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1、双卧轴强制连续式混凝土搅拌机设计？混凝土搅拌机双卧轴强制连续式混凝土搅拌机设计？混凝土搅拌机的容积的容积在修筑各级公路和城市道路中，双卧轴强制连续式混凝土搅拌机被广泛用 于各种级配混合料的搅拌。在介绍了该型搅拌机的结构特点，并对其搅拌桨叶 拌料时的动力与运动进行分析后，较为详实地阐述了搅拌机主要技术参数的确 定方法，以及此设计方法用于稳定土厂拌设备后的实际应用情况。双卧轴强制连续式混凝土搅拌机设计？混凝土搅拌机的容积，1 混凝土搅 拌机结构特点搅拌机主要由搅拌装置、拌缸、驱动系统、机架等部分组成。其中搅拌装 置由两根卧轴、搅拌臂、搅拌桨叶等部件组成。拌缸由壳体、衬板、盖板等部 件组成。进料口设
2、置在拌缸一端盖板的上部，卸料口可设置在拌缸另一端的下 部或端部，2 桨叶拌料时的动力与运动分析拌和时，松散的混合料在桨叶作用下，其动力与运动形态极为复杂。为进 行定性分析，将某一瞬间桨叶对混合料的作用情况简化2.1 混凝土搅拌机动力分析设桨叶工作表面对混合料的作用力的合力为 F，则混合料对桨叶的反作用 力 F=F。F分解成两分力：沿桨叶工作表面宽度方向的滑移力 F1 和垂直于 桨叶工作表面的正压力 F2。F1、F2 按下式计算：式中， 为桨叶在搅拌轴上的投影与轴中心线夹角。此外，混合料与桨叶表面作相对运动时，在相对运动表面有一摩擦力 Ff。Ff 计算公式为式中，f 为混合料与桨叶工作表面的摩擦
3、系数，可查阅机械设计手册 确定。2.2 运动分析混合料在桨叶的作用下，一方面与桨叶一起作圆周运动，另一方面沿桨叶 工作表面的宽度方向滑动。混合料沿桨叶工作表面宽度方向的滑动速度 v 可分解为两个分速度：轴向 速度 v1 和切向速度 v2。速度计算方法如下：式中：V-桨叶线速度(设计时确定)；VL-混合料的线速度；以上结果表明：(1)混合料的搅拌时间与桨叶的线速度、安装角密切相关。 (2)桨叶的安装角 =4045时，搅拌效率最佳。鉴于此，国外许多厂家的 搅拌机上，将桨叶设计成安装角可调的形式，传动系统也采用液压无级调速方 式，通过对安装角和转速的调节，改变混合料的搅拌时间，以适应搅拌不同的 混合
4、料。但是，桨叶线速度和安装角的变化，会改变搅拌机生产率，而生产率的变 化将影响设备其它系统的工况，而且，桨叶速度的调整也有一定的限制(待后叙 述)，因此，初步设计搅拌机时，一般先确定搅拌机生产率，然后再计算和确定 其它技术参数。3 混凝土搅拌机主要技术参数的确定3.1 拌缸横截面流量 Q搅拌机工作时，混合料在搅拌装置的作用下，不断翻动、掺合，其流态非 常复杂，但从宏观上分析，由于搅拌机是连续工作的，根据连续性原理，拌缸 内各横截面的流量相等。式中：Q 进-进料口流量，t/h;q 液-加入拌缸的液体质量 t/h。3.2 拌缸的有效容积 GG 是指在搅拌机工作时，搅拌桨叶能够翻动、搅拌到的那部分混
5、合料所占 有的体积。此体积与拌缸的大小、桨叶结构尺寸和安装角度以及桨叶线速度等 密切相关，不易计算。初步设计时，可按下式计算：式中：Q-拌缸横截面流量，m3/h，t-搅拌时间，h;据有关资料，稳定土 t=2030s，乳化机水泥混凝土 t=4060s，当 Q 大时(150m3/h 以上)取大值，Q 小时取小值。3.3 桨叶线速度 V根据国内外产品的经验，搅拌机叶片顶部线速度 V 应为 1.51.7m/s。当 V 大于此经验速度时，搅拌机衬板和桨叶端部的间隙中将产生大量的碎石楔住 现象，这不仅增加功率消耗和桨叶、衬板的磨损，而且会不适当地粉碎石料， 降低混合料的质量。当然，采用无衬板技术的稳定土搅
6、拌机不存在以上问题， 因而这一结构的桨叶顶部线速度可在 2.53m/s 间选取。3.4 搅拌装置各几何尺寸的计算参考国内有关资料，搅拌装置各几何尺寸按如下公式计算。(1)搅拌桨叶最大旋转半径式中：-壳体形状系数，=1.11.4；当拌缸横截面为双圆弧形时， 取小值，其它形状时取大值；G-拌缸有效容积，m3。桨叶宽度根据液体喷洒压力取值，当喷入拌缸的液体压力在 1.52MPa 时， W 取大值；当液体自流和小压力喷入拌缸时，W 取小值。b 的取值方法与 W 相同。桨叶的形状可以是长方形、方形、带圆角方形等。以上桨叶参数是初步设 计值。式中， 为搅拌轴中心和桨叶最大旋转半径交点的联线与搅拌轴中心水平
7、 线的夹角。根据国内有关资料，通常取 =3440。3.5 拌缸几何尺寸的计算进料口尺寸应与送料机械的卸料口相匹配。当送料机械为皮带输送机时， 可初定 N=B(B 为皮带宽度)，然后按下式计算 M。值的大小还与送料机械的卸料高度有关。当卸料高度较大时，可将进料 口设计成漏斗状，这时 M 取小值；当卸料高度较小时，为避免皮带回料，M 取 大值。如图 7 所示，当搅拌机出料口设置在拌缸端部下面时，尺寸 E 的大小对搅 拌时间有一定的影响，因此在保证出料顺畅的情况下，E 应尽量小。参照水力 学的有关知识，E 与物料粒度有关，初步设计时，按下式计算：式中，d 为物料最大粒径，m。如图 7 所示，尺寸 F
8、 的计算公式为a-两轴中心距，m；R-桨叶最大旋转半径，m。在以上参数确定后，L 按下试计算：式中：G-拌缸有效容积；S1-混合料在搅拌轴以上占有的截面面积，m2，S1=H(2R+a)；其中，H 是搅 拌过程中，假设混合料在搅拌轴以上占有的平均高度，参考有关资料， H=(1/42/5)R；S2-在搅拌轴以下混合料占有的截面面积，m2，式中：C-桨叶顶部与拌缸衬板表面的间隙；根据实际应用经验， C=58mm，当采用无衬板结构时，C=混合料最大粒径+20mm。4 混凝土搅拌机驱动功率的初步计算4.1 受力工况桨叶旋转时，在 q 段搅拌机，粒料在重力作用下有向下运动趋势，而桨叶 从底部向上旋转，此时
9、桨叶被碎石楔紧的可能性最大。设搅拌装置装有 x 对桨 叶(单臂时为 x 把)，则 x/2 把桨叶同时被楔形碎石楔紧时，拌和负荷最大。4.2 桨叶受力分析(楔紧时)在上述工况，搅拌桨叶受搅拌混合料的力 Fj 和楔紧力 Fx 的作用，如图 9。4.3 受力计算混凝土搅拌机的容积为简化计算，设搅拌装置工作时，将拌缸有效容积混 合料整体推动。这时，总搅拌力为G-拌缸有效容积，m3；f-混合料与拌缸衬板表面的摩擦系数，查阅机械设计手册确定。桨叶被楔紧时，必须将楔石挤碎才能继续运动。Fx 按下式计算：式中：l-桨叶与楔石的接触长度，mm;为了使桨叶端部轮廓与拌缸衬板表面 的间隙处处相等，桨叶端部为弧形，经
10、实际测量，l=510mm，弧度大时取大值， 弧度小时取小值；b-桨叶与楔石接触宽度，经实际测量，b=4mm;f-碎石与钢的摩擦系数。4.4 搅拌轴扭矩 Mq 的计算式中：x-搅拌装置桨叶对数，单臂时为把数；R-桨叶最大旋转半径，m。4.5 驱动功率 P 的计算5 应用情况本设计已先后用于我厂 WBS-50 型稳定土厂拌设备搅拌机主要技术参数的校 核和修正，WBS-200 型稳定土厂拌设备和 HBS300 型连续式水泥混凝土厂拌设备 搅拌机的初步设计。这三种机型中，除 HBS300 型尚未经过工业性试验外，WBS- 50 型，WBS-200 型已通过省级鉴定。至目前为止，WBS-50 型已销售近
11、百套， WBS-200 型销售近 20 套。所有投入使用的搅拌机均达到设计和使用要求，故障 率不到 1%(不计桨叶、衬板等易损件的更换)。通过检测，本设计尚有不足之处，主要有：(1)按本设计确定的驱动功率比搅拌机工作时的实测值大 1/3，富余量过大。(2)初步设计时，搅拌机各主要技术参数是根据生产率确定的，但按本设计 计算确定的各主要技术参数制造的搅拌机，其生产率比理论值大 1/2。对于功率富余过大问题，可根据实测值重新选配电机(电机功率应大于高峰 值 10%20%)。实际生产率过大，会影响搅拌质量，实际应用时只要配料系统生产率不超 过设计值，就可保证搅拌质量。由本设计可知，在主要技术参数确定的条件下，拌缸长度与搅拌时间成正 比。当混合料搅拌时间需要增加时，拌缸长度也应增加；拌缸长度的增加既增 加了功率消耗，又增大了制造难度和成本。为了解决这一问题，国内外某些厂 家设计制造了内循环搅拌机。所谓内循环就是混合料沿轴向来回循环，就象绕 字一样，这种搅拌机可用较短的拌缸获得较长的搅拌时间。本设计是否适合 内循环搅拌机正在探索中
