搅拌机“抱轴”的原因及改进

　　摘　要：结合双卧轴式混凝土搅拌机使用过程中出现的混凝土“抱轴”现象，对其产生的原因和解决措施作了分析和探讨。
　　关键词：搅拌机；混凝土；抱轴
　　目前，混凝土搅拌设备的搅拌主机在工作中经常出现混凝土“抱轴”现象。如果不及时停机清除，“抱轴”的混凝土会越来越多，将会引发搅拌机电机因过载而堵转，造成电机烧毁。
　　1　原因
　　经过实践和分析，我们认为混凝土“抱轴”产生的原因可以分为两大类：即设计不合理和使用不当；其主要有以下几种形式：
　　（1）投料装置设计的不合理。如水泥和粉煤灰进料口位置及方向不合理，导致粉料很大一部分投放到轴上，以致粘结在轴上形成“抱轴”现象；
　　（2）冲水点的位置和冲洗方向不正确，或者冲水压力过低。在冲洗罐内时，搅拌装置上粘着的混凝土冲洗不掉，形成“抱轴”现象；
　　（3）搅拌筒的容积利用率的大小不合理，容积利用率太小将使搅拌轴暴露在混凝土上面，粘附在上面的一部分混凝土将得不到搅拌而凝固在轴上形成“抱轴”现象（图1）； 　　（4）搅拌臂在靠近搅拌轴的一端线速度太低（图2）。为了使混凝土不发生离析现象，搅拌叶片线速度应受限于搅拌臂外端的Z大值。这样，在靠近搅拌轴的一端，由于线速度相对较低，就形成了搅拌低效区甚至死区。同时，随着搅拌机容量的增大，其搅拌筒半径尺寸就要比搅拌叶片的高度大得多，因此当搅拌轴转动时，叶片只能搅动靠近拌筒内壁的一层物料，料层高即为叶片的高度，而处于搅拌叶片和搅拌轴之间的很大一段距离的物料将无法得到很好的搅拌。显然，此时搅拌低效区问题就更严重。低效区内混合料运动缓慢，各相间的对流、渗透作用不剧烈，容易使混合料粘附在搅拌轴上，形成“抱轴”现象； 　　（5）设备操作人员在搅拌卸料完毕后未及时清理搅拌罐内及搅拌轴上残留的混凝土，在搅拌轴的表面上附着粗糙不平的混凝土，干燥后凝固在轴上，以后就会越聚越多，形成“抱轴”现象。
　　2　解决措施
　　通过对以上原因的分析研究，我们认为对于混凝土的“抱轴”现象可以采取以下解决措施：
　　（1）在投料装置设计时，使水泥和粉煤灰进料口位置位于两个搅拌轴之间并使下料角度沿搅拌机的轴向方向。同时，在进料口下方接一个上部呈圆形下部呈椭圆的橡胶筒（图3），并使搅拌臂刚好能够碰到橡胶筒。这样就能保证粉料很好地投入到两个搅拌轴之间的位置，同时橡胶筒的振动还能使筒内的水泥更好地流出防止筒内积料； 　　（2）在搅拌主机的制造过程中，应确实保证喷水装置的安装焊接位置，以实现冲水点的正确位置和冲洗方向。在搅拌装置供水系统的设计过程中，要确保冲洗部分压力的可靠性。可以增加冲洗专用加压泵或者采用高位水箱；
　　（3）在搅拌主机的设计过程中，应保证合理的容积利用率，使定量混凝土搅拌过程中，搅拌主轴被搅动的混凝土淹没，轴表面不断地受到冲击和磨擦，使混凝土无法粘结凝固在轴表面，将有效解决“抱轴”现象的发生（图4）； 　　下面列表1是国内外同类产品的容积利用率： 　　建议容积利用率推荐值：[K]＝0.5-0.52
　　（4）优化搅拌机搅拌臂布置形式的设计，尽可能加快物料轴向大循环运动的频次，同时增加物料合理逆流，从而增加物料与搅拌叶片直接接触并发生强制作用的机会，来消除搅拌低效区，提高搅拌质量，减少“抱轴”现象。骨料进料口位置的确定上也要保证进料口位置相对于搅拌臂的排列形式有合理的逆流相位差即大于单轴搅拌臂的相位角，从而保证投入的骨料可以充分地从拌筒投料端运动到另外一端；
　　（5）设备操作人员在搅拌卸料完毕后，应及时清理、冲洗罐内，保证除去粘附的混凝土。设备操作人员应定期检查计量系统中计量斗的连接和关闭密封性情况，注意是否泄漏，如有则及时消除；
　　（6）在搅拌臂的每个中间位置安装一至二个干扰环，干扰环的内径大于轴径30～60mm，在搅拌轴转动过程中，靠干扰环缓慢转动产生的偏心运动，破坏“抱轴”的混凝土层。意大利SICOMA公司就采用了此种方法防止“抱轴”；
　　（7）在搅拌轴上，连接用橡胶薄板制作的长套筒式抱箍，由于橡胶与水泥、粉煤灰的亲和力小，即使粘附上混凝土，稍加敲击便可振落，便于对搅拌轴的冲洗和清理。
　　3　总结
　　混凝土搅拌是一个非常复杂的过程，“抱轴”现象产生的原因也是多种多样。这就要求我们在设计搅拌机的搅拌系统、投料装置、供水系统等要做到合理优化，还要要求设备操作人员更加注重设备的规范使用和合理保养，确保设备能够安全、可靠地运行，同时提高设备的使用寿命。