混凝土搅拌运输车搅拌筒设计概述

2002 (1) 建筑机械化
选择的参考依据 。
表 2 搅拌筒几何参数选择
几何参数 斜置角度
制约因素
参考值
有 效 装 载 容 量 、搅 一般在 10～20° 拌性能 、进出料性能 、 之间 , 见表 1 载荷均匀性
中部圆柱直径
底 盘 宽 度 、整 车 稳 一般为 2 000mm 定 性 、车 辆 通 过 性 、 以上 有效装载容量
是计算搅拌筒几何尺寸 、选用运载底盘吨位 、确定
搅拌筒驱动功率和传动系统参数最关键的原始数
据 , 由设计任务要求给定 。一般通过有效装载容量
V′即可反推搅拌筒几何容积 V 的近似值 , 它们的
关系式
V′/ V = 015～0165
(1)
系数 (015～0165) 大小主要根据搅拌筒的布
置倾角及进料口的实际结构选取 。斜置角度虽然不
搅拌筒是砼搅拌运输车的核心部件 , 其性能的 优劣直接关系着整车工作状况的好坏 。根据砼的用 途不同 , 搅拌筒的结构也有所不同 , 而用来运送商 品砼的搅拌车用量最大 。这里主要就商品砼搅拌车 的搅拌筒设计进行分析研究 , 供同行参考 。
搅拌筒主要由筒体 、连接法兰 、滚道及搅拌叶 片组成 , 筒体的结构大多是两端锥体 (前 、后锥) 、 中间圆柱体 , 后锥根据搅动容积的大小由单锥或双 锥组成 , 如图 1 所示 。动力传递是通过连接法兰驱 动搅拌筒工作 , 搅拌筒的设计主要根据有效装载容 量及整车布置的需要而确定其具体尺寸 。
设计研究
图 2 搅拌筒有效装载容量示意图
以后锥有效容积 V′3的计算为例 , 令 EF = y1 , β为后锥半锥角 , 如图 3 。后锥有效容积 V′3 分为 V′3a 、V′3b两部分 。 211 V′3a的计算
如 K - K 截面 , y2 = r3 - y1 R ( x) = xtgβ+ r3 H ( x) = R ( x) - y2 + xtgα
通过交流展示会达到了以下目的 : ①宣传山推新型产
·40 ·
品 , 特别是为西部开发推出的高原型系列产品 ; ②加大对 山推产品结构及品牌的宣传 , 扩大市场占有率 ; ③让用户 参与了解山推入世对策和长远发展规划 , 更好地塑造山推 形象 ; ④做好与新老用户的联谊工作 , 听取用户建议 , 强 化服务措施 , 做好一流服务 , 解用户之忧 , 取得用户信赖 ; ⑤把握市场 、总结经验 , 促使山推人更加努力拼搏 , 力争 在较短时间内研制出具有国际竞争力的品牌产品 。
6 - 连接法兰
1 搅拌筒总体设计
搅拌运输车有效装载容量是指搅拌筒的实际最 大有效装载容量 , 它是运输车最主要的性能参数 ,
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在满足几何容积的前提下 , 搅拌筒中部圆柱直 径 、锥体锥角 、沿轴线方向长度及斜置角度等是搅 拌筒设计时应控制的几何参数 , 表 2 示出这些参数
[ 收稿日期 ] 2001207227 [ 作者简介 ] 程书良 (19642) , 男 , 河南人 , 工程师 , 事业部经 理 , 洛阳市邙岭路 35 号 1
- 20mm , 砼实际重心位置 x = X + x′, y = Y + y′。
4 螺旋叶片的设计计算
搅拌叶片是搅拌筒设计的关键 , 它的设计及制 作将决定搅动性能的好坏 。目前国内砼搅拌车运输 过程的砼离析情况并不少见 , 这不仅影响砼的质量 及出料 , 更重要的是影响工程质量 。
螺旋叶片的设计目前并无现成理论可依 , 大多 数是根据多年实践经验及不断的研究 , 设计方法也 不尽相同 。螺旋叶片中常用直纹正螺旋面 (母线和 轴线正交) 和斜纹螺旋面 (母线和轴线斜交) 。轴 线与螺旋面轴线重合的圆柱面或圆锥面同该螺旋面 的交线分别称为圆柱螺旋线或圆锥螺旋线 , 螺线的
(丁兴华)
是搅拌筒筒体本身的几何参数 , 但它影响着搅拌筒
的有效装载量 、工作性能 、支承性能等 , 对其几何
参数起制约作用 , 设计时必须将几何参数与斜置角
度联系起来综合考虑 。目前斜置角度一般为 10～
20°, 装载容量越小此角越大 。主要是根据整车重
心及高度选取不同的倾角 , 再考虑进料口的实际结
构粗选关系系数即可粗略确定几何容积 。搅拌筒斜
y
d
Fd
x/
V′3a =
∫ooo1′B
( x) 3d x/ 12 V′3a
圆柱段和前锥也可用上述公式求出砼的重心 ,
然后再换算到图 2 的坐标系中求出砼的重心 X =ΣxiVi/ V′ Y =ΣyiVi/ V′
工作中因砼是往前往上推 、挤 , 故 X 、Y 均应
有一 修 正 值 x′、 y′, 一 般 取 x′约 80mm , y′约
(下) [J ] . 建筑机械化 , 1984 , (3) : 19 - 24.
[3 ] 皮齐宝. 混凝土机械及桩工机械 [ M] . 北京 : 中国建
筑工业出版社 , 1982.
□
山推召开用户技术交流及产品展示会
根据市场变化山推公司于 2001 年底分别在上海 、重 庆 、武汉 、南宁 、太原 、东营 、新疆等地区召开用户技术 交流及产品展示会 。会议由市场部统一策划 , 现场展示了 TY220 、TSY160L 推土机 , PC220 - 6 液压挖掘机 , YZ16 压路 机等产品 , 利用声像资料介绍山推产品的技术水平 、性能 特点及操作 、维护等知识 , 技术人员详细地解答了用户提 出的疑难问题 , 公司领导参加会议并拜访新老用户 。
锥体锥角
沿轴 线 方 向 长 度
搅 拌 性 能 、卸 料 性 能 、搅拌筒长度
有 效 装 载 容 量 、中 部圆 柱 直 径 、锥 体 锥 角 、斜 置 角 度 、底 盘 长度
控制在 15°～20° 之间
计 算 、绘 图 确 定
筒口直径
卸 料 速 度 、反 转 速 综合计算求得 度 、砼坍落度
从使用情况看 , 采用上述方法设计 , 搅拌车的 性能良好 , 出料残余率低 , 总体效果满意 。
〔参考文献〕
[1 ] 杨红明. 混凝土搅拌输送车搅拌筒螺旋叶片的设计
wenku.baidu.com
(上) [J ] . 建筑机械化 , 1984 , (2) : 8 - 15.
[2 ] 杨红明. 混凝土搅拌输送车搅拌筒螺旋叶片的设计
[ H ( x) - R ( x) ]}
V′3b =
∫oo1 o
d
Fd
x
V′3 = V′3a + V′3b
图 3 有效容积计算图
·39 ·
设计研究
前锥及圆柱有效容积 V′1 、V′2 可用同样的计算 方法 , 只是参数的选取不同 , 不再重复 。
3 搅拌筒内砼重心的计算
搅拌筒在装有砼时的重心位置是搅拌车设计的
2 有效装载容量的计算
根据外形尺寸计算几何容积 , 再用式 (1) 初 步复核搅拌筒有效装载容量 , 若不太合适可调整各 尺寸 , 从而得出最佳尺寸组合 。搅拌筒几何容积 V = V1 + V2 + V3 + V4 , 即封头 、前锥 、圆柱 、后锥 四个部分 , 均为几何计算 , 具体不再赘述 。
该设计软件以 AutoCAD R14 为平台 、采用 Au2 toCAD 内嵌编程语言 Visual LISP 编写而成 , 不仅较 好地解决了设计计算问题 , 而且根据设计结果自动 生成 CAD 图形 , 同时克服 BASIC 语言编程的烦琐 计算 。该软件的输入输出界面采用对话框控制语言 DCL 编写而成 , Visual LISP 程序驱动 , 整个软件流 程均为面向对象的事件驱动型 , 完全具备了 WIN2 DOWS 图形操作界面的风格和特征 , 具有直观明 了 、操作方便灵活之特点 。软件包括几何计算 、叶 片设计 、罐体绘图 、叶片绘图和输入输出五大模 块 , 实现了设计 、计算 、绘图的一体化 。
设搅拌筒斜置角度为 α、 EG 为后锥出料口叶 片的高度 , 考虑到砼搅拌车有一定的爬坡 能力 , 要求装载砼不得达到 G 点 , 到 F 点即可 。假设砼为理想流体 , 则过 F 点 做水平线 , 那么此水平线以下即为搅拌筒 有效装载容量 , 如图 2 所示 。因封头很 小 , 且有一内锥 , 其有效容积及叶片所占 空间忽略不计 , 这样可以把搅拌筒分为三 部分 V′1 、V′2 、V′3 , 则搅拌筒有效装载容 量 V′= V′1 + V′2 + V′3 。
置角度与有效装载容量一般关系如表 1 。
表 1 搅拌筒斜置角度与有效装载容量一般关系
有效装载容量 (m3) 最大斜置角度 (°)
< 3 3～7 8 18 16 15
9 > 11 11 10
图 1 搅拌筒组成示意图 1 - 前锥 ; 2 - 圆柱 ; 3 - 后锥 ; 4 - 搅拌叶片 ; 5 - 滚道 ;
建筑机械化 2002 (1)
切线和圆柱面或圆锥面母线之间的夹角称为螺旋 角 , 文献 [ 1 ] 、[ 2 ] 对叶片的设计进行了比较详细 的论述 , 可作参考 。
5 设计计算程序
目前 , 我们已将搅拌筒几何容积 、有效装载容 量 、砼重心及搅拌叶片设计编制成软件 , 将 D1 、 D2 、D3 、L1 、L2 、L3 及叶片原始设计参数等设为 变量 , 同时考虑双后锥的情况 。在搅拌筒设计或参 数调整时 , 只要根据实际情况改变各数值即可计算 出所需参数 , 大大提高了设计效率 。
重要参数 , 它对整车轴荷分配起重要影响 , 并用它
来校核整车的稳定性 。
以后锥为例 , 如图 3 , K - K 截面重心位置
X = x , Y = 12 x3/ d F = B ( x) 3/ 12d F 。
用定积分可以求出后锥 V′3a砼的重心
X=
∫oo1 o
x
d
Fd
x/
V′3a
Y =
∫oo1 o
[ 关键词 ] 混凝土 ; 搅拌运输车 ; 搅拌筒 ; 设计 [ 中图分类号 ] TU642 [ 文献标识码 ] B [ 文章编号 ] 100121366 (2002) 0120038203
The mixing tube design of the concrete transportation truck CHEN G Shu2liang , LI Quan2qin , YAO Li2li
212 V′3b的计算
如 K1 - K1 截面 , r′3 = OO1tgβ+ r3
R ( x) = xtgβ+ r′3
H ( x) = R ( x) + xtgα
B ( x) = 2 R ( x) 2 - ( xtgα) 2 θ( x) = arctg〔B ( x) / 2 xtgα〕 d F =πR ( x) 2 - 1/ 2{ R ( x) 22θ( x) - B ( x)
以我厂 7m3 搅拌运输车为例 , 首先确定圆柱直 径 D2 , 考虑到整车总宽 、总高及汽车后视野等情 况 , D2 通常取 2 200～2 300mm ; 随后确定前后锥 直径及长度 。L1 及 D1 的确定是保证前锥锥角等于 两倍的斜置角度 ; 根据进出料的需要 , D3 通常取
1 100mm , 同样取后锥锥角等于两倍的斜置角度 而确定 L3 , 当有效装载容量超过 8m3 时还可设计 成双后锥 。前锥及后锥锥角设置的原则一般是使前 锥下母线 、后锥上母线平行于汽车大梁 , 从而使整 车更加协调 、美观 。
设计研究
建筑机械化 2002 (1)
混凝土搅拌运输车搅拌筒设计概述
程书良1 , 李全勤2 , 姚莉莉1
(11 中建二局洛阳建筑工程机械厂 , 河南 洛阳 471001 ; 21 甘肃省第二建筑机械厂 , 甘肃 兰州 730000) )
[ 摘 要 ] 论述了混凝土搅拌运输车搅拌筒设计中几何参数的选取 、有效装载容量的计算 、混凝土重心计算等 , 并介绍了设计计算程序的应用 。
B ( x) = 2 R ( x) 2 - ( y2 - xtgα) 2 θ( x) = arctg〔B ( x) / 2 ( y2 - xtgα) 〕 d F = 1/ 2{ 2 R ( x) 2θ( x) - B ( x) [ R ( x) -
H( x) ]}
V′3 a =
∫oo1 o
d
Fd
x
其中 OO1 = y2/ tgα