双卧轴搅拌机拌臂排列形式对进料口位置的影响

图 !" 进料口布置示意图
位置合理。
表 !" ! ! !" ! $ # 逆流相位差
双轴搅拌臂 相位差 !! ! "’ !# ! "2 0’23 !0 ! "! !% ! "# ’023 !1 ! "0 !/ ! "% 0’23 !2 ! "1 ’023
显然，由于骨料是从拌筒一端投入的，因此要 想达到在整个拌筒内均布，就必须完全依靠其中一 根搅拌轴上的叶片将其推到拌筒的另一端；而粉料 因为是从拌筒中央投入的，可以被 ! 个轴上的搅拌 叶片同时向两端推动，其轴向运动距离短，而且物 料数量也远比骨料少，因此骨料进料口要比粉料进 料口受搅拌臂排列形式影响大得多。为了保证良好 的搅拌质量和效率，必须正确地选择骨料进料口相 对于搅拌臂排列的位置关系。 搅拌臂排列对物料循环产生不良影响，就是由 于两轴间的逆流运动破坏了物料的轴向大循环。在 搅拌过程中，当骨料需要沿一根搅拌轴从拌筒的投 料端运动到另一端时，如果两轴间的逆流运动不合 理，即! ! !" ! & ’ （ 或 " ! ! ! ! ( ’ ） 间逆流相位差 小于单轴搅拌臂的相位角，两轴上的搅拌臂将会几 乎同时到达中央搅拌区，此时另一根轴上搅拌叶片 的反向推动作用就会沿拌筒横向形成一堵“ 墙” ， 从而阻断了骨料的大循环运动，导致搅拌质量和效 率恶化。 为更好地说明这一现象，下面以 )*+,-. !""" 型搅拌机为例。该机每根搅拌轴上各有 / 个搅拌 臂，排列形式如图 ’ 所示。如果以此时的排列为初 始位置，那么两轴上的搅拌臂到达中央搅拌区水平 位置时所要转过的相位角如表 ’ 所示。
表 !" 两种投料方式的对比试验结果 混凝土拌和物匀质性（ -. / 0 1’,! 2 !""" ） 骨料进料口位置 砂浆密度相对误差 #" / 4 不合理 合: 理 !$ ", "$ ’+ 粗骨料质量相对误差 ## / 4 +$ 9! "$ 1%
［+ ］ !)3 硬化混凝土试块抗压强度
平均强度 " $ / 567 ’%$ )% !’$ 19
［ 参考文献］ ［ ’ ］ 赵悟; 搅拌装置参数优化的研究［ <］ ; 西安：长安大 学博士学位论文，!""9$ ［ ! ］ 冯忠绪; 混凝土搅拌理论及其设备的研究［ 5 ］ ; 北 京：人民交通出版社，!""’$ ［ + ］ 王卫中; 搅拌机拌臂布置形式优化及试验研究［ = ］ ; 建筑机械，!""# （ # ） $
双卧轴搅拌机拌臂排列形式对进料口位置的影响
赵利军，董! 武，冯忠绪
（长安大学& 工程机械学院，陕西& 西安 %’""#( ） （ !""# ） "%-""#0-"0 & & & & ［ 中图分类号］ )*#(!$ + !& & ［文献标识码］ ,& & ［ 文章编号］ ’""’-..(/
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如果骨料从 、 ! "两轴序号 ’ 的搅拌臂端投入， 显然它需要借助 轴搅拌叶片的推动，运动到序号 / " 的搅拌臂端。这时需要判断 轴上相邻叶片的反向推 ! 动作用是否合理，即两轴间的 ! " !! ! ( ’ 逆流相位差是 否过小，见表 0。显然，最小的 ! " !! ! ( ’ 逆流相位差 是 123，小于单轴搅拌臂的相位角 4"3，所以此时的 逆流相位差是不合理的。说明 ! 轴上的搅拌叶片会 破坏骨料沿" 轴的运动，阻断物料的轴向大循环， 因此骨料进料口的位置不合理。
万方数据
!""#$ "% （ 上半月刊）
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料称量斗以及骨料提升斗或骨料储料斗（ 对于搅 拌站） 的结构尺寸，以及降低水泥与搅拌轴的粘 附，骨料和粉料的进料口通常采用图 ! 的形式进行 布置。
表 #" 各轴搅拌臂到达中央搅拌区的相位角 搅拌臂序号 !轴 "轴 ’ ! 0 1 2 # % /
’023 123 0’23 !!23 ’023 123 0’23 !!23 0#"3 4"3 ’/"3 !%"3 0#"3 4"3 ’/"3 !%"3
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万方数据
!""#$ "% （ 上半月刊）
单轴搅拌臂的相位角，大于即为合理；如果在!轴 上，则判断! ! !" ! & ’ 逆流相位差是否大于单轴搅 拌臂的相位角，大于即为合理。而对 的另一端来解决。 为了验证上述分析的正确性，在实验室内进行 了试验验证。样机为一台容量 ’""( 的双卧轴搅拌 机，搅拌臂采用图 ’ 的排列形式。采用一次投料， 其中水泥从拌筒中央投入，水通过水泵和管路均匀 喷洒，骨料则根据试验要求分别从拌筒的两个端部 人工投入。搅拌时间为干拌 )*、湿拌 +"*，当采用
图 78 9!:;<= >??? 的搅拌臂排列
" ! !! ! + ’ ） 间的逆流相位差大于单轴搅拌臂的相
［0］ 。 位角时，有利于搅拌质量的提高
>8 进料口位置分析
搅拌物料可根据状态分为两类：湿料和干料。 湿料是指拌和用水及液体添加剂，它们在计量后通 过搅拌机顶盖内周向布置的水管向拌筒内均匀喷 洒，因此不受搅拌臂排列形式的影响。干料分为骨 料和粉料，骨料包括砂、石等，粉料包括水泥、粉 状掺和料、粉状添加剂等，它们各自计量后分别通 过搅拌机顶盖上的进料口投入拌筒内。考虑到物
78 搅拌臂排列形式分析
双卧轴搅拌机由于拌筒容量和所拌骨料粒径的 不同，其搅拌臂的数量和相邻搅拌臂间的相位角不 一样，但普遍采用了围流排列形式。图 ’ 所示为 DEF4G3 !""" 型搅拌机的围流排列形式。在搅拌过 程中，物料不但有沿轴向闭合的大循环运动，又有
［0］ 。轴 向 大 循 环 是 主 要 运 动， 轴间的 小 循 环 运 动
如果骨料从 !、 " 两轴序号 / 的搅拌臂端投 入，显然它需要借助!轴搅拌叶片的推动，运动到 序号 ’ 的搅拌臂端。这时需要判断"轴上相邻叶片 的反向推动作用是否合理，即两轴间的 ! ! ! " ! & ’ 逆流相位差是否过小，见表 ! 。显然，最小的 ! ! !" ! & ’ 逆流相位差是 ’023 ，大于单轴搅拌臂的相 位角 4"3 ，所以此时的逆流相位差是合理的。说明 "轴上的搅拌叶片不会破坏骨料沿!轴的运动，物 料能够形成良好的轴向大循环，因此骨料进料口的
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& & 双卧轴搅拌机是我国混凝土搅拌设备中广泛使 用的主导机型。搅拌臂排列形式是该机型搅拌装置 的关键参数之一，直接决定着整机的搅拌质量和效
［’， !］ 率 。目前关于该参数的研究已经取得一定进展，
具有涡漩搅拌特点的围流排列形式已被国内外的生 产厂商普遍采用。虽然这种搅拌臂排列可保证拌筒 内的物料具有良好的运动形式和运动强度，但实践 发现，即使采用这种排列形式，由于进料口布置的 不合理，也会出现明显的搅拌不均匀现象。因此， 研究搅拌臂排列形式对进料口位置的影响，对于提 高搅拌机的拌和质量和效率具有积极意义。
表 %" " ! !! ! & # 逆流相位差 双轴搅拌臂 相位差 "’ ! !! "2 ! !# 123 "! ! !0 "# ! !% !!23 "0 ! !1 "% ! !/ 123 "1 ! !2 !!23
为使骨料形成良好的轴向大循环，提高搅拌质 量和效率，必须保证骨料的进料口位置相对于搅拌 臂的排 列 形 式， 有 合 理 的 ! ! ! " ! & ’ （ 或 " ! ! ! ! ( ’ ） 逆流相位差。首先需要确定进料口的位置， 作为物料运动的起始端是在哪一根搅拌轴上。如果 在!轴上，则判断 ! ! ! " ! & ’ 逆流相位差是否大于
［ 责任编辑：田利芳］
万方数据
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强度标准差 ! / 567 !$ 9! "$ #!
离差系数 %8 "$ ’,’ "$ "!)
图 #" 骨料进料口不合理时的物料分布
#" 结论
（ ’ ） 双卧轴搅拌机骨料进料口位置受搅拌臂 排列形式的影响，其设计的合理与否，对于机器的 拌和质量和效率具有重要作用。 （ ! ） 合理的骨料进料口位置，能够保证投入 的骨料可以充分地从拌筒投料端运动到另外一端， 此时两轴之间的搅拌臂排列具有合理的 " ! ! ! ! 2 ’ （ 或! ! ! " ! & ’ ） 逆流相位差，即大于单轴搅拌臂 的相位角。
表 + 的不合理逆流投放骨料时，搅拌后的混合料如 图 + 所示。从中可以清楚地看到，混合料在拌筒内 的分布非常不均匀，由于骨料是在序号 ’ 的搅拌臂 端投入，因此拌筒这一端混合料中的骨料多，拌和 料显得较干，而拌筒另一端的骨料少，拌和料显得 较湿，表现为混凝土拌和物匀质性差，硬化混凝土 强度低且离散程度大。当采用表 ! 合理逆流投放骨 料后所拌和出的混合料，在拌筒内分布较为均匀， 表现为混凝土拌和物匀质性好，硬化混凝土强度高 且离散程度小。表 , 为对比的试验结果。