基于Solidworks的底板清理機的設(shè)計

劉海娥，齊曉華

(鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州　450052)

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基于Solidworks的底板清理機的設(shè)計

劉海娥，齊曉華

(鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州450052)

摘要：混凝土疊合結(jié)構(gòu)是在預(yù)制構(gòu)件上加澆一層現(xiàn)澆混凝土而形成的一種裝配整體式結(jié)構(gòu)?；炷怜B合板是疊合結(jié)構(gòu)的重要型式之一，在建筑中用得最為廣泛。底板清理機是疊合板生產(chǎn)線中的關(guān)鍵設(shè)備，主要用于模具底模的清理。一臺合適的清理機可以提高生產(chǎn)效率，保證合格率，降低生產(chǎn)成本。通過對清理機的功能進行分析，利用Solidworks軟件進行三維建模，設(shè)計出一臺結(jié)構(gòu)合理的清理機。

關(guān)鍵詞：混凝土；疊合板；底板清理機

裝配式住宅，是指按照統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)的建筑部品規(guī)格制作房屋單元或構(gòu)件，然后運至工地現(xiàn)場裝配就位而生產(chǎn)的住宅。裝配式住宅的很多構(gòu)件需要在構(gòu)件廠生產(chǎn)，通過工廠化生產(chǎn)和現(xiàn)場裝配施工，可大幅減少建筑垃圾和建筑污水，大大減少施工過程中的各種揚塵，降低建筑噪音。由于城鎮(zhèn)化的持續(xù)推進，人口結(jié)構(gòu)不斷變化，住房需求巨大，建設(shè)“兩型社會”、節(jié)能減排的要求迫切，發(fā)展裝配式住宅成為我國房屋建設(shè)的必然趨勢。裝配式住宅節(jié)能效果好，而且在克服PM2.5空氣污染方面也可發(fā)揮很大的作用，是綠色建筑發(fā)展的新趨勢之一。

裝配式住宅的發(fā)展帶動了相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)線的研究得到了進一步發(fā)展，相關(guān)的生產(chǎn)機械順勢而生?；炷怜B合板的工廠化生產(chǎn)是裝配式住宅的一大特點，底板清理機是疊合板生產(chǎn)線中的關(guān)鍵設(shè)備，主要用于模具底模的清理。一臺合適的底板清理機可以有效地提高生產(chǎn)效率，保證合格率，降低生產(chǎn)成本。

1混凝土疊合板生產(chǎn)工藝

混凝土疊合結(jié)構(gòu)是在預(yù)制構(gòu)件上加澆一層現(xiàn)澆混凝土而形成的一種裝配整體式結(jié)構(gòu)?；炷怜B合樓板作為疊合結(jié)構(gòu)的一部分，是預(yù)制和現(xiàn)澆相結(jié)合的一種結(jié)構(gòu)形式。疊合板在施工過程中，先在底部安放預(yù)制底板(在澆筑上層混凝土?xí)r起模板的作用)，而后兩部分混凝土形成整體來承受荷載。

預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)車間包含單一板(疊合板、墻板)環(huán)形生產(chǎn)線、復(fù)合板(外掛墻板、陽臺、樓梯)環(huán)形生產(chǎn)線兩條自動化生產(chǎn)線。本文主要對單一板環(huán)形生產(chǎn)線進行研究。

單一板環(huán)形生產(chǎn)線生產(chǎn)，采用高精度、高結(jié)構(gòu)強度的成型模具，經(jīng)自動布料機把混凝土澆注其中，振動臺振搗后并不立即脫模，而是經(jīng)靜置養(yǎng)護、蒸汽養(yǎng)護，使構(gòu)件強度≥20 MPa時才進行脫模處理的生產(chǎn)工藝，而空模具沿回模輸送線自動返回。在回模輸送線上設(shè)置了清理、噴脫模劑，劃線、安裝模具側(cè)板，安裝鋼筋桁架，檢測等工位，達(dá)到了自動化環(huán)形作業(yè)。

單一板環(huán)形生產(chǎn)分為混凝土拌合系統(tǒng)(共用)、布料振搗系統(tǒng)、養(yǎng)護系統(tǒng)、脫模系統(tǒng)、附件安裝與成品疊合板輸送系統(tǒng)、模具返回系統(tǒng)、疊合板檢測堆碼系統(tǒng)等7大系統(tǒng)。單一板環(huán)形生產(chǎn)線工藝流程如圖1所示。

圖1　單一板環(huán)形生產(chǎn)線工藝流程圖

2底板清理機的設(shè)計

在回模輸送線上，底板清理機負(fù)責(zé)將附著、散落在模具上的混凝土渣清理干凈。清理機生產(chǎn)節(jié)拍為4 min，提高了工作效率，減少人工費用。底板清理機由外架、內(nèi)架、滾筒刷、刮板、帶座立式軸承、減速機、鏈輪、鏈條、氣缸、銷子、螺栓螺母等組成。刮板處構(gòu)成粗清部分，滾筒刷為細(xì)清部分，其他構(gòu)件都是為這兩部分服務(wù)。清理機裝配示意圖如圖2、圖3、圖4。

圖2　軸測圖

圖3　左視圖

圖4　右視圖

2.1底板清理機的功能設(shè)計

清理機的主要功能是清理底板，對于底板的清理分粗清和細(xì)清兩步完成。

粗清指的是刮板對底板的清理，粗清的完成需要刮板處結(jié)構(gòu)完成刮板運動和清理兩個功能。這里，刮板的運動指的是刮板繞軸的轉(zhuǎn)動。

細(xì)清指的是滾筒刷的清理，細(xì)清同樣需要完成滾筒運動及清理兩個功能。這里滾筒的運動指滾筒的升降，清理則由滾筒轉(zhuǎn)動完成。

2.2底板清理機的結(jié)構(gòu)設(shè)計

作為一個廠房機械，一定需要一個外在的固定支架(見圖2)，選用合適型號的方形鋼管，可以在保證整體剛度強度的基礎(chǔ)上減輕機械整體的重量，同時節(jié)省鋼材，經(jīng)濟性高。

清理機的任務(wù)是將脫模后底板上殘留的混凝土等異物清除，由于混凝土?xí)套冇?，且殘渣有大有小，所以需要一個刮板來將凝固的、大的殘渣清理下來。刮板處結(jié)構(gòu)分兩部分：后板與支架直接連接，采用鋼制；前板比后板寬一些，采用硬質(zhì)塑料。刮板處結(jié)構(gòu)如圖5。工作時，前板與底板表面接觸，兩板采用螺栓連接，磨損后只需更換前板即可。

(a)　　　　　　　　　　　(b)

刮板的升降需要一個動力裝置，可以選用氣缸，兩者采用銷鏈接。刮板需要由氣缸確定其工作位置，最理想的位置是刮板下沿與模板上表面相切，這樣刮板可以較輕松地將混凝土刮下，且不會損傷模板表面。氣缸的伸縮有兩個極限位置：當(dāng)氣缸伸長到極限位置時，將此位置設(shè)置為刮板正好與模板相切，即工作位置；當(dāng)氣缸收縮到極限位置時，將此位置設(shè)置為刮板下沿收進支架內(nèi)，此時方便工作人員檢修機械，更換零配件。

刮板中心軸連在外架上，用帶立式座軸承固定，選用帶座軸承型號為UCP208，刮板通過氣缸的控制圍繞中心軸旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了清理機粗清的功能。圖6為刮板、軸承、外架連接示意圖。

圖6　刮板處軸承連接圖

刮板難以將底板上的殘留徹底清理干凈，還需要用刷子做細(xì)致的清理。選用兩個滾筒式刷子用電動機帶動，通過減速器、鏈傳動達(dá)到合適的轉(zhuǎn)速n1=300r/min，滾筒刷用帶立式座軸承UCP208固定在內(nèi)架上，電動機、減速器分別置于架子兩端，齒輪軸分別帶動兩個滾筒刷。

為了控制滾筒的升降設(shè)置兩個架子，保證刷子和底板表面充分接觸，滾筒與內(nèi)架是固定的，內(nèi)架與外架之間用粗螺栓連接，通過人工控制螺栓使內(nèi)架與外架相對運動，從而實現(xiàn)滾筒與外架之間的相對運動。當(dāng)刷子有一定的磨損但還能使用時，通過松螺母使內(nèi)架下降，使刷子與底板上表面再次接觸，可以再次使用。由此，清理機細(xì)清功能得以實現(xiàn)。

內(nèi)外架采用方形鋼管，在合適的地方開口，方便走線。內(nèi)架上安裝蓋子，蓋子預(yù)留孔連接吸塵器，蓋子的作用是防止?jié)L筒清理下來的塵土、殘渣等擴散污染工作環(huán)境。蓋子使用10 mm薄板制成，用φ10螺栓與內(nèi)架連接。外架上面、周圍安裝薄板以遮擋機械，防止意外接觸傷害和飛濺傷害。

滾筒采用中空結(jié)構(gòu)，因為其剛度要求不是太大，而中空又能節(jié)省材料，降低成本。采用可拆卸的多種滾筒以適應(yīng)不同的工件清理。

動力裝置用一個電機即可，采用齒輪傳動，耐磨好、可長時間工作，而且傳動精度高。由于第一個滾筒比第二個滾筒受阻力更大，所以前一個滾筒齒輪較大，轉(zhuǎn)速較慢；經(jīng)過第一個滾筒清理后，殘留比較少，阻力也較小，所以第二個滾筒可以采用較小的齒輪提高轉(zhuǎn)速，提高清理效率。

清理機的設(shè)計分為結(jié)構(gòu)設(shè)計和功能設(shè)計，結(jié)構(gòu)的設(shè)計是為了實現(xiàn)相應(yīng)的功能，功能的設(shè)計引導(dǎo)了結(jié)構(gòu)設(shè)計的方向，兩者相輔相成、不可分割。

3結(jié)語

通過對清理機的結(jié)構(gòu)設(shè)計和功能設(shè)計的分析，設(shè)計出清理機的總體結(jié)構(gòu)。清理機與生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率息息相關(guān)，從螺栓螺母到減速機，從小到大，每一個零部件的選擇都至關(guān)重要。設(shè)計過程中利用Solidworks軟件進行三維建模，將每一個零部件具體化，便于發(fā)現(xiàn)不足之處，進行修改。三維建模使機械的立體感更強，更方便分析機械結(jié)構(gòu)。文中大部分零部件選用標(biāo)準(zhǔn)件，方便后續(xù)生產(chǎn)，設(shè)計總體達(dá)到要求，機械能夠完成清理任務(wù)。

參考文獻(xiàn)

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[3]機械設(shè)計手冊編委會.機械設(shè)計手冊，4版[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.

[責(zé)任編輯：趙偉]

收稿日期：2015 - 12 - 10

基金項目：鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院教科研課題(2015JKY029)

作者簡介：劉海娥(1979—)，女，湖北隨州人，鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電系講師。 齊曉華(1980—)，女，河南平頂山人，鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電系講師。

中圖分類號:TH122

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號：1008-6811(2016)02-0030-03

Floor Cleaning Machine Design Based on Solidworks

LIU Haie,QI Xiaohua

(Zhengzhou Railway Vocational and Technical College，Zhengzhou 450052，China)

Abstract:Concrete composite structure is a prefabricated and add a layer of cast-in-situ concrete pouring and form an assembled monolithic structure. Concrete composite plate is one of the important type of composite structure, the most widely used in doing in the building. Floor cleaning machine is the key equipment in composite board production line, it is mainly used for cleaning the mold bottom die. A suitable cleaning machine can improve the production efficiency, guarantee the qualified rate, reduce the production cost. In this paper, through analysis of the function of the cleaning machine, used Solidworks software for 3d modeling, designed a reasonable structure of the cleaning machine.

Key words:concrete; composite plate; floor cleaning machine