空心砖成型机设计方案

摘 要空心砖成型机主要用于空心砖的大批量生产，因空心砖具有高强度，高寿命，低成本，低污染等一系列优点，逐渐取代了传统的烧砌砖，并越来越受到建筑行业的青睐。空心砖成型机主要包括三部分机构：动模机构、进料机构和进板机构。三部分机构相互协调、先后依次启动并完成各自的工艺动作，就可以完成空心砖的成型工艺。成型机按成型工艺的不同可分为移动式成型工艺和固定式成型工艺两种，本次设计采用固定式成型工艺。设计从空心砖的发展概况，产品优势等着手，根据成型机的设计尺寸及使用要求，分析了各部分的特点及加工要求，从而确定了总体的设计方案，继而分别对动力系统、动模系统、进板系统、进料机构等一系列部件进行了具体分析计算，确定了其设计方案。然后本设计对设计产品进行了功能及结构分析，介绍了产品的维护及保养，最后对产品的经济效益和在环境保护工作中需要注意的事项做出了分析和说明。通过本次设计，对大学四年所学习的知识进行系统全面的整合、消化，熟练掌握设计所需的相关软件，为毕业后踏上工作岗位尽快胜任相关工作奠下坚实的基础。关键词：空心砖成型机、固定式、动模系统、进板系统AbstractHollow brick molding machine is mainly used for hollow bricks of mass production, because of the hollow bricks has high intensity, the high life, low cost, low pollution and so on a series of advantages, gradually replaced the traditional burn laying bricks, and more and more get the preference of the construction industry. Hollow brick molding machine mainly includes three parts institution: dynamic model agency, feeding mechanism and Into board institutions . Three of the coordination and organization has in turn start and finish of each process action, we can finish the hollow brick molding process.Molding machine according to the different molding process can be divided into mobile molding process and fixed molding process two kinds, this design USES stationary molding process. Design from hollow bricks, the development situation of such as product advantage to the design of the machine according to the size and the application requirements, analyzed each part of the characteristics and processing requirements, so as to determine the overall design scheme, then respectively of the power system, dynamic model system, into the board system, feeding mechanism and so on a series of parts by the specific calculation and analysis, to decide its design scheme. And then the design of product design the function and structure analysis, this paper introduces the product maintenance and maintenance, and finally to the product economic benefits and environmental protection work in need in matters of attention made analysis and explanation.Through the design of the university for four years learning the knowledge system of the overall integration, digestion, master design in the required software, to start work as soon as possible after graduation for related work lay solid foundation.Keywords: hollow brick molding machine, stationary, dynamic model system, into the board system目 录摘 要 .I1 绪论 .11.1 空心砖行业的发展概况 .11.2 空心砌块的定义 .21.3 空心砖的特点及其与同类产品的区别 .32 总体方案介绍 .42.1 总体设计要求 .42.2 空心砖成型机的总体方案设计 .62.3 各部分方案介绍 .73 动力装置的设计 .103.1 方案选择 .103.2 工作原理分析 .103.3 方案优点 .124 主要部件的简要设计 .134.1 进板机构结构设计 .135 动模系统的设计 .195.1 工作原理的分析 .195.2 各液压缸工作行程的确定 .205.3 液压缸的设计与选择 .215.4 振动电机的设计 .226 空心砖成型机的结构及功能分析 .276.1 整机的结构与功能的分析 .276.2 主要零部件的结构分析 .277 产品的注意事项及维护 .317.1 成型机的操作规程 .317.2 空心砖成型机的维护 .317.3 空心砖的养护 .328 经济效益及对环境的影响 .338.1 经济可行性分析 .338.2 环境影响 .348.3 防污措施 .35结 论 .36致 谢 .37参考文献 .38附 录 .39 青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书（论文）11 绪论1.1 空心砖行业的发展概况混凝土空心砌块属于免烧砖，是一种新型节能墙体材料，对于开办传统砖厂，面临土地资源枯竭、政策约束、市场疲软，收入降低而苦恼的中小型企业的经营者来说，简直是一个福音。所谓免烧砖，就是不用火烧制的砖块，其强度大、减轻建筑重量、环保、节省土地资源、降低成本。由于多种原因导致这种产品的应用价值增大，市场需求旺盛。开办生产这种砖制品的工厂，好管理、成本低、回报比较快，成为创业者寻求快速增殖财富的一条独特的捷径。了解免烧砖起源，首先要谈空心砌块发展的历史。空心砌块最早是美国人发明出来的。1866 年美国人哈契逊(Hutchinson)获得了美国第一份生产空心砌块的专利证书。1874 年鲁道斯(Rhodes)获得的专利，用混凝土制成了多种形状的空心砌块。1890 年帕尔墨(Palmar)的生产技术，使混凝土砌块在世界上最先成为商品，并于 1897 年用 30810的空心砌块建成了一幢房屋。1900 年帕尔墨发明了世界上第一台空心砌块成型机，为空心砌块的工业化生产开辟了道路。此后，各种机械和手动的空心砌块成型机相继出现。美国各地开始建立大批空心砌块工厂，砌块建筑开始普及。到二战结束以后，美国的空心砌块产量已到 5 亿块。空心砌块在美国的成功生产和应用，带动了欧美、亚洲、澳洲、非洲等各国空心砌块的发展，并逐渐成为世界性新型墙体材料，得到普遍应用。免烧砖为什么能够得到重视，并逐渐推广呢？尤其在我国更是取得前所未有的发展。主要有以下几条原因：（1）免烧砖和传统粘土红砖比较，强度一样高，使用寿命更长。粘土红砖技术标号一般为 75 号到 100 号。而许多免烧砖生产设备，都按照 100 号以上标准设计，其强度完全达标，由于粉煤灰等材料的火山灰活性反应，生成水化硅酸钙和铝酸钙凝胶填充孔隙，增强粘结力，促进强度的长期增长和固化物具有较好的耐久性，稳定性。理论和实践均证明，其后期强度不断增长，使用寿命比粘土砖长。（2）原料便宜，成本低廉。免烧转的原料简单，粉煤灰、炉渣、煤矸石、沙子、石粉、矿渣等工业废渣资源，都可以做免烧转的原料，利用这种材料制砖成本最低。像中科建材公司的 JFS 激发技术生产的免烧砖水泥用量就非常少，活性较高的材料还可不用水泥，且生产工艺免烧免蒸，所以生产成本低于粘土砖成本。另外，国家为了大力推广新墙材，对使用粘土青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书（论文）2砖建房者，每平米征收 8 元墙改基金，补贴给新型墙材厂，这样，每平米墙体造价就相差 16 元。 （3）节约土地资源，具有政策优势。由于人口爆长，城市扩建，人均耕地面积越来越减少，像传统粘土砖这样靠不断吞吃土地的建筑材料，将不得不被迫减少或停止使用，这样免烧砖的使用价值就凸显出来，用空心砖这样的新型墙体材料替代粘土砖，将是大势所趋。政府也给予了政策上的支持，各地政府已命令禁止生产和使用粘土红砖。当然，也由此带来了新的市场前景和商机。（4）设备注重中小创业者需求，符合中国国情。传统粘土砖设备是一种成套的大型全自动生产线，而他们公司的新型的免烧砖设备，则由几台成型机组成各自独立单元。一套全自动生产线不管哪个环节出现故障，全线都要停产，而多台成型机组成的生产线，即使一台出现故障，其余仍可正常生产；而且多台型机组成的生产线比同样产量规模的全自动生产线投资省，容易维护和管理；另外多台机组便于多种规格砌块的分工生产，不用经常更换模具。免烧砖技术所具有的多种优势，并不是一句两句话能说得清的，但总的来说，它的先进性已经被国内外所公认。国内许多空心砖的设备制造与生产厂家红红火火事实证明，免烧砖价值的不可替代性是其历史发展的必然。1.2 空心砌块的定义砌块是一种砌筑用的人造块材外形多为直角六面体，也有各种异形的。砌块系列中主规格的长度、宽度或高度有一项或一项以上分别大于 365mm、240mm 或 115mm，但高度不大于长度或宽度的六倍，长度不超过高度的三倍，系列中主规格的高度大于115mm 而又小于 380mm 的砌块称为小型砌块。砌块内无孔洞或空心率小于 25为实心砌块；空心率大于 25的砌块为空心砌块。用水泥混凝土(集料为砂、石)制成的砌块为普通混凝土砌块。例如用水泥、砂、碎石混凝土制成主规格尺寸为390mm 190mm 190mm，空心率为 45的砌块称为普通混凝土小型空心砌块，简称普通混凝土小砌块简化为混凝土砌块。混凝土是由胶结料(一般用水泥)、粗、细集料、水、掺合料和外加剂等组成。对于彩色混凝土还需添加颜料。混凝土小砌块可以按不同方法进行分类。下按功能不同分类 ：承重砌块、填充墙砌块、装饰砌块、多功能砌块、构造砌块、路面（铺地）砌块；按孔的排数不同分类：单排孔砌块、双排孔砌块、多排孔砌块：按空心率不同分类：实心砌块、空心砌块。由于单排孔混凝土砌块砌筑的墙体保温、隔热性能差，因此，北方地区将砌块内孔洞的排数增加，提高墙体的保温、隔热性能。特别在东北地青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书（论文）3区双排孔砌块、多排孔砌块应用很广。本机型可以根据需要来更换模具来生产不同型号的砌块以满足不同地区用户的需要。空心砖成型机制品的生产工艺主要有原辅材料通过搅拌、振压成型、保温静养三个生产工艺阶段。1.3 空心砖的特点及其与同类产品的区别空心砖的特点：（1） 符合现行建筑模数，便于推广应用。（2） 强度等级范围大，适用作为承重和非承重墙体材料。（3） 抗剪强度高，有效地解决墙体裂缝问题。（4） 结构设计改变了产品的热工性能，提高墙体的热绝缘作用。（5） 砌块肋壁及开孔尺寸可满足管道铺埋和二次装修。（6） 块形设计符合施工习惯，有效地减轻劳动强度，提高工效。混凝土空心砖与同类产品的区别 ：（1）混凝土空心砌块与粘土多孔烧结砖的区别：混凝土空心砌块在生产工艺上采用振压成型，保温静养，大大提高了砌块的强度，从而大幅度地降低投资成本，原辅材料的广泛适应，便于降低制造成本。它是一种很高商业价值的新型墙体材料，很值得推广应用。粘土多孔烧结砖由于它采用的是粘土，属于破坏土地资源的产品，被国家列入淘汰产品目录。采用煅烧生产工艺，其耗能大、对环境造成较大的污染。开孔设计只是简单地插几个圆孔，其抗裂抗剪和热工性能明显低于多排孔砖。（2）混凝土空心砌块结构与混凝土结构的区别：砌体结构主要承受竖向荷载；砌体结构依靠墙体的抗侧刚度抵抗地震剪力，一般属刚性房屋，破坏延性差。 适合于单层或多层小的工业民用建筑。 混凝土结构可以配置钢筋，能比较好的承受竖向和水平方向的力； 更适合于多高层建筑和一些特种结构。 砖的抗压强度不如混凝土，只能用于低层建筑，钢筋混凝土抗拉和抗压强度都有了大幅提高，对于抗震很有作用。现在砌体结构一般用于农村的 2、3 层楼房。青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书（论文）42 总体方案介绍 2.1 总体设计要求2.1.1 混凝土空心砌块的特点及加工要求混凝土空心砌块是薄留、空心、壁高的混凝土制品，一般采用振动成型。生产工艺中有三个重要工序：混凝土搅拌、制品成型和制品养护。由于砌块中间空心，壁、肋部很薄，最小壁厚 30mm，最小肋厚 25mm，壁肋高度通常为 190 mm。因此除了要求粗集料最大粒径为 10mm，还需解决如何使高而薄的壁肋。在短时间里将混凝土振动密实。砌块体积小，每块体积仅 0.014m3，为了提高生产率，砌块成型后必须立即脱模，脱模后的砌块不能有变形，或者变形在允许偏差的范围内。由于砌块脱模后需要静养，如果将砌块摆放在平地上，将会占用大量的面积：因此，砌块在静养过程中，必须尽可能减少占地面积。砌块是混凝土制品，成型后需养护 28h，与其他混凝土制品不同的是，砌块静养后需将其底校(托板)拿定，提高托板的周转率。因此砌块的养护制度与其他混凝土制品有所不同。 2.1.2 混凝土空心砌块的生产工艺混凝土小地空心砌块的生产工艺有三个工艺组成： 混凝土搅拌工艺； 砌块成型工艺； 砌块养护工艺。这三个工艺中，砌块成型工艺是关键工艺。振动成型是砌块成型的主要方法，成型后的砌块、混凝土要密实、棱角铁齐、块体无裂缝、不倒塌、尺寸偏差小。(1) 振动成型的原理:混凝土拌合料注入模箱以后，需要成型和密实。成型是指混凝土拌合料在模具内流动，充满整个模箱所有的壁肋，使砌块的外形尺寸，细部尺寸符合设计要求。密实是指混凝土拌合料从松散的状态内部流动填充空隙达到密实的过程。成型和密实是同时进行的。混凝土拌合料是由水泥浆和粗细集料组成，颗粒间有内摩擦作用具有一定粘性，当拌合料进入模箱后靠自重产生流动性是很小的很难使砌块壁肋密实。从流变学的角度看，混凝土伴合料接近于一般宾汉姆体，应符合下列公式：0/dvy青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书（论文）5式中 剪应力，即单位液面上的内阻力，欲使流体流动，必须克服此剪应力粘性系数；变形速度梯度；/dvy拌合料的极限剪应力。0在某个极限速度 以前， 为速度 v 的函数，即 (v)，(v )；当V极 限 00fV极 限时， 。当混凝土拌合料的材料、配比及介质温度一定时， 主要取v极 限 0k 极 限决于振动频率和振幅、也就是与振动加速度有关。目前砌块成型机均采用振动成型工艺。当振动器对模箱内混凝土拌合料施加强烈振动，拌合料由于受到冲击力的作用而引起颤动，其速度 时，在机械力和重力v极 限共同作用下，克服剪应力 ，破坏了拌合料颗粒间的粘结力和机械咬合力，使拌合料的内阻力大大降低，最后使拌合料部分或全部“液化”，获得流动性，充满模箱中的空腔，达到结构内部密实。在振动过程中，在砌块拌合料的上表面施加一定的压力，增加重力作用，可以提高砌块的密实度，缩短成型周期。因此，确切地说砌块是用振动加压成型。采用这种成型原理，其优点是：小砌块外观整齐，颗粒均匀、尺寸准确、结构密实、成型效率高、水泥用量少、降低成本、成型后可立即脱模。其缺点是：由于激振力大、振动噪音较大。如果采用提高水灰比、增加拌合料的用水量，获得拌合料较大的流动性。但其效果：一方面使拌合料在运输和成型过程中容易产生离析和泌水现象；另一方面在加料时有可能出现结拱现象，使成型时间加长，多余水分蒸发时，在砌块内部将会留下较多的孔隙，影响密实度。(2)按成型方式的不同可分为: 移动式成型机成型工艺；用移动式成型机生产砌块需要一块平整的混凝土地坪，砌块成型后就地脱模，放在原地，而成型机移动到下一个位置。混凝土拌合料送到成型机移动的位置，操作人员也随机移动，砌块就地进行自然养护，气温 15以上，养护 24h 以上，砌块就可搬运到成品堆场继续进行养护。用移动式成型工艺成型机和配套设备比较简易，技术要求不高、不用托板、投资小，砌块成本也低，比较适合小城镇、农村小规模生产。一般说来移动式成型机受机型的限制，激振力偏小，水泥用量大、砌块强度偏低、外观质量也偏差、高度偏差大：移功式成型工艺在国内发展较早，但其技术水平尚停留在较低的层次，今后尚待完善和提高。 固定式成型机成型工艺。青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书（论文）6固定式成型机用简易生产线成型工艺目前在国内广泛使用。它的投资较高，比较适合于中、小企业。其工艺流程是：混凝土拌合料 皮带运输机 水平皮带运输 小车往复喂料 上下模成型机 砌块静养 室外养护。本生产工艺先进，机械化程度高，劳动强度低，投资少，成本低，并可常年生产 。产品质量稳定，强度高，耐久性好。同时，还具有节约能源，保护国土，净化环境等优点。因此是切实可行的，这次我们合作设计的就是固定式成型机。2.2 空心砖成型机的总体方案设计空心砖成型机主要包括三部分机构：动模机构、进料机构和进板机构。三部分机构相互协调、先后依次启动并完成各自的工艺动作，就可以完成空心砖的成型工艺。三部分机构的顺序控制是由控制中心通过 PLC 编程实现的。具体地说，各部分机构的动力系统比如说液压缸和电机的启动和停止是由控制中心予以控制。其行走部分具体位置和各部分工作时间的控制则是由一些安装在机器上的传感器和行程开关辅助完成的。另外，有一个附加装置运出机构，其主要功能是将托板及其上成型砖块从成型区域运出，并利用一个毛刷除去砖块上因脱模而引起的毛刺。详见图 2-1。图 2-1 空心砖成型机整体示意图青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书（论文）72.3 各部分方案介绍先介绍动模机构（如图 2-2 所示） ，动模机构的主要工艺动作既上、下模的起落。模具的上下移动是通过液压缸来实现的。下模由一个型号稍小的液压缸实现起落，上模由两个型号稍大的液压缸实现起落动作。其动作顺序为：下模落下上模落下上模抬起下模抬起。由机构设置可以知道，下模抬起时会带动上模进一步抬起。两个模具之间的相互位置协调控制由安装上、下模具移动导杆上的齿轮、齿条相互啮合予以保证。另外，成型台下方装有振动电机，用来引起模具的振动。在砖块成型的同时，上、下模一起振动，以保证模腔内原料均匀分布。并保证成型后模具能够顺利脱模。即上、下模能够顺利抬起而不破坏砖面。图 2-2 动模机构示意图接着介绍进料机构（如图 2-3 所示） 。进料机构主要由落料系统和搅拌系统组成。落料系统包括皮带轮将大料斗中的物料送入小料斗，然后运料小车将小料斗中的物料送入下模模腔中。皮带轮系统是由电机驱动的，运料小车的往复运动则是由液压缸实现的。搅拌机构的功能是通过搅拌使原料均匀而充分地落入模腔中即强制加料。搅拌机构先是电机经由减速机构，然后通过曲柄连杆机构将转动转化为搅拌叉的摆动而实现的。青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书（论文）8这部分的主要工作过程是：搅拌好的物料从大料斗中落下，经由皮带轮送入小料斗，再从小料斗落入运料小车，然后由运料小车运倒成型区域上方。使物料均匀而充分地落入模腔即强制加料。运料小车返回，并将模腔中多余的物料清除掉。图 2-3 进料机构示意图进板机构主要功能为依次推动托板前往成型区域，待砖块成型后将其推出。托板在这里主要起一个砖块成型平台的作用。进板机构的工艺动作主要由推板架的往复运动来完成，而推板架的往复运动则是由液压缸实现的。推板架每次推动 4 块托板，前3 块托板由推板架上安装的卡子直接推动，最后一块托板则由第三块托板推动前行。砖块成型后，第四块托板及其上的成型砖块被推出成型区域后，由处于成型机前方的运出机构运出。然后，推板架退至后限位置，继续推动托板仓中的托板，将其依次推往成型区域并运出。如此往复，循环不已。详见图 2-4。图 2-4 进板机构示意图最后介绍附加装置托板运出机构（见图 2-5） 。其工作原理是用电动机带动链轮、链条将从成型区域推出来的带有成型砖块的托板运送出去。与此同时，电动机带动毛刷转动，将砖块上因脱模而引起的毛刺清除掉。然后由工人将带有成型砖块的托青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书（论文）9板抬走，对砖块保温静养以达到强度要求。图 2-5 运出机构示意图整台机器的主要工作过程如下：首先，进板机构将托板推至成型区域，下模落在托板上。接着搅拌好的物料由皮带轮从大料斗进入小料斗，再进入运料小车。运料小车沿导轨前行至成型区域上方。然后，使原料充分落入模腔强制加料。运料小车后退，顺便将多出下模模腔的物料清除。其次，上模下落，上、下模振动成型。上、下模先后升起。进板机构继续工作，将带有成型砖块的第四块板推出去，由运出机构运走。同时，第三块板被推至成型区域，为下一次成型做好准备。与此同时，再从托板仓中推出一块板充当第一块板。推出成型区域的带有成型砖块的托板有运出机构运出，同时用毛刷清理其上的毛刺。详见图 2-6。图 2-6 整体装配图青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书（论文）103 动力装置的设计3.1 方案选择其运动方案的实现主要由两种方式可供选择：一是采用步进电机，一是采用液压装置。本次采用了液压装置用液压缸来推动托板前进。是因为比较起来采用液压装置比采用步进电机更合理一些。主要原因如下：（1）采用电机必须采用步进电机，且要满足传动速度、传动力矩的要求，其体积必然庞大，使得整台机器体积变大。（2）采用步进电机必须有减速装置，而减速装置会使整体设计烦琐且会增加成本。（3）采用步进电机要么采用曲柄连杆机构将转动转化为平动，这无疑增加了设计上的难度，且会使机体庞大；要么采用链轮、链条来运送托板，但这样难以准确地将托板运送并定位在成型区域。综上所述，决定采用液压装置来实现其运动方案。3.2 工作原理分析以下简述进板机构工作过程，主要从推板次序、动力设置、卡子工作原理三个方面加以阐述（详见图 3-1）：图 3-1 进板机构示意图首先，工人预先将托板放入托板仓中（数量多于 5 块） 。机器开始工作后液压缸驱动推板架沿着其导轨向前移动，推板架上安装的卡子推动托板沿着其导轨也同向向前移动。每一次直接推动三块托板，第四块托板（从左往右）由第三块托板推动前移。当第四块托板被推至成型区域时，第一块托板也被推出托板仓，仓中紧挨其上的那一块托板掉下来，占据了第一块托板原来在仓中占据的位置。接着，推板架返回，暂时青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书（论文）11停止工作。等成型工艺完成后，推板架又开始工作。推动板仓中最下面一块板以及它前面的四块板，并将第四块板推出成型区域。这时，第三块板就会充当第四块板的角色，板仓中推出来的那块板就充当第一块板的角色。推板架行至前限位置时第四块板前进至成型区域时，推板架返回并暂停。如此往复，周而复始地循环，不断为成型工艺提供平台，并将成型砖块运出去。托板在上一层导轨中移动，推板架在下一层导轨中移动（往复运动） 。推板架的往复运动是由处于其下方的液压缸驱动的。推板架上焊有一个柄，柄的头部有一个铰支孔，与液压缸推杆顶部的铰支孔通过销轴相连接。为避免液压缸工作杆受径向力作用，对液压缸也采取铰支定位（如图 3-1 所示） 。接着简述推架板上安装的卡子的工作原理（详见图 3-2，图 3-3）：图 3-2 推板架前进时卡子工作状态 图 3-3 推板架返回时卡子工作状态如图所示，推板架上安装有三对卡子，卡子和推板架之间也采用铰接。用销轴连接并用开口销加以固定。等推板架向前移动时，卡子的上端推动托板向前移动，而卡子的下端则顶在推板架上（如图 3-2 所示） 。等推板架移动到前限位置，即将第四块板送到成型区域时，液压缸将托动推板架返回。这时，卡子因逆向受托板阻力作用而发生转动，改变位置如图 3-3 所示。使得推板架能够顺利返回，并且托板留在原地，在推板架返回过程中位置不发生变化。当推板架返回到后限位置时，卡子不再受外力的作用。由于重力的作用，卡子又会发生转动，返回至原来的位置状态（如图 3-2 所示） ，为下次推板做好准备。青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书（论文）123.3 方案优点这样设计的运动方案不仅简洁、经济而且能够保证准确地将托板运送至成型区域并且准确定位在成型区域。曾经又人提议在托板轨道上安装滚轮，变滑动摩擦为滚动摩擦，可以减小推架板的推力，从而减小液压缸的工作负荷。于是就可以选用一个小型号的液压缸，从而节约能源。可是，经过仔细推敲，认定此种方案不可以采纳。原因是不能准确将托板定位在成型区域。在轨道上安装滚轮固然可以减小摩擦，减小液压缸工作负荷。但是，当托板在滚轮上开始运动以后，它就具有一定的速度，从而具有一定的动能。当推板架前进到前限位置后，将不再推动托板而返回到后限位置去。而托板由于具有动能，不会立即停下来，而会继续前行一段距离。从而离开了原来占有的正确位置，从而可能会对后面的砖块成型工艺产生不好的影响。由于每一块托板的重量及其与滚轮的接触面粗糙状况并不完全相同，而且其滑行的距离还与滚轮安装润滑情况和机器的振动状况有着很大的关系，所以很难精确计算出其滑行的距离。因此，在此情况下很难将托板准确定位在成型区域。如要准确定位，需要另外安装一个刹车装置，而这无疑增加了整台机器的成本。所以，在这次设计中，并没有采用这个建议，仍采用托板在轨道上滑行。青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书（论文）134 主要部件的简要设计4.1 进板机构结构设计4.1.1 有关液压缸的计算如图 4-1 所示，液压缸所需提供的推力 F 分为两大部分：（1） 四块托板滑动时所受的摩擦力 N1、N 2、N 3、N 4。（2） 推板架滑动过程中所受的摩擦力 N5。FN 1+ N2+ N3+ N4 +N5 (4-1) 图 4-1 推板机构示意图先计算四块托板在滑行过程中所受的摩擦力 N1、N 2、N 3、N 4。托板为塑料板，体积为 900140030mm，取其密度为 1.5g/cm3则每一块托板的质量为 m=9014031.5=56700g=56.7kg57kg 则每一块板所受重力为 G=mg (4-2)=579.8=558.6N559N 鉴于第 4 块托板上有 10 块成型砖块，故需要将其考虑在内。青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书（论文）14假定砖块全为混凝土块，取其密度为 2 g/cm3，外观体形为 390190190 mm。如图 4-2 所示，砖块内部有空孔，其尺寸为 2150130160 mm；则砖块的质量为 m=（391919-2151316）2=78392=15678g16kg那么，砖块所受的重力 G=mg=169.8=156.8N157N图 4-2 空心砖块示意图如图 4-1 所示，托板是在导轨上滑行，取其摩擦系数为 f =0.6。如图 4-3 所示，由于第一块托板处于托板仓的最下一层，它还承受它上面 9 块托板的重量（假定托板仓中最多可放 10 块托板） 。所以它所受的摩擦力 N1分为两部分：（1）导轨对它的摩擦力 N11（2）其上紧挨的那块板对它的摩擦力 N12托板之间的摩擦系数也取为 f=0.6。则：N11=fG (4-3)=0.610559=3354NN12=0.69559=3018.6N于是，有：青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书（论文）15N1= N11 +N12=3354+3018.6=6372.6N6.4kN图 4-3 托板仓示意图第二块托板和第三块托板受力状况相同，因此合在一起计算：如图 4-4 所示，它们只受在导轨上滑行的摩擦力 N2、N 3。图 4-4 托板受力状态示意图于是，有：N2= N3=fG=0.6559=335.4 N如图 4-5 所示，第四块托板上有 10 块成型砖块，故需要将其考虑在内：其所受的摩擦力 N 4=fG=0.6(559+10157)=0.62129=1277.4N青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书（论文）16图 4-5 成型后托板示意图至此，四块托板滑动时所受的摩擦力 N1、N 2、N 3、N 4已经全部求解完毕，托板滑行所受的摩擦力的总和为：N1+ N2+ N3+ N4=6372.6+335.4+335.4+1277.4=8320.4N8.3kN以下进行推板架在轨道中滑行过程中所受的摩擦力 N5。推板架的外型尺寸如图 4-6 所示，由于采取近似计算，计算精度不要求很高。推板架材料为 45 钢材，取其密度为 7.85 g/cm3。图 4-6 推板架结构示意图推板架的体积近似为(卡子支撑在这里忽略不计，在计算卡子时予以近似加和)：V=2224105+314085=22400+16800=39200 cm3推板架的质量近似为：m=392007.85=307720 g308kg推板架的重量为：G=3089.8青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书（论文）17=3018.4N卡子的外形尺寸如图 4-7 所示，卡子材料也采用 45 钢材，其密度如前。计算卡子体积时将推板架上卡子支撑也近似加总在内。图 4-7 卡子外型尺寸示意图卡子和卡子支撑体积和近似为：V=6320105=18000 cm3卡子和卡子支撑质量近似为：m=7.8518000=141300g141kg卡子和卡子支撑重量近似为：G=1419.8=1381.8N推板架是在轨道中滑行，取其摩擦系数为 f=0.5。整个推板架所受摩擦力为：N 5=fG=0.5(3018.4+1381.8)=2200.1N于是，托板和推板架所受的摩擦力的总和为：N1+ N2+ N3+ N4 +N5=8320.4+2200.1 =10520.5N10.5kN液压缸所提供的驱动力 FN 1+ N2+ N3+ N4+N5即 F10.5kN 取 F=10.5kN液压缸工作行程 S 需略大于一块托板的宽度，即 S900mm。取液压缸工作行程为 S=950mm。青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书（论文）184.1.2 计算选取合适的液压缸根据液压缸所需提供的推力可得液压缸径（内径） D= (4-4)4F129mm 取 D=125 mm式中：F液压缸所需提供的驱动力专业常数，一般取 0.8106。液压缸活塞杆直径为 d = (4-5)1D=62.3mm 取 d=63 mm式中： 速度比，取 =1.33D液压缸径（内径）查机械设计手册选标准工程用液压缸：HSGL-125/63H-1 9 3 1-950 。青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书（论文）195 动模系统的设计5.1 工作原理的分析动模机构（如图 2-2 所示）的主要工艺动作既上、下模的起落。模具的上下移动是通过液压缸来实现的。下模由一个型号稍小的液压缸实现起落，上模由两个型号稍大的液压缸实现起落动作。其动作顺序为：下模落下上模落下上模抬起下模抬起。由机构设置可以知道，下模抬起时会带动上模进一步抬起。两个模具之间的相互位置协调控制由安装上、下模具移动导杆上的齿轮、齿条相互啮合予以保证。另外，成型台下方和上模箱的上方都装有振动电机，用来引起模具的振动。在砖块成型的同时，上、下模一起振动，以保证模腔内原料均匀分布。并保证成型后模具能够顺利脱模。即上、下模能够顺利抬起而不破坏砖面。图 5-1 动模机构示意图青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书（论文）205.2 各液压缸工作行程的确定液压缸的行程与砖的高度有密切的联系，因此，首先要确定砖的结构及尺寸。标准空心砖的结构尺寸入图 5-2 所示。图 5-2 空心砖的结构及尺寸示意图5.2.1 下模箱液压缸行程的确定从图中可以看出空心砖的高度是 190mm，因此，要保证空心砖成型机成型后的砖被运出时可以不碰到下模箱而顺利地被运出，所以确定下模箱模箱被提升的距离为200mm，即下模箱液压缸的行程为 200mm。5.2.2 上模箱液压缸行程的确定行程不同于下模箱的行程，它主要与下面几个因素有关 ：（1） 与给料小车的高度有关； （2） 与砖的高度有关；（3） 与下模箱的高度有关。如果用一个数学公式来表示上模箱的行程，可以简单的用下式表示：上模箱的行程 = 给料小车的高度 + （ 下模箱的高度 - 砖的高度 ）根据砖的高度和质量可以确定料的体积，从而确定出下模箱的高度为 320mm，小车的高度为 240mm。根据上面的共识就可以计算出上模箱的行程为 370mm。最后去上模箱液压缸的行程为 440mm。青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书（论文）215.3 液压缸的设计与选择初选液压缸工作压力由于空心砖成型机的输出力要求很小，因此采用中低压系统。选取Pg = 2.5 MPa5.3.1 计算带动下模箱运动的液压缸的尺寸由空心砖的结构设计可知下模箱上升时，液压缸的驱动力为 F=700N，又知 Pg = 2.5 MPa ，可根据下式求出缸径 D:D2 ( Pg - Pb ) cm = F (5-1)4其中 P b 为回油阻力，且 Pb = 250 KPa ；同时取 cm =0.9 ，则D2 = cmbg)(D = cbgPF)(4代入数据后得：D = 9.0)15.20.(746= 0.0664 m = 66.4 mm圆整为国家标准直径，取 D = 80 mm 。取速度比 ，由式(4-2)可得液压缸活塞杆直径为 3.1d = 1D= 3.180=39.85mm 取 d=40 mm 查机械设计手册选标准工程用液压缸：HSGL-80/40H-1 9 3 1-200 。青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书（论文）225.3.2 计算带动上模箱运动的液压缸的尺寸由空心砖的结构设计可知上模箱上升时，液压缸的力 F=10000N,又知 Pg =2.5 MPa可根据式(5-1)求出缸径 D :D = cmbgPF)(4= 9.0)15.20.(6=0.0793 m = 79.3 mm圆整为国家标准直径，取 D = 80 mm 。取速度比 ，由式(4-2)可得液压缸活塞杆直径为 46.1d = 1D= 46.180=44.9mm 取 d=45 mm 查机械设计手册选标准工程用液压缸：HSGL-80/45H-1 9 3 1-440 。5.4 振动电机的设计5.4.1 振动电机的外形及规格（1）振动电机的种类振动电机的种类很多，主要分为两类：第一类是由外部电机带动振动电机转动的振动电机。第二类是内部自身带有电动电机的振动电机，即振动电机于电机结合为一体的振动电机。根据能源的不同又可分为电动式外部振动器、电磁式外部振动器和风动式外部振动器。还有一些振动器直接放在混凝土的表面，叫做表面振动器或平板式振动器。移动式空心砖成型机最好选用内部自身带有电动电机的振动电机。因为这种振动电机既可减轻整机的重量，又有利于机器的移动。而固定式空心砖成型机可以选用有外部电动机带动振动电机转动的振动电机，也可选用内部自身带有电动电机的振动电机。青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书（论文）23（2）振动电机的选择通过市场调查可知，常用的振动电机有很多种型号，符合设计要求的有两种： JZ0 系列通用型振动电机 T05 系列立式振动电机它们适用的场合、结构及特点分别如下： JZ0 系列通用型振动电机 用途：可广泛应用于电力、建材、煤炭、矿山、冶金、化工、轻工、铸造等行业，为振动给料机、振动输送机、振动落砂机、振动筛、振动放矿机、振动烘干设备、料仓的振动防闭塞装置等各种无防爆要求的振动机械激振源。结构：振动电机由特殊设计的电机外加激振块组成，当电机通电旋转时，激振块产生激振力，通过电机底脚传递给振动机械。特点：体积小，激振力大，并可无极调节，使用和维修方便；耐振力强，使用寿命长，轴承寿命可达 5000 小时以上；起动迅速，停车平稳；全封闭结构；适用于各种制动方式，如能耗制动，反接制动等。 T05 系列立式振动电机用途：立式振动电机是各种平旋型或复旋型振动机械理想的振动源，如旋振筛、旋振磨机、旋振清理机、振动光筛机、振动混料机等。结构：立式振动电机由特制立式电机和上下两激振重锤组成。激振重锤旋转时所产生的回转惯性力通过电击上、下两底脚圆锥面传递给振动机械的工作部位，可使工作部位同时产生一平旋型圆振动和空间摇摆振动。特点:体积小,重量轻,使用维修方便；耐振能力强；起动迅速；停车平稳，适用于各种制动方式；可调激振块的相位角调节方便，互换性强，安装尺寸与日本产品一致；本产品为国内首创，性能指标接近国外同类产品水平，填补国内空白，具有国内先进水平，为发展各种旋转振型振动机械提供了合适的激振源。根据以上对两种不同型号振动电机在用途、