浅谈混凝土砌块生产线建设及主机类型

　　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。成型机是砌块生产线的主机，本节主要对砌块成型机的类型谈谈看法。

　　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BH3—1型成型机来说，在振动成型时压头油缸的油压经减压阀已减至约0.5Mpa，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，不可能施加很大压力。此外，在振动成型时如果施加很大压力，等于振动荷载大幅度增加，振幅将大幅度衰减，振动系统将振动不起来。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，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0.02Mpa，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料的振动，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SUPERPAC、DY-NAPAC和VIBRAPAC等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秒，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吨，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2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1－2.2KW。

　　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5－6.2KW。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10－19g，振动成型时间约为1－3秒；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秒。对于振动成型时间仅有1－2秒的模振成型机，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3－10mm，理想振动频率为100－125Hz，但对于砌块成型机来说都达不到，美国一般为46－47Hz；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，轴承等寿命短，因此一般44－50Hz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秒，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。

　　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。