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科学与财富 沥青混凝土搅拌机论文 徐佳亮 江苏煤炭地质机械研制中心 摘要 沥青混凝土搅拌设备是生产拌制各种沥青混合料的机械装置 适用于公路 城市道路 机场 码头 停车场 货场等工程部门 沥青混凝土搅拌 设备的功能是不同粒径的骨料和填料按规定的比例掺和在一起 用沥青作结合料 在规定的温度下拌和成均匀的混合料 常用的沥青混合料有混凝土 沥 青碎石 沥青砂等 沥青混凝土搅拌设备是沥青路面施工的关键设备之一 其性能直接影响到所铺筑的沥青路面的质量 现今 在研制沥青混合料搅拌设备时 通常在考虑零部件的互换性的情况下 采用模块式组合设计原理 它是现代搅拌设备结构的基础 标准化通用化系 数平均为80 在搅拌设备中 应保证计量过程 成品混合料的卸料和矿料加热的自动化 搅拌设备必须具有较高的人机环境指标 沥青混凝土搅拌设备在国外有着很久的历史 早在本世纪初就已经问世 经过长期的发展 特别是随着电子技术的日益完善以及计算机技术和信息处理 技术的突飞猛进 沥青混凝土搅拌设备在发达国家已经达到很高的水平 并仍在不断改进 产品更新换代较快 关键词 沥青搅拌机 沥青混凝土搅拌设备 搅拌机 路面机械 科学论坛 理论研究和试验表明 在混合料质量沿搅拌器壳体纵横高速循环 混合 料质量强烈地垂直运动 混合料沸腾效应 和沥青向混合料喷雾的状态下 才能发生最快的搅拌过程 各成份沿每份料容积均匀分布的速度 取决于保 证混合料沿搅拌器体纵横向高速循环的桨叶对转轴的安装角的选择 当桨叶在搅拌中运动时 在桨叶前面将形成实的核心 并使混合料沿该 密实核心的侧棱发生移动 若桨叶安装角时 则发生横向 径向 循环 的搅拌而无纵向 轴向 循环的搅拌 若时 则在桨叶的表面上不形 成密实的核心 此时 混合料主要地顺转轴搅拌横向循环是微量的 图2 1 拌和桨叶对转轴安装角的选择 若桨叶对转轴安装成某一角度时 可以使混合料既发生纵向循环又发 生横向循环搅拌是强烈的 则此角将为最佳的安装角 桨叶纵向搅拌强度系数为密实核心两侧棱在转轴上的投影差与桨 叶在同一转同上的投影之比 图2 1 桨叶横向搅拌强度系数 是时密实核心横截面积和 时密实核心最大面积之比 为了用密实核心的系数来表示系数和 可以研究 图2 1 中所 示的计算简图其中 ABC为密实核心的横截面 从 图2 1 中可见 桨叶与转轴之间的夹角 密实核心侧 棱与转轴之间的夹角 密实核心的顶角 令为桨叶 的宽度 此时从中 得 从中得 而从中得 此时 从上式得 混合料的外层仅沿密实核心的侧棱 即沿和搅拌 此时桨叶相 对搅拌能力或搅拌系数将为 为了确定时的密实核心横截面积 必须确定的底边和 高 根据正弦定理得 或 此时 令的高为 此时 核心截面为 用下弦和角替代余弦角 得 密实核心最大横截面积为 桨叶横向搅拌混合料的强度系数 分析上式后可以得出结论 当角达角值时桨叶纵向搅拌系数 将趋近于1 最大值 当时 从式中可以看出横向搅拌系数接近于1 由于两个系数同时对混合料循环强度的影响 因此 轴上的桨叶必须按一定 的角度安装 以便使混合料的总循环强度系数为最大值 它等于纵向循 环系数和横向循环系数的乘积 把上式对角取一阶段导数 并使之等于零 可以求得桨叶装角 12 0 pr bb K b P K0 0 max p S K S PR K P K 1802 bACC 0 cosbb 2 cosbB 102 coscosbbbbBC ABC cosDCBC DC sin DCAC sin sin sin sin 1802 sin 1802 sin2 ACbb BC 2 sin coscos sin2 b bBC ABBC 0212 00 sin cos cos2 2 sin2 cos 2sin cos 1 2sincoscos PR b b bbbb K bbb tg tg 0 ABC AB DC sin 1802 sin ACAB ACB sin2sin ACAB sin sin2 b AB ABC DCh hACSinbSin 2 11 222 1 22 bSin SAB DCbSin Sin SinSin b Sin 22222 sincossincos 2sin2 b S 2 max 11 24 Sbhb tg 222 22 22 22 4 p b SinSin SinSinSin K bSin tg 0 0 K 0PRP KKK 2222 0 23 3 2 2 2 22 SinSinCos tgSinSinCos Sin Cos K SinSin tgSin Cos Sin Cos Sin CosSinSinSin SinCos 下接第314页 322 科学与财富 在上式中只有当 时 该式才能成立 经整理后得 分析所得公式表明 当时 角实际中 桨叶 的安装角为 略大于最佳值 当时 横向循环速度较小 而纵向循环速度较大 这仅对搅拌器是合理的 其搅拌体长和宽 之比大于1 当搅拌器轴工作时 沉埋在混合料内搅拌器底部处的桨叶 把混合料沿 搅拌器轴纵向和横向移动 松散混合料并把它向上掷抛 因此 在搅拌器的 上部形成松散料层 其颗粒位于飞掷的状态 而位于搅拌器底部的下层混合 料则于稳定平衡状态 桨叶对转轴的安装角 越小 拌桨轴的转速越大 则飞 掷颗粒层越扩展 此层可以称为沸腾层 当桨叶的安装角时 桨叶象螺旋一样 仅把拌料沿轴向方向移 动 在横向方向上拌料移动恶化 甚至在提高拌桨轴转速的情况下 还不能 使混合料转到沸腾状态 为保证混合料能够纵向和横向交换 并使其转到沸 腾状态 建议桨叶对拌桨轴的安装角应为 当混合料相对拌桨轴 的抛掷总高度等于 R为桨叶半径 图2 2 下落高度 时将形成足够扩展的沸腾层 而桨叶端部的圆周速度将等 于或大于混合料颗粒的下落速度 a 不论何种型式的沥青混凝土搅拌设备 其生产能力都受成品料的品 种及要求 矿料含水量 气候状况及设备的完成程度等因素的影响 因此搅 拌设备在作业过程中 除应确保设备完好外 还需培植矿料含水率检测仪及 成品料分析化验仪等 并经常检测有关数据 供操作人员及时调整操作 以 保持设备在最佳状态工作 b 作业前应作好充分准备 认真检查搅拌设备所有工作部件和装置是 否完好 正常 如有问题 必须妥善处理后方可作业 切忌带病运行 c 作业中必须严格按照设备使用说明书规定的程序和注意事项进行 点火正常后 应监视除尘器工作是否正常 保证干燥滚筒在正常负压下燃 烧 生产开始后 应监视热骨料提升机 搅拌器工作是否正常 以协调其他工 作部分的运行 a 全面了解搅拌系统 提出了搅拌器设计的一般流程 并对间歇强制式 沥青混凝土搅拌设备和连续滚筒式沥青混凝土搅拌设备性能分析方法进行 描述 b 对间歇强制式沥青混凝土搅拌设备进行力学分析 确定间歇强制式 沥青混凝土搅拌设备的主要参数 设计双卧轴式搅拌机结构 c 设计的搅拌器能使从路段上去除的旧沥青混凝土可以再生利用 现在的大中型沥青搅拌设备多采用电机式驱动 可获得较大的搅拌能 力 有利于提高搅拌机的生产稳定性 姻 上接第322页 45 45 k l k b 1 kk lb 50 31 40 1 h 1 1 1 3 R 2 1 3 1 5 hR 2222224 30SinCosSinCosSinSinSin 2222 2SinSinCosSin 55 70 31 40 科学论坛 F4 F3 G M2 下辊拉杆的摩擦力矩 单位Nm f3 副螺母与拉杆的摩擦力 单位N f4 铜螺母与拉杆的摩擦力 单位N F3 副螺母与拉杆之间的轴向作用力 单位N F4 铜螺母与拉杆之间的轴向作用力 单位N 下辊平衡系统的平衡单元弹力为N2 9600N 副螺母与拉杆之间的轴向 作用力F3 N2 4 38400N 铜螺母与拉杆之间的轴向作用力F4 F3 G 38400N 80000N 118400N 所以M2 2235Nm 3 辊系提升力矩的计算 M3 F5 r F5 G sina M3 提升辊系的摩擦力矩 单位Nm F5 平衡重力的提升力 单位N a 螺纹升角 拉杆的螺纹为Tr190X10 螺纹升角为 a 0 96 所以M3 128Nm 4 铜套与拉杆产生的摩擦力矩的计算 M4 f6 R f6 G 2 3 M4 铜套与拉杆之间的摩擦力矩 单位Nm f6 铜套与拉杆之间的摩擦力 单位N R 铜套与拉杆摩擦面半径 单位m 3 铜套与拉杆的摩擦系数 铜套与拉杆是钢对铜无润滑的摩擦 所以 3 0 18 铜套的直径为 230mm 所以R 0 115mm 摩擦力矩M4 3312Nm 总力矩M M1 M2 M3 M4 2417 2235 128 3312 8092Nm 压下传动的总速比i 66 8 传动为三级传动 一级为自锁蜗轮蜗杆传 动 两级齿轮传动 在作功传递中经过2组滚动轴承和3组滑动轴承 MF 1 22 32 43 MF 输入转矩 单位Nm i 传动系统中的总速比 传动系统中的总效率 1 自锁蜗杆传动的效率 2 齿轮的传动效率 3 滚动轴承的效率 2 滑动轴承的效率 自锁蜗杆传动的效率 1 0 4 齿轮的传动效率 2 0 98 滚动轴承的效率为 3 0 99 滑动轴承的效率为 4 0 97 所以总效率 0 345 所以输入转矩MF 351 1Nm 四 结束语 压下的输入转矩应是液压马达的工作转矩 不是马达的额定转矩 因为 液压马达很少会在额定压力下工作 在设备的制造与安装过程中都可能会 有不尽如人意之处 实际的输入转矩会大一些 所以选液压马达时额定力矩 应该在输入转矩的基