泵送混凝土机械的搅拌机构浅析

胡新华

目前，泵送混凝土施工方法在我国已得到普遍的应用，除大型施工工地采用泵送混凝土施工方法外，农村自建房也开始使用泵送施工。在泵送施工过程中最重要的问题是如何保证混凝土的可泵送性，可通过做好如下工作来保证：1）合理的级配并充分搅拌；2）经济而合理的运输；3）输入泵机后的二次搅拌。本文主要讨论用于最后一个环节——输入泵机后的搅拌机构。

1.搅拌机构的基本参数

1.1搅拌机构主要参数有两个：1）搅拌马达的工作压力，2）搅拌轴的转速。搅拌轴由搅拌马达直接进行驱动，搅拌轴转速较低，且承受阻力较大，因此要选用大扭矩的低速马达。1.1.2搅拌速度

搅拌速度直接影响搅拌效果和工作效率。搅拌速度低，不能保证物料的均匀度，在重力作用下会产生离析现象。搅拌速度高，除消耗的功率大外，还会产生离心力，在离心力和重力的双重作用下也会产生离析现象。由于搅拌运动是圆周运动，搅拌叶片上各点的线速度并不相同，所以各点的搅拌效果也不一样。

搅拌速度一般为19～35r/min，搅拌直径通常为500～600mm。

2.搅拌装置的结构

搅拌装置由料斗、搅拌轴及搅拌叶三部分构成。为便于混凝土的拌合以及泵送，料斗内壁与回转部件相关的部位，应做成回转曲面形。因料斗内壁的棱角会阻碍物料的连续拌合运动，影响搅拌效果，并出现积料现象，所以各曲面和平面间应以大圆角相连接。

出料口尽可能大些，以利于改善分配阀的吸入性能及排除阻塞的性能，提高吸入效率。应将料斗底部做成向出料口倾斜的形状，借助拌合物的自流提高集料性能.除此，在料斗底部还应设有卸料口，以便在清洗时将斗内残留物料排出。

进料斗口离地高度不应超过1.4m，以便于混凝土搅拌输送车直接卸料。泵车料斗的容量受汽车后轴高度及底盘负荷的限制，多在0.6m3以下。固定式泵机料斗的容量可大些（高达1.5m3，为接受自卸车运来的全部混凝土，有的泵机还采用容量为5m3的料斗），以尽可能多地容纳混凝土。斗口阔度应能使两台搅拌输送车同时供料。

另外，料斗应有足够的深度，这是因为混凝土缸的吸料多少与拌合物的重力及缸内的负压有关。料斗里的混凝土越深，活塞的吸力越大，吸入率也越高。为防止吸空现象的发生，在泵送作业中要随时监视料斗内不断变化的混凝土深度。

为使干硬性混凝土也能顺利泵送，可在料斗格筛上设置振动器，不但能使混凝土顺利通过格筛同时也提高了混凝土缸的吸入效率。但这一措施，加剧了混凝土的分层离析。

搅拌机构的寿命和维修问题十分重要。因为在工作状态下，各构件直接与混凝土接触，磨损严重，降低其使用寿命；同时由于轴径密封处及搅拌轴与叶片结合部受到磨损及腐蚀，常使维修中的拆卸工作变得十分困难。为解决这些问题，可采用如下措施：

a）在搅拌轴表面电镀硬铬（其厚0.3mm），提高耐磨性，延长使用寿命；

b）将轴制成三段组合式，也可采用两段半轴分别进行搅拌。拆卸工作可分段进行，而不必先拆掉叶片，为维修提高了方便；

c）轴和叶片间采用焊接连接，而轴的拆卸是整体进行的。

常见搅拌轴的截面形状有方形和圆形两种，若采用可拆装置，方轴比圆轴优越得多。方轴用方钢毛坯制成，通过螺钉连接，即能可靠地传递扭矩，可拆性也好。圆轴与叶片间需采用键和销钉进行连接，结构相对复杂，维修时拆卸叶片困难。

搅拌叶片随搅拌轴的旋转，实现对混凝土的搅拌。搅拌臂的截面形状通常做成等截面。因搅拌过程中搅拌臂根部受力大，但磨损相对小些，而顶部虽然受力小，但磨损较为严重。

搅拌臂要有足够的强度，除保证能够承受搅拌阻力外，还要考虑当出现被大骨料卡死产生的意外载荷时不致破坏。叶片在轴上的安装有正反交叉和两两对称两种方式，这样能够使物料产生交叉的运动轨迹，增加搅拌效果，又可抵消抵消搅拌轴上的轴向力。常见搅拌叶片的种类，如图2所示，其中对于整体螺旋形的叶片，在轴上的左右两段，应按相反旋向布置，使其在搅拌的同时尚能向料斗中部抛料，提高吸入效率。大螺旋角叶片可促进物料的流动，提高搅拌效率，在叶片接触拌合物表面时，还能避免冲击与灰浆飞溅。另外，在取用摇管式分配阀的料斗中，尤其是立式管阀，由于中间立置摇管，两侧安装长臂叶片，短臂叶片置于中间部位。搅拌轴的中心应力求低些，以防止料斗底部产生死料现象。在工作状态下，随着搅拌轴的转动，在压力差的作用下，料斗内混凝土拌合物的泥浆会沿轴颈处外漏。它不仅污染泵机，磨损轴颈，如果结构不当还会浸入轴承，大大降低其使用寿命。可见，必须在轴颈处设置有效的水泥密封。通常的密封形式如图3所示；a）YO形橡胶圈或迷宫式橡胶密封圈；b）橡胶圈加耐磨轴套密封；c）压力润滑脂密封。在图3a的密封中，渗入轴和密封圈之间的泥浆，在预紧力的作用下，有较强的研磨性，破坏了轴的密封表面，将有更大的颗粒挤入，使磨损更加严重。如此循环不仅使密封失败，而且加速搅拌轴的报废。这种密封中，水泥密封于轴承间采用筋板开式连接，即使密封失败，泥浆只能外流，而不会进入轴承。图3b的密封原理与此基本相同，只是这里被磨损的是轴套。失效后可用更换密封圈和耐磨套的方法加以补救，此时泥浆渗入轴承，加剧磨损。应注意的是，橡胶密封的预紧力不可过大，常以手劲拧紧螺钉为宜。图3c示出一种理想的密封形式。在封闭腔内压力润滑脂的作用下，有少量油液持续地通过密封圈流入料斗，其对泥浆的排斥作用阻止了泥浆的外漏，而密封部位始终充斥着润滑脂，避免了轴颈处的磨损。润滑脂外泄的流量，可通过调节密封圈的压缩量来控制。这种密封的缺点是要消耗一定量的润滑脂，并污染、影响了混凝土的质量。·