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就地冷再生工艺与传统道路维护方式相比,具有施工成本低、周期短,节约资源、不污染环境等优点。双轴连续强制搅拌器作为就地冷再生机的一部分,其体积小、成本低、生产能力大、能耗少的优点使其得到了广泛应用。但是这些设备目前基本依赖进口,因此对搅拌器的设计研究意义重大。 本文首先分析了搅拌器的工作原理、过程以及生产能力的影响因素,研究了搅拌器转速、扭矩的传统计算方法,指出了根据叶片线速度确定搅拌轴转速的方法的不足,即没有考虑叶片尺寸、安装角、数量等因素对产量的影响,并提出了根据叶片拨动物料流量确定其转速的新计算模型。 分析了传统的按照有效容积计算搅拌轴工作阻力方法及其不足,并比较了挖掘机挖掘时的阻力与叶片拨动物料时的阻力,发现其原理、参数相似,然后将挖掘阻力的计算理论应用到叶片物料的阻力计算上,得出了一个由叶片参数确定扭矩的新计算模型。 为了验证新模型的准确性,本文测试了一款同类型的搅拌器。测量该搅拌器的相关尺寸以及工作压力、转速、产量等参数,对比本文提出的新计算模型与测试结果。结果表明,新计算模型的转速、扭矩与测试结果误差分别为7%、6.8%,说明计算模型与实际结果接近。 根据就地冷再生机的整体要求,做出了搅拌器的整体方案,确定了搅拌器工作能力、叶片布置方案、叶片的尺寸参数,并用新模型就算出了搅拌器的扭矩、转速等参数,设计了搅拌器的动力系统方案,并对马达等做了选型。 建立了搅拌器的三维模型,导入基于离散颗粒动力学的仿真软件EDEM软件中,使用软件分析物料粒度对阻力矩的影响、搅拌速度对阻力矩的影响以及物料堆积时的极限阻力矩。分析结果表明,物料粒度增大则阻力增大,搅拌速度提高则阻力降低。 然后根据计算及仿真结果,分析搅拌轴、搅拌臂、固定座、吊架等结构件的受力情况并使用CAD设计软件NX的有限元功能分析了强度及位移,确保结构的可靠性。