JS系列双轴搅拌臂的排列形式

双轴搅拌机 ，单独讨论其中一根轴上的搅拌臂的排列是不全面的，还应进一步分析双根轴搅拌机的搅拌臂的排列关 系。这包括双轴上拌臂 间的平行交错相位等立体关系以及双轴上搅拌臂正、反排列组和形式。
双轴相位是指双轴上同截面搅拌臂的相位关卧轴搅拌机，其双轴搅拌臂布置可分为交错布置和平行布置两种形式。其中，单轴搅拌臂相列是不全 的，还应进一步分析双根轴位角为 90度。的多采用交错布置 ，而单轴拌臂相位角间的平为 60度。和 45度。的一般采用平行布置。

双 轴 拌臂 间 的相 位 关 系的 EB较试 验

双轴 单轴上 拌和物 粗骨料 试验测试指标 I
相位 搅拌臂 坍落度 最大粒 拌和物匀 质性 7 d抗压强度 功率
关系 相位角 ／mm 径 ／mm AM／％ △G／％ f／MPa 尸／kW
交错 90。 10～30 20 0．19 2．05 20．22 0．041 8 4．13
交错 90。 30～50 16 0．26 2．05 22．76 0．025 4 3．43
交错 45。 30～50 40 1．14 2-35 21．18 0．053 6 4．52
交错 45。 50～70 20 0-30 2．19 19．41 0．048 5 4．13
交错 60。 10～30 40 0-33 2．23 19．93 0．033 9 4．29
交错 60。 50～70 16 0．14 2．05 23．38 0．013 3 4．06 搿l囊
平行 60。 30～50 20 0．13 2．04 22．4_4 0．0140 4．o6
平行 45。 10～30 16 0．18 1．82 20．03 0．0377 4．19
平行 90。 50～70 40 0-39 2．77 20．63 0．039 9 4．29
由试验结果可以看出，符合搅拌臂排列原则的双轴拌臂相位关系中，交错关 系的排列数目要比平行关系的排列数 目多 ，但是两种情况下的各项试验
测试指标值相差不大 ，总体看来双轴拌臂的交错相位关要稍优于平行相位关系。从这个试验中也能看出，单轴上相邻搅拌臂相
位角为 60度时，搅拌相 同粗骨料最大粒径混凝土的匀质性与 9O度和 45度相 比是最好的，混凝土的7 d抗压强度也最高 ，这又说 明了拌臂 6O度相位 角布置 ，对搅拌粗骨料最大粒径 不超过 40 mm的普通混凝土来说 ，是较好 的。
2 拌臂的正反排列组合形式
考虑到单轴搅拌臂相位关系有正 、反两种排列 ，虽然前面已经从单轴方面分析比较后认为搅拌臂正排列推搅效果好 ，但是对双轴搅拌臂的排列情况应该做全面分析。双轴拌臂排列由其交错或平行布置与单轴相位排列组合后各得到 3种组合方式 ：正反排列 、正正排列 、反反排列。
2．1 拌臂排列组合形式与料流关系的分析
双轴搅拌臂为正反组合排列时，物料沿轴 向在搅拌臂为正排列的轴上推搅得快 ，而在反排列 的轴一 6上推搅得慢 。由于围流情况下 ，物料沿轴向的运动是一 个闭合的“大循环”运动 ，当物料被推搅到搅拌臂为反排列的这根轴上时，因料流变慢，会 出现物料拥塞现象，这必然导致整个大循环的物料运动不流畅。所以，对混凝土的搅拌质量会造成影响；双轴搅拌臂为正正或反反组合排列时 ，由于物料在两根轴上的流动速度分别是相 同的，所以不会出现正反组合排列时物料堆积的情况。理论上 ，正正组合排列时的大循环频次最高，而反反组合排列时最低，正反组合排列时居中。下面以单轴相位角为 60度取 7个搅拌臂 、搅拌轴 为 50 d/min和搅拌周期为 60 s的情 况为例，对双轴搅拌臂 的相位和排列及其与大循环和小逆流的作用关系进行分析。根据前节讨论的搅拌臂排列基本原则 ，在给定搅拌臂及叶片排列 的基础上使搅拌臂及叶片在每转过 60度的瞬间，到达搅拌区的数量都是 7个 ，其中包括两个返 回叶片 ，以保证负载稳定；另外 ，要避免两轴上相同序的搅拌叶片同时到达中央搅拌区，以防干涉。由此筛选符合基本原则 的排列方案 ，或者依照基本原则对总体排列较优的方案进行局部个别叶片的位置调整。

(a)正反排列 1(c)正正排列 1

(e)反反排列 1
2．1．1 双轴拌臂交错布置
图 1所示为筛选出的双轴搅拌臂交错布置形式 ，图中“·”表示物料流出纸面 ，其 中 I轴上叶片将物料往外推 ，Ⅱ轴上叶片将物料往里推。
图 1(a)的 I轴为正排列 ，Ⅱ轴为反排列布置。搅拌轴旋转一周 ，两轴上叶片到达中央搅拌区的先后关系为 ：
I轴 ：I I l、7_+I I I I 3
Ⅱ轴：Ⅱ Ⅱ3_+Ⅱ Ⅱ。、 Ⅱ Ⅱ5
搅拌轴旋转一周 ，I：到达中央主搅拌 区(以水平位置为参考)需转过 30。，而 Ⅱ。需转过 240。到达，即 I：一Ⅱ。的逆流相位差为 210。 。同理知 ：I3 一 Ⅱ2、I 4一Ⅱ3、I 5一Ⅱ4、I 6一Ⅱ5、I 7一Ⅱ6间的相位差分别为 210度，由于相位差比较大 ，必然造成作用时间上的延迟 ，因此这几组逆流的作用强度 比较弱 ；对于大循环而言，一个周期内两轴上的循环频次分别为 50次和 l0次 ，相差很大 ，物料流动不畅 ，综合作用效果不理想 。

图 1(b)的 I轴为正排列 ，Ⅱ轴为反排列布置。搅拌轴旋转一周 ，两轴上叶片到达中央搅拌区的先后关系为：
(b)正反排列 2
(d)正正排列 2
图 1 双轴搅拌臂交错布置
(f)反反 排列 2
I轴 ：I I ll7一 I I 5一 I I 3
Ⅱ轴 ：Ⅱ5一 Ⅱ4一 Ⅱ『_+Ⅱ Ⅱ1、 Ⅱ6
搅拌轴旋转一周 ，两轴之间出现的逆流相位差都为 270度，这 6组逆流的作用也很弱 ；大循环的情况与 1(a)相同。综合作用效果不理想。
图 1fc)的 I轴和 Ⅱ轴均为正排列 。搅拌轴旋转一 周 ，两轴上叶片到达中央搅拌区的先后关系为 ：
I轴 ：I I ll7一 I I 5一 I I 3
Ⅱ轴 ：Ⅱ Ⅱ5一 Ⅱ Ⅱ1、 Ⅱ Ⅱ3
搅拌轴旋转一周的过程中 ，两轴之问出现 的逆流为 ：I 一Ⅱ 和 I 一Ⅱ，，相位差为 90。 ；I 一Ⅱ。相位差为 210。 ； I 一Ⅱ 和 I，一Ⅱ ，相位差 为330。。前两次逆流的相位差较小 ，其作用应该是 比较剧烈的，有利于混合料的搅拌均匀；一个周期 内大循环的次数为 5O次。所 以，综合作用较剧烈 ，搅拌质量应该好。
图 1(d)的 I轴和 Ⅱ轴也都为正排列。搅拌轴旋转一周 ，两轴上叶片到达中央搅拌区的先后关系为 ：
I轴 ：I I"一 I I I I，
Ⅱ轴 ：Ⅱ5一 Ⅱ4一 Ⅱ Ⅱ Ⅱ1、 Ⅱ2
搅拌轴旋转一周，两轴之间出现逆流的相位差分别为 30。 、150。和 270。，频次各为 2次。其中逆流相位差为 3O。的两搅拌臂几乎同时到达搅拌 区，并且二者对物料推动的方向相反，破坏了物料的大循环流动，与搅拌臂合理布置的原则是相违背的，必然影响整体混合料 的匀质性和强度。
图 1(e)的 I轴和 Ⅱ轴都为反排列。搅拌轴旋转一 周 ，两轴上叶片到达 中央搅拌区的先后关系为 ：
I轴 ：I I l、7一 I I I I
Ⅱ轴 ：Ⅱ Ⅱ3一 Ⅱ Ⅱ1、 Ⅱ Ⅱ5
搅拌轴旋转一周 ，两轴之间出现逆流的相位差分别为 90度 、210度 、330度，频次各为2次 ，其 中相位差为 90度时逆流作用较强。虽然一个周期 内具有较强作用 的逆流为 2O次 ，但大循环仅为 1O次 。所以，综合作用效果比 1(c)差。
(a)正反排列
图 1(f)的 I轴和 Ⅱ轴均为反排列。搅拌轴旋转
一 周 ，两轴上叶片到达中央搅拌区的先后关系为 ：
I轴 ：I I l、7一 I I I I
Ⅱ轴 ：Ⅱ5一 Ⅱ4 Ⅱ Ⅱ Ⅱ1、 Ⅱ6
搅拌轴旋转一周 ，两轴之 间出现逆流的情况与图(d)所述的情况一样 。并且 ，一个周期 内大循环的频次理论上仅为 1O次。所以，综合作用效果比(d)还差。
2．1．2 双轴搅拌臂平行布置
图 2所示 为筛选出来 的双轴搅拌臂平行布置 ，图中“·”表示物料流出纸面 ，其 中 I轴上叶片将物料往外推 ，Ⅱ轴上叶片将物料往里推 。
图 2(a)的 I轴为正排列 ，lI轴为反排列布置 。
搅拌轴旋转一周 ，两轴上叶片到达中央搅拌区的先后关系为：
I轴 ：I I l、7一 I I 5一 I I 3
Ⅱ轴 ：Ⅱ Ⅱ4一 Ⅱ Ⅱ Ⅱ1、 Ⅱ6
搅拌轴旋转一周 ，两轴之间出现 的逆流相位差都为 240度 ，由于相位差 比较大 ，因此这 6组 逆流的作用强度比较弱 ；大循环 的情况与上述正反排列类似 。

图 2(b)的 I、Ⅱ轴都为正排列。搅拌轴旋转一周 ，两轴上 叶片到达中央搅拌 区的先后关系为 ：
I轴 ：I I 一 I I I I，
Ⅱ轴 ：Ⅱ『_+Ⅱ4一 Ⅱ5一 Ⅱ Ⅱ1、 Ⅱ2
搅拌轴旋转一周 ，出现 I 一Ⅱ ，I，一Ⅱ 的相位差都为 0。 ，意味着两搅拌臂同时到达搅拌区，并且二者对物料推动的方 向相反 ，类似于在周向形成一 堵“墙”，即形成局部“死循环”现象 ，料流的大循环运动被阻断。因此 ，严重影响整体混合料的匀质性和
强度。
图 2(c)的 I、Ⅱ轴均为反排列布置。搅拌轴旋
转一周，两轴上叶片到达中央搅拌区的相互关系为：
I轴 ：I I 一 I I I I 3
Ⅱ轴 ：Ⅱ5一 Ⅱ4一 Ⅱ Ⅱ Ⅱ1、 Ⅱ6
搅拌轴旋转一周 的过程中，逆流的情况与上例
(b)正正排列 c)反反排列
图 2 双轴 搅 拌 臂 平 行 布 置次逆流 ；另外 ，I。、I：、I，以及 Ⅱ 、Ⅱ 、Ⅱ 仅仅是在原先的基础上相位 同时滞后 120度，而其单轴拌臂排列仍是正排列 ，所 以搅拌效果应该是较好的。
图 3(b)中调整思路基本一样 ，滞后相位为180度，并且为了满足搅拌臂布置的基本原则 ，个别的搅拌叶片还做了调整 。获得 了合理逆流的相位差分别是 60度、120度 、180度和 240度。
但是，如果在调整叶片时一味提高逆流频次而忽视了物料的大循环，反而会使得搅拌效果恶化，如图 4所示 ，图中“·”表示物料流出纸面。图 4中的两图 4不 合理 的正 正非连续 排 列循环却消失了，搅拌效果恶化 。

2．2 拌臂 组 合形式 的试 验
由以上分析可知 ，搅拌臂的合理布置有其不可忽视的技术和经济价值。搅拌臂只有在搅拌轴上恰当地排列 ，才能取得较佳的料流状态。为了选取双轴搅拌臂的较佳排列形式 ，分别在单轴搅拌臂相位 90度和 60度时 ，选取拌筒 内物料围流形式下几种双轴搅拌臂为正正 、正反及反反组合排列的情况 ，进行 比较试验 。测定相应的混凝土拌和物匀质性和养护龄期为 28 d的硬化混凝土标准试
块 的抗压强度 ，试验结果见表 2。
从表中可以看 出，双轴搅拌臂正正组合排列时 ，混凝土拌和物匀质性和抗压强度优于其他形式的组合排列。双轴搅拌臂采用正正组合排列得到的混凝土拌和物中砂浆密度相对误差 △ 、单位体积拌和物 中粗骨料质量相对误差 △G和离差系数 是搅拌臂 3种组合排列 中最小 的，而混凝土的强度厂是最高的，这说明双轴搅拌臂正正排列可以使物料达到较好的宏观和微观均匀性。显然 ，试验的结论与
理论分析是一致的，即采用双轴搅拌臂 正正的排列既能增加物料逆流运动的频次，也能保证物料获得较多的轴向流动次数 和在拌筒 内翻动 的剧烈程度 ，从而使物料在拌筒的不 同坐标方 向都能够快速达到宏观和微观上的匀质。同时也证明了单轴上搅拌臂的正排列 比反排列更有利于混凝土的搅拌。

表 2 双轴搅拌臂不同组合排列时混凝土 的匀质性和强度
搅拌臂的排列 拌和物匀质性 混凝土 28 d抗压强度
单轴搅 拌臂 双轴拌臂排 AM／％ △G／％
相位角 列组合 f／MPa 盯f a
正 、反 1．60 1．52 19．08 4．546 3 0．238 3
60。 反 、正 0．34 1．91 21．97 2．965 4 0．135 0
正 、正 0．14 1．36 23．85 1．217 9 0．051 1
正 、正 0．47 1．58 22．92 1．400 1 0．061 1
90。 反 、反 1．32 3．12 21．45 4．117 3 0．191 9
正 、反 0．54 3．24 21．91 2．678 8 0．122 3

3 结束语
(1)双轴相位对搅拌质量 的影响有 限，推荐双轴搅拌臂采用交错布置形式。
(2)双轴排列对搅拌质量有重要的影响 ，双轴搅拌臂之间的相位差应不小于单轴相位角 ，建议采用正正交错布置或正正平行非连续布置 。
(3)给出了搅拌臂正正平行布置时非连续排列的调整原则 。