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1、基于建筑砖料输送机电一体化设计摘要对于建筑行业来说，其进行的主要工作就是对墙体进行砌筑，采用的原料就是建筑砖料，可以说整个建筑工程的质量水平受到墙体砌筑重量水平的较大的影响。而在对墙体进行砌筑的过程中，经常会用到病料输送机械手，虽然相关的工序依然需要建筑工人的手动操作才可完成，但是所需要的劳动强度却大大的降低，工人不需要再耗费大量的体力去进行砖料的人工输送，在进行相关操作的时候也会更加的安全和舒适，工作的整体速度也会大大提升，而对于整体工程来说需要的劳动力的工作时间就会大大降低，整体建筑成本也会大大下降。在本次设计中，按照设计的要求，结合实际使用情况，分别对设备整体、起升和平移机构、液压泵站、
2、灰浆泵以及灰浆钳的类型、结构以及具体参数进行设计，并对其中的关键参数进行了详细的校核，以确保数据的准确性和合理性。关键词：砖料输送机械手；砌筑；双出轴；结构；建筑1概述一2一2总体设计-2-3升降工作台设计-4-3.1升降工作台概述-4-3.2升降工作台方案确定-5-3.3升降工作台材料选择-6-3.4液压系统的设计-6-3.5轴承的选择及校核-7-3. 6辅助装置的设计-8-4砖料提升系统设计-9-3.1 砖料提升系统概述-9-4. 2砖料提升系统方案选择-9-5灰浆输送系统设计-11-4.1 概述-11-5. 2灰浆泵的选型-11-6. 3灰浆钳设计-12-6总体布置一12一7总结-13一
3、参考文献-14-1概述1.1 研究目的及意义自古以来都是由建筑工人手工对墙体进行砌筑。而在对墙体进行砌筑的过程中，经常会用到砖料输送机械手，虽然相关的工序依然需要建筑工人的手动操作才可完成，但是所需要的劳动强度却大大的降低，工人不需要再耗费大量的体力去进行砖料的人工输送，在进行相关操作的时候也会更加的安全和舒适，工作的整体速度也会大大提升，而对于整体工程来说需要的劳动力的工作时间就会大大降低，整体建筑成本也会大大下降。在本次设计中，主要是针对创新性极强的砖料输送机械手进行设计，具备极为重大得战略意义。在全球的建筑业中，目前依然是采用较为传统的方法对砖混墙体进行砌筑，用到的依然基本全部为人力，会
4、对工人造成极大的压力，且作业的速度较慢，工程质量受到工人本身技术的影响而不稳定，且具备较为恶劣的工作环境，工人在作业过程中受到伤害的风险较大。随着科技的发展，取代人工的砌筑机器人的想法一直都存在，相关的科研机构也一直在努力，但是依然困难重重，未取得突破性的进展。在新时代及科技发展的基础上，迫切的需要读这种传统作业方法进行改进。1.2 国内外发展现状砖料输送机械手属于一种新兴的技术，目前还不存在成熟的运用。在当今世界的科技水平下，机械化以及自动化已经在各个领域进行了普及，建筑业中的高科技运用也越来越多。而本次设计内容的实现，会填补这个机械化的空白，也会提高整个建筑业的整体科技水平。由市场来看，本
5、次设计的砖料输送机械的市场潜力巨大，应用范围也会随着相关技术的发展而越来越广泛，未来这个技术必定会对传统的作业方法做到完全的取代。2总体设计2.1概述在对机械进行设计的时候，其一切都是基于总体设计的基础来完成的，其决定了所有上层建筑也就是整个设计的所有细节的成败，也就是决定了整个机械设计的总体成功与否。在对每个机构和部件进行设计的时候，都需要依照总体设计来进行。一般在一个设计工作的执行中，由技术负责人作为总指挥。设计目标确定完毕后，需要对设计所需要的文献资料进行详细的解读和研究，对国内外相关机械的研究和设计的现状进行一定程度的参考，对总设计原则进行制定。设计目的是设计出符合国家标准的机型，且具
6、备较高的技术含量，造价较低，比较容易进行操作，工作性能极为稳定。对总的设计原则进行确定的下一步就是设计任务书的编写工作，通过对大量调查数据的分析，结合课堂学习的知识，对总体的设计方案进行制定，并且最终为设计而服务。2.2确定总体设计方案2.2.1选择确定总体参数总体方案的选择在本次设计中，采用传动方案：在传动的过程中充分利用脚手架的作用。将手动液压堆高车的原理利用在竖直方向上，对提升机车轮的方向进行改变，由水平方向改为左右方向。将手动液压堆高车的原理利用在竖直方向上，将导轨利用在水平方向上。结构形式整个机构由工人进行工作的平台升降工作台、对灰浆进行传输的灰浆输送系统以及对砖料进行提升的砖料提升
7、系统组成。2.2.2总体设计原则1.设计原则1）在零部件的选取上要遵守标准的规定，设计出的设计可以实现系列化的生产，且所有零部件尽量采用市场通用的，以便出现问题时的更换和维修。2）在设计的过程中，尽量达到对技术、结构、材质以及工艺的创新。3）设计的设备以非常容易进行制造和维修，且操作简单。2.对于砌筑工作台金属结构的设计来说：D满足总体设计要求砖料输送机械手金属结构需要具备足够的空间以便工人的具体操作，包括立体和平面的，且协调的对机构进行布置。2）满足安全可靠要求整体降低危险出现的几率，金属结构具备良好且稳定的支撑作用。（1）小巧轻便金属结构是整个结构中最重的部分，而对于设备来说需要尽量的降低
8、整体重量，所以在满足性能需要的基础上应尽可能少用材料，降低重量，达到经济性的目的。(2)具备良好的结构和工艺砖料输送机械手结构在制造、安装以及维系等方面存在较好的可操作性。(3)造型美观用审美的角度对金属结构进行设计。2.2.3砖料输送机械手的工作机构升降工作台机构：上升机构：基础原理参照2T手动液压堆高车结构。水平移动机构：车轮的平移依靠的是低转速双出轴电机的带动实现的。由灰浆泵和灰浆钳组成了灰浆输送系统。砖料提升系统：对备用砖进行存储的砖架平台位于整个升降工作台的左侧，七十厘米的空间存在与砖架地面于小车工作台之间，共可以摆放90块砖，具体参数为：(2403)(1153)(5310),总体砖
9、的体积18001900口/机3,砖密度240nn115trim53nn,砖尺寸，平均重量定为21kg2.502.80kg,每块砖的重量2.7X90=243Zg,砖架砖总重量3升降工作台设计3.1 升降工作台概述3. 1.1升降工作台组成在上文已经对升降工作台的整体结构进行了介绍，主要是用于垂直位移的手动液压堆高车，用于水平位移的低转速大扭矩双出轴电机以及对小车进行支承的尼龙车轮等部件。在整个砖料输送机械手的整体结构中，比较重要的一个就是升降工作台，在工作过程中，其承受了整个设备不管是内在还是外在的载荷，必须具备一定的支承能力，在强度和刚度等方面的表现必须足够优秀，且性能较为稳定可靠。在对升降工
10、作台进行研究的时候,最重要的就是金属结构的质量。在实际的操作中，升降工作台其实就是个脚手架的作用，工人在站着和坐着的状态下都可以工作，且对高度的调整非常容易操作，可以保证工人的安全。3.1. 2脚手架技术的起源在建筑业的具体要求下催生出了脚手架这个工具。在我国古代就存在脚手架的应用，目前也经常可以看到传统的脚手架。在中国刚刚成立的时候，存在的基本都是手工的作业,在所有的工种中最重要的是架子工，其完成的工作最多。在实际操作中，对架子工的要求较高，需要非常丰富的工作经验，也是整个建筑业中风险最大的一个工种，也承担了最大的运输量，为整体施工也营造了个较为安全的环境。其承担了基本所有的垂直运输的工作。
11、在机械科技的快速发展下，在垂直运输方面应用了机械化的移动式起重机，也标志着建筑行业的机械化程度的增加。但是安全环境的营造还是通过架子工的努力来达成的。3.2升降工作台方案确定在本次设计中，对以上各种类型的脚手架的优缺点进行了分析和比较，最终认为扣件式钢管架比较适合本次设计，其优点也较为明显，其中最为突出的特点是目前在建筑工地上存在大量的脚手架钢管，可以随地取材进行搭建。以下是本次设计选用的脚手架的搭建方式，主要是为了方便运输，同时还保持脚手架的稳定。方案一图3T升降台设计这种方案的轴向固定是通过管套管的方式完成的，一旦组装后具备较大的拆解难度,在运输方面也存在较大的难度。方案二主视图侧视图图3
12、-21-扣件,2-钢管3-小车4-脚轮5-导向轮6-钢丝绳,7-卷扬机这个方案中，管件的固定是通过扣件的作用实现的，拆解较为方便，也就方便了脚手架的运输，所有的零部件在市场上都可以轻易的买到，在大规模生产上存在较大的优势。在整体构造中，升降平台在垂直面的运动是通过卷扬机来完成的，其水平方向的位移则是由小车的运动来实现。3.3升降工作台材料选择331脚手架钢管对于脚手架钢管来说，其本身质量以及材质均需要符合国家相关标准的规定，对于其本身质量、材质、产品力学性能、外观及尺寸等均有非常详细和明确的规定，中间的每一项指标都牵扯到一项国家或者行业标准。由表3.1-215查的（参考梅公式3-190）公称口
13、公称外径加7公称壁厚加77理论重量ZgM14048.33.53.873.3.2脚手架扣件1 .依照GB158311995钢管脚手架扣件标准对脚手架扣件进行制造。依照JG30611999钢板冲压件标准对钢板冲压扣件进行制造。2 .另外需要对扣件的力学性能、外观以及附件质量进行检测。3 .对于直角型式的扣件需要对抗滑和抗破坏的性能以及扭转刚度进行必要检测；对于旋转型式扣件需要对抗滑和抗破坏性能进行必要检测；对接型式扣件需要对其抗拉性能进行必要检测。另外需要对底座的抗压性能进行必要检测。3.4液压系统的设计由以下部件组成完整的液压泵站：二位二通换向阀在实际工作的时候，对于小车的升降存在一个指定的高度
14、，达到这个高度的时候小车需要停止运动，泵站则也是根据这个进行启停的，散热的问题不需要进行考虑，也就省去了蓄能器以及冷却器的安装，对油箱的大小要求也不严格。1油箱2过滤器3液压泵4先导式溢流阀5按钮式二位二通换向阀6调速阀以及手动式7二位二通换向阀。图3-3液压系统图3. 5轴承的选择及校核对于轴承来说，其主要起到的作用就是支承轴的存在。一般来说，有的轴承在工作的时候产生的是滑动摩擦力，这就是滑动摩擦轴承；有的轴承在工作的时候产生的是滚动摩擦力，其就是滚动摩擦轴承。这也代表了轴承的具体分类。对于滚动轴承来说，其属于标准件的存在，是专业的工厂进行生产的，针对其各个参数等的标准也相对的较为完善，其类
15、型的选择也比较的简单，由工作条件和要求可以直接确定。一般来说，位于滚动轴承最内部的是其内圈，向外一点则是外圈，内外圈之间就是滚动体的存在，最后则是其保持架。内外圈的转动方式的类型较多，在每个滚动体与其他滚动体之间存在着起到隔绝作用的保持体，滚动体之间不会发生相互的干涉，一般都是球形和滚子形的滚动体。-一般来说，都是用格钢和格锦硅钢制造滚动轴承的内、外圈和滚动体，这种金属具备较高的强度，且抗磨损能力也较强，前后两种材质满足了轴承大小的制造需求。GCr9、GCrI5和GCrI5SiMn属于经常被选择的材质类型，58-66HRC为其淬火后的硬度。一般来说都是用低碳钢冲压来制造保持架，有时候也会用铜合
16、金、铝材或塑料，这样可以削弱保持体与滚动体之间的摩擦力，滚动体的可使用时间也可以得到较大的保证。滚动轴承的载荷作用方向不同，则轴承的类型也不同，有承受径向载荷的径向接触轴承，有承受向心力载荷的向心角接触轴承，还有承受轴向载荷的轴向接触轴承。1 .对径向载荷进行承载的一般都是径向接触轴承，其有：(1)深沟球轴承径向载荷是这类轴承主要承受的，但是一定的轴向载荷也在其承受范围之内。其承受纯轴向载荷的时候一般都是转速较高的时候，其也代替了推力球支承的作用。如果按照外形尺寸来划分，其明显优于其余类型的轴承，其具备较小的摩擦因数，能够承受更加高的转速，造价较低，是目前应用数量较大的一种轴承型式。(2)调心
17、球轴承有两列球体存在与该类轴承中，内球面是其外圈的滚道，可以自动对中心进行调整。径向轴承是其主要承载的载荷，但是少量的轴向载荷也在其承受范围之内，但是纯轴向载荷却不在其承受范围之内。该类型的轴承的应用范围相对较窄。图3-4调心轴承(3)调心滚子轴承与调心球轴承进行对比的时候，如果尺寸相同的话，该类型的轴承可以承受更大的载荷作用，径向载荷和较小的轴向载荷都在其承受范围之内，同样的纯轴向载荷也不在其承受范围之内。(4)圆柱滚子轴承图35圆柱轴承该类轴承的内圈存在挡边，其内装有圆柱形滚子与保持架，但是挡边在外圈却不存在,沿轴可以实现对内外圈的分离，也算是分离型轴承的一种，其可以承受相同尺寸球轴承1.
18、7倍的载荷作用，轴线的偏斜对其影响较大。在其应用范围内，轴需要具备较大的刚性，且具备良好的二轴承孔同轴度。2 .6辅助装置的设计为了对工人起到良好的保护作用，需要将安全把手布置在其周围，在小车移动的过程中，工人可以牢牢抓住把手，起到稳定和安全的作用。D图3-6小车把手设计4砖料提升系统设计4.1砖料提升系统概述砖料提升系统是该设备中的较为重要的部分，砖料置于工作位置就是通过其替身工作用实现的，工人的取砖变得异常的简单，加快工作的速度，对工人的劳动强度也是一个极大的降低。本次设计采用改进的悬挂输送机。4. 2砖料提升系统方案选择方案一图4-1砖料提升图1-链2-链砖料在2位置开始进行提升，最终输
19、送到1的发现1的下方，在垂直运动作用下到达1的上方，工人可以直接接收到滑下来的砖料。对于这个方案来说，需要两个链传动的配合，整体机构的复杂程度较高，需要花费更大的成本进行构造，整体具备较大的重量，在运输上变得非常困难，推广较难。方案二一C?j图4-2设计图1-砖斗2-弹簧优点如下：在上下的过程中利用的是卷扬机的功能，减少了其余零部件的安装。一般情况下有40-50块的砖存在与砖斗内部，且弹簧的弹力会促使新砖源源不断的弹出，其保持一样的最适合工人的高度，取砖的工序变得异常简单，工作效率也大大提高。缺点如下：增加了升降平台整体的重量，其结构也变得不再那么的稳定可靠，砖斗内部的专用弯需要较长时间的补充
20、，而工人却因无砖可用而只能等待，整体的工作效率不升反降，无法达到预期的目的。方案三砖料的移动靠打的是链的左右摆动实现的，砌筑的工人取砖的方便程度一样，提高了整体的工作效率，对劳动强度大大降低。缺点如下：升降平遥因为链的左右摆动而不太稳定，如果砖被晃掉的话就会工人造成危险。其这种方案会与升降平台造成互相的不利影响。5灰浆输送系统设计5.1概述由灰浆泵提供动力，灰浆钳负责涂抹灰浆，灰浆管则负责对灰浆的运输通道，这些各具功能的部分组成了完整的灰浆输送系统。5. 2灰浆泵的选型5.1.1 灰浆泵介绍随着灰浆泵的应力范围越来越大，应用的领域也越来越广，人们对灰浆泵的关注程度获得了较大的提升。在对灰浆进行
21、输送的过程中，通过管道的作用来实现，灰浆的输送通道分为垂直面和水平面的移动，最后还可以对灰浆进行一定程度的涂抹工作。整体加工的速度获得了较大的提升，劳动生产率也获得了较为明显的升高，工人劳动强度也获得了较大的降低。灰浆泵适用范围：一 .对物料进行输送以及灌注工作。二 .对建筑物的表面进行灰浆的涂抹。一般情况下，灰浆泵的作用较大，其也具备较多的类型，在本次设计中，选择螺杆式灰浆泵的灰浆泵。一般选择耐压耐磨的橡胶管作为水平输浆管；选用耐压耐磨橡胶管作为垂直输浆管。选择软橡胶气管作为输气管，需要综合参考多种参数得需求对喷枪进行选择。5.1.2 灰浆泵选择一般情况下，在建筑业中M25-M5的砌筑水泥是
22、比较适合灰浆泵的流量多层砖混合采用，且根据文献资料内容，325灰浆为整体灰浆的型号。5-l名称单位数量325水泥kg179生石灰kg171天然沙1水n30.355.3灰浆钳设计灰浆钳设计要求。一般将灰浆均匀额涂到砖上采用的就是灰浆钳，为了对前进行一定的修整，其强度也必须满足要求。灰浆钳制作图5-1灰浆钳图（外径40三）灰浆钳是一种喇叭口形状的存在，其本质是一种焊接钢管的存在，外径为040,240mm为其口径的最大值，这样可以对灰浆飞溅损失的情况进行一定的改善，灰浆管则固定在其另一端的倒刺上。6总体布置总体的布置如图所示，升降工作台的前方为灰浆输送系统的灰浆泵，每个系统的存在都应是独立且不受影响
23、的。总高1.8米，机械链条长1.5米宽度为0.6米。图6-1总体布置图7总结好的时光总是过得很快，眼看就要到了毕业离开大学校园的时间。在本次设计过程中，运用了大量的在课堂上学习到的知识，也发现了自己在相关专业知识掌握上存在的大量不足，对自己专业知识的学习起到了一次全面的验证，通过发现不足点，并对其进行重点的掌握，加深了对知识的理解和熟悉。在设计过程中，很多不懂的或者不把握的，会与同学们请教或者讨论，大家甚至会专门设立讨论组，针对出现的难点踊跃的发表自己的意见,这些都更加的加深了我们同学之间的感情，且可以从各个方面更深的对所学知识进行熟悉和运用。本次设计，对于掌握的知识点以外的内容，需要查阅大量
24、的文献资料，需要与同学相互之间讨论或者请教，最终不明白的地方还需要老师的帮助。在这个过程中，掌握了很多在课本上学不到的知识，通过老师的指导学会文献资料的查阅，极大的锻炼了自己的自主设计的能力，提高了知识的应用能力。这次设计会为我以后的工作打下坚实的基础，通过理论与实际相结合，我想在未来我的工作中会很快的可以独当一面，独立的承担应该自己承担的任务，可以说是自己踏入社会正式工作前最重要的基石。参考文献1朱磊，张金兰.机电一体化技术在建筑工程中的应用J.建筑工程技术与设计,2016(17).2邵晓旭.机电一体化技术在建筑工程中的应用J.工业B.3邓凤平，Tim.基于SO1.lDM)RKSEIeCtr
25、iCal的机电一体化设计J.智能制造，2015(08):52-55.4任周林.制砖机电一体化切坯方法及主动切入式切坯机:，CN101497211P.5许晶.一种建筑用混凝土空心砖输送装置6武长春，王桂玲.一种建筑砖材输送装置:，CN112758702AP.2021.7孙林燕.机电一体化技术在建筑工程中的应用J.通讯世界:下半月，2015.8江一寰.论机电一体化技术在建筑工程机械中的应用J.居业，2021(12):2.9王博.机电一体化技术在建筑工程机械中的应用J.中文科技期刊数据库(全文版)工程技术，2022(7).10周拥军.建筑工程机电一体化设备安装技术分析J1.2021(2019-10):157-158.11曾巍.建筑工程机电一体化设备安装技术分析j2021.12段寿伟.机电一体化系统在机械工程中的应用研究J.2021.13衣文松.机电一体化在工程机械设备中的运用分析2021.14孙远敬，机械制造装备设计M,北京；北京理工大学出版社，2017
