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  自动上料搅拌车的搅拌桶的好坏


  为了保证搅拌筒在斜置时上部有平直的角度和一定的出料性能,搅拌筒前部截锥半锥顶角常控制在20°~25°之间,后部截锥半锥角则控制在14°~16°之间。(c)中柱直径在实际工程中,中柱直径的设计首先需考虑底盘宽度,其次是装料后搅拌筒重心高度对稳定性的影响,同时需考虑前段的锥体对搅拌装置工作性和整体装载量的作用。
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  (d)搅拌筒的螺旋角


  根据搅拌筒不同部位的形状确定对应的搅拌叶片,也根据不同段的功能作用来选择相应螺旋角的值。与搅拌筒形状相对应,螺旋角也包括:前锥螺旋角、中柱螺旋角和后锥螺旋角。


  (e)搅拌筒轴向的长度


  轴向的长度由搅拌筒的装载量、中柱直径、两端锥顶角、斜置角等参数通过计算决定,同时也许考虑实际工况的影响,如:底盘限制、实际装载量、实际路况等。


  2搅拌筒设计的研究

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  搅拌叶片是搅拌运输车设计的关键部件,叶片断面和螺旋线形状是控制搅拌筒搅拌和出料性能的关键因素。大量学者对搅拌筒结构、螺旋叶片设计进行了研究。赖宝通过对叶片的理论设计进行编程,得到叶片的等分点值,然后利用Pro/E软件对其进行造型设计;将螺旋叶片在搅拌筒的不同部位进行分段,结合程序运算的每段数据,对螺旋叶片分别进行造型设计和拟合,终得到了两条准确的螺旋叶片;将建模技术应用于混凝土运输车搅拌筒的研究,对其设计、制造有重要的指导意义。


  李冬梅对低坍落度混凝土搅拌运输车搅拌筒内及叶片设计进行了研究。她基于搅拌筒不同部位功能的差异性,建立了螺旋线数学模型,通过分段选取不同螺旋角对螺旋叶片进行优化设计,解决了常规搅拌叶片设计无法完成对低坍落度的干硬混凝土进行搅拌和进料、卸料的问题。唐志林通过CAD/CAM技术,实现搅拌筒及其螺旋叶片的三维参数化设计和数控编程,大大提高设计质量和生产效率。搅拌车的搅拌叶片多以双对数螺旋叶片为主,本文中搅拌装置的三维模型是通过文献中给出的螺旋方程建立的。


  3参数优化的研究


  为了使混凝土经搅拌车运输后具有较快的出料速度和较优良的匀质性,大量学者采用理论、实验或数值模拟的方法研究了工艺参数和结构参数对出料效率和匀质性的作用。


  王安麟等采用双流体模拟研究了叶片螺旋角和搅拌筒斜置角对混凝土匀质性和出料效率的影响,模拟结果表明:螺旋角增大有利于搅拌,但螺旋升角减从搅拌筒工作原理分析可以出,搅拌筒的转动带动螺旋叶片旋转使混凝土获得“切向”和“轴向”的复合运动,从而完成对混凝土的搅拌和卸料。因此螺旋叶片的曲线参数、搅拌筒的几何形状和尺寸等都对搅拌筒的工作性能具有重要影响,这些参数都是搅拌筒设计需要考虑的主要因素。评价搅拌筒工作性好坏的主要指标是其出料效率和输出混凝土的匀质性。

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  1结构参数


  混凝土经搅拌车运输后拌合物出料匀质性的好坏主要取决于搅拌筒的结构参数和操作工人的工艺参数,工艺参数主要有:搅拌转速,出料转速、运输时间、填充率等。搅拌筒是混凝土搅拌运输车的主要工作组件,搅拌筒的结构形状和叶片的曲线,都直接影响混凝土的出料质量和出料效率。特别是螺旋叶片的设计和优化对搅拌运输车的搅拌和出料性能格外重要。搅拌装置的主要结构


  参数如下:


  (a)斜置角


  斜置角对应于搅拌装置轴线与水平面之间的夹角,其数值影响搅拌筒的有效装载量、搅拌和出料工作性能等,需根据搅拌筒的几何参数来选择合适的斜置角。当斜置角较小时,搅拌筒的有效装载效率变小,搅拌性能变差,但是进、出料效率增加;反之,亦然。一般而言,当搅拌筒几何容器越大,斜置角可选择的越小。


  (b)前、后截锥半锥角小,出料性能降低,应根据搅拌筒不同部位作用的差异来选择合适的螺旋角。前锥主要功能为搅拌,因此,在设计螺旋叶片前锥段时,在满足物料下滑的前提下尽量加大螺旋角,但为了避免前锥段出现积料和改善出料性能,要适当减小前锥小端处的螺旋角;


  而圆柱螺旋叶片主要是为了搅拌与出料的过渡,设计时可考虑采用等螺旋升角;后锥螺旋叶片主要作用为出料,并具有一定搅拌作用,设计时主要依据为避免出料拌合物离析情前提下尽量减小螺旋角,从而增大出料速度。


  搅拌筒斜置角度越小越有利于混凝土的搅拌,在设计时,必须将几何参数与斜置角度联系起来综合考虑,斜置角度一般为l0°~20°,主要根据整车重心及高度选取不同的斜置角。


  张慧基于微分几何理论,结合已有搅拌筒叶片曲线形式,对现有搅拌筒叶片的线型进行了优化;通过研究叶片曲线几何特性对搅拌筒性能的影响,提出搅拌筒后锥段大锥角定义方法;分析了大锥角对搅拌筒出料性能的作用机理,得出优化后叶片曲线方程;通过仿真搅拌筒的密度场、压力场和速度场,对原始搅拌叶片与新型搅拌叶片的搅拌和出料性能进行比较发现,新设计的150曲线叶片的搅拌筒出料速度更快、搅拌更均匀,证明通过改变叶片线型来重新设计叶片的方法是可行的。


  封立英研究发现重力和搅拌筒转动引起的离心力对水泥相的体积分布有重要影响,1rpm~10rpm间存在一个佳速度使其搅动效果好,搅动的佳速度应与叶片的结构、搅拌筒的容量、填充率及斜置角等相关,但没有给出优参数组合。李卫国采用双流体模型研究了叶片螺旋升角对搅拌车中混凝土流动的作用,选择对应的螺旋升角分别为10°、17°和24°,研究结果表明:叶片螺旋升角较小时,其搅拌性能较好,但功率消耗大;出料速度随螺旋升角增大先增加后减小;综合考虑,当螺旋升角为17°时,搅拌筒能获得良好的搅拌和出料能力。


  蒋鑫采用CFD模拟发现搅拌车中非等变角螺旋线比变角螺旋线搅拌筒更有利于混凝土的搅拌。
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