(hù)坡磚等。我們在QTY6

14、-15型全自動單層砌塊機(jī)的基礎(chǔ)上，增加二次布料成型機(jī)的功能。液壓站設(shè)計時配有二次布料機(jī)液壓接口，用戶只要裝上二次布料機(jī)、在控制機(jī)柜上選擇好成型方式，該機(jī)即可分層布料，生產(chǎn)面層為彩色、底層為素混凝土的彩色路面磚及各類市政制品，廣泛應(yīng)用于建筑、交通、市政等方面。 </p><p>　　3 砌塊成型機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計與優(yōu)化 </p><p>　　3.1 采用比例伺服閥，與PLC聯(lián)動，縮短砌塊成型周期

15、 </p><p>　　采用機(jī)械傳動和液壓傳動相結(jié)合的方式，控制砌塊成型機(jī)的送料、布料、起模、送磚等過程。 在液壓系統(tǒng)中采用液壓比例閥的方式，并與PLC結(jié)合在一起，通過比例閥來控制液壓系統(tǒng)壓力和流量的大小，通過人機(jī)界面調(diào)整壓力參數(shù)，控制各階段的運(yùn)動速度，從而控制好各階段的成型時間，縮短了成型周期。 并將多余液壓油用來驅(qū)動液壓馬達(dá)，帶動激振器振動，解決了用電機(jī)作為驅(qū)動源頻繁啟動的電機(jī)發(fā)熱問題。 </p>

16、<p>　　3.2 改進(jìn)液壓缸的連接方式，提高液壓件的使用壽命 </p><p>　　砌塊成型機(jī)的主要動作，如壓頭上下、模箱上下、布料等都是由油缸的驅(qū)動來完成的。由于砌塊成型機(jī)處于粉塵環(huán)境下工作，又是振動設(shè)備，工作環(huán)境差。在長期使用過程中，油缸活塞桿易出現(xiàn)拉毛損壞，從而導(dǎo)致油缸端處漏油。造成壓頭與模箱升、降油缸拉毛的原因， 主要是導(dǎo)向柱上滑動導(dǎo)向套的磨損，導(dǎo)向套和導(dǎo)向柱間有的間隙增大，油缸運(yùn)動不同步

17、，從而導(dǎo)致活塞桿運(yùn)動時的導(dǎo)向性差。因此，我們在油缸活塞桿與機(jī)件的連接處采用活動連接的方式，增加油缸活塞桿運(yùn)動的自由度。 </p><p>　　布料箱油缸活塞桿損壞的主要原因是布料箱運(yùn)動中布料箱參與振動。因而活塞桿與布料箱的連接我們也采用軟連接的方式，使油缸活塞桿運(yùn)動時能作適當(dāng)擺動。通過改進(jìn)液壓缸的連接方式，提高液壓件的使用壽命。 </p><p>　　3.3 合理設(shè)計液壓系統(tǒng)， 減少系統(tǒng)液

18、壓油溫升 </p><p>　　由于砌塊成型機(jī)連續(xù)工作，液壓系統(tǒng)工作壓力高，且大多數(shù)機(jī)器都在野外作業(yè)，特別是在夏季，液壓系統(tǒng)油溫高。這樣增加了漏油的程度，同時液壓系統(tǒng)工作不穩(wěn)定。因此我們在設(shè)計安裝過程中，一是合理設(shè)計了液壓油箱的大小。二是合理布置油管，在油管安裝時，我們將液壓油管路排列有序，各連接閥塊內(nèi)孔徑均勻，彎曲半徑符合規(guī)范，使液壓油的流動行程最短，壓力損失最小。三是增大冷凝器的散熱面積。通過上述措施將油溫控

19、制在理想的范圍內(nèi)。 </p><p><b>　　4結(jié)語 </b></p><p>　　總之，混凝土砌塊成型機(jī)性能的提高，取決于其整機(jī)各零部件結(jié)構(gòu)的合理性，并使各零部件科學(xué)組合。我們通過其液壓系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計、不斷完善整機(jī)性能，使QTY6- 15型全自動砌塊成型機(jī)的整機(jī)性能大大提高。該砌塊成型機(jī)批量生產(chǎn)投放市場后，得到用戶好評，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。