混凝土行业多功能混凝土取砼器的制备方案.doc

中建五局混凝土有限公司专业创新 持续改进 关于研究多功能混凝土取砼器的制备方案 单位：中建五局混凝土公司梅溪湖 方案设计人：王曙、龚中文 时间 2014 年11月21日关于实用多功能混凝土取砼器的研制方案 11. 取砼器制备背景：12. 研究混凝土取样机的目的：13. 不同取样方式分析比较：23.1 搅拌楼上用铲子取样如图1-1（a）23.2 搅拌楼下斗车接料如图1-1（b）：23.3 摄像头屏幕直接看砼质量23.4 采用创新多功能取砼器的优缺点：34.混凝土取样机的可行性制备方案流程：44.1 设备方案确定44.1.1从塔吊结构到混凝土取样机的设想:44.1.2从泵车悬臂结构到混凝土取样机的设想:44.1.3综合考虑方案:54.2 技术要求54.3 草图（详细图纸见附件1）54.4 模型生产64.4配件生产以及购买74.5 组装调试以及结果观察84.6 整机安装实际试运行情况以及存在的问题和相应的改进措施95. 取砼器经济可行性分析95.1从废料利用的情况上来说：95.2剩退料情况经济问题105.3从设备制造成本角度分析106.使用说明书（详细使用说明书附件2）107.项目参与人员介绍118.项目总结和感谢12最后的话1314 关于实用多功能混凝土取砼器的研制方案 一. 取砼器制备背景： 混凝土搅拌机是把水泥、砂石骨料和水混合并拌制成混凝土混合料的机械。主要由拌筒、加料和卸料机构、供水系统、原动机、传动机构、机架和支承装置等组成。在目前市面上的自落式搅拌机、强制式搅拌机、连续式搅拌机等都具有完整的混凝土制备系统，可以制备高品质混凝土。一般工地对于混凝土的技术要求主要以塌落度为主，例如实际泵送混凝土需求为220。在实际生产过程中，影响混凝土质量的因素较多。在传统质量监督方案中，搅拌楼质检员主要通过摄像头观察料进入罐车料斗内瞬间来判断砼状态，一方面混凝土流速较快，摄像头帧数质量不稳定可靠，另一方面某些时间段光线反射导致看不清砼情况。最主要的是，某些特殊情况砼的状态实际情况和从摄像头中得到砼信息完全相反。 在没有特殊情况下，我认为靠眼睛看摄像头资料来确定塌落度要求是非常不明智的。因此要想了解混凝土最终出站状态，最佳的方式便是取样直视，直接做出塌落度这个技术指标，简单明了。力争让每一车出站的混凝土能够符合220的塌落度这一技术参数。在我做质检工作的过程中，学习了实际生产的流程。我发现如下问题：质检员下楼用斗车接料存在麻烦、废料难处理导致浪费、信息交流不顺畅回馈不及时、人精力有限不能对每一个工地开盘料检测、夜间取样不方便等缺陷。在实际生产的需求下，我们决定自行设计制备在搅拌楼上的混凝土取样设备。特别适合用于地铁等对混凝土质量要求非常严格的重点项目。二. 研究混凝土取样机的目的：上网查找资料没有任何信息关于混凝土取样机这方面内容，因此我们感觉到了机会。我们的目的是要创新，制造一个全国都没有的设备，能够让质检员能第一时间了解砼真实情况（特别是对待高标号，重点项目混凝土质量控制上），从而对混凝土剩下几盘料即时做出调整。确保搅拌站能够向外输出高品质的混凝土，保证塌落度数据可靠性，提高公司的综合实力与行业竞争力。 三. 不同取样方式分析比较： 实际生产过程中取样方式主要分为传统方式和创新改进方式。传统方式主要采用以下手工取样观察的方式。通过了解不同类型取样的方式比较，我们能够更加有效的制造可行的设备。 3.1 搅拌楼上用铲子取样如图1-1（a） 优点：设备简单，就是一把铲子，取样迅速。能够对每一盘混凝土做出及 时的调整，保证出站质量 缺点：1.人的力量有限，不能够把一满铲子混凝土通过尖端握住，所以只 能取非常少量砼，导致判断不准确； 2. 取少量的混凝土，一则缺少代表性，二则混凝土中的浆会溜走， 3. 混凝土不能作为判断依据；最大的缺点是用铲子取样非常危险。 3.2 搅拌楼下斗车接料如图1-1（b）： 优点：大量放料，看料直观，可信度较高； 缺点：1、质检员精力有限，不可能24小时能随时下楼放料 2、料斗接料看，会减少整车容重，一旦工地过磅，结算扯皮 3、废料难处理，只能够倒掉，造成浪费，污染环境，不环保 4、接料较慢，不能够保证每盘料情况相同，一旦每盘都放料入斗车， 正常容重损失非常严重； 5、一旦罐车内有水，则会影响料斗结料的可信度 3.3 摄像头屏幕直接看砼质量 优点：看料直观，可信度一般。且能实现连续查看，精力耗费较小； 缺点：1、白天光线反射看不清内部情况，晚上对比度不够看不清晰； 2、某些料和真实情况有较大的误差； 3、和机器操作人员的经验有关系，存在较大的认为误差； 说明：下图为梅溪湖站1#线实景拍摄 ba图1-1不同取砼方式实物图 a 铲子取样 b料斗取样 3.4 采用创新多功能取砼器的优缺点： 优点：1、能够对出货单上标明混凝土塌落度数据负责，能够应对上级监测 机构的检查，而不是随便书写，有依据； 2、力争使五局混凝土成为全国唯一一家出站砼有实际塌落度数据测 量的公司，为此能够提高行业竞争力，增大公司影响力； 3、操作简单，一个质检员无须下楼就可以接料查看混凝土情况，节 省人力； 4、可以对每一盘料进行查看，对混凝土有及时的把控； 5、看完的料可以重新进入罐车，不会造成浪费，不会对混凝土造成 影响，更不会减容重； 6、长期用照片记录可以便于公司对混凝土记录质量数据，形成数据 库，对将来实现自动化控制混凝土奠定基础； 缺点：需要定期维护，保证设备的正常运行；二次制造较困难如下表1-1例举了不同方式之间的差别： 表1-1混凝土取样方式优缺点砼是否直观操作是否简单砼的代表性罐车容重人精力消耗是否及时废料处理数据统计投入人工铲子不直观是最低无影响低及时容易无最低斗车放料直观否一般容重减少最高不及时难一般一般取样器接样直观是高无影响低及时容易高高 四.混凝土取样机的可行性制备方案流程： 4.1 设备方案确定 4.1.1从塔吊结构到混凝土取样机的设想: 思路：塔吊可以实现对重物的360度旋转，我们对取样机的设计方案中采用旋转机构具有一定的可行性 需解决的问题：旋转支撑机构一般作为塔吊，泵车，挖机等重要工程机械的重要部位，旋转支撑机构一面需要支持360度旋转，一面需要受局部应力，因此在没有现成旋转机构购买的情况下，自行制造旋转机构存在困难。如果定制，价格非常昂贵。 4.1.2从泵车悬臂结构到混凝土取样机的设想: 思路：搅拌机下接料空间有限，竖直可利用高度400，横向2000，因此采用塔吊是不适宜的，考虑实际情况泵车臂可以折叠伸长，因此，保守估计，利用仿泵车臂旋转的方式取样可能具有可行性。 需解决的问题：泵车为精密设计设备，以目前的能力和资金水平，要仿造泵车臂的方式来折叠接料没有必要，对取样机的制造必需机构精简，操作简单。 4.1.3综合考虑方案: 思路：采用塔吊的旋转形式，将接料斗至于塔尖，不过将塔吊负重转移至地面，重物平面通过限制来对力实现转移，一则可以保证结构的整体性，二则取样时用力较小，倒料方便。 需解决的问题：材料不足，一切都只是理论，每一个零件都需要自己的解决，任务看似简单，实则需要付出大量精力； 4.2 技术要求 取砼器需要满足如下5点要求： 1 能够完成搅拌楼上取样的基本工作 2 能够直接测量塌落度 3 废料清理容易，少量废料不影响使用 4 组成零件配置常见，便于普及制作 5 便于操作，简便易行，人员操作省力 6 制造成本不高，使用寿命长，性价比高 4.3 草图（详细图纸见附件1） 说明： 本小节只提供最新一代取砼器提供简略正视图图纸，俯视图和左视图暂不提供，图纸和实物之间存在一定的偏差，在设计制造过程中本工程图纸还需要进一步修改，此处只作为参考用。（参数以实物为准，略有误差。 如下图1-2为多功能取砼器正视草图。图1-2 多功能取样机草图 4.4 模型生产 2014年10月19日我们制作了图1-3的模型，我们暂时将这命名为一代模型机。第一次模型由于很多零件得不到，所以只能够使用一些生活中物品所以看起来比较粗糙，但正常取样使用还是没有问题。其中连接件采用的是25钢管，接料器焊接的不锈钢瓢，固定夹使用的是铝合金窗架捶打而成，底座使用的是转转椅底座，以及部分螺杆等 。图1-3 一代取砼器模型 图1-4是在11月10安装使用的二代机。安装在梅溪湖站1#号线上，在一代机的基础上强化了取大体积样的功能。可以比一代机取更多样便于观察，同时操作更加简单。整个取样-观察-放料过程只需30秒即可，完全满足要求。图1-4 二代取砼器实物图 图1-5为11月17日安装使用的三代机。除可以实现取样观察的功能之外，同时能够测量本盘混凝土的塌落度，属于改进产品。整体结构相对于前面两代产品有了较大的改动，为了实现在搅拌楼上对每车混凝土测量塌落度的要求，三代机采用了很多精细的机械设计来满足这一个功能，属于一大创新点。图1-5 三代多功能取砼器实物图 4.4配件生产以及购买 原料来源简单主要有以下零部件：25钢管、2mm钢板等日常常见的金属材料焊接而成。考虑到设备的可靠性，后期可能需要采用机床车来提高精度，从而延长设备的使用寿命且提升性能。 4.5 组装调试以及结果观察 下图1-6、1-7、1-8、1-9为部分生产过程中的图片资料展示 图1-6 川塘小学C30 图1-7 高岭地铁C30水下桩 图1-8 步步高C55碎石 图1-9 地铁C35水下桩 从图中可以看出，在使用了取砼器后，能够非常直观的查看混凝土的实际状态，不再只是简单的靠经验估计，特别是在对待一些重点项目的时候，如地铁，高标号混凝土等，能够及时采取有效的控制措施。 4.6 整机安装实际试运行情况以及存在的问题和相应的改进措施 自行安装运行之日到今天止。由于升级改造之用，一代机已经报废，价值已经得到了体现。二代机到现在还在梅溪湖站1#号线上正常使用，3代机由于操作失误，导致底板损毁一块。另外在使用过程中发现，2代机由于不需要用水冲洗因此，使用较为频繁，钢管已经出现了轻微的变形，如果继续制造还需要加强钢管尺寸。3代机可以直接测量塌落度，因此必须用水冲洗干净才能下次顺利操作，为此操作过程多了几个步骤，稍显麻烦。但是经过我自己亲自多次测试，熟练之后，完全可以一个人1分钟之内完成流程得到塌落度参数。另外水管冲洗还需要装置一个水龙头，由于时间关系也一直迟迟没有解决。等解决完所有的瑕疵，取样时间会进一步的缩短，效率会进一步的提高。 由于目前的几代机器全部采用的是手工打造的形式，零配件之间连接存在较大的间隙，所以如果有量产的必要，还需要优化零配件的制造来源，减小误差，提高机器的使用寿命；五取砼器经济可行性分析 5.1从废料利用的情况上来说： 在保证质量的前提下，传统斗车接料的方式废料主要用途主要是用来做试块，其他的则直接倒掉。当批量比较大的情况下，如果采用斗车接料看料，会在一定程度上浪费一部分混凝土。从资源回收角度来说取砼器废料可以重新送入罐车不会造成浪费，按照每斗车0.2立方来计算，按照0.2的盈余系数来计算，每斗车砼重量为M=0.2*（1-0.2）*2400=384Kg。按照每车标准12方来计算M总=12*2400=28800Kg。误差造成为1.3%，别看误差比较小，如果某工地过磅显示某车容重少400Kg，每批次按照这车来计算结算款，那会造成很大的没必要麻烦。假设某方混凝土单价300，系统误差1.3%，则工地按照扣除误差后的结算价结算为X=300*(1-1.3%)=296。可以得到每方混凝土大致少了4块，假设工地需要5万方混凝土，则两者之间的结算价格会相差4*5=20万。从工地的角度考虑为了减少建筑成本，若果抽到刚好斗车取样这车必然会死抓容重不够这点说事，会采取批量扣量的方式而不会考虑混凝土公司是由于用斗车接料看质量而造成的容重不足。理所当然容重的不足会给后期商务部门的结算工作添加很多困难。特别是梅溪湖中心，佳兆业，东方红小学的个工地要求甚严。因此要采取合理的方式利用好废料，使用多功能取样机一则可以在保证混凝土的容重前提下查看混凝土的质量，二则废料不会污染环境，省掉很多后期麻烦。 5.2剩退料情况经济问题 以往输出混凝土都是通过传统的方式来保证质量，因此有很多情况下由于各种原因会造成混凝土质量不合格退料的情况，据大致统计每个月退料140方，在不报废等严重事故的前提下，大概就会有5000多损失，一年就是50000。由于取砼器才刚开始投入使用，期望能够起到提高砼质量来减少退料，提高公司的受益，这点具体经济消息，还希望在得到普及使用后来对比，我会持续关注取砼器使用前后一年剩退料车数这个经济系数。 5.3从设备制造成本角度分析 本小节主要分析讨论设备制造成本问题。一款良好的机械设计产品，在满足使用需求的前提下还必须满足经济性。我们主要从单个多功能取砼器材料成本、制造成本以及研发成本无形投入三个方面计算： 材料成本：25钢管*2m=10*2=20元； 钢板3M2=15元 ；30钢管*0.2m=5元；硬质弹簧*2=5元 ； 夹子*2=10元；总价55元 制造成本：由于不能采用现成塌落度桶，手工焊接需1d，受力架以及连接件按照2d（每d按150元计算），电费5元，焊条10元。总价465元 研发成本：从10月1日开始立项研发，到11月17日多功能取砼器安装测试完毕，牺牲了两个人的休息时间，排除各种方案，成本无从计算。如果能够看着自己的成果在公司顺利使用，做出贡献也就值了，暂且股价1元。 总价材料陈本+制造陈本+研发成本=55元+465元+1元=521元六.使用说明书（详细使用说明书附件2）本小节使用规范以三代机使用方法为例，流程图如下1-10：STEP1：将取样机各零部件组装完成，添加适当润滑油，来回转动3次，地面用水稍微润湿；STEP2：将取样桶倒立，双手按住提手的同时按下弹簧夹子，放上地板，用夹子卡好STEP3：将取砼筒整体放在挂钩上，等待下料STEP4：在下料过程中，转动把手用取样桶接好料只会，判断接满只会，反方向转动把手，将料取出STEP5:：松开夹子，提起取样桶，用卡尺两处塌落度STEP6：用铲子取出底板，用铲子铲掉混凝土，打开水龙头清洗干净设备，等待下次使用。取样器准备，地板润湿转动把手均匀取样测量实际塌落度 清洗完毕图1-10 三代多功能取砼器使用流程图七.项目参与人员介绍八.项目总结和感谢实际问题出现是，我们心中有股巨大的力量推动自己去动手。不管前面遇到的困难是什么，我们善于用自己的双手去解决，争做一个行动的巨人。我想只要我们愿意去做，上帝会给我们力量！研究一个市面上没有的新产品还是有点难得，思绪很多很难统一。但是我们要的就是要创新，要做的就是从来没有的，要做就做全国第一！让我们公司