混凝土砌塊主機(jī)的選型

2007-01-17 00:00

　　砌塊生產(chǎn)設(shè)備一般由混凝土攪拌、砌塊成型、砌塊養(yǎng)護(hù)及砌塊碼垛等部分組成。由于砌塊生產(chǎn)線產(chǎn)量規(guī)模及配套程度的不同，主機(jī)及配套設(shè)備差異也很大，因此籌建砌塊廠時(shí)應(yīng)根據(jù)產(chǎn)量、投資情況等因素，合理選用生產(chǎn)設(shè)備。

1 關(guān)于砌塊成型機(jī)的傳動(dòng)形式

　　有人說液壓傳動(dòng)的砌塊成型機(jī)比機(jī)械傳動(dòng)的成型機(jī)好，成型時(shí)不僅振動(dòng)還加壓。這種說法主要是由于對(duì)液壓傳動(dòng)的成型機(jī)，在振動(dòng)成型時(shí)的壓力和砌塊成型的振動(dòng)系統(tǒng)還不太了解。就拿美國貝賽爾公司生產(chǎn)的成型機(jī)來說，在振動(dòng)成型時(shí)壓頭油缸的油壓經(jīng)減壓閥已減至約0．5 MPa，壓頭油缸帶著壓頭隨著模箱中混凝土振動(dòng)密實(shí)而同步下降，此時(shí)壓頭油缸處于低壓浮動(dòng)狀態(tài)，不可能施加很大的壓力。此外，在振動(dòng)成型時(shí)如果施加很大的壓力，等于振動(dòng)荷載大幅度增加，振幅將大幅度衰減，振動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)不起來。一般在設(shè)計(jì)成型機(jī)振動(dòng)系統(tǒng)和計(jì)算振動(dòng)參數(shù)、選擇振動(dòng)電機(jī)功率時(shí)，所考慮的振動(dòng)荷載主要包括砌塊、模箱及壓頭質(zhì)量，對(duì)于臺(tái)振式成型機(jī)還應(yīng)包括振動(dòng)臺(tái)的質(zhì)量，但一般不考慮額外施加的壓力。因此不論液壓傳動(dòng)、還是機(jī)械傳動(dòng)的成型機(jī)，砌塊成型時(shí)主要靠振動(dòng)使物料密實(shí)。根據(jù)混凝土拌和物受振動(dòng)作用時(shí)的觸變現(xiàn)象，可以在比較小的壓力、較短的時(shí)間內(nèi)獲得密實(shí)的砌塊，所以砌塊振動(dòng)成型時(shí)需壓頭對(duì)混凝土施加一定壓力。我國砌塊成型機(jī)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定壓頭對(duì)砌塊上表面的加壓值應(yīng)大于0．02 MPa，國外對(duì)干硬性混凝土拌和物的加壓值約為0．015 MPa，壓力值太大將妨礙混凝土拌和物顆粒的振動(dòng)，影響砌塊密實(shí)效果。按上述加壓值，一般砌塊成型機(jī)壓頭自重產(chǎn)生的壓力即可滿足要求，特別是在壓頭上設(shè)置振動(dòng)器時(shí)，其振動(dòng)密實(shí)效果比靜壓效果好。

　　砌塊成型機(jī)一般要7~8個(gè)動(dòng)作才能完成一個(gè)成型周期。從設(shè)計(jì)角度看，液壓傳動(dòng)的成型機(jī)容易實(shí)現(xiàn)工藝動(dòng)作，而且成型機(jī)運(yùn)動(dòng)部件相對(duì)較少，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。

　　所以世界各國成型機(jī)制造企業(yè)多數(shù)都生產(chǎn)液壓傳動(dòng)的成型機(jī)。當(dāng)然也不是說液壓傳動(dòng)的成型機(jī)全部工藝動(dòng)作都采用液壓傳動(dòng)，如有的成型機(jī)加底板及底板輸送等裝置也采用機(jī)械傳動(dòng)。同時(shí)也應(yīng)該看到液壓傳動(dòng)成型機(jī)的液壓泵站、液壓傳動(dòng)元件及液壓控制系統(tǒng)等比較復(fù)雜。一般需專業(yè)廠家配合制造；特別是采用的油缸、管接頭及控制閥等液壓元件質(zhì)量較差時(shí)，故障率較高，用戶維修保養(yǎng)也較麻煩。美國貝賽爾公司生產(chǎn)的機(jī)械傳動(dòng)的成型機(jī)型，為凸輪式機(jī)械傳動(dòng)，電機(jī)經(jīng)過皮帶輪帶動(dòng)氣動(dòng)離合制動(dòng)器，氣動(dòng)離合制動(dòng)器再通過一組皮帶輪帶動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)完成成型工藝動(dòng)作，動(dòng)作可靠，成型周期僅6~7 s，生產(chǎn)效率高，砌塊質(zhì)量好，設(shè)備堅(jiān)固耐用，但機(jī)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)器重達(dá)17~32 t，價(jià)格較貴。我國自主開發(fā)的QTJ3- 25、QMJ4- 25型等機(jī)械傳動(dòng)的成型機(jī)，為曲柄連桿式機(jī)械傳動(dòng)，電機(jī)通過皮帶輪、減速器帶動(dòng)曲柄連接桿機(jī)構(gòu)完成相應(yīng)的工藝動(dòng)作，并可自動(dòng)生產(chǎn)；該類成型機(jī)維修保養(yǎng)十分方便，價(jià)格低。所以選擇砌塊成型機(jī)時(shí)，不要簡(jiǎn)單地看它是液壓傳動(dòng)還是機(jī)械傳動(dòng)，主要看它運(yùn)轉(zhuǎn)是否可靠，維修保養(yǎng)是否方便，成型的砌塊質(zhì)量是否好，價(jià)格是否合理等綜合考慮確定。

2 關(guān)于砌塊成型機(jī)的振動(dòng)形式

　　砌塊成型機(jī)成型方式主要有振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)成型（簡(jiǎn)稱臺(tái)振）和模箱振動(dòng)成型（簡(jiǎn)稱模振）兩種。從振動(dòng)成型原理看，臺(tái)振與模振都是垂直振動(dòng)，但傳遞激振力形式有所不同，臺(tái)振是間接的，模振是直接的。

　　臺(tái)振：一般是由電機(jī)通過皮帶輪帶動(dòng)兩根帶有偏心塊的軸，產(chǎn)生相向轉(zhuǎn)動(dòng)，水平方向的離心力互相抵消，垂直方向的離心力互相疊加，從而產(chǎn)生垂直定向振動(dòng)。成型塊數(shù)較少時(shí)，模箱下面可設(shè)一個(gè)振動(dòng)“源”；成型塊數(shù)較多時(shí)，模箱下面可設(shè)兩個(gè)或多個(gè)振動(dòng)“源”。振動(dòng)“源”多時(shí)，由于電機(jī)起動(dòng)快慢及速差等影響，振動(dòng)不可能完全同步。歐洲制造設(shè)備一般均采用臺(tái)振，每次成型的塊數(shù)較多，有的多達(dá)18塊，但相對(duì)振動(dòng)功率較小，一般每塊砌塊可分擔(dān)的振動(dòng)功率約為1～2．2 kW。

　　模振：主要有兩種，一種是美國貝賽爾公司為代表的模振形式，即帶有偏心塊的傳動(dòng)軸直接安裝在模箱兩端，電機(jī)通過皮帶輪帶動(dòng)傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，模箱兩端的兩個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)相反，產(chǎn)生的水平方向離心力互相抵消，而垂直方向的離心力互相疊加，從而產(chǎn)生垂直定向振動(dòng)。由于電機(jī)直接帶動(dòng)模箱振動(dòng)，所以模箱及其混凝土拌和物的振幅和頻率與振動(dòng)系統(tǒng)一致。但由于兩臺(tái)電機(jī)起動(dòng)快慢及速差影響，模箱兩端的振動(dòng)也不可能完全同步。該種振動(dòng)形式的成型機(jī)每次成型的塊數(shù)相對(duì)較少，目前最多的為6塊，但振動(dòng)功率較大，每塊砌塊分擔(dān)的振動(dòng)功率為5～6．2 kW。另外一種是美國哥倫比亞公司的模振形式，是靠裝在成型機(jī)底架上的振動(dòng)偏心軸，并通過連桿機(jī)構(gòu)與模箱相連，使模箱產(chǎn)生垂直定向振動(dòng)，該種振動(dòng)形式的成型機(jī)每次生產(chǎn)的砌塊也不多，振動(dòng)功率也很大。

　　從模振與臺(tái)振成型機(jī)振動(dòng)功率可見，模振成型機(jī)每塊砌塊的振動(dòng)功率約為臺(tái)振的3～5倍。在振動(dòng)質(zhì)量一定的情況下，振動(dòng)功率大，激振力大，振動(dòng)加速度也大，所以模振成型機(jī)振動(dòng)成形時(shí)間短，砌塊密實(shí)度高。由此可見振動(dòng)密實(shí)效果好壞的關(guān)鍵是振動(dòng)加速度的大小，而不是振動(dòng)形式本身。因此加大臺(tái)振的振動(dòng)功率，提高振動(dòng)加速度，同樣也可縮短振動(dòng)成型時(shí)間，提高振動(dòng)密實(shí)效果。混凝土振動(dòng)密實(shí)成型還有一個(gè)參數(shù)叫振動(dòng)延續(xù)時(shí)間，也就是說混凝土拌和物受振后需要一個(gè)互相填充密實(shí)的時(shí)間，因此過分加大激振力、提高振動(dòng)加速度也不可能在瞬間使混凝土得以密實(shí)。目前模振成型機(jī)的振動(dòng)加速度約為10~19 g，振動(dòng)成型時(shí)間約為1~3 s；臺(tái)振成型機(jī)的振動(dòng)加速度約為5~8g，振動(dòng)成型時(shí)間約為3~5 s。對(duì)于振動(dòng)成型時(shí)間僅有1~2 s的模振成型機(jī)，再提高振動(dòng)加速度意義不大。因此合理地確定振動(dòng)加速度是很必要的，振動(dòng)加速度太小，振動(dòng)延續(xù)時(shí)間加長(zhǎng)，振動(dòng)不密實(shí)；振動(dòng)加速度太大，將會(huì)造成振動(dòng)功率的浪費(fèi)，并需加強(qiáng)振動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

　　關(guān)于砌塊成型機(jī)振動(dòng)頻率問題，從混凝土振動(dòng)工藝學(xué)看，強(qiáng)迫振動(dòng)的頻率如接近混凝土拌和物顆粒的固有頻率時(shí)則產(chǎn)生共振，此時(shí)衰減最小，振幅可達(dá)最大。砌塊混凝土拌和物的集料粒徑為3~10 mm，理想振動(dòng)頻率為100~125 Hz，但對(duì)于砌塊成型機(jī)來說都達(dá)不到，美國一般為46~47 Hz；歐洲個(gè)別成型機(jī)高達(dá)66~67Hz。這主要原因是考慮振動(dòng)系統(tǒng)的壽命，振頻太高，軸承壽命短，因此一般44~50 Hz即可滿足砌塊振動(dòng)成型要求。振動(dòng)變頻從理論上看有一定意義，但從工程實(shí)踐來看，特別是對(duì)于振動(dòng)功率較大的模振成型機(jī)來說意義不大，因?yàn)閷?shí)際振動(dòng)成型時(shí)間僅1~2 s，在這么短時(shí)間內(nèi)給混凝土拌和物施加不同的振動(dòng)頻率，密實(shí)效果不會(huì)有明顯變化。

　　有人建議生產(chǎn)承重砌塊選用美國模式的模振機(jī)型，生產(chǎn)路面磚選用歐洲模式的臺(tái)振機(jī)型。其實(shí)歐洲砌塊建筑也有近百年的歷史.所用的砌塊主要是采用臺(tái)振成型機(jī)生產(chǎn)的。此外，路面磚同樣也可采用美國模式的模振成型機(jī)生產(chǎn)。從目前我國砌塊建筑來看，對(duì)承重砌塊強(qiáng)度等級(jí)要求并不高，一般村鎮(zhèn)建筑1～3層，所需砌塊為MU5．0、MU7．5；城市多為6層建筑，所需砌塊為MU7．5、MU10．0；而城市少數(shù)高層配筋砌塊建筑，目前僅為15~18層， 1~3層需用MU20．0， 4~8層需用MU15．0，其余各層為MU10．0，而且MU15．0、MU20．0砌塊用量不大。因此，量大面廣的是多層住宅建筑所需的MU5．0~MU10．0砌塊，一般國產(chǎn)或進(jìn)口的臺(tái)振成型機(jī)都能滿足生產(chǎn)要求，而且我國目前砌塊建筑所用的砌塊多數(shù)也是采用臺(tái)振成型機(jī)生產(chǎn)的。其實(shí)真正要提高砌塊強(qiáng)度等級(jí)，主要不是靠成型機(jī)，不管模振還是臺(tái)振成型機(jī)，生產(chǎn)不同強(qiáng)度等級(jí)的砌塊時(shí)，都要采用不同的混凝土配比，調(diào)整水泥用量。由于目前模振成型機(jī)的振動(dòng)功率大，振動(dòng)密實(shí)效果好，在生產(chǎn)MU15．0、MU20．0等砌塊時(shí)應(yīng)優(yōu)先采用模振成型機(jī)。模振成型機(jī)一般價(jià)格較高，系因?yàn)榧ふ裱b置直接安裝在模箱上，模箱結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，模箱費(fèi)用較大。在選用成型機(jī)時(shí)，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品要求、生產(chǎn)工藝方案及投資狀況等綜合研究確定。

3 結(jié)束語

　　目前，我國從事砌塊生產(chǎn)設(shè)備制造的企業(yè)不斷發(fā)展，以砌塊生產(chǎn)設(shè)備為主要產(chǎn)品的企業(yè)有40余家，國外著名砌塊生產(chǎn)設(shè)備制造商也紛紛涌向我國市場(chǎng)。在國內(nèi)外競(jìng)爭(zhēng)的形勢(shì)下，我國砌塊生產(chǎn)設(shè)備制造企業(yè)應(yīng)立足國內(nèi)市場(chǎng)、放眼國際市場(chǎng)，積極開發(fā)企業(yè)的系列產(chǎn)品，創(chuàng)造名牌產(chǎn)品，提高產(chǎn)品的可靠性。我國砌塊生產(chǎn)設(shè)備與國外先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備相比，主要差距是可靠性不如國外設(shè)備，國外砌塊生產(chǎn)設(shè)備所采用的電氣元件、液壓元件及機(jī)械配件等都是世界著名公司產(chǎn)品，因此設(shè)備故障率較低，使用比較可靠。從我國目前砌塊生產(chǎn)設(shè)備使用情況看，故障多在電氣、液壓及機(jī)械等配件上，而各設(shè)備制造廠家所采用的電氣元件，液壓元件及機(jī)械配件比較雜，質(zhì)量比較差，特別是電氣與液壓元件的質(zhì)量與國外相比還有較大差距。因此開發(fā)出適用于砌塊生產(chǎn)設(shè)備的電氣、液壓及機(jī)械等配件，提高設(shè)備的可靠性，對(duì)砌塊生產(chǎn)行業(yè)也是十分重要的。要提高我國砌塊生產(chǎn)設(shè)備的可靠性，除加強(qiáng)國產(chǎn)配套件開發(fā)外，也可采用國外高質(zhì)量的電氣及液壓元件，提高國產(chǎn)設(shè)備的可靠性，使我國的砌塊生產(chǎn)設(shè)備在國際市場(chǎng)上也有一定的競(jìng)爭(zhēng)能力。

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