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砌块主要是由工业废渣、建筑垃圾等材料配合适当的添加剂经砌块成型机加压振动成型而成。它无需高温烧结,隔音性能和保温效果好于实心粘土砖,其制作工艺流程更加符合中国现行的环保政策。随着国家“禁实”、“限粘”工作的逐步落实,砌块等建筑材料被广泛的应用,逐渐取代了实心粘土砖。在国家政策的引导下国内涌现出许多的砌块成型机企业,部分企业在引进、消化、吸收国外砌块成型机制造技术的基础上,研发具有自主知识产权的砌块成型机,并取得一定成果。但与国外设备相比国内主机性能还有一定差距,如故障率较高、生产率较低。本文针对国内某公司砌块成型机在使用过程中出现的问题,对QT10-20机型进行结构优化设计,提升设备的可靠性。 首先,对国内外砌块成型机的研究现状进行分析。分析了QT10-20机型的结构、工艺流程和成型机理。建立砌块成型机的数字样机,针对该机型在使用中存在的一些问题,如下导向内铜套异常磨损,激振器提供的激振力小等,采用有限元仿真软件和样机试验相结合的方式,对成型机的机械结构进行优化设计。对砌块成型机的机架进行模态求解,结果表明:机架一阶振动频率为31.89Hz,而系统预振频率30Hz,易发生共振,提出将预振频率降低到25Hz,避免设备共振,提升设备的稳定性。 其次,分析了混凝土路面砖不能在后出砖模式下生产的原因,提出整改模具和整改布料平台两种解决方案。对比两方案的优缺点,选择对布料平台进行优化设计。通过板材的压力对比试验选取板材和仿真分析验证布料平台设计结构的合理性。仿真分析结果表明,在布料平台施加1.5倍工作载荷时,其最大变形为0.13mm,能够满足实际使用需求。 再次,针对下导向内铜套经常磨损的难题,通过有限元软件中响应曲面优化设计,对下导向组件的结构尺寸进行优化,使得优化后的铜套承受的应力减小了12%,并对其它影响因素提出了改善意见。 最后,通过对偏心轴的质心、偏心距、激振力和转动惯量的推导,研究发现偏心轴的两个参数尺寸与激振力成反比,为偏心轴的设计提供思路;基于nCode Design-life与Workbench联合仿真预测偏心轴的疲劳寿命,结果表明偏心轴能满足设计要求。通过多通道噪声与振动分析仪配合压电式加速度传感器测得振动平台的加速度大于114m/s2,满足国家相关标准,验证了偏心轴能够满足实际生产需求。