JZC350混凝土攪拌機(jī)拌筒及葉片設(shè)計(jì)

劉春東,張東輝,倪笑宇,霍珍珍

（河北建筑工程學(xué)院，河北張家口，075000）

1 攪拌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡介

攪拌系統(tǒng)由攪拌筒、托輪和傳動系統(tǒng)等組成。攪拌筒是攪拌機(jī)的工作部件，如圖1所示，呈雙錐形，筒體內(nèi)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(shí)現(xiàn)物料提升下落的同時，還能使物料軸向往復(fù)竄動，獲得勻質(zhì)混凝土。

拌筒出料錐內(nèi)部，焊有一對出料葉片，改變了筒旋轉(zhuǎn)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(jī)經(jīng)由傳動系統(tǒng)驅(qū)動拌筒上的齒圈而實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)攪拌。

圖1 攪拌筒結(jié)構(gòu)

2 拌筒幾何容積計(jì)算

拌筒幾何容積由進(jìn)料錐、出料錐及圓柱體三部分組成，要計(jì)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(jìn)料錐體積

其中，R1=1435mm，R2=703mm，又由于

所以得 h1=655mm。

因此，可得進(jìn)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(shù)量的確定[1,2]

葉片是攪拌系統(tǒng)最為關(guān)鍵的部分，葉片面積及數(shù)量的不同很大程度上決定了攪拌質(zhì)量。攪拌葉片的面積對物料的循環(huán)運(yùn)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(huán)作用和兩軸之間的對流作用，使物料達(dá)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(shù)，否則，葉片在攪拌筒內(nèi)運(yùn)動時會相互干涉。因此，應(yīng)根據(jù)拌筒尺寸和工作裝置各參數(shù)，主要是攪拌葉片的個數(shù)，設(shè)計(jì)出合理的葉片面積。

由于與葉片面積相關(guān)的因素較多，故主要通過試驗(yàn)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(shù)對攪拌效果的影響。

（2）長寬比相同、葉片個數(shù)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(shù)相同時，不同的拌筒長寬比對攪拌效果的影響。

試驗(yàn)方案如表1所示。

表3-3 葉片面積試驗(yàn)方案

在攪拌機(jī)參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)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(jù)試驗(yàn)內(nèi)容，共有24組試驗(yàn)，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(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 試驗(yàn)結(jié)果

從表2試驗(yàn)結(jié)果可以得出如下結(jié)論。

（1）在本試驗(yàn)條件下，第12組、第9組、第17組結(jié)果較好，表明合理的葉片面積和葉片個數(shù)的合理搭配對攪拌質(zhì)量的影響較大，這組試驗(yàn)結(jié)果可作為設(shè)計(jì)人員選擇參數(shù)時優(yōu)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(zhì)量并不一定會提高；當(dāng)葉片面積過大，葉片個數(shù)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(shù)，會增大混凝土的含氣量。

（3）從對混凝土攪拌質(zhì)量的影響方面分析，葉片個數(shù)的變化要比葉片面積的變化影響大。當(dāng)葉片個數(shù)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(zhì)量下降。兩者對比試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

（4）當(dāng)拌筒長寬比和容積利用系數(shù)k(攪拌機(jī)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(shù)和長寬比也會影響葉片面積和葉片個數(shù)的選擇。

表3 對比試驗(yàn)結(jié)果

由上所敘，結(jié)合本機(jī)型攪拌機(jī)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(shè)備[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000.