Question

搅拌车料斗

马鞍山中昱机械制造有限公司是专业生产配套华菱星马，上海华建，三一重工，中联重科等国内知名搅拌车上装配件的厂家吗？（混凝土搅拌车进料斗，出料斗，卸料槽，搅拌螺旋叶片，伸缩转向变幅机构，搅拌车托轮等配件）

Answer 1

是的，质量可靠。
混凝土搅拌运输车由汽车底盘和混凝土搅拌运输专用装置组成。我国生产的混凝土搅拌运输车的底盘多采用整车生产厂家提供的二类通用底盘。其专用机构主要包括取力器、搅拌筒前后支架、减速机、液压系统、搅拌筒、操纵机构、清洗系统等。工作原理是，通过取力装置将汽车底盘的动力取出，并驱动液压系统的变量泵，把机械能转化为液压能传给定量马达，马达再驱动减速机，由减速机驱动搅拌装置，对混凝土进行搅拌。
　　1.取力装置
　　国产混凝土搅拌运输车采用主车发动机取力方式。取力装置的作用是通过操纵取力开关将发动机动力取出，经液压系统驱动搅拌筒，搅拌筒在进料和运输过程中正向旋转，以利于进料和对混凝土进行搅拌，在出料时反向旋转，在工作终结后切断与发动机的动力联接。
　　2.液压系统
　　将经取力器取出的发动机动力，转化为液压能（排量和压力），再经马达输出为机械能（转速和扭矩），为搅拌筒转动提供动力。　　3.减速机
　　将液压系统中马达输出的转速减速后，传给搅拌筒。　　4.操纵机构
　　（1）控制搅拌筒旋转方向，使之在进料和运输过程中正向旋转，出料时反向旋转。 　　 　　（2）控制搅拌筒的转速。　　5.搅拌装置
　　搅拌装置主要由搅拌筒及其辅助支撑部件组成。搅拌筒是混凝土的装载容器，转动时混凝土沿叶片的螺旋方向运动，在不断的提升和翻动过程中受到混合和搅拌。在进料及运输过程中，搅拌筒正转，混凝土沿叶片向里运动，出料时，搅拌筒反转，混凝土沿着叶片向外卸出。
　　叶片是搅拌装置中的主要部件，损坏或严重磨损会导致混凝土搅拌不均匀。另外，叶片的角度如果设计不合理，还会使混凝土出现离析。
　　6.清洗系统
　　清洗系统的主要作用是清洗搅拌筒，有时也用于运输途中进行干料拌筒。清洗系统还对液压系统起冷却作用。

1、公司设计的罐体叶片，使搅拌罐搅拌均匀，出料快速、流畅，并且独具三维搅拌、干搅拌的功能。
（1）在前锥叶片上开有辅助搅拌孔，在搅拌过程中物料沿这些孔形成由前向后的小范围轴向运动，这种轴向运动可引起其周围物料的紊动，使搅拌更加均匀；同时在罐体轴线的平面上增加搅拌板，进行辅助搅拌，从而可以实现大骨料混凝土的搅拌运输。
（2）罐口最后一对叶片制成月牙型，实现出料的连续过渡。在叶片中间增加一对相同的辅助叶片，加强出料连续性。
（3）前锥、中筒、后锥三部分叶片之间圆滑过渡、曲率平顺。在保证搅拌均匀性的同时，提高混凝土的出料速度，降低出料残余率；新式叶片使整车更加节能，在发动机怠速工况下即能满足工地对车泵的泵送要求。
（4）通过专用模具压制的叶片，采用变角的双对数螺旋曲面，精密复杂、过渡圆滑，使搅拌罐成为一个理想的三维搅拌空间，使搅拌罐具备干式搅拌功能，且混凝土搅拌均匀、不离析。
（5）搅拌叶片左旋设计，适应我国靠右行驶、路面左高右低的情况，从而提高了搅拌车的行车稳定性.
2、采用特种钢材和特殊的焊接工艺，搅拌罐体强度高、耐磨性高。
（1）、筒体及叶片均采用高强度细晶粒合金钢板，具有极高耐磨性。进料斗及出料滑槽加衬耐磨钢板,极大延长使用寿命。
（2）、为加强搅拌筒的强度，所有关键位置焊缝均为搭接，其优点是圆柱筒和锥筒连接处有两道焊缝，增加了搅拌筒结构强度和焊接强度，搅拌筒壁更耐磨。
（3）、 对叶片进行了折弯翻边后与搅拌筒内壁焊接，叶片焊接牢固，搅拌时承载面积大，完全可以满足干式搅拌和三维搅拌所需的承载能力。
混凝土搅拌车早期搅拌叶片的母线采用阿基米德螺旋线，从1965年以后开始采用对数螺旋线，直到现在，搅拌叶片的母线基本很少改变。根据目前的研究热点，混凝土搅拌车向着两个方向发展：一是向着大型化、功能多样化、控制自动化方向发展；二是传统搅拌系统的变革，如采用新的搅拌系统设计思想，改变传统的搅拌筒的外形、搅拌叶片的母线、搅拌叶片的安装形式等等。本公司提出的母线改进设计正是基于后者的设计思想。 1 对数螺旋线新型母线的设计
设计搅拌车圆锥螺旋叶片时往往引入计算锥的概念，即假想存在一个锥面平行于搅拌桶锥面，且螺旋面与之交线上的所有螺旋角均相等，这个假想的圆锥面就叫计算锥。计算锥的引入虽然方便了计算，但在实际生产制造中却不那么方便。为了获得螺旋角变化的螺旋面叶片，直接采用搅拌筒的锥面作为设计锥面，采用非等角对数螺旋线作为搅拌叶片的设计母线，其性能更加优越，而且在实际生产时也便于划线和确定准确位置。 1.1 搅拌叶片的母线方程
搅拌叶片在前锥和后锥部分采用的是对数螺旋线，其母线的方程为：

其中β为螺旋角，ρ0为初始极径；θ为半锥角；φ为螺旋转角。
当口β一定值时，螺旋线为等角对数(圆锥)螺旋线；当β是一个变量时，该螺旋线即为非等角对数螺旋线，则β可以表示为： β=β0±cδ(t)
其中β0为初始螺旋角，c为系数，δ(t)为变化函数，可采用多种函数规律。 可以看出等角对数螺旋线是非等角对数螺旋线的一个特例。 1.2 搅拌叶片的设计
以华菱集团8.5LP混凝土搅拌车的搅拌系统为设计基础，进行搅拌叶片的改进设计。设计时，保持搅拌筒的外形尺寸和基本参数不变，只对搅拌叶片进行了重新设计。已知搅拌筒的外形尺寸为：后锥长A=1036mm，后锥小端直径Φ1=1715mm；中圆长B=1566rnm，直径Φ2=2305mm；前锥长C=1673mm，前锥小端直径Φ3=1103mm。螺旋叶片设计规律及参数如表1所示，新方案与原设计绘制的螺旋线如图1和图2所示，图中标记A、B为3段螺旋线的接合处。
3 实验研究
为了验证设计的效果以及有限元分析的正确性，还需对这两种母线的搅拌叶片进行实验研究。搅拌叶片的优劣要从混凝土搅拌的效果进行评定，最重要的是要看混凝土最终的搅拌质量。根据微观搅拌理论，混凝土各组分不仅要在宏观上达到均匀，微观上也要达到均匀分布，这样，每一骨料都被水化物薄膜包围，混合物的凝胶结构才最稳定。而验证搅拌均匀性的方法则是在混凝土硬化28天后测量其抗压强度。
用于试验的混凝土搅拌筒采用1:4的有机玻璃模型，用于试验的混凝土是采用同一配比的混凝土，每筒装载容量1m3，混凝土的基本参数如下：
水灰比：0.45；砂率：32%，采用中砂；碎石直径：10～20mm；坍落度:30mm；水泥：水：砂：石=1:0.45:1.48:3.15。试验结果如表2所示。
从表2中可以看出：非等角对数螺旋线在搅拌后的坍落度相对比较均匀，出料速度、出料残余率等性能指标相对较好。从28天的抗压强度可看出，新方案搅拌的效果较好。
表2 试验结果对比
2 搅拌叶片的有限元分析
为了对比非等角对数螺旋线搅拌叶片与等角对数螺旋线的优劣，首先对其进行了有限元受力分析和位移的对比。
对于研究对象，如果搅拌叶片的母线比较光顺，其受力就比较均匀，应力集中现象以及奇异点会比较少，产生的变形就小，其搅拌性能相对也会更加优越。首先对两种设计方案进行有限元受力分析的比较，根据搅拌的特点，主要考虑拌合料的轴向运动和周向运动_3]。简化它们的受力情况如下： (1)轴向运动：其动力为叶片的轴向推力，动阻力有筒底的反推力、筒壁和叶片的轴向摩擦力及以上流层的轴向剪切力。
(2)周向运动：其动力为叶片的周向推力和筒壁及叶片的摩擦力，两者等效为叶片的周向推力，其动阻力有自重力形成的周向流动阻力和上流层的周向剪切力。
对混凝土搅拌叶片两种方案的有限元受力分析如图3和图4所示，其对应的位移变形图如图5和图6所示。
从图3和图4显示的叶片有限元分析的等效应力云图可以看出：两种方案的搅拌叶片所受的应力分布都是不均匀的。但是从节点结果可以看出，等角对数螺旋线的最大应力值为37MPa，非等角对数螺旋线的最大应力值为15MPa，都远小于材料的屈服强度360MPa。可以明显看出非等角对数螺旋线由于其曲线本身的特点以及便于拟合的优良特性，比等角对数螺旋线更加光顺，所以受力也更加均匀，奇异点也就更少。
从图5图6可以看出，等角对数螺旋线的最大位移为0.000461，非等角对数螺旋线的位移为0.000339，都发生在各段搅拌叶片的拟合处。从位移变形的发生情况，一方面可以看出非等角对数螺旋线具有明显的优良性能，另一方面也对以后的优化设计提出了方向。
根据受力及变形情况，可以推断出搅拌叶片设计的优劣，为了进一步验证所设计叶片的搅拌性能，采用相似原理对两种线型的搅拌叶片搅拌效果进行了试验验证。

3 实验研究
为了验证设计的效果以及有限元分析的正确性，还需对这两种母线的搅拌叶片进行实验研究。搅拌叶片的优劣要从混凝土搅拌的效果进行评定，最重要的是要看混凝土最终的搅拌质量。根据微观搅拌理论，混凝土各组分不仅要在宏观上达到均匀，微观上也要达到均匀分布，这样，每一骨料都被水化物薄膜包围，混合物的凝胶结构才最稳定。而验证搅拌均匀性的方法则是在混凝土硬化28天后测量其抗压强度。
用于试验的混凝土搅拌筒采用1:4的有机玻璃模型，用于试验的混凝土是采用同一配比的混凝土，每筒装载容量1m3，混凝土的基本参数如下：
水灰比：0.45；砂率：32%，采用中砂；碎石直径：10～20mm；坍落度:30mm；水泥：水：砂：石=1:0.45:1.48:3.15。试验结果如表2所示。
从表2中可以看出：非等角对数螺旋线在搅拌后的坍落度相对比较均匀，出料速度、出料残余率等性能指标相对较好。从28天的抗压强度可看出，新方案搅拌的效果较好。
表2 试验结果对比

混凝土搅拌车搅拌罐及螺旋叶片总成建模与仿真

搅拌总成作为混凝土搅拌运输车的核心部分, 直接决定了整车性能。通过对华菱星马,三一重工,中联重科等搅拌车搅拌总成的研究, 指出了搅拌叶片在前锥、中圆和后锥部分分别采用的螺旋线形式, 并对搅拌罐总成进行了建模和仿真,为指导生产实践奠定了理论基础。 关键词: 混凝土搅拌罐总成; 螺旋叶片
搅拌叶片是混凝土搅拌车的关键部件, 它的好坏直接影响着搅拌罐的寿命、出料残余率、搅拌效果、出料速度等。在搅拌罐装料、运料和卸料三个过程的运动中, 要达到新拌混凝土均质性好、进出料效率高、出料残余率低且性能可靠的技术要求, 需找出最佳的罐体和叶片配置尺寸。目前国内搅拌叶片的制造靠测绘仿制 , 鉴于此, 有待研究开发出指导叶片和罐体及相关件的关键技术。
1 搅拌筒和叶片参数设计
设计搅拌罐的搅拌叶片时, 一般在前锥和后锥段采用对数圆锥螺旋线, 中圆段采用圆柱螺旋线。搅拌罐的搅拌和出料性能与螺旋线的螺旋升角和螺旋角有着密切的关系, 搅拌罐与地面的夹角为14o , A角为叶片曲线围绕搅拌筒轴心的螺旋升角, 它与旋角B之间的关系为: A+ B= 90o [ 2 ]。螺旋升角A越大, 搅拌性能越好, 但出料性能越差。随着A角的增大, 混凝土沿叶片滑移的摩擦力也相应加大, 达到一定程度, 就易造成混凝土在叶片上的淤积, 使其运动受阻, 搅拌效率降低, 尤其在卸料工况时, 由于淤积而造成的堵塞会使卸料发生困难。当A趋于90o 时, 叶片与搅拌曲线近似平行, 这时叶片对混凝土类似于自落式搅拌机而几乎没有轴向的推移作用, 因而丧失卸料功能。为了避免前锥积料, 改善出料性能, 应减小小端处的螺旋升角, 但A角不能太小, 当A角很小时, 叶片几乎与搅拌轴线垂直, 混凝土在转动的搅拌筒中轴向运动非常微小, 近似于只作沿筒叶的切向滑跌。在这种情况下, 不但搅拌作用很弱, 而且也不具备实际的卸料能力。因此, 要综合考虑以下几点:
(1) 后锥螺旋叶片主要是为了实现搅拌功能, 在满足物料下滑(一般下滑角C> 30o [ 3 ]) 的前提下尽量加大螺旋升角, 但为了避免前锥积料, 改善出料性能, 应减小小端处的螺旋升角。
(2) 中圆段是搅拌与出料的过渡段, 为提高搅拌性能应适当提高螺旋叶片顶端螺旋升角, 为改善出料性能应使螺旋叶片直纹与搅拌筒轴线有一定夹角, 这个夹角等于后锥的半锥角的余角, 以实现以上这两种功能。
(3) 前锥螺旋叶片实现快速卸料, 并起一定拌和作用, 避免出料时出现离析。越靠近出口的位置越要选用大的螺旋角, 即小的螺旋升角, 可提高搅拌罐的出料性能。
从以上分析可见, 叶片曲线的螺旋升角, 决定混凝土在搅拌筒沿轴向或切向运动的强度, 影响着搅拌和卸料功能。当A较大或很小时, 叶片的工作性能差,甚至没有搅拌或卸料能力。为保证搅拌质量或卸料速度, 应选择适当的螺旋升角, 以上的分析只是定性分析。螺旋升角的确定, 还要受混凝土性质和搅拌筒斜置角度等因素的制约, 从理论上确定还有一定困难。实验结果表明当搅拌罐的斜置角度在14o～ 20o 左右时,对于搅拌工况和卸料工况一般都使A≤30o

选择搅拌罐前锥与圆柱段叶片为平直截面, 前锥叶片与罐壁垂直焊接, 叶片母线B 1= 80mm; 圆柱段叶片母线B 2= 380mm , 与罐壁呈74111o 焊接; 后锥段叶片与罐壁呈74111o , 并且后锥段叶片母线沿出料方向逐渐减小。
混凝土搅拌运输车由汽车底盘和混凝土搅拌运输专用装置组成。我国生产的混凝土搅拌运输车的底盘多采用整车生产厂家提供的二类通用底盘，其专用机构主要包括取力器、搅拌筒前后支架、减速机、液压系统、搅拌筒、操纵机构，清洗系统等。混凝土贮罐由优质耐磨薄钢板制成，为了能够自动装、卸混凝土，其内壁焊有特殊形状的螺旋叶片。当混凝土贮罐正向转动时，混凝土可装满贮罐并且因不断被搅动而不会很快凝结；当它反向转动时，混凝土会自动从卸料口卸出。
混凝土搅拌运输车用的汽车底盘要求要有足够的载重能力和强劲的输出功率。一般要求发动机要有230kW(300马力)以上的功率，装载量为6～7m的混凝土搅拌运输车需选用6×4载质量为15 t级的通用底盘；装载量为8～10m的需选用双前桥8×4载质量为20t级的底盘；而装载量为10～12m的则要采用6×4的牵引车加半挂车的方式。混凝土贮罐的转动则是靠液压驱动机构来保证。装载量为6～8m的混凝土搅拌运输车一般采用由汽车发动机通过动力输出轴带动液压泵，再由高压油推动液压马达驱动混凝土贮罐。装载量为9～12m的，则由车载辅助柴油机带动液压泵驱动液压马达。
混凝土搅拌运输车在行车中及等待卸料过程中，
为避免混凝土水份离析或凝固，通过取力装置将汽车底盘的动力取出，并驱动液压系统的变量泵把机械能转化为液压能传给定量马达，马达再驱动减速机，由减速机驱动搅拌装置，对混凝土进行搅拌，罐筒均需低速转动(2～4r／rain)。卸料时，罐筒需反方向转动(12～14r／min)，混凝土被筒内螺旋叶片转动，均匀连续卸出。罐筒的转速变化和旋转方向的改变，均由变量油泵的控制杆完成——改变油泵的转速、排量和高压油出口换位(油泵反向旋转)。
国产混凝土搅拌运输车采用主车发动机取力方式。取力装置的作用是通过操纵取力开关将发动机动力取出，经液压系统驱动搅拌筒，搅拌筒在进料和运输过程中正向旋转，以利于进料和对混凝土进行搅拌，出料时反向旋转，工作终结后切断与发动机的动力联接。液压系统将经取力器取出的发动机动力转化为液压能(排量和压力)，再经马达输出为机械能(转速和扭矩)，为搅拌筒转动提供动力。
减速机将液压系统中马达输出的转速减速后传给搅拌筒。操纵机构控制搅拌筒旋转方向，使之在进料和运输过程中正向旋转，出料时反向旋转。搅拌装置主要由搅拌筒及其辅助支撑部件组成。搅拌筒是混凝土的装载容器，转动时混凝土沿叶片的螺旋方向运动，在不断的提升和翻动过程中受
到混合和搅拌。在进料及运输过程中，搅拌筒正转，混凝土沿叶片向里运动；出料时，搅拌筒反转，混凝土沿着叶片向外卸出。叶片是搅拌装置中的主要部件，损坏或严重磨损会导致混凝土搅拌不均匀。另外，叶片的角度如果设计不合理，还会使混凝土出现离析。清洗系统的主要作用是清洗搅拌筒，有时也用于运输途中进行干料搅拌。清洗系统还对液压系统起冷却作用。。

混凝土搅拌车罐体制作工装方案

Tooling Plan of Producing Tank ofConcrete Mixer

马鞍山中昱机械制造有限公司安徽马鞍山239056

捕要：介绍了混凝土搅拌车筒体制作工装的方案。通过对筒体的每节锥筒或直筒分段外卡定位模板，在外卡模板之间通过连接板分段焊接成一体，将每节锥筒或直筒的定位模具通过键槽定位，并用螺栓连接成一体，以便将不规则筒体外形转变成模具的规则形状，再将外卡模具的筒体吊放到滚轮架上实现变位焊接，以保证装配后各节筒体能够同心旋转·

关键诃：混凝土搅拌罐 外卡定位模具键槽定位 滚柱式滚轮架 电磁调速 同步旋转

1前言
近年来随着国家基础性建设的加大，混凝土搅拌车的需求量也在不断增加。混凝土搅拌车的筒体因其形状是与中筒圆柱体不对称的前后锥体制作而成，筒体成型后必须保证装配后各节筒体能够同心旋转，在制作工艺上有一定难度。本公司将介绍一种焊装搅拌车筒体的工装，用以保证筒体焊装成形。
2混凝土搅拌车筒体模具的制作
2．1筒体模具制作的思路
根据混凝土搅拌车简体的外形将其分为封头、后锥、中筒、前锥1、前锥2五段，针对每段筒体按图1所示分段，并对各段分别外卡定位模板，其中筒体变截面两侧应分别设置模板，每两节筒体接触部位对应模具的模板通过螺栓连接成一体，外卡定位模具模板与简体接触面通过精加工保证形状与筒体锥度一致，各段筒体上的模板之间分别通过连接板焊接成一体，构成与之对应的五段模具。
2．2各段筒体横具的制作
2．2．1封头段定位模具
封头段设一块定位模板，搅拌车减速机法兰对应的筒体法兰定位板与模板毛坯料通过连接板焊接成一体，再精加工法兰定位孔、模板定位面及外因、模板上的键.
2．2．2后锥定位模具
后锥由三块定位模板通过连接板组焊成一体，精加工模板定位面及外圆、两侧模板上的键槽，再将其对半分开，并通过螺栓连接。
2．2．3中筒定位模具
中筒由两块模板组成，通过连接板连成一体，精加工模板定位面及外圆、两侧模板上的键，再将其对半分开，并通过螺栓连接。
2．2．4前锥2定位模具
前锥2由四块模板通过连接板组焊成一体，其中一侧模板定位在搅拌车筒体滚道上，精加工模板定位面及外圆、两侧模板上的键槽。
2．2．5前锥1定位模具
前锥1由三块模板通过连接板组焊成一体，精加工模板定位面及外圆、与前锥2定位模具连接一侧模板上的键，精加工 后再将其对半分开，并通过螺栓连接。

2．3各段模具精加工的工艺要求
各段外卡模具精加工时应保证：模板定位面的锥度应与封头或各段筒体接触处锥度一致，模板外圆大小一致，相邻两段模具接触面上对应的键和键槽位置应一致 (通过给定尺寸公差保证)。为了减少精加工的工作量，各段外卡模具连接板内侧应高于模板内表面、外侧应低于模板外圆面。

3混凝土搅拌车筒体的定位成型
根据混凝土搅拌车筒体的尺寸要求，将放样下料的各节筒体板材分别卷制成型。各节筒体卷制时将其接缝内侧手工分段点焊，再分别将各节筒体放人对应定位的模具中，通过外力使各节筒体外表面与对应筒体模具定位模板内侧定位面贴合，其中封头、法兰在对应模具中定位并固定，相邻各节筒体模具分别通过键、键槽定位，再通过螺栓将各节筒体模具连接成 一体(如图1)，螺栓连接孔、键槽连接方式如图2所示，混凝土搅拌车筒体模具连接后的三维效果如图3所示。

4筒体滚轮架方案
混凝土搅拌车筒体在滚轮架上滚动的,目的是实现筒体内部环缝及叶片的焊接。滚轮架一方面起到托住筒体及模具的作用，另一方面滚轮架的转速应适应焊接速度在一定范围的变化，以便操作人员在筒体内部施工，为此采用图4所示滚柱式筒体滚轮架方案：通过小托辊(如图5)分段支撑长托辊以增强长托辊的抗弯强度以长托辊支撑外卡模具的筒体总成，通过外球面球轴承连接长托辊支撑轴以保证其转动时同心，采用速比相同的二级减速机通过法兰式连接轴连成一体，再通过滑块连轴节实现两个平行长托辊的同向同步转动，选择电磁调速电动机满足长托辊在一定范围内转速的可调。

5筒体外环缝焊接方案
为便于筒体外环缝焊接，将内部焊接成型的筒体从模具中取出，使筒体的滚道部位架在驱动托辊上，在筒体法兰端连接法兰盘，将法兰盘焊接在自由转动的从动轴上，通过支架调整从动轴高度以实现筒体的转动，然后配合可在导轨上运动的十字形焊接臂，以便在简体上实现外环缝自动CO：保护焊或埋弧焊接。
6焊接滚轮架的计算
6．1驱动功率计算
滚轮受力状态和滚轮架偏心距e的关系如如图6所示

式中，M为驱动轮所受总力矩，N·m, D，为长托辊直径，mm；n为驱动轮转速，r/min,
l为总传动效率。若用一级蜗杆传动，取l≈O．4。
6．2中心角的选择
使用滚轮架时，选择合适的中心角，有利于工件稳定而均匀的转动，并可降低滚轮支反力和驱动圆周力，降低能源消耗。其对应关系如图7所示