JS500混泥土搅拌机搅拌装置的设计

浙江林学院工程学院2010届本科毕业生设计

目录

第1章 总述 .................................................................. 2 1.1搅拌的作用 .............................................................. 2

1.1.1混凝土的组成 ........................................................ 2 1.1.2搅拌的任务 .......................................................... 2 1.1.3合理的搅拌机理 ...................................................... 2 1.2混凝土搅拌机的类型 ...................................................... 3 1.2.1搅拌效果的比较 ...................................................... 4 1.3国内外混凝土搅拌机的发展状况 ............................................ 4 1.4双卧轴搅拌机结构和工作原理 .............................................. 5 1.4.1双卧轴搅拌机的优点 .................................................. 6 第2章 双卧轴搅拌机搅拌装置相关参数的优化设计 ................................ 8 2.1设计方案的主要内容 ...................................................... 8 2.2搅拌臂的排列 ............................................................ 8 2.2.1 逆流与围流 ......................................................... 8 2.2.2单轴上相邻两个搅拌臂间的相位关系 ................................... 10 2.2.3双轴上搅拌臂间的相对位置关系 ....................................... 11 2.3确定拌臂数目的相关因素分析 ............................................. 13 2.4叶片安装角的理论计算 ................................................... 14 2. 5拌筒长宽比 ............................................................ 15 2.6小搅拌叶片的设计分析 ................................................... 17 第3章 JS500搅拌机搅拌装置的整体设计 ........................................ 19 3.1JS500混泥土搅拌机主参数 ................................................ 19 3.2拌筒长宽比的选择 ....................................................... 19 3.3安装机构和搅拌叶片设计 ................................................. 21 3.3.1 连接结构的两大类 .................................................. 21 3.3.2 连接结构的选择 .................................................... 22 3.3.3搅拌叶片的设计 ..................................................... 23 3.4搅拌臂在搅拌轴上的安装 ................................................. 24 第4章 搅拌臂和搅拌叶片参数的选择 ........................................... 25 4.1搅拌臂料流排列的选择 ................................................... 25 4.2单轴上搅拌臂相位角与双轴搅拌臂相对位置关系的选择 ....................... 25 4.3叶片安装角的选择 ....................................................... 27 4.4小搅拌叶片安装角的选择及可行性 ......................................... 28 第5章 结语 ................................................................. 29

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第1章 总述

1.1搅拌的作用

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，并填充于砂的空隙成为砂浆，砂浆又包裹在石子的表面，并填充石子的空隙。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。 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，使其各颗粒表丽被水浸润，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)由于集料表面常覆盖一薄层灰尘及粘土，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)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合理的搅拌机理

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。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:

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(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。

1.2混凝土搅拌机的类型

目前生产的搅拌机有两种形式，一是独立使用的搅拌单机；另一是搅拌楼(站)的配套主机。由于使用要求有所差异，两种形式的搅拌机的配置略有不同(搅拌单机要比配套主机多上料和配水等机构)，但二者的主体机构是一致的。为了满足不同混凝土的搅拌要求，已发展了多种机型，各机型在结构和性能上各具特色，可从不同角度进行分类。就其原理而言，基本可分为自落式和强制式两大类。

表1－1 混凝土搅拌机分类

分类方式 形式 作业方式 周期式 连续式 搅拌原理 自落式 强制式 安装方式 固定式 移动式 出料方式 倾翻式 非倾翻式 搅拌筒外形 梨形、锥形、鼓形、盘形、槽形、其他形

自落式搅拌机是依据物料的自落原理进行搅拌。工作时利用拌筒内壁固定的叶片对筒内物料进行分割和提升，物料则靠自身重力洒落、冲击，从而使各部分物料的相互位置不断进行重新分布而获得均匀搅拌。这种机型结构简单、功率消耗和叶片磨损均较小，但其搅拌强度不够剧烈，搅拌质量难以保证，生产效率低，只适用于搅拌普通塑性混凝土，对粗骨料粒径要求不严格，广泛地应用在中小型建筑工地。常用的这类搅拌机有，鼓式搅拌机、双锥反转出料搅拌机、双锥倾翻出料搅拌机和对开式搅拌机等。其中的鼓式搅拌机由于技术性能落后，已于1987年列为淘汰产品。

强制式搅拌机是在自落式搅拌机之后，随着干硬性混凝土的发展而逐渐发展起来的。与自落式搅拌机不同，它不是通过重力作用进行搅拌，而是借助旋转的叶片对物料进行剪切、挤压、翻滚和抛出等强制搅拌作用，使物料在剧烈的相对运动中得到均匀搅拌。与自落式搅拌机相比，搅拌作用强烈，搅拌质量好，生产率高，但磨损大、功耗大，而且对骨料粒径有较严格的限制，适用于搅拌干硬性混凝土和轻骨料混凝土，多用于施工现场的混凝土搅拌站和混凝土预拌工厂的搅拌楼。常见的这类搅拌机有，立轴涡桨搅拌机、立轴行星搅拌机、单卧轴搅拌机和双卧轴搅拌机等。

周期型搅拌机是大家可以经常见到的搅拌机。这种搅拌机在进行搅拌时，需要经常停机器，作效率较低。而连续型混凝土搅拌机，由于机器在正常工作状态时，不需要停止机器。减轻了工人的劳动强度，提高了劳动生产率，是当下的一种发展趋势。

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1.2.1搅拌效果的比较

单卧轴混凝土搅拌机是以挤压、剪切和冲击三种力同时作用而进行搅拌的，外力对拌和料的有效作用时间长，力的作用效率高，可以在较短的时间内把混凝土搅拌均匀。双卧轴搅拌机是以物料的挤压、剪切和对流为主，物料间的冲击为辅，如图1一3所示。其工作原理为:当搅拌轴转动时，叶片一方面带动混合料在拌筒内轮番地作圆周运动，上下翻滚，同时在搅拌叶片相遇或重叠的部位，混合料相互交换体位;另一方面推动混合料沿着搅拌轴方向，不断地从一个旋转平面向另一个旋转平面运动。双轴叶片的反向螺旋形运动可使物料产生强烈的挤压，叶片前后端的混凝土压力差使得物料产生冲击，叶片在旋转过程中可使物料产生许多切割面。

图1-1 强制式搅拌机物料运动轨迹

从上述分析可知:混凝土间产生挤压对流的内摩擦，混凝土经剪切后产生大量的切割面，混凝土间相互的冲击是搅拌混凝土的三大要素。它不但可以完成拌和料间的物理变化，也可以加速化学反应。

双卧轴搅拌机既有对混凝土的切割，也有一定的冲击。特别是混凝土间具有合理的对流挤压，在搅拌轴旋转的每一瞬间混凝土均受到不同的外力作用，使拌和料在任何时刻都产生物理的和化学的变化，是综合性能最好的机型之一。 双卧轴搅拌机以其显著的特点、无可比拟的优势而广泛地应用于各种混凝土工程。而且随着高强度混凝土的实用化和混凝土机械的大型化，双卧轴搅拌机必将有一个更加广阔的应用前景。据一些建筑行家预测，此种机型今后仍是我国大型混凝土浇筑工程的主要机械。

1.3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。

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，

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