混凝土搅拌车搅拌总成建模与仿真中国混凝土网 [2007-3-15] 网络硬盘我要建站博客常用搜索摘要: 搅拌总成作为混凝土搅拌运输车的核心部分, 直接决定了整车性能。
通过对815L P 型搅拌车搅拌总成的研究, 指出了搅拌叶片在前锥、中圆和后锥部分分别采用的螺旋线形式, 并对搅拌罐总成进行了建模和仿真,为指导生产实践奠定了理论基础。
关键词: 搅拌总成; 螺旋叶片; 建模; 仿真中图分类号: TU 642+ 12文献标识码: A0 引言搅拌叶片是混凝土搅拌车的关键部件, 它的好坏直接影响着搅拌罐的寿命、出料残余率、搅拌效果、出料速度等。
在搅拌罐装料、运料和卸料三个过程的运动中, 要达到新拌混凝土均质性好、进出料效率高、出料残余率低且性能可靠的技术要求, 需找出最佳的罐体和叶片配置尺寸。
目前国内搅拌叶片的制造靠测绘仿制[1] , 鉴于此, 有待研究开发出指导叶片和罐体及相关件的关键技术。
1 搅拌筒和叶片参数设计设计搅拌罐的搅拌叶片时, 一般在前锥和后锥段采用对数圆锥螺旋线, 中圆段采用圆柱螺旋线。
搅拌罐的搅拌和出料性能与螺旋线的螺旋升角和螺旋角有着密切的关系, 搅拌罐与地面的夹角为14o , A角为叶片曲线围绕搅拌筒轴心的螺旋升角, 它与旋角B之间的关系为: A+ B= 90o [ 2 ]。
螺旋升角A越大, 搅拌性能越好, 但出料性能越差。
随着A角的增大, 混凝土沿叶片滑移的摩擦力也相应加大, 达到一定程度, 就易造成混凝土在叶片上的淤积, 使其运动受阻, 搅拌效率降低, 尤其在卸料工况时, 由于淤积而造成的堵塞会使卸料发生困难。
当A趋于90o 时, 叶片与搅拌曲线近似平行, 这时叶片对混凝土类似于自落式搅拌机而几乎没有轴向的推移作用, 因而丧失卸料功能。
为了避免前锥积料, 改善出料性能, 应减小小端处的螺旋升角, 但A角不能太小, 当A角很小时, 叶片几乎与搅拌轴线垂直, 混凝土在转动的搅拌筒中轴向运动非常微小, 近似于只作沿筒叶的切向滑跌。
在这种情况下, 不但搅拌作用很弱, 而且也不具备实际的卸料能力。
因此, 要综合考虑以下几点:(1) 后锥螺旋叶片主要是为了实现搅拌功能, 在满足物料下滑(一般下滑角C> 30o [ 3 ]) 的前提下尽量加大螺旋升角, 但为了避免前锥积料, 改善出料性能, 应减小小端处的螺旋升角。
(2) 中圆段是搅拌与出料的过渡段, 为提高搅拌性能应适当提高螺旋叶片顶端螺旋升角, 为改善出料性能应使螺旋叶片直纹与搅拌筒轴线有一定夹角, 这个夹角等于后锥的半锥角的余角, 以实现以上这两种功能。
(3) 前锥螺旋叶片实现快速卸料, 并起一定拌和作用, 避免出料时出现离析。
越靠近出口的位置越要选用大的螺旋角, 即小的螺旋升角, 可提高搅拌罐的出料性能。
从以上分析可见, 叶片曲线的螺旋升角, 决定混凝土在搅拌筒沿轴向或切向运动的强度, 影响着搅拌和卸料功能。
当A较大或很小时, 叶片的工作性能差,甚至没有搅拌或卸料能力。
为保证搅拌质量或卸料速度, 应选择适当的螺旋升角, 以上的分析只是定性分析。
螺旋升角的确定, 还要受混凝土性质和搅拌筒斜置角度等因素的制约, 从理论上确定还有一定困难。
实验结果表明当搅拌罐的斜置角度在14o～ 20o 左右时,对于搅拌工况和卸料工况一般都使A≤30o [ 4 ]。
基于此,下文给出后锥段、中圆段和前锥段的螺旋角关系式。
2 对数螺旋线图1 为815L P 型搅拌车。
已知其搅拌罐的外形尺寸, 搅拌叶片设计参数见表1。
表1 中, B为螺旋角,H为半锥角, U为螺旋转角, L为叶片与筒壁的夹角, B为叶片母线。
选择搅拌罐前锥与圆柱段叶片为平直截面, 前锥叶片与罐壁垂直焊接, 叶片母线B 1= 80mm; 圆柱段叶片母线B 2= 380mm , 与罐壁呈74111o 焊接; 后锥段叶片与罐壁呈74111o , 并且后锥段叶片母线沿出料方向逐渐减小。
螺旋叶片的前、后锥采用非等角对数螺旋线, 如图2 所示, 中圆采用等角对数螺旋线, 如图3 所示。
图2 的对数螺旋线方程为:利用参数t, 其默认变化范围0～ 1, 将公式(1) 中的变量写成t 的函数, 根据螺旋线方程可以给出前锥对数螺旋线的方程:基于以上表达式, 用U G 给出了图4 所示的螺旋线。
3 搅拌叶片建模按照上面所确定的螺旋角和叶片与筒壁所成的夹角做叶片的截面线, 其中截面线宽度取5mm , 前锥和中圆用1∶1 比例, 后锥用5∶3 比例, 利用U G 建立了叶片三维模型, 见图5。
4 叶片与罐总成的运动仿真叶片与罐总成的三维实体模型见图6, 罐厚取5mm , 各部件之间的装配关系见图7。
基于在U G 下建立的如图6、图7 所示的叶片与罐总成装配模型, 通过U G 的仿真功能, 实现了叶片与罐的运动仿真, 并了解了两者的运动关系和干涉情况。
5 结束语本文给出了叶片螺旋升角与混凝土在搅拌罐内运动关系; 叶片曲线参数和工作性能间的关系。
基于这些关系, 在U G 环境下, 对叶片和搅拌罐各自与相关件以及两者装配总成建模, 并完成了叶片与搅拌罐总成的运动仿真。
以上结果对研发自主叶片、搅拌罐等关键技术具有一定的指导意义。
参考文献:[1] 程书良. 混凝土搅拌车搅拌叶片的设计[J ]. 建筑机械化,2002 (2) : 18223.[2] 陈宜通. 混凝土机械[M ]. 北京: 中国建材工业出版社,2002.[3] 杨纪明. 混凝土搅拌输送车搅拌螺旋叶片的设计[J ]. 建筑机械, 1984 (3) : 41258.[4] Gidaspow D. M ult iphase flow and fluidizat ion2cont inumand k inet ic theo ry descrip t ions[M ]. N ew Yo rk:A cadem icP ress, 1994.Model ing and Simulation of ConcreteM ixer Truck’sM ix ing AssemblyYU Shi-xu1,Y IChui- j ie1, GUO J ian-x iang1, XING Pu2(1. Q ingdao R&D Center of Energy and Environmental Equipment,Q ingdao Techno logicalU niversity,Q ingdao 266033, Ch ina; 2. Co llege of Engineer2ing, Ch ina A gricultural U niversity,Beijing 100083, Ch ina)Abstract: The m ixing assembly is the cent ral part of the concrete m ixer t ruck,w h ich direct ly determ ines the ent ire car’s perfo r2mance. Th rough the research of 815L P m ixer t ruck m ixing assembly, the paper po inted out the sp iral lines w h ich adop ted by thefront cone, the m iddle circle and the back cone of m ixing blade. F inally a modeling and simulat ion of the m ixing assembly w as bemade,w h ich p rovides a theo ry foundat ion fo r the engineering p ract ice.Key words:m ixing assembly; sp iral blade;modeling; simulat ion原作者：于世旭仪垂杰郭健翔邢普来源：《机械工程与自动化》第1期(总第140期) 2007年2月混凝土搅拌车减速机制造专家—— ZF中国混凝土网[2007-10-16] 人才我要建站行业地图专业搜索征订网刊这些年来，由于基础设施及房地产建设的持续发展，中国对混凝土机械的需求高速增长。
作为混凝土搅拌站至混凝土泵车之间的重要一环，混凝土搅拌运输车承担着重要的运输任务。
边行驶，边搅拌，“门到门”地将混凝土运送到施工现场，然后自动、均质地直接卸料给混凝土泵车或施工地点，途中不泄漏、不污染环境。
除了运输职能外，搅拌车在泵车之前的“预搅拌”功能在整个流程中也举足轻重。
首先简单分析“预搅拌”的原理。
混凝土搅拌运输车在行驶中和等待卸料过程中，为避免混凝土水分离析或凝固，取力装置(取力器)将汽车底盘的动力取出，用于驱动液压系统的变量泵(液压泵)，将机械能转化为液压能传递给定量马达(液压马达)，马达再驱动减速机，由减速机驱动搅拌装置(搅拌筒)，对混凝土进行搅拌，搅拌筒(罐)需低速转动(2～4 r／min)。
卸料时，罐筒需反方向转动(12～14r／min)，混凝土被筒内螺旋叶片搅动，均匀连续卸出。
由此可以看出，将液压马达输出的转速和转矩，以需要的实际速度平稳可靠地传递给搅拌筒，主要依靠的就是减速机。
搅拌车使用的专用减速机不仅在外形上与传统的减速机大不相同，而且由于属于重载慢速传动且工况恶劣，所以其结构设计和制造工艺也十分特殊。
细心的读者也许会惊奇地发现，如今绝大多数搅拌车的减速机的铸造箱体外有个清晰的“ZF”标志，这是包括中国在内的众多专用汽车厂商和搅拌车市场对ZF 的认可和信任。
如今，用户在关心搅拌车发动机和底盘的同时，总是要加问一句使用的是不是ZF 的减速机。
可见ZF 这一品牌的知名度已经从专业的OEM市场扩展到最终用户中。
几种特型混凝土搅拌车的对比中国混凝土网[2006-9-29] 人才我要建站行业地图专业搜索征订网刊工程车“三兄弟”处在同一产业链上的散装水泥运输车、混凝土搅拌运输车和混凝土泵车“三兄弟”已成为当今工程建设市场上的“宠儿”，它们是汽车社会分工细化的结果。
“三兄弟”在作业中实现功能对接，分别担任水泥运输、混凝土搅拌与运输、混凝土泵送等任务。
散装水泥运输车能够从水泥厂将散装水泥快速、安全地运送到混凝土搅拌站并自动卸货，具有不污染环境、降低损耗的作用。
混凝土搅拌运输车，一般来往于搅拌站和工地(如泵车)之间(题图、图1)，为短途运输(一般在20 km以内)。
从搅拌站注满预拌混凝土后，边行驶，边搅拌，“门到门”地将混凝土运送到施工现场，然后自动、均质地直接卸料给混凝土泵车(或拖式混凝土泵或其他传送设备)，途中不泄露、不污染环境；有的混凝土搅拌运输车，具有干、湿搅拌功能，即除了可从搅拌站接收预拌混凝土(湿)外，也可以以干料(水泥和石子)装车，在运输途中进行搅拌，最后吐出的为干式均匀混合物。