混凝土搅拌机分析

混凝土搅拌机分析

樊军

佛山市金银河智能装备股份有限公司

摘要：本文概述了混凝土搅拌机的类别及结构特点，提出在混凝土搅拌机的结构设计时，要充分吸收和借鉴各种不同搅拌机的优点不断提高搅拌机的性能和使用用途，增强搅拌机的搅拌能力。

关键词：混凝土；搅拌机；类别结构特点；设计分析

引言

搅拌机的发展和进步是离不开市场对混凝土的新要求，我们可以清晰的看到近些年来我国在城市基础设施的建设和交通运输的建设力度加大，特别是高铁的建设，市场在对混凝土需求量激增的同时也对混凝土的质量提出了更新的要求。混凝土搅拌机主要分为两类一类是强制式搅拌机，另一类是自落式搅拌机；在诸多的混凝土搅拌设备中强制式搅拌机可以说是使用最为广泛的一种。

1.混凝土搅拌机的类型和结构特点

混凝土的搅拌要获得均匀一致的混凝土，必须对其原材料充分搅拌，使原材料彻底混合。混凝土的搅拌分为人工和机械两种。由于人工搅拌的劳动强度大，均匀性差，水泥用量偏大，因此，只在混凝土用量较少或没有搅拌机的特殊情况下采用。

采用机械搅拌，使混凝土中各物料颗粒均匀分散，其搅拌机理有两种：

自落式重力扩散机理。它是将物料提升到一定高度后，利用重力的作用，自由落下，由于物料下落的时间、速度、落点及滚动距离不同，物料颗粒就相互穿插、翻斗、混合而扩散均匀化。自落式搅拌机就是根据这种机理设计的，在搅拌筒内壁焊有弧形叶片，当搅拌筒绕水平轴旋转时，弧形叶片不断地将物料提升到一定高度，然后自由落下而相互混合。强制式剪切扩散机理。它是利用转动着的叶片强迫物料相互间产生剪切滑移而达到混合和扩散均匀化。强制式搅拌机就是根据这种机理设计的，在搅拌筒中装有风车状的叶片，这些不同角度和位置的叶片转动时，强制物料翻越叶片，填充叶片通过后留下的空间，使物料混合。选择混凝土搅拌机时，应综合考虑所需拌制混凝土的总数量、同时所需的最大数量、混凝土的品种、坍落度及骨料粒径等各种因素。施工现场除少量零星的塑性混凝土或低流动性混凝土仍可选择用用自落式搅拌机，但由于此类搅拌机对混凝土骨料的棱角有较大的磨损，影响混凝土的质量，现已逐步被强制式搅拌机取代。对于干硬性混凝土和轻骨料混凝土也选用强制式搅拌机。在混凝土集中搅拌生产的搅拌站，多采用强制式搅拌机，以缩短搅拌时间，还能用微机控制配料和称量，拌制出具有较高工作性的混合料。

不同的搅拌机有着自己不同的特点：

1）双锥反转出料搅拌机。这种搅拌机的最大特点是正方向搅拌而反方向出料，适用于拌合塑性和半干硬性混凝土以及大骨料混凝土；不适应于流动性不良、干硬性的混凝土。由于这种搅拌机的经济性较好，搅拌的质量和效果易于控制，所以应用的范围较为广泛，可以用在大部分的建筑项目、还可以用在道路、桥梁工程，也能用于制作各种类的混凝土构件。该机械的传动方式有两种，一种是齿轮传动；另一种是磨擦传动。由于它的自身特点是反转进行卸料，所以它就要解决如何在载重的情况下重新启动的问题，也由于这个特点限制了它的容量不能做的太大。由此看来，搅拌筒是该设备的重点部件，搅拌筒的设计直接影响到混凝土的搅拌质量、每盘拌合的产量、能耗以及其他结构的设计、传动的形式等等。2）双卧轴混凝土搅拌机。这种搅拌机属于强制式搅拌机的一种，它的主要特点是结构非常的紧凑，是由传动系统、搅拌罐、搅拌机、轴端密封等几部分所组成。这种搅拌机主要适用于搅拌低流动性的干硬性混凝土、半干硬性混凝土、轻骨料混凝土及各种砂浆。双卧轴混凝土搅拌机的适用范围就比较狭窄只是在建筑工程中比较常见。这种搅拌机的内部机构结合紧密，搅拌罐内部设置有防止磨损的耐磨衬板；搅拌筒的下部设置为卸料口，方便卸料。搅拌罐内部装有两根水平的主搅拌轴，在每根搅拌轴上分别设置的是搅拌臂，再在搅拌臂上装设搅拌叶片。他们之间的布置通常是成非连续螺旋布置，常见的是成45°、60°的螺旋角度。这样的结构形式便于对大骨料的搅拌，同时也使拌合料能够在搅拌筒内具有更好的流动空间，更易于对拌合料进行充分的搅拌。3）单卧轴混凝土搅拌机。这种搅拌机也是属于强制式搅拌机中的一种。同双卧轴混凝土搅拌机一样，单卧轴混凝土搅拌机也是常用于搅拌干硬性混凝土、半干硬性混凝土、轻骨料混凝土及各种砂浆，主要是在建设工程中使用。这种搅拌机的出料容积范围较大，一般能够达到350～3000L。这种搅拌机的结构特点是在搅拌臂的两侧对称的布置着两块旋转带状叶片，不同的是这两个螺旋叶片的旋转方式正好相反，在搅拌过程中在这两叶片的推挤下将搅拌物从两端推向搅拌筒的中部。在搅拌过程中螺旋叶片转动方向一会儿向左一会儿向右，这样在旋转时带动拌合料运动，强迫拌合料进行挤压、剪切、搓动，搅拌作用十分明显。4）立轴行星搅拌机。这种类型的搅拌机主要用于碾压混凝土的搅拌，砌块和预制件的生产，也可以用于生产钢纤维混凝土、彩色混凝土、干砂浆。它的优点在于对细骨料的搅拌效果优越，搅拌的强度大。其结构主要有两种形式，一种是定轴式；另一种是定盘式。这种机械的搅拌叶片固定在动盘上和行星架上，固定在动盘上的叶片实现搅拌功能，固定在行星架上的叶片实现乱料的功能。

2.混凝土搅拌机的设计分析

通过上面的论述我们了解了各种类型搅拌机的结构类型和各自的特点，其中有利于今后发展的我们要充分利用，而稍显落后阻碍发展的我们要进行改进。因此，在混凝土搅拌机设计中要对相应的参数进行优化，合理的发挥不同类型搅拌机的优点，改进其中的不足之处使得搅拌机能够更好的适应混凝土发展的新要求，匹配相关的生产要求，保证搅拌混凝土的质量。下面以强制式搅拌机为例分析一下混凝土搅拌机的优化设计。强制式搅拌机是由圆槽形拌筒、按特定方向转动的搅拌轴和其上安装的搅拌叶片组成。在强制式搅拌机中它的搅拌叶片是在搅拌过程中可以做到相互交叉，由于其搅拌叶片的半径设计为相互交叉，并且搅拌叶片与转动轴存在一定的角度，各个搅拌叶片之间在空间上都存在一定的错位，使得叶片在上下左右前后都具有一定的空间位置。通过图例我们能清晰地看到叶片之间的相互关系，如图一所示，这样的设计好处在于能够使得搅拌过程更加的匀质。当搅拌机启动开始转动之后，在叶片的转动带动下投入到搅拌机内的物料在两个拌合筒中上下的翻滚，做规则的圆周运动；与此同时，叶片之间的相互错开的位置关系让混合料在搅拌转动中能够变换位置，在叶片重叠的位置上混合物会在叶片的推动下以及转动轴的搅动下从一个旋转平面向另一个旋转平面运动。这样的复杂搅拌过程使得混合料能够更加有效的、更充分的进行混合和搅拌，实现搅拌均匀，保证了混凝土的搅拌质量。

具体来分析强制式搅拌机的搅拌过程，我们可以取其中的一个微小的运动单元进行分析，取一个搅拌叶片的运动轨迹来说明强制式搅拌机的作用机理。叶片相互错位的转动中，每一个叶片都按照一定的设计做复杂的运动形式。在叶片做圆周运动过程中，叶片带动着混合料从拌筒的最下部向上运动；在上升的过程中混合料在其自重的作用下，由之前的挤压状态而转变成自由抛落，形成松散的松脱状态。叶片在转动过程中开始从上升运动转变为下降运动时，混合料又会受到拌筒内壁的阻力，也会受到临近混合料的挤压，这样混合料又从松散的状态下挤压、缩小、重新混合。这样看来如此优化设计强制式搅拌机，能够使其搅拌过程中既体现强制式搅拌的特点也同时具有了自落式搅拌的特点；这样在搅拌过程中对混合料既进行了切割又进行了冲击。如图二显示的双卧轴物料运动特性交叉料流。

在混凝土设计中我们应该根据新的搅拌理念，科学合理的进行优化设计，选择最佳的几何、工作参数，使得搅拌过程在最短的时间内发挥最好的效果，保证搅拌的高效完成从而获得最优的搅拌质量。

3.结束语

综上所述，我们可以认识到搅拌机的重要性，可以看到在混凝土的生产过程中，拥有先进的搅拌技术是保证生产出的混凝土质量的关键，也是为企业带来经济效益的关键要素。搅拌机的结构设计直接影响到对各种混凝土的适应性及材料的强度和耐磨性。因此，在混凝土搅拌机的结构设计时，要充分吸收和借鉴各种不同搅拌机的优点不断提高搅拌机的性能和使用用途，增强搅拌机的搅拌能力。

参考文献

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