JZC350混凝土攪拌機拌筒及葉片設計

劉春東,張東輝,倪笑宇,霍珍珍

（河北建筑工程學院，河北張家口，075000）

1 攪拌系統結構簡介

攪拌系統由攪拌筒、托輪和傳動系統等組成。攪拌筒是攪拌機的工作部件，如圖1所示，呈雙錐形，筒體內焊有兩對高低葉片，交叉布置，分別與拌筒軸線成一定夾角。實現物料提升下落的同時，還能使物料軸向往復竄動，獲得勻質混凝土。

拌筒出料錐內部，焊有一對出料葉片，改變了筒旋轉方向，混凝土即由低葉片推向出料葉片并排出筒外。

拌筒由四個托輪支撐，通過電機經由傳動系統驅動拌筒上的齒圈而實現旋轉攪拌。

圖1 攪拌筒結構

2 拌筒幾何容積計算

拌筒幾何容積由進料錐、出料錐及圓柱體三部分組成，要計算拌筒容積，首先要求出這三部分體積之后，相加即可。

2.1 進料錐體積

其中，R1=1435mm，R2=703mm，又由于

所以得 h1=655mm。

因此，可得進料錐體積為

2.2 出料錐體積

其中，R3=1435mm，R4=710mm，

因此出料錐體積為

2.3 拌筒圓柱部分體積

其中，h=850mm，R=1450mm。

可得拌筒圓柱部分體積

因此，拌筒幾何容積為

3 葉片面積及數量的確定[1,2]

葉片是攪拌系統最為關鍵的部分，葉片面積及數量的不同很大程度上決定了攪拌質量。攪拌葉片的面積對物料的循環運動和物料之間的相互作用有著重要的影響。葉片面積過小，減弱了物料的循環作用和兩軸之間的對流作用，使物料達到宏觀均勻攪拌時間增長；若葉片面積過大，不但增大了攪拌功率，還需要減小葉片個數，否則，葉片在攪拌筒內運動時會相互干涉。因此，應根據拌筒尺寸和工作裝置各參數，主要是攪拌葉片的個數，設計出合理的葉片面積。

由于與葉片面積相關的因素較多，故主要通過試驗來分析各種因素的影響。

（1）長寬比相同、葉片面積相同時，不同的葉片個數對攪拌效果的影響。

（2）長寬比相同、葉片個數相同時，不同的葉片面積對攪拌效果的影響。

（3）葉片面積相同、葉片個數相同時，不同的拌筒長寬比對攪拌效果的影響。

試驗方案如表1所示。

表3-3 葉片面積試驗方案

在攪拌機參數優化試驗中，選取4種葉片面積而每種面積下又有3種選擇；拌筒長寬比選擇了2種。根據試驗內容，共有24組試驗，其中，1-12組為窄長形拌筒；13-24組為寬短形拌筒。不同的葉片面積試驗結果如表2所示。

表2 試驗結果

從表2試驗結果可以得出如下結論。

（1）在本試驗條件下，第12組、第9組、第17組結果較好，表明合理的葉片面積和葉片個數的合理搭配對攪拌質量的影響較大，這組試驗結果可作為設計人員選擇參數時優先參考。

（2）葉片面積增大對攪拌功率的影響很大，但混凝土的質量并不一定會提高；當葉片面積過大，葉片個數過少時，混凝土的均勻性很差；同時，增大葉片面積，減少葉片個數，會增大混凝土的含氣量。

（3）從對混凝土攪拌質量的影響方面分析，葉片個數的變化要比葉片面積的變化影響大。當葉片個數過多或葉片面積過大時，都會使相鄰葉片之間的空間距離減小，反而使物料流動不暢，攪拌質量下降。兩者對比試驗結果如表3所示。

（4）當拌筒長寬比和容積利用系數k(攪拌機的出料容積與幾何容積之比)不同時，即使相鄰葉片之間的空間距離相同、葉片面積相同，攪拌效果也不相同。這表明攪拌時容積利用系數和長寬比也會影響葉片面積和葉片個數的選擇。

表3 對比試驗結果

由上所敘，結合本機型攪拌機的功率選擇6個葉片，其中2個高葉片，2個低葉片，2個出料葉片，低葉片面積為130cm2，高葉片面積為93.6cm2。如圖2-4所示。

圖2 高葉片

圖3 高葉片組焊件

圖4 出料葉片

[1]馮忠緒.混凝土攪拌理論及設備[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2]成大先.機械設計手冊.北京：化學工業出版社，2000.