【正文】 的動(dòng)力取出，用其驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)的變量泵，把機(jī)械能轉(zhuǎn)成液壓能傳遞給定量馬達(dá)，然后通過(guò)馬達(dá)再將轉(zhuǎn)速傳給減速機(jī)進(jìn)行減速，由減速機(jī)將轉(zhuǎn)速傳給攪拌筒驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土進(jìn)行攪拌和卸料的作用。實(shí)際上是在專用運(yùn)載底盤上通常 8 會(huì)安裝一種獨(dú)特的組合機(jī)構(gòu)，它兼有攪拌和載運(yùn)混凝土的雙重作用，即能夠?qū)⒒炷恋倪\(yùn)載和攪拌同時(shí)進(jìn)行。因此，保證了運(yùn)載混凝土的質(zhì)量，可以允許適當(dāng)延長(zhǎng)運(yùn)送時(shí)間，由于其上述的工作特點(diǎn)，一般根據(jù)對(duì)混凝土運(yùn)輸距離的 長(zhǎng)短、施工現(xiàn)場(chǎng)條件以及對(duì)混凝土質(zhì)量和配比不同情況的要求等，分別采取不同的工作方式。 一般有兩種工作方式 : (l)預(yù)拌混凝土的攪動(dòng)運(yùn)輸將在混凝土攪拌站己經(jīng)攪拌好的混凝土直接裝入攪拌運(yùn)輸車進(jìn)行運(yùn)送，在運(yùn)途中，攪拌筒大約以 1一 3r/min 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，使筒內(nèi)混凝土得到不斷攪動(dòng)，以預(yù)防了離析現(xiàn)象，從而保證了混凝土質(zhì)量。但這種方式運(yùn)輸混凝土的距離不宜過(guò)長(zhǎng)，一般控制在混凝土初凝以前，根據(jù)混凝土配比和路況、天氣等條件可定出運(yùn)距或時(shí)間。 (2)混凝土拌合料的攪拌運(yùn)輸一般有兩種情況 :干料和濕料攪拌運(yùn)輸 ①干料注水?dāng)嚢柽\(yùn)輸 在配料站將沙石、水泥等干料按混凝土配比加入攪拌 筒內(nèi)，再將攪拌用水加入車內(nèi)水箱。在運(yùn)途中適當(dāng)?shù)木嚯x或時(shí)間將水噴向攪拌筒 內(nèi)，對(duì)混凝土進(jìn)行攪拌，也可到工地后攪拌。 ②濕料攪拌運(yùn)輸一在配料站將沙石骨料、水泥和水等混凝土拌合料按配比同時(shí)裝入攪拌筒內(nèi)，攪拌筒在運(yùn)輸途中以 8 一 12r/min 的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)拌合料進(jìn)行攪拌，完成攪拌作業(yè)。 上述兩種方式相比，后者更能延長(zhǎng)對(duì)混凝上的運(yùn)距 (或時(shí)間 )，特別是混凝土干料的注水?dāng)嚢柽\(yùn)輸，能夠滿足遠(yuǎn)距離的混凝輸送。第二種方式的混凝土攪拌運(yùn)輸車從 某種程度上，基本替代了混凝土工廠，為使用者不僅在設(shè)備上節(jié)省了投資，而且使生產(chǎn)率也大大提高。但是，在混凝土和易性，均勻等質(zhì)量上存在著問(wèn)題，不像攪拌站生產(chǎn)的混凝土那樣好，所以，為保證混凝土的質(zhì)量，滿足現(xiàn)代建設(shè)施工的要求，第一種運(yùn)輸方式自然成了攪拌運(yùn)輸車首選主要工作方式。 混凝土攪拌運(yùn)輸車的類型和特點(diǎn) 混凝土攪拌運(yùn)輸車的類型 混凝土攪拌運(yùn)輸車的分類標(biāo)準(zhǔn)較多，但無(wú)論哪種形式的分類，從基本的結(jié)構(gòu)原理上來(lái)看，一般都是由汽車運(yùn)載底盤和攪拌專用裝置兩大部分組成。由此可把攪拌運(yùn)輸車按如下分類 : 9 (1)根據(jù)攪拌裝置進(jìn)行攪拌傳動(dòng)的不同形式，可分為 :液壓傳動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)和機(jī)械一液壓傳動(dòng)等形式的攪拌運(yùn)輸車。 (2)根據(jù)運(yùn)載底盤不同的結(jié)構(gòu)形式，可分為 :半拖掛式專用底盤和普通載重底盤兩種形式的攪拌運(yùn)輸車。 (3)根據(jù)動(dòng)力不同的配置形式，可以分 :獨(dú)立驅(qū)動(dòng)和共用動(dòng)力的兩種攪拌運(yùn)輸車。 混凝土攪拌運(yùn)輸車的特點(diǎn) 對(duì)于預(yù)拌混凝土必須由專用的混凝土攪拌運(yùn)輸車來(lái)的運(yùn)輸，要求自動(dòng)完成裝料和卸料，運(yùn)途中要對(duì)筒內(nèi)的預(yù)拌混凝土不斷地進(jìn)行攪動(dòng)，防止離析或板結(jié)現(xiàn)象，以保證預(yù)拌混凝土 到施工場(chǎng)地的質(zhì)量。而對(duì)于拌合料則要求攪拌運(yùn)輸車具有水箱裝置，根據(jù)運(yùn)輸?shù)木嚯x，在途中適機(jī)加水進(jìn)行混合攪拌，可不受距離限制。 預(yù)拌混凝土的運(yùn)輸?shù)姆?wù)對(duì)象大多為建筑工地，故一切工作都圍繞用戶對(duì)工地施工的進(jìn)度來(lái)安排。只要用戶施工需要，就立即將預(yù)拌混凝土送到用戶指定的地點(diǎn)，能夠做到隨叫隨到，不影響施工進(jìn)度，也不會(huì)造成預(yù)拌混凝土的浪費(fèi)，同時(shí)還會(huì)增加企業(yè)的信譽(yù)度。 預(yù)拌混凝土生產(chǎn)出來(lái)后，應(yīng)在 2h 以內(nèi)使用到工作面上 (對(duì)時(shí)間要求因預(yù)拌混凝土的型號(hào)不同而不同，有些特殊型號(hào)的預(yù)拌混凝土 必須在 20min 內(nèi)使用 )，在使用時(shí)間內(nèi)混凝土攪動(dòng)不能停止，直到某一工作面完工為止，其間供應(yīng)連續(xù)，不能中斷。這些要求必須一環(huán)扣一環(huán)地嚴(yán)格滿足，否則會(huì)影響工程的質(zhì)量，沒(méi)有“靈活掌握”的余地。 混凝土的運(yùn)輸距離因使用的時(shí)間性而被限制了，再加之交通法規(guī)和道路車況的不同程度，混凝土的運(yùn)輸距離一般控制在 20km 以內(nèi)。 本文主要研究?jī)?nèi)容 通過(guò)對(duì)混凝土攪拌運(yùn)輸車的文獻(xiàn)閱讀及上網(wǎng)查閱，了解了國(guó)內(nèi)外的攪拌運(yùn)輸車的現(xiàn)狀，隨著經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇和發(fā)展，國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和城市化快速發(fā)展，混 10 凝土攪拌運(yùn)輸車的研究 也隨之發(fā)展，為了滿足不同地區(qū)，不同建筑工地環(huán)境的需求，這就使得混凝土攪拌運(yùn)輸車向著高效率、多品種、低能耗以及智能化等方向發(fā)展，本文主要研究的方向是針對(duì)提高攪拌運(yùn)輸車的工作效率、低能耗進(jìn)行的研究。 攪拌筒是混凝土攪拌運(yùn)輸車的重要組成部分，同時(shí)也是設(shè)計(jì)研究的重要部分。攪拌筒的外形尺寸是進(jìn)行設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，根據(jù)用戶或場(chǎng)地等多方面的要求，這就提供了對(duì)攪拌筒的容量和強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求。根據(jù)這些大方面的要求就可進(jìn)行攪拌筒筒體的外形幾何尺寸、容量，材料選擇等方面的設(shè)計(jì)。本文主要是應(yīng)用計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)及專業(yè)的軟件來(lái)完成整個(gè)攪拌筒筒體 的結(jié)構(gòu)及受力分析。 攪拌螺旋葉片是混凝土攪拌運(yùn)輸車的核心組成之一，也是本文研究的主要對(duì)象之一。現(xiàn)有混凝土攪拌運(yùn)輸車的攪拌葉片多數(shù)在制造上存在一定的問(wèn)題，如葉片連接不光順，葉片焊接時(shí)存在應(yīng)力，葉片螺旋角度不精準(zhǔn)等一系列問(wèn)題，而本文則主要針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行逐一的解決和改善。 混凝土攪拌運(yùn)輸車的螺旋葉片的設(shè)計(jì)在混凝土的攪拌和卸料上起著非常關(guān)鍵的作用。目前，市場(chǎng)上的攪拌運(yùn)輸車有的在攪拌質(zhì)量上存在問(wèn)題，有的在卸料上時(shí)間耗費(fèi)長(zhǎng)，殘留在攪拌筒內(nèi)的混凝土較多，那么，如何設(shè)計(jì)攪拌螺旋葉片才能使混凝土攪拌運(yùn)輸車在整個(gè)工作過(guò)程中效 率更高些，從上述情況來(lái)看，研究混凝土攪拌運(yùn)輸車的攪拌筒及內(nèi)部的攪拌葉片就顯得非常重要。 11 二、 攪拌筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及受力分析 攪拌筒的結(jié)構(gòu)和工作原理 混凝土攪拌運(yùn)輸車的攪拌筒大多數(shù)采用的是不標(biāo)準(zhǔn)的梨形結(jié)構(gòu)，本課題也采用此結(jié)構(gòu)，攪拌筒通過(guò)支撐輔助裝置斜臥在底盤車架的后臺(tái)上，可以繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，攪拌筒的后上方只有一個(gè)筒口分別通過(guò)進(jìn)、出料裝置進(jìn)行裝料或卸料。其外形如圖 所示。 圖 攪拌筒外形結(jié)構(gòu)示意圖 1一裝料斗 。2一環(huán)形滾道 。3 一滾筒殼體 。4 一連接法蘭 。5 一減速器 。 6一 機(jī)架 。7 一支撐滾輪 :8 一調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 。9一活動(dòng)卸料溜槽 。10 一固定卸料溜槽 整個(gè)攪拌筒的筒體是一個(gè)變截面不對(duì)稱的雙錐體，外形似梨形，分別由前段錐體，圓體和后段錐體構(gòu)成。前段錐體較短，端面封閉并焊接法蘭，通過(guò)連接法蘭與減速器連接。后段錐體的過(guò)度部分有一條環(huán)形滾道，它焊接在垂直于攪拌筒軸線的平面圓周上，整個(gè)攪拌筒通過(guò)連接法蘭和環(huán)形滾道斜臥置在固定機(jī)架上的減速器殼體和由一對(duì)滾輪支撐所組成的三點(diǎn)支撐座結(jié)構(gòu)上，由減速器帶動(dòng)攪拌筒平穩(wěn)的繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。在環(huán)形滾道上還設(shè)計(jì)了一條保護(hù)鋼帶，它的作用是汽車在惡劣的道路上顛簸 行駛時(shí)防止攪拌筒跳動(dòng)。安裝機(jī)架是由水平框架、前臺(tái)、后臺(tái)和門形支架組成，通過(guò)相對(duì)應(yīng)位置的若干個(gè)螺栓將攪拌筒與汽車底盤相連接， 使攪拌筒牢牢的固定在底盤上，防止其搖擺竄動(dòng)。 12 攪拌筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 攪拌筒的幾何容積 攪拌筒由兩個(gè)不對(duì)稱的圓錐臺(tái)和一段圓柱體組成，故它們的體積就是攪拌筒的幾何容積。對(duì)于封頭部分內(nèi)部焊有一加強(qiáng)錐，且球缺高度小，球體半徑大，其幾何容積很小，可忽略，而且拌筒內(nèi)部有兩條螺旋葉片，厚度較小，也可忽略。因此計(jì)算出來(lái)的幾何容積比實(shí)際幾何容積略大。由幾何關(guān)系，得計(jì)算公式如下 : V總 =V(前錐圓臺(tái) )+V(中段圓柱 )+V(后錐圓臺(tái) )。 HRV 2??圓柱 ? ?hrV 22 HR31 ?? ?圓錐 V(前錐圓臺(tái) )、 V(后錐圓臺(tái) )的值為兩個(gè)圓錐的體積之差。 攪拌筒的有效容積計(jì)算 實(shí)際應(yīng)用中的攪拌筒是斜置的，其中心線與水平面之間成一傾角，假設(shè)混凝土拌合料是理想流體，在攪拌筒內(nèi)應(yīng)形成一水平面，因此混凝土拌合料在攪拌筒內(nèi)形成了特殊的不規(guī)則體積。一般可通過(guò)兩種方法計(jì)算它的體積 :一是切割法，即將混凝上拌合料縱向切成若干薄片，其斷面成弓形，把所有薄片的體積累加起來(lái)，得出它的體積。那么為了提高計(jì)算精度，必須切的越多越好，這無(wú)疑增加了運(yùn)算量，而且計(jì)算的結(jié)果為近似值 。另一種是公式法，即根據(jù)幾何關(guān)系，用積分公式推導(dǎo)進(jìn)行計(jì)算。其特點(diǎn)是公式復(fù)雜，計(jì)算容易出錯(cuò)，沒(méi)有切割法那么容易理解，但計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確度高些而且運(yùn)算量相對(duì)要小些。攪拌筒各部分的有效容積計(jì)算，首先根據(jù)攪拌筒截面的幾何形狀，如圖 。 13 圖 攪拌筒截面示意圖 由圖 ，并且在 圖中的每個(gè)線段頂點(diǎn)處標(biāo)上字母，以便計(jì)算時(shí)容易區(qū)分。圖中坐標(biāo)原點(diǎn)在攪拌筒后錐筒口的中心上，即線段 AH 的中點(diǎn)，其中 ? ? ? ?xYxY 41 ~ 是四條直線的表達(dá)式。在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，混凝土攪拌筒的有效容積一般都比選定有效容積大些，因?yàn)閿嚢柰矁?nèi)有攪拌葉片和其它一些輔助攪拌的設(shè)計(jì)，它們也有一定的體積，再加上攪拌運(yùn)輸車在運(yùn)輸中不可能將混凝土裝的很滿，以免由路面，施工場(chǎng)地，車速等外界因素引起的混凝土外溢，故設(shè)計(jì)中會(huì)有有意將有效容積加大處理。在設(shè)計(jì)時(shí)，計(jì)算攪拌筒各部分的 體積時(shí)，直接利用 AUTOCAD 畫出其截面真實(shí)大小的模型，測(cè)出各點(diǎn)的坐標(biāo)值，然后利用 Pro/E 繪制出三維實(shí)體模型，直接便可測(cè)出各部分的體積。 攪拌筒各參數(shù)的確定 攪拌筒的斜置角度的大小直接決定攪拌筒的有效裝載量，它雖不是拌筒殼體本身參數(shù)，但拌筒的工作性能 (攪拌、卸料 )，支承性能 (對(duì)底盤的載荷分布 )、進(jìn)出料高度等受它影響。綜合考慮上述因素，參考國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有同類型車 (容量為 8 3m )的參數(shù)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局 發(fā)布的《混凝土機(jī)械攪拌輸送車型式和基本參數(shù)》試行標(biāo)準(zhǔn)，取攪拌筒斜置角為 13186。 14 根據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn)表明 :梨型攪拌筒殼體的中部直徑大，而底錐較短，使攪拌筒中下部的外形接近球體形狀為最佳，這時(shí)，不僅攪拌效果好，攪拌效率高，而月 .攪拌筒重心適當(dāng)前移，對(duì)攪拌功能和車的整體是有利的。所以，拌筒的最大直徑不能超過(guò)底盤的最大寬度，應(yīng)盡量接近底盤的寬度，使攪拌筒形接近球體形狀，這樣不僅有以上好處，而且在容量一定的條件下可以縮短拌筒長(zhǎng)度，降低攪拌運(yùn)輸車整車的高度，改善了攪拌運(yùn)輸車的整體性能。 頂角 為保持?jǐn)嚢柰苍谛敝脮r(shí)，后錐上部有平直的高度和一定的卸料性能，后錐半錐角的取值應(yīng)接近拌筒的斜置角，參考國(guó)內(nèi)現(xiàn)在同類車的經(jīng)驗(yàn)值，前錐半錐頂角的值一般為 20186。一 25186。，后錐的為 。 為了盡量減輕攪拌筒上的自重，提高拌筒有效裝載量，并保證筒壁及葉片有足夠的強(qiáng)度和抗磨損能力，現(xiàn)在一般都使用高強(qiáng)耐磨合金制作攪拌筒殼體和螺旋葉片，參考同類車的選材，采用 16Mn 鋼。攪拌筒殼體和葉片都是按工作時(shí)磨損程度的不同來(lái)分段，以不同厚度的鋼板焊接而成，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 和使用結(jié)果來(lái)看，拌筒中、底部的筒壁受混凝土壓力最大，拌拌運(yùn)動(dòng)劇烈，磨損也最嚴(yán)重。參考有關(guān)資料和模擬國(guó)內(nèi)外同類車攪拌筒體的壁厚，攪拌筒前錐段和圓柱段采用 6mm厚 16Mn 鋼板，后錐部分考慮到攪拌過(guò)程中受混凝上壓力較小，磨損相對(duì)小，故采用 4mm 厚的 16Mn 鋼。因封頭安裝支承軸，承受拉、壓、彎、扭等十分復(fù)雜的外力作用，故取封頭壁厚為 6mm。后錐軌道采用鑄鋼材料。同時(shí)，攪拌葉片在攪拌運(yùn)輸過(guò)程中，亦受到較嚴(yán)重的磨損，故采用 4mm 厚 16Mn 鋼板。 攪拌輸送車?yán)嫘螖嚢柰驳臍んw各部分的 尺寸和形狀的設(shè)計(jì)，是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題。攪拌筒傾斜放置在汽車底盤上，其軸線與混凝土表面有一夾角，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或采用比照法，預(yù)先確定拌筒尺寸，然后進(jìn)行有效容量校核，很難得出理想的拌筒尺寸。本文采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)進(jìn)行循環(huán)計(jì)算，以得出較理想的拌筒尺寸。攪拌筒的有效容積校核是根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) (報(bào)批稿 )的規(guī)定，即梨形攪拌筒的有效容積與幾何容積比值 (攪拌筒的填充率 )應(yīng)滿足 : %?jVV 式（ 21） 15 V— 有效容積 (攪拌筒能夠運(yùn)輸?shù)念A(yù)拌混凝土量 ) jV — 幾何容量 當(dāng)攪拌筒有效容積 8 3m ，拌筒的斜置角 13186。，混凝土密度為 2450Kg/m3 (一般為 1800 一 2450Kg/m3 )。鋼板密度為 7900Kg/m3 等已知參數(shù)輸入到程序界面，運(yùn)行后得到一系列的攪拌筒幾何尺寸數(shù)據(jù)，然后執(zhí)行容積校核循環(huán)程序，即得到一組最佳數(shù)據(jù)。 yl=550mm y2=1150mm y3=762mm Ll= L2= L3= 后錐半角 a1 =15186。 前錐半角 a2 =23186。由上面數(shù)據(jù)，利用 AUTOCAD 和 ProfE 軟件，作出攪拌筒各部分有效容積真實(shí)大小的三維實(shí)體模型，在測(cè)量前，將實(shí)體模型的密度設(shè)置成混凝土密度，這樣就能測(cè)出其體積和重量等相關(guān)參數(shù)。 由圖 測(cè)量可得攪拌筒后錐段的有效容積 : 1V = 其混凝土質(zhì)量 :M1 = 圖 后錐段的有效容積 由圖 測(cè)量可得攪拌筒圓柱段的有效容積 : 32 mV ? 其混凝土質(zhì)量 :M2 = 16 圖 圓柱段的有效容積 由圖 測(cè)量得攪拌筒前錐段的有效容積 : 3V = 其混凝土質(zhì)量： ?3M 圖 前錐段的有效容積 同理，利用三維軟件可測(cè)得，攪拌筒的幾何容積 : mVj ? 那么根據(jù)公式 (2l)可得 : ???jVV =%% 式中 V(包含螺旋葉片體積 )的值要