关键词：混凝土搅拌机； 利用率；改进措施； 研究;
引言
目前，国内有一种js500强制搅拌机，但是现有的商业混凝土不同于传统的现场调制的混凝土，省去调制的过程，直接加入到搅拌机中即可搅拌，而且在混合比例、粗糙程度方面都有很大的优势。目前的混凝土搅拌机在搅拌时不具有粉碎功能，搅拌效率较低且搅拌质量较差，且现有的混凝土搅拌机在对混凝土进行搅拌时震动较大，产生较多的热量，搅拌轴温度较高，容易损坏。
所以本项目旨在开发新型智能化JS500混凝土搅拌机，利用太阳能电池板，污泥废水隔离器，高压喷嘴，App控制面板等技术来提高现代智能化理念和环保理念，让搅拌机操作更方便智能，让污水污泥分解回收利用，提高材料的利用率，通过污水污泥等资源再生利用，既节约了企业的成本开支，又减少了材料的浪费，而且能让建筑工人融入科技的舞台，向广大的工人带去更多的环保节能知识，创新知识等，实现绿色环保的目的。
一、传统混凝土搅拌机存在问题及建议改进措施
混凝土搅拌机作为搅拌站的核心部件,其运行的可靠性关系到整个搅拌站的正常生产。一旦发生故障,将给客户带来巨大损失。而轴端漏浆作为影响搅拌机可靠性的主要故障之一,一直受到各界学者的关注。本文以JS500混凝土搅拌机为例,从制造、装配环节对轴端漏浆产生的原因进行了分析,并提出相应的改进措施,以提高轴端密封的可靠性及使用寿命。
（一）传统混凝土搅拌机轴端密封原理
如图1所示为某品牌搅拌机轴端密封结构。内迷宫环、内座腔固定在搅拌轴上,随搅拌轴转动;外迷宫环、外座腔固定在壳体上;座腔内放置一对浮动环,左侧浮动环在 O 形圈摩擦力作用下随内座腔一起转动,右侧浮动环跟随外座腔静止不动,两浮动环相对旋转。
该密封结构由三道密封组成:第一道为油脂密封,通过向迷宫环与浮动环之间的小间隙腔体内持续注入黄油,使油脂充满整个腔体以阻隔混凝土的进入;第二道为浮动环密封,通过 O 形圈压紧两个经过配对研磨的浮动环,两环端面紧密贴合形成密封面,进而阻止混凝土的进入;第三道为骨架油封密封,主要防止浮动环内腔的黄油泄漏,保证浮动环密封面得到充分润滑,起降温减磨作用。
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图 1 轴端密封结构
（二） 传统混凝土搅拌机轴端漏浆分析
因第一道密封并非封闭腔体,油脂与混凝土之间无法形成绝对隔离界面,而是混合在一起流至浮动环处,故第一道密封仅起到缓冲作用。第二道密封依靠紧密贴合的浮动环形成绝对隔离,是轴端密封的主密封。故本文重点分析影响浮动环密封性能的各项因素。
（1） 端面比压
端面比压即为两浮动环中间接触面的压力,其直接决定了浮动环的密封性能。压力由两侧的O形圈提供,而压力的大小由内、外座腔的相对轴向尺寸决定。
经分析,影响内、外座腔相对轴向尺寸的因素主要有搅拌轴的轴向尺寸精度、壳体端板间轴向尺寸精度以及轴套轴向尺寸精度等。因搅拌轴与壳体均较长,受机床加工能力与精度的限制,其轴向尺寸偏差较大,通过尺寸链计算,内、外座腔装配到位后轴向相对尺寸偏差约±1.5mm。而内、外座腔间的相对轴向尺寸偏差标准在±0.5mm以内,故已严重超标。导致两浮动环的端面比压不符要求,进而影响浮动环的密封性能。
改进措施:单纯依靠提高机加尺寸精度较困难,可通过在装配环节控制,消除尺寸链偏差。如图2所示,优化外座腔装配方式,外座腔与壳体端板间留有调节间隙。当内、外座腔外部间距t调至设计尺寸时(t可用量具测得),浮动环间的端面比压即符合标准,密封性能得到保证。
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图 2 改进后轴端密封结构
（2）浮动环定位精度
浮动环在安装中需保证O形圈不得扭曲或脱落,且浮动环需对中且不得歪斜。
通过对实际安装过程跟踪发现,工人通常采用螺丝刀将O形圈与浮动环撬入座腔内。这使得O形圈产生一定的扭曲,且在座腔内深浅不一致。同时通过测量浮动环周圈端面至座腔端面距离发现周圈距离不一致,最大相差1.5mm,表明浮动环相对座腔已歪斜。这将导致两浮动环端面无法完全对正,且周圈预紧力不一致,进而影响密封性能。
改进措施:制作如图3所示工装,安装时先将O形圈、浮动环与座腔对正,然后利用工装均匀下压即可。经试验证明,该方法操作简单,且能有效保证O形圈与浮动环在座腔中的定位精度。
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图 3 工装
（三）O形圈性能
浮动环的预紧力来源于O形圈的压变形,因此O形圈的各项性能参数至关重要。经查询相关标准,O形圈需满足:(1)常温下,硬度为60±5(邵氏A度),拉伸强度不小于11MPa,扯断伸长率不小于300%。(2)120℃条件下,经过70小时压缩永久变形率应不大于20%,硬度变化应不大于0～+6(邵氏A度)。通过对失效浮封检测,部分O形圈拆掉后仍处于变形状态,没有及时回弹,说明O形圈已失去弹性,导致浮动环预紧力降低,进而影响密封性能。
改进措施:使用符合标准的O形圈,装配前对其性能参数进行检测。
（四）注油方式
从图1可以看出,在浮动环与骨架密封圈之间有注油口,为确保浮动环有足够油脂润滑,通常采用气动注油枪注油,一直加注到从骨架密封圈处有油脂溢出为止。骨架密封圈的密封压力约0.05MPa,理论上该压力不会造成O形圈的变形,但因采用气动注油枪,供油速度较快,当油脂从骨架密封圈出溢出时,内部压力已远高于0.05MPa,这将造成O形圈移位变形,进而影响预紧力,造成密封失效。
改进措施:在浮动环与骨架密封圈之间开设一泄油口,注油时打开泄油口,当油脂从泄油口流出后注油完毕,再将泄油口堵上即可。
（五）搅拌机上盖材料的选择存在的文章
随着建筑市场对产品节能、环保的追求越来越高，混凝土生产行业管理的精细化不断提升，搅拌站生产过程中，搅拌机等设备上的物料粘结等“小问题”日益突显，成为不容小觑的“大事情”。主要就混凝土搅拌站搅拌机上盖粘料现象的原因进行分析，并提出预防措施。当前PC工厂和商品混凝土工厂用的搅拌站，其搅拌机主要有行星搅拌机、单卧轴搅拌机和双卧轴搅拌机。在使用过程中，不论哪种形式的搅拌机，搅拌机上盖均有不同程度的粘料现象。部分搅拌站粘结现象十分严重，甚至需要每天清理，不仅浪费了大量的人力、物力，还存在很大的质量隐患。因此搅拌站生产厂家和使用单位亟待彻底解决这个问题。本文从几个方面论述了搅拌机上盖粘料产生的原因及改进措施。
不粘结涂层材料是由一层极细致的表层所组成,而细致的表层就算是放大千倍也不见任何细孔，表层的结构与粗糙度为纳米尺寸的大小，如同光滑的镜面般不易沾惹尘埃，污泥及飞尘都无法吸附在它的表面上，达到自我清洁的作用，用不粘接涂层涂装在搅拌机上盖的内部，能对物料的粘结起到较好抑制作用。
另外，随着纳米科技的兴起，功能纳米材料是纳米材料科学中最富有活力的领域，它对信息、生物、能源、环境、宇航等高科技领域，已产生极大的影响。其中一种纳米材料轻而柔软，又十分强韧，密度是钢的1/6，而强度却是钢的100倍。尤其是其不粘结特性，对防止物料的粘结起到十分理想的效果。
因此，根据对搅拌机上盖粘料的成分分析，采用一种使水泥煤灰水等成分不易粘结的高分子纳米材料制作成搅拌机上盖或在搅拌机上盖上加一种纳米材料涂层，能有效避免搅拌机上盖材料的附着，该技术目前正处于研究阶段。
二、新型智能化JS500混凝土搅拌机的设计
本文采用理论分析和工地现场实践应用相结合的方法，对新型智能化JS500混凝土搅拌机进行研究。目前课题已有研究基础--新型智能化JS500混凝土搅拌机产品构成、系统原理图分析，在此基础上，通过到校企合作实践基地进行实地调研对方案再进行调整修改，对系统进行优化设计安装，等调试运行后对该课题成果进行推广应用。技术路线为：新型智能化JS500混凝土搅拌机设计调整→APP模型搭建、设计优化→系统安装→系统调试运行→系统推广应用，
（一）产品主要构成：
（1）搅拌系统
新型智能JS500搅拌机工作时，减速电动机通过连轴器使搅拌轴沿一个方向旋转，搅拌轴上的正反两组铲片搅拌物料，由于螺旋升角的作用，铲片工作时使筒内的物料由一侧推向另一侧，又由另一侧推回原处的循环动作，使物料得到充分的搅拌，从而获得较理想的搅拌效果。
（2）上料系统
新型智能JS500混凝土搅拌机上料系统由卷扬机构、上料架、料斗、进料嘴等部件组成。制动电机保证料斗在满负荷运行时可靠地停在任意位置，制动力矩的大小由电机后座的大螺母调整。
（3）供水系统
新型智能JS500混凝土搅拌机供水系统由水泵、节流阀、清洗、喷淋装置组成。节流阀可调节水的流量，供水总量由时间继电器调节也可根据APP找到相应模式进行调节。
（4）卸料系统
新型智能JS500混凝土搅拌机卸料系统由卸料门、气缸、专属卸料口等机构组成，有四种结构：液压控制、气动控制、手动控制、远程APP控制。卸料门安装在搅拌机底部，通过拉开隔板，安装轻型卸料斗进行卸料。
（5）电气系统
新型智能JS500混凝土搅拌机电气控制线路设有智能空气开关、熔断器、热继电器，具有短路保护、过载保护的功能。所有控制按钮及空气开关手柄和指示灯均布置在配电箱门上，并设有门锁。配电箱内的电器元件装在一块缘板上，安全可靠，操作维修方便，通过控制面板及手机APP操作可通过远程开关搅拌机运作。
三、总结
经分析,传统搅拌机轴端密封性能的因素主要有:(1)端面比压不达标;(2)浮动环定位精度较差;(3)O形圈性能不达标;(4)注油方式不合理。其相应的改进措施分别是:(1)通过装配测量方法消除尺寸链偏差;(2)利用专用工装保证浮动环定位精度;(3)使用符合标准的 O 形圈;(4)开设泄油口消除高压变形。通过新型智能JS500混凝土搅拌机的研究分析，对优化搅拌站脉冲集中除尘设计使其更加绿色环保，研究混凝土生产过程中投料时序的设置，不仅可以减少搅拌机上盖的粘料，对提高整个搅拌机的使用寿命、减少水泥粉煤灰的浪费、生产出更高质量的混凝土具有重要意义。
经验证,改进后新型智能JS500混凝土搅拌机的可靠性得到显著提升,轴端漏浆故障率明显降低,使产品在提升质量的同时,为客户的利益提供保障。
参考文献
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基金项目：2019年浙江省大学生科技创新项目“新型智能化JS500混凝土搅拌机的研究与应用（项目编号2019R443001）”
论文作者:盛素玲、汤捷、余芳慧
论文发表刊物:《建筑实践》2019年38卷23期
论文发表时间:2020/4/3
标签：搅拌机论文; 卸料论文; 混凝土搅拌机论文; 端面论文; 混凝土论文; 尺寸论文; 精度论文; 《建筑实践》2019年38卷23期论文;