泵送混凝土機(jī)械的攪拌機(jī)構(gòu)淺析

胡新華

目前，泵送混凝土施工方法在我國已得到普遍的應(yīng)用，除大型施工工地采用泵送混凝土施工方法外，農(nóng)村自建房也開始使用泵送施工。在泵送施工過程中最重要的問題是如何保證混凝土的可泵送性，可通過做好如下工作來保證：1）合理的級配并充分?jǐn)嚢瑁?）經(jīng)濟(jì)而合理的運(yùn)輸；3）輸入泵機(jī)后的二次攪拌。本文主要討論用于最后一個(gè)環(huán)節(jié)——輸入泵機(jī)后的攪拌機(jī)構(gòu)。

1.攪拌機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)

1.1攪拌機(jī)構(gòu)主要參數(shù)有兩個(gè)：1）攪拌馬達(dá)的工作壓力，2）攪拌軸的轉(zhuǎn)速。攪拌軸由攪拌馬達(dá)直接進(jìn)行驅(qū)動，攪拌軸轉(zhuǎn)速較低，且承受阻力較大，因此要選用大扭矩的低速馬達(dá)。1.1.2攪拌速度

攪拌速度直接影響攪拌效果和工作效率。攪拌速度低，不能保證物料的均勻度，在重力作用下會產(chǎn)生離析現(xiàn)象。攪拌速度高，除消耗的功率大外，還會產(chǎn)生離心力，在離心力和重力的雙重作用下也會產(chǎn)生離析現(xiàn)象。由于攪拌運(yùn)動是圓周運(yùn)動，攪拌葉片上各點(diǎn)的線速度并不相同，所以各點(diǎn)的攪拌效果也不一樣。

攪拌速度一般為19～35r/min，攪拌直徑通常為500～600mm。

2.攪拌裝置的結(jié)構(gòu)

攪拌裝置由料斗、攪拌軸及攪拌葉三部分構(gòu)成。為便于混凝土的拌合以及泵送，料斗內(nèi)壁與回轉(zhuǎn)部件相關(guān)的部位，應(yīng)做成回轉(zhuǎn)曲面形。因料斗內(nèi)壁的棱角會阻礙物料的連續(xù)拌合運(yùn)動，影響攪拌效果，并出現(xiàn)積料現(xiàn)象，所以各曲面和平面間應(yīng)以大圓角相連接。

出料口盡可能大些，以利于改善分配閥的吸入性能及排除阻塞的性能，提高吸入效率。應(yīng)將料斗底部做成向出料口傾斜的形狀，借助拌合物的自流提高集料性能.除此，在料斗底部還應(yīng)設(shè)有卸料口，以便在清洗時(shí)將斗內(nèi)殘留物料排出。

進(jìn)料斗口離地高度不應(yīng)超過1.4m，以便于混凝土攪拌輸送車直接卸料。泵車料斗的容量受汽車后軸高度及底盤負(fù)荷的限制，多在0.6m3以下。固定式泵機(jī)料斗的容量可大些（高達(dá)1.5m3，為接受自卸車運(yùn)來的全部混凝土，有的泵機(jī)還采用容量為5m3的料斗），以盡可能多地容納混凝土。斗口闊度應(yīng)能使兩臺攪拌輸送車同時(shí)供料。

另外，料斗應(yīng)有足夠的深度，這是因?yàn)榛炷粮椎奈隙嗌倥c拌合物的重力及缸內(nèi)的負(fù)壓有關(guān)。料斗里的混凝土越深，活塞的吸力越大，吸入率也越高。為防止吸空現(xiàn)象的發(fā)生，在泵送作業(yè)中要隨時(shí)監(jiān)視料斗內(nèi)不斷變化的混凝土深度。

為使干硬性混凝土也能順利泵送，可在料斗格篩上設(shè)置振動器，不但能使混凝土順利通過格篩同時(shí)也提高了混凝土缸的吸入效率。但這一措施，加劇了混凝土的分層離析。

攪拌機(jī)構(gòu)的壽命和維修問題十分重要。因?yàn)樵诠ぷ鳡顟B(tài)下，各構(gòu)件直接與混凝土接觸，磨損嚴(yán)重，降低其使用壽命；同時(shí)由于軸徑密封處及攪拌軸與葉片結(jié)合部受到磨損及腐蝕，常使維修中的拆卸工作變得十分困難。為解決這些問題，可采用如下措施：

a）在攪拌軸表面電鍍硬鉻（其厚0.3mm），提高耐磨性，延長使用壽命；

b）將軸制成三段組合式，也可采用兩段半軸分別進(jìn)行攪拌。拆卸工作可分段進(jìn)行，而不必先拆掉葉片，為維修提高了方便；

c）軸和葉片間采用焊接連接，而軸的拆卸是整體進(jìn)行的。

常見攪拌軸的截面形狀有方形和圓形兩種，若采用可拆裝置，方軸比圓軸優(yōu)越得多。方軸用方鋼毛坯制成，通過螺釘連接，即能可靠地傳遞扭矩，可拆性也好。圓軸與葉片間需采用鍵和銷釘進(jìn)行連接，結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，維修時(shí)拆卸葉片困難。

攪拌葉片隨攪拌軸的旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對混凝土的攪拌。攪拌臂的截面形狀通常做成等截面。因攪拌過程中攪拌臂根部受力大，但磨損相對小些，而頂部雖然受力小，但磨損較為嚴(yán)重。

攪拌臂要有足夠的強(qiáng)度，除保證能夠承受攪拌阻力外，還要考慮當(dāng)出現(xiàn)被大骨料卡死產(chǎn)生的意外載荷時(shí)不致破壞。葉片在軸上的安裝有正反交叉和兩兩對稱兩種方式，這樣能夠使物料產(chǎn)生交叉的運(yùn)動軌跡，增加攪拌效果，又可抵消抵消攪拌軸上的軸向力。常見攪拌葉片的種類，如圖2所示，其中對于整體螺旋形的葉片，在軸上的左右兩段，應(yīng)按相反旋向布置，使其在攪拌的同時(shí)尚能向料斗中部拋料，提高吸入效率。大螺旋角葉片可促進(jìn)物料的流動，提高攪拌效率，在葉片接觸拌合物表面時(shí)，還能避免沖擊與灰漿飛濺。另外，在取用搖管式分配閥的料斗中，尤其是立式管閥，由于中間立置搖管，兩側(cè)安裝長臂葉片，短臂葉片置于中間部位。攪拌軸的中心應(yīng)力求低些，以防止料斗底部產(chǎn)生死料現(xiàn)象。在工作狀態(tài)下，隨著攪拌軸的轉(zhuǎn)動，在壓力差的作用下，料斗內(nèi)混凝土拌合物的泥漿會沿軸頸處外漏。它不僅污染泵機(jī)，磨損軸頸，如果結(jié)構(gòu)不當(dāng)還會浸入軸承，大大降低其使用壽命。可見，必須在軸頸處設(shè)置有效的水泥密封。通常的密封形式如圖3所示；a）YO形橡膠圈或迷宮式橡膠密封圈；b）橡膠圈加耐磨軸套密封；c）壓力潤滑脂密封。在圖3a的密封中，滲入軸和密封圈之間的泥漿，在預(yù)緊力的作用下，有較強(qiáng)的研磨性，破壞了軸的密封表面，將有更大的顆粒擠入，使磨損更加嚴(yán)重。如此循環(huán)不僅使密封失敗，而且加速攪拌軸的報(bào)廢。這種密封中，水泥密封于軸承間采用筋板開式連接，即使密封失敗，泥漿只能外流，而不會進(jìn)入軸承。圖3b的密封原理與此基本相同，只是這里被磨損的是軸套。失效后可用更換密封圈和耐磨套的方法加以補(bǔ)救，此時(shí)泥漿滲入軸承，加劇磨損。應(yīng)注意的是，橡膠密封的預(yù)緊力不可過大，常以手勁擰緊螺釘為宜。圖3c示出一種理想的密封形式。在封閉腔內(nèi)壓力潤滑脂的作用下，有少量油液持續(xù)地通過密封圈流入料斗，其對泥漿的排斥作用阻止了泥漿的外漏，而密封部位始終充斥著潤滑脂，避免了軸頸處的磨損。潤滑脂外泄的流量，可通過調(diào)節(jié)密封圈的壓縮量來控制。這種密封的缺點(diǎn)是要消耗一定量的潤滑脂，并污染、影響了混凝土的質(zhì)量。·