泡沫混凝土生产线设计及其结构研究

泡沫混凝土生产线设计及其结构研究专业：机械工程导师：陈作炳教授学生：戴薇第一部分课题研究背景及主要内容论文基本结构第二部分泡沫混凝土生产流程第三部分泡沫混凝土生产装备设计第四部分搅拌结构的有限元分析第五部分总结与展望一、课题研究背景及主要内容1.1.课题研究背景及意义新型建筑材料利废、环保、节能、保温隔热、性能优良国家政策“十二五”规划，节能、节地、利废优于加气混凝土特点不需蒸压、现场浇筑、品种多一、课题研究背景及主要内容1.1.课题研究背景及意义应用领域广泛需求增加设备落后，制品质量低劣，亟待改进依现有状况和国情，研究泡沫混凝土生产线装备一、课题研究背景及主要内容1.2.国内外发展状况及存在问题1.2.1国外发展状况图1.1.射击靶场应用图1.2.公路施工浇筑图1.3.桥涵回填一、课题研究背景及主要内容1.2.1国外发展状况图1.4.海上钻井平台应用图1.5.声屏障应用一、课题研究背景及主要内容1.2.2国内发展状况应用领域：建筑保温、岩土工程、土木工程复合型稳定性较差功能较少种类参差不齐发泡剂硅酸盐水泥铁铝酸盐水泥硫铝酸盐水泥胶凝材料压力引气发泡发泡方式人工配料电动手控操作生产装备一、课题研究背景及主要内容1.2.3存在问题缺乏对泡沫混凝土基础知识、生产及应用的认识研究与理论缺少系统完整性设备自动化程度低高端技术领域发展局限性一、课题研究背景及主要内容1.3.课题研究来源本论文的课题来源于武汉磨峰水泥机械有限公司委托的建筑用泡沫水泥砖生产线装备研发与设计项目。1.4.主要内容配料机输送机搅拌机切割机养护二、泡沫混凝土生产流程2.1.主要性能现场浇注，无需蒸压低密度低吸水率产品种类多，工艺灵活设备成本低二、泡沫混凝土生产流程2.2.工艺流程图2.1.泡沫混凝土工艺流程图二、泡沫混凝土生产流程2.3.配合比、发泡剂及外加剂配合比水泥配比活性微集料配比水料比12外加剂：减水剂、促凝剂、稳定剂二、泡沫混凝土生产流程2.4.各生产要素的主要影响发泡机搅拌机与搅拌混泡工艺发泡剂胶凝材料外加剂养护方式泵车与浇注工艺泡沫性能、浆体均匀性、生产成本等二、泡沫混凝土生产流程2.5.生产装备组成1.搅拌机2.输送机3.配料机4.切割机三、泡沫混凝土生产装备设计3.1.配料机（1）工作原理图3.1.配料机工作流程图三、泡沫混凝土生产装备设计(2)电子皮带秤图3.2.电子皮带秤原理图图3.3.进料内部截面图三、泡沫混凝土生产装备设计(3)配料机工作流程图3.4.泡沫混凝土配料机示意图1-机架；2-储料斗及给料皮带机；3-称料斗及出料皮带机；4-配料控制仪三、泡沫混凝土生产装备设计3.2.输送机带速长度托辊及滚筒驱动装置其他装置三、泡沫混凝土生产装备设计3.3.发泡机工作原理压力引气+发泡剂=泡沫图3.5.压力发泡机三、泡沫混凝土生产装备设计3.4.搅拌机3.4.1.工作原理3.4.2.搅拌机构成传动装置、搅拌装置、上料机构和卸料机构、发泡系统和供水系统、底盘胶凝材料浆体制备混泡工艺三、泡沫混凝土生产装备设计3.4.3.性能要求①变速搅拌②无搅拌死角③下压作用④不伤泡沫⑤混泡效率高⑥高均匀性3.4.4.工艺过程上料搅拌混泡三、泡沫混凝土生产装备设计3.4.5.主要参数设计螺旋升角β转速线速度长径比搅拌筒尺寸三、泡沫混凝土生产装备设计3.5.切割机3.5.1.切割原理3.5.2.加工方案三、泡沫混凝土生产装备设计3.5.3.结构设计推进装置、切割装置、机架图3.6.切割运动示意图三、泡沫混凝土生产装备设计图3.7.切割机三维模型四、搅拌结构的有限元分析4.1.分析原理及目的静力学分析受力情况等效应力云图---受力最大处---保证刚度、强度要求位移云图---变形最大处---保证变形在许可范围模态分析固有频率----工作频率---保证避免共振现象四、搅拌结构的有限元分析4.2.物理模型建立简化三维模型---设置材料参数（密度、弹性模量、泊松比）4.3.分析及其计算结果图4.1.施加载荷图四、搅拌结构的有限元分析图4.2.等效应力云图图4.3.位移云图四、搅拌结构的有限元分析图4.4.第一组搅拌臂应力云图图4.5.第二组搅拌臂应力云图图4.6.第三组搅拌臂应力云图四、搅拌结构的有限元分析模态分析（a）一阶阵型（b）二阶阵型（c）三阶阵型（d）四阶阵型四、搅拌结构的有限元分析计算结果五、总结与展望5.1.全文总结(1)对泡沫混凝土的生产流程进行分析，熟悉配料、发泡、搅拌混泡工艺，抓住影响泡沫混凝土的重要生产因素，为后面的各个装备的设计提供理论依据。(2)对整个泡沫水泥砖生产线的设备主要结构尺寸、技术尺寸进行设计。利用Pro-e软件对整条生产线造型建模，优化结构，然后使用AutoCAD软件画出二维工程图。(3)对搅拌系统进行静力学分析和模态分析，保证搅拌机有足够的刚度和强度，工作时不会发生共振。五、总结与展望5.2.研究展望1.如何改进泡沫质量，降低泡沫损失率，保证泡沫与浆体的均匀混合有待作进一步深入研究，研究方向涉及发泡剂、发泡装置和搅拌装置。2.新的发展方向，泡沫混凝土陶粒砌块。3.本文设计搅拌机时采用了螺旋带式叶片作为搅拌主力，在搅拌机中还有单螺旋叶片、桨式叶片等等各类搅拌叶片，也许可以应用在搅拌泡沫混凝土浆体中，可以在以后的研究中考虑设计。4.在本文的切割机设计中，液压缸空间占有问题。5.在本文的有限元分析中，如果能建立一个包含泡沫混凝土浆体在内的搅拌系统模型，对其进行流场的稳态分析，那么相信研究结果会对泡沫混凝土浆体的搅拌混泡工艺的优化起到重要的作用。