高原寒区冷补料加热搅拌装置设计及仿真与验证

高原寒区公路养护线路长、养护资金缺乏、年平均气温低、空气稀薄、昼夜温差大,冻融循环频繁剧烈,导致高原寒区公路养护条件恶劣、公路养护难度大、养护质量难以保证。目前,高原寒区普遍采用冷补料进行日常养护,由于高原寒区施工环境温度低、冷补料破乳后水分不易蒸发,压实效果差,养护路面在气温变化后容易出现再次冻融,养护质量不佳。为解决高原寒区冷补料在低温环境下养护施工质量不佳的问题,避免高原寒区公路养护受季节和天气的制约,提出将乳化沥青冷补料加热到一定温度后施工的方案。根据方案要求、恒温控制系统构成和控制系统电路原理,完成加热搅拌装置整体设计。通过理论计算确定搅拌电机功率2 kW和搅拌速度30 r/min等工作参数。为验证所设计结构和参数是否合理,对加热搅拌过程进行分析得到仿真数学模型,并根据设计参数建立加热搅拌装置三维模型,利用ANSYS CFX流体分析软件,对加热搅拌装置进行仿真分析和模拟,通过仿真结果对设计参数进行优化,依据优化参数,制作加热搅拌装置设备样机并对样机现场试验。试验结果表明:仿真和试验结果契合度较好,设计参数合理,研究结果可为高原寒区公路养护提供参考。