JZC350混凝土搅拌机拌筒及叶片设计

刘春东,张东辉,倪笑宇,霍珍珍

（河北建筑工程学院，河北张家口，075000）

1 搅拌系统结构简介

搅拌系统由搅拌筒、托轮和传动系统等组成。搅拌筒是搅拌机的工作部件，如图1所示，呈双锥形，筒体内焊有两对高低叶片，交叉布置，分别与拌筒轴线成一定夹角。实现物料提升下落的同时，还能使物料轴向往复窜动，获得匀质混凝土。

拌筒出料锥内部，焊有一对出料叶片，改变了筒旋转方向，混凝土即由低叶片推向出料叶片并排出筒外。

拌筒由四个托轮支撑，通过电机经由传动系统驱动拌筒上的齿圈而实现旋转搅拌。

图1 搅拌筒结构

2 拌筒几何容积计算

拌筒几何容积由进料锥、出料锥及圆柱体三部分组成，要计算拌筒容积，首先要求出这三部分体积之后，相加即可。

2.1 进料锥体积

其中，R1=1435mm，R2=703mm，又由于

所以得 h1=655mm。

因此，可得进料锥体积为

2.2 出料锥体积

其中，R3=1435mm，R4=710mm，

因此出料锥体积为

2.3 拌筒圆柱部分体积

其中，h=850mm，R=1450mm。

可得拌筒圆柱部分体积

因此，拌筒几何容积为

3 叶片面积及数量的确定[1,2]

叶片是搅拌系统最为关键的部分，叶片面积及数量的不同很大程度上决定了搅拌质量。搅拌叶片的面积对物料的循环运动和物料之间的相互作用有着重要的影响。叶片面积过小，减弱了物料的循环作用和两轴之间的对流作用，使物料达到宏观均匀搅拌时间增长；若叶片面积过大，不但增大了搅拌功率，还需要减小叶片个数，否则，叶片在搅拌筒内运动时会相互干涉。因此，应根据拌筒尺寸和工作装置各参数，主要是搅拌叶片的个数，设计出合理的叶片面积。

由于与叶片面积相关的因素较多，故主要通过试验来分析各种因素的影响。

（1）长宽比相同、叶片面积相同时，不同的叶片个数对搅拌效果的影响。

（2）长宽比相同、叶片个数相同时，不同的叶片面积对搅拌效果的影响。

（3）叶片面积相同、叶片个数相同时，不同的拌筒长宽比对搅拌效果的影响。

试验方案如表1所示。

表3-3 叶片面积试验方案

在搅拌机参数优化试验中，选取4种叶片面积而每种面积下又有3种选择；拌筒长宽比选择了2种。根据试验内容，共有24组试验，其中，1-12组为窄长形拌筒；13-24组为宽短形拌筒。不同的叶片面积试验结果如表2所示。

表2 试验结果

从表2试验结果可以得出如下结论。

（1）在本试验条件下，第12组、第9组、第17组结果较好，表明合理的叶片面积和叶片个数的合理搭配对搅拌质量的影响较大，这组试验结果可作为设计人员选择参数时优先参考。

（2）叶片面积增大对搅拌功率的影响很大，但混凝土的质量并不一定会提高；当叶片面积过大，叶片个数过少时，混凝土的均匀性很差；同时，增大叶片面积，减少叶片个数，会增大混凝土的含气量。

（3）从对混凝土搅拌质量的影响方面分析，叶片个数的变化要比叶片面积的变化影响大。当叶片个数过多或叶片面积过大时，都会使相邻叶片之间的空间距离减小，反而使物料流动不畅，搅拌质量下降。两者对比试验结果如表3所示。

（4）当拌筒长宽比和容积利用系数k(搅拌机的出料容积与几何容积之比)不同时，即使相邻叶片之间的空间距离相同、叶片面积相同，搅拌效果也不相同。这表明搅拌时容积利用系数和长宽比也会影响叶片面积和叶片个数的选择。

表3 对比试验结果

由上所叙，结合本机型搅拌机的功率选择6个叶片，其中2个高叶片，2个低叶片，2个出料叶片，低叶片面积为130cm2，高叶片面积为93.6cm2。如图2-4所示。

图2 高叶片

图3 高叶片组焊件

图4 出料叶片

[1]冯忠绪.混凝土搅拌理论及设备[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2]成大先.机械设计手册.北京：化学工业出版社，2000.