泥浆筑坝机搅拌设备的研制

1、泥浆筑坝机搅拌设备的研制摘要：近年来我省实施科技推动战略，水利部门提出了关于泥浆泵筑坝技术的研究课题，该搅拌设备即根据研究要求研制的。在了解其工作要求状况后，查阅大量文献资料，对其设计计算做出了规划，以现有成熟的搅拌设备技术为依据，针对搅拌方式、搅拌器型式、搅拌容器及搅拌轴的轴封问题做出具体的设计计算。采用螺旋叶片和三叶片组合的方式对介质进行搅拌和推进，使其达到要求后使用高浓度泥浆泵输送到坝体面上。该设备的研制同传统的筑坝工艺相比，机械化、自动化、数字化程度更高，也使筑坝质量、施工进度有了很大提高，减少了筑坝的成本。关键词：泥浆筑坝、搅拌设备、螺旋叶片、高浓度泥浆0.引言在传统泥浆筑坝过程中，

2、主要有三个阶段，即土料成泥阶段、土粒沉淀脱水阶段和土体固结压密阶段。在最初的土料成泥阶段，主要通过机械抽水或自流引水方式，把水送到土场，顺着坡度很陡的造泥沟急流而下。同时，土场土料经过人工开挖、爆破或水枪冲击，沿程将松土不断送入造泥沟，土块遇水湿化、崩解，并经流水拌合作用，在造泥沟的末端已形成一定浓度的泥浆。然后经输泥渠送到坝面上筑好围埂的填池内。这个过程机械化程度低，施工相率相对较低，筑坝成本也相对较高。近年来，我省实施科技推动战略，提高科技对水土保持贡献率，加强新技术推广应用，对于某些弹面上含水量大，大型机械设备易沉陷，一般不采用挖掘机、装载机等大型设备，而采用泥浆泵筑坝技术，通过泥浆泵将

3、高浓度泥浆抽取到坝面上，以达到筑坝的目的。但使用泥浆泵直接抽取滩面上的泥浆这种方法，要在一定的条件下才能实施，对于某些河道水源不足的地方，必须经过人工制泥的过程。这会使得筑坝效率降低。因此，该设备主要是探索泥浆泵筑坝技术、工艺、和效益，改进传统（碾压）筑坝方式和工艺，实现筑坝技术机械化、自动化、数字化，达到提高筑坝质量，加快施工进度，节约筑坝成本为目的。由于泥浆泵筑坝相对于传统碾压筑坝有泥浆浓度大，工期坝体存在流态区，工效高、投资省，质量好、施工简便等特点。因此，它的研究应用，提高科技对水土保持贡献率，对于提高我省筑坝技术的科技含量和现代化水平，促进水保事业又好又快发展具有非常重要的意义。1

4、泥浆筑坝机搅拌设备1.1 泥浆筑坝原理与技术要求泥浆筑坝原理是通过水土混合搅拌制成高浓度泥浆，并利用泥浆泵将高浓度泥浆输送到坝面畦内或使泥浆自流到坝面畦内。经脱水固结成坝。技术要求：泥浆含水量40%；泥浆流量60m3/h; 输送距离：水平距离100m，垂直（扬程）20m; 泥浆含硬质颗粒粒径40mm。要求分析选择合理的泥浆制备输送系统，并进行相关分析及设计等。研究的关键技术：要保证泥浆的连续供应，不能出现间歇情况而影响施工进度；对泥浆中硬质颗粒大小的控制及其对泥浆制备的影响；设备的设计对不同土壤土质的通用性。1.2设备结构特点该搅拌设备是将搅拌器安装在一卧式圆筒容器内，通过搅拌轴的旋转达到搅拌

5、的目的，且有在螺旋叶片搅拌的同时，将泥土与水推进到三叶片搅拌器，使其能够充分搅拌均匀，同时三叶片搅拌器将所制备的泥浆输送到泥浆泵口处的功能,其结构示意图如图1.主搅拌减速电机 2.土料筛分轴 3.进料口 4.筛分减速电机 5.搅拌桶 6.高浓度泥浆输送泵 7.车轮轴 8.车桥架 9.螺旋搅拌推进轴 图1.筑坝机搅拌设备主视图1.主搅拌减速电机 4.筛分减速电机 5.搅拌桶 6.高浓度泥浆输送泵 8.车桥架 9.螺旋搅拌推进轴 10输水设备图 2. 筑坝机搅拌设备俯视图1.3 主要参数设计与计算搅拌流量的确定查阅螺旋搅拌输送相关资料得螺旋搅拌的输送量计算公式为：（t/h) （3.1）其中：Q输送

6、量,t/h；F槽内物料层横截面积,m2，(为充填系数,为螺旋叶片外径）；物料的单位容积质量,t/m3；物料在搅拌筒中的轴向移动速度,m/s, 在实际工作中，通常不考虑物料轴向阻滞的影响，因此物料在搅拌筒中的轴向移动速度，（S是螺旋叶片的螺距，n是搅拌轴的转速）；倾斜输送系数；螺旋搅拌的输送量Q为： （t/h) （3.2）由此式可以看出，当输送量Q确定后，可以调整螺旋外径D、螺距S、旋转转速n和充填系数四个参数来满足Q的要求。 搅拌功率的确定螺旋叶片搅拌功率可参考螺旋搅拌输送机的计算功率进行计算，螺旋叶片轴所需功率为： (3.4)式中:螺旋叶片搅拌轴上所需功率,kW；K功率备用系数，在1.2-1

7、.5 之间选取；Q输送量,t/h；物料的阻力系数，物料属于粘性；L螺旋叶片水平投影长度,m；H搅拌筒倾斜布置时，垂直方向的投影高度,m，水平放置时，H=0。推进式叶片轴的功率通过公式法进行计算，通用的搅拌功率计算公式为: (3.5)式中：推进式叶片轴搅拌功率，W；功率因数，可查与关系曲线；介质的密度，kg/m3；搅拌转速，r/s；搅拌器直径，m.其中：查Rushton算图可得之间；取=1300kg/m3；n=r/s；=0.50m.图3.3 Rushton算图由此可得，搅拌轴上所需总功率P=P1+P22 应用与总结泥浆筑坝是新中国成立以来陕晋山区人民在大搞山治山斗争中，创造性地发展了水坠坝新技术，加快了山区建设，治理千沟万壑，建设旱涝保收高产稳产农田，有效地发展山区水利和控制水土流失提供了一项多快好省的办法，深受广大贫下中农欢迎。该筑坝方法有利于降低土方填筑成本，保证填筑施工质量，最大限度适应不同的施工环境，为小型均质土坝筑坝