1. Įvadas
Dviejų -velenų maišytuvai plačiai naudojami betono, sauso skiedinio, chemijos ir aplinkos apsaugos pramonėje dėl jų pranašumų – didelės kirpimo jėgos, nesimaišo negyvų kampų ir didelio maišymo efektyvumo. Kaip pagrindinis maišytuvo komponentas, ašmenys tiesiogiai dalyvauja medžiagos stūmimo, kirpimo, mėtymo ir konvekcijos procesuose. Jo struktūriniai parametrai (storis, plotis, kampas ir kt.) lemia medžiagos tekėjimo būseną ir maišymo kokybę. Tarp jų, ašmenų storis yra susijęs ne tik su konstrukcijos tvirtumu ir atsparumu dilimui, bet ir tiesiogiai veikia medžiagos maišymo trajektoriją, šlyties stiprumą ir energijos suvartojimą. Todėl norint optimizuoti maišytuvo veikimą, labai svarbu ištirti mentės storio įtaką maišymo efektui.
2. Ašmenų storio įtakos maišymo efektui mechanizmas
2.1 Per plonas peiliukas (~12 mm)
Kai ašmenų storis yra mažesnis už priimtiną diapazoną, bendras standumas yra nepakankamas ir jis yra linkęs į elastinę deformaciją ar net plastikinį lenkimą veikiant medžiagų (ypač kietų užpildų, tokių kaip akmenys) smūgiui ir trinčiai. Jo neigiamas poveikis maišymo efektui daugiausia atsispindi šiais aspektais:
Prastas maišymo vienodumas ir stiprus atskyrimas: Deformuotas peilis negali efektyviai pakelti ir išmesti medžiagų, nesudaro pakankamai konvekcinės cirkuliacijos. Tarpas tarp ašmenų ir įdėklo didėja, todėl nepavyksta sukurti efektyvios kirpimo jėgos. Komponentų pėdsakai, tokie kaip cementas ir priedai, negali būti visiškai išsklaidyti, dėl to atsiskiria užpildai ir pasta, susidaro cemento aglomeracija ir sutrinka vietinė proporcijų pusiausvyra. Maišymo vienodumas (CV vertė) dažnai yra didesnis nei 15%, o tai negali atitikti gamybos reikalavimų.
Ilgesnis maišymo laikas ir sumažintas efektyvumas: Norint kompensuoti netolygaus maišymo problemą, maišymo laiką reikia pailginti daugiau nei 50%. Pradinis 30 sekundžių maišymo ciklas pailginamas iki daugiau nei 1 minutės, dėl ko sutrinka maišymo stoties gamybos ritmas, atsiranda atsilikimų vėlesnėse partijų iškrovimo ir iškrovimo grandyse, o bendras gamybos efektyvumas sumažėja 30–50%.
Nestabilus medžiagos išmetimas ir rimti likučiai: Plonas ašmenys turi silpną spiralinę stūmimo jėgą, todėl neįmanoma visiškai nustumti medžiagų, esančių ant cilindro sienelės ir dugno iki išleidimo angos. Po kiekvieno maišymo lieka 5–15 % medžiagų, kurios sukietėja ir susimaišo su naujomis medžiagomis, dar labiau apsunkindamos netolygų maišymąsi ir suformuodamos „kietą šlifavimo sluoksnį“, pagreitinantį ašmenų ir įdėklo susidėvėjimą.
Stipri įrangos vibracija ir padidėjęs energijos suvartojimas: Dėl deformuotos ašmenų medžiagos nešimas nestabilus, svyruoja maišymo apkrova ir didelė smūginė apkrova darbo metu. Tai sukelia stiprią įrangos vibraciją, pagreitina maišymo veleno nuovargio susidėvėjimą, padidina guolio tarpą ir sendina reduktoriaus pavarą. Tuo pačiu metu svyruojanti apkrova lemia 10–20% energijos suvartojimo padidėjimą.
2.2 Vidutinis ašmenų storis (12–20 mm)
Kai mentės storis yra priimtino diapazono ribose (12–20 mm mažiems ir vidutinio dydžio maišytuvams, 20–24 mm dideliems maišytuvams), jis yra pakankamai tvirtas ir atsparus dilimui, stabiliai maišosi ir užtikrina optimalų maišymo efektą. Jo pranašumai yra šie:
Puikus maišymo vienodumas ir jokio atskyrimo: Ašmenys eksploatacijos metu nedeformuojasi, išlaikant pagrįstą tarpą (3–5 mm) nuo įdėklo. Jis gali efektyviai pakelti ir mesti medžiagas, sudarydamas stiprią konvekcinę cirkuliaciją ir kirpimo veiksmą. Medžiagos yra visiškai sumaišytos visomis kryptimis (ašine, radialine ir periferine), maišymo vienodumas (CV vertė) yra 8%–12%, nėra užpildų segregacijos ar cemento aglomeracijos ir stabili gaminio kokybė.
Trumpas maišymo laikas ir didelis efektyvumas: Vidutinio{0}}storio peiliukas pasižymi dideliu medžiagų maišymo pajėgumu, todėl per numatytą laiką (30–60 sekundžių) tolygiai sumaišoma. Gamybos ritmas yra stabilus, o efektyvumas yra maksimalus užtikrinant maišymo kokybę.
Stabilus iškrovimas ir mažas likutis: Ašmenys turi pakankamą stūmimo jėgą, efektyviai subraižydami medžiagas ant cilindro sienelės ir dugno, o išmetimo likutis yra mažesnis nei 3%, išvengiant sukietėjusių likučių, turinčių įtakos maišymo kokybei, problemos.
Stabilus įrangos veikimas ir mažos energijos sąnaudos: Eksploatacijos metu apkrova yra stabili, sukimo momentas yra vienodas, nėra didelės vibracijos ir įprastas transmisijos komponentų, tokių kaip velenas, guoliai ir reduktorius, tarnavimo laikas. Energijos suvartojimas atitinka vardinį diapazoną, o ekonomiškumas yra didelis.
2.3 Per storas peiliukas (＞24 mm)
Per didelis ašmenų storis (didesnis nei 24 mm) sukels perteklinį svorį ir per didelį atsparumą maišymui, o tai neigiamai paveiks maišymo efektą ir įrangos veikimą:
Padidėjęs atsparumas maišymui ir vietiniai negyvi kampai: Per storas peiliukas turi didelį sąlyčio su medžiagomis plotą, todėl žymiai padidėja atsparumas maišymui ir energijos sąnaudos (padidėja daugiau nei 20%). Tuo pačiu metu storas peiliukas yra linkęs į medžiagos užsikimšimą ir kaupimąsi šaknyje, sudarydamas vietinius maišymosi negyvus kampus, todėl kai kuriose vietose medžiagos susimaišo netolygiai.
Sumažintas medžiagos metimo aukštis ir susilpnėjusi konvekcija: Pernelyg sunkus peilis sukasi lėtai, todėl sumažėja medžiagos kėlimo ir metimo aukštis, susilpnėja konvekcinės cirkuliacijos efektas ir tam tikru mastu pailgėja maišymo laikas.
Padidėjusi įrangos apkrova ir pagreitėjęs nusidėvėjimas: Savas{0}}menčių svoris ir pasipriešinimas maišymui yra per dideli, todėl maišymo velenas, guoliai ir reduktorius veikia ilgai- didelėmis- apkrovomis, pagreitina nuovargio susidėvėjimą ir sutrumpina transmisijos komponentų tarnavimo laiką. Be to, ant vidinės cilindro sienelės susikaupusios sukietėjusios medžiagos sustiprina cilindro konstrukcijos dilimą.
Prastas sąnaudų{0}}efektyvumas: Pernelyg storas peiliukas pasižymi itin dideliu susidėvėjimo pertekliumi, o ašmenų korpusas beveik nenusidėvėjęs, tačiau svorio perteklius yra per didelis, todėl didėja gamybos ir priežiūros išlaidos bei sumažėja ekonominė nauda.
3. Optimalus ašmenų storio diapazonas ir inžinerinis pasirinkimas
3.1 Optimalus storio diapazonas
Kartu su teorine analize ir inžinerine praktika optimalus dviejų velenų maišytuvų{0}} mentės storis yra toks:
Mažas maišytuvas (＜2 m³): 12–16 mm (medžiaga: 65Mn plienas, paviršiaus grūdinimas).
Vidutinis maišytuvas (2–5 m³): 16-20 mm (medžiaga: 65Mn plienas, paviršius volframo karbidas, kietumas HRC58-62).
Didelis maišytuvas (＞5 m³): 20–24 mm (medžiaga: didelio -stiprumo mangano plienas, vientisas liejimas + nusidėvėjimui-atspari danga).
3.2 Inžineriniai atrankos principai
Renkantis inžineriją, reikia visapusiškai atsižvelgti į šiuos veiksnius:
Medžiagų charakteristikos: didelio kietumo ir didelio abrazyvumo medžiagoms (pvz., betonui su dideliu akmeniu) pasirinkite storį, artimą viršutinei ribai; mažo kietumo ir mažo abrazyvumo medžiagoms (pvz., sausam skiediniui) pasirinkite storį, artimą apatinei ribai.
Maišytuvo modelis: Suderinkite storį pagal maišytuvo tūrį ir venkite „mažo maišytuvo storais peiliukais“ arba „didelio maišytuvo plonais peiliukais“.
Gamybos efektyvumas: Siekdami užtikrinti maišymo kokybę, pasirinkite vidutinį storį, kad subalansuotumėte efektyvumą ir energijos suvartojimą.
Priežiūros kaina: Pasirinkite storį, kuris būtų pakankamai atsparus dilimui, kad sumažintumėte ašmenų keitimo ir priežiūros išlaidas.