1、精選優質文檔-傾情為你奉上混凝土攪拌車新型螺旋線攪拌葉片的設計摘要：基于微分原理，提出了攪拌筒葉片新的推導方法，推導了對數螺旋線與平方螺旋線，結合經驗，設計出一種新型的攪拌筒葉片曲線，與傳統對數螺旋線葉片進行對比，它的攪拌均勻性、出料速度和出料殘余率性能有很大提高，進一步建立了新型攪拌筒三維數字模型。關鍵詞：攪拌車 對數螺旋線 混凝土 攪拌近年來我國的混凝土攪拌運輸車需求量越來越大，然而實際運用中，混凝土攪拌運輸車在攪拌和卸料性能都存在很多弊端，而葉片是混凝土攪拌裝置中實現工作性能的主要部件，其設計是否合理直接影響混凝土攪拌和出料性能，為保證混凝土攪拌和卸料時的均勻順暢，混凝土攪拌筒葉片螺旋線

2、型線和螺旋角的選擇至關重要。以往文獻大多介紹的是等角或非等角對數螺旋線攪拌葉片的設計方法，但對于不同螺旋線的數學規律還未作深入的闡述，雖然非等角對數螺旋線攪拌葉片在攪拌性能上已經有很大提高，但是在出料性能上還是存在出料速度慢、積料現象。為改善出料性能存在的不足，該文分析攪拌葉片的攪拌出料機理，突破傳統的對數螺旋線的推導方法，基于微分原理利用新的推導方法設計了一種新型螺旋線攪拌葉片。1 傳統對數螺旋線攪拌葉片目前混凝土攪拌車攪拌葉片的母線大多數采用的是等角或非等角對數螺旋線。進一步分析等角對數螺旋線攪拌葉片的特征，得出葉片方程為：(如圖1)由上式（1.1）可知，當圓錐頂角為確定值時，葉片螺旋面的

3、形狀取決于投影位置角和螺旋角。當螺旋角過小時，工作點在螺旋面的位置過高，混凝土將不會沿著螺旋面曲線方向滑動，而是向兩邊滑走，以至于影響混凝土出料速度，功率損耗增大。2 推導三種攪拌葉片螺旋線方程的新方法對攪拌車對數螺旋線攪拌機理進行深入研究，結合某廠生產攪拌車葉片的經驗，利用微分方法推導了對數螺旋線，并結合實際經驗，總結出攪拌筒葉片的成型規律，進而針對目前傳統攪拌車葉片的不足。設計出一種新型螺旋曲線。2.1 傳統攪拌筒葉片螺旋線(1)對數螺旋線與平方曲線攪拌筒葉片曲線分為三段，前錐段、圓柱段和后錐段。后錐段是攪拌筒出料的關鍵部件，因此，對后錐段型線特性進行分析成為攪拌筒設計的關鍵。攪拌車攪拌筒

4、的截面圖形如圖2所示，有一條螺旋線沿表面從圓錐部分過渡到圓柱部分，圓柱段半徑為r0（常數），圓錐段總高度為h0（常數），螺距為M（其中圓柱段螺距為定值M0）。比較對數螺旋線和平方曲線兩種曲線高度h隨轉角的變化關系式，可以看出這兩種關系式在形式上很類似，都有一個共同的表達式，這里把它定義為攪拌筒后錐大錐角，且滿足。則對數曲線和平方曲線的高度h還可以表達為：3 新型攪拌筒葉片曲線與傳統攪拌筒葉片曲線性能對比螺旋曲線攪拌葉片有多種形式，選擇合適的螺旋曲線主要參數是葉片螺旋升角。葉片曲線的螺旋升角，決定混凝土在攪拌筒內沿軸向或切向運動的強度，從而影響著攪拌和卸料功能。本文設計的新型螺旋線主要為改善卸料

5、性能對攪拌筒后錐螺旋葉片的方程進行具體分析，設計時，在一定范圍內當螺旋升角越小時其出料性能越好，因為螺旋升角與螺旋角的關系式為+=90。所以容易得出，要想出料性能更好，后錐段螺旋角在一定范圍內必須越大。對于對數螺旋線，它的螺旋角是一個定值，本文利用在一定情況下后錐段螺旋角越大攪拌筒出料性能越好這個特征，設計的新型曲線它的后錐段螺旋角是變化的，進一步說明新型螺旋線可以改善出料性能。根據圖3幾何關系，推得對數曲線、平方曲線、新型曲線螺旋角隨轉角變化關系如下：用matlab畫出傳統和新型螺旋線后錐段螺旋角和螺旋升角隨轉角變化的關系對比圖為：(如圖4、圖5)。從圖4和圖5中可以看出，由圖中對比得出，在

6、攪拌筒轉角達到較大值時，物料處在出料階段，后錐段螺旋角一般取= 7677?較為合適，但是對數螺旋線攪拌葉片的螺旋角是一個定值，會導致攪拌筒后錐段螺旋角偏大，出料時物料在葉片上滑動的斷面越小，容易積料，出料速度變慢，阻力矩和功率消耗也隨之增大；而平方螺旋線的螺旋角在攪拌的初始階段轉角比較小時，螺旋角偏小，對初始攪拌筒攪拌和出料性能也會有影響；只有新型螺旋線攪拌葉片的后錐段螺旋角隨轉角變化較平穩，而且在一定范圍越來越大，比較得出，新型螺旋線攪拌葉片的出料性能比傳統的螺旋型線更優越。4 三維建模根據各種螺旋線的方程，得出螺旋線上各點的坐標方程，生成前錐段、圓柱段和后錐段三段獨立的螺旋曲面，然后采用橋

7、接曲面的方法將其連接起來，而且銜接處也比較光滑，對葉片的攪拌性能也不會產生影響。如圖5所示是傳統螺旋線葉片和新型曲線的三維模型對比，從圖中可看出新型曲線葉片在銜接處更平滑，前錐段呈螺旋上升趨勢也較平穩，螺旋角相比傳統螺旋線偏小，這有利于攪拌筒攪拌性能提高。由圖6中也進一步驗證了上節中模擬的曲線對比結果，得出新型曲線葉片后錐段的模型在小端處螺旋角變大，出料更為容易，葉片的整體性能也更優越（如圖6圖7）。5 結語利用微分方法，建立了對數螺旋線與平方曲線新的數學模型，進一步設計了一種新的攪拌筒葉片型線，并對三種螺旋線的出料性能和攪拌葉片模型作了對比。參考文獻1楊紀明.混凝土攪拌輸送車拌筒螺旋葉片的設計(上)J.建筑機械化, 1984(2):8-15.2楊紀明.混凝土攪拌輸送車拌筒螺旋葉片的設計(下)J.建筑機械化, 1984(3):1