雙臥軸攪拌機是目前混凝土攪拌設(shè)備中廣泛使用的主導(dǎo)機型，其攪拌裝置作為該機型的核心部分，直接影響著整機的攪拌質(zhì)量和效率。常規(guī)的攪拌裝置普遍采用單排的槳式葉片結(jié)構(gòu)，并且構(gòu)成一種圍流排列的形式，以保證拌筒內(nèi)混合料的均勻拌和。近年來，包括雙螺旋攪拌裝置（圖1）和多葉片攪拌裝置（圖2）等在內(nèi)的新型雙臥軸攪拌機不斷涌現(xiàn)，在提高攪拌質(zhì)量和效率方面有了新的突破。這些新機型有一個共同特點，就是它們的攪拌裝置都采用了雙排葉片結(jié)構(gòu)來提高機器的攪拌性能。本文針對這種新型攪拌裝置，對雙排葉片的結(jié)構(gòu)特點和攪拌機理進行有益的探討，并分析和給出了這種攪拌裝置的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)和其合理取值。


　　1、結(jié)構(gòu)特點和攪拌機理分析
　　與其他類型強制式攪拌機一樣，雙臥軸攪拌機也是借助于攪拌葉片實現(xiàn)對物料的強制導(dǎo)向攪拌。目前普通采用的攪拌裝置都是由水平安置的雙圓槽形拌筒以及2根按相反方向轉(zhuǎn)動的攪拌軸和若干組呈螺旋形排列的攪拌葉片組成。其中，攪拌葉片分主葉片和側(cè)葉片2種，分別固定在相應(yīng)的攪拌臂外端，攪拌臂則沿徑向固定在攪拌軸上，顯然，這種傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用的是單排葉片形式。對于雙螺旋攪拌裝置和多葉片攪拌裝置，其攪拌葉片除了靠近拌筒內(nèi)壁的一排常規(guī)葉片外，在靠近攪拌軸處還有一排尺寸稍小的副葉片，這些副葉片通過一根短的攪拌臂固定在攪拌軸上，并且主、副葉片按各自的安裝角成對安裝在攪拌軸兩側(cè)，結(jié)構(gòu)示意圖見圖3。由此，這種新型結(jié)構(gòu)采用的是雙排葉片形式，它相對于單排葉片結(jié)構(gòu)有著顯著的優(yōu)點，主要體現(xiàn)在以下2個方面。

　?。?）因為攪拌機容量不斷增大，而拌筒半徑尺寸又要比攪拌葉片的高度大很多，這樣當(dāng)攪拌軸轉(zhuǎn)動時，常規(guī)的單排攪拌葉片就只能攪動靠近拌筒內(nèi)壁的一層物料，而處于攪拌葉片和攪拌軸之間的很大一段距離的物料無法得到充分的攪拌。在攪拌軸處安裝副葉片能夠改善由于拌筒直徑過大而形成的攪拌低效區(qū)。
　?。?）因為強制式攪拌機工作時，攪拌臂上每一點的線速度v=wR，（w為攪拌軸轉(zhuǎn)速，R為攪拌臂上某點至攪拌軸心的距離），因此在拌筒內(nèi)沿著攪拌臂方向，速度呈三角形分布，形成了圖4所示的速度梯度。在靠近攪拌軸的一端，會出現(xiàn)由于線速度相對較低而形成的攪拌低效區(qū)。而雙排葉片結(jié)構(gòu)能夠使靠近攪拌軸的物料與靠近拌筒內(nèi)壁的物料沿徑向形成逆流，從而有效地改善低效區(qū)內(nèi)混合料的攪拌性能。

　　由圖3所示的雙排葉片結(jié)構(gòu)示意圖可知，當(dāng)攪拌軸按某一固定旋向轉(zhuǎn)動時，主、副葉片對物料的推力可分解成各自的周向力和軸向力。周向力的作用使物料在與攪拌軸垂直的平面見繞軸轉(zhuǎn)動（如圖中所示的Y1、Y2方向），并要到達(dá)一定位置后依靠自身重力自由下落（如圖中所示的X1、X2方向）。主葉片不斷地把靠近拌筒內(nèi)壁的物料推向攪拌軸方向，副葉片不斷地把攪拌軸附近的物料推向拌筒內(nèi)壁方向，形成了物料在主、副葉片之間沿著攪拌臂方向的徑向逆流運動。軸向力的作用中推動物料沿著攪拌軸方向，不斷地從一個旋轉(zhuǎn)平面向另一個旋轉(zhuǎn)平面運動（如圖中所示的垂直于紙面的Z1、Z2方向）。實際的攪拌過程就是這些不同運動形式的綜合，此時在拌筒內(nèi)的物料不但能夠形成常規(guī)雙臥軸攪拌機具有的圍流循環(huán)運動和軸間逆流運動，而且還形成沿攪拌臂方向的徑向逆流運動，從而使低效區(qū)內(nèi)的混合料得到了充分拌和，提高了混凝土的攪拌質(zhì)量和效率。
　　2、主要結(jié)構(gòu)參數(shù)分析
　　雙排葉片攪拌裝置的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)如圖5所示。無論是雙螺旋攪拌裝置還是多葉片攪拌裝置，其主要結(jié)構(gòu)參數(shù)都包括主攪拌臂排列方式和主副葉片的各種參數(shù)。兩者的區(qū)別主要在于雙螺旋攪拌裝置采用的是連續(xù)式葉片，多葉片攪拌裝置采用的是間斷式葉片。根據(jù)物料連續(xù)遞推式原理，在單軸攪拌臂排列相位相同的情況下，連續(xù)式葉片要比間斷式葉片對混合料沿攪拌軸方向推攪得快。因此在攪拌時間一定的情況下，混合料獲得的軸向循環(huán)流動次數(shù)更多，攪拌裝置的利用率更高。當(dāng)然缺點也是顯而易見的，連續(xù)螺旋式葉片結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高。

　　與常規(guī)的單排葉片相比，雙排葉片攪拌裝置增加了副葉片，其主要結(jié)構(gòu)參數(shù)就相應(yīng)增加了副攪拌臂排列方式、副葉片安裝副葉片尺寸和主副葉片關(guān)系。其中，由于副葉片與主葉片成對安裝，因此副攪拌臂的排列方式將取決于主攪拌臂。而在雙排葉片攪拌裝置中，主攪拌臂仍然采用了雙臥軸攪拌機特有的圍流排列，這與常規(guī)單排葉片的參數(shù)和取值是相同的。對于副葉片安裝角，也與主葉片安裝角一樣，決定著物料單元所受周向力和軸向力的大小，其取值可參照由主葉片前密實核心和物料單元受力分析計算出的31°-45°范圍內(nèi)選取。
　　物料在拌筒內(nèi)的運動，是由攪拌葉片推動的。雖然較大的葉片能夠在攪拌過程中推動更多的物料，從而強化攪拌效果，但是較大的葉片也會阻礙物料在拌筒內(nèi)的運動，降低攪拌質(zhì)量和效率，同時也會導(dǎo)致攪拌功率的增大。目前，主葉片的尺寸都是根據(jù)攪拌半徑計算確定的，而副葉片尺寸的確定尚無明確方法。由于在雙排葉片攪拌過程中，