張賀

（徐州徐工施維英機(jī)械有限公司，江蘇 徐州 221004）

0 前言

粉料計(jì)量系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱粉秤）作為混凝土攪拌站中的重要計(jì)量部件，其功能是將螺旋輸送機(jī)輸送的粉料稱量好后投放至粉料導(dǎo)料斗，再經(jīng)粉料導(dǎo)料斗投放至攪拌主機(jī)內(nèi)。粉秤斗體焊縫開(kāi)裂現(xiàn)象在同行業(yè)攪拌站產(chǎn)品中普遍存在。其主要原因是粉秤計(jì)量的物料是水泥和粉煤灰等，這些物料非常容易吸收水汽而結(jié)塊，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須在斗體上安裝振動(dòng)電機(jī)，通過(guò)振動(dòng)斗體，破壞水泥等物料的結(jié)塊或起拱狀態(tài)，保證下料順暢。根據(jù)振動(dòng)電機(jī)的控制方式，振動(dòng)電機(jī)在粉料投放至導(dǎo)料斗的過(guò)程中開(kāi)啟。在生產(chǎn)過(guò)程中，常常因振機(jī)開(kāi)啟頻繁等原因，導(dǎo)致粉料稱斗體焊縫開(kāi)裂，引發(fā)產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題。本文通過(guò)計(jì)量斗體開(kāi)裂案例對(duì)其開(kāi)裂原因進(jìn)行分析，并找到處理辦法。

1 斗體開(kāi)裂舉例

不同工地計(jì)量斗體開(kāi)裂位置見(jiàn)圖 1～4。

圖 1 斗體板焊接處

圖 2 振動(dòng)電機(jī)座處

圖 3 斗體頂部蓋板

圖 4 斗體板焊接處

2 原因分析

（1）從圖 1 中可以明顯看出，焊縫撕裂是導(dǎo)致斗體開(kāi)裂的原因之一。

（2）通過(guò)對(duì)多個(gè)工地的深入了解，客戶啟動(dòng)振機(jī)的方式是導(dǎo)致斗體開(kāi)裂的原因之一，也是最直接的原因。振機(jī)的開(kāi)啟方式共分為三種，第一種是手動(dòng)開(kāi)啟；第二種是按時(shí)間開(kāi)啟；第三種是按流量開(kāi)啟。控制系統(tǒng)設(shè)置三種振機(jī)的啟動(dòng)方式，是為了方便客戶選擇。但是這三種方式中，如果用戶在任何工況下均采用第三種開(kāi)啟方式，相當(dāng)于生產(chǎn)時(shí)，無(wú)論下料是否順暢，每盤(pán)都啟動(dòng)振機(jī)，而且開(kāi)啟振機(jī)時(shí)斗體內(nèi)物料相當(dāng)少，這種情況很容易導(dǎo)致斗體開(kāi)裂。

（3）對(duì)斗體進(jìn)行模態(tài)分析，計(jì)算斗體前五階的固有頻率，對(duì)比振機(jī)的固有頻率，校驗(yàn)結(jié)構(gòu)在振機(jī)啟動(dòng)時(shí)是否會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象。首先簡(jiǎn)化斗體，將板件之間固結(jié)，電機(jī)簡(jiǎn)化為質(zhì)量點(diǎn)，連接折彎板（共三處）固定約束，簡(jiǎn)化模型如圖 5。

圖 5 簡(jiǎn)化模型

通過(guò)提取其固有頻率得出結(jié)果見(jiàn)圖 6。

圖 6 固有頻率

振機(jī)的固有頻率為 50Hz，而計(jì)算斗體前五階模態(tài)下的固有頻率結(jié)果與之相近的有 46.69Hz、49.942Hz、54.366Hz、55.389Hz。由于這幾個(gè)頻率值很接近，說(shuō)明該結(jié)構(gòu)對(duì)這一頻率范圍較敏感，振機(jī)開(kāi)啟時(shí)，斗體非常容易發(fā)生共振。由于模型簡(jiǎn)化和計(jì)算可能存在誤差，所以共振模態(tài)在這幾個(gè)中都有可能，圖 7～10 分別為二階到五階的模態(tài)圖。

圖 7 二階模態(tài)

圖 8 三階模態(tài)

圖 9 四階模態(tài)

圖 10 五階模態(tài)

由圖 7 看出，二階模態(tài)固有頻率為 46.692Hz，振動(dòng)模態(tài)峰值在振機(jī)座周圍，由圖 8 和圖 9 可以看出，三階模態(tài)和四階模態(tài)的固有頻率分別為 49.942Hz 和54.366Hz 頻率下，振動(dòng)模態(tài)峰值在斗體蓋板上，由圖10 可以看出，五階模態(tài)的固有頻率為 55.389Hz，振動(dòng)模態(tài)峰值在振機(jī)座側(cè)面板上。通過(guò)這些結(jié)果不難理解圖1、圖 2、圖 3 及圖 4 所示的斗體開(kāi)裂位置。

3 解決方案

（1）首先在斗體開(kāi)裂處補(bǔ)板，在焊縫和板材撕裂處采用折彎板過(guò)渡、補(bǔ)救。

（2）目前控制系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)定為第二種振機(jī)開(kāi)啟方式，在物料下料順暢的情況下，不需要啟動(dòng)振機(jī)，當(dāng)物料不能在規(guī)定的時(shí)間下完料時(shí)，采用延遲時(shí)間的方式啟動(dòng)振機(jī)，這樣就避免了空斗體頻繁振動(dòng)的情況，避免振機(jī)無(wú)謂啟動(dòng)，降低斗體開(kāi)裂幾率。

（3）最后通過(guò)改變傳感器的連接方式，由壓式稱改為拉式稱，從結(jié)構(gòu)上改變斗體的固有頻率，避免發(fā)生共振。

4 總結(jié)

通過(guò)各個(gè)工地反饋的斗體開(kāi)裂質(zhì)量問(wèn)題，雖然找到了暫時(shí)的解決辦法，但是影響客戶對(duì)產(chǎn)品的滿意度，因此要從廠內(nèi)各個(gè)環(huán)節(jié)嚴(yán)格控制導(dǎo)致斗體開(kāi)裂的因素。首先從設(shè)計(jì)上盡量避開(kāi)振機(jī)的固有頻率，以免發(fā)生共振導(dǎo)致斗體開(kāi)裂；其次加強(qiáng)對(duì)車間焊接質(zhì)量的管控，并且設(shè)計(jì)上斗體由單面焊改為雙面焊；最后規(guī)范振機(jī)的啟動(dòng)方式，通過(guò)控制系統(tǒng)將振機(jī)啟動(dòng)方式默認(rèn)設(shè)置為按時(shí)間啟動(dòng)，并且在說(shuō)明書(shū)中加以強(qiáng)調(diào)，告知用戶。