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山西工程技術學院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 學生姓名 ：楊政 學號 ：150514004 專業(yè) ：機制本對口1班 指導教師 ：原艷紅 所屬系（部 ） ： 機械電子工程系 2019 年 6 月 i JS750混凝土攪拌機設計 摘 要 本次設計的JS750混凝土攪拌機是我們的主要設計機型。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，能使混凝土達到強烈的攪拌作用，攪拌非常均勻，生產率高，質量好，成本低 。它是目前國內較為新型的攪拌機，整機結構緊湊、外型美觀。其主要組成結構包括 ：攪拌系統(tǒng)，攪拌傳動系統(tǒng)，上料、卸料系統(tǒng)，供水系統(tǒng)，機架及行走系統(tǒng)，電氣控 制系統(tǒng)，潤滑系統(tǒng)等。 主要設計計算內容是JS750混凝土攪拌機機架的設計，主要包括：整體結構方案的 確定、電動機的選擇和主要參數計算、聯(lián)軸器選型、攪拌軸的設計與校核、軸承的潤 滑密封、潤滑系統(tǒng)的設計、JS750混凝土攪拌機的裝配圖及零部件圖的繪制。 關鍵詞：混凝土攪拌機，機架，槽鋼。 ii Abstract This design JS750 concrete mixer is our main design model. It is forced horizontal-axis concrete mixer, forced one of concrete mixer can not only the mixing of dry, rigid concrete, and can stir light weight aggregate concrete, can make concrete achieve strong mixing effect, stirring very evenly, productivity is high, quality is good, the cost is low. It is the present domestic relatively new mixer, the machine has compact structure, good appearance. Its main composition structure including: agitator, stirring transmission system, loading, unloading system, water supply system, rack and mobile system, electric control system, lubrication system, etc. Main design calculation content is JS750 concrete mixer frame design, mainly including: overall structure scheme determination, the choice and the main parameters of electric motor calculation, stirring shaft couplings selection, the design and check, the lubrication seal, lubrication system design, the JS750 concrete mixer parts and assembly drawing. Keyword: concrete mixer, rack, the channel。 目 錄 摘 要 ................................................................I ABSTRACT.............................................................II 1 JS750總體概述 ......................................................1 1.1 畢業(yè)設計課題 ...................................................1 1.2 設計的總體要求 .................................................1 1.3 設計大綱 .......................................................1 1.3.1 設計原則 ...................................................1 1.3.2 原始數據 ...................................................1 1.4 攪拌機概述 .....................................................1 1.5 畢業(yè)設計的意義 .................................................3 2 混凝土攪拌機簡介 ...................................................4 2.1 分類 ...........................................................4 2.2 型號 ...........................................................5 2.3 攪拌主機結構詳細說明 ...........................................5 2.3.1 攪拌機蓋 ...................................................5 2.3.2 攪拌筒體 ...................................................5 2.3.3 攪拌裝置 ...................................................6 2.3.4 軸端密封 ...................................................6 2.3.5 傳動裝置 ...................................................6 2.3.6 襯板 .......................................................7 2.3.7 卸料門 .....................................................7 2.4 攪拌機類型選擇 .................................................7 2.4.1 自落式混凝土攪拌機 .........................................8 2.4.2 強制式混凝土攪拌機 .........................................8 3 設計的主要內容 .....................................................8 3.1 總體設計 ........................................................8 3.1.1 攪拌裝置 ...................................................8 3.1.2 傳動系統(tǒng) ...................................................8 3.1.3 上料系統(tǒng) ...................................................8 3.1.4 供水系統(tǒng) ...................................................9 3.1.5 機架與支腿 .................................................9 3.1.6 電氣控制系統(tǒng) ...............................................9 3.2 主要機構具體結構設計及參數設計 .................................9 3.2.1 攪拌裝置 ...................................................9 3.2.2 傳動系統(tǒng) ..................................................13 3.2.3 上料系統(tǒng) ..................................................14 3.2.4 供水系統(tǒng) ..................................................15 3.2.5 電氣控制系統(tǒng) ..............................................16 3.2.6 機架與支腿 ................................................17 4 電動機選型 ........................................................18 4.1 電機選型 ......................................................18 4.1.1 電動機類型 ................................................18 4.1.2 電動機的容量 ..............................................18 4.1.3 雙臥軸強制攪拌機軸上功率的計算 ............................19 4.1.4 電動機的功率計算 ..........................................20 4.1.5 電動機轉速的確定 ..........................................20 4.2 重要參數的計算 ................................................21 4.2.1 攪拌時間的確定 ............................................21 4.2.2 攪拌機生產率計算 ..........................................21 4.2.3 攪拌機的容量 ..............................................22 4.2.4 攪拌機轉速的校核 ..........................................22 4.2.5 攪拌筒的容積利用系數的確定 ................................22 4.3 計算總傳動比 ..................................................23 4.3.1 傳動裝置的總傳動比 ........................................23 4.3.2 分配各級傳動 ..............................................23 4.4 計算傳動裝置參數 ..............................................23 4.4.1 軸轉速的計算 ..............................................23 4.4.2 軸功率的計算 ..............................................23 4.4.3 軸轉矩的計算 ..............................................24 5 聯(lián)軸器選型和攪拌軸的設計與校核 ....................................25 5.1 軸的相關設計內容 ..............................................25 5.2 軸的設計 ......................................................26 5.2.1 確定軸的最小直徑 ..........................................26 5.2.2 聯(lián)軸器轉矩的計算 ..........................................26 5.3 根據軸向定位的要求確定各段軸徑和長度. .........................26 5.3.1 -段長度和直徑的確定 ...................................26 5.3.2 選擇滾動軸承 ..............................................27 5.4 軸的載荷 ......................................................27 5.4.1 作出軸的計算簡圖 ..........................................28 5.4.2 求水平面上的力 ............................................29 5.4.3 求垂直面上的力 ............................................30 5.4.4 根據水平面和垂直面的彎矩圖作出總彎矩圖 ....................31 5.4.5 由扭矩平衡作出扭矩圖 ......................................32 5.4.6 由彎矩圖和扭矩圖合成作出計算扭矩圖 ........................32 5.4.7 攪拌軸截面模量的計算 ......................................33 6 軸承校核 ..........................................................34 6.1 軸承受到的徑向載荷 ............................................34 6.2 軸承的計算軸向力 ..............................................34 7 軸承潤滑密封理論與潤滑系統(tǒng)設計 ....................................36 7.1 脂潤滑 ........................................................36 7.2 油潤滑 ........................................................37 7.2.1 飛濺潤滑 ..................................................37 7.2.2 浸油潤滑 ..................................................37 7.2.3 刮油潤滑 ..................................................37 7.3 密封 ..........................................................37 設計總結 .............................................................40 參考文獻 .............................................................41 外文資料 .............................................................43 外文翻譯 .............................................................52 致 謝 ...............................................................61 山西工程技術學院畢業(yè)設計說明書 1 1 JS750總體概述 1.1 畢業(yè)設計課題 JS750混凝土攪拌機設計 1.2 設計的總體要求 滿足使用要求 滿足經濟性要求 力求整機的布局緊湊合理 工業(yè)性要求簡單而實用 滿足有關的技術標準 1.3 設計大綱 1.3.1 設計原則 攪拌機技術條件應滿足GB9142-2000混凝土攪拌機技術條件 規(guī)范； 所用圖紙的幅面應符合 GB4457- 2000中華人民共和國標準機械制圖中的相關規(guī)定。 1.3.2 原始數據 出料容積 750 L 進料容積 1200 L 攪拌電機額定功率 30 KW 最大骨料粒徑 80/60 生產率： 22.5 hm/3 山西工程技術學院畢業(yè)設計說明書 2 1.4 攪拌機概述 混凝土時建筑材料中的一種主要的材料，它是以水泥做為黏結劑把骨料粘在一起的 ，屬于一種非勻質材料，其用途廣，用量大。 混凝土攪拌機就是用來大量生產混凝土的機械?；炷翑嚢铏C有自落式和強制 式。混凝土從塑性混凝土發(fā)展到干性，硬性混凝土，強制式攪拌機得到了很大發(fā)展 。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 混凝土達到強烈的攪拌作用，攪拌非常均勻，生產率高，質量好，成本低。因此， 強制式攪拌機得到了很大的發(fā)展，但這種攪拌機的功率損耗比較大。 本次設計的JS750混凝土攪拌機是我們的主要設計機型，如圖1.1。為了適應不 同混凝土攪拌機的攪拌要求，攪拌機發(fā)展了許多機型，它們在結構和性能上各有特 點，但按工作原理可劃分為自落式和強制式。JS750混凝土攪拌機屬于強制式攪拌機 的一種，J 攪拌機，S 雙臥軸，750 出料容量750L。它主要由攪拌系統(tǒng)，攪拌傳動系統(tǒng)，上料、卸料系統(tǒng)，供水系統(tǒng)， 機架及行走系統(tǒng)，電氣控制系統(tǒng)等組成。它是目前國內較為新型的攪拌機，整機結 構緊湊、外型美觀。JS750 雙臥軸混凝土攪拌機具有操作簡便的特點，既能攪拌干硬 性混凝土又能攪拌塑性混凝土，還能攪拌砂漿和輕骨料。它具有單機獨立作業(yè)和與P LD系列配料機組成簡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 ，適用于各類大、中、小預制構件廠及公路、橋梁、水利、碼頭等工業(yè)及民用建筑 工程，是一種高效率機型，應用非常廣泛。 該機采用底開門卸料，所以攪拌筒不用傾翻，因而節(jié)省了動力，簡化了結構， 布置也比較緊湊合理。 山西工程技術學院畢業(yè)設計說明書 3 圖1.1 JS750混凝土攪拌機 1.5 畢業(yè)設計的意義 通過本次畢業(yè)設計，我們對JS750混凝土攪拌機有了完整的了解和深刻認識。而 且學會把所學知識有效的用運到解決實際問題中的能力，不僅對課本所學知識有了 更深層次的掌握，同時提高了自己解決實際問題的能力。學會了更好的查閱相關資 料，為以后打下良好基礎。本次畢業(yè)設計使我們受益匪淺，通過研究解決一些工程 技術問題，各方面的能力均有提升。 山西工程技術學院畢業(yè)設計說明書 4 2 混凝土攪拌機簡介 本設計說明書詳細敘述了有關強制式混凝土攪拌主機的工作原理和結構以及相 關設計內容，我的設計思路是根據擬訂的傳動路線,從電機的選擇、電機帶輪和減速 器帶輪的設計、聯(lián)軸節(jié)和減速器以及聯(lián)軸器的選擇、攪拌軸的設計與計算并伴有軸 承的選擇與校核計算、卸料門的設計以及潤滑系統(tǒng)的設計,最后還有主機的裝配工藝 等內容。本次設計我在老師和公司的綜合指導下和詳細查閱有關機械方面書籍來完 成畢業(yè)設計的。以下從工作原理逐步展開： 工作原理：主要由水平安置的兩個相連水平安置的圓槽形拌筒，兩根按相反方 向轉動的攪拌軸和轉動機構等組成，在兩根軸上安裝了幾組攪拌葉片，其前后上下 都錯開一定的空間，從而使混合料在兩個攪拌桶內輪番地得到攪拌，一方面將攪拌 筒底部和中間的混合料向上翻轉，另一方面又將混合料沿軸線分別向前后推壓，從 而使混合料得到快速而均勻的攪拌，因此，該類攪拌機具有自落式和強制式兩種攪 拌功能，攪拌效果好，耐磨性好，能耗低，宜制成大容量攪拌機。 2.1 分類 混凝土攪拌機是制備混凝土的專用機械，其種類很多。按混凝土攪拌機的工作 性質分有：周期性攪拌機和連續(xù)作用攪拌機兩大類；按混凝土的攪拌原理分有：自 落式攪拌機和強制式攪拌機兩大類；按攪拌筒形狀分為：鼓筒式，錐式（含錐形及 梨形）和圓周盤式等攪拌機，常用的是周期性攪拌機，其具體分類如下： 圖2.1 山西工程技術學院畢業(yè)設計說明書 5 2.2 型號 混凝土攪拌機的型號由攪拌機機型號和主要參數組合而成，其意義如下： 圖2.2 2.3 攪拌主機結構詳細說明 混凝土攪拌機由攪拌機蓋、攪拌筒體、攪拌裝置、軸端密封、傳動裝置、襯板 、卸料門潤滑系統(tǒng)。 2.3.1 攪拌機蓋 攪拌機蓋是為攪拌主機工作時防塵和進料連接而設計的，蓋與桶體間采用螺栓 聯(lián)結，中間有密封膠條，各進料口形狀和位置可接不同機型或用戶要求制作，檢視 門有安全開關。 攪拌機蓋設計的噴霧系統(tǒng)有效地壓住投料時揚起的粉塵并與吸塵裝置連在一起 ，確保環(huán)保要求。 2.3.2 攪拌筒體 攪拌筒體由優(yōu)質鋼板整體彎成“奧米加”形狀，而且由特別管狀框架承托， 有足夠的剛度和強度，保證主機的正常運作。 山西工程技術學院畢業(yè)設計說明書 6 2.3.3 攪拌裝置 兩根攪拌軸上的多組攪拌臂和葉片組成攪拌裝置，保證桶體內混合料能在最 短時間內作充分的縱向和橫向摻和，達到充分拌和的目的。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整和更換，每組攪拌葉片均能方便地在受 力磨損的方向調整，直至攪拌葉片正常磨損后的更換。 為適應不同工況和骨料粒徑的要求，攪拌臂可在軸上做60、120和180的排列 ，以達到攪拌最大骨料粒徑。 葉片為高強度抗沖擊耐磨鑄鐵，正常生產時能達到3700罐/次，其性能指標符合 JG/T5045.193規(guī)定(HRC58，沖擊值5.0N.M/mm 2，抗彎強度600N/mm 2)。 2.3.4 軸端密封 對臥軸式混凝土攪拌機，因工作時主軸浸沒在摩擦力很強的砂石水泥材料中， 如果沒有行之有效的軸端密封措施，主軸頸會很快被磨損，毀壞，產生嚴重的漏漿 ，影響級配。 采用三道密封及骨料架油封和液壓系統(tǒng)供油旁泵，其工作原理用壓蓋1，耐磨橡 膠圈2和轉轂3為第一道密封，為防止砂漿浸入縫隙，由注油孔向內腔注入壓力油脂 ，至主縫中有少量油脂擠出為止，用油脂外溢來阻擋砂漿入侵，第二道密封由轉轂3 轉轂6和O型密封圈組成即浮動環(huán)密封，浮動環(huán)組借助 O型圈的彈性保持一定的壓緊 力和磨損后的間隙補助，由注油孔注入潤滑油脂，轉轂為粉末冶金專用件，密封面 經研磨加工，最后由安裝的J型骨架密封組成第三道。 攪拌軸的支承由獨立的軸承座和帶錐套調心滾子軸承共同承擔，同時通過兩個 骨架油封的作用能有效的保證軸承的良好工作環(huán)境，以保證機的正常運作。 2.3.5 傳動裝置 JS 型攪拌主機采用進口和國產兩種螺旋錐齒行星減速機傳動，減速機與攪拌主軸間采 用鼓型齒聯(lián)軸器聯(lián)結，攪拌主軸采用高速端十字軸萬向聯(lián)軸器同步，使兩軸作反向 山西工程技術學院畢業(yè)設計說明書 7 同步運轉，達到強制攪拌效果，與傳統(tǒng)的大小的鏈輪傳動，大齒輪同步的結構相比 ，具有結構緊湊，傳動平穩(wěn)，遇非正常過載時能通過皮帶打滑保護等特點。 為保證減速機的正常工作，傳動裝置中可以選配冷卻裝置散熱器的功率為0.055 KW，由本機所附加的自動感溫器控制，在減速機油溫達到60度時自動啟動，油泵 的動力由主電機通過皮帶傳動提供。 2.3.6 襯板 弧襯板為高硌耐磨合金鑄鐵，其性能指標符合JG/T5045.2 93規(guī)定（HRC54，沖擊值7.0N.M/mm 2,抗彎強度600N/mm 2）特殊設計的菱形結 構能提高襯板的使用壽命,端襯板為優(yōu)質高Mn耐磨鋼板制成. 2.3.7 卸料門 卸料門的結構形式獨特可靠,整體弧面與桶內襯板面持平,能有效地減少強烈沖擊 ,磨損真正做到優(yōu)質耐久,另外,卸料門兩端的支承軸承座可上下調節(jié),接觸面磨損后可 以調節(jié)間隙,確保卸料門的密封.卸料門采用進口液壓系統(tǒng)驅動,與傳統(tǒng)的氣動形式相 比具有結構緊湊,動作平穩(wěn),開門定位準確,能手動開關門等特點,油泵系統(tǒng)產生的高壓 油通過控制系統(tǒng),經高壓油管作用到油缸,驅動卸料門的開關,通過調節(jié)卸料門軸端接 近開關的位置和電控系統(tǒng)共同使用,可以實現(xiàn)卸料門的開門到位的任意調整,以實現(xiàn)不 同的卸料速度. 2.4 攪拌機類型選擇 由于強制式混凝土攪拌機有立軸式和臥軸式兩大類。立軸式有分為渦漿式和行 星式?；炷翑嚢铏C是將石子（粗骨料）、沙子（細骨料）、水泥、水和某種添加 劑攪拌成勻質混合料的機械。廣泛應用于工業(yè)和民用建筑、道路、橋梁、港口和機 場、礦山等建筑行業(yè)中。為適應攪拌不同性質的混凝土的要求，以發(fā)展了很多機型 ，各種機型和性能各有其特點。從不同的角度進行劃分：按工作性質分為周期式和 連續(xù)式；按攪拌方式分為自落式和強制式；按裝置方式分為固定式和移動式；按出 料方式分為傾翻式和非傾翻式;按攪拌桶外型分為犁式、錐式、鼓式、槽式、盤式。 山西工程技術學院畢業(yè)設計說明書 8 下面分自落式和強制式兩類來介紹和選擇。 2.4.1 自落式混凝土攪拌機 它靠旋轉著的鼓筒中的葉片將物料提高到一定高度后落下進行攪拌的最常用的 的有JG型鼓筒式、JZ式雙錐反出料式和JF型雙錐傾翻式混凝土攪拌機。 2.4.2 強制式混凝土攪拌機 它靠旋轉的葉片對混合料產生剪切、擠壓、翻轉和拋出等多種作用的組合進行 拌和的，攪拌作用強烈，攪拌時間短，適用于攪拌干硬性混凝土和輕骨料混凝土， 由于葉片容易受磨損或被粗骨料卡住，故一般不易攪拌骨料顆粒教大的混凝土。 3 設計的主要內容 3.1 總體設計 3.1.1 攪拌裝置 攪拌筒、攪拌葉片、攪拌軸以及支承結構的確定. 3.1.2 傳動系統(tǒng) 傳動系統(tǒng)方案的確定； 傳動系統(tǒng)結構形式的確定； 傳動系統(tǒng)結構型式和基本組成組成； 動力設備型式和配置； 畫出結構方案草圖。 3.1.3 上料系統(tǒng) 上料系統(tǒng)機構型式的選擇； 上料架的結構及基本組成； 畫出結構草圖。 山西工程技術學院畢業(yè)設計說明書 9 3.1.4 供水系統(tǒng) 供水方式的選擇； 供水系統(tǒng)的組成和設備配置； 畫出結構草圖。 3.1.5 機架與支腿 機架的基本組成； 機架的結構型式。 3.1.6 電氣控制系統(tǒng) 整機電氣控制系統(tǒng)方案的確定； 電氣系統(tǒng)原理圖的確定； 畫出電氣原理圖。 3.2 主要機構具體結構設計及參數設計 3.2.1 攪拌裝置 攪拌裝置包括：攪拌筒、攪拌軸、攪拌臂、攪拌葉片和側葉片，具體結構如下圖3.1 所示： 山西工程技術學院畢業(yè)設計說明書 10 圖3.1 雙臥軸攪拌機攪拌裝置 1攪拌筒；2攪拌軸；3攪拌臂；4攪拌葉片；5側葉片 攪拌筒內裝有兩根水平配置的攪拌軸，每根軸上均裝有攪拌葉片。在靠近攪拌 筒兩端的攪拌臂上分別裝有側葉片，可刮掉端面上的混凝土，并改變混凝土的流向 。如圖3.1所示，葉片與村板間隙5mm。 （1）攪拌筒結構及卸料方式的確定 攪拌筒的結構尺寸如下： 容積利用系數j=0.41 筒體長1582mm 筒徑D=1400mm 筒體總長度2572mm 外徑D 0=1468mm 攪拌筒的幾何容積 V 幾 =1.22m3 卸料方式的確定：目前臥軸式攪拌機主要采用傾翻室和底開門式兩種卸料方式，由 于JS750 的出料容量為750L ，雖不是很大，但考慮到攪拌筒的尺寸及結構，采用傾翻 室雖然不太可能，它的筒體近似于長方體，故采用底開門式，既可使混凝土順利地 在攪拌過程中卸出，也可避免使筒體傾翻，這樣既安全，又節(jié)省了勞力，表現(xiàn)出很 山西工程技術學院畢業(yè)設計說明書 11 多自由的特點，操作也方便，故而采用底開門式卸料。 （2）攪拌葉片、攪拌軸及支承結構 攪拌葉片： 根據目前國內外臥軸式攪拌機葉片結構型式看，廣泛采用鏟片式，就單個葉片 來說，它是一個平板，他通過攪拌臂與軸形成一體，使全部葉片呈螺旋線分布，葉 片間沒有直接聯(lián)系，因而這種化整為零的結構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，從而代替了加工安裝要求高的螺旋帶葉片。從磨損角度看， 鏟片式易受到局部磨損，這是因為物料與葉片之間的滑動逐步不均勻，而且波動， 易形成卡料，使磨損加劇，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。 攪拌裝置由兩根水平軸和安裝在該軸上的兩段相距180 0的反向螺旋帶組成，兩 根軸上的螺旋方向也不一樣，這樣可以保證混合料在筒內循環(huán)運動。從理論上講， 當一端的螺旋帶葉片開始從上向罐內的混凝土拌合料切入時，另一端螺旋帶葉片從 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 得筒內的混凝土循環(huán)移動。另外被挑起的混凝土拌合料在螺旋帶片后部的空擋處落 下，使拌合料之間產生連續(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。在葉片切入端由于各點線速度不同，拌合料在受擠壓的同 時，相互間有較大的相對位移，所以較大的水泥團粒將被分散細化。由于這種機型 的結構緊湊，容積利用系數較大，砼拌合料的位移行程達最小值。而各顆粒之間相 互作用的時間則達最大值，這是雙軸強制攪拌機綜合性能較好的關鍵所在。 山西工程技術學院畢業(yè)設計說明書 12 圖3.2 攪拌裝置 1.軸 2.側葉片 3.攪拌葉片支承臂 4.攪拌葉片 5.攪拌葉片支承臂 6. 側葉片 7.攪拌葉片支承臂 8. 軸 由以上分析可以看出，鏟片式不如螺旋帶式好，但考慮加工安裝要求及目前廠 家現(xiàn)有的生產技術條件，我們決定采用鏟片式，以達到經濟、簡便，生產效率高的 效果。 本次設計采用兩組鏟片，第一根軸上采用右螺旋鏟片，第二根軸上采用左螺旋 鏟片。每根軸上的葉片數目定為6（包括兩片側葉片及四片攪拌葉片）。 攪拌軸 攪拌軸的主要尺寸經過初步驗算，考慮安全裕量，直徑定為90mm, 軸的結構型式，就目前廠家生產狀況來看，一般采用實心軸，空心軸一般都具有省 材，重量輕，受力效果號等優(yōu)點，但加工困難，裝置要求高，造成生產率低，一般 不被采用。采用實心軸加工方便，而且也可靠實用，鏟片式攪拌軸系統(tǒng)存在攪拌臂 與攪拌軸的聯(lián)接方式問題，現(xiàn)有的插孔焊接式、抱軸式、卡軸式，考慮插孔焊接式 山西工程技術學院畢業(yè)設計說明書 13 有簡單優(yōu)勢，又對軸的強度無削弱，因而采用焊接式。 支承結構 考慮本次設計采用底開門的卸料方式，所以此支承與傳統(tǒng)支承不一樣，先把筒 體固定在底座上，而把兩根軸通過軸承支承在筒體上。 由于攪拌筒內裝流塑態(tài)的混凝土拌合料，因此攪拌軸必須采用軸端密封，以防 止砂漿污損軸承。浮動密封是經過實踐證明了的被公認是較理想的密封，本機即采 用這種密封。 3.2.2 傳動系統(tǒng) 傳動按傳動方式可分為兩種：機械傳動和液壓傳動。液壓傳動具有重量輕，體 積小，結構緊，驅動力大等特點，但考慮到目前國內狀況，液壓馬達雖然比以前在 質量上提高了，但價格昂貴，用于一般的攪拌機上，成本太高，不經濟，故而我們 選用傳統(tǒng)的機械傳動。傳動系統(tǒng)由電動機、皮帶輪、減速箱、開式齒輪等組成，如 圖3.3所示。電動機8通過皮帶輪7、5帶動二級齒輪減速箱，減速箱兩軸通過由兩個 開式小齒輪10和兩個開式大齒輪9組成的兩對開式齒輪副分別帶動兩根水平布置的攪 拌軸反向等速回轉。 圖3.3 攪拌傳動系統(tǒng) 1箱體；2第二級大齒輪；3第一級大齒輪；4第二級小齒輪； 5大皮帶輪；6第一級小齒輪；7小皮帶輪；8電動機； 山西工程技術學院畢業(yè)設計說明書 14 9開式大齒輪；10開式小齒輪 3.2.3 上料系統(tǒng) 上料系統(tǒng)由卷揚機構、上料架、料斗、進料料斗、滑輪等組成，如圖3.4所示。 (1)上料架：斜置角度為60 0，它是綜合考慮了上料架的位置及攪拌筒銜接，而 且考慮底架的寬度不能超過規(guī)定的長度及上料架的寬度，行程等綜合因素后得出的 。上料架的上料軌道（下料軌道）為槽鋼，滾輪的上滾輪置于槽鋼內側，而下滾輪 置于槽鋼外側，這樣可保證料斗上下安全平穩(wěn)。 (2)卷揚機構 (3)上料動力及卸料 制動式電機通過減速箱帶動卷筒轉動，鋼絲繩通過滑輪牽引料斗沿上料架軌道 向上爬升，當爬升到一定高度時，料斗底部都門上的一對滾輪進入上料架水平通道 ，斗門自動打開，物料經過進料漏斗投入桶內。為保證料斗準確就位，在上料架上 裝有限位開關，上行程有兩個限位開關，下行程有一個限位開關，當料斗下降至地 坑底部時，鋼絲繩稍松，彈簧鋼桿機構使下限位開關動作，卷揚機構自動停車。制 動式電機可保證料斗在滿足負荷運行時，可靠地停在任意位置，制動力矩的大小由 電機后座的大螺母調整。 圖3.4 上料系統(tǒng) 1.滑輪2.料斗3.進料料斗 4卷揚機構5.上料架 山西工程技術學院畢業(yè)設計說明書 15 卸料系統(tǒng)由卸料門、操作柄等機構組成，如圖3.5所示。卸料門安裝在攪拌罐底 部，通過操作柄可以使其繞水平軸迥轉以達到啟閉目的，通過調整出料。兩側的密 封條的位置來保證卸料門的密封。 圖3.5 攪拌機卸料機構 1襯板；2攪拌筒弧板；3密封板；4卸料門 3.2.4 供水系統(tǒng) (1)供水系統(tǒng)的組成及結構 供水系統(tǒng)是電動機、水泵、節(jié)流閥及管路等組成，見圖3.6。啟動水泵，即可將 注入攪拌筒，水的流量通過閘閥調節(jié)，供水總量由時間繼電器控制。當按鈕轉到“ 時控”位置時，水泵會按設定的時間運轉和自動停止，當按鈕轉到“手動”位置時 ，可連續(xù)供水。 (2)供水方式的選擇 在混凝土攪拌機生產混凝土時，對混凝土質量影響較大的除了攪拌機自身的工 作性能以外，就是供水精度。由于供水精度要求控制在2%的范圍內，故如何更好的 滿足精度問題是供水方式的選擇，應加以認真考慮。目前，國內運用的主要是時間 繼電器或虹吸式水箱控制供水精度。但由于虹吸式水箱在不配備站的情況下有諸多 不便，故而選用混凝土攪拌機專用水泵配以時間繼電器控制，在誤差允許范圍內讓 供水時間略大一些，如果砂石過濕則供水時間相對短一些。 (3)供水系統(tǒng)的設備配置 時間繼電器，供水開關控制，帶防塵罩的電機。 (4)供水系統(tǒng)結構示意圖如圖3.6所示 山西工程技術學院畢業(yè)設計說明書 16 圖 3.6 供水系統(tǒng) 1.噴水管2.進水管3.水源4.吸水管5.水泵 3.2.5 電氣控制系統(tǒng) 圖3.7 電氣原理圖 電氣控制系統(tǒng)需要控制JS750混凝土攪拌機的主傳動電機，供水系統(tǒng)電機，上料 ，下料等的電機。所有電器控制元件都設在配電箱中。電器元件控制滿足的使用要 山西工程技術學院畢業(yè)設計說明書 17 求：主電機可以點動以滿足安裝修理過程的要求。電氣控制線路設有空氣開關，熔 斷器，熱繼電器具有短路保護，過載保護，斷相保護的功能，所有控制按鈕及空氣 開關手柄和指示燈均布置在配電箱門上，并設有門鎖。配電箱內的電器元件安裝在 一塊鐵板上，安全可靠，操作維修方便。其原理圖如上圖3.7所示。 3.2.6 機架與支腿 （1）機架：根據整體的布置情況和尺寸要求，按整體具體要求用槽鋼，角鋼焊 接而成的，并按強度組裝焊鉚在一起，支承主機，并且使各部件空間位置固定形成 一整體。 （2）支腿：由于本機容量較大，按國家城建法規(guī)要求卸料高度大于1.5m, 采用 長短腿配合使用。攪拌時長支腿支承達到使用要求。運輸時可將支腿卸掉。短支腿 則用于運輸狀態(tài)，卸去長支腿防止機架上各部件與車輛接觸而受損。 山西工程技術學院畢業(yè)設計說明書 18 4 電動機選型 傳動路線：電機電機帶輪大帶輪十字萬向聯(lián)軸節(jié)減速機聯(lián)軸器攪 拌軸，十字萬向聯(lián)軸節(jié)、減速機、聯(lián)軸器只進行選型不進行設計，現(xiàn)先進行電機設 計： 4.1 電機選型 4.1.1 電動機類型 選我國推廣采用的Y系列的交流三相鼠籠式異步電動機，適用于不易燃，不易 爆，無腐蝕性氣體的場合，具有較好的啟閉性能。結構采用防護式。 4.1.2 電動機的容量 標準電動機的容量由額定功率表示。所選電動機的額定功率應等于或稍大于工 作要求的功率，電動機的容量主要由運行時的發(fā)熱條件限定，在不變或變化很小的 載荷下長期連續(xù)運行的機械，只要其電動機的負載不超過額定值，電動機便不會過 熱，通常不必校核發(fā)熱和啟動力矩所需電動機功率為 Pd = / （41）wp = 22.4/0.87=25.75KW 式中 Pd工作機實際需要的電動機輸出功率，KW； PW工作機所需輸入功率，KW； 電動機至工作機之間傳動裝置的總效率。 工作機所需功率P W應由機器工作阻力和運動參數計算求得，混凝土攪拌機的P W 計算如下： PW=T nw/9550 w （42） 式中 T工作機的阻力矩，N.m; nw 為工作機的轉速, r/min; 給定25r/min w 為工作機的效率。一般為0.95 其中總效率計算如下： = 1 2 3 n, 而 1 ， 2 n分別為傳動裝置中每一傳動副（齒輪、渦桿、帶或鏈）、每對軸承、 山西工程技術學院畢業(yè)設計說明書 19 每個聯(lián)軸器的效率，從1中表17選中間值如下： 1= 帶 =0.96, 2= 減 =0.94, 3= 聯(lián)軸器 =0.975, 4= 軸承 =0.99(一對) 所以 = 1 2 3 4 =0.960.940.9750.99=0.87。 4.1.3 雙臥軸強制攪拌機軸上功率的計算 強制式混凝土攪拌機的功率計算目前還沒有一個嚴格的計算公式，這里推薦一 種簡化的計算方法。對于一個臥式的強制式攪拌機，某一攪拌葉片的受力和運動情 況見圖1，葉片的寬度為b i,葉片與半徑的夾角為 i,作用在d面積上的力為 圖4.1 dFi =kbi d。 式中 k 單位面積上的運動阻力，稱為阻力系數，單位為N/cm 2.該阻力系數在葉片的轉速確 定后取決于混凝土的水灰比，見表1-1 表4-1 攪拌阻力系數k的取值 混凝料的性質 K值（N/cm 2） 干硬性混凝土 6885 塑性混凝土 2535 流動性小的砂漿 3040 流動性大的砂漿 1020 由所dF i產生的阻力矩 dMi = cos i dFi 這一葉片上的總阻力矩 山西工程技術學院畢業(yè)設計說明書 20 （43） 2121cosriiii iMkbpd 式中 bi , r2和r 1均以cm為單位，則M i以N.cm為單位.考慮到所有葉片上的阻力矩,則攪拌機的功 率 （44） ziinP19750 式中 機械的傳動效率 z 攪拌葉片的數量 n 攪拌葉片的轉速(r/min) 現(xiàn)取 k=80，取 bi=3.0cm，取 r2=58.4cm,r1= 44.02cm, i =60,一根軸上設計成8個攪拌軸,即 z=8,代入上面第一式得: Mi = 88424.5Nm 代入上面第二式得: P=25.75 KW 4.1.4 電動機的功率計算 P=K1*P （45） 式中：K1電動機容量儲備系數，一般取K1=1.11.25； P攪拌機軸上功率， KW。 現(xiàn)取K1=1.1 , P=25.75KW;代入的 P28.325=KW ,故取30kw的電機。 4.1.5 電動機轉速的確定 對Y系列電動機,通常多選用同步轉速為1500r/min或1000r/min的電動機,現(xiàn)依據 選定的類型結構容量和轉速從從1中表12112 11查出電動機型號如下：Y200L4 ,其額定功率為30KW，額定頻率：50Hz，滿載轉速為1420r/min, 額定電壓：380V。 主要安裝尺寸: 電機軸徑為60mm,長為140mm,軸上鍵寬為18mm,鍵槽低部到軸另一素線為53mm. 山西工程技術學院畢業(yè)設計說明書 21 4.2 重要參數的計算 攪拌機是攪拌設備的核心組成部分，其結構的好壞，會直接影響到混凝土攪拌 的均勻性能和整套設備的生產率。其性能參數和結構參數的設計計算和部分結構的 確定方法。 4.2.1 攪拌時間的確定 根據每小時循環(huán)次數n、攪拌時間s及小時轉換到秒關系： s=（1/ n）*3600 （46） n每小時循環(huán)次數。 解： 攪拌時間 s=（1/50）*3600 =72秒=86 秒 符合設計要求 4.2.2 攪拌機生產率計算 生產率是攪拌設備的主參數，也是確定其他技術參數的主要依據。生產率的確 定一般應根據產品系列和配套需要合理的抉擇。為了滿足路面施工的配套要求，所 設計的攪拌設備的最低生產率應不低于 /h。經驗公式如下：32.5m （47）)/(6.321httVQ 式中： V攪拌筒的公稱容量,取750L； t1 為上料時間取25s； t2為攪拌時間取72s； t3為卸料時間取8s； 代入式中并單位換算得： 33.625.7(/)09Qmh 山西工程技術學院畢業(yè)設計說明書 22 4.2.3 攪拌機的容量 攪拌機的容量是指周期式攪拌機設備每轉一次能生產新鮮混凝土的實方數 公稱容量。設計參數中給定750L 4.2.4 攪拌機轉速的校核 合理確定強制式攪拌機的轉速，關系到攪拌混凝土的質量和生產率，若轉速偏低， 使攪拌時間增加，會降低生產率；若轉速過高，又會形成較大的離心力，促使混凝 土產生離析現(xiàn)象，破壞均勻性，導致質量降低。一般在設計中，除了要考慮物料在 拌和中產生離心力外，還宜考慮被攪拌物料與攪拌葉片之間的摩擦系數，推薦采用 下式進行近似計算： （48）Rn54.23 式中 n攪拌機主軸轉速，r/min； R攪拌筒內腔的半徑m。 計算得 r/min 18.357.0/4.23n ，而給定的25r/min小于31.18r/min滿足，故不會發(fā)生共振。 4.2.5 攪拌筒的容積利用系數的確定 容積利用系數是指出料容積和筒體幾何溶劑之比，它的確定主要以攪拌質量的 優(yōu)劣為依據。在確保攪拌質量的前提下，容積利用系數越大越好。但是，容積利用 系數的大小還受到其它的條件的制約，其一，攪拌機的設計需要考慮應具備10%的 超載能力；其二，按設計標準規(guī)定，出料體積與進料體積之比為0.625，而幾何容積 應大于進料體積，這樣容積系數最大不得超過0.58。一般雙臥軸攪拌機的容積利用 系數取0.320.35 。 攪拌筒長度L與直徑D之比L/D的確定 在出料容積一定時，應考慮以最小的結構尺寸獲得最大的空間容積。以利用收 到節(jié)省制造材料材料、外性美觀和攪拌質量好的綜合效益。因此長徑比L/D一般不宜 山西工程技術學院畢業(yè)設計說明書 23 過大，因物料的軸向運動主要靠葉片的螺旋角產生有限的軸向推力，如果物料的軸 向流動距離過長，很難快速達到勻質效果。通常長徑比宜控制在3以內，一般情況下 取L/D=1.051.15。 4.3 計算總傳動比 4.3.1 傳動裝置的總傳動比 總 =nm/nw=1420/25=56.8 （49） 式中 nm電動機滿載轉速r/min nw攪拌軸的轉速r/min 多級傳動中，總傳動比應為 總 = 1 2n ， 其中 1， 2， n為各 級傳動機構的傳動比。 4.3.2 分配各級傳動 參考1中表18的傳動比和1表132， 當選V帶傳動時，在滿足24范圍內,初選 1=3.7,故減速器減速比 2=56.8/3.7=5.35 滿足840范圍內單級錐齒輪減速器. 4.4 計算傳動裝置參數 設計計算傳動件時,需要知道各軸的轉速、轉矩或功率,因此應將工作機上的轉速轉矩 或功率折算到各軸上,設從電機到工作機的各軸依次記為電，減，主軸 4.4.1 軸轉速的計算 n電 =1420 (r/min) n減 =nm/ 1=1420/3.7=383.78 (r/min) (410) n主 =383.75/16=24 (r/min) 4.4.2 軸功率的計算 Pd= 25.75 kw 山西工程技術學院畢業(yè)設計說明書 24 P減 = Pd 電減 （411） =25.750.96=24.72kw P主 = Pd 電減 主減 = 24.720.940.9750.99 =22.43 kw 式中 Pd 電動機輸出功率,KW； P減 減速器輸入功率,KW； P主 攪拌軸輸入功率，KW; 電減 電機與皮帶之間的傳動效率; 減主 減速箱與主軸之間的傳動效率. 4.4.3 軸轉矩的計算 Td=9550Pd/nm=955025.75/1420 （412） =180.43 (N.m); T減 = Td 1 電減 =180.433.70.96 = 640.89 (N.m) T主 = T減 2 主減 = Td 1 2 主減 減 聯(lián)軸器 軸承 =180.433.70.96160.940.9750.99 =9304 (N.m) 式中 Td電動機軸的輸出轉矩Nm; T減 減速箱輸入轉矩Nm; T主 攪拌主軸輸入轉矩N.m. 為簡明起見,現(xiàn)列表如下: 表4-2 轉速 (r/min) 功率(KW) 轉矩(Nm) 電機軸 1420 25.75 180.43 減速箱軸 384 24.72 640.89 攪拌軸 24 22.43 9304 山西工程技術學院畢業(yè)設計說明書 25 5 聯(lián)軸器選型和攪拌軸的設計與校核 5.1 軸的相關設計內容 軸是組成機器的主要零件之一，一切作回轉運動的傳動零件（例如齒輪、蝸輪 等），都必須安裝在軸上才能進行運動及動力的傳遞。因此軸的主要功能是支承回 轉零件及傳遞運動及動力。 軸按照承受載荷的不同，可分為轉軸、心軸和傳動軸三類。工作中既承受彎矩 又承受扭矩的軸稱為轉軸，只承受彎矩而不承受扭矩的軸稱為心軸，心軸又分為轉 動心軸和固定心軸兩種。只承受扭矩而不承受彎矩的軸稱為傳動軸。 軸按軸線形狀的不同，可分為曲軸和直軸兩大類。曲軸通過連桿可以將旋轉運 動改變?yōu)橥鶑椭本€運動，或作相反的運動變換。直軸根據外形的不同，可分為光軸 和階梯軸兩種。光軸形狀簡單，加工容易，應力集中源少，但軸上的零件不容易裝 配及定位；階梯軸則正好與光軸相反。因此光軸主要用于心軸和傳動軸，階梯軸則 常用于轉軸。 直軸可做成實心或空心，在那些由于機器結構的要求而需在軸中裝設其他零件 或者減小軸的質量具有特別重大做用的場合，軸可作成空心。空心軸內徑與外徑的 比值通常為0.50.6,以保證軸的剛度和扭轉穩(wěn)