专题讲座Special Seminar
编者按:长安大学是国内外知名的理工科重点高校,特别是在工程机械行业有着重要影响力,该校的
工程机械学科为工程机械行业培养和输送了大批优秀人オ。一直以来,长安大学道路施工技术与装备教
育部重点实验室针对车辆和道路施工与养护机械的相关课题开展了一系列的基础研究,为工程机械行业
的科技创新提供了宝贵的一手资料。我刊于2004年曾特约长安大学的冯忠绪教授就其所主导的“混凝土
攪拌理论及其设备的研究”课题撰写系列文章,在冯教授的大力支持下,“搅拌设备设计”的专题讲座在
2005年第1期《工程机械》中正式推出,并在当年首批刊出了前8讲,后期讲座则分别安排在2007年第11
期至2008年第6期,前后共组织讲座16期。“搅拌设备设计”专题讲座刊出后,在行业内得到了积极的响
应,科研机构和生产企业的技术研发人员对其中提到的强制搅拌新概念,及其所做的一系列试验研究结
果都给予了广泛关注,其中ー些成采在行业内得到了应用,实现了技术转化。几年来,在不断深入的课题
研究中,有关新型搅拌理论及其设备的研究又取得了新的进展和成果,为此,自本期起,我刊将连续刊出
“搅拌设备设计”专题讲座的续篇,敬请读者关注。
欖拌设备设计讲座(第十七讲)
双螺旋元榭拌机
冯忠绪,赵利军,王鹏,孔德勇,李海鹏
长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室
摘要针对传统双卧轴
搅拌机存在的混凝土容易抱轴、搅拌低效区、物料运动不流畅等问题,提出一种新型的强制式混凝土
搅拌机一一双螺旋无轴搅拌机,分析双卧轴搅拌机与双螺旋无轴搅拌机的特点,并进行对比试验研究。对比试验结果表明:双
螺旋无轴搅拌机在混凝士搅拌质量、搅拌效率等方面均优于双卧轴搅拌机。
关键词:双螺旋无轴垸拌机;双卧轴搅拌机;对比试验;揽拌质量;搅拌效率
双卧轴搅拌机是目前
混凝土搅拌机中使用最为广泛“无轴”结构,不会产生混凝土的结块抱轴现象,混凝土投
的机型,但是双卧轴搅拌机存在混凝土容易抱轴结块,搅放量增大,物料的运动较为流畅,基本上解决了双卧轴搅
拌存在低效区及料流运动不畅等问题,严重地影响了搅拌机存在的主要问题。对双螺旋无轴搅拌机与双卧轴搅
拌设备的作业质量和效率
拌机进行对比试验,以混凝土拌和物宏观和微观均匀度、
双螺旋无轴搅拌机是一种新型的强制式混凝土搅拌驱动电机的电流值作为测定指标,试验结果表明双螺旋
机,它摒弃了传统双卧轴搅拌机的设计理念,采用特殊的无轴搅拌机有较好的搅拌质量和效率。
作者简介:冯忠绪(1950-),男,教授,博士生导师,研究方向:工程机械理论及其优化设计。
68工截」2014-1
工我
第45卷第1期
总第483期
1双卧轴搅拌机存在的不足之处
制向围
1.1搅拌低效区
图1为双卧轴搅拌机的搅拌原理及速度梯度示意
径向
图。为了不使混凝土物料发生离析现象,搅拌叶片的最大
线速度。必须受限制,一般在18m/s以内,因此,在搅
剪切
拌臂靠近
搅拌轴的一端,由于线速度相对较低,物料的搅
拌作用十分微弱,就形成了搅拌低效区甚至死区。特别是
在实际工程中,搅拌机容量都比较大,搅拌筒的半径尺寸
要远大于搅拌叶片的高度。当搅拌机开始工作时,搅拌叶
片只能搅拌靠近搅拌筒内壁的一层物料,物料的宽度就
是搅拌叶片的高度,此时搅拌叶片和中央
搅拌轴之间的
物料无法得到很好的搅拌,搅拌低效区问题就更加突出,
轴向循环
严重影响着双卧轴搅拌机的作业质量和效率叫。
图2双卧轴搅拌机料流示意图
2双螺旋无轴搅拌机的设计及料流分析
2.1设计思想
通过以上分析可知,由于双卧轴搅拌机中搅拌轴及
搅拌臂的存在,靠近中心轴附近的区域存在搅拌低效区
混凝土容易产生抱轴和运动不流畅等问题。如果设计
图1双卧轴搅拌机工作原理及速度梯度示意图
种搅拌装置,中间没有搅拌轴也没有搅拌臂,只在搅拌中
心区域设置搅拌叶片,就能够解决双卧轴搅拌机存在的
1.2混凝土抱轴现象
不足之处。
双卧轴搅拌机内设有一对横穿搅拌筒体的搅拌中心
由双螺带搅拌机搅拌机构(见图3)得到启发,将双
轴。搅拌机工作时,搅拌中心轴表面的运动线速度小,混螺带搅拌机的大螺带和小螺带上的搅拌叶片通过中间连
凝土容易黏结在中心轴上结块,形成混凝土抱轴现象。如
果不及时停机清除,“抱轴”的混凝土会越来越多,严重影
响搅拌效果和混凝土质量,甚至会引发搅拌机电机过载,
造成电机烧。
1.3物料运动不流畅
双卧轴搅拌机搅拌臂排列形式有多种,应用最为广
泛的是搅拌臂围流排列,如图2所示。搅拌轴转动时,物
料绕搅拌轴形成圆周运动和沿双轴的环形循环流动,同
时在搅拌叶片重叠的部位,混合料相互交换体位,产生强
烈的剪切效果。但是,由于搅拌臂的存在,物料只有绕过
搅拌臂沿轴向运动,物料沿轴向的循环料流被阻挡,物料
运动不流畅。
图3双螺带搅拌机的搅拌机构
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