混凝土搅拌运输车搅拌叶片的设计

1、混凝土搅拌运输车搅拌叶片的设计程书良,姚莉莉(中国建筑二局洛阳建筑工程机械厂,河南洛阳!"#$#摘要混凝土搅拌运输车搅拌叶片是实现搅拌筒功能的主体结构,具有搅拌和出料功能。在论述搅拌叶片总体结构基础上,介绍了前锥、圆柱段、后锥各部螺旋叶片的设计特点及参数选取。关键词混凝土搅拌运输车;搅拌叶片;螺旋叶片;结构;设计计算中图分类号%&!(文献标识码文章编号#$#*#+($($(*$#(*$(!"#$%&%(*+,#-,#-%(./0"#1.12#0#02+-3.20+0%.02415!"#$%&(*+,-.,/012+*+!搅拌叶片是

2、砼搅拌运输车搅拌筒实现其工作性能的关键,搅拌筒搅拌性能是通过搅拌叶片对拌和料连续不断的碰撞而形成,而出料则通过螺旋运动及物料的自落来实现,因此搅拌叶片的设计直接影响砼搅拌车整体设计的成败。本文以我厂搅拌车设计为例探索搅拌叶片的设计方法。6搅拌叶片的总体结构图#是搅拌叶片总体结构图,螺旋叶片是实现搅拌筒功能的主体结构,主要由两组旋向相同、互错#,$-的对数螺旋叶片组成。螺旋叶片均为直纹螺旋面,可设计成左旋,也可设计成右旋。按习惯一般选用左旋,使搅拌筒在顺时针时进料、搅拌,逆时针时出料。 螺旋叶片在搅拌筒中位置不同,其作用有所不!收稿日期($#*#*$2作者简介程书良(#1!.,男,河南光山县人,

3、工程师,事业部经理,洛阳市邙岭路+2号3设计研究建筑机械化7887(7设计后锥叶片时有些企业也采用建立“计算锥”的方法,将后锥叶片设计成不等宽非直纹螺旋面,只要后锥螺旋线上螺旋角选择合适,同样会取得较好效果。但设计计算及工艺方法比较繁琐,工装制作费用也更高。在出料口处设计进料圈可提高装填系数,并降低整车重心与高度,但在运送坍落度较低的砼时会出现出料不畅,料易粘在进料圈上,冲洗也不方便,因此设计者在选取设计方法时可根据企业自身及产品面对的市场情况而定。!螺旋叶片的设计图! 是螺旋叶片的设计计算图,其前锥、圆柱、后锥叶片设计特点各有不同,应区别对待。$!%$,$为圆周等份数,如图!左视图所示。$一

4、般取&、0、1等,取值越大螺旋线计算越准确,但计算越复杂;2*为第*点纵坐标,2为*$点的纵坐标,*为叶片根部在筒壁上的取点数。圆柱段叶片布置也有采用螺旋面直纹与搅拌筒轴线垂直的方法,但其实际使用效果略差于有一斜置角的设计。!"!后锥螺旋叶片的设计计算在综合各种技术资料及实物之后,我们认为后锥叶片根部螺旋角$为3(4!54,过小会影响出料,过大则螺距偏小,运送坍落度较低的砼时反而易积料。一般取$304!334较为合适,后锥螺旋叶片设计如图&。令#6为后锥叶片*$点的纵坐标,即叶片起始点,#7为*$*点的纵坐标,即叶片终止点。其中#8$./-!&%"/

5、!,#7$#69&",令#7$#6#*,求出叶片根部在筒壁上的等分编号*,以后锥小锥面为坐标可分别计算出筒壁上各点坐标值。根据搅拌车进料斗与叶片的干涉情况以及砼进入搅拌筒与叶片的冲击而不外溅等因素,图中&&约等于5,具体数值据取点计算而定;+:为两点间叶片长度,一般取约#/&螺旋;(、*为后锥叶片截面宽度,($($""(,*$+,$(9-,-是为防止出料时反料而设置的增高段高度,一般取&!( 。建筑机械化设计研究建筑机械化应用技术 混凝土搅拌运输车搅拌叶片的设计作者:程书良, 姚莉莉作者单位:中国建筑二局,洛阳建筑工程机械厂

6、,河南,洛阳,471001刊名:建筑机械化英文刊名:CONSTRUCTION MECHANIZATION年,卷(期:2002,23(2被引用次数:6次参考文献(5条1.皮齐宝混凝土机械及桩工机械 19822.杨纪时混凝土搅拌输送车拌筒螺旋叶片的设计(上期刊论文-建筑机械化 1984(023.杨纪明混凝土搅拌输送车拌筒螺旋叶片的设计(下期刊论文-建筑机械化 1984(035.江继辉混凝土搅拌输送车搅拌筒搅拌过程的运动分析 1991(02相似文献(10条1.学位论文于世旭混凝土搅拌运输车搅拌叶片参数设计及数值分析2007混凝土搅拌运输车是建筑机械产品中的主要机种,广泛应用于矿山、水利、建筑、公路、

7、港口和国防工程等。虽然混凝土搅拌车的市场前景异常乐观,但是我国混凝土机械生产在基础理论方面的研究还存在很多薄弱环节,致使搅拌叶片还存在很多问题,如使用寿命短、搅拌效果和出料速度不理想、搅拌振动噪声大、出料残余率高等,大部分企业生产技术不完善而且关键技术都靠国外引进,这一直是制约着混凝土搅拌机械难以发展壮大的技术“瓶颈”。因此对搅拌叶片的改进设计有着重要的理论意义和实际应用价值。本文以中国重汽集团专用汽车公司生产的8.5LP型搅拌车搅拌叶片作为分析对象,结合搅拌理论对搅拌叶片进行参数设计、静态特性分析、优化设计,并进行试验验证。本论文主要完成了以下工作:1、通过对搅拌机理、出料机理和8.5LP型

8、搅拌车搅拌总成的研究,对非等变角对数螺旋线方程进行了改进,并对搅拌系统进行了参数化设计、仿真建模和展开图的实现。2、修正了搅拌叶片在正转和反转两种工作状态下微元流层的微分方程。在此基础上对搅拌叶片进行了静态分析,找出薄弱环节,进行结构优化设计。3、根据相似原理,采用14的比例制作改进前后的搅拌叶片模型,通过试验数据的对比分析,验证了理论方法的可行性。以混凝土搅拌筒的结构参数及搅拌叶片的螺旋母线结构参数为设计参数,研究了三维叶片参数化的生成方法,给出了利用UG/GRIP编程语言编制的三维搅拌叶片设计程序,对设计的叶片进行了光顺性检查并进行了切片处理.搅拌叶片是搅拌设备的主要部件,叶片周围的流动是

9、相当复杂的三维、非定常、不可压缩粘性流动,搅拌罐内流体的流动状态直接影响搅拌叶片的性能.为了进一步获取搅拌罐内部三维流场的其它参数,为搅拌叶片的设计提供理论依据,以有限元法为依据,对搅拌罐内部流场的速度、压力进行CFD分析,初步得出了搅拌罐内部流场主要特征和分布规律.4.学位论文刘学鹏混凝土搅拌运输车CAD1999该文主要讨论混凝土搅拌运输车的搅拌装置搅拌筒的设计,搅拌的卸料和搅拌功能主要依靠搅拌叶片.该文从模型的建立方法入手,用AutoCAD二次开发,设计出具有系列化,标准化的产品.它借用VC+的编程,调用AutoCAD的命令,从而使参数可变,达到系列化的高度.该论文的设计重点是搅拌筒叶片形

10、式的模型建立,难点是用VC+调用AutoCAD实现一系列的设计.本文简要介绍了混凝土搅拌运输车搅拌筒的尺寸推导和搅拌叶片螺旋线的理论计算,并基于CATIA二次开发技术,运用进程外的VB脚本,建立用户界面,连接CATIA,生成搅拌筒及螺旋叶片.6.学位论文鲍会丽基于虚拟样机技术的混凝土泵分配阀及搅拌装置的设计研究2006混凝土泵是通过管道依靠压力输送混凝土的施工设备,它能一次连续地完成水平输送和垂直输送。若将预拌混凝土的生产与泵送施工相结合,利用混凝土搅拌运输车进行中间运送,可实现混凝土的连续泵送和浇注。深入研究混凝土泵,对促进国产新型混凝土泵的快速发展,具有重要意义。本文在分析混凝土泵S型管阀

11、及搅拌装置的基础上,基于虚拟样机技术相关知识对S型管阀及搅拌装置进行了详细地讨论:包括以VisualC+6.0作为开发环境,使用MFC及API函数对S型管阀进行可视化设计研究,设计出基于单文档程序的可视化界面;以UG为开发平台,利用草图功能绘制管阀中心线,接着利用管道特征生成管阀阀体,对S型管阀进行三维参数化建模并进行简单装配;以特征建模技术建立混凝土泵搅拌装置的三维实体模型,进行虚拟装配并产生爆炸视图;利用UG中的运动分析模块(ScenarioForMotion对搅拌装置设置运动关系进行运动仿真,校核搅拌叶片的运动情况,分析搅拌叶片在工作过程中的受力情况,并对搅拌叶片和料斗之间进行动态干涉检

12、查。通过直观形象地动画演示,展示产品功能,交流设计思想。论文对虚拟样机技术在混凝土泵的分配阀和搅拌装置中的应用进行了较系统地研究,对其设计、制造有重要的指导意义。此外,文中对混凝土泵S型管阀及搅拌装置建模、装配、仿真的思想和方法,对研究和开发新型机械系统有一定的理论意义和实用价值。简要介绍了8m3混凝土搅拌运输车搅拌筒的尺寸推导和搅拌叶片螺旋线的理论计算,并基于CATIA二次开发技术,运用进程外的VB脚本,建立用户界面,连接CATIA,生成搅拌筒及螺旋叶片.混凝土搅拌输送车的拌筒叶片设计计算复杂,精确度低,图纸绘制的工作量大,效率低.根据搅拌筒的几何参数,结合实际,通过研究具有不可展空间曲面的

13、混凝土搅拌运输车搅拌筒螺旋叶片的曲面方程和展开计算,给出对数螺旋线的平面参数表达式.根据推导出的参数方程在UG中绘出外锥对数螺旋线、罐体与螺旋轨迹和螺旋叶片的平面展开图,缩短了设计周期,提高了设计精度,为搅拌叶片的实际生产提供了依据.9.学位论文唐志林混凝土搅拌运输车搅拌筒CAD/CAM技术研究2007混凝土搅拌输送车是大规模、高质量预制混凝土的重要输送工具,在现代建筑施工中具有重要作用。搅拌筒是混凝土搅拌输送车的重要构件,设计质量直接关系着商品化预制混凝土的搅拌质量。搅拌筒及其螺旋叶片结构复杂,采用传统的设计制造方式需要耗费大量的人力和物力。本文通过研究CAD/CAM技术,实现搅拌筒及其螺旋

14、叶片的三维参数化设计和数控编程,可大大提高设计质量和生产效率。搅拌筒螺旋叶片主要采用斜圆锥对数螺旋曲面,属于空间三维曲面,有严格的数学模型控制其叶型。论文以修正对数螺旋线为基础,引入假想的计算锥,建立了螺旋叶片前锥、圆柱段和后锥段螺旋曲线的数学表达式。在分析基于SolidWorks的参数化设计技术基础上,采用COM组件技术进行了搅拌筒参数化设计组件开发。通过SolidWorks API提供的曲面建模接口函数,实现了搅拌叶片三维曲面的参数化自动绘制。采用定步长辛普森法得到搅拌筒有效装载容量和拌筒重心的数学求解模型,开发软件实现了有效装载容量和拌筒重心设计计算。针对搅拌筒螺旋叶片无法一次成形的困难

15、,采用三角形展开法,根据叶片的数学表达式模型,对螺旋叶片进行展开计算,开发COM组件实现了螺旋叶片展开图的自动生成。在分析数控加工编程的一般方法和步骤的基础上,开发软件模块实现了叶片数控切割的代码的生成。从而实现了搅拌筒叶片从设计到制造的计算机一体化设计。本文完成的研究工作将为搅拌筒及螺旋叶片的设计提供有效的支持,大大提高了设计的效率。有关研究成果已在混凝土搅拌车生产企业的设计开发中得到应用。xing基于双流体模型的简易化两相揣拌流场数值模拟-机械设计2007,24(6基于双流体模型对混凝土搅拌运输车搅拌筒内搅拌介质进行了简易化的数值模拟,为搅拌筒参数优劣评定提供了有效的参照模型.即将混凝土搅拌运输车搅拌筒中搅拌介质(石子与泥浆的流固多相处理成密度不同且互相贯穿的介质,