小型混凝土搅拌机的设计

小型混凝土搅拌机的设计

1 引言

1．1 项目研究的目的意义

近年来随着我国经济建设及科学技术的高速增长，基本建设规模不断扩大，建设队伍不断增加，大城市基础建设、房地产开发业的迅猛发展，推动了混凝土生产产量的迅速提高，机械设备在建设施工中的地位也日益显著。加强施工队伍的装备，是改善施工条件，提高施工速度、工程质量和经济效益的保障[1]。

混凝土生产是改变传统的现场分散搅拌混凝土的生产方式，实现建筑工业化的一项重要改革。混凝土的商品化生产因其生产的高度专业化和集中化等特点大大提高了混凝土工程质量，节约原材料，加快，提高劳动生产率，减轻劳动强度，同时也因其节省施工用地，改善劳动条件，减少环境污染而使人类受益。

由于混凝土机械的工作对象是砂石、水泥等混合料，且用量大，工作环境恶劣。因此，现代混凝土施工机械已经在向高技术、高效能、多品种、自动化和智能化的方向发展，以改善工作条件及提高生产率。

由于这些搅拌输送机全部都是利用单运动方式,因而普遍存在拌和物料不充分,搅拌效果不太理想；另外,其噪音也较大,特别是在煤炭行业的工业型煤等新工艺上使用的搅拌输送机,根本满足不了其工艺设计要求而严重制约了其新技术新工艺的推广使用,因而急需一种结构新颖、效果明显的全新机型的搅拌机来逐步代替旧式搅拌机,并且也可广泛地使用于其他行业。

搅拌是混凝土生产工艺过程中极重要的一道工序，所以应尽可能的使处在搅拌过程中的拌合料各组分的运动轨迹在相对集中区域内互相交错穿插，在整个拌合料体积中最大限度的产生相互摩擦，并尽可能提高各组分的体积参与运动的次数和运动轨迹的交叉频率，为混凝土拌合实现宏观和微观匀质性创造最有利的条件，因此混凝土施工应向机械化和自动化方向发展[2]。

小型混凝土搅拌机的设计，是为了满足市场需求，完善产品的系列，适应小型建筑施工和实验室工作的要求。它是在封闭的环境中，实现对物料的搅拌和输送，搅拌及输

送效果良好，对环境污染少，能够改善施工现场施工条件，保障施工人员身心健康，降低工人的施工强度，提高工作效率，减少施工中对环境的破坏。

1.1.1混凝土的组成

混凝土作为当今最大宗的建筑材料，广泛地用于工业、农业、交通、国防、水利、市政和民用等基本建设工程中，在国民经济中占有重要地位。一般混凝土指水泥混凝土而言，它是由水泥和砂、石集料，加水按规定的配合比，经过搅拌、浇注和凝结而成的一种人造石材。其中，水泥和水起胶凝作用，砂、石起骨架填充作用，水泥浆包裹在砂的表面，并填充到砂的空隙成为砂浆，砂浆又包裹在石子的表面，也能填充石子的空隙。当水泥浆硬化后，就将砂、石集料颗粒牢固地粘结成一个整体，使混凝土具有一定的强度和其他许多重要性能[4]。

1.1.2搅拌的任务

强度是混凝土最主要的力学性能，混凝土强度主要取决于混合料间的界面结构。

一般认为混凝土搅拌的主要任务是；

(l)组分均匀分布，达到宏观及微观上的匀质；

(2)破坏水泥粒子团聚现象，使其各颗粒表面被水浸润，促使弥散现象的发展；

(3)破坏水泥粒子表面的初始水化物薄膜包裹层，促进水泥颗粒与其他物料

颗粒的结合，形成理想的水化生成物；

(4)由于物料表面常覆盖上一薄层灰尘及粘土，有碍界面结合层的形成，故应使物料颗粒间多次碰撞和互相摩擦，以减少灰尘薄膜的影响[5]；

(5)提高混合料各单元体参与运动的次数和运动轨迹的交叉频率，以加速达到匀质化。

1.1.3搅拌机设计的意义

由以上分析可以给合理的搅拌机理一个解释：应尽可能使处在搅拌过程中的混合料各组分的运动轨迹在相对集中区域内互相交错穿插，在整个混合料体积中最大限度地产生相互摩擦，尽可能提高各组分参与运动的次数和运动轨迹的交叉频率，为混合料实现宏观和微观匀质性创造最有利的条件。强制式混凝土搅拌机一般筒身固定，搅拌机片旋转，对物料施加剪切、挤压、翻滚、滑动、混合使混凝土各组分搅拌均匀。

因此，为了获得搅拌均匀的混凝土，混凝土搅拌机必须具备下列条件：

(l)能对混凝土各种组分均匀搅拌，并使水泥浆或沥青均匀包裹骨料表面;

(2)能将搅拌后的混凝土均匀的卸出;

(3)搅拌和出料的时间短;

(4)占地面积小;

(5)功率消耗小，符合环保要求。

而影响混凝土搅拌质量的与搅拌机有关的主要因素有:

(1)混凝土搅拌机的结构形式和它的搅拌速度;

(2)混凝土搅拌机出料容量与搅拌筒几何容积的比率，即容积利用系数;

(3)搅拌叶片和衬板的磨损状况;

(4)各种混合材料的加料顺序。

(5)搅拌时间[7]。

1.2 国内外混凝土搅拌机的发展状况

在搅拌机出现的时期，是以自落式搅拌的形式出现。随着对混凝土要求的不断增多，出现了强制式搅拌机。强制式搅拌机又可分为立轴式和卧轴式两类。国内几乎都是这两种形式的搅拌机[8]。

立轴式搅拌机，又称涡浆式强制搅拌机，这种搅拌机的形式是在固定放置的圆盘中央，装有一个由减速机驱动的转子臂架，在臂架上装有搅拌叶片和内外壁铲刮叶片，依靠各组搅拌叶片不同的安装位置和安装角度便能对在圆盘和转子之间环形工作容积的物料进行剧烈搅拌[13]。

卧轴式搅拌机又称圆槽式搅拌机，是七十年代发展起来的一种新型搅拌机，它可分为单轴式和双轴式，这种形式的搅拌机兼有自落和强制两种搅拌的机能，搅拌叶片的线速度比涡浆式小，因而耐磨性要比涡浆式小高[14]。

单卧轴搅拌机是由德国ELBA公司研制生产。它具有结构紧凑、消耗功率小、叶片衬板耐磨性好，能满载启动和具有搅拌轻质混凝土能力的优点。我国也向该公司引进了样机。

双卧轴搅拌机是随着混凝土施工工艺的改进而逐渐发展起来的新机型。国外从二十世纪四十年代后期开始在美国和德国出现，但因轴端密封技术的不成熟，其发展基本处于停顿状态。直到七十年代初，由于这项技术得到突破，双卧轴搅拌机在不少国家右重