建筑施工用砂石多级筛选效率提升的分析研究_雷俊花.pdf

25山东工业技术 2023 年 第 2 期(总第 310 期）建筑施工用砂石多级筛选效率提升的分析研究（陕西国防工业职业技术学院，陕西 西安 710302）雷俊花，孙 虎，杜祝遥，王 艳，桑 丹 摘 要 本文对建筑施工用砂石多级筛选装置进行研究，提出两种高效多级筛选装置结构设计。通过设计改良的电机带动转杆进行旋转，通过传递的旋转动能带动移动板结构向前滑动，而连接杆件以及移动板结构会随之滑动，从而将堆积在第一过滤网上表面的砂石推散，方便砂石通过第一过滤网，防止砂石堆积，提高了筛选的效率。然后对另一种筛选机进行改良，通过设计多组筛选板并对其进行振动，通过振动来缓解砂石的堆积，来避免堵塞滤网，同时设置的滤网是倾斜的有助于筛分完成后材料的产出，增加出料速度，在此基础上增加换气孔，设置循环净化来避免扬尘的发生，更有助于细微灰尘的排除堵塞筛砂孔。通过两种装置的设计能够防止堵塞提高筛分效果。关键词 建筑施工；砂石多级筛选；效率 中图分类号 U415.1 文献标识码 A 文章编号 1006-7523（2023）02-0025-06DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2023.02.004 收稿日期 2022-08-31 基金项目 陕西国防工业职业技术学院课题：建筑施工用砂石多级筛选效率提升的分析研究（Gfy22-50）资助。作者简介 雷俊花（1987），女，硕士，陕西国防工业职业技术学院，副教授；孙虎（1990），男，硕士，陕西国防工业职业技术学院，讲师；杜祝遥（1991），女，硕士，陕西国防工业职业技术学院，讲师；王艳（1988），女，硕士，陕西国防工业职业技术学院，讲师；桑丹（1991），女，硕士，陕西国防工业职业技术学院，讲师。一、研究现状建筑施工用砂石是指砂粒和碎石的松散混合物。地质学上，把粒径为 0.0742 mm 的矿物或岩石颗粒称为砂，粒径大于 2 mm 的称为砾或角砾。不同砂石结构差异较大，有的颗粒粗细均匀，有的大小不一；有的砂石中碎屑磨圆度很好，有的砂石中碎屑棱角鲜明。砂石属松散物，但其颗粒一般硬度较大，且在地表环境下，化学性质稳定。对于砂岩来说，其抗风化能力一般较强，特别是经过硅化的石英砂岩，其硬度超过花岗石。砂石因其良好的硬度和稳定的化学性质，常常作为优质的建筑材料、混凝土原料而广泛应用于房屋、道路、公路、铁路、工程等领域。至于砂岩，自古以来，就是大型建筑、摩岩雕刻、室内装饰、园林庭院建造的一种重要的建筑用料。建筑施工用的砂石在使用前要对他们进行分级，不同直径的砂石功能是不同的，在进行砂石分级时传统的做法是将其人工过筛，分离出不同粒径的砂石用以不同的功效，而随着机械行业的进步，砂石需求的增加，人工过筛的方式已经跟不上使用的需求，学者对不同效率的砂石筛选装置进行了研究。张向红1利用 ADAMS 仿真软件对振动筛砂机进行仿真模拟研究，研究了连杆的柔性、角速度大小、角加速度大小对筛砂机效率的影响以及机器振动情况分析。陈琛2对两种筛砂机的螺旋轴内部缺陷进行分析，根据结果检测出轴用 GCr15SiMn 钢球内部出现缺陷造成筛砂效率降26建筑施工用砂石多级筛选效率提升的分析研究低。宋勇3对于筛砂机长时间使用后部件磨损问题进行研究，提出将结构改成长短轴后结构稳定性会提高很多，设备性能增强。张雪琴4对于原 S42 70 C 筛砂机效率问题进行分析，将设备进行改造，并论证了改造后的效果。李建东5对双曲轴筛砂机结构设计问题进行研究，由于设计问题，使用中耗费大量的人力物力造成浪费，找寻原因并对设备进行改造。周成和6通过设计的筛砂机，改变了传统筛砂机采用偏心轮筛砂机以及人工溜筛的工艺，提高了筛砂效率。宋强7对器械化筛砂机进行介绍，表明筛砂机的结构、参数对筛砂效率的影响程度，通过改变筛砂机结构、参数以及振动幅度可以将工程成本降低。马雷8对市面上现有的筛砂机筛砂时不离人以及生产效率低的问题进行分析，然后对双轴式惯性振动筛进行 55倾斜改进，改良后筛砂机效率显著提高，节省人工。张长城9对不同材质的砂流动性以及强度性能金细腻研究，根据结果人工砂的优势是天然砂不可比拟的，但人工砂需要进行筛分时所遇到困难需要更先进的筛分装置进行筛分。王辉10针对特种砂的行业发展问题以及所面临的问题，对生产设备进行研究改良，对筛分设备的筛网进行调节提高筛分效率。曹文洁在文献11中结合新疆阿尔塔什水利枢纽工程施工经验,提出砂石筛分系统废水回收利用的环保措施,包括处理工艺、设计参数、处理设施尺寸及设备,实现砂石筛分废水再利用,缓解施工现场环境污染问题。周庆在文献12中介绍新型砂石料筛分加工系统,其主要特点在于将筛分系统和加工系统为合为一体,并具备甄别碱活性骨料、除杂、清洗、烘干等一系列功能,得到所需级配、物理力学性质良好的砂石骨料。该系统在建筑工程领域具有广阔的应用价值与发展前景。钱海洋13提供一种能够减少机制砂放料时产生离析现象的干法机制砂石筛分装置。朱优平14基于大型有限元商业软件 ANSYS,采用动力时程分析方法分析了某水电站砂石加工系统中筛分楼的动力响应。结果表明,振动筛正常工作时不会与筛分楼产生低频共振,筛分楼在振动筛长期作用下,水平位移和垂直位移均在控制标准内,说明设计的筛分楼是安全的。董凡15为了解决这个难题,绥棱县水利技术人员研制出一种组合筛。这种筛是根据混凝土配合比设计对粗骨料级配的要求制做的。比如三级配,我们可以事先做好一个适合分选三级粗骨料及混合砂的组合筛。原来要筛分三次的,现在一次就完成了,因而大大提高了工效。本文拟对筛选砂石装置进行创新改良，通过设计改良的电机带动转杆进行旋转，通过传递的旋转动能带动移动板结构向前滑动，而连接杆件以及移动板结构会随之滑动，从而将堆积在第一过滤网上表面的砂石推散，方便砂石通过第一过滤网，防止砂石堆积，提高了筛选的效率。然后对另一种筛选机进行改良，通过设计多组筛选板并对其进行振动，通过振动来缓解砂石的堆积，来避免堵塞滤网，同时设置的滤网是倾斜的有助于筛分完成后材料的产出，增加出料速度，在此基础上增加换气孔，设置循环净化来避免扬尘的发生，更有助于细微灰尘的排除堵塞筛砂孔。通过两种装置的设计能够防止堵塞提高筛分效果。二、高效多级筛选装置结构设计1.背景分析砂石在结构上存在差异，大小不一，颗粒排列呈现不均匀性，在进行工程使用前需要将其进行不等大小筛分，一般情况下待筛分砂石投入筛选装置后，砂石只能凭自身重力落于筛网下，而石子下落后，会被阻拦于筛网上，造成堆积的现象，通过筛网时速度慢，降低了筛选效率，故而本文提出两种工程施工前进行筛分的砂石筛选装置。2.结构设计所提出的工程施工用砂石高效多级筛选装置结构设计，如图 1 所示，包括壳体 1，壳体 1 的内周壁固定有固定板 6 和第一过滤网 3，通过第一过滤网 3 对砂石进行第一次筛选，固定板 6 的背部设有推动机构 2，推动第一过滤网 3 上表面堆积的砂石，提高筛选效率，壳体 1的右侧固定有箱体 5，箱体 5 的内部设有振动机构 4，用于对过滤后的砂石进行再次筛选。壳体1的下表面固定有四个支腿，27山东工业技术 2023 年 第 2 期(总第 310 期）方便支撑壳体 1，用于控制出料，壳体 1 的上表面固定有进料管，方便砂石进入到壳体 1 的内部。如图 2 所示，为了推动砂石，推动机构 2 包括固定于壳体 1 背部的保护外壳 202，以及第一机电203 的输出轴。输出轴与外表面设置传动组件 205的第一转杆 204 相固定。通过传动组件 205 对第一、第二螺纹杆以及外表面连接的移动板进行控制。固定板 6 的背部和壳体 1 内腔增加与移动板208 移动时的稳定性，移动板 208 的正面固定有两个连接杆 209，两个连接杆 209 的正面固定有推板201，通过推板 201 推动第一过滤网 3 上表面堆积的砂石，提高过滤的效率。传动组件 205 包括固定于第一转杆 204 外表面第一链轮，传动组件 205还包括固定于第一螺纹杆 206 外表面的第二链轮以及被固定在螺纹杆 207 表面的链轮，各链轮用链条进行连接。第一转杆 204 通过传动组件 205带动第一螺纹杆 206，第一转杆 204 通过传动组件205 带动第一螺纹杆 206 和第二螺纹杆 207 旋转，并带动移动板 208、连接杆 209 和推板 201 向前移动，将堆积在第一过滤网 3 上表面的砂石推散，方便砂石通过第一过滤网 3。如图 3 所示，为了振动砂石，本实施例中的振动机构 4 包括固定于振动机构 4 还包括通过轴承座转动连接于箱体 5 内腔前后两侧之间的转板404，转板 404 的正面开设有供第二转杆 403 滑动的滑孔，通过第二转杆403旋转，带动转板404旋转，转板 404 的上表面固定有齿板 405，齿板 405 呈扇形，齿板 405 的上表面啮合有齿条 406，通过齿板 405 旋转带动齿条 406 做左右的直线运动，齿条 406 的上表面固定有贯穿并延伸至壳体 1 内部的第二过滤网 407，用于二次过滤，筛选更小的砂石，振动机构 4 还包括固定于壳体 1 左侧的固定壳 408，用于对第二过滤网 407 移动的范围进行限制。振动机构4带动转板404和齿板405一起旋转，并通过齿板 405 带动齿条 406 和第二过滤网 407做左右的直线运动，对砂石进行筛选。图 3 振动机结构图 图中：1 壳体、2 推动机构、201 推板、202 保护壳、203 第一电机、204 第一转杆、205 传动组件、206第一螺纹杆、207第二螺纹杆、208移动板、209连接杆、3 第一过滤网、4 振动机构、401 第二电机、402 转盘、403 第二转杆、404 转板、405 齿板、406 齿条、407 第二过滤网、408 固定壳、409 固定杆、5 箱体、6 固定板。3.工作原理当带筛分砂石被送入筛分机内部后，大部分的砂石由于粒径的原因留于本层，启动电机后，电机将带动转杆旋转，然后第一到第三链轮跟随旋转，第一第二螺纹杆旋转时带动移动板跟随移动，从而将堆积于过滤网上表面的砂石推散，增图 2 推动机结构图图 1 结构图 28建筑施工用砂石多级筛选效率提升的分析研究加砂石通过过滤网的效率。该工程施工用砂石高效多级筛选装置，过设计改良的电机带动转杆进行旋转，通过传递的旋转动能带动移动板结构向前滑动，而连接杆件以及移动板结构会随之滑动，从而将堆积在第一过滤网上表面的砂石推散，方便砂石通过第一过滤网，防止砂石堆积，提高了筛选的效率。通过设置的振动机构，减少砂石的瞬间堆积，从而提高砂石筛分效率，方便使用。三、高效多级筛选装置结构的改良设计1.背景分析通过对上述装置的使用，发现现有筛选装置能够满足分级筛分砂石，也提高了工作效率，但还是在不定时间段内发生堵塞现象，研究后发现由于筛选完成后筛料不能及时排出，排料速度跟不上筛分速度造成的堵塞现象，而且，在筛分过程中有时会造成扬尘现象，基于此，本文提出另一种高效多级筛选装置结构的改良设计方案。2.改良设计方案该装置包括设置有壳体，在其内部配置能够上下滑动的粒径不同的可组装的多组板结构，多组板结构之间距离能够相对调节，对每一组板结构设置凸轮，另一侧与被固定在壳体外层的振动电机相互连接，设置的多组筛选板结构能够在壳体内层上嵌入，并在嵌入内部设置滑轮槽，筛选板与滑槽能够在一定程度上相互配合，出气口设在在壳体底部，出气口的另一端与设置的循环净化气结构用于空气净化，降低扬尘。壳体上端设置能够容纳进料管道的上盖，要求管道与上盖能够在螺纹配合的情况下进行密闭处理，防止进料过程中产生扬尘以及材料的损失。壳体两侧的出料口与筛选板结构配套设置分级筛选后出料，在壳体与出料口之间安装阀门结构，用于控制出料时间以及出料量。壳体的底板用圆锥形代替作为筛选结构装置的导料底板，并在其两侧设置能够贯穿整个筛选结构装置的导管，用于联通整个壳体，底板尾部设置出料口也设置阀门控制出料时间以及出料量。具体如图 46 所示。图 4 结构图图 5 筛选板结构图 图 6 循环净气结构图图中：1-壳体，2-上盖，3-进料管道，4-滑槽，5-筛选板，51-滤网，52-滑块，53-连杆，6-分级出料管，7-导料底板，8-底板导料管，9-出气口，10-进气口，11-集尘腔，12-气泵，13-引气管，14-导气管，15-凸轮。29山东工业技术 2023 年 第 2 期(总第 310 期）如图 4 所示，高效多级筛选装置结构的改良设计方案包括最主要的外部结构壳体 1，其内部设置能够在其内部滑动的多组直径大小不同的筛选板结构 5，筛选板结构之间相互固定。对每一组板结构设置凸轮 15，另一侧与被固定在壳体1 外层的振动电机相互连接，设置的多组筛选板结构能够在壳体 1 内层上嵌入，并在嵌入内部设置滑轮槽 4，筛选板 5 与滑槽 4 能够在一定程度上相互配合，出气口 9 设在在壳体底部，出气口9 的另一端与设置的循环净化气结构用于空气净化，降低扬尘。壳体 1 上端设置能够容纳进料管道的上盖 2，要求管道 3 与上盖 2 能够在螺纹配合的情况下进行密闭处理，防止进料过程中产生扬尘以及材料的损失。壳体 1 两侧的出料口 6 与筛选板结构配套设置分级筛选后出料，在壳体 1与出料口 6 之间安装阀门结构，用于控制出料时间以及出料量。壳体 1 的底板用圆锥形代替作为筛选结构装置的导料底板 7，并在其两侧设置能够贯穿整个筛选结构装置的导管 8，用于联通整个壳体，底板尾部设置出料口也设置阀门控制出料时间以及出料量。3.工作原理筛选板结构 5 内部设置过滤网 51 以及滑块52，壳体结构 1 与滤网 51 能够相互配合在其内壁上有一定的滑动能力，将滤网 51 设置成更高效的圆台结构，其外部与滑槽 4 之间连接件用滑块 52，为保证其安全性设置成十字形，使滤网51 在滑槽 4 中能够安全滑动，滤网 51 随着深度的增加数量也是增加的，相互的连接需要连杆 53相互连接固定，凸轮 15 能够通过连杆 53 将装置内部的滤网 51 进行上下运动，上下运动时所有滤网 51 是同步运动的，动力是电机提供，共同的作用下提高了筛选装置的筛分效率。四、结论本文对建筑工程施工用砂石高效多级筛选装置进行改良，通过设计改良的电机带动转杆进行旋转，通过传递的旋转动能带动移动板结构向前滑动，而连接杆件以及移动板结构会随之滑动，从而将堆积在第一过滤网上表面的砂石推散，方便砂石通过第一过滤网，防止砂石堆积，提高了筛选的效率。所提出的高效多级筛选装置结构的改良设计方案能够在一定程度上提高筛分效率，首先通过装置外包装内设置的在其内部配置能够上下滑动的粒径不同的可组装的多组板结构，多组板结构之间距离能够相对调节，对每一组板结构设置凸轮，另一侧与被固定在壳体外层的振动电机相互连接，设置的多组筛选板结构能够在壳体内层上嵌入，并在嵌入内部设置滑轮槽，筛选板与滑槽能够在一定程度上相互配合，出气口设在在壳体底部，出气口的另一端与设置的循环净化气结构用于空气净化，降低扬尘。而且多组筛分板结构能够同步振动，既能够实现多级筛分，又能够提高效率，同时增加进出气口的设置能够带来气流循环防止砂石在内部对装置筛分板结构的堵塞。参考文献1 张向红,席晓燕.振动筛砂机执行机构仿真与分析 J.唐山学院学报,2016,29(03):15-17+46.2 陈琛,李志江,崔鹏,吴虎城.RJF30K 型砂石分离机筛砂螺旋轴用 GCr15SiMn 钢球心部裂纹对比分析 J.铸造技术,2016,37(02):259-261.3 宋勇.S4440A 滚筒筛砂机的改进 J.中国铸造装备与技术,2004(04):60-61.4 张雪琴.S4270C 滚筒破碎筛砂机技术改造 J.广西机械,2001(03):61-63.5 李建东.筛砂机的改进设计 J.机械工人,2001(08):18-19.6 周成和,纪忠明,李秉跃,王安平.SJ600 筛砂机的开发 J.机械工人,2001(03):28-29.7 宋强.实验用摆动筛砂机 J.中国铸造装备与技术,1996(01):27-29.8 马雷.55双轴式惯性振动筛的设计计算 J.中国铸机,1995(04):23-25.9 张长城,李倩倩.不同材质人工砂及人工砂中石粉的性能研究 J.混凝土世界,2012(01):68-72.30Analysis and Research on Improving the Efficiency of Multistage Screening of Sand and Gravel for ConstructionLEI Jun-hua,SUN Hu,DU Zhu-yao,WANG Yan,SANG Dan（Shanxi Institute of Technology，Xian 710302，China）Abstract:In this paper,the multi-stage screening device for building construction is studied,and the structural design of two high-efficiency multi-stage screening devices is proposed.First,the first motor is designed in the screening device to drive the first rotary rod to rotate,and then the first rotary rod indirectly drives the first and second screw rods to rotate through the transmission assembly.The sand and stone accumulated on the surface of the filter screen are arranged in disorder by inertia,reducing the instantaneous accumulation of sand and stone,thus improving the screening efficiency of sand and stone.Then,another screening machine is improved.By designing multiple groups of screening plates and vibrating them,the accumulation of sand and stone can be alleviated by vibration to avoid blocking the filter screen.At the same time,the inclination of the filter screen is increased to promote the separation of materials after screening,and the discharge efficiency is higher;On this basis,the air exchange hole is added and the circulating purification is set to avoid the occurrence of dust,which is more conducive to the removal of fine dust and blocking of the sand screen hole.The design of the two devices can prevent clogging and improve the screening effect.Key Words:construction,multistage screening of sand and gravel,efficiency10 王辉.陕西省建筑用特种砂行业分析与筛分设备简介 J.砖瓦,2018(08):72-75.11 曹文洁.阿尔塔什水利枢纽砂石筛分系统废水回用于混凝土拌合系统的措施探讨 J.广西水利水电,2020(03):37-39+44.12 周庆.高性能砂石料筛分加工系统研究 J.四川建筑,2019,39(06):294-296.13 钱海洋,干法机制砂石筛分装置.广西壮族自治区,广西路桥工程集团有限公司,2018-04-20.14 朱优平.砂石加工系统中筛分楼的动力有限元分析 J.水电能源科学,2018,36(02):109-111+175.15 董凡.砂石骨料人工一次筛分法 J.水利天地,1988(03):22-23.建筑施工用砂石多级筛选效率提升的分析研究