【文章內(nèi)容簡介】 ，攪拌輸送車停駛，攪拌筒從運(yùn)拌狀態(tài)制動(dòng)，轉(zhuǎn)入 1418rPm 的反轉(zhuǎn)卸料工況，攪拌筒的驅(qū)動(dòng)力矩在反——————————————————————————————————————————————— 轉(zhuǎn)開始的極短時(shí)間內(nèi)陡然上升，然后迅速跌落下來； 4~5：卸料工序，攪拌筒繼續(xù)以 1418rPm 的速度反轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)力矩隨混凝土的卸出而逐漸下降； 5~6：空筒返回，攪拌筒內(nèi)加入適量清水，返程行駛中攪拌筒作3rPm 的返向轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)其進(jìn)行清洗，到達(dá)混凝土工廠，排出污水，準(zhǔn)備下一個(gè)循環(huán)。 驅(qū)動(dòng)阻力矩計(jì)算 攪拌筒驅(qū)動(dòng)阻力矩由拌筒與支承系統(tǒng)的摩擦阻力矩與拌筒攪拌阻力矩共同組成，其以拌筒攪拌阻力矩最難計(jì)算。 1）積分公式計(jì)算方法 17 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 M 筒摩拌合料與筒壁或與攪拌葉片間的單位摩擦，力 f f?k1?k2?V k1?(3??s)??10?2 k2?(4??s)??10?2 式中， k1—— 粘著系數(shù)， kN/m2； k2—— 速度系數(shù)， kN/m2； V—— 拌合料速度； s—— 混合料的坍落度。 3di di M 筒摩 ??f?S???(k1?k2?Vi)?Si? 2i?12i?13 i ——————————————————————————————————————————————— 式中： Vi?攪拌螺旋葉片外圓線速度 Si ?錐筒各段內(nèi)表面與混凝土實(shí)際摩擦面面積 di ?錐筒各段試驗(yàn)計(jì)算直徑S1 ?(~)???d? ??d2?d1(h1?1?2?2? S２ ?(~)???d2?h3 S3 ?(~)?d2?d3???h2 2 d2 2 d d2?d2?3 2 d3 ?d3d1 ?d1? b..拌合料與攪拌葉片間的摩擦阻力矩 M 葉摩 18 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 圖 螺旋葉片斷面投影 圖 為拌筒內(nèi)螺旋葉片的端面投影。任取一半徑 r，該半徑對(duì)應(yīng)的葉片螺旋開角 k(近似認(rèn)為對(duì)應(yīng)于各 r 處的螺旋開角，均等于中徑上的螺旋開角 )。 dM 葉摩 =r?f?dA?cosk =(K1?K2V2)?2??r?dr2 V2—— 拌合料與攪拌螺旋葉片間的相對(duì)滑移速度 V2?n?2??r?nr? ——————————————————————————————————————————————— 則 60cosk30cosk ?nr??2dM 葉摩 ??K1?K2??2??r?dr30cosk?? R2?M 葉摩 ??(K1?K2R1?nr30cosk)?2?r2dr 2?K2n423 ??K1(R2?R13)?(R2?R14)360cosk R2—— 攪拌螺旋葉片斷面投影最大半徑 微元面積 dA?(2??rdr)/cosk 式中： R1——攪拌螺旋葉片斷面投影最小半徑 設(shè)混凝土的單位平均流動(dòng)阻力系數(shù)為 p，則取微元面積上的法向阻力 2?pdF?p?dA??rdr cosk 周向阻力對(duì)攪拌筒軸線的阻力矩 dM 流阻 ?r?dFr?2??p?tank?r2dr 19 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 R223M 流阻 ??dM 流阻 ??p?tank(R2?R13) R13 ，對(duì)攪拌筒的阻力矩 見圖 拌合料在隨拌筒攪拌的同時(shí)，由于拌合料受到與筒壁和攪拌葉片間的摩擦阻力矩的作用，使拌合料向轉(zhuǎn)動(dòng)方向提升，其重心偏向轉(zhuǎn)動(dòng)一側(cè)。出現(xiàn)偏心距 e，對(duì)拌筒運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻力矩。 e 值的精確確定目前還有困難，除與拌筒結(jié)構(gòu)有關(guān)外，還與拌合料的性質(zhì)有關(guān)。——————————————————————————————————————————————— 只能采取先近似計(jì)算，再用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法確定。對(duì)拌合料來說 ，共受到三個(gè)力矩的作用：即偏心力矩、與簡體的摩擦力矩、與葉片的摩擦力矩。由力矩平衡條件得： ?M?0 Ge?M 筒摩 ?M 葉摩 ?0 Ge?M 筒摩 ?M 葉摩 圖 攪拌筒偏載示意圖 對(duì)簡體來說，又受到由于拌合料的偏心距，產(chǎn)生的阻力矩 M 偏作用，在數(shù) 值上等于 Ge。 M 偏 ?M 筒摩 ?M 葉摩 M 攪 ?2?(M 筒摩 ?M 葉摩 )?M 流阻 2） Lieberherr 的經(jīng)驗(yàn)公式 M 偏 ?M 筒摩 ?M 葉摩 ?F?r M 攪 ?2?F?r?M 流阻 實(shí)驗(yàn)測得： M 流阻 ??F?r ?M 攪 ??F?r 式中： r—— 偏心距，一般取 ； F—— 混凝土重量 20 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 攪拌筒驅(qū)動(dòng)功率的計(jì)算 按求得的拌筒攪拌阻力矩，再根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)的總效率 ?，拌筒與——————————————————————————————————————————————— 支撐系統(tǒng)的摩擦阻力矩 M 支及拌筒轉(zhuǎn)速 n，即可求出攪拌筒的驅(qū)動(dòng)功率 N(kw) N?C(M支 ?M攪 )n/9549??CM驅(qū) n/9549? 式中：M 支 —— 攪拌筒支撐機(jī)構(gòu)所克服的摩擦阻力矩；一般取為 40005000Nm M 攪 —— 攪拌筒攪拌阻力矩； ?—— 機(jī)械效率，一般 C—— 考慮峰值的影響系數(shù)， ； n—— 轉(zhuǎn)速， rpm 設(shè)：當(dāng)攪拌筒轉(zhuǎn)速為 12rpm 時(shí)，設(shè)混凝土重量 2400kg/m3，攪拌筒實(shí)際容積按 5m3 計(jì)算，則計(jì)算出攪拌筒的驅(qū)動(dòng)功率為： ?(4200?2500??5??)?16 9549? ?84(kW) N? 因?yàn)閿嚢柰驳尿?qū)動(dòng)功率一般是從攪拌車發(fā)動(dòng)機(jī)中直接力，在計(jì)算攪拌車發(fā)動(dòng)機(jī)功率時(shí)，要在攪拌筒驅(qū)動(dòng)功率的基礎(chǔ)上，再加上汽車驅(qū)動(dòng)功率、爬坡功率等。取 21 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4. 螺旋葉片的設(shè)計(jì)及仿真 攪拌運(yùn)輸車的攪拌筒所以有攪拌和卸料等工作性能，主要是因其內(nèi)部特有的兩條螺旋葉片推動(dòng)混凝土沿?cái)嚢柰草S向和切向產(chǎn)生復(fù)合——————————————————————————————————————————————— 運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。因此攪拌葉片的螺旋曲線直接影響攪拌與運(yùn)輸混凝土的性能。在其幾何設(shè)計(jì)中，鑒于我國車輛在道路右側(cè)行駛的規(guī)定，攪拌運(yùn)輸車攪拌筒旋轉(zhuǎn)方向?yàn)?，面向車尾看，順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 時(shí)為進(jìn)料、攪拌或攪動(dòng)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)為出料，所以攪拌筒的兩條螺旋葉片應(yīng)為互錯(cuò)180 度的左旋螺旋葉片。如圖 。 母線 (直線或曲線 )在繞軸線作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，沿軸線方向作勻速或變速直線運(yùn)動(dòng)，該母線的運(yùn)動(dòng)軌跡形成等螺距或變螺距螺旋面。母線為直線形成直紋螺旋面 。母線為曲線形成非直紋螺旋面。攪拌運(yùn)輸車中常用的螺旋面是直紋正螺旋面 (母線和軸線正交 )和直紋斜螺旋面 (母線和軸線斜交 )兩種螺旋面。圓柱面或圓錐面同該螺旋面的交線分別稱為圓柱螺旋線或圓錐螺旋線。螺旋線的切線和圓柱面或圓錐面的母線之間的夾角稱為螺旋角 ，用β表示。 1 夾卡套 2 輔助葉片 3 進(jìn)料管 4 滾道 5 拖輪 6 入孔 7 筒體 8 葉片 9 輔助攪拌葉片 10 連接法蘭 圖 螺旋葉片內(nèi)部結(jié)構(gòu) 螺旋葉片上螺旋角的確定 由于不同的圓錐面 (或圓柱面 )與同一螺旋面相交的螺旋線是不同的，因此螺旋角也不同。在設(shè)計(jì)拌筒螺旋葉片結(jié)構(gòu)之前，螺旋葉片上螺旋角的確定就顯得格外重要。 22 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 ——————————————————————————————————————————————— 圖 給出了錐、柱螺線的視圖和內(nèi)壁展開圖。螺線上任意一點(diǎn) M 的對(duì) 應(yīng)的投影和展開位置用 m、和 M 表示。中為 M 點(diǎn)平面投影 m 的位置角。圓錐為扇形角，ε為 M 點(diǎn)在展開面上的位置角，段的圓錐面展開面為一扇形面， 所以 =OM。 圖 螺旋線及展開圖 由上述幾何關(guān)系可知： ???2?sin?,l?Zsin?,???sin?,d??d?sin?,Z??cos?,dZ?d?cos?。 設(shè)螺線上另一點(diǎn) N，其相應(yīng)的位置參量為 ?n、 Zn、 ?n、和 ?n。當(dāng) N 和點(diǎn) M 無限接近的時(shí)候，直線 MN 就是 M 點(diǎn)切線τ，而且 dZ?Zn?Z?0,d???n???0,d???n???0,d???n???0。 其螺旋角滿足： Z ?d?d?sin?d?d? tan????Zsin??ldZd?dZdZ cos? 23 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 (或圓柱 )上螺旋角的關(guān)系 斜螺旋面的任意一條母線 n 分別與內(nèi)錐、外錐相交于點(diǎn) 1 和 2，內(nèi)、外錐的半錐角分別為θ θ 2，以 O2 為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系 xo2z，n 線與 x 軸的夾角為μ。見圖 圖 螺旋線轉(zhuǎn)面投影圖 設(shè)母線 n 繞 Z 軸旋轉(zhuǎn)無限小角 d?到達(dá)母線 n?的位置， n?線與內(nèi)——————————————————————————————————————————————— 外錐分別相交于點(diǎn) 1’和 2’， Z 軸分別和 n、 n?組成兩個(gè)縱截面，并轉(zhuǎn)面重疊投影。由圖 可知： Z2?Z1?(x2?x1)tan???Z2tan?2?(Z1?Z3)tan?1?tan??Z2?令 a? Ztan?tan?11?tan?tan?1 Z1?3 1?tan?tan?21?tan?tan?2 Ztan?tan?11?tan?tan?1 ,b?3 1?tan?tan?21?tan?tan?2 ?Z2?aZ1?b 同理： Z2??aZ1??b ?Z2??Z2?a(Z1??Z1),dZ2?adZ1 24 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 設(shè) P1 和 P2 分別為點(diǎn) 1 和點(diǎn) 2 的螺旋角，由此可得出 : 內(nèi)錐； 外錐： d?tan?1?(Z1?Z3)sin?1dZ1d?d?tan?2?Z2sin?2?Z2sin?2dZ2adZ1tan?1tan?2??al1l2 這就是同一螺旋面在不同圓錐面 (圓柱面 )上 產(chǎn)生的螺旋線的螺旋角之間的關(guān)系式。 在進(jìn)行分析時(shí)，經(jīng)常會(huì)用到下列幾種情況： ——————————————————————————————————————————————— （ 1）當(dāng) ?1=?2?0 時(shí)，即內(nèi)外錐平行 1?tan?tan?1?11?tan?tan?2 a? tan?1 tan?2? Z1?Z3Z2?Z2?Z1?Z3tan?tan?11?tan?tan?2（ 2）當(dāng) ?1=?2=0 時(shí)，即內(nèi)柱 — 外柱的情況 tan?1tan?2?x1x2?Z2?Z1?(x2?x1)tan?（ 3）當(dāng) ?1?0， ?2=0 時(shí)，即內(nèi)柱 — 外柱的情況，此時(shí)點(diǎn) 1 和點(diǎn) 2 重合tan?2?tan?1,Z2?Z1(1?tan?tan?1)cos?1 攪拌葉片的母線方程 攪拌葉片在前錐和后錐部分采用的是對(duì)數(shù)螺旋線，其母線的方程為： 25 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 ?x??cos??y???exp(?sin?/tan?)??sin?0??????z???0?sin?cos?00??sin???0?0???? 1????cos???