混凝土搅拌站粉料计量系统斗体开裂诊断与分析

张贺

（徐州徐工施维英机械有限公司，江苏 徐州 221004）

0 前言

粉料计量系统（简称粉秤）作为混凝土搅拌站中的重要计量部件，其功能是将螺旋输送机输送的粉料称量好后投放至粉料导料斗，再经粉料导料斗投放至搅拌主机内。粉秤斗体焊缝开裂现象在同行业搅拌站产品中普遍存在。其主要原因是粉秤计量的物料是水泥和粉煤灰等，这些物料非常容易吸收水汽而结块，因此设计时必须在斗体上安装振动电机，通过振动斗体，破坏水泥等物料的结块或起拱状态，保证下料顺畅。根据振动电机的控制方式，振动电机在粉料投放至导料斗的过程中开启。在生产过程中，常常因振机开启频繁等原因，导致粉料称斗体焊缝开裂，引发产品质量问题。本文通过计量斗体开裂案例对其开裂原因进行分析，并找到处理办法。

1 斗体开裂举例

不同工地计量斗体开裂位置见图 1～4。

图 1 斗体板焊接处

图 2 振动电机座处

图 3 斗体顶部盖板

图 4 斗体板焊接处

2 原因分析

（1）从图 1 中可以明显看出，焊缝撕裂是导致斗体开裂的原因之一。

（2）通过对多个工地的深入了解，客户启动振机的方式是导致斗体开裂的原因之一，也是最直接的原因。振机的开启方式共分为三种，第一种是手动开启；第二种是按时间开启；第三种是按流量开启。控制系统设置三种振机的启动方式，是为了方便客户选择。但是这三种方式中，如果用户在任何工况下均采用第三种开启方式，相当于生产时，无论下料是否顺畅，每盘都启动振机，而且开启振机时斗体内物料相当少，这种情况很容易导致斗体开裂。

（3）对斗体进行模态分析，计算斗体前五阶的固有频率，对比振机的固有频率，校验结构在振机启动时是否会发生共振现象。首先简化斗体，将板件之间固结，电机简化为质量点，连接折弯板（共三处）固定约束，简化模型如图 5。

图 5 简化模型

通过提取其固有频率得出结果见图 6。

图 6 固有频率

振机的固有频率为 50Hz，而计算斗体前五阶模态下的固有频率结果与之相近的有 46.69Hz、49.942Hz、54.366Hz、55.389Hz。由于这几个频率值很接近，说明该结构对这一频率范围较敏感，振机开启时，斗体非常容易发生共振。由于模型简化和计算可能存在误差，所以共振模态在这几个中都有可能，图 7～10 分别为二阶到五阶的模态图。

图 7 二阶模态

图 8 三阶模态

图 9 四阶模态

图 10 五阶模态

由图 7 看出，二阶模态固有频率为 46.692Hz，振动模态峰值在振机座周围，由图 8 和图 9 可以看出，三阶模态和四阶模态的固有频率分别为 49.942Hz 和54.366Hz 频率下，振动模态峰值在斗体盖板上，由图10 可以看出，五阶模态的固有频率为 55.389Hz，振动模态峰值在振机座侧面板上。通过这些结果不难理解图1、图 2、图 3 及图 4 所示的斗体开裂位置。

3 解决方案

（1）首先在斗体开裂处补板，在焊缝和板材撕裂处采用折弯板过渡、补救。

（2）目前控制系统默认设定为第二种振机开启方式，在物料下料顺畅的情况下，不需要启动振机，当物料不能在规定的时间下完料时，采用延迟时间的方式启动振机，这样就避免了空斗体频繁振动的情况，避免振机无谓启动，降低斗体开裂几率。

（3）最后通过改变传感器的连接方式，由压式称改为拉式称，从结构上改变斗体的固有频率，避免发生共振。

4 总结

通过各个工地反馈的斗体开裂质量问题，虽然找到了暂时的解决办法，但是影响客户对产品的满意度，因此要从厂内各个环节严格控制导致斗体开裂的因素。首先从设计上尽量避开振机的固有频率，以免发生共振导致斗体开裂；其次加强对车间焊接质量的管控，并且设计上斗体由单面焊改为双面焊；最后规范振机的启动方式，通过控制系统将振机启动方式默认设置为按时间启动，并且在说明书中加以强调，告知用户。