双卧轴搅拌机搅拌臂布置形式的研究

第2卷第4期

2004年10月中国工程机械学报CHINESEJOURNALOFOONSTRUCTIONVol_2No4Oct2004MACHINt：RY

双卧轴搅拌机搅拌臂布置形式的研究

王卫中，冯忠绪

(长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室，陕西西安710064)

摘要：从理论上和试验结果上对国内外主要的双卧轴搅拌机的搅拌臂布置形式进行了对比分析，得出结论：比

较完善的搅拌过程，物料的位移必须由良好配合的轴向大循环运动和轴间小循环运动来共同完成；推荐搅拌臂

布置形式采用正正交错排列和正正平行非连续排列．

关键词：双卧轴搅拌机；搅拌臂布置；正正交错排列；正正平行非连续排列

中图分类号：Tu6422

Researchonin—ShaftMixerrms’ArrangementofTwMixingA

WANGWei—zhong，FENGZhong-xu

(Lab㈣∞qofConstructionTechniqueandEqulpmentofChang’anUniversity，Ⅺ’an710064，(1iaa)

Abstract：Mixing

analysisandtesta1船’aIT芒I士19ementsofthedomestic—intemationaitwin—shaftmixerarecomparedintheoryshouldbeaecom—research，Theresultsindicatethatperfectmixingperformanceofconcrete

plishedbypropercooperationofaxialcirculationandadversecirculation．Mixing

erlacedanddouble-positive—pea'aileddissueeeesivearrangements

ords：twinKeywshaftmrlTtS’arrangementixer；mixingRarefl／TflSwithdouble-positive-in—recommended，double-tx．、sitive-inerlaeedarrangement；double-

positive-paralleddissueeessivearrangement

双卧轴搅拌机以其搅拌质量好、生产率高而广泛应用于各种混凝土工程．影响其使用性能的因素很多

其中搅拌臂在双轴上的合理布置是一个不可忽略的重要因素，它直

接影响着双卧轴搅拌机的使用性能和经济技术价值．78

双卧轴搅拌机的搅拌臂合理排列，能使物料既有沿轴向闭合的

大循环运动，又有轴问小循环运动或称逆流，两种循环相辅相成，共

同作用于物料，如图1所示．心世j亡

士|fl；

21理论分析

I轴II轴

如果以I，Ⅱ表示轴的序号，以n表示叶片的序号，则图示

I。一Ⅱ。一t和Ⅱ。一I。+1之间的运动就称为逆流．

I。和Ⅱ。一-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，造成作用时间上的延迟，逆流作用的强度较弱；相位差图1大循环与小循环运行Fig．1AxialdrollationandadversedⅫIation

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

基金项目：陕西省自然科学研究计划资助项目(2001C04)

作者简介：王卫中(1977一)．男．新疆沙湾人，博士生

中国工程机械学报第2卷

一堵“墙”，料流的大循环被阻断，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．但逆流是以不破坏物料的大循环流动为前提的．笔者认为，比较完善的搅拌过程，物料位移必须由良好配合的轴向大循环运动和轴问逆流运动来共同完成，双轴搅拌臂的布置应以此为依据．

由于物料连续递推式前进，对于图2a的反排列布置

(其中“”表示物料流出纸面)，当第七搅拌臂上的叶片将

物料向前推搅后，同轴的第六搅拌臂上的叶片需要300。才

能继续将物料向前推进．显然，如果有n个搅拌臂，那么就

需要n一1倍的300。；而图2b的正排列只需经过”一1倍

的60。就能实现因此，在搅拌时间、叶片数及单轴相位角

一定的情况下，搅拌臂正排列要比反排列推搅得快，物料

获得的轴向大循环流动次数更多．这说明单轴上采用较小F毡．2a反排列b正排列图2单根轴上的搅拌臂排列Mixingm’mⅧg口㈣tollthesingleshaft的相位角可得到较多的轴向流动次数但相位角太小时，物料在拌筒内周向翻动的剧烈程度变差．

合理的搅拌臂布置可以加快物料轴向大循环的频次，同时增加轴间物料合理逆流，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．实际上，双卧轴搅拌机不论采用何种形式，如果搅拌臂布置不合理，都会造成单位时间内叶片对物料作用频次的减少，作用强度的减弱，以及料流循环的破坏，从而降低混凝土搅拌质量”J．

2对国内外现状的比较

目前，国外厂家双卧轴搅拌机的搅拌臂布置形式各异；而国内产品基本上处于模仿阶段，理论认识还不成熟．本文的目的之一就是要在比较的基础上，通过实验研究对国内外各类双卧轴搅拌机搅拌臂布置形式做一分析，指导生产实践．

目前国内外双卧轴搅拌机搅拌臂的布置有三种主要形式．下面以单轴相位为60。、7个搅拌臂、转速为50r．rain_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．

2．1正反布置

BS3000型双卧轴搅拌机，其搅拌臂安装在六边形的双卧轴上，形成空问结构的反顺螺旋线，即正反排列，而其双轴上相邻搅拌臂采用交错布置，如图3所示．图3的I轴为正排列，Ⅱ轴为反排列布置搅拌轴旋转一周，两轴上叶片到达中央搅拌区的先后关系为：I轴：I2一11．7—，I6一I5—，I4一I3；Ⅱ轴：Ⅱ4一Ⅱ3一Ⅱ2一Ⅱ1．7一Ⅱ6一Ⅱ5．搅拌轴旋转一周，I2到达中央主搅拌区(以水平位置为参考)需转过30。，而Ⅱ1需转过240。到达，即I2一Ⅱl的逆流相位差为210。．同理可知：I3一Ⅱ2、I4一Ⅱ”I5一Ⅱ4、I6～Ⅱ5、I7一Ⅱ6问的相位差分别为210。由于相位差比较大，必然造成物料作用时间上的延迟，因此这几组逆流的作用强度比较弱；对于轴向大循环而言，一个周期内两轴上的循环频次分别为50次和10次，相差很大，物料流动不畅，综合作用效果不理想．

另外，与这种布置形式类似的还有搅拌臂正反平行布置的，如图4所示，其大循环及逆流效果与上述情况相近

图3搅拌臂正反交错布置

F碴．3M瞄唱allms’即Ⅲ赫*mg附miIHl删mⅧ=geemantFig．4Mixing棚’p0耐6ve_ne辨tive-删ld图4搅拌臂正反平行布置arrangement

第4期王卫中，等：双卧轴搅拌机搅拌臂布置形式的研究

2．2正正连续布置

具有代表性的是意大利Planters公司生产的SIMEM(西门)牌双卧轴搅拌机，以及国内镇江路面机械制造厂和四川三合厂的双卧轴搅拌机．他们的双轴搅拌臂都采用正正连续布置，即搅拌臂在双轴上的排列形成空间结构的连续螺旋线，即正正排列，其双轴上相邻搅拌臂采用交错布置，如图5a所示

图5a的搅拌轴旋转一周，出现的逆流相位差分别为90。，210。，330。，频次都为2次．前两次逆流的相位差较小，其作用较剧烈，有利于混合料的拌和均匀；一个周期内轴向大循环的次数为50次．所以，综合作用较剧烈，搅拌质量好．但是，图5b所示的正正交错布置形式，当其搅拌轴旋转一周时，出现逆流的相位差分别为30。，150。，2704，频次各为2次．逆流相位差为30。的两搅拌臂几乎同时到达搅拌区，并且二者对物料推动的方向相反，破坏了大循环流动，与前述搅拌臂合理布置的原则相违背，必然影响整体混合料的匀质性和强度．

a正正排列lb正正排列2

图5搅拌臂正正交错布置

Fig．5Mixinganm’double-pesitive-inerlacedarrangement