3第三章稳定土拌合机械设计

§3.2 路拌稳定土拌合机设计计算
▪ 六、发动机功率及转子驱动力矩计算
▪ 稳定土拌合机发动机功率主要消耗于：牵引行走、铣削 土壤及其它附助功率。
▪ 1、切削土壤所耗功率N1
1 N1 60 P0bh1 h Z n （kw）
▪ 其中：n：转速（rpm）；Z：铣削滚筒铣刀数；
▪ h1：切屑厚度（m）； h：切削深度（m）； ▪ b：铣刀宽度（m）；
▪ 品料储斗等组成。
§3.3.1稳定土厂拌设备的类型 ▪ 1、配料机组 与主要结构组成
▪ 一般由2～4个料斗，配料 ▪ 计量皮带输送装置，皮带 ▪ 输送机及机架等组成。 ▪ 作用：将物料从料斗中带 ▪ 出并计量（或称量），按 ▪ 规定配比将物料参配并输 ▪ 送到集料皮带输送机上。 ▪ 计量方式：一般为料斗闸 ▪ 门开度（1～200mm）+可调 ▪ 速电机（用于改变速度）， ▪ 或+重量计量方式调节， ▪ 国外先进设备已开始应用 ▪ 连续自动测湿度装置。
§3.3.1稳定土厂拌设备的类型 与主要结构组成
▪ 部分移动式：将主要几个总成安装在一个或几个专用底 盘上，其他（小部件）则拆移安装，主要为中大型；
▪ 可搬移式：即将各主要总成分别安装在几个机架上，转 移时通过拆卸，吊装到运输车辆上转移场地，此种形式 结构简单成本低，为我国所多用；
§3.3.1稳定土厂拌设备的类型 与主要结构组成
▪ 四、整机质量与桥荷分配： ▪ 对后置式：前桥30±2%；对中置式：后支承桥≮30%。 ▪ 整机质量在满足整机稳定性要求的前提下，越小越好，
一般拌宽在2.0～2.3m间的机重为13～16T。
§3.2 路拌稳定土拌合机设计计算
▪ 五、铣刀的安装布置 ▪ 铣刀沿铣削滚筒宽度方向应成螺旋布置（目的在任何时
▪ 行走功率：占15～25%；转子功率：占75～85%；
▪ 正转式稳定土拌合机：
▪ 行走功率：占5～15%；转子功率：占85～95%。
§3.2 路拌稳定土拌合机设计计算
▪ 轮胎在土壤中的滚动阻力系数f及附着系数φ
土的相对 湿度
ω/ ω/ ωbn ω0
0.1 fφ
轮胎气压（MPa）
0.2 fφ
0.3 fφ
的厚度。
▪ 根据实验，土屑最佳切削厚度 ▪ h1＝2～5cm；截面铣刀数为Z： ▪ 一般Z=4～6把，多数用6把； ▪ 则工作速度：VP＝h1×n×Z (m/s) ▪ 切削厚度增加，生产率提高，但破碎性降低，据实验粘
土要达规定粉碎质量，其最大切削厚度应为2～5cm，且 粘性越大，越应取小值。目前作业速度一般0～3km/h左 右，行驶0～20km/h，实际拌合作业一般0.5～1.5km/h 铣削作业0.2～0.5km/h，此时泵排量应为15～50%。
▪ P0：土壤切削阻力（Pa）Ⅰ级土壤：70～80 kPa
▪
Ⅱ级土壤：130～140 kPa
▪
Ⅲ级土壤：200～220 kPa
▪ 如为预先耙松的土，相应降低15～20%。
§3.2 路拌稳定土拌合机设计计算
▪ 2、抛掷土壤所耗功率N2
▪ ▪
N2
k0mv02 2000
9.8k0 Bhv p v02
2000
第三章 稳定土拌合机械设计
▪ §3.1 稳定土拌合机械的用途，类型及作用原理 ▪ 一、用途 ▪ 稳定土拌合机械是修筑道路稳定基层的一种专用机械。 ▪ 其作用是将土壤（包括土、骨料、粉煤灰）、稳定剂材
料（水泥、石灰、沥青）、水根据工程设计的配比拌合 均匀。
▪ 二、类型 ▪ 按拌合工艺不同分路拌机和厂拌设备两大类。
§3.3.1稳定土厂拌设备的类型
▪ 2、集料皮带输送机与主要结构组成
▪ 作用：用于将配料机配好的集料输送到搅拌器中。
▪ 结构：为普通皮带输送装置。
▪ 3、结合料（水泥、石灰等）储存配给总成
▪ 作用：用于存储水泥或石灰等粉状结
▪ 合料，并将其计量输送到搅拌器中。
▪ 型式：有立式、卧式两种。
▪ 立式：占地面积小，容量大，出料
▪ 2、厂拌式——稳定土厂拌设备 ▪ 即将土、碎石、水泥、石灰、粉煤灰、 ▪ 水等按一定级配，在一固定地点搅拌 ▪ 均匀的专用设备。 ▪ 特点：采用定量级配，叶桨强制搅拌； ▪ 级配精度高，拌合质量好；但所需配 ▪ 套机械多，占场地大。
§3.1 稳定土拌合机械的用途、类型 及作用原理
▪ 三、路拌机的作用原理 ▪ 路拌机工作是通过转子旋转带 ▪ 动转子上的刀具经如下几个过 ▪ 程完成拌合的。 ▪ 1.切削，由刀具将土壤切削起； ▪ 2.抛掷，切下的土壤被刀具抛 ▪ 起抛向转子罩充分破碎； ▪ 3.搅拌，刀具旋转过程中，将堆集的松土等其它材料搅
0.4 fφ
0.5 fφ
0.4 0.67 0.1 0.83 0.14 0.75 0.17 0.7 0.18 0.67 0.19 0.65
粘 性 0.6 1.0 0.11 0.82 0.15 0.72 0.18 0.66 0.19 0.63 0.20 0.61 松 0.7 1.17 0.12 0.8 0.16 0.68 0.19 0.62 0.21 0.58 0.22 0.55 土
▪ 悬挂，前后轮全轮偏转转向，
▪ 行走液压驱动（便于控制），
▪ 转子机械传动（目的提高效率，
▪ 可提高20%），前桥为转向驱动
▪ 桥，后桥为摆动式。
§3.1 稳定土拌合机械的用途、类型 及作用原理
▪ 2、转子工作装置 ▪ 后置式:转子、罩壳、举升臂、操纵油缸等；
§3.1 稳定土拌合机械的用途、类型 及作用原理
▪ 强制连续式：单卧轴强制连续式；
▪
双卧轴强制连续式（目前应用最多）。
§3.3.1稳定土厂拌设备的类型 与主要结构组成
▪ 3、按移动方式分：
▪ 移动式：将全部装置安装在一个专用底盘上，可及时转 移场地，设备吊装无需专用吊装机具，依靠自身液压机 构可实现，主要为中小型拌合设备；
▪ 分总成移动式：将各主要总成分别安装在几个专用底盘 上，形成多个半挂车（或全挂车），现场安装需借助起 吊机具，布置形式可根据现场调节，主要为大中型，公 路工程采用较多；
▪
顺畅，主要用于固定式。
▪ 卧式：安装和转移方便，广泛应用
▪
于中小型设备上。
▪ 组成：仓体、机架、螺旋输送装置、
▪ 粉料计量装置等组成，其中计量装
▪ 置有容积式和称重式两种，目前因
▪ 容积式结构简单成本低，工作可靠，
▪ 而被广泛采用。
▪ 中置式：仅为悬掛方式不同 。
§3.1 稳定土拌合机械的用途、类型 及作用原理
▪ 3、粘结液和水的计量喷洒系统
§3.2 路拌稳定土拌合机设计计算
▪ 一、拌合宽度及深度确定
▪ 1、稳定土拌合机拌合宽度的确定
▪ 应根据被处理路基的宽度适当考虑重叠量，以最少整倍
数为好。
▪ 即：b B n 1b
n
§3.1 稳定土拌合机械的用途、类型
▪ 1、路拌机
及作用原理
▪ 即在路基上就地拌合施工的机械。
▪ （1）特点：所需配套设备少，所占施工场地少，机动 灵活，成本低，但拌合计量精度较低。
▪ （2）种类：
▪ 按行走方式分：
▪ 轮胎式：机动性好，稳定性、附着性不如履带式；
▪ 履带式：附着力大，稳定性、通过性好，机动性差。
▪ N3 G f v p 9.8G f v p （kw）
▪ 其中：G：机械重量（T）；
▪
f：滚动阻力系数，一般为0.15～0.19（取决于
▪
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
土壤种类、强度及轮胎气压，见下页表。）
▪
vp：平均工作速度，因为正常工作时v＝0.5～
▪
1.5km/h，所以vp＝8～9m/s；
▪ 一般情况下转子反转式稳定土拌合机：
▪ 2、转速
▪ 根据切削速度确定，据实验切削速度Vpe不应超过14m/s， 过大功率消耗与刀具磨损过大，过小生产率低。
▪ 即：n = Vpe/πD (转/秒)= 60Vpe/πD (转/分)； ▪ 一般取Vpe＝9～13m/s。
§3.2 路拌稳定土拌合机设计计算
▪ 三、工作速度 ▪ 拌合机的工作速度取决于滚筒截面上的刀数及切削土屑
▪ 另外，可按经验初选： N 180 ~ 220kw / m2 hB
▪ 其中：h：拌合深度；B拌合宽度。
§3.2 路拌稳定土拌合机设计计算
▪ 七、铣削滚筒轴扭矩Mkp
▪ ▪
M KP
30(N1 N 2 )
n
（Nm）
▪ 其中：n：转速（r/min）
▪ 最大扭矩Mkpmax
M KP max k1 M KP
§3.1 稳定土拌合机械的用途、类型 及作用原理
▪ 按移动能力分：自行式、半悬掛式、拖式； ▪ 按转子旋转方向分： ▪ 正转式：作业阻力小，破碎性差，拌合质量差； ▪ 反转式：破碎性、拌合质量好，但阻力大，消耗功率大。 ▪ 按转子布置方式分：转子后置式、转子中置式。
§3.1 稳定土拌合机械的用途、类型 及作用原理
▪ 其中：k1为动载系数,k1=1.5～2;
▪ 转子上每把拌刀所受作用力P0KP
P0 KP
2M KP max Dz
▪ 其中：z为同时作用拌刀数；D为转子作用半径。
§3.3稳定土拌合设备设计
▪ §3.3.1稳定土厂拌设备的类型，主要结构组成
▪ 一、稳定土拌合设备的类型
▪ 1、按生产率分：
▪ 小型：Q＜200 T/h；
一般取 2.0～2.4 m。
▪ 其中：B：被处理车道宽度m；
▪
n：稳定土拌合机通过的趟数；
▪ Δb：两趟间重叠宽度 0.1～0.2 m。
▪ 轮距：2～2.2m，轮胎外沿宽度2.5～2.6m，若宽度过大 会使工作质量及配重过大，整机性能降低，且转子驱动 马达在外也会影响通过性。
§3.2 路拌稳定土拌合机设计计算
刻与土壤接触的刀刃数相同）。
▪ 一般相邻排两刀间夹角，在垂直于转子轴线方向平面内 12～40°（个别达60～65°）；过小易粘土，过大载荷 不均。
▪ 刀刃切土角：45～55°,过大阻力大,过小不利于抛土; ▪ 相邻刀盘间隙：一般取刀刃宽度的1～1.24倍； ▪ 刀刃宽度：60～130mm；刀刃厚度：7～15mm。
0.8 1.33 0.12 0.77 0.18 0.61 0.21 0.53 0.23 0.47 0.24 0.44
§3.2 路拌稳定土拌合机设计计算
▪ 4、发动机所需功率
▪
N
其中：
N1 N2
1
N3
2
N4
▪ η1：发动机到滚筒间传动效率（液压传动65％，机械 传动：75~85％）；
▪ η2：发动机到驱动轮传动效率，一般可取65％； ▪ N4：喷洒系统等辅助功率，一般可取10~15％；
▪ 固定式：即固定安装在选好的场地上，一般不搬移，通 常为大型或特大型。
§3.3.1稳定土厂拌设备的类型 与主要结构组成
▪ 二、主要结构组成 ▪ 主要组成： ▪ 矿料配料机组、 ▪ 集料皮带输送机、 ▪ 结合料储存与配 ▪ 给装置、搅拌器、 ▪ 水箱及供水系统、 ▪ 电控系统、成品 ▪ 料输送皮带、成
▪ 2、拌合深度
▪ 应以路基施工标准和规程来确定，一般路基稳定土层厚 度，单层＜20cm，两层26～28cm，机场单层30cm，故稳 定土拌合机拌合深度一般取300～400mm。
▪ 二、转子的直径、转速确定
▪ 1、转子直径D（刀刃圆规迹半径）
▪ 根据拌合深度确定，一般≮700～900mm，最小直径 Dmin≥0.9D，即刀具磨损后最小直径。一般用低速大扭 矩马达驱动选1.2～1.3m；高速马达驱动为0.9～1m。
▪ 中型：Q = 200～400 T/h；
▪ 大型：Q = 400～600 T/h；
▪ 特大型：Q＞600 T/h
▪ 国外已形成200～1200 T/h的系列化产品。
▪ 国内主要为50～300 T/h的中小型产品。
▪ 2、按搅拌器型式分：
▪ 非强制跌落式：依靠不断提升，下落搅拌（也称滚筒式）
▪ 强制间歇式：即每一锅每一锅搅拌，搅拌器为叶桨式；
(kw)
▪ 其中：k0：抛掷系数，窄刀：0.75，宽刀：1；
▪
m：每秒抛掷土的质量（kg）；
▪
v0：铣刀圆周速度(m/s)；
▪
B：铣削宽度（m）；
▪
h：铣削深度（m）；
▪
ρ：土的密度（kg/m3），ρ=1800～2000；
▪
vp：平均行驶速度（m/s）。
§3.2 路拌稳定土拌合机设计计算
▪ 3、拌合机行驶阻力所耗功率N3 ▪
拌均匀。
▪ 四、主要性能参数 ▪ 宽度、深度、速度、功率、 ▪ 拌合精度、计量精度。
§3.1 稳定土拌合机械的用途、类型
▪ 五、结构组成
及作用原理
▪ 1、基础车
▪ 转子后置式：整体车架，偏转
▪ 前轮转向，前部设配重箱，行
▪ 走、转子均为液压驱动，转向
▪ 桥为摆动式，刚性悬挂。
▪ 转子中置式：整体车架，刚性