吳 康

（蘭州交通大學(xué)，甘肅 蘭州 730000）

鋁粉攪拌機通常應(yīng)用于建筑工地之中，具有結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟實惠的優(yōu)勢。然而，由于缺少配料裝置，勞動強度較大，生產(chǎn)效率較低，因此，設(shè)計簡易的鋁粉攪拌機帶配料自動計量裝置。通過該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)上料、計量和攪拌的集中操控，不僅能夠保證鋁粉攪拌質(zhì)量，還能有效提高施工速率，具有較大經(jīng)濟效益。

1 鋁粉攪拌機帶配料自動計量裝置設(shè)計

1.1 計量模塊設(shè)計

在對計量模塊設(shè)計之前，首先對影響計量的因素進(jìn)行計算，由于鋁粉密度不均勻，所以每次填充體積也不同，會導(dǎo)致計量上存在一定的誤差。同時在齒輪轉(zhuǎn)動[1]、葉片高速運轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)盤摩擦等都會對機械帶來振動，從而對計量精度造成一定的影響，為減少于這種影響，對實際加料量與流量的關(guān)系進(jìn)行計算，計算公式為：

在上述計算完成的基礎(chǔ)上，將鋁粉計量轉(zhuǎn)盤上放置四個量杯，上量杯與上轉(zhuǎn)盤、下量杯與下轉(zhuǎn)盤上均勻過盈配合，在轉(zhuǎn)軸的帶動下，與轉(zhuǎn)盤同步運轉(zhuǎn)[2]，并可以通過調(diào)節(jié)下轉(zhuǎn)盤在轉(zhuǎn)軸上的相對位置，對量杯容量大小進(jìn)行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)不同調(diào)計量的要求。在此基礎(chǔ)上，將每個量杯的底部裝有信號螺桿，并安裝傳感器，當(dāng)量杯到達(dá)加料部位，傳感器監(jiān)測到信號后，將反饋信息發(fā)送到控制器。在進(jìn)行計量時，首先通過人工添加料的方式添加料，鋁粉在攪拌器的作用下落入轉(zhuǎn)盤和給料器中，并在傳感器的感應(yīng)下，實現(xiàn)轉(zhuǎn)盤加料的控制，將液體鋁粉與水充分混合。在控制器進(jìn)行加料時，刮板與防護罩相連接，呈固定狀態(tài)[3]，當(dāng)葉片轉(zhuǎn)到刮板處時，刮板會將量杯頂部多余的鋁粉刮去，以到達(dá)進(jìn)料部位，這就要求刮板與葉片接觸的部位有一定的彈性。所以選擇硅膠膠片粘貼在刮板邊緣，并將拔桿座安裝到軸座上，起到一定的導(dǎo)向作用，當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)到指定部位時，底門在控制器的控制下開啟底門，以完成加料工作。通過點擊驅(qū)動主動齒輪帶動從齒輪運動，進(jìn)而帶動轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)盤運動，進(jìn)行加料工作，以實現(xiàn)加料同步工作。同時，在達(dá)到設(shè)定值時，給料器停止給料，以完成稱量過程，在完成稱量時，卸料開關(guān)會隨之打開，控制器在控制稱量底部開啟活門，將物料進(jìn)行裝起，以實現(xiàn)完整工作周期。計量模塊設(shè)計完成的基礎(chǔ)上，為保證計量精度以及完成自動補給，在下一步補充設(shè)計。

1.2 確定總體結(jié)構(gòu)

為了實現(xiàn)鋁粉攪拌機帶配料自動計量，對鋁粉攪拌機帶配料自動計量裝置的控制電氣進(jìn)行設(shè)計，在鋁粉生產(chǎn)的全過程中包括上料、計量、倒料、攪拌、加水等幾個動作，在進(jìn)行自動計量時，需要對其進(jìn)行集中控制，要求每個動作在完成后自動停止。并且為了方便鋁粉的輸送，在機器上安裝料斗[4]，當(dāng)傳感器監(jiān)測到位移變化超過預(yù)先設(shè)定的值時，發(fā)送信號，選擇電阻應(yīng)變式位移傳感器，該傳感器準(zhǔn)確性較高、測量范圍廣，并且結(jié)構(gòu)簡單，具有較低的誤差性。為提高電氣結(jié)構(gòu)的靈敏度，將應(yīng)變片安裝到板彈簧應(yīng)變最大位置處，引入應(yīng)力公式，得到分段應(yīng)力函數(shù)，計算公式為：

通過上述公式得到板彈簧最大應(yīng)力處所對應(yīng)的點，在實際安裝時，應(yīng)用此公式將其安裝到最佳粘貼位置。為了防止在自動加料時發(fā)生錯誤，需要保證計量的準(zhǔn)確性，當(dāng)鋁粉未達(dá)到要求的質(zhì)量時，控制計量斗斗門不能打開，并且當(dāng)計量斗門內(nèi)有關(guān)閉時，控制輸送機不上料。為加強對其控制，制作一個總控制柜[5]，將原攪拌機的攪拌、加水、提升等幾個動作引到控制柜中，并將開關(guān)停止串聯(lián)，啟動開關(guān)串聯(lián)。在上述計量裝置設(shè)置完成的基礎(chǔ)上，按照攪拌機說明書的要求將攪拌機進(jìn)行安裝，并將計量裝置安裝到指定位置，在此基礎(chǔ)上，按照控制柜電氣原理圖安裝控制柜，并將微動開關(guān)安裝到磅秤上，目的是在秤桿翹起時觸動開關(guān)，使其工作。在計量裝置上安裝形成開關(guān)，并在計量裝置上焊接鋼筋，保證行程開關(guān)在斗門開關(guān)到位后在進(jìn)行工作。同時，調(diào)整各個電機的轉(zhuǎn)動方向與所需要求保持一致，其中主要對攪拌機的攪拌、加水、提升等動作進(jìn)行控制。以此完成了對鋁粉攪拌機帶配料自動計量裝置的設(shè)計，為了保證設(shè)計的有效性，將在下一步進(jìn)行實驗。

2 實驗對比

上述設(shè)計只是從理論上證明了此次設(shè)計的有效性，為了證明此次設(shè)計的鋁粉攪拌機帶配料自動計量裝置具有一定的實際應(yīng)用意義，進(jìn)行實驗對比，同時為了保證實驗的嚴(yán)謹(jǐn)性，將傳統(tǒng)的計量方法與本文設(shè)計的鋁粉攪拌機帶配料自動計量裝置進(jìn)行對比，主要對比兩者的配料計量時間。

實驗在某處工地上進(jìn)行，一個采用傳統(tǒng)的計量方法，另一個采用本文設(shè)計的自動計量裝置，進(jìn)行實驗。實驗過程中所需的鋁粉材料保證一致，并設(shè)置相同的實驗開始時間，將實驗產(chǎn)生的數(shù)據(jù)通過第三方軟件進(jìn)行記錄，并通過第三方軟件生成數(shù)據(jù)曲線，以方便實驗結(jié)果分析。實驗對比結(jié)果如下所示：

圖1 實驗對比圖

通過上述對比圖能夠看出，此次設(shè)計的鋁粉攪拌機帶配料自動計量裝置在進(jìn)行計量時所需時間少，因為該裝置減少了傳統(tǒng)的繁瑣的上料工作程序，使上料能夠一次性的達(dá)到計量標(biāo)準(zhǔn)，并能夠檢查誤差。同時在減少所需時間的同時，也一定程度上減少了人力的投入，降低了勞動強度，減少上料時間。而傳統(tǒng)的計量方法，所需時間較長，因為傳統(tǒng)的方法在進(jìn)行配料時所需時間長，并且存在一定的誤差，人力、物力上都耗費較大，因此通過上述實驗基本能夠證明此次設(shè)計的鋁粉攪拌機帶配料自動計量裝置的有效性，該裝置的投資較少，并且見效快，操作簡單，還能夠保證鋁粉質(zhì)量，具有一定的實際應(yīng)用意義。

3 結(jié)束語

綜上所述，在目前金屬化工領(lǐng)域中，鋁粉配料都是采用傳統(tǒng)的攪拌機進(jìn)行攪拌，并且是選料、上料都是人工操作，這種傳統(tǒng)的方法投入的時間多，并且鋁粉配比的準(zhǔn)確性較低，很大程度上影響了工程質(zhì)量。本文針對目前存在的問題，對鋁粉攪拌機帶配料自動計量裝置進(jìn)行了設(shè)計，首先對計量裝置進(jìn)行設(shè)計，同時為了保證計量裝置自動計量，進(jìn)行了電氣設(shè)計，對整個鋁粉配料計量進(jìn)行自動控制，以此完成現(xiàn)了鋁粉攪拌機帶配料自動計量裝置的設(shè)計。同時，為了保證此次設(shè)計的鋁粉攪拌機帶配料自動計量裝置具有一定的實際應(yīng)用意義，設(shè)計實驗，將傳統(tǒng)的計量裝置與本文設(shè)計的計量裝置進(jìn)行對比，實驗對比結(jié)果表明，此次設(shè)計的自動計量裝置所需時間少、投資少，配比準(zhǔn)確性高，具有一定的實際應(yīng)用意義。希望通過此次設(shè)計的鋁粉攪拌機帶配料自動計量裝置能夠為鋁粉配比上提供一定的幫助，以提高工程質(zhì)量，推動我國金屬化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。