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畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙
摘 要
本次設(shè)計的JS1000混凝土攪拌機是目前比較主流的機型，它是強制式臥軸混凝土攪拌機中的一種，強制式混凝土攪拌機不僅能攪拌干硬性混凝土，而且能攪拌輕骨料混凝土，能使混凝土達(dá)到強烈的攪拌作用，攪拌非常均勻、生產(chǎn)率高、質(zhì)量好、成本低。另外作為國內(nèi)新型攪拌機的一種，它整機結(jié)構(gòu)緊湊、外型美觀。
JS1000主要組成結(jié)構(gòu)包括：攪拌裝置、傳動系統(tǒng)、上料系統(tǒng)、卸料系統(tǒng)、機架、電氣控制系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)之間的連接要求緊湊，工作可靠。本次設(shè)計主要是對攪拌裝置、傳動系統(tǒng)、上料系統(tǒng)以及卸料系統(tǒng)的設(shè)計，主要包括：攪拌裝置方案的確定、攪拌軸的設(shè)計計算、傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算、軸承的校核、上料系統(tǒng)的設(shè)計以及液壓卸料系統(tǒng)的設(shè)計，最后完成攪拌機總成圖及零部件圖。
關(guān)鍵詞：混凝土攪拌機，強制式雙臥軸，攪拌裝置，傳動系統(tǒng)，上料系統(tǒng)
ABSTRACT
The design of the JS1000 concrete mixer is the mainstream design model at present. It is a kind of compulsory horizontal axis concrete mixers, compulsory mixing concrete mixer can stir both hard concrete and lightweight aggregate concrete. In addition ,concrete can achieve a strong role in stirring and stirring can be very uniformly, high productivity, high quality as well as low cost. It is a new type of domestic mixers with compact structure and nice appearance.
The main components it is consisted of include: mixing device, drive system, feeding system, unloading system, rack, electrical control system and lubrication system,and they are connected compactly as well as working stably. The main design of the JS1000 concrete mixer is the mixing device, the drive system, the feeding system and the unloading system, including scheme determination of the mixing device, the design calculation of mixer shaft, the check of bearing, the design of the feeding system and hydraulic unloading. Eventually, assembly drawing and parts drawings will be completed.
KEY WORDS: concrete mixer, forced horizontal shafts，mixing equipment, drive system，feeding system
目錄
第一章 緒論 1
1.1課題研究背景 1
1.2混凝土攪拌技術(shù) 1
1.2.1攪拌機理 1
1.2.2混凝土攪拌站設(shè)備 2
1.3攪拌機概述 3
1.3.1 國外攪拌機發(fā)展水平及現(xiàn)狀 3
1.3.2國內(nèi)攪拌機發(fā)展水平及現(xiàn)狀 3
1.3.3攪拌機發(fā)展趨勢 4
1.4課題設(shè)計的主要內(nèi)容 4
第二章 總體方案的確定 5
2.1不同廠家同型號產(chǎn)品方案歸納 5
2.2不同廠家JS1000主要參數(shù)對比分析 7
2.3總體方案確定 8
2.3.1攪拌裝置方案 8
2.3.2攪拌葉片方案 11
2.3.3傳動方案及同步方式 12
2.3.4上料方案 13
2.3.5卸料門運動方案及卸料方式 14
第三章 攪拌裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計 18
3.1攪拌裝置組成 18
3.1.1攪拌筒 18
3.1.2攪拌軸 19
3.1.3攪拌臂 19
3.1.4攪拌葉片 19
3.1.5軸端密封和支承 19
3.2攪拌裝置基本參數(shù) 19
3.2.1生產(chǎn)率 20
3.2.2出料容積 20
3.2.3攪拌器工作循環(huán)時間 20
3.2.4攪拌器尺寸參數(shù)計算 21
3.2.5部分參數(shù)經(jīng)驗公式 23
3.3攪拌軸設(shè)計 23
3.3.1攪拌軸轉(zhuǎn)速 23
3.3.2攪拌軸結(jié)構(gòu)設(shè)計原則 25
3.3.3攪拌軸尺寸確定 25
3.3.4攪拌軸的撓度計算與校核 27
3.3.5攪拌軸按彎扭合成強度條件校核 28
3.4攪拌臂設(shè)計 30
3.4.1攪拌臂尺寸參數(shù)計算 30
3.4.2攪拌臂排列關(guān)系 31
3.5攪拌葉片設(shè)計 32
3.5.1葉片結(jié)構(gòu)尺寸 32
3.5.2葉片安裝角 33
3.6密封與支承結(jié)構(gòu)的設(shè)計 36
3.6.1密封裝置設(shè)計 36
3.6.2軸承的設(shè)計與校核 37
第四章 傳動系統(tǒng)設(shè)計 40
4.1電動機確定 40
4.1.1電動機功率計算公式 40
4.1.2部分廠家同型號攪拌機所選的電動機 41
4.1.3電動機參數(shù) 41
4.1.4電動機底架的設(shè)計 42
4.2傳動比分配 42
4.2.1總傳動比 42
4.2.2減速機的傳動比 43
4.3減速機的選型 43
4.4聯(lián)軸器選型 44
4.5 帶傳動的設(shè)計計算 45
4.5.1帶傳動類型確定 45
4.5.2.V帶的設(shè)計計算 46
第五章 上料與卸料系統(tǒng) 48
5.1上料系統(tǒng)工作原理 48
5.2上料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 49
5.2.1卷揚機構(gòu) 49
5.2.2上料架結(jié)構(gòu) 49
5.2.3料斗結(jié)構(gòu) 49
5.2.4臺板 52
5.3卸料系統(tǒng)工作原理 52
5.4卸料門的結(jié)構(gòu)形式 53
5.5液壓卸料系統(tǒng) 53
結(jié)論 55
致謝 56
主要參考文獻 57
第一章 緒論
1.1課題研究背景
經(jīng)濟全球化以來，我國經(jīng)濟騰飛，從而導(dǎo)致了城市化進程的加快，隨著基礎(chǔ)設(shè)施的大規(guī)模建設(shè)，工程施工中不可缺少的一種商品——商品混凝土的需求量就在不斷增加， 混凝土作為當(dāng)今最大宗的建筑材料，廣泛地用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、國防、水利、市政和民用等基本建設(shè)工程中，在國民經(jīng)濟中占有重要地位?；炷恋膹V泛應(yīng)用則推動了混凝土攪拌設(shè)備的建設(shè)，混凝土攪拌機就在這樣的背景下迅速發(fā)展。通過它將混凝土原材料的水泥、水、砂、石子和外加劑等，按設(shè)定的配合比，分別進行輸送、上料、儲存、配料、稱量、攪拌和出料，從而生產(chǎn)出符合質(zhì)量要求的新拌混凝土。在各組成材料和配合比一定的情況下，混凝土的質(zhì)量在很大程度上取決于攪拌設(shè)備的性能和水平。
無論是傳統(tǒng)的現(xiàn)場施工攪拌技術(shù)，還是現(xiàn)代的預(yù)拌混凝土攪拌技術(shù)，攪拌機都是實施攪拌的直接設(shè)備。作為攪拌設(shè)備的核心工作裝置，本課題通過對JS1000型混凝土攪拌機進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，對于提高設(shè)備的生產(chǎn)效率和作業(yè)質(zhì)量具有重要意義。
1.2混凝土攪拌技術(shù)
1.2.1攪拌機理
為了使混凝土達(dá)到宏觀和微觀上的勻質(zhì)，在攪拌過程中，必須設(shè)法使顆粒和液滴都產(chǎn)生運動，并使其運動軌跡交叉，交叉運動愈劇烈、交叉次數(shù)愈多，混凝土愈易混合均勻?；炷粱旌狭显跀嚢柽^程中要達(dá)到均勻混合的機理是十分復(fù)雜的，根據(jù)混合物顆粒和液滴產(chǎn)生運動的方法不同，混凝土混合料攪拌過程中有如下基本運動:
(1)對流運動
對流運動是指混合料各組分在宏觀范圍內(nèi)循環(huán)流動、趨于混合均勻的現(xiàn)象。在攪拌過程中，混合料各組分在外力作用下，具有不同的運動速度和軌跡，形成對流運動，使混合料各組分不斷相互混合。因此，對流運動在攪拌中是最基本的，也是最主要的，使混合料達(dá)到宏觀上的勻質(zhì)性，保證混凝土使用的基本要求。
(2)擴散運動
擴散運動是指混合料各組分在微觀界面上相互穿插滲透、力求穩(wěn)定狀態(tài)的現(xiàn)象。與對流運動不同，擴散運動主要在微觀范圍內(nèi)發(fā)生，促使各組分相表面間的良好結(jié)合，達(dá)到微觀上的均布，大大改善混凝土的性能。如果說對流運動使混合料在宏觀上拌勻，擴散運動則使混凝土在微觀上拌透。
(3)剪切運動
剪切運動是指混合料各組分沿滑動面相對滑動、逐漸混合均勻的現(xiàn)象。在攪拌過程中，各組分除相互間的勻化，還不斷發(fā)生水化反應(yīng)，增加攪拌的難度。剪切作用克服物料的慣性、摩擦力和粘滯性，使物料不斷重新勻化，保證混合料各組分的均勻混合。在實際攪拌過程中，混凝土混合料要達(dá)到均勻混合的運動方式是綜合性的，各運動良好配合，同時作用，使混合料相互碰撞、相互滲透，促使各顆粒，特別是水泥顆粒的彌散分布，達(dá)到混凝土在宏觀和微觀上的勻質(zhì)。
1.2.2混凝土攪拌站設(shè)備
（1）混凝土攪拌站的用途
混凝土攪拌站是用來集中攪拌混凝土的裝置，亦稱混凝土工廠，因其機械化和自動化程度較高，生產(chǎn)率較大，故常用于混凝土工程量大、施工周期長、施工地點集中的大、中型水利電力工程、公路路面與橋梁工程、建筑施工以及混凝土制品工廠中。
（2）混凝土攪拌站的分類
攪拌站按工藝布置型式可分為一階式和二階式兩類。
一階式：砂、石、水泥等材料一次就提升到攪拌站最高層的儲料斗，然后配料稱量直到攪拌成混凝土出料裝車，均借物料自重下落而形成垂直生產(chǎn)工藝體系。攪拌站自上而下分成料倉層、稱量層、攪拌層和底層。此類型式具有生產(chǎn)率高、動力
消耗少、機械化和自動化程度高等特點，但其設(shè) 圖1.1 一階式工藝流程
備較復(fù)雜、要求廠房高、基本投資大。故一階式布置適用于大型永久性攪拌站。
二階式：骨料的儲料倉同攪拌設(shè)備大體是在同一水平面上。砂、石、水泥等材料分兩次提升，第一次將材料提升至儲料斗；經(jīng)配料稱量后，第二次再將材料提升
并卸入攪拌機。它具有設(shè)備簡單，投資小， 建成快等優(yōu)點；同時二階式高度降低，拆裝方便。 圖1.2 二階式工藝流程
占地面積小。故該布置適用于中小型攪拌站。
（3）混凝土攪拌站的組成
混凝土攪拌站主要由物料供給、計量、上料、攪拌及電氣控制系統(tǒng)組成。其中攪拌主機采用強制式混凝土攪拌機，因為強制式混凝土攪拌機是目前國內(nèi)外攪拌站使用的主流，它可以攪拌流動性、半干硬性和干硬性等多種混凝土。強制式攪拌機按結(jié)構(gòu)形式分為主軸行星攪拌機、單臥軸攪拌機和雙臥軸攪拌機。而其中尤以雙臥軸強制式攪拌機的綜合使用性能最好。雙臥軸強制式攪拌機具有攪拌時間短，卸料迅速，拌合均勻，生產(chǎn)率高等特點，對于干硬性、塑性及各種配比的混凝土均能達(dá)到良好的攪拌效果。攪拌機襯板及攪拌葉片用耐磨材料經(jīng)特殊處理，獨特的軸端支撐及密封型式極大地提高了主機的使用壽命。因此本次設(shè)計的雙臥軸強制式攪拌機的性能直接關(guān)系到混凝土攪拌站的生產(chǎn)率及生產(chǎn)質(zhì)量。另外由于目前二階式混凝土攪拌站應(yīng)用廣泛，因此本次設(shè)計的雙臥軸強制式攪拌機的上料方式主要采用卷揚機構(gòu)從而與二階式混凝土攪拌站能夠合理配套。
1.3攪拌機概述
1.3.1 國外攪拌機發(fā)展水平及現(xiàn)狀
（1）自落式攪拌機 有較長的歷史，早在20世紀(jì)初，由蒸汽機驅(qū)動的鼓筒式混凝土攪拌機已開始出現(xiàn)。50年代后，反轉(zhuǎn)出料式和傾翻出料式的雙錐形攪拌機以及裂筒式攪拌機等相繼問世并獲得發(fā)展。其特點是攪拌強度不大、效率低，適用于攪拌一般集料的塑性混凝土。
（2）強制式攪拌機 從20世紀(jì)50年代初興起后，得到了迅速的發(fā)展和推廣。最先出現(xiàn)的是圓盤立軸式混凝土攪拌機，這種攪拌機分為渦槳式和行星式兩種。19世紀(jì)70年代后，隨著輕骨料的應(yīng)用，出現(xiàn)了圓槽臥軸式強制攪拌機。
（3）連續(xù)式混凝土攪拌機 這種工藝的應(yīng)用主要起源于20世紀(jì)60年代末期的歐美等國家，自20世紀(jì)70年代以后得到了快速發(fā)展。這種攪拌機具有攪拌時間短，生產(chǎn)率高、投資成本低等特點因此在歐美等國家得到了廣泛應(yīng)用，其發(fā)展引人注目。
（4）隨著混凝土材料和施工工藝的發(fā)展、又相繼出現(xiàn)了許多新型結(jié)構(gòu)的混凝土攪拌機，如蒸汽加熱式攪拌機，超臨界轉(zhuǎn)速攪拌機，聲波攪拌機，無攪拌葉片的搖擺盤式攪拌機和二次攪拌的混凝土攪拌機等。
1.3.2國內(nèi)攪拌機發(fā)展水平及現(xiàn)狀
我國混凝土攪拌設(shè)備的生產(chǎn)要追溯到上世紀(jì)50年代。1952年，天津工程機械廠試制出我國第一代進料容量為400L的混凝土攪拌機，同年上海建筑機械廠研制出進料容量為1000L的混凝土攪拌機。20世紀(jì)70年代未至80年代初，為滿足建筑業(yè)商品混凝土大規(guī)模發(fā)展的需要，在引進國外樣機的基礎(chǔ)上，有關(guān)院所和廠家陸續(xù)開發(fā)了新一代Jz型雙錐自落式攪拌機、D型單臥軸強制式攪拌機。其中，JS型雙臥軸攪拌機在80年代初研制成功。80年代末，我國混凝土攪拌產(chǎn)品開發(fā)重點轉(zhuǎn)向商品混凝土成套設(shè)備，研制出了10多種混凝土攪拌樓。經(jīng)過引進借鑒、自主開發(fā)等幾個階段，到本世紀(jì)初，國內(nèi)混凝土攪拌機技術(shù)得到長足發(fā)展，在產(chǎn)品規(guī)格和生產(chǎn)數(shù)量上，都達(dá)到了一定規(guī)模，出現(xiàn)了一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)，逐步形成了一個具有一定規(guī)模和競爭能力的行業(yè)。2006年，我國生產(chǎn)裝機容量0.5～6m3的攪拌站2100多臺，已成為混凝土攪拌設(shè)備的生產(chǎn)大國。
未來我國的混凝土攪拌機的發(fā)展將日趨完善，從而能夠符合使用者各項要求，具有控制系統(tǒng)好、安全性能高的特點、并能滿足使用舒服，方便的國際化要求。
1.3.3攪拌機發(fā)展趨勢
混凝土機械工業(yè)產(chǎn)品的發(fā)展趨勢是高附加價值化、智能化和系統(tǒng)化?；炷翑嚢铏C發(fā)展的主導(dǎo)產(chǎn)品是商品混凝土成套設(shè)備，作為國家總體規(guī)劃中的重點項目， 商品混凝土成套設(shè)備無論從數(shù)量上還是質(zhì)量上都將有一個較大的提高。同時， 通過技術(shù)創(chuàng)新， 開發(fā)多用途、多功能產(chǎn)品以適應(yīng)市場需求的變化。未來， 人們對生活質(zhì)量要求越來越高， 環(huán)境保護意識越來越強， 那些高效、低噪音、低污染、智能化的環(huán)保型混凝土攪拌設(shè)備也將受到人們的青睞。
1.4課題設(shè)計的主要內(nèi)容
本課題的主要研究內(nèi)容是進行強制式混凝土攪拌機攪拌裝置、傳動系統(tǒng)、上料系統(tǒng)、卸料系統(tǒng)的設(shè)計，最終完成：
（1）計算說明書部分：
（a）設(shè)計說明書中英文摘要、目錄；
（b）雙臥軸攪拌機的攪拌機理及工藝概述；
（c）攪拌機的總體方案分析與確定；
（d）傳動裝置的設(shè)計與計算；
（e）攪拌裝置的設(shè)計與計算；
（f）上料裝置的設(shè)計與計算；
（g）畢業(yè)設(shè)計總結(jié)。
（2）圖紙部分：
（a）攪拌機總裝圖；
（b）攪拌裝置裝配圖；
（c）上料裝置裝配圖；
（d）其它非標(biāo)準(zhǔn)件的零件圖。
第二章 總體方案的確定
2.1不同廠家同型號產(chǎn)品方案歸納
（一）中聯(lián)重科生產(chǎn)的JS1000攪拌主機
（1）攪拌裝置方案：在圓軸上焊
接帶孔的扇形連接板，用螺栓與攪拌臂連接。
（2）攪拌葉片方案：螺帶式
（3）傳動方案及同步方式：機械傳動聯(lián)軸器同步式 圖2.1 中聯(lián)重科JS1000攪機
（4）上料方案：皮帶輸送機式
（5）卸料門運動方案及卸料方式：卸料門轉(zhuǎn)動式液壓卸料
主要特點：攪拌主機結(jié)構(gòu)合理、攪拌質(zhì)量好、時間短、能耗低、噪聲小。采用復(fù)合螺帶式攪拌裝置，高效、節(jié)能、耐久，攪拌效率提高20%以上，節(jié)能15%以上。襯板、攪拌葉片均采用高硬度、高韌性的耐磨合金鑄鋼，葉片壽命大于5萬罐次，梯形襯板，更耐磨，使用壽命可超過7萬罐次。電器控制系統(tǒng)均采用優(yōu)質(zhì)元件，性能優(yōu)良，可靠性高，具有防沖頂功能； 5重封閉式軸端密封裝置，密封效果更好，使用壽命＞10萬罐次； 自動潤滑濃油泵選用國際一線品牌廠家的產(chǎn)品，耐久可靠。攪拌機殼體內(nèi)部空間寬敞，更節(jié)能；采用歐洲先進的螺旋錐齒行星轉(zhuǎn)角攪拌機專用減速機，高速端同步，傳動平穩(wěn)，效率高。
（二）山東圓友重工生產(chǎn)的JS1000攪拌機
（1）攪拌裝置方案：將攪拌臂焊在上瓦上，上下瓦用螺栓緊固，使其緊緊抱住方軸。
（2）攪拌葉片方案：槳式葉片
（3）傳動方案及同步方式：機械傳動齒輪同步式
（4）上料方案：卷揚電機+提升斗
（5）卸料門運動方案及卸料方式：卸料門 圖2.2 山東圓友JS1000攪拌機
轉(zhuǎn)動式氣動卸料
主要特點：大直徑卷筒鋼延長了絲繩壽命；耐磨合金鑄造襯板和葉片，延長了易損件的更換周期；100%載荷滿試機，確保使用可靠；大開口設(shè)計，卸料迅速；襯板采用梯形設(shè)計，材料為高鉻合金耐磨鑄鐵，在按照規(guī)范維護調(diào)整的前提下，使用壽命可超過7萬罐次。
（三）柳工JS1000A強制式混凝土機械
（1）攪拌裝置方案：將攪拌臂焊在上瓦上，上下瓦用螺栓緊固，使其緊緊抱住方軸。
（2）攪拌葉片方案：槳式葉片
（3）傳動方案及同步方式：機械傳動齒輪同步式
（4）上料方案：卷揚電機+提升斗
（5）卸料門運動方案及卸料方式：卸料門擺動式氣動卸料
主要特點：兩攪拌軸作反向同步轉(zhuǎn)動，攪拌 圖2.3 柳工JS1000A攪拌機
葉片使物料呈環(huán)形運動，可在較短的時間內(nèi)達(dá)到充分拌和的目的?；⌒我r板為中錳抗磨球墨鑄鐵，端面襯板為優(yōu)質(zhì)高錳耐磨鋼板，襯板的高耐磨抗沖擊性能極大地增強了主機的使用壽命。襯板采用螺栓緊固，更換與調(diào)節(jié)非常方便快捷。 葉片為高強度抗沖擊抗磨白口鑄鐵。攪拌臂與攪拌葉片均由螺栓聯(lián)接，維修與更換方便快捷。攪拌軸的軸端支承與軸端密封總成分離，以防止密封裝置發(fā)生故障時損壞軸承。攪拌均勻，拌和質(zhì)量高。
（四）方圓集團JS1000-3.8強制式混凝土攪拌機
（1）攪拌裝置方案：將攪拌臂焊在上瓦上，將下瓦焊在攪拌圓軸上，上下瓦用螺栓緊固。
（2）攪拌葉片方案：槳式葉片
（3）傳動方案及同步方式：機械傳動聯(lián)軸器同步式
（4）上料方案：卷揚電機+提升斗
（5）卸料門運動方案及卸料方式：卸料門轉(zhuǎn)動式氣動卸料 圖2.4 方圓集團JS1000攪拌機
主要特點：配備多重軸端密封及浮動密封保護裝置，有效杜絕軸端漏漿現(xiàn)象發(fā)生；堅固剛性氣動卸料裝置，有效提高卸料門壽命及密封性；攪拌軸防松轉(zhuǎn)裝置，有效防止攪拌臂連接螺栓時效松動而產(chǎn)生的臂與軸間滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象；特制卷筒使鋼絲繩壽命更長；精密的機械加工零件；高品質(zhì)耐磨合金鑄造配件，先進的生產(chǎn)工藝保證攪拌葉片和襯板間隙均勻；氣動卸料方式使操縱更輕便省力。
（五）南方路面機械有限公司生產(chǎn)的JS1000攪拌機
（1）攪拌裝置方案：采用方軸，將攪拌臂焊在上瓦上，上下瓦用螺栓緊固，使其緊緊抱住方軸。
（2）攪拌葉片方案：螺帶式
（3）傳動方案及同步方式：機械傳動聯(lián)軸器同步式
（4）上料方案：卷揚電機+提升斗
（5）卸料門運動方案及卸料方式：卸料門轉(zhuǎn)動式氣動卸料 圖2.5 南方路機JS1000攪拌機
主要特點：該攪拌主機具有結(jié)構(gòu)合理、攪拌質(zhì)量好、時間短、能耗低、噪聲小的特點；雙螺帶攪拌機以其優(yōu)良、高效的攪拌，能滿足各種配比混凝的生產(chǎn)要求；雙螺帶攪拌主機實現(xiàn)了對高強度、高流動混凝土的復(fù)雜攪拌過程的高速化，具有絕對優(yōu)勢的高速攪拌能力；同時該雙臥軸混凝土攪拌機還具有加水量控制方便，攪拌力大，用電量小，功率強勁的優(yōu)點。
2.2不同廠家JS1000主要參數(shù)對比分析
表2.1 不同廠家JS1000攪拌機參數(shù)
企業(yè)
中聯(lián)重科
山東圓友
柳工
方圓集團
南方路機
出料容量
1000
1000
1000
1000
1000
進料容量
1600
1600
1600
1600
1600
生產(chǎn)率
≥50m3/h
≥50m3/h
50-60 m3/h
≥50m3/h
50-60 m3/h
骨料最大粒徑（卵石／碎石）mm
80/60
80/60
80/60
80/60
80/60
攪拌葉片
2×8
2×8
2×8
2×8
2×8
攪拌葉片轉(zhuǎn)速（r/min）
27
25.5
27
27
27
攪拌電機型號
Y2-200L2-6E
\
\
Y225S-4
Y2-200L2-6E
攪拌電機功率（kw）
2×22
2×18
53
37
2×22
卷揚機型號
\
YEZ160S-4
YEZ160S-4
YEZ160S-4
YEZ160S-4
卷揚電機功率（kw）
\
15
15
15
15
水泵電機型號
KQW65-1001
KQW65-1001
KQW65-1001
KQW65-1001
KQW65-1001
水泵電機功率（kw）
3
3
3
3
3
料斗提升速度（m/min）
21.9
21.9
24
21.9
21.9
外形尺寸（長寬高）運輸狀態(tài)
\
4400×
2230×2700mm
4150×
2985×
3930mm
5250×
2250×
2350
\
外形尺寸（長寬高）工作狀態(tài)
\
9700×
3695×
8460
\
8890×
3600×
10120
\
整機質(zhì)量（kg）
\
10000
\
\
\
卸料高度（mm）
2700，3800
2700，3800
\
2700，3800
\
2.3總體方案確定
2.3.1攪拌裝置方案
攪拌臂與攪拌軸的聯(lián)接形式包括以下形式：
（1）在圓軸上焊接帶孔的扇形連接板，用螺栓與攪拌臂連接。該結(jié)構(gòu)形式加工簡單，但在使用 中常常出現(xiàn)螺栓松動或拉斷現(xiàn)象。其主要原因是攪拌臂與扇形連接板表面比較粗糙，連接螺栓很難將兩面壓緊，螺栓與孔之間存在間隙，當(dāng)攪拌時兩接觸面產(chǎn)生相對滑動，從而使螺栓松動，松動后的螺栓在兩平面接觸處處于周期性拉、壓、彎的復(fù)雜受力狀態(tài)，多次沖擊產(chǎn)生疲勞裂紋，從而在接合面處螺栓被拉斷。為了防止螺栓的松動和拉斷 要求扇形連接板與脆拌臂接觸面平整及采用鉸制孔螺栓或防松能力強的螺栓，并且要求在使用時頻繁地擰緊螺栓，這在使用和制造時往往不易達(dá)到，因此這種形式不常用。
圖2.6 攪拌臂與攪拌軸的聯(lián)接形式（a）
（2）采用方軸，將攪拌臂焊在上瓦上，上下瓦用螺栓緊固，使其緊緊抱住方軸，上下瓦的軸向定位是靠相鄰上下瓦相靠緊或在上下瓦打定位孔實現(xiàn)，這種結(jié)構(gòu)螺栓受拉，受力條件好不易松動，而且比較合理，工作可靠，但加工成本比圓軸要高。
圖2.7 攪拌臂與攪拌軸的聯(lián)接形式（b）
（3）將攪拌臂焊在上瓦上，將下瓦焊在攪拌圓軸上、上下瓦用螺栓緊固。由于下瓦焊在攪拌軸上，軸向定位自然解決了。該結(jié)構(gòu)工作可靠，機械加工成本低于方軸。但由于軸一般采用中碳鋼或合金鋼，故焊接工藝較復(fù)雜，因此應(yīng)權(quán)衡機械加工與焊接加工的成本。
圖2.8 攪拌臂與攪拌軸的聯(lián)接形式（c）
（4）在攪拌圓軸上銑出平面，將攪拌臂用沉頭螺釘固定在軸上。該結(jié)構(gòu)簡單，加工成本低，工作可靠，但在攪拌臂承受同樣大的攪拌力的情況下，要求攪拌軸較粗。
圖2.9 攪拌臂與攪拌軸的聯(lián)接形式（d）
（5）直接將攪拌臂焊死在攪拌圓軸上，其結(jié)構(gòu)簡單，連接牢固，工作可靠，但要求將攪拌器的一端面從軸端密封處作成可分式，以便裝配。
以上是強制式攪拌機中，攪拌臂與攪拌軸之間常用的連接方式，各有其優(yōu)缺點，都表現(xiàn)出不同的特點，應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求及工藝條件選用。
從實際出發(fā)，采用方軸，將攪拌臂焊在上瓦上，上下瓦用螺栓緊固，使其緊緊抱住方軸是目前比較主流的形式，因為四邊形臥式攪拌軸的加工工藝簡單，強度高，能滿足攪拌機的攪拌功能，能適應(yīng)市場的需求，另外機械加工比焊接加工方便可靠，因此綜合各方面因素考慮，本次設(shè)計選擇的攪拌臂與攪拌軸的聯(lián)接形式是：采用方軸，將攪拌臂焊在上瓦上，上下瓦用螺栓緊固。
工作過程中可根據(jù)磨損情況調(diào)整與攪拌筒的軸向徑向間隙，攪拌裝置由兩根水平軸和安裝在該軸上的槳葉組成， 對于攪拌臂和攪拌葉片的安裝設(shè)計，則都采用了抱瓦結(jié)構(gòu)，通過螺栓的夾緊作用分別固定在相應(yīng)的攪拌軸和攪拌臂上，具體結(jié)構(gòu)如圖所示。試驗中，根據(jù)拌筒長寬比的不同和試驗研究的要求，攪拌葉片的數(shù)量可以相應(yīng)的增減；通過調(diào)節(jié)攪拌軸抱瓦，可以調(diào)節(jié)單軸攪拌臂相位和雙軸攪拌臂相位差；通過調(diào)節(jié)攪拌臂抱瓦，可以調(diào)節(jié)攪拌葉片的軸向安裝角。
圖2.10 攪拌臂結(jié)構(gòu)
2.3.2攪拌葉片方案
攪拌葉片方案包括螺帶式和槳葉式。
（1）螺帶式葉片：螺帶式葉片與其它葉片相比，具有整體截面尺寸小、運行平穩(wěn)可靠、制造成本低，便于中間裝料和卸料，輸送方向可逆向、攪拌充分的特點。但不宜輸送易變質(zhì)的、粘性大的、易結(jié)塊的及大塊的物料。輸送過程中物料易破碎，葉片易磨損。單位功率較大，使用中要保持葉片與襯板之間的間隙，而且加工工藝相對復(fù)雜，安裝也比較困難。
圖2.11螺帶式葉片
（2）槳葉式葉片：槳葉式葉片與攪拌臂通過螺栓聯(lián)接，工作過程中當(dāng)一端的槳葉開始從上向罐內(nèi)的混凝土拌合料切入時，另一端槳葉從混凝土拌合料中抄起，在兩組葉片相互交替作業(yè)過程中，排出葉片把拌合料挑起在該端下底部形成無料或少料空間，同時切入葉片把拌合料從一端向另一端進行軸向和周向的復(fù)合位移，而另一根軸上的葉片則把混凝土拌合料向相反的方向移動，使得筒內(nèi)的混凝土循環(huán)移動。另外被挑起的混凝土拌合料在槳葉后部的空擋處落下，使拌合料之間產(chǎn)生連續(xù)的摩擦，先落下的拌合料不斷受到后落下的拌合料沖擊，使水泥活性不斷提高，拌合料間的位置和距離在仍一瞬間都在進行變換。因此不論塑性和干硬性混凝土，槳葉式葉片都能產(chǎn)生良好的攪拌效果。而且槳葉式葉片尺寸緊湊、剛度大、安裝方便，更換簡單，因此本次設(shè)計選擇槳葉式葉片。
圖2.12槳葉式葉片
2.3.3傳動方案及同步方式
傳動方案及同步方式包括：傳動方案有液壓傳動和機械傳動兩種方式。
（1）液壓傳動于上世紀(jì)70年代在日本首先被用于攪拌機上，雖然液壓傳動具有重量輕，體積小，結(jié)構(gòu)緊，驅(qū)動力大等特點，但由于液壓油容易泄露，另外液壓馬達(dá)價格昂貴，用于一般的攪拌機上成本太高，不經(jīng)濟的原因?qū)е逻@項技術(shù)沒有發(fā)展起來。
（2）機械傳動動力大，效率高，壽命長，工作平穩(wěn)可靠性高，技術(shù)也比較成熟因此選用比較傳統(tǒng)的機械傳動。對于機械傳動的同步方式又包括兩種：機械傳動齒輪同步式和機械傳動聯(lián)軸器同步式。目前市場上比較主流的仍然是齒輪同步式，但隨著國內(nèi)聯(lián)軸器質(zhì)量的提高，定位精度的提高以及價格的下降，相信在不久的將來聯(lián)軸器同步式會成為最受歡迎的同步方式，因此本次設(shè)計確定的傳動方案及同步方式是：機械傳動聯(lián)軸器同步式。
1—電動機 2—小帶輪 3—大帶輪 4—第一級小齒輪
5—第一級大齒輪 6—第二級小齒輪 7—第二級大齒輪
圖2.13 機械傳動簡圖
2.3.4上料方案
上料方案包括：皮帶輸送機式，卷揚電機+提升斗式。
（1）輸送帶上料具有帶體輕，彈性好，抗沖擊、上料均勻等優(yōu)點，并且具有生產(chǎn)效率高，不受氣候影響，可連續(xù)作業(yè)而不易產(chǎn)生故障，維修費用低的特點。缺點是磨損快，占地面積大，需依靠其它設(shè)備給皮帶上料，而且隨著使用時間，帶體會被拉伸變長，需要定期截斷重做接頭。
圖2.14皮帶輸送機式
（2）卷揚電機+提升斗的上料方式優(yōu)點是設(shè)備投資費用低，占地面積小，結(jié)構(gòu)緊湊，簡單。目前比較主流，絕大部分廠家都采用這種上料方式，而且比較受客戶親睞，無論在現(xiàn)在還是將來都有比較廣的市場。另外卷揚電機功率大，工作穩(wěn)定，而且提升料斗更換方便，因此綜合考慮這些因素，我確定的上料方式是：卷揚電機+提升斗式。
圖2.15 卷揚機+提升斗
2.3.5卸料門運動方案及卸料方式
（1）卸料門運動方案一般包括：轉(zhuǎn)動式、滑動式、擺動式。
轉(zhuǎn)動式運動方式比較常見，大部分同類型產(chǎn)品的卸料門均采用這種運動方式。其結(jié)構(gòu)由卸料門主體、油缸、接近開關(guān)組成。自動運行時，一般設(shè)置全開、全關(guān)、半開三種狀態(tài)。工作時由高壓油液通向油缸，油缸帶動擺桿，使門體繞軸承座轉(zhuǎn)動，達(dá)到開、關(guān)門的目的。
圖2.16 轉(zhuǎn)動式卸料門
滑動式運動方式比較少見，雖然這種運動方式密封性比較好，可以有效防止砂漿的滲漏，但混凝土容易殘留在出料門上，而且出料時間相對較長，因此加大了攪拌機工作循環(huán)時間，使得生產(chǎn)率下降。
擺動式運動方式是通過凸輪的轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)卸料的，凸輪固定在絞軸上，絞軸的旋轉(zhuǎn)是通過外驅(qū)動力實現(xiàn)的，結(jié)構(gòu)比較緊湊。但由于混凝土重量大，因此密封性難以實現(xiàn)，同時磨損大需要經(jīng)常更換凸輪或者調(diào)整聯(lián)接位置，因此擺動式運動方式有其局限性。從生產(chǎn)實際的可行性及市場需求考慮，本次設(shè)計的攪拌機卸料門運動方案選擇轉(zhuǎn)動式比較合理。
（2）卸料方式包括手動式，電動式，氣動式和液壓驅(qū)動式。
手動方式宜用于小型攪拌機，對于JS1000以下及無集中控制要求的場合。電動方式常用電動推桿，但因其中梯形螺母為銅制易磨損，因此不常用。氣動方式用電磁氣閥、氣缸、有空壓機的場合，此方式動作明確，維修簡單、配件便宜，但氣動式卸料動作是以氣缸為動力，由于氣體具有可壓縮性，因此氣缸的體積較大而且動力小，因此效率低。
液壓驅(qū)動式的卸料方式具有結(jié)構(gòu)簡單，操縱簡便省力，工作效率高以及容易改型的特點，因此使用越來越廣泛，已經(jīng)逐漸普及到各種類型的攪拌機上，從適應(yīng)社會發(fā)展以及滿足客戶需求的角度考慮，本次設(shè)計的卸料方式是：液壓驅(qū)動式。
因此本次設(shè)計的卸料門運動方案及卸料方式選擇卸料門轉(zhuǎn)動式液壓卸料。
為簡明起見，現(xiàn)列表如下：
表2.2 總體方案
總體方案
傳動方案及同步方式
上料方案
卸料門運動方案及卸料方式
攪拌葉片方案
攪拌裝置方案
包含類型
機械傳動聯(lián)軸器同步；機械傳動齒輪同步式
皮帶輸送機式；卷揚電機+提升斗式
卸料門運動方案：
轉(zhuǎn)動式；滑動式；擺動式；
卸料方式：
手動式；電動式；氣動式；液壓驅(qū)動式
螺旋帶式；槳葉式
①軸上焊接帶孔的板，用螺栓連接；②攪拌臂焊在方軸上瓦上，用螺栓緊固；③攪拌臂焊在上瓦，下瓦焊在攪拌軸上，用螺栓緊固；④圓軸上銑出平面，攪拌臂用沉頭螺釘固定在軸上；⑤直接將攪拌臂焊死在攪拌圓軸上。
確定方案
機械傳動聯(lián)軸器同步
卷揚電機+提升斗式
卸料門轉(zhuǎn)動式液壓卸料
槳葉式
攪拌臂焊在方軸上瓦上，上下瓦用螺栓緊固
方案特點
機械傳動動力大，效率高，壽命長，工作平穩(wěn)可靠性高，聯(lián)軸器定位精度，質(zhì)量高，性能穩(wěn)定。
設(shè)備投資費用低，占地面積小，結(jié)構(gòu)緊湊，簡單，工作穩(wěn)定，而且提升料斗更換方便。
具有結(jié)構(gòu)簡單，操縱簡便省力，工作效率高以及容易改型的特點。
不論塑性和干硬性混凝土，槳葉式葉片都能產(chǎn)生良好的攪拌效果。而且槳葉式葉片尺寸緊湊、剛度大、安裝方便，更換簡單
這種結(jié)構(gòu)螺栓受拉，受力條件好并不易松動，從結(jié)構(gòu)上看比較合理，工作可靠。結(jié)構(gòu)簡單，連接牢固。
通過選定設(shè)計方案后最終設(shè)計的雙臥軸強制式混凝土攪拌機的總裝圖如圖2.17所示：
1—上料系統(tǒng) 2—攪拌系統(tǒng) 3—傳動系統(tǒng) 4—卸料系統(tǒng) 5—底架
圖2.17 JS1000總裝圖
第三章 攪拌裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計
3.1攪拌裝置組成
雙臥軸攪拌機攪拌裝置主要由攪拌筒、攪拌軸、攪拌臂、攪拌葉片、軸端密封和支承等機構(gòu)組成。
3.1.1攪拌筒
傳統(tǒng)的U型槽底容易出現(xiàn)攪拌死角，從而導(dǎo)致兩軸負(fù)載過大以致斷裂。另外他們將兩端墻板焊死在機殼上，這樣將使得在軸或葉片受損維修時很不方便，工作量也相當(dāng)大。將雙軸攪拌機槽底設(shè)計成ω型，以防止攪拌死角。另外機槽兩端墻板不是焊死在機殼上，而是通過螺栓與機殼聯(lián)接，這樣在維修時便于將損壞的軸吊起，省去拆葉片的麻煩，檢修空間增大，還可縮小軸孔直徑。在其側(cè)面及圓弧面上有可更換的襯板， 弧襯板為高硌耐磨合金鑄鐵，其性能指標(biāo)符合JG/T5045.2—93規(guī)定（HRC≥54，沖擊值≥7.0N.M/mm2，抗彎強度≥600N/mm2）特殊設(shè)計的菱形結(jié)構(gòu)能提高襯板的使用壽命，端襯板為優(yōu)質(zhì)高Mn耐磨鋼板制成。在特殊需要的情況下，允許襯墊一層橡膠。在卸料門部位也裝有可更換的耐磨襯墊，這些措施對于延長襯板的壽命極為有利。
1—攪拌筒；2—攪拌軸；3—攪拌臂；4—攪拌葉片；5—側(cè)葉片
圖3.1 攪拌裝置
3.1.2攪拌軸
攪拌軸是雙臥軸攪拌機的核心部分，混凝土攪拌質(zhì)量的好壞，生產(chǎn)率的高低，使用維修費用的多少都與它有關(guān)。兩根攪拌軸上的多組攪拌臂和葉片通過相互聯(lián)接，保證筒體內(nèi)混合料能在最短時間內(nèi)作充分的縱向和橫向摻和，達(dá)到充分拌和的目的。
3.1.3攪拌臂
攪拌臂分為進給臂、攪拌臂、返回臂，同時為了便于磨損后的調(diào)整和更換，每組攪拌葉片均能方便地在受力磨損的方向調(diào)整，直至攪拌葉片正常磨損后的更換。為適應(yīng)不同工況和骨料粒徑的要求，攪拌臂可在軸上做60o、120o和180o的排列，以達(dá)到攪拌最大骨料粒徑。
3.1.4攪拌葉片
攪拌葉片的作用半徑是相互交叉的，葉片與軸中心線成一定角度，并且前后上下都錯開一定的空間。所以當(dāng)攪拌軸轉(zhuǎn)動時，葉片一方面帶動混合料在兩個拌筒內(nèi)輪番地作圓周運動，上下翻滾，同時在攪拌葉片相遇或重疊的部位，混合料在兩軸之間的共域相互交換體位;另一方面推動混合料沿著攪拌軸方向，不斷地從一個旋轉(zhuǎn)平面向另一個旋轉(zhuǎn)平面運動。
圖3.2楔形間隙示意圖
攪拌葉片的形狀是根據(jù)攪拌筒直徑、葉片安裝角度、葉片在軸向和徑向所占攪拌區(qū)域長度和葉片設(shè)定高度等參數(shù)設(shè)計的。其中，側(cè)攪拌葉片分為左旋和右旋。攪拌葉片的外緣利用攪拌筒直徑構(gòu)成的圓柱體，通過曲線擬合得到。考慮葉片與攪拌筒內(nèi)壁的間隙大小對葉片使用壽命和攪拌能耗的影響，設(shè)計攪拌葉片的外緣與攪拌筒內(nèi)壁的間隙≤4mm，并且成變間隙的楔形，先接觸物料的前端間隙小于后端，相差1-2mm，利于集料一旦被卡后的釋放。
3.1.5軸端密封和支承
支撐裝置主要是支撐攪拌軸正常工作，軸端密封是雙臥軸攪拌機的一個重要環(huán)節(jié)，它保護攪拌軸支撐軸承不受砂漿侵襲，保證整機長期安全運轉(zhuǎn)。軸端密封采用浮動油封原理，這種裝置經(jīng)過與其他機型的長期使用，證明具有可靠的密封性能。
3.2攪拌裝置基本參數(shù)
攪拌裝置基本參數(shù)包括：生產(chǎn)率、出料容積、殼體內(nèi)部尺寸參數(shù)和攪拌時間，其計算按兩個步驟進行。首先預(yù)定攪拌每份料的質(zhì)量，然后初步計算攪拌器殼體內(nèi)部尺寸。在已知攪拌器殼體內(nèi)部尺寸后，即可以計算攪拌時間。最后修整主要尺寸參數(shù)值。
3.2.1生產(chǎn)率
Q=Vzn （3.1）
式中：Vz—出料容量（m3）；
n—每小時出料次數(shù)（次/h）。
n=3600/t （3.2）
式中：t—一個工作循環(huán)所用的時間（二次出料間的間隔時間）（s）。
每個工作班的使用生產(chǎn)率Qa(m3/班)可以根據(jù)每班的工作小時數(shù)T，并考慮時間利用系數(shù)kB=0.8-0.9的情況下確定Qa=QTkB
令m為一年的工作班數(shù)，可得年生產(chǎn)率QL（m3/年）
QL=QamkL （3.3）
式中：kL—一年內(nèi)的時間利用系數(shù)，kL=0.8-0.85。
3.2.2出料容積
根據(jù)一年內(nèi)成品料的給定容量和工作制（T、m），可以確定攪拌機必要的出料容積（m3）
（3.4）
生產(chǎn)率是隨角速度的提高而增加。但是，隨混合料前進運動速度的增加，攪拌時間將減小，這將影響拌和質(zhì)量。為了保證攪拌質(zhì)量的穩(wěn)定性．當(dāng)葉片軸的角速度改變時，必須增加攪拌機的長度或改變?nèi)~片的安裝角。
葉槳式攪拌機驅(qū)動發(fā)動機功率消耗在克服葉片對物料體的變形阻力和物料在攪拌機機體內(nèi)的移動上。在預(yù)算時，建議應(yīng)用簡便的計算方法，所有型式的阻力可以根據(jù)葉片在混合料內(nèi)運動的試驗單位阻力確定。
3.2.3攪拌器工作循環(huán)時間
（3.5）
式中：T—攪拌器工作循環(huán)時間，s；
tz—攪拌器進料時間，tz=5s；
tcm—每份料的攪拌時間，s；
tp—卸料時間(取決于攪拌器卸料閘門的結(jié)構(gòu)，tp≈5s
在初步計算中，給出攪拌時間（tcm）。在橫向布置方案攪拌時，tcm≈30s。
3.2.4攪拌器尺寸參數(shù)計算
攪拌器兩拌槳軸的中心距：
（3.6）
式中：—攪拌器兩攪拌軸的中心距，m；
R—攪拌器殼體半徑，m；
—攪拌軸中心和殼底中線聯(lián)線與水平線的夾角。角越小，則中心距越大。因而，當(dāng)R=常值時，攪拌料的容積亦越大，這將阻礙拌料在兩 圖3.3 攪拌器參數(shù)計算圖
區(qū)段之間的交換。拌料在兩區(qū)段之間的橫向交換系數(shù)是隨角的增加而提高，而各成分均質(zhì)分布所需的時間則隨角的增加而減小。
在實踐中，角取40°～50°，通常=40°～45°時，兩拌槳軸的中心距為：
（3.7）
攪拌器殼體寬（）：
（3.8）
攪拌器殼體長（）：
（3.9）
式中：φ——攪拌器殼體形狀系數(shù)，φ=lk/bk， φ=0.7～1.4，通常取φ=0.85～1。
攪拌器殼體工作部分橫截面積（低于攪拌軸）：
（3.10）
當(dāng)=40°～45°時
（3.11）
每份料的容積：
（3.12）
每份料的質(zhì)量：
（3.13）
式中：β—攪拌器殼體拌料充滿系數(shù)；
ρcm—混合料的密度，ρcm=1.6～1.7t/m3。
殼體拌料充滿系數(shù)
（3.14）
通常取β=1。
把S值和lK值代入mzj式，得：
（3.15）
從上式中可以確定攪拌器殼體半徑：
（3.16）
實際攪拌時間應(yīng)小于所取定的攪拌時間，其差不大于3～5s，否則將增加攪拌器每份拌料的質(zhì)量、外形尺寸和所確定的發(fā)動機功率。根據(jù)實際的攪拌時間可以確定：循環(huán)時間tW，每份料的質(zhì)量、殼體半徑和兩拌槳軸的中心距。
通過分析計算得：
①攪拌器工作循環(huán)時間：T=40s；
②取φ=0.7，可得R=0.493；
③兩拌槳軸的中心距0.735
④攪拌器殼體寬=1.68
⑤攪拌器殼體長=1.16
⑥攪拌筒尺寸參考國內(nèi)外同類型同規(guī)格攪拌機尺寸：攪拌器常見尺寸范圍：筒體容積與公稱容積（攪拌機一次出料的混凝土體積）之比 1.9～2.3、筒體長寬比1.05～1.2，拌筒寬度與攪拌軸距比取 2.2～2.3。采用類比法，并根據(jù)工作經(jīng)驗確定：攪拌筒內(nèi)徑D=1.0m
⑦攪拌筒寬度b與直徑D之比的確定：在出料容積一定的情況下，應(yīng)考慮以最小的結(jié)構(gòu)尺寸獲得最大的空間容積，以利于收到節(jié)省制造材料、外形美觀和攪拌質(zhì)量好的綜合效益。因此寬徑比不宜過大，通常寬徑比取b/D=1.6-1.8。
通過計算得，因此參數(shù)設(shè)計選擇是合理的。
⑧攪拌筒容積：
{（π-arccos）+}=2.23（） （3.17）
⑨攪拌機公稱容量V=1.0（）
⑩容積利用系數(shù)：容積系數(shù)是指出料容積與筒體幾何容積之比，它的確定主要以攪拌質(zhì)量的優(yōu)劣為依據(jù)。在確保攪拌質(zhì)量的前提下，容積利用系數(shù)越大越好。但是，容積系數(shù)的大小還受到其它條件的限制，其一，攪拌機的設(shè)計需考慮應(yīng)具備10%的超載能力；其二，按設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，出料容積與進料容積之比為0.625，而幾何容積應(yīng)該大于進料容積，這樣容積系數(shù)最大不得超過0.58.一般對于雙臥軸攪拌機的容積利用系數(shù)取0.32-0.35之間比較好。
通過計算得：K=V/=0.450.58，因此是合理的。
3.2.5部分參數(shù)經(jīng)驗公式
對雙臥軸強制式攪拌機的參數(shù)也可以按經(jīng)驗公式確定
（3.18）
式中：m-攪拌機的質(zhì)量（kg）；
P-發(fā)動機的功率（kW）；
L-攪拌筒體的長度（m）；
a-中心距（攪拌器兩軸間的距離）（m）；
r-葉片外緣的半徑（m）；
V-出料容量。
以上強制式混凝土攪拌機的基本參數(shù)的的計算公式與實際確定的結(jié)果并不完全相同，但可以作為指導(dǎo)性公式為接下來的設(shè)計帶來方便，最終設(shè)計參數(shù)的確定要針對具體方案合理選取從而使攪拌機達(dá)到最佳的性能。
3.3攪拌軸設(shè)計
3.3.1攪拌軸轉(zhuǎn)速
當(dāng)攪拌器工作時，沉埋在混合料內(nèi)攪拌器底部處的槳葉，把混合料沿攪拌器軸縱向和橫向移動，松散混合料并把它向上擲拋。因此，在攪拌器的上部形成松散料層，其顆粒位于飛擲的狀態(tài)，而位于攪拌器底部的下層混合料則處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)。槳葉對轉(zhuǎn)軸的安裝角α越小，拌槳軸的轉(zhuǎn)速越大，則飛擲顆粒層越擴展，此層可以稱為沸騰層。
當(dāng)葉片的安裝角α>50°時，槳葉象螺旋一樣，僅把拌料沿軸向方向移動。在橫向方向上拌料移動惡化，甚至在提高拌槳軸轉(zhuǎn)速的情況下，還不能使混合料轉(zhuǎn)到沸騰狀態(tài)。為保證混合料能夠縱向和橫向交換，并使其轉(zhuǎn)到沸騰狀態(tài)，建議槳葉對拌槳軸的安裝角應(yīng)為31°～40°。當(dāng)混合料相對拌槳軸的拋擲總高度h1等于（1.1～1.3）R，其中R為葉片半徑，下落高度h2=（1.3～1.5）R時，將形成足夠擴展的沸騰層，而葉片端部的圓周速度將等于或大于混合料顆粒的下落速度，即：
（3.19）
式中：—槳葉端部速度，m/s；
—混合料顆粒從總高度h2下落的速度，m/s；
ω—槳葉角速度，s-1；
R—槳葉外緣半徑，m；
g—重力加速度，m/s2； 圖3.4 拌漿軸轉(zhuǎn)速計算圖
t—顆粒從h2高度下落的時間，s。
混合料顆粒下落時間可以從下落高度公式中確定：
從上式中得
（3.20）
把所得的t值代入ωR式，得
（3.21）
從上式中可以求得角速度:
（3.22）
則拌槳軸的轉(zhuǎn)速為：
（3.23）
式中：—拌槳軸的轉(zhuǎn)速，r/min。
此時，槳葉端部的圓周速度為
（3.24）
在攪拌中粒和粗?；旌狭蠒r，采用低轉(zhuǎn)速，通常取攪拌葉片外端線速度V=1.4 m/s-1.5m/s，，取V=1.4m/s。得：
r/min （3.25）
即攪拌軸轉(zhuǎn)速n=27.2r/min。
3.3.2攪拌軸結(jié)構(gòu)設(shè)計原則
（1）攪拌軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計包括定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸，攪拌軸的結(jié)構(gòu)主要取決于以下因素：軸在攪拌器中的安裝位置及形式；軸上攪拌臂及葉片的類型、尺寸、數(shù)量以及和軸連接的方法；載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況；攪拌軸的加工工藝等。由于影響攪拌軸的結(jié)構(gòu)的因素較多，且其結(jié)構(gòu)形式又要隨著具體情況的不同而異，所以攪拌軸沒有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式。
（2）設(shè)計時考慮到各個部件位置、型式的不確定性，因此這里對攪拌軸的設(shè)計均盡量采用簡化方法，更多的是借鑒已知的經(jīng)驗、公式以及多數(shù)廠家同型號產(chǎn)品比較一致的設(shè)計尺寸。
（3）最終設(shè)計出來的攪拌軸應(yīng)該滿足：軸和安裝在攪拌軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；攪拌軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整；攪拌軸具有良好的制造工藝性等。
圖3.5 攪拌軸結(jié)構(gòu)
3.3.3攪拌軸尺寸確定
（1）方形攪拌軸的邊長計算
首先根據(jù)扭轉(zhuǎn)作用確定加工成方形攪拌軸所需型材的大致直徑：
攪拌軸工作中承受扭轉(zhuǎn)和彎曲聯(lián)合作用，但以扭轉(zhuǎn)作用為主。所以工程應(yīng)用中常按扭轉(zhuǎn)作用進行近似計算，然后用增加安全系數(shù)以降低材料的許用應(yīng)力的方法彌補由于忽略彎曲作用所引起的誤差攪拌軸徑的確定（僅按扭矩估算）
已知：P=22kW， n=27.2 r/min，軸的材料選擇45鋼，查表得系數(shù) A=126-103
故取，實取d=110mm。
應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)軸截面上開有鍵槽時，應(yīng)增大軸徑以考慮鍵槽對軸的強度的削弱。對于直徑d＞100mm的軸，有一個鍵槽時，軸徑增大3%；有兩個鍵槽時，應(yīng)增大7%。然后將軸徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑。由于設(shè)計的攪拌軸與減速機之間的聯(lián)接是靠花鍵實現(xiàn)的，強度削弱比較明顯，因此需要增大軸徑?？梢詳U大攪拌軸外徑d=110×1.07=117.7。故最終確定的攪拌軸型材直徑d=120mm；
由于攪拌軸被設(shè)計成截面為方形的軸，因此與攪拌臂的安裝固定有以下兩種形式：
圖3.6 a）直角固定 b）對角固定
直角固定與對角固定有各自的特點，同時它們的抗彎截面模量W不同，對于直角固定攪拌臂的軸，W=/6；對于對角固定攪拌臂的軸，W=/8.5。由于W越大，軸所需要的尺寸相對減小，因此本次設(shè)計選擇對角固定的方案。通過經(jīng)驗公式可知：
（無倒角軸=1；有倒角軸=1.2） （3.26）
其中-四邊形軸的慣性矩，通過計算可確定四邊形軸邊長a=95.96mm，故a取為100mm。
（2）由于已經(jīng)計算出攪拌器殼體長=1.16，因此攪拌軸兩個支撐點之間的距離可確定為1.6m。
3.3.4攪拌軸的撓度計算與校核
攪拌軸具有兩種載荷，一種是攪拌葉片楔住骨料受載，另一種是所有攪拌臂、攪拌葉片的均勻受載。當(dāng)骨料楔在葉片和攪拌器襯板之間的縫隙里時，攪拌軸的工作條件最為惡劣，驅(qū)動電機的全部功率將由一個葉片承受。
由集中作用力產(chǎn)生的撓度的計算如下：