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攪拌軸轉動時,物料繞攪拌軸形成圓周運動和沿雙軸的環形循環流動,同時在攪拌葉片重疊的部位,混合料相互交換體位,產生強烈的剪切效果。但是,由于攪拌臂的存在,物料只有繞過攪拌臂沿軸向運動,物料沿軸向的循環料流被阻擋,物料運動不很流暢。
雙臥軸攪拌機料流2雙螺旋軸攪拌機設計及料流分析2.1設計思想通過以上分析可知,由于雙臥軸攪拌機中攪拌軸及攪拌臂的存在,所以靠近中心軸附近的區域存在攪拌低效區,混凝土容易產生抱軸和運動不流暢等問題。如果設計一種攪拌裝置,它中間沒有攪拌軸,也沒有攪拌臂,只在攪拌中心區域設置攪拌葉片,就能夠解決雙臥軸攪拌機存在的問題。
從雙螺帶攪拌機攪拌機構得到啟發,將雙螺帶攪拌機的大螺帶和小螺帶上的攪拌葉片通過中間連接塊連接起來,去除中間攪拌臂,只保留兩邊的攪拌臂,用2個半軸代替橫通的攪拌軸,在大螺帶和小螺帶之間添加加強塊來保證攪拌裝置的剛度,得到“無軸”的雙螺旋軸攪拌機,如下頁所示17.雙螺帶攪拌機攪拌機構2.2料流軌跡分析如下頁所示,對于上側的螺旋軌攪拌葉片雙螺旋軸攪拌機雙螺旋軸攪拌機料流轉動時形成雙螺旋曲面,葉片帶動物料在徑向運動的同時上下翻滾,進給螺旋葉片將物料推向右邊,而返回螺旋葉片又把物料推回去。由于進給螺旋葉片的長度差不多是返回螺旋葉片長度的2倍,所以物料總的運動趨勢是從左邊到右邊。此時,右邊多余的物料會流到另一側的進給螺旋葉片上,如此反復,使物料完成按順時針方向運動的大循環。在攪拌葉片相遇或重疊的部位,混合料在兩螺旋軸之間的共域內相互交換體位,產生強烈的剪切效果。同時,由于內螺旋葉片的存在,使螺旋軸中心附近物料的運動得到了加強,有效地消除了圓筒式強制攪拌機存在的攪拌低效區問題,物料的運動變得較為流暢。
3雙螺旋軸攪拌機與雙臥軸攪拌機的對比試驗3.1試驗內容試驗中所采用的雙臥軸試驗樣機與雙螺旋軸試驗樣機如、所示。它們的驅動電機、傳動機構、攪拌筒體和卸料裝置等完全相同,公稱容量都是100L,唯一的不同是攪拌結構。試驗混凝土采用相同的組成材料和統一的配合比設計,假定混凝土的設計強度等級為C20,混凝土拌和物坍落度為10~雙臥軸攪拌機試驗樣機雙螺旋軸攪拌機試驗樣機30mm.水泥采用強度等級為32.5R的普通硅酸鹽水泥,細骨料用中砂,粗骨料平均粒徑為25mm.本次試驗屬于對比試驗,要求在投料順序、混凝土配合比、攪拌速度和攪拌時間等試驗條件完全相同的情況下,分別測定2種不同機型所攪拌混凝土的含氣量、混凝土拌和物的勻質性、硬化混凝土試塊的抗壓強度、抗壓強度離差系數CV和電機電流值1M.通過以上指標的綜合分析,比較2種不同機型的攪拌質量和效率。為了節約試驗成本減少試驗次數,只對比2種機型在較佳攪拌條件及其交叉工況條件下的攪拌質量。選擇雙臥軸攪拌機較佳攪拌時間為30s攪拌線速度為1.5m/S101;雙螺旋軸攪拌機較佳攪拌時間為20s攪拌線速度為1.6m/s.通過改變變頻器的頻率實現不同的攪拌速度。
3.2試驗安排及結果分析對比試驗安排見表1試驗結果見下頁表2;其他對比試驗結果如下頁、所示。 表1對比試驗試驗序號攪拌時間/s攪拌線速度備注雙螺旋軸攪拌機較佳攪拌工況雙臥軸攪拌機較佳攪拌工況交叉工況表2雙螺旋軸攪拌機與雙臥軸攪拌機對比試驗結果混凝土拌合物勻質性硬化混凝土試塊抗壓強度電機電流試驗序號含氣量/%砂漿密度相對誤差Am/%粗骨料質量相對誤差%7d抗壓強度平均值/MPa抗壓強度離差系數Cv電機電流平均值/A電機電流方差A12.電機電流平均值對比試驗結果如表2所示,在不同工況下雙螺旋軸攪拌機攪拌出的混凝土含氣量均低于雙臥軸攪拌機攪拌出的混凝土含氣量。
要指標,且Am、越低,混凝土的勻質性就越好。如表2所示,雙螺旋軸攪拌機在不同工況下,所得混凝土AmAg的值比較穩定,且全部合格,5%的國標要求181.但是,雙臥軸攪拌機在攪拌時間為20s時,所測得混凝土的Am指標均不合格。這說明,雙臥軸攪拌機不適合縮短攪拌時間。
混凝土抗壓強度平均值和抗壓強度離差系數是衡量混凝土微觀勻質性的2個重要指標,混凝土抗壓強度越高、抗壓強度離差系數越低,混凝土的微觀勻質性就越好。如所示,雙螺旋軸攪拌機在其較佳工況條件下,所攪拌出的混凝土抗壓強度比雙臥軸攪拌機高11%;在雙臥軸攪拌機較佳工況條件下,雙螺旋軸攪拌機攪拌出的混凝土抗壓強度也比雙臥軸攪拌機提高1.2%.所以說,雙螺旋軸攪拌機所攪拌的混凝土的微觀勻質性要優于雙臥軸攪拌機。
電機電流平均值能反映出攪拌機攪拌過程所消耗的電能,電機電流平均值越大,說明攪拌機消耗的電能就越大。電機電流方差能夠反映出攪拌過程的平穩性,電流方差值越小,說明攪拌過程就越平穩。
由可以看出,在不同工況下雙螺旋軸攪拌機攪拌過程中電流值都小于雙臥軸攪拌機。這說明,雙螺旋軸攪拌機在攪拌過程中物料對攪拌葉片的阻力小于雙臥軸攪拌機。從表2可知,雙螺旋軸攪拌機攪拌平穩性并不是在各種工況下都比雙臥軸攪拌機好,這是因為攪拌過程中容易卡料、攪拌葉片和襯板間隙不均勻造成的。因此,雙螺旋軸攪拌機加工質量是制約其攪拌平穩性的關鍵因素,在制造加工雙螺旋軸攪拌機時,要嚴格保證加工質量。
4結語理論分析和試驗表明,雙螺旋軸攪拌機與雙臥軸攪拌機相比,具有物料運動流暢的特點,不存在明顯的攪拌低效區和混凝土抱軸結塊等現象。
當攪拌時間為20s時,雙螺旋軸攪拌機所攪拌混凝土的各項指標均合格,而此時雙臥軸攪拌在水平面,在輪胎充氣壓力和輪胎數目一定的情況下,應按前、后輪軸荷的大小比例,決定質心在前、后輪軸線之間的位置,使前、后輪的平均接地比壓接近,保證壓實的效率與均勻性。 |