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1、科畢業(yè)論文混凝土攪拌機設(shè)計考生姓名： 準考證號： 專業(yè)層次： 本科 院（系）：指導(dǎo)教師： 職 稱： 二OO九年十二月二十四日摘要混凝土攪拌機是施工機械裝備中的重要設(shè)備,其產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率直接影響著建筑施工質(zhì)量和建筑施工進度。強制式攪拌機是應(yīng)用最普遍、使用率最高的混凝土攪拌機。雙臥軸攪拌機是新型攪拌機型，因其攪拌質(zhì)量好，生產(chǎn)率高用于各種攪拌場合。 本畢業(yè)設(shè)計從攪拌的目的和機理出發(fā)。工作時,物料在葉片推動下沿螺旋面移動,由于兩軸的旋轉(zhuǎn)方向相反,兩軸間的物料產(chǎn)生擠壓、翻滾和揉搓,以達到攪拌混合效果。長期的生產(chǎn)實踐證明,通過對臥軸式攪拌機的葉片結(jié)構(gòu)和曲面形狀進行合理的布置和設(shè)計，混凝土的質(zhì)量和生產(chǎn)效

2、率會有很大的提高。結(jié)合三種葉片的優(yōu)點，通過對他們進行有序、合理的布置，讓混凝土在有限的時間進行盡可能的攪拌。對它們曲面形狀進行理論分析和一些試驗，克服傳統(tǒng)攪拌機器的缺點，并注意到新型設(shè)計可能引起的新的問題。通過攪拌過程的分析，詳細闡述了各參數(shù)的設(shè)計，并結(jié)合理論分析，給出了結(jié)論和建議。關(guān)鍵詞：混凝土攪拌機；雙臥軸；葉片ABSTRACTConcrete mixer is the key device of construction machinery and equipment. It has product quality and production efficiency, which dir

3、ect impacts on the construction quality and progress of construction. Compulsory mixer is the most common and the highest utilization rate of concrete mixers。Double horizontal shaft mixer is a new-style mixer, which is widely used in many conditions because of the high mixing quality and productivit

4、y. This paper begins with the mechanism and purpose of mixing. The materials leaves along the spiral of mobile on the work. Because of the two axis of rotation opposite direction, the materials between the two axis produces extrusion rolling and scrubbing, in order to meet the stirring mixed effect.

5、 It has been proved in the long-term production, through the horizontal coaxial mixer surface of the leaf structure and shape of a reasonable layout and design, concretes quality and production efficiency will be greatly improved. Combining with the advantages of three leaves, Concrete is going to m

6、ix as much as possible in the limited time through their orderly rational layout. I do some theoretical analysis and a number of tests for the leaf-surfaces shape. Though the new design test, it overcomes shortcomings of traditional mixer, and notes that the new design may cause new problems. Though

7、 the theoretical analysis of the mixing process and concretely explicating the parametric design .Finally, it gives conclusions and suggestions.Key words: Concrete mixer; Double horizontal shaft; Leaf 目錄摘要IABSTRACTII緒論11 總述21.1攪拌機的作用21.1.1 混凝土的組成21.1.2 混凝土攪拌機的的任務(wù)31.1.3 合理的混凝土攪拌機的機理31.2 混凝土攪拌機的類型31.3

8、 JS1000強制式混凝土攪拌機51.3 國內(nèi)外混凝土攪拌機的發(fā)展狀況141.4 本文的內(nèi)容和方法142.總體設(shè)計方案確定及動力元件選擇162.1總體設(shè)計方案162.2 電動機的選型192.3 減速器的選型212.4 聯(lián)軸器的選擇與計算253. 葉片的設(shè)計與計算273.1葉片的布置273.2葉片的主要參數(shù)283.3.主軸轉(zhuǎn)速的確定333.4攪拌軸尺寸的確定333.5葉片螺旋面的成型363.6 裹軸現(xiàn)象374.軸的設(shè)計與計算394.1軸的設(shè)計方法394.2軸的設(shè)計與計算394.2.1、計算軸上轉(zhuǎn)矩和齒輪作用力394.2.2、選擇軸的材料和熱處理方式404.2.3、初算軸的最小軸徑404.2.4、

9、選擇聯(lián)軸器404.2.5、初選軸承414.2.6、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計414.2.7 作軸的受力簡圖434.2.8、按安全系數(shù)校核464.3軸與葉片的安裝方法的設(shè)計475.混凝土攪拌機的使用和說明495.1使用要點和安全操作495.2技術(shù)維護50結(jié)論52致謝53參考文獻54論文原創(chuàng)性聲明緒論混凝土攪拌機是施工機械裝備中的重要設(shè)備,其產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率直接影響著建筑施工質(zhì)量和建筑施工進度。強制式攪拌機是應(yīng)用最普遍、使用率最高的混凝土攪拌機。雙臥軸攪拌機是新型攪拌機型，因其攪拌質(zhì)量好，生產(chǎn)率高，被廣泛用于各種攪拌場合。混凝土攪拌站主要由攪拌主機、物料稱量系統(tǒng)、物料輸送系統(tǒng)、物料貯存系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等5大系統(tǒng)

10、和其他附屬設(shè)施組成。作為被強迫的雙重水平軸鍵入混凝土攪拌機， JS系列混凝土攪拌機帶有雙重優(yōu)勢，是唯一獨立和組合作用與PL系列負擔(dān)機器一起使用，為拌和樓也提供配比的引擎，因此它適用于各種各樣大，中間，并且小規(guī)模并且產(chǎn)業(yè)的預(yù)制組分工廠和象高速公路鐵路橋灌溉工作的民用建筑靠碼頭得等等。 這個機器可以被應(yīng)用于各種各樣材料，例如苛刻具體塑料具體輕量級聚集具體和其他。合理的結(jié)構(gòu)、新奇布局和容易的運行和維護，我們可以根據(jù)適應(yīng)顧客需要的特別要求做設(shè)計。產(chǎn)品特征： 象先進的設(shè)計合理的結(jié)構(gòu)可靠的表現(xiàn)高質(zhì)量短時間低能源消耗量的特點，這個機器采取標度板和混合的刀片的高堅硬和固執(zhí)耐磨的合金鑄件，因此整體機器有長的有用

11、的生活。1 總述JS1000混凝土攪拌機適用于各類預(yù)制構(gòu)件廠及水利、道路、橋梁等工業(yè)及民用建筑工程施工部門攪拌干硬性混凝土、流動性混凝土、輕骨料混凝土及各種砂漿。既可獨立作業(yè)，又可與相應(yīng)配料機組合成簡易攪拌站。本機主要具有結(jié)構(gòu)合理、攪拌質(zhì)量好、時間短、能耗低、噪聲小等特點。襯板、攪拌葉片均采用高硬度、高韌性的耐磨合金鑄鋼，使用壽命長。電器控制系統(tǒng)主件均采用進口元件，性能優(yōu)良，可靠性高。 本機卸料高度分別為2.7m、3.8m二種（或用戶自定）用戶可自配翻斗車或混凝土攪拌輸送車配套使用。強制式攪拌機按結(jié)構(gòu)形式分為主軸行星攪拌機、單臥軸攪拌機和雙臥軸攪拌機。而其中尤以雙臥軸強制式攪拌機的綜合使用性能

12、最好。該系列攪拌站全部采用雙臥軸強制式攪拌機。本產(chǎn)品說明:本產(chǎn)品使用方便，自動電力，只需一人操作，節(jié)省人力，本產(chǎn)品容量大，產(chǎn)量高，利潤大，是企業(yè)的理想選擇！1.1攪拌機的作用攪拌機的作用不外乎：攪拌機使物料混合均勻。使氣體在液相中很好地分散。使固體粒子（如催化劑）在液相中均勻地懸浮。攪拌機使不相溶的另一液相均勻懸浮或充分乳化。強化相間的傳質(zhì)（如吸收等）。攪拌機強化傳熱。對于均勻相反應(yīng)，主要是、兩點?；旌系目炻鶆虺潭群蛡鳠崆闆r好壞，都會影響反應(yīng)結(jié)果。至于非均相系統(tǒng)，則還影響到相界面的大小和相間的傳質(zhì)速度，情況就更復(fù)雜，所以攪拌情況的改變，常很敏感地影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。生產(chǎn)中的這種例子幾乎

13、比比皆是。攪拌機在溶液聚合和本體聚合的液相聚合反應(yīng)裝置中，攪拌的主要作用是：促進釜內(nèi)物料流動，攪拌機使反應(yīng)器內(nèi)物料均勻分布，增大傳質(zhì)和傳熱系數(shù)。在聚合反應(yīng)過程中，往往隨著轉(zhuǎn)化率的增加，聚合液的粘度也增加。如果攪拌機攪拌情況不好，就會造成傳熱系數(shù)下降或局部過熱，物料和催化劑分散不均勻，影響聚合產(chǎn)品的質(zhì)量，也容易導(dǎo)致聚合物粘壁，使攪拌機聚合反應(yīng)操作不能很好地進行下去。JS1000型混凝土攪拌機的作用是將石子（粗骨料）、砂子（細骨料）、水泥、水和某種添加劑攪拌成均勻混合料。1.1.1 混凝土的組成普通混凝土（簡稱混凝土）的基本組成材料：水泥、砂子、石子和水所組成。攪拌機容積一般是指出料容積。就拿混凝

14、土攪拌機為例吧，進料容積一般是特質(zhì)各種料的容積，如水泥：沙：石子，假設(shè)1：1：1，進料容積就為3。而水泥、沙、石子1：1：1混合后約1.8，這就是裝料容積。進料容積一般是為了說明水泥、沙、石子、水、粉料、添加劑等等，投料前的骨料容積。 1.1.2 混凝土攪拌機的的任務(wù) 混凝土攪拌機的任務(wù)是把具有一定配合比的砂、石、水泥和水等物料攪拌成均勻的符合質(zhì)量要求的混凝土混合料。1.1.3 合理的混凝土攪拌機的機理混凝土攪拌機混凝土攪拌機是把具有一定配合比的砂、石、水泥和水等物料攪拌成均勻的符合質(zhì)量要求的混凝土的機械?；炷翑嚢铏C按攪拌原理的不同它可以分為自落式與強制式兩大類。混凝土攪拌機的機理：（1）自

15、落式攪拌機 自落式攪拌機的攪拌筒內(nèi)壁焊有弧形葉片。當(dāng)攪拌筒繞水平軸旋轉(zhuǎn)時，葉片不斷將物料提升到一定高度，然后自由落下，互相摻合。（2）強制式攪拌機 強制式混凝土攪拌機是靠旋轉(zhuǎn)著的葉片對混合料產(chǎn)生剪切、擠壓、翻轉(zhuǎn)和拋出等多種作用進行拌合的，攪拌的作用強烈，攪拌時間短，主要是根據(jù)剪切機理進行混合料攪拌。攪拌機中有隨攪拌軸轉(zhuǎn)動的葉片。1.2 混凝土攪拌機的類型混凝土攪拌機是將石子（粗骨料）、砂子（細骨料）、水泥、水和某種添加劑攪拌成均勻混合料的機械，廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑、道路和橋梁、港口和機場、礦山等建筑工程中。為適應(yīng)攪拌不同性質(zhì)的混凝土的要求，已發(fā)展了很多機型，各種機型在結(jié)構(gòu)和性能上各有其特點

16、，可以從自落式和強制式的角度去分類，見圖1.1。各類攪拌機的特點和使用范圍見表1.2。常見型式和工作原理見表1.3。常見攪拌機按攪拌形式分類，見下圖表：圖1.1混凝土攪拌機的分類自落式攪拌機筒體是一圓筒，簡體內(nèi)壁焊有攪拌葉片若干，由于筒體的旋轉(zhuǎn)，葉片上的物料被提升至一定高度再落下來，俗話說從上面摔下來，這樣反復(fù)地摔，以達到拌和物料的目的。從物理學(xué)上講攪拌過程即物體的位能向動能的轉(zhuǎn)化過程。它的結(jié)構(gòu)特點是葉片和筒體沒有相對運動。反轉(zhuǎn)出料型是筒體兩端都敞著，一端正轉(zhuǎn)進料，攪拌也正轉(zhuǎn)，一端反轉(zhuǎn)出料，這是目前國內(nèi)主要的自落式機型，經(jīng)常能在小型建筑工地上見到。傾翻斗型攪拌部分結(jié)構(gòu)原理與反轉(zhuǎn)出料型的一樣，不

17、同的是筒體一端封閉，一端敞開，物料的進出都用此端，進料時口朝上，出料時口朝下。所以，每攪拌一次，攪拌筒要翻轉(zhuǎn)動一次。此種機型一般國內(nèi)使用沒有反轉(zhuǎn)出料的多。目前主要有個別生產(chǎn)攪拌站的廠家做配套主機用。立軸式(垂直軸式)強制式攪拌機，其攪拌軸是水平配置，它分單和雙臥軸兩種，這里要著重指出，并非小型攪拌機用單軸，大型攪拌機用雙軸。國外有大型攪拌站或樓，其主機容量很大，但它就配置單臥軸。因為單、雙兩者之間從結(jié)構(gòu)上和攪拌情況上各有所長，不可能統(tǒng)一到一種機型上。當(dāng)然，這里還有企業(yè)生產(chǎn)歷史和經(jīng)驗，還有對發(fā)展方向上認識暫不統(tǒng)一，但有一點是可以肯定的，兩者的攪拌質(zhì)量和能耗指標并無太大區(qū)別。表1.1 各類攪拌機的

18、特點及使用范圍周期式連續(xù)式 自落式強制式固定式移動式周期性的進行裝料、攪拌、出料，結(jié)構(gòu)簡單可靠，容易控制配合比及拌和質(zhì)量，使用廣泛。連續(xù)進行裝料、攪拌、出料，生產(chǎn)率高，主要用于混凝土使用量很大的工程。由攪拌筒內(nèi)壁固定葉片將物料帶到一定高度，然后自由下落，周而服始，使其獲得均勻攪拌，最適宜拌制塑性和半塑性混凝土。筒內(nèi)物料由旋轉(zhuǎn)軸上的葉片和刮板的強制作用而獲得充分的拌合，拌合時間短，生產(chǎn)率高，適宜于拌制干硬性混凝土。通過機架底腳螺栓與基礎(chǔ)固定，多裝在攪拌樓或攪拌站上使用。裝有行走機構(gòu)，可隨時運轉(zhuǎn)移，應(yīng)用于中小型臨時工程。表1.2混凝土攪拌機的機型代號組型特性代號代號含義主要參數(shù)混凝土攪拌機J(攪)

19、鼓型G（鼓）JG鼓型攪拌機出料體積/m3R(燃)JGR柴油機驅(qū)動鼓型攪拌機錐形Z (轉(zhuǎn))JZ錐形反轉(zhuǎn)出料攪拌機F（翻）JF錐形傾翻出料攪拌機強制式Q（強）JQ強制式攪拌機D（單）JD單臥軸強制式攪拌機S（雙）JS雙臥軸強制式攪拌機1.3 JS1000強制式混凝土攪拌機混凝土俗稱砼,因此混凝土攪拌機也叫做砼攪拌機。雙臥軸強制式砼攪拌機，可用來攪拌普通混凝土和輕質(zhì)混凝土，設(shè)備運行時，可以將原料進行充分的混合攪拌，以滿足施工的需求，是攪拌混合料及混凝土的專用設(shè)備。根據(jù)中國中鐵隧道集團四處有限公司攪拌站的主要參數(shù)為小時生產(chǎn)率和攪拌機的使用范圍，故選JS 1000的混凝土攪拌機。圖1.2 JS1000強

20、制式混凝土攪拌機的攪拌裝置外形圖圖1.3 JS1000型強制式混泥土攪拌機型號表示方法圖1.6是該機的機型結(jié)構(gòu)和工作原理示意圖，它主要由水平安置的兩個相連的兩個圓槽形攪拌筒、兩根按相反方向轉(zhuǎn)動的攪拌軸和傳動機構(gòu)等組成。在兩根軸上安裝了幾組攪拌葉片，其前后上下都錯開一定的空間，從而使混合料在兩個攪拌筒內(nèi)輪番地得到攪拌，一方面將攪拌筒底部和中間的混合料向上翻轉(zhuǎn)，另一方面又將混合料沿軸線分別向前后推壓，從而使混合料得到快速而均勻的攪拌。因此，該攪拌機具有自落式和強制式兩種攪拌功能，攪拌效果好，耐磨性好，能耗低，宜制成大容量攪拌機。JS1000型混泥土攪拌機是最早也是用得最廣泛的一種機型，圖1.6給出

21、了JS1000型混凝土攪拌機機構(gòu)示意圖，它的兩根軸同步反向轉(zhuǎn)動。圖1.6給出了JS1000型混凝土攪拌機的傳動系統(tǒng)示意圖，其驅(qū)動電動機直接裝在三級減速器的端面上，減速器的輸出軸帶動鏈輪和一對開式齒輪，使攪拌軸同速反向旋轉(zhuǎn)。為了防止?jié){水進入軸承，軸端采取較好的密封裝置。JS1000型混凝土攪拌機軸端密封和支承的結(jié)構(gòu)圖，支承的潤滑靠軸上的鏈輪通過圓錐圓柱硬齒輪減速器帶動柱塞向其內(nèi)壓潤滑油。圖1.4 JS1000強制式混凝土攪拌機的總體外形圖圖1.5 雙臥軸攪拌機攪拌裝置1攪拌筒；2攪拌軸；3攪拌臂；4攪拌葉片；5側(cè)葉片圖1.6 JS 1000 型混凝土攪拌機機構(gòu)示意圖1攪拌軸 2側(cè)葉片 3攪拌葉片

22、支撐臂 4攪拌葉片 5攪拌葉片支撐臂 6側(cè)葉片 7攪拌葉片支撐臂 8攪拌軸圖1.7 JS 1000 型混凝土攪拌機的傳動系統(tǒng)示意圖1 減速器箱體 2 電動機 3一級小齒輪 4一級大齒輪 5二級小齒輪6 二級大齒輪 7 三級小齒輪 8大鏈輪 9滾筒滾子鏈 10開式大齒輪11 開式小齒輪 12 小鏈輪 13 三級大齒輪JS1000型混凝土攪拌機的卸料是靠裝在兩個圓槽底部的氣動卸料閘門進行的。表1.3 JS1000主要技術(shù)參數(shù)型號JS1000出料容量1000 l進料容量1600 l生產(chǎn)率50 m3/h骨料最大粒徑(卵石/碎石)60/80攪拌葉片轉(zhuǎn)速27 r/min數(shù)量2X8攪拌系統(tǒng)配套減速機型號 雙

23、電機BWY33-17-18.5功率 218.5Kw/37kW卷揚電動機型號YEZ180M-4配套減速機型號BWY33-23-18.5水泵型號ISO80-65-125(C)功率 3 kW卸料氣缸型號 QGB80200-S料斗提升速度 24-29.6 m/min外形尺寸(長寬高)運輸狀態(tài)450024002745 mm工作狀態(tài)950038008605 mm整機重量(kg)110001.式攪拌機的計算（1）筒容量的計算：V2/V1= 0.65 ； V1/V =0.5式中： V1進料容量（將攪拌前各種材料的體積累加起來的容量即干料容量。進料容量約為出料容量的1.41.8倍（一般取1.5倍）；V2出料容量

24、；V攪拌筒容量。（2）轉(zhuǎn)速的確定 為了防止在離心力的作用下混凝土產(chǎn)生離析現(xiàn)象，攪拌葉片的速度有一個極限值，稱之為臨界速度，其值為：u（臨）= 式中： g重力加速度；R回轉(zhuǎn)半徑；設(shè)計時，一般取攪拌葉片的速度為臨界速度的2/3。對于渦漿攪拌機而言，葉片的速度，為其絕對速度；對于行星式攪拌機而言，葉片的線速度是葉片對攪拌盤的相對速度，葉片的自轉(zhuǎn)速度是公轉(zhuǎn)速度的45倍。（3）攪拌機功率的計算強制式混泥土攪拌機的功率計算目前還沒有一個嚴格的計算公式，這里推薦一種簡化的計算方法。對于一個雙臥軸強制式攪拌機，某一攪拌葉片的受力和運動情況見（圖1.2）。葉片的垂直高度為bi，葉片與半徑的夾角為ai，作用在dp

25、面積上的力為：dF=k bi dp式中：k單位面積上的運動阻力，稱為阻力系數(shù)，單位為N/cm3 。該阻力系數(shù)在葉片的轉(zhuǎn)速確定后取決于混凝土的水灰比。表1.4 給出葉片速度為1.9m/s時不同混合料的阻力系數(shù)。由dF所產(chǎn)生的阻力矩：dMi = cosi dFi這一葉片上的總阻力矩Mi = r1r2 k bi cosi d=1/2kbi(r22-r12 ) cosi式中：bi、r2和r1 均以cm為單位，則Mi 以N/cm為單位?？紤]到所有葉片上有阻力矩，則攪拌機的功率為：P=n/975000 Mi Km式中： 機械的傳動效率；Z攪拌葉片的數(shù)量；N攪拌葉片的轉(zhuǎn)速（r/min）。對于渦旋式攪拌機，即

26、為轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速；對于行星式攪拌機，則n=n2+n1, n1為行星架或轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速，n2為葉片相對行星架的轉(zhuǎn)速。 圖1.8 強制式攪拌機的運動分析圖表1.3攪拌阻力系數(shù)k的取值混合料的性質(zhì)K值N/cm干硬性混凝土68 85塑性混凝土25 35流動性小的砂漿30 40流動性大的砂漿10 20（1）強制式攪拌機的生產(chǎn)率計算根據(jù)攪拌機的出料容量，可按下式計算生產(chǎn)率Q :Q3.6VK/t1t2t3（m3/h）式中： t1、t2、t3分別為裝料、攪拌40、卸料時間（S）；V攪拌機出料容量；K每循環(huán)工作時間的利用系數(shù)。70S 卸料時間出料時間為12-14s,知道了功率和轉(zhuǎn)速，就可以選擇驅(qū)動電動機和設(shè)計或選用減速

27、機構(gòu)。知道了生產(chǎn)率，就可以根據(jù)工地生產(chǎn)的需要，進行攪拌機的選型和確定臺數(shù)。1.3 國內(nèi)外混凝土攪拌機的發(fā)展狀況國內(nèi)大部分混凝土攪拌還在現(xiàn)場作業(yè)，從一開始的人工攪拌，到現(xiàn)在的機械智能化攪拌，近幾年國內(nèi)混凝土攪拌機行業(yè)飛速發(fā)展，所取得的成就促進攪拌業(yè)的快速發(fā)展，縮短工程工期，依靠改進生產(chǎn)工藝，技術(shù)自主創(chuàng)新，混凝土機械行業(yè)有了飛速的發(fā)展，其總產(chǎn)值已經(jīng)達到了300億，不僅立足于中國，而且還大批量出品到國際市場，這足以說明國內(nèi)混凝土攪拌機在國內(nèi)外混凝土機械行業(yè)的地位和發(fā)展有著引導(dǎo)性作用。從國內(nèi)這幾年出口攪拌機來看，國內(nèi)攪拌機總體出口良好，產(chǎn)品在以前的基礎(chǔ)上經(jīng)過大幅改進，性價比的提高, 無論在產(chǎn)品技術(shù)、耐

28、用性，可靠性、各方面性能，都在世界領(lǐng)先水平，在國際市場受到用戶的普遍歡迎。1.4 本文的內(nèi)容和方法從強制式混凝土攪拌機的工作原理、基本結(jié)構(gòu)來看, 攪拌筒一般呈槽形, 垂直或水平設(shè)置的攪拌軸通過攪拌筒中心, 攪拌臂沿徑向固定在攪拌軸上, 攪拌葉片安裝在攪拌臂外端。工作時, 攪拌軸帶動攪拌葉片旋轉(zhuǎn), 強迫物料按預(yù)定的軌跡產(chǎn)生剪切、擠壓、翻滾和揉搓等強制攪拌作用, 使物料在劇烈的相對運動中得到均勻攪拌。改進攪拌葉片的結(jié)構(gòu)和曲面形狀, 對提高攪拌質(zhì)量、減小攪拌阻力和降低功率消耗具有重要的意義。因而強制式混凝土攪拌機的的設(shè)計重點在于攪拌結(jié)構(gòu)上。其設(shè)計的主要內(nèi)容可歸納如下：1）葉片的設(shè)計與計算；2）軸的設(shè)

29、計與計算；強制式混凝土攪拌機的幾個方面： 1）大量利用工業(yè)廢料，減少熟料生產(chǎn)和使用，保護環(huán)境。2）利用外加劑技術(shù)和礦物摻合料，提高混凝土的強度等級，改善混凝土的施工性能和耐久性，爭取到2010年高性能混凝土的用量占混凝土總量達到或超過50%。 要獲得高性能的混凝土除了配比的重要性外，對其攪拌裝置的要求也逐漸趨向于專業(yè)化、高效化和大型化等。因此探討不同攪拌裝置的優(yōu)缺點，從而進行優(yōu)化設(shè)計，掌握其發(fā)展趨勢，無論對于建筑施工還是機械制造業(yè)都有著現(xiàn)實的指導(dǎo)意義和實踐作用。1）實驗輔助設(shè)計，即在設(shè)計中對攪拌葉片的結(jié)構(gòu)和曲面形狀, 對提高混凝土攪拌機的攪拌質(zhì)量、減小攪拌阻力和降低功率消耗，對臥軸式攪拌機葉片

30、結(jié)構(gòu)及曲面形狀的改進可提高臥軸式攪拌機的生產(chǎn)效率具有重要的意義。2）比較設(shè)計或仿形設(shè)計，即在設(shè)計中主要是利用現(xiàn)有機型的統(tǒng)計和中國中鐵隧道集團四處十二公司混凝土攪拌機的樣機為參考，進行類比、仿形或改進。立軸強制式攪拌機采用雙臥軸式攪拌結(jié)構(gòu)能有效提高攪拌質(zhì)量。2.總體設(shè)計方案確定及動力元件選擇2.1總體設(shè)計方案【配置清單】JS系列強制式攪拌機系雙臥軸強制式攪拌機，雙臥軸混凝土攪拌機的組成，攪拌傳動系統(tǒng)、攪拌筒、供水系統(tǒng)、卸料機構(gòu)、供油裝置、電氣控制系統(tǒng)。該機采用雙臥軸攪拌，使混凝土在攪拌筒內(nèi)作圓周運動，由上料、攪拌、卸料、供水、氣動、電氣控制等部份組成?？砂柚乒橇下咽?0MM、碎石60MM以下的硬

31、性混凝土、塑性混凝土、軟骨混凝土和各種砂漿、炭漿。技術(shù)特點： 雙臥軸設(shè)計：攪拌能力強、攪拌均勻、拌合時間短、生產(chǎn)率高、節(jié)省能源。結(jié)構(gòu)設(shè)計：緊湊型設(shè)計可節(jié)省空間。合理的上蓋空間設(shè)計，有利于進料導(dǎo)斗配置，方便維修人員進出。攪拌特性：攪拌臂安裝在六邊形臥式攪拌軸上，整體構(gòu)成間斷型螺旋結(jié)構(gòu)。雙軸攪拌中心交接處形成漩渦攪拌區(qū)，減少攪拌時間及能量損耗。攪拌質(zhì)量：攪拌機在骨材全部投料完成后攪拌20秒鐘，混凝土攪拌可達到合易性峰值，因攪拌時間短，每小時能完成最大次數(shù)的攪拌循環(huán)。驅(qū)動裝置：由單電機、軸上型減速器、皮帶輪及聯(lián)軸器等組成，確保攪拌軸的合理轉(zhuǎn)速和同步運作。電機由國外知名廠牌在國內(nèi)制造，減速機由國內(nèi)優(yōu)良

32、廠商制造。攪拌軸軸承：軸承與軸密封完全分離，漏漿時不會影響軸承，提高主機使用壽命，軸密封易于維修及更換。攪拌主機JS1000 1臺攪拌電動機37Kw 1臺,減速機ZSY630 1臺,進料容量 ：1600L 出料容量 ：1000L生產(chǎn)率 ： 50m3 /h 骨料最大粒徑 ：80/60(卵石/碎石) mm攪拌葉片轉(zhuǎn)速 ：25.5r/min 數(shù)量 ：28 攪拌電機型號 ：Y225S4 功率 ：37kW 卷揚電機型號 ：YEZ160S4 功率 ：11kW 水泵電機型號 ：KQW65-100(I) 功率 ：3kW 料斗提升速度 ：21.9m/min 外形尺寸 ：（ LBH） 工作狀態(tài) ：90803436

33、10040 圖2.1 雙臥軸混凝土攪拌機整機示意圖1進料斗；2上料斗；3卷揚機構(gòu)；4攪拌筒；5攪拌裝置6攪拌傳動系統(tǒng)；7電氣系統(tǒng)；8機架；9供水系統(tǒng)；10卸料機構(gòu)圖2.2 雙臥軸混凝土攪拌機整機示意圖1進料斗；2上料斗；3卷揚機構(gòu)；4攪拌筒；5攪拌裝置；6攪拌傳動系統(tǒng)；7電氣系統(tǒng)圖2.3JS 1000強制式混凝土攪拌傳動系統(tǒng)攪拌傳動系統(tǒng)：電動機、皮帶輪、減速箱、開式齒輪等組成、三級齒輪減速箱，雙輸出軸、兩根水平布置的攪拌軸反向等速回轉(zhuǎn)。2.2 電動機的選型1、電動機的型號電動機的基本功能是最先確定的選擇要素，假設(shè)配套的拖動設(shè)備需要調(diào)速，就只能選擇調(diào)速電動機，電動機選型要注意的其他因素還有很多，

34、包括電動機的價格、電動機的使用壽命、電動機運行的可靠性等等。電動機選型，總的來說還是需要綜合考慮各種因素，這樣才能保證最后選擇的電動機可以很好的滿足生產(chǎn)的需要。2、電動機的參數(shù)電動機的基本參數(shù)是確定型號的最主要依據(jù)，在其他參數(shù)能滿足配套設(shè)備需要的前提下，選擇那些為拖動機械備件功率1.2倍的電動機，這樣做既可以滿足配套設(shè)備的需要，也能節(jié)約購買的經(jīng)費。根據(jù)混凝土攪拌機的靜負荷功率或其它給定條件計算負載功率Pl;參照電動機的技術(shù)數(shù)據(jù)：機械設(shè)計手冊（表31-22 ）Y系列（IP44）封閉式三相異步電動機技術(shù)數(shù)據(jù)）故：選擇Y2254型號的電動機。由此可知：電動機的額定功率：P n=37 kW(1)根據(jù)混

35、凝土攪拌機的工作方式和額定功率，見 機械設(shè)計手冊（表31-16 電動機額定功率的計算方法）可知：工作方式及負載性質(zhì)屬于長期工作方式恒定負載，計算公式： P nPl式中： P n 是額定功率； Pl 是負載功率；P nPl（2）由機械設(shè)計手冊（表31-16 電動機額定功率的計算方法）可知： 實際運行條件符合標準散熱條件和標準環(huán)境溫度時，不進行發(fā)熱校核。（3）根據(jù)混凝土攪拌機電動機的過載能力校核，由Tm m T n式中： Tm 電動機運行時承受的最大轉(zhuǎn)矩；m 允許過載倍數(shù) ，m= 2.0=T max/T n值見機械設(shè)計手冊 (表31-17 各種電動機的轉(zhuǎn)矩過載倍數(shù) )T max、T n電動機的允許

36、最大轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)矩。混凝土攪拌機電動機啟動能力校核，一般應(yīng)保證電動機啟動時啟動轉(zhuǎn)矩 T st 大于負載轉(zhuǎn)矩T l。（4）適用于混凝土攪拌機的的場合；（5）安裝尺寸及外形尺寸見機械設(shè)計手冊(表 31-23 B3的尺寸表31-26 B5的尺寸B35的尺寸B5型V1的尺寸)；(6) 電動機工作制為S1工作制，根據(jù)機械設(shè)計手冊（表31-9 電動機9種工作制 ）知；（7）安裝方式：B3、B5、B35及其派生型式；(8 ) 技術(shù)數(shù)據(jù) 根據(jù)機械設(shè)計手冊（表31-22 ）Y系列（IP44）封閉式三相異步電動機技術(shù)數(shù)據(jù)）選項Y225型電動機。（9）型號含義如下： 圖2.4電動機型號含義2.3 減速器的選型減速機

37、為三級圓錐圓柱硬齒面齒輪減速機。齒輪選用優(yōu)質(zhì)合金鋼經(jīng)滲碳、淬火、磨齒的硬齒面其承載能力比軟齒面提高4倍，比中硬齒面提高2.5倍，所以壽命長（平均壽命12年），是一般減速機壽命的3倍，大大節(jié)省維修費和停機誤工損失，經(jīng)濟效益顯著。三級齒輪減速機綜合效率大于94%，減速機輸入軸加粗，軸承型號選大，因此延長了輸入軸與軸承壽命，提高了可靠性，減少維修費用；選用空心輸出軸的軸裝式結(jié)構(gòu)，減少驅(qū)動裝置所占空間使結(jié)構(gòu)更為緊湊。兩根攪拌軸為優(yōu)質(zhì)合金鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理和滾壓加工提高其靜強度和疲勞強度；主軸承能自動補償和外殼孔中心線的相對偏斜從而保證軸承正常工作，其額定動負荷外載荷20倍多，所以具高可靠性和高壽命，該軸系

38、壽命9104小時（16年）。減速器的選型1.混凝土攪拌機的減速器是用于攪拌電機和工作機之間的獨立轉(zhuǎn)動裝置，主要功能是降低轉(zhuǎn)速，以便帶動大轉(zhuǎn)矩的工作機。根據(jù) 見機械設(shè)計手冊（表191減速器的主要類型和特點）可知：表2.1圓錐圓柱齒輪減速器類型圓錐圓柱齒輪減速器齒形直齒、斜齒、曲齒級數(shù)三級轉(zhuǎn)動簡圖傳動比i =35.5160 淬硬齒輪 i=18100特點及應(yīng)用輸入軸與輸出軸軸線垂直相交，制造、安裝復(fù)雜，成本高，僅在設(shè)備需要時才選用，有水平式和立式。圓錐齒輪應(yīng)放高速級，否則加工困難。圓柱齒輪可為直齒或斜齒。根據(jù) 見機械設(shè)計手冊（表192常用標準減速器的類型和適用條件）可知選JB/T88531999：表

39、2.2硬齒面漸開線圓柱齒輪減速器標準JB/T88531999類類型名稱硬齒面漸開線圓柱齒輪減速器分類三級型號ZSY傳動比22.4100功率（n1=1500r/min）/ kW81865輸入轉(zhuǎn)速r/minV20m/s 可正反向運轉(zhuǎn)適用范圍建筑、運輸、水泥、冶金、礦山、紡織輕工業(yè)等說明比JB113070軟齒輪面減速器承載能力平均提高24倍以上價格增加3倍2.代號及標記圖2.5硬齒面漸開線圓柱齒輪減速器的代號與標記3.裝配型號、外形尺寸和承載能力 見機械設(shè)計手冊（見表19-3）（普通圓柱減速器裝配型號、外形尺寸和承載）4.選用方法本減速承載能力受機械強度和機械功率兩方面的限制，因此減速器型號的選用通

40、過兩個功率的校核計算，必要時還應(yīng)進行瞬時尖峰載荷的校核計算。(1) 機械強度的校核計算P1c=P1w Ka (19-1)式中P1c減速器的計算輸入功率（kW）；P1w減速器的實際輸入功率（kW）；Ka工況系數(shù)，見機械設(shè)計手冊(表1916 減速器載荷分類)，(表1917 減速器的工作情況系數(shù)Ka)；與實際輸入轉(zhuǎn)速相對應(yīng)的額定輸入功率（kW）見機械設(shè)計手冊（表199 ZSY型三級展開式硬齒面齒輪減速器額定輸入功率P1）；如果減速器的實際輸入轉(zhuǎn)速與承載能力表中的三擋（1500、1000、750/min）公稱轉(zhuǎn)速相對誤差不超過4%，則：=式中 P1該擋轉(zhuǎn)速下的額定輸入功率，(kW)（見機械設(shè)計手冊表1

41、99 ZSY型三級展開式硬齒面齒輪減速器額定輸入功率P1 ）；如果轉(zhuǎn)速誤差超過4%，則：= P1 n1w/n1 （19-2）式中n1承載能力表中的公稱轉(zhuǎn)速（r/min）;n1w實際輸入轉(zhuǎn)速（r/min）。 （2）熱功率的校核計算Pt=P1w K1K2K3Pg式中： Pt計算熱功率（kW）；K1額定功率利用系數(shù)，見機械設(shè)計手冊圖19-3；K2負荷率系數(shù)，見機械設(shè)計手冊圖19-4；K3環(huán)境溫度系數(shù)/, 見機械設(shè)計手冊圖19-5;Pg許用熱功率(kW),見機械設(shè)計手冊表19-1319-15。當(dāng)式中（19-3）不成立時，應(yīng)改進冷卻措施或改進較大型號減速器。(3) 瞬時尖峰載荷的校核計算P max1.8

42、 P1w (19-4)式中： P max瞬時尖峰載荷（kW）2. 本設(shè)計JS混凝土攪拌機用第種裝配型式的硬齒面三級展開式硬齒面齒輪減速器。由電動機的選型可知，輸入轉(zhuǎn)速為1480 r/min，輸入功率380 kW，傳動比i=22.4,每天工作24小時，最高環(huán)境溫度45，在戶外露天。按機械強度初選減速器型號 由機械設(shè)計手冊(表1916 減速器載荷分類) 知JS強制式混凝土攪拌機屬于中等沖擊載荷，據(jù)機械設(shè)計手冊（表19-17減速器的工作情況系數(shù)Ka) 查得工況系Ka=1.75；由式（19-1）知，計算輸入功率為:P1c=P1w Ka=3801.75 kW=665 kW據(jù) P1c、i和與實際輸入轉(zhuǎn)速1

43、480 r/min接近的公稱轉(zhuǎn)速1000 r/min由表19-9初選ZSY630型，其額定輸入功率P1=1865 kW.。相對轉(zhuǎn)速誤差n=(n1-n1w)/n1=(1000-1480)/1000=48%4%,需進行額定功率的折算，由式19-2知:P1= P1 n1w/n1=18651480/1000 kW =2760kW因為P1P1,所以ZSY630型減速器仍滿足機械強度要求。2.熱功率的校核計算 由機械設(shè)計手冊（圖19-3額定利用功率系數(shù)K1 ）知：功率利用率 P1w/P1=380/1480=0.25726%,則額定利用功率系數(shù)K1=1.5，由機械設(shè)計手冊（圖19-4負荷率載荷系數(shù)K2）知K

44、2=0.65；由機械設(shè)計手冊（圖19-5知環(huán)境溫度系數(shù)K3）知K3=1.1；由機械設(shè)計手冊 (表19-15 ZSY型三級展開式硬齒面齒輪減速器熱功率Pg1 ）知Pg1=600kW；由機械設(shè)計手冊（19-3）知，計算熱功率為：Pt = P1w K1K2K3Pg= 3801.50.651.1 kW= 407.55 kW Pg1則熱平衡校核通過。因本設(shè)計沒過載，故不進行過載校核計算。結(jié)論：選用減速器代號為：ZSY63022.4JB/T88531999。2.4 聯(lián)軸器的選擇與計算當(dāng)軸與軸要聯(lián)接傳達動力時，一般有用皮帶輪或齒輪做聯(lián)接，但若要求兩軸要在一直線上且要求等速轉(zhuǎn)動的話，則必須使用聯(lián)軸器來聯(lián)接。而

45、因加工精度、軸受熱膨張或運轉(zhuǎn)中軸受力彎曲等，將使兩軸間的同心度產(chǎn)生變化，因此可用柔性聯(lián)軸器當(dāng)作混凝土攪拌機來維持兩軸間的動力傳達，并達到吸收兩軸間的徑向、角度及軸向偏差，進而延長機械的壽命，提高機械的品質(zhì)。聯(lián)軸器的選型（機械式聯(lián)軸器的簡稱）是機械產(chǎn)品的傳動裝置中，軸系最常用的 連接部件。聯(lián)軸器分類 見機械設(shè)計手冊（表26-2聯(lián)軸器分類 ）(1)聯(lián)軸器的選用計算聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩Tn聯(lián)軸器的主要參數(shù)是公稱轉(zhuǎn)矩Tn，選用時各轉(zhuǎn)矩間應(yīng)符合以下關(guān)系：聯(lián)軸器的理論轉(zhuǎn)矩計算：TTcTnTTmax Tmax式中： T 理論轉(zhuǎn)矩（N.m） ；Tc計算轉(zhuǎn)矩（N.m） ；Tn公稱轉(zhuǎn)矩（N.m） ；T許用轉(zhuǎn)矩（N.m）

46、；T max最大許用轉(zhuǎn)矩（N. m） ；T max 最大轉(zhuǎn)矩（N. m） ；(2)聯(lián)軸器的理論轉(zhuǎn)矩計算是由功率和工作轉(zhuǎn)速計算而得，即：T=9550 Pw/n=955010337/1480 N. m=2.437105N.m式中： Pw 驅(qū)動功率（kW）；N 工作轉(zhuǎn)速（ r/min ）；(3) 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩計算 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩是由理論轉(zhuǎn)矩（T）、和動力機系數(shù)（Kw=1）、工況系數(shù)（K=1.75）、啟動系數(shù)（Kz=1.3）、溫度系數(shù)（Kt=1.1）計算而得，即：Tc =T Kw K Kz Kt= 243.711.751.31.1 N.m= 609.9 N. m式中： T理論轉(zhuǎn)矩；Kw 動力機系

47、數(shù)；（見機械設(shè)計手冊表26-6 動力機系數(shù)Kw）K 工況系數(shù)；（見機械設(shè)計手冊表 26-8工況系數(shù)K）Kz 啟動系數(shù)；（見機械設(shè)計手冊表 26-8啟動系數(shù)Kz）（4） 動力機為發(fā)動機，由機械設(shè)計手冊（表 26-7 聯(lián)軸器載荷類別）可知：屬于均勻載荷下彈性聯(lián)軸器選用。2）彈性聯(lián)軸器計算由機械設(shè)計手冊（表 26-2 常用聯(lián)軸器性能比較 ）可知：應(yīng)選用彈性聯(lián)軸器，且機組系統(tǒng)中聯(lián)軸器位唯一彈性部件，主、從動機可 簡化為兩個質(zhì)量系統(tǒng)，采用以下計算：在均勻載荷時 在各種溫度不同的情況下，動力機計算轉(zhuǎn)矩T ac（主動端）不得小于工作機計算轉(zhuǎn)矩（從動端），即：T acTlc Kt= 243.71.1 N.m=

48、 268 N.m式中： Tac動力機計算轉(zhuǎn)矩；Tlc工作機計算轉(zhuǎn)矩；Kt溫度系數(shù)；初選GB4323中TL5型T n=350 N. m彈性套柱銷聯(lián)軸器，彈性套為天然橡膠3. 葉片的設(shè)計與計算3.1葉片的布置1.改進臥軸式攪拌機葉片結(jié)構(gòu)及曲面形狀通用的臥軸式攪拌機的葉片結(jié)構(gòu)為單螺旋帶式, 其曲面形狀為標準螺旋面。工作時, 物料在葉片推動下沿螺旋面移動, 單軸運動方式和螺旋輸送機相同。由于兩軸的旋轉(zhuǎn)方向相反, 兩軸間的物料產(chǎn)生擠壓、翻滾和揉搓, 以達到攪拌混合效果。長期的生產(chǎn)實踐證明, 通用的臥軸式攪拌機的葉片結(jié)構(gòu)和曲面形狀都很不合理, 應(yīng)該加以改進和創(chuàng)新。2. 攪拌葉片的排列方式為正反排列的雙軸攪

49、拌機。雙軸攪拌機的葉片排列結(jié)構(gòu)改為正反排列,可大幅度提高物料混合攪拌效果。3. 雙軸攪拌機單根軸攪拌葉片的排列分析目前現(xiàn)有的雙臥軸攪拌機, 其葉片排列具有渦旋攪拌特征, 物料的流向符合右(左)手定則, 即當(dāng)右(左)手四指順著攪拌軸旋轉(zhuǎn)方向時, 拇指的指向就是物料的流動方向;并且兩軸上攪拌葉片推動物料軸向流動分量和徑向流動分量的方向相反。此時, 物料不但在拌筒內(nèi)有大范圍的循環(huán)流動, 而且在中央主攪拌區(qū), 兩軸之間的物料還有強烈的高頻次逆流從而使物料產(chǎn)生強烈的碰撞和揉搓,快速實現(xiàn)均勻拌合。但這是葉片的總體形式, 而對于葉片在攪拌軸上的具體排列, 則還需要進一步分析。這主要包括兩方面, 一是單根軸上

50、相鄰兩個攪拌葉片的排列, 二是雙根軸上攪拌葉片的對應(yīng)排列。單根軸上相鄰兩個攪拌葉片的排列可以有兩種方式:一種稱其為正排列; 另一種為反排列。當(dāng)逆著物料流動方向看, 攪拌葉片的排列順序方向與攪拌軸轉(zhuǎn)向相同的為正排列;攪拌葉片的排列順序方向與攪拌軸轉(zhuǎn)向相反的則是葉片的反排列。對于單根軸上相鄰的兩個攪拌葉片, 正排列要比反排列推攪得快。因此在攪拌時間一定的情況下, 物料得到的攪拌次數(shù)也就更多, 也就更容易達到勻質(zhì)。臥軸攪拌機雙根軸攪拌葉片的對應(yīng)排列, 臥軸攪拌機雙根軸攪拌葉片的對應(yīng)排列有交錯布置和平行布置兩種形式, 分析雙根軸上攪拌葉片的排列。考慮到單根軸攪拌葉片正排列有較好的攪拌效果, 那么雙軸攪

51、拌葉片的排列就有兩種組合:一正一反排列( 簡稱正反排列) 和雙正排列。顯然, 在不破壞物料流大循環(huán)的前提下, 兩軸間物料逆流運動的頻次越高, 揉搓和擠壓作用就越充分, 攪拌效果就越好。因此,雙軸上攪拌葉片的排列應(yīng)以此作為依據(jù)。當(dāng)然也要兼顧在攪拌的任何瞬間參與攪拌的葉片數(shù)量相同, 以達到電機負荷均勻, 減少沖擊的目的。通過對葉片相對運動分析可知:無論兩軸上的葉片是交錯布置還是平行布置,攪拌葉片正反排列得到的逆流次數(shù)(3次)要比攪拌葉片雙正排列得到的次數(shù)(2次)多,因此攪拌作用更強烈, 攪拌質(zhì)量也更好。并且隨著攪拌葉片數(shù)量的增多,這種優(yōu)勢會更加明顯。同時在雙正排列中, 由于兩軸上的葉片同時到達主攪

52、拌區(qū), 那么攪拌葉片的運動順序破壞了拌筒內(nèi)物料的大循環(huán)流動。這是因為物料以連續(xù)遞推的方式前進, 工作時兩根攪拌軸中會有一根軸上相鄰葉片;同時參加攪拌, 并且二者對物料推動的方向相反。由于葉片的反向推動, 該葉片的相鄰葉片無料可攪, 從而導(dǎo)致一根軸上葉片內(nèi)的物料無法推出來, 而另一根軸上的葉片內(nèi)的料也無法推進去。所以, 雙正排列葉順序?qū)ξ锪涎剌S向的均勻拌合是極為不利的通過攪拌性能對比試驗進一步驗證, 試驗的結(jié)論與理論分析是一致的, 攪拌葉片正反排列既能增加物料逆流運動的頻次, 也能保證物料獲得較多的軸向流動次數(shù)和在拌筒內(nèi)翻動的劇烈程度,從而使物料在拌筒的不同坐標方向都能夠快速達到宏觀和微觀上的勻

53、質(zhì), 這正說明攪拌葉片正反排列可以使物料達到較好的宏觀和微觀均。3.2葉片的主要參數(shù)雙排葉片攪拌機理和結(jié)構(gòu)參數(shù)分析雙臥軸攪拌機是目前混凝土攪拌設(shè)備中廣泛使用的主導(dǎo)機型，其攪拌裝置作為該機型的核心部分，直接影響著整機的攪拌質(zhì)量和效率。常規(guī)的攪拌裝置普遍采用單排的槳式葉片結(jié)構(gòu)，并且構(gòu)成一種圍流排列的形式，以保證拌筒內(nèi)混合料的均勻拌和。近年來，包括雙螺旋攪拌裝置（圖3.1）和多葉片攪拌裝置（圖3.2）等在內(nèi)的新型雙臥軸攪拌機不斷涌現(xiàn)，在提高攪拌質(zhì)量和效率方面有了新的突破。這些新機型有一個共同特點，就是它們的攪拌裝置都采用了雙排葉片結(jié)構(gòu)來提高機器的攪拌性能。本文針對這種新型攪拌裝置，對雙排葉片的結(jié)構(gòu)特

54、點和攪拌機理進行有益的探討，并分析和給出了這種攪拌裝置的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)和其合理取值。1、 結(jié)構(gòu)特點和攪拌機理分析與其他類型強制式攪拌機一樣，雙臥軸攪拌機也是借助于攪拌葉片實現(xiàn)對物料的強制導(dǎo)向攪拌。目前普通采用的攪拌裝置都是由水平安置的雙圓槽形拌筒以及2根按相反方向轉(zhuǎn)動的攪拌軸和若干組呈螺旋形排列的攪拌葉片組成。其中，攪拌葉片分主葉片和側(cè)葉片2種，分別固定在相應(yīng)的攪拌臂外端，攪拌臂則沿徑向固定在攪拌軸上，顯然，這種傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用的是單排葉片形式。對于雙螺旋攪拌裝置和多葉片攪拌裝置，其攪拌葉片除了靠近拌筒內(nèi)壁的一排常規(guī)葉片外，在靠近攪拌軸處還有一排尺寸稍小的副葉片，這些副葉片通過一根短的攪拌臂固定在攪

55、拌軸上，并且主、副葉片按各自的安裝角成對安裝在攪拌軸兩側(cè)，結(jié)構(gòu)示意圖見圖3.1。 圖3.1雙螺旋攪拌裝置由此，這種新型結(jié)構(gòu)采用的是雙排葉片形式，它相對于單排葉片結(jié)構(gòu)有著顯著的優(yōu)點，主要體現(xiàn)在以下2個方面。（1）因為攪拌機容量不斷增大，而拌筒半徑尺寸又要比攪拌葉片的高度大很多，這樣當(dāng)攪拌軸轉(zhuǎn)動時，常規(guī)的單排攪拌葉片就只能攪動靠近拌筒內(nèi)壁的一層物料，而處于攪拌葉片和攪拌軸之間的很大一段距離的物料無法得到充分的攪拌。在攪拌軸處安裝副葉片能夠改善由于拌筒直徑過大而形成的攪拌低效區(qū)。（2）因為強制式攪拌機工作時，攪拌臂上每一點的線速度v=wR，（w為攪拌軸轉(zhuǎn)速，R為攪拌臂上某點至攪拌軸心的距離），因此在

56、拌筒內(nèi)沿著攪拌臂方向，速度呈三角形分布，形成了的速度梯度。在靠近攪拌軸的一端，會出現(xiàn)由于線速度相對較低而形成的攪拌低效區(qū)而雙排葉片結(jié)構(gòu)能夠使靠近攪拌軸的物料與靠近拌筒內(nèi)壁的物料沿徑向形成逆流，從而有效地改善低效區(qū)內(nèi)混合料的攪拌性能。圖3.2攪拌筒內(nèi)的速度階梯示意圖由圖3.1葉片結(jié)構(gòu)示意圖可知，當(dāng)攪拌軸按某一固定旋向轉(zhuǎn)動時，主、副葉片對物料的推力可分解成各自的周向力和軸向力。周向力的作用使物料在與攪拌軸垂直的平面見繞軸轉(zhuǎn)動（如圖中所示的Y1、Y2方向），并要到達一定位置后依靠自身重力自由下落（如圖中所示的X1、X2方向）。主葉片不斷地把靠近拌筒內(nèi)壁的物料推向攪拌軸方向，副葉片不斷地把攪拌軸附近的

57、物料推向拌筒內(nèi)壁方向，形成了物料在主、副葉片之間沿著攪拌臂方向的徑向逆流運動。軸向力的作用中推動物料沿著攪拌軸方向，不斷地從一個旋轉(zhuǎn)平面向另一個旋轉(zhuǎn)平面運動（如圖中所示的垂直于紙面的Z1、Z2方向）。實際的攪拌過程就是這些不同運動形式的綜合，此時在拌筒內(nèi)的物料不但能夠形成常規(guī)雙臥軸攪拌機具有的圍流循環(huán)運動和軸間逆流運動，而且還形成沿攪拌臂方向的徑向逆流運動，從而使低效區(qū)內(nèi)的混合料得到了充分拌和，提高了混凝土的攪拌質(zhì)量和效率。2、主要結(jié)構(gòu)參數(shù)分析雙排葉片攪拌裝置的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)如圖所示。無論是雙螺旋攪拌裝置還是多葉片攪拌裝置，其主要結(jié)構(gòu)參數(shù)都包括主攪拌臂排列方式和主副葉片的各種參數(shù)。兩者的區(qū)別主要

58、在于雙螺旋攪拌裝置采用的是連續(xù)式葉片，多葉片攪拌裝置采用的是間斷式葉片。根據(jù)物料連續(xù)遞推式原理，在單軸攪拌臂排列相位相同的情況下，連續(xù)式葉片要比間斷式葉片對混合料沿攪拌軸方向推攪得快。因此在攪拌時間一定的情況下，混合料獲得的軸向循環(huán)流動次數(shù)更多，攪拌裝置的利用率更高。當(dāng)然缺點也是顯而易見的，連續(xù)螺旋式葉片結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高。與常規(guī)的單排葉片相比，雙排葉片攪拌裝置增加了副葉片，其主要結(jié)構(gòu)參數(shù)就相應(yīng)增加了副攪拌臂排列方式、副葉片安裝副葉片尺寸和主副葉片關(guān)系。其中，由于副葉片與主葉片成對安裝，因此副攪拌臂的排列方式將取決于主攪拌臂。而在雙排葉片攪拌裝置中，主攪拌臂仍然采用了雙臥軸攪拌機特有的圍流排

59、列，這與常規(guī)單排葉片的參數(shù)和取值是相同的。對于副葉片安裝角，也與主葉片安裝角一樣，決定著物料單元所受周向力和軸向力的大小，其取值可參照由主葉片前密實核心和物料單元受力分析計算出的31、-45范圍內(nèi)選取。物料在拌筒內(nèi)的運動，是由攪拌葉片推動的。雖然較大的葉片能夠在攪拌過程中推動更多的物料，從而強化攪拌效果，但是較大的葉片也會阻礙物料在拌筒內(nèi)的運動，降低攪拌質(zhì)量和效率，同時也會導(dǎo)致攪拌功率的增大。目前，主葉片的尺寸都是根據(jù)攪拌半徑計算確定的，而副葉片尺寸的確定尚無明確方法。由于在雙排葉片攪拌過程中，主葉片起主要攪拌作用，副葉片起輔助攪拌作用，并且考慮到兩攪拌軸間主、副葉片的干涉問題，所以一般副葉片

60、的設(shè)計尺寸要小于主葉片。我們分別選取副葉片與主葉片面積比為0.5、0.65和0.8，按間斷式的雙排葉片結(jié)構(gòu)進行了試驗研究。試驗結(jié)果如圖6所示。從中可知：副葉片與主葉片面積比為0.65時，混凝土強度f最高，標準差和離差系數(shù)Cv，以及砂漿密度相對誤差M和粗骨料質(zhì)量相對誤差G最小，表明混凝土具有較好的宏觀和微觀均勻性；而副葉片面積過大或過小都出現(xiàn)了攪拌質(zhì)量的顯著下降，并且攪拌功率也隨著葉片面積的增大而增加。顯然，副葉片面積為主葉片面積的0.65倍時是比較合理的。圖3.3葉片大小的試驗結(jié)果（1）雙排攪拌葉片結(jié)構(gòu)能夠使靠近攪拌軸的物料與靠近拌筒內(nèi)壁的物料沿徑向形成逆流從而改善由于拌筒直徑過大和攪拌裝置速度梯度形成的低效區(qū)，提高混凝土的攪拌質(zhì)量和效率。（2）主攪拌臂排列方式和主副葉片參數(shù)是雙排攪拌葉片的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)。其中，主攪拌臂排列方式和主、副葉片安裝角與常規(guī)單排葉片的參數(shù)選取是一樣的；當(dāng)副葉片面積為主葉片面積的0.65倍，主、副葉片反向安裝時，該攪拌裝置具有較好的攪拌性能。表3.1主要技術(shù)參數(shù)參數(shù)型號JS1000進