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MOH材料拌合摊铺一体机搅拌器参数设计及仿真研究

徐世林  
【摘要】:MOH材料是一种新型的半柔性路面材料,它刚柔相济,常温施工,节能环保,与热拌施工相比较可节约大量能源,减少环境污染,是未来道路建养技术发展的方向,但是这种材料的拌合摊铺设备在国内外还处于空白,现有的稳定土搅拌器、稀浆封层车搅拌器和水泥混凝土搅拌器的结构参数和运动参数的设计方法和成果不能完全照搬使用。因此,本文依托国家科技支撑计划项目的支持,按照MOH材料拌合摊铺一体机的总体设计要求,对MOH材料搅拌器的结构参数和运动参数进行设计,设计出符合MOH材料材料特性的搅拌器,提高MOH材料的搅拌质量,满足MOH材料拌合、摊铺、压实一体化的施工要求。论文首先通过对比分析稀浆封层车搅拌器、稳定土搅拌器、水泥混凝土搅拌器的结构型式,根据MOH材料的材料特性选择了MOH材料搅拌器的结构型式,对搅拌过程中的MOH材料颗粒进行了动力学和运动学分析;通过MOH材料颗粒的动力学和运动学分析、实验室实验和实际工程经验建立了搅拌器结构参数和运动参数的数学模型;参考稀浆封层车搅拌器、稳定土搅拌器、水泥混凝土搅拌器的功率计算方法,对影响功率的材料性能相关参数进行测试,以及利用小型间歇式试验用搅拌器进行试验研究,提出了MOH材料拌合摊铺一体机连续搅拌功率的计算公式;利用Solidworks软件建立了搅拌器试验装置的三维模型,借助EDEM软件对搅拌过程进行了仿真分析,得到了搅拌器充盈率、叶片安装角、搅拌转速和搅拌时间对搅拌器的生产率和搅拌质量的影响规律;对搅拌器试验装置的搅拌时间、功率和生产率进行了试验研究,生产率和搅拌时间试验结果与仿真结果基本一致,验证了仿真方法的正确性,功率试验结果与计算公式所得结果基本一致,验证了功率计算公式的正确性,可以为系列化产品设计提供功率计算依据;利用MOH材料搅拌器结构参数和运动参数的数学模型对搅拌器试验装置的结构参数进行了优化设计,建立了参数优化后的搅拌器模型并进行仿真,结果表明:参数优化后的搅拌器可以满足最大生产率和合理的搅拌时间要求,且搅拌均匀性明显高于参数优化前。


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