混凝土搅拌运输车搅拌筒设计及其数值解析概述

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1、混凝土搅拌运输车搅拌筒设计及其数值解析概述邵萌1王安麟1李冰2王小康2徐刚3(1上簿文通大学机械与动力工程学院，上海200030Z三一重工股份有限公司上海研究院，上海2012063总装T程兵技术装备研究所，江苏无锡214000)摘要：搅拌筒作为混凝土搅拌运输车的核心部件．其设计的优劣直接决定了整车性能的好坏．本文概述了当前搅拌筒外形尺寸的设计基点以及搅拌筒的核心部件一一螺旋叶片的设计方法和计算理论；鉴于当前对搅拌筒的设计都是一种基于经验的优化，而对于搅拌筒工作机理的数值解析尚属空白；因此，本文提出将一种基于离散单元法的固液多相流模型应用于搅拌筒工

2、作机理的解析．从而为搅拌车的设计提供理论性的指导．关键词：混凝土搅拌运输车；搅拌筒；螺旋叶片f离散单元法；多相流TheDesignandNumericaICalculationOftheTruckMixer夕STubeShaoMeng1，WangAnlin1，LiBin92，WangXiaokan92，X“Gang3(1SchoolofMechanicalEngineeringofShanghaiJiaotongUniversityShanghai200030．China2SanyHeavyIndustryCo．Ltd．R&DInstituteS

3、hanghai，Shanghai201206，China)Abstract：Mixingtubeisthekeycomponentofthetruckmixer，anditsdesigndeterminesthegeneralperformanceofthetruck．Thispapersummarizethedesigntheoryandmethodofthemixingtubeanditshelixvanes；Itbeingthefactthatcurrentdesignsareallbasedontheexperienceandthenum

4、ericalcal—culationsofthetruckmixerStubearestillblankata11．ThereforethispaperintroducesDiscreteelementmethod(DEM)attachedinflmulti—phaseflowmodeltocalculatethenumericalprobleminthemixingtube，andthusprovidesthetheoreticaldirectiontothedesignofthemixingtube．Keywords：Truckmixer，M

5、ixingtube，Helixvane，Discreteelementmethod，Multi—phaseflow混凝土搅拌运输车主要由底盘和搅拌筒组成．目前底盘大多采用的是汽车的通用底盘，而搅拌筒的设计则是混凝土搅拌运输车设计的核心，其设计的优劣直接决定了整车性能的好坏．目前，在满足有效装载容量的情况下，评价搅拌筒性能的优劣主要有两个标准：一个是出料率残余率低(出料性能)，一个是离析度小(搅动性能)．所谓出料残余率[13就是出料后残留在混凝土搅拌运输车搅拌筒内的混凝土与所装载的搅动容量混凝土的重量之比．要求出料残余率低就是要求出料后残留的混凝土

6、在可能的情况下尽可能的少；而离析度小即均质性好就是要求混凝土搅拌运输车在固定式混凝土搅拌站装好已搅拌好的匀质混凝土后，在规定的转速和输送时间内运送到交货地点，所输送的混凝土离析现象最小，并仍符合混凝土匀质性的要求即混凝土中粗骨料的密度和砂浆密度在运输前后不发生大的改变．根据这两个主要评价标准，搅拌筒的设计基本可以分成两个部分：搅拌筒外形设计和搅拌简内螺旋叶片的设计．搅拌筒外形的设计主要是确定搅拌筒的各种外形尺寸以及搅拌筒的倾角等，这些几何尺寸对搅拌筒的有效装载容量以及出料率均匀度都有着极为重要的影响；搅拌筒内螺旋叶片的设计主要是确定筒内叶片螺旋线

7、的形态，包括叶片螺旋角、叶片截面几何形态、叶片安装角等．螺旋叶片的设计是搅拌筒设计的关键和难点，也是混凝土搅拌运输车的最为核心的技术，它的设计及制作将决定搅动和出料性能的好坏．本文的第一节将分别对搅拌筒外形设计和搅拌筒内螺旋叶片的设计这两个部分的设计进行详细的阐述．但是，目前混凝土搅拌运输车搅拌筒设计所存在的一个主要的难点和问题是所有的设计计算的基点都是一些经验性的公式和数据，迄今为止尚无任何有关搅拌筒工作机理的数值解析作为设计的理论依作者简介：邵萌(1980一)，男，浙江江山人，硕士生．；；!=!王理垫熊墨熊堡迨：羞焦蕉垄堑塞据．本文提出将一种

8、基于离散单元法的固液多相流模型用于搅拌筒工作机理的解析，从而为搅拌车的设计提供理论性的指导．本文的第二节将对这种方法进行详尽的介绍，并将