混凝土濕噴機的結構設計與分析

范 玉，范佳琦2，黃繼戰(zhàn)

（1.江蘇建筑職業(yè)技術學院，江蘇 徐州 221116；2.北京理工大學機械與車輛學院，北京 100081）

目前，混凝土濕噴漿機廣泛應用于隧道和建筑施工中，國內(nèi)市場上較流行混凝土噴漿機主要有三類：一類是凸輪柱塞泵式噴漿機，第二類是螺桿泵式噴漿機，第三類是轉子活塞式濕噴機式噴漿機。柱塞泵式濕噴機是將柱塞式混凝土泵作為濕式混凝土噴射機，在輸送管出口裝以噴嘴并在此通入壓縮空氣，將混凝土噴射出去；轉子活塞式濕噴機是利用一組活塞將濕料推送至機器頂部的混合室，經(jīng)與空氣混合后，通過軟管輸送到噴嘴，在噴嘴處摻加速凝劑后噴出。濕噴機螺桿泵式噴漿機是以螺桿與定子套相互嚙合時借角空間容積的變化來輸送物料的，其核心部件是螺桿泵，如圖1所示。

圖1螺桿泵總成

本文介紹螺桿泵式噴漿機的技術問題，其在施工過程中出現(xiàn)了以下技術施工問題：

（1）噴漿機振動較大，生產(chǎn)率低；

（2）易造成輸送管堵管、螺桿泵卡死現(xiàn)象，嚴重時甚至造成電機燒毀現(xiàn)象；

（3）施工時出現(xiàn)混凝土噴涂不均勻、反彈率較大噴面脫落的現(xiàn)象。

（4）螺桿和定子套的磨損較嚴重。

針對噴漿機施工時出現(xiàn)的技術問題，江蘇建筑職業(yè)技術學院、北京理工大學機車學院與江蘇天沃重工科技有限公司開展技術合作，對混凝土噴漿機進行了技術改造，通過提高系統(tǒng)聯(lián)接剛度的改進設計較好地解決了上述問題。

1 混凝土噴漿機的改進研究

1.1 混凝土噴漿機的結構分析

通過大量的現(xiàn)場試驗，并對現(xiàn)有混凝土噴漿機的結構進行分析，如圖2所示，發(fā)現(xiàn)混凝土噴漿機之所以出現(xiàn)震動較大、攪拌不均、噴涂不均現(xiàn)象，主要是因為減速器與攪拌器的連接結構存在設計缺陷。其中，減速器與攪拌器通過單一法蘭直接結合在一起。由于減速器和攪拌器結合部位尺寸較大，導致聯(lián)接螺釘過長，剛性不足。再加上出于密封的需要，減速器與攪拌器聯(lián)接處采用了橡膠密封墊，導致其鏈接剛度進一步降低。通過進一步試驗，還發(fā)現(xiàn)料斗與電機驅(qū)動裝置的聯(lián)接也存在類似的問題。正是上述設計缺陷，導致了混凝土噴漿機關鍵部位鏈接剛性不足，進而導致其施工時出現(xiàn)了震動較大、攪拌不均勻、噴涂不均勻現(xiàn)象。

圖2 改進前減速器與攪拌器聯(lián)接圖

1.2 混凝土噴漿機改進方案

混凝土噴漿機的減速器、料斗與攪拌器是通過螺釘連接的，螺釘過長，加之因密封需要，料斗與攪拌器聯(lián)接處采用了橡膠密封墊，使得減速器、料斗與攪拌器三者形成了非剛性聯(lián)接。

根據(jù)以上分析，決定采用改變減速器與料斗的聯(lián)接形式來消除振動，提高設備的剛性。具體改進方案為：如圖3所示，在電機驅(qū)動裝置上增加連接法蘭1（如圖4所示）。在圖5所示的料斗結構上增加法蘭2，如圖6所示。

圖3電機驅(qū)動裝置改進圖

圖4 法蘭1

圖5料斗結構改進圖

圖6法蘭2

這一改進方案，通過在電機驅(qū)動裝置的聯(lián)接處、料斗結構的聯(lián)接處各增加一個法蘭盤，使原來的較長螺釘聯(lián)接，變成了以兩個法蘭盤為媒介的過渡式聯(lián)接方式，即電機、驅(qū)動軸等先聯(lián)接到法蘭，再通過法蘭與法蘭的聯(lián)接實現(xiàn)電機和驅(qū)動軸的聯(lián)接，這樣有效縮短了驅(qū)動電機裝置、料斗結構聯(lián)接處的聯(lián)接螺釘?shù)拈L度，進而提高了系統(tǒng)的整體剛度。

改進設計后的噴漿機，通過增加兩個過渡法蘭，改變了減速器、料斗與攪拌器連接的結構形式，縮短了連接螺釘?shù)拈L度，優(yōu)化了噴漿機的結構，提高了噴漿機整體的剛度。圖7為改進后的電機驅(qū)動裝置、料斗與料斗結構的裝配圖。

圖7 減速器與攪拌器聯(lián)接圖

改進后的混凝土噴漿機的總體結構如圖8所示。

圖8改進后混凝土噴漿機結構圖

改進后混凝土濕噴機的技術參數(shù)見下表。

改進后混凝土濕噴機實體圖，如圖9所示：

2 混凝土噴漿機的改進后的施工效果

改進前的噴漿機因震動較大，無法正常使用，表1為改進設計后的噴漿機的主要技術參數(shù)，與改進前的噴漿機相比，改進后的剛度顯著提高、振動幅度很小，經(jīng)在江蘇、安徽、河南洛陽等地多個施工現(xiàn)場應用表明改進后混凝土噴漿機在施工過程中很好的解決了噴漿機振動大、噪音大的問題，輸送管易堵管、螺桿泵卡死等技術問題。由該噴漿機噴涂的作業(yè)面噴涂均勻，噴面不易脫落。改進后混凝土噴漿機的主要技術指標達到了國內(nèi)先進水平，達到了預期的效果。

3 結束語

噴漿機經(jīng)采用過渡法蘭優(yōu)化結構后，其整體剛性得到提高，振動減小，噪音大、堵管、螺桿泵卡死等技術問題得到有效解決。優(yōu)化設計后的噴漿機噴涂的作業(yè)面均勻，不易脫落，在煤礦及建筑行業(yè)中具有廣闊的應用前景。筆者認為對混凝土噴漿機進一步的研究應朝著提高整體作業(yè)效率、減輕勞動強度，向智能化、自動化方向發(fā)展。

[1]馬井雨，馬忠誠，汪 瀾，等.國內(nèi)噴射混凝土用噴射機的發(fā)展概述[J].混凝土，2012，(09):142-144.

[2]范 玉，王鳳清，張君偉，等.SBL40型螺桿式噴漿機的研發(fā)[J].煤礦機械，2014，(06):146.