1、混凝土回收砂石分離機(jī)的研制 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文混凝土回收砂石分離機(jī)的研制姓名:孫慶華申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別:碩士專業(yè):材料工程指導(dǎo)教師:欒貽國(guó)20090910山東大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要混凝土是建筑材料的最大宗材料,在建筑工程中,混凝土的用量最大,混凝土主要由水泥、水、石子、砂子四種基本材料組成,在這幾種原材料中,骨料用量亦居首位,生產(chǎn)混凝土約需眥砂石骨料,全世界每年混凝土使用量約億,中國(guó)混凝土的年產(chǎn)量占世界總量的%,約億,混凝土原材料中的粗細(xì)集料約占混凝土總量的%。由此推得:全世界每年需要粗細(xì)集料約億,其中中國(guó)約需億。在混凝土生產(chǎn)過程中難免產(chǎn)生多余混凝土及因?yàn)橘|(zhì)量問題不能使用的廢棄混凝土,如果處理不當(dāng),

2、必將造成永久性的環(huán)境污染。經(jīng)測(cè)算,平均每生產(chǎn)的混凝土,將產(chǎn)生. 的廢棄混凝土,這些固體垃圾的隨意丟棄,不但造成了資源的浪費(fèi),而且也形成了對(duì)環(huán)境污染的惡性循環(huán),開發(fā)混凝土回收設(shè)備迫在眉睫。本文介紹了作為建筑材料的最大宗材料混凝土目前的回收現(xiàn)狀,從節(jié)約能源、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的角度出發(fā)說明了混凝土回收的必要性。介紹了目前國(guó)內(nèi)外混凝土回收設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn),從結(jié)構(gòu)、性能上對(duì)意大利、日本等設(shè)備進(jìn)行比較。詳細(xì)介紹了混凝土砂石分離機(jī)的設(shè)計(jì)、改進(jìn)及制造。首先是生產(chǎn)能力的確定,生產(chǎn)能力是殘余混凝土回收裝置的一個(gè)重要指標(biāo),是攪拌站選用回收裝置及其數(shù)量時(shí)必須考慮的因素。著重闡述了篩砂提石機(jī)的設(shè)計(jì),篩砂提石機(jī)由原設(shè)

3、計(jì)是固定不動(dòng)的篩網(wǎng)的失敗到最后滾動(dòng)的篩網(wǎng)滾筒的成功,中間經(jīng)過了反復(fù)論證和實(shí)驗(yàn)。詳細(xì)分析了提砂機(jī)的設(shè)計(jì),著重闡述了提砂機(jī)螺旋軸的設(shè)計(jì),螺旋葉片的成型工藝,螺旋軸的軸端密封裝置等,詳細(xì)介紹了螺旋葉片與筒壁間隙大小及螺旋軸撓度的設(shè)計(jì)。分析了混凝土回收砂石分離機(jī)溢水口的設(shè)置、雙車位進(jìn)料裝置、清掃輥、水路系統(tǒng)、罩蓋組的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵字:混凝土回收,砂石分離機(jī),篩砂提石機(jī),提砂機(jī),螺旋軸,螺旋葉片山東大學(xué)碩士學(xué)位論文,。 。 。 %。 。%。. 。 。 。,晰。,.,。 。 。 ,。?, , 。, :, ,原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明:所呈交的學(xué)位論文,是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下,獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果。除文中已經(jīng)注明

4、引用的內(nèi)容外,本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的科研成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體,均已在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。論文作者簽名: 型:苤全 期:型絲旦絲曰關(guān)于學(xué)位論文使用授權(quán)的聲明本人完全了解山東大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定,同意學(xué)校保留或向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版,允許論文被查閱和借閱;本人授權(quán)山東大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索,可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文和匯編本學(xué)位論文。保密論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定論文作者簽名:羽:丞望導(dǎo)師簽名:塑交山東大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論.引言我國(guó)大規(guī)

5、模的基本建設(shè)正處于一個(gè)強(qiáng)勁發(fā)展時(shí)期,工業(yè)與民用建筑工程、市政工程、道路與橋梁工程、機(jī)場(chǎng)港口工程、水利電力工程、鐵路與建設(shè)等,在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)仍然有較大的規(guī)模,而這些工程建設(shè)主要以混凝土材料為主,因而混凝土工程是大規(guī)模土木建設(shè)工程的主導(dǎo)工程,混凝土是建設(shè)材料中的最大綜材料,在建設(shè)行業(yè)中占據(jù)了極其重要的地位,一直受到人們的重視。在建筑工程中,混凝土的用量最大,普通混凝土由水泥、水、石子、砂子四種基本材料組成,混凝土的技術(shù)性質(zhì)在很大程度上是由原材料的技術(shù)性質(zhì)和相對(duì)含量決定的,純凈砂、石的表面粗糙,顆粒富有棱角,能與水泥漿黏結(jié)牢固,工程上大部分采用碎石,但碎石含有黏土、雜質(zhì),使用前必須加以清洗,降低石

6、料中的含泥量及雜質(zhì),從而能大大提高結(jié)合料與礦料之間的粘結(jié)力,提高工程質(zhì)量。在混凝土的幾種原材料中,骨料用量亦居首位,生產(chǎn)混凝土約需砂石骨料,全世界每年混凝土使用量約億【巧】。中國(guó)混凝土的年產(chǎn)量占世界總量的%,約億,混凝土原材料中的粗細(xì)集料約占混凝土總量的%。由此推得:全世界每年需要粗細(xì)集料約億,其中中國(guó)約需億【。我國(guó)也是世界上水泥產(chǎn)量最大的國(guó)家,漿水橫流,固體垃圾堆積幾乎是每一個(gè)商品混凝土廠或集中混凝土攪拌站的通病。據(jù)統(tǒng)計(jì),一個(gè)年生產(chǎn)能力為十萬(wàn)立方米的混凝土廠,僅清洗混凝土攪拌運(yùn)輸設(shè)備所形成的漿水每天高達(dá)立方米,其中每清洗一輛混凝土運(yùn)輸車平均需要.立方米的水【。無(wú)論是混凝土攪拌機(jī)或攪拌運(yùn)輸車的

7、沖洗水還是泵車、砂石與骨料的沖洗水,主要是受混凝土集料的物理污染和水泥水化的化學(xué)性污染。物理性污染源主要是吸附在機(jī)壁上的混凝土集料,經(jīng)水沖刷后而產(chǎn)生,如水泥、黃砂和石子顆粒等。這些顆粒難溶于水而易于沉淀。化學(xué)性污染源主要是水泥中的硅酸根離子、鋁酸根離子水解時(shí)使污水呈堿性,還有一定量的金屬離子,值高達(dá),且不溶物含量約為/我國(guó)多數(shù)商品混凝土廠一般將漿水經(jīng)三級(jí)沉淀池排入城市下水道,而地處城鄉(xiāng)結(jié)合部的商品混凝土廠往往直接排出廠區(qū),殃及農(nóng)田水利,堵塞市政管道,抬高溝渠河床。另外,在生產(chǎn)混凝土過程中難免產(chǎn)生多余混凝土及因?yàn)橘|(zhì)量問題不能使用的廢棄混凝土,如何處置,一直以來是困擾著預(yù)拌混凝土企業(yè)的棘手問題,如

8、果處理不山東大學(xué)碩士學(xué)位論文當(dāng),必將造成永久性的環(huán)境污染【。們。隨著我國(guó)商品混凝土的飛速發(fā)展,排放的商品混凝土廢棄物也在逐年增加,而這些混凝土廢棄物的處理方法一般是運(yùn)往郊外露天堆放或填埋,這不僅占用了大量的土地,而且造成嚴(yán)重的環(huán)境污染,另外也是資源的極大浪費(fèi),與我國(guó)建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)的精神相悖。經(jīng)測(cè)算,平均每生產(chǎn)立方米的混凝土,將產(chǎn)生.立方米的廢棄混凝土【.,這些固體垃圾的隨意丟棄,不但造成了資源的浪費(fèi),而且也形成了對(duì)環(huán)境污染的惡性循環(huán)。大城市建筑工地的砂石料均為外地運(yùn)來,每噸砂石料的價(jià)格一般在元以上,如棄之不用,一個(gè)城市每天就要損失數(shù)萬(wàn)元,甚至數(shù)十萬(wàn)元,同時(shí)污染環(huán)境【。另外據(jù)日本

9、全國(guó)預(yù)拌混凝土工業(yè)聯(lián)合會(huì)的統(tǒng)計(jì),在全國(guó)個(gè)混凝土工廠中,沖洗殘余混凝土只用新水的工廠占.%,而使用回收水的工廠卻占總數(shù)的.%。全日本每天用于清洗每臺(tái)攪拌車的用水量平均.,%的清洗用水為回收水。隨著環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng),我國(guó)混凝士工地也必將日益重視污水的處理和回用。由此可見,混凝土作為建設(shè)材料中的最大宗材料,在建設(shè)行業(yè)中占據(jù)了極其重要的地位,從節(jié)約材料、保護(hù)資源的角度出發(fā),開發(fā)混凝土回收和分離設(shè)備迫在眉睫。現(xiàn)在比較理想的回收混凝土材料裝置是使廢棄混凝土中的砂子、石子分離回收返回系統(tǒng)再配料,漿水經(jīng)過再分離出清水也可回用。這樣,廢棄混凝土材料就能得到重新利用,節(jié)約了原材料,所以開發(fā)設(shè)計(jì)混凝土回收和分離設(shè)

10、備不但解決了環(huán)境保護(hù)問題,使混凝土攪拌站有一個(gè)干凈的環(huán)境,而且還能將混凝土材料砂、石料返回生產(chǎn)系統(tǒng)重復(fù)使用,使絕大部分廢料都能保值回收,有效地節(jié)約了資源,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。.混凝土回收分離裝置國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前,國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)殘余混凝土回收的裝置已有多種【塒,從結(jié)構(gòu)及功能上大致可分為以下三種方式:不篩分,殘余混凝土經(jīng)受料斗,進(jìn)入分離機(jī),砂、石骨料從漿水中分離出來,但砂、石二者不進(jìn)行篩分。先清洗后篩分,攪拌車等清洗下來的殘余混凝土經(jīng)受料斗,先進(jìn)入分離機(jī),砂、石等固體骨料經(jīng)過清洗,與漿水分開,然后砂、石進(jìn)入分離機(jī)進(jìn)行篩分,最終實(shí)現(xiàn)砂、石、漿水三者的分離。清洗與篩分同時(shí)進(jìn)行,通過合理設(shè)計(jì)分離機(jī),使其能一次

11、將砂、石等固體骨料從漿水中分離出來,并且實(shí)現(xiàn)砂、石二者的篩分【之】。上述三種方式中,第一種性能較差,雖然能改善環(huán)境保護(hù)的問題,但分離出來的固體砂、石只能用于低標(biāo)號(hào)混凝土的配料。后兩種方式可以分離砂子和石子,這樣不但可以解決環(huán)境保護(hù)問題,而且能將山東大學(xué)碩士學(xué)位論文砂、石料返回混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)重復(fù)使用,經(jīng)濟(jì)效益比較好。特別是第三種方式,不僅設(shè)備本身占地面積少,而且成本也較低。徐州利勃海爾生產(chǎn)的混凝土回收系統(tǒng)【】主要由攪拌車自動(dòng)清洗裝置.殘余混凝土清洗分離裝置和回收水處理裝置等部分組成。攪拌車自動(dòng)清洗裝置主要包括攪拌車沖洗支架、攪拌車沖洗管路、攪拌車沖洗水泵、車到位行程開關(guān)和現(xiàn)場(chǎng)操作控制盒等部分組成

12、;殘余混凝土清洗分離裝置主要由殘余混凝土進(jìn)料斗、進(jìn)私斗沖洗管路、進(jìn)料斗沖洗水泵、污水回流管路、螺旋分離機(jī)及礫石振動(dòng)分離篩選蘸件等組成【琊。其回收的砂石是混在一起的,要想將砂石分離,還得配備振動(dòng)篩。其具體工作簡(jiǎn)圖如圖.所示。、石子、砂子、砂、石分離振動(dòng)篩、混凝土回收機(jī)、攪拌輸送車圖. 混凝士回收機(jī)工作簡(jiǎn)圖華力機(jī)械生產(chǎn)的濕混凝土分離回收設(shè)備如圖.所示主要由攪拌車清洗裝置、滑槽、輸送裝置、砂石漿水分離裝置和泥漿水后處理裝置組成。其篩體是振動(dòng)的,依靠振動(dòng)進(jìn)行砂、石篩分。該裝置雖能將砂石漿水分離但其體積龐大,加工難度很大。山東大學(xué)碩士學(xué)位論文圖】.華力機(jī)械生產(chǎn)的混凝十分離回收設(shè)備在美國(guó)、德國(guó)、日本和意大

13、利等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家,已經(jīng)研制出多種渣料回收和廢水處理設(shè)備,取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益【。德國(guó)公司生產(chǎn)內(nèi)螺旋滾筒分離混凝土骨料與漿水的裝置。渣料由受料斗接收后,注入內(nèi)螺旋滾筒分離機(jī),經(jīng)過旋轉(zhuǎn)分離后,漿水和水泥由低位排出,砂石等骨科則由高位的移動(dòng)出料器出抖,其砂石沒有分離.是混在一起的,要想將砂石分離。得配備振動(dòng)篩【】。意大利公司生產(chǎn)的螵旋分離機(jī)如圖所示,其受料斗置于錐形螺旋分離機(jī)的上端,渣料經(jīng)受料斗進(jìn)入螺旋分離機(jī)錐體大端,旋轉(zhuǎn)分離后,漿水和水泥從錐體大端排出,砂石等固體骨料則由錐體小端排出,同樣,其砂石也是沒有分離的刪。這兩種裝罨分離出來的砂子、石子、漿科相互有夾帶。石予外包砂、包水泥漿,砂子

14、外面包水泥漿,容易產(chǎn)生結(jié)塊的可能。山東大學(xué)碩士學(xué)位論文。日豳意人利公司生產(chǎn)的分離混凝十裝置日本光洋公司生產(chǎn)套篩式分離砂石與漿水裝置如圖所示,渣料自機(jī)體一端的受料斗進(jìn)入套篩分離機(jī).經(jīng)過篩分分離后,漿水從機(jī)體一側(cè)底部排出,砂子從底部中央排出,石子從另一端中部排出,其沙子含水率高,并且包含一定的泥。幽日本光洋公司生產(chǎn)的掘凝土網(wǎng)收清洗分離設(shè)備山東大學(xué)碩士學(xué)位論文日本的石川島公司生產(chǎn)分石、分砂、分漿水組合裝置如圖所示。渣料自一端受料斗先進(jìn)入轉(zhuǎn)篩,經(jīng)過轉(zhuǎn)篩的篩分后.石子與漿水首先落入半錐形螺旋分離機(jī)。分選后,由錐體丈端排出漿東,小端排出砂于,石子單獨(dú)排出糾,其雖然將砂石分離,但砂、石的含水率都很高而且其提

15、石機(jī)螺旋葉片很厚,加工困難,再者磨損嚴(yán)重,必須經(jīng)過淬火處理。剴?日本的石川島公司生產(chǎn)分石、分砂袈置.本文的主要研究?jī)?nèi)容混凝土回收砂石分離機(jī)的整體設(shè)計(jì),生產(chǎn)能力的確定,篩砂提石機(jī)設(shè)計(jì),提砂機(jī)設(shè)計(jì),提砂機(jī)螺旋軸設(shè)計(jì),螺旋葉片的成型工藝,螺旋軸的軸端密封裝置,螺旋葉片與筒壁間隙大小及螺旋軸撓度的設(shè)計(jì)。混凝土回收砂石分離機(jī)其余主要零部件的設(shè)計(jì),如雙車位進(jìn)料裝置、清掃輥、水路系統(tǒng)、罩蓋組、溢水口等。山東大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章混凝土回收砂石分離機(jī)的構(gòu)成.混凝土回收砂石分離機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)生產(chǎn)率篩分能力,訛分離滾筒規(guī)格 巾分石粒度姍 耋分砂粒度%分離后砂石含泥率:分離后砂石含水率: 砂%;石%所配電動(dòng)機(jī)功率

16、分石機(jī)分砂機(jī)進(jìn)料槽電機(jī)污水泵電機(jī).清水泵雙車位整機(jī)重量 雙車位整機(jī)外形尺寸工作狀態(tài),主體運(yùn)輸尺寸:.結(jié)構(gòu)及工作原理混凝土回收砂石分離機(jī)由篩砂提石機(jī)、提砂機(jī)、大機(jī)架、雙車位進(jìn)料裝置、清掃輥、水路、罩蓋組、電氣控制系統(tǒng)等組成。其中提石機(jī)、提砂機(jī)、大機(jī)架等構(gòu)成主機(jī)部分,整體布置圖見圖.混凝土回收砂石分離機(jī)外形圖。山東大學(xué)碩士學(xué)位論文圈混凝土回收砂石分離機(jī)外形圖篩砂提石機(jī)由砂石分離裝置、前后軸承座、聯(lián)軸器、減速機(jī)等部分組成。砂石分離裝置以帶篩網(wǎng)的滾筒為主,滾筒內(nèi)部焊有連續(xù)的螺旋葉片,滾筒出料端焊有出料葉片,砂石分離裝置由帶電機(jī)的減速機(jī)通過聯(lián)軸器帶動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn).攪拌車清洗下來的混凝土通過進(jìn)料溜槽輸送到砂石

17、分離裝置,由砂石分離裝置對(duì)進(jìn)入其內(nèi)的砂石、污水進(jìn)行分離;砂和污水通過篩孔落到下部的流槽,石子通過砂石分離裝置內(nèi)部的螺旋葉片送到靠近減速機(jī)一側(cè)的出石槽中。.攝砂機(jī)提砂機(jī)由減速機(jī)帶電機(jī)、螺旋軸、大軸承座支撐裝置、小軸承座支撣裝置等組成。減速機(jī)帶動(dòng)螺旋軸旋轉(zhuǎn),將通過機(jī)架流槽進(jìn)入提砂機(jī)底部的砂和污水進(jìn)行攪動(dòng),沙子通過螺旋軸上的螺旋葉片向高處推動(dòng),經(jīng)上部的出砂口排出;在沙子的輸送過程中,螺旋葉片同時(shí)對(duì)沙子進(jìn)行脫水。多余的污水漿水經(jīng)機(jī)架上的排水孔溢出,然后通過外部導(dǎo)流槽進(jìn)入沉淀池中。螺旋軸下面的小軸承座支攆裝置因?yàn)殚L(zhǎng)期靠近污水槽,這對(duì)其內(nèi)部的密封裝置及軸承設(shè)計(jì)是個(gè)很大的考驗(yàn)。設(shè)計(jì)時(shí)其內(nèi)部采用四層密封的特殊

18、結(jié)構(gòu),這樣就能使軸承處于良好的工作環(huán)境中。支撐上的連接法蘭設(shè)有溢漿孔,假設(shè)兩層密封損壞,山東大學(xué)碩士學(xué)位論文污水也可以由這里排出,這樣就避免污水進(jìn)入軸承而使軸承發(fā)生嚴(yán)重磨損。.大機(jī)架大機(jī)架由主框架、螺旋槽、排水罩、出石槽、砂水流槽、出砂口、清理排污口等組成,主要由鋼結(jié)構(gòu)件構(gòu)成,大機(jī)架是篩砂提石機(jī)、提砂機(jī)、罩蓋組、水路的承載及安裝基體,并承擔(dān)一定的物料投入和排放工作,大機(jī)架內(nèi)的砂水溜槽是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。.雙車位進(jìn)科裝置雙車位進(jìn)料裝置由槽體、流槽、敝口罩、水沖裝置等組成。雙車位進(jìn)料裝置主要負(fù)責(zé)攪拌車排出物的接料和輸送,同時(shí)安裝水路系統(tǒng)的攪拌車清洗支架。.清掃輥清掃輥機(jī)構(gòu)安裝在大罩蓋、大機(jī)架和提石機(jī)分離

19、裝置之間,由座板、銷軸、拐臂、彈簧、圓輥、軸承等組成。其圓輥緊靠在滾筒上隨其轉(zhuǎn)動(dòng),對(duì)積聚在外筒上的砂子進(jìn)行清掃,隨時(shí)保證滾筒的篩分能力。.水路系統(tǒng)水路系統(tǒng)主要由可排污潛水泵、電動(dòng)閥、球閥、鋼水管、管路支撐、三通或二通、攪拌車清洗支架、供水塑料管等組成。除了安裝在主機(jī)上的部分外,外引清水高壓自來水管路、應(yīng)急清水泵由用戶自行負(fù)責(zé)購(gòu)置和現(xiàn)場(chǎng)安裝。工作過程中水路系統(tǒng)的作用主要為:攪拌車洗罐加水。進(jìn)料裝置的清洗;提石機(jī)、提砂機(jī)的清洗及分離。工作用水來源于設(shè)備分離出的經(jīng)過沉淀的清水或外部供應(yīng)的新水自來水。本系統(tǒng)采用科技含量比較高的兩位電動(dòng)閥,性能可靠,避免了電磁閥存在的易堵塞、對(duì)水壓敏感等問題。攪拌車清洗

20、支架安裝在進(jìn)料裝置頂部,配裝部分供水管路,由其在電氣系統(tǒng)控制下,對(duì)攪拌車進(jìn)行加水。.罩蓋組罩蓋組由提石機(jī)大罩蓋、提砂機(jī)小罩蓋、各減速機(jī)護(hù)罩等組成,罩蓋組對(duì)各機(jī)構(gòu)起到封裝保護(hù)作用。.電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)由控制柜、電氣元件接觸器、時(shí)間繼電器、按鈕等、電纜線等山東大學(xué)碩士學(xué)位論文組成,電氣控制系統(tǒng)對(duì)整個(gè)設(shè)備進(jìn)行集中操作和控制。.設(shè)備工作原理混凝土回收砂石分離機(jī)的工作原理如圖.所示。攪拌輸送車開到車臺(tái)上,車臺(tái)上有定位裝置,對(duì)車的位置進(jìn)行定位,車停靠到位后沖洗車的水管打開對(duì)罐體進(jìn)行沖洗,水管的開關(guān)通過限位開關(guān)由電磁閥控制。清洗后的廢棄混凝土倒入進(jìn)料裝置的斜槽中,進(jìn)料裝置內(nèi)有螺旋軸,由螺旋器把料推入篩

21、砂提石機(jī)中進(jìn)行清洗分離;分離出來的砂子和污水流進(jìn)提砂機(jī)底部的水槽中,由提砂機(jī)將砂子推到高處,經(jīng)出砂口排到堆場(chǎng)中;污水則經(jīng)機(jī)架上的排水口溢水口排放到設(shè)備外部的導(dǎo)流槽中,流入沉淀池。篩砂提石機(jī)分離出來的石子則直接通過出石口排出,用戶可以放置小料車接料。攪拌車的清洗和設(shè)備各機(jī)組的清洗分離用水,采用循環(huán)方式,污水基本達(dá)到零排放。圖.為混凝土回收砂石分離機(jī)工作流程示意圖。左視圖去掉進(jìn)料裝置圖.混凝土網(wǎng)收分離機(jī)工作原理圖山東大學(xué)碩士學(xué)位論文圖.混凝士回收分離機(jī)工作流程示意圖山東大學(xué)碩士學(xué)位論文第三章混凝土回收砂石分離機(jī)的設(shè)計(jì).生產(chǎn)能力的確定生產(chǎn)能力是殘余混凝土回收裝置的一個(gè)重要指標(biāo),是攪拌站選用回收裝置及

22、其數(shù)量時(shí)必須考慮的因素。本裝置中,殘余混凝土在滾筒內(nèi)主要依靠螺旋輸送,但與一般的螺旋輸送機(jī)有所不同的是物料不僅是被傳送,還要被清洗,其充填系數(shù)會(huì)很小,而且砂子不斷的由滾筒篩出,滾筒中的骨料應(yīng)是順著前進(jìn)方向逐漸減少的【】。所以其生產(chǎn)能力應(yīng)該是:單位時(shí)間內(nèi),靠近進(jìn)口處的第一個(gè)螺旋能帶走的最大物料量【。分析離心力、堆積角等因素的共同作用,可作出混凝土在滾筒中的最大截面形狀,其面積.,則生產(chǎn)能力為】:.:?:./一/式中:,廣螺旋的轉(zhuǎn)速,本機(jī)螺旋的螺距,本機(jī)滾筒直徑,/廣一混凝土比重,尸./的生產(chǎn)能力可以回收臺(tái)輸送車的清洗殘余混凝土,足夠滿足一般混凝土攪拌站的需要。.篩砂提石機(jī)的設(shè)計(jì).篩砂提石機(jī)原設(shè)計(jì)

23、篩砂提石機(jī)原設(shè)計(jì)是一個(gè)螺旋體,螺旋體下面是固定的濾網(wǎng),螺旋葉片和螺旋軸之間通過撐桿連接,螺旋軸通過電機(jī)、減速機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng),這樣設(shè)計(jì)的思路是螺旋體將石子推向前,沙子和污水通過濾網(wǎng)過濾到下面的機(jī)架溜槽中,如圖一圖所示山東大學(xué)碩士學(xué)位論文幽螺旋葉片及下面的同定篩網(wǎng)山東大學(xué)碩士學(xué)位論文圈.螺旋軸及樟桿這樣設(shè)計(jì)設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊,外形美觀,成本也低,但是在樣機(jī)試制好試車時(shí),出現(xiàn)了問題:一是螺旋葉片和篩網(wǎng)間隙控制不好,何隙太小容易擠住石子,間隙太大石予又沒有辦法向前輸送:二是篩網(wǎng)焊接在筒壁上。由于篩網(wǎng)鋼絲細(xì),焊點(diǎn)容易開;三是篩網(wǎng)容易橢圓,如圖一所示,有的地方已經(jīng)“掃膛”而有的地方間隙卻很大,不好控制。再就是螺旋軸

24、本身的同軸度不好控制,出現(xiàn)擺動(dòng)的情況,增加了“掃膛”的幾率。.并砂提石機(jī)改進(jìn)后的設(shè)計(jì).乏.篩砂撮石機(jī)改進(jìn)后的總體設(shè)計(jì)經(jīng)過反復(fù)論證.決定將固定不動(dòng)的篩網(wǎng)改為滾動(dòng)的篩網(wǎng)滾筒。滾筒里面焊螺旋葉片,滾筒通過撐桿與螺旋軸連接,如圖所示,電機(jī)、減速機(jī)帶動(dòng)螺旋軸轉(zhuǎn)動(dòng),滾筒一起轉(zhuǎn)動(dòng),這樣沙子和污水通過網(wǎng)孔進(jìn)入機(jī)架溜槽中,石子通過螺旋葉片輸送到出石口。山東大學(xué)碩士學(xué)位論文閏篩兩滾筒進(jìn)科端也就是說,將篩砂提石機(jī)設(shè)計(jì)成螺旋管輸送機(jī),滾篩長(zhǎng)度在 左右,要保證其中心軸水平安裝,如圖?所示。砂石料從滾篩的一端進(jìn)入,砂子從篩孔排出,石子由滾篩另一端排出,為了保證石子能夠從出料口順利排出,滾篩內(nèi)必須裝有螺旋形葉片,并且滾篩旋

25、轉(zhuǎn)方向與葉片的旋轉(zhuǎn)方向要相反,這樣滾篩在旋轉(zhuǎn)的過程中,就能逐步將石子運(yùn)送到出料口排出,如圖.所示。山東大學(xué)碩士學(xué)位論文九八州詡“?/ 劍一】圈提石機(jī)筒圖山東大學(xué)碩士學(xué)位論文出料口有出料葉片,出料葉片方向要跟螺旋葉片轉(zhuǎn)向一致,如圖?所示。幽.篩網(wǎng)滾筒出料葉片.捧砂提石機(jī)靠孔的設(shè)計(jì)篩孔的形狀和大小是影響篩選結(jié)果很關(guān)鍵的因素,如果篩孔太大.則砂子中含有大量的石子,太小則容易堵塞.不利于砂子的排出。另外,篩孔的形狀對(duì)于篩選也有很大的關(guān)系,一開始的設(shè)計(jì)是圓形篩孔,實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)圓形的篩孔很容易被不規(guī)則的小石子堵塞,于是將圓形篩孔改為長(zhǎng)方形的篩孔,如圖?所示,這樣很有利于砂于和小石子的排出,所以選用長(zhǎng),寬的篩

26、孔,這樣可以起到最佳的篩選效果。同時(shí)滾篩的轉(zhuǎn)速也要控制在合適的范圍內(nèi),太快石子則會(huì)產(chǎn)生離心效果,太慢則出料速度低.都會(huì)影響篩選效果。山東大學(xué)碩士學(xué)位論文.? 圖篩網(wǎng)滾筒的篩孔形狀和太小.篩砂提石機(jī)主?敷的設(shè)計(jì)篩砂提石機(jī)的主要結(jié)構(gòu)尺寸和所需功率按下列各式計(jì)算【圳輸送瞥內(nèi)徑。 /一輸送量,/?輸送物料的堆積密度, /根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐,考慮到分離后石子的含水率以及含泥率的影響,滾筒直徑越大石子在里面的行程就越長(zhǎng),這樣石子的含水率就越低,再主要的一點(diǎn)就是考慮工人干活的方便,因?yàn)闈L筒里面得焊接連續(xù)的螺旋葉片,這樣需要工人鉆到滾筒里去焊,得給工人留出焊接空間來,所以取山東大學(xué)碩士學(xué)位論文輸送管極限轉(zhuǎn)速/陀/忍

27、/螺旋葉片節(jié)距.螺旋葉片高度/. .驅(qū)動(dòng)功率的確定根據(jù)生產(chǎn)能力、分離機(jī)尺寸及相關(guān)參數(shù),求解該裝置的驅(qū)動(dòng)功率。驅(qū)動(dòng)功率共包括三部分【巧】:由于殘余混凝土對(duì)滾筒壁和螺旋面的摩擦以及混凝土內(nèi)部各顆粒相互間的摩擦所引起的能量消耗。由于殘余混凝土的前進(jìn)運(yùn)動(dòng)造成止推軸承處的摩擦所引起的能量消耗。由于分離機(jī)回轉(zhuǎn)部分的重量所引起的能量消耗。再考慮傳動(dòng)裝置的效率,以及由于清洗水的阻力而引起的功耗。?】/式中:一輸送量,/?阻力系數(shù),三?輸送長(zhǎng)度,.?傾斜布置時(shí)的垂直高度,.?驅(qū)動(dòng)裝置總效率,.考慮到各種能量消耗,最后取.篩砂提石機(jī)材料及軸承的設(shè)計(jì)滾篩的材料最好選用一厚的不銹鋼板卷制而成,因?yàn)闈L篩在工作時(shí)至少有一

28、半以上的部分浸在水里,時(shí)間長(zhǎng)了滾篩很容易生銹而影響使用效果,因此要用不銹鋼板,以防生銹。篩砂提石機(jī)得保證水平安裝,這樣篩砂提石機(jī)螺旋軸的兩端用軸承座,由于螺旋軸帶動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn),軸承受的彎曲力較大,而兩個(gè)軸承座不能保證嚴(yán)格同心,所以山東大學(xué)碩士學(xué)位論文軸承選用承載能力大、特別適用于重載或振動(dòng)載荷下工作的調(diào)心滾子軸承,由于結(jié)構(gòu)限制,軸承是選擇外圈帶油道的類型,采用油管和注油接頭向軸承里加油,圖.、圖.分別是進(jìn)料端和出料端軸承及軸承座、油封簡(jiǎn)圖。圖.進(jìn)料端軸承及軸承座、油封簡(jiǎn)圖圖.出料端軸承及軸承座、油封簡(jiǎn)圖山東大學(xué)碩士學(xué)位論文.篩砂提石機(jī)傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)篩砂提石機(jī)傳動(dòng)主要由電機(jī)、減速機(jī)等組成,電機(jī)、減

29、速機(jī)安置在機(jī)架上,電機(jī)選用型式,聯(lián)軸器選用撓性聯(lián)軸器中的滑塊聯(lián)軸器,因?yàn)榛瑝K聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,外形尺寸及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小,具有一定的補(bǔ)償兩軸相對(duì)偏移以及減振和緩沖性能,如圖.所示。圖.滑塊聯(lián)軸器簡(jiǎn)圖山東大學(xué)碩士學(xué)位論文.提砂機(jī)的設(shè)計(jì).提砂機(jī)整體設(shè)計(jì)圖.提砂機(jī)總圖提砂機(jī)實(shí)際上就是一個(gè)實(shí)體螺旋,如圖.所示,提砂機(jī)螺旋其葉片的直徑和長(zhǎng)度可以根據(jù)其設(shè)計(jì)能力的不同而不同,一般來說,直徑達(dá)左右就可以了【,而長(zhǎng)度要盡量長(zhǎng)點(diǎn),以 左右為宜,如果長(zhǎng)度太短,砂子里的水就會(huì)在葉片的推動(dòng)下,與砂子一起從出料口排出。為了減少砂子的含水率,可以在螺旋葉片上開一些三角形或者圓形的孔,以利于水的排出,如圖.所示。山東大學(xué)碩士學(xué)位論文

30、圈.提砂機(jī)螺旋軸及螺旋叫片提砂機(jī)螺旋底端的密封裝置也是一個(gè)很重要的部件,因?yàn)榇寺菪S在砂子、水和泥漿的環(huán)境中工作.如果其底端的密封不好,其軸承和軸頭很容易被泥漿磨損而損壞。設(shè)計(jì)時(shí)其內(nèi)部采用四層密封的特殊結(jié)構(gòu),這樣就能使軸承處于良好的工作環(huán)境中。支撐上的連接法蘭設(shè)有溢漿,假設(shè)兩層密封損壞,污水也可以由這里排出.這樣就避免污水進(jìn)入軸承而使軸承發(fā)生嚴(yán)重磨損。為了方便維修,將螺旋軸軸承和軸頭做成了分離式連接,用法蘭和螺栓將其連接起來。軸承座和殼體用螺栓連接,這樣當(dāng)軸頭的密封和軸承損壞時(shí),維修方便。底端密封裝簧部位及結(jié)構(gòu)參見圖?、圖.及圖,。山東大學(xué)碩士學(xué)位論文圖】提砂機(jī)螺旋軸底端裝密封裝置部位圖?提砂

31、機(jī)螵旋軸底端裝密封裝置山東大學(xué)碩士學(xué)位論文圖.提砂機(jī)螺旋軸底端密封裝置結(jié)構(gòu)螺旋軸的安裝為傾斜安裝,出料口在最高處,其傾斜角度也要適宜,太大或太小都不利于砂、水的分離。實(shí)驗(yàn)證明,當(dāng)傾斜角度時(shí)為最佳,這樣,砂子和水可以得到最佳的分離效果。螺旋軸是通過前端軸承和后端軸承來支撐的。螺旋給料機(jī)的前端軸承因?yàn)橐惺芟蚯拜斔臀锪线\(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的軸向力,所以一般采用止推軸承。后端軸承因?yàn)橹怀惺軓较蜉d荷,可以采用普通徑向軸承。山東大學(xué)碩士學(xué)位論文圖. 提砂機(jī)后端軸承及聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)受結(jié)構(gòu)限制,提砂機(jī)的電機(jī)和減速機(jī)不能放在機(jī)架上,電機(jī)選用型式,通過大軸承座與機(jī)架相聯(lián)結(jié),由于提砂螺旋軸很長(zhǎng),螺旋軸的撓性變形很大,所以必須

32、選用撓性聯(lián)軸器中的滑塊聯(lián)軸器,這樣大軸承座就起到連接機(jī)架和減速機(jī)作用,同時(shí)調(diào)心軸承和聯(lián)軸器都安裝在大軸承座里面,如圖.所示。為了加油方便,大軸承座上留有加油用的加油孔,大小以能伸進(jìn)手去為宜,如圖.所示。山東大學(xué)碩士學(xué)位論文圖 大軸承座加油孔提砂機(jī)螺旋軸長(zhǎng)度米左右,這樣螺旋軸焊接完螺旋葉片后必須進(jìn)行軸跳動(dòng)測(cè)試,將帶螺旋葉片的螺旋軸放在測(cè)軸跳動(dòng)的工裝上,用軸跳動(dòng)測(cè)試儀測(cè)試螺旋軸的同軸度,轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋軸,對(duì)螺旋軸進(jìn)行校形,使螺旋軸兩端安裝調(diào)心軸承處同軸度控制在.之內(nèi),螺旋葉片徑向跳動(dòng)控制在之內(nèi)。圖.為測(cè)軸跳動(dòng)的工裝珍態(tài)蕊夢(mèng)【 獺圖. 測(cè)軸跳動(dòng)工裝山東大學(xué)碩士學(xué)位論文.提砂機(jī)主要零部件的設(shè)計(jì).提砂機(jī)螺旋直

33、徑的設(shè)計(jì)././式中:廣物料綜合特性系數(shù),:./曠輸送量,?充填系數(shù),:.。?傾角系數(shù),。./廠輸送物料的堆積密度,.取.螺旋節(jié)距的設(shè)計(jì). .砂是經(jīng)過提砂螺旋機(jī)輸送出的,其含水率的高低與螺旋的長(zhǎng)度有關(guān),但是如果螺旋長(zhǎng)度太長(zhǎng),不但整個(gè)設(shè)備體積龐大,占用空間增加,而且生產(chǎn)成本也相應(yīng)增加,在原設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,通過改變螺旋螺距來降低砂的含水率。對(duì)于一般的螺旋輸送機(jī),螺距可以根據(jù)螺旋輸送機(jī)的布置、物料的特性以及螺旋直徑來選取。對(duì)于傾斜布置的、輸送流動(dòng)性差和有磨琢性小的粉狀物料,取螺距等于.倍螺旋直徑;對(duì)于水平布置的、輸送流動(dòng)性好和磨琢性小的粉狀物料,取螺距等于螺旋直徑。螺距的大小直接影響物料的輸送過程,如

34、果充填系數(shù)不變,當(dāng)螺距不同時(shí),則物料運(yùn)動(dòng)的滑移面亦隨之改變。如果改變了充填系數(shù),則必導(dǎo)致物料運(yùn)動(dòng)速度分布的變化,所以,應(yīng)考慮螺旋面與物料的摩擦關(guān)系以及速度各分量間的適當(dāng)分布關(guān)系等兩個(gè)條件,來確定最合理的螺距尺寸【。在混凝土砂石分離機(jī)的設(shè)計(jì)中,螺距等于.螺旋直徑,但是實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)砂子的含水率偏高,能否在不改變螺旋長(zhǎng)度的前提下適當(dāng)改變一下螺距解決這個(gè)問題,試制中采用變螺距的方法,將螺距做成前大后小的變螺距實(shí)驗(yàn),取得了很好的效果。.螺旋轉(zhuǎn)速的設(shè)計(jì)為避免出現(xiàn)物料被螺旋葉片拋起而無(wú)法輸送的現(xiàn)象,螺旋轉(zhuǎn)速應(yīng)小于極限轉(zhuǎn)速碼/忽/式中:?物料特性系數(shù),山東大學(xué)碩士學(xué)位論文取/.驅(qū)動(dòng)功率的設(shè)計(jì).【 /式中:一

35、輸送量,/?阻力系數(shù),.?輸送長(zhǎng)度,一輸送直徑,.一傾斜布置時(shí)的垂直高度,?驅(qū)動(dòng)裝置總效率,.求得該裝置的總驅(qū)動(dòng)功率約為.考慮到各種能量消耗,最后取.螺旋軸的設(shè)計(jì)螺旋軸是提砂機(jī)的主要零部件,只要螺旋軸確定下來了,其他零部件也就隨之確定下來了,所以螺旋軸決定了提砂機(jī)的性能、使用效果及壽命,螺旋軸受力主要是承受彎矩、扭矩和軸向力,受力最大的危險(xiǎn)截面在軸中部,因?yàn)樘嵘皺C(jī)螺旋軸很長(zhǎng),扭矩及軸向力相對(duì)彎矩很小,約為/至/,在實(shí)際計(jì)算時(shí)可以忽略不計(jì),其結(jié)果就相當(dāng)于受均布載荷作用的簡(jiǎn)支梁。按純彎曲作用時(shí),螺旋軸的受力情況如圖.所示圖.螺旋軸的受力情況山東大學(xué)碩士學(xué)位論文螺旋軸每旋轉(zhuǎn)一周,軸上各點(diǎn)的應(yīng)力對(duì)應(yīng)循

36、環(huán)一周期,所以旋轉(zhuǎn)的螺旋軸長(zhǎng)期在交變應(yīng)力下工作,所受的是對(duì)稱循環(huán)交變應(yīng)力作用。長(zhǎng)期處在交變應(yīng)力下工作的螺旋軸,即使使用塑性較好的材料制成,如.,其最大工作應(yīng)力遠(yuǎn)低于材料的強(qiáng)度極限,也會(huì)常在沒有明顯塑性變形的情況下突然破壞,發(fā)生疲勞斷裂,所以疲勞斷裂是螺旋軸折斷的主要原因,疲勞斷裂的破壞因素是最大線應(yīng)變達(dá)到單向應(yīng)力狀態(tài)下的極限值所造成的。由于線應(yīng)變?cè)诠こ躺辖朴趽锨?所以可用撓曲率對(duì)螺旋軸進(jìn)行剛度設(shè)計(jì),可按照剛度條件來選擇螺旋軸軸徑和跨度,用許用撓曲率為指標(biāo),用旋轉(zhuǎn)次數(shù),即交變應(yīng)力的循環(huán)次數(shù)來預(yù)測(cè)螺旋軸壽命。如果按照強(qiáng)度來選擇螺旋軸軸徑,由于材料的許用彎曲疲勞強(qiáng)度【.相對(duì)于材料的強(qiáng)度極限 很小

37、,以.鋼為例,材料的彎曲疲勞強(qiáng)度極限. ,再,安全系數(shù)要取決于很多因素的影考慮到安全系數(shù),許用彎曲疲勞強(qiáng)度【.響,這些因素系數(shù)的取舍很難貼合實(shí)際,太大了浪費(fèi)材料,太小了又不安全,影響使用壽命,螺旋軸何時(shí)失效難以預(yù)料,設(shè)計(jì)者很難合理、準(zhǔn)確、快速地完成優(yōu)化方案設(shè)計(jì)。所以用彎曲剛度條件設(shè)計(jì)和驗(yàn)算螺旋軸尺寸,單跨度簡(jiǎn)支梁空心螺旋軸的最大撓度計(jì)算公式【。】:./】/.螺旋軸的撓曲率是最大撓度與跨距之比,即/,按照剛度條件,許用撓曲率/】一般為.,也有超過一些的,如.,再超過就影響使用壽命。/,便可以得到求空心螺旋軸軸徑和如按照/.和跨度公式:./. 肘. /】乃式中:?空心螺旋軸的最大撓度?一均布載荷集

38、度,相等于空心螺旋軸和螺旋葉片單位長(zhǎng)度上的重力/?.空心螺旋軸跨度,即軸兩支承間距離/一.軸材料的彈性模量,取?.軸的慣性矩?.空心螺旋軸的外徑咖?空心系數(shù),等于空心軸的內(nèi)外徑之比,設(shè)空心軸壁厚為時(shí),. /山東大學(xué)碩士學(xué)位論文根據(jù)以上的公式推導(dǎo),首先可對(duì)螺旋軸軸徑進(jìn)行設(shè)計(jì),螺旋軸多采用空心管軸制造,一般均采用焊接的低碳無(wú)縫鋼管,為了直徑的系列化,方便加工制造和供貨,空心管軸直徑和壁厚經(jīng)計(jì)算后圓整,可在常用的無(wú)縫鋼管中選取。接著確定螺旋軸的均布載荷集度,當(dāng)空心管軸尺寸確定后,根據(jù)無(wú)縫鋼管重量表查得空心管軸的自重,管軸的均布載荷集度即可確定。螺旋葉片的均布載荷集度與螺旋野型式、外徑和螺旋葉厚度有關(guān)

39、,精確地計(jì)算需按螺旋葉片外徑、螺距作螺旋面展開后估算出,初步計(jì)算也可按相當(dāng)于管軸的%、%、%、%和%確定。然后進(jìn)行螺旋軸許用跨度的設(shè)計(jì)計(jì)算,如前所述,管軸的外徑和壁厚不是由管軸的強(qiáng)度條件決定的,而是由剛度條件決定,按照極限許可變形,即許用撓曲率,螺旋軸的許用跨度可按.式算出。最后系列化螺旋軸尺寸,按照常用的無(wú)縫鋼管及.的許用撓曲率,可以排出軸徑和跨度對(duì)應(yīng)的螺旋軸尺寸表,供設(shè)計(jì)時(shí)選用,如表?所示舊。表?無(wú)縫鋼管軸與許用跨度對(duì)照表項(xiàng)目 代號(hào) 單位 數(shù)據(jù)姍軸 徑壁 厚/ . . . . . .。管軸均布載荷集度/ . . . . . .葉片均布載荷集度.螺旋葉片與筒壁間隙大小及螺旋軸撓度的設(shè)計(jì)螺旋與

40、料槽之間的間隙大小與螺旋直徑及螺旋和料槽的制造、裝配精度有關(guān)。螺旋直徑越大,螺旋與料槽之間的間隙也應(yīng)大一些。如果可以達(dá)到較高的制造和裝配精度,那么螺旋與料槽之間的間隙也就可以小一些。通常情況下螺旋與料槽之間的間隙為.,間隙適當(dāng)小些可以減少物料的磨碎和功率的消耗。通常,在設(shè)計(jì)中,將間隙設(shè)計(jì)為?。然而,螺旋體的直徑誤差在制造中不易控制,尤其是螺旋體的剛度較小而長(zhǎng)度較大時(shí),螺旋葉片的外側(cè)將會(huì)在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下與機(jī)筒內(nèi)壁產(chǎn)生摩擦,不僅使兩者磨損較快,而且增加了功率消耗和物料的破碎率,甚至產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng),嚴(yán)重時(shí),會(huì)導(dǎo)致設(shè)備不能投入運(yùn)行。所以,僅簡(jiǎn)單地將螺旋體與機(jī)筒內(nèi)壁之間的間隙設(shè)計(jì)為,是不合理的,其設(shè)計(jì)結(jié)果常常無(wú)法令人滿意。螺旋與料槽之間的間隙還取決于螺旋軸的撓度螺旋體由呈周期性繞軸對(duì)稱布置螺旋葉片和主軸構(gòu)成的,所以,可將輸送螺旋體山東大學(xué)碩士學(xué)位論文近似為一外徑為的均勻梁見圖.。到之間的圓環(huán)為螺旋葉片折算的當(dāng)量圓環(huán),且?/北式中,。為螺旋體的當(dāng)量