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　　目前各国广泛使 用的自落式和 强制式搅拌机 已沿用了 50 余年 , 转 速是搅 拌机 的基本 参数 , 但 对转速科 学 、系 统的研 究并 不深 入 。 笔者在 理论 分析的基础 上 , 对 搅拌机 转速 的确定 进行了 大量 的试验研究 , 本文中将对这一问题进行专题讨论 。

　　这是因为速度快时混合料的离心力大 , 混合料中粒 定不同 ;另外 , 由于工作过程的差异 , 类型相同而结

　　径不同的各组分的惯性力不同且大于和叶片间的摩 构不同的搅拌装置的转速也必然不同 。

　　离析 , 反而使混合料的均匀度下降 , 因此 , 自落式搅 速与拌筒长宽比 、搅拌臂排列形式(包括单轴相位与

　　产成本 。 混凝土是重要的建筑材料 , 保证新拌混凝 土质量是对搅拌机性能的最基本要求 。 混凝土质量 用其宏观及微观均匀度来评价 , 宏观均匀度用拌和 物中砂浆密度的相对误差 ΔM(小于 0. 8 %)和粗骨 料质量的相对误差 ΔG(小于 5 %)来衡量[ 1] ;微观均 匀度用混凝土强度的平均值 R 、标准差 σ和离差系 数 CV 来衡量 , R 值越高 , σ、CV 值越小 , 说明混凝土 质量越好 , 因此 , 搅拌机应在保证新拌混凝土质量满 足中国标准要求的前提下高效节能地工作 , 这是确 定搅拌机合理转速的准则 。

　　强制式搅拌机的主要工作部件是一个圆盘 , 在 圆盘内装有若干沿径向分布的搅拌叶片 。圆盘旋转 时 , 处于不同角度和位置的叶片通过料层时 , 克服了 物料的惯性力 、摩擦力和粘滞阻力 , 强制物料产生环 向 、径向和竖向运动 , 从而产生搅拌作用 , 其工作原 理见图 2(b)。

　　数量等参数有关 。 表 1 中数据为这些参数给定时的 试验结果 。 在振动作用下 , 物料间的粘滞力和内摩

　　(长安大学 道路施工技术与装备教育部重点实验室 , 陕西 西安 710064)

　　摘要 :为了提高搅拌质量和效率 , 给出了搅拌机转速的定义和评判搅拌机转速合理与否的准则 ;采 用理论分析和试验研究相结合的方法 , 分析了搅拌机转速与混凝土均匀度 、搅拌装置类型 、能耗和 被搅拌材料的关系 , 给出了搅拌机设计和使用时合理转速的范围 。结果表明 :搅拌机的转速与多种 因素有关 , 具有合理转速的搅拌机必须在保证新拌混凝土质量满足中国标准要求的前提下高效节 能地工作 , 推荐目前常用的强制式搅拌机的叶片线 。 关键词 :机械工程 ;搅拌机 ;试验研究 ;搅拌速度 ;搅拌质量 ;搅拌效率 中图分类号 :U415. 522 文献标志码 :A

　　强制式搅拌机叶片线速度与相对抗压强度及离差系 差变好再变差 , 与上面的理论分析结果完全一致 , 该

　　数的关系曲线 中以最低转速下搅拌 60 s 的强 参数比较合理的范围是 1. 4 ～ 1. 7 m s- 1 。

　　搅拌机转速是保 证搅拌机正常工作的基本参 数 , 其必须满足搅拌质量 与搅拌效率等性 能要求 。 搅拌质量就是生产出符合中国标准要求的新拌混凝 土 ;搅拌效率就是在满足搅拌质量的前提下 , 搅拌时 间要尽量短 , 以提高设备的生产率和利用率 , 降低生

　　试验证明 , 用上述两类搅拌机搅拌混凝土 , 一般 在较短时间内就可达到宏观上的均匀 , 但对这种拌 和料仔细观察时 , 发现有些骨料表面是干燥的 , 另外 还有一些干的小水泥团 。如果把搅拌后宏观上均匀 的混凝土中的水泥浆放在显微镜下观察 , 还会发现 水泥颗粒并没有均匀地分散在水中 , 有 10 %～ 30 % 的水泥颗粒三三两两聚在一起 , 形成微小的水泥团 , 如图 3(a)所示 。水泥的这种团聚现象影响着混凝 土的和易性和强度的提高 。 因为水泥的水化作用只 在水泥颗粒的表面进行 , 如果水泥颗粒聚团 , 则水化 作用的面积减小 , 使混凝土具有强度的水化生成物 减少 , 所以 , 必须把聚团的水泥颗粒分开 , 使其尽可 能接近如图 3(b)所示的理想分布状态 。 就自落式 和强制式这两类搅拌机的工作原理而言 , 要增加物 料颗粒间的碰撞次数和相互摩擦 , 提高混合料各单 元参与运动的次数和运动轨迹交叉的频率 , 在保证 生产率不变的情况下使混合料达到宏观及微观上的 均匀 , 就必须提高工作机构的转速 。

　　当自落式搅拌机的滚筒转速等于或超过临界转 基于上述分析 , 对双卧轴搅拌机的线速度进行

　　速时 , 物料在离心力的作用下会依附于滚筒内壁与 了试验[ 4] , 表 1 为得到的一组典型数据 。

　　不一样的 , 存在速度梯 度[ 2] , 如 图 1 所示 , 因 此, 严格说, 搅拌机转 速是 指搅拌 叶片 端部 的最大线速度 vmax 。

　　搅拌速度过快时 , 混凝土强度下降 , 离差系数增大 。 的不同 , 自落式搅拌机的转速与同容量的强制式肯

　　擦力减小 , 物料颗粒运动的惯性增大 , 根据前面的分 析 , 这时搅拌机的转速肯定比静态时低 。 对公称容

　　一般认为 , 新拌 混凝 土 是一 种 宾汉 姆 (Bingham)体[ 3] , 在混凝土的剪切变形速率逐渐增大的过 程中 , 混凝土混合料的流动性逐渐增加 , 直到混凝土 的凝聚结构完全遭到破坏 , 此时流动性达到最佳 , 为 实现快速搅拌创造了条件 , 因此 , 从提高搅拌效率的 角度来看 , 搅拌速率要高一些 。

　　对于强制式搅拌机搅拌速率过快时混凝土强度反而会下降强制式搅拌机叶片线速度与相对抗压强度及离差系数的关系曲线相对强度可见搅拌速度低凝土强度高离差系数小但搅拌时间长生产率低搅拌速度过快时混凝土强度下降离差系数增大这是因为速度快时混合料的离心力大混合料中粒径不同的各组分的惯性力不同且大于和叶片间的摩以不同的速度抛离搅拌叶片而造成了物料离析反而使混合料的均匀度下降因此30基于上述分析对双卧轴搅拌机的线速度进行了试验为得到的一组典型数据

　　有两大类型 :利用重力工作的自落式和强制物料按 预定轨迹运动的强制式 。

　　自落式的搅拌原理是 :当搅拌筒转动时 , 依靠安 装在滚筒内的固定叶片带动各组成材料上升到约滚 筒直径的 0. 7 倍高度 处时 , 借助重 力使材料落下 。 分布在滚筒内不同部分的物料 , 由于其颗粒不同 , 下 落的时间 、落点及滚动的距离不同 , 从而使物料相互 穿插 、翻 拌 、混 合 , 达 到扩 散 均 匀 , 其 工作 原 理 见 图 2(a)。