搅拌机

搅拌机（Concrete Mixer），又称混凝土搅拌机，是一种建筑工程机械，主要用于混合建筑材料，如水泥、沙石和各种干粉砂浆。当前的搅拌机主要由上料装置、搅拌机构、供水系统、卸料机构所组成。它通过在圆筒或槽中旋转的带有叶片的轴，将多种原料混合搅拌，从而制成混合物或具有适宜稠度的材料。^[8]是建筑、市政、水利等部门广泛应用的主要机械之一，用于混凝土工程等各种工程项目。^[3]

当前的搅拌机主要由上料装置、搅拌机构、供水系统、卸料机构所组成。有多种类型，^[8]按作业方式分有循环作业式和连续作业式两种，其中连续搅拌机在工作时，原料从一端连续加入，经过内部拌合后从另一端送出混凝土，无需中途停顿；按搅拌方式分有自落式搅拌、强制式搅拌两种，按装置方式分有固定式和移动式，按形状分有双锥反转出料搅机、双卧轴混凝土搅拌机等。^[9]

搅拌机这类机械，在荷兰、比利时等欧洲国家，已有七十多年的历史。^[6]早在蒸汽时代就出现了混凝土搅拌机，利用蒸汽作为动力。19 世纪末德国公司发明制造了世界上第一台双卧轴混凝土搅拌机。^[10]

19 世纪末德国公司发明制造了世界上第一台双卧轴混凝土搅拌机，开创了建筑业预拌混凝土的先河，城市基础建设由现场人工挫制转变为机械化生产。^[10]

进入 20 世纪，美国、英国、法国和意大利相继在建筑业混凝土也形成了商品化，比德国稍晚了20多年。日本在二战后商品混凝土市场发展较快，先是引进西方混凝土设备，而后消化仿造。^[10]

工业革命时期

19世纪40年代，德、美、俄等国出现了以蒸汽机为动力源的自落式搅拌机，到1950年日本开始用搅拌机生产预挫混凝土，在此期间，以各种有叶片或无叶片的自落式搅拌机的应用为主。^[11]

随着多种商品混凝土的广泛使用以及建筑规模的大型化、复杂化和高层化，对混凝土的质量和产量不断提出更高要求，有力地促进了混凝土搅拌机在使用性能和技术水平方面的提高与发展。各国研究人员开始从混凝土搅拌机的结构形式、传动方式、搅拌腔衬板材料以及搅拌生产工艺等方面进行改进和探索。^[11]

蒸汽阶段（20世纪初)

20世纪40年代后期，德国BHS公司推出了强制式双卧轴搅拌机，但当时在使用过程中因轴端密封技术不成熟，其发展基本处于停滞状态。^[11]

快速发展阶段（20世纪70年代初）

70年代初，由于密封技术得到突破，该机型在意大利SICOMA公司等又重新发展起来，已形成系列产品。同时立轴涡桨式、立轴行星式等强制式搅拌机也先后面世。^[11]

2013年，意大利SICOMA公司已经拥有双卧轴涡桨式、行星式和连续式4大系列几十种型号的混凝土搅拌机，产品出料容量MAO标准系列为1~9、MPC行星式系列为0.2 ~ 3，均具有良好的可靠性、耐久性和经济性，其完善的监控系统独特的传动系统、有效的轴端密封润滑系统、多搅刀搅拌系统、多管多路喷水系统、液压卸料装置、测湿传感器和称重系统，被中国和国际上许多大中型混凝土搅拌(楼)站用作搅拌主机。^[11]

1952 年，首先由天津工程机械厂和上海建筑机械厂试制出国产第一台混凝土搅拌机，进料容量为 400L和1000L。当时的 400L即后来定型生产的JG250，当然在结构方面有很大改进，至今仍有生产。^[1]

1958 年为了修建武汉长江大桥，郑州第二柴油机厂自行设计和制造了 800L 搅拌机，没有料斗和提升机构，仅有搅拌装置和供水系统。该搅拌机因容量大(出料容量 800L)，可靠性较好，为修建武汉长江大桥立了汗马功劳。^[1]

1955 年混凝土搅拌机生产厂为2家，年产搅拌机105台262吨。发展到1963 年，混凝土机械生产厂家为21家，其中搅拌机年产量为 274台，946吨。1964~1965 年，天津搅拌机厂和华东建筑机械厂先后在测绘国际样机的基础上研制出JW250 型(原 375L)和JW1000 型(原1500L)立轴涡奖式搅拌机，开始了中国强制式搅拌机生产的新篇章。^[1]

1965 年前后，长沙建筑机械研究所与天津搅拌机厂合作，在吸收法国和保加利亚两台进口样机的基础上，自行研制成功JZM350(原 500L)锥形反转出料搅拌机。1975 年混凝土机械行业组织联合设计，长沙建筑机械研究所、天津搅拌机厂等单位派员参加，对JZM350 型搅拌机进行了修改设计为混凝土搅拌机的升级换代作了前期准备。^[1]到 1978 年为止，全国混凝土机械生产厂家增加到 79家，其中搅拌机年产量为 6339 台，19489吨，已经初具规模。^[1]

1988 年以后，混凝土机械技术进步的重点转向开发“商品混凝土成套设备”。1989 年长沙建筑机械研究所与山东省建筑机械广研制成功JS1000 双卧轴搅拌机。^[1]目前中国搅拌机年生产数量可以说是世界之最，据中国建设机械协会近年统计，1993年~1996年这4 年中共计生产各种规格搅拌机 26 万台。其中1993年产量最高，估计约 11.512 万台；以后逐年有所下降，1996 年约为7.1万台。^[1]

自落式重力扩散机理。它是将物料提升到一定高度后，利用重力的作用，自由落下，由于物料下落的时间、速度、落点及滚动距离不同，物料颗粒就相互穿插、翻斗、混合而扩散均匀化。自落式搅拌机就是根据这种机理设计的，在搅拌筒内壁焊有弧形叶片，当搅拌筒绕水平轴旋转时，弧形叶片不断地将物料提升到一定高度，然后自由落下而相互混合。^[12]

搅拌过程主要是“拌”，而“搅”则居次。其搅拌过程由两部分组成：一是大部分物料堆积在挫筒下部，随叶片沿回转方向前进过程中，靠前的物料不断向后沿后续料堆表面滚落，起到搅拌作用；二是当叶片回转至一定高度时，把尚存于叶片上部的物料继续向上提升，后在重力作用下陆续洒落、挫合。^[13]

强制式剪切扩散机理。它是利用转动着的叶片强迫物料相互间产生剪切滑移而达到混合和扩散均匀化。强制式搅拌机就是根据这种机理设计的，在搅拌筒中装有风车状的叶片，这些不同鱼度和位置的叶片转动时，强制物料翻越叶片，填充叶片通过后留下的空间，使物料混合。^[12]

双卧轴强制式搅拌机则是“搅”“挫”并重，其呈形的搅拌槽是固定的，通过设在槽内两个平行、相对回转轴具有一定偏角的叶片，深入混凝土组料对其进行强制性搅动，使槽内物料不断地进行左右、前后和上下三维交换。同时由于物料是在相互间具有很大压强的情况下进行剪切滑动，大大提高了骨料表面的裹浆效率。^[13]

搅拌机要完成搅拌作业的全过程，有上料装置、搅拌机构、供水系统、卸料机构所组成。^[14]

上料装置由料斗、上料架、料斗提升系统组成。^[14]

主要作用是将各种物料按照一定的比例和顺序送入搅拌机内，以进行均匀搅拌和混合。工作时，在钢丝绳的牵引下，上料斗通过前后两对滚轮分别沿上料架内外导轨爬行升起。当前滚轮运行到内导轨止点时，料斗便以前滚轮为支点向上倾翻，物料通过料斗嘴口逐渐进入拌简。当倾翻到料斗底面与水平线呈55°夹角时，料斗将受到限位装置的控制而停止运动。由于倾角已大于物料安息角，物料便全部进入拌筒。上料斗下落时，由钢丝绳的松动使料斗反向运动恢复原位。^[15]

料斗：是装载搅拌物料的容器作为小型搅拌机的料斗，它需装载供搅拌机搅拌一罐次的砂石、水泥用料。料斗的容积大小与搅拌机出料容量的比例关系是 8：5。也就是说，搅拌机每次出料容量为 500L的话，料斗的容积必须是800L。由于混凝土配比有个变动范围，其标准要求拌商应有超载10%的要求，因此料斗也应有超载10%的相应容积。料斗根据它的运行轨迹，一般分为翻斗，爬翻斗和爬斗三种型式。^[14]

上料架：上料架的导轨部分满足一定的刚性要求，导轨部分不能有明确变形。上料架的上部横梁上还需要装转向滑轮(爬斗式)或卷扬商(翻斗和爬翻斗型式)，受力都比较大。^[14]

独立驱动料斗提升系统：是料斗提升有一台单独的动力一般用制动电机，经减速带动卷扬商，然后经滑轮钢丝绳牵引料斗。^[14]

液压料千提升系统：料斗提升采用液压油缸直接顶升翻斗，或用液压油缸活塞杆牵引滑轮组带动爬斗提升的方式，因定位准确，过载可自动保护，在一些小容量搅拌机上得到了广泛应用。^[14]

集中驱动料斗提升系统：指的是采用机械离合器方式，实现料斗的提升与下降以及料斗到达卸料位置离合器能自动脱开和料斗能可靠地停在卸料位置这样一套装置。^[14]

料斗提升电控系统：这是一种电机正反转常规控制。搅拌机料斗提升系统故障率比较多，一旦发生故障，往往拉断钢丝绳，料斗变形上料架变形，甚至把减速箱箱体拉裂。故障原因往往是电气失灵而造成机械故障。^[14]

搅拌机构：是搅拌机的核心部分，其功能主要是将加入到拌筒中的砂、石、水泥、水、添加剂、掺和料等材料拌合成匀质混凝土，并且要求这种混凝土有良好的施工性能(和易性)。^[16]

正反转搅拌机构是在搅拌主轴上设置的一种特殊装置，主要包括搅拌驱动件、传动件、正向转动轴、齿轮传动组件、反向转动套筒、反向搅拌桨以及正向搅拌奖等，正反转搅拌机构可以给搅拌箱内腔中的沥青混凝土原料同时施加正向的剪切力和反向的剪切力，将搅拌箱内腔中的沥青混凝土中的结块挤压开，同时伴随正反转搅拌机构的不断搅拌将沥青混凝土原料搅拌均匀。^[17]

正反转搅拌机构的齿轮传动组件包括正向转动齿轮、固定框、转向调节齿轮和反向转动齿轮，正向转动 齿轮与正向转动轴固定连接，正向转动齿轮通过转向调节齿轮与反向转动齿轮连接，反向转动齿轮与反向转动套筒固定连接，转向调节齿轮与固定框旋转连接， 通过转向调节齿轮与固定框可确保力在传递过程中能够平稳。^[17]

叶片排布：在强制式搅拌机中，搅拌叶片是在搅拌过程中可以做到相互交叉，由于其搅拌叶片的半径设计为相互交叉，并且搅拌叶片与转动轴存在一定的角度，各个搅拌叶片之间在空间上都存在一定的错位，使得叶片在上下左右前后都具有一定的空间位置。这样的设计好处在于能够使得搅拌过程更加的匀质。^[12]

采用虹吸式水箱定量给水：是混凝土搅拌机最早的供水方式，鼓筒型搅拌机就是用这种结构。虽然这种结构比较复杂，制造成本较高，但它的可靠性不错，用户对它已经习惯，所以在老式搅拌机上还一直沿用。^[18]

涡轮流量计：涡轮的旋转发出相应的电脉冲数，通过电脉冲计数和数字符合电路实现定量供水。在计算机控制的混凝土搅拌站(楼)上应用较多。^[18]

卸料机构大体可分为气动、手动和机动三种形式。机动卸料即电动机通过蜗轮一蜗杆减速器及扇形齿轮减速后，利用电动机的正反转而完成卸料。^[19]

水泥混凝土搅拌机的用途就是机械化的拌制水泥混凝土，其种类较多，分类方法和特点如下。^[9]

循环作业式的供料、搅拌、卸料三道工序是按一定的时间间隔周期进行的，即按份拌制。由于拌制的各种物料都经过准确的称量，故搅拌质量好。大多采用此种类型的作业方式。^[9]

连续作业式的上述三道工序是在一个较长的筒体内连续进行的。虽然其生产率较循环作业式高，但由于各料的配合比、搅拌时间难以控制，故搅拌质量差。使用较少。^[9]

自落式搅拌机是根据自落式重力扩散机理设计的，在搅拌筒内壁焊有弧形叶片，当搅拌筒绕水平轴旋转时，弧形叶片不断地将物料提升到一定高度，然后自由落下而相互混合。这种搅拌机一般拌制塑性和半塑性混凝土。^[20]

强制式搅拌机是根据强制式剪切扩散机理设计的，在搅拌筒中装有风车状的叶片，这些不同角度和位置的叶片转动时，强制物料翻越叶片，填充叶片通过后留下的空间，使物料混合。一般适用于拌制干硬性混凝土。^[20]

固定式混凝土搅拌机的拌筒由非常厚的钢材制造，结构具有极强的钢性和稳定性。采用由计算机控制的机床来加工传动轴上的轴承座和齿轮箱安装法兰，以保证齿轮箱法兰和轴承座的正确校准，保证与拌筒壁平行。主要用于：搅拌运输车的预混合、大批量填充材料的制作，以及堤坝建设和一般支承结构。^[21]

自动装载移动式料混凝土搅拌机，是一种结合混凝运输车和凝搅站功能为一体的设备，混凝土装、计量搅、出料于一身，并可实现湿凝土运输和现场凝土施工作业的混凝土搅伴设备。该没备极大地提高了生产效率 降了生产时间和成本，中国幅员辽，混凝施项目众多，自动装载移动式湿疑土伴机具有简单、快捷、高效的诸多特性。^[22]

其特点是正方向搅拌而反方向出料，适用于拌合塑性和半干硬性混凝土以及大骨料混凝士：不适应于流动性不良、干硬性的混凝士。应用范围较广，可以用在大部分的建筑项目、道路、桥梁工程等。^[20]

其特点是结构非常的紧凑是由传动系统、搅拌罐搅拌机、轴端密封等几部分所组成。主要适用于搅拌低流动性的干硬性混凝土、半干硬性混凝土、轻骨料混凝土及各种砂浆。适用范围比较狭窄，只是在建筑工程中比较常见。^[20]

其特点是在搅拌臂的两侧对称的布置着两块旋转带状叶片，两个螺旋叶片的旋转方式正好相反，在搅拌过程中在这两叶片的推挤下将搅拌物从两端推向搅拌筒的中部。常用于搅拌干硬性混凝土、半干硬性混凝土、轻骨料混凝土及各种砂浆，主要是在建设工程中使用。^[20]

其特点在于对细骨料的搅拌效果优越搅拌的强度大。其结构主要有两种形式，一种是定轴式：另一种是定盘式。这种机械的搅拌叶片固定在动盘上和行星架上，固定在动盘上的叶片实现搅拌功能，固定在行星架上的叶片实现乱粉的功能。主要用于碾压混凝士的搅拌砌块和预制件的生产，也可以用于生产钢纤维混凝土彩色混凝土、干砂浆。^[20]

CB9142一88《混凝土搅拌机技术条件》主要包括有三大部分内容：第一是对整机技术性能的要求；第二是对搅拌机主要部件性能的要求；第三是对制造质量和装配质量的性能要求。^[23]

在建筑工程中，常用的混凝土搅拌设备主要有自 落式搅拌机和强制式搅拌机这两种，它们在工程施工中有着不同的应用效果。混凝土搅拌站有着十分重要的意义，但是由于现场混凝土搅拌在建筑工程施工中的使用时间不长，因此施工人员一般都采用简易式的混凝土搅拌站，应用到建筑工程施工中。^[24]

90 年代前中小型水利水电工程硷jiǎn的搅拌采用几台搅拌机配以附属设备组成的现场搅拌站，这种方式生产率低、硷质量不稳定、粉尘污染严重、不能生产高性能碎等，仅靠增加水泥用量和人工消耗来保证价的质量和浇筑强度，因而也加大了硷的成本，难以在中小型水利水电工程中推广应用。^[25]

中国正进行着大规模的基础设施建设，铁路客运专线等国家一系列重点工程相继启动，施工工艺标准也在逐步提高，混凝土的市场需求量呈现不断递增的趋势。为生产出高质量的混凝土，缩短搅拌时间，满足快速施工的需求，在高速铁路工程建设中，应十分重视混凝土搅拌站的工作效能问题。^[26]

一般的中小型混凝土搅拌机都没配上料控制系统，上料靠人工，劳动强度大，配合比靠人工掌握，操作人员的素质参差不齐，造成计量误差超标，故所生产的混凝土质量受“人为”因素影响大，难以保持稳定。^[27]

主要原因是搅拌机自身质量低、使用袋装水泥难以达到搅拌机额定的投料量、搅拌机的失修脱保，造成机器故障增多，功率下降、施工组织不严密。^[27]

通常使用的 JZ、JS、JD型搅拌机，其供水系统均用时间继电器控制水泵间接控制供水量供水误差远远超过《混凝土搅拌机技术条件》(GB9142-88)中3%的要求，最大者达到20%。造成供水误差过大的原因主要有两个：一是供水系统本身的原因，如接触器的动作误差吸水管漏气、吸水底阀漏水及活动不灵、排水管阻力变化等；二是外部原因，如电源电压波动、自发电的电源频率变化都会导致水泵电机转速的变化，使得供水量不稳。另外，蓄水池水面的高低变化使水泵吸水高度发生变化，也会造成供水量不稳。^[27]

JZ 系列反转出料的搅拌机最常见的毛病是搅拌筒转动控制接触器经常烧坏，其原因是：操作不当。如挫合物出料时搅拌筒未停转就使电机反转，造成冲击电流过大；搅拌筒电机带负载启动，启动时间过长而烧坏接触器等；机械脱保严重，各运动副摩阻力过大电机工作不正常，导致工作电流过大而烧坏接触器。^[27]

通过对工程混凝土搅拌站工况进行分析，开发智能化控制系统，实现少人化甚至无人化的混凝土生产。打破现有双站控制系统互相独立、互不关联的壁垒，采用智慧互联、大数据、自学习等手段，开发搅拌站一机双控系统，实现智能下单、一机多控、双机同步、双站协同等功能；一台电脑可司时控制两台搅拌主机的生产，当工控电脑出现故障时，可一键切换至备用电脑“无缝”生产极大地提高了生产系统的稳定性、可靠性和安全性。^[28]

故障预测：监测输送机、泵、卸料门的生产工况，评估健康指数。提前预警故障维护智能提醒：分析各零部件的生产工况及异常报警次数，智能提醒维护时间。搅拌机组的健康评估：对精度、效率等进行分析，提供生产建议。^[28]

技术是不断更新的，为了使先进的技术能够快速地更新和使用，软件必须具备远程升级技术系统远程升级技术的研发与应用，通过搭载 ECC云服务平台，利用 SBOX 进行数据传输，实现工程混凝土搅拌站程序远程升级；升级过程操作简单、稳定可靠。^[28]

搅拌技术不断创新，研制出了新一代双螺带卧轴搅拌主机。与传统搅拌主机相比，内外螺带叶片实现靠近搅拌轴的物料与靠近罐壁的物料径向逆流，从而增加物料之间的碰撞和揉搓，获得最佳的混凝土搅拌均质性，提高搅拌质量；采用最新的搅拌主机除尘技术和罐内视频监控技术，可实时监控搅拌主机内混凝土的搅拌状态。后续可采用 AI图像识别技术或其他坍tān落度检测仪器，确定搅拌均质最佳搅拌时间，以节省搅拌时间，提高工程混凝土搅拌站生产效率。还可以根据不同的混凝土配方要求或地域、外部温度、外加剂反应时间等因素，结合搅拌主机变频技术，实现快速搅拌，大大降低工程成本。^[28]

1974年在扬州召开全国混凝土搅拌机行业会，讨论并通过了两项标准，即后来公布执行的 JJ21一74《混凝土搅拌机系列、基本参数》和JJ22-74《混凝土搅拌机技术条件》。^[23]

1984 年新添GB4477一84《混凝土搅拌机性能试验方法》。由于JJ22-74标准使用已多年，于1988 年进行了修订重新公布GB9142-88《混凝土搅拌机技术条件》替代了原来的JJ22--74 标准但J21-74 仍一直沿用至今。^[23]

1988年混凝土搅拌机开始实行许可证制度，但当时尚无《混凝土搅拌机可靠性试验方法》标准出台，只好在生产许可证实施细则中规定了相关内容才使混凝土搅拌机发证工作得以顺利进行。该项标准一直到 1995 年才正式公布，标准编号为 JG/T50621-1995《混凝土搅拌机可靠性试验方法》。^[23]

1993年相继制订了三项混凝土搅拌机易损件标准，它们分别是JG/T50451-1995《混凝土搅拌机叶片技术条件》JG/T5045.21995《混凝土搅拌机村板技术条件》和JG/5045.3一1995《混凝土搅拌机橡胶托轮》。至此，混凝土搅拌机标准基本配套齐全。^[23]

1、搅拌机应设置在平坦的位置，用方木垫起前后轮轴，使轮胎搁高架空，以免在开动时发生走动。^[29]

2、搅拌机应实施二级漏电保护，上班前电源接通后，必须仔细检查，经空车试转认为合格，方可使用。试运转时应检验拌筒转速是否合适，一般情况下，空车速度比重车（装料后）稍快2~3转，如相差较多，应调整动轮与传动轮的比例。^[29]

3、拌筒的旋转方向应符合箭头指示方向，如不符实，应更正电机接线。^[29]

4、检查传动离合器和制动器是否灵活可靠，钢丝绳有无损坏，轨道滑轮是否良好，周围有无障碍及各部位的润滑情况等。^[29]

5、开机后，经常注意搅拌机各部件的运转是否正常。停机时，经常检查搅拌机叶片是否打弯，螺丝有否打落或松动。^[29]

6、当混凝土搅拌完毕或预计停歇1h以上，除将余料出净外，应用石子和清水倒入抖筒内，开机转动，把粘在料筒上的砂浆冲洗干净后全部卸出。料筒内不得有积水，以免料筒和叶片生锈。同时还应清理搅拌筒外积灰，使机械保持清洁完好。^[29]

7、下班后及停机不用时，应拉闸断电，并锁好开关箱，以确保安全。^[29]

方圆集团座落于胶东半岛海阳市，地处青岛、烟台、威海三大开放城市之间，现辖建设机械有限公司、起重机械有限公司、交通机械有限公司、建材机械有限公司、中国重汽方圆专用汽车有限公司等 26个法人子公司，其中在北京、沈阳、上海投资建立三个全资生产企业，拥有省级技术中心，构筑起以建设工程机械、葡萄酒业和粮油加工三大产业为主导，酒店服务、交通运输为辅，多业并举的总体框架，占地面积 160 万平方米，建筑面积 90 万平方米，拥有员工 4000 人。^[30]

珠海仕高玛机械设备有限公司是一家由意大利SICOMA公司和志豪（中国）有限公司于2000年共同投资兴建并投产，主要从事高品质搅拌机械设备的研发、生产、营销与服务的外商独资企业。公司位于风景秀美的广东省珠海市，占地面积约50000平方米。意大利SICOMA公司隶属于意大利O.M.G集团，成立于1947年，是意大利历史最悠久、规模最大的搅拌机生产企业之一。^[31]

中联重科创立于1992年，主要从事工程机械、农业机械等高新技术装备的研发制造，主导产品涵盖18大类别、106个产品系列、660个品种，是业内首家A+H股上市公司，注册资本86.78亿元，总资产1306亿元，位居全球工程机械企业第5位。^[32]

山东圆友建设机械有限公司（原潍坊圆友建设机械有限公司）是中国生产大型建设机械的重点企业，具有20多年的生产历史，该公司专业技术水平高，技术力量雄厚，生产机构 公司生产线下设四个分厂，一个车间，主要生产混凝土配料机、混凝土搅拌机、混凝土输送泵、稳定土拌和站、螺旋输送机等。^[33]