混凝土攪拌運(yùn)輸車攪拌葉片的設(shè)計

1、混凝土攪拌運(yùn)輸車攪拌葉片的設(shè)計程書良,姚莉莉(中國建筑二局洛陽建筑工程機(jī)械廠,河南洛陽!"#$#摘要混凝土攪拌運(yùn)輸車攪拌葉片是實現(xiàn)攪拌筒功能的主體結(jié)構(gòu),具有攪拌和出料功能。在論述攪拌葉片總體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,介紹了前錐、圓柱段、后錐各部螺旋葉片的設(shè)計特點(diǎn)及參數(shù)選取。關(guān)鍵詞混凝土攪拌運(yùn)輸車;攪拌葉片;螺旋葉片;結(jié)構(gòu);設(shè)計計算中圖分類號%&!(文獻(xiàn)標(biāo)識碼文章編號#$#*#+($($(*$#(*$(!"#$%&%(*+,#-,#-%(./0"#1.12#0#02+-3.20+0%.02415!"#$%&(*+,-.,/012+*+!攪拌葉片是

2、砼攪拌運(yùn)輸車攪拌筒實現(xiàn)其工作性能的關(guān)鍵,攪拌筒攪拌性能是通過攪拌葉片對拌和料連續(xù)不斷的碰撞而形成,而出料則通過螺旋運(yùn)動及物料的自落來實現(xiàn),因此攪拌葉片的設(shè)計直接影響砼攪拌車整體設(shè)計的成敗。本文以我廠攪拌車設(shè)計為例探索攪拌葉片的設(shè)計方法。6攪拌葉片的總體結(jié)構(gòu)圖#是攪拌葉片總體結(jié)構(gòu)圖,螺旋葉片是實現(xiàn)攪拌筒功能的主體結(jié)構(gòu),主要由兩組旋向相同、互錯#,$-的對數(shù)螺旋葉片組成。螺旋葉片均為直紋螺旋面,可設(shè)計成左旋,也可設(shè)計成右旋。按習(xí)慣一般選用左旋,使攪拌筒在順時針時進(jìn)料、攪拌,逆時針時出料。 螺旋葉片在攪拌筒中位置不同,其作用有所不!收稿日期($#*#*$2作者簡介程書良(#1!.,男,河南光山縣人,

3、工程師,事業(yè)部經(jīng)理,洛陽市邙嶺路+2號3設(shè)計研究建筑機(jī)械化7887(7設(shè)計后錐葉片時有些企業(yè)也采用建立“計算錐”的方法,將后錐葉片設(shè)計成不等寬非直紋螺旋面,只要后錐螺旋線上螺旋角選擇合適,同樣會取得較好效果。但設(shè)計計算及工藝方法比較繁瑣,工裝制作費(fèi)用也更高。在出料口處設(shè)計進(jìn)料圈可提高裝填系數(shù),并降低整車重心與高度,但在運(yùn)送坍落度較低的砼時會出現(xiàn)出料不暢,料易粘在進(jìn)料圈上,沖洗也不方便,因此設(shè)計者在選取設(shè)計方法時可根據(jù)企業(yè)自身及產(chǎn)品面對的市場情況而定。!螺旋葉片的設(shè)計圖! 是螺旋葉片的設(shè)計計算圖,其前錐、圓柱、后錐葉片設(shè)計特點(diǎn)各有不同,應(yīng)區(qū)別對待。$!%$,$為圓周等份數(shù),如圖!左視圖所示。$一

4、般取&、0、1等,取值越大螺旋線計算越準(zhǔn)確,但計算越復(fù)雜;2*為第*點(diǎn)縱坐標(biāo),2為*$點(diǎn)的縱坐標(biāo),*為葉片根部在筒壁上的取點(diǎn)數(shù)。圓柱段葉片布置也有采用螺旋面直紋與攪拌筒軸線垂直的方法,但其實際使用效果略差于有一斜置角的設(shè)計。!"!后錐螺旋葉片的設(shè)計計算在綜合各種技術(shù)資料及實物之后,我們認(rèn)為后錐葉片根部螺旋角$為3(4!54,過小會影響出料,過大則螺距偏小,運(yùn)送坍落度較低的砼時反而易積料。一般取$304!334較為合適,后錐螺旋葉片設(shè)計如圖&。令#6為后錐葉片*$點(diǎn)的縱坐標(biāo),即葉片起始點(diǎn),#7為*$*點(diǎn)的縱坐標(biāo),即葉片終止點(diǎn)。其中#8$./-!&%"/

5、!,#7$#69&",令#7$#6#*,求出葉片根部在筒壁上的等分編號*,以后錐小錐面為坐標(biāo)可分別計算出筒壁上各點(diǎn)坐標(biāo)值。根據(jù)攪拌車進(jìn)料斗與葉片的干涉情況以及砼進(jìn)入攪拌筒與葉片的沖擊而不外濺等因素,圖中&&約等于5,具體數(shù)值據(jù)取點(diǎn)計算而定;+:為兩點(diǎn)間葉片長度,一般取約#/&螺旋;(、*為后錐葉片截面寬度,($($""(,*$+,$(9-,-是為防止出料時反料而設(shè)置的增高段高度,一般取&!( 。建筑機(jī)械化設(shè)計研究建筑機(jī)械化應(yīng)用技術(shù) 混凝土攪拌運(yùn)輸車攪拌葉片的設(shè)計作者:程書良, 姚莉莉作者單位:中國建筑二局,洛陽建筑工程機(jī)械廠

6、,河南,洛陽,471001刊名:建筑機(jī)械化英文刊名:CONSTRUCTION MECHANIZATION年,卷(期:2002,23(2被引用次數(shù):6次參考文獻(xiàn)(5條1.皮齊寶混凝土機(jī)械及樁工機(jī)械 19822.楊紀(jì)時混凝土攪拌輸送車拌筒螺旋葉片的設(shè)計(上期刊論文-建筑機(jī)械化 1984(023.楊紀(jì)明混凝土攪拌輸送車拌筒螺旋葉片的設(shè)計(下期刊論文-建筑機(jī)械化 1984(035.江繼輝混凝土攪拌輸送車攪拌筒攪拌過程的運(yùn)動分析 1991(02相似文獻(xiàn)(10條1.學(xué)位論文于世旭混凝土攪拌運(yùn)輸車攪拌葉片參數(shù)設(shè)計及數(shù)值分析2007混凝土攪拌運(yùn)輸車是建筑機(jī)械產(chǎn)品中的主要機(jī)種,廣泛應(yīng)用于礦山、水利、建筑、公路、

7、港口和國防工程等。雖然混凝土攪拌車的市場前景異常樂觀,但是我國混凝土機(jī)械生產(chǎn)在基礎(chǔ)理論方面的研究還存在很多薄弱環(huán)節(jié),致使攪拌葉片還存在很多問題,如使用壽命短、攪拌效果和出料速度不理想、攪拌振動噪聲大、出料殘余率高等,大部分企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)不完善而且關(guān)鍵技術(shù)都靠國外引進(jìn),這一直是制約著混凝土攪拌機(jī)械難以發(fā)展壯大的技術(shù)“瓶頸”。因此對攪拌葉片的改進(jìn)設(shè)計有著重要的理論意義和實際應(yīng)用價值。本文以中國重汽集團(tuán)專用汽車公司生產(chǎn)的8.5LP型攪拌車攪拌葉片作為分析對象,結(jié)合攪拌理論對攪拌葉片進(jìn)行參數(shù)設(shè)計、靜態(tài)特性分析、優(yōu)化設(shè)計,并進(jìn)行試驗驗證。本論文主要完成了以下工作:1、通過對攪拌機(jī)理、出料機(jī)理和8.5LP型

8、攪拌車攪拌總成的研究,對非等變角對數(shù)螺旋線方程進(jìn)行了改進(jìn),并對攪拌系統(tǒng)進(jìn)行了參數(shù)化設(shè)計、仿真建模和展開圖的實現(xiàn)。2、修正了攪拌葉片在正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)兩種工作狀態(tài)下微元流層的微分方程。在此基礎(chǔ)上對攪拌葉片進(jìn)行了靜態(tài)分析,找出薄弱環(huán)節(jié),進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。3、根據(jù)相似原理,采用14的比例制作改進(jìn)前后的攪拌葉片模型,通過試驗數(shù)據(jù)的對比分析,驗證了理論方法的可行性。以混凝土攪拌筒的結(jié)構(gòu)參數(shù)及攪拌葉片的螺旋母線結(jié)構(gòu)參數(shù)為設(shè)計參數(shù),研究了三維葉片參數(shù)化的生成方法,給出了利用UG/GRIP編程語言編制的三維攪拌葉片設(shè)計程序,對設(shè)計的葉片進(jìn)行了光順性檢查并進(jìn)行了切片處理.攪拌葉片是攪拌設(shè)備的主要部件,葉片周圍的流動是

9、相當(dāng)復(fù)雜的三維、非定常、不可壓縮粘性流動,攪拌罐內(nèi)流體的流動狀態(tài)直接影響攪拌葉片的性能.為了進(jìn)一步獲取攪拌罐內(nèi)部三維流場的其它參數(shù),為攪拌葉片的設(shè)計提供理論依據(jù),以有限元法為依據(jù),對攪拌罐內(nèi)部流場的速度、壓力進(jìn)行CFD分析,初步得出了攪拌罐內(nèi)部流場主要特征和分布規(guī)律.4.學(xué)位論文劉學(xué)鵬混凝土攪拌運(yùn)輸車CAD1999該文主要討論混凝土攪拌運(yùn)輸車的攪拌裝置攪拌筒的設(shè)計,攪拌的卸料和攪拌功能主要依靠攪拌葉片.該文從模型的建立方法入手,用AutoCAD二次開發(fā),設(shè)計出具有系列化,標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品.它借用VC+的編程,調(diào)用AutoCAD的命令,從而使參數(shù)可變,達(dá)到系列化的高度.該論文的設(shè)計重點(diǎn)是攪拌筒葉片形

10、式的模型建立,難點(diǎn)是用VC+調(diào)用AutoCAD實現(xiàn)一系列的設(shè)計.本文簡要介紹了混凝土攪拌運(yùn)輸車攪拌筒的尺寸推導(dǎo)和攪拌葉片螺旋線的理論計算,并基于CATIA二次開發(fā)技術(shù),運(yùn)用進(jìn)程外的VB腳本,建立用戶界面,連接CATIA,生成攪拌筒及螺旋葉片.6.學(xué)位論文鮑會麗基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的混凝土泵分配閥及攪拌裝置的設(shè)計研究2006混凝土泵是通過管道依靠壓力輸送混凝土的施工設(shè)備,它能一次連續(xù)地完成水平輸送和垂直輸送。若將預(yù)拌混凝土的生產(chǎn)與泵送施工相結(jié)合,利用混凝土攪拌運(yùn)輸車進(jìn)行中間運(yùn)送,可實現(xiàn)混凝土的連續(xù)泵送和澆注。深入研究混凝土泵,對促進(jìn)國產(chǎn)新型混凝土泵的快速發(fā)展,具有重要意義。本文在分析混凝土泵S型管閥

11、及攪拌裝置的基礎(chǔ)上,基于虛擬樣機(jī)技術(shù)相關(guān)知識對S型管閥及攪拌裝置進(jìn)行了詳細(xì)地討論:包括以VisualC+6.0作為開發(fā)環(huán)境,使用MFC及API函數(shù)對S型管閥進(jìn)行可視化設(shè)計研究,設(shè)計出基于單文檔程序的可視化界面;以UG為開發(fā)平臺,利用草圖功能繪制管閥中心線,接著利用管道特征生成管閥閥體,對S型管閥進(jìn)行三維參數(shù)化建模并進(jìn)行簡單裝配;以特征建模技術(shù)建立混凝土泵攪拌裝置的三維實體模型,進(jìn)行虛擬裝配并產(chǎn)生爆炸視圖;利用UG中的運(yùn)動分析模塊(ScenarioForMotion對攪拌裝置設(shè)置運(yùn)動關(guān)系進(jìn)行運(yùn)動仿真,校核攪拌葉片的運(yùn)動情況,分析攪拌葉片在工作過程中的受力情況,并對攪拌葉片和料斗之間進(jìn)行動態(tài)干涉檢

12、查。通過直觀形象地動畫演示,展示產(chǎn)品功能,交流設(shè)計思想。論文對虛擬樣機(jī)技術(shù)在混凝土泵的分配閥和攪拌裝置中的應(yīng)用進(jìn)行了較系統(tǒng)地研究,對其設(shè)計、制造有重要的指導(dǎo)意義。此外,文中對混凝土泵S型管閥及攪拌裝置建模、裝配、仿真的思想和方法,對研究和開發(fā)新型機(jī)械系統(tǒng)有一定的理論意義和實用價值。簡要介紹了8m3混凝土攪拌運(yùn)輸車攪拌筒的尺寸推導(dǎo)和攪拌葉片螺旋線的理論計算,并基于CATIA二次開發(fā)技術(shù),運(yùn)用進(jìn)程外的VB腳本,建立用戶界面,連接CATIA,生成攪拌筒及螺旋葉片.混凝土攪拌輸送車的拌筒葉片設(shè)計計算復(fù)雜,精確度低,圖紙繪制的工作量大,效率低.根據(jù)攪拌筒的幾何參數(shù),結(jié)合實際,通過研究具有不可展空間曲面的

13、混凝土攪拌運(yùn)輸車攪拌筒螺旋葉片的曲面方程和展開計算,給出對數(shù)螺旋線的平面參數(shù)表達(dá)式.根據(jù)推導(dǎo)出的參數(shù)方程在UG中繪出外錐對數(shù)螺旋線、罐體與螺旋軌跡和螺旋葉片的平面展開圖,縮短了設(shè)計周期,提高了設(shè)計精度,為攪拌葉片的實際生產(chǎn)提供了依據(jù).9.學(xué)位論文唐志林混凝土攪拌運(yùn)輸車攪拌筒CAD/CAM技術(shù)研究2007混凝土攪拌輸送車是大規(guī)模、高質(zhì)量預(yù)制混凝土的重要輸送工具,在現(xiàn)代建筑施工中具有重要作用。攪拌筒是混凝土攪拌輸送車的重要構(gòu)件,設(shè)計質(zhì)量直接關(guān)系著商品化預(yù)制混凝土的攪拌質(zhì)量。攪拌筒及其螺旋葉片結(jié)構(gòu)復(fù)雜,采用傳統(tǒng)的設(shè)計制造方式需要耗費(fèi)大量的人力和物力。本文通過研究CAD/CAM技術(shù),實現(xiàn)攪拌筒及其螺旋

14、葉片的三維參數(shù)化設(shè)計和數(shù)控編程,可大大提高設(shè)計質(zhì)量和生產(chǎn)效率。攪拌筒螺旋葉片主要采用斜圓錐對數(shù)螺旋曲面,屬于空間三維曲面,有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)模型控制其葉型。論文以修正對數(shù)螺旋線為基礎(chǔ),引入假想的計算錐,建立了螺旋葉片前錐、圓柱段和后錐段螺旋曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式。在分析基于SolidWorks的參數(shù)化設(shè)計技術(shù)基礎(chǔ)上,采用COM組件技術(shù)進(jìn)行了攪拌筒參數(shù)化設(shè)計組件開發(fā)。通過SolidWorks API提供的曲面建模接口函數(shù),實現(xiàn)了攪拌葉片三維曲面的參數(shù)化自動繪制。采用定步長辛普森法得到攪拌筒有效裝載容量和拌筒重心的數(shù)學(xué)求解模型,開發(fā)軟件實現(xiàn)了有效裝載容量和拌筒重心設(shè)計計算。針對攪拌筒螺旋葉片無法一次成形的困難

15、,采用三角形展開法,根據(jù)葉片的數(shù)學(xué)表達(dá)式模型,對螺旋葉片進(jìn)行展開計算,開發(fā)COM組件實現(xiàn)了螺旋葉片展開圖的自動生成。在分析數(shù)控加工編程的一般方法和步驟的基礎(chǔ)上,開發(fā)軟件模塊實現(xiàn)了葉片數(shù)控切割的代碼的生成。從而實現(xiàn)了攪拌筒葉片從設(shè)計到制造的計算機(jī)一體化設(shè)計。本文完成的研究工作將為攪拌筒及螺旋葉片的設(shè)計提供有效的支持,大大提高了設(shè)計的效率。有關(guān)研究成果已在混凝土攪拌車生產(chǎn)企業(yè)的設(shè)計開發(fā)中得到應(yīng)用。xing基于雙流體模型的簡易化兩相揣拌流場數(shù)值模擬-機(jī)械設(shè)計2007,24(6基于雙流體模型對混凝土攪拌運(yùn)輸車攪拌筒內(nèi)攪拌介質(zhì)進(jìn)行了簡易化的數(shù)值模擬,為攪拌筒參數(shù)優(yōu)劣評定提供了有效的參照模型.即將混凝土攪拌運(yùn)輸車攪拌筒中攪拌介質(zhì)(石子與泥漿的流固多相處理成密度不同且互相貫穿的介質(zhì),