混凝土搅拌运输车搅拌筒设计概述

设计研究建筑机械化2002（1）混凝土搅拌运输车搅拌筒设计概述程书良1，李全勤2，姚莉莉1（1.中建二局洛阳建筑工程机械厂，河南洛阳471001；2.甘肃省第二建筑机械厂，甘肃兰州730000［摘要］论述了混凝土搅拌运输车搅拌筒设计中几何参数的选取、有效装载容量的计算、混凝土重心计算等，并介绍了设计计算程序的应用。［关键词］混凝土；搅拌运输车；搅拌筒；设计①搅拌筒是砼搅拌运输车的核心部件，其性能的优劣直接关系着整车工作状况的好坏。根据砼的用途不同，搅拌筒的结构也有所不同，而用来运送商品砼的搅拌车用量最大。这里主要就商品砼搅拌车的搅拌筒设计进行分析研究，供同行参考。搅拌筒主要由筒体、连接法兰、滚道及搅拌叶片组成，筒体的结构大多是两端锥体（前、后锥）、中间圆柱体，后锥根据搅动容积的大小由单锥或双锥组成，如图1所示。动力传递是通过连接法兰驱动搅拌筒工作，搅拌筒的设计主要根据有效装载容量及整车布置的需要而确定其具体尺寸。图1搅拌筒组成示意图1-前锥；2-圆柱；3-后锥；4-搅拌叶片；5-滚道；6-连接法兰1搅拌筒总体设计搅拌运输车有效装载容量是指搅拌筒的实际最大有效装载容量，它是运输车最主要的性能参数，是计算搅拌筒几何尺寸、选用运载底盘吨位、确定搅拌筒驱动功率和传动系统参数最关键的原始数据，由设计任务要求给定。一般通过有效装载容量Ⅴ,即可反推搅拌筒几何容积Ⅴ的近似值，它们的关系式系数（0.5~0.65）大小主要根据搅拌筒的布置倾角及进料口的实际结构选取。斜置角度虽然不是搅拌筒筒体本身的几何参数，但它影响着搅拌筒的有效装载量、工作性能、支承性能等，对其几何参数起制约作用，设计时必须将几何参数与斜置角度联系起来综合考虑。目前斜置角度一般为10~20o，装载容量越小此角越大。主要是根据整车重心及高度选取不同的倾角，再考虑进料口的实际结构粗选关系系数即可粗略确定几何容积。搅拌筒斜置角度与有效装载容量一般关系如表1。表1搅拌筒斜置角度与有效装载容量一般关系有效装载容量（m3）89最大斜置角度（o）在满足几何容积的前提下，搅拌筒中部圆柱直径、锥体锥角、沿轴线方向长度及斜置角度等是搅拌筒设计时应控制的几何参数，表2示出这些参数①［收稿日期］2001-07-27［作者简介］程书良（1964-男，河南人，工程师，事业部经理，洛阳市邙岭路35号.2002（1）建筑机械化设计研究选择的参考依据。图2搅拌筒有效装载容量示意图以后锥有效容积Ⅴ图2搅拌筒有效装载容量示意图以后锥有效容积Ⅴ的计算为例，令EF=y1，β为后锥半锥角，如图3。后锥有效容积Ⅴ分为b两部分。3几何参数制约因素参考值斜置角度有效装载容量、搅拌性能、进出料性能、载荷均匀性之间，见表1中部圆柱直径底盘宽度、整车稳定性、车辆通过性、有效装载容量锥体锥角搅拌性能、卸料性能、搅拌筒长度度有效装载容量、中部圆柱直径、锥体锥角、斜置角度、底盘长度计算、绘图确定筒口直径卸料速度、反转速度、砼坍落度综合计算求得2_2_xtgα)22_2_xtgα)22θa=01dFdx其中001=y2/tgαb的计算如K1_K1截面，r=001tgβ+r32有效装载容量的计算2_2_2_22θb01dFdx’’’3=’’’3=3b能力，要求装载砼不得达到G点，到F点即可。假设砼为理想流体，则过F点做水平线，那么此水平线以下即为搅拌筒有效装载容量，如图2所示。因封头很小，且有一内锥，其有效容积及叶片所占空间忽略不计，这样可以把搅拌筒分为三图3有效容积计算图’图3有效容积计算图设计研究建筑机械化2002（1）前锥及圆柱有效容积Ⅴ、Ⅴ2,可用同样的计算方法，只是参数的选取不同，不再重复。3搅拌筒内砼重心的计算搅拌筒在装有砼时的重心位置是搅拌车设计的重要参数，它对整车轴荷分配起重要影响，并用它来校核整车的稳定性。以后锥为例，如图3，K-K截面重心位置3/dF=B（x）3/12dF。用定积分可以求出后锥Ⅴ3,a砼的重心圆柱段和前锥也可用上述公式求出砼的重心，然后再换算到图2的坐标系中求出砼的重心工作中因砼是往前往上推、挤，故X、Y均应有一修正值x,、y,，一般取x,约80mm，y,约4螺旋叶片的设计计算搅拌叶片是搅拌筒设计的关键，它的设计及制作将决定搅动性能的好坏。目前国内砼搅拌车运输过程的砼离析情况并不少见，这不仅影响砼的质量及出料，更重要的是影响工程质量。螺旋叶片的设计目前并无现成理论可依，大多数是根据多年实践经验及不断的研究，设计方法也不尽相同。螺旋叶片中常用直纹正螺旋面（母线和轴线正交）和斜纹螺旋面（母线和轴线斜交）。轴线与螺旋面轴线重合的圆柱面或圆锥面同该螺旋面的交线分别称为圆柱螺旋线或圆锥螺旋线，螺线的切线和圆柱面或圆锥面母线之间的夹角称为螺旋的论述，可作参考。5设计计算程序目前，我们已将搅拌筒几何容积、有效装载容量、砼重心及搅拌叶片设计编制成软件，将D1、D2、D3、L1、L2、L3及叶片原始设计参数等设为变量，同时考虑双后锥的情况。在搅拌筒设计或参数调整时，只要根据实际情况改变各数值即可计算出所需参数，大大提高了设计效率。该设计软件以AutoCADR14为平台、采用仅较好地解决了设计计算问题，而且根据设计结果烦琐计算。该软件的输入输出界面采用对话框控制软件流程均为面向对象的事件驱动型，完全具备了WⅠNDOWS图形操作界面的风格和特征，具有直观明了、操作方便灵活之特点。软件包括几何计算、叶片设计、罐体绘图、叶片绘图和输入输出五大模块，实现了设计、计算、绘图的一体化。从使用情况看，采用上述方法设计，搅拌车的性能良好，出料残余率低，总体效果满意。〔参考文献〕［1］杨红明.混凝土搅拌输送车搅拌筒螺旋叶片的设计［2］杨红明.混凝土搅拌输送车搅拌筒螺旋叶片的设计［3］皮齐宝.混凝土机械及桩工机械［M］.北京：中国建筑工业出版社，1982.□十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十十山推召开用户技术交流及产品展示会根据市场变化山推公司于2001年底分别在上海、重庆、武汉、南宁、太原、东营、新疆等地区召开用户技术交流及产品展示会。会议由市场部统一策划，现场展示了TY220、TSY160L推土机，PC220-6液压挖掘机，YZ16压路机等产品，利用声像资料介绍山推产品的技术水平、性能特点及操作、维护等知识，技术人员详细地解答了用户提出的疑难问题，公司领导参加会议并拜访新老用户。通过交流展示会达到了以下目的：①宣传山推新型产品，特别是为西部开发推