基于Solidworks的底板清理机的设计

刘海娥，齐晓华

(郑州铁路职业技术学院，河南 郑州　450052)



基于Solidworks的底板清理机的设计

刘海娥，齐晓华

(郑州铁路职业技术学院，河南 郑州450052)

摘要：混凝土叠合结构是在预制构件上加浇一层现浇混凝土而形成的一种装配整体式结构。混凝土叠合板是叠合结构的重要型式之一，在建筑中用得最为广泛。底板清理机是叠合板生产线中的关键设备，主要用于模具底模的清理。一台合适的清理机可以提高生产效率，保证合格率，降低生产成本。通过对清理机的功能进行分析，利用Solidworks软件进行三维建模，设计出一台结构合理的清理机。

关键词：混凝土；叠合板；底板清理机

装配式住宅，是指按照统一、标准的建筑部品规格制作房屋单元或构件，然后运至工地现场装配就位而生产的住宅。装配式住宅的很多构件需要在构件厂生产，通过工厂化生产和现场装配施工，可大幅减少建筑垃圾和建筑污水，大大减少施工过程中的各种扬尘，降低建筑噪音。由于城镇化的持续推进，人口结构不断变化，住房需求巨大，建设“两型社会”、节能减排的要求迫切，发展装配式住宅成为我国房屋建设的必然趋势。装配式住宅节能效果好，而且在克服PM2.5空气污染方面也可发挥很大的作用，是绿色建筑发展的新趋势之一。

装配式住宅的发展带动了相关行业的发展，预制构件生产线的研究得到了进一步发展，相关的生产机械顺势而生。混凝土叠合板的工厂化生产是装配式住宅的一大特点，底板清理机是叠合板生产线中的关键设备，主要用于模具底模的清理。一台合适的底板清理机可以有效地提高生产效率，保证合格率，降低生产成本。

1混凝土叠合板生产工艺

混凝土叠合结构是在预制构件上加浇一层现浇混凝土而形成的一种装配整体式结构。混凝土叠合楼板作为叠合结构的一部分，是预制和现浇相结合的一种结构形式。叠合板在施工过程中，先在底部安放预制底板(在浇筑上层混凝土时起模板的作用)，而后两部分混凝土形成整体来承受荷载。

预制构件生产车间包含单一板(叠合板、墙板)环形生产线、复合板(外挂墙板、阳台、楼梯)环形生产线两条自动化生产线。本文主要对单一板环形生产线进行研究。

单一板环形生产线生产，采用高精度、高结构强度的成型模具，经自动布料机把混凝土浇注其中，振动台振捣后并不立即脱模，而是经静置养护、蒸汽养护，使构件强度≥20 MPa时才进行脱模处理的生产工艺，而空模具沿回模输送线自动返回。在回模输送线上设置了清理、喷脱模剂，划线、安装模具侧板，安装钢筋桁架，检测等工位，达到了自动化环形作业。

单一板环形生产分为混凝土拌合系统(共用)、布料振捣系统、养护系统、脱模系统、附件安装与成品叠合板输送系统、模具返回系统、叠合板检测堆码系统等7大系统。单一板环形生产线工艺流程如图1所示。

图1　单一板环形生产线工艺流程图

2底板清理机的设计

在回模输送线上，底板清理机负责将附着、散落在模具上的混凝土渣清理干净。清理机生产节拍为4 min，提高了工作效率，减少人工费用。底板清理机由外架、内架、滚筒刷、刮板、带座立式轴承、减速机、链轮、链条、气缸、销子、螺栓螺母等组成。刮板处构成粗清部分，滚筒刷为细清部分，其他构件都是为这两部分服务。清理机装配示意图如图2、图3、图4。

图2　轴测图

图3　左视图

图4　右视图

2.1底板清理机的功能设计

清理机的主要功能是清理底板，对于底板的清理分粗清和细清两步完成。

粗清指的是刮板对底板的清理，粗清的完成需要刮板处结构完成刮板运动和清理两个功能。这里，刮板的运动指的是刮板绕轴的转动。

细清指的是滚筒刷的清理，细清同样需要完成滚筒运动及清理两个功能。这里滚筒的运动指滚筒的升降，清理则由滚筒转动完成。

2.2底板清理机的结构设计

作为一个厂房机械，一定需要一个外在的固定支架(见图2)，选用合适型号的方形钢管，可以在保证整体刚度强度的基础上减轻机械整体的重量，同时节省钢材，经济性高。

清理机的任务是将脱模后底板上残留的混凝土等异物清除，由于混凝土会凝固变硬，且残渣有大有小，所以需要一个刮板来将凝固的、大的残渣清理下来。刮板处结构分两部分：后板与支架直接连接，采用钢制；前板比后板宽一些，采用硬质塑料。刮板处结构如图5。工作时，前板与底板表面接触，两板采用螺栓连接，磨损后只需更换前板即可。

(a)　　　　　　　　　　　(b)

刮板的升降需要一个动力装置，可以选用气缸，两者采用销链接。刮板需要由气缸确定其工作位置，最理想的位置是刮板下沿与模板上表面相切，这样刮板可以较轻松地将混凝土刮下，且不会损伤模板表面。气缸的伸缩有两个极限位置：当气缸伸长到极限位置时，将此位置设置为刮板正好与模板相切，即工作位置；当气缸收缩到极限位置时，将此位置设置为刮板下沿收进支架内，此时方便工作人员检修机械，更换零配件。

刮板中心轴连在外架上，用带立式座轴承固定，选用带座轴承型号为UCP208，刮板通过气缸的控制围绕中心轴旋转，实现了清理机粗清的功能。图6为刮板、轴承、外架连接示意图。

图6　刮板处轴承连接图

刮板难以将底板上的残留彻底清理干净，还需要用刷子做细致的清理。选用两个滚筒式刷子用电动机带动，通过减速器、链传动达到合适的转速n1=300r/min，滚筒刷用带立式座轴承UCP208固定在内架上，电动机、减速器分别置于架子两端，齿轮轴分别带动两个滚筒刷。

为了控制滚筒的升降设置两个架子，保证刷子和底板表面充分接触，滚筒与内架是固定的，内架与外架之间用粗螺栓连接，通过人工控制螺栓使内架与外架相对运动，从而实现滚筒与外架之间的相对运动。当刷子有一定的磨损但还能使用时，通过松螺母使内架下降，使刷子与底板上表面再次接触，可以再次使用。由此，清理机细清功能得以实现。

内外架采用方形钢管，在合适的地方开口，方便走线。内架上安装盖子，盖子预留孔连接吸尘器，盖子的作用是防止滚筒清理下来的尘土、残渣等扩散污染工作环境。盖子使用10 mm薄板制成，用φ10螺栓与内架连接。外架上面、周围安装薄板以遮挡机械，防止意外接触伤害和飞溅伤害。

滚筒采用中空结构，因为其刚度要求不是太大，而中空又能节省材料，降低成本。采用可拆卸的多种滚筒以适应不同的工件清理。

动力装置用一个电机即可，采用齿轮传动，耐磨好、可长时间工作，而且传动精度高。由于第一个滚筒比第二个滚筒受阻力更大，所以前一个滚筒齿轮较大，转速较慢；经过第一个滚筒清理后，残留比较少，阻力也较小，所以第二个滚筒可以采用较小的齿轮提高转速，提高清理效率。

清理机的设计分为结构设计和功能设计，结构的设计是为了实现相应的功能，功能的设计引导了结构设计的方向，两者相辅相成、不可分割。

3结语

通过对清理机的结构设计和功能设计的分析，设计出清理机的总体结构。清理机与生产线的生产效率息息相关，从螺栓螺母到减速机，从小到大，每一个零部件的选择都至关重要。设计过程中利用Solidworks软件进行三维建模，将每一个零部件具体化，便于发现不足之处，进行修改。三维建模使机械的立体感更强，更方便分析机械结构。文中大部分零部件选用标准件，方便后续生产，设计总体达到要求，机械能够完成清理任务。

参考文献

[1]黄如宝.建筑经济学[M].上海：同济大学出版社，2009.

[2]梁桂保，张友志.浅谈我国装配式住宅的发展进程[J].重庆工学院学报，2006，20(9)：50-52.

[3]机械设计手册编委会.机械设计手册，4版[M].北京：机械工业出版社，2007.

[责任编辑：赵伟]

收稿日期：2015 - 12 - 10

基金项目：郑州铁路职业技术学院教科研课题(2015JKY029)

作者简介：刘海娥(1979—)，女，湖北随州人，郑州铁路职业技术学院机电系讲师。 齐晓华(1980—)，女，河南平顶山人，郑州铁路职业技术学院机电系讲师。

中图分类号:TH122

文献标志码:A

文章编号：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