雙臥軸攪拌機(jī)是目前混凝土攪拌設(shè)備中廣泛使用的主導(dǎo)機(jī)型，其攪拌裝置作為該機(jī)型的核心部分，直接影響著整機(jī)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(lái)，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(jī)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(jī)型有一個(gè)共同特點(diǎn)，就是它們的攪拌裝置都采用了雙排葉片結(jié)構(gòu)來(lái)提高機(jī)器的攪拌性能。本文針對(duì)這種新型攪拌裝置，對(duì)雙排葉片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和攪拌機(jī)理進(jìn)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(diǎn)和攪拌機(jī)理分析
　　與其他類(lèi)型強(qiáng)制式攪拌機(jī)一樣，雙臥軸攪拌機(jī)也是借助于攪拌葉片實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的強(qiáng)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(dòng)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(duì)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(guò)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(duì)安裝在攪拌軸兩側(cè)，結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)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(duì)于單排葉片結(jié)構(gòu)有著顯著的優(yōu)點(diǎn)，主要體現(xiàn)在以下2個(gè)方面。

　　（1）因?yàn)閿嚢铏C(jī)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(dòng)時(shí)，常規(guī)的單排攪拌葉片就只能攪動(dòng)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(wú)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(guò)大而形成的攪拌低效區(qū)。
　?。?）因?yàn)閺?qiáng)制式攪拌機(jī)工作時(shí)，攪拌臂上每一點(diǎn)的線速度v=wR，（w為攪拌軸轉(zhuǎn)速，R為攪拌臂上某點(diǎn)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(huì)出現(xiàn)由于線速度相對(duì)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(dòng)時(shí)，主、副葉片對(duì)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(jiàn)繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)（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(yùn)動(dòng)。軸向力的作用中推動(dòng)物料沿著攪拌軸方向，不斷地從一個(gè)旋轉(zhuǎn)平面向另一個(gè)旋轉(zhuǎn)平面運(yùn)動(dòng)（如圖中所示的垂直于紙面的Z1、Z2方向）。實(shí)際的攪拌過(guò)程就是這些不同運(yùn)動(dòng)形式的綜合，此時(shí)在拌筒內(nèi)的物料不但能夠形成常規(guī)雙臥軸攪拌機(jī)具有的圍流循環(huán)運(yùn)動(dòng)和軸間逆流運(yùn)動(dòng)，而且還形成沿?cái)嚢璞鄯较虻膹较蚰媪鬟\(yùn)動(dòng)，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(wú)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(duì)混合料沿?cái)嚢栎S方向推攪得快。因此在攪拌時(shí)間一定的情況下，混合料獲得的軸向循環(huán)流動(dòng)次數(shù)更多，攪拌裝置的利用率更高。當(dāng)然缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)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(duì)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(jī)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(duì)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(shí)核心和物料單元受力分析計(jì)算出的31°-45°范圍內(nèi)選取。
　　物料在拌筒內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，是由攪拌葉片推動(dòng)的。雖然較大的葉片能夠在攪拌過(guò)程中推動(dòng)更多的物料，從而強(qiáng)化攪拌效果，但是較大的葉片也會(huì)阻礙物料在拌筒內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，降低攪拌質(zhì)量和效率，同時(shí)也會(huì)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(jì)算確定的，而副葉片尺寸的確定尚無(wú)明確方法。由于在雙排葉片攪拌過(guò)程中，