混凝土砌块主机的选型
2007-01-17 00:00
砌块生产设备一般由混凝土搅拌、砌块成型、砌块养护及砌块码垛等部分组成。由于砌块生产线产量规模及配套程度的不同， 主机及配套设备差异也很大， 因此筹建砌块厂时应根据产量、投资情况等因素， 合理选用生产设备。
1 关于砌块成型机的传动形式
有人说液压传动的砌块成型机比机械传动的成型机好， 成型时不仅振动还加压。这种说法主要是由于对液压传动的成型机， 在振动成型时的压力和砌块成型的振动系统还不太了解。就拿美国贝赛尔公司生产的成型机来说， 在振动成型时压头油缸的油压经减压阀已减至约0．5 MPa， 压头油缸带着压头随着模箱中混凝土振动密实而同步下降， 此时压头油缸处于低压浮动状态， 不可能施加很大的压力。此外， 在振动成型时如果施加很大的压力， 等于振动荷载大幅度增加， 振幅将大幅度衰减， 振动系统振动不起来。一般在设计成型机振动系统和计算振动参数、选择振动电机功率时， 所考虑的振动荷载主要包括砌块、模箱及压头质量， 对于台振式成型机还应包括振动台的质量，但一般不考虑额外施加的压力。因此不论液压传动、还是机械传动的成型机， 砌块成型时主要靠振动使物料密实。根据混凝土拌和物受振动作用时的触变现象， 可以在比较小的压力、较短的时间内获得密实的砌块， 所以砌块振动成型时需压头对混凝土施加一定压力。我国砌块成型机标准规定压头对砌块上表面的加压值应大于0．02 MPa， 国外对干硬性混凝土拌和物的加压值约为0．015 MPa， 压力值太大将妨碍混凝土拌和物颗粒的振动， 影响砌块密实效果。按上述加压值， 一般砌块成型机压头自重产生的压力即可满足要求， 特别是在压头上设置振动器时， 其振动密实效果比静压效果好。
砌块成型机一般要7~8个动作才能完成一个成型周期。从设计角度看， 液压传动的成型机容易实现工艺动作， 而且成型机运动部件相对较少， 结构比较简单。
所以世界各国成型机制造企业多数都生产液压传动的成型机。当然也不是说液压传动的成型机全部工艺动作都采用液压传动， 如有的成型机加底板及底板输送等装置也采用机械传动。同时也应该看到液压传动成型机的液压泵站、液压传动元件及液压控制系统等比较复杂。一般需专业厂家配合制造； 特别是采用的油缸、管接头及控制阀等液压元件质量较差时， 故障率较高， 用户维修保养也较麻烦。美国贝赛尔公司生产的机械传动的成型机型， 为凸轮式机械传动， 电机经过皮带轮带动气动离合制动器， 气动离合制动器再通过一组皮带轮带动凸轮机构完成成型工艺动作， 动作可靠， 成型周期仅6~7 s， 生产效率高， 砌块质量好， 设备坚固耐用， 但机构复杂， 机器重达17~32 t， 价格较贵。我国自主开发的QTJ3- 25、QMJ4- 25型等机械传动的成型机，为曲柄连杆式机械传动， 电机通过皮带轮、减速器带动曲柄连接杆机构完成相应的工艺动作， 并可自动生产；该类成型机维修保养十分方便， 价格低。所以选择砌块成型机时， 不要简单地看它是液压传动还是机械传动，主要看它运转是否可靠， 维修保养是否方便， 成型的砌块质量是否好， 价格是否合理等综合考虑确定。
2 关于砌块成型机的振动形式
砌块成型机成型方式主要有振动台振动成型（简称台振）和模箱振动成型（简称模振）两种。从振动成型原理看， 台振与模振都是垂直振动， 但传递激振力形式有所不同， 台振是间接的， 模振是直接的。
台振： 一般是由电机通过皮带轮带动两根带有偏心块的轴， 产生相向转动， 水平方向的离心力互相抵消， 垂直方向的离心力互相叠加， 从而产生垂直定向振动。成型块数较少时， 模箱下面可设一个振动“源”； 成型块数较多时， 模箱下面可设两个或多个振动“源”。振动“源”多时， 由于电机起动快慢及速差等影响， 振动不可能完全同步。欧洲制造设备一般均采用台振， 每次成型的块数较多， 有的多达18块， 但相对振动功率较小，一般每块砌块可分担的振动功率约为1～2．2 kW。
模振： 主要有两种， 一种是美国贝赛尔公司为代表的模振形式， 即带有偏心块的传动轴直接安装在模箱两端， 电机通过皮带轮带动传动轴旋转产生离心力， 模箱两端的两个电机转动相反， 产生的水平方向离心力互相抵消， 而垂直方向的离心力互相叠加， 从而产生垂直定向振动。由于电机直接带动模箱振动， 所以模箱及其混凝土拌和物的振幅和频率与振动系统一致。但由于两台电机起动快慢及速差影响， 模箱两端的振动也不可能完全同步。该种振动形式的成型机每次成型的块数相对较少， 目前最多的为6块， 但振动功率较大， 每块砌块分担的振动功率为5～6．2 kW。另外一种是美国哥伦比亚公司的模振形式， 是靠装在成型机底架上的振动偏心轴， 并通过连杆机构与模箱相连， 使模箱产生垂直定向振动， 该种振动形式的成型机每次生产的砌块也不多， 振动功率也很大。
从模振与台振成型机振动功率可见， 模振成型机每块砌块的振动功率约为台振的3～5倍。在振动质量一定的情况下， 振动功率大， 激振力大， 振动加速度也大， 所以模振成型机振动成形时间短， 砌块密实度高。由此可见振动密实效果好坏的关键是振动加速度的大小， 而不是振动形式本身。因此加大台振的振动功率， 提高振动加速度， 同样也可缩短振动成型时间， 提高振动密实效果。混凝土振动密实成型还有一个参数叫振动延续时间， 也就是说混凝土拌和物受振后需要一个互相填充密实的时间， 因此过分加大激振力、提高振动加速度也不可能在瞬间使混凝土得以密实。目前模振成型机的振动加速度约为10~19 g， 振动成型时间约为1~3 s； 台振成型机的振动加速度约为5~8g， 振动成型时间约为3~5 s。对于振动成型时间仅有1~2 s的模振成型机， 再提高振动加速度意义不大。因此合理地确定振动加速度是很必要的， 振动加速度太小， 振动延续时间加长， 振动不密实； 振动加速度太大， 将会造成振动功率的浪费， 并需加强振动系统的结构。
关于砌块成型机振动频率问题， 从混凝土振动工艺学看， 强迫振动的频率如接近混凝土拌和物颗粒的固有频率时则产生共振， 此时衰减最小， 振幅可达最大。砌块混凝土拌和物的集料粒径为3~10 mm， 理想振动频率为100~125 Hz， 但对于砌块成型机来说都达不到， 美国一般为46~47 Hz； 欧洲个别成型机高达66~67Hz。这主要原因是考虑振动系统的寿命， 振频太高， 轴承寿命短， 因此一般44~50 Hz即可满足砌块振动成型要求。振动变频从理论上看有一定意义， 但从工程实践来看， 特别是对于振动功率较大的模振成型机来说意义不大， 因为实际振动成型时间仅1~2 s， 在这么短时间内给混凝土拌和物施加不同的振动频率， 密实效果不会有明显变化。
有人建议生产承重砌块选用美国模式的模振机型， 生产路面砖选用欧洲模式的台振机型。其实欧洲砌块建筑也有近百年的历史.所用的砌块主要是采用台振成型机生产的。此外， 路面砖同样也可采用美国模式的模振成型机生产。从目前我国砌块建筑来看， 对承重砌块强度等级要求并不高， 一般村镇建筑1～3层， 所需砌块为MU5．0、MU7．5； 城市多为6层建筑， 所需砌块为MU7．5、MU10．0； 而城市少数高层配筋砌块建筑， 目前仅为15~18层， 1~3层需用MU20．0， 4~8层需用MU15．0， 其余各层为MU10．0， 而且MU15．0、MU20．0砌块用量不大。因此， 量大面广的是多层住宅建筑所需的MU5．0~MU10．0砌块， 一般国产或进口的台振成型机都能满足生产要求， 而且我国目前砌块建筑所用的砌块多数也是采用台振成型机生产的。其实真正要提高砌块强度等级， 主要不是靠成型机， 不管模振还是台振成型机， 生产不同强度等级的砌块时， 都要采用不同的混凝土配比， 调整水泥用量。由于目前模振成型机的振动功率大， 振动密实效果好， 在生产MU15．0、MU20．0等砌块时应优先采用模振成型机。模振成型机一般价格较高， 系因为激振装置直接安装在模箱上， 模箱结构较复杂， 模箱费用较大。在选用成型机时， 应根据产品要求、生产工艺方案及投资状况等综合研究确定。
3 结束语
目前， 我国从事砌块生产设备制造的企业不断发展， 以砌块生产设备为主要产品的企业有40余家， 国外著名砌块生产设备制造商也纷纷涌向我国市场。在国内外竞争的形势下， 我国砌块生产设备制造企业应立足国内市场、放眼国际市场， 积极开发企业的系列产品， 创造名牌产品， 提高产品的可靠性。我国砌块生产设备与国外先进生产设备相比， 主要差距是可靠性不如国外设备， 国外砌块生产设备所采用的电气元件、液压元件及机械配件等都是世界著名公司产品， 因此设备故障率较低， 使用比较可靠。从我国目前砌块生产设备使用情况看， 故障多在电气、液压及机械等配件上， 而各设备制造厂家所采用的电气元件， 液压元件及机械配件比较杂， 质量比较差， 特别是电气与液压元件的质量与国外相比还有较大差距。因此开发出适用于砌块生产设备的电气、液压及机械等配件， 提高设备的可靠性， 对砌块生产行业也是十分重要的。要提高我国砌块生产设备的可靠性， 除加强国产配套件开发外， 也可采用国外高质量的电气及液压元件， 提高国产设备的可靠性， 使我国的砌块生产设备在国际市场上也有一定的竞争能力。
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