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  搅拌运输车的工作原理


  1.搅拌筒工作原理


  混凝土搅拌输送车实际上就是在载重汽车或专用运输底盘上,安装着一种独特的混凝土搅拌装置的组合机械,它兼有载运和搅拌混凝土的双重功能,可以在运送混凝土的同时对其进行搅拌或扰动。在混凝土运输过程中,需要搅拌运输车对其不断搅动,使混凝土保持好的匀质性、流动性等,出料后满足工地对其的要求。


  搅拌筒由筒体和搅拌叶片组成,它是搅拌运输车的主要工作部件,依靠回转的筒体带动两条螺旋叶片完成对混凝土的搅拌或卸料工作。搅拌装置不同段对筒中拌合物的作用分别为:后锥(筒口圆锥段)的主要功能为引导拌合物的进和出;中柱(中间圆柱段)兼顾拌合物的搅拌和出料;前锥(筒底圆锥段)主要对拌合物起搅拌作用。混凝土的搅拌和卸料性能与搅拌筒的构造、尤其是搅拌叶片结构有直接关系。
搅拌运输车的工作原理

  王海英,张旭东对混凝土在搅拌运输车中的搅动和出料的工作原理进行了阐述。通过搅拌筒轴线的垂直剖面示意图,其中(a),(b)  分别对应于混凝土的“搅拌”和“出料”过程,斜线代表螺旋叶片,α 为其螺旋升角,β为搅拌筒与水平面的夹角(斜置角)。工作时,搅拌筒绕其轴线旋转,混凝土在其与筒壁和叶片之间的摩擦力以及其内在粘聚力综合作用下被筒壁带动沿圆周运动,当运动高度达一定值后,其自身重力克服上述摩擦力和内聚力产生向下翻跌和滑移。


  随着搅拌筒的旋转,混凝土在不断的被提升而又向下滑跌的运动中,同时受筒壁和叶片所确定的螺旋形轨道的引导,产生沿搅拌筒切向和轴向的复合运动,使混凝土一直被推移到螺旋叶片的终端。当搅拌筒正转时,叶片逐渐推动混凝土向筒底运动,同时到达筒底的混凝土又被搅拌筒的端壁顶推翻转回来,这样在上述运动的基础上又增加了混凝土上下层的轴向翻转运动,达到搅拌筒对混凝土充分搅拌的目的。当搅拌筒反转时,叶片的螺旋运动方向也相反,这时混凝土即被叶片引导向搅拌筒口方向移动,直至筒口卸出,从而达到卸料目的。

搅拌运输车的工作原理
  2.工作方式


  混凝土搅拌运输车一般有两种工作方式。


  其一、预拌混凝土的搅动运输,将搅拌站拌合均匀的混凝土采用搅拌运输车运至施工现场,在运途中,搅拌筒以 1-3rpm 低速搅动筒中混凝土,使其保持好的匀质性,避免离析发生。这种方式需要在混凝土初凝前将其运至施工现场,且需根据混凝土配比、路况和天气等条件确定出运距或时间。


  其二、混凝土拌合料的搅拌运输,一般有两种情况:干料或湿料。①干料注水搅拌运输,将搅拌用水加入车内水箱内,混凝土其他组分材料按配比加入搅拌筒内。在运途中适当的位置或时间将水箱内水喷向搅拌筒内,并对其进行搅拌,或到工地后搅拌。②湿料搅拌运输,将混凝土组分材料按配比同时装入搅拌筒内,在运途中搅拌筒以 8rpm-12rpm 转速对其进行搅拌。


  比较以上两种工作方式,后者对混凝土的运输时间没有限制,特别是干料注水搅拌运输。第二种方式可以基本替代混凝土工厂,为使用者不仅在设备上节省了投资,而且使生产率也大大提高。但是,在混凝土和易性,均匀等质量上存在着问题,不如搅拌站生产的混凝土质量好,所以,为了确保后续施工的顺利进行和建筑物质量,种运输方式任为混凝土搅拌运输的首选方式。 本文对混凝土在搅拌车中运输过程的数值研究基于种工作方式进行。

搅拌运输车的工作原理
  对于新拌混凝土在搅拌筒中流动的数值模拟都采用了双流体模型,即欧拉-欧拉方法。王安麟等基于双流体模型对搅拌筒内搅拌介质进行了简易化的数值模拟,将搅拌介质(石子与泥浆)的流固多相处理成密度不同且互相贯穿的介质,以搅拌筒和搅拌叶片为动态边界条件,在流体有限元理论下,实现了基于搅拌筒设计参数变化的简易化多相流场数值模拟,为混凝土搅拌运输车搅拌筒数字化设计和搅拌性能优化提供了定量化、可视化的设计模型。张慧利用 fluent 软件对搅拌筒内流场进行了流体动力学分析。


  她采用气、液两相耦合方法通过建立混凝土搅拌筒三维流道模型和分析搅拌筒内压力场、速度场和密度场模拟了混凝土相和空气相在搅拌筒内的运动状态。封立英对混凝土搅拌运输车搅拌筒内水泥浆的流动进行了多相流数值模拟,主要研究了搅拌筒内流体相之间相互作用、流体流动的自由液面和出料过程。另外,还有大量学者采用 CFD 对搅拌车内部流场进行了数值分析。蒋鑫发现搅拌筒中中柱部位混凝土线速度大,流场强度高;筒底部位的混凝土有下沉现象,产生轻微离析;筒口部位由于线速度较低,混凝土易出现不均匀。
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