混凝土搅拌车新型螺旋线搅拌叶片的设计doc

　　摘要：基于微分原理，提出了搅拌筒叶片新的推导方法，推导了对数螺旋线与平方螺旋线，结合经验，设计出一种新型的搅拌筒叶片曲线，与传统对数螺旋线叶片进行对比，它的搅拌均匀性、出料速度和出料残余率性能有很大提高，进一步建立了新型搅拌筒三维数字模型。

　　近年来我国的混凝土搅拌运输车需求量越来越大，然而实际运用中，混凝土搅拌运输车在搅拌和卸料性能都存在很多弊端，而叶片是混凝土搅拌装置中实现工作性能的主要部件，其设计是否合理直接影响混凝土搅拌和出料性能，为保证混凝土搅拌和卸料时的均匀顺畅，混凝土搅拌筒叶片螺旋线型线和螺旋角的选择至关重要。以往文献大多介绍的是等角或非等角对数螺旋线搅拌叶片的设计方法，但对于不同螺旋线的数学规律还未作深入的阐述，虽然非等角对数螺旋线搅拌叶片在搅拌性能上已经有很大提高，但是在出料性能上还是存在出料速度慢、积料现象。为改善出料性能存在的不足，该文分析搅拌叶片的搅拌出料机理，突破传统的对数螺旋线的推导方法，基于微分原理利用新的推导方法设计了一种新型螺旋线 传统对数螺旋线搅拌叶片

　　目前混凝土搅拌车搅拌叶片的母线大多数采用的是等角或非等角对数螺旋线。进一步分析等角对数螺旋线搅拌叶片的特征，得出叶片方程为：(如图1)

　　由上式（）可知，当圆锥顶角α为确定值时，叶片螺旋面的形状取决于投影位置角θ和螺旋角β。当螺旋角过小时，工作点在螺旋面的位置过高，混凝土将不会沿着螺旋面曲线方向滑动，而是向两边滑走，以至于影响混凝土出料速度，功率损耗增大。

　　对搅拌车对数螺旋线搅拌机理进行深入研究，结合某厂生产搅拌车叶片的经验，利用微分方法推导了对数螺旋线，并结合实际经验，总结出搅拌筒叶片的成型规律，进而针对目前传统搅拌车叶片的不足。设计出一种新型螺旋曲线。

　　搅拌筒叶片曲线分为三段，前锥段、圆柱段和后锥段。后锥段是搅拌筒出料的关键部件，因此，对后锥段型线特性进行分析成为搅拌筒设计的关键。搅拌车搅拌筒的截面图形如图2所示，有一条螺旋线沿表面从圆锥部分过渡到圆柱部分，圆柱段半径为r0（常数），圆锥段总高度为h0（常数），螺距为M（其中圆柱段螺距为定值M0）。

　　比较对数螺旋线和平方曲线两种曲线高度h随转角的变化关系式，可以看出这两种关系式在形式上很类似，都有一个共同的表达式，这里把它定义为搅拌筒后锥大锥角，且满足。则对数曲线和平方曲线的高度h还可以表达为：

　　螺旋曲线搅拌叶片有多种形式，选择合适的螺旋曲线主要参数是叶片螺旋升角。叶片曲线的螺旋升角，决定混凝土在搅拌筒内沿轴向或切向运动的强度，从而影响着搅拌和卸料功能。本文设计的新型螺旋线主要为改善卸料性能对搅拌筒后锥螺旋叶片的方程进行具体分析，设计时，在一定范围内当螺旋升角越小时其出料性能越好，因为螺旋升角γ与螺旋