小型混凝土搅拌机结构设计毕业设计(编辑修改稿)

小型混凝土搅拌机结构设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

磨性要比涡浆式小高 [ 7]。 单卧轴搅拌机 是由德国 ELBA 公司研制生产。 它具有结构紧凑、消耗功率小、叶片衬板耐磨性好，能满载启动和具有搅拌轻质混凝土能力的优点。 我国也向该公司引进了样机。 双卧轴搅拌机是随着混凝土施工工艺的改进而逐渐发展起来的新机型。 国外从二十世纪四十年代后期开始在美国和德国出现，但因轴端密封技术的不成熟，其发展基本处于停顿状态。 直到七十年代初，由于这项技术得到突破，双卧轴搅拌机在不少国家右重新发展起来，目前已形成系列产品。 我国于二十世纪八十年代初研制成功，但发展迅速，在产品规格和产品数量上，都远远超过了其它机型 [15]。 搅拌机构是双卧轴搅拌机的核心部分，混凝土搅拌质量的好坏，生产率的高低，使用维修费用的多少都与它有关。 搅拌机构是由水平安置的双圆槽形伴筒、两根按相反方向转动的搅拌轴和其上安装的搅拌叶片组成的。 搅拌叶片的作用半径是相互交叉的，叶片与轴中心线成一定角度，当搅拌轴转动时，叶片一方面带动混和料在两个拌筒内轮番地作圆周运动，上下翻滚，同时在搅拌叶片相遇或重叠的部分，混和料在两轴之间的共域相互交换；另一方面推动混和料沿着搅拌轴方向，不断地从旋转平面向另一个旋转平面运动 [ 8]。 设计内容 析与总体设计 本搅拌机的 结构 是 由机架、搅拌装置、传动系统所主成。 机架是整个设备的支撑部分，由槽钢 和钢管 焊接而成。 搅拌装置由搅拌筒、搅拌轴、搅拌铲片所主成，搅拌铲片固定在搅拌臂上，并且与搅拌轴主成一体，搅拌铲与搅拌筒 底 间隙可微量调整。 传动系统由电动机、减速器、带传动、链传动所 组成。 5 搅拌装置是安装在轴套上的铲片式叶片，叶片随轴的旋转而转动，对筒内物料进行搅拌，是物料混合均匀，搅拌臂向上伸出，可起到搅拌上方物料的作用。 传动系统是由 V带传动和链传动来传递运 动的。 电动机输出转速通过 V带传动传递到减速器，减速器又通过链传动将转速传递给搅拌机的主轴，主轴带动轴套转动，从而使搅拌叶片旋转，来完成搅拌的工作。 设计任务书 设计的依据及要求 目前在我国已有混凝土搅拌机种类很多，但是根据搅拌原理和搅拌机结构形式、搅拌物料的不同，对搅拌机的要求也不尽相同，参照已有搅拌机的结构型式和工作原理，由于搅拌机工作的对象是砂石等建筑材料，为了延长搅拌机的寿命，轴承处的密封很重要，搅拌质量要好，设计结构合理，使用维修方便，接地稳固，根据这些依据和要求设计了该混 凝土搅拌机。 产品的用途及使用范围 由于我国建筑行业的高速发展，推动了混凝土生产的迅速提高，所以混凝土机械在施工中的地位日益显著。 混凝土搅拌机的用途就是机械化的拌制混凝土 ， 适用于建筑科研、检测中心、大专院校及混凝土构件、施工单位试验室、可搅拌普通混凝土和轻质混凝土，也可用到其它行业试验室对不同物料进行搅拌。 6 第 2 章 总体设计方案 总体方案设计 混凝土搅拌机种类和功能比较 混凝土搅拌机主要由拌筒、加料和卸料机构、供水系统、原动机、传动机构、机架和支承装置等组成。 从其运动方式及其主要结构上来看，它们可分为两大类型 :一种形式为单运动的轴式传动轴上（有单轴和双轴）安装各式各样的搅拌叶片（有长锥形、螺旋形等），并利用叶片来搅拌物料；而另一类则是通过钢齿轮传动带动某一形状的筒体（有圆锥体、圆柱体等）的自身旋转而使物料产生搅拌效果。 按工作性质分间歇式（分批式）和连续式；按搅拌原理分自落式、强制式和连续式；按安装方式分固定式和移动式；按出料方式分倾翻式和非倾翻式；按拌筒结构形式分梨式、鼓筒式、双锥、圆盘立轴式和圆槽卧轴式等 [9]。 自落式搅拌机 有较长的历史，早在 20 世纪初， 由蒸汽机驱动的鼓筒式混凝土搅拌机已开始出现。 50 年代后，反转出料式和倾翻出料式的双锥形搅拌机以及立筒式搅拌机等相继问世并获得发展。 自落式混凝土搅拌机的拌筒内壁上有径向布置的搅拌叶片。 工作时，拌筒绕其水平轴线回转，加入拌筒内的物料，被叶片提升至一定高度后，借自重下落，这样周而复始的运动，达到均匀搅拌的效果。 自落式混凝土搅拌机的结构简单，一般以搅拌塑性混凝土为主 [ 10]。 连续式混凝土搅拌机 装有螺旋状搅拌叶片，各种材料分别按配合比经连续称量后送入搅拌机内，搅拌好的混凝土从卸料端连续向外卸出。 这种搅拌机的搅拌时 间短，生产率高、其发展引人注目。 强制式搅拌机 从 20 世纪 50 年代初兴起后，得到了迅速的发展和推广。 最先出现的是圆盘立轴式强制混凝土搅拌机。 这种搅拌机分为涡桨式和行星式两种。 19 世纪 70 年代后，随着轻骨料的应用，出现了圆槽卧轴式强制搅拌机，它又分单卧轴式和双卧轴式两种， 7 兼有自落和强制两种搅拌的特点。 其搅拌叶片的线速度小，耐磨性好和耗能少，发展较快。 强制式混凝土搅拌机拌筒内的转轴臂架上装有搅拌叶片，加入拌筒内的物料，在搅拌叶片的强力搅动下，形成交叉的物流。 这种搅拌方式远比自落搅拌方式作用强烈，主要适于搅拌干硬 性混凝土 [11]。 混凝土搅拌机的结构型式选择 立轴式搅拌机的搅拌工作主要靠叶片对物料的强制式的搅拌作用使物料拌和均匀。 另外立轴搅拌机的拌筒中央部分有一轴套，用于放置搅拌装置，连接传动装置，结构紧凑，传动装置下置，润滑性能好。 卧轴式搅拌机，拌筒内径做的都比较大，骨料被抛向拌筒外壁，产生混凝土离析，加水量不易控制，搅拌力小，使物料结团结仓。 综合比较，立轴搅拌机的结构简单，易于控制与操作。 故本次设计的是一台小型立轴式搅拌机。 总体结构及工作 结构 组成及工作原理 本设计混凝土搅拌机的主要组成部分为：传动部分、搅拌部分、机架等。 整体结构如图 21 所示： 本设计的工作原理是：电动机通过带传动带动减速器，减速器与搅拌轴通过链传动带动轴的旋转，轴上安装有搅拌叶片随轴转动对物料进行搅拌作用。 8 图 21 总体结构示意图 链轮 主要技术参数 搅拌机主要技术参数见表 21。 表 21 技术参数 表 项目 数据 进料容量 80L 最大出料容量 50L 搅拌筒内径 800mm 搅拌叶片转速 30r/min 叶片距筒底的间隙 小于 5mm 拌料粒径 5~30mm 电动机功率 4kW 9 第 3 章 主要结构设计与计算 主要工作部件的设计 搅拌装置的设计 立轴 强制式 搅拌 机是 借助于 搅拌 叶片 对物料 进行 强制 导向搅拌。 其搅拌叶片绕垂直轴旋转。 搅拌叶片的形式可以是铲片式 , 也可以是螺旋带式。 普通的立轴强制搅拌机的铲片式叶片表面形状一般为平面 , 在搅拌过程中 , 物料对平面叶片的运动阻力很大 , 混合搅拌的功率消耗高。 平面铲片对物料只有推动作用 , 没有翻动效果，所以搅拌混合效率较低。 搅拌叶片安装角也是搅拌机的主要结构和工作参数之一 ,对搅拌质量和搅拌效率都有着直接的影响 ,由于叶片安装角与其他搅拌机参数相互关联，每一个参数的变化都会引起搅拌机性能的变化。 叶片安装角是指搅拌叶片斜面与搅拌轴线间的夹角。 叶片安装的定性分析：当安装角过小时叶片主要带动混合料围绕搅拌轴转动而缺乏必要的轴向运动，搅拌叶片变成与轴平行的一块平板不起搅拌作用；当安装角 过大时叶片推动混合料的横向运动就很弱，叶片就成为与搅拌轴垂直的平板一样也丧失了搅拌功能。 因此，搅拌叶片一定要相对于搅拌轴成一定角度安装 ,使混合料的横向和轴向运动都较大，达到搅拌的最大效率。 本次设计的搅拌机采用的叶片安装角为 45 度 [ 12]。 机架的设计 筒体由热压钢板卷曲焊接而成 ,在筒体上端有盖，筒底部有卸料口，当需要卸料时转动料门手柄，使料门打开，拌合物即沿出料口 10 卸下。 搅拌筒的内径为 D=800 mm，筒体高 H=310mm，筒壁厚 3mm。 机架是混凝土搅拌机的主要支撑部件，他是承担所有来 自电动机、减速器、筒体和轴的应力。 机架是搅拌机的稳固是搅拌机工作稳定运转平稳的基础。 因此，机架无论是从结构还是材料上都应该采用坚固的稳定的结构。 机架的支腿是用钢管和槽钢焊接在筒底来起到支撑作用的 [13]。 传动系统的设计 传动比分配及电动机选型 本搅拌机体积比较小，结构比较简单，结构要紧凑。 电动机的转速为 1440r/min 而搅拌轴的转速是 30r/min，所以搅拌机的总传动比为 48。 各级出动比分配为：带传动的传动比是 2，减速器的传动比是 12，链传动的传动比是 2。 图 21 叶片安装角 由于搅拌机从结构上看，主要靠电动机的旋转，带动减速器的转 11 动，进而带动搅拌轴的旋转。 因此，电动机是整个装置的动力元件。 在搅拌过程中，由于混凝土在不断地搅拌过程中消耗动力，所以，混凝土搅拌机的生产能力决定着电动机的功率 [14]。 而此混凝土搅拌机所需的功率为 kW4 ，综合考虑暂选带动机型号为 4M112Y ，其额定功率为 kW4 ，转速 n为 1140 /minr ，额定转矩.2kW2 ，最大转矩 .3kW2。 V 带传动的设计 带传动是一种挠性传动。 带传动的基本组成零件为带轮（主动带轮和从动带轮）和传动带。 主动带轮转动时，利用带轮和传动带间的摩擦或啮合作用，将运动和动力通过传动带传递给从动轮。 带传动具有结构简单、传动平稳、价格低廉和缓冲吸震等特点，在近代机械中广泛应用。 按照工作原理的不同，带传动可分为摩擦型带传动和啮合型带传动。 在摩擦型带传动中，根据传动带的横截面形状不同，又可分为平带传动、圆带传动、 V 带传动和楔带传动。 本次毕业设计选用的是 V 带传动。 V 带的横截面呈等腰梯形，带轮上也做出相应的轮槽。 传动时，V 带的两侧和轮槽接触，槽面摩擦可以提供更大的摩擦力。 另外， V带传动允许的传动比大，结构紧凑 [15]。 （ 1） 确定计算 功率，查机械设计书表 87 查得工况系数 AK = 由公式： ca Ap K p 代入数据得 cap =4=，又因为转速为 r/min1140 故由参考文献 [6]图 811 可以选择 V 带型号为 A 型。 12 （ 2） 确定带轮的基准直径 d 并验算带速 v 初选小带轮的直径 1d 根据 V 带带型选取小带轮直径 1d 又因为 1d  mind = mm75 ，故取小带轮直径 1d = mm90 验算带速，验算带的速度 V= 1160 1000ddn = 90 144060 1000  带速一般为 m/s5~2v ， m /s25m / /s5  ，故带速适合。 计算大带轮的基准直径 2d 计算大带轮的基准直径 2d ： V 带的传动比 1 2~5i  ，取 1 2i。 则： 2d = 1did mm180902 。 圆整 2d = mm180 确定 V 带的中心距 a和基准长度 dL ： 1 2 0 1 20. 7 ( ) 2( )d d d dd d a d d    初定中心距 0a = mm50。