节能型多侧臂多螺旋混凝土搅拌机.pdf

机电工程技木2010年第39卷第11期
经验交流
节能型多側臂多螺旋混凝抗机
李瑞权,龙集军,熊国林
(詔关市正业建设机械有限公司,广东韶关512027)
要:针对现有使统双卧轴强制式搅拌机进行创新改进:在轴A和轴B送料相对的一端另安装一组侧臂与副刀,同时,把双轴上
的搅拌臂与刀和叶片按轴向呈多角度交错排列布置,使原有的搅拌叶片按单螺旋轨道运行改变为按多螺旋轨道运行;从而增强
动平衡性,小运行阻力,提高授排匀质性,缩短搅拌均匀时间。同时,改善传动結构駅动减速机,通过直联式联接减速机与
拌机主轴,有效地提高传动效率,降低能耗。
关键词:混凝土搅拌机;创新改进;多侧臂;多螺旋;节能
中图分类号:TU642.2
文献标识码:B文章编号:1009-9492(2010)11-0061-04
1传统双卧轴强制式搅拌机现有特点分析
作用使物料向下或向上翻动,而轴向力的作用使物料沿水
传统双卧轴强制式搅拌机搅拌轴上的搅拌臂与刮刀和
平轴方向推向中间和一端,两根水平轴叶片的反向螺旋运
叶片呈轴向90°角或60°角按单螺旋轨迹布置,运行时动平
动和同轴侧臂刮刀的反向运动使物料的流动形成复杂的运
衡性差,运行阻力较大,物料搅拌匀质性较低;减速机多
动轨迹,物料循着这复杂的运动轨迹,在摩擦力、挤压
采用行星减速机或者采用蜗轮蜗杆减速机,电机通过皮带
力、剪切力、惯性力的作用下作不规则的位移运动,物料
驱动减速机,减速机通过花键或链轮带动搅拌机,导致传
的这些位移运动使搅拌的混凝土达到规定的均匀度和强
动效率低,搅拌时间较长,能耗高,JS3000主机单台电机
度。物料的位移运动由两种运动组成。
功率大至55kW。
第一种是对流循环运动,使物料从挤压状态松脱出来
针对传统双卧轴强制式搅拌机进行创新改进,改善了
产生一个分散的自由抛落,又使物料间产生挤压和剪切。
传统双卧轴强制式搅拌机的不足,并提高了性能,对创新
这种运动是最重要的,也是最基本的,它使物料在宏观上
改进后的搅拌机命名为“节能型多侧臂多螺旋混凝土搅拌
分布均匀。影响这种运动的搅拌机参数主要有搅拌叶片刮
机
刀的平均半径(影响线速度)、宽度、螺旋升角、立面展
2节能型多侧臂多螺旋混凝土搅拌机技术的
开角、排列布置、拌筒的长宽比等。
第二种是扩散运动,使物料各表面间能产生良好的结
原理
合。它使物料之间、接触和冲击大大增加,加快了水
节能型多侧臂多螺旋混凝土搅拌机主要由水平安置的
砂、石和水泥等的扩散,使物料在微观上分布均匀。影响
两个相连的“Q”形拌筒、两根按相反方向转动的搅排轴、这种运动的搅拌机参数主要有搅拌叶片副刀螺旋升角
搅拌臂和传动机构等组成,在两根水平轴的圆周方向安装
排列布置;拌筒的长宽比等。
了若干组呈螺旋形排列的搅拌叶片,两根水平轴搅拌叶片
传统双卧轴强制式搅拌机主要是按第一种运动机理设
的螺旋方向相反,在水平轴的两端,安装了搅拌侧臂刮
计的,存在搅拌功率大、搅拌时间较长(影响搅拌效率
刀,其中一条的螺旋方向和同轴的援拌叶片及另一拌個等问题。为降低搅拌功率,提高機拌数率,从影响搅拌功
臂副刀的螺旋方向相反,这些叶片和刮刀在三维坐标内形
率的搅拌叶片副刀的阻力矩M进行分析
成的螺旋,传统双卧轴强制式搅拌机的螺旋是按单一的螺
M=K·R·R·H·tan(A)?Q?zZ
旋升角布置的。
K-阻力系数
节能型多侧臂多螺旋混凝土搅拌机欖拌混凝土的过程
R一搅拌叶片刮刀的平均半径;
是复杂的动态过程,当水平轴按固定的旋向运转时,螺旋
H搅拌叶片刮刀的宽度;
所产生对物料的推力可分解为径向力和轴向力,径向力的
入一搅拌叶片刮刀的螺旋升角;
收稿日期:2010-08-31
6
经验交流
机电程木211(0年第39卷第11期
a一搅拌叶片刮刀立面展开角
2揽拌侧臂改为3搅拌侧臀(多搅拌侧臂)。由于增加的搅
Z同时参与搅拌的搅拌叶片副刀数量。
拌侧臂刮刀和问轴的搅拌叶片反向,搅拌时增加了物料的
在公式中,K在搅拌线速度为1.2~1.7m/s范围内为常
对流运动,从而保证了混凝土的均匀度和强度。由于搅拌
数,x为常数。R、H、tan(A)、Z为变量,且和阻力矩成
叶片刮刀分布不均匀,造成运转平衡性差,同样会造成揽
正比。改变R、H,将对搅拌机结构作很大的变动,不科
拌功率的损耗,通过上述的布置,使搅拌臂的分布趋向均
于市场推广。减少tan(A)、る将使搅拌阻力矩减少,从而
匀,减小运行阻力。由于减少Z和搅拌拌臂的分布趋向均
降低搅拌功率,而揽拌机结构变动较少。
匀,将使搅拌功率下降。
3节能型多侧臂多螺旋凝士搅拌机的技术
(3)搅拌线速度分析
分析
搅拌线速度主要受搅拌过程中物料不发生离析现象所
限制,搅拌线速度应使物料的运动能保证搅拌质量,又能
根据理论分析和样机的试验,对影响物料运动的重要
达到较高的搅拌效率和较低的能耗,它与搅拌臂的半径、
参数拌臂的螺旋升角、搅拌线速度、搅拌功率、搅拌筒的
搅拌臂之间的螺旋升角、物料之间的摩擦力,物料的密度
长宽比进行合理取值。
等因数有关,大量的实验数据表明搅拌线速度的合理取值
(1)减少螺旋升角入的分析
范雨是1.4~1.7m/s,在对搅拌臂的创新布置后,经试验,
螺旋升角入的选择范制是由物料与搅拌构件之间的摩
最佳搅拌线速度为1.6m/s,这时的搅拌时间为30s,搅拌
擦系数和物料之间的摩擦系数(物料内部剪切角)次定。
功率为45kW(单轴)
减少A,会使物料的对流(主要是剪切运动)减少,针对
(4)搅拌功率分析
传统双卧轴强制式搅拌机叶片的螺旋是按单一的螺旋升角
搅拌功率(单轴)是搅拌机非常重要的参数,搅拌功
布置的情况,将保持大部份搅拌机叶片螺旋升角不变,局
率与搅拌叶片刮刀的中径、搅拌叶片刮刀的宽度、搅拌叶
部改变一些搅拌机叶片升角不变,由单一螺旋改变为多螺
片刮刀组的螺旋升角的正切值、搅拌叶片刮刀的数量及搅
旋,这样,物料的对流运动有所增强。由于在搅拌时,叶
拌叶片刮刀的立面展开角成正比,与机械传动效率成反
片螺旋的变化,使物料的速度方向不断地改变,增加了物
比,考虑到搅拌轴运转过程中,搅拌构件之间会经常发生
料的冲击和接触,使物料的扩散运动增强,提高了揽拌混
卡料现象,要引人电机容量储备系数,为提髙机械传动效
凝土的均匀度和强度,入的选择在142A39.6°2的范率,将皮带传动改为电机与减速机之间直联式结构。根据
围之内,由于在局部降低了入,将使搅拌功率下降。
上述的搅拌叶片刮刀的阻力矩公式和搅拌功率公式计算,
搅拌臂的螺旋升角由物料与搅拌构件之间的摩擦系数
搅拌功率约为28kW,根据短期瞬载荷不超过稳定载荷
和物料之间的摩擦系数决定,它影响物料对流和扩散运动
155%,负载最大尖峰功率为(28×150%=42)kW,取
的速度大小和方向,将搅拌镨单一的螺旋升角排列改变为
45kW。经试验搅拌功率在25kW-2?W范围内,负载最大
四组不同的螺旋升角排列和其中一组的螺旋方向与另三组尖峰功率为37.