第三章稳定土拌合机械设计

第三章稳定土搅拌机械设计、3.1稳定土搅拌机械的用途、类型和作用原理、用途稳定土搅拌机械是建设道路稳定基础的专用机械。 其作用是将土壤(包括土、骨料、粉煤灰)、稳定剂材料(水泥、石灰、沥青)、水根据工程设计的配方均匀混炼。 二、类型根据混练技术不同，有不同的分取机和工厂的混练设备两种。 3.1稳定的拌土机的用途、类型和作用原理，1、拌路机是在路基上当地拌的机器。 (1)特点：所需设备少，工地少，机动性低，成本低，但混练计量精度低。 (2)种类：不同行驶方式：轮胎式：机动性好、稳定性、附着性比履带式差的履带式：附着力大、稳定性、通过性好、机动性差。 3.1稳定的土搅拌机械的用途、类型和作用原理、移动能力分别：自走式、半悬挂式、拉式转子的旋转方向分别：正转式：作业阻力小、破碎性差、搅拌质量差的反转式：破碎性、搅拌质量好、阻力大、功耗大。 各转子配置方式：转子后置式、转子中置式。 3.1稳定土拌机的用途、类型和作用原理，2、厂拌式稳定土厂拌设备，即土、碎石、水泥、石灰、灰灰、水等以一定的倾斜度，在一定的场所搅拌均匀的专用设备。 特点：采用定量倾斜，强制搅拌叶片倾斜精度高，搅拌质量好，但需要配套机械多，占地宽。 3.1稳定了搅拌机的用途、类型和作用原理，三、搅拌机的作用原理搅拌机的工作是通过转子的转动使转子上的刀具动作，在以下几个过程中完成搅拌。 1 .切削，工具切削土壤2 .投掷，切削的土壤被刀具抬起，向转子罩充分粉碎3 .搅拌，在刀具旋转中，均匀地搅拌堆积的松土等材料。 四、主要性能参数的宽度、深度、速度、功率、捏合精度、计量精度。 3.1稳定的搅拌机用途、类型和作用原理、五、结构组成1、基础车转子后置式：整个车架、前轮转向、前部设置平衡重，行走、转子由液压驱动，转向桥由摆动式、刚性悬挂。 转子中置式：车架整体，刚性悬挂，前后轮全轮偏转转向，行驶油压驱动(容易控制)，转子机械传动(为了提高效率，可以提高20% )，前桥是驱动桥，后桥是摆动式。 3.1稳定土搅拌机的用途、类型和作用原理、2、转子作业装置后置式：转子、盖壳、提升臂、操纵缸等，3.1稳定土搅拌机的用途、类型和作用原理、中置式：只有悬挂方式不同。 3.1稳定土搅拌机的用途、类型和作用原理、3、粘液和水的计量散布系统、3.2路搅拌稳定土搅拌机设计计算、一、搅拌宽度和深度的确定、稳定土搅拌机的搅拌宽度的确定，应根据被处理路基的宽度适当地考虑重叠量，最小整数倍较好。 即，一般设定为2.02.4m。 在此，b :被处理车道宽度m n :稳定土搅拌机通过的匝数b:2匝间的重叠宽度0.10.2m。 车轮间距：22.2m，轮胎的外缘宽度为2.52.6m，宽度过大时，动作品质和平衡变大，单元整体的性能降低，转子驱动马达即使在外面也影响通过性。 3.2路搅拌稳定土搅拌机设计计算，2、搅拌深度应按路基施工标准和规程决定，一般路基稳定土层厚度，单层20cm，两层2628cm，机场单层30cm，稳定土搅拌机的搅拌深度一般为300400mm。 二、决定转子的直径、旋转速度的1，转子直径d (刀刃的圆度半径)由混炼深度决定，一般为700900mm，最小直径Dmin0.9D，即刀具磨损后的最小直径。 一般用低速大扭矩电机驱动的是1.21.3m高速电机驱动的是0.91m。 2、转速由切削速度决定。 实验显示，切削速度Vpe不能超过14m/s，过大的电力消耗和工具磨损太大，过小的生产效率低。即，n=Vpe/D (旋转/秒)=60Vpe/D (旋转/分钟)一般地设为Vpe=913m/s。 3.2路搅拌稳定土搅拌机设计计算，三、作业速度搅拌机的作业速度取决于滚筒截面上的刃数和切削土屑的厚度。 根据实验，土屑的最佳切削厚度h1=25cm截面铣削数为z :一般的Z=46根，多数为6根，动作速度： VP=h1nZ(m/s )的切削厚度增加，生产率提高，但破碎性降低，实验粘土达到规定的粉碎品质，其最大切削厚度为现在的作业速度一般为03km/h左右，在020km/h行驶，实际的搅拌作业一般为0.51.5km/h的铣削作业为0.20.5km/h，此时泵的排出量为1550%。 四、机械整体质量和桥荷的分配：对后式：前桥302%； 对中式：后支撑桥30%。 单元整体质量在满足单元整体稳定性的要求的前提下，越小越好，一般混练宽度为2.02.3m间的重量为1316T。 3.2路搅拌稳定土搅拌机的设计计算中，五、立铣刀的安装配置立铣刀必须在立铣刀滚筒宽度方向上呈螺旋状配置(目的是随时与土壤接触的刃数相同)。 一般来说，相邻列的双刃间的角度在与转子轴线方向垂直的平面内为1240 (个别地为6065 )，太小的话，粘土容易附着，过大的话，负荷变得不均匀。 刃切土角： 4555，过大的阻力大，过小的话不利于扔掉土的邻接盘间隙：一般取刃宽的11.24倍的刃宽： 60130mm； 刀刃厚度：715mm毫米。 3.2路拌和机设计计算，六、发动机功率和转子驱动扭矩计算稳定土搅拌机发动机功率主要消耗在牵引行驶、铣削土壤和其他辅助功率上。 1、为了切削土壤而消耗电力N1(kw )中，n :转速(rpm) z :磨鼓磨机数h1 :切屑的厚度(m) h :切削深度(m) b :立铣刀宽度(m) P0 :土壤切削阻力(Pa)级土壤： 7080kPa级土壤3.2路搅拌稳定土搅拌机设计计算，2、投掷土壤消耗功率N2(kw )中： k0:投掷系数，窄刃：0.75，宽刃： 1； m :每秒抛土质量(kg) v0:立铣刀圆周速度(m/s) b :铣削宽度(m) h :铣削深度(m) :土的密度(kg/m3)，=18002000； vp :平均行驶速度(m/s )。 3.2路混炼稳定土混炼机设计计算，3、混炼机行走阻力消耗功率N3(kw )中，g :机械重量(t )； f :滚动阻力系数一般为0.150.19 (根据土壤的种类、强度和轮胎的气压，参照下页的表)。 ) vp :平均动作速度，正常动作时v=0.51.5km/h，因此vp=89m/s； 一般来说，转子反转式稳定土搅拌机：行驶功率： 1525%； 转子功率： 7585%； 正转式稳定土搅拌机：行驶功率：515%； 转子功率：占8595%。 3.2路混炼稳定土混炼机的设计计算，轮胎在土壤中的滚动阻力系数f和附着系数，3.2路混炼稳定土混炼机的设计计算，4，发动机所需的功率中，1 :从发动机到滚筒间的传动效率(液压传动65%，机械传动7585% )； 2 :从发动机到驱动轮传动效率一般优选为65%，N4:散布系统等辅助电力一般优选为1015%，此外，根据经验第一次能够选择：其中h :混炼深度； b混练宽度。3.2路混炼稳定土搅拌机设计计算，七、磨鼓轴转矩Mkp(Nm )中，n :转速(r/min )最大转矩Mkpmax中，k1是动载荷系数，k1=1.52； 转子上每个混练刃受到的力P0KP中，z是同时作用混练刃数d是转子作用半径。 3.3稳定土拌设备设计，3.3.1稳定土厂拌设备类型，主要结构为一，稳定土拌设备类型1，生产性别：小型： Q600T/h海外已经形成了2001200T/h的系列化产品。 国内主要是50300T/h的中小规模产品。2、搅拌机形式不同：非强制落下式：通过不断上升，落下搅拌(也称为滚筒式)强制间歇式：每锅搅拌，搅拌机为桨式强制连续式：单卧轴强制连续式双轴强制连续式(现在使用最多)。 3.3.1稳定的土厂混炼设备类型和主要构成，3，按移动方式：移动式：将所有装置安装在一个专用机箱，可立即移动场所。 设备吊不需要专用的吊具，可以用自己的液压机构实现。 主要是中小型拌和设备的次组合移动式：各主要配件分别安装在几个专用底盘上，形成多辆半挂车(或全挂车)，现场安装通过起重机，配置形式可由现场调节，主要中型，道路工程多采用3.3.1由稳定的土厂混炼设备的类型和主要结构构成，部分移动式：将主要的几个组件安装在一个或几个专用机箱上，其他(小零件)拆下安装，主要是中大型的便携式：各主要的组件分别安装在几个机架上吊在运输车辆搬迁地点，这种形式的结构简单、成本低，由我国使用较多的3.3.1稳定的土厂拌和设备的类型和主要结构组成，固定式：固定设置在选定地点，一般不移动，通常是大型或特殊的大型。 3.3.1稳定土厂拌和设备的类型和主要结构组成，二、主要结构组成：矿物原料单元、骨料带式输送机、结合材料储存和供给装置、搅拌器、水箱和供水系统、电控系统、产品材料输送带、产品材料储存等构成。 3.3.1由稳定土厂的拌和设备的类型和主要结构组成，1、原料单元一般由24个料斗、原料计量带输送装置、带式输送机和机架等组成。 任务：把材料从料斗中拿出来计量(或称量)，以规定的配合比例向骨料带式输送机供给材料。 计量方式：一般在料斗闸门开度(1200mm )的调速器马达(为了改变速度)或重量计量方式的调节下，国外先进设备开始使用连续自动湿度测量装置。 3.3.1稳定的土厂混炼设备的类型和主要结构，2、骨料带式输送机的作用：将配制好的骨料送入搅拌机。 结构：一般的皮带输送装置。 3、结合材料(水泥、石灰等)的储藏配合作用：储藏水泥和石灰等粉状结合材料，将其计量送到搅拌机。 样式有立式和卧式两种。 立式：占地面积小，容量大，材料流畅，主要用于固定式。 卧式：安装和转移容易，广泛应用于中小型设备。 构成：仓库、机架、螺旋式输送装置、粉体计量装置等构成，计量装置分为容积式和重量式两种，目前容积式结构简单、低成本、工作可靠、广泛采用。 3.3.1稳定的土厂搅拌设备类型和主要结构构成，4、搅拌机作用：搅拌材料均匀的型号：滚筒式、桨式连续式、间歇式单轴式、双轴式； 有背板式、背板式。 构成：外壳、桨、驱动装置。 3.3.1稳定的土厂拌和设备的类型和主要结构，5、供水装置的作用：在搅拌机中储藏和喷射水的类型：手动控制式、自动控制式结构：水泵、水箱、管道、调节阀、流量计、喷嘴等。 6 .其他装置成品传送带装置成品料斗(58m3 )电气控制装置(系统)。 3.3.2确定了整体设计和主要参数，而原料单元的设计原料单元一般由24个原料单元组成，各原料单元的结构尺寸见图。 1、决定料斗上部的几何尺寸(1)原料料斗上部的总高度应由装载机的最大卸载高度决定，装载机的最大卸载高度一般为2.63.0m，因此总高度一般为2.5m)原料斗的上部宽度b在装载机的最小斗宽度以上装载机铲斗宽度一般在ZL50以下为1.83.0m，因此料斗内宽度为3.2m。3.3.2整体设计和主要参数的确定，(3)料斗壁与水平面的角度，为保证材料沿料斗壁自由下降，为min式中： f :材料与料斗壁的摩擦系数(一般钢对砂： f=0.8； 钢对中粘土： f=1.0； 钢对重粘土： f=1.2。 )一般的，50土的自然坡度角：碎石砾砂粗砂中砂细砂肥粘土贫亚粘土栽培土干354030282545504040湿454032353035403035混合253537252015302025，喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓vmax :带式送料器最大线速度m/s :材料容积重量T/m3； :容积效率q :搅拌单元的最大设计生产率I :进料器数。3.3.2整体设计和主要参数确定，3、带式供料器驱动功率计算(1)公式： K3 :安全系数，K3=1.051.2； P1 :驱动鼓的功率kw P2:弦板电阻消耗的电力kw P3:皮带上的材料与其上部斗中的材料之间的摩擦阻力消耗的电力总：传动总效率。 3.3.2整体设计和主要参数的确定，(2)驱动鼓功率计算(kw )式中： a :鼓中心距离m； h :提高高度m。 (3)弦板电阻所消耗电力(kw )式中： h :吐出闸门开口高度m (一般为1200mm) e :弦板计算长度m v :带线速度m/s :材料密度kN/m3； :侧压系数，=(v1.2 )/(1sin)，一般=11.18f :材料和弦壁的摩擦系数； :表示材料内摩擦角。3.3.2整体设计和主要参数的确定，(4)克服皮带上的材料与其上部材料的摩擦阻力的功耗(kw )式： m :上部材料的质量kg (即料斗内的材料的质量):材料内摩擦阻力系数上述中关于皮带输送机的线速度、带宽、传动系统的计算几种常见材料的物理性能如下页表所示。 常见的几种材料的物理性能、3.3.2整体设计和主要参数确定，二、双轴强制连续式搅拌机设计1、搅拌机性能参数确定(1)生产性计算搅拌机生产性必须根据搅拌设备的生产性确定，在最大生产性以上。 即q搅拌Q搅拌机(2)叶片的旋转线速度决定v叶提高v叶，减少搅拌时间，提高生产率。 但是，如果v叶太高，背板和桨的磨损就会加速，发生材料的楔形现象。 一般值： v叶=1.52.0m/s，3.3.2整体设计和主要参数确定，(3)叶片相对于搅拌轴的安装角度的选择叶片相对于搅拌轴的安装角度直接影响搅拌中材料的轴向搅拌强度与横向搅拌强度的比率。 =0，仅用于横向搅拌合作用，没有轴向移动，55，横向搅拌作用开始减少。 一般取=3145、3.3.2整体的设计和主要参数，(4)混练时间的选择混练时间增加，混练均匀性提高，但生产率降低。 选择原则：在捏合均匀性满足要求的前提下，尽可能缩短捏合时间。 一般来说，t=1520s(5)搅拌器的有效容积V(m3 )式中： v :搅拌器有效容积(m3； q :混合器生产率(T/h)