預制構件生產線送料機的設計

劉元元

(山東華宇工學院 機械工程學院,山東 德州 253000)

0 引言

預制裝配建筑技術是以構件預制化生產、裝配式施工為生產方式,整合設計、生產、施工等產業鏈,實現建筑產品節能、環保、全生命周期價值的最大化,是一種新型建筑生產技術[1]。混凝土預制構件生產線可以滿足混凝土構件預制化的生產要求[2],正向著自動化、標準化、模數化、通用化的生產方向發展[3],可用于生產PC墻板、疊合樓板等。混凝土預制構件生產線布局如圖1所示[2],主要包括布料機、送料機、振動臺、擺渡車、碼垛機、養護窯等設備,其中送料機沿軌道在攪拌站及混凝土布料機之間移動,將拌好的混凝土輸送給布料機。

圖1 混凝土預制構件生產線布局

1 原有技術方案

混凝土送料機的儲料機構與運動機構為一個整體(如圖2所示),具體結構參考專利為:一種高速混凝土筒式送料機,專利號CN215671137U。儲料機構在運動機構下方,為圓筒狀滾筒結構,運動機構可以沿特制架高軌道行走,這種混凝土送料機要求攪拌站出料口高度必須高于接料口,儲料機構開口朝上,對準混凝土出料口接料,接滿料后沿軌道運行到布料工位,儲料機構翻轉超90°時,將料倒入布料機儲料倉內。對于一些已有攪拌站的非新建廠房,需增加預制構件生產線成套設備,如果攪拌站出料口高度不能滿足要求,需重建攪拌站或對現有攪拌站進行改造,否則無法滿足生產線設備運轉要求,會大大提升新建或改造成本。

圖2 一種高速混凝土筒式送料機(專利)

2 提升式送料機結構設計

攪拌站出料口高度不滿足生產線設備運轉要求時,可利用普通罐車從攪拌站接料,采用提升式送料機,廠房配攪拌站均能滿足要求,不需新建或改造攪拌站。如圖3所示,結構有別于原有送料機,分為滾筒組件與上走行組件,為兩體式結構。滾筒組件可裝混凝土料,上走行組件能夠在特制軌道上行走。滾筒組件通過卷揚系統下降到地面附近預定高度,通過罐車給滾筒組件上料,上滿料后通過卷揚系統上升到上走行組件的合適高度,與其組成一個整體,再沿特制架空軌道行走到布料工位給布料機布料。提升式送料機與常規送料機參數對比見表1。

表1 送料機參數對比

圖3 提升式送料機結構示意圖

如圖4所示,滾筒組件由滾筒支架、滾筒驅動組件、滾筒、震動組件、下定位組件、鋼絲繩松繩檢測機構等組成。滾筒支架由4個支腿組成,滾筒組件整體下降時支腿可以站立到地面上,方便罐車給滾筒組件上料。滾筒驅動組件由驅動電機減速機帶動滾筒正反向360°翻轉,滿足滾筒接料及放料要求,滾筒接料時,滾筒驅動組件帶動滾筒開口朝上,滾筒放料時,滾筒驅動組件帶動滾筒旋轉大于90°放料。震動組件安裝于滾筒開口另外一側的特制凹槽內,用護蓋保護,防止混凝土覆蓋,滾筒放料時短暫開啟,震動組件輔助落料,避免混凝土積壓到滾筒內壁上。下定位組件安裝于滾筒支架上部,可設置3處定位點,用于滾筒組件上升與上走行組件對接定位,組合成一個整體,提升式送料機在軌道上長距離行走時不會發生大幅度晃動。鋼絲繩松繩檢測機構安裝于滾筒支架四角上,滾筒組件下降到地面后,鋼絲繩松繩檢測機構接近開關感應到感應件,卷揚系統電機停止旋轉,不再繼續松鋼絲繩,可有效防止鋼絲繩過松造成托槽凌亂。

1.滾筒支架 2.滾筒驅動組件 3.滾筒 4.震動組件 5.下定位組件 6.鋼絲繩松繩檢測機構

如圖5所示,上走行組件由走行框架、驅動組件、鋼絲繩卷筒組件、滑輪組件、電纜卷筒組件、導向組件、上定位組、感應組件、電控組件等組成。走行框架為矩形管或箱型體拼焊圍成的矩形框架,驅動組件為驅動減速電機帶動驅動輪在特制架空軌道上行走,走行框架兩側各布置一組驅動組件,兩組驅動組件驅動輪帶動兩組從動輪實現四輪在軌道上的行走。如圖6所示,鋼絲繩卷筒組件由電機減速機、卷筒組件、鋼絲繩組成。卷筒組件上面的四段溝槽旋向特定,1、3段為右旋,2、4段為左旋,卷筒組件上纏繞4段鋼絲繩,鋼絲繩一端纏繞固定在卷筒組件上,一端通過滑輪組件固定在滾筒組件滾筒支架上。4個滑輪組根據4段溝槽合理布置位置,滑輪組可以傾斜小角度,保證卷筒與滑輪組間鋼絲繩的傾斜角度小于3°,以免鋼絲繩脫槽劃傷鋼絲繩或纏繞混亂。驅動組件帶動鋼絲繩卷筒組件旋轉,實現4段鋼絲繩同時松繩及緊繩,松繩時滾筒組件下降,緊繩時滾筒組件上升。導向組件4組安裝于走行框架下部,配置滾輪可調節外側寬度尺寸,滾輪沿著送料機軌道內側行走,防止整機走偏或側翻。電控組件放置在走行框架上,給整機供電,滾筒組件由于上升與下降高度變化造成供線長度不斷變化,需要通過電纜卷筒來調節,電纜卷筒同樣放置在走行框架上,卷筒組件下降時,拉著電纜卷筒放線,電纜卷筒內置彈簧被拉緊,卷筒組件上升時,電纜卷筒靠內置彈簧自動收線。導向組件安裝于走行框架下部,與滾筒組件下定位組件數量及位置對應,用于滾筒組件上升與上走行組件的對接定位,組合成一個整體。提升式送料機在軌道上長距離行走時不會發生大幅度晃動。感應組件設置感應開關與接近開關,當滾筒組件上升到合適位置后,鋼絲繩卷筒組件電機減速器及時停止。感應組件的位置需安裝調試。

7.走行框架 8.驅動組件 9.鋼絲繩卷筒組件 10.滑輪組件 11.電纜卷筒組件 12.導向組件 13.上定位組件 14.感應組件 15.電控組件

7.走行框架 9.鋼絲繩卷筒組件 10.滑輪組件 901.電機減速機 902.卷筒組件 903.鋼絲繩

3 提升式送料機動作過程

提升式送料機上走行組件與滾筒組件預裝到一起,鋼絲繩長度調整到位,4組導向組件先不安裝,到安裝現場后將整機吊裝在送料機軌道支架上,上走行組件四輪接觸軌道上表面,安裝4組導向組件,調整好間隙,使整機能夠沿架空軌道順利行走。當整機行走到接料點,設置感應組件自動停止,電機減速機帶動卷筒組件朝一個方向旋轉,4段鋼絲繩同時松繩實現滾筒組件下降。當滾筒組件下降到地面后,鋼絲繩松繩檢測機構內置彈簧不受力回彈,感應組件檢測后反饋信號,使卷筒組件停止旋轉。罐車開過來給滾筒組件上料,上滿料后,通過遙控器手動操作上升按鈕,鋼絲繩卷筒組件由電機減速機帶動反方向旋轉,4段鋼絲繩同時收緊,滾筒組件上升到高處,滾筒組件下定位組件嵌入到上走行組件的定位組件內,防止走行過程中滾筒組件晃動,上升到上限位,感應組件檢測后卷筒組件停止旋轉。滾筒組件與上走行組件組合成一個整體,可沿特制架空軌道行走,走行框架兩側安裝有導向組件,沿軌道內側平穩行走,防止側翻。電控組件放置于走行框架側面給整機供電,底部滾筒驅動組件供電需要供線長度反復變化,通過電纜卷筒組件實現。

4 結束語

針對攪拌站出料口高度無法滿足生產線設備運轉要求的問題,設計了一種提升式送料機,分析了滾筒組件與上走行組件的結構及提升式送料機的動作過程,為預制構件生產線提供了良好的解決方案。不需新建或改造原有攪拌站即可滿足生產線運轉要求,降低了生產線成本。