毛三華

（中鐵七局集團(tuán)有限公司，河南 鄭州 450016）

回收粉加濕裝置（見圖1）是一種將生料粉與水充分?jǐn)噭蚺懦鰪亩_(dá)到抑制揚(yáng)塵，減少環(huán)境污染的除塵裝置，被廣泛的應(yīng)用于瀝青混合料攪拌站除塵領(lǐng)域。瀝青混合料攪拌站作業(yè)時產(chǎn)生的大量粉塵在排出和運(yùn)輸過程中會造成揚(yáng)塵，嚴(yán)重污染環(huán)境，因此必須對粉塵進(jìn)行加濕。回收粉加濕裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)過程大體分為3個階段［1］：濕潤粉料階段，攪拌滲透階段和形成球核階段。

通過對河南某工地使用情況的深入研究，發(fā)現(xiàn)回收粉加濕裝置（見圖1）在使用過程中存在以下問題：設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)時容易出現(xiàn)憋死等產(chǎn)量不足的現(xiàn)象；噴水系統(tǒng)的進(jìn)水量是固定不變的，而從布袋除塵器中出來的粉塵量無法確定，造成水粉混合料濕度過小或者過大，導(dǎo)致?lián)P塵彌漫，或者泥漿滿地，環(huán)境污染嚴(yán)重；長時間運(yùn)行時齒輪出現(xiàn)跳齒現(xiàn)象。

圖1 優(yōu)化前回收粉加濕裝置結(jié)構(gòu)圖

針對以上工地使用存在的問題，本文從葉片的角度、噴水系統(tǒng)、減速電機(jī)與攪拌軸的連接方式3方面進(jìn)行研究分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1 葉片角度存在問題分析及其角度優(yōu)化設(shè)計(jì)

攪拌軸上葉片的分布角度是決定攪拌時間和除塵產(chǎn)量的關(guān)鍵因素之一，這里主要考慮葉片角度的不同對除塵產(chǎn)量帶來的影響。一般葉片與軸的夾角為15°～20°，傾角過大，泥料前進(jìn)速度過快，攪拌不均；傾角過小，泥料前進(jìn)緩慢，產(chǎn)量降低，同時會加大攪拌機(jī)的工作負(fù)荷［2］。實(shí)際葉片角度應(yīng)根據(jù)攪拌后泥料的均勻性及工藝平衡予以確定。前面所示的回收粉加濕裝置的葉片有兩種，粉料進(jìn)口端的輸送葉片和分布在受水區(qū)、攪拌區(qū)及球核形成區(qū)的不同角度的螺旋葉片。根據(jù)產(chǎn)量計(jì)算公式［3］：Q=94.2D2SnρΨK，式中，D為葉輪回轉(zhuǎn)直徑，單位為m；n為攪拌軸轉(zhuǎn)速，單位為rpm；ρ為混合料密度，單位為kg/m3；Ψ為填充系數(shù)。由于初始葉片的角度不一（見圖2），取一個折中的角度20°進(jìn)行計(jì)算的產(chǎn)量為24t/h，當(dāng)角度為25°時計(jì)算的產(chǎn)量為25t/h，當(dāng)角度為35°時的產(chǎn)量為23.7t/h。由此可知，當(dāng)葉片角度為25°時為最佳葉片角度，在轉(zhuǎn)速和鍋體結(jié)構(gòu)不變的情況下產(chǎn)量達(dá)到理論最大值。同時為了滿足濕潤粉料階段輸送快的工藝要求［4］，此次將回收粉加濕裝置的輸送葉片從2片優(yōu)化為1片，同時將受水區(qū)、攪拌區(qū)及球核形成區(qū)的螺旋葉片全部改為25°。經(jīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，該優(yōu)化設(shè)計(jì)方法在轉(zhuǎn)速一定的情況下達(dá)到了產(chǎn)量的理論最大值，并使水粉混合料的均勻性與連續(xù)性得到很大改善。

圖2 優(yōu)化前葉片角度及布置圖

2 噴水系統(tǒng)存在問題分析及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

噴水系統(tǒng)在回收粉加濕裝置中的作用至關(guān)重要，水與粉料是否能充分均勻的混合直接影響攪拌物料的質(zhì)量。原有噴水系統(tǒng)是直接在圓管上按一定角度開孔而成，所噴出來的水成股狀，不能與粉料充分接觸混合（見圖1）。優(yōu)化設(shè)計(jì)后的噴水系統(tǒng)（見圖3）選用10個Fulljet噴霧噴嘴呈2列分布在2個攪拌軸的靠近進(jìn)粉端，該噴霧噴嘴呈60°交錯噴出水霧，使水與粉充分混合，且每個噴嘴的噴水量可通過球閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。該結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)增強(qiáng)了除塵過程中的人為可控性，可根據(jù)粉量的大小等實(shí)際情況對水量進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到水與回收粉的完美結(jié)合。經(jīng)試驗(yàn)證明，該結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法對提升水粉混合料質(zhì)量、減少揚(yáng)塵起到很好的效果。

圖3 優(yōu)化后噴水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3 電機(jī)與攪拌軸連接方式的不合理性分析及其連接結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

原有回收粉加濕裝置（見圖4）的減速電機(jī)與攪拌軸之間是通過齒輪嚙合來傳遞力與力矩，力與力矩的傳遞受齒輪嚙合效果的影響，齒輪嚙合的級數(shù)越多，力與力矩傳遞精度受到的影響因素就越多，長時間的運(yùn)轉(zhuǎn)或振動就越容易使齒輪嚙合時產(chǎn)生跳動。為了改善此情況，分析研究后將減速電機(jī)與驅(qū)動軸之間通過彈性聯(lián)軸器進(jìn)行連接（見圖5），同時對電機(jī)支座進(jìn)行了加固，減少了齒輪嚙合的級數(shù)，提高了力與力矩傳遞的精度。經(jīng)多次試驗(yàn)證明，優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)很大程度上提高了齒輪嚙合的平穩(wěn)性，避免了跳齒現(xiàn)象的發(fā)生。

圖4 優(yōu)化前減速電機(jī)與軸的連接方式

圖5 優(yōu)化后減速電機(jī)與軸的連接方式

4 結(jié)束語

文章對回收粉加濕裝置的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)主要是在轉(zhuǎn)速不變的情況下，從優(yōu)化葉片的角度、設(shè)計(jì)新的噴水系統(tǒng)、到優(yōu)化電機(jī)軸的連接方式來解決回收粉加濕裝置在使用過程中出現(xiàn)的問題。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，此次結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)很大程度上改善了回收粉加濕裝置的除塵性能，達(dá)到了預(yù)期的目的：提高了水粉混合的均勻性與連續(xù)性，提高了齒輪嚙合的平穩(wěn)性，并克服了運(yùn)轉(zhuǎn)過程中齒輪跳齒的現(xiàn)象。

［1］ 郭學(xué)政. 關(guān)于雙軸攪拌機(jī)生產(chǎn)能力的理論估算［J］. 中國建材裝備，1997，（9）：31-32.

［2］ 童海海. 雙軸攪拌機(jī)的正確使用與維護(hù)［J］. 磚瓦，2008，（11）：18-21.

［3］ 曹明亮. 雙臥軸混合機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算［J］. 企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2013，（34）：36-37.

［4］ 潘村和. 對預(yù)加水雙周攪拌機(jī)改造［J］. 生產(chǎn)設(shè)備，1997，（10）：21-22.