逆流相位差对搅拌质量影响试验研究.PDF

逆流相位差对搅拌质量影响的试验研究∗ 王卫中，冯忠绪 （施工技术与装备教育部重点实验室 陕西 西安 710064） 摘 要：在理论分析和试验的基础上，本文研究了双卧轴搅拌机工作过程中，逆流相位变化 对混凝土搅拌质量的影响，给出逆流相位的概念，分析了逆流相位变化时混凝土拌和物的运 动特点，并在不同相位角工况下，对混凝土拌和物的匀质性及混凝土试块的抗压强度进行测 试分析，发现：其他条件不变，逆流相位差大于单轴相位角时，搅拌质量较好；逆流相位差 小于单轴相位角时，搅拌质量明显变差。结果表明，逆流相位合理时，混凝土拌和物匀质性 指标符合国标规定，28d 抗压强度比设计强度提高 30％左右；推荐逆流相位差大于单轴相位 角。 关键词： 工程机械；双卧轴搅拌机；逆流；相位差 0.引言 目前，国内外双卧轴搅拌机型种类繁多，其双轴上搅拌臂的排列形式各不相同，因此， 对混凝土拌和物的作用形式也不相同。实际上，双卧轴搅拌机工作过程中，其搅拌臂及其叶 片既有对混凝土的切割，也有一定的冲击。当混凝土拌和物在搅拌臂及叶片的作用下，在两 轴间具有合理的逆流运动时，物料既有沿轴向闭合的大循环运动，又有轴间小循环运动或称 逆流，两种循环相辅相成，共同作用于物料，物料运动轨迹如图 1 所示。在搅拌轴旋转的每 一瞬间混凝土均受到不同的外力作用，强化了搅拌过程，提高了搅拌质量[1]。本文将重点 讨论逆流相位变化对搅拌过程的影响，希望通过理论分析和试验研究，得出双卧轴搅拌机逆 流相位角的合理取值范围，从而能够为产品设计和生产实际提供一点参考。 图 1 双卧轴搅拌机物料运动轨迹 1. 大循环运动与逆流运动 试验证明：双卧轴搅拌机采用搅拌臂围流排列方式能够实现更为合理的料流方式[2,5]。 如果以Ⅰ、 Ⅱ表示轴的序号，以n表示叶片的序号，则Ⅰ －Ⅱ 和Ⅱ －Ⅰ 之间的运 n n-1 n n+1 ∗ 基金项目：陕西省自然科学研究计划项目（2001C04） 作者简介：王卫中（1977-），男，新疆沙湾人，长安大学博士研究生 共 6 页 第 1 页 动就称为逆流，如图 2 所示。 由于Ⅰ 和Ⅱ 之间的相位关系同时与单轴及双轴上搅拌臂的相位及其排列有关，如果 n n-1 图 2 逆流运动 布置不合理，那么这种逆流运动不但起不到强化搅拌的作用，反而有可能破坏整体的大循环 运动，使搅拌质量恶化。因此，为了尽可能地增加物料合理逆流，从而增加物料与搅拌叶片 直接接触并发生强制作用的机会，提高搅拌质量，必须对物料的逆流运动进行研究。 2. 逆流相位变化对搅拌过程影响的分析 Ⅰ和Ⅱ 到达中央搅拌区的次序有先后，必然存在相位差：相位差太大，造成作用时 n n-1 间上的延迟，逆流作用的强度较弱；相位差太小，甚至为零时，意味着两搅拌臂几乎同时到 达搅拌区，由于二者对物料推动的方向相反，将在周向形成一堵 “墙”，料流的大循环不畅， 搅拌质量恶化；相位差合理，逆流频次多，物料揉搓和挤压的作用就越充分，搅拌效果就越 好；相位差合理，作用强度大，靠近主轴部分的物料就会充分运动起来，就能在某种程度上 改善搅拌低效区问题。 所以，相位差应该有一个合理的取值范围，当相位差在此范围时逆流才认为是合理的。 下面以单轴相位为 60º、7 个搅拌臂正排列布置、转速为 50r•min-1和搅拌周期为 60s的 情况为例，对双轴搅拌臂的相位及排列加以分析。 图 3 为双轴搅拌臂交错布置，其中Ⅰ轴上叶片将物料往外推，Ⅱ轴上叶片将物料往里推。 图 3 a)的搅拌轴旋转一周，搅拌叶片到达中央搅拌区的先后顺序为： Ⅰ轴：Ⅰ→Ⅰ →Ⅰ →Ⅰ →Ⅰ →Ⅰ 2 17 6 5 4 3