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双轴搅拌机工作原理及生产能力理论估算

来源:http://www.qingmaimachine.com/news68600.html   发布时间:2019/4/18 13:46:00

前言

   双轴搅拌机在制砖生产线上俗称“一搅”,在预加水成球生产工艺中,生料的预湿是双轴搅拌机来完成的。对物料进行连续搅拌、混合、均化、增塑和输送,同时加水以调整物料的含水率。


1、          工作原理

双轴搅拌机由两根搅拌轴,轴上按螺旋推进方向安装32把搅拌叶片及搅拌槽组成的搅拌系统,为提高原料的的塑性,在搅拌机入料端稍后处的上部,设有加水装置,使得物料形成较大的球状块料。旋转时两轴的由内向外,将物料搅起,靠搅拌叶片旋转时的推力(搅拌叶与搅拌轴线夹角为20°~25°)形成物料流,旋转向前推进。最后物料经漏料箱进入承接皮带,进入到下台设备中。

2、          生产能力公式的探讨

物料在搅拌槽中形成三条泥料流。两条是搅拌槽与轴之间形成的泥料流,另一条则是两搅拌轴之间形成的泥料流。三条泥料流的流动速度不一样,但对于生产能力的估算,应通过综合性实验来确定。物料在双轴搅拌机是以螺旋形式向前推进的,所以可应用螺旋输送机的输送能力的机理来推导其搅拌机的生产能力的估算公式。

   螺旋输送机的生产能力的计算公式如下:

  Q=60πD×DSNρψ/4

其中 Q——生产能力(t/h)

     D——螺旋回转直径(m)

     S——导程(m)

     N——搅拌轴转速(r/min)

     ρ——体积质量(t/m3)

     ψ——填充系数

双轴搅拌机的每相邻搅拌叶片成90°,为不连续装配,物料在间断区不输送物料只作搅拌运动。所以双轴搅拌机的生产能力要比螺旋输送机小,在上述公式中,还应乘一个<1的系数K,该系数主要与导程、物流量、阻力等因素有关。

2.1   导程系数Ks

     双轴搅拌机在一个导程上等距分布着四个搅拌叶片。当搅拌轴转过一周,物料向前推进,导程设为4Bsinα。式中的B为叶片的平均宽度,α为叶片的倾斜角度。因此,和螺旋输送机相比,搅拌机一周的输送量只是输送机的4Bsinα/S倍,称它为导程系数Ks,即:

       Ks=4Bsinα/S

      S——导程(m)

2.2   流量系数Kv

   搅拌叶片切入物料到脱离物料的理论流量为ABsinα,式中A为物料在搅拌槽中的横截面积。搅拌机中的物料属于松散物质,它既具有固体的实体性,也具有液态的流动性。物料在搅拌槽内的运动情况是很复杂的。在搅拌中,物料质点并未沿轴线方向直接移动,而是沿近似垂直的叶片表面的方向作复杂的曲线运动,当叶片穿过物料时,其中一部分物料被向前推进,而另一部分则推到两侧或回退,所以物料的实际推进量要少于理论流量。用1-1/2sinα来近似表示此时的推进率。另一方面,在叶片扫过的区域留下的空间又很快地被两侧的物料所填满,其中也包括前侧物料的回流,由于叶片的阻挡作用,使回流量和叶片角度有一定关系。综合以上两方面,我们用(1-1/2sinα)cosα来近似表示实际的推进率,称之为流量系数。即:

Kv=(1-1/2sinα)cosα

2.3   阻力系数Kf

     推进物料所施加的轴向推力随叶片角度的增加而减小,而推力对物料的作用区域也是有限的。叶片在物料运动中产生相对运动,即物料的相互作用而形成内部摩擦力,物料与搅拌槽和搅拌叶等运动产生外摩擦,这些力均阻碍着物料的向前运动,物料速度快慢关系着生产能力大小。公式为Kf=μ(1-α/90),其中μ是个经验数字,它与导程、摩擦系数和粘度等因素有关。一般可取0.75左右。

   Ks、Kv、Kf从不同侧面反应了对生产能力的影响,它们三者的乘积就构成了前述公式中的系数K,即K=KsKvKf。从而得出双轴搅拌机生产能力的理论估算公式:

     Q=94.2DDSNρψK

2.4  估算生产能力应用实例

   下面就运用上述的理论公式来估算SJ36型双轴搅拌机的产量。

例1:SJ36型双轴搅拌机,已知:

   D=0.47m,S=0.562,N=28rpm,

   ρ=1.2t/m3,ψ=0.4,α=22°,

   B=0.15m,求Q?

求得:Ks=4Bsinα/S=0.4

  Kv=(1-1/2sinα)cosα=0.754

Kf=μ(1-α/90)=0.567

K=KsKvKf=0.171

Q=94.2DDSNρψK=27.45(t/h)

例2:SJ40型双轴搅拌机,已知:

   D=0.52m,S=0.64,N=24rpm,

   ρ=1.2t/m3,ψ=0.4,α=22°,

   B=0.16m,求Q?

求得:Ks=4Bsinα/S=0.375

  Kv=(1-1/2sinα)cosα=0.754

Kf=μ(1-α/90)=0.567

K=KsKvKf=0.16

Q=94.2DDSNρψK=30(t/h)

由此可见,双轴搅拌机的生产能力主要与螺旋回转直径D、搅拌轴转速N、搅拌叶片角度α及叶片平均宽度B有关。

3   结束语

   由于双轴搅拌机投资少、制品质量要求低等特点,在国内制砖工艺线上应用比较广泛,所以了解双轴搅拌机的工作原理及生产能力的估算是完全必要。

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