横流与对流结合的立轴混凝土搅拌机可行性分析.pdfVIP

DesignResearch设计研究

横流与对流结合的立轴混凝土搅拌机

可行性分析

FeasibilityAnalysisMixingofVerticalShaftConcreteMixerwithCrossFlowand

ConvectionFlow

张鑫鹏，范斌彬，刘志伟，张鹏

ZHANGXinpeng,FANBinbin,LIUZhiwei,ZHANGPeng

（大连工业大学，辽宁大连116034）

【摘要】针对横流与对流相结合的运动形式，对撞的料流会加剧物料的扩散，缩短混合时间的难题，提出

了两种使搅爪换向的结构方案，可在单个设备内同时形成横流运动和对流运动。通过EDEM软件

模拟混凝土搅拌的过程，并在现有混合度评价指标的基础上归纳总结了新的基于离散元模型的混

合度计算方法。仿真结果表明：横流对流相结合的搅拌机搅拌效率相较于普通横流式搅拌机可提

高约33%。

【关键词】行星式搅拌机；横流；对流；EDEM；混合熵

混凝土搅拌机作为道桥、建筑、机械等领域8

的关键设备，在土木工程甚至环境工程中都发挥

7

着举足轻重的作用。其搅拌质量的好坏也对我国2

的工程安全有着极大影响。目前，我国混凝土搅36

拌设备仍以双卧轴混凝土搅拌机为主。但近年来，

立轴行星式搅拌机[因其独特的搅拌形式和出色

的搅拌效果逐渐进人中国市场。以长安大学的冯

忠绪教授为代表的团队对混凝土搅拌机做了大量

研究和试验表明，立轴行星式混凝土搅拌机的搅图1立轴行星式搅拌机结构

拌质量要优于双卧轴搅拌机，特别是针对CA砂顶盖；搅爪；底刮板：4-搅拌叶片；5一侧刮板；

浆、泡沫混凝土、轻骨料等混凝土产品[2]。6一搅拌筒；7-减速箱；8-驱动电机

立轴行星式搅拌机的结构如图1，其叶片既

有绕自身轴线的自转，又有整体相对于搅拌筒的

公转。若干个自转的叶片组成一组搅爪，对于大

容量的行星搅拌机，一般会有2～3组搅爪。若搅

爪的自转方向与公转方向相同，称为横流型搅拌

机，反之称为对流型搅拌机[3]。横流型搅拌机的

搅爪运动轨迹如图2，对流型搅拌机的搅爪运动图2横流型搅爪运动轨迹图3对流型搅爪运动轨迹

轨迹如图3。运动，扩散运动指颗粒沿滑动面的剪切位移和扩

搅拌过程中物料的混合是靠对流运动和扩散散[4]。根据二者轨迹图，不难看出横流型搅拌机

运动实现的，对流运动是指物料在宏观上的随机主要是带动物料沿搅拌筒圆周方向进行盘旋式搅

462024(09)CONSTRUCTIONMECHANIZATION

设计研究DesignResearch

动，这种搅拌形式下物料更容易形成稳定的料流，方法最简单方便，但缺点是传动链过于穴长。

特别是黏度较小的低牌号混凝土，成股的料流对另一种方法是彻底改变传动形式，即增加其

物料的扩散运动更有利。而对流型搅拌机对物料中一侧搅爪的减速级数，保证两侧搅爪总传动比

施加的主要是沿搅拌筒径向的推力，该形式下物料相