3第三章稳定土拌合机械设计

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第三章稳定土拌合机械设计,3.1 稳定土拌合机械的用途，类型及作用原理,一、用途,稳定土拌合机械是修筑道路稳定基层的一种专用机械。,其作用是将土壤（包括土、骨料、粉煤灰）、稳定剂材料（水泥、石灰、沥青）、水根据工程设计的配比拌合均匀。,二、类型,按拌合工艺不同分路拌机和厂拌设备两大类。,1,3.1 稳定土拌合机械的用途、类型及作用原理,1、路拌机,即在路基上就地拌合施工的机械。,（1）特点：所需配套设备少，所占施工场地少，机动灵活，本钱低，但拌合计量精度较低。,（2）种类：,按行走方式分：,轮胎式：机动性好，稳定性、附着性不如履带式；,履带式：附着力大，稳定性、通过性好，机动性差。,2,3.1 稳定土拌合机械的用途、类型及作用原理,按移动能力分：自行式、半悬掛式、拖式；,按转子旋转方向分：,正转式：作业阻力小，破碎性差，拌合质量差；,反转式：破碎性、拌合质量好，但阻力大，消耗功率大。,按转子布置方式分：转子后置式、转子中置式。,3,3.1 稳定土拌合机械的用途、类型及作用原理,2、厂拌式稳定土厂拌设备,即将土、碎石、水泥、石灰、粉煤灰、,水等按一定级配，在一固定地点搅拌,均匀的专用设备。,特点：采用定量级配，叶桨强制搅拌；,级配精度高，拌合质量好；但所需配,套机械多，占场地大。,4,3.1 稳定土拌合机械的用途、类型及作用原理,三、路拌机的作用原理,路拌机工作是通过转子旋转带,动转子上的刀具经如下几个过,程完成拌合的。,1.切削，由刀具将土壤切削起；,2.抛掷，切下的土壤被刀具抛,起抛向转子罩充分破碎；,3.搅拌，刀具旋转过程中，将堆集的松土等其它材料搅拌均匀。,四、主要性能参数,宽度、深度、速度、功率、,拌合精度、计量精度。,5,3.1 稳定土拌合机械的用途、类型及作用原理,五、结构组成,1、基础车,转子后置式：整体车架，偏转,前轮转向，前部设配重箱，行,走、转子均为液压驱动，转向,桥为摆动式，刚性悬挂。,转子中置式：整体车架，刚性,悬挂，前后轮全轮偏转转向，,行走液压驱动（便于控制），,转子机械传动（目的提高效率，,可提高20%），前桥为转向驱动,桥，后桥为摆动式,。,6,3.1 稳定土拌合机械的用途、类型及作用原理,2、转子工作装置,后置式:转子、罩壳、举升臂、操纵油缸等；,7,3.1 稳定土拌合机械的用途、类型及作用原理,中置式：仅为悬掛方式不同。,8,3.1 稳定土拌合机械的用途、类型及作用原理,3、粘结液和水的计量喷洒系统,9,3.2 路拌稳定土拌合机设计计算,一、拌合宽度及深度确定,1、稳定土拌合机拌合宽度确实定,应根据被处理路基的宽度适当考虑重叠量，以最少整倍数为好。,即：一般取 2.02.4 m。,其中：B：被处理车道宽度m；,n：稳定土拌合机通过的趟数；,b：两趟间重叠宽度0.10.2 m。,轮距：22.2m，轮胎外沿宽度2.52.6m，若宽度过大会使工作质量及配重过大，整机性能降低，且转子驱动马达在外也会影响通过性。,10,3.2 路拌稳定土拌合机设计计算,2、拌合深度,应以路基施工标准和规程来确定，一般路基稳定土层厚度，单层20cm，两层2628cm，机场单层30cm，故稳定土拌合机拌合深度一般取300400mm。,二、转子的直径、转速确定,1、转子直径D（刀刃圆规迹半径）,根据拌合深度确定，一般700900mm，最小直径D,min,0.9D，即刀具磨损后最小直径。一般用低速大扭矩马达驱动选1.21.3m；高速马达驱动为0.91m。,2、转速,根据切削速度确定，据实验切削速度V,pe,不应超过14m/s，过大功率消耗与刀具磨损过大，过小生产率低。,即：n=V,pe,/D(转/秒)=60V,pe,/D (转/分)；,一般取V,pe,913m/s。,11,3.2 路拌稳定土拌合机设计计算,三、工作速度,拌合机的工作速度取决于滚筒截面上的刀数及切削土屑的厚度。,根据实验，土屑最正确切削厚度,h125cm；截面铣刀数为Z：,一般Z=46把，多数用6把；,则工作速度：VPh1nZ (m/s),切削厚度增加，生产率提高，但破碎性降低，据实验粘土要达规定粉碎质量，其最大切削厚度应为25cm，且粘性越大，越应取小值。目前作业速度一般03km/h左右，行驶020km/h，实际拌合作业一般0.51.5km/h铣削作业0.20.5km/h，此时泵排量应为1550%。,四、整机质量与桥荷分配：,对后置式：前桥302%；对中置式：后支承桥30%。,整机质量在满足整机稳定性要求的前提下，越小越好，一般拌宽在2.02.3m间的机重为1316T。,12,3.2 路拌稳定土拌合机设计计算,五、铣刀的安装布置,铣刀沿铣削滚筒宽度方向应成螺旋布置（目的在任何时刻与土壤接触的刀刃数相同）。,一般相邻排两刀间夹角，在垂直于转子轴线方向平面内1240（个别达6065）；过小易粘土，过大载荷不均。,刀刃切土角：4555,过大阻力大,过小不利于抛土;,相邻刀盘间隙：一般取刀刃宽度的11.24倍；,刀刃宽度：60130mm；刀刃厚度：715mm。,13,3.2 路拌稳定土拌合机设计计算,六、发动机功率及转子驱动力矩计算,稳定土拌合机发动机功率主要消耗于：牵引行走、铣削土壤及其它附助功率。,1、切削土壤所耗功率N,1,（kw）,其中：n：转速（rpm）；Z：铣削滚筒铣刀数；,h,1,：切屑厚度（m）；h：切削深度（m）；,b：铣刀宽度（m）；,P,0,：土壤切削阻力（Pa）级土壤：7080 kPa,级土壤：130140 kPa,级土壤：200220 kPa,如为预先耙松的土，相应降低1520%。,14,3.2 路拌稳定土拌合机设计计算,2、抛掷土壤所耗功率N,2,(kw),其中：k,0,：抛掷系数，窄刀：0.75，宽刀：1；,m：每秒抛掷土的质量（kg）；,v,0,：铣刀圆周速度(m/s)；,B：铣削宽度（m）；,h：铣削深度（m）；,：土的密度（kg/m,3,），=1800,2000,；,v,p,：平均行驶速度（m/s）。,15,3.2 路拌稳定土拌合机设计计算,3、拌合机行驶阻力所耗功率N,3,（kw）,其中：G：机械重量（T）；,f：滚动阻力系数，一般为0.150.19（取决于,土壤种类、强度及轮胎气压，见下页表。）,v,p,：平均工作速度，因为正常工作时v0.5,1.5km/h，所以v,p,89m/s；,一般情况下转子反转式稳定土拌合机：,行走功率：占1525%；转子功率：占7585%；,正转式稳定土拌合机：,行走功率：占515%；转子功率：占8595%。,16,3.2 路拌稳定土拌合机设计计算,轮胎在土壤中的滚动阻力系数f及附着系数,17,3.2 路拌稳定土拌合机设计计算,4、发动机所需功率,其中：,1,：发动机到滚筒间传动效率（液压传动65,，机械传动：7585）；,2,：发动机到驱动轮传动效率，一般可取65,；,N,4,：喷洒系统等辅助功率，一般可取10,15,；,另外，可按经验初选：,其中：h：拌合深度；B拌合宽度。,18,3.2 路拌稳定土拌合机设计计算,七、铣削滚筒轴扭矩M,kp,（Nm）,其中：n：转速（r/min）,最大扭矩M,kpmax,其中：k,1,为动载系数,k,1,=1.5,2;,转子上每把拌刀所受作用力P,0KP,其中：z为同时作用拌刀数；D为转子作用半径。,19,3.3稳定土拌合设备设计,3.3.1稳定土厂拌设备的类型，主要结构组成,一、稳定土拌合设备的类型,1、按生产率分：,小型：Q200 T/h；,中型：Q=200400 T/h；,大型：Q=400600 T/h；,特大型：Q600 T/h,国外已形成2001200 T/h的系列化产品。,国内主要为50300 T/h的中小型产品。,2、按搅拌器型式分：,非强制跌落式：依靠不断提升，下落搅拌（也称滚筒式）,强制间歇式：即每一锅每一锅搅拌，搅拌器为叶桨式；,强制连续式：单卧轴强制连续式；,双卧轴强制连续式（目前应用最多）。,20,3.3.1稳定土厂拌设备的类型与主要结构组成,3、按移动方式分：,移动式：将全部装置安装在一个专用底盘上，可及时转移场地，设备吊装无需专用吊装机具，依靠自身液压机构可实现，主要为中小型拌合设备；,分总成移动式：将各主要总成分别安装在几个专用底盘上，形成多个半挂车（或全挂车），现场安装需借助起吊机具，布置形式可根据现场调节，主要为大中型，公路工程采用较多；,21,3.3.1稳定土厂拌设备的类型与主要结构组成,局部移动式：将主要几个总成安装在一个或几个专用底盘上，其他（小部件）则拆移安装，主要为中大型；,可搬移式：即将各主要总成分别安装在几个机架上，转移时通过拆卸，吊装到运输车辆上转移场地，此种形式结构简单本钱低，为我国所多用；,22,3.3.1稳定土厂拌设备的类型与主要结构组成,固定式：即固定安装在选好的场地上，一般不搬移，通常为大型或特大型。,23,3.3.1稳定土厂拌设备的类型与主要结构组成,二、主要结构组成,主要组成：,矿料配料机组、,集料皮带输送机、,结合料储存与配,给装置、搅拌器、,水箱及供水系统、,电控系统、成品,料输送皮带、成,品料储斗等组成,。,24,3.3.1稳定土厂拌设备的类型与主要结构组成,1、配料机组,一般由24个料斗，配料,计量皮带输送装置，皮带,输送机及机架等组成。,作用：将物料从料斗中带,出并计量（或称量），按,规定配比将物料参配并输,送到集料皮带输送机上。,计量方式：一般为料斗闸,门开度（1200mm）+可调,速电机（用于改变速度），,或+重量计量方式调节，,国外先进设备已开始应用,连续自动测湿度装置。,25,3.3.1稳定土厂拌设备的类型与主要结构组成,2、集料皮带输送机,作用：用于将配料机配好的集料输送到搅拌器中。,结构：为普通皮带输送装置。,3、结合料（水泥、石灰等）储存配给总成,作用：用于存储水泥或石灰等粉状结,合料，并将其计量输送到搅拌器中。,型式：有立式、卧式两种。,立式：占地面积小，容量大，出料,顺畅，主要用于固定式。,卧式：安装和转移方便，广泛应用,于中小型设备上。,组成：仓体、机架、螺旋输送装置、,粉料计量装置等组成，其中计量装,置有容积式和称重式两种，目前因,容积式结构简单本钱低，工作可靠，,而被广泛采用。,26,3.3.1稳定土厂拌设备的类型与主要结构组成,4、搅拌器,作用：用于搅拌物料使其均匀混合；,型式：滚筒式、叶桨式；连续式、,间歇式；单轴式、双轴式；有衬板,式、无衬板式。,组成：壳体、叶桨、驱动装置。,27,3.3.1稳定土厂拌设备的类型与主要结构组成,5、供水装置,作用：存储并向搅拌器计量、喷射水；,型式：手动控制式、自动控制式；,组成：水泵、水箱、管路、调节阀、流量计、喷嘴等。,6、其他装置,成品料输送皮带,装置；成品料储,斗（5,8m,3,）,；,电器控制装置（,系统）。,28,3.3.2总体设计及主要参数确定,一、配料机组的设计,配料机组一般由24个配料机组成，各配料机结构尺寸见图。,1、料斗上部几何尺寸确定,（1）配料斗上部总高度,应根据装载机最大卸载高度确定，装载机的最大卸载高度一般为2.63.0 m，故总高度一般应2.5 m；,（2）配料斗上部宽B,应不少于装载机的最小,斗宽度。装载机斗宽一,般ZL50以下者为1.8,3.0 m，故料斗内宽度应,3.2 m。,29,3.3.2总体设计及主要参数确定,（3）料斗壁与水平面夹角，,为保证物料沿斗壁自由下滑，应大于,min,式中：f：物料与斗壁的摩擦系数,（一般钢对砂：f=0.8；,钢对中等粘土：f=1.0；,钢对重粘土：f=1.2。）,一般,，,50,土的自然坡度角：,碎石 砾石 粗砂 中砂 细砂 肥粘土 贫粘土 轻亚粘土 种植土,干,3540 30 28 25 45,50,40,40,湿,4540 32,35 30 35,40,30,35,混合,2535 37,25 20 15,30,20,25,30,3.3.2