混凝土砌塊成型機的設計及優(yōu)化研究

1、<p>　　混凝土砌塊成型機的設計及優(yōu)化研究</p><p>　　摘 要：文章結合QTY6-15型全自動砌塊成型機設計實例，主要針對混凝土砌塊成型機的設計及優(yōu)化措施進行了研究，旨在不斷地提高混凝土砌塊成型機的可靠性、減少成型周期，同時完善了機械的操作性。 </p><p>　　關鍵詞：混凝土砌塊；成型機；強度；操作 </p><p>　　中圖分類號：TU3

2、75 文獻標識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　前言： </b></p><p>　　混凝土砌塊成型機是我國目前廣泛應用的一種新型墻體建材機械， 用于生產各類混凝土砌塊及制品。與國外成型機相比，國產砌塊成型機價格低，配件供貨時間短。但國內生產的砌塊成型機在某些方面仍有缺陷，主要體現在砌塊生產周期長、制品強度低、可靠性差。因此，對我國混凝土砌塊成型機設計

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

4、</p><p>　　目前國產機型與國外機型相比，存在問題主要體現在：①布料不暢、不均勻，影響砌塊制品強度；②激振力小，制品強度差，制品高度誤差大；③液壓件(如液壓缸、閥與閥塊結合處)泄漏嚴重，可靠性差；④砌塊成型周期長，影響生產效率。 </p><p>　　針對國產砌塊成型機存在的問題，我們在QTY6- 15型全自動砌塊成型機的設計、安裝、 調試過程中，圍繞砌塊成型機的可靠性、操作上的方

5、便性、制品的密實性、縮短砌塊成型周期等方面進行了重點研究，并在結構上作了一系列改進。 </p><p>　　二、砌塊成型機機械設計與優(yōu)化 </p><p>　　2.1 優(yōu)化布料箱內的破拱方式 </p><p>　　與國外砌塊成型機相比，在同一塊托板上，國內砌塊成型機生產的砌塊強度普遍存在著較大差異，即：在臺式振動砌塊成型機中，靠近布料箱一側的砌塊強度高、遠離布料箱的

6、砌塊強度差。造成這種現象的主要原因是布料時混凝土料布入模箱中的不均勻性。要消除這種現象，必須改進布料方式及布料箱內破拱軸爪的結構。我們將破料齒與破料軸由直角焊接改進成齒與軸成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。并改進破拱齒、軸在破拱時的運動方式，將破拱齒、軸的擺動破料方式，設計成四軸聯動正、反向旋轉強制式破拱的方式。在這種布料破拱過程中，四只破料軸在布料箱內相對正、反向旋轉，從而使混凝土在布料箱內旋轉、強制攪拌。試

7、驗表明，這種布料箱內破拱軸爪正、反向旋轉強制式破料的效果，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，又能使模箱前后的混凝土布料量均勻，讓混凝土強制均勻、快速地落入模箱間隙中。 </p><p>　　2.2 合理選用機器的制造材質 </p><p>　　砌塊成型機是利用振動源生產制品的機械，在生產過程中，由于要生產高強度的制品， 砌塊機的激振力往往都比較大，導致機架、模具

8、等零部件變形和開裂。因此我們在設計過程中，重點考慮了零件各部分的強度，增加了零部件的剛性。如機架部分，對承載力特別大的零件，如立柱部位焊接加強筋，有的部分焊接加強板，以提高機架的強度和剛度， 減小機架變形。而在模具設計制造過程中，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、結構尺寸，滿足砌塊生產的惡劣環(huán)境需要。 </p><p>　　2.3 改進部分零部件之間的連接方式 </p><p>　　砌塊成型機在使用過程中，用戶根據市場需要，經常更換不同的模具；再加上砌塊成型機的工作環(huán)境差，常需更換易損件。因此，凡是砌塊機的易損部分及需經常調整的部分，都進行了結構優(yōu)化設計，以便用戶操作維修。 </p><p>　　在設計過程中， 我們主要從以

10、下幾方面進行了優(yōu)化： </p><p>　　（1）為保證送板機的送板平面與振動臺底板高度一致，其送板機高度調整采用四螺桿調節(jié)；為保證送板機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，在送板機和機架之間采用螺栓可調整機構，保證了送板機與主機之間的正確位置。 </p><p>　?。?）送料箱底板高度調整的外置式結構。在模具的更換過程中，經常調整送料底板的高度，

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機構，實現了送料底板高度調整的方便性。 </p><p>　?。?）改善砌塊高度的可調控性。砌塊高度是砌塊質量性能的一項重要指標，其高度必須可調，并能在砌塊成型中嚴格控制。為此，我們在砌塊成型機壓頭部分及模箱導套上均采用了定位螺桿可調定位，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）改進送坯機的輸送平穩(wěn)性。成型完好的砌塊制品，若送坯機的輸送平面不平整，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。當托板厚度薄，易變型時，最容易開裂。為此我們將送板機的鏈條輸送和輥輪輸送分成兩部分設計制造，并采用螺栓可調連接，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>　?。?）振動器帶動的液壓馬達座調整裝置。通過該裝置的調節(jié)既保證液壓馬達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的張緊度。 </p><p>　　2.4 擴大整機功能，做到一機多用 </p><p>　　用戶不僅是用砌塊成型機來生產砌塊，更多的是用來生產市政產品，即生產各類彩色路面磚、植草磚和護坡磚等。我們在QTY6

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

15、 </p><p>　　采用機械傳動和液壓傳動相結合的方式，控制砌塊成型機的送料、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，通過人機界面調整壓力參數，控制各階段的運動速度，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動液壓馬達，帶動激振器振動，解決了用電機作為驅動源頻繁啟動的電機發(fā)熱問題。 </p>

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

17、，從而導致活塞桿運動時的導向性差。因此，我們在油缸活塞桿與機件的連接處采用活動連接的方式，增加油缸活塞桿運動的自由度。 </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，使油缸活塞桿運動時能作適當擺動。通過改進液壓缸的連接方式，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>　　由于砌塊成型機連續(xù)工作，液壓系統(tǒng)工作壓力高，且大多數機器都在野外作業(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。因此我們在設計安裝過程中，一是合理設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。 </p><p><b>　　4結語 </b></p><p>　　總之，混凝土砌塊成型機性能的提高，取決于其整機各零部件結構的合理性，并使各零部件科學組合。我們通過其液壓系統(tǒng)、機械結構的優(yōu)化設計、不斷完善整機性能，使QTY6- 15型全自動砌塊成型機的整機性能大大提高。該砌塊成型機批量生產投放市場后，得到用戶好評，取得良好的經濟效益和社會效益。