智能化高效優(yōu)質(zhì)混凝土攪拌機(jī)的參數(shù)優(yōu)化研究.pdf

1、混凝土作為最基本的建筑材料，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、國防、水利、市政和民用等基礎(chǔ)建設(shè)工程中，在國民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位。攪拌是混凝土生產(chǎn)工藝中的關(guān)鍵工序，直接關(guān)系到預(yù)拌混凝土生產(chǎn)的質(zhì)量和效率。雙臥軸攪拌機(jī)是目前攪拌機(jī)的主流機(jī)型，有著尺寸小、容量大、結(jié)構(gòu)合理、適用范圍廣、攪拌質(zhì)量好、效率高等優(yōu)點(diǎn)。由于攪拌過程的復(fù)雜性，關(guān)于攪拌裝置參數(shù)的設(shè)計(jì)，一直以來國內(nèi)外多通過試驗(yàn)研究或以往實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)作為設(shè)計(jì)依據(jù)，缺乏應(yīng)有的理論支持，就使產(chǎn)品

2、設(shè)計(jì)周期長，技術(shù)革新慢。本文通過對攪拌機(jī)的主要參數(shù)進(jìn)行理論分析，結(jié)合流體仿真軟件模擬和已有的試驗(yàn)，對攪拌機(jī)的參數(shù)優(yōu)化進(jìn)行研究。為同類攪拌機(jī)型的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。
　　 論文首先分析攪拌過程中介質(zhì)的運(yùn)動狀態(tài)，得出攪拌參數(shù)優(yōu)化的目標(biāo)關(guān)系式。介紹了攪拌機(jī)攪拌性能的判斷標(biāo)準(zhǔn)：由其攪拌出的混凝土拌和物的質(zhì)量來進(jìn)行判斷。
　　 其次論文對雙臥軸攪拌機(jī)的幾個(gè)主要參數(shù)分別進(jìn)行了理論分析與軟件模擬。主要包括：攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速、葉片安裝

3、角、攪拌臂數(shù)目、拌筒長寬比和攪拌臂排列。
　　 在確定攪拌機(jī)合理轉(zhuǎn)速時(shí)，對攪拌葉片上的物料單元分階段進(jìn)行理論分析。當(dāng)物料單元處于自落狀態(tài)時(shí)，通過力平衡分析，得出已知機(jī)型的合理轉(zhuǎn)速范圍為小于1.53m/s，極限情況可達(dá)1.72m/s;當(dāng)物料處于擠壓狀態(tài)時(shí)，利用流體力學(xué)的動量方程，得出普通混凝土粗骨料粒徑多種尺寸下的最小轉(zhuǎn)速。綜合兩種情況得出該機(jī)型合理轉(zhuǎn)速范圍為0.9063～1.72m/s。
　　 分析葉片安裝角時(shí)，對葉片上

4、的物料進(jìn)行運(yùn)動學(xué)分析，結(jié)合工程流體力學(xué)相關(guān)知識，求得物料軸向和徑向的速度表達(dá)式；分析獲得較好攪拌效果時(shí)物料的運(yùn)動特點(diǎn)，得出物料的合理運(yùn)動軌跡投影區(qū)域；根據(jù)不同拌筒的長寬比，求得對應(yīng)葉片合理安裝角的取值范圍：寬短型葉片安裝角α取值范圍在29.142°～32.865°；窄長型葉片安裝角α取值范圍在42.168°左右。然后對單個(gè)葉片及其上物料進(jìn)行運(yùn)動學(xué)分析，代入不同的攪拌臂數(shù)目值，根據(jù)計(jì)算得出的數(shù)據(jù)進(jìn)一步驗(yàn)證了理論分析葉片安裝角的正確性。

5、r>　　 確定攪拌臂數(shù)目時(shí)，通過對攪拌葉片上的物料進(jìn)行運(yùn)動學(xué)分析，結(jié)合工程流體力學(xué)相關(guān)知識，求得物料軸向和徑向的速度表達(dá)式：分析單根攪拌軸推動物料運(yùn)動一個(gè)軸向長度時(shí)所需旋轉(zhuǎn)的角度，根據(jù)不同拌筒的長寬比，以及對旋轉(zhuǎn)角度的范圍要求，得出不同單軸相位角時(shí)對應(yīng)的攪拌臂數(shù)目；對雙軸攪拌臂的不同排列形式分別進(jìn)行討論，在滿足攪拌臂及葉片布置的基本原則的基礎(chǔ)上進(jìn)行篩選，最終得出合理的取值。
　　 以節(jié)省制造材料為目標(biāo)，計(jì)算得出長寬比在0.7左