摘 要：基于微分原理，提出了攪拌筒葉片新的推導(dǎo)方法，推導(dǎo)了對(duì)數(shù)螺旋線與平方螺旋線，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)出一種新型的攪拌筒葉片曲線，與傳統(tǒng)對(duì)數(shù)螺旋線葉片進(jìn)行對(duì)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(jìn)一步建立了新型攪拌筒三維數(shù)字模型。

關(guān)鍵詞：攪拌車 對(duì)數(shù)螺旋線 混凝土 攪拌

中圖分類號(hào)：TU642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）04（b）-0022-03

近年來(lái)我國(guó)的混凝土攪拌運(yùn)輸車需求量越來(lái)越大，然而實(shí)際運(yùn)用中，混凝土攪拌運(yùn)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(shí)現(xiàn)工作性能的主要部件，其設(shè)計(jì)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(shí)的均勻順暢，混凝土攪拌筒葉片螺旋線型線和螺旋角的選擇至關(guān)重要。以往文獻(xiàn)大多介紹的是等角或非等角對(duì)數(shù)螺旋線攪拌葉片的設(shè)計(jì)方法，但對(duì)于不同螺旋線的數(shù)學(xué)規(guī)律還未作深入的闡述，雖然非等角對(duì)數(shù)螺旋線攪拌葉片在攪拌性能上已經(jīng)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(xiàn)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(jī)理，突破傳統(tǒng)的對(duì)數(shù)螺旋線的推導(dǎo)方法，基于微分原理利用新的推導(dǎo)方法設(shè)計(jì)了一種新型螺旋線攪拌葉片。

1 傳統(tǒng)對(duì)數(shù)螺旋線攪拌葉片

從圖4和圖5中可以看出，由圖中對(duì)比得出，在攪拌筒轉(zhuǎn)角達(dá)到較大值時(shí)，物料處在出料階段，后錐段螺旋角一般取β= 76～77 °較為合適，但是對(duì)數(shù)螺旋線攪拌葉片的螺旋角是一個(gè)定值，會(huì)導(dǎo)致攪拌筒后錐段螺旋角偏大，出料時(shí)物料在葉片上滑動(dòng)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(zhuǎn)角θ比較小時(shí)，螺旋角β偏小，對(duì)初始攪拌筒攪拌和出料性能也會(huì)有影響；只有新型螺旋線攪拌葉片的后錐段螺旋角β隨轉(zhuǎn)角θ變化較平穩(wěn)，而且在一定范圍越來(lái)越大，比較得出，新型螺旋線攪拌葉片的出料性能比傳統(tǒng)的螺旋型線更優(yōu)越。

4 三維建模

根據(jù)各種螺旋線的方程，得出螺旋線上各點(diǎn)的坐標(biāo)方程，生成前錐段、圓柱段和后錐段三段獨(dú)立的螺旋曲面，然后采用橋接曲面的方法將其連接起來(lái)，而且銜接處也比較光滑，對(duì)葉片的攪拌性能也不會(huì)產(chǎn)生影響。如圖5所示是傳統(tǒng)螺旋線葉片和新型曲線的三維模型對(duì)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(shì)也較平穩(wěn)，螺旋角相比傳統(tǒng)螺旋線偏小，這有利于攪拌筒攪拌性能提高。由圖6中也進(jìn)一步驗(yàn)證了上節(jié)中模擬的曲線對(duì)比結(jié)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(yōu)越（如圖6圖7）。

5 結(jié)語(yǔ)

利用微分方法，建立了對(duì)數(shù)螺旋線與平方曲線新的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)一步設(shè)計(jì)了一種新的攪拌筒葉片型線，并對(duì)三種螺旋線的出料性能和攪拌葉片模型作了對(duì)比。

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