小型混凝土攪拌機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
小型混凝土攪拌機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),小型,混凝土攪拌機(jī),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
黑龍江科技學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書
學(xué)生姓名： 邊兆鑫
任務(wù)下達(dá)日期：2011 年 12 月 19 日
設(shè)計(jì)開(kāi)題日期：2012 年 4 月 13 日
設(shè)計(jì)開(kāi)始日期：2012 年 4 月 16 日
中期檢查日期：2012 年 5 月 18 日
設(shè)計(jì)完成日期：2012 年 6 月 4日
一、設(shè)計(jì)題目：小型混凝土攪拌機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
二、設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：本設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括：混凝土攪拌機(jī)總體結(jié)構(gòu)方案的擬訂；運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算；傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)；攪拌裝置設(shè)計(jì)；繪制總體裝配圖；繪制主要零件工作圖；編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書。
主要技術(shù)要求：
進(jìn)料容量（L）：80
最大出料容量（L）：50
攪拌葉片轉(zhuǎn)速（r/min）：30
拌料粒徑（mm）：5~30
電動(dòng)機(jī)功率（kw）：4
三、設(shè)計(jì)目標(biāo)：1.設(shè)計(jì)說(shuō)明書1.5萬(wàn)字以上；
2.攪拌機(jī)總體裝配圖（A0圖）1張，零、部件工作圖若干張，總圖紙折合A0圖3張以上。
指 導(dǎo) 教 師： 于風(fēng)云
院（系）主管領(lǐng)導(dǎo)：
2011 年 12 月19日
實(shí) 習(xí) 總 結(jié)
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
性 質(zhì)： 畢業(yè)實(shí)習(xí)
學(xué) 年： 2011-2012
班 級(jí)： 機(jī)制08-4班
姓 名： 邊兆鑫
學(xué) 號(hào)： 2008025564
機(jī)械工程學(xué)院
實(shí)習(xí)報(bào)告
一.實(shí)習(xí)時(shí)間
2012.3.12——2012.3.30
二.實(shí)習(xí)地點(diǎn)
唐山市路南區(qū)安吉爾廠
三.實(shí)習(xí)目的
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)，通過(guò)實(shí)踐能更好的了解產(chǎn)品，從而更好的應(yīng)用產(chǎn)品。畢業(yè)實(shí)習(xí)是教學(xué)計(jì)劃中一個(gè)非常重要的教育環(huán)節(jié)，在校學(xué)習(xí)期間，是學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、增長(zhǎng)實(shí)踐知識(shí)、培養(yǎng)自身各方面能力的重要手段和方法。
通過(guò)實(shí)習(xí)，使學(xué)生初步具有科學(xué)研究與解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，使學(xué)生成為有較強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)的高級(jí)應(yīng)用型人才，能開(kāi)闊學(xué)生的視野，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，從而進(jìn)一步了解專業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和前景，為以后的工作方向有更好的定位。
畢業(yè)實(shí)習(xí)是大學(xué)專業(yè)學(xué)習(xí)中不可或缺的重要部分，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地參觀對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的工作原理、基本結(jié)構(gòu)有了更加直觀的感性認(rèn)識(shí)，切實(shí)提高對(duì)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的方法和客戶需求之間聯(lián)系的理解能力。通過(guò)實(shí)習(xí)，不僅使自己具備足夠的技能，應(yīng)付將來(lái)市場(chǎng)的挑戰(zhàn)并保持強(qiáng)勁的競(jìng)爭(zhēng)力，并為下一步的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
四.實(shí)習(xí)要求
1、明確實(shí)習(xí)任務(wù)，認(rèn)真學(xué)習(xí)實(shí)習(xí)大綱，提高對(duì)實(shí)習(xí)的認(rèn)識(shí)，做好思想準(zhǔn)備。
2、認(rèn)真完成實(shí)習(xí)內(nèi)容，按規(guī)定記實(shí)習(xí)筆記，撰寫實(shí)習(xí)報(bào)告，收集相關(guān)資料。
3、虛心向工人和技術(shù)人員學(xué)習(xí)，尊重知識(shí)，敬重他人。及時(shí)整理實(shí)習(xí)筆記、實(shí)習(xí)報(bào)告等，不斷提高分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。
4、自覺(jué)遵守學(xué)校、實(shí)習(xí)單位的有關(guān)規(guī)章制度，服從指導(dǎo)教師的領(lǐng)導(dǎo)，培養(yǎng)良好的風(fēng)氣。
5、實(shí)習(xí)結(jié)束后，應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)交齊實(shí)習(xí)筆記、實(shí)習(xí)報(bào)告等。
五.實(shí)習(xí)內(nèi)容
1.混凝土攪拌機(jī)的類型和特點(diǎn)
為了適應(yīng)不同混凝土的攪拌要求，攪拌機(jī)發(fā)展了許多機(jī)型，它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)和性能上各有特點(diǎn)，但按工作過(guò)程或工作原理可分別劃分為兩類，即連續(xù)式和周期式或自落式和強(qiáng)制式。
連續(xù)式攪拌機(jī)：其作業(yè)過(guò)程，無(wú)論加料、攪拌、出料和卸料都是連續(xù)不斷進(jìn)行的，所以生產(chǎn)率高，但混凝土的配比和拌合質(zhì)量難以控制，在一般建筑施工中很少使用，多用于道路和水利工程中。
周期式攪拌機(jī)：加料、攪拌、出料按周期進(jìn)行循環(huán)作業(yè)的攪拌機(jī)。一批料拌好卸出后，再進(jìn)行下批料的裝料和攪料，因而易于控制配比和保證拌合質(zhì)量，是建筑工程中應(yīng)用最普遍的類型，下面所介紹的攪拌機(jī)就是此類。
自落式攪拌機(jī)：攪拌物料由固定在攪拌筒內(nèi)的葉片帶至高處，靠自重下落進(jìn)行攪拌的攪拌機(jī)。其工作原理如圖.1所示，攪拌機(jī)工作機(jī)構(gòu)為筒體，沿內(nèi)壁圓周安裝著若干攪拌葉片，工作時(shí)，筒體可圍繞其自身軸線（水平或傾斜）回轉(zhuǎn)，利用葉片對(duì)物料進(jìn)行分割、提升、散落和沖擊作用，從而使配合料的相互位置不斷進(jìn)行重新分布而得到拌合。這類攪拌機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、磨損程度小，易損件少，對(duì)骨料徑料小有一定適應(yīng)性，使用維護(hù)也較簡(jiǎn)單。主要缺點(diǎn)是靠重力自落實(shí)現(xiàn)攪拌，攪拌強(qiáng)度不大，而且轉(zhuǎn)速和容量受到限制，生產(chǎn)效率低，一般只適于拌合塑性混凝土。
圖.1 攪拌機(jī)工作原理
（a）自落攪拌； (b).(c) 強(qiáng)制攪拌
強(qiáng)制式攪拌機(jī)：攪拌物料由旋轉(zhuǎn)的攪拌葉片強(qiáng)制攪拌的攪拌機(jī)。工作原理如圖.1（b）、（c）所示，攪拌機(jī)構(gòu)是垂直（圖1.b）或水平（圖1.c）設(shè)置在攪拌筒內(nèi)壁的攪拌筒內(nèi)壁的攪拌軸組成，軸上安裝攪拌葉片，工作時(shí)，轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)葉片對(duì)筒內(nèi)物料進(jìn)行剪切、擠壓和翻轉(zhuǎn)推移等強(qiáng)制攪拌作用，使物料在劇烈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)中得到均勻的拌合，因而拌合質(zhì)量好，效率高，特別適于拌合干硬性混凝土和輕質(zhì)骨料的混凝土，其中水平軸（即臥軸）式同時(shí)具有自落式的攪拌效果，但這種攪拌機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，攪拌工作部件磨損快，對(duì)骨料粒徑有嚴(yán)格限制。否則易造成卡料現(xiàn)象。下面主要對(duì)強(qiáng)制式臥軸混凝土攪拌機(jī)進(jìn)行介紹。
2. 強(qiáng)制式臥軸混凝土攪拌機(jī)
強(qiáng)制式臥軸混凝土攪拌機(jī)兼有自落式和強(qiáng)制式兩種機(jī)型的優(yōu)點(diǎn)，即攪拌質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高，耗能低，不僅能攪拌干硬性、塑性或低流動(dòng)性混凝土，還可以攪拌輕骨料混凝土，砂漿或硅酸鹽等物料。強(qiáng)制式臥軸混凝土攪拌機(jī)在結(jié)構(gòu)上有單臥軸和雙臥軸之分。兩者在攪拌原理、功能特點(diǎn)等方面十分相似。本文主要介紹雙臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)。
3. JS系列混凝土攪拌機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)
JS系列混凝土攪拌機(jī)系雙臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)，該機(jī)具備了單機(jī)獨(dú)立作業(yè)和與PLD系列配料機(jī)組成簡(jiǎn)易式混凝土攪拌站的雙重優(yōu)越性，還可為攪拌站提供配套主機(jī)，適用于各類大、中、小預(yù)制構(gòu)件廠及公路、橋梁、水里、碼頭等工業(yè)及民用建筑工程，可攪拌干硬性混凝土、塑性混凝土、流動(dòng)性混凝土、輕骨料混凝土及各種砂漿，式一種高效率機(jī)型，應(yīng)用非常廣泛。 JS系列混凝土攪拌機(jī)是目前國(guó)內(nèi)外先進(jìn)、理想的機(jī)型，具有自動(dòng)化程度高、攪拌質(zhì)量好、效率高、能耗低、噪音小、操作方便、卸料速度快、襯板及葉片使用壽命長(zhǎng)，維修保養(yǎng)方便等優(yōu)點(diǎn)。適用于塑性、干硬性、輕骨料混凝土及各種灰漿、砂漿的攪拌。本機(jī)采用機(jī)動(dòng)出料，能與翻斗車配套使用，是各種建筑工地的理想機(jī)具。
JS系列雙臥軸強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)可與不同型號(hào)PL系列配料機(jī)組成簡(jiǎn)易混凝土攪拌站，或根據(jù)用戶需要作為主機(jī)組成大中型攪拌站（樓）?？蓴嚢韪捎残?、塑性、流動(dòng)性、輕骨料混凝土及各種砂漿，較高的性價(jià)比為用戶所青睞。目前有JS500、JS750、JS1000、JS1500、JS2000、JS3000等各種機(jī)型供選擇。
該系列產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理，布局新穎，使用維修方便，支腿部分高度設(shè)計(jì)為：JS500為1500mm，JS750為1600mm，JS1000為3500mm和4000mm，JS1500和JS2000為4500mm。用戶可自配翻斗車、自卸車、攪拌車，同時(shí)還可根據(jù)用戶特殊要求進(jìn)行改制，以滿足用戶需要。
4. JS系列混凝土攪拌機(jī)的性能
JS系列強(qiáng)制式雙臥軸混凝土攪拌機(jī)是一種新型的多功能混凝土攪拌機(jī)械?？捎糜诟捎残?、塑性、輕骨料混凝土及各種灰漿、砂漿的攪拌。?該機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，攪拌質(zhì)量好、效率高、能耗低、噪音小、操作簡(jiǎn)便，可與翻斗車、汽車幾混凝土攪拌輸送車配套使用，是各建筑工地和大、中型混凝土制品廠的理想機(jī)具。
5. JS系列混凝土攪拌機(jī)的分類
（1）按工作性質(zhì)分為? 周期性工作攪拌機(jī)和連續(xù)性工作攪拌機(jī)
?（2）按攪拌原理分為? 自落式攪拌機(jī)和強(qiáng)制式攪拌機(jī)?
（3）按攪拌桶形狀分為? 鼓筒式?，錐式和圓盤式?
另外，攪拌機(jī)還分為裂筒式和圓槽式（即臥軸式）攪拌機(jī)。
6. JS系列混凝土攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理
JS系列混凝土攪拌機(jī)由傳動(dòng)系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)、卸料系統(tǒng)、上料系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等部分組成。
7. 典型JS系列混凝土攪拌機(jī)介紹（以JS750混凝土攪拌機(jī)為例）
7.1 產(chǎn)品類型及適用范圍
本機(jī)屬雙臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)，該機(jī)具備了單機(jī)獨(dú)立作業(yè)和與PLD系列配料機(jī)組成簡(jiǎn)易式混凝土攪拌站的雙重優(yōu)越性，還可為攪拌站提供配套主機(jī)，是一種高效率機(jī)型，應(yīng)用非常廣泛。性能特點(diǎn)該產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理，布局新穎，使用維修方便。用戶可自配斗車、自卸車、攪拌車使用，同時(shí)可根據(jù)用戶特殊要求進(jìn)行改制，以滿足用戶需要。應(yīng)用范圍適用于各類大、中、小預(yù)制構(gòu)件廠及公路、橋梁、水利、碼頭等工業(yè)及民用建筑工程，可攪拌干硬性混凝土、塑性混凝土、流動(dòng)性混凝土、輕骨科混凝土及各種砂漿。
7.2產(chǎn)品簡(jiǎn)介及工作原理
本機(jī)由傳動(dòng)系統(tǒng)，攪拌系統(tǒng)，齒輪罩，卸料系統(tǒng)，上料系統(tǒng)，供水系統(tǒng)，供油系統(tǒng)，電氣控制系統(tǒng)等部分組成。
7.2.1 傳動(dòng)系統(tǒng)
該系統(tǒng)如傳動(dòng)簡(jiǎn)圖所示，由一臺(tái)30KW的電機(jī)，經(jīng)皮帶傳動(dòng)帶動(dòng)二級(jí)齒輪減速箱，減速箱兩輸出軸裝有一對(duì)相嚙合的開(kāi)式齒輪，分別帶動(dòng)攪拌軸上的兩個(gè)開(kāi)式齒輪驅(qū)動(dòng)兩攪拌軸反向同速回轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)該機(jī)的攪拌功能。
7.2.2 攪拌系統(tǒng)
攪拌系統(tǒng)包括攪拌裝置和攪拌罐。
（1）攪拌裝置
攪拌裝置由攪拌軸，攪拌臂，攪拌葉片及軸端密封裝置等組成。
攪拌臂與攪拌軸通過(guò)連接套和螺栓連接固定。攪拌葉片與攪拌臂之間通過(guò)長(zhǎng)孔由螺栓連接。攪拌葉片徑向位置可調(diào)整。通過(guò)調(diào)整攪拌葉片的位置，保證葉片與襯板的間隙不大于5mm。這樣不但能減緩葉片與襯板的磨損，卸料干凈，而且能夠降低能耗和噪聲，使攪拌機(jī)工作平穩(wěn)，不易卡料。
密封裝置通過(guò)手動(dòng)濃油泵及時(shí)向浮封環(huán)供油,使密封腔內(nèi)形成并保持不間斷壓力的油脂層，該油脂層壓力是由浮動(dòng)密封裝置產(chǎn)生的，無(wú)須任何電力、氣壓設(shè)備，因此，本裝置可保證軸端密封經(jīng)久耐用，安全可靠，同時(shí)也降低了維修費(fèi)用。
（2）攪拌罐
攪拌罐由筒體和襯板等組成。
為避免筒體內(nèi)側(cè)磨損，整個(gè)筒體內(nèi)腔都裝有耐磨襯板，用戶可以根據(jù)襯板的磨損情況進(jìn)行更換。攪拌罐體中部下方有卸料口，以便把混凝土及時(shí)卸出。
7.2.3 齒輪罩
齒輪罩由罩殼、油杯等組成。
罩殼由薄鐵板拼焊而成，用來(lái)防塵、防水。
通過(guò)調(diào)節(jié)油杯彈簧的松緊，可以調(diào)節(jié)油杯滴油的速度，以滿足使用要求。
7.2.4 卸料系統(tǒng)
該系統(tǒng)由卸料門、電動(dòng)推桿等組成。
卸料門安裝在攪拌機(jī)底部，通過(guò)電動(dòng)推桿，實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)卸料。在卸料門的上方左右各安裝有一個(gè)限位開(kāi)關(guān)，以控制卸料門的啟閉，卸料門與攪拌罐之間有兩條密封板，通過(guò)調(diào)整其位置可使卸料門與罐體之間的間隙均勻一致，以達(dá)到最佳密封效果（見(jiàn)圖5）。卸料手柄是為臨時(shí)停電時(shí)應(yīng)急卸料和電動(dòng)推桿失靈時(shí)卸料之用，平時(shí)應(yīng)將其拆下，以防傷人。使用手柄時(shí)，應(yīng)脫開(kāi)電動(dòng)推桿。
7.2.5 上料系統(tǒng)
上料系統(tǒng)由卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)、上料架、料斗、進(jìn)料漏斗等組成。
制動(dòng)電機(jī)通過(guò)減速機(jī)帶動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，鋼絲繩經(jīng)過(guò)滑輪牽引料斗沿上料架軌道向上爬升，當(dāng)爬升到一定高度時(shí)，料斗底部斗門上的一對(duì)滾輪進(jìn)入上料架水平岔道，斗門自動(dòng)打開(kāi)，物料經(jīng)過(guò)進(jìn)料漏斗投入攪拌罐內(nèi)。為保證料斗準(zhǔn)確就位，在上料架上裝有限位開(kāi)關(guān)。上限位有兩個(gè)限位開(kāi)關(guān)，分別對(duì)料斗上升起限位和安全保護(hù)作用。下限位只有一個(gè)限位開(kāi)關(guān)，當(dāng)料斗下降至地坑底部時(shí)，鋼絲繩稍松，彈簧杠桿機(jī)構(gòu)使下限位動(dòng)作，卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)自動(dòng)停車，下限位及彈簧杠桿機(jī)構(gòu)均裝在上導(dǎo)軌頂部。上料架上部是可以折疊的。用螺栓連接，運(yùn)輸時(shí)將其折疊，以便降低運(yùn)輸高度。
制動(dòng)電機(jī)可保證料斗在滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，可靠地停在任意位置，制動(dòng)力矩的大小，由電機(jī)后座的大螺母調(diào)整。
7.2.6 供水系統(tǒng)
供水系統(tǒng)是由水泵、節(jié)流閥、清洗裝置、噴水裝置等組成。
節(jié)流閥可調(diào)節(jié)水的流量，供水總量由時(shí)間繼電器調(diào)節(jié)。
72.7 供油系統(tǒng)
?攪拌軸兩端的密封裝置必須注入潤(rùn)滑脂以保證密封性能，為確保主機(jī)可靠運(yùn)轉(zhuǎn)，專門設(shè)置有兩種加油裝置。手動(dòng)濃油泵用于浮封環(huán)外腔潤(rùn)滑，攪拌主機(jī)啟動(dòng)后，應(yīng)及時(shí)用手動(dòng)濃油泵向軸端密封加油，一般每30分鐘加油一次，每次供油量100毫升左右。十處手動(dòng)加油點(diǎn)采用油槍注油方式，向軸端密封及軸承加油，每8小時(shí)供一次油。給濃油泵加注潤(rùn)滑脂時(shí)，其針入度范圍為250～350(25℃/150g)1/10mm，可用3號(hào)鋰基潤(rùn)滑脂與30#（冬季20#）機(jī)械油，按4：1配比，均勻調(diào)合成糊狀注入濃油泵儲(chǔ)油罐內(nèi)。
7.2.8 電氣系統(tǒng)
電器元件采用卡軌安裝，板前走線槽布線方式?？刂葡到y(tǒng)性能可靠，操作、維修方便。
電氣控制線路設(shè)有空氣開(kāi)關(guān)、熱繼電器，具有短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)的功能。卷?yè)P(yáng)電機(jī)控制電路設(shè)有由上升極限限位控制的分勵(lì)脫扣斷路器，防止卷?yè)P(yáng)提升過(guò)位，造成事故。電動(dòng)推桿的接線盒內(nèi)裝有兩個(gè)限位開(kāi)關(guān)，起過(guò)載保護(hù)作用。所有控制按鈕和指示燈均布置在配電箱門上，并設(shè)有門鎖，按鈕外面設(shè)有防護(hù)小門。
要求總電源采用AC380V三相五（四）線制電源，電壓允許誤差±5%，否則禁止使用。電動(dòng)機(jī)的表面溫升≤60 OC，帶電部分對(duì)外殼絕緣≥0.5MΩ。
6.設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)意義
半個(gè)月過(guò)去了，但是我依然覺(jué)得非常短暫，我不得不感慨：外面有好多東西值得我們學(xué)習(xí)，我們?cè)谡n堂上了解到實(shí)在有限，而且太抽象化、概念化、理性邏輯強(qiáng)！通過(guò)這次的學(xué)習(xí)我們可以近距離的接觸各類機(jī)械產(chǎn)品，增加其感性的認(rèn)識(shí)，了解其功能原理。
我是學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)的，在書本上學(xué)過(guò)很多理論知識(shí)，似乎通俗易懂，但從未付諸實(shí)踐過(guò)，也許等到真正需要用時(shí)，才會(huì)體會(huì)到難度有多大；我們?cè)诶蠋熌抢锘驎旧峡吹竭^(guò)很多精彩的東西，似乎輕而易舉，也許親臨其境或親自上陣才能意識(shí)到自己能力的欠缺和知識(shí)的匱乏。在實(shí)習(xí)期間，我拓寬了視野，增長(zhǎng)了見(jiàn)識(shí)，體驗(yàn)到社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)的殘酷，而更多的是希望自己在工作中積累各方面的經(jīng)驗(yàn)，為將來(lái)自己走創(chuàng)業(yè)之路做準(zhǔn)備。作為我在踏出社會(huì)之前的為數(shù)不多的幾次實(shí)踐中，這次的實(shí)踐的確給予了我很多。
今后，我將繼續(xù)保持認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，高尚的思想覺(jué)悟，進(jìn)一步完善和充實(shí)自己，爭(zhēng)取在以后的學(xué)習(xí)中更好的完善自己，在以后的實(shí)踐中更好的運(yùn)用自己的知識(shí)，做一個(gè)合格的大學(xué)生，將來(lái)做一名對(duì)社會(huì)有用的人。
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告
題 目： 小型混凝土攪拌機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
院 （系）： 機(jī)械工程學(xué)院
班 級(jí)： 機(jī)制08-4班
姓 名： 邊兆鑫
學(xué) 號(hào)： 2008025564
指導(dǎo)教師： 于鳳云
教師職稱： 教 授
黑龍江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告
題 目
小型混凝土攪拌機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
來(lái)源
工程實(shí)際
1、研究目的和意義
混凝土攪拌機(jī)是用于對(duì)混凝土和砂石進(jìn)行攪拌的裝置。近年來(lái)，隨著我國(guó)
的經(jīng)濟(jì)建設(shè)及科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，基本建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，大城市基礎(chǔ)建設(shè)
房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)業(yè)的迅猛發(fā)展，推動(dòng)了混凝土的生產(chǎn)產(chǎn)量的迅速提高，機(jī)械設(shè)備在
建設(shè)施工中的地位也日益顯著。加強(qiáng)建筑施工裝備，是改善施工條件提高施工
速度、工程質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益的保障。
混凝土機(jī)械的工作對(duì)象是砂石、水泥等混合料，且用量大，工作環(huán)境惡劣,
而攪拌是混凝土生產(chǎn)工藝過(guò)程中極其重要的一道工序，因此混凝土施工應(yīng)向機(jī)
械化和自動(dòng)化方向發(fā)展。目前，我國(guó)已有各種混凝土攪拌機(jī)，但小型混凝土攪
拌機(jī)是為了滿足市場(chǎng)需求，完善產(chǎn)品的系列，適應(yīng)小型建筑施工和實(shí)驗(yàn)室的工
作的要求而設(shè)計(jì)的。它是在封閉的環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的攪拌，且攪拌效果良
好，對(duì)環(huán)境污染少，能夠改善施工現(xiàn)場(chǎng)的條件，保障施工人員的身心健康，降
低工人的施工強(qiáng)度，提高工作效率，減少施工中對(duì)環(huán)境的破壞。
2、國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況(文獻(xiàn)綜述)
19世紀(jì)40年代，在德、美、俄等國(guó)家出現(xiàn)了以蒸汽機(jī)為動(dòng)力源的自落式攪拌機(jī)；其攪拌桶由多面體狀的木板構(gòu)成，直到19世紀(jì)80年代，才用鋼材代替木板但形狀仍未多面體，到20世紀(jì)初，圓柱形的拌桶自落式攪拌機(jī)才開(kāi)始普及，形狀的改進(jìn)避免了混凝土在拌筒內(nèi)壁的凝固沉積，提高了攪拌質(zhì)量和效率。1903年德國(guó)建造了世界第一個(gè)水泥混凝土的預(yù)拌工廠[1]。1908年在美國(guó)出現(xiàn)了第一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的攪拌機(jī)，隨后電動(dòng)機(jī)成為了主要?jiǎng)恿υ?，?913年美國(guó)開(kāi)始大量生產(chǎn)預(yù)拌混凝土的攪拌機(jī)，到1950年日本開(kāi)始用攪拌機(jī)生產(chǎn)預(yù)拌混凝土。在這期間，仍以各種有葉片和無(wú)葉片式的自落式攪拌機(jī)的發(fā)明與應(yīng)用為主[2]。
19世紀(jì)50年代，自落式攪拌機(jī)按拌桶的形狀和卸料的方式的不同，有鼓式攪拌機(jī)、雙錐反轉(zhuǎn)出料式攪拌機(jī)、雙錐傾翻出料式攪拌機(jī)、對(duì)開(kāi)式攪拌機(jī)及裂筒式攪拌機(jī)等。自落式攪拌機(jī)的拌桶內(nèi)壁有徑向布置固定的攪拌葉片[3]。工作時(shí)，半桶繞水平軸線轉(zhuǎn)動(dòng)物料被葉片提到一定高度后借自重下落，顆粒下落的高度、時(shí)間、速度和落點(diǎn)不同，從而物料各顆粒相互滲透、擴(kuò)散達(dá)到均勻混合，這樣反復(fù)運(yùn)動(dòng)達(dá)到攪拌的效果[4]。自落式攪拌機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、維護(hù)簡(jiǎn)單、功率消耗低拌桶和葉片磨損輕，但攪拌強(qiáng)度不高，生產(chǎn)效率低。此種攪拌機(jī)適于攪拌普通的塑性混凝土，廣泛應(yīng)用于中小型建筑工地[5]。
隨著多種商品混凝土的廣泛應(yīng)用以及建筑規(guī)模大型化、復(fù)雜化和高層化對(duì)混凝土的質(zhì)量、產(chǎn)量不斷提出更高要求，有力的促進(jìn)了混凝土攪拌設(shè)備在使用性能和技術(shù)水平方面的提高與發(fā)展[6]。
20世紀(jì)40年代后期，德國(guó)最先發(fā)明了強(qiáng)制式攪拌機(jī)，到50年代發(fā)展迅速，最先出現(xiàn)的是圓盤立軸式攪拌機(jī)，這種攪拌機(jī)分為渦漿式和行星式，但隨著輕骨料的運(yùn)用又出現(xiàn)了圓槽立軸式強(qiáng)制攪拌機(jī)，它兼有自落式和強(qiáng)制式兩者攪拌機(jī)的特點(diǎn)，強(qiáng)制式攪拌機(jī)和自落式攪拌機(jī)的工作原理不同[7]。強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)拌筒內(nèi)的轉(zhuǎn)臂架上裝有葉片，強(qiáng)制式攪拌機(jī)利用旋轉(zhuǎn)的葉片強(qiáng)迫按照規(guī)定的軌跡發(fā)生剪切、擠壓、翻滾和拋出等強(qiáng)制攪拌作用，使物料在劇烈的運(yùn)動(dòng)中均勻攪拌，強(qiáng)制式攪拌機(jī)和自落式攪拌機(jī)相比，強(qiáng)制式攪拌機(jī)攪拌劇烈，攪拌質(zhì)量好，攪拌效率高，但葉片和拌桶磨損大，功率消耗大，此種攪拌機(jī)適用于拌制干硬性、輕骨料混凝土以及特種混凝土和專業(yè)混凝土，多用于施工現(xiàn)場(chǎng)攪拌站和預(yù)拌混凝土攪拌樓[8]。根據(jù)構(gòu)造不同，主要有立軸渦漿式攪拌機(jī)、立軸行星式攪拌機(jī)、立軸對(duì)流式攪拌機(jī)、單臥軸攪拌機(jī)和雙臥軸式攪拌機(jī)等。隨著技術(shù)的發(fā)展強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)在德國(guó)、美國(guó)、意大利、日本等企業(yè)發(fā)展迅速，目前已形成系列產(chǎn)品[9]。
我國(guó)混凝土攪拌設(shè)備的生產(chǎn)從20世紀(jì)50年代開(kāi)始。1952年天津工程機(jī)械廠和上海建筑機(jī)械廠試制出我國(guó)第一臺(tái)混凝土攪拌機(jī)，進(jìn)料容量為400L和1000L[10]。20世紀(jì)70年代末至80年代初，我國(guó)為適應(yīng)建筑業(yè)商品混凝土大規(guī)模發(fā)展需要，在引進(jìn)國(guó)外的樣機(jī)基礎(chǔ)上，有關(guān)院所廠家陸續(xù)的開(kāi)發(fā)出新一代JZ型雙錐自落式攪拌機(jī)、D型單臥軸式強(qiáng)制式攪拌機(jī)[11]。80年代末，我國(guó)混凝土攪拌產(chǎn)品開(kāi)發(fā)重點(diǎn)轉(zhuǎn)向商品混凝土成套設(shè)備，研制出10多種混凝土攪拌站，經(jīng)引進(jìn)吸收、自主研發(fā)等幾個(gè)階段，到本世紀(jì)末國(guó)內(nèi)混凝土攪拌技術(shù)得到長(zhǎng)足發(fā)展，在產(chǎn)品規(guī)格和生產(chǎn)數(shù)量上都達(dá)到一定的規(guī)模，出現(xiàn)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)，逐步形成具有一定規(guī)模和競(jìng)爭(zhēng)力的行業(yè)，2006年，我國(guó)生產(chǎn)裝機(jī)容量0.5-0.6立方米的攪拌站2100多臺(tái)，已成為混凝土攪拌設(shè)備的生產(chǎn)大國(guó)[12]。
隨著混凝土材料和施工工藝的發(fā)展，出現(xiàn)連續(xù)式混凝土攪拌機(jī)裝有螺旋狀攪拌葉片，各種材料分別按配合比經(jīng)連續(xù)稱量后送入攪拌機(jī)里，攪拌好的混凝土連續(xù)的向外卸出，這種攪拌機(jī)的攪拌時(shí)間短，生產(chǎn)率高其發(fā)展引人注目[13]。將來(lái)還會(huì)有新型結(jié)構(gòu)的混凝土攪拌機(jī)，如蒸汽加熱式攪拌機(jī)、超臨界轉(zhuǎn)速攪拌機(jī)、超聲波攪拌機(jī)、無(wú)攪拌葉片的搖擺盤式攪拌機(jī)和二次攪拌的混凝土攪拌機(jī)等[14]。
3、研究/設(shè)計(jì)的目標(biāo)：
（1）. 混凝土攪拌機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；
（2）. 攪拌裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；
4、設(shè)計(jì)方案（研究/設(shè)計(jì)方法、理論分析、計(jì)算、實(shí)驗(yàn)方法和步驟等）：
（1）. 結(jié)構(gòu)包括：電動(dòng)機(jī)、帶輪、蝸輪蝸桿減速器、鏈輪、攪拌裝置、支架、 軸等
（2）. 工作原理：
5、方案的可行性分析：
（1）. 對(duì)攪拌機(jī)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行對(duì)比，掌握混凝土攪拌機(jī)的工作原理，混凝土攪拌機(jī)的總體方案的擬定；
（2）. 進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的選擇；
（3）. 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的參數(shù)計(jì)算；
（4）. 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和確定主要的參數(shù)；
（5）. 攪拌裝置的設(shè)計(jì)；
（6）. 繪制總體裝配圖和主要零件圖；
6、該設(shè)計(jì)的創(chuàng)新之處
（1）. 收集資料，分析研究資料，明確設(shè)計(jì)內(nèi)容；
（2）. 根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)要求，完成總體結(jié)構(gòu)方案的擬訂；
（3）. 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算；
（4）. 通過(guò)強(qiáng)度等設(shè)計(jì)計(jì)算，完成傳動(dòng)系統(tǒng)、攪拌裝置結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)；
（5）. 利用CAD繪制總體裝配圖及零件工作圖；
（6）. 整理設(shè)計(jì)說(shuō)明書。
7、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的主要用途和應(yīng)用領(lǐng)域：
混凝土攪拌機(jī)是用于對(duì)混凝土和砂石進(jìn)行攪拌的裝置，可將砂石、水泥、骨料等混合料攪拌成混凝土的攪拌設(shè)備。
小型混凝土攪拌機(jī)適應(yīng)于小型建筑施工和實(shí)驗(yàn)室的工作要求而設(shè)計(jì)的，它是在封閉的壞境下對(duì)物料進(jìn)行攪拌，而且攪拌效果良好，對(duì)環(huán)境污染小，能夠改善施工現(xiàn)場(chǎng)的條件，保障施工人員身心健康，降低工人的施工強(qiáng)度，提高工作效率，較少施工中對(duì)環(huán)境的破壞。
8、時(shí)間進(jìn)程
2012年3 月12日2012年3 月30 日 唐山市路南區(qū)安吉爾廠實(shí)習(xí)
2012年4月1號(hào)~2012年4月6日 整理實(shí)習(xí)日記、撰寫實(shí)習(xí)總結(jié)和開(kāi)題報(bào)告
2012年4月7號(hào)~2012年5月4日 設(shè)計(jì)計(jì)算、總體結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計(jì)
2012年5月5號(hào)~2012年5月25日 總體圖和部件圖設(shè)計(jì)
2012年5月26號(hào)~2012年5月3日 零件圖設(shè)計(jì)
2012 年 6月4日~2012年6月8日 編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書、審圖、修改
2012 年 6月11日~2012年6月15日 答辯
9、參考文獻(xiàn)：
1吳宗澤. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)[S]. 北京：高等教育出版社,2007(6):24-18.
2楊可楨. 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第五版）[M]. 北京：高等教育出版社,2006(7):16-18.
3孔慶華,劉傳紹. 極限配合與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)[M]. 上海：同濟(jì)大學(xué)出版社,2006(6):24-28.
4濮良貴,紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 北京：高等教育出版社,2008(9):33-38.
5成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[S]. 北京：高等教育出版社,2008(3):44-46.
6曾維鑫. 多軸立式攪拌機(jī)的設(shè)計(jì)研究[J]. 煤礦機(jī)械,2007(2):17-21.
7李榮旭,郭鵬. 螺旋葉片式連續(xù)攪拌機(jī)的設(shè)計(jì)[J]. 起重運(yùn)輸機(jī)械,2007(8):25-27.
8田公明. JB-2立軸懸臂立體攪拌機(jī)的研制[J]. 隧道建設(shè),2009(4):24-29.
9馮忠緒,王衛(wèi)中. 攪拌機(jī)合理轉(zhuǎn)速的研究[J]. 中國(guó)公路學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2006(4):9-18.
10趙利軍,姚運(yùn)仕. 攪拌機(jī)葉片安裝角的確定方法[J]. 長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版),2006(5):38-41.
11馮忠緒,李彰,王衛(wèi)中. 攪拌臂數(shù)目與攪拌葉片面積[J]. 工程機(jī)械,2008(2):22-26.
12王明磊,陳滔. 混凝土攪拌機(jī)葉片結(jié)構(gòu)及曲面形狀研究探討[J]. 建材技術(shù),2007(6):31-33.
13王衛(wèi)中. 雙臥軸攪拌機(jī)參數(shù)優(yōu)化及其實(shí)驗(yàn)研究[J]. 長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào),2007(1):-18.
14Ping-Kun Chang;Yaw-Peng influnence of mixing techniques on properties of high performance concrete[外文期刊]2007（1）.
指導(dǎo)教師意見(jiàn)
教師簽字：
年 月 日
開(kāi)題答辯小組意見(jiàn)：
組長(zhǎng)簽字： 成員簽字：
年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)導(dǎo)小組意見(jiàn):
組長(zhǎng)簽字：
年 月 日
摘 要
攪拌可以使兩種或多種不同的物質(zhì)在彼此之中互相擴(kuò)散，從而達(dá)到均勻混合；也可以加速傳質(zhì)和傳熱過(guò)程。在工業(yè)生產(chǎn)中，攪拌操作是從工業(yè)開(kāi)始的，圍繞食品、纖維、造紙、石油、水處理、建筑等，作為工藝過(guò)程的一部分而被廣泛應(yīng)用。本文就以建筑為中心設(shè)計(jì)一款小型混凝土攪拌機(jī)。
本設(shè)計(jì)的小型混凝土攪拌機(jī)是強(qiáng)制式攪拌機(jī)中的一種，攪拌非常均勻，質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高，成本低。其主要組成結(jié)構(gòu)包括：電動(dòng)機(jī)、帶傳動(dòng)、減速器、鏈傳動(dòng)、攪拌結(jié)構(gòu)及機(jī)架等。主要設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容是小型混凝土攪拌機(jī)攪拌裝置的設(shè)計(jì)及其校核，攪拌軸的連接及強(qiáng)度校核，各部分在機(jī)架中的安裝位置設(shè)計(jì)已達(dá)到小巧方便的設(shè)計(jì)要求。
本設(shè)計(jì)完成了總體結(jié)構(gòu)的擬定，通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算和校核，確定了各組成部分的結(jié)構(gòu)尺寸和形狀，實(shí)現(xiàn)了混凝土攪拌的功能。
關(guān)鍵詞：攪拌機(jī)；立軸；混凝土；攪拌裝置；傳動(dòng)系統(tǒng)
ABSTRACT
Mixing can make two or more different materials in the spread of each other, so as to achieve the smooth; mix Also can accelerate and mass and heat transfer process. In industrial production, stirring, from the start of the industrial operation, around food, fibre, paper making, oil, water treatment, construction and so on, as part of the process and has been widely used. This essay, taking construction as the center design a small concrete mixer for reference.
The design of small concrete mixer is a compulsory mixer, the mixing is very uniform, good quality, high efficiency and low cost. Its composition include: motor, belt drive, gear reducer, chain drive, mixing structure and rack. Calculate the content of the main design is the design and checking of the small concrete mixer, agitator, stirring shaft connection and strength check all parts of the installation location in the rack has been designed to achieve compact and convenient design requirements
The design is completed the overall structure of the formulation, design calculation and verification to determine the structure size and shape of the various components of the concrete mixing.
Key words: Mixer; Vertical shaft; Concrete; Mixing unit; Transmission system
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 緒論 1
1.1 研究的目的意義 1
1.1.1 混凝土的組成 2
1.1.2 攪拌的任務(wù) 2
1.1.3 攪拌機(jī)設(shè)計(jì)的意義 3
1.2 國(guó)內(nèi)外混凝土攪拌機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 3
1.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容 4
1.4 設(shè)計(jì)任務(wù)書 5
1.4.1 設(shè)計(jì)的依據(jù)及要求 5
1.4.2 產(chǎn)品的用途及使用范圍 5
第2章 總體設(shè)計(jì)方案 6
2.1 總體方案設(shè)計(jì) 6
2.1.1 混凝土攪拌機(jī)種類和功能比較 6
2.1.2 混凝土攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)型式選擇 7
2.2 總體結(jié)構(gòu)及工作原理 7
2.2.1 結(jié)構(gòu)組成及工作原理 7
2.2.2 主要技術(shù)參數(shù) 8
第3章 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 9
3.1 主要工作部件的設(shè)計(jì) 9
3.1.1 攪拌裝置的設(shè)計(jì) 9
3.1.2 機(jī)架的設(shè)計(jì) 9
3.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 10
3.2.1 傳動(dòng)比分配及電動(dòng)機(jī)選型 10
3.2.2 V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 11
3.2.3 減速器選型 18
3.2.4 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 19
3.3 主軸設(shè)計(jì)與計(jì)算 21
3.3.1 軸的計(jì)算過(guò)程 21
3.3.2 鍵與軸承的選擇 22
3.3.3 軸的強(qiáng)度校核 23
3.3.4 軸承組合的設(shè)計(jì) 27
第4章 結(jié)論 28
致 謝 29
參考文獻(xiàn) 30
CONTENTS
ABSTRACT II
The first chapterintroduction 1
1.1 The purpose of the research significance 1
1.1.1 The composition of the concrete 2
1.1.2 Mixing task 2
1.1.3 The significance of the mixing machine design 3
1.2 The development situation of concrete mixer at home and abroad 3
1.3 Design content 4
1.4 The design plan descriptions of the 5
1.4.1 The design basis of and requirements 5
1.4.2 The use of the products and use scope 5
Chapter 2 The overall design scheme 6
2.1 The general scheme design 6
2.1.1 Concrete mixer type and functional comparison 6
2.1.2 The structure of the concrete mixer type choice 7
2.2 The overall structure and the work 7
2.2.1 Structure and working principle 7
2.2.2 The main technical parameters 8
Chapter 3 The main structure design and calculation 9
3.1 The design of the main working parts 9
3.1.1 The design of the device 9
3.1.2 Frame design 9
3.2 The design of the drive system 10
3.2.1 Transmission ratio allocation and motor selection 10
3.2.2 V belt transmission design 11
3.2.3 Reducer selection 18
3.2.4 Recommends the design 19
3.3 Spindle design and calculation 21
3.3.1 Axis calculation 21
3.3.2 Key and bearing choice 22
3.3.3 Axis of intensity 23
3.3.4 Bearing the design of the combination 27
Chapter 4 conclusion 28
Thanks 29
Reference 30
29
第1章 緒論
1.1 研究的目的意義
近年來(lái)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)及科學(xué)技術(shù)的高速增長(zhǎng)，基本建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，建設(shè)隊(duì)伍不斷增加，大城市基礎(chǔ)建設(shè)、房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)業(yè)的迅猛發(fā)展，推動(dòng)了混凝土生產(chǎn)產(chǎn)量的迅速提高，機(jī)械設(shè)備在建設(shè)施工中的地位也日益顯著。加強(qiáng)施工隊(duì)伍的裝備，是改善施工條件，提高施工速度、工程質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益的保障[1]。
混凝土生產(chǎn)是改變傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)分散攪拌混凝土的生產(chǎn)方式，實(shí)現(xiàn)建筑工業(yè)化的一項(xiàng)重要改革?；炷恋纳唐坊a(chǎn)因其生產(chǎn)的高度專業(yè)化和集中化等特點(diǎn)大大提高了混凝土工程質(zhì)量，節(jié)約原材料，加快，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也因其節(jié)省施工用地，改善勞動(dòng)條件，減少環(huán)境污染而使人類受益。
由于混凝土機(jī)械的工作對(duì)象是砂石、水泥等混合料，且用量大，工作環(huán)境惡劣。因此，現(xiàn)代混凝土施工機(jī)械已經(jīng)在向高技術(shù)、高效能、多品種、自動(dòng)化和智能化的方向發(fā)展，以改善工作條件及提高生產(chǎn)率。
由于這些攪拌輸送機(jī)全部都是利用單運(yùn)動(dòng)方式,因而普遍存在拌和物料不充分,攪拌效果不太理想；另外,其噪音也較大,特別是在煤炭行業(yè)的工業(yè)型煤等新工藝上使用的攪拌輸送機(jī),根本滿足不了其工藝設(shè)計(jì)要求而嚴(yán)重制約了其新技術(shù)新工藝的推廣使用,因而急需一種結(jié)構(gòu)新穎、效果明顯的全新機(jī)型的攪拌機(jī)來(lái)逐步代替舊式攪拌機(jī),并且也可廣泛地使用于其他行業(yè)。
攪拌是混凝土生產(chǎn)工藝過(guò)程中極重要的一道工序，所以應(yīng)盡可能的使處在攪拌過(guò)程中的拌合料各組分的運(yùn)動(dòng)軌跡在相對(duì)集中區(qū)域內(nèi)互相交錯(cuò)穿插，在整個(gè)拌合料體積中最大限度的產(chǎn)生相互摩擦，并盡可能提高各組分的體積參與運(yùn)動(dòng)的次數(shù)和運(yùn)動(dòng)軌跡的交叉頻率，為混凝土拌合實(shí)現(xiàn)宏觀和微觀勻質(zhì)性創(chuàng)造最有利的條件，因此混凝土施工應(yīng)向機(jī)械化和自動(dòng)化方向發(fā)展[2]。
小型混凝土攪拌機(jī)的設(shè)計(jì)，是為了滿足市場(chǎng)需求，完善產(chǎn)品的系列，適應(yīng)小型建筑施工和實(shí)驗(yàn)室工作的要求。它是在封閉的環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的攪拌和輸送，攪拌及輸送效果良好，對(duì)環(huán)境污染少，能夠改善施工現(xiàn)場(chǎng)施工條件，保障施工人員身心健康，降低工人的施工強(qiáng)度，提高工作效率，減少施工中對(duì)環(huán)境的破壞。
1.1.1 混凝土的組成
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(guó)防、水利、市政和民用等基本建設(shè)工程中，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。一般混凝土指水泥混凝土而言，它是由水泥和砂、石集料，加水按規(guī)定的配合比，經(jīng)過(guò)攪拌、澆注和凝結(jié)而成的一種人造石材。其中，水泥和水起膠凝作用，砂、石起骨架填充作用，水泥漿包裹在砂的表面，并填充到砂的空隙成為砂漿，砂漿又包裹在石子的表面，也能填充石子的空隙。當(dāng)水泥漿硬化后，就將砂、石集料顆粒牢固地粘結(jié)成一個(gè)整體，使混凝土具有一定的強(qiáng)度和其他許多重要性能[3]。
1.1.2 攪拌的任務(wù)
強(qiáng)度是混凝土最主要的力學(xué)性能，混凝土強(qiáng)度主要取決于混合料間的界面結(jié)構(gòu)。
一般認(rèn)為混凝土攪拌的主要任務(wù)是；
l.組分均勻分布，達(dá)到宏觀及微觀上的勻質(zhì)；
2.破壞水泥粒子團(tuán)聚現(xiàn)象，使其各顆粒表面被水浸潤(rùn)，促使彌散現(xiàn)象的發(fā)展；
3.破壞水泥粒子表面的初始水化物薄膜包裹層，促進(jìn)水泥顆粒與其他物料
顆粒的結(jié)合，形成理想的水化生成物；
4.由于物料表面常覆蓋上一薄層灰塵及粘土，有礙界面結(jié)合層的形成，故應(yīng)使物料顆粒間多次碰撞和互相摩擦，以減少灰塵薄膜的影響[5]；
5.提高混合料各單元體參與運(yùn)動(dòng)的次數(shù)和運(yùn)動(dòng)軌跡的交叉頻率，以加速達(dá)到勻質(zhì)化。
1.1.3 攪拌機(jī)設(shè)計(jì)的意義
由以上分析可以給合理的攪拌機(jī)理一個(gè)解釋：應(yīng)盡可能使處在攪拌過(guò)程中的混合料各組分的運(yùn)動(dòng)軌跡在相對(duì)集中區(qū)域內(nèi)互相交錯(cuò)穿插，在整個(gè)混合料體積中最大限度地產(chǎn)生相互摩擦，盡可能提高各組分參與運(yùn)動(dòng)的次數(shù)和運(yùn)動(dòng)軌跡的交叉頻率，為混合料實(shí)現(xiàn)宏觀和微觀勻質(zhì)性創(chuàng)造最有利的條件。強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)一般筒身固定，攪拌機(jī)片旋轉(zhuǎn)，對(duì)物料施加剪切、擠壓、翻滾、滑動(dòng)、混合使混凝土各組分?jǐn)嚢杈鶆颉?
因此，為了獲得攪拌均勻的混凝土，混凝土攪拌機(jī)必須具備下列條件：
（1）能對(duì)混凝土各種組分均勻攪拌，并使水泥漿或?yàn)r青均勻包裹骨料表面;
（2）能將攪拌后的混凝土均勻的卸出;
（3）攪拌和出料的時(shí)間短;
（4）占地面積小;
（5）功率消耗小，符合環(huán)保要求。
而影響混凝土攪拌質(zhì)量的與攪拌機(jī)有關(guān)的主要因素有:
（1）混凝土攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)形式和它的攪拌速度;
（2）混凝土攪拌機(jī)出料容量與攪拌筒幾何容積的比率，即容積利用系數(shù);
（3）攪拌葉片和襯板的磨損狀況;
（4）各種混合材料的加料順序。
（5）攪拌時(shí)間[4]。
1.2 國(guó)內(nèi)外混凝土攪拌機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r
在攪拌機(jī)出現(xiàn)的時(shí)期，是以自落式攪拌的形式出現(xiàn)。隨著對(duì)混凝土要求的不斷增多，出現(xiàn)了強(qiáng)制式攪拌機(jī)。強(qiáng)制式攪拌機(jī)又可分為立軸式和臥軸式兩類。國(guó)內(nèi)幾乎都是這兩種形式的攪拌機(jī)[5]。
立軸式攪拌機(jī)，又稱渦漿式強(qiáng)制攪拌機(jī)，這種攪拌機(jī)的形式是在固定放置的圓盤中央，裝有一個(gè)由減速機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)子臂架，在臂架上裝有攪拌葉片和內(nèi)外壁鏟刮葉片，依靠各組攪拌葉片不同的安裝位置和安裝角度便能對(duì)在圓盤和轉(zhuǎn)子之間環(huán)形工作容積的物料進(jìn)行劇烈攪拌[6]。
臥軸式攪拌機(jī)又稱圓槽式攪拌機(jī)，是七十年代發(fā)展起來(lái)的一種新型攪拌機(jī)，它可分為單軸式和雙軸式，這種形式的攪拌機(jī)兼有自落和強(qiáng)制兩種攪拌的機(jī)能，攪拌葉片的線速度比渦漿式小，因而耐磨性要比渦漿式小高[7]。
單臥軸攪拌機(jī)是由德國(guó)ELBA公司研制生產(chǎn)。它具有結(jié)構(gòu)緊湊、消耗功率小、葉片襯板耐磨性好，能滿載啟動(dòng)和具有攪拌輕質(zhì)混凝土能力的優(yōu)點(diǎn)。我國(guó)也向該公司引進(jìn)了樣機(jī)。
雙臥軸攪拌機(jī)是隨著混凝土施工工藝的改進(jìn)而逐漸發(fā)展起來(lái)的新機(jī)型。國(guó)外從二十世紀(jì)四十年代后期開(kāi)始在美國(guó)和德國(guó)出現(xiàn)，但因軸端密封技術(shù)的不成熟，其發(fā)展基本處于停頓狀態(tài)。直到七十年代初，由于這項(xiàng)技術(shù)得到突破，雙臥軸攪拌機(jī)在不少國(guó)家右重新發(fā)展起來(lái)，目前已形成系列產(chǎn)品。我國(guó)于二十世紀(jì)八十年代初研制成功，但發(fā)展迅速，在產(chǎn)品規(guī)格和產(chǎn)品數(shù)量上，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了其它機(jī)型[15]。
攪拌機(jī)構(gòu)是雙臥軸攪拌機(jī)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(fèi)用的多少都與它有關(guān)。攪拌機(jī)構(gòu)是由水平安置的雙圓槽形伴筒、兩根按相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)的攪拌軸和其上安裝的攪拌葉片組成的。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，當(dāng)攪拌軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，葉片一方面帶動(dòng)混和料在兩個(gè)拌筒內(nèi)輪番地作圓周運(yùn)動(dòng)，上下翻滾，同時(shí)在攪拌葉片相遇或重疊的部分，混和料在兩軸之間的共域相互交換；另一方面推動(dòng)混和料沿著攪拌軸方向，不斷地從旋轉(zhuǎn)平面向另一個(gè)旋轉(zhuǎn)平面運(yùn)動(dòng)[8]。
1.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容
1.攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)方案分析與總體設(shè)計(jì)
本攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)是由機(jī)架、攪拌裝置、傳動(dòng)系統(tǒng)所主成。 機(jī)架是整個(gè)設(shè)備的支撐部分，由槽鋼和鋼管焊接而成。攪拌裝置由攪拌筒、攪拌軸、攪拌鏟片所主成，攪拌鏟片固定在攪拌臂上，并且與攪拌軸主成一體，攪拌鏟與攪拌筒底間隙可微量調(diào)整。傳動(dòng)系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)、減速器、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)所組成。
2.攪拌裝置的設(shè)計(jì)
攪拌裝置是安裝在軸套上的鏟片式葉片，葉片隨軸的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)筒內(nèi)物料進(jìn)行攪拌，是物料混合均勻，攪拌臂向上伸出，可起到攪拌上方物料的作用。
3.傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
傳動(dòng)系統(tǒng)是由V帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)的。電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速通過(guò)V帶傳動(dòng)傳遞到減速器，減速器又通過(guò)鏈傳動(dòng)將轉(zhuǎn)速傳遞給攪拌機(jī)的主軸，主軸帶動(dòng)軸套轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使攪拌葉片旋轉(zhuǎn)，來(lái)完成攪拌的工作。
1.4 設(shè)計(jì)任務(wù)書
1.4.1 設(shè)計(jì)的依據(jù)及要求
目前在我國(guó)已有混凝土攪拌機(jī)種類很多，但是根據(jù)攪拌原理和攪拌機(jī)結(jié)構(gòu)形式、攪拌物料的不同，對(duì)攪拌機(jī)的要求也不盡相同，參照已有攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)型式和工作原理，由于攪拌機(jī)工作的對(duì)象是砂石等建筑材料，為了延長(zhǎng)攪拌機(jī)的壽命，軸承處的密封很重要，攪拌質(zhì)量要好，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理，使用維修方便，接地穩(wěn)固，根據(jù)這些依據(jù)和要求設(shè)計(jì)了該混凝土攪拌機(jī)。
1.4.2 產(chǎn)品的用途及使用范圍
由于我國(guó)建筑行業(yè)的高速發(fā)展，推動(dòng)了混凝土生產(chǎn)的迅速提高，所以混凝土機(jī)械在施工中的地位日益顯著。
混凝土攪拌機(jī)的用途就是機(jī)械化的拌制混凝土，適用于建筑科研、檢測(cè)中心、大專院校及混凝土構(gòu)件、施工單位試驗(yàn)室、可攪拌普通混凝土和輕質(zhì)混凝土，也可用到其它行業(yè)試驗(yàn)室對(duì)不同物料進(jìn)行攪拌。
第2章 總體設(shè)計(jì)方案
2.1 總體方案設(shè)計(jì)
2.1.1 混凝土攪拌機(jī)種類和功能比較
混凝土攪拌機(jī)主要由拌筒、加料和卸料機(jī)構(gòu)、供水系統(tǒng)、原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、機(jī)架和支承裝置等組成。
從其運(yùn)動(dòng)方式及其主要結(jié)構(gòu)上來(lái)看，它們可分為兩大類型:一種形式為單運(yùn)動(dòng)的軸式傳動(dòng)軸上（有單軸和雙軸）安裝各式各樣的攪拌葉片（有長(zhǎng)錐形、螺旋形等），并利用葉片來(lái)攪拌物料；而另一類則是通過(guò)鋼齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)某一形狀的筒體（有圓錐體、圓柱體等）的自身旋轉(zhuǎn)而使物料產(chǎn)生攪拌效果。
按工作性質(zhì)分間歇式（分批式）和連續(xù)式；按攪拌原理分自落式、強(qiáng)制式和連續(xù)式；按安裝方式分固定式和移動(dòng)式；按出料方式分傾翻式和非傾翻式；按拌筒結(jié)構(gòu)形式分梨式、鼓筒式、雙錐、圓盤立軸式和圓槽臥軸式等[9]。
自落式攪拌機(jī) 有較長(zhǎng)的歷史，早在20世紀(jì)初，由蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)的鼓筒式混凝土攪拌機(jī)已開(kāi)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(jī)以及立筒式攪拌機(jī)等相繼問(wèn)世并獲得發(fā)展。自落式混凝土攪拌機(jī)的拌筒內(nèi)壁上有徑向布置的攪拌葉片。工作時(shí)，拌筒繞其水平軸線回轉(zhuǎn)，加入拌筒內(nèi)的物料，被葉片提升至一定高度后，借自重下落，這樣周而復(fù)始的運(yùn)動(dòng)，達(dá)到均勻攪拌的效果。自落式混凝土攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一般以攪拌塑性混凝土為主[10]。
連續(xù)式混凝土攪拌機(jī) 裝有螺旋狀攪拌葉片，各種材料分別按配合比經(jīng)連續(xù)稱量后送入攪拌機(jī)內(nèi)，攪拌好的混凝土從卸料端連續(xù)向外卸出。這種攪拌機(jī)的攪拌時(shí)間短，生產(chǎn)率高、其發(fā)展引人注目。
強(qiáng)制式攪拌機(jī) 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)的是圓盤立軸式強(qiáng)制混凝土攪拌機(jī)。這種攪拌機(jī)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(qiáng)制攪拌機(jī)，它又分單臥軸式和雙臥軸式兩種，兼有自落和強(qiáng)制兩種攪拌的特點(diǎn)。其攪拌葉片的線速度小，耐磨性好和耗能少，發(fā)展較快。強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)拌筒內(nèi)的轉(zhuǎn)軸臂架上裝有攪拌葉片，加入拌筒內(nèi)的物料，在攪拌葉片的強(qiáng)力攪動(dòng)下，形成交叉的物流。這種攪拌方式遠(yuǎn)比自落攪拌方式作用強(qiáng)烈，主要適于攪拌干硬性混凝土[11]。
2.1.2 混凝土攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)型式選擇
立軸式攪拌機(jī)的攪拌工作主要靠葉片對(duì)物料的強(qiáng)制式的攪拌作用使物料拌和均勻。另外立軸攪拌機(jī)的拌筒中央部分有一軸套，用于放置攪拌裝置，連接傳動(dòng)裝置，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)裝置下置，潤(rùn)滑性能好。
臥軸式攪拌機(jī)，拌筒內(nèi)徑做的都比較大，骨料被拋向拌筒外壁，產(chǎn)生混凝土離析，加水量不易控制，攪拌力小，使物料結(jié)團(tuán)結(jié)倉(cāng)。
綜合比較，立軸攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于控制與操作。故本次設(shè)計(jì)的是一臺(tái)小型立軸式攪拌機(jī)。
2.2 總體結(jié)構(gòu)及工作
2.2.1 結(jié)構(gòu)組成及工作原理
本設(shè)計(jì)混凝土攪拌機(jī)的主要組成部分為：傳動(dòng)部分、攪拌部分、機(jī)架等。
整體結(jié)構(gòu)如圖2-1所示：
本設(shè)計(jì)的工作原理是：電動(dòng)機(jī)通過(guò)帶傳動(dòng)帶動(dòng)減速器，減速器與攪拌軸通過(guò)鏈傳動(dòng)帶動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)，軸上安裝有攪拌葉片隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)物料進(jìn)行攪拌作用。
圖2-1總體結(jié)構(gòu)示意圖
1.主動(dòng)鏈輪 2.電動(dòng)機(jī) 3.主動(dòng)帶輪 4.從動(dòng)帶輪 5.減速器 6.筒體 7.從動(dòng)鏈輪 8.攪拌體 9.攪拌軸 10.圓錐滾子軸承 11.機(jī)架 12.出料抖
2.2.2主要技術(shù)參數(shù)
攪拌機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2-1。
表2-1技術(shù)參數(shù)表
項(xiàng)目
數(shù)據(jù)
進(jìn)料容量
80L
最大出料容量
50L
攪拌筒內(nèi)徑
800mm
攪拌葉片轉(zhuǎn)速
30r/min
葉片距筒底的間隙
小于5mm
拌料粒徑
5~30mm
電動(dòng)機(jī)功率
4kW
第3章 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算
3.1 主要工作部件的設(shè)計(jì)
3.1.1 攪拌裝置的設(shè)計(jì)
立軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)是借助于攪拌葉片對(duì)物料進(jìn)行強(qiáng)制導(dǎo)向攪拌。
其攪拌葉片繞垂直軸旋轉(zhuǎn);攪拌葉片的形式可以是鏟片式, 也可以是螺旋帶式。
普通的立軸強(qiáng)制攪拌機(jī)的鏟片式葉片表面形狀一般為平面, 在攪拌過(guò)程中, 物料對(duì)平面葉片的運(yùn)動(dòng)阻力很大, 混合攪拌的功率消耗高。
平面鏟片對(duì)物料只有推動(dòng)作用, 沒(méi)有翻動(dòng)效果，所以攪拌混合效率較低。
攪拌葉片安裝角也是攪拌機(jī)的主要結(jié)構(gòu)和工作參數(shù)之一,對(duì)攪拌質(zhì)量和攪拌效率都有著直接的影響,由于葉片安裝角與其他攪拌機(jī)參數(shù)相互關(guān)聯(lián)，每一個(gè)參數(shù)的變化都會(huì)引起攪拌機(jī)性能的變化。
葉片安裝角是指攪拌葉片斜面與攪拌軸線間的夾角。
葉片安裝的定性分析：當(dāng)安裝角過(guò)小時(shí)葉片主要帶動(dòng)混合料圍繞攪拌軸轉(zhuǎn)動(dòng)而缺乏必要的軸向運(yùn)動(dòng)，攪拌葉片變成與軸平行的一塊平板不起攪拌作用；當(dāng)安裝角過(guò)大時(shí)葉片推動(dòng)混合料的橫向運(yùn)動(dòng)就很弱，葉片就成為與攪拌軸垂直的平板一樣也喪失了攪拌功能。
因此，攪拌葉片一定要相對(duì)于攪拌軸成一定角度安裝,使混合料的橫向和軸向運(yùn)動(dòng)都較大，達(dá)到攪拌的最大效率。本次設(shè)計(jì)的攪拌機(jī)采用的葉片安裝角為45度[12]。
3.1.2 機(jī)架的設(shè)計(jì)
筒體由熱壓鋼板卷曲焊接而成,在筒體上端有蓋，筒底部有卸料口，當(dāng)需要卸料時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)料門手柄，使料門打開(kāi)，拌合物即沿出料口卸下。攪拌筒的內(nèi)徑為D=800mm，筒體高H=310mm，筒壁厚3mm。
機(jī)架是混凝土攪拌機(jī)的主要支撐部件，他是承擔(dān)所有來(lái)自電動(dòng)機(jī)、減速器、筒體和軸的應(yīng)力。機(jī)架是攪拌機(jī)的穩(wěn)固是攪拌機(jī)工作穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)的基礎(chǔ)。因此，機(jī)架無(wú)論是從結(jié)構(gòu)還是材料上都應(yīng)該采用堅(jiān)固的穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。機(jī)架的支腿是用鋼管和槽鋼焊接在筒底來(lái)起到支撐作用的[13]。
3.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.2.1 傳動(dòng)比分配及電動(dòng)機(jī)選型
本攪拌機(jī)體積比較小，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)要緊湊。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為1440r/min而攪拌軸的轉(zhuǎn)速是30r/min，所以攪拌機(jī)的總傳動(dòng)比為48。各級(jí)出動(dòng)比分配為：帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比是2，減速器的傳動(dòng)比是12，鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比是2。
圖2-1葉片安裝角
由于攪拌機(jī)從結(jié)構(gòu)上看，主要靠電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)減速器的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)攪拌軸的旋轉(zhuǎn)。因此，電動(dòng)機(jī)是整個(gè)裝置的動(dòng)力元件。在攪拌過(guò)程中，由于混凝土在不斷地?cái)嚢柽^(guò)程中消耗動(dòng)力，所以，混凝土攪拌機(jī)的生產(chǎn)能力決定著電動(dòng)機(jī)的功率[14]。
而此混凝土攪拌機(jī)所需的功率為，綜合考慮暫選帶動(dòng)機(jī)型號(hào)為，其額定功率為，轉(zhuǎn)速為，額定轉(zhuǎn)矩，最大轉(zhuǎn)矩。
3.2.2 V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
帶傳動(dòng)是一種撓性傳動(dòng)。帶傳動(dòng)的基本組成零件為帶輪（主動(dòng)帶輪和從動(dòng)帶輪）和傳動(dòng)帶。
主動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，利用帶輪和傳動(dòng)帶間的摩擦或嚙合作用，將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力通過(guò)傳動(dòng)帶傳遞給從動(dòng)輪。
帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、價(jià)格低廉和緩沖吸震等特點(diǎn)，在近代機(jī)械中廣泛應(yīng)用。
按照工作原理的不同，帶傳動(dòng)可分為摩擦型帶傳動(dòng)和嚙合型帶傳動(dòng)。在摩擦型帶傳動(dòng)中，根據(jù)傳動(dòng)帶的橫截面形狀不同，又可分為平帶傳動(dòng)、圓帶傳動(dòng)、V帶傳動(dòng)和楔帶傳動(dòng)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選用的是V帶傳動(dòng)。
V帶的橫截面呈等腰梯形，帶輪上也做出相應(yīng)的輪槽。傳動(dòng)時(shí)，V帶的兩側(cè)和輪槽接觸，槽面摩擦可以提供更大的摩擦力。另外，V帶傳動(dòng)允許的傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊[15]。
1.設(shè)計(jì)計(jì)算
（1）確定計(jì)算功率，查機(jī)械設(shè)計(jì)書表查得工況系數(shù)=1.1
由公式：
代入數(shù)據(jù)得=1.1×4=4.4kW，又因?yàn)檗D(zhuǎn)速為故由參考文獻(xiàn)[6]圖可以選擇V帶型號(hào)為A型。
（2）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速v
初選小帶輪的直徑
根據(jù)V帶帶型選取小帶輪直徑又因?yàn)?，故取小帶輪直徑=
驗(yàn)算帶速，驗(yàn)算帶的速度
V==
帶速一般為， ，故帶速適合。
計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑
計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑：
V帶的傳動(dòng)比，取。
則：
=。
圓整=
確定V帶的中心距和基準(zhǔn)長(zhǎng)度：
初定中心距=。
選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度=按參考文獻(xiàn)[6]式計(jì)算實(shí)際中心距:
計(jì)算得:。
驗(yàn)算小帶輪上的包角
滿足V帶包角要求。
計(jì)算帶的根數(shù)Z，計(jì)算單根V帶的額定功率：
由和，得
根據(jù)，=2和A型帶查表得，
，由表得，于是：
計(jì)算V帶根數(shù)Z:
取4根V帶。
計(jì)算單根V帶的初拉力的最小值，由表8-3得A型帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量,所以：
應(yīng)使帶的實(shí)際拉力。
計(jì)算壓軸力，壓軸力的最小值為
。
2.帶輪的結(jié)構(gòu)
（1）V帶輪的設(shè)計(jì)要求
帶輪的各輪槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度，以使帶的載荷分布較為均勻，結(jié)構(gòu)工藝性好，無(wú)過(guò)大的鑄造內(nèi)應(yīng)力，質(zhì)量分布均勻，結(jié)構(gòu)工藝性好，無(wú)過(guò)大的鑄造內(nèi)應(yīng)力，質(zhì)量分布均勻，輪槽工作面要精細(xì)加工，以減少帶的磨損。
（2）V帶輪材料的選擇
因?yàn)閂帶輪的轉(zhuǎn)速則，轉(zhuǎn)速較低，因此材料通常采用鑄鐵，常用材料為HT150或HT200。
（3）帶輪的結(jié)構(gòu)與尺寸
帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑選擇帶輪的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)帶的型號(hào)來(lái)確定帶輪輪槽的尺寸。設(shè)計(jì)如下：
當(dāng)（軸徑）時(shí)，可用實(shí)心式；當(dāng)時(shí)，可采用腹板式；當(dāng)同時(shí)時(shí)，可采用孔板式；當(dāng)時(shí)可采用輪輻式。
（4）V帶輪的輪槽
V帶輪的輪槽與所選的V帶的型號(hào)相對(duì)應(yīng)，V帶繞在帶輪上以后發(fā)生彎曲變形，使V帶工作面的夾角發(fā)生變化，為了使V帶的工作面與帶輪的輪槽工作面緊密結(jié)合，將V帶輪輪槽的工作面的夾角做成小于。
表3帶輪參數(shù)
項(xiàng)目
符號(hào)
Y
Z
A
B
SPY
SPZ
SPA
SPB
基準(zhǔn)寬度
5.3
8.5
11.0
14.0
基準(zhǔn)線上槽深度
1.6
2.0
2.75
3.5
槽間距
80.3
120.3
150.3
190.4
第一槽對(duì)稱面
至端面的距離
71
81
最小輪緣厚
5
5.5
6
7.5
帶輪寬
外徑
V帶輪安裝到輪槽中以后，一般不應(yīng)超出帶輪的外圓，也不應(yīng)與輪槽底部接觸，為此規(guī)定了輪槽基準(zhǔn)直徑到外圓和底部的最小高度和。
輪槽工作表面粗糙度為1.6或3.2。
主動(dòng)帶輪計(jì)算：根據(jù)，第一槽對(duì)稱面至端面的距離：，槽間距：，基準(zhǔn)線上槽深度：，，最小輪緣厚：，基準(zhǔn)寬：。
取，，
輪緣寬度：
=。
在總要求范圍內(nèi)。
槽寬：
。
頂圓直徑：
。
根據(jù)電動(dòng)機(jī)軸徑：，軸伸長(zhǎng)度：。
，
取，取輪緣寬;。而，所以采用實(shí)心式帶輪。
從動(dòng)帶輪計(jì)算：，從動(dòng)輪的設(shè)計(jì)方法與主動(dòng)輪基本相同，只是輪轂與軸配合處的直徑由軸的直徑確定。
第一槽對(duì)稱面至端面距離：，槽間距：，基準(zhǔn)線上槽深：，，最小輪緣厚：，基準(zhǔn)寬：。
取，，
輪緣寬度：
=。
在總要求范圍內(nèi)。
槽寬：
頂圓直徑：
這個(gè)帶輪與減速器主動(dòng)軸相連，由，可計(jì)算：
，
取。
，
，
，
取。因?yàn)?，所以采用腹板式?
3.2.3 減速器選型
由于混凝土攪拌機(jī)在攪拌時(shí)，為了使混凝土攪拌的比較均勻，攪拌軸的轉(zhuǎn)速不宜過(guò)快，但考慮到生產(chǎn)力，攪拌軸的轉(zhuǎn)速又不可以太慢。綜合考慮，有根據(jù)攪拌軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速為30r/min。查參考文獻(xiàn)[6]選擇減速器為蝸桿減速器。型號(hào)為WHX16，該減速器傳動(dòng)比，又因?yàn)榇髱л嗈D(zhuǎn)速=720r/min主軸轉(zhuǎn)速=30r/min。
減速器尺寸：中心距：，中心高：H=125；
最大外形尺寸：L=336，B=190，H=148；
主動(dòng)軸：=40 ，=82；
被動(dòng)軸： =65，=70。
通過(guò)以上計(jì)算可知傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比
在整個(gè)過(guò)程中電動(dòng)機(jī)與減速器之間采用的是V帶傳動(dòng)，減速器與攪拌軸之間采用鏈傳動(dòng)連接，軸上有一對(duì)軸承，查參考文獻(xiàn)[6]得如下表：
表4 各傳動(dòng)部件的傳動(dòng)效率
類別
傳動(dòng)形式
效率（%）
帶傳動(dòng)
V帶傳動(dòng)
0.96
軸承
滾動(dòng)軸承
0.98
鏈傳動(dòng)
雙排鏈
0.99
減速器
蝸桿減速器
0.95
從而可計(jì)算出從電動(dòng)機(jī)至攪拌機(jī)主軸傳遞的總效率為
===0.885
則主軸功率： =40.885 =3.54kW
3.2.4 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
鏈傳動(dòng)是一種撓性傳動(dòng)，他又鏈條和鏈輪組成，通過(guò)鏈輪輪齒與鏈條節(jié)的嚙合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，鏈傳動(dòng)在機(jī)械制造中廣泛應(yīng)用。
鏈傳動(dòng)主要用在要求工作可靠，兩舟相距較遠(yuǎn)，低速重載，工作環(huán)境惡劣，以及其他不宜采用齒輪傳動(dòng)的場(chǎng)合[16]。
鏈條按用途不同可分為傳動(dòng)鏈、輸送鏈和起重鏈。在一般機(jī)械傳動(dòng)中，采用的是傳動(dòng)鏈。
傳動(dòng)鏈又可分為短節(jié)距精密滾子鏈、齒形鏈等。其中滾子鏈常用于傳動(dòng)系統(tǒng)的低速級(jí)。
滾子鏈的結(jié)構(gòu)是由滾子、套筒、銷軸、內(nèi)鏈板和外鏈板所組成，內(nèi)鏈板與套筒之間，外鏈板與銷軸之間為過(guò)盈配合；滾子與套筒之間，套筒于銷軸之間為間隙配合。
考慮到我國(guó)鏈條的生產(chǎn)歷史和現(xiàn)狀，以及國(guó)際上許多國(guó)家的鏈節(jié)距均用英制單位，我國(guó)鏈條標(biāo)準(zhǔn)GB/T1243-1997中規(guī)定節(jié)距用英制折算成米制的單位[17]。
鏈輪的結(jié)構(gòu)小直徑的鏈輪可制成整體式；中等尺寸的鏈輪可制成孔板式；大直徑的鏈輪，?？蓪X圈用螺栓連接或焊接在輪轂上。
鏈輪的材料：鏈輪輪齒要具有足夠的耐磨性和強(qiáng)度，由于小鏈輪的輪齒嚙合次數(shù)比大鏈輪多，所受到的沖擊也大，故小鏈輪應(yīng)采用較好的材料制造。本次設(shè)計(jì)采用滾子鏈傳動(dòng)。
滾子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算：
1.選擇鏈輪齒數(shù)
取小鏈輪齒數(shù)，大鏈輪的齒數(shù)為。
2. 確定計(jì)算功率
得,由圖查得，用雙排鏈，則計(jì)算功率為
3.選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距
根據(jù)，可選。查表，鏈條節(jié)距為。
4.計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距
初選中心距。取。相應(yīng)的鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)為
取鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)節(jié)。
得到中心距計(jì)算系數(shù)，則傳動(dòng)的最大中心距為
5.計(jì)算鏈速，確定潤(rùn)滑方式
查和鏈號(hào)，查圖可知采用定期人工潤(rùn)滑。
（6）計(jì)算壓軸力
有效圓周力為：
鏈輪水平布置時(shí)的壓軸力系數(shù),則壓軸力為：
3.3 主軸設(shè)計(jì)與計(jì)算
3.3.1 軸的計(jì)算過(guò)程
1.初步估算軸的直徑
選取45號(hào)鋼作為攪拌機(jī)主軸的材料，調(diào)制處理，查表得=640，由表查得材料的許用應(yīng)力：，由公式
式中 ——軸傳遞的功率，kW；
N——軸的轉(zhuǎn)速，r/min；
A——取決于軸材料的許用扭矩切應(yīng)力的系數(shù)。
查表得知A=115。
計(jì)算軸的最小直徑并加大已考慮鍵槽的影響。
則：
在軸的最細(xì)部分軸的直徑取60mm。
（2）軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
確定各軸段直徑和長(zhǎng)度
圖3 軸的結(jié)構(gòu)件圖
第一段軸的直徑取，根據(jù)攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)不需要軸的長(zhǎng)度太長(zhǎng)取為。所以第二段軸的直徑應(yīng)比第一段軸的直徑稍大一些，根據(jù)實(shí)際情況取第二段軸的直徑。因?yàn)橐紤]到軸承的安裝，聯(lián)軸器與軸承蓋之間還要有一定空隙，第二段軸的長(zhǎng)度取為。根據(jù)軸承的安裝尺寸以及軸承的定位要求，確定第三段軸的直徑為，由于攪拌機(jī)的攪拌軸總長(zhǎng)度比較長(zhǎng)，為使平衡性和軸的安全系數(shù)高，取第三段軸的長(zhǎng)度。又因?yàn)榈谒亩屋S上要安裝第二個(gè)軸承，所以第四段軸的直徑應(yīng)和第二段軸的直徑相同，。該段軸的上方要安裝攪拌機(jī)的筒體，此處軸段長(zhǎng)度適中即可，取。最后一段軸上要安裝攪拌裝置，根據(jù)攪拌機(jī)的筒體結(jié)構(gòu)，取這一段軸的直徑，長(zhǎng)度.
至此，軸的各段直徑和長(zhǎng)度已基本確定。
3.3.2 鍵與軸承的選擇
為滿足軸上零件的周向定位要求，鏈輪與軸采用平鍵連接，根據(jù)軸段的公稱直徑選第一段軸與從動(dòng)鏈輪之間的鍵按，平鍵截面，h=1811，鍵長(zhǎng)。減速器低速軸伸出段與主動(dòng)鏈輪相連，其中的鍵由減速器軸，選擇，則選h=1811mm，長(zhǎng)。減速器高速軸與主動(dòng)帶輪連接處的鍵根據(jù)d1=40mm，l1=82mm，選，長(zhǎng)。電動(dòng)機(jī)伸出軸與主動(dòng)帶輪連接處的鍵由電動(dòng)機(jī)軸d0=38mm，選擇此處的鍵為選h=108，長(zhǎng)L=65mm。
與攪拌裝置連接處的軸段也是用鍵將軸與軸套連接的。這一段軸段較長(zhǎng)為了穩(wěn)固采用兩個(gè)鍵連接。由d5=60mm，L5=60mm選擇鍵，鍵寬鍵高，鍵長(zhǎng)L=56mm鍵槽用鍵槽銑刀加工。
軸承的選擇：初步選擇滾動(dòng)軸承，因?yàn)檩S承要既能承受徑向力又能承受軸向力的作用，根據(jù)這些要求選用圓錐滾子軸承，參照工作要求，并根據(jù)d2=70mm由GB/T297-1995軸承產(chǎn)品目錄中初步選取圓錐滾子軸承型號(hào)30214。尺寸為。圓錐滾子軸承的定位是由過(guò)度配合來(lái)保證的，此處選軸承的直徑尺寸公差為。
確定軸上圓角和倒角尺寸。
參考文獻(xiàn)[6]表，取軸端倒角。各軸肩處的圓角半徑見(jiàn)圖3-3。
3.3.3 軸的強(qiáng)度校核
求軸上的載荷：攪拌軸受到扭轉(zhuǎn)作用而發(fā)生扭轉(zhuǎn)，軸上各段都有受到力矩的影響，選擇其中受力較大，應(yīng)力較集中的截面[18]。
1.受力分析
軸上傳遞的轉(zhuǎn)矩：
所受圓周力：
所受的軸向力：因?yàn)檩S是豎直的所以軸向力
徑向力：
，
2.計(jì)算支反力
=29.76N
=18.49N
=76N
=47.23N
=2973
=7592.4
=8154
按彎矩扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度。根據(jù)參考文獻(xiàn)[6]式及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)變力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力：
=0.379MPa
表3-3危險(xiǎn)截面載荷值
載荷
水平面
垂直面
支反力
彎矩
扭矩
總彎矩
之前已選定軸的材料為鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得。因此，所以此軸是安全的。
圖3-4受力分析圖
3.3.4 軸承組合的設(shè)計(jì)
軸承組合的設(shè)計(jì)應(yīng)從結(jié)構(gòu)上保證軸系的固定、游動(dòng)和游隙的調(diào)整。常用的結(jié)構(gòu)有兩端固定和一端固定、一端游隙兩種[19]。
（1）因?yàn)楸敬螖嚢铏C(jī)設(shè)計(jì)的是懸臂軸，采用兩端固定的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)在軸承支點(diǎn)跨距小于300mm時(shí)，常用兩端固定的軸系結(jié)構(gòu)，用端蓋頂住兩軸承外圈的外側(cè)，內(nèi)側(cè)采用軸肩定位，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但應(yīng)留有適量的軸向間隙，避免工作中因軸系熱伸長(zhǎng)而引起的熱應(yīng)力，并保證軸承靈活運(yùn)轉(zhuǎn)。
為便于加工和裝配，取用的軸承外徑相同，并采用套杯結(jié)構(gòu)。
（2）潤(rùn)滑和密封
軸承的潤(rùn)滑：潤(rùn)滑分為脂潤(rùn)滑和油潤(rùn)滑。由于攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速較低，可采用脂潤(rùn)滑。脂潤(rùn)滑的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于密封。
軸承的密封：軸伸端密封方式有接觸式和非接觸式兩種。橡膠油封是接觸式中性能較好的一種，可用于油潤(rùn)滑或脂潤(rùn)滑的軸承中，此處密封采用形橡膠油封裝置[20]。
第4章 結(jié)論
1. 攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)方案分析與總體設(shè)計(jì)
本攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)是由機(jī)架、攪拌裝置、傳動(dòng)系統(tǒng)所主成。 機(jī)架是整個(gè)設(shè)備的支撐部分，由槽鋼和鋼管焊接而成。攪拌裝置由攪拌筒、攪拌軸、攪拌鏟片所主成，攪拌鏟片固定在攪拌臂上，并且與攪拌軸主成一體，攪拌鏟與攪拌筒底間隙可微量調(diào)整。傳動(dòng)系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)、減速器、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)所組成。
2. 攪拌裝置的設(shè)計(jì)
攪拌裝置是安裝在軸套上的鏟片式葉片，葉片隨軸的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)筒內(nèi)物料進(jìn)行攪拌，是物料混合均勻，攪拌臂向上伸出，可起到攪拌上方物料的作用。
3. 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
傳動(dòng)系統(tǒng)是由V帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)的。電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速通過(guò)V帶傳動(dòng)傳遞到減速器，減速器又通過(guò)鏈傳動(dòng)將轉(zhuǎn)速傳遞給攪拌機(jī)的主軸，主軸帶動(dòng)軸套轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使攪拌葉片旋轉(zhuǎn)，來(lái)完成攪拌的工作。
致 謝
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)首先要感謝老師在設(shè)計(jì)的過(guò)程中給我的指導(dǎo)和督促，于老師給我指出了正確的設(shè)計(jì)方向，為我解答了一系列的疑難問(wèn)題，指導(dǎo)我的思想，引導(dǎo)我的設(shè)計(jì)思路，在歷經(jīng)一個(gè)多月的設(shè)計(jì)過(guò)程中，一直熱心輔導(dǎo)，避免在設(shè)計(jì)過(guò)程中走彎路。還要感謝同學(xué)們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中的互相幫忙，在此，我忠心的向他們表示誠(chéng)摯的感謝和敬意！
還要感謝我的父母對(duì)我無(wú)微不至的照顧與關(guān)懷，感謝他們對(duì)我的包容與理解。
參考文獻(xiàn)
1 陳宜通. 混凝土機(jī)械[M]. 北京；中國(guó)建筑材料工業(yè)出版社，2002.6：45-48.
2 濮良貴，紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 北京；高等教育出版社，2006.5：38-41.
3 吳宗澤，羅圣國(guó). 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 北京；高等教育出版社，2006.5：60-65.
4 鐘漢華. 混凝土工程施工機(jī)械設(shè)備使用指南[M]. 河北；黃河水利出版社，1999.9：42-45.
5 趙利軍，馮忠緒，姚運(yùn)仕. 攪拌機(jī)葉片安裝角的確定方法[J]. 長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006,26（5）100-102：176-179.
6 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》聯(lián)合編寫組編. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中冊(cè)[M]. 北京；化學(xué)工業(yè)出版社，1985.5：31-34.
7 許林發(fā). 建筑材料機(jī)械設(shè)計(jì)（一）[M]. 武漢；武漢工業(yè)大學(xué)出版社，1990：67-69.
8 褚瑞卿. 建材通用機(jī)械與設(shè)備[M]. 武漢；武漢理工大學(xué)出版社，1996:25-27.
9 胡家秀. 機(jī)械零件設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)[M]. 北京；機(jī)械工業(yè)出版社，199942-44.
10 錢志峰，劉蘇. 工程圖學(xué)基礎(chǔ)教程[M]. 北京；科學(xué)出版社，2001：31-33.
11 盛君豪. 減速機(jī)使用技術(shù)手冊(cè)[M]. 北京；機(jī)械工業(yè)出版社，1992：34-36.
12 吳瑞琴. 滾動(dòng)軸承產(chǎn)品樣本[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社，北京；中國(guó)石化出版社，2000：55-57.
13 陳工宇. 攪拌設(shè)備設(shè)計(jì)[M]. 上海；上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1985：78-79.
14 王凱. 攪拌設(shè)備[M]. 北京；化學(xué)工業(yè)出版社，2003：51-52.
15 黃健求. 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M]. 北京；機(jī)械工業(yè)出版社，2005：47-78.
16 混凝土攪拌機(jī)GB/T9142-2000.國(guó)家質(zhì)量技術(shù)性能參數(shù).1997：48-52.
17 臧宏琦，王永平. 機(jī)械制圖[M]. 西安；西北大學(xué)工業(yè)出版社，2001：33-35.
18 R.Sonnenberg，Concre mixter and Systens，concr[J]. precast Plant Technol.64.88-89（1998）
19 Y.Charonnat and H.Beitzel.RILEM TC 150 ECM：Effcientcy of concrete mixers； to-wards qualification of mixer,mater[J]. Struct.（Supp1.196）28-32（1997）
20 Huang S C, Huang Y M, Shieh S M. Vibration and stability of a rotating shaft containing a transerse crack [J]. J Sound and Vibration，1993，162（3）：387-401.
收藏