混泥土搅拌机的分析和改进

机械设计及其自动化论文

同济大学浙江学院

混凝土搅拌机的分析和改进

姓 名：李志梁

学 号：090817

指导教师：徐博铭

2013年4月18日

1.混凝土搅拌机的意义和机............2 2.混泥土搅拌机基本结构..............3

1) 搅拌装置。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 2) 传动系统。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 3) 上料系统。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4 4) 供水系统。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4 5) 机架与支腿。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5 6) 电气控制系统。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5

3.混泥土搅拌机的工作原理............5 4.上料，卸料系统的改进..............7

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一、混凝土搅拌机的意义和机理

混泥土搅拌机的现实意义：混凝土搅拌机是将混凝土配合料按一定配合比的水泥、砂、碎石（骨料）和水等均匀搅而制备混凝土的专用机械。

一般认为混凝土搅拌机的主要任务是： (1)组分均匀分布，达到宏观和微观上的匀质

(2)破坏水泥粒子的团聚现象，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的结合，形成理想的水化生成物

(4)由于集料表面覆盖一薄层灰尘及粘土，有碍界面结合层的形成，故应使物料之间多次碰撞和相互摩擦，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。 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:

(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。

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二、混泥土搅拌机基本结构

1．混泥土搅拌机由搅拌装置，传动系统，上料系统，供水系统，机架与支腿，电气控制系统。还包括搅拌机盖、搅拌筒体、轴端密封、衬板、卸料门润滑系统

。

(1) 搅拌装置:搅拌筒、搅拌轴、搅拌臂、搅拌叶片和侧叶片.搅拌筒内装有两根水平配置

的搅拌轴，每根轴上均装有搅拌叶片。在靠近搅拌筒两端的搅拌臂上分别装有侧叶片，可刮掉端面上的混凝土，并改变混凝土的流向。

(2)传动系统:传动按传动方式可分为两种：机械传动和液压传动。液压传动具有重量轻，体积小，结构紧，驱动力大等特点，但考虑到目前国内状况，液压马达虽然比以前在质量上提高了，但价格昂贵，用于一般的搅拌机上，成本太高，不经济，故而我们选用传统的机械传动。传动系统由电动机、皮带轮、减速箱、开式齿轮等组成.

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(3)上料系统:上料系统由卷扬机构、上料架、料斗、进料料斗、滑轮等组

成.

(4)供水系统:供水系统是电动机、水泵、节流阀及管路等组成，见图3.6。启动水泵，即可将注入搅拌筒，水的流量通过闸阀调节，供水总量由时间继电器控制。当按钮转到“时控”位置时，水泵会按设定的时间运转和自动停止，当按钮转到“手动”位置时，可连续供水。

(5)机架与支腿:（1）机架：根据整体的布置情况和尺寸要求，按整体具体要求用槽钢，角

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钢焊接而成的，并按强度组装焊铆在一起，支承主机，并且使各部件空间位置固定形成一整体。（2）支腿：由于本机容量较大，按国家城建法规要求卸料高度大于1.5m,采用长短腿配合使用。搅拌时长支腿支承达到使用要求。运输时可将支腿卸掉。短支腿则用于运输状态，卸去长支腿防止机架上各部件与车辆接触而受损。

(6)电气控制系统:电气控制系统需要控制JS750混凝土搅拌机的主传动电机，供水系统电机，上料，下料等的电机。所有电器控制元件都设在配电箱中。电器元件控制满足的使用要求：主电机可以点动以满足安装修理过程的要求。电气控制线路设有空气开关，熔断器，热继电器具有短路保护，过载保护，断相保护的功能，所有控制按钮及空气开关手柄和指示灯均布置在配电箱门上，并设有门锁。配电箱内的电器元件安装在一块铁板上，安全可靠，操作维修方便。

三、 混泥土搅拌机的工作原理

（以双卧轴搅拌机结构为例）

搅拌装置包括：搅拌筒、搅拌轴、搅拌臂、搅拌叶片和侧叶片，具体结构如下图3.1所示：

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图1-2 双卧轴搅拌机装置

1—搅拌筒；2—搅拌轴；3—搅拌臂；4—搅拌叶片；5—侧叶片

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又重新发展起来，目前己形成系列产品。我国于二十世纪八十年代初研制成功，但发展迅速，在产品规格和生产数量上，都远远超过了其他机型。

双卧轴搅拌机，主要由传动、搅拌、卸料、轴端密封和支承等机构组成。其中，搅拌机构是双卧轴搅拌机的核心部分，混凝土搅拌质量的好坏，生产率的高低，使用维修费用的多少都与它有关。搅拌机构是由水平安置的双圆槽形拌筒、 图1-2双卧轴搅拌机结构示意图

两根按相反方向转动的搅拌轴和其上安装的搅拌叶片组成的。搅拌叶片的作用半径是相互 交叉的，叶片与轴中心线成一定角度，并且前后上下都错开一定的空间，如图1-2所示。所以当搅拌轴转动时，叶片一方面带动混合料在两个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，混合料在两轴之间的共域相互交换体位;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。取一运动的微小混凝土混合料作为一个运动单元，该单元在搅拌过程中有着复杂的运动形式。当搅拌叶片带动该单元由拌筒底部向上运动时，由于其处

在重力作用下没有其他阻挡，混合料从由挤紧状态松脱出来产生分散抛落，如同自落搅拌过程;当搅拌叶片推动该单元向下运动时，由于拌筒内壁和附近物料的阻力，使混合料受到挤压力、摩擦力作用，既有大的流动，又有小范围的挤散和重新混合，如同强制搅拌过程。所以，在搅拌轴旋转的过程中，双卧轴搅拌机既有自落搅拌作用，也有强制搅 图1-3双卧轴物料运动特性

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拌作用;既有对一定 的冲击。特别是轴带动叶片所图1-3)，在混合

混凝土的切割，也有

两根反向旋转的搅拌形成的交叉料流(如料间产生强烈的对流

挤压，使混合料在任一瞬间受到不同方向外力作用，为混凝土实现宏观和微观匀质性创造了更为有利的条件。

四、上料，卸料系统的改进

上料架：把斜置角度为60，它是综合考虑了上料架的位置及搅拌筒衔接，而且考虑底架的宽度不能超过规定的长度及上料架的宽度，行程等综合因素后得出的。上料架的上料轨道（下料轨道）为槽钢，滚轮的上滚轮置于槽钢内侧，而下滚轮置于槽钢外侧，这样可保证料斗上下安全平稳。 卷扬机构 上料动力及卸料

制动式电机通过减速箱带动卷筒转动，钢丝绳通过滑轮牵引料斗沿上料架轨道向上爬升，当爬升到一定高度时，料斗底部都门上的一对滚轮进入上料架水平通道，斗门自动打开，物料经过进料漏斗投入桶内。为保证料斗准确就位，在上料架上装有限位开关，上行程有两个限位开关，下行程有一个限位开关，当料斗下降至地坑底部时，钢丝绳稍松，弹簧钢杆机构使下限位开关动作，卷扬机构自动停车。制动式电机可保证料斗在满足负荷运行时，可靠地停在任意位置，制动力矩的大小由电机后座的大螺母调整。

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图3.5 上料系统

1.滑轮2.料斗3.进料料斗 4卷扬机构5.上料架

卸料系统由卸料门、操作柄等机构组成，如图3.5所示。卸料门安装在搅拌罐底部，通过操作柄可以使其绕水平轴迥转以达到启闭目的，通过调整出料。两侧的密封条的位置来保证卸料门的密封。

混泥土搅拌完毕，将卸料板慢慢的打开进行卸料，减小混凝土对卸料系统的冲击，混凝土卸料完毕时，需要将卸料门迅速关闭，提高生产效率，因此整个系统的运行就是一个慢进一个快退的工作循环，我们将对此采取液压传动方式，可选用液压缸做执行机构。

卸料门的开闭式卸料门的圆周运动，卸料是卸料门所受压力角大，因此采用定量齿轮泵，由于搅拌和卸料是两个完全的过程，在搅拌卸料门时关闭的，当混凝土搅拌完毕时将

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卸料门打开完成卸料，因此采用手动控制方式。

控制元件是一个三位四通具有M机型能的换向阀，而当混凝土在搅拌时需要将卸料门关闭，并且要保证有一定的压力保证它的密闭性能，因此液压泵在工作时对系统部产生任何压力作用，采用两个液压控制单向阀分别控制液压缸的两个进油（出油）管来完成这个系统的这一要求。

拟定液压系统原理图

系统控制的是卸料门开与闭，而且两动作的速度不相同，因此在卸料门打开时在液压系统流量一定的情况下从液压缸的无杆腔进油，它的工作原理是高压慢进，不但可以克服混凝土对卸料板的磨擦，而且还可以将卸料门慢慢的打开，卸料门需要关闭是基本上是在无摩擦的情况下运行的，因此从液压缸的有杆腔进油，它的是低压快退，完全符合卸料系统的要求

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