《稳定土拌合机械设计.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《稳定土拌合机械设计.ppt（44页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、第三章稳定土拌合机械设计,3.1 稳定土拌合机械的用途，类型及作用原理一、用途稳定土拌合机械是修筑道路稳定基层的一种专用机械。其作用是将土壤（包括土、骨料、粉煤灰）、稳定剂材料（水泥、石灰、沥青）、水根据工程设计的配比拌合均匀。二、类型按拌合工艺不同分路拌机和厂拌设备两大类。,3.1 稳定土拌合机械的用途、类型及作用原理,1、路拌机即在路基上就地拌合施工的机械。（1）特点：所需配套设备少，所占施工场地少，机动灵活，成本低，但拌合计量精度较低。（2）种类：按行走方式分：轮胎式：机动性好，稳定性、附着性不如履带式；履带式：附着力大，稳定性、通过性好，机动性差。,3.1 稳定土拌合机械的用途、类型及
2、作用原理,按移动能力分：自行式、半悬掛式、拖式；按转子旋转方向分：正转式：作业阻力小，破碎性差，拌合质量差；反转式：破碎性、拌合质量好，但阻力大，消耗功率大。按转子布置方式分：转子后置式、转子中置式。,3.1 稳定土拌合机械的用途、类型及作用原理,2、厂拌式稳定土厂拌设备即将土、碎石、水泥、石灰、粉煤灰、水等按一定级配，在一固定地点搅拌均匀的专用设备。特点：采用定量级配，叶桨强制搅拌；级配精度高，拌合质量好；但所需配套机械多，占场地大。,3.1 稳定土拌合机械的用途、类型及作用原理,三、路拌机的作用原理路拌机工作是通过转子旋转带动转子上的刀具经如下几个过程完成拌合的。1.切削，由刀具将土壤切削
3、起；2.抛掷，切下的土壤被刀具抛起抛向转子罩充分破碎；3.搅拌，刀具旋转过程中，将堆集的松土等其它材料搅拌均匀。四、主要性能参数宽度、深度、速度、功率、拌合精度、计量精度。,3.1 稳定土拌合机械的用途、类型及作用原理,五、结构组成1、基础车转子后置式：整体车架，偏转前轮转向，前部设配重箱，行走、转子均为液压驱动，转向桥为摆动式，刚性悬挂。转子中置式：整体车架，刚性悬挂，前后轮全轮偏转转向，行走液压驱动（便于控制），转子机械传动（目的提高效率，可提高20%），前桥为转向驱动桥，后桥为摆动式。,3.1 稳定土拌合机械的用途、类型及作用原理,2、转子工作装置后置式:转子、罩壳、举升臂、操纵油缸等；
4、,3.1 稳定土拌合机械的用途、类型及作用原理,中置式：仅为悬掛方式不同。,3.1 稳定土拌合机械的用途、类型及作用原理,3、粘结液和水的计量喷洒系统,3.2 路拌稳定土拌合机设计计算,一、拌合宽度及深度确定1、稳定土拌合机拌合宽度的确定应根据被处理路基的宽度适当考虑重叠量，以最少整倍数为好。即：一般取 2.02.4 m。其中：B：被处理车道宽度m；n：稳定土拌合机通过的趟数；b：两趟间重叠宽度0.10.2 m。轮距：22.2m，轮胎外沿宽度2.52.6m，若宽度过大会使工作质量及配重过大，整机性能降低，且转子驱动马达在外也会影响通过性。,3.2 路拌稳定土拌合机设计计算,2、拌合深度应以路基
5、施工标准和规程来确定，一般路基稳定土层厚度，单层20cm，两层2628cm，机场单层30cm，故稳定土拌合机拌合深度一般取300400mm。二、转子的直径、转速确定1、转子直径D（刀刃圆规迹半径）根据拌合深度确定，一般700900mm，最小直径Dmin0.9D，即刀具磨损后最小直径。一般用低速大扭矩马达驱动选1.21.3m；高速马达驱动为0.91m。2、转速根据切削速度确定，据实验切削速度Vpe不应超过14m/s，过大功率消耗与刀具磨损过大，过小生产率低。即：n=Vpe/D(转/秒)=60Vpe/D(转/分)；一般取Vpe913m/s。,3.2 路拌稳定土拌合机设计计算,三、工作速度拌合机的工
6、作速度取决于滚筒截面上的刀数及切削土屑的厚度。根据实验，土屑最佳切削厚度h125cm；截面铣刀数为Z：一般Z=46把，多数用6把；则工作速度：VPh1nZ(m/s)切削厚度增加，生产率提高，但破碎性降低，据实验粘土要达规定粉碎质量，其最大切削厚度应为25cm，且粘性越大，越应取小值。目前作业速度一般03km/h左右，行驶020km/h，实际拌合作业一般0.51.5km/h铣削作业0.20.5km/h，此时泵排量应为1550%。四、整机质量与桥荷分配：对后置式：前桥302%；对中置式：后支承桥30%。整机质量在满足整机稳定性要求的前提下，越小越好，一般拌宽在2.02.3m间的机重为1316T。,
7、3.2 路拌稳定土拌合机设计计算,五、铣刀的安装布置铣刀沿铣削滚筒宽度方向应成螺旋布置（目的在任何时刻与土壤接触的刀刃数相同）。一般相邻排两刀间夹角，在垂直于转子轴线方向平面内1240（个别达6065）；过小易粘土，过大载荷不均。刀刃切土角：4555,过大阻力大,过小不利于抛土;相邻刀盘间隙：一般取刀刃宽度的11.24倍；刀刃宽度：60130mm；刀刃厚度：715mm。,3.2 路拌稳定土拌合机设计计算,六、发动机功率及转子驱动力矩计算稳定土拌合机发动机功率主要消耗于：牵引行走、铣削土壤及其它附助功率。1、切削土壤所耗功率N1（kw）其中：n：转速（rpm）；Z：铣削滚筒铣刀数；h1：切屑厚度
8、（m）；h：切削深度（m）；b：铣刀宽度（m）；P0：土壤切削阻力（Pa）级土壤：7080 kPa 级土壤：130140 kPa 级土壤：200220 kPa如为预先耙松的土，相应降低1520%。,3.2 路拌稳定土拌合机设计计算,2、抛掷土壤所耗功率N2(kw)其中：k0：抛掷系数，窄刀：0.75，宽刀：1；m：每秒抛掷土的质量（kg）；v0：铣刀圆周速度(m/s)；B：铣削宽度（m）；h：铣削深度（m）；：土的密度（kg/m3），=18002000；vp：平均行驶速度（m/s）。,3.2 路拌稳定土拌合机设计计算,3、拌合机行驶阻力所耗功率N3（kw）其中：G：机械重量（T）；f：滚动阻力
9、系数，一般为0.150.19（取决于 土壤种类、强度及轮胎气压，见下页表。）vp：平均工作速度，因为正常工作时v0.5 1.5km/h，所以vp89m/s；一般情况下转子反转式稳定土拌合机：行走功率：占1525%；转子功率：占7585%；正转式稳定土拌合机：行走功率：占515%；转子功率：占8595%。,3.2 路拌稳定土拌合机设计计算,轮胎在土壤中的滚动阻力系数f及附着系数,3.2 路拌稳定土拌合机设计计算,4、发动机所需功率其中：1：发动机到滚筒间传动效率（液压传动65，机械传动：7585）；2：发动机到驱动轮传动效率，一般可取65；N4：喷洒系统等辅助功率，一般可取1015；另外，可按经
10、验初选：其中：h：拌合深度；B拌合宽度。,3.2 路拌稳定土拌合机设计计算,七、铣削滚筒轴扭矩Mkp（Nm）其中：n：转速（r/min）最大扭矩Mkpmax其中：k1为动载系数,k1=1.52;转子上每把拌刀所受作用力P0KP其中：z为同时作用拌刀数；D为转子作用半径。,3.3稳定土拌合设备设计,3.3.1稳定土厂拌设备的类型，主要结构组成一、稳定土拌合设备的类型1、按生产率分：小型：Q200 T/h；中型：Q=200400 T/h；大型：Q=400600 T/h；特大型：Q600 T/h国外已形成2001200 T/h的系列化产品。国内主要为50300 T/h的中小型产品。2、按搅拌器型式分
11、：非强制跌落式：依靠不断提升，下落搅拌（也称滚筒式）强制间歇式：即每一锅每一锅搅拌，搅拌器为叶桨式；强制连续式：单卧轴强制连续式；双卧轴强制连续式（目前应用最多）。,3.3.1稳定土厂拌设备的类型与主要结构组成,3、按移动方式分：移动式：将全部装置安装在一个专用底盘上，可及时转移场地，设备吊装无需专用吊装机具，依靠自身液压机构可实现，主要为中小型拌合设备；分总成移动式：将各主要总成分别安装在几个专用底盘上，形成多个半挂车（或全挂车），现场安装需借助起吊机具，布置形式可根据现场调节，主要为大中型，公路工程采用较多；,3.3.1稳定土厂拌设备的类型与主要结构组成,部分移动式：将主要几个总成安装在一
12、个或几个专用底盘上，其他（小部件）则拆移安装，主要为中大型；可搬移式：即将各主要总成分别安装在几个机架上，转移时通过拆卸，吊装到运输车辆上转移场地，此种形式结构简单成本低，为我国所多用；,3.3.1稳定土厂拌设备的类型与主要结构组成,固定式：即固定安装在选好的场地上，一般不搬移，通常为大型或特大型。,3.3.1稳定土厂拌设备的类型与主要结构组成,二、主要结构组成主要组成：矿料配料机组、集料皮带输送机、结合料储存与配给装置、搅拌器、水箱及供水系统、电控系统、成品料输送皮带、成品料储斗等组成。,3.3.1稳定土厂拌设备的类型与主要结构组成,1、配料机组一般由24个料斗，配料计量皮带输送装置，皮带输
13、送机及机架等组成。作用：将物料从料斗中带出并计量（或称量），按规定配比将物料参配并输送到集料皮带输送机上。计量方式：一般为料斗闸门开度（1200mm）+可调速电机（用于改变速度），或+重量计量方式调节，国外先进设备已开始应用连续自动测湿度装置。,3.3.1稳定土厂拌设备的类型与主要结构组成,2、集料皮带输送机作用：用于将配料机配好的集料输送到搅拌器中。结构：为普通皮带输送装置。3、结合料（水泥、石灰等）储存配给总成作用：用于存储水泥或石灰等粉状结合料，并将其计量输送到搅拌器中。型式：有立式、卧式两种。立式：占地面积小，容量大，出料 顺畅，主要用于固定式。卧式：安装和转移方便，广泛应用 于中小型
14、设备上。组成：仓体、机架、螺旋输送装置、粉料计量装置等组成，其中计量装置有容积式和称重式两种，目前因容积式结构简单成本低，工作可靠，而被广泛采用。,3.3.1稳定土厂拌设备的类型与主要结构组成,4、搅拌器作用：用于搅拌物料使其均匀混合；型式：滚筒式、叶桨式；连续式、间歇式；单轴式、双轴式；有衬板式、无衬板式。组成：壳体、叶桨、驱动装置。,3.3.1稳定土厂拌设备的类型与主要结构组成,5、供水装置作用：存储并向搅拌器计量、喷射水；型式：手动控制式、自动控制式；组成：水泵、水箱、管路、调节阀、流量计、喷嘴等。6、其他装置成品料输送皮带装置；成品料储斗（58m3）；电器控制装置（系统）。,3.3.2
15、总体设计及主要参数确定,一、配料机组的设计配料机组一般由24个配料机组成，各配料机结构尺寸见图。1、料斗上部几何尺寸确定（1）配料斗上部总高度应根据装载机最大卸载高度确定，装载机的最大卸载高度一般为2.63.0 m，故总高度一般应2.5 m；（2）配料斗上部宽B应不少于装载机的最小斗宽度。装载机斗宽一般ZL50以下者为1.83.0 m，故料斗内宽度应3.2 m。,3.3.2总体设计及主要参数确定,（3）料斗壁与水平面夹角，为保证物料沿斗壁自由下滑，应大于min式中：f：物料与斗壁的摩擦系数（一般钢对砂：f=0.8；钢对中等粘土：f=1.0；钢对重粘土：f=1.2。）一般，50土的自然坡度角：碎
16、石 砾石 粗砂 中砂 细砂 肥粘土 贫粘土 轻亚粘土 种植土干 3540 30 28 25 4550 4040湿 4540 3235 30 354030 35混合 2535 3725 20 153020 25,3.3.2总体设计及主要参数确定,2、配料机最大生产率计算单斗配料机生产率（最大）可按下式计算，其值应保证拌合机最大生产率。式中：S：出料口面积 m2，s=hB；vmax：皮带给料机最大线速度 m/s；：物料容重T/m3；：容积效率；Q：拌合机组最大设计生产率；i：配料机个数。,3.3.2总体设计及主要参数确定,3、皮带给料机驱动功率计算(1)计算公式式中：K3：安全系数，K31.051
17、.2；P1：驱动滚筒的功率kw；P2：弦板阻力所消耗的功率kw；P3：皮带上物料与其上部斗中物料间摩擦阻力所消耗的 功率；总：传动总效率。,3.3.2总体设计及主要参数确定,（2）驱动滚筒功率计算(kw)式中：A：滚筒中心距 m；H：提升高度m。（3）弦板阻力所消耗功率(kw)式中：h：出料门开口高度m（一般为1200mm）；e：弦板计算长度m；v：皮带线速度m/s；：物料密度kN/m3；：侧压系数，=(v+1.2)/(1+sin)，一般=11.18f：物料与弦壁摩擦系数；：物料内摩擦角见后表。,3.3.2总体设计及主要参数确定,（4）克服皮带上物料与其上部物料间摩擦阻力所消耗功率(kw)式中
18、：m：上部物料质量kg（即斗内物料质量）；：物料内摩擦阻力系数；上述中有关皮带输送机线速度、带宽、传动系统计算，可按一般皮带输送机计算方法选取与计算。常见几种物料物理性能见下页表。,常见几种物料物理性能,.,3.3.2总体设计及主要参数确定,二、双卧轴强制连续式搅拌器设计1、搅拌器性能参数确定（1）生产率计算搅拌器生产率应根据拌合设备生产率确定，应不少于最大生产率。即：Q搅 Q拌合机（2）叶桨旋转线速度确定v叶提高v叶可加速拌合，减少拌合时间，提高生产率。但v叶过高，会加速衬板与叶桨磨损，发生物料楔住现象。一般取值：v叶1.52.0m/s,3.3.2总体设计及主要参数确定,（3）叶桨相对搅拌轴
19、的安装角度的选择叶桨相对于搅拌轴的安装角度直接影响到搅拌过程中物料沿其轴向搅拌强度和横向搅拌强度的比例。0，仅有横向的拌合作用，而无轴向的移动；55，横向搅拌作用开始减少。一般取值3145,3.3.2总体设计及主要参数确定,（4）拌合时间的选择拌合时间增加，拌合均匀性提高，但生产率下降。选择原则：在拌合均匀性满足要求的前提下，尽可能缩短拌合时间。一般为：t1520s(5)搅拌器的有效容积V(m3)式中：V：拌合器有效容积(m3)；Q：搅拌器生产率(T/h)；t：搅拌时间(s)；：混合料密度（松方）(T/m3)。,3.3.2总体设计及主要参数确定,2、搅拌器主要几何尺寸的确定（1）搅拌器叶桨旋转
20、半径R的确定 式中：n：搅拌器壳体形状系数，一般：n1.11.4；：充满系数，通常0.81.0。（2）搅拌器搅拌轴中心距C的确定 C=2 R cos式中：搅拌轴中心与壳体底弧线交点水平夹角。一般4050；若取4045，则：C（1.531.41）R；影响：混合料在搅拌器中横向掺合，而混合料各成份均匀分布所需时间则。最佳：4045,3.3.2总体设计及主要参数确定,（3）搅拌器壳体宽度bk的确定(m)式中：R：桨叶与壳体之间间隙，一般R37mm。(4)搅拌器长度LK确定 式中：S1：搅拌轴以下混合料 占有的截面面积m2；S2：搅拌轴以上混合料 占有的截面面积m2；若4045，则S1（2.852.9
21、3）R2；,3.3.2总体设计及主要参数确定,式中：h：搅拌过程中混合料在搅拌轴以上的平均高 度，h（1/42/5）R。(5)每根搅拌轴上叶片对数ZL确定 式中：l1：叶桨距搅拌器端壁间隙，一般l1710mm；b：叶桨宽度，b=(0.420.57)R；e：相邻叶桨间的间隙，e3045mm；：叶桨片相对于搅拌轴安装角度，3145,3.3.2总体设计及主要参数确定,3、搅拌器驱动功率计算(1)方法一：(kw)式中：Z：叶桨数；：系数，由实验确定，n6070rpm时，6；n7080rpm时，5；：搅拌轴旋转角速度 1/s，=n/30；：混合料密度 kg/m3；b：叶桨宽度 m；R：叶桨旋转半径(最外
22、侧)m；r：叶桨内侧最小旋转半径 m；：传动系传动效率。,3.3.2总体设计及主要参数确定,（2）方法二（经验公式）：若搅拌器中混合料重 MZ1400kg(kw)若搅拌器混合料重 MZ1400kg(kw)式中：vL：桨叶端部线速度m/s；MZ：搅拌器中物料重kg。,第三章 稳定土拌合机械设计复习思考题,1.路拌式稳定土拌合机主要参数有哪几个？试述其选择与设计计算方法。2.试述路拌式稳定土拌合机发动机功率的计算确定方法。3.与路拌式相比稳定土厂拌设备有何优点？试述其搅拌器主要参数的选择与设计计算方法。作业三：现欲设计一台拌合宽度为2m的路拌式稳定土拌合机，试选择必要参数计算确定其拌合工作速度与拌合转子转速。,
