稳定土厂拌设备-成品贮存与卸料装置设计开题报告.doc

毕业设计(论文)开题报告题目： 稳定土厂拌设备 -成品贮存与卸料装置设计 课 题 类 别： 设计 论文 学 生 姓 名： 段理杰学 号： 200921030129班 级： 机制0901班专业（全称）： 机械设计制造及其自动化指 导 教 师： 卢和铭2013年3月1、 本课题设计（研究）的目的：道路基层是关乎高质量公路极其重要的结构层，对于沥青路面而言，它是载荷向下扩散的承重层；对于水泥路面而言，它能减轻唧泥、错台或断裂等多种混凝土病害的出现率。基层用稳定土的生产，可采用路拌或厂拌等方式然后通过运输进行现场摊铺。近年来，随着经济飞速发展，交通运输量也不断扩增，道路交通对公路的质量提出了更高整体要求。所以，现代公路的基层生产广泛采用了更能保证质量的厂拌方式。因此，高质量的稳定土厂拌设备便是高质量公路保障的施工设备之一 。对公路建设的意义重大。稳定土厂拌设备形式更是多种多样，现代施工中也开始广泛采用移动式的稳定土厂拌设备。本课题的内容是设计用于公路基层等施工的稳定土厂拌设备。在统一的总体参数下又分若干子课题，本子课题的内容是成品贮存与卸料装置设计。成品料仓是稳定土厂拌设备的一个不可或缺的独立部分，其功用是在运输车辆在交替或者短时间内无运输的车辆时，为使厂拌设备连续工作而将成品料暂时储存起来。二、设计（研究）现状和发展趋势（文献综述）：1 稳定土厂拌设备现状随着道路建设事业的飞速兴起发展，道路交通要求筑养路机械的发展应与之相适应，尤其是在修筑高等级的公路时，要求筑路机械也随着公路等级的提高而提高。例如修筑高速公路用的稳定土拌和设备，就要求不允许使用路拌机而必须使用场拌机1。稳定土厂拌设备作为路面工程机械的主要机种之一，是专用于生产各种用水硬性材料作为结合剂的稳定土混合料的系列搅拌机组。由于厂拌设备具有材料级配准确、节省材料、拌和均匀和保证质量等优点，因此在城市道路和公路的基层或者底基层施工中被广泛采用2。从上世纪的90年代初，我国公路建设兴起以及公路施工技术的发展，带动了稳定土厂拌设备的长足发展。市场需求的多样性以及新原理与技术的应用，使得稳定土厂拌设备不论是整体的结构，还是产品的功能，都呈多样化的发展3。成品料仓作为稳定土厂拌设备一个不可或缺的独立部分，其功用是在运输车辆在交替或者短时间内无运输的车辆时，为使厂拌设备连续工作而将成品料暂时储存起来，以及完成之后的卸料过程。2 稳定土厂拌设备的关键技术和发展趋势2.1 无衬板搅拌器近年来，国外一些公司针对稳定材料的特性和连续搅拌的特点，对强制连续式搅拌器进行了改进，取消了衬板，研制成新型无衬板搅拌器。这种无衬板搅拌器通过试验和试用，得到了用户的欢迎，现正被广泛应用于稳定土厂拌设备中，取得了很好的经济效果4。但无衬无衬板搅拌器最大限度的加大了搅拌桨叶和壳体之间的间隙。搅拌器在工作时，在壳体和桨叶之间的间隙中形成一层不移动的混合料层，此混合料层停留在壳体上起到了衬板的作用，保护壳体不受磨损，同时也减少了桨叶的磨损过程。此外，在相同体积的情况下，这种搅拌器相对于有衬板搅拌器来说质量小，造价低、生产率高、混合料拌合效果好，不产生阻塞、挤碎等现象。无衬板搅拌器经过试验和使用，已进入使用阶段，现广泛用于稳定土厂拌设备中。2.2物料含水率快速连续监测技术水量的多少对水硬性结合料的力学性能和施工性能有着重要的影响，因此所有厂拌设备都必须能进行精确的计量和控制。而原始材料中含水率受气候影响变化较大，特别是砂料、粉煤灰等细料变化更大，其含水率的变化直接影响到成品料中的含水量和骨料级配的准确性。因而，及时测出原料中的含水量，才能准确控制供水和供料量，使成品混合料的各项配比保持一定。供料与供水经搅拌机均匀搅拌后，转移到上料皮带机，由上料皮带机上的含水率检测仪检出成品的含水率，送入微机，与贮存的给定值相比较，其偏差经微机处理后，送入电磁流量计，以控制调节电磁流量计的供水量，使成品料的含水率误差始终保持在标准误差之内5。目前，研究和解决细粒料中含水率的快速连续检测技术受到个生产厂家的普通重视，电容式、中子式、红外线等粒料含水率快速连续检测仪即将推向市场。2.3设备大型化机械化施工设备的配套性要求，促使稳定土厂拌设备向大型化方向发展。近年市场对稳定土厂拌设备生产率的需求已从前几年的100t/h上升为300400t/h，还有进一步发展为600！800t/h的趋势。2.4结构模块化可解决大型化所带来的装、拆、吊、运等不利因素，既有利于制造厂生产和产品系列化，又符合公路工程施工的特点。结构模块化是固定式稳定土厂拌设备的必由之路。在保证设备基础性能的前提下，标准化的模块可以根据用户实际需要进行不同的组合，其总体布局亦可根据用户施工场地的要求而变化。2.5扩展多用途厂拌设备为了扩大厂拌设备的使用范围，使稳定土厂拌设备不仅能拌制稳定土材料，还能拌制各种属于冷拌范围的路面材料，如碾压混凝土、乳化沥青混凝土等。国外一些生产厂家正在研制多用途的厂拌设备，这种厂拌设备具有连续搅拌作业和间歇搅拌作业两种功能，通过在控制室操作键盘可方便地转换物料计量程序，实现物料的连续计量与输送，或分批计量和输送。在连续计量时，搅拌器中搅拌桨叶安装成常用的双卧轴强制连续搅拌器交现连续搅拌作业， 能满足生产稳定土材料的需要;在间歇计量时，搅拌器中的几个桨叶需要改变安装角度(反向)，使物料在搅拌器中循环搅拌，搅拌时间可随意设定，这种分批计量与搅拌的工作形式，能满足水泥混凝土或其它需要较长时间搅拌的特殊材料的需要2。2.6建立用户联络控制中心通讯技术发展迅速，一些厂家便充分利用国际电话网络等先进可靠的通讯手段与电子计算机技术，同用户建立直接联系。在生产设备厂家设立控制中心，控制中心的计算机和用户厂拌设备的控制计算机通过国际通讯网络联网，用控制中心的计算机能及时查询用户设备的工作运转情况，亦能方便地调节和改变用户设备的工作状态，让用户尽快掌握厂拌设备的使用技术。目前，这种利用控制中心为用户提供服务的机构在发达国家已经出现，并愈来愈多的被实际应用5。2.7安装防雷装置稳定土拌和站的主要设备为金属结构， 其水泥仓高大， 基础较浅， 并且多在野外露天作业， 容易受到雷电侵袭为了避免因雷电侵袭而引起人员和设备安全事故， 各稳定土拌合站都应正确安装防雷装置6。2.8主要组成部件的多种搭配多数厂家生产的稳定土厂拌设备，都是有多个总成相互组配而成的。因此，在保证设备基本性能的前提下，其部件可以根据用户实际需要进行不同的组合，其总体布局也可根据施工场地的要求而变化。例如，在生产率为300t/h条件下，根据用户需要，生产厂可提供由24个配料斗为一组的配料装置，分料仓可提供立式料仓或卧式料仓，总体布局可布置成“一”字形或“J” 字形等多种样式。因此，研究和开发结构形式多样、布局更为灵活的厂拌设备，也是各生产厂家普遍重视的课题之一7。2.9采用封闭式螺旋布料器螺旋输送机被广泛用于工业，用于相对距离短的输送和散装物料的提升。为自由流动或相对自由流动的固体散料，提供良好的吞吐量控制和符合环境清洁问题解决方案的的非常有效的输送装置8。封闭式螺旋布料机近来也被广泛用于稳定土厂拌设备的集料输送和粘结剂的输送中。2.10扩展板和范围使稳定土厂拌设备不仅只能拌制稳定土材料，还能拌制各种属于冷拌范围的路面材料。如碾压混凝土，乳化沥青混凝土等7。2.11基于 CAN总线的稳定土厂拌设备控制系统的应用在对稳定土厂拌设备工艺流程分析的基础上，分析了物料计量的原理，在每个计量单元中加入了积分分离的控制算法，并在分析CAN总线结构特点的基础上对控制系统进行了优化改造。结果表明此系统在一定程度上节约了物料，提高了配料精度，保证了物料级配的稳定性，满足了施工质量的要求，具有较好的应用前景9。2.12成品料仓斗门开闭的形式向电动方式发展电动形式由直接安装于贮仓仓壁上的电动推杆，通过仓门的联动机构实现仓门的启闭控制，可避免气动或液动装置中因同步阀本身精度问题所引起的两仓门不同步现象，所以此种结构简单的控制方式具有一定的推广价值10。3 总结鉴于目前国内与厂拌法施工所配套的相关施工机械的现状，结合“施工资质认可制”的实施概况，稳定土厂拌设备的技术引进应以生产率300一500t/h的为主导，同时注重其自动化控制技术、搅拌技术以及防污染技术的应用程度和先进性，而且最好为多功能搅拌设备，因为白色水泥路面保持着较为迅速的增长势头，并且该种设备应不仅能完成基层的施工而且也可完成面层的施工，以节约大量的人、财、物力。3、 设计（研究）的重点与难点，拟采用的途径（研究手段）：1.设计方案本成品料仓的设计方案采用气动开门方式，双开门，料仓与支架铰接，支架移动式的形式。2.重点与难点本设计课题难点之一在于成品料仓结构和卸料装置设计。本成品料仓的设计方案采用液压传动方式，单开门，料仓与支架铰接，支架移动式的形式。本设计课题难点在于卸料装置。成品料贮仓主要用于成品料的临时性贮存，其存料量的多少主要取决于设备的生产率和运输车辆的周转情况，卸料装置有很多形态，各自有各自优点。其卸料仓门的开启主要有气动、液动及电动三种形式，斗门有单开门和双开门的形式。本课题的难点和重点就是关于卸料仓门启闭的设计和选择。卸料仓门开启的三种形式简要如下所示：(1)气动 该装置由空压机提供动力能源经气控元件，由气缸完成仓门的启闭过程。具有启闭灵活，对环境无污染，工作稳定可靠等优点。但需要单独设置气压源，来保证仓门的正常工作。(2)液动由电机带动液压泵提供液压源，液压缸完成仓门的启闭动作。由于液压装置体积较小，可直接安装于成品料贮仓的平台上，故具有结构紧凑的特点，但系统本身要具有良好的密封性，且液压油易对环境产生污染。(3)电动由直接安装于贮仓仓壁上 的电动推杆，通过仓门的联动机构实现仓门的启闭控制，可避免气动或液动装置中因同步阀本身精度问题所引起的两仓门不同步现象，所以此种结构简单的控制方式具有一定的推广价值。对于稳定土厂拌设备中的总体设计，又有许多种形式。随着现代化施工作业的流动性加快，移动式的稳定土厂拌设备逐渐成为主流。目前，市面上存在有固定式，分总成式，移动式，可搬式。重点和难点在于稳定土厂拌设备的总体形式的选择与设计。1.固定式各部分需求的配合要求不那么精密，需要的场地面积一般较大且不可移动。2.分总成式可以移动，但是其需要设计的底盘至少需要两个，设备的移动不灵活。3.拖式稳定土厂拌设备将所有设备都固定在一个专用底盘上，移动方便，但结构配合精密度高。斗门形式有单开门和多开门之分，单开门要求配合精度稍低，动作简单；双开门配合精度高，料仓储存成品料的能力强，适用于长度比较长的成品料仓。3.途径考虑到现代施工的作业特点及发展方向，本设计的总体布置采用拖式稳定土厂拌设备。针对本设计采用拖式稳定土厂拌设备，其空间布置要求比较高的问题，单开门的成品料仓布置简单，结构紧凑，便于移动和卸载。另外，采用较为环保和灵活的的气压式传动机构。4、 设计（研究）进度计划： 第 1 周 查阅和收集相关文献，了解稳定土厂拌设备发展趋势； 第 2 周 查阅稳定土厂拌设备的布置，拟定初步设计方案； 第 3 周 搜集并整理外文文献，完成资料翻译，细致阅读参考文献的书目完成文献综述和开题报告； 第 4 周 同组进行方案总体确定，初步确定各部分的配合安装，由老师审核，完成方案论证； 第 5 6 周 开始总体设计分析初步确定外部大型尺寸并完成计算外购部件的选型与配合计算； 第 7 8 周 各部件的设计，分析与计算； 第 9 12 周 完成运动分析和图纸绘制工作，并着手设计说明书的编写； 第 13 周 整理各设计的步骤和计算，整理编写设计说明书（初审）； 第14 15周 老师初步审核后，并按老师要求作出适当修改，进而准备答辩 第 16 周 准备并进行毕业答辩。5、 参考文献：1徐灏，机械设计手册m，北京，机械工业出版社，2003. 2李自光，公路施工机械m，北京，人民交通出版社，2005.3宋锦春，液压与气压传动m，北京，科学出版社，2001.4胡宗武，非标准机械设备设计手册m，北京，机械工业出版社，2003.5张世英，筑路机械工程m，北京，机械工业出版社，1998.6郭克希，机械制图m，北京，机械工业出版社，2009.7徐学林，互换性与测量技术基础m，长沙，湖南大学出版社，2009.8吴永平，工程机械设计m，北京，人民交通出版社，2005.9王先逵，制造工艺m，北京，机械工业出版社，1995.10李炜新，金属材料与热处理m，北京，机械工业出版社，2007.11胡选儒.稳定土厂拌设备技术发展动向J.筑路机械与施工机械化，1996(1).12丁小平，郝继飞，陆磊.PLC在稳定土厂拌站自动控制系统中的应用J.微计算机信息，2009（12）.13A.W.Roberts.The influence of granular vortex motion on t