[优秀毕业论文]混凝土搅拌站毕业设计

学 院 毕 业 设 计 毕 业 论 文 毕业题目： 混凝土搅拌站毕业设计 学 生： 指导教师： 专 业： 工程机械运用与维护 班 级： 机械班 2011年 4 月混凝土搅拌站毕业设计摘 要文章介绍混凝土搅拌站的机械设计与配置的技术条件，它由搅拌主机、物料称量系统、物料输送系统、物料贮存系统和控制系统等5大系统和其他附属设施组成。是用于现代化混凝土建筑的主要机械。他节约了生产时间，大大提高了生产销率。同是文章还介绍了搅拌站的操作规程与日常维护以及一些常见故障的解决方法。关键词：混凝土搅拌站；日常维护；故障诊断目录摘要1绪论11.1混凝土的用途11.2混凝土的历史11.3混凝土的种类21.4混凝土的发展前景21.5混凝土机械31.6混凝土搅拌机的现状及国内市场分析32混凝土搅拌站术语与概念42.1混凝土搅拌站用途与分类42.2混凝土搅拌站术语52.3搅拌站与搅拌楼的概念52.4混凝土搅拌站的各种称谓83搅拌站机械设计与配置的技术条件104混凝土搅拌站的使用要点及操作规程214.1使用要点214.2操作规程215混凝土搅拌站日常维护和保养225.1日常维护保养工作225.2骨料供给系统的维护保养235.3计量系统的维护保养235.4搅拌系统的维护保养235.5粉料供给系统的维护保养235.6气路系统的维护保养236混凝土搅拌站的常见故障与解决方法257结论27参考文献混凝土搅拌站毕业设计1绪论1.1混凝土的用途混凝土是当代最主要的土木工程材料之一。它是由胶结材料、集料、骨料和水按一定比例配制，经搅拌振捣成型，在一定条件下养护而成的人造石材。混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而使其用量越来越大。同时混凝土还具有抗压强度高、耐久性好、强度等级范围宽等特点。这些特点使其使用范围十分广泛，不仅在各种土木工程中使用，就是造船业、机械工业、海洋的开发、地热工程等，混凝土也是重要的材料。1.2混凝土的历史1900年，万国博览会上展示了钢筋混凝土在很多方面的使用，在建材领域引起了一场革命。法国工程师艾纳比克1867年在巴黎博览会上看到莫尼尔用铁丝网和混凝土制作的花盆、浴盆、和水箱后，受到启发，于是设法把这种材料应用于房屋建筑上。1879年，他开始制造钢筋混凝土楼板，以后发展为整套建筑使用由钢筋箍和纵向杆加固的混凝土结构梁。仅几年后，他在巴黎建造公寓大楼时采用了经过改善迄今仍普遍使用的钢筋混凝土主柱、横梁和楼板。1884年德国建筑公司购买了莫尼尔的专利，进行了第一批钢筋混凝土的科学实验，研究了钢筋混凝土的强度、耐火能力。钢筋与混凝土的粘结力。1887年德国工程师科伦首先发表了钢筋混凝土的计算方法；英国人威尔森申请了钢筋混凝土板专利；美国人海厄特对混凝土横梁进行了实验。1895年1900年，法国用钢筋混凝土建成了第一批桥梁和人行道。1918年艾布拉姆发表了著名的计算混凝土强度的水灰比理论。钢筋混凝土开始成为改变这个世界景观的重要材料。 混凝土可以追溯到古老的年代，其所用的胶凝材料为粘土、石灰、石膏、火山灰等。自19世纪20年代出现了波特兰水泥后，由于用它配制成的混凝土具有工程所需要的强度和耐久性，而且原料易得，造价较低，特别是能耗较低，因而用途极为广泛。20世纪初，有人发表了水灰比等学说，初步奠定了混凝土强度的理论基础。以后，相继出现了轻集料混凝土、加气混凝土及其他混凝土，各种混凝土外加剂也开始使用。60年代以来，广泛应用减水剂，并出现了高效减水剂和相应的流态混凝土；高分子材料进入混凝土材料领域，出现了聚合物混凝土；多种纤维被用于分散配筋的纤维混凝土。现代测试技术也越来越多地应用于混凝土材料科学的研究。1.3混凝土的种类 混凝土的种类按胶凝材料分有：无机胶凝材料混凝土，如水泥混凝土、石膏混凝土、硅酸盐混凝土、水玻璃混凝土等；有机胶结料混凝土：如沥青混凝土、聚合物混凝土等。混凝土按照表观密度的大小可分为：重混凝土、普通混凝土、轻混凝土。这三种混凝土不同之处就是骨料的不同。重混凝土是表观密度大于2500Kg/m³，用特别密实和特别重的集料制成的。如重晶石混凝土、钢屑混凝土等，它们具有不透x射线和射线的性能。普通混凝土即是我们在建筑中常用的混凝土，表观密度为19502500Kg/m³，集料为砂、石。轻混凝土是表观密度小于1950Kg/m³的混凝土。它又可以分为三类：1、轻集料混凝土，其表观密度在8001950Kg/m³，轻集料包括浮石、火山渣、陶粒、膨胀珍珠岩、膨胀矿渣、矿渣等。2、多空混凝土（泡沫混凝土、加气混凝土），其表观密度是3001000Kg/m³，泡沫混凝土是由水泥浆或水泥砂浆与稳定的泡沫制成的。加气混凝土是由水泥、水与发气剂制成的。3、大孔混凝土（普通大孔混凝土、轻骨料大孔混凝土），其组成中无细集料。普通大孔混凝土的表观密度范围为15001900Kg/m³，是用碎石、软石、重矿渣作集料配制的。轻骨料大孔混凝土的表观密度为5001500Kg/m³，是用陶粒、浮石、碎砖、矿渣等作为集料配制的。 按使用功能分主要有：结构混凝土、保温混凝土、装饰混凝土、防水混凝土、耐火混凝土、水工混凝土、海工混凝土、道路混凝土、防辐射混凝土等。 按施工工艺分主要有：离心混凝土、真空混凝土、灌浆混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、挤压混凝土、泵送混凝土等。按配筋方式分有：素(即无筋)混凝土、钢筋混凝土、钢丝网水泥、纤维混凝土、预应力混凝土等。按混凝土拌合物的和易性分有：干硬性混凝土、 半干硬性混凝土、 塑性混凝土、流动性混凝土、高流动性混凝土、流态混凝土等。1.4混凝土的发展前景混凝土作为土木工程中用途最广、用量最大的一种建筑材料。按预定性能设计和制作混凝土，研制轻质，高强度，多功能的混凝土新品种。利用现代新技术，大力发展新工艺、新设备；广泛利用工业废渣作原材料等，都是今后需要不断解决的课题。 现代混凝土的发展方向商品混凝土。商品混凝土是以集中予拌、远距离运输的方式向施工工地提供现浇混凝土。商品混凝土是现代混凝土与现代化施工工艺的结合的高科技建材产品，它应包括：大流动性混凝土、流态混凝土、泵送混凝土、自密实混凝土、防渗抗裂大体积混凝土、高强混凝土和高性能混凝土等。为了使商品混凝土性能稳定、经济、性价比高，必须严格选择所需的原材料和优化混凝土的配合比。实践证明，现代混凝土配合比全计算法设计为此提供了简单快捷和可靠的技术途径。商品混凝土它包括混合物搅拌、的工艺和产品，而不是混凝土的品种，它应包括大流动性混凝土运输、泵送和浇筑等工艺过程。严格地讲商品混凝土是指混凝土凝土、流态混凝土、泵送混凝土、高强混凝土、大体积混凝土、防渗抗裂混凝土或高性能混凝土等。因此，商品混凝土是现代混凝土与现代化施工工艺的结合，它的普及程度能代表一个国家或地区的混凝土施工水平和现代化程度。集中搅拌的商品混凝土主要用于现浇混凝土工程，混凝土从搅拌、运输到浇灌需12h，有时超过2h。因此商品混凝土搅拌站合理的供应半径应在l0km之内。随着商品混凝土的普及和发展，现浇混凝土成为今后发展方向。在我国许多大城市，如北京、上海、天津、广州、深圳等，商品混凝土搅拌站都在一百个以上，其规模和工艺水平不亚于发达国家。许多中小城市也在推广应用商品混凝土。1.5混凝土机械混凝土的搅拌、运送、浇注、振捣等作业的机械与设备称混凝土机械。混凝土机械包括混凝土搅拌机、混凝土搅拌站、混凝土搅拌运输车、混凝土泵与混凝土泵车、混凝土振动器等。混凝土机械广泛应用于公路、铁路、建筑、桥梁、港口、机场等工程中。在施工建设中，如混凝土路面，绝大多数构件都是钢筋混凝土构件，如建筑物的基础、梁、柱、，板、桥梁等。1.6混凝土搅拌机的现状及国内市场分析12从1903年德国建造世界上第一座预拌混凝土搅拌站以来，商品混凝土作为独立的产业己有100多年的历史。随后，美国于1913年，法国于1933年建立了自己的搅拌站。二次大战后，尤其是60年代到70年代，由于各国抓紧发展经济，医治战争的创伤，混凝土搅拌站得到了快速发展。目前，德国、美国、意大利、日本等国家的搅拌站在技术水平和可靠性方面处于领先地位。国外生产的搅拌站一般生产率在50m3/ h300m3/h，对于商品混凝土生产，搅拌站形式应用比较普遍，尤其在大型工程中被采用。我国混凝土搅拌站(楼)的研制是从50年代开始的，在其发展过程中，型式的选取和主要技术参数基本上是根据用户要求和参考国外产品的自由状态。国标GB10171-88(混凝土搅拌站(楼)分类和GB 10172-88(混凝土搅拌站(楼)技术条件的颁布实施，将混凝土搅拌站(楼)的研制和生产纳入了标准管理的轨道，为其发展奠定了基础。产品技术标准和预拌混凝土标准的要求中，对于混凝土搅拌站(楼)的技术指标己达到发达国家水平。当今国内生产的混凝土搅拌站质量迅速提高，逐步取代了进口搅拌站，在国内已经占主导地位，其控制系统也得到快速发展。国内大型混凝土搅拌站生产厂商包括:三一重工、珠海志美、上海华建、南方路机等。自八十年代以来，我国混凝土机械有两次战略性产品结构调整，对行业的发展起到了举足轻重的作用：一是八十年代初期混凝土搅拌机的升级换代，由双锥反转型、立轴和卧轴强制式混凝土搅拌机替代鼓筒型搅拌机，现在这三大系列产品的技术性能己达到国外同类机型的先进水平，从质量到数量上基本满足了国内需求;二是八十年代末到九十年代初“发展一站三车(即混凝土搅拌楼(站)、混凝土搅拌输送车、臂架式混凝土泵车和散装水泥车)，把我国商品混凝土机械搞上去”的战略，推动了混凝土机械行业的第二次产品结构调整，反映了混凝土机械行业稳定、持续、全面发展的深层次要求。经过科研院所和生产企业的共同开发，适时引进国外先进的混凝土泵和混凝土搅拌输送车技术，使我国在商品混凝土机械的设计、制造能力和水平都有了很大提高，一些产品已有批量生产，其技术水平与当今世界水平同步，减少了进口，节约了外汇，取得了较好的经济效益和社会效益。在“十二五”期间，我国要建设一大批大型煤矿、油田、电站、机场、港口、高速铁路、高等级公路等重点工程，同时也要进行大量的城市道路、城镇住宅的开发与建设，这都需要大量的混凝土。所以现在正是大力发展混凝土机械的大好时机，作为“一站三车”中的一站，混凝土搅拌楼(站)占有举足轻重的地位。2混凝土搅拌站术语与概念2.1混凝土搅拌站的用途与分类搅拌站是生产混凝土的主要设备，它是用来集中搅拌混凝土的综合机械装置，也称为混凝土工厂。它具有机械化自动程度高、生产率高、搅拌混凝土均质、粉尘浓度和噪音较低、物料计量准确度高的特点。常用于混凝土工程量大、施工周期长、施工地点集中的大中型工程。混凝土搅拌站型号较多，但其结构基本相似，均采用电气程序控制。混凝土搅拌站按作业形式可分为周期式和连续式；按搅拌机平面布置形式可分为巢式和直线式；按工艺布置形式可分为单阶式和双阶式。单阶式搅拌站的砂，石，水泥等材料可以一次就提升到搅拌站的最高层，然后按工艺流程进行，重要适用于大型永久性搅拌站。双阶式搅拌站的砂，石，水泥等材料则分两次提升，第一次将材料提升至贮料斗，经配料后，再将材料提升并卸入搅拌机，主要适用于中小型搅拌站。2.2混凝土搅拌站术语1混凝土搅拌站（楼）：由供料、贮料、配料、搅拌、出料、控制等系统及结构部件组成，用于生产混凝土的成套设备。2混凝土搅拌站（楼）生产率：在规定的试验工况下，混凝土搅拌站（楼）每小时生产出的混凝土量（以捣实后体积计）。试验工况指：混凝土各组成材料供料充分，成品混凝土出料及时，混凝土搅拌站（楼）连续运转；混凝土配合比不变，骨料级配、水泥种类和标号、混凝土标号和塌落度及用水量等均按GB4477的规定；每一次循环搅拌的混凝土量应以混凝土搅拌机组的公称容量计算；不加掺和料和附加剂，不进行干搅拌。3混凝土搅拌站（楼）型号：由混凝土搅拌站（楼）的组代号、装机台数、搅拌机形式代号、主参数和变型或更新代号等组成。其中，组代号HZ为混凝土搅拌站，HL为混凝土搅拌楼；装机台数用阿拉伯数字标准，单机可省略；搅拌机型式代号S为双卧轴式，D为单卧轴式，T为行星式，W为涡浆式，F为锥形倾斜出料式，Z为锥形反转出料式；主参数代号为生产率，单位3/h；变更或更新代号用A、B、C表示。4引用标准与使用范围GB/T 10171混凝土搅拌站（楼）分类，适用于生产普通混凝土的周期式混凝土搅拌站（楼）。GB/T 10172混凝土搅拌站（楼）技术条件，适用于GB/T 10171中规定的搅拌站（楼）。GB/T 9142混凝土搅拌机，适用于周期式混凝土搅拌机、混凝土搅拌站（楼）中配套的搅拌机。GB/T 4477混凝土搅拌机性能试验方法。2.3搅拌站和搅拌楼的概念从产品标准的术语定义来看，混凝土搅拌站（楼）按照骨料在混凝土生产流程中需要提升的次数，分为混凝土搅拌楼和混凝土搅拌站。骨料经一次提升而完成全部生产流程的称为搅拌楼，骨料提升两次或两次以上的称为搅拌站。从混凝土生产流程的工作程序和功能内容来看，料场贮存的石子和砂，筒仓贮存的水泥等大宗原材料，分别通过骨料和粉料集运系统转运提升到设备主体上部的储料仓，各种物料在设备主体内从上到下完成储料、配料、搅拌、出料工作流程的为搅拌楼。设备主体没有储存仓，骨料经配料后再提升向搅拌机投料，粉料则由螺旋输送机直接向主体的计量装置供料的为搅拌站。从产品结构特点和成套设备的配置来看，搅拌楼的主体是全封闭的，自上而下分别为受料室、储料室、计量室、搅拌室和控制室、支腿和搅拌输送车接料室。储存仓的容量一般可供20分钟以上连续生产，主体的高度重量和设备基础较大。搅拌楼的骨料和粉料的集运方式及其配置形式多种多样，因地制宜，较典型的形式是砂石料场下设接料斗，通过地槽水平皮带机、倾斜皮带机送至主体，水泥由筒仓通过斗式提升机、翻板机构、卸料导管或螺旋送入主体。搅拌楼的控制系统包括骨料集运流程、粉料集运流程和混凝土生产流程的控制。搅拌站的结构特点和配置与搅拌楼相比，首先是主体没有储存仓，因此高度重量和设备基础都缩小；其次是物体集运与混凝土生产流程合为一体，成套设备的配置大为简化，流程更为简捷；另外，控制系统对成套设备的工作统一控制，操作与管理较为简便。搅拌站的型式多样，主要区别在于骨料的储供配料及提升形式的区别和组合变形的多样性，按照产品研制的发展历程，搅拌站大致可分为以下型式。1第一代产品为拉铲集料式搅拌站。早期引进的紧凑式搅拌站和国产搅拌站的骨料系统采用扇形料场储料、悬臂拉铲集料、卸料门下带称量斗、料车提升投料的方式，代号A型。拉铲式搅拌站还有称量斗与提升料斗分别设置或合二为一，提升轨道为直轨或弯轨，轨道角度6090，料车底门投料或倾翻投料，不同的混凝土卸料高度等结构变型，采用涡浆式搅拌机时主机悬挑型式，以及料场分隔仓改为储料仓用装载机上料方式等各种变更型式。国外还有270以上扇形料场，用皮带机上料，拉铲集料门下设皮带秤等形式。拉铲式搅拌站的主机规格以0.53、13、1.53为主，国外产品还有23。拉铲的悬臂长度为8、12、16，国外产品达20。拉铲式搅拌站的建站投资比较低，因此被广泛采用。但在实际应用中逐渐显露其不足：1）拉铲卷扬的钢丝绳和铲斗的磨损量大，拉铲的作业环境差，劳动强度大；2）料场的堆积容积有限而且死料多，对砂石供应流通领域的物流要求较高；3）受拉铲与提升装置的规格和露天料场的影响，搅拌站的规格和资质升级也受限制。因此，拉铲式搅拌站虽曾独领风骚，随着产品的技术进步和规格品种的发展而逐渐被淘汰。2第二代产品为配料机组合式搅拌站。骨料配料机又称配料站，是集砂石的储供料、计量和配料输出的功能于一体的模块化骨料后台装置，它与骨料提升装置组合的形式逐渐替代了拉铲式搅拌站的骨料系统。配料机的隔离式储料仓有多种数量和容积的规格，计量方式有称量斗独立计量或累积计量、皮带机累积秤、行走小车累积计量等形式，上料方式一般采用装载机将独立料场的砂石料转运到配料机储料仓，也有用多根斜皮带机直接或转接对配料机储料仓上料形式，国外还有在配料机储料仓上方安置行走式拉铲的集料方式。配料机组合式搅拌站骨料贮存采用的独立料场形式是符合国情的普遍形式，配料机与拉铲形式相比建站投资相近，但性价比提高，适用性更强，因此配料机投入实际应用后便风靡市场。组合式搅拌站的基本形式是配料机与直轨料车提升组合的骨料系统，代号B型，主机规格仍以0.53、13、1.53为主，主体结构比较简单，60直轨结构占地面积较小，建站投资也较低，应用在工程施工现场比较多见。然而，骨料系统采用料车提升方式的搅拌站也有难以逾越的弱点：1）是提升卷扬的钢丝绳磨损较大，钢丝绳缠绕和料车轨道运行的维护保养工作量较大；2）是受提升驱动和制动装置配套的局限，规格难以再大；3）是骨料流程中由于料车下降时间的因素存在，批次骨料的工作循环周期相应增加，提高生产率受到限制。3第三代产品为皮带机提升仿楼式搅拌站。倾斜皮带机是搅拌楼传统的骨料集运装置，采用倾斜皮带机提升骨料，再加上全封闭的主体，使设备宏观外形与搅拌楼相似，俗称仿楼式。提升皮带机按皮带机的带型区别有通用槽形皮带机，人字型浅花纹皮带机和波形档边形大倾角皮带机等形式。骨料提升采用倾斜皮带机的方式优点很多：1）皮带机是一种通用输送设备，各种配置技术成熟，运行稳定，工作可靠；2）不同的技术规范及输送能力能满足各种主机规格和主体结构形式搅拌站的设计条件；3）搅拌站的工作循环周期可以按搅拌机的搅拌周期设定，以提高搅拌站的生产率；4）成套设备的不同配置和布局方式可以适应不同现场的条件和不同用户的需求。搅拌站第三代产品的骨料系统有两种形式，一种是斜皮带机前加置配料机，骨料提升至主体的中途斗暂存再投料的基本形式，代号C型，适配的主机规格为1m3、1.5m3、2m3、3m3、；另一种是隔墙料场下的地槽里加置独立计量的砂、石计量斗，批次骨料经水平皮带机输送，倾斜皮带机提升到主体的中途斗暂存后投料的仿楼流程形式，代号E型，适用主机规格为1.5m3、2m3、3m3、4m3。实际应用中，双机组对称布置，全封闭集中统一的控制和主体结构形式被广泛应用，成为商品砼搅拌站的理想模式；隔墙料场加地槽形式常被高资质的商品砼搅拌站采用，料场上可加盖或建屋，以适应各种气候条件下作业；配料机形式适用独立露天料场，常被扩大规模或升级改造的商品砼工厂采用；人字形浅花纹皮带机形式占地面积较小，常被场地受限制的商品砼工厂和混凝土制备要求高的工程用搅拌站采用。搅拌站第三代产品结构合理，性能优越，配置先进，功能齐全，成套设备布局能适应商品砼和工程站的使用要求和适用条件，一经面世便大有一统天下之势。然而C型砼搅拌站虽然兼顾了商品站和工程站的适用条件，但是专用为工程站时难免有所欠缺，为此，我公司在C型砼搅拌站基础上，开发了专用于工程站的第四代产品。4第四代产品为骨料直投式砼搅拌站，代号D型，适配主机规格以1m3、1.5m3、2m3为主。其结构特点是骨料提升采用人字花纹带型的倾斜皮带机，皮带机输出直接投料。主体没有中途暂存斗，计量系统将水泥与掺合料，水与添加剂的计量装置及其架体采用模块化结构设计，并直接坐落在搅拌机上。其优点是骨料流程简捷，结构紧凑，设备占地面积小，设备主体结构安装调试简捷，拆迁移动便利，外观简洁美观，主体台面通畅，维护保养方便，而且能采用砂浆裹石搅拌工艺，满足拌制高性能砼的要求，是工程站的理想配置模式2.4搅拌站的各种称谓1商混站和工程站商混站指适用商品砼生产和供应方式的搅拌站，工程站指适用施工现场拌制混凝土的搅拌站。两者在产品的性能与功能方面都应符合国家的标准要求，成套设备应配套齐全、完善，工艺合理、可靠，能满足各种混凝土的生产。商品站更强调的是产品的生产效率和管理功能，工程站更期望的是较好的拆装移动性和较少的初期投资。从产品的适用性看E型砼搅拌站是典型的商混站，D型砼搅拌站是专用的工程站，C型搅拌站则是商混与工程兼容性搅拌站。2固定式和移动式搅拌站固定式与移动式是个相对的概念。商混站一般是不会迁移的，产品的结构设计是固定的，如搅拌楼、E型搅拌站。而工程站一般施工周期要小于产品使用寿命，施工结束后需拆迁转移场地，因此产品结构设计应减少拆装部套件，同时考虑设备基础费用与拆迁成本。如B型搅拌站组合形式的拆迁移动性较好，A型D型C型搅拌站的移动性能则逐一次之。搅拌站初期产品中有的结构设计是可以整体拖运或配料机与主体拆卸拖行的，称为移动式搅拌站，一般规格较小，配置简单，适用于道路，隧道等延伸性工程。随着工程施工技术与管理的进步，砼输送泵与布料杆的应用，以及汽车起重机的普及，牵引拖运形式的移动式搅拌站已消声蹑迹，但性能优良且移动性良好的工程站则受用户的青睐。3强制式与自落式搅拌站主机采用立轴涡浆、立轴行星、单卧轴、双卧轴等强制式搅拌机的通称强制式搅拌站，其搅拌周期较小，生产率较高，其中双卧轴搅拌机是应用最广泛的机型。主机采用锥形反转出料或锥形倾翻出料等自落式搅拌机的通称自落式搅拌站，其搅拌周期较长，能适应大粒径骨料而且驱动功率较小，采用多台锥形倾翻出料搅拌机的搅拌楼是生产水工混凝土的常见机型。4周期式与连续式搅拌站国家标准定义的混凝土搅拌机和搅拌站都是周期式的，也就是混凝土生产的配料、投料、搅拌、出料按周期进行循环作业的方式。还有应用螺旋式搅拌原理，物料在拌筒里边搅拌边输送到卸料位置的搅拌机称为连续式搅拌机，主机采用连续式搅拌机，配料采用流量计量，供料装置也连续供应的成套设备则称为连续式搅拌站，这种形式的特点是能用较小的结构尺寸得到较大的生产率，但计量精度和可靠性较难保证，搅拌效果也不如周期式搅拌机，适用于批量较大标号较小的道路工程制备混凝土。周期式搅拌站的工作循环周期指主机两次卸料间的时间间隔，也就是成套设备完成配料、投料、搅拌、出料等工作循环所需的最长时间。设工作循环周期为T（S），搅拌主机额定容量为E（m3）则搅拌站生产率Q=3600E/T（m3/h）。设计时将骨料、粉料、液料各系统和搅拌流程的工作时序相互交叉重叠，使工作循环周期尽量接近搅拌工作周期，以提高搅拌站的生产率。对于搅拌楼，由于砂、石水泥等大宗材料的集运提升流程与配料计量流程分离，各种物料通过重力下落采用开启斗门等方式完成计量，工作周期要小于搅拌机工作周期，因此，同样规格容量主机的搅拌楼生产率能更高些。而选择搅拌工作周期较长的自落式搅拌机的水工混凝土搅拌楼，则可以配置3至4台主机使多次配料的循环周期与搅拌工作周期接近，充分发挥成套设备的生产效率。3搅拌站机械设计与配置的技术条件一、混凝土搅拌站的组成34 混凝土搅拌站主要由搅拌主机、物料称量系统、物料输送系统、物料贮存系统和控制系统等5大系统和主楼机构、供液系统、供气系统、除尘装置等组成。表一 混凝土搅拌站分析石料箱沙料箱沙料输送机石料输送机添加剂螺旋输料机 水泥螺旋输料机 水泵电机 沙料重量传感器石料重量传感器放料闸门传送带翻斗倒成品时下限位上料时上限位搅拌机二、搅拌系统搅拌机以作业方式来划分可分为周期式和连续式两类。国家标准定义的搅拌机和搅拌站为周期式（batching）。关于连续式可参见“搅拌站术语与概念”有关章节。搅拌机以搅拌原理来划分可分为强制式和自落式两类。强制式的罐体不动，搅拌轴旋转，通过搅拌臂带动搅拌叶片对罐体内的物料进行强制导向搅拌；自落式拌筒旋转，借助安装在拌筒内的搅拌叶片，使物料抬起，物料靠自身重力跌落，并产生轴向串动，从而实现搅拌效果。两者相比，强制式的搅拌作用强烈，一般在30-60秒的搅拌时间就可将混合物拌成匀质性混凝土，制备专用或特种混凝土时，则需较长时间；自落式的搅拌时间需翻倍甚至更长，搅拌特种混凝土困难甚至不可能。在相同的搅拌容量下，强制式与自落式相比搅拌机的驱动功率较大，相应的设备装机总功率及配电设施要增加，但是工作周期较短，所以生产混凝土的单位能耗增加不大。以双卧轴强制式与锥形倾翻出料自落式为例两者相比，搅拌机的驱动功率约为2.4倍，单位能耗则约为1.3倍。综合搅拌的效率、功能、质量、能耗各方面因素，搅拌站应选择强制式搅拌机作为主机，只有在骨料采用较大粒径如150以上的碎石时才优先选用自落式搅拌机。强制式搅拌机按结构型式区分为两类，一类是立式搅拌轴，有涡浆式和行星式两种，另一类是卧式搅拌轴，有单卧轴和双卧轴两种。立轴与卧轴型式的搅拌效果都很良好，两者相比立轴型式的功率消耗要高于卧轴型式，同一规格机型的搅拌额定功率一般要高20。对骨料粒径的适应范围立轴型式最大粒径一般为60，规格1500L以上为80，卧轴型式最大粒径一般为80，规格1500L以上可达100，增大驱动功率时可达120-150。立轴型式的规格最大可达4m3,受拌筒直径运输尺寸的限制，大规格的机型应用较少。卧轴型式的规格最大可达6m3,双卧轴甚至做到9m3。两者的结构特点，立轴搅拌机的上盖部位受驱动装置安装位置与维修条件的限制，用作搅拌站的主机，不利于骨料投料装置和粉料计量装置的结构设计，而卧轴搅拌机的驱动装置在罐体旁侧位置，罐体上方可合理布置骨料投料和粉料计量装置，驱动装置的维护保养工作也更方便。综合各方面因素，卧轴搅拌机更适合用作搅拌站主机。双卧轴与单卧轴型式相比，搅拌叶片的线速度低，耐磨损；罐体各部位衬板的磨损程度比较接近，衬板的使用寿命长，经济性好；驱动装置可采用双套同步运行，更有利于大规格机型的配套条件和产品系列化发展，因此，双卧轴搅拌机成为应用最广泛的搅拌站主机。双卧轴搅拌机由罐体、搅拌轴装置、轴端密封和支承装置、驱动装置、卸料门装置和上盖等组成。采用整体的罐体结构，铸钢的搅拌臂、座与方管状搅拌轴螺栓联接，相邻搅拌臂夹角90，大尺寸搅拌叶片的欧式搅拌罐结构形式，对混凝土坍落度和骨料粒径的适应范围大。采用两套驱动装置并列同步驱动方式，减速器有平行轴传动和直角轴传动两种型式，使搅拌机的工作运行更加可靠，维护检修更加便利，使用寿命明显提高。三、骨料配料机骨料配料机是集砂与石子的贮料、计量、配料输出等功能于一体，模块化设计的骨料流程装置。不仅在工程站被广泛应用，也常用于商混站。配料机的型式用代号PL表示，规格用单位为升的阿拉伯数字表示与搅拌主机的进料容量适配的批次骨料配料容量，如PL1600表示适配1m3搅拌机，其额定出料容量为1000L，进料容量也就是骨料的配料容量为1600L。按贮料仓的数量区分，配料机有2斗、3斗、4斗等多种，以3斗配料机为典型，能适应各种级配的骨料贮存。每仓贮料容量一般在5-15m3，大容量贮料仓上部可做成装配式以适应运输条件。为了提高有效容积，料仓下部应做成两个锥形斗的落料形式，供料采用气动控制底门开启方式。按计量方式区分，配料机有砂、石独立计量和累积计量两种。独立计量方式的配料机在每个料仓下设置称量斗，完成配料后通过开启气动底门，分别投落到下方的水平皮带机输出。累积计量方式的配料机在水平皮带机上设置档板与皮带构成计量槽，骨料落入计量槽与皮带机一起完成累积计量。两种计量方式都采用电子称重形式，动态计量精度都能符合标准规范要求。两者相比，独立计量方式的配料机结构高度是有所增加，装载机上料作业坡道要相应加长。而累积计量方式的配料机在同样的装载机上料高度条件下，料仓结构的高度及相应的贮料容量能增加，因此更受用户青睐。累积计量方式配料机的水平皮带输送机是重载起动工作，因此驱动装置的电机功率需增加，同时计量槽的结构型式应减小运行时下部流动骨料的截面尺寸和上部骨料的压力，以降低工作能耗。累积计量方式的配料机，骨料累积计量的实施用时t1=G/Qt（S），其中：G（）为批次骨料总重量，一般G=2000E，式中：E（m3）为搅拌主机的额定容量；Qt（/s）为骨料的供料流量，Qt=S1Qg，式中：S1（d）为贮料仓底门的开口截面面积，Qg（/Sd）为骨料自由落体时单位面积流量，经验数据Qg=12/ Sd。水平皮带机将完成配料的批次骨料送出配料机的实施用时t2=G/Qs+l/v（s），其中：Qs（/s）为皮带机的输送流量，Qs=10SVvr，式中：SV（d）为计量槽里流动骨料的纵截面积，r为骨料的堆比重，v（m/s）和lt（m）分别为水平皮带机的带速和计量槽前的输送长度。设计时考虑动态计量精度，每种骨料的计量时间宜不小于6-8（S），因此t1宜为18-24（S），若骨料流程时序设计中累积计量的设计定时T1较大时，也就是完成累积计量后需等待较长时间才实施配料输送流程时，也可通过现场调试S1使t1接近T1。皮带机输送批次骨料的时间从工作循环周期及骨料各流程分配的时间来考虑，即使工作周期为60秒时，G/ Qs=30（S），皮带机的输送能力符合240E（t/h）就可以，适用直投式搅拌站时，骨料投料时间就是批次骨料输送时间，则G/ Qs=20（S），Qmax360E（Q/h）为宜。设计选型时，皮带机的带型和带宽一般按统型通用原理考虑，带速以1.25m/s，1.6 m/s，2.0 m/s为宜.必要时可以通过现场调试计量槽前端的开口截面,减小Sv使G/ Qs符合实施用时的要求。独立计量方式的配料机，由于各贮料仓可同时开始放料计量，所以计量的实施用时较小。而批次骨料的输送时间，主要是受计量斗底门的开口截面面积S2制约，即Qs= S2Qg，另外还受各计量斗放料时序要求连贯又不重叠的影响，一般t2G/ Qs。可以通过现场调试S2实现t2T2或t2T4，即批次骨料流程实施用时接近或不大于输送或投料流程的控制定时要求。对于骨料流程采用墙隔料场下设落地斗和计量斗，地槽设置水平皮带式的E型砼搅拌站配置形式，其流程装置工作的技术条件与独立计量方式的配料机一样，只是水平皮带机的长度因为料场与地槽长度较大及倾斜皮带机导料口位置较远而增加。四、倾斜皮带输送机皮带机的带型和倾角按产品结构型式及现场适用条件来选择，适用商混站的C型和E型砼搅拌站一般选平皮带，倾角1820；适用工程站的C型和D型砼搅拌站一般选人字形浅花纹皮带倾角2430。皮带机的带速一般选1.6m/s或2.0m/s。输送带的带宽常用规格有650，800，1000，1200。倾斜皮带机的输送能力Qmax（t/h）应能满足水平皮带机实际输出流量Qs（/s）的要求。即Qmax3.6Qs。同时符合设计循环周期下分配给提升流程用时的要求，即t3T3。批次骨料提升流程的实施用时t3=L/V+G/ Qs。其中：L(m)和V (m/s)分别为倾斜皮带机的输送长度和带速，L/V就是料头的提升时间，G/ Qs是批次骨料的输送或投放时间，t3则是从料头开始提升到料尾结束提升的时间总和。配料机形式的骨料流程包括：1、配料计量2、水平皮带机放料输出3、倾斜皮带机输送提，4、中途斗暂存投料。从工作循环角度看，流程1和2组成配料工作循环，流程2和3、4（直投式则是流程2和3）组成提升工作循环，配料计量与提升在时序控制上交叉重叠，也就是前一批次骨料完成了配料放料，提升尚未结束时，后一批次骨料已开始计量。从流程的时间与周期的关系看，批次骨料的放料输送用时30秒时，也就是皮带机输送能力Qmax240E（t/h）时，就能满足工作周期60秒的条件。这时，t1+t2=24+3060，t2+t3+t4=24+30+6=60，也就是说，皮带机输送长度和带速设计时l0/v+L/V不大于24s，中途斗投料结束延续时间不超过6s即可，既使是料场地槽形式，水平皮带机较长，倾斜皮带机倾角较小，输送长度较长，也能实现这些技术条件。骨料直投形式取消了中途斗，不存在投料延续时间，则提升周期更短，但是从搅拌工作周期考虑，投料时间不宜超过20S。即皮带机的输送能力Qmax360 E（t/h）。皮带机设计选型的结果，其最大输送能力一般都大于流量的设计参数，而工作时的实际流量取决于输出放料源头装置，实施用时与设计参数有一定的差异，运行时通过控制系统设定的流程控制定时和时序，指令相关流程的执行元器件按设计的逻辑程序工作。皮带机输送能力的设计选型范围很大，能适配各种规格的搅拌主机，尤其是大规格机型更是非它莫属。而且倾斜皮带机还可增设防护性蓬盖，维修保养用廊道，配置为固定式搅拌站时可作全封闭包封。五、粉料筒仓大宗粉状原材料如水泥、粉煤灰、矿渣粉、膨胀剂等都采用筒仓贮料。筒仓规格有100t，150t，200t，300t甚至更大，筒仓的储存容量越小，搅拌站连续生产混凝土时对粉料供应渠道的流通要求越高。一般固定式双机组商混站，每个机组配大规格筒仓两座，分别储存2种标号水泥粘结剂，配小规格筒仓两座分别储存粉煤灰矿渣粉等掺和料，两机组合用一个小规格筒仓储存膨胀剂。一般移动性的工程站可配较小规格筒仓3座，200t以上筒仓受运输条件限制需在现场制作。筒仓由筒体、风帽、支腿及梯子等组成，贮料筒体上下侧壁装有料位器，下部锥体设有破拱装置，内外壁设梯子，顶部有检修进口，并设置排气除尘风帽，进灰管从支腿旁直通筒体上部。粉料通过散装水泥输送车接头与进灰管连通直接送入贮料筒体。搅拌站使用袋装水泥生产混凝土时，可选配辅助设备袋装水泥气力输送泵送入筒仓的贮料筒体。六、螺旋输送机水泥等粉料的输送必须在完全密封的腔体内进行，以免污染环境和输送物料受潮。O形截面的螺旋输送机是应用最广泛的粉料供料输送装置。其机壳采用无缝钢管，常见规格有219，273，325，机壳尾部进口通过球形绞链与筒仓翻板门连接，头部出口通过帆布袋柔软连接通向主体上的粉料秤斗。安装倾角一般在3045之间，必要时可达60。螺旋的长度不应超过14m，可通过更换中间节段得到不同的螺旋总长度。更长的输送距离可通过螺旋接力的方式实现，接续螺旋设置两个进料口。机壳中的旋转体由芯管与连续式的螺旋叶片组焊而成，中间节段的旋转体采用中间支承和无油润滑的联轴节。螺旋体的直径D=2（b+）其中：与b为机壳的外径与壁厚，为旋转体与机壳的间隙，/D值以0.040.05为宜，芯管直径d一般按旋转体直径D的三分之一左右选择.螺旋节距t=0.8D.螺旋转速n的范围一般为150300rpm，应用较多的为160 rpm 和210 rpm。影响螺旋输送机生产效率的因素很多，螺旋输送能力Q=33.5KxKKrD3n(t/h)。首先输送能力取决于旋转体的直径和转速。Q与D3n成正比；其次，轴向泄漏系数Kx旋转体与机壳之间产间隙有关，Kx=14.5/D，一般Kx=0.770.82；此外，切向滞后系数K与螺旋面的平均螺旋角和粉料对钢的摩擦系数tg有关，Kx=coscos（+）/cos。一般K=0.750.82;另外,倾角系数K与螺旋安装角度有关,当=0时, K=1，=30时，K=0.750.85，=45时，K=0.650.72;而且，粉料的容重与其堆积状态有关，变化范围较大，如水泥r=0.91.7，粉料进入螺旋后的充填密度又与供料的流量有关；因此输送时的粉料实际容重也可能差异很大。总而言之,螺旋的实际输送能力不仅取决于设计的技术条件,而且受制于使用条件和外界因素；若按各项因素的上下极限系数计算,螺旋在不同安装倾角的输送能力计算值为Q0=1738 D3n,Q30=1333 D3n,Q45=1128 D3n,由此也不难理解相同规格螺旋输送机,不同生产厂标注的输送能力却不一样甚至差异较大。综合平衡各项因素和实际经验，通常螺旋输送能力按QL=28 D3n计。螺旋的输送能力QL（t/h）应符合QL3.6C/t5。其中t5为螺旋供料完成计量的实施用时，应满足t5T-t6，例如工作循环周期T=60S，称量斗放料时间t6=12S，则t548S。C（kg）为批次粉料的重量，生产不同标号的混凝土，水泥用量不同，变化范围很大，例如标准规定试验工状的水泥用量300350 kg/m3，而高标号砼的水泥用量相比超过一半甚至还多。而粉煤灰等活性矿物掺合料的广泛应用又降低了水泥用量。通常，水泥与掺和料累积计量时，批次粉料可按C=560E计；独立计量时，水泥可按500E计，掺合料可按200E计。因此，螺旋的输送能力，要在t6=12S条件下实现T=60S，粉料累积计量时应QL42E（t/h），独立计量时，水泥螺旋QL37.5E（t/h），掺合料螺旋QL15E（t/h）。而实现T=72S时，累积计量应QL33.6 E（t/h），独立计量分别为30E（t/h）和12 E（t/h）即可。关于螺旋的驱动功率，可查阅的计算方法诸多。轴功率N0国内通用的计算公式为N0=KQ（WLH）/367（kw）式中：K为功率储备系数，取1.2，W为物料阻力系数，水泥取3.2；苏联通用的计算公式为N0=Nx+KTPNT。其中：空载运行功率Nx=CKL3n，输送物料功率NT=QLTCN+ZnNn。式中，空载系数CK=10CKO（cos+Kmsin），螺旋当量长度L3=LK0.5(a1+a2)(1-1/2)，输送距离LT=LZn（LC+LP），输送物料比电能CN=CN0KN/3670，一个吊轴承区域功率Nn=0.05ND2LP2frK+QLCCNC；美国ANS1/CEMA350-81计算公式N0=Npt+Npm。其中：机械摩擦功率Npt=FdFbLn10-6（马力），输送物料功率Npm=FfFmFpQLW10-6（马力），式中：L（英尺）为输送距离，Fd为螺旋直径系数，Fb为吊轴承系数，Q（英尺3/小时）为输送量，W（磅/英尺3）为水泥密度，Ff为螺旋叶片系数，Fm为物料系数，Fp为浆叶系数；德国标准D1N15262-83计算公式N0=U/（FR+Fse）1000；国际标准ISO7119-81计算公式N0=NH+NN+Nse，其中：物料运行功率NH=QL/367，空载运行功率NN=DL/20，倾斜运行功率为Nse。上述各国的螺旋功率计算方法导出了轴功率的计算途径，但实用还有些问题，而国内通用计算法是针对U型螺旋而定，用于O型螺旋不尽合理，笔者综合了国际标准和各国的计算公式，归纳为螺旋驱动功率NKfN0/。式中：Kf为满载起动系数，取Kf=1.4，为传动效率，取=0.9 ，N0为轴功率N0=N1+N2+N3，其中：N1为物料运行功率，N1=QLW/367（kw），N2为空载运行功率，N2=QL/367（kw），N3为物料提升功率，N3=QLSin/367（kw），式中w为阻力系数，对水泥取w=3.2，为空载阻力系数，取=1，为螺旋倾角，取=45。螺旋驱动功率N= KfQL（W+Sin）/367。简化后得经验公式，电机功率N0.02QL(kw)。式中：Q（t/h）为实际输送能力，L（m）为输送距离。七、液料系统俗称水路系统，包括水和液态添加剂的储料供料装置及管路元件。商混站一般都自建储水池用潜水泵供水，工程站通常选购带水泵的水箱。供水管路应设循环回水支路，以免停泵时上水管受缩变形，尤其是泵排量较大和采用软管上水时更显必要。添加剂供料应选用耐腐泵。水泵排量Qb（t/h）和耐腐泵排量Qt（t/h）应符合Qb3.6w/t7和Qt3.6A/t7。其中：W（kg）为批次用水量，理论上水灰比w/c=0.4，故按w=220E计。A（kg）为批次添加剂用量，一般不超过水泥的5，故按A=28E计。t7（s）为批次水和添加剂泵上水完成计量的实施用时，满足t7T-t8就行。t8为液料秤斗的放水时间，一般t7=3545s为宜。考虑到水和添加剂累积计量的因素，若设水和添加剂的上水时间分别为27s和8s，则水泵和添加剂的排量应为Qb30E（t/h）和Qt12.6E（t/h）。当添加剂与水分别独立计量时，再考虑两种添加剂累积计量的因素，耐腐泵排量应为Qt5.76E（t/h）。泵的扬程应不小于15m。八、计量系统5计量装置按计量元素的物理特性区分有流量时间计量、容积计量、重力称重计量等方法，称重计量装置按结构区分有机械杠杆秤、杠杆电子秤和电子秤等形式，电子秤量装置按受力传感器的数量区分又有一点式、三点式和多点式电子秤的称谓，按受力方式区别还有拉力传感器或压力传感器的区别。目前，全电子称重计量的称量装置已经普遍应用，一般称量斗采用三点式，带计量槽皮带机采用四点式，液态添加剂秤采用一点式电子秤，依照计量装置的安装形式选择拉力或压力传感器。计量系统的计量元素应包括成套设备所配置的各种储存物料，通常搅拌站配置骨料储存仓3或4个，粉料筒仓3至5个，水箱1个，液态添加剂储筒1至3个。计量系统的数量取决于计量方式，一般骨料料场地槽计量形式适用独立计量，配4个秤，骨料配料机形式采用累积计量时配1个秤，独立计量时按储存仓数量相应配置3或4个秤。粉料只有水泥和粉煤灰时，可采用累积计量，配1个秤，还有矿渣粉、膨胀剂等粉料时，水泥与其他粉料分别独立计量配2个秤，水与添加剂可累积计量配1个秤，也可分别独立计量配2个秤。搅拌站常规设计可配3至8个计量装置配对8至12种物料进行配料计量。此外，还可增设其他的计量装置以实现一些特殊的功能，例如，增设干粉添加剂的储供配料系统，常见于骨料隔墙料场形式的商混站。骨料中途斗加秤或搅拌机加秤，以便控制系统编制流程循环逻辑程序时增设连锁约束条件；水路增设清洗灰浆水供水分支回路以实现环保和回收双重效益。计量装置的计量范围，骨料累积为2000E（），独立计量为700E（），粉料累积计量为700E（），独立计量水泥可600E（），掺合料可200E（），液料累积计量为250E（）独立计量水可200E（）液剂可50E（）。计量动态精度骨料2，粉料、水和液剂均为1。九、气路系统气路系统包括空压机、储气罐、供气管路和气水分离器、油雾器、减压阀等气路附件，用于向搅拌机卸料门、骨料储料仓底门、计量斗底门或蝶阀、中途斗底门等装置执行开关动作的气缸和粉料筒仓下部锥体的破拱装置提供压缩空气。空压机的技术规格排气量按气缸等执行元件的规格和数量选配，常用规格为0.9，1.3，1.6m3/，工作压力按0.71MPa选配。空压机自带储气罐，一般不用另配，必要时如骨料料场地槽落料斗与计量斗底门执行开关的气缸距离空压机安放位置远时，或主机卸料门气缸规格较大时，可以考虑在气缸附近增设储气罐。向气缸供气的管路应设气水分离器和油雾器。向破拱装置供气的管路应设气水分离器和减压阀，不能设油雾器，减压阀的压力约0.2MPa。十、搅拌站的辅助装置1集中润滑系统双卧轴搅拌机的轴端密封装置实现密封功效，防止轴端漏浆的重要条件是密封结构中各封闭油腔充满润滑油脂，工作运行时浮动油封的一对浮动密封环在良好的润滑条件下受力紧贴并相对转动。因此，轴端装置注油孔的设计和润滑油脂的补充供油装置至关重要。供油装置可采用手动油泵、机动油泵或集中润滑系统。手动油泵成本低廉，油路简捷，但操作规范要求及时补充，可靠性差。机动油泵对各注油点的补油有时不能全面到位。集中润滑系统由一台连油箱的润滑油泵，一组递进式分配器，润滑管路和电子控制元件组成。而且，浮动油封的内腔，外腔以及转动件与固定件装配间隙空腔等油腔的补油量可分别选配不同供油量和油压的分配器模块组合，4组12路分配器是轴端密封结构最理想的集中润滑系统配置。2除尘装置当搅拌机投料时在很短的时间内将排出大量带粉尘的空气，这些气体瞬间压力较大，流速较高，若排放到外界会产生粉尘污染。为了避免发生这种情况，可在搅拌机上盖与粉料秤之间设置软连接的管路，使粉料投放时前后的空间连通气体回流不外排放，而且空气疏散泄压利于通畅地投料；可将骨料投料装置设为翻板式卸料活门，尤其适用水泥投料在骨料投料之后进行的控制程序；还可设置皮带机头罩；这些装置能取得较好的防尘效果。对于主体全封闭的商混站，为了获得更好的工作环境和环保指标，往往采用专门的除尘装置。除尘装置由集尘器、过滤器及振动电机构成，并与搅拌机上盖、粉料秤上部空间、皮带机头罩等排气口相连。投料时带粉尘的空气从下进入数个由非吸湿性材料（如尼龙帆布）制成的袋式过滤器里，通过布袋过滤可将粉尘减少，同时气体的速度在集尘器里从下至上逐渐降低，在集尘器排气口处达到最小，粉尘不会离开集尘器，并在投料结束气体瞬间压力消失或者搅拌机卸料拌筒内形成瞬间负压时，粉尘下落返回。沾在过滤器滤布上的粉尘可借助振动电机进行清理，以免堵塞过滤孔，清理后的粉尘下落返回或另行收集。除尘装置可以选购，在空气湿度大或蒸气加热搅拌的情况下尤为有利。3混凝土卸料装置搅拌站通过出料高度为3.8米的混凝土卸料装置与搅拌输送车的进口对接。搅拌机的卸料时间无论规格大小都规定为t1015S，搅拌站的工作循环周期也按此设定，而搅拌输送车的进料速度规定为Q3m3/。即t20s/m3，两者之间不能匹配，尤其是配置较大规格搅拌主机的搅拌站。混凝土卸料装置往往成为生产效益的瓶颈，产生所谓的木筒短板效果。通常混凝土卸料装置采用天方地