LB4000型沥青混凝土搅拌设备拌锅的设计

LB4000型沥青混凝土搅拌设备拌锅的设计

拌锅是间歇强制式沥青混凝土搅拌设备的核心装置，拌锅的设计直接决定了成品料的质量，并最终体现整个搅拌设备的技术性能。

1. 拌锅的结构特点

拌锅的主要功能是把按照一定配合比计量好的骨料、石粉和沥青均匀地搅拌

成所需要的成品料。

我公司最新设计研发的LB4000型拌锅的最大拌和能力为4000kg每批次，搅拌轴的转速为47 r.p.m., 驱动电机功率为45 KW x 2， 速机减速比为31.37, 放料门用气缸为SI 125 x 300, 数量为2个。

拌锅的结构主要包括拌锅体、衬板、搅拌轴、搅拌臂，搅拌桨叶、同步齿

轮、轴承座总成、放料门、减速机和支架等部分。

LB4000型拌锅工作的重要特点是采用了循环搅拌的方式，从而保证了沥

青混合料既发生纵向又发生横向的循环搅拌，以达到最快和最好的搅拌性能。混合料可以在拌锅内沿搅拌轴移向一侧，然后在搅拌轴末端的反回桨叶作用下把混合料从一根轴处转送到另一根轴上，而后又沿另一根搅拌轴移向相反的另一侧，从而使混合料完成大循环的闭合运动。在拌锅中部，搅拌轴上的搅拌桨叶把混合料移向相反的两侧，以造成混合料的小循环圈的运动，促使混合料沿拌锅有效容积快速分布，以达到最佳的搅拌效果。这样，沿轴全长上的搅拌桨叶受载情况基本相同，衬板和搅拌桨叶磨损比较均匀。而搅拌轴将承受较大的轴向力。

2. 拌锅设计基本参数的选择

拌锅的基本参数包括： 容量、拌锅体内部尺寸参数、搅拌时间、机械同步齿轮参数、搅拌桨叶几何尺寸和对数、搅拌轴的转速、驱动电机功率等。

2.1 搅拌锅搅拌每份混合料的质量Mzj(t):Mzj = QjT/(3600KB)

式中： Qj─LB4000型沥青混合料搅拌设备理论生产率 320t/h

T ─拌锅工作循环时间，s；

KB ─拌锅时间利用系数，取0.85;

Mzj─搅拌锅的最大搅拌能力， 4 t

根据上面公式变换得工作循环时间：

T ＝ 3600 Mzj KB/Qj = 38.25 (s)

而拌锅的工作循环时间：

T ＝ tz + tcm + tp

式中：tz ─ 搅拌锅进料时间， 3.25 s;

tp─ 拌锅放料时间， 7 s;

tcm─ 每份料的搅拌时间， s;

根据上面公式可得搅拌时间： tcm = T - tz - tp =28 (s)

2.2 拌锅容量和拌锅体内部尺寸的确定

拌锅容量即拌和的有效容积，可根据图1所示进行计算。拌锅壳体工作部分横截面积（低于搅拌轴画剖面线部分）。

S ＝ R²[π- 0.5(πxφ/90 – sin2φ)]

式中： R ─ 拌锅体半径，m;

φ ─ 搅拌轴中心和壳体底部中心线联线与水平线夹角

在生产实践中，通常φ ＝ 40－50°，取42.6°.

拌锅的有效容积（m³）： V ＝ Slk = SbkΨ

式中： lk ─拌锅的壳体长度， m；

bk─壳体宽度， m；

Ψ─形状系数，通常为0.85~1.4，取1.25；

搅拌锅搅拌每份料的质量：

Mzj ＝ Vρβ ＝ Slk ρβ

式中： ρ ─混合料密度，取1.6t/m³

β ─搅拌锅壳体拌料充满系数，取β ＝1.1

根据图2还可以确定两搅拌轴中心距：

α ＝ 2Rcosφ = (1.14~1.53)R

搅拌锅壳体宽度：

bk ＝ 2R + α ＝ （3.41~3.53）R

搅拌锅壳体长度：

Lk ＝ Ψbk = Ψ(3.41~3.53）R

因此得：

Mzj ＝ 10R³Ψβρ

把Mzj ＝ 4、Ψ ＝ 1.25、ρ ＝ 1.6，β ＝1.1代入上式，得

R ＝ 0.5665（m） 圆整后取R＝565 mm

根据已经确定的R＝565 mm，φ ＝ 42.6° 可得：

两拌轴中心距 α ＝ 832 mm壳体宽度 bk ＝ 1962 mm

壳体长度 Lk ＝2452 mm拌锅的有效容积 V ＝ 2.267 m³

2.3机械同步齿轮参数

根据拌锅两搅拌轴中心距选择同步齿轮参数，

A ＝ mzm –同步齿轮模数， z – 同步齿轮齿数

根据m = (0.007 ~ 0.2) α, 取中间值同时保证齿数为整数，最终确定

m = 8, z = 104

2.4搅拌桨叶几何形状和对数

搅拌桨叶几何尺寸包括桨叶高度h和桨叶宽度b， 根据沥青是以低压自流方式送入拌锅这个先决条件，我们选取h ＝ 140 mm，b = 320 mm。

由于本搅拌锅属于长搅拌锅，桨叶与搅拌轴的安装角度确定为45°，则每根搅拌轴上桨叶的安装位置有10个。

2.5搅拌轴的转速

根据大量的试验证明，当搅拌桨叶端部的圆周速度V > 3.0 m/s时，在搅拌锅底部和桨叶端部的间隙中将产生过多的矿石楔住现象，导致不适当的二次破碎现象并会增大功率消耗，增加拌锅零件磨损。因此，通常取V＝2.5~3m/s。在这里我们取2.65m/s，那么搅拌轴转速为 n=30V/(πRa)，其中Ra为搅拌桨叶的最大旋转半径，Ra＝0.54m; 则转速取整后得n=47 r.p.m.。

2.6搅拌锅驱动功率的计算

P ＝ ΣM n/(9550η) KW

式中：ΣM─ 所有搅拌桨叶旋转阻力矩之和；

n─ 搅拌轴转速， r.p.m. 取47

η─ 传动效率， 取0.9

对于一个搅拌桨叶所受的阻力矩为：

M ＝ (1/2)KS1(R1+R2)cosλ

式中： K─阻力系数，N/m，取54000；

S1 ─搅拌桨叶有效面积，m²，取0.0448

R1 ─搅拌桨叶最小旋转半径，m，取0.4

R2 ─搅拌桨叶最大旋转半径，m，取0.54

λ─桨叶与搅拌臂安装角度，取45°

因此得 M = 804N•m

ΣM = 2Z * M = 16080 N•m

这样则有拌锅的驱动功率为87.9KW，本设备采用两台电机同时驱动，每台电机功率为45KW。

经过多台设备的使用实践证明，按上述设计的LB4000型拌锅基本上达到了设计要求，设备运行平稳可靠，搅拌出的成品料质量优良。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。