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三种新型双卧轴混凝土搅拌机结构特点及搅拌性能比较ComparisonoftheStructureCharacteristicsandtheMixingPerformancetoThreeKindsofNewTypeDoubleHorizontalShaftConcreteMixer长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室刘小玲/LIUXiaoling任国涛/RENGuotao姚运仕/YAOYunshi摘 要：针对普通双卧轴搅拌机存在的三种缺陷列举出了三种改进搅拌机结构特点以及工作原理的措施，并通过混凝土搅拌试验比较其对三种缺陷的改善效果。关键词：不流畅 速度梯度 抱轴 双螺旋轴 双螺带 振动 搅拌机DOI:10.13824/j.cnki.cmtm.2014.02.026我国的JS型双卧轴搅拌机自80年代初研制成功后，由于吸取了国外的先进技术，虽然起步晚，但凭借着搅拌质量好、生产率高、适应性强等优点被广泛应用于各种搅拌场合。搅拌装置作为该机型的核心部分，直接影响着整机的混凝土搅拌质量、生产率以及使用维修费用。目前国内外普遍认为这一技术是成熟的，已经沿用多年[1]。但是近几年有不少学者在进行双卧轴搅拌机参数优化的研究时，发现该机型由于其单轴和双轴叶片排列、叶片安装角度以及自身结构的不足，存在着物料运动不畅、搅拌低效区、抱轴等固有缺陷，在很大程度上影响着混凝土的搅拌质量和效率[1-2]。本 文就是针对双卧轴搅拌机的以上缺陷，列举出下面两种机型，在相同条件下进行混凝土搅拌试验，从而验证其克服以上缺陷的效果。1现有搅拌装置的不足1.1物流运动不流畅双卧轴搅拌机搅拌臂的排列形式有多种，但如果单轴和双轴排列不合理或是搅拌叶片安装角度不合理就会使物料沿轴向的大循环不连续或是物料沿轴向的循环料流被一些搅拌臂阻挡，如双轴上搅拌臂的反反排列和正正排列，都会出现拌合料拥塞现象，这就必然导致整个大循环的不流畅[2]。1.2搅拌低效区双卧轴搅拌机的搅拌装置如图1所示，是由水平安置的双圆槽形拌筒、两根按相反方向转动的搅拌轴和若干按一定规律排列的搅拌叶片组成。搅拌叶片在搅拌轴带动下旋转对物料进行强制搅拌，强迫物料按预定的轨迹形成拌筒大循环和轴间小循环，使得物料图1 双卧轴搅拌机结构在剧烈的相对运动中得到均匀搅拌。搅拌臂上每一点的线速度（R为搅拌臂上某点至搅拌轴心的距离，为搅拌轴转速），从右图可以看出在拌筒内，沿着搅拌臂方向，速度呈三角形分布，形成了速度梯度（如图2所示），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受到限制，一般在1.8m/s以内，这样，在靠近搅拌轴的一端，由于搅拌臂线速度相对较低，物料的搅拌作用十分微弱，就形成了搅拌低效区甚至死区。图2 双卧轴搅拌机速度梯度112CMTM 2014.021.3混凝土抱轴现象7654321如图1所示，搅拌机工作时，搅拌轴表面的物料运动线速度最低，容易粘结在中心轴上结块，形成混凝土抱轴现象，如果不及时清理，时间久了则会严重影响搅拌效果和混凝土质量甚至会引发搅拌机电动过载，造成电机烧毁[3]。由一侧返回叶片流到进给叶片，多余物料再流到另一侧的进给叶片的大循环。在搅拌叶片相遇或重叠的部位，混合料在两螺旋轴之间的共域内相互交换体位，产生强烈的剪切效果。同时由于内螺旋叶片的存在，使螺旋轴中心附近物料的运动得到了加强，有效地消除了圆筒式强制搅拌机存在的搅拌低效区问题，物料的运动变得较为流畅。123456781.搅拌电机 2.蜗轮蜗杆减速器 3.滚子链联轴器 4.搅拌筒体5.搅拌机构 6.轴端密封装置 7.卸料机构图3 双螺旋轴搅拌机2三种改进机型2.1双螺旋轴搅拌机结构特点及其工作原理：双螺旋轴搅拌机的基本结构如图3所示，主要由搅拌电机、蜗轮蜗杆减速器、搅拌筒体、搅拌机构、轴端密封装置以及卸料机构等组成，而其中搅拌机构是一台搅拌机的核心部分，混凝土搅拌质量的好坏，生产率的高低，使用维修费用的多少都与之密切相关。双螺旋搅拌机的搅拌机构是由水平安置的双圆槽形搅拌筒、两根按相反方向转动的螺旋短轴和安装在螺旋短轴上的螺旋状搅拌叶片组成，形成特殊的“无轴”结构，从而不会产生混凝土骨料黏合在中心轴上结块形成的抱轴现象。搅拌电机通过蜗轮蜗杆减速器带动搅拌短轴旋转，由于电机以及减速器存在制造以及安装的各类误差，因而采用滚子链联轴器对两侧搅拌装置进行强制同步，搅拌叶片转动时形成双螺旋曲面，叶片带动物料在径向运动的同时上下翻滚，由上图3所示的搅拌装置5可 看出，每组螺旋搅拌叶片的进给叶片的长度差不多是返回叶片的两倍，因而在其共同作用下，物料反复形成1.搅拌电机 2.同步齿轮 3.支撑机构Ⅰ 4.轴端密封5.搅拌机构 6.卸料机构 7.支撑机构Ⅱ 8.振动电机图4双螺带振动搅拌机结构示意图2.2双螺带式振动搅拌机结构特点及其工作原理