第三章稳定土拌合机械设计课件.ppt
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- 第三 稳定 土拌合 机械设计 课件
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1、第三章稳定土拌合机械设计第三章稳定土拌合机械设计 3.1 3.1 稳定土拌合机械的用途,类型及作用原理稳定土拌合机械的用途,类型及作用原理 一、用途一、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。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料(水泥、石灰、沥青)、水根据工程设计的配比拌合均匀。均匀。二、类型二、类型 按拌合工艺不同分路拌机和厂拌设备两大类。按拌合工艺不同分路拌机和厂拌设备两大类。13.1 3.1 稳定土拌合机械的用途、类型
2、稳定土拌合机械的用途、类型及作用原理及作用原理 1 1、路拌机、路拌机 即在路基上就地拌合施工的机械。即在路基上就地拌合施工的机械。(1 1)特点:所需配套设备少,所占施工场地少,机动)特点:所需配套设备少,所占施工场地少,机动灵活,成本低,但拌合计量精度较低。灵活,成本低,但拌合计量精度较低。(2 2)种类:)种类:按行走方式分:按行走方式分:轮胎式:机动性好,稳定性、附着性不如履带式;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。履带式:附着力大,稳定性、通过性好,机动性差。23.1 3.1 稳定土拌合机械的用途、类型稳定土拌合机械的用途、类型及
3、作用原理及作用原理 按移动能力分:自行式、半悬掛式、拖式;按移动能力分:自行式、半悬掛式、拖式;按转子旋转方向分: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;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。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。按转子布置方式分:转子后置式、转子中置式。33.1 3.1 稳定土拌合机械的用途、类型稳定土拌合机械的用途、类型及作用原理及作用原理 2 2、厂拌式、厂拌式稳定土厂拌设备稳定土厂拌设备 即将土、碎石、水泥、石灰、粉煤灰、即将土、碎石、水泥、石
4、灰、粉煤灰、水等按一定级配,在一固定地点搅拌水等按一定级配,在一固定地点搅拌 均匀的专用设备。均匀的专用设备。特点:采用定量级配,叶桨强制搅拌;特点:采用定量级配,叶桨强制搅拌;级配精度高,拌合质量好;但所需配级配精度高,拌合质量好;但所需配 套机械多,占场地大。套机械多,占场地大。43.1 3.1 稳定土拌合机械的用途、类型稳定土拌合机械的用途、类型及作用原理及作用原理 三、路拌机的作用原理三、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动转子上的刀具经如下几个过 程完成拌合的。程完成拌合的。1.切削,由刀具将土壤切削起;切削,由刀具将土
5、壤切削起;2.抛掷,切下的土壤被刀具抛抛掷,切下的土壤被刀具抛 起抛向转子罩充分破碎;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搅拌,刀具旋转过程中,将堆集的松土等其它材料搅拌均匀。拌均匀。四、主要性能参数四、主要性能参数 宽度、深度、速度、功率、宽度、深度、速度、功率、拌合精度、计量精度。拌合精度、计量精度。53.1 3.1 稳定土拌合机械的用途、类型稳定土拌合机械的用途、类型及作用原理及作用原理 五、结构组成五、结构组成 1 1、基础车、基础车 转子后置式:整体车架,偏转转子后置式:整体车架,偏转 前轮转向,前部设配重箱,行前轮转向,前部设配重箱,行 走、转子
6、均为液压驱动,转向走、转子均为液压驱动,转向 桥为摆动式,刚性悬挂。桥为摆动式,刚性悬挂。转子中置式:整体车架,刚性转子中置式:整体车架,刚性 悬挂,前后轮全轮偏转转向,悬挂,前后轮全轮偏转转向,行走液压驱动(便于控制),行走液压驱动(便于控制),转子机械传动(目的提高效率,转子机械传动(目的提高效率,可提高可提高20%20%),前桥为转向驱动),前桥为转向驱动 桥,后桥为摆动式桥,后桥为摆动式。63.1 3.1 稳定土拌合机械的用途、类型稳定土拌合机械的用途、类型及作用原理及作用原理 2 2、转子工作装置、转子工作装置 后置式后置式:转子、罩壳、举升臂、操纵油缸等;转子、罩壳、举升臂、操纵油
7、缸等;73.1 3.1 稳定土拌合机械的用途、类型稳定土拌合机械的用途、类型及作用原理及作用原理 中置式:仅为悬掛方式不同中置式:仅为悬掛方式不同 。83.1 3.1 稳定土拌合机械的用途、类型稳定土拌合机械的用途、类型及作用原理及作用原理 3、粘结液和水的计量喷洒系统、粘结液和水的计量喷洒系统93.2 路拌稳定土拌合机设计计算路拌稳定土拌合机设计计算 一、拌合宽度及深度确定一、拌合宽度及深度确定 1 1、稳定土拌合机拌合宽度的确定、稳定土拌合机拌合宽度的确定 应根据被处理路基的宽度适当考虑重叠量,以最少整倍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。数为好。即:即:一般取一般取
8、2.02.02.4 m2.4 m。其中:其中:B B:被处理车道宽度:被处理车道宽度m m;n n:稳定土拌合机通过的趟数;:稳定土拌合机通过的趟数;bb:两趟间重叠宽度:两趟间重叠宽度0.10.10.2 m0.2 m。轮距:轮距:2 22.2m2.2m,轮胎外沿宽度,轮胎外沿宽度2.52.52.6m2.6m,若宽度过大,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。马达在外也会影响通过性。nbnBb1103.2 路拌稳定土拌合机设计计算路拌稳定土拌合机设计计算 2 2、拌合深度、拌合深度 应以路基施工标准和规
9、程来确定,一般路基稳定土层厚应以路基施工标准和规程来确定,一般路基稳定土层厚度,单层度,单层20cm20cm,两层,两层262628cm28cm,机场单层,机场单层30cm30cm,故稳,故稳定土拌合机拌合深度一般取定土拌合机拌合深度一般取300300400mm400mm。二、转子的直径、转速确定二、转子的直径、转速确定 1 1、转子直径、转子直径D D(刀刃圆规迹半径)(刀刃圆规迹半径)根据拌合深度确定,一般根据拌合深度确定,一般700700900mm900mm,最小直径,最小直径D Dminmin0.9D0.9D,即刀具磨损后最小直径。一般用低速大扭,即刀具磨损后最小直径。一般用低速大扭矩
10、马达驱动选矩马达驱动选1.21.21.3m1.3m;高速马达驱动为;高速马达驱动为0.90.91m1m。2 2、转速、转速 根据切削速度确定,据实验切削速度根据切削速度确定,据实验切削速度V Vpepe不应超过不应超过14m/s14m/s,过大功率消耗与刀具磨损过大,过小生产率低。过大功率消耗与刀具磨损过大,过小生产率低。即:即:n=Vn=Vpepe/D(/D(转转/秒秒)=60V)=60Vpepe/D (/D (转转/分分);一般取一般取V Vpepe9 913m/s13m/s。113.2 路拌稳定土拌合机设计计算路拌稳定土拌合机设计计算 三、工作速度三、工作速度 拌合机的工作速度取决于滚筒
11、截面上的刀数及切削土屑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。的厚度。根据实验,土屑最佳切削厚度根据实验,土屑最佳切削厚度 h h1 12 25cm5cm;截面铣刀数为;截面铣刀数为Z Z:一般一般Z=4Z=46 6把,多数用把,多数用6 6把;把;则工作速度:则工作速度:V VP Ph h1 1n nZ (m/s)Z (m/s)切削厚度增加,生产率提高,但破碎性降低,据实验粘切削厚度增加,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土要达规定粉碎质量,其最大切削厚度应为2 25cm5cm,且,且粘性越大,越应取小值。目前作业速度一般粘性越大,越应取
12、小值。目前作业速度一般0 03km/h3km/h左左右,行驶右,行驶0 020km/h20km/h,实际拌合作业一般,实际拌合作业一般0.50.51.5km/h1.5km/h铣削作业铣削作业0.20.20.5km/h0.5km/h,此时泵排量应为,此时泵排量应为151550%50%。四、整机质量与桥荷分配:四、整机质量与桥荷分配:对后置式:前桥对后置式:前桥30302%2%;对中置式:后支承桥;对中置式:后支承桥30%30%。整机质量在满足整机稳定性要求的前提下,越小越好,整机质量在满足整机稳定性要求的前提下,越小越好,一般拌宽在一般拌宽在2.02.02.3m2.3m间的机重为间的机重为131
13、316T16T。123.2 路拌稳定土拌合机设计计算路拌稳定土拌合机设计计算 五、铣刀的安装布置五、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)。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一般相邻排两刀间夹角,在垂直于转子轴线方向平面内12124040(个别达(个别达60606565);过小易粘土,过大载荷);过小易粘土,过大载荷不均。不均。刀刃切土角:刀刃切土角:45455555,过大阻力大过大阻力大,过小不利于抛土过小不利于抛土;相邻刀盘间隙:一般取刀刃宽度的相邻
14、刀盘间隙:一般取刀刃宽度的1 11.241.24倍;倍;刀刃宽度:刀刃宽度:6060130mm130mm;刀刃厚度:;刀刃厚度:7 715mm15mm。133.2 路拌稳定土拌合机设计计算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。土壤及其它附助功率。1 1、切削土壤所耗功率、切削土壤所耗功率N N1 1 (kwkw)其中:其中:n n:转速(:转速(rpmrpm););Z Z:铣削滚筒铣刀数;:铣削滚筒铣刀数;h h1 1:切屑厚
15、度(:切屑厚度(m m););h h:切削深度(:切削深度(m m););b b:铣刀宽度(:铣刀宽度(m m););P P0 0:土壤切削阻力(:土壤切削阻力(PaPa)级土壤:级土壤:707080 kPa80 kPa 级土壤:级土壤:130130140 kPa140 kPa 级土壤:级土壤:200200220 kPa220 kPa 如为预先耙松的土,相应降低如为预先耙松的土,相应降低151520%20%。nZhbhPN101601143.2 路拌稳定土拌合机设计计算路拌稳定土拌合机设计计算 2 2、抛掷土壤所耗功率、抛掷土壤所耗功率N N2 2 (kw)(kw)其中:其中:k k0 0:抛
16、掷系数,窄刀:抛掷系数,窄刀:0.750.75,宽刀:,宽刀:1 1;m m:每秒抛掷土的质量(:每秒抛掷土的质量(kgkg););v v0 0:铣刀圆周速度:铣刀圆周速度(m/s)(m/s);B B:铣削宽度(:铣削宽度(m m););h h:铣削深度(:铣削深度(m m););:土的密度(:土的密度(kg/mkg/m3 3),),=1800=18002000;v vp p:平均行驶速度(:平均行驶速度(m/sm/s)。)。20008.920002002002vBhvkmvkNp153.2 路拌稳定土拌合机设计计算路拌稳定土拌合机设计计算 3 3、拌合机行驶阻力所耗功率、拌合机行驶阻力所耗功
17、率N N3 3 (kwkw)其中:其中:G G:机械重量(:机械重量(T T););f f:滚动阻力系数,一般为:滚动阻力系数,一般为0.150.150.190.19(取决于(取决于 土壤种类、强度及轮胎气压,见下页表。)土壤种类、强度及轮胎气压,见下页表。)v vp p:平均工作速度,因为正常工作时:平均工作速度,因为正常工作时v v0.50.5 1.5km/h1.5km/h,所以,所以v vp p8 89m/s9m/s;一般情况下转子反转式稳定土拌合机:一般情况下转子反转式稳定土拌合机:行走功率:占行走功率:占151525%25%;转子功率:占;转子功率:占757585%85%;正转式稳定
18、土拌合机:正转式稳定土拌合机:行走功率:占行走功率:占5 515%15%;转子功率:占;转子功率:占858595%95%。ppvfGvfGN8.93163.2 路拌稳定土拌合机设计计算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轮胎在土壤中的滚动阻力系数f及附着系数及附着系数土的相对土的相对湿度湿度轮胎气压(轮胎气压(MPa)/bnbn/0 00.10.20.30.40.5fffff粘粘性性松松土土0.40.670.10.830.14 0.75 0.170.70.18 0.67 0.19 0.650.61.00.110.820.15 0.72 0.18 0.66 0.19 0.63 0
19、.20 0.610.71.170.120.80.16 0.68 0.19 0.62 0.21 0.58 0.22 0.550.81.330.120.770.18 0.61 0.21 0.53 0.23 0.47 0.24 0.44173.2 路拌稳定土拌合机设计计算路拌稳定土拌合机设计计算 4 4、发动机所需功率、发动机所需功率 其中:其中:1 1:发动机到滚筒间传动效率(液压传动:发动机到滚筒间传动效率(液压传动6565,机械,机械传动:传动:7585););2 2:发动机到驱动轮传动效率,一般可取:发动机到驱动轮传动效率,一般可取6565;N N4 4:喷洒系统等辅助功率,一般可取:喷洒系
20、统等辅助功率,一般可取10101515;另外,可按经验初选:另外,可按经验初选:其中:其中:h h:拌合深度;:拌合深度;B B拌合宽度。拌合宽度。423121NNNNN2/220180mkwhBN183.2 路拌稳定土拌合机设计计算路拌稳定土拌合机设计计算 七、铣削滚筒轴扭矩七、铣削滚筒轴扭矩M Mkpkp (NmNm)其中:其中:n n:转速(:转速(r/minr/min)最大扭矩最大扭矩M Mkpmaxkpmax 其中:其中:k k1 1为动载系数为动载系数,k,k1 1=1.5=1.52;2;转子上每把拌刀所受作用力转子上每把拌刀所受作用力P P0KP0KP 其中:其中:z z为同时作
21、用拌刀数;为同时作用拌刀数;D D为转子作用半径。为转子作用半径。nNNMKP)(3021KPKPMkM1maxzDMPKPKPmax02193.3稳定土拌合设备设计稳定土拌合设备设计 3.3.13.3.1稳定土厂拌设备的类型,主要结构组成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一、稳定土拌合设备的类型 1 1、按生产率分:、按生产率分:小型:小型:Q Q200 T/h200 T/h;中型:中型:Q=200Q=200400 T/h400 T/h;大型:大型:Q=400Q=400600 T/h600 T/h;特大型:特大型:Q Q600 T/h600 T/h 国外已形成国外已
22、形成2002001200 T/h1200 T/h的系列化产品。的系列化产品。国内主要为国内主要为5050300 T/h300 T/h的中小型产品。的中小型产品。2 2、按搅拌器型式分:、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)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;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)。双卧轴强制连续式(目前应用最多)。203.3.13.3.1稳定土厂拌设备的类型稳定土厂拌设备的类型与主要结构
23、组成与主要结构组成 3 3、按移动方式分:、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;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,公吊机具,布置形式可根据现场调节,主要为大中型,
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