4×20立方米沙石稱量裝置設計-機械畢業(yè)設計

存檔編號存檔編號 華北水利水電大學華北水利水電大學 North China University of Water Resources and Electric Power 畢 業(yè) 設 計 題目題目4 4 20m20m 沙石稱量裝置設計沙石稱量裝置設計 學學院院機械學院機械學院 專專業(yè)業(yè)機械設計制造及其自動化機械設計制造及其自動化 教務處制 獨立完成與誠信聲明 本人鄭重聲明 所提交的畢業(yè)設計 論文 是本人在指導教師的指 導下 獨立工作所取得的成果并撰寫完成的 鄭重確認沒有剽竊 抄襲 等違反學術道德 學術規(guī)范的侵權行為 文中除已經(jīng)標注引用的內容外 不包含其他人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果 對本文的研究做出 重要貢獻的個人和集體 均已在文中作了明確的說明并表示了謝意 本 人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔 畢業(yè)設計 論文 作者簽名 指導導師簽名 簽字日期 簽字日期 畢業(yè)設計版權使用授權書 本人完全了解華北水利水電大學有關保管 使用畢業(yè)設計的規(guī)定 特授權華北水利水電大學可以將畢業(yè)設計的全部或部分內容公開和編 入有關數(shù)據(jù)庫提供檢索 并采用影印 縮印或掃描等復制手段復制 保 存 匯編以供查閱和借閱 同意學校向國家有關部門或機構送交畢業(yè)設 計原件或復印件和電子文檔 涉密的成果在解密后應遵守此規(guī)定 畢業(yè)設計 論文 作者簽名 導師簽名 簽字日期 簽字日期 目錄 摘要 Abstract 第一章概述 1 1 1混凝土攪拌站的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 1 1 1 1混凝土攪拌站的現(xiàn)狀 1 1 1 2混凝土攪拌站的發(fā)展方向 1 1 1 3我國混凝土攪拌站的發(fā)展現(xiàn)狀 2 1 2混凝土攪拌站組成 3 1 2 1攪拌主機 4 1 2 3稱重傳感器的選擇 4 1 2 4物料輸送系統(tǒng) 4 1 2 5控制系統(tǒng) 5 第二章沙石料倉的設計 6 2 1松散物料的物理特性 6 2 1 1粒度 6 2 1 2容重 6 2 1 3拱塞現(xiàn)象 6 2 2沙石料倉的基本在尺寸 7 2 2 1沙石料倉的直徑 7 2 2 2沙石料倉的卸料口 8 2 2 3沙石料倉的傾斜角 10 2 2 4料倉的高度 10 2 2 5閘門的設計 12 2 2 6材料的選擇 13 2 3沙石料倉壓力的計算 13 2 3 1圓柱部分的壓力 13 2 3 2圓錐體部分的計算 16 2 4料倉的厚度 16 第三章沙石稱量系統(tǒng) 18 3 1稱量系統(tǒng)的基本要求 18 3 2稱斗的設計 18 第四章稱量裝置的常見問題分析 21 4 1稱量故障 21 4 2自然休止角和料倉的倉壁傾角 21 4 3料斗的形狀討論 21 第五章其他部分 錯誤 未定義書簽 錯誤 未定義書簽 5 1輸送部分 錯誤 未定義書簽 錯誤 未定義書簽 5 2攪拌部分 錯誤 未定義書簽 錯誤 未定義書簽 5 3外圍部分 錯誤 未定義書簽 錯誤 未定義書簽 第六章總結 26 參考文獻 27 致謝 28 附錄 31 摘要 混凝土攪拌站是用來集中攪拌混凝土的聯(lián)合裝置 又稱混凝土預制場 由于它的機 械化 自動化程度較高 所以生產(chǎn)率也很高 并能保證混凝土的質量和節(jié)省水泥 常用 于混凝土工程量大 工期長 工地集中的大 中型水利 電力 橋梁等工程 隨著市政 建設的發(fā)展 采用集中攪拌 提供商品混凝土的攪拌站具有很大的優(yōu)越性 因而得到迅 速發(fā)展 并為推廣混凝土泵送施工 實現(xiàn)攪拌 輸送 澆筑機械聯(lián)合作業(yè)創(chuàng)造條件 混凝土攪拌站是由攪拌主機 物料稱量系統(tǒng) 物料輸送系統(tǒng) 物料貯存系統(tǒng) 控制 系統(tǒng)五大組成系統(tǒng)和其他附屬設施組成的建筑材料制造設備 其工作的主要原理是以水 泥為膠結材料 將砂石 石灰 煤渣等原料進行混合攪拌 最后制作成混凝土 作為墻 體材料投入建設生產(chǎn) 混凝土攪拌站自投入使用以來 在我國建筑建材業(yè)一直發(fā)揮著重 要作用 當然這也是混凝土攪拌站本身所具備的優(yōu)越的特性所決定的 物料稱量系統(tǒng)是影響混凝土質量和混凝土生產(chǎn)成本的關鍵部件 主要分為骨料稱量 粉料稱量和液體稱量三部分 一般情況下 每小時20立方米以下的攪拌站采用疊加稱量 方式 即骨料 砂 石 用一把秤 水泥和粉煤灰用一把秤 水和液體外加劑分別稱量 然后將液體外加劑投放到水稱斗內預先混合 而在每小時50立方米以上的攪拌站中 多 采用各稱物料獨立稱量的方式 所有稱量都采用電子秤及微機控制 骨料稱量精度 2 水泥 粉料 水及外加劑的稱量精度均達到 1 混凝土攪拌站不僅具有優(yōu)良的攪拌主機 還具備各種精良配件 如螺旋輸送機 計 量傳感器 氣動元件等 這些部件保證了混凝土攪拌站在運轉過程中高度的可靠性 精 確的計量技能以及超長的使用壽命 同時 混凝土攪拌站各維修保養(yǎng)部位均設有走臺或 檢梯 且具有足夠的操縱空間 攪拌主機可配備高壓自動清洗系統(tǒng) 具有功能缺油和超 溫自動報警功能 便于設備維修 關鍵詞 混凝土攪拌站 稱斗 稱量裝置 Abstract Concrete mixing plant is used to concentrate mixing of concrete joint device also known as the field of precast concrete Because of its mechanization high degree of automation high productivity and to ensure the quality of concrete and save cement commonly used in concrete works large long duration site concentration of large and medium sized water conservancy electricity bridges and other projects With the development of the municipal building centralized mixing commercial concrete mixing station has great advantages thus the rapid development and to promote the construction of concrete pumping stirring transport pouring mechanical joint operations to create the conditions Concrete mixing plant is a mixing console materials weighing systems material handling systems material storage system control system five components of the system and other ancillary facilities construction materials manufacturing equipment Its work is based on the principle of cement cementing material gravel lime coal and other raw materials were mixed and stirred and finally made into a concrete wall materials to invest in construction production Since the concrete mixing plant has been put into use in China s building materials industry has been playing an important role of course which is the concrete mixing station itself with superior characteristics Material weighing system is a critical component to affect the quality of concrete and concrete production costs mainly divided aggregate weighing powder weighing and a liquid weighing three parts Under normal circumstances the mixing station based on an overlay weighing less than 20 cubic meters per hour aggregates sand stone with a scale with a scale cement and fly ash water and liquid admixtures were weighed liquid admixture is then put into the water said pre mixed in the bucket Together Mixing stations in more than 50 cubic meters per hour the use of independent weighing each of the said material all weighing electronic scales and computer control Aggregate weighing accuracy 2 cement powder water and admixtures weighing accuracy to achieve 1 Concrete mixing station having not only excellent mixing console further includes a variety of sophisticated accessories such as a screw conveyor measurement sensor pneumatic components these components to ensure that the concrete mixing stand during operation of a high degree of reliability and the precise measurement skills and long life The same time the concrete mixing station maintenance parts are equipped with walking or inspection ladder and has enough room to maneuver the mixer can be equipped with high pressure automatic cleaning system has a function of lack of oil and automatic over temperature alarm function ease of maintenance of equipment Key Words Concrete mixing stationSaid bucketSand weighing device 華北水利水電大學畢業(yè)設計華北水利水電大學畢業(yè)設計 1 第一章概述 1 1 混凝土攪拌站的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 1 1 1 混凝土攪拌站的現(xiàn)狀 從 1903 年德國建造世界上第一座混凝土攪拌站以來 商品混凝土作為獨立的產(chǎn)業(yè) 已有 100 多年的歷史 隨后 美國于 1913 年 法國于 1933 年建立了自己的攪拌站 二 戰(zhàn)后 尤其是 60 年代到 70 年代 由于各國抓緊發(fā)展經(jīng)濟 醫(yī)治戰(zhàn)爭的創(chuàng)傷 混凝土攪 拌站得到了快速的發(fā)展 目前 德國 美國 意大利 日本等國的攪拌站在技術水平和 可靠性方面處于領先地位 國外生產(chǎn)的攪拌站一般生產(chǎn)率在 50m 3 h 300m3 h 對于混凝 土生產(chǎn) 攪拌站應用比較普遍 尤其在大型工程中被采用 我國混凝土攪拌站的研制是 從 50 年代開始的 在其發(fā)展過程中 型式的選擇和主要技術參數(shù)基本上是根據(jù)用戶要 求和參考國外的自由狀態(tài) 國標 GB10171 88 混凝土攪拌站分類 和 GB10172 88 混 凝土攪拌站技術條件 頒布實施 將混凝土攪拌站的研制和生產(chǎn)納入了標準管理的軌 道 為其發(fā)展奠定了基礎 產(chǎn)品技術標準和攪拌混凝土標準的要求中 對于混凝土攪拌 站的技術指標已達到發(fā)達國家水平由于我國的城市化進程不斷向前推進 商品混凝土在 全國大中城市得到了迅速發(fā)展和推廣應用 混凝土攪拌站 樓 也得到了高速發(fā)展 目 前我國混凝土攪拌站生產(chǎn)企業(yè)眾多 產(chǎn)品已形成系列化 但技術水平參差不齊 只有部 分產(chǎn)品接近國際先進水平 有些技術已經(jīng)超過進口混凝土攪拌站的水平 其中部分產(chǎn)品 具有自動化程度高 生產(chǎn)能力高 稱量精度高 投資少 攪拌質量好 能實現(xiàn)多倉號 多配合比 不間斷地連續(xù)生產(chǎn)以及主機及其主要元器件的國產(chǎn)化程度等優(yōu)點 但我國的 混凝土攪拌站 樓 還存在著整體技術含量不高 普及率不高 地區(qū)差異較大 智能化 程度不高和環(huán)保性能低等缺點 在 十二五 期間 我國要建設一大批大型煤礦 油田 電站 機場 港口 高速鐵路 高等級公路等重點工程 同時也要進行大量的城市道路 城鎮(zhèn)住宅的開發(fā)與建設 這都需要大量的混凝土 所以現(xiàn)在正是大力發(fā)展混凝土機械的 大好時機 作為 一站三車 中的一站 混凝土攪拌站 樓 占有舉足輕重的地位 1 1 2 混凝土攪拌站的發(fā)展方向 智能化是所有機械設備的最終發(fā)展方向 攪拌站也不例外 當前多數(shù)制造商在這方 面都有很大的投入 但只能說還處于一種比較低的智能化狀態(tài) 在這方面 要以更高一 華北水利水電大學畢業(yè)設計華北水利水電大學畢業(yè)設計 2 種完全意義的智能化為出發(fā)點 目前我國混凝土攪拌站的低環(huán)保性要從粉塵 噪聲和污染三個方面加以改進和提 高 在粉塵方面要在粉料的輸送途徑中加以控制 如水泥筒倉上采用進口的除塵器 主 樓加裝除塵器 螺旋機送料改為風槽送料以及整個站的封閉等都可將粉塵降低到最低程 度 可通過提高主機的性能并采取隔音板之類的材料將噪聲減少到最低 在污染方面要 通過多種途徑進行 如修建廢水沉淀池以及二次循環(huán)過濾裝置和骨料的二次使用 另外 所有的粉狀物料從上料 配料 計量 投料到攪拌出料都在密閉狀態(tài)下進行 攪拌機蓋 水泥計量倉 粉煤灰計量倉的排塵管均與除塵器相連 骨料加注口設置阻塵板從而降低 粉塵排放量 全封閉的攪拌主樓及皮帶輸送機結構極大地降低了粉塵和噪聲對環(huán)境的污 染 采用負壓除塵及特種纖維濾布使投料時產(chǎn)生的灰塵完全進入除塵器而不向周圍擴 散 而收集到的粉塵又可方便地回收再利用 有效地保護環(huán)境 高精度化主要指骨料 水泥 水和外加劑的計量精度 目前精度還有較大的提升空 間 計量的高精度化是我國攪拌站的奮斗目標和發(fā)展方向 只有提高了計量精度才能生 產(chǎn)出更高標號的高強混凝土來 如何提高計量裝置的精確度是值得探討的一個問題 攪拌站的標準化是其最終的一個發(fā)展方向 任何設備都有標準 全球有國際標準 我國也有自己的行業(yè)標準 標準化可從根本上降低產(chǎn)品成本 節(jié)約大量的能耗資源 面 對當前緊張的自然資源和高能耗低產(chǎn)出的形勢 我們呼吁相關行業(yè)主管部門以及大型企 業(yè)來推動這項事業(yè) 我國雖然有攪拌站的行業(yè)標準 但遠遠不能適應當前攪拌站的發(fā)展 速度 標準相對滯后 行業(yè)標準在一定程度上沒有起到引導作用 眾多的生產(chǎn)廠家百家 爭鳴 一家一個標準的情況 造成市場混亂 使廣大使用單位投資浪費 前幾年國產(chǎn)主機的性能不穩(wěn)定 尤其是主機的軸端密封漏油問題不能很好解決 從 而長期制約著國產(chǎn)主機的進一步提高 近幾年來我國多家攪拌站生產(chǎn)廠家利用吸收國外 主機技術相繼開發(fā)了多個品牌的主機 如具有意大利技術的西門主機 仕高瑪主機 德 國 BHS 技術的主機等 在一定程度上解決了我國目前攪拌主機困繞多年的質量缺陷而得 不到解決的局面 主要元器件方面目前多采用中外合資或國外獨資制造的電器和液壓元 件 如托利多 施耐德 西門子 歐姆龍和力士樂等元器件都已相對較穩(wěn)定 從而使國 產(chǎn)站的成本有了大幅度降低 而質量上和穩(wěn)定性上并不亞于進口攪拌站 1 1 3我國混凝土攪拌站的發(fā)展現(xiàn)狀 由于我國的城市化進程不斷向前推進 預拌混凝土在全國大中城市得到了迅速發(fā)展 華北水利水電大學畢業(yè)設計華北水利水電大學畢業(yè)設計 3 和推廣應用 混凝土攪拌站也得到了高速發(fā)展 目前我國混凝土攪拌站生產(chǎn)企業(yè)眾多 產(chǎn)品已形成系列化 但技術水平參差不齊 只有部分產(chǎn)品接近國際先進水平 有些技術 已經(jīng)超過進口混凝土攪拌站的水平 其中部分產(chǎn)品具有自動化程度高 生產(chǎn)能力高 稱 量精度高 投資少 攪拌質量好 能實現(xiàn)多倉號 多配合比 不間斷地連續(xù)生產(chǎn)以及主 機及其主要元器件的國產(chǎn)化程度高等優(yōu)點 但我國的混凝土攪拌站還存在著整體技術含 量不高 普及率不高 地區(qū)差異較大 智能化程度不高和環(huán)保性能不高等缺點 1 2混凝土攪拌站組成 一個全套的攪拌裝置是由許多臺主機和一些輔助設備組成 它是最基本的組成部分 有以下五個 料斗設備 稱量設備 運輸設備 攪拌設備和輔助設備 如下圖 1 1圖攪拌裝置的組成 華北水利水電大學畢業(yè)設計華北水利水電大學畢業(yè)設計 4 1 2 1攪拌主機 攪拌主機按其攪拌方式分為強制式攪拌和自落式攪拌 強制式攪拌機是國內外攪拌 站使用的主流 它可以攪拌流動性 半干硬性和干硬性等多種混凝土 自落式攪拌主機 主要攪拌流動性混凝土 在攪拌站中很少使用 強制式攪拌機按結構形式分為主軸行星攪拌機 單臥軸攪拌機和雙臥軸攪拌機 而 其中尤以雙臥軸強制式攪拌機的綜合使用性能最好 1 2 2物料稱量系統(tǒng) 稱重配料設備是混凝土生產(chǎn)過程中的一項重要工藝設備 它控制著各種混合料的配 比 稱量配料的精度對混凝土的強度有很大的影響 因此精確 高效的稱重設備不僅能 提高生產(chǎn)率 而且是生產(chǎn)優(yōu)質高強混凝土的可靠保證 一套完整的稱量設備包括貯料斗 給料設備 閘門和給料機 和稱量設備等 對稱量設備的要求 首先是準確 其次是快 速 攪拌設備即一般的混凝土攪拌機 沒有提升機裝置和供水裝置 其設計技術成熟 在攪拌站設計中 一般采用標準攪拌機 例如 目前國內廠家基本都使用雙臥軸強制式 攪拌機 此攪拌機攪拌能力強 攪拌均勻 迅速 生產(chǎn)率高 對于干硬性 塑性及各種 配比的混凝土 均能達到良好的攪拌效果 1 2 3 稱重傳感器的選擇 混凝土攪拌站控制系統(tǒng)主要采集的是各種物料的重量信號 故本系統(tǒng)選用的是壓力 傳感器 壓力傳感器是稱重系統(tǒng)中的重要組成部分 由各種壓力敏感元件將被測物重量 信號轉換成容易測量的電信號輸出 給稱重儀表顯示重量值 供控制或報警等使用 影響稱重傳感器選型的因素 稱重傳感器選型應考慮過負荷因素 可靠性 傳感器的防護等級 攪拌站的規(guī)模和工作類型 稱重傳感器的準確度 稱重傳感器的選型應充分考慮以上一些因素外 還應盡可能兼顧結構簡單 體積小 重 量輕 價格便宜 易于維修 易于更換等條件 工程機械攪拌設備用稱重傳感器的選型 既要考慮混凝土攪拌樓站稱重系統(tǒng)的基本要求 又要兼顧稱重傳感器的運行環(huán)境 還要 削弱那些對稱重傳感器有重要影響的因素 合理地選擇使用傳感器 根據(jù)不同類型和規(guī) 模的攪拌設備選用相應的傳感器 1 2 4 物料輸送系統(tǒng) 物料輸送由三個部分組成 華北水利水電大學畢業(yè)設計華北水利水電大學畢業(yè)設計 5 1 骨料輸送 攪拌站輸送有料斗輸送和皮帶輸送兩種方式 料斗提升的優(yōu)點是 占地面積小 結構簡單 皮帶輸送的優(yōu)點是輸送距離大 效率高 故障率低 皮帶輸送 主要適用于有骨料暫存?zhèn)}的攪拌站 從而提高攪拌站的生產(chǎn)率 2 粉料輸送 混凝土可用的粉料主要是水泥 粉煤灰和礦粉 普遍采用的粉料 輸送方式是螺旋輸送機輸送 大型攪拌樓有采用氣動輸送和刮板輸送的 螺旋輸送的優(yōu) 點是結構簡單 成本低 使用可靠 3 液體輸送主要指水和液體外加劑 它們是分別由水泵輸送的 1 2 5控制系統(tǒng) 電控系統(tǒng)采用雙機雙控形式 即系統(tǒng)以兩臺高性能工業(yè)計算機組成 一臺作為主控 生產(chǎn)系統(tǒng) 另外一臺作為管理及監(jiān)控系統(tǒng) 兼作主控生產(chǎn)機的備份機 采用專用的配 料控制儀表組成 作為主控機系統(tǒng) 具有手動及自動功能 工業(yè)計算機通過外部采樣 經(jīng)過計算 比較 處理 輸出控制外部驅動元件 從而真正實現(xiàn)了攪拌站 樓 計算機 控制 管理及監(jiān)控計算機系統(tǒng)作為整套電控系統(tǒng)的備用系統(tǒng) 萬一主計算機發(fā)生問題 用戶可選擇備份機系統(tǒng)工作 做到任何時候確保機器運轉正常 不至于影響您的生產(chǎn) 該系統(tǒng)具有打印統(tǒng)計生產(chǎn) 日報表 月報表 在線檢測及監(jiān)控作用 同時具有故障診斷幫助系統(tǒng)指導用戶維修 操 作臺面板手動按鈕系統(tǒng) 可完成配料自動控制 卸料 出砼手動控制功能 各種電氣元 件均來自國際知名廠商 例如 施耐德 西門子 歐姆龍 飛利浦 三菱 托利多等 有力的保證了電控系統(tǒng)的穩(wěn)定性 華北水利水電大學畢業(yè)設計華北水利水電大學畢業(yè)設計 6 第二章沙石料倉的設計 料倉是一整套包括料倉以及給料機貨閘門 料位指示器 沙石含水測定儀等的裝置 作用是儲存混凝土所需要的原材料 此外 料倉的結構還應使物料在自重下卸載 料倉 上部都有除塵裝置和安全卸壓保護裝置 以防粉塵污染環(huán)境 以及當水泥罐車向料倉注 入粉料 料倉內氣壓過高是自動打開卸壓料倉底部裝有起動破拱裝置 當內粉起拱時 向料倉內注入壓縮空氣破拱 便于粉料進入水泥螺旋輸送機 2 1松散物料的物理特性 2 1 1粒度 粒度是指顆粒的大小 通常球體顆粒的粒度用直徑表示 立方體顆粒的粒度用邊長 表示 對不規(guī)則的礦物顆粒 可將與礦物顆粒有相同行為的某一球體直徑作為該顆粒的 等效直徑 其計算公式如下 0 8 max 式中 max 物料中最大顆粒的粒度 對經(jīng)過篩選的物料 其粒度 maxmin 2 2 1 式中 min 物料中最小顆粒的粒度 所謂經(jīng)過篩選的物料 其最大粒度與最小粒度之比應小于 2 5 即 maxmin 2 5 2 1 2容重 容重是指單位體積物料的重量 一般是用 3 KN m做單位 由于容重因裝料方法 物料的濕度等許多因素而變化 所以測定容重是在規(guī)定條件下進行的 有關容重見 混 凝土機械 圖表 3 4 2 1 3拱塞現(xiàn)象 當物料從卸料口向外流出時 常常發(fā)生阻塞 盡管物料的粒度比卸料口要小得多 華北水利水電大學畢業(yè)設計華北水利水電大學畢業(yè)設計 7 但物料卻不能從卸料口缷出 物料在出口處蓬起一拱形 這就是拱塞現(xiàn)象 它阻止物料 正常供應 使稱量工序不能正常進行 設計時應避免拱塞現(xiàn)象的發(fā)生 2 2 沙石料倉的基本在尺寸 料倉的結構形式有多種 較為常見的有圓形 錐形 角形和方形 其中一圓筒形料 倉最為常見 構成料倉殼體的受力原件由倉殼頂 倉殼圓筒 倉殼錐體組成 圓筒形的 組合料倉有利于物料的整體流動 材料較省 倉壁受力也均勻 本次設計的選用帶錐形底的圓筒形的組合料倉 圖 2 1沙石料倉 2 2 1沙石料倉的直徑 本次設計沙石料倉的容積是 4 20 3 m 即一個倉的容積為 20 3 m 圓筒形料倉的直徑可以按照下面計算 3 K V D 2 2 式中V 料倉的幾何容積 3 m K 系數(shù) 一般取 1 6 2 4 此處取 K 2 0 代入數(shù)據(jù)可以得到 華北水利水電大學畢業(yè)設計華北水利水電大學畢業(yè)設計 8 m 15 2 0 2 20 3 D 2 2 2沙石料倉的卸料口 影響卸料口的主要因素有 物料的流動性 物料粒度和均勻性以及要求的卸料速度 等 在設計卸料口的尺寸時 還應考慮拱塞現(xiàn)象 卸料口的尺寸根據(jù)要求的卸料能力而 定 卸料能力按下式計算 Q 3600V 2 3 式中V 物料速度 m s 垂直料流方向的實際出口面積 2 m 物料的容重 3 t m 為了避免卸料時沙石的拱塞 卸料口的水力半徑 Rs 應該滿足下式 Rs 0 1 sin 式中 0 物料的初始抗剪強度 Kpa 沙石的內摩擦角 取 35 物料的容重 3 KN m 水力半徑 Rs A X 式中A 卸料口的過水斷面積 2 m X 濕周 即過水斷面上水流所濕潤的邊界長度 m 則有已知可得 Rs 2 4 4 d dd 0 1 sin 式中d 卸料口邊長 整理可得 d 0 4 1 sin 2 4 查閱 混凝土機械 可知 沙石的初始抗剪強度 0 0 40Kpa 沙石的容重 華北水利水電大學畢業(yè)設計華北水利水電大學畢業(yè)設計 9 18 3 KN m 代入上式可得 m14 0 18 35sin140 04 d 這里取 d 0 3m 則 Rs 0 3 0 075 44 d m 沙石缷出時的極限水力半徑可按下式計算 Rks 20 0 tan 45 2 代入數(shù)據(jù)得 Rks m164 0 2 35 45tan 18 40 0 2 當卸料口位于料倉底部時 由于 Rs Rks 此時卸料口的料流速度按下式計算 0 3 4 2 1 6 VgRs f 式中f 物料的內摩擦系數(shù) 沙石的內摩擦系數(shù) f tan tan 0 32 0 625 g 重力加速度 2 m s 物料的流動系數(shù) 沙石的流動系數(shù)為 0 55 0 65 取 0 6 將已知數(shù)據(jù)代入上式 得 V 3 4 0 37 0 62 9 8 1 6 0 075 18 0 625 0 224 m s 對于粒度較小的物料 卸料口的直徑 d 即為實際的出口直徑 這種情 況下 垂直料流方向的實際出口面積為 222 m071 03 0 4 d 4 則可得料倉的卸料能力為 Q 3600V 3600 0 224 0 071 1 8 103 06 t h 華北水利水電大學畢業(yè)設計華北水利水電大學畢業(yè)設計 10 2 2 3沙石料倉的傾斜角 為了使倉壁上的物料滑下 圓形料倉的傾斜角應滿足 0 2 510 i 式中 i 物料與倉壁之間的摩擦角 由前面的計算可知 沙石的內摩擦系數(shù)f 0 625 查閱 混凝土機械 表 3 4 可知 沙石與鋼制料倉之間的摩擦系數(shù) i f和沙石之間的 內摩擦系數(shù)f有如下關系 i f f 15 20 由上式可知 沙石與鋼制料倉之間的摩擦系數(shù) i f為 i f 1515 0 6250 469 2020 f 則沙石與鋼制料倉之間的摩擦角為 i 0 arctanarctan0 46925 13 i f 則料倉的錐底角為 00000 2 510 225 13 510 40 5445 54 i 為了保證沙石能夠在自重作用下卸料 一般料倉的錐底角應該比物料的休止角大 0 1015 沙石的休止角一般為 0 3050 所以料倉的錐底角應選為 0 60 2 2 4料倉的高度 料倉由圓柱體和底部圓椎體部分組成 因此料倉的高度由圓柱體高度 H1和圓椎體 高度 H2兩部分組成 圓椎體高度 H2可按下式計算 2 1 tan 2 HDd 代入數(shù)據(jù)可得 H2 m602 160tan3 015 2 2 1 華北水利水電大學畢業(yè)設計華北水利水電大學畢業(yè)設計 11 向料倉內裝料時 因為受休止角的影響 沙石不可能完全填充整個料倉 所以 料倉的實際容積小于其幾何容積 在 A A 線以下的物料充滿了料倉 在其上的則只能利 用一部分 決定 A A 線位置的 h1 可以按照下式確定 d D tan 2 h1 式中D 圓形料倉的直徑 m 物料的休止角 查閱機械設計手冊 沙石的休止角d 30 D 2 15m 帶入數(shù)據(jù)可得 m621 030tan 2 15 2 h1 2 h 的大小可由下式計算 2 21 2 22 2 4 4 h D VVV D VVV 式中V 沙石料倉的容積 m 1 V A A 線以上部分的體積 m 2 V 錐體部分的體積 m 1 V可以按照下式計算 2 11 h 12 DV 2 V可以按照下式計算 tan 24 tan 2 d 2 d 3 1 tan 223 1 3322 2 DD DD V 式中D 圓形料倉的直徑 m d 卸料口的直徑 m 料倉的傾角 有已知可得 D 2 15m d 0 3m 60 代入數(shù)據(jù)可得 華北水利水電大學畢業(yè)設計華北水利水電大學畢業(yè)設計 12 32 1 m751 015 2621 0 12 V 333 2 m246 260tan3 015 2 24 V 則代入數(shù)據(jù)可得 2 h 的值為 3 2 2 m686 4 15 2 246 2751 0204 h 則料倉圓柱體的高度 1 H為 1 H 21 hh 代入數(shù)據(jù)得 m307 5686 4621 0 1 H 料倉的容積 V 20 3 m 料倉的直徑D 2 15m 卸料口的直徑D 0 3m 圓柱體部分的高度 1 H 5 307m 圓錐體部分的高度 2 H 1 602m 錐體傾斜角 60 2 2 5閘門的設計 閘門是用來控制料斗卸料口的開啟與關閉 閘門的類型很多 但在混凝土攪拌裝 置中最常用的是扇形閘門 閘門根據(jù)其操作方式的不同分為手動式 氣動式和電動式 手動卸料閘門使用較少 大多數(shù)采用氣動開門 因為氣動控制性能好 即使漏點氣對混 凝土無影響 一般用操縱電磁氣閥來實現(xiàn)卸料閘門的啟閉 閘門有弧形門和反弧形門兩 種 沙 小卵石用反弧形門 大一點的骨料用弧形門 倉門的設計主要從兩個方面來考慮 一是應確保配料的產(chǎn)量 倉門的設計不宜過 大 但必須保證設備的產(chǎn)量 二是應該確保配料的精度 另外在設計料門時還應考慮骨 料的拱塞現(xiàn)象 尤其是細骨料 在某些情況下 如果受條件的限制 倉門不能設計得很 華北水利水電大學畢業(yè)設計華北水利水電大學畢業(yè)設計 13 大時 則應考慮采用破拱措施 骨料破拱常用方式是在料斗壁上加裝附著式振動器 本次設計采用弧形閘門 2 2 6材料的選擇 料倉的材料選用 Q235 它的焊接性能好 安全性好 經(jīng)濟性好 查閱 機械設計手冊 可知 Q235 鋼的屈服極限216235 s MPa 現(xiàn)取 220 s MPa 塑性材料的安全系數(shù) s n 1 2 2 5 現(xiàn)取 s n 2 0 則 Q235 鋼的許用應力 220 110 2 0 s s MPa n 2 3沙石料倉壓力的計算 料倉內物料的壓力作用于料倉的側壁和底部 是料倉長期所受荷重的一部分 料倉 內的物料產(chǎn)生水平力 作用在倉壁上引起拉應力 由于摩擦力的作用 倉壁上產(chǎn)生彎曲 應力 料倉設計時要保證其具有可靠的強度 防止出現(xiàn)開裂以及倒塌現(xiàn)象 料倉中物料 的壓力可以分解為圓筒和圓錐兩部分進行計算 2 3 1圓柱部分的壓力 倉壁的壓力計算需要做如下假設 1 料倉內物料全部裝滿 2 同一平面的垂直壓力恒定 3 物料的基本特征和填充狀態(tài)均一 內摩擦系數(shù)均為常數(shù) 在距離物料表面 y 處取一厚度為無限小的物料層 對其進行受力分析 其一共受以 下四個力的作用 1 上面物料的垂直壓力 2 y P D 4 2 下面物料的支持力 2 yy PdP D 4 3 自身重力 2 gdyD 4 4 倉壁的摩擦力4 x PDdy 4 由平衡方程0 y F 得 華北水利水電大學畢業(yè)設計華北水利水電大學畢業(yè)設計 14 2 yy PdP D 4 4 x PDdy 4 2 y P D 4 2 gdyD 4 0 式中P y 垂直壓力 Pa P x 對側壁的壓力 Pa D 料倉的直徑 m 物料與料倉之間的摩擦系數(shù) 物料的容重 3 kg m g 重力加速度 2 m s 將水力半徑 H R 2 4DD 代入上式 整理可得 Hy Hx R dP dy RgP 散粒物料在料倉內的壓力分布與液體的壓力分布不同 由于散粒物料的內摩擦力 和對固體表面的摩擦力比液體的大得多 物料的垂直壓力 Pv 和對側壁的壓力 Ph 的 分布和大小與深度 h 不成正比例關系 當超過一定深度時壓力便趨于定值 在同一 深度 h 處 物料的垂直壓力 Pv 和對側壁的壓力 Ph 大小也不同 他們的關系用側 壓力系數(shù) k 表示 側壓力系數(shù) k 為一定深度處物料對側壁的壓力 Ph 和垂直壓 力 Pv 的比值 即 Ph k Pv 對于無粘性的散粒物料 可用下式來計算其用側壓力系數(shù) k 1 sin 1 sin k 2 5 式中 物料的摩擦角 沙石的內摩擦角為 35 代入可得 271 0 35sin1 35sin1 k 應用邊界條件 當 y 0 時 P x 0 對 Hy Hx R dP dy RgP 積分可得 華北水利水電大學畢業(yè)設計華北水利水電大學畢業(yè)設計 15 P x 1 H y k R H Rg e P y 1 H y k R H Rg e k 料倉方體部分的極限最大高度 max h 1 H 5 307m 由前面的計算可知 沙石與鋼制料倉之間的摩擦系數(shù)為 i f 0 469 料倉的水力半徑為 m54 0 4 15 2 4 D RH 查閱 混凝土機械 可知 沙石的容重 1800 3 kg m 將以上各參數(shù)代入式中 可得 P x 54 0 307 5 271 0469 0 e1 469 0 8 9180054 0 5 862 KPa P y 54 0 307 5 271 0469 0 e1 271 0469 0 8 9180054 0 21 631 KPa 上式計算的是料倉承受的靜壓力 由于料倉在裝料或卸料時物料是流動的 因此 料倉承受的是動載荷 動載荷壓力計算公式為 xx PP yy PP 式中 動載荷系數(shù) 值可按下式計算 0 6 0 4 min h B 式中h 料倉方體部分的高度 m min B 料倉卸料口的最小尺寸 m 將 min B 0 3m h 5 307 代入上式可得 m676 7 3 0 307 5 4 06 0 所以 華北水利水電大學畢業(yè)設計華北水利水電大學畢業(yè)設計 16 00 45862 5676 7 x P KPa 04 166631 21676 7 y P KPa 2 3 2圓錐體部分的計算 錐體倉壁與水平面成 角 為了確定物料作用于方椎體倉壁上的壓力 現(xiàn)在在其 上方取長度為dl的單位寬度面積 則作用在作用在倉壁上的正壓力為 xy N dNdN P dl 單位長度上的作用力可按下式計算 sin sin sin xxx dNdPPdl cos cos cos yyx dNdPPdl 由以上各式可得 26 7560cos04 16660sin00 45cossin 222 y 2 x PPPN KPa 2 4料倉的厚度 設料倉方體的厚度為 薄壁方體的橫截面積 A1 4D 則料倉的縱向應力 2 1 44 yyy y FP DP D AD 為了滿足剛度條件 應使 由以上可得 4 y P D 由前面的計算可知 631 21 y P KPa D 3 3m 110MPa 將其代入上式可 得 mm16 0 101104 3 310631 21 6 3 薄壁方體的縱截面積 A2 2h 華北水利水電大學畢業(yè)設計華北水利水電大學畢業(yè)設計 17 則料倉的橫向應力 2 22 xxx x FP D hP D Ah 為了滿足剛度條件 應使 由以上可得 2 y P D 由前面的計算可知 862 5 x P KPa D 3 3m 110MPa 將其代入上式可得 mm04 0 101104 3 310862 5 6 3 綜上所述 可得薄壁方體所需的鋼板的最小厚度為 0 16mm 實際料倉方體的取值是其計算值的 20 倍 則 mm2 32016 0 圓整可得 4 0mm 華北水利水電大學畢業(yè)設計華北水利水電大學畢業(yè)設計 18 第三章沙石稱量系統(tǒng) 稱量系統(tǒng)是混凝土生產(chǎn)過程中的一項關鍵工藝設備 精確 高效的稱量是提高生產(chǎn) 率 生產(chǎn)優(yōu)質高強度混凝土的可靠保證 混凝土攪拌站的稱量過程可以分為兩個階段 粗略稱量和精確稱量 通過這兩種方 法相結合的方式可以大大節(jié)省稱量時間 控制系統(tǒng)通過電磁氣閥操縱氣缸來驅動貯料倉 的給料閘門完全打開從而按照混凝土的配合比設定稱量原材料 當測定值接近設定值的 85 90 時 控制系統(tǒng)逐漸關小貯料倉給料閘門 測定值與設定值不斷比較進行精稱 直至達到設定值 這時控制系統(tǒng)會完全關閉閘門 并由顯示部分顯示測定值 裝載機稱重系統(tǒng)一般分為兩個部份 信號采集部分和信號處理及顯示部分 信號采 集部分一般通過傳感器或者變送器實現(xiàn) 信號采集的準確程度對裝載機的稱量的準確度 至關重要 3 1稱量系統(tǒng)的基本要求 影響混凝土質量的因素很多 但準確地實現(xiàn)設計的配合比是保證混凝土質量的關 鍵 因此 對稱量系統(tǒng)的要求如下 1 稱量要準確 除了提高混凝土攪拌站稱量裝置的本身精度外 還應有落差自動補償 和砂含水率測定補償 2 稱量要迅速 以滿足混凝土攪拌站 樓 工作循環(huán)的要求 3 稱量值預選的種類要多 變換要方便 以適應混凝土攪拌站多種配合比和不同容量 的需要 4 稱量裝置應結構簡單 操作容易 牢固可靠 性能穩(wěn)定 3 2稱斗的設計 根據(jù)設計要求 沙石的最大稱量值 m 1500kg 由設計手冊可知 沙石的堆積密度 1 3 1 5t m 取 1 5t m 則稱斗的容積 3 m1 1500 1500m V 料斗的形狀為圓形 由 3 K V D 得直徑 mm794 3 0 2 1 D 取 華北水利水電大學畢業(yè)設計華北水利水電大學畢業(yè)設計 19 D 800mm 查閱 混凝土機械 可知 沙石的初始抗剪強度 0 0 40Kpa 沙石的容重 18 3 KN m 代入上式可得 m14 0 18 35sin140 04 d 這里取 d 0 3m 由前面的計算可知 沙石的內摩擦系數(shù)f 0 625 查閱 混凝土機械 表 3 4 可知 沙石與鋼制料倉之間的摩擦系數(shù) i f和沙石之間的 內摩擦系數(shù)f有如下關系 i f f 15 20 由上式可知 沙石與鋼制料倉之間的摩擦系數(shù) i f為 i f 1515 0 6250 469 2020 f 則沙石與鋼制料倉之間的摩擦角為 i 0 arctanarctan0 46925 13 i f 則料倉的錐底角為 00000 2 510 225 13 510 40 5445 54 i 為了保證沙石能夠在自重作用下卸料 一般料倉的錐底角應該比物料的休止角大 0 1015 沙石的休止角一般為 0 3050 所以料倉的傾角應選為 45 與料倉相似 在向稱斗內裝料時 因為休止角的影響不可能充滿整個料斗 可知 這部分高度為 m231 030tan 2 8 0 tan 2 h1 d D 該部分的體積為 32 1 m039 08 0231 0 12 V 錐體部分的高度為 華北水利水電大學畢業(yè)設計華北水利水電大學畢業(yè)設計 20 m25 045tan3 08 0 2 1 2 H 錐體部分的體積為 333 2 m063 045tan3 08 0 24 V 稱斗圓筒部分剩余高度為 m141 1 15 2 039 0063 014 h 2 2 得稱斗圓筒部分高度為 m372 1141 1231 0hh 211 H 稱斗高度為 m622 125 0372 1 21 HHH 華北水利水電大學畢業(yè)設計華北水利水電大學畢業(yè)設計 21 第四章稱量裝置的常見問題分析 4 1稱量故障 混凝土配料機稱重系統(tǒng)的每臺電子秤均由配料倉 秤體 稱重傳感器 接線盒 控制儀表和連接線幾部分組成 使用中常見備料秤不穩(wěn)定 漂移 線性超差等故障 影 響攪拌站的正常工作 線路故障表現(xiàn)為控制儀表示值溢出 顯示出錯信息 稱量時信號 突然中斷或亂跳 原因有以下兩種情況 4 1 1傳感器本身質量有問題 表現(xiàn)為傳感器輸入 輸出電阻發(fā)生變化 正常情況下傳感器的輸入電阻為 400 10 輸出電阻為350 3 傳感器主要故障是 接線端子或引出線焊點脫落 傳感器零點溫度補償或靈敏度溫度補償電阻虛焊或脫焊 傳感器密封不好 內部芯片受 潮 4 1 2稱量系統(tǒng)的傳感器與控制儀表之間的連接線路斷路 這種外部故障主要是安裝和使用不當造成的 如果用萬用電表檢查傳感器輸入 輸 出電阻 阻值均正常 故障的原因則是 連接線折斷 引起斷路 連接線接頭處松動或 未用錫焊焊實等 電子秤零點異常也是較為常見的故障 原因之一是傳感器未做溫度補償 傳感器的 零點和靈敏度隨著環(huán)境溫度的變化而變化 導致電子秤零點出現(xiàn)故障 按照國際標準傳 感器生產(chǎn)過程中有溫度補償工序 應通過高低溫箱模擬傳感器使用環(huán)境溫度變化進行補 償 但是國內許多傳感器生產(chǎn)廠家根本就沒有高低溫箱 無法對傳感器做溫度補償 原 因之二是傳感器嚴重超載 導致彈性體產(chǎn)生塑性變形 傳感器損壞 此外 接線盒進水 受潮 氧化或電阻擊穿都可能導致重大故障 4 1 3操作維護規(guī)程及安全注意事項 檢查電氣部分的接線是否正確牢固 電氣箱外殼是否牢靠接地 配料控制儀應有 防雨 防曬 防塵設施 防止沙 石子中混入鋼筋 大石塊等雜物 以免損傷輸送帶 為了保障配料控制儀的安全 在大風雨 打雷等惡劣氣候條件下請勿使用 并關閉總電 源 拆下傳感器與配料控制儀之間的連線 防止控制器損壞 華北水利水電大學畢業(yè)設計華北水利水電大學畢業(yè)設計 22 4 2 自然休止角和料倉的倉壁傾角 4 2 1 自然休止角 物料的自然休止角是指物料堆積的表面與平面之間的夾角 當物料所處的狀態(tài)剛好 靜止不動時 Po 就是物料的自然休止角 按照受力分析及力的平衡有 FPG osin 4 1 NPG ocos 4 2 式中G 物料的重力 F 摩擦阻力 N 物料間的作用力 Po 物料的自然休止角 由于 F N f f 為物料之間的摩擦系數(shù) 所以要考慮此休止角帶來的計算 上述計算 已體現(xiàn)出 4 2 2 料倉的倉壁傾角 料倉的倉壁傾斜角是指料倉的母線與水平面之間的夾角 在料斗設計時 要考慮到 卸料是物料能及時從料斗中卸干凈 不出現(xiàn)積料現(xiàn)象 因此 對于料斗料倉部分的倉壁 傾角 應選擇合適 在卸料時的受力情況為 FPG sin 4 3 NPG cos 4 4 式中G 物料的重力 F 摩擦阻力 N 倉壁對物料的支持力 P 倉壁傾角 已知 F N f otf gP 可算出PotP g g t 在 0 90 區(qū)域內 P Po 因此 物料在料 斗內不出現(xiàn)積料現(xiàn)象的基本條件是倉壁傾角大于物料的自然休止角 4 3 料斗的形狀討論 料斗的外形一般有兩種形式 即圓型和矩型 按照理論計算 同等材料做成的料斗 華北水利水電大學畢業(yè)設計華北水利水電大學畢業(yè)設計 23 放蕩料斗深度相等時 圓形料斗的容積最大 強度高 但是 因其制作困難 所以一般 很少被采用 因此設計選用矩形料斗 華北水利水電大學畢業(yè)設計華北水利水電大學畢業(yè)設計 24 第五章 其他部分 5 1 輸送部分 帶式輸送機是理想的連續(xù)性輸送設備 其特點是輸送距離長 運量大 機身可以很 方便的伸縮 另外其輸送線路適應性強 靈活 故帶式輸送機廣泛應用于冶金 交通 煤炭 水電 化工 糧食及交通運輸?shù)炔块T 帶式輸送機有很多分類方法 按輸送物料的輸送帶結構可分成兩類 一類是普通型 帶式輸送機 這類輸送機在輸送過程中 上帶呈現(xiàn)槽形 下帶成平形 輸送帶由托輥托 起 輸送帶外表幾何形狀為平面 另一類是特種結構的帶式輸送機 各有各自的特點 具體分類如下 DT 型固定式帶式輸送機 QD80 輕型固定帶式輸送機 普通型帶式輸送機DX 型鋼繩芯帶式輸送機 U 型帶式輸送機 帶式輸送機管形帶式輸送機 氣墊帶式輸送機 波狀擋邊帶式輸送機 特種結構型帶式輸送機鋼繩牽引帶式輸送機 壓帶式帶式輸送機 帶式輸送機主要由輸送帶 滾筒 托輥 張緊裝置 驅動裝置機架等組成 輸送帶 是承載和牽引構