JDY350單臥軸攪拌機攪拌裝置的設(shè)計

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本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計（論文）（2018 屆）工程技術(shù)學(xué)院題 目：JDY350 單臥軸攪拌機攪拌裝置的設(shè)計 學(xué) 號姓 名專業(yè)班級指導(dǎo)教師本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）誠信承諾書我謹在此承諾：本人所寫的畢業(yè)設(shè)計（論文） 《××××××××》均系本人獨立完成，沒有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀點和材料，均作了引用注釋，如出現(xiàn)抄襲及侵犯他人知識產(chǎn)權(quán)的情況，后果由本人承擔。承諾人（簽名）： 年 月 日目錄本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計（論文） 0本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）誠信承諾書 01 緒論 11.1 攪拌機的用途 .11.2 混凝土攪拌機在國內(nèi)外的發(fā)展概況 .12 設(shè)計總述 22.1 設(shè)計的目的 .22.2 設(shè)計課題 .32.3 設(shè)計的原始數(shù)據(jù)（主要技術(shù)性能參數(shù)） .32.4 設(shè)計原則 32.5 基本結(jié)構(gòu)及工作原理 .32.5.1 基本結(jié)構(gòu) .32.5.2 主要組成機構(gòu)及工作原理 43 攪拌裝置設(shè)計 73.1 攪拌筒的結(jié)構(gòu)和工作原理 .73.2 攪拌筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 .83.2.1 攪拌筒的幾何容積 .83.2.2 攪拌筒的有效容積計算 .93.2.3 攪拌筒各參數(shù)的確定 .103.3 葉片數(shù)目的確定 .123.4 葉片大小及葉片角度的選擇 .133.5 葉片線速度的校核 .153.6 比阻力的計算 .153.7 葉片在軸上的位置 .153.8 臂在軸上的固定方式 .173.9 攪拌功率的據(jù)算 .184 攪拌軸的設(shè)計計算 184.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .194.2 軸的強度驗算 .204.3 側(cè)壁的設(shè)計計算 .264.3.1 側(cè)壁的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .264.3.2 攪拌臂的結(jié)構(gòu)圖 .274.3.3 攪拌臂的強度校核 .27總結(jié) .1參考文獻 .2致謝 .31JDY350 單臥軸攪拌機攪拌裝置的設(shè)計工程技術(shù)學(xué)院 機械設(shè)計制造及其自動化 151（三校生） 指導(dǎo)教師：張蔚摘要：混凝土攪拌是混凝土生產(chǎn)的主機，攪拌機的發(fā)展同混凝土以及混凝土施工和整個建筑業(yè)的發(fā)轉(zhuǎn)有著密切的關(guān)系。攪拌機的用途如下：混凝土攪拌機的功能主要是將加入到伴筒中的砂、石、水泥、水、添加劑、摻和料等材料拌合成勻質(zhì)混凝土并且要求這種混凝土滿足一定的性能。本設(shè)計主要進行 JDY350 混凝土攪拌機攪拌機構(gòu)中攪拌軸的設(shè)計。在設(shè)計過程中充分利用了手中的資料、經(jīng)驗數(shù)據(jù)、以及同類產(chǎn)品的相關(guān)數(shù)據(jù)和設(shè)計經(jīng)驗數(shù)據(jù)。比如在確定葉片數(shù)量時就利用了經(jīng)驗值選取了 8 個葉片（包括兩個側(cè)葉片和六個攪拌葉片） ；在確定攪拌臂的固定方式時和JDY500 進行比較后發(fā)現(xiàn) JDY500 的固定方式便于更換、拆裝，大大提高了攪拌葉片和攪拌軸的互換性，所以此次設(shè)計選用了 JDY500 的固定方式（卡環(huán)式） 。關(guān)鍵詞：JDY350 攪拌機；攪拌機：攪拌裝置：葉片設(shè)計；軸1 緒論混凝土?xí)r目前建筑工地中應(yīng)用廣泛的一種材料，在國名生產(chǎn)經(jīng)濟中有很重要的位置，隨著建筑行業(yè)的迅速發(fā)轉(zhuǎn)和混凝土生產(chǎn)的商品化程度的提高，對混凝土的需求量將日益增加。混凝土攪拌機是混凝土生產(chǎn)的主機，攪拌機的發(fā)展同混凝土以及混凝土施工和整個建筑業(yè)的發(fā)展有著密切的聯(lián)系。攪拌機的用途混凝土攪拌機的主要功能是將加入到攪拌機的砂、石、英泥、水、添加劑、摻和料等材料拌合成勻質(zhì)混凝土并且要求這種混凝土滿足一定的性能。目前這類機械已經(jīng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及國防建設(shè)等各個部門，例如建筑行業(yè)、能源行業(yè)等。在人們?nèi)粘Ｖ幸矎V泛存在并應(yīng)用。在建筑工業(yè)以及其他一些工業(yè)部門中，各種混凝土攪拌機械用量很大。例如在我國的鋼鐵生場過程中，各種原料的搬運和加工量大約在 10 億噸以上，加上物料加工工序之間的運輸量要達到幾十億噸；這些環(huán)節(jié)中，要采用很多混合攪拌機械等。攪拌裝置在基礎(chǔ)經(jīng)濟中的關(guān)鍵位置，國內(nèi)外對攪拌設(shè)備的研究十分重視，近年來，攪拌設(shè)備有了很大的發(fā)展。在 21 世紀，技術(shù)競爭的年代，攪拌機械與我國國民經(jīng)濟的發(fā)展密不可分。2 設(shè)計總述2.1 設(shè)計的目的2畢業(yè)設(shè)計是專業(yè)教學(xué)規(guī)定的一項最重要的總和性和結(jié)業(yè)性學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，他要求學(xué)生能比較全面的使用大學(xué)四年所學(xué)的知識，獨立的解決實際遇到工程技術(shù)問題，他的目的在于進一步錘煉學(xué)生使用理論知識，分析問題，解決問題的能力，同時考察學(xué)生在本專業(yè)的基礎(chǔ)知識和基本技能的情況，檢查學(xué)生是否完成了工程師的基本訓(xùn)練，具備了作為一名工程技術(shù)人員的素質(zhì)。2.2 設(shè)計課題“JDY350 混凝土攪拌機設(shè)計”2.3 設(shè)計的原始數(shù)據(jù)（主要技術(shù)性能參數(shù)）（1 ）出料容量 350L （2 ）進料容量 560L（3 ）生產(chǎn)率 18-21 立方/小時 （4 ）骨料最大粒徑（卵石/碎石） 60/40 mm （5 ）攪拌軸轉(zhuǎn)速 29.5 r/min （6 ）整機功率 ≤ 21 kw2.4 設(shè)計原則（1 ）攪拌機的設(shè)計應(yīng)符合機械制圖，公差與配合及形位公差等基礎(chǔ)標準的規(guī)定，基恩參數(shù)應(yīng)符合 JJ21—84《混凝土攪拌機型式的基本參數(shù)》的有關(guān)規(guī)定；（2 ）攪拌機的設(shè)計應(yīng)按其用途、要求和無聊特性等實際條件進行，其參數(shù)、結(jié)果應(yīng)滿足先進性、可能性以及經(jīng)濟合理的要求，搜集設(shè)計應(yīng)該考慮標準化、通用化、系列化“三化”要求，而且有較好的技術(shù)經(jīng)濟指標；（3 ）攪拌機各個構(gòu)件的選材應(yīng)力爭合理，注意較少制造和安裝工作量，注意抗蝕、埋藏要求。重要構(gòu)件拼接時，應(yīng)在圖樣中標注部位，接法和要求；（4 ）易損件、備用件、通用件和外構(gòu)件等，在同一品種規(guī)格中，應(yīng)能互流并且符合相應(yīng)標準或者圖樣的規(guī)定；（5 ）在符合設(shè)計要求的前提下，考慮廠家的現(xiàn)狀和技術(shù)條件，瞞住聲場的可行性；（6 ）圖紙、幅面及格式應(yīng)該符合 GB44.5—84《機械制圖 圖紙 幅面及格式》的有關(guān)規(guī)定；2.5 基本結(jié)構(gòu)及工作原理32.5.1 基本結(jié)構(gòu)該攪拌機主要由上料裝置、攪拌傳動裝置、攪拌裝置、卸料裝置、電控箱及供水、行走、支撐裝置等組成整機如圖 2—1 所示：1.上料斗 2.上料架 3.液壓傾翻油缸 4.攪拌桶 5.底架 6.電機 7液壓閥 8.油箱（1 ）攪拌軸中心線高出地盤上平面 650mm，離側(cè)開門面底架側(cè)垂面 400mm，油箱布置在上料架下面，油缸沿長度方向布置，水泵布置在離罐近的地方。（2 ）操作系統(tǒng)的電器控制箱和手動液控閥布置在操作后臺，以方便使用。2.5.2 主要組成機構(gòu)及工作原理（1 ）攪拌裝置攪拌裝置由攪拌筒和攪拌軸等組成，攪拌筒由鋼板卷、焊接而成，筒內(nèi)的弧形襯板及側(cè)襯板均用耐磨材料制成，并且與痛內(nèi)壁連接，側(cè)壁用卡環(huán)連接，使用中可視磨損情況更換。攪拌軸與攪拌筒由轉(zhuǎn)動副支撐在制作和減速箱上，攪拌筒相對攪拌軸可以轉(zhuǎn)動。攪拌軸上裝有攪拌臂、攪拌葉片及其側(cè)葉片（刮板） 。如圖 2-2 所示：4圖 2-2 攪拌裝置示意圖工作時呈螺旋帶狀布置的攪拌葉片把靠近攪拌臂的混凝土拌合料推向攪拌筒的中介及另一端，迫使混凝土拌合料作強烈的對流運動，另外葉片的圓周運動，又使拌合料受到擠壓，剪切后產(chǎn)生一個拋料過程，是拌合料在較短的時間內(nèi)被攪拌均勻。（2 ）攪拌傳動系統(tǒng)攪拌傳動系統(tǒng)為機械傳動系統(tǒng)入如圖所示。電動機 1 的運動和動力經(jīng)皮帶傳動、減速器 5 三級減速后驅(qū)動攪拌軸旋轉(zhuǎn)。（3 ）上料系統(tǒng)上料系統(tǒng)采用液壓缸及其增速滑輪組機構(gòu)如圖所示，它適宜液壓缸活塞的伸縮，通過滑輪組牽引連接在料斗上的鋼絲繩來實現(xiàn)的，料斗沿上料架上升的高度又液壓缸活塞的行程所決定。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、炒作自如方便，減少了機械上料系統(tǒng)帶來的沖擊，使料斗運行平穩(wěn)，并解決了料斗上下限位的問題。上料系統(tǒng)的組成：上料動力、上料斗、上料架、輔助裝置1）上料架：傾斜角度 50 是安上料動力來取得，因為油缸上料，如果清洗角度為 60 ，則上料的行程銷，0 0油箱的行程也相應(yīng)的小，但是不適合總體布局。故選用 50 ，結(jié)構(gòu)形式依據(jù)總體布置和要求而定。052）上聊動力：液壓油缸加速滑輪組和三個稻香滑輪。3） 上料斗：借用有關(guān)廠家現(xiàn)有的 JDY350 料斗。4） 輔助裝置：幾乎沒有不象傳統(tǒng)的機械動力上料，有上下限位行程開關(guān)，而本設(shè)計的上料和料斗的下落只需考慮液壓控制閥的簡單提升，而且無需考慮返回，因為返回時不需要動力，二十靠自身的重力來下落，加上液壓控制發(fā)硬比較靈敏，所以采用這種方式比傳統(tǒng)的藥優(yōu)越的多。在考慮到上料方式時，主要有導(dǎo)軌式和提升式，但是由于提升式耗能太多故不采用，最終采用導(dǎo)軌式。（1 ） 卸料機構(gòu)JDY 型攪拌機采用也要傾翻卸料機構(gòu)，如圖 2-1 中所示，利用卸料液壓缸活塞的伸縮傾翻攪拌桶卸料，攪拌桶的傾翻角度有液壓鋼活塞的行程決定，該機構(gòu)具有機械式傾翻所無法比擬的良好使用性能，可針對不同的混凝土的運輸工具，完成一次卸料后者分批卸料，操作自如方便，并且解決了攪拌桶卸料的限位問題。（2 ） 電器控制系統(tǒng)JDY 型攪拌機的電器控制系統(tǒng)原理圖。（3 ） 供水系統(tǒng)JDY 型攪拌機供水系統(tǒng)采用時間繼電器控制離心水泵電器供水量的結(jié)構(gòu)，可參考子落實攪拌機供水系統(tǒng)。（4 ） 軸端密封及其支撐強制式臥軸混凝土攪拌機其攪拌咋后在拌合料面下工作，工作時攪拌軸相對攪拌桶轉(zhuǎn)動，砂漿易于侵入攪拌軸運動副中產(chǎn)生磨料磨損及其漏漿，縮影軸端密封是強制臥軸攪拌機的特殊結(jié)構(gòu)和重要部件。它支撐著攪拌裝置，保護軸端處不漏漿，是攪拌軸支撐軸承受砂漿侵襲，延長軸承等零件的使用壽命，且包攪拌系統(tǒng)正常工作。6浮動密封，系屬于斷面機械密封的一種特殊形式，其結(jié)構(gòu)簡單，斷面密封壓力能力自行補償，磨料介質(zhì)不易侵入，潤滑脂（油）不外泄露，密封小狗好，適合底數(shù)重在，作業(yè)條件惡劣處。浮動密封首先應(yīng)用于挖掘機、推土機、起重機等四輪傳動軸處的密封，之后應(yīng)用到臥軸攪拌機軸端蜜蜂上，效果顯著，目前的夠埃爾巴公司，松特芬公司，日本石川島、北川、日工等生產(chǎn)的強制式臥軸攪拌機的攪拌軸軸端密封均采用浮動密封。 、1）構(gòu)造浮動密封有配合斷面（平面后者球體）經(jīng)過精加工（研磨）的兩個金屬浮封環(huán)合連個 O 型密封橡膠圈組成。金屬浮封環(huán)用合金鑄鐵（鋼）或者粉末冶金材料制成，其外圓為圓錐體。2）原理在轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)環(huán)與浮封環(huán)之間及其固定的支承座與浮封環(huán)之間的錐形體處各放置一個大截面O 型密封橡膠圈。當轉(zhuǎn)環(huán)與支承座相互壓緊后，兩個密封圈就產(chǎn)生彈性變形，被壓扁成橢圓形斷面。這樣，即密封了圓錐體外的空間，又因密封圈的彈性使兩個浮封環(huán)長生相對的軸向力，使兩個摩擦接觸斷面相互粘貼的很緊，從而保證足夠的密封作用。仍然保證兩者端面相互粘貼，繼續(xù)保持良好的密封效果。3 攪拌裝置設(shè)計攪拌裝置包括攪拌筒裝置、攪拌軸裝置、軸承密封、支撐裝置。單臥軸混凝土攪拌機拌筒支座工藝單臥軸混凝土攪拌機拌筒制作工藝與雙臥軸攪拌機拌筒大同小異，因為單臥軸只有一根軸，不存在雙臥軸那樣有兩軸線要平行，量軸距要保證等問題，因而單臥軸攪拌桶的制作比雙臥軸更簡單。這里提出側(cè)開門卸料結(jié)構(gòu)的單臥軸攪拌機攪拌桶制作的一點小竅門工大家參考。這樣攪拌桶的制作，攪拌桶筒身需要卷圓，在卷圓之后再用氧割辦法在筒身上開卸料門口。因為這個卸料口比較小，氧割時容易使攪拌筒變形，在氧割錢，在攪拌桶中安裝工裝塊有效地減少變形。這個上裝塊可用鑄鋼制造，斷面形狀為 60X60 左右的正方體，外圓半徑需要交工，半徑大小與攪拌桶內(nèi)壁半徑相同。工裝上的鉆孔直徑 D 和孔距應(yīng)與攪拌桶上安裝襯板的螺栓孔相吻合。一個圓周上安裝三塊，但是不是安裝在同一個圓周上，需要交錯安裝，實際上一個圓周有一塊工裝塊就基本可以達到少變形的目的。攪拌軸裝置由左右對稱的 8 只鏟片、鏟臂和攪拌軸組成件圖 2-2。側(cè)壁用卡環(huán)聯(lián)結(jié)，使用中可是磨損情況更換。攪拌軸與攪拌桶由轉(zhuǎn)動副支撐在支座和減速箱上，攪拌桶相對攪拌軸可以轉(zhuǎn)動。攪拌軸上安裝有攪拌臂、攪拌葉片及其側(cè)葉片（刮板） 。兩端攪拌鏟分別呈左右螺旋帶布置攪拌時由于從兩端向中間部位推動混合料作軸向竄動和上下翻滾運動。使混合料在較短的時間內(nèi)攪拌成合格的混凝土。鏟片設(shè)計成對稱形圓弧磨損后可翻轉(zhuǎn) 180 安裝使其壽命增加一倍。07攪拌軸端采用軸承支撐，采用浮動密封方式，有槍定期住潤滑油進行潤滑。支撐的結(jié)構(gòu)形式是采用鋼板焊接而成，與攪拌軸用當環(huán)、軸承和軸肩定位來連接，而與機架之間采用螺栓聯(lián)結(jié)。3.1 攪拌筒的結(jié)構(gòu)和工作原理混凝土攪拌運輸車的攪拌筒大多數(shù)采用的是不標準的梨形結(jié)構(gòu)，本課題也采用此結(jié)構(gòu)，攪拌筒通過支撐輔助裝置斜臥在底盤車架的后臺上，可以繞其軸線轉(zhuǎn)動，攪拌筒的后上方只有一個筒口分別通過進、出料裝置進行裝料或卸料。其外形如圖 4.1 所示。圖 4.1 攪拌筒外形結(jié)構(gòu)示意圖1 一裝料斗;2 一環(huán)形滾道;3 一滾筒殼體;4 一連接法蘭;5 一減速器;6 一機架;7 一支撐滾輪:8 一調(diào)節(jié)機構(gòu);9 一活動卸料溜槽;10 一固定卸料溜槽整個攪拌筒的筒體是一個變截面不對稱的雙錐體，外形似梨形，分別由前段錐體，圓體和后段錐體構(gòu)成。前段錐體較短，端面封閉并焊接法蘭，通過連接法蘭與減速器連接。后段錐體的過度部分有一條環(huán)形滾道，它焊接在垂直于攪拌筒軸線的平面圓周上，整個攪拌筒通過連接法蘭和環(huán)形滾道斜臥置在固定機架上的減速器殼體和由一對滾輪支撐所組成的三點支撐座結(jié)構(gòu)上，由減速器帶動攪拌筒平穩(wěn)的繞其軸線轉(zhuǎn)動。在環(huán)形滾道上還設(shè)計了一條保護鋼帶，它的作用是汽車在惡劣的道路上顛簸行駛時防止攪拌筒跳動。安裝機架是由水平框架、前臺、后臺和門形支架組成，通過相對應(yīng)位置的若干個螺栓將攪拌筒與汽車底盤相連接，使攪拌筒牢牢的固定在底盤上，防止其搖擺竄動。83.2 攪拌筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算3.2.1 攪拌筒的幾何容積攪拌筒由兩個不對稱的圓錐臺和一段圓柱體組成，故它們的體積就是攪拌筒的幾何容積。對于封頭部分內(nèi)部焊有一加強錐，且球缺高度小，球體半徑大，其幾何容積很小，可忽略，而且拌筒內(nèi)部有兩條螺旋葉片，厚度較小，也可忽略。因此計算出來的幾何容積比實際幾何容積略大。由幾何關(guān)系，得計算公式如下:V 總=V(前錐圓臺)+V(中段圓柱)+V(后錐圓臺);HR2??圓 柱 ??hr231?圓 錐V(前錐圓臺)、V(后錐圓臺)的值為兩個圓錐的體積之差。3.2.2 攪拌筒的有效容積計算實際應(yīng)用中的攪拌筒是斜置的，其中心線與水平面之間成一傾角，假設(shè)混凝土拌合料是理想流體，在攪拌筒內(nèi)應(yīng)形成一水平面，因此混凝土拌合料在攪拌筒內(nèi)形成了特殊的不規(guī)則體積。一般可通過兩種方法計算它的體積:一是切割法，即將混凝上拌合料縱向切成若干薄片，其斷面成弓形，把所有薄片的體積累加起來，得出它的體積。那么為了提高計算精度，必須切的越多越好，這無疑增加了運算量，而且計算的結(jié)果為近似值;;另一種是公式法，即根據(jù)幾何關(guān)系，用積分公式推導(dǎo)進行計算。其特點是公式復(fù)雜，計算容易出錯，沒有切割法那么容易理解，但計算結(jié)果準確度高些而且運算量相對要小些。攪拌筒各部分的有效容積計算，首先根據(jù)攪拌筒截面的幾何形狀，如圖 4.2 所示。9圖 4.2 攪拌筒截面示意圖由圖 4.2 中可看出攪拌筒的軸向橫截面被化簡后的形狀，并且在圖中的每個線段頂點處標上字母，以便計算時容易區(qū)分。圖中坐標原點在攪拌筒后錐筒口的中心上，即線段 AH 的中點，其中 是四條直線的表達式。在實際的設(shè)計中，混凝土攪拌筒的有效容積一般都比選定??xY41~有效容積大些，因為攪拌筒內(nèi)有攪拌葉片和其它一些輔助攪拌的設(shè)計，它們也有一定的體積，再加上攪拌運輸車在運輸中不可能將混凝土裝的很滿，以免由路面，施工場地，車速等外界因素引起的混凝土外溢，故設(shè)計中會有有意將有效容積加大處理。在設(shè)計時，計算攪拌筒各部分的體積時，直接利用 AUTOCAD 畫出其截面真實大小的模型，測出各點的坐標值，然后利用 Pro/E 繪制出三維實體模型，直接便可測出各部分的體積。3.2.3 攪拌筒各參數(shù)的確定1.攪拌筒斜置角度攪拌筒的斜置角度的大小直接決定攪拌筒的有效裝載量，它雖不是拌筒殼體本身參數(shù)，但拌筒的工作性能(攪拌、卸料)，支承性能(對底盤的載荷分布)、進出料高度等受它影響。綜合考慮上述因素，參考國內(nèi)外現(xiàn)有同類型車(容量為 8 )的參數(shù)和國家標準局發(fā)布的《混凝土機械攪3m拌輸送車型式和基本參數(shù)》試行標準，取攪拌筒斜置角為 13o2.拌筒最大直徑根據(jù)有關(guān)實驗表明:梨型攪拌筒殼體的中部直徑大，而底錐較短，使攪拌筒中下部的外形接10近球體形狀為最佳，這時，不僅攪拌效果好，攪拌效率高，而月.攪拌筒重心適當前移，對攪拌功能和車的整體是有利的。所以，拌筒的最大直徑不能超過底盤的最大寬度，應(yīng)盡量接近底盤的寬度，使攪拌筒形接近球體形狀，這樣不僅有以上好處，而且在容量一定的條件下可以縮短拌筒長度，降低攪拌運輸車整車的高度，改善了攪拌運輸車的整體性能。3.前后錐半錐頂角為保持攪拌筒在斜置時，后錐上部有平直的高度和一定的卸料性能，后錐半錐角的取值應(yīng)接近拌筒的斜置角，參考國內(nèi)現(xiàn)在同類車的經(jīng)驗值，前錐半錐頂角的值一般為 20o 一 25o，后錐的為 14.2o 一 16.1o。4.筒各部分壁厚和材料的確定為了盡量減輕攪拌筒上的自重，提高拌筒有效裝載量，并保證筒壁及葉片有足夠的強度和抗磨損能力，現(xiàn)在一般都使用高強耐磨合金制作攪拌筒殼體和螺旋葉片，參考同類車的選材，采用16Mn 鋼。攪拌筒殼體和葉片都是按工作時磨損程度的不同來分段，以不同厚度的鋼板焊接而成，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和使用結(jié)果來看，拌筒中、底部的筒壁受混凝土壓力最大，拌拌運動劇烈，磨損也最嚴重。參考有關(guān)資料和模擬國內(nèi)外同類車攪拌筒體的壁厚，攪拌筒前錐段和圓柱段采用 6mm厚 16Mn 鋼板，后錐部分考慮到攪拌過程中受混凝上壓力較小，磨損相對小，故采用 4mm 厚的16Mn 鋼。因封頭安裝支承軸，承受拉、壓、彎、扭等十分復(fù)雜的外力作用，故取封頭壁厚為6mm。后錐軌道采用鑄鋼材料。同時，攪拌葉片在攪拌運輸過程中，亦受到較嚴重的磨損，故采用 4mm 厚 16Mn 鋼板。5.攪拌筒外形幾何尺寸設(shè)計計算攪拌輸送車梨形攪拌筒的殼體各部分的尺寸和形狀的設(shè)計，是一個比較復(fù)雜的問題。攪拌筒傾斜放置在汽車底盤上，其軸線與混凝土表面有一夾角，根據(jù)經(jīng)驗或采用比照法，預(yù)先確定拌筒尺寸，然后進行有效容量校核，很難得出理想的拌筒尺寸。本文采用計算機輔助設(shè)計進行循環(huán)計算，以得出較理想的拌筒尺寸。攪拌筒的有效容積校核是根據(jù)國家標準(報批稿)的規(guī)定，即梨形攪拌筒的有效容積與幾何容積比值(攪拌筒的填充率)應(yīng)滿足:式（2-1）%5.1?jVV—有效容積(攪拌筒能夠運輸?shù)念A(yù)拌混凝土量)—幾何容量j11當攪拌筒有效容積 8 ，拌筒的斜置角 13o，混凝土密度為 2450Kg/m (一般為 1800 一3m32450Kg/m );鋼板密度為 7900Kg/m 等已知參數(shù)輸入到程序界面，運行后得到一系列的攪拌筒幾3何尺寸數(shù)據(jù)，然后執(zhí)行容積校核循環(huán)程序，即得到一組最佳數(shù)據(jù)。yl=550mm y2=1150mm y3=762mmLl=2259.45mm L2=1213.68mm L3=934.8mm后錐半角 a =15o 前錐半角 a =23o 由上面數(shù)據(jù)，利用 AUTOCAD 和 ProfE 軟件，作出攪拌筒12各部分有效容積真實大小的三維實體模型，在測量前，將實體模型的密度設(shè)置成混凝土密度，這樣就能測出其體積和重量等相關(guān)參數(shù)。由圖 4.3 測量可得攪拌筒后錐段的有效容積: =2.67m1V3其混凝土質(zhì)量:M =6533.4Kg1圖 4.3 后錐段的有效容積由圖 2.4 測量可得攪拌筒圓柱段的有效容積: 3256.mV?其混凝土質(zhì)量:M =8733.9Kg212圖 4.4 圓柱段的有效容積由圖 4.5 測量得攪拌筒前錐段的有效容積: =2.34m3V3其混凝土質(zhì)量： 5733.4Kg?3M圖 4.5 前錐段的有效容積同理，利用三維軟件可測得，攪拌筒的幾何容積: 352.1mVj?那么根據(jù)公式(2-l)可得:=63.3%51.5%52.13467.??jV式中 V(包含螺旋葉片體積)的值要比實際的值大些，從計算結(jié)果看，完全滿足攪拌筒的填充率要求。133.3 葉片數(shù)目的確定更具目前國內(nèi)臥軸式攪拌機的葉片結(jié)構(gòu)形式看，葉片廣泛采用鏟片式。就單個葉片而言，它是一個平板，通過臂和軸形成一體使全部的葉片呈螺旋線分布，葉片間沒有之間聯(lián)系，故而這種化整為零的方式具有很突出的優(yōu)點。它使得葉片的加工和安裝非常方便，代替了交工、安裝要求高的螺旋帶葉片。從磨損的角度來看，鏟片形式是受到局部磨損的，這是因為物料和葉片的混東速凍不是很均勻的而且很被動，容易形成長料，是磨損增加，從而使攪拌的效果有所下賤，故而從磨損的攪拌的效果來看，鏟片要比螺旋式好的多。從理論上分析螺旋帶工作時，由于對稱分布（相聚 180 度）連個反方向螺旋帶，在運動時，一端切入拌合物另一個抄起，抄起端下方形成少料，的空間，而且切入端是物料進行周向和軸向的復(fù)合運動，被挑起的拌合料在全帶長度上形成大量切割面，使拌合料之間產(chǎn)生連續(xù)的摩擦，先落下的拌合料受到落下的拌合料的沖擊，使水泥漿火星不斷提高，在葉片切入端各店的速度不一樣，拌合料在受到擠壓的同時，相互之間還有較大的相互位移，所以較大的水凝漿被離散細化。由上不難看出，鏟片式就不如螺旋帶是的號，但是考慮到加工和安裝要求及目前廠家的生產(chǎn)條件，我們還是決定選用鏟片式。鏟片式由工廠直接加工生產(chǎn)，這樣又可以達到經(jīng)濟，簡便生產(chǎn)，效率高的效果。根據(jù)經(jīng)驗值，攪拌裝置中的葉片數(shù)目一般可以取 6 或者是 8 個，在這次設(shè)計當中選取葉片數(shù)目為 8 個（包括兩個側(cè)葉片和六個攪拌葉片） 。3.4 葉片大小及葉片角度的選擇根據(jù)目前國內(nèi)臥軸式攪拌機葉片結(jié)構(gòu)形式看，廣泛采用鏟片式。就耽擱葉片來說它是一個平板，它是通過臂與軸行程一體，使全部葉片呈螺旋線分布，葉片間沒有直接連接，故而這種化整為零方式具有很突出的優(yōu)點，它使得葉片的加工安裝非常方便，替代了加工，安裝要求高的螺旋葉片。從磨損的角度上看，鏟片式易受到局部磨損，這是因為物料與葉片之間的滑動速度不均勻，而且波動，易形成卡料，是磨損加劇，攪拌效果有所下降，故從磨損和攪拌效果來看，鏟片式比螺旋帶式差。攪拌裝置時由一個水平軸和安裝上的兩端相距 180 中心對稱的反響螺旋帶片組成，當一端0的螺旋帶片開始相罐體內(nèi)的混凝土拌合料局部切入時，另片一端螺旋帶片從混凝土拌合中抄起，在兩葉片相互交替作業(yè)過程中，排除葉片把拌合料挑起，在該端下底部形成無料或者少了得空間，同時切入葉片薄拌合料從一端到另一端進行軸向和周向的復(fù)合位移，被挑起的混凝土攪拌蓮藕在螺旋帶片后部的空擋處自由下落，是拌合料在全部帶片長度上形成大量的切割面，是拌合之間產(chǎn)生連續(xù)的摩擦，先落下的混凝土拌合料不斷地受到后落下的拌合料的沖擊，使得水凝活性不斷提14高。在葉片切入段，由于各葉片線速度不一樣，拌合料在受到擠壓的同時，相互間還有較大的相對位移，所以較大的水泥團粒將被分散細化。由于這種機型罐體結(jié)構(gòu)小，容積系數(shù)高，混凝土拌合量的位移變換形成達到最小值，而個顆粒之間相互作用的時間達到最大值。這就是單臥軸混凝土攪拌機綜合性參數(shù)較好的關(guān)鍵所在。有以上分析看出，雖然鏟片式不如螺旋帶式好，但考慮到加工安裝要求及目前大多數(shù)廠子額生產(chǎn)條件，我們決定采用鏟片式，鏟片有廠子里家狗狗生產(chǎn)，這樣可以達到經(jīng)濟、簡便、生產(chǎn)效率高的效果，而且還可以降低成本。葉片的大小和葉片的數(shù)目的多少有關(guān)，原則上葉片的有效長度為 1.2L 其中 0.2L 為葉片在軸上的重疊尺寸，這樣，一方面能保證出料干凈，同時又能使葉片具有一定的磨損壽命。本設(shè)計采用左右兩組鏟片，在左邊采用右螺旋帶型鏟片，右邊采用做螺旋帶型鏟片，葉片數(shù)目為 8 個，葉片螺旋角 ，切削角 對攪拌質(zhì)量的影響很大，取葉片螺旋角 =50 ,切削角 =?? ?0?。JDY350 混凝土攪拌機的葉片尺寸計算如下：075單個攪拌葉片長度： 2836.014???單個攪拌葉片的寬度：H sin = mm?8dH= =147mm?sin8075i14由于原則上葉片的有效長度為 1.2L,其中 0.2L 為葉片在軸上的重疊不會 icu 呢，所以取單個攪拌葉片的尺寸為：長度：L=280mm 寬度：H=140mm參考 JDY500 混凝土攪拌機的側(cè)葉片，我們?nèi)?cè)葉片尺寸為：長度：L=491mm 寬度：H=100mm側(cè)葉片與攪拌筒側(cè)壁之間的間隙以及攪拌葉片的最外端與筒內(nèi)壁之間的間隙均為 3-5mm，我們?nèi)?3mm，假設(shè)攪拌臂的直徑為 60mm，則側(cè)壁的軸線到筒壁的距離為：3（間隙）+60（最大骨料半徑）+30 （攪拌臂的半徑）=93mm15則側(cè)壁的軸線到筒壁的距離為：93mm攪拌葉片和側(cè)葉片分別如圖 3-1 和 3-2 所示：圖 3-1 側(cè)葉片圖 3-2 攪拌葉片3.5 葉片線速度的校核葉片的極限運動速度：V = =1.76 smmax ???）fcos(in?RG）（ 05.4cos0in8.952.0???由于攪拌軸的轉(zhuǎn)速為：n=29.5 mir葉片的極限速度：V= =60rn 2? maxs275.130.52.9V????）（16因此葉片的線速度滿足要求。3.6 比阻力的計算J= =0.35?61.350K=2.216-0.268V+26.005J -2.08V?2J?= -35.0.657.10.28-. ???49834?=7.4 2cmn取 K=9 2cn3.7 葉片在軸上的位置由于側(cè)臂軸線到側(cè)壁的距離在前面已經(jīng)定位 93mm，葉片的的有效長度為 1.2L，其中 0.2L 為葉片在軸向方向的重疊尺寸，設(shè)側(cè)葉片與相鄰的攪拌葉片的軸向距離相等。則每兩個葉片的重疊尺寸 為：L?=L? 29350cos24cs50628140 ??????）（=1140 93cos7.5= m3現(xiàn)將各個葉片的重疊尺寸分配如圖 3-3 所示： 單位：mm17圖 3-3 重疊尺寸分配圖所以攪拌臂軸線之間的距離分別為：（從左到右 單位 mm）讀一個葉片和第二個葉片之間的距離為： ）（ 1405cos0??23-cos5?mm89.716?第二個葉片和第三個葉片之間的距離為： mmcs28?）（第三個葉片到第四個葉片之間的距離為： mm.523o0?）（第四個葉片到第五個葉片之間的距離為： cs）（mm648.1?第五個葉片和第六個葉片之間的距離為： mm98.15623cos028???）（第六個葉片和第七個葉片之間的距離為： m）（第七個葉片和第八個葉片之間的距離為： cs4cs5?）（mm716.89?所以葉片在軸上的布置如下圖 3-4 所示：18圖 3-4 葉片布置圖3.8 臂在軸上的固定方式參照 JS1000，臂在軸上的固定方式采用插入式，即在軸上鉆孔，將臂插在帶有平臺的孔中，然后用卡環(huán)將其卡?。ㄈ鐖D 3-5 所示 ）圖 3-5 插入方式示意圖JDY350 的攪拌臂一半是焊在攪拌軸上的，這是因為 JDY 每次攪拌的出料容量不是很大，攪拌功率比較小，臂的重量也比較輕，所受到的混凝土拌合料的攪拌阻力也比較小，用焊接方式可以保證軸的攪拌臂與攪拌軸的聯(lián)結(jié)強度需要，在本設(shè)計中，軸徑的直徑為 120mm，攪拌臂直徑參19照 JS1000，初步定為 60mm，攪拌筒的直徑在前面已經(jīng)定為 1050mm，這樣攪拌臂長大約為500mm 左右，直徑為 60mm 的攪拌臂本身重量就比較大，另外攪拌葉片和攪拌臂所受到的混凝土拌合料的阻力也比較大，如果采用焊接固定在軸上，焊縫強度難以保證，焊縫可能發(fā)生斷裂，攪拌臂將脫離攪拌軸，因此焊接方式不可取，故采用插入固定的方式，雖然這樣對軸的強度有一定的消弱，但是這種固定方式十分可靠，不會發(fā)生意外事件，只要對軸的強度進行驗算達到所需要的強度就可以了。3.9 攪拌功率的據(jù)算由于攪拌機工作時，左右兩組葉片相差 180 度，所以只有一半葉片參與工作，在設(shè)計是就按左葉片參與工作進行計算。 （近似按 葉片寬度進行計算） 。21葉片的受力計算：側(cè)葉片徑向力： NSKF3.2754cos106.47950cos1r ?????軸向力： .81sin.sin1t?攪拌葉片徑向力： NSKF75.260cos1428950cos1r ?????軸向力： .sinsin1t?左邊四個所受的總的徑向力為： NF810.623.275rr ?????攪側(cè)攪拌軸所受的扭矩為： MLT ??? 6.379)(8101攪拌葉片所消耗的功率： KWMN8.1950.2637n????在攪拌過程中，葉片也要受到混凝土的阻力故也消耗功率，近似按 臂長處受集中力計算。2120攪拌臂：cm760136042s ????A2徑向力： NKF4879?總扭矩： MLT?????? ?.2103632攪拌臂消耗的功率： KWMN6.9508.214n2?攪拌機所消耗的總功率： 94.172.68.121???4 攪拌軸的設(shè)計計算4.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的設(shè)計和其他零件的設(shè)計相似，暴扣結(jié)構(gòu)設(shè)計和工作能力計算能力兩個方面的內(nèi)容。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是根據(jù)軸上零件的安裝，定位以及軸的制造工藝燈當面要求，合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，會影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會增加軸的制造成本和軸上零件裝配的困難程度等等。因此軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是軸設(shè)計中的重要內(nèi)容。滲透性鋼號淬透性值油淬臨界值直徑（mm）性能特點 用途舉例45 J 5.3~142~20小截面零件調(diào)制后具有較高的綜合機械性能，形狀復(fù)雜，零件可用水油淬制造齒輪、軸、壓塑機、泵的運動零件2140cr J 17~418~48強度比碳鋼高約 20%疲勞強度較高制造重要的調(diào)質(zhì)零件，如齒輪、軸、套筒、兩岸、螺釘、螺栓、進氣閥等，可進行表面淬火表 4-1軸的工作能力計算指的是軸的強度、剛度和振動穩(wěn)定性等方面的計算。多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強度。這時只需要對軸進行強度計算，以防止軸的斷裂或者塑性變形。而對剛度要求過高的軸（如車床主軸）和受力較大的軸，還需要進行剛度計算，以防止工作是產(chǎn)生較大的彈性變形。對高速運轉(zhuǎn)的軸，還應(yīng)該進行振動穩(wěn)定性計算，以防止發(fā)生共振而破壞。攪拌軸的主要作用是支撐攪拌臂以及葉片等回轉(zhuǎn)零件并傳遞運轉(zhuǎn)和扭矩，它們在工作時受到各種應(yīng)力的作用，從選材的角度看，材料應(yīng)具有較高的總和。機械性能。常用的軸類零件材料為 45 鋼、40Cr、在高速高負荷的工作狀態(tài)下工作的軸可采用 40CrMn等?，F(xiàn)在設(shè)計的 JDY350 混凝土攪拌機的攪拌軸工作轉(zhuǎn)速只為 29.5 ，沒有太大的沖擊，故minr沒有必要采用 40CrMn 等高淬透性的調(diào)質(zhì)鋼，現(xiàn)在將 45 鋼、 40Cr 調(diào)質(zhì)鋼的性能特點和用途進行比較如表 4-1。從表 4-1 中的比較中看出，碳素調(diào)質(zhì)鋼的機械性能不高，只適用于尺寸較小的，負荷較輕的零件，在調(diào)制鋼種加入合金元素，提高了淬透性和機械性能，能使合金調(diào)質(zhì)鋼的使用于尺寸較大，負荷較重的零件。由于攪拌傳動裝置時攪拌機工作機構(gòu)的核心裝置，因而攪拌軸的強度問題是至關(guān)重要的。一旦軸斷裂的話，后果將不堪設(shè)想。因此在驚醒軸的設(shè)計時，不僅要在材料上加以保證，選擇機械性能較高的 40Cr 調(diào)制剛，而且要分析軸的受力情況，進行軸的強度校核。攪拌軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖 4-1 所示：22圖 4-1 攪拌軸4.2 軸的強度驗算各個零部件的受力情況計算如下：側(cè)壁徑向力： NSKF8.17362.9r ????側(cè)葉片徑向力： 3.2750cos.450cos1r ??軸向力： SF81in1679int ??攪拌臂徑向力： NK.382.r??攪拌葉片徑向力： SF75.260cos14950cos1r ?????軸向力： in28int各個葉片的徑向力在支撐 A 處產(chǎn)生的支座反力為：葉片一： NF 9.251408.73.25938140?????）（）（葉片二： 8.301140.7.67.89321402 ）（）（葉片三：NF 9.25140.75.269.576.89323 ?????? ）（）（葉片四： 0.148.3.8140 ）（）（各個葉片及臂上所受的力的示意圖如圖 4-2 所示：a. 各個葉片及臂的徑向力在支撐 A 處產(chǎn)生 y 方向上的支座反力為：（徑向力） 105cos7cs35cos421ry ?????FF cos105294.726.8.01??235310.9N?各個葉片及臂的徑向力在支撐 A 處產(chǎn)生 x 方向上的支座反力為： 105sin7sisin4432rx ????FFsin105294.2.9358.01??69N圖 4-2 示意圖所產(chǎn)生的扭矩： MNT????1.489.13.7921b.葉片的軸向力計算如下：側(cè)葉片一的軸向力產(chǎn)生繞 y 軸的彎矩 M 為：y1.758036529.140y ?????）（攪拌葉片二的軸向力產(chǎn)生的繞 x、y 軸的彎矩 M 、 為：2xyN6.3sin.7x2 ?）（M791025co1036520y ????）（攪拌葉片三的軸向力產(chǎn)生的繞 x、y 軸的彎矩 M 、 為：x3yN.170sin136052.70x3?）（24NM04.27cos103652.70y3 ?????）（拌葉片四的軸向力產(chǎn)生的繞 x、y 軸的彎矩 M 、 為：x3y5.16sin.x4 ?）（ N20co16052703y ????）（故由葉片軸向力產(chǎn)生的套 x、y 軸的彎矩 M 、 為：總x總yM 總x432?05.126.76.1?N?509總y y43y21?)16.320.778??（M?4支撐 A 處由葉片的軸向力引起的 x、y 方向的支座反力： 、 為：ryFrxNFy 07.211405.393r ????總 8.7.83xr?總故支撐 A 處在 x、y 方向的支撐反力 、 為：總xF總y+?總xFr?y N87.513.2690??9.20531rry?總繪出軸的受力圖：已知支撐 A 的支撐力：總yFN97.320?總xF87.513?各個葉片在 x、 y 方向的徑向力分別為：側(cè)葉片一： NF65.318.7.13y???