圖1 破碎機的產(chǎn)量與排料口開度的關(guān)系圖

1 概 述

　　界竹口水電站砂石料和混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)依據(jù)主體混凝土總量20．56萬m3、混凝土澆筑月平均強度1．0萬m3、混凝土澆筑高峰期月平均強度1．48萬m3、最高月強度1．8萬m3而設(shè)計。根據(jù)施工進度安排，考慮到加工損耗、加工系統(tǒng)生產(chǎn)能力的富余度，砂石料生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計生產(chǎn)能力為105m3／h，混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計生產(chǎn)能力為75m3／h。

　　但在實際生產(chǎn)中，發(fā)現(xiàn)這兩大系統(tǒng)都不夠完善，生產(chǎn)能力達不到設(shè)計要求，無法滿足生產(chǎn)要求和施工進度要求。通過不斷的觀察與摸索，對這兩大系統(tǒng)做了許多改進，使之不斷完善，生產(chǎn)能力和機械使用率大幅度提高，基本滿足工程需求。

2 砂石料生產(chǎn)系統(tǒng)的改進

2．1 砂石料生產(chǎn)系統(tǒng)概況

　　本工程砂石料生產(chǎn)系統(tǒng)所使用的機械設(shè)備包括顎式破碎機1臺、篩分樓1座和帶式輸送機8臺。在生產(chǎn)中，發(fā)現(xiàn)篩分樓原來配置的篩分機日生產(chǎn)能力不能滿足生產(chǎn)需要，帶式輸送機油冷式電動滾筒經(jīng)常出現(xiàn)異常，影響正常生產(chǎn)。為了提高本系統(tǒng)機械設(shè)備的利用率和生產(chǎn)能力，通過觀察與思考，對系統(tǒng)的一些缺陷與不足進行了改進與完善。

2．2 篩分系統(tǒng)的改進

2．2．1 篩分機的更換

　　按照最初的設(shè)計、安裝，原篩分機振動篩為掛篩，上振動篩通過4個吊耳用鋼絲繩、長螺桿和塔式彈簧懸掛在4樓頂?shù)?根橫梁上，下振動篩通過4個吊耳用鋼絲繩、長螺桿和塔式彈簧懸掛在3樓頂?shù)?根橫梁上，電動機卻都安裝在各自樓地板上。這樣一來，當原料輸送量過大，速度過快的時候，掛篩重量增加，掛篩下沉，電動機傳動帶就會松弛，電動機空轉(zhuǎn)，振動篩被壓死。所以篩分樓的日生產(chǎn)能力僅為300m3／d，遠遠不能滿足工程要求。

　　通過一段時間的觀察、思考和論證，發(fā)現(xiàn)這套設(shè)備的上下篩配置極不合理，上篩尺寸比下篩尺寸要小并且它們的尺寸都偏小。故將掛篩(3KY1836型振動篩)更換為座篩(YAH1536型振動篩)；振動篩通過4根塔式彈簧安裝在篩座上，彈簧產(chǎn)生的彈力將直接作用在振動篩上，減少了中間的損失，出現(xiàn)壓篩的幾率大大減少甚至為零。經(jīng)過這樣的更換，振動篩的配置更合理，生產(chǎn)更安全，而且操作員日常的工作量也會減少一半，很大程度的減輕了工人的勞動強度。安裝完畢，經(jīng)一段時間的試運行后，達到了預(yù)期的效果，生產(chǎn)能力由原來的300m3／d增加到現(xiàn)在的900m3／d，能夠滿足工程需求。

2．2．2 篩網(wǎng)及其底座的完善

　　篩分機更換后，經(jīng)過一段時間運行，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)生產(chǎn)的骨料嚴重不平衡，使得大中石(20～40mm，40～80mm)產(chǎn)量很大，小石(5～20mm)產(chǎn)量很低；為了滿足工程小石(5～20 mm)用量要求，生產(chǎn)系統(tǒng)須加班加點運行，但這樣一來又造成了大中石子的大量積壓。結(jié)果是小的不夠用，大的無處堆。

　　為了解決這些現(xiàn)狀，通過分析論證，根據(jù)設(shè)備的動態(tài)參數(shù)找出了造成大、中石過量的原因是由于在設(shè)備配置時忽略了工程用料的級配平衡問題以及機械零部件制作不合理。

　　從圖中可以看出排料口寬度b與產(chǎn)品粒徑及產(chǎn)量有直接的關(guān)系(見圖1)；也就是說當排料口寬度一定時，產(chǎn)品粒徑越小產(chǎn)量越低(粒度百分比值越小)。從這一角度分析，破碎機的處理能力是動態(tài)的，隨著產(chǎn)品粒徑變化而變化。很顯然，若用月強度、日強度處理能力來配置設(shè)備而忽略級配平衡問題在實際生產(chǎn)中是不行的。另外，我們在調(diào)整破碎機排料口寬度時必須考慮整個系統(tǒng)的生產(chǎn)效益及經(jīng)濟合理性。若一味將排料口寬度調(diào)小使其粒徑符合要求，則此時產(chǎn)量很低，細碎循環(huán)次數(shù)增多，無形中增加了能耗，造成了大馬拉小車的狀況。

　　同理，振動篩是生產(chǎn)系統(tǒng)中的咽喉，篩分的產(chǎn)品質(zhì)量是否合格，產(chǎn)量能否達到要求與篩網(wǎng)面積和篩孔尺寸密切相關(guān)，篩網(wǎng)面積大，處理能力強，反之亦然；當篩網(wǎng)面積一定時，篩孔的大小也和產(chǎn)量及質(zhì)量有關(guān)。

　　綜上分析得知，選擇系統(tǒng)設(shè)備配置，系統(tǒng)工藝流程除了要滿足生產(chǎn)能力之外，更重要的是做好產(chǎn)品級配平衡分析，深入了解各類設(shè)備的動態(tài)性能，經(jīng)過分析論證后，在原來配置基礎(chǔ)上采取了以下改革方案：

　　1)調(diào)整顎式破碎機破碎尺寸，適當減少80～150mm和40～80mm石料的產(chǎn)量，增加5～20mm石子產(chǎn)量以確保各種規(guī)格骨料平衡生產(chǎn)，改善粒形減少骨料針片狀。

　　2)80～150mm的篩網(wǎng)篩孔尺寸不變，在保證骨料質(zhì)量的前提下，適當增大40～80 mm、20～40mm、5mm的篩網(wǎng)篩孔尺寸，調(diào)整各檔料的比例。

　　篩網(wǎng)和篩網(wǎng)底座易損件，在生產(chǎn)過程中更換頻繁，不但占去很多時間，而且增加了工程成本。所以80～150mm、40～80mm的篩網(wǎng)按照原來尺寸改為用16鋼板自制而成，篩網(wǎng)孔尺寸比原來稍大。改裝以后，篩網(wǎng)雖然顯得笨重，但是其耐磨性能得到大大改善，增加了篩網(wǎng)的使用壽命，原來只用2個月，現(xiàn)在可以使用10個月以上。

　　原來的篩網(wǎng)底使用接觸面積很小的鋼板條焊接而成，篩網(wǎng)安裝后在外力的作用下受到很大的剪切力，常常發(fā)現(xiàn)篩網(wǎng)不是被石塊磨損，而是被很整齊的剪切斷裂。發(fā)現(xiàn)這一情況后，對篩網(wǎng)底座進行了重新制作，將原來的鋼板條改為槽鋼和角鋼，增大了篩網(wǎng)與底座的接觸面積，減小了剪切力，從而延長了篩網(wǎng)的使用壽命。

　　通過上述改進措施，系統(tǒng)生產(chǎn)出的各種骨料比例大為改善，基本解決了比例嚴重失調(diào)和易損件磨損的問題，從而保證了工程的順利施工，降低了勞動強度、減少了機械費用和材料費用，從而減少了成本。

2．2．3 放砂門的改進

　　毛料篩分的最后一檔料就是砂子，砂子在沉砂箱里經(jīng)過沉淀，通過放砂門到達洗砂機，放砂門就是控制砂子從沉砂箱到達洗砂機的流量的部分。原來的放砂門很簡單，就是在沉砂箱豎直管道的末端安裝一個出口很小的三角錐體，砂子的流量沒辦法控制；當砂子過多的時候會溢出洗砂機，不但對砂子造成了很大的浪費，而且使洗砂機超負荷運轉(zhuǎn)，更為嚴重的是使洗砂機停止工作，造成機械浪費。基于這種情況，對放砂門進行重新設(shè)計，改為半球式。

　　加工一個鐵制球缺，在平面中間焊接一合適長度的鐵條，鐵條一端用螺栓連接在沉砂箱豎直鋼管末端的外側(cè)，讓球面剛好能和鋼管配合；鐵條的另一端連接鋼絲繩，鋼絲繩通過一導(dǎo)向滑輪作用在篩分樓一立柱上，這樣可以通過調(diào)節(jié)鋼絲繩的長度來調(diào)節(jié)球面與鋼管接觸的空隙，砂子從空隙中流出，從而達到控制砂子流量的目的，使砂的利用率提高了40％。

2．2．4 油冷滾筒

　　帶式輸送機的油冷式電動滾筒的減速器是內(nèi)置的二級減速器，在運轉(zhuǎn)過程中，有1臺帶式輸送機的油冷滾筒減速器一級減速小齒輪經(jīng)常脫離傳動軸，導(dǎo)致減速器零部件損壞，影響正常作業(yè)。

　　此一級減速小齒輪是用1只帶止動墊片的長螺栓通過齒輪軸向中間孔連接固定在傳動軸上，以防止在運轉(zhuǎn)時脫落。但是此帶式輸送機的仰角很大(14°)，且由于在生產(chǎn)時負荷不均勻，有時是超負荷運轉(zhuǎn)，導(dǎo)致電動滾筒受力不均，在運轉(zhuǎn)時會有輕微顫動；小齒輪在不平衡力作用下與大齒輪不能完全嚙合，從而引起小齒輪的跳動，長久積累，連接螺栓會松開，造成小齒輪磨損與脫落。

　　因為軸沒有損壞，所以加工小齒輪時，在齒輪和軸上對稱的鉆2個孔，然后對軸上的孔攻絲，用M10的螺栓擰緊，軸與小齒輪的連接固定就靠這2顆螺栓，根據(jù)使用的情況斷定，這種更改可行。還有，既然這樣做的目的是為了小齒輪不至于脫離傳動軸，那還可把齒輪和軸做成一個整體及齒輪軸，通過試驗，這種方法比前種方法更好。

3 混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)

3．1 混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)的布置

　　混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)布置在壩址下游約220m、高程為56．4m的右岸平臺上，主要由攪拌樓、水泥系統(tǒng)、粉煤灰系統(tǒng)及外加劑系統(tǒng)等組成，占地9500m2，建筑面積400m2，選用2臺國產(chǎn)自落式雙錐形拌和機，拌制能力為75m3／h。本系統(tǒng)包括200t散裝水泥罐2座，15t水泥儲存罐1只，300t袋裝水泥庫1個，螺旋輸送機4臺，水泥提升機1臺，125t粉煤灰罐1只，外加劑儲存池1個，配料樓1座，蓄水系統(tǒng)1套等設(shè)備。生產(chǎn)混凝土?xí)r，拌和樓混和料從配料樓計量后由皮帶輸送機輸入合料斗，加水、水泥、外加劑攪拌。

　　骨料堆場的皮帶機上部設(shè)置頂棚，以免夏季因太陽直射導(dǎo)致骨料溫度升高，骨料倉下部由地垅皮帶輸送機出料，轉(zhuǎn)皮帶輸送機進入配料樓的料倉內(nèi)。

3．2 拌和樓的使用

　　界竹口工程中使用的是自落式雙錐形拌和機，它是利用機內(nèi)葉片將組合料提升、跌落這樣重復(fù)進行的。這種拌和機結(jié)構(gòu)簡單，功率消耗較??；其主要組成為：攪拌筒、心軸、齒輪下罩、齒輪上罩、攪拌筒支承梁、擺線減速機、底架、氣缸、小齒輪、大齒圈、行程開關(guān)箱。技術(shù)性能如下(見表1)：

3．3 混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)的改進

3．3．1 合料斗高度適當降低

　　當合料斗裝滿砂石料時，拌和樓11號皮帶輸送機一直存在輸送帶被合料斗凸出石塊劃破的缺陷。經(jīng)過大家的努力，提出將合料斗降低合適高度后可以解決這個問題。通過試運行，合料斗集滿砂石料時，堆料高度明顯下降，距離輸送帶有一段安全距離，避免了輸送帶被割破的危險，節(jié)約了材料。

3．3．2 配料樓的改進

　　配料樓的旋轉(zhuǎn)料斗在某一方向始終旋轉(zhuǎn)不靈活，操作起來很費勁。通過改變其支撐軸的滾動方式得到解決，即在鋼管內(nèi)裝上2只圓錐滾子軸承；又將原有的旋轉(zhuǎn)料斗口4只深溝球軸承改換為4只鐵餅滾盤，消除了砂石對軸承的阻力影響。如此一來，旋轉(zhuǎn)料斗轉(zhuǎn)動就很輕便了。

　　輸送帶送料時始終沖擊料倉倉板，使倉板磨損嚴重，需要經(jīng)常更換或焊補，費時費力費材料。通過觀察料倉的分布，在不影響料倉儲料的前提下適當縮短料倉下料行程和制作料倉料槽會使磨損損失減小到最小。經(jīng)過幾次的改進完善，使得原有的缺陷大有改觀。

3．3．3 更換拌和機大齒圈方案

　　拌和機齒輪傳動為開式齒輪傳動，外界雜物極易侵入，輪齒容易磨損。

　　本工程所用拌和機大齒圈的外徑為1 570mm，傳統(tǒng)的更換方法是將拌和機的2臺電動機、旋轉(zhuǎn)中心軸、拌和筒全部拆除，用吊車或者用手拉葫蘆將拌和筒吊到平地上，再將大齒圈從拌和筒上拆下，更換新齒圈，然后依次裝回拌和機，調(diào)試運行，一般6個人需要用3d左右時間才能完成。

　　大齒圈的尺寸大，構(gòu)造特別，為調(diào)質(zhì)碳鋼鑄造而成，具有很好的可焊性和熱處理能力，這給我們提供了一個大膽的想法：將大齒圈沿齒槽對稱切割成兩半，在切口處打上坡口，分別安裝上去，擰緊固定螺栓，再用電焊對接焊成整體。只要克服焊接應(yīng)力產(chǎn)生的變形，保證齒圈的剛度和強度，焊接處與小齒輪保持正常嚙合問題是可以克服的，實際更換中采取了以下措施：

　　1)齒圈采用線切割。

　　2)焊縫截面和尺寸盡可能小，焊前剛性固定并將齒圈預(yù)熱到150～350℃后進行焊接，采用小能量，多層焊，盡量減小焊接變形。

　　3)焊接后，均勻地緩慢冷卻，以減少焊接應(yīng)力和殘余應(yīng)力。

　　在處理過程中齒圈沒有變形，處理后保持了其整體性，與小齒輪的嚙合符合齒廓嚙合的基本定律，即在嚙合傳動的任一瞬時，兩輪齒廓曲線在相應(yīng)接觸點的公法線必須通過按給定傳動比確定的該瞬時的節(jié)點。另外在焊接過程中是小面積施焊，齒圈的剛度與強度只是在施焊處受很小的影響，保證了齒圈的力學(xué)性能和機械性能。更換完畢通過調(diào)試運行，一切正常。這樣一來，除去預(yù)先進行線切割的時間，在更換時有4個人4h就可以完成。無需把攪拌筒拆下放在平地上，只需把2臺電動機拆下即可，操作起來很簡單。最大的好處就是省去了拆攪拌筒這一步驟，大大的節(jié)約人力和機械設(shè)備。

3．3．4 拌和樓配水系統(tǒng)完善

　　儲存在水箱里的水經(jīng)電子秤稱量到水計量桶，混凝土拌和時打開電磁鐵開關(guān)閘閥，水就流到攪拌機。這種流程存在一些弊端，水管經(jīng)常被堵塞，電磁鐵開關(guān)閘閥容易損壞，檢修不方便，水管里會存留一些水，使混凝土拌和不均勻。

　　經(jīng)論證，決定不用電磁鐵開關(guān)閘閥，而在水計量桶上裝2只氣缸和電磁閥來代替它，將電磁鐵開關(guān)閘閥的閥芯抽掉讓水順利流過。在水計量桶上焊接1根槽鋼，2只氣缸固定在槽鋼上，氣缸下連接拉桿、彈簧與橡膠墊片，橡膠墊片剛好可以封堵水計量桶的下水口，以此來控制水的比例。因為水計量桶在視線范圍內(nèi)，以上弊端在無形中得到解決。

4 結(jié)束語

　　當原有的機械設(shè)備不能滿足工程需要時，我們可以根據(jù)實際情況大膽對施工機械進行合理地改進，使之滿足生產(chǎn)需要。通過不斷地改進與完善，界竹口水電站工程砂石料和混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)的機械設(shè)備發(fā)揮了最大潛能與效率，提高了設(shè)備機械性能與生產(chǎn)能力。

表一