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  自动上料搅拌车的技术发展趋势

  近几年,我国城建规模的不断扩大,自动上料搅拌车得到了较快的发展。随着社会的不断发展,人们对生活质量要求越来越高,环境保护意识也越来越强,特别是近几年空气质量不断恶化,雾霾越发严重的情况下,那些高效、安全、节能、环保的型混凝土设备越来越受到人们的青睐,进一步推动了混凝土机械新产品的问世。
自动上料搅拌车的技术发展趋势
  搅拌系统是自动上料搅拌车的关键核心部件,由搅拌筒体、进料喇叭、螺旋叶片、滚道等组成。筒体倾斜置于车架上,一端由减速机中心轴承座支撑,另一端由筒体后端的滚道支撑在两个滚轮上。

  混凝土在搅拌筒内进行的搅拌或出料作业主要依靠的是其内部沿筒体回转的两条螺旋叶片,而搅拌和出料的性能又与搅拌筒的构造,特别是两条独特的螺旋线的参数有一定的关系。通过搅拌筒轴线,为被剖分的搅拌筒的两个部分,螺旋叶片, 螺旋角,搅拌筒的安装在底盘上的倾斜角度。工作时,搅拌筒绕其自身轴线转动,混凝土在筒壁和叶片的摩擦力及内在的粘着力作用下被转动的搅拌筒沿筒壁带起来,达到一定高度后,克服了上述摩擦力后而向下翻跌和滑落。由于搅拌筒连续的转动,使得混凝土在搅拌筒内不断地重复上述运动,同时又受和叶片螺旋方向及筒壁的引导,产生沿筒壁的切向和搅拌筒轴向的复合运动,使混凝土料一直被往叶片螺旋迹线的引导方向推进。

  搅拌筒的进料搅拌运动方向,被叶片连续不断地推送到搅拌筒前部的混凝土到达筒底时又被搅拌筒的端壁顶推反转过来,这样就增加了混凝土上下层的轴向翻滚运动,混凝土在这样复杂的运动状态下得到的搅拌属于半强制搅拌。如果混凝土按图 3b 所示做出料运动,叶片的螺旋运动方向也相反,这时混凝土被叶片引导向搅拌筒口方向移动,直至筒口卸出。
自动上料搅拌车的技术发展趋势
  从上述分析可以看出,螺旋叶片的曲线参数,是混凝土进出料性能的决定性参数,但由于混凝土是由粗骨料、细骨料、沙子、水、添加剂等不同的材料混合而成的固液混合的粘性物质,各材料运动时的轨迹及速度是不一致的,组成了一种复杂的密相多相流系统的运动,因此搅拌过程中混凝土拌合料的流动方向、趋势、形态十分复杂,通常分析用于解析密相颗粒的流体—固体两相流模型并不适用。目前国内外研究该类问题时都把颗粒间的碰撞看成是瞬时的 2 个粒子之间的弹性碰撞,但是在实际的混凝土搅拌运动过程中,存在着多种颗粒同时相互碰撞,而且碰撞也并非是瞬时的完全弹性碰撞,这种多种颗粒间的相互作用对颗粒的运动形态以及整个混凝土流场都有着不可忽视的影响,也是影响混凝土出料匀质性的关键因素。
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  因此,在搅拌筒的设计中,对混凝土搅拌机理的剖析和掌握一直是科技人员研究的课题。目前在混凝土搅拌筒及搅拌叶片的设计上,同济大学在这一领域的研究已经处于世界领先水平,获得过国内及国外的专利。主要采用了两种方法,一种是离散单元法与流体—固体两相流的数值模拟相结合进行柔性化建模,实现对搅拌筒内拌合料的数值仿真,终达到对搅拌筒参数的优化;另一种是通过解析离析度数值的方法对搅拌筒参数进行优化,从而设计出匀质性好、进出料率高、出料残余率低的搅拌筒螺旋叶片的三维曲面图。
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