【文章內(nèi)容簡介】 0年代出現(xiàn)以蒸汽為動力源的木制多面體拌筒的自落式攪拌機，19世紀80年代用鋼鐵件代替木板。20世紀初開始改良為圓柱形攪拌筒。1926年美國生產(chǎn)出攪拌容積為3m3的第一臺混凝土攪拌車。早期的攪拌葉片一般都是采用阿基米德螺旋線，1965年以后日本開始采用對數(shù)螺旋線設(shè)計制造攪拌葉片，后來又在此基礎(chǔ)上對局部葉片的螺旋角進行了修正，逐漸形成了現(xiàn)在這種梨形拌筒（前后部分為圓錐形，中間部分為圓柱形）混合螺旋線攪拌葉片的混凝土攪拌車。2000年，美國的CHRISTENSON RONALD E在原來攪拌筒的基礎(chǔ)上，在底錐添加輔助攪拌葉片改進了傳統(tǒng)的攪拌葉片；2005年澳大利亞的KHOURI ANTHONY JAMES采用兩條螺旋鋼板焊接作為內(nèi)筒壁，合成樹脂作為外筒壁，改進了傳統(tǒng)的三段式攪拌筒，不過這種攪拌筒制造起來比較困難。近年來，澳大利亞VULCAN、美國的馬克西姆等公司推出了超長攪拌筒的前卸式攪拌車，拌筒前錐加長，架在駕駛室上方，于駕駛室前方出料。成為攪拌車市場快速增長的產(chǎn)品，但攪拌葉片設(shè)計仍然沿承了對數(shù)螺旋線葉片設(shè)計方法。目前，國外的攪拌設(shè)備研究逐漸向著多功能、自動監(jiān)控、多樣化、成套化發(fā)展，如單、雙臥軸式攪拌機、振動式攪拌機、強制式攪拌機，多種混凝土攪拌樓等。攪拌車研究更傾向于上裝技術(shù)、耐磨材料的研究。針對國內(nèi)外現(xiàn)狀，本文改變傳統(tǒng)的攪拌葉片母線所采用的螺旋線方程，使攪拌葉片和攪拌筒之間的連接方式和安裝參數(shù)得到了改善，提出了用有限元軟件對攪拌葉片進行數(shù)值模擬和參數(shù)優(yōu)化。試驗驗證了理論方法的可行性。a、研究目的通過對攪拌葉片的設(shè)計分析，找出攪拌葉片的薄弱環(huán)節(jié)，對攪拌葉片進行改進，延長攪拌葉片的使用壽命、提高出料速度、降低出料殘余率、降低生產(chǎn)成本，達到更好的攪拌出料效果。b、研究意義一輛混凝土攪拌車的售價在40～80萬之間，其中一個混凝土攪拌系統(tǒng)造價大約10萬元。平均使用3年左右即告報廢。而混凝土攪拌輸送車的攪拌和卸料作用是由攪拌裝置—攪拌筒完成的，攪拌葉片更是關(guān)鍵中的關(guān)鍵，攪拌葉片的性能好壞直接決定攪拌運輸車的性能，進而影響著基礎(chǔ)建設(shè)的質(zhì)量。因此研究攪拌出料過程葉片的磨損、提高攪拌葉片使用壽命、提高葉片的攪拌質(zhì)量具有重要的的經(jīng)濟效益和社會效益。充分的文件檢索和實際調(diào)研表明，了解螺旋葉片出料機理分析是設(shè)計攪拌裝置的基礎(chǔ)。也是生產(chǎn)具有更好攪拌性能但又不降低混凝土質(zhì)量的基礎(chǔ)。沖擊小、響應(yīng)決而且效率高的液壓系統(tǒng)是攪拌運輸車傳動系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵。攪拌運輸車的攪拌筒之所以具有攪拌和卸料的功能，主要是因為拌筒內(nèi)部特有的兩條連續(xù)螺旋葉片在工作時形成螺旋運動，從而推動混凝土沿攪拌筒軸向和切向產(chǎn)生復合運動的結(jié)果。因此兩條葉片的螺旋曲線的形式及結(jié)構(gòu)直接影響攪拌筒的工作性能。本論文應(yīng)用靜力學、運動學的原理闡述螺旋葉片的工作原理并對主要技術(shù)參數(shù)進行理論分析。為螺旋葉片的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供理論依據(jù)。攪拌筒既是攪拌運輸車運輸混凝上的裝載容器，又是攪拌混凝土的工作裝置。幾何設(shè)計是攪拌筒結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)，它包括幾何容積計算、外形尺寸的確定、攪拌筒有效容積及滿載時重心位置計算。本論文對攪拌筒進行幾何設(shè)計。螺旋葉片的幾何參數(shù)直接影響攪拌筒的攪拌和卸料性能。目前，應(yīng)用于攪拌運輸車的拌筒葉片螺旋面的形式有:正螺旋面、圓錐對數(shù)螺旋面兩種。本論文對攪拌筒內(nèi)螺旋葉片曲線參數(shù)的選擇及展開進行計算，并加以攪拌系統(tǒng)的仿真設(shè)計與運動模擬。第二章 攪拌筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計 攪拌運輸車攪拌筒絕大部分都采用梨型結(jié)構(gòu)，通過支承裝置斜臥在機架上，可以繞其軸線轉(zhuǎn)動，攪拌筒的后上方只有一個筒口分別通過進出料裝置進行裝料或卸料。整個攪拌筒的殼體是一個變截面而不對稱的雙錐體，外形似梨型，底段錐體較短，端面封閉并焊接著法蘭，通過連接法蘭用螺栓與減速器聯(lián)結(jié)。上段錐體的過渡部分有一條環(huán)行滾道，它焊接在垂直于攪拌筒軸線的平面圓周上，整個攪拌筒通過連接法蘭和環(huán)形滾道頃斜臥置在固定與機架上的減速器殼體和一對支承滾輪所組成的三點支承結(jié)構(gòu)上，由減速器帶動平穩(wěn)的繞其軸線轉(zhuǎn)動。在攪拌筒滾道圓周上部，通常設(shè)有鋼帶護繞，以限制攪拌筒在汽車顛簸行駛時向上跳動。機架由水平框架、前臺、后臺和門形支架組成，攪拌裝置的各部分都組裝在它上面，形成一個整體。最后通過水平框架與載運底盤大梁用螺栓連接在一起。 1 裝料斗 2 環(huán)行軌道 3 滾筒殼體 4 連接法蘭 5 減速器 6 機架 7 支撐滾輪 8 調(diào)解機構(gòu) 9活動卸料溜槽 10 固定卸料溜槽 攪拌筒構(gòu)造圖 來說明。圖為通過攪拌筒軸線的垂直剖面示意圖。其中(a),(b)為剖開攪拌筒的兩部分，斜線代表螺旋葉片， 為其螺旋升角，為攪拌筒軸線與底盤平面的夾角。我們設(shè)定圖a所示方向為“正向”，圖b所示方向為“反向”。工作時，攪拌筒繞其自身軸線轉(zhuǎn)動，混凝土因與筒壁和葉片的摩擦力和內(nèi)在的粘著力而被轉(zhuǎn)動的筒壁沿圓周帶起來，但在達到一定高度后，必在其自重G作用下，克服上述摩擦力和內(nèi)聚力而向下翻跌和滑移。由于攪拌筒在連續(xù)的轉(zhuǎn)動，所以混凝土即在不斷的被提升而又向下滑跌的運動中，同時受筒壁和葉片所確定的螺旋形軌道的引導，產(chǎn)生沿攪拌筒切向和軸向的復合運動，使混凝土一直被推移到螺旋葉片的終端。當攪拌筒做圖a所示方向的“正向”轉(zhuǎn)動時，混凝土將被葉片連續(xù)不斷的推送到攪拌筒的底部，同時到達筒底的混凝土勢必又被攪拌筒的端壁頂推翻轉(zhuǎn)回來，這樣在上述運動的基礎(chǔ)上又增加了混凝土上下層的軸向翻轉(zhuǎn)運動，達到了攪拌筒對混凝土進行充分攪拌的目的。當攪拌筒做圖b所示方向的 “反向”轉(zhuǎn)動時，葉片的螺旋運動方向也相反，這時混凝土被葉片引導向攪拌筒口方向移動直至筒口卸出，從而達到卸料目的。 攪拌工作原理混凝土攪拌車由汽車底盤和混凝土攪拌運輸專用裝置組成。我國生產(chǎn)的混凝土攪拌運輸車的底盤多采用整車生產(chǎn)廠家提供的二類通用底盤。其專用機構(gòu)主要包括取力器、攪拌筒前后支架、減速機、液壓系統(tǒng)、攪拌筒、操縱機構(gòu)、清洗系統(tǒng)等。工作原理是，通過取力裝置將汽車底盤的動力取出，并驅(qū)動液壓系統(tǒng)的變量泵，把機械能轉(zhuǎn)化為液壓能傳給定量馬達，馬達再驅(qū)動減速機，由減速機驅(qū)動攪拌裝置，對混凝土進行攪拌。 取力裝置　　國產(chǎn)混凝土攪拌運輸車采用主車發(fā)動機取力方式。取力裝置的作用是通過操縱取力開關(guān)將發(fā)動機動力取出，經(jīng)液壓系統(tǒng)驅(qū)動攪拌筒，攪拌筒在進料和運輸過程中正向旋轉(zhuǎn)，以利于進料和對混凝土進行攪拌，在出料時反向旋轉(zhuǎn)，在工作終結(jié)后切斷與發(fā)動機的動力聯(lián)接。液壓系統(tǒng)將經(jīng)取力器取出的發(fā)動機動力，轉(zhuǎn)化為液壓能（排量和壓力），再經(jīng)馬達輸出為機械能（轉(zhuǎn)速和扭矩），為攪拌筒轉(zhuǎn)動提供動力。減速機將液壓系統(tǒng)中馬達輸出的轉(zhuǎn)速減速后，傳給攪拌筒。操縱機構(gòu)（1）控制攪拌筒旋轉(zhuǎn)方向，使之在進料和運輸過程中正向旋轉(zhuǎn)