混凝土双卧轴试验搅拌机
该产品构造型式已经纳入国家行业强制性标准——《混凝土试验用搅拌机》(JG244-2009),产品性能符合并超过标准要求。由于设计科学合理、严格质量控制以及其*的构造型式,890具有搅拌效率高、拌合物更加均匀、卸料更干净等特点。
混凝土双卧轴试验搅拌机产品用途:
产品适用于科研院所、搅拌站、检测单位等机构建材或混凝土试验室。
技术参数:
构造型式:双卧轴
公称容量:60L
搅拌电机功率:3.0KW
倾翻卸料电机功率:0.75Kw
搅拌筒材质:16Mn钢
搅拌叶材质:16Mn钢
叶片与筒壁间隙:1mm
筒壁厚度:10mm叶片厚度:12mm
外形尺寸:1100×900×1050
重量:700Kg
相关说明:
在修筑各级公路和城市道路中,双卧轴强制连续式混凝土搅拌机被广泛用于各种级配混合料的搅拌。在介绍了该型搅拌机的结构特点,并对其搅拌桨叶拌料时的动力与运动进行分析后,较为详实地阐述了搅拌机主要技术参数的确定方法,以及此设计方法用于稳定土厂拌设备后的实际应用情况。
双卧轴强制连续式混凝土搅拌机设计?混凝土搅拌机的容积,1混凝土搅拌机结构特点
搅拌机主要由搅拌装置、拌缸、驱动系统、机架等部分组成。其中搅拌装置由两根卧轴、搅拌臂、搅拌桨叶等部件组成。拌缸由壳体、衬板、盖板等部件组成。进料口设置在拌缸一端盖板的上部,卸料口可设置在拌缸另一端的下部或端部,
2桨叶拌料时的动力与运动分析
拌和时,松散的混合料在桨叶作用下,其动力与运动形态极为复杂。为进行定性分析,将某一瞬间桨叶对混合料的作用情况简化 2.1混凝土搅拌机动力分析
设桨叶工作表面对混合料的作用力的合力为F,则混合料对桨叶的反作用力F′=F。F′分解成两分力:沿桨叶工作表面宽度方向的滑移力F1和垂直于桨叶工作表面的正压力F2。F1、F2按下式计算:
式中,λ为桨叶在搅拌轴上的投影与轴中心线夹角。
此外,混合料与桨叶表面作相对运动时,在相对运动表面有一摩擦力Ff。Ff计算公式为
式中,f为混合料与桨叶工作表面的摩擦系数,可查阅《机械设计手册》确定。
2.2运动分析
混合料在桨叶的作用下,一方面与桨叶一起作圆周运动,另一方面沿桨叶工作表面的宽度方向滑动。
混合料沿桨叶工作表面宽度方向的滑动速度v可分解为两个分速度:轴向速度v1和切向速度v2。速度计算方法如下: 式中:V-桨叶线速度(设计时确定);VL-混合料的线速度;
以上结果表明:(1)混合料的搅拌时间与桨叶的线速度、安装角密切相关。(2)桨叶的安装角λ=40°~45°时,搅拌效率*。鉴于此,国外许多 的搅拌机上,将桨叶设计成安装角可调的形式,传动系统也采用液压无级调速方式,通过对安装角和转速的调节,改变混合料的搅拌时间,以适应搅拌不同的混合料。 但是,桨叶线速度和安装角的变化,会改变搅拌机 率,而 率的变化将影响设备其它系统的工况,而且,桨叶速度的调整也有一定的限制(待后叙述),因此,初步设计搅拌机时,一般先确定搅拌机 率,然后再计算和确定其它技术参数。
3混凝土搅拌机主要技术参数的确定 3.1拌缸横截面流量Q
搅拌机工作时,混合料在搅拌装置的作用下,不断翻动、掺合,其流态非常复杂,但从宏观上分析,由于搅拌机是连续工作的,根据连续性原理,拌缸内各横截面的流量相等。
式中:Q进-进料口流量,t/h; q液-加入拌缸的液体质量t/h。 3.2拌缸的有效容积G
G是指在搅拌机工作时,搅拌桨叶能够翻动、搅拌到的那部分混合料所占有的体积。此体积与拌缸的大小、桨叶结构尺寸和安装角度以及桨叶线速度等密切相关,不易计算。初步设计时,可按下式计算: 式中:Q-拌缸横截面流量,m3/h,
t-搅拌时间,h;据有关资料,稳定土t=20~30s,乳化机水泥混凝土t=40~60s,当Q大时(150m3/h以上)取大值,Q小时取小值。 3.3桨叶线速度V
根据国内外产品的经验,搅拌机叶片顶部线速度V应为1.5~1.7m/s。当V大于此经验速度时,搅拌机衬板和桨叶端部的间隙中将产生大量的碎石楔住现象,这不仅增加功率消耗和桨叶、衬板的磨损,而且会不适当地粉碎石料,降低混合料的质量。当然,采用无衬板技术的稳定土搅拌机不存在以上问题,因而这一结构的桨叶顶部线速度可在2.5~3m/s间选取。 3.4搅拌装置各几何尺寸的计算
参考国内有关资料,搅拌装置各几何尺寸按如下公式计算。 (1)搅拌桨叶zui大旋转半径
式中:ψ-壳体形状系数,ψ=1.1~1.4;当拌缸横截面为双圆弧形时,ψ取小值,其它形状时取大值; G-拌缸有效容积,m3。
桨叶宽度根据液体喷洒压力取值,当喷入拌缸的液体压力在1.5~2MPa时,W取大值;当液体自流和小压力喷入拌缸时,W取小值。 b的取值方法与W相同。
桨叶的形状可以是长方形、方形、带圆角方形等。以上桨叶参数是初步设计值。
式中,α为搅拌轴中心和桨叶zui大旋转半径交点的联线与搅拌轴中心水平线的夹角。根据国内有关资料,通常取α=34°~40°。 3.5拌缸几何尺寸的计算
进料口尺寸应与送料机械的卸料口相匹配。当送料机械为皮带输送机时,可初定N=B(B为皮带宽度),然后按下式计算M。
M值的大小还与送料机械的卸料高度有关。当卸料高度较大时,可将进料口设计成漏斗状,这时M取小值;当卸料高度较小时,为避免皮带回料,M取大值。 如图7所示,当搅拌机出料口设置在拌缸端部下面时,尺寸E的大小对搅拌时间有一定的影响,因此在保证出料顺畅的情况下,E应尽量小。参照水力学的有关知识,E与物料粒度有关,初步设计时,按下式计算: 式中,d为物料zui大粒径,m。 如图7所示,尺寸F的计算公式为 a-两轴中心距,m; R-桨叶zui大旋转半径,m。
在以上参数确定后,L按下试计算: 式中:G-拌缸有效容积;
S1-混合料在搅拌轴以上占有的截面面积,m2,S1=H(2R+a);其中,H是搅拌过程中,假设混合料在搅拌轴以上占有的平均高度,参考有关资料,H=(1/4~2/5)R;
S2-在搅拌轴以下混合料占有的截面面积,m2,
式中:C-桨叶顶部与拌缸衬板表面的间隙;根据实际应用经验,C=5~8mm,当采用无衬板结构时,C=混合料zui大粒径+20mm。 4混凝土搅拌机驱动功率的初步计算 4.1受力工况
桨叶旋转时,在q段搅拌机,粒料在重力作用下有向下运动趋势,而桨叶从底部向上旋转,此时桨叶被碎石楔紧的可能性zui大。设搅拌装置装有x对桨叶(单臂时为x把),则x/2把桨叶同时被楔形碎石楔紧时,拌和负荷zui大。 4.2桨叶受力分析(楔紧时)
在上述工况,搅拌桨叶受搅拌混合料的力Fj和楔紧力Fx的作用,如图9。 4.3受力计算
混凝土搅拌机的容积为简化计算,设搅拌装置工作时,将拌缸有效容积混合料整体推动。这时,总搅拌力为 G-拌缸有效容积,m3;
f-混合料与拌缸衬板表面的摩擦系数,查阅《机械设计手册》确定。 桨叶被楔紧时,必须将楔石挤碎才能继续运动。Fx按下式计算:
式中:l-桨叶与楔石的接触长度,mm;为了使桨叶端部轮廓与拌缸衬板表面的间隙处处相等,桨叶端部为弧形,经实际测量,l=5~10mm,弧度大时取大值,弧度小时取小值;
b-桨叶与楔石接触宽度,经实际测量,b=4mm; f-碎石与钢的摩擦系数。 4.4搅拌轴扭矩Mq的计算
式中:x-搅拌装置桨叶对数,单臂时为把数; R-桨叶zui大旋转半径,m。 4.5驱动功率P的计算 5应用情况 本设计已先后用于我厂WBS-50型稳定土厂拌设备搅拌机主要技术参数的校核和修正,WBS-200型稳定土厂拌设备和HBS300型连续式水泥混凝土厂拌设备搅拌机的初步设计。这三种机型中,除HBS300型尚未经过工业性试验外,WBS-50型,WBS-200型已通过省级鉴定。至目前为止,WBS-50型已销售近百套,WBS-200型销售近20套。所有投入使用的搅拌机均达到设计和使用要求,故障率不到1%(不计桨叶、衬板等易损件的更换)。
通过检测,本设计尚有不足之处,主要有:
(1)按本设计确定的驱动功率比搅拌机工作时的实测值大1/3,富余量过大。 (2)初步设计时,搅拌机各主要技术参数是根据 率确定的,但按本设计计算确定的各主要技术参数 的搅拌机,其 率比理论值大1/2。 对于功率富余过大问题,可根据实测值重新选配电机(电机功率应大于高峰值10%~20%)。
实际 率过大,会影响搅拌质量,实际应用时只要配料系统 率不超过设计值,就可保证搅拌质量。
由本设计可知,在主要技术参数确定的条件下,拌缸长度与搅拌时间成正比。当混合料搅拌时间需要增加时,拌缸长度也应增加;拌缸长度的增加既增加了功率消耗,又增大了 难度和成本。为了解决这一问题,国内外某些 设计 了内循环搅拌机。所谓内循环就是混合料沿轴向来回循环,就象绕∞字一样,这种搅拌机可用较短的拌缸获得较长的搅拌时间。本设计是否适合内循环搅拌机正在探索中
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