CN103485260B - 落料式搅拌装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种落料式搅拌装置，主要解决了现有公路养护设备用强制式装置搅拌成本高、需要动力大、且使用寿命短的问题。该落料式搅拌装置包括筒体，筒体内设置有至少一个搅拌叶片组和至少一个排料叶片组，排料叶片组和搅拌叶片组的数量相同；所述搅拌叶片组包括两个以筒体中心轴为中心对称轴的搅拌叶片，排料叶片组包括两个以筒体中心轴为中心对称轴的排料叶片；设任意两个相邻的排料叶片与搅拌叶片之间的α等分圆角取值在50°～70°之间，设搅拌叶片与筒体之间的夹角取值在50°～70°之间，设排料叶片与筒体之间的夹角取值在50°～70°之间。本装置相对于强制式搅拌动力输入较小，而且结构简单、可靠性高、寿命长。

Description

落料式搅拌装置

技术领域

本发明涉及一种落料式搅拌装置，用于搅拌粒状料或粒状料的料浆，如沥青混凝土。

背景技术

目前，公路养护设备的搅拌装置大多采用强制搅拌的方式进行物料搅拌，但强制搅拌结构需要输入非常大的动力，产生的能耗较高，极大地提高了作业的成本；而且强制式搅拌设备由于自身结构限制，其使用寿命较短。

发明内容

本发明提供一种落料式搅拌装置，主要解决了现有公路养护设备用强制式装置搅拌成本高、需要动力大、且使用寿命短的问题。

本发明的具体技术解决方案如下：

该落料式搅拌装置包括筒体，筒体内设置有至少一个搅拌叶片组和至少一个排料叶片组，排料叶片组和搅拌叶片组的数量相同；所述搅拌叶片组包括两个以筒体中心轴为中心对称轴的搅拌叶片，排料叶片组包括两个以筒体中心轴为中心对称轴的排料叶片；设任意两个相邻的排料叶片与搅拌叶片之间的α等分圆角取值在50°～70°之间，设搅拌叶片与筒体之间的夹角取值在50°～70°之间，设排料叶片与筒体之间的夹角取值在50°～70°之间。

上述排料叶片组和搅拌叶片组为一组，且以筒体中心轴为中心对称设置在筒体内壁上。

上述排料叶片的高度为150～300mm。

上述搅拌叶片的高度为150～300mm

本发明的优点如下：

本装置相对于强制式搅拌动力输入较小，而且结构简单、可靠性高、寿命长。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为搅拌滚筒的螺旋的截面积；

附图明细如下：

1-筒体；2-搅拌叶片；3-排料叶片。

具体实施方式

该落料式搅拌装置内部有一组搅拌叶片和一组排料叶片（也起到搅拌的作用），也可以根据实际情况设计多组；当筒体逆时针转动时，搅拌叶片和排料叶片把筒体内部的料转到最高位置后掉落下来，和筒体下部的料进行充分的搅拌；当筒体顺时针转动时，搅拌叶片和排料叶片一起把料逐渐转移到筒体的左侧，遂排出筒体。本装置的转动速度为28～32r/min，避免由于离心力过大，料在筒体最高位置不能掉下来，影响搅拌的均匀性。

本装置相对于强制式搅拌动力输入较小，而且结构简单设计寿命长。

以下结合具体算法对本发明的效果进行论证：

首先，生产率的计算：搅拌滚筒的容积的确定V，沥青混凝土的有效容积，V指一次可以搅拌的最大容料体积；

生产率的确定：

$Q=\frac{3.6V}{t_1+t_2+t_3}(m^3/h)$

其中：t₁------装料时间（s）；t₂------搅拌时间（s）；t₃------出料时间（s）；V------出料容积（m³）；

螺旋叶片参数的确定：

螺旋叶片的螺旋角和叶片高度主要决定了搅拌滚筒出料时的出料速率、搅拌效果。角度太小搅拌料会过多的集中到搅拌滚筒的一侧，角度太大时，搅拌桶内的搅拌料互溶能力差；叶片的宽度过大搅拌料会过多的集中到搅拌滚筒的一侧，互溶能力也会变差，叶片过窄搅拌能力、排料能力也会变差。

螺旋升角是由螺距与搅拌滚筒直径的之比k是决定的，k对于搅拌滚筒的输料能力而言，一般取值为3.5-8.5之间，螺旋升角的公式为

$k=\frac{2\mathrm{\πR}\·\tan \left(\mathrm{\α}\right)}{2R}=\mathrm{\π}\tan \left(\mathrm{\α}\right)$

计算得α=50-70°，设任意两个相邻的排料叶片与搅拌叶片之间的α等分圆角，也就是螺旋升角取值在50°～70°之间，设搅拌叶片与筒体之间的夹角(螺旋升角取值在50°～70°之间)，设排料叶片与筒体之间的夹角(螺旋升角取值在50°～70°之间)。

搅拌滚筒的的填充率为螺旋的截面积，如图2所示，公式为：

$\mathrm{\ψ}=\frac{2{\∫}_{R-h}^R\sqrt{R^2-x^2}\mathrm{dx}-2{\∫}_{R-B-h}^{R-B}\sqrt{{\left(R\right)-B}^2-x^2\mathrm{dx}}}{\mathrm{\π}{R}^2}$

以料面高度为400mm，R=0.6m为例；根据ψ=0.16-0.26，得出排料叶片和搅拌叶片的高度B=150-300mm。

强度的设计计算：

搅拌滚筒筒壁的板厚可取值t6，如果需要加热的话，需要选择锅炉钢板；搅拌滚筒中间的搅拌叶片可与筒壁的板厚一致。

动力参数计算：

转速的确定，如图表1所示，由于转速会使搅拌料受到离心力P的影响，同时还受到叶片摩擦力F的作用，只要搅拌料的重力大于离心力P和摩擦力F只和，搅拌料才能下落，起到搅拌的作用，

Gsina≥P+F

已知

$P=\frac{G}{g}\frac{{\mathrm{\π}}^2{\mathrm{rn}}^2}{{30}^2}N$

F=fGcosa；

其中：G------物料的重量（N）；g------重力加速度（9.8m/s²）；r------搅拌料重心距回转中心的距离，通常取搅拌滚筒的有效半径R（m）；a------叶片的倾角；f------摩擦系数，一般取f=0.4；n------搅拌滚筒的转速（r/min）；

由上式得：

$n\≤30\sqrt{\frac{\sin a-f\cos a}{R}}$

搅拌料提升的角度为50°-90°之间时搅拌效果最好，摩擦系数f=0.4，搅拌滚筒的外径为1.2m（用于落料式搅拌的外经的推荐直径），则有效半径为0.54m，所得计算结果：

n_min=28r/min

n_max=32r/min

其它的具体的有效半径的搅拌滚筒可按照此公式一次计算，具体数值接近。

可见转速不能太高，否则搅拌料不能下落，起不到搅拌的作用；转速也不能太低，搅拌料提升距离不够，搅拌效果也差，影响生产效率。

M=G_Mssina

其中：G_M------混合料的重量；S------搅拌料截面积的形心到回转中心的距离；a------搅拌料表面与中垂线的夹角；关于s的计算，搅拌滚筒的內径为R，长度为L时，容料量为

$V=\frac{R^2}{2}(2\mathrm{\β}-\sin 2\mathrm{\β\β})L$

s可由下式求得

$\begin{array}{c}s=\frac{L{\∫}_r^R\mathrm{ydA}}{V}=\frac{\frac{2}{3}{\mathrm{LR}}^3{\sin }^3\mathrm{\β}}{\frac{1}{2}{\mathrm{LR}}^2(2\mathrm{\β}-\sin 2\mathrm{\β})}\\ =\frac{\frac{4}{3}{R\sin }^3\mathrm{\β}}{2\mathrm{\β}-\sin 2\mathrm{\β}}\end{array}$

对于双锥形搅拌机，中间的圆柱筒部分可按照前面的计算，两头锥部的面积和形心位置s随L的变化而变化，在计算式L需要用l来代替，l为变量

$l=\frac{R-y}{\cos \mathrm{\θ}}$

总体扭矩为各部分搅拌料产生阻力矩之和。所需总功率为:

$P=\frac{\mathrm{\Σ}{M}_i\·n}{97500\mathrm{\η}}\mathrm{kw}$

其中：η------总体的机械效率取值为0.97-0.98；

可见转速不能太高，否则搅拌料不能下落，起不到搅拌的作用；转速也不能太低，搅拌料提升距离不够，搅拌效果也差，影响生产效率。

Claims (4)

1.一种落料式搅拌装置，包括筒体，其特征在于：所述筒体内设置有至少一个搅拌叶片组和至少一个排料叶片组，排料叶片组和搅拌叶片组的数量相同；所述搅拌叶片组包括两个以筒体中心轴为中心对称轴的搅拌叶片，排料叶片组包括两个以筒体中心轴为中心对称轴的排料叶片；设任意两个相邻的排料叶片与搅拌叶片之间的α等分圆角取值在50°～70°之间，设搅拌叶片与筒体之间的夹角取值在50°～70°之间，设排料叶片与筒体之间的夹角取值在50°～70°之间。

2.根据权利要求1所述的落料式搅拌装置，其特征在于：所述排料叶片的高度为150～300mm。

3.根据权利要求1所述的落料式搅拌装置，其特征在于：所述搅拌叶片的高度为150～300mm。

4.根据权利要求1所述的落料式搅拌装置，其特征在于：所述筒体的转速为28～32r/min。