节能 型 多侧 臂 多螺 旋 混凝 土 搅 拌 机 的 技 术
分 析
根 据 理论 分 析 和样 机 的试 验 ．对 影 响 物 料 运 动 的重 要
参数拌臂的螺旋升角 、搅拌线速度 、搅拌功率 、搅拌筒 的
长宽比进行合理取值。
(1)减 少螺 旋 升 角 的分 析
螺旋升角 的选择范围是由物料 与搅拌构件之间的摩
擦 系 数 和 物 料 之 间 的 摩 擦 系 数 (物 料 内部 剪 切 角 )决 定 。
减少 ，会 使 物 料 的 对 流 (主要 是 剪切 运 动 ) 减 少 ，针 对
传统双卧轴强制式搅拌机叶片 的螺旋是按单一的螺旋 升角
布置 的情 况 ，将 保 持 大 部份 搅 拌 机 叶片 螺 旋 升 角 不 变 ，局
部改变一些搅拌机叶片升角不变 ，由单一螺旋改变为多螺
旋 。这 样 ，物 料 的 对 流 运动 有 所 增 强 。 由于 在 搅 拌 时 ，叶
片螺旋的变化 ，使物料 的速度方 向不断地改变 ，增加 了物
料的冲击 和接触 ，使物料 的扩散运动增强 ，提高了搅拌混
凝 土 的均 匀 度 和 强 度 ．入的选 择 在 l4．2。<h<39．6。 l2]的范
围 之 内 ，由 于在 局 部 降低 了 ，将 使 搅拌 功 率 下 降 。
搅 拌 臂 的螺 旋 升 角 由物 料 与搅 拌 构 件 之 问 的摩 擦 系 数
和物 料 之 间 的摩 擦 系 数 决 定 ，它影 响物 料 对 流 和 扩 散 运 动
的 速 度大 小 和 方 向 ，将 搅 拌 臂 单 一 的 螺旋 升 角排 列 改 变 为
四组 不 同的 螺 旋升 角 排 列 和 其 中一 组 的螺 旋 方 向与 另 三 组
的螺 旋 方 向相 反排 列 ，可 不 断 改 变 物料 的速 度 方 向 ，从 而
增加物料的冲击和接触 ，使物 料在对流运动改变不大的情
况下 ，物 料 的扩 散 运 动更 快更 多 。 而且 在 绕 搅 拌 轴旋 转轨
迹 上 使 搅 拌臂 的分 布 趋 向 均匀 ，搅 拌 轴 搅 拌 臂 组 件 的 旋转
重 心 接 近 在搅 拌 轴 上 ．从 而增 强 运 转 动 平 衡 性 ，减小 运 行
阻 力 。 按 理 论 分 析 ，螺 旋 升 角 的 选 择 范 围 为 14．2。< <
39．6。．根据搅拌臂的分 布情况 ，沿轴组 之间的物料螺旋升
角差 定 为 10。 15。，按 搅 拌 叶 片 刮 刀 的 阻 力 矩 的 公 式 ，局
部 减 少螺 旋 升 角 ，可 有效 降低 搅 拌 功 率 。 经 样机 试 验 ，可
在 保 证 混凝 土 均 匀度 和强 度 的 前 提 下 ，减少 搅拌 时 间 ，降
低 搅拌 功 率 。
(2)减 少参 与搅 拌 的搅拌 叶片 刮 刀数 量 Z的 分析
按 传 统 双 卧 轴强 制 式 搅 拌 机 叶 片 刮 刀 的 布置 情 况 ，在
搅拌 时参 与 搅 拌 的搅 拌 叶 片 刮 刀数 量 最 多为 7条 ，最 少 为
3条 ．通 过 重 新 布 置 搅 拌 叶 片 刮 刀 的 排 列 ，使 参 与 搅 拌 的
搅拌 叶片 刮 刀数 量 最 多为 6条 ，最 少 为 4条 ， 同时 考 虑 到
参 与搅 拌 的 搅 拌 叶片 刮 刀 数 量 的 减少 ，会 影 响物 料 的 对 流
运动 ，在 一 根 水平 轴 上 ，将靠 反 向搅 拌 侧 臂 刮 刀 一 端 的 一
条搅 拌 叶 片 改 为搅 拌 侧 臂 刮 刀 ，和 原 搅 拌 侧 臂 刮 刀 同 向 ，
2搅 拌 侧臂 改为 3搅 拌 侧 臂 (多搅 拌 侧 臂 )。 由于 增加 的搅
拌 侧 臂 刮 刀 和 同轴 的搅 拌 叶 片 反 向 ，搅 拌 时增 加 了物 料 的
对流 运 动 ，从 而保 证 了混 凝 土 的 均 匀 度 和强 度 。 由于 搅 拌
叶片 刮 刀 分 布 不均 匀 ，造 成 运 转平 衡性 差 ， 同样 会 造 成 搅
拌功率的损耗 ，通过上述的布置 ，使搅 拌臂 的分布趋 向均
匀 ，减 小 运行 阻力 。 由于 减少 Z和搅 拌 拌 臂 的分 布 趋 向 均
匀 ，将使 搅 拌 功 率下 降 。
(3)搅 拌 线速 度 分 析
搅 拌 线 速 度 主要 受搅 拌 过 程 中物 料 不 发 生 离析 现 象 所
限 制 ，搅 拌 线 速 度 应 使 物 料 的运 动 能 保 证 搅 拌 质 量 ，又能
达 到 较 高 的搅 拌 效 率 和 较 低 的能 耗 ．它 与 搅 拌 臂 的半 径 、
搅拌 臂之 间的螺旋升角、物料之间 的摩擦力 ，物料 的密度
等因数有关 ．大量的实验数据表明搅拌线速度 的合理取值
范围是 1_4 1．7m／s，在对搅拌臂 的创 新布置后 ，经试验 ，
最佳搅拌 线速度为 1．6m／s，这时 的搅拌时 间为 30s，搅 拌
功 率 为 45kW (单轴 )。
(4)搅拌功率分析
搅拌功率 (单轴 )是搅拌机非常重要的参数 ，搅拌功
率 与 搅 拌 叶 片 刮 刀 的 中径 、搅 拌 叶 片刮 刀 的宽 度 、搅 拌 叶
片 刮 刀 组 的螺 旋 升 角 的 正切 值 、搅 拌 叶 片 刮 刀 的 数量 及 搅
拌 叶 片 刮 刀 的 立 面 展 开 角 成 正 比 ，与 机 械 传 动 效 率 成 反
比．考虑到搅拌轴运转过程 中。搅拌构件之间会经常发生
卡料现象 ，要引入电机容量储备系数 ，为提高机械传动效
率 ，将 皮 带 传 动 改 为 电机 与 减 速 机 之 问 直联 式 结 构 。根 据
上 述的搅拌叶片刮刀的阻力矩公式和搅拌 功率公式计算 ，
搅 拌 功 率 约 为 28kW ，根 据 短 期 瞬 间 载 荷 不 超 过稳 定 载 荷
150％ ， 负 载 最 大 尖 峰 功 率 为 (28x150％_42) kW ， 取
45kW 。经 试 验 搅 拌 功率 在 25kW～29kW 范 围 内 ，负载 最 大
尖 峰 功 率 为 37．5kW～43．5kW ，符 合计 算 的结 果 。这 说 明 改
变 搅 拌 叶 片 刮 刀 组 的螺 旋 升 角 、参 与搅 拌 的 叶 片 刮刀 数
量 ．可 降低 搅 拌 功率 。
(5)拌 筒 的长 宽 比分析
拌 筒 的 长 宽 比 主 要 受 制 造 拌 筒 的 材 料 的 最 小 重 量 影
响 ，0．7左 右 时 ， 材 料 最 少 ；它 还 影 响物 料 沿 轴 向 的对 流
运动 ．太短 ，物料难以形成流畅 的轴 向循环对流运动，太
长 ．物料 的轴 向循 环 对流 运 动 次 数 减 少 ，不 利 于物 料 的 三
维均匀分布 。取值范 围在 O．7 1_3之 间时 ，都能满足搅拌
要 求 ，但 宽 短 型 拌 简 要 比窄 长 型 拌 筒 更 有 利 于 混凝 土 的搅
拌 ．一 般 长 宽 比小 于 1的拌 筒 具 有 更 好 的搅 拌 效 果 ，经 试
验确 定 宽 短 型拌 筒 长 宽 比为 0．78，这 时搅 拌 效 果 为最 佳 。
(6)传 动 效 率 分析
根 据搅 拌 功 率 的计 算 公 式 ：N=M·n／(95500· )t33，
朋— — 搅 拌 叶 片刮 刀 的 阻力 矩 ；
— — 搅拌 轴 的转 速 ：
m—— 传动 机 构 的效 率 。
影 响搅 拌 功 率 的参 数 还 有传 动效 率 。
经 调研 分 析 ， 目前 的 传 统 双 卧轴 强 制 式 混 凝 土 搅拌 机
采用电机+皮带+行星减速机 ，行星减速机与水平轴刚性直

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