細石混凝土攪拌機設計【強制式臥軸混凝土攪拌機】,強制式臥軸混凝土攪拌機,細石混凝土攪拌機設計【強制式臥軸混凝土攪拌機】,混凝土攪拌機,設計,制式 圖書分類號： 密 級： 畢業(yè)設計(論文) 細石混凝土攪拌機設計 THE DESIGN OF THE CONCRETE MIXER 學生姓名 學院名稱 專業(yè)名稱 機械設計制造及其自動化 指導教師 2011年 5月 27日 徐州工程學院畢業(yè)設計(論文) 徐州工程學院學位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明： 所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經注明引用或參考的內容外，本論文不含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫過的作品或成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標注。 本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。 論文作者簽名： 　　 　　日期： 　　 年 　月　 　日 徐州工程學院學位論文版權協(xié)議書 本人完全了解徐州工程學院關于收集、保存、使用學位論文的規(guī)定，即：本校學生在學習期間所完成的學位論文的知識產權歸徐州工程學院所擁有。徐州工程學院有權保留并向國家有關部門或機構送交學位論文的紙本復印件和電子文檔拷貝，允許論文被查閱和借閱。徐州工程學院可以公布學位論文的全部或部分內容，可以將本學位論文的全部或部分內容提交至各類數(shù)據(jù)庫進行發(fā)布和檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。 論文作者簽名： 　　 導師簽名： 　　 日期： 　　 年 　月　 　日 日期： 　　 年 　月　 　日 II 摘要 本文設計的混凝土攪拌機是強制式臥軸混凝土攪拌機的一種，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、外形美觀。其主要組成機構包括：攪拌裝置，攪拌傳動系統(tǒng)，上料、卸料系統(tǒng)，機架及行走系統(tǒng)，電氣控制系統(tǒng)等。主要設計計算內容混凝土攪拌機機架的設計，主要包括：機架結構方案的確定、機架上所有部件之間相互位置的確定、機架上所有部件與機架的連接方式及安裝位置、機架外形尺寸的確定、機架鋼結構的選材，機架穩(wěn)定性的校核、完成總成圖及零部件圖。 關鍵詞 混凝土攪拌機；機架；強制式 Abstract The design of the concrete mixer is compulsory horizontal axis in a concrete mixer, compulsory mixing concrete mixer can not only dry hard concrete, but also stirred lightweight aggregate concrete, concrete can achieve a strong role in stirring very uniform，high productivity，quality Low cost. It is a new type of domestic mixer with two compact structure，good looks .The main components of its structure including: mixing device, stirring drive system, feeding, unloading system, rack and walking systems, electrical control system and so on. Design of the main content is concrete mixer rack design, these mainly include: rack structure of the programme of, all the components on the rack and rack of connections and installation of position, the determination of rack form factor, the selection frame steel structure，checking the stability of the rack，complete plans and parts rack assembly plans. Keywords concrete mixer rack compulsory 徐州工程學院畢業(yè)設計(論文) 目 錄 摘要 I Abstract II 1 緒論 1 1.1 混凝土攪拌機械 1 1.2 混凝土攪拌機結構和工作原理 3 2傳動部分設計 4 2.1電動機的選擇 4 2.2傳動比的分配 7 2.3計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 8 2.4第一級齒輪傳動的設計 10 2.4.1材料的選擇 10 2.4.2確定齒輪主要尺寸 13 2.5第二級齒輪傳動的設計 16 2.5.1材料的選擇 16 2.5.2確定齒輪主要尺寸 18 2.6減速器的潤滑和密封 21 2.6.1傳動的潤滑 21 2.6.2軸承潤滑 22 2.6.3密封裝置 22 3 攪拌機的工作原理 23 3.1 攪拌機的結構組成 23 3.1.1攪拌機料筒 24 3.1.2攪拌機葉片 24 3.1.3攪拌機軸承 24 3.1.4攪拌機聯(lián)軸器 27 3.1.5攪拌機軸 28 3.1.6攪拌機支架 34 3.2 工作過程 35 3.3電路控制 36 4.1攪拌機使用的注意事項 37 4.2攪拌機的日常保養(yǎng) 37 結論 39 致謝 40 參考文獻 41 I 1 緒論 1.1 混凝土攪拌機械 混凝土施工機械的發(fā)展狀況是影響建筑工程施工機械化程度的重要因素之一。因為建筑技術與建筑工程的現(xiàn)代化已經使建筑物的基礎、梁、柱、板等主要構件幾乎都是混凝土澆筑而成的．如果工程中所用的大量混凝土，其生產過程中的各道工序(即貯料、裝料、配料、攪拌、運輸、澆筑和振搗)都采用人工操作，則不僅需要大量的勞動力，而且勞動強度高、效率低、混凝土的質量差。為此，必須十分重視混凝土施工機械的發(fā)展和應用，并作為提高建筑施工機械化程度的主要技術措施之一。當前，我國建筑工程中混凝土的加工雖已基本機械化，但分散件很強，尚不能走向較高程度的工業(yè)化，商品混凝土應用的程度還很小。今后一段時間內，要把注意力放在混凝土施工地機械化體系的配套上，使之更加完善。 混凝土攪拌機是將一定配合比的水泥(膠結材料)、砂、石(骨料)和水(有時還加入一些混合材料)拌和成勻質混凝土的機械。同人工拌和混凝土相比，混凝土攪拌機具有生產率高，拌和質量好，減輕工人勞功強度等優(yōu)點，如今它是建筑施工現(xiàn)場、混凝土構件廠及商品混凝土供應站生產混凝土的重要機械設備之一。 混凝土攪拌機按攪拌混凝土的原理來分有自落式和強制式兩種。 自落式混凝土攪拌機工作機構是筒體，沿筒內壁圓周安裝若干攪拌葉片。工作時，將物料投入攪拌筒內，筒體繞其自身軸旋轉，靠攪拌筒的旋轉，由筒內的攪拌葉片將物料推到一定的高度后，物料靠自重墜落下來，反復對物料進行攪拌而加工成勻質混凝土。這種攪拌機特點是攪拌強度不大，效率低，只適合加工普通塑性混凝土，對骨料的粒徑要求不嚴格，廣泛地應用于各種中小型建筑工地。是現(xiàn)在建筑行業(yè)中應用較為廣泛的一種混凝土攪拌機。 強制式混凝土攪拌機的攪拌機構是水平式設置在筒內的攪拌軸，軸上安裝攪拌葉片，工作時，強制式混凝土攪拌機的攪拌筒固定不動，是由筒內轉軸的帶動葉片旋轉來對物料進行強制式的剪切，擠壓、翻轉的強制攪拌作用，使拌合料在劇烈的相對運動中達到均勻拌和。這種攪拌機攪拌質量好，效率高，適合加工普通塑性和半硬性的混凝土。由于受構造上的限制，對粗骨料粒徑的要求較為嚴格，施工現(xiàn)場的混凝土攪拌站和混凝土預拌工廠的攪拌樓中使用的攪拌機均系此種類型。 混凝土攪拌機，按其外形又可分為鼓形、錐形和盤形二種；按所用動力裝置不同又分為電動式和內燃式兩種；由攪拌量的不同，又將攪拌機分成多種容量型號，目前世界上的混凝上攪拌機已有200種以上。我國混凝土攪拌機的容量、規(guī)格的發(fā)展也很迅速，容量僅在3000L以下的就合11種之多，它們是；50，100，150、200，250，350，500，750，1000，1500和3000L這些攪拌機都同屬周期作業(yè)式，隨著混凝土施工工藝的發(fā)展和對攪拌機要求的提高，必將很快推出各種新型的混凝土攪拌機械。 根據(jù)攪拌機攪拌筒容量參數(shù)的小同，又常把混凝土攪拌機劃分為大型(出科容量為1—3)、中型(出料容量為0.35—0．75)和小型(出料容量為0.5一0.25)三種。 我國混凝土攪拌機的生產業(yè)已定型，并自成系列，其代號和主要技術參數(shù)的意義： J——攪拌機： G——鼓形自治式混凝土攪拌機； Z——錐形反轉出料式混凝土攪拌機； F——錐形頓翻出料式混凝1：攪拌機； D——單臥軸強制式混凝土攪拌機； JG250型混凝土攪拌機——表示鼓形自落式混凝土攪拌機，電動機驅動，出料容量并經搗實后的混凝土體積為250L。 混凝土攪拌機其主要組成部分有： 攪拌機構.它是混凝土攪拌機的主要工作機構，由攪拌筒、攪拌葉片等組成。 傳動裝置它是向攪拌機各工作機構傳遞力和速度的系統(tǒng)?！阌杏蓭l、摩擦輪、齒輪,、鏈輪和軸等傳動元件組成的機械傳動系統(tǒng)和由液壓元件組成的液壓傳動系統(tǒng)兩大類。 上料機構,它是向攪拌筒內裝人混凝土物料的設施一般有卷揚提升式料斗、固定式料斗和翻轉式料斗三種形式c 配水系統(tǒng),它的作用是按照混凝土的配合比要求定量供給攪拌用水。攪拌機配水系統(tǒng)的型式主要有：水泵—配水箱系統(tǒng)、水泵—水表系統(tǒng)和水泵—時間繼電器系統(tǒng)三種。 卸料機構,它是將攪拌好的勻質熟料混凝土從攪拌筒中卸出的裝置。主要有溜槽式、螺旋葉片式和傾翻式三種型式。 我選用的是HJW型混凝土攪拌機，它主要由攪拌機構（由攪拌筒，攪拌葉片等組成），傳動裝置（由減速器、聯(lián)軸器等組成），支撐機構（機架等），配水系統(tǒng)（由水泵—配水箱系統(tǒng)），電器控制系統(tǒng)組成。 1.2 混凝土攪拌機結構和工作原理 攪拌筒的基本形狀，即有鼓形、雙錐形、盤形和圓槽形等。其中，鼓形、雙錐形攪拌機工作原理為自落式，即作業(yè)時，攪拌筒旋轉，物料靠自重墜落達到攪拌要求；盤形相圓槽形攪拌機為強制式，作業(yè)時攪拌筒固定不動，靠轉軸帶功筒內的攪拌葉片對混凝土物料進行強制擠壓、翻轉和拋擲而達到拌合均勻的目的。 從攪拌原理上看，錐形反轉出料式混凝土攪拌機是一種自落式混凝土攪拌機。攪拌筒正向回轉進行攪拌，反向回轉進行出料，它是作為取代鼓形自落式混凝土攪拌機的一種機型，可以用來拌合普通塑性和低流動性的混凝土。攪拌時，雙錐形攪拌筒旋轉。葉片使物料作提升、下落運動的同時，還強迫物料作軸向竄動。所以，此種攪拌機同鼓形自落式攪拌機相比，其攪拌運動比較強烈，生產率高，拌和出來的混凝土質量好。機械構造也比較簡單、操作方便，因而得到了廣泛應用。 錐形反轉出料式混凝土攪拌機主要有以電動機為動力的JZ系列型號和JZY系列型號。JZY型除進料機構采用液壓傳動外，其余構造及技術性能均與JZ型相同。目前，該系列產品的出料容量有150L，200L，350L,500L和750L等。所示為JZ350型混凝土攪拌機的外形，其出料混凝土體積為350L。它主要由動力裝置、傳動裝置、進料系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、底盤和電氣系統(tǒng)等組成。 本機有機架，攪拌裝置，傳動系統(tǒng)，出料系統(tǒng)和電器控制系統(tǒng)所組成。機架是整個設備的支承部件，由槽鋼，角鋼焊接而成，攪拌裝置由攪拌筒，攪拌軸，攪拌鏟片所構成，攪拌鏟片固定在攪拌臂上，并且與攪拌軸成為一體，形成兩組螺旋方向相反，但導程及螺旋升角相同的螺旋帶狀攪拌鏟，攪拌鏟與攪拌筒內壁的間隙小于3mm。 傳動機構是由電動機，減速機，聯(lián)軸器所組成。出料系統(tǒng)為手工卸料，電氣控制具有啟動，點動，停止，定時的功能。 工作原理，電動機通過減速機和聯(lián)軸器使攪拌軸沿一個方向旋轉，攪拌軸上的正反兩組鏟片攪拌物料，由于正反兩個螺旋升角的作用，在鏟片工作時，使筒內的物料由一側推向另一側，又由另一側推回原處的循環(huán)動作，同時鏟片兩端的刮邊板將粘在料筒兩端的物料刮下，使物料得到充分的攪拌從而獲得較理想的攪拌效果。 2傳動部分設計 2.1電動機的選擇 電動機是常用的原動機，并且是系列化和標準化的產品．機械設計中需要根據(jù)工作機的工作情況和運動，動力參數(shù)，合理選擇電動機類型，結構形式，傳遞的功率和轉速，確定電動機的型號。 電動機有交流電動機和直流電動機之分，工業(yè)上采用交流電動機．交流電動機有異步電動機和同步電動機兩類，異步電動機又分籠型和繞線型兩種，其中以普通籠型異步電動機應用最廣泛．如無特殊需要，一般憂先選用Ｙ型籠型三相異步電動機，因其具有高效，節(jié)能，噪音小，振動小，安全可靠的特點，且安裝尺寸和功率等級符合國際標準，適用于無特殊要求的各種機械設備． 電動機的功率選擇是否合適將直間影響到電動機的工作性能和經濟性能。如果選用額定功率小于工作機所需要的功率，就不能保證工作機正常工作，甚至使電動機長期過載過早損害，如果選用額定功率大于工作機所需要的功率，則電動機的價格高，功率未得到充分的利用。從而增加電能的消耗，造成浪費。 攪拌機電動機的功率按所需的（單位：KW）計算公式為： 式（2.1） 式中：——工作機所需工作效率。 ——由電動機到工作機的總效率。 工作機所需工作效率，應由工作阻力和運動參數(shù)計算求得： 式（2.2） 式中 ——攪拌時所需的外力矩（N.m）。 ——攪拌軸轉速（r/min）。 式（2.3） 其中雙錐反轉出料混凝土攪拌機在工作時，其攪拌功率主要用于克服混凝土物料在攪拌時產生的偏心阻力矩及托輪滾動磨檫阻力矩。為討論方便，現(xiàn)假定最惡劣的工作狀況，即全部物料傾向拌筒的一側，呈斜面，球此種情況下的攪拌功率。 外力矩M的計算： 式（2.4） 式中 ——攪拌時拌合料所產生的偏心阻力矩； ——攪拌時機器運轉時的摩擦阻力矩； 式（2.5） 式中 ——拌合物料發(fā)質量； 式（2.6） V——攪拌筒容積； ρ——拌合料容重； H——拌合料重心至拌筒中心的距離，mm； 式（2.7） 認為混合料在拌筒內為一水平面，且以攪拌時進、出料口均不得有溢出進料錐內拌合物所產生的偏心阻力矩。 給x以微小增量則在X=x及平面之間的有效容積微元體對X軸的微元阻力矩。 式（2.8） 積分可得混合料所產生的偏心阻力矩 式（2.9） 出料錐內拌合物所產生的偏心阻力矩由進料錐公式可直接得出。 柱體內地混合料所產生的偏心阻力矩為 式（2.10） 綜上，攪拌時混合料所產生的總偏心力矩 式（2.11） 式（2.12） 式（2.13） 式（2.14） 攪拌時產生的慣性摩擦阻力矩 式（2.15） 式（2.16） 式（2.17） 式中 f——混凝土與鋼葉片的磨檫系數(shù)f=0.62 ——傳動效率 式（2.18） 式中 ——聯(lián)軸器的傳動效率，取 ——齒輪傳動的傳動效率， ——軸承的傳動效率， 確定電動機的轉速 經查表：一級開式齒輪的傳動比,二級圓拄齒輪減速器的傳動比 ，總的傳動比合理范圍為，故電動機的轉速的可選范圍為： 式（2.19） 根據(jù)工況和計算所選電動機為: 表2-1 電動機的主要參數(shù) 型號 額定功率(KW) 轉速r/min 軸徑mm Y132S-4 5.5 1440 38 圖2-3電動機簡圖 電動機尺寸如表： 表2-1 電動機的主要外形參數(shù) 中心高H 外形尺寸L 安裝腳B 軸伸尺寸 132 515 178 38×80 2.2傳動比的分配 由電動機的轉速和工作機的主動軸的轉速，可得到傳動裝置的總傳動比為 式（2.20） 式中——電動機的轉速 ——攪拌軸的轉速 式（2.21） 總傳動比為各級傳動比的乘積，既 式（2.22） 使減速器裝置不至于過大初步取i0=7　則 式（2.23） 按展開式布置，考慮潤滑條件，為使兩級大齒輪相近，查得 2.3計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 為進行傳動件的設計計算，要推算出各軸的轉速和轉矩（或功率）．如將傳動裝置各軸由高速至低速依次定為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軸、滾筒。 相鄰兩軸間傳動比 相鄰兩軸間傳動效率 軸的輸入功率（ＫＷ） 各軸之間的輸入轉矩（Ｎ．Ｍ） 各軸的轉速（r/min） 則可按電動機軸至工作機運動傳遞路線推算，得到各軸的運動和參數(shù)． 各軸的輸入功率 Ⅰ軸—Ⅳ軸的輸入功率： Ⅰ軸 　　 式（2.43） Ⅱ軸　 　 式（2.24） Ⅲ軸　 　 　 式（2.25） 式中——電動機的出功率（KW） 　　 ——傳動效率 　　 ——傳動效率 　——傳動效率 同一根軸的輸出功率與輸入功率的數(shù)值不同，需要精確計算時取不同的數(shù)值。 各軸的輸入轉矩 電動機的輸出轉矩： 式（2.26） Ⅰ軸—Ⅳ軸的輸入轉矩： 式（2.27） 式（2.28） 式（2.29） 運動和動力參數(shù)計算結果整理于下表 表2-2各軸計算結果 軸名 效率P（Kw） 轉矩 T（N.m） 轉速N（r/min） 傳動比i 效率 輸入 輸出 輸入 輸出 電動機軸 5.5 36.47 1440 1 0.99 Ⅰ軸 5.445 5.336 35.74 35.02 1440 7 0.98 Ⅱ軸 5.175 5.072 129.10 126.51 206 3.8 0.97 Ⅲ軸 4.92 4.724 375.58 364.41 54 注：此表最右列是故意錯開的，意思是上下級之間的傳動關系 2.4第一級齒輪傳動的設計 2.4.1材料的選擇 應傳動尺寸和批量較小,小齒輪設計成齒輪軸,選擇40Cr，調質處理,硬度為 241HB-286HB，大齒為45鋼，調質處理，硬度240HB,暫取傳動比 初步計算小齒輪的分度圓直徑 　　　式（2.30） 齒寬系數(shù)由機械手冊查表得 ，取 式（2.31） 接觸疲勞極限由機械手冊查表得 式（2.32） 式（2.33） 初步計算的許用接觸應力 式（2.34） 式（2.35） 的值由機械手冊查表得 初步計算小齒輪分度圓直徑 式（2.36） 取 初步取齒寬b 式（2.37） 校核計算 圓 周速度: 式（2.38） 精度等級 選8級 計算齒數(shù)和模數(shù) 初選則 式（2.39） 模數(shù)m 式（2.40） 則由機械手冊查表得為標準模數(shù)m 使用系數(shù)：查機械設計手冊表12.9， 動載系數(shù)：查機械設計手冊表12.9， 齒間載荷分配系數(shù)： 齒向載荷分配系數(shù)： 載荷系數(shù)K： 式（2.41） 彈性系數(shù)： 式（2.42） 節(jié)點區(qū)域系數(shù)： 式（2.43） 接觸最小安全系數(shù)： 式（2.44） 總工作時間： 式（2.45） 應力循環(huán)系數(shù)： 式（2.46） 式（2.47） 接觸壽命系數(shù)： 查表 ， 式（2.48） 許用接觸應力： 式（2.49） 式（2.50） 驗算 ： 式（2.51） 計算結果表明，接觸疲勞強度較為合適，齒輪尺寸無需調整。否則，尺寸調整后還需再進行驗算。 2.4.2確定齒輪主要尺寸 由于采用正常標準齒輪，所以齒頂高系數(shù)取為1，頂隙系數(shù)取為0.25, 分度圓壓力角度數(shù)為標準值=20°。小齒輪的參數(shù)如下： 分度圓直徑： 式（2.52） 式（2.53） 中心距： 式（2.54） 齒頂高： 式（2.55） 齒根高： 式（2.56） 齒全高： 式（2.57） 齒頂圓直徑： 式（2.58） 式（2.59） 齒根圓直徑： 式（2.60） 式（2.61） 基圓直徑： 式（2.62） 式（2.63） 齒寬： 式（2.64） 式（2.65） 齒距： 式（2.66） 齒厚： 式（2.67） 齒槽寬： 式（2.68） 基圓齒距： 式（2.69） 法向齒距： 式（2.70） 頂隙： 式（2.71） 齒根接觸疲勞強度驗算： 重合度系數(shù)： 式（2.78） 齒間載荷分布系數(shù) 式（2.97） 齒向載荷分布系數(shù)： 式（2.98） 由機械設計手冊圖12.14， 載荷系數(shù)K： 式（2.99） 齒形系數(shù)： 應力修正系數(shù)： 彎曲疲勞極限： 彎曲最小安全系數(shù)： 彎曲系數(shù)壽命： 尺寸系數(shù)： 許用彎曲應力： 式（2.100） 式（2.101） 驗算： 式（2.102） 式（2.103） 根據(jù)以上分析，傳動在允許的時間之內有效，沒發(fā)生過載，故所選齒輪滿足要求。 2.5第二級齒輪傳動的設計 2.5.1材料的選擇 應傳動尺寸和批量較小,小齒輪設計成齒輪軸,選擇40Cr，調質處理,硬度為 280HB ，大齒為45鋼，調質處理，硬度240HB,傳動比暫取。 齒輪傳動的計算 轉矩 式（2.104） 齒寬系數(shù)由機械手冊查表得，取 接觸疲勞極限由機械手冊查表得 初步計算的許用接觸應力 式（2.105） 式（2.106） 的值由機械手冊查表得 初步計算小齒輪分度圓直徑 式（2.107） 取 初步取齒寬 式（2.108） 校核計算 圓周速度: 式（2.109） 精度等級 選8級 計算齒數(shù)和模數(shù) 初選 則 式（2.110） 整合為93 模數(shù) 式（2.111） 則由機械手冊查表得為標準模數(shù) 使用系數(shù)：查機械設計手冊表12.9， 動載系數(shù)：查機械設計手冊表12.9， 齒間載荷分配系數(shù)： 齒向載荷分配系數(shù)： 載荷系數(shù)K： 式（2.106） 彈性系數(shù)： 節(jié)點區(qū)域系數(shù)： 接觸最小安全系數(shù)： 總工作時間： 式（2.107） 應力循環(huán)系數(shù)： 式（2.108） 式（2.109） 接觸壽命系數(shù)： 查表， 許用接觸應力： 式（2.110） 式（2.111） 驗算 式（2.112） 計算結果表明，接觸疲勞強度較為合適，齒輪尺寸無需調整。否則，尺寸調整后還需再進行驗算。 2.5.2確定齒輪主要尺寸 由于采用正常標準齒輪，所以齒頂高系數(shù)取為1，頂隙系數(shù)取為0.25, 分度圓壓力角度數(shù)為標準值=20°。小齒輪的參數(shù)如下： 分度圓直徑： 式（2.113） 式（2.114） 中心距： 式（2.115） 齒頂高： 式（2.116） 齒根高： 式（2.117） 齒全高： 式（2.118） 齒頂圓直徑： 式（2.119） 式（2.120） 齒根圓直徑： 式（2.121） 式（2.122） 基圓直徑： 式（2.123） 式（2.124） 齒寬： 齒距： 式（2.125） 齒厚： 齒槽寬： 基圓齒距： 式（2.126） 法向齒距： 頂隙： 式（2.127） 齒根接觸疲勞強度驗算： 重合度系數(shù)： 式（2.） 齒間載荷分布系數(shù)： 式（2.） 齒向載荷分布系數(shù)： 式（2.） 由機械設計手冊圖12.14， 載荷系數(shù)K： 式（2.） 齒形系數(shù)： 應力修正系數(shù)： 彎曲疲勞極限： 彎曲最小安全系數(shù)： 彎曲系數(shù)壽命： 尺寸系數(shù)： 許用彎曲應力： 式（2.） 式（2.） 驗算： 式（2.） 式（2.） 根據(jù)以上分析，傳動在允許的時間之內有效，沒發(fā)生過載，故所選齒輪滿足要求。 2.6減速器的潤滑和密封 2.6.1傳動的潤滑 圓周速度的齒輪減速器廣泛采用油脂潤滑，自然冷卻。為了減少齒輪運動的阻力和油的溫升，浸入油中的深度，以1—2個齒高為宜，速度高的還應該淺些，建議0.7倍左右，但至少10cm，速度較低的也允許浸入深些，可達到1∕6的齒輪半徑，更低速時可到1∕3的齒輪半徑，潤滑圓錐齒輪傳動時，齒輪浸入油中，的深度應達到齒輪的半個齒寬，對于油面有波動的減速器，浸入深些。 在多級減速器中應盡量使各級傳動浸入油中深度近于相對。如果發(fā)生低速級齒輪浸入減速器箱蓋和箱座的剖面做成傾斜的，從而使高速級和低速級傳動的浸油深度大致相等。 減速器油池的容積平均可按每1KW約需0.35L—0.7L潤滑油計算，同時應保持齒頂圓距離箱底部低于30mm—50mm左右，以免太淺時激起沉降在箱底的油泥。 在此處因為高速級與低速級大齒輪分度圓直徑相差不大，所有可以直接使低速級大齒輪中深度浸油。 2.6.2軸承潤滑 滾動軸承的潤滑主要是為了降低摩擦阻力和減輕磨損，也可以吸振，冷卻，防銹和密封等作用。合理的潤滑對提高軸承性能，延長軸承壽命都有重要意義。 滾動軸承高速時一般采用油潤滑，低速時采用脂潤滑，某些特殊環(huán)境如高溫和真空條件下采用固體潤滑。 本減速器使用的是深溝球滾子軸承，軸承的潤滑方法可以根據(jù)齒輪的圓周速度來選擇：圓周速度在2m/s—3m/s以上時，可以采用飛濺潤滑，把飛濺到箱蓋上的油在本設計中，我選用飛濺潤滑，油量足以滿足軸承的需要，所有最后采用刮油潤滑，或根據(jù)軸承傳動座圈十大大小選用由脂潤滑或滴油潤滑。 本設計為選用飛濺潤滑，故在設計減速器時在箱體壁上設計出油溝，可使飛濺的油通過油夠流向軸承，供軸承使用。 2.6.3密封裝置 密封式為了阻止?jié)櫥瑒妮S承中流失，也為了防止外界灰塵，水分等侵入軸承。沒有合理的密封將大大影響軸承的使用壽命，密封按照其原理不同可分為接觸式和非接觸式密封兩大類，非接觸式密封不受速度的限制，接觸式密封只能用在線速度較低的場合，為保證密封壽命及減少軸的磨損，軸接觸部分的硬度應在40HRC以上。 在低壓油潤滑系統(tǒng)中，油封被廣泛地用作轉軸密封件和往復運動密封件。 油封通常由剛性骨架和有柔性唇的橡膠密封圈組成。 氈封主要用于環(huán)境比較干燥。以脂類潤滑的軸承或柱塞部位，壓力低于0.1MPa,速度4—5m/s，故本設計中選用氈封來滿足軸承的密封。 到此，減速器設計完成，在減速器中選用了大量標準件，特列表如下： 表2-5減速器用標準件 名稱 代號 尺寸 數(shù)量 螺栓 GB5782-86 M16×100 8 墊圈 GB97.1-2000 與M16配套使用 8 螺母 GB6170 M16 8 螺栓 GB5782-86 M12×22 2 墊圈 GB97.1-2000 與M12配套使用 2 螺母 GB6170 M12 2 螺栓 GB5782-86 M12×30 36 氈圈 JB/ZQ4606-1986 內徑45 1 氈圈 JB/ZQ4606-1986 內徑40 1 鍵 GB/T1095-1990 16×56 1 鍵 GB/T1095-1990 16×100 1 鍵 GB/T1095-1990 10×56 1 銷 GB/T117 A8×12 2 軸承 GB/T276-19946210 6210 2 軸承 GB/T276-19946210 6209 4 3 攪拌機的工作原理 3.1 攪拌機的結構組成 由機架、攪拌裝置、傳動系統(tǒng)、出料系統(tǒng)和電器控制系統(tǒng)所組成。機架是整個設備的支撐部件，由槽鋼、角鐵焊接而成。攪拌裝置由攪拌筒、攪拌軸、攪拌鏟片所構成，攪拌鏟片固定在攪拌臂上，并且與攪拌軸成為一臺，形成兩組螺旋方向相反，但導程及螺旋升角相同的螺旋帶狀攪拌鏟，攪拌鏟與攪拌筒內壁的間隙均可調整。傳動機構是由電動機、減速器、連軸器所組成。出料系統(tǒng)為手工卸料，由蝸輪、蝸桿、手輪所組成，電器控制系統(tǒng)具有啟動、點動、停止、定時的功能。 3.1.1攪拌機料筒 料筒的幾何容積由工作容積確定，主要考慮是否有足夠的空間能夠把相當于工作容積的混凝土攪拌得開，根據(jù)使用經驗，國外一些資料的統(tǒng)計數(shù)值為攪拌容量是攪拌筒幾何容積的75%左右。料筒的形狀由大部分為圓柱體和一個長方體的端蓋所組成。圓柱體的直徑受機架底盤寬度的限制，過大則會造成料筒在機架上不穩(wěn)定而晃動，過小則會造成不能充分利用底座的支撐能力。圓柱體的高度決定于工作容積大小和在機架上的布置位置。因此從總體布置要求來看，希望滿載時料筒可以很穩(wěn)定的固定在機架上，在攪拌過程中可以很穩(wěn)定而獲得較高的攪拌質量。在料筒的出口處，合理安排出料口的大小，以便可以充分快速的出料。 3.1.2攪拌機葉片 根據(jù)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。所以一般選擇螺旋式葉片。又物料在拌筒內的運動，是由攪拌葉片推動的。雖然較大的葉片能夠在攪拌過程中推動更多的物料，從而強化攪拌效果，但是較大的葉片也會阻礙物料在拌筒內的運動，降低攪拌質量和效率，同時也會導致攪拌功率的增大。目前，主葉片的尺寸都是根據(jù)攪拌半徑計算確定的。 3.1.3攪拌機軸承 在許多場合，軸承的內孔尺寸已經由機器或裝置的結構具體所限定。不論工作壽命，靜負荷安全系數(shù)和經濟性是否都達到要求，在最終選定軸承其余尺寸和結構形式之前，都必須經過尺寸演算。該演算包括將軸承實際載荷跟其載荷能力進行比較。滾動軸承的靜負荷是指軸承加載后是靜止的）或旋轉速度非常低。在這種情況下，演算滾道和滾動體過量塑性變形的安全系數(shù)。大部分軸承受動負荷，內外圈做相對運動，尺寸演算校核滾道和滾動體早期疲勞損壞安全系數(shù)。只有在特殊情況時，才根據(jù)DIN ISO 281對實際可達到的工作壽命做名義壽命演算。對注重經濟性能的設計來說，要盡可能充分的利用軸承的承載能力。要想越充分的利用軸承，那么對軸承尺寸選用的演算精確性就越重要。 靜負荷軸承 計算靜負荷安全系數(shù)Fs有助于確定所選軸承是否具有足夠的額定靜負荷。 FS =CO/PO 其中FS靜負荷安全系數(shù)，CO額定靜負荷[KN]，PO當量靜負荷[KN] 靜負荷安全系數(shù)FS是防止?jié)L動零件接觸區(qū)出現(xiàn)永久性變形的安全系數(shù)。對于必須平穩(wěn)運轉、噪音特低的軸承，就要求FS的數(shù)值高；只要求中等運轉噪聲的場合，可選用小一些的FS；一般推薦采用下列數(shù)值： FS=1.5~2.5適用于低噪音等級 FS=1.0~1.5適用于常規(guī)噪音等級 FS=0.7~1.0適用于中等噪音等級。額定靜負荷，在滾動體和滾道接觸區(qū)域的中心產生的理論壓強為： 4600 N/MM2 自調心球軸承 4200 N/MM2 其它類型球軸承 4000 N/MM2 所有滾子軸承在額定靜負荷CO的作用下，在滾動體和滾道接觸區(qū)的最大承載部位，所產生的總塑性變形量約為滾動體直徑的萬分之一。當量靜負荷PO[KN]是一個理論值，對向心軸承而言是徑向力，對推力軸承來講是軸向和向心力。PO在滾動體和滾道的最大承載接觸區(qū)域中心所產生的應力，與實際負荷組合所產生得應力相同。 PO=XO*F r +Ys * Fa[KN] 其中PO 當量靜負荷，F(xiàn)r徑向負荷，F(xiàn)a軸向負荷，單位都是千牛頓，XO徑向系數(shù)，YO軸向系數(shù) 動負荷軸承 DIN ISO 281所規(guī)定的動負荷軸承計算標準方法的基礎是材料疲勞失效，壽命計算公式為： L10=L=(C/P)P ，其中L10=L 名義額定壽命，C 額定動負荷 [KN] P 當量動負荷 [KN] P 壽命指數(shù) L10是以100萬轉為單位的名義額定壽命，C 額定動負荷 [KN] P 壽命指數(shù) L10是以100萬轉為單位的名義額定壽命。對于一大組相同型號的軸承來說，其中90%應該達到或者超過該值。額定動負荷C [KN]在每一類軸承的參數(shù)表中都可以找到， P=X*Fr+Y*Fa 其中：P當量動負荷，F(xiàn)r徑向負荷，F(xiàn)a軸向負荷，單位都是千牛頓，X徑向系數(shù)，Y軸向系數(shù)。不同類型軸承的X,Y值及當量動負荷計算依據(jù)，可在各類軸承的表格和前言中找到。球軸承和滾子軸承的壽命指數(shù)P有所不同。對球軸承，P=3 對滾子軸承，P=10/3。如果軸承動負荷的值及速度隨時間而變化，那么在計算當量負荷時就得有相應的考慮。連續(xù)的負荷及速度曲線就要用分段近似值來替代。 滾動軸承的最小負荷過小的負荷加上潤滑不足，會造成滾動體打滑，導致軸承損壞。 在本設計中我都選用深溝球滾子軸承就足以滿足要求。 軸承的型號確定 結合軸的受力特點與箱體運動的關系，此處選用深溝球滾子軸承。分析傳動示意圖不難發(fā)現(xiàn)，本系統(tǒng)中軸的軸承承受徑向載荷，而且承受的載荷都較小。 查《機械設計手冊》可知，深溝球滾子軸承能同時承受徑向載荷可以成對使用，滿足條件，通過前面對軸受力分析，我選用一對深溝球滾子軸承6209型。如下圖所示： 圖2-4深溝球滾子軸承 其中b=45mm、D=85mm、B=19mm 計算深溝球滾子軸承壽命 表2-3軸承選擇方案 方案 軸承型號 Cr/N Cor/N D/mm B/mm No/(r/min) 1 6209 31500 20500 85 19 3500 2 6210 35000 23200 90 20 3000 計算步驟與結果列于下表： 在前面已計算過工作時間，可估計混凝土攪拌機工作十年，一年工作八小時，工作日中工作時間占40%，則軸承的使用壽命 式（2.164） 表2 -4計算列表 計算項目 計算內容 計算結果 6209軸承 6210軸承 e 查表 0.26 0.236 X 查表 X=0.56 X=0.56 沖擊載荷系數(shù)fd 查表 1.2 1.2 當量動載荷P P=fd.Fr =1.2×6867X 4614 4614 計算額定動載荷 37777N 37777N 基本額定動載荷Cr 查手冊 31500＜37777 35000＜37777 故我選用6209.深溝球滾子軸承可滿足壽命要求。 3.1.4攪拌機聯(lián)軸器 聯(lián)軸器是聯(lián)接兩軸使之一同回轉并傳遞轉矩的一種 聯(lián)軸器可分為剛性和撓性，剛性聯(lián)軸器適用于兩軸能嚴格對中并在工作中不發(fā)生相對位移的地方，撓性聯(lián)軸器適用于兩軸有偏移的地方。剛性聯(lián)軸器中又可分為凸緣聯(lián)軸器、套筒聯(lián)軸器和夾殼聯(lián)軸器，其中凸緣聯(lián)軸器是應用最廣的一種，這種聯(lián)軸器主要由兩個分裝在軸端的半聯(lián)軸器和聯(lián)接它們的螺栓組成。 凸緣聯(lián)軸器對中精度可靠，傳遞轉矩較大，但要求兩軸通軸度較好，主要用于載荷平穩(wěn)的聯(lián)接中。故在此我選用此種聯(lián)軸器。 圖2-5 聯(lián)軸器 聯(lián)軸器安裝 聯(lián)軸器安裝前先把零部件清洗干凈，清洗后的零部件，需把沾在上面的油擦干。在短時間內準備運行的聯(lián)軸器， 擦干后可在零部件表面涂些透平油或機油，防止生銹。對于需要過較長時間投用的聯(lián)軸器，應涂以防銹油保養(yǎng)。 對于應用在高速旋轉機械上的聯(lián)軸器，一般在制造廠都做過動平衡試驗，動平衡試驗合格后畫上各部件之間互相配合方位的標記。在裝配時必須按制造廠給定的標記組裝，這一點是很重要的。如果不按標記任意組裝，很可能發(fā)生由于聯(lián)軸器的動平衡不好引起機組振動的現(xiàn)象。另外，這類聯(lián)軸器法蘭盤上的聯(lián)接螺栓時經過承重的，使每一聯(lián)軸器上的聯(lián)接螺栓能做到重量基本一致。如大型離心式壓縮機上用的齒式聯(lián)軸器，其所用的聯(lián)接螺栓互相之間的重差一般小于0.05g。因此，各聯(lián)軸器之間的螺栓不能任意互換，如果要更換聯(lián)軸器聯(lián)接螺栓的某一個，必須使它的重量與原有的聯(lián)接螺栓重量一致。此外，在擰緊聯(lián)軸器的聯(lián)接螺栓時，應對稱、逐步擰緊，使每一聯(lián)接螺栓上的鎖緊力基本一致，不至于因為各螺栓受力不均而使聯(lián)軸器在裝配后產生歪斜現(xiàn)象，有條件的可采用力矩扳手。 3.1.5攪拌機軸 傳動軸的材料均為優(yōu)質碳素結構鋼（牌號45），磨削軸的表面，鍵槽均為端銑加工，階梯軸過度圓弧r均為2mm，疲勞安全系數(shù)n=2。 根據(jù)設計圖紙中的主軸，將軸受力簡化如下圖 傳動軸受力簡圖 其中， Me3=F2×=9549P/n Me2=F1×=9549P1/n Me1+Me2=Me3 Me1=Fy1× Fy1=FCosα Fz1=FSinα 由上式可解得： F =2048.2N Fy1=1023.1N Fz1=1773.8N F1=350N F2=417.3N Me1=117.8N·m Me2=70N·m 一．傳動軸內力圖 1.求支座反力 FyB=1724.6N FyA=1548.5N FzA=1669.4N FzB=1356.4N 2.作內力圖 彎矩圖1 彎矩圖2 扭矩圖 二．根據(jù)強度條件設計傳動軸直徑 由傳動軸內力圖可知，傳動軸上可能的危險截面為C、D截面右截面，E截面左截面，所以以三個截面出發(fā)設計軸的直徑。 Ⅰ.C截面右截面 W= σr3===≤[σ] 由上解得： φ3≥44.5mm Ⅱ.D截面右截面 W= σr3===≤[σ] 由上解得： Φ1≥48.8mm Ⅲ.E截面左截面 W= σr3===≤[σ] 由上解得： Φ3≥44.3mm 又由Φ1/Φ2=Φ2/Φ3得： Φ1≥53.8mm 故可取 Φ1=54mm 三．計算齒輪處軸的撓度 畫出傳動軸在單個力作用下的內力圖 （1）Fy1單獨作用下的內力圖 （2）3F1+G1單獨作用下的內力圖 （3）G2單獨作用下的內力圖 2.加單位力后軸的內力圖 3.計算過程 （圖乘法） E=200GPa I= fcy==（·ɑ··Fy1·ɑ×·ɑ+·4·ɑ··Fy1·ɑ×··ɑ+ɑ··（3F1+G1）ɑ×··ɑ+2ɑ··（3F1+G1）ɑ×··ɑ+·2·ɑ··（3F1+G1）ɑ×··ɑ+×2ɑ·（3F1+G1）·ɑ·×·ɑ+·ɑ··G2·ɑ×··ɑ+3ɑ·· G2·ɑ×··ɑ+··ɑ·G2·3ɑ×··ɑ） =[Fy1ɑ3+(3F1+G1)ɑ3+G2ɑ3] =1.17 ×104m =1.17 mm 3.1.6攪拌機支架 根據(jù)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。 在設計槽鋼支架時，應考慮攪拌機本身重力載荷的作用以及傳動裝置產生的震動等動力載荷的影響，除要求支架有足夠的強度外，還要求其變形不能過大，即要求支架有足夠的剛度，否則會引起攪拌設備的強烈振動，造成嚴重后果。 計算支承壓力，的大小 其中G=+ =1100+500×2.3×(1+10%)=2365 kg 攪拌筒底架支撐對如下圖3.3所示: 圖3.3 M,N兩點為攪拌筒及料在左右支承中心，，為P,T兩點的受力，且=，左右支承受力簡圖如圖3.4下所示： 圖3.4 =0 - 1095=0 =/1680=765.85 kg 所以==765.85 kg 3.2 工作過程 （1）啟動前首先檢查旋轉部分與料筒是否有刮碰現(xiàn)象，如有相碰現(xiàn)象，應及時調整。 （2）減速箱應注入機油后方能使用，卸料蝸輪以及滑動軸承處注入機油。 （3）清理料筒內雜物。 （4）啟動前將筒體限位裝置鎖緊，然后再啟動。 （5）啟開后發(fā)現(xiàn)運轉方向不符合要求時，應斷電源，將導線的任意兩根獻線互換位置再重新啟動。 （6）混凝土拌合料裝入筒內合上筒蓋。 （7）根據(jù)攪拌時間調整時間繼電器的定時，注意在斷電情況下調整。 （8）按動啟動按鈕主軸便帶動攪拌鏟運轉。 （9）根據(jù)攪拌時間，設定時間。 3.3電路控制 電器元件控制滿足的使用要求：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。4攪拌機的使用與維護 4.1攪拌機使用的注意事項 混凝土攪拌機的安裝要求：混凝土攪拌機應根據(jù)施工組織設計總平面圖指定的區(qū)域，選擇地面平整、堅硬的地方就位。為防止攪拌機遭受雨淋，放搭設機棚。 攪拌機使用前，必須按“1“字作業(yè)”法(調整、緊固、潤滑、清潔、防腐)的要求檢查制動器是否靈敏可靠等。操縱機構、進、出料機構、攪拌系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)是攪拌機的主要工作部分，必須保持正常運轉，如發(fā)現(xiàn)有松動或不靈敏的情況，要認真修復后，方準啟動。 電力驅動的攪拌機，電氣系統(tǒng)安裝要合理、安全，安有良好的絕緣和接地保護裝置。 安全操作：攪拌機在使用中，要嚴防砂、石等物料落人機械運轉部分，料斗上旋后，嚴禁有人在料斗下通過或停留，以免制動機構失靈時發(fā)生事故。如果必須在斗下檢修或進行清理時，應先停機．后將上料斗固定力可進行。操作各在作業(yè)中必須堅守崗位，隨時注意機械運轉情況，如發(fā)現(xiàn)不正常的音響或其他問題時，要立即停車、切斷電源近行槍修；作業(yè)中如遇停電，應將電源切斷，將攪拌筒內的物料清出、洗凈。 混凝土攪拌機沒有振動裝置，物料易于在斗壁上粘結和積存，一般可用操縱手柄使料斗反復沖撞限位擋板，但要注意不要掐壞，從應經常檢查。在卸料門操縱手柄的甩動半徑內，不準有人停部，以防被手柄彈傷。卸料門應保持開凡輕快和封閉嚴密，其松緊程度由可卸料門底板下部的螺栓來調整。 作業(yè)完畢：每天工作完畢后，必須將攪拌筒內、外積灰粘渣清除干凈，料筒內不得有積水、以免料簡內壁及葉片生