砖砼分离设备设计及价值分析

砖砼分离设备设计及价值分析

王文博  王振召  马文萱  赵滢滢  刘伟  方健  周雯雯  姚镱非  曹栌丹  任真   陈怡米  刘则麟  李万莹

河南工业大学  河南郑州  450001

摘要：建筑垃圾中砖块和混凝土等物料的分离是资源重复利用的一种重要手段。本文设计一种利用筛板实现砖砼分离的设备，实现砖块和混凝土等物料的高效分离。通过分析发现，设备分离效果和效率与结构参数和物料特性有一定的关联性，合理设计筛板结构和参数，可以实现同等粒度范围粘土砖物料与混凝土块的良好分离。

关键词：筛板刚度；结构设计；有限元分析

将建筑垃圾中砖块和混凝土等物料进行分离后再重复利用，可以有效提升资源的利用效率。本文通过对阶梯筛板进行优化设计，分别从筛板刚度、筛板装配等方面分析阶梯筛板的关键参数，利用有限元分析方法对阶梯筛板进行刚度分析，验证阶梯筛板的合理性与实用性。

1.筛板刚度分析

设备运行时，筛板所受的载荷由筛板给与物料的惯性力，气流作用在物料的力，物料在筛板平面受到的摩擦力构成。本计算目的是校核筛板的刚度和强度，评估其安全性，故计算载荷和约束的施加均按照极限工况考虑。

图1  筛板所受力方向及其分布

根据物料分布密度及实际情况分析可知，一次下落物料重量约为0.9Kg，一次冲击载荷为9N。在SOLIDWORKS Simulation中导入模型及承受载荷，并根据实际受力分布情况进行调整，仿真结果如图2所示，从图2可知，筛板最大位移为3.046e-04mm，即实际变形非常小，故筛板的结构强度合理。此外，筛板最大的应力分布区域主要集中在筛板的底部的边界附近，当筛板受到外部冲击载荷时，在支撑板和筛板接触的边缘处受到的压力较大，变形小，产生的切应力大。在筛板边缘到中心的过渡段的应力及变形小，筛板满足强度要求。

图2筛板强度仿真结果

2.筛板结构研究

    为了降低研制成本和机器调试的失败率，使设计的结构达到企业加工标准，本节利用SolidWorks平台开发一整套由零件、装配体模块和工程图模块组成的参数化设计系统。

（1）三维设计过程

模型中各个元件的类型、形状、尺寸、工作方式、材料等要素均包含在Solidworks模型中，设计的每个零部件使用tollbox中的螺栓、垫圈、螺母、卡扣等标准件进行各个部件的配合，检验元件安装的强度。其次，在SolidWorks中建立装配体文件，将各个零部件添加安装，完成装配体的安装，需要使用SolidWorks构建的模块结构见图3。

图3三维模型模块结构

（2）零件模块设计

零件库的建立采用较为容易使用的简单标准件库，将实际零件尺寸输入到参数对话框中，根据实际尺寸建模得到想要的零件，生成的零件图见图4。

图4零件模块设计

（3）装配设计及整机装配

整机装配体完成见图5，采用“Top-Down”的装配方式使得机器在设计、修改、编辑、优化等过程更加的简单，节约了产品的研制成本，降低产品生产的失败率。

图5 整机装配体

整机装配之后采用静态、动态干涉检查检验零件之间是否满足设计要求的，检验可装配性。如果零件之间发生干涉，在装配路径中对零件进行修改或偏移，全过程出现问题后，可以分阶段的对零件关联检验。

3.结论

 根据分析结果可知，本文中设计的砖砼分选设备能够有效地将建筑垃圾中的砖块和混凝土进行分离，设备分离效果和效率与结构参数和物料特性有一定的关联性，这为废弃物资源化利用和建筑垃圾处理提供了新的解决方案。

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