叶片的设计与计算
及2根按相反方向转动的搅拌轴和若干组呈螺旋形排列的搅拌叶片组成。其中，搅拌叶片分主叶片和侧叶片2种，分别固定在相应的搅拌臂外端，搅拌臂则沿径向固定在搅拌轴上，显然，这种传统结构采用的是单排叶片形式。对于双螺旋搅拌装置和多叶片搅拌装置，其搅拌叶片除了靠近拌筒内壁的一排常规叶片外，在靠近搅拌轴处还有一排尺寸稍小的副叶片，这些副叶片通过一根短的搅拌臂固定在搅拌轴上，并且主、副叶片按各自的安装角成对安装在搅拌轴两侧，结构示意图见图3.1。
图3.1双螺旋搅拌装置
由此，这种新型结构采用的是双排叶片形式，它相对于单排叶片结构有着显著的优点，主要体现在以下2个方面。
（1）因为搅拌机容量不断增大，而拌筒半径尺寸又要比搅拌叶片的高度大很多，这样当搅拌轴转动时，常规的单排搅拌叶片就只能搅动靠近拌筒内壁的一层物料，而处于搅拌叶片和搅拌轴之间的很大一段距离的物料无法得到充分的搅拌。在搅拌轴处安装副叶片能够改善由于拌筒直径过大而形成的搅拌低效区。
（2）因为强制式搅拌机工作时，搅拌臂上每一点的线速度v=wR，（w为搅拌轴转速，R为搅拌臂上某点至搅拌轴心的距离），因此在拌筒内沿着搅拌臂方向，速度呈三角形分布，形成了的速度梯度。在靠近搅拌轴的一端，会出现由于线速度相对较低而形成的搅拌低效区
而双排叶片结构能够使靠近搅拌轴的物料与靠近拌筒内壁的物料沿径向形成逆流，从而有效地改善低
效区内混合料的搅拌性能。
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图3.2搅拌筒内的速度阶梯示意图
由图3.1叶片结构示意图可知，当搅拌轴按某一固定旋向转动时，主、副叶片对物料的推力可分解成各自的周向力和轴向力。周向力的作用使物料在与搅拌轴垂直的平面见绕轴转动（如图中所示的Y1、Y2方向），并要到达一定位置后依靠自身重力自由下落（如图中所示的X1、X2方向）。主叶片不断地把靠近拌筒内壁的物料推向搅拌轴方向，副叶片不断地把搅拌轴附近的物料推向拌筒内壁方向，形成了物料在主、副叶片之间沿着搅拌臂方向的径向逆流运动。轴向力的作用中推动物料沿着搅拌轴方向，不断地从一个旋转平面向另一个旋转平面运动（如图中所示的垂直于纸面的Z1、Z2方向）。实际的搅拌过程就是这些不同运动形式的综合，此时在拌筒内的物料不但能够形成常规双卧轴搅拌机具有的围流循环运动和轴间逆流运动，而且还形成沿搅拌臂方向的径向逆流运动，从而使低效区内的混合料得到了充分拌和，提高了混凝土的搅拌质量和效率。
2、主要结构参数分析
双排叶片搅拌装置的主要结构参数如图所示。无论是双螺旋搅拌装置还是多叶片搅拌装置，其主要结构参数都包括主搅拌臂排列方式和主副叶片的各种参数。两者的区别主要在于双螺旋搅拌装置采用的是连续式叶片，多叶片搅拌装置采用的是间断式叶片。根据物料连续递推式原理，在单轴搅拌臂排列相位相同的情况下，连续式叶片要比间断式叶片对混合料沿搅拌轴方向推搅得快。因此在搅拌时间一定的情况下，混合料获得的轴向循环流动次数更多，搅拌装置的利用率更高。当然缺点也是显而易见的，连续螺旋式叶片结构复杂，制造成本高。
与常规的单排叶片相比，双排叶片搅拌装置增加了副叶片，其主要结构参数就相应增加了副搅拌臂排列方式、副叶片安装副叶片尺寸和主副叶片关系。其中，由于副叶片与主叶片成对安装，因此副搅拌臂的排列方式将取决于主搅拌臂。而
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在双排叶片搅拌装置中，主搅拌臂仍然采用了双卧轴搅拌机特有的围流排列，这与常规单排叶片的参数和取值是相同的。对于副叶片安装角，也与主叶片安装角一样，决定着物料单元所受周向力和轴向力的大小，其取值可参照由主叶片前密实核心和物料单元受力分析计算出的31°、-45°范围内选取。
物料在拌筒内的运动，是由搅拌叶片推动的。虽然较大的叶片能够在搅拌过程中推动更多的物料，从而强化搅拌效果，但是较大的叶片也会阻碍物料在拌筒内的运动，降低搅拌质量和效率，同时也会导致搅拌功率的增大。目前，主叶片的尺寸都是根据搅拌半径计算确定的，而副叶片尺寸的确定尚无明确方法。由于在双排叶片搅拌过程中，主叶片起主要搅拌作用，副叶片起辅助搅拌作用，并且考虑到两搅拌轴间主、副叶片的干涉问题，所以一般副叶片的设计尺寸要小于主叶片。我们分别选取副叶片与主叶片面积比为0.5、0.65和0.8，按间断式的双排叶片结构进行了试验研究。试验结果如图6所示。从中可知：副叶片与主叶片面积比为0.65时，混凝土强度f最高，标准差σ和离差系数Cv，以及砂浆密度相对误差△M和粗骨料质量相对误差△G最小，表明混凝土具有较好的宏观和微观均匀性；而副叶片面积过大或过小都出现了搅拌质量的显著下降，并且搅拌功率也随着叶片面积的增大而增加。显然，副叶片面积为主叶片面积的0.65倍时是比较合理的。
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图3.3叶片大小的试验结果
（1）双排搅拌叶片结构能够使靠近搅拌轴的物料与靠近拌筒内壁的物料沿径向形成逆流
从而改善由于拌筒直径过大和搅拌装置速度梯度形成的低效区，提高混凝土的搅拌质量和效率。
（2）主搅拌臂排列方式和主副叶片参数是双排搅拌叶片的主要结构参数。其中，主搅拌臂排列方式和主、副叶片安装角与常规单排叶片的参数选取是一样的；当副叶片面积为主叶片面积的0.65倍，主、副叶片反向安装时，该搅拌装置具有较好的搅拌性能。
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表3.1主要技术参数
参数 进料容量（L） 出料容量（L） 生产率（m3/h) 骨料量大粒径（mm） 主轴转速（r/min) 总功率（kw） 整机质量（kg）
型号JS1000 1600 1000 50 80 26 50 6800 3.3.主轴转速的确定
为了防止在离心力的作用下混凝土产生离析现象，搅拌叶片的速度有一个极限值，称之为临界速度，其值为：
u（临）= √g R
=26r/min
式中： g——重力加速度；
R——回转半径；
设计时，一般取搅拌叶片的速度为临界速度的2/3。对于涡浆搅拌机而言，叶片的速度，为其绝对速度；对于行星式搅拌机而言，叶片的线速度是叶片对搅拌盘的相对速度，叶片的自转速度是公转速度的4～5倍。
3.4搅拌轴尺寸的确定
两根搅拌轴为优质合金钢并经调质处理和滚压加工提高其静强度和疲劳强度；主轴承能自动补偿和外壳孔中心线的相对偏斜从而保证轴承正常工作，其额定动负荷>外载荷20倍多，所以具高可靠性和高寿命，该轴系寿命>9×104小时（16年）
混凝土搅拌机是使混凝土配合料均匀拌和而制备混凝土的专用机械，是现代化建设施工中不可缺少的机械设备。为了适应不同混凝土搅拌要求，搅拌机有多种机型。本次设计的是生产率为60m3/h的双卧轴强制式搅拌机，它是由搅拌系统、传动装置、卸料机构等组戊:搅拌系统由圆槽形搅拌筒和搅拌轴组成，在两根搅拌轴上安装了几组结构相同的叶片，但其前后上下都错开一定的空间，使拌合料在两个搅拌筒内不断地得到搅拌，一方面将搅拌筒底部和中间的拌合料向上翻滚，另一方面又将拌合料沿轴线分别向前推压，从而使拌合料得到快速而均匀
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