混凝土砌塊主機的選型
2007-01-17 00:00
砌塊生產(chǎn)設備一般由混凝土攪拌、砌塊成型、砌塊養(yǎng)護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， 主機及配套設備差異也很大， 因此籌建砌塊廠時應根據(jù)產(chǎn)量、投資情況等因素， 合理選用生產(chǎn)設備。
1 關(guān)于砌塊成型機的傳動形式
有人說液壓傳動的砌塊成型機比機械傳動的成型機好， 成型時不僅振動還加壓。這種說法主要是由于對液壓傳動的成型機， 在振動成型時的壓力和砌塊成型的振動系統(tǒng)還不太了解。就拿美國貝賽爾公司生產(chǎn)的成型機來說， 在振動成型時壓頭油缸的油壓經(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密實而同步下降， 此時壓頭油缸處于低壓浮動狀態(tài)， 不可能施加很大的壓力。此外， 在振動成型時如果施加很大的壓力， 等于振動荷載大幅度增加， 振幅將大幅度衰減， 振動系統(tǒng)振動不起來。一般在設計成型機振動系統(tǒng)和計算振動參數(shù)、選擇振動電機功率時， 所考慮的振動荷載主要包括砌塊、模箱及壓頭質(zhì)量， 對于臺振式成型機還應包括振動臺的質(zhì)量，但一般不考慮額外施加的壓力。因此不論液壓傳動、還是機械傳動的成型機， 砌塊成型時主要靠振動使物料密實。根據(jù)混凝土拌和物受振動作用時的觸變現(xiàn)象， 可以在比較小的壓力、較短的時間內(nèi)獲得密實的砌塊， 所以砌塊振動成型時需壓頭對混凝土施加一定壓力。我國砌塊成型機標準規(guī)定壓頭對砌塊上表面的加壓值應大于0．02 MPa， 國外對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， 影響砌塊密實效果。按上述加壓值， 一般砌塊成型機壓頭自重產(chǎn)生的壓力即可滿足要求， 特別是在壓頭上設置振動器時， 其振動密實效果比靜壓效果好。
砌塊成型機一般要7~8個動作才能完成一個成型周期。從設計角度看， 液壓傳動的成型機容易實現(xiàn)工藝動作， 而且成型機運動部件相對較少， 結(jié)構(gòu)比較簡單。
所以世界各國成型機制造企業(yè)多數(shù)都生產(chǎn)液壓傳動的成型機。當然也不是說液壓傳動的成型機全部工藝動作都采用液壓傳動， 如有的成型機加底板及底板輸送等裝置也采用機械傳動。同時也應該看到液壓傳動成型機的液壓泵站、液壓傳動元件及液壓控制系統(tǒng)等比較復雜。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， 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)的機械傳動的成型機型， 為凸輪式機械傳動， 電機經(jīng)過皮帶輪帶動氣動離合制動器， 氣動離合制動器再通過一組皮帶輪帶動凸輪機構(gòu)完成成型工藝動作， 動作可靠， 成型周期僅6~7 s， 生產(chǎn)效率高， 砌塊質(zhì)量好， 設備堅固耐用， 但機構(gòu)復雜， 機器重達17~32 t， 價格較貴。我國自主開發(fā)的QTJ3- 25、QMJ4- 25型等機械傳動的成型機，為曲柄連桿式機械傳動， 電機通過皮帶輪、減速器帶動曲柄連接桿機構(gòu)完成相應的工藝動作， 并可自動生產(chǎn)；該類成型機維修保養(yǎng)十分方便， 價格低。所以選擇砌塊成型機時， 不要簡單地看它是液壓傳動還是機械傳動，主要看它運轉(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， 價格是否合理等綜合考慮確定。
2 關(guān)于砌塊成型機的振動形式
砌塊成型機成型方式主要有振動臺振動成型（簡稱臺振）和模箱振動成型（簡稱模振）兩種。從振動成型原理看， 臺振與模振都是垂直振動， 但傳遞激振力形式有所不同， 臺振是間接的， 模振是直接的。
臺振： 一般是由電機通過皮帶輪帶動兩根帶有偏心塊的軸， 產(chǎn)生相向轉(zhuǎn)動， 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。成型塊數(shù)較少時， 模箱下面可設一個振動“源”； 成型塊數(shù)較多時， 模箱下面可設兩個或多個振動“源”。振動“源”多時， 由于電機起動快慢及速差等影響， 振動不可能完全同步。歐洲制造設備一般均采用臺振， 每次成型的塊數(shù)較多， 有的多達18塊， 但相對振動功率較小，一般每塊砌塊可分擔的振動功率約為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軸直接安裝在模箱兩端， 電機通過皮帶輪帶動傳動軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力， 模箱兩端的兩個電機轉(zhuǎn)動相反， 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。由于電機直接帶動模箱振動， 所以模箱及其混凝土拌和物的振幅和頻率與振動系統(tǒng)一致。但由于兩臺電機起動快慢及速差影響， 模箱兩端的振動也不可能完全同步。該種振動形式的成型機每次成型的塊數(shù)相對較少， 目前最多的為6塊， 但振動功率較大， 每塊砌塊分擔的振動功率為5～6．2 kW。另外一種是美國哥倫比亞公司的模振形式， 是靠裝在成型機底架上的振動偏心軸， 并通過連桿機構(gòu)與模箱相連， 使模箱產(chǎn)生垂直定向振動， 該種振動形式的成型機每次生產(chǎn)的砌塊也不多， 振動功率也很大。
從模振與臺振成型機振動功率可見， 模振成型機每塊砌塊的振動功率約為臺振的3～5倍。在振動質(zhì)量一定的情況下， 振動功率大， 激振力大， 振動加速度也大， 所以模振成型機振動成形時間短， 砌塊密實度高。由此可見振動密實效果好壞的關(guān)鍵是振動加速度的大小， 而不是振動形式本身。因此加大臺振的振動功率， 提高振動加速度， 同樣也可縮短振動成型時間， 提高振動密實效果?；炷琳駝用軐嵆尚瓦€有一個參數(shù)叫振動延續(xù)時間， 也就是說混凝土拌和物受振后需要一個互相填充密實的時間， 因此過分加大激振力、提高振動加速度也不可能在瞬間使混凝土得以密實。目前模振成型機的振動加速度約為10~19 g， 振動成型時間約為1~3 s； 臺振成型機的振動加速度約為5~8g， 振動成型時間約為3~5 s。對于振動成型時間僅有1~2 s的模振成型機， 再提高振動加速度意義不大。因此合理地確定振動加速度是很必要的， 振動加速度太小， 振動延續(xù)時間加長， 振動不密實； 振動加速度太大， 將會造成振動功率的浪費， 并需加強振動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
關(guān)于砌塊成型機振動頻率問題， 從混凝土振動工藝學看， 強迫振動的頻率如接近混凝土拌和物顆粒的固有頻率時則產(chǎn)生共振， 此時衰減最小， 振幅可達最大。砌塊混凝土拌和物的集料粒徑為3~10 mm， 理想振動頻率為100~125 Hz， 但對于砌塊成型機來說都達不到， 美國一般為46~47 Hz； 歐洲個別成型機高達66~67Hz。這主要原因是考慮振動系統(tǒng)的壽命， 振頻太高， 軸承壽命短， 因此一般44~50 Hz即可滿足砌塊振動成型要求。振動變頻從理論上看有一定意義， 但從工程實踐來看， 特別是對于振動功率較大的模振成型機來說意義不大， 因為實際振動成型時間僅1~2 s， 在這么短時間內(nèi)給混凝土拌和物施加不同的振動頻率， 密實效果不會有明顯變化。
有人建議生產(chǎn)承重砌塊選用美國模式的模振機型， 生產(chǎn)路面磚選用歐洲模式的臺振機型。其實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振成型機生產(chǎn)的。此外， 路面磚同樣也可采用美國模式的模振成型機生產(chǎn)。從目前我國砌塊建筑來看， 對承重砌塊強度等級要求并不高， 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)或進口的臺振成型機都能滿足生產(chǎn)要求， 而且我國目前砌塊建筑所用的砌塊多數(shù)也是采用臺振成型機生產(chǎn)的。其實真正要提高砌塊強度等級， 主要不是靠成型機， 不管模振還是臺振成型機， 生產(chǎn)不同強度等級的砌塊時， 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的振動功率大， 振動密實效果好， 在生產(chǎn)MU15．0、MU20．0等砌塊時應優(yōu)先采用模振成型機。模振成型機一般價格較高， 系因為激振裝置直接安裝在模箱上， 模箱結(jié)構(gòu)較復雜， 模箱費用較大。在選用成型機時， 應根據(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)設備制造的企業(yè)不斷發(fā)展， 以砌塊生產(chǎn)設備為主要產(chǎn)品的企業(yè)有40余家， 國外著名砌塊生產(chǎn)設備制造商也紛紛涌向我國市場。在國內(nèi)外競爭的形勢下， 我國砌塊生產(chǎn)設備制造企業(yè)應立足國內(nèi)市場、放眼國際市場， 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)設備與國外先進生產(chǎn)設備相比， 主要差距是可靠性不如國外設備， 國外砌塊生產(chǎn)設備所采用的電氣元件、液壓元件及機械配件等都是世界著名公司產(chǎn)品， 因此設備故障率較低， 使用比較可靠。從我國目前砌塊生產(chǎn)設備使用情況看， 故障多在電氣、液壓及機械等配件上， 而各設備制造廠家所采用的電氣元件， 液壓元件及機械配件比較雜， 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)設備的電氣、液壓及機械等配件， 提高設備的可靠性， 對砌塊生產(chǎn)行業(yè)也是十分重要的。要提高我國砌塊生產(chǎn)設備的可靠性， 除加強國產(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)設備的可靠性， 使我國的砌塊生產(chǎn)設備在國際市場上也有一定的競爭能力。
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