布料機(英文名:混凝土 placing boom),全稱混凝土布料機,是一種在建筑施工中用于混凝土澆筑的專用設備,能夠將混凝土從攪拌站或攪拌車輸送到施工現場的指定位置,廣泛應用于樓房建筑、橋梁、隧道等基礎建設,有效提高澆筑質量和生產效率,減輕工人勞動強度。
20世紀70年代,布料機開始發展。20世紀80年代開始,西方發達國家開始了建筑自動化設備的研究,并取得了大量成果。中國在改革開放之初,布料機主要依賴進口。但在中國基礎建設的推動下,中國布料機的生產發展非常迅速。截至2008年,中國布料機基本上已實現國產化,僅有部分大型的布料機需要進口。
布料機主要由塔身、臂架、回轉裝置、液壓系統和電控系統等部件組成。它主要通過控制液壓系統,操縱臂架上液壓缸的伸縮和回轉機構的液壓馬達回轉,從而實現臂節的運動(伸展和折疊)及整機回轉,可將混凝土輸送到整個施工面(三維布料運動)。混凝土布料機類型多樣,根據其適用場合可分為現場施工類和工廠預制類兩個類別,以滿足不同施工環境和要求。未來混凝土布料機主要朝著智能化、環保節能化、模塊化和定制化等方向發展。
發展歷史
20世紀70年代,混凝土布料機開始發展,其在混凝土澆筑施工過程中應用非常廣泛,如港口碼頭、橋梁、電站、公共設施、市政設施、高層建筑等大型土建工程。然而施工現場由于人與機械設備交叉作業,仍存在生產安全隱患問題,時有傷亡事故發生。實踐表明機器人化是解決上述問題的一條有效途徑。
20世紀80年代開始,西方發達國家就開始了建筑自動化設備的研究,并取得大量成果。日本更是走在建筑機器人化的前列,開發了上百種建筑施工機器人商品。此外,美國、英國、德國等西方發達國家也相繼開發了多種建筑機器人。中國國內也有一些單位展開了建筑機器人的研究:哈爾濱工業大學開發了推土、裝載機器人;中國石油大學開發了噴漿機器人。但有關混凝土澆筑的機器人化研究卻不多見,只是利用計算機對布料機進行了仿真研究。
中國改革開放初期,布料機主要依賴進口。但在基礎建設需求的推動下,中國布料機的生產發展非常迅速。截至2008年,中國布料機基本上已實現國產化,僅有部分大型的布料機需要進口。
基本分類
混凝土布料機的類型很多,根據其適用場合分為現場施工類和工廠預制類兩個類別。
現場施工類
現場施工類混凝土布料機根據施工場合又分為手動式混凝土布料機、塔式混凝土布料機、船用混凝土布料機等。手動式混凝土布料機適用于混凝土平面澆筑施工。塔式混凝土布料機又分為固定式、內爬式、行走式等,適合于樓房、高層建筑、鐵路制梁等現場澆筑。船用混凝土布料機適用于港口、橋梁的建設,特別在跨海大橋的建設中發揮了巨大作用。
工廠預制類
工廠預制類混凝土布料機應用于工廠預制板類、梁類及其他異形構件的生產,屬于平面澆筑。根據其出料方式,工廠預制類混凝土布料機又分為螺旋布料機和攤鋪布料機。螺旋布料機出料方式為螺桿強制出料,適合不同坍落度的混凝土布料。攤鋪布料機的出料方式為星形軸旋轉出料,適合坍落度較高的混凝土布料。
工作原理
布料機作為混凝土布料設備,與混凝土泵配合使用,完成建筑施工中的混凝土澆注作業。布料機主要由塔身、臂架、回轉裝置、液壓系統和電控系統等部件組成。其臂架一般由三節臂組成。通過控制液壓系統,操縱臂架上液壓缸的伸縮和回轉機構的液壓馬達回轉,從而實現臂節的運動(伸展和折疊)及整機回轉,可將混凝土輸送到整個施工面(三維布料運動)。
特點
生產效率高:混凝土布料機可以實現連續輸送,提高生產效率,節約時間和人力成本。
均勻輸送:混凝土布料機通過布料控制,使混凝土材料能夠均勻地流動和輸送,并保持混凝土的均一性,提高澆注質量。
自動化控制:混凝土布料機采用自動化控制技術,實現了對輸送過程的監控和控制,保證了輸送的精度和穩定性。
適應性強:混凝土布料機可以適應多種不同的混凝土生產線配置和施工環境,如可以與混凝土攪拌機等配套使用。
基本構造
混凝土布料機類型多樣,以滿足不同施工環境和要求。以向混凝土構件模具布料為例,布料機由支架與橫梁(塔身、臂架)、大車行走裝置、小車行走裝置(回轉裝置)、布料機本體(混凝土料斗)、液壓系統和電控系統等組成。
支架與橫梁
支架與橫梁是布料機的支撐裝置,大車行走裝置在橫梁上的軌道上行走,承受布料機其他部分及料斗內混凝土的荷載。根據生產線工藝設計需要,支架與橫梁的跨度方向既可沿著生產線方向布置,又可垂直布置。
大車行走裝置
大車行走裝置跨坐在橫梁上,工作時沿橫梁方向行走,其行走速度變頻可調。大車行走裝置主要由鋼結構框架和行走裝置及小車行走軌道組成。
大車的鋼結構框架承受小車行走裝置、布料機本體及布料機料斗內混凝土的荷載。鋼結構框架主體部分由矩形管焊接而成,在矩形管的兩端開口,以便安裝行走裝置。矩形管的上方焊有行車軌道,供小車在其上行走。同樣,為保證小車行走的平穩性,在設計和安裝時要考慮軌道的水平度和直線度。
大車行走裝置由4組行走輪組成,每組行走輪由一對角接觸球軸承、一對軸套、一根軸等組成,其中兩組行走輪需要電動機驅動,驅動輪橫向對稱布置(混凝土料斗),也可對角布置。
小車行走裝置
小車行走裝置跨坐在大車行走裝置的鋼結構框架上,工作時沿垂直于橫梁方向行走,其行走速度同樣變頻可調。小車行走裝置也是由鋼結構框架和行走裝置組成。
小車行走裝置的鋼結構框架承受布料機本體及料斗中混凝土荷載,其主體部分也由矩形管焊接而成。同樣,在矩形管的兩端開口,以便安裝行走裝置。小車行走裝置上與布料機本體連接處裝有稱重傳感器,用來監測料斗中混凝土重量,控制布料量。
小車行走裝置同樣由4組行走輪組成,每組行走輪由一對角接觸球軸承、一對軸套、一根軸等組成,其中兩組行走輪需要電動機驅動,根據設計需要,驅動輪可對稱布置,亦可對角布置。有的布料機小車行走只裝一個驅動電動機,同時驅動兩個行走輪,兩行走輪由一根長軸串聯在一起,中間由聯軸器連接。
布料機本體
布料機本體是布料機的核心部件,由料斗、打散裝置、混凝土輸送裝置等組成。布料機本體安裝在小車行走裝置上,布料作業時隨小車一起行走。
打散裝置由打散軸、軸承、減速電動機等組成。打散裝置位于料斗的下方,混凝土輸送裝置上方,其作用是防止料斗內混凝土初凝,保證混凝土布料連續性。打散軸縱向安裝在料斗內部,兩端支撐在料斗殼體兩側的軸承座內。打散軸一般有兩種結構形式,分別為梳齒形和鏟子形。梳齒形打散軸由無縫鋼管及若干圓鋼焊接而成,鏟子形打散軸由無縫鋼管及若干鏟子焊接而成。鏟子形狀各異,排布方式可以是向心排布,也可偏轉一定角度。由于打散軸長期與混凝土接觸,需選用耐磨材質,以延長其使用壽命。
混凝土輸送裝置安裝在料斗的最下端,其作用是向模臺上布料。根據出料方式不同,有螺旋式強制下料和星形式強制下料兩種,對應的布料機稱為螺旋布料機和攤鋪布料機。這兩種混凝土輸送裝置均為強制下料裝置。螺旋下料裝置對不同坍落度混凝土適應性強,為多螺桿布料,適用于避讓帶門窗制品等復雜制品的精確布料,且對混凝土坍落度適應性強,每個螺桿都需配置螺桿驅動裝置,因此布料量控制精準,但結構和控制程序較復雜。星形下料裝置適合坍落度高的混凝土布料,在料斗下部設置多個出料閘門,也可根據制品形狀控制閘門的開閉,由于只有一個星形軸,因此只需配置一個驅動裝置。
性能參數
中國國外著名的布料機生產廠家主要有普茨邁斯特(Putzmeister)、施維英(SCHWING)等。這些廠家的布料機材料強度高、重量輕,采用電液比例和可編程控制,可靠性高、動態性能好。而中國國內布料機生產廠家有中聯重科、上海住樂等,產品已基本形成系列,能滿足國內不同的施工要求。截至2004年6月4日,中國國內外混凝土布料機的指標參數對比如下:
使用和維護
混凝土布料機任一部位與其他設備及構筑物的安全距離不應小于0.6m。
固定式混凝土布料機的支撐應符合使用說明書的要求,支撐結構應經設計計算,并應采取相應加固措施。
1)支腿應打開墊實,并應鎖緊。
2)塔架的垂直度應符合使用說明書要求。
3)配重塊應與臂架安裝長度匹配。
4)臂架回轉機構潤滑應充足,轉動應靈活。
5)機動混凝土布料機的動力裝置、傳動裝置、安全及制動裝置應符合要求。
6)混凝土輸送管道應連接牢固。
應用領域
混凝土布料機廣泛應用于高層建筑、橋梁、隧道等大型混凝土結構的建設中。其中,手動式混凝土布料機適用于混凝土平面澆筑施工。塔式混凝土布料機適用于高層建筑、鐵路制梁等現場澆筑。船用混凝土布料機適用于港口、橋梁的建設。工廠預制類混凝土布料機應用于工廠預制板類、梁類及其他異形構件的生產,屬于平面澆筑。如螺旋布料機適合不同坍落度的混凝土布料;攤鋪布料機適合坍落度較高的混凝土布料。
布料機的應用不僅混凝土澆注質量和澆注效率,還極大地減輕工人的勞動強度,有力地推動了混凝土澆注的機械化進程。
發展趨勢
隨著建筑行業對施工效率和質量要求的提高,混凝土布料機的技術不斷創新,如智能化控制系統、遠程監控和故障診斷系統 ,以及更加靈活的臂架設計,提高了設備的作業精度和施工效率。
隨著物聯網和人工智能技術的應用,布料機將實現與施工現場其他機械設備的無縫對接,形成智能施工體系,進一步提升施工的智能化水平。同時,環保和節能將是布料機設計的重要考量,布料機將采用更高效的驅動系統和回收再利用技術,減少施工過程中的能耗和排放。此外,模塊化設計和定制化服務將滿足不同施工環境和項目需求,提高設備的適應性和經濟性。
標準規范
其它布料機
人造石,特別是人造崗石壓板人造石英石的花色單一布料方法古板,市場上的雙色多色紋理不自然,穩定性差,生產效率低,以手工布料方法為主。其中,人造石,特別是崗石壓板人造石英石自動布料是以攪拌桿或攪拌葉將人造石預用料強制性的刮至模腔中或壓機的皮帶上,從而實現布料過程。此布料過程將雙色、多色及顆粒紋理刮亂或刮花,紋理不自然,穩定性差。
一個人造石布料機的專利方法提供了解決方案:將人造石預壓料預先裝入筒體為網孔狀的滾筒內,然后旋轉滾簡或旋轉并移動滾筒,則人造石預壓料從網孔中均勻地撒落而下,分散在模腔中或皮帶上,從而實現布料過程。
參考資料 >
混凝土布料機.全國標準信息公共服務平臺.2024-10-02
2024-2030年中國混凝土布料機行業研究與發展前景報告.中國產業調研網.2024-09-27
混凝土布料機及其機器人化的探討與研究.中國知網.2024-10-01
混凝土布料機現狀.中國知網.2024-10-01
解析混凝土布料機的功能和應用場景.百度采購.2024-10-09