國內基礎設施建設投資持續推進，拉動工程機械行業發展步入快車道，混凝土攪拌運輸車作為典型的工程機械產品，伴隨著相關政策細化落地，尤其是新國標的發布與實施，產品技術及行業規模均得到迅速提升發展。

本文以混凝土攪拌運輸車為技術跟蹤對象，通過對產品技術發展及研究現狀進行梳理和總結，提煉出行業“卡脖子”技術難點，為企業研發人員以及行業研究人員提供研究參考。

基本組成及工作原理

混凝土攪拌運輸車是運輸混凝土的罐式專用運輸車輛，主要包括專用底盤、攪拌筒、動力傳動系統、供水系統、進出料口、前后臺、副車架、攪拌筒支撐托輪、扶梯等部件。具體如圖1所示。

圖1 混凝土攪拌運輸車結構組成

在運輸過程中攪拌筒始終轉動，以防止筒內的混凝土凝固，并且在卸載后會對攪拌筒內進行沖洗以清除殘余混凝土。

工作時，從底盤發動機飛輪殼后端取力，并通過傳動系統（傳動原理如圖2所示）將動力傳遞到攪拌筒上，驅動其旋轉。攪拌筒的正轉、反轉帶動筒內螺旋葉片，在混凝土與筒壁和葉片的摩擦力、內在的粘著力以及重力的共同作用下，混凝土將不斷地被提升、向下跌翻和滑移，在攪拌筒的筒壁以及葉片軌道的引導下，混凝土沿攪拌筒的徑向與切向做復合運動，直到混凝土移動到螺旋葉片的末端。

圖2 混凝土攪拌運輸車傳動原理

技術研究現狀

目前，針對混凝土攪拌運輸車國內外學者及企業研發人員展開多方面的研究，也取得了一定的研究成果。通過文獻梳理以及專利檢索，總結出目前主要的研究方向包括側翻技術研究、攪動性能技術研究、恒速控制技術研究以及制造工藝研究等方面。

2.1  側翻技術研究

針對混凝土攪拌運輸車的側翻問題，主要的技術研究包括靜態側翻試驗方法研究、動態側翻技術研究、側翻警示系統研究、防側翻控制系統研究四個方向。主要研究內容及成果包括：

（1）側向加速度是汽車側翻的主要誘導因素，單獨主動轉向可以達到防止混凝土攪拌車側翻的效果，提出主動轉向和制動聯合控制來防止混凝土攪拌車側翻；

（2）混凝土運輸車在轉彎時易產生側翻現象進行了分析，得出了不同狀態下橫向行駛的臨界狀態，分析出混凝土運輸車行駛穩定性的影響因素；

（3）針對混凝土攪拌運輸車質心變化及螺旋葉片的旋向對行車穩定性的影響進行了探究；

（4）計算攪拌筒旋轉時的質心變化規律，找出臨界側翻速度與轉彎半徑的關系，確定轉彎時混凝土攪拌運輸車安全車速，搭建虛擬儀器，實時顯示在轉彎時的安全車速并預警；

（5）通過車身姿態的控制來警示液罐車側翻的研究，利用多體動力學仿真，分析質心位置的改變對液罐車側翻的影響；

（6）基于改進TTR算法的汽車防側翻預警系統，采用卡曼濾波技術總結傳統的TTR算法的優點以及缺點；

（7）通過研究混凝土攪拌運輸車彎道工況下側翻的機理，建立不同彎道混凝土攪拌運輸車側翻的動力學模型，根據實車參數進行參數仿真分析，開發出彎道工況混凝土攪拌運輸車防側翻預警系統；

（8）建立混凝土攪拌運輸車的三自由度動力學模型，通過PID控制證明主動轉向對混凝土攪拌運輸車防側翻有很好的控制效果；

2.2  攪動性能技術研究

混凝土攪拌運輸車攪拌筒的攪拌性能直接影響混凝土勻質性，非均勻性的混凝土易出現離析現象，會造成泵送堵管，影響施工工期及泵送設備壽命。

影響攪拌筒攪拌性能的主要因素可分為非結構因素及結構因素兩類，其中司機駕駛習慣、行駛路況、低速攪拌時間、攪拌筒轉速是否恒速、放料前是否高速攪拌等為非結構要素；攪拌筒斜置角度、填充率、攪拌葉片等為結構要素，其中攪拌葉片參數包括螺旋方程式、螺距、螺旋升角、葉片形式等。從目前相關文獻分析，國內主要集中在通過優化攪拌葉片結構參數以改善攪拌性能方面。

2.3  恒速控制技術研究

混凝土攪拌運輸車的攪拌筒控制方式分為非恒速控制和恒速控制。非恒速控制即攪拌筒筒速隨發動機轉速呈比例變化。攪拌車行駛過程中負載重，發動機轉速變化范圍大且頻繁，若攪拌筒控制方式為非恒速控制，則會導致攪拌筒筒速變化也頻繁，實踐證明，攪拌筒恒速控制能夠有效提升混凝土質量，同時提升車輛壽命、降低能耗。

攪拌筒的恒速攪拌控制有四種方式可供選擇：單獨的發動機驅動方式、電子恒速方式、常規液壓方式、恒速液壓方式。目前恒速液壓方式在市場上應用廣泛。

2.4  焊接工藝技術研究

混凝土攪拌車在使用一定時間后，罐體結構的一些關鍵焊接位置會出現開裂失效，為了改善焊接接頭組織性能和降低焊接接頭的殘余應力，研究學者提出了改進措施，具體包括：

①增開罐體滾道焊接坡口、控制拼裝間隙，該工藝方法可以保證根部的熔透性，同時減緩焊縫相變時的瞬間冷卻速度以及降低焊接應力；

②通過預熱改進焊接方法。通過預熱可降低焊縫的冷卻速度，進而降低焊縫的淬火應力和減少焊縫中的馬氏體組織，防止出現焊接裂紋。

行業技術難點提煉

通過對國內外文獻資料介紹及用戶所反饋的混凝土攪拌運輸車現有技術難點進行梳理提煉，總結出目前行業內亟待解決的一些技術難點問題。主要包括以下幾個方面：

（1）攪拌性能最優化

攪拌筒結構形式及轉速、傾斜角度、葉片參數對攪拌筒攪拌性能產生影響，攪拌性能優劣對防止離析有決定性作用。目前的研究對于如何實現混凝土勻質性最優化還未給出精確的定量分析結論；

（2）攪拌筒的磨損量及疲勞壽命評估

由于實車試驗的周期較長，目前主要借助于仿真手段對攪拌筒的磨損量進行評估，離散元仿真過程中料性測試及參數標定問題一直是困擾仿真技術人員的技術難點。如何對砂漿、骨料及混凝土的料性進行測試，并結合DEM模型，取得標定值是行業內亟待解決的問題。

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