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湖 南 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué)
全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
混凝土攪拌機(jī)攪拌部分設(shè)計(jì)
THE MIXING PART’S DESIGN OF THE CONCERTE MIXER
學(xué)生姓名：
學(xué) 號(hào)：
年級(jí)專(zhuān)業(yè)及班級(jí)： 2009級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化(2)班
指導(dǎo)老師及職稱(chēng)： 講師
學(xué) 院： 工學(xué)院
湖南·長(zhǎng)沙
提交日期：2013 年 5 月
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目 錄
摘要……………………………………………………………………………………1關(guān)鍵詞…………………………………………………………………………………1
1 緒論………………………………………………………………………………… 2
1.1 混凝土攪拌機(jī)械………………………………………………………………… 2
1.2 混凝土攪拌機(jī)的作業(yè)周期……………………………………………………… 4
2 傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)……………………………………………………………………… 5
2.1 攪拌筒的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………… 5
2.1.1 攪拌葉片的設(shè)計(jì)……………………………………………………………… 7
2.2 減速器的設(shè)計(jì)………………………………………………………………… 11
2.2.1 電動(dòng)機(jī)的選型……………………………………………………………… 11
2.2.2 傳動(dòng)比的分配……………………………………………………………… 12
2.2.3 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)………………………………………… 12
2.2.4 第一級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)…………………………………………………… 14
2.2.5 第二級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)…………………………………………………… 18
2.2.6 軸的設(shè)計(jì)與校核…………………………………………………………… 19
2.2.7 軸承的選擇因素…………………………………………………………… 23
2.2.8 減速器的潤(rùn)滑和密封……………………………………………………… 25
2.2.9 鍵的類(lèi)型的選擇 ……………………………………………………………27
2.2.10 開(kāi)式齒輪的設(shè)計(jì) ………………………………………………………… 27
3 料斗的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………… 28
3.1 卷筒設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………………………… 28
3.2 離合器的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………… 33
3.3 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………… 32
結(jié)論………………………………………………………………………………… 33
參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………… 33
致謝………………………………………………………………………………… 34
附錄……………………………………………………………………………………35
混凝土攪拌機(jī)攪拌部分的設(shè)計(jì)
學(xué) 生：
指導(dǎo)老師：
（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128）
摘 要：混凝土攪拌機(jī)是施工機(jī)械設(shè)備中的重要設(shè)備，其產(chǎn)品質(zhì)量和加工效率直接影響著建筑施工質(zhì)量和建筑施工進(jìn)度。為了適應(yīng)不同的攪拌要求，攪拌機(jī)發(fā)展了許多機(jī)型，本設(shè)計(jì)中首先對(duì)攪拌機(jī)進(jìn)行選型，通過(guò)對(duì)比最后選用自落式錐形反轉(zhuǎn)出料攪拌機(jī)。選型后，對(duì)攪拌機(jī)的傳動(dòng)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，首先通過(guò)對(duì)攪拌筒的設(shè)計(jì)計(jì)算確定攪拌功率，選擇電機(jī)，然后是對(duì)減速器的設(shè)計(jì)，這是這次設(shè)計(jì)的重要的部分，在對(duì)減速器的設(shè)計(jì)中，參考資料，按照攪拌機(jī)的設(shè)計(jì)步驟，計(jì)算設(shè)計(jì)減速器各組成部件。完成減速器的設(shè)計(jì)后，對(duì)攪拌筒外的開(kāi)式大齒輪進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，這是本設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。因?yàn)檫@個(gè)齒輪傳動(dòng)比較大，需要很好地解決這個(gè)問(wèn)題才能最終完成攪拌機(jī)的傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)，然后選用適合的聯(lián)軸器對(duì)傳動(dòng)部分的各個(gè)裝置進(jìn)行連接，完成傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)，對(duì)上料部分進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，最終合成混凝土攪拌機(jī)的整體部分。
關(guān)鍵詞：錐形反轉(zhuǎn)；攪拌筒； 減速器； 聯(lián)軸器；
The Design Of The Mixing Part Of The Concrete Mixer
Student：Zeng Yunyi
Tutor：Wu Bin
(College of Engineering, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China)
Abstract：Concrete mixer is the key device of construction machinery and equipment. It has product quality and production efficiency. In order to meet the need of different mixing, many models of the mixer have been developed. In this design, choose the type of the concrete mixer at first. Through comparing, the type mixer which produces the material reversely is chosen for use. After selection, transmission part of the mixer is designed and calculated, the calculation to determine the stirring power, the design for the mixing drum choice through motor, then to the design of speed reducer, which is an important part of the design, in the design of reducer, reference, according to the design steps as mixer, design and calculation reducer components. Complete the design of reducer, open gear on a stirring barrel to design, this design is very difficult. Because the gear drive is relatively large, need a good solution to this problem is to complete the transmission part design. Finally, then choose each device suitable for coupling to the transmission part are connected, complete the transmission part design, simple design of the feeding part, and ultimately the whole portion of the synthesis of the concrete mixer.
Key word: Taper reverse；mixing tube； reduction gear；Shaft coupling；
1 緒論
1.1 混凝土攪拌機(jī)械
近年來(lái)隨著我國(guó)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)量的迅猛提高?；炷潦┕C(jī)械的發(fā)展?fàn)顩r影響建筑工程施工機(jī)械化程度的重要因素之一。以為建筑技術(shù)與建筑工程的現(xiàn)代化式建筑的基礎(chǔ)、梁、柱、板等主要構(gòu)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(chǎn)過(guò)程的各道工序（級(jí)貯料、裝料、配料、攪拌、運(yùn)輸、澆筑和振搗）都采用人工操作，則不僅需要大量的勞動(dòng)力，而且勞動(dòng)強(qiáng)度高、效率低、混凝土的質(zhì)量差。為此，必須十分重視混凝土?xí)r重機(jī)械的發(fā)展和應(yīng)用，并作為提高建筑施工機(jī)械化程度的主要技術(shù)措施之一。當(dāng)前，我國(guó)建筑工程中混凝土的加工雖已基本機(jī)械化，但分散件很強(qiáng)，尚不能走向較高程度的工業(yè)化，商品混凝土應(yīng)用的成都還很小。今后一段時(shí)間內(nèi)，要把注意力放在混凝土施工地機(jī)械化體系的配套上，使之更加完善[1]。
混凝土攪拌機(jī)是將一定配合比的水泥（膠結(jié)材料）、煞、石（骨料）和水（有時(shí)還加入一些混合材料）拌和成勻質(zhì)混凝土的機(jī)械。同人工拌和混凝土相比，混凝土攪拌機(jī)具有生產(chǎn)效率高，拌和質(zhì)量好，減輕公認(rèn)勞動(dòng)強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，如今它是建筑是工場(chǎng)，混凝土構(gòu)件廠及商品混凝土供應(yīng)站生產(chǎn)混凝土的重要機(jī)械設(shè)備之一。
按混凝土攪拌機(jī)拌混凝土的原理分有自落式和強(qiáng)制式兩種。
自落式混凝土攪拌機(jī)工作機(jī)構(gòu)是筒體，沿筒內(nèi)壁圓周安裝若干攪拌片。工作室，將物料投入攪拌筒內(nèi)，筒體繞其自身軸旋轉(zhuǎn)，靠攪拌筒的旋轉(zhuǎn)，由筒內(nèi)的攪拌葉片將物料退到一定的高度后，物料靠自重墜落下來(lái)，反復(fù)對(duì)物料進(jìn)行攪拌加工成勻質(zhì)混凝土。這種攪拌機(jī)特點(diǎn)是攪拌強(qiáng)度不大，效率低，只適合加工普通塑性混凝土，對(duì)骨料的粒徑要求不嚴(yán)格，廣泛地應(yīng)用于各種中小型建筑工地。是現(xiàn)在建筑行業(yè)中應(yīng)用較為廣泛的一種混凝土攪拌機(jī)。
強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)的攪拌機(jī)構(gòu)是水平式設(shè)置在筒內(nèi)的攪拌軸，軸上安裝攪拌葉片，工作時(shí)，強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)的攪拌筒固定不動(dòng)，是由筒內(nèi)轉(zhuǎn)軸的帶動(dòng)葉片旋轉(zhuǎn)來(lái)對(duì)物料進(jìn)行強(qiáng)制式的剪切，擠壓、反轉(zhuǎn)的強(qiáng)制攪拌作用，使拌合料在劇烈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)中達(dá)到均勻拌和。這種攪拌機(jī)攪拌質(zhì)量好，效率高，適合加工普遍塑性和半硬性的混凝土。由于受構(gòu)造上的限制，對(duì)粗骨粒徑的要求較為嚴(yán)格，施工現(xiàn)場(chǎng)混凝土攪拌站和混凝土預(yù)拌工廠的攪拌樓中使用的攪拌機(jī)均系此種類(lèi)型[2]。
混凝土攪拌機(jī)，按其外形又可分為鼓形、錐形和盤(pán)形三種；按所用動(dòng)力裝置不同又分為電動(dòng)式和內(nèi)燃式兩種；有攪拌質(zhì)量的不同，有漿攪拌機(jī)分為多種容量型號(hào)，目前世界上的混凝土攪拌機(jī)已有兩百種以上。我國(guó)混凝土攪拌機(jī)的容量、規(guī)格的發(fā)展也很迅速，容量?jī)H在3000L一下的就有11中之多，它們是：50、100、150、200、250、350、500、750、1000、1500、3000L。這些攪拌機(jī)都同屬周期作業(yè)式，隨著混凝土施工工藝的發(fā)展和對(duì)攪拌機(jī)要求的提高，必將很快推出各種新型的混凝土攪拌機(jī)械[3]。
根據(jù)攪拌機(jī)攪拌筒容量參數(shù)的不同，又常把混凝土攪拌機(jī)劃分為大型（出料容量為1~3）、中型（出料容量為0.35~0.75）和小型（出料容量為0.25~0.5）三種
我國(guó)混凝土攪拌機(jī)的生產(chǎn)已經(jīng)定型，并自成系列，其代號(hào)和主要技術(shù)參數(shù)的意義：J——攪拌機(jī)；
G——鼓形自治式混凝土攪拌機(jī)；
Z——錐形反轉(zhuǎn)出料式混凝土攪拌機(jī)；
F——錐形頓翻出料式混凝土攪拌機(jī)；
D——但我軸強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)；
JG250型混凝土攪拌機(jī)——表示鼓形自落式混凝土攪拌機(jī)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)，出料容量并
經(jīng)搗實(shí)后的混凝土體積為250L。
混凝土攪拌機(jī)的主要組成部分有：
攪拌機(jī)構(gòu)，他是混凝土攪拌機(jī)的主要工作機(jī)構(gòu)，由攪拌筒、攪拌葉片等組成。
傳動(dòng)裝置，它是向攪拌機(jī)個(gè)工作機(jī)構(gòu)傳遞力和速度的系統(tǒng)。一般由帶條、摩擦輪、齒輪、鏈輪和軸等傳動(dòng)與案件組成的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和由液壓元件組成的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)兩大類(lèi)。
上料機(jī)構(gòu)，它是向攪拌筒內(nèi)裝入混凝土物料的設(shè)施，一般又卷?yè)P(yáng)提升料斗、固定式料斗和翻轉(zhuǎn)式料斗三種形式。
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(jī)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(shí)間繼電器系統(tǒng)三種。
卸料機(jī)構(gòu)，它是將將辦好的勻質(zhì)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形式[4]。
我選用的是JZ350型混凝土攪拌機(jī)，即自落式錐形反轉(zhuǎn)混凝土攪拌機(jī)，它主要由攪拌機(jī)構(gòu)（由攪拌筒，攪拌葉片等組成），配水系統(tǒng)（由水泵—配水箱系統(tǒng)），卸料機(jī)構(gòu)（由攪拌筒組成）。
在此附上自落式錐形反轉(zhuǎn)混凝土攪拌機(jī)簡(jiǎn)示意圖，見(jiàn)圖1；
1、罩殼 2、上料斗 3、進(jìn)料機(jī)斗 4、拖輪 5、攪拌筒 6、行走輪 7、前支輪 8供水系統(tǒng)
9、上料機(jī)架 10、上料機(jī)構(gòu) 11、電氣控制器 12、減速系統(tǒng) 13、底盤(pán)總成
圖1 JZ型混凝土攪拌機(jī)示意簡(jiǎn)圖
Fig.1 Sketch of the JZ type concrete mixer
1.2 混凝土攪拌機(jī)的作業(yè)周期
攪拌筒的基本形狀，即有鼓形、雙錐形、盤(pán)形和圓槽形等。其中，鼓形、雙錐形攪拌機(jī)工作原理為自落式，即作業(yè)時(shí)，攪拌筒旋轉(zhuǎn)，物料靠自重墜落達(dá)到攪拌要求；盤(pán)形和圓槽形攪拌機(jī)為強(qiáng)制式，作業(yè)時(shí)攪拌筒固定不動(dòng)，靠轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)筒內(nèi)的攪拌葉片對(duì)混凝土物料進(jìn)行強(qiáng)制擠壓，翻轉(zhuǎn)和拋擲而達(dá)到拌合均勻的目的。
從攪拌原理上看，錐形反轉(zhuǎn)出料式混凝土攪拌機(jī)是一種自落式混凝土攪拌機(jī)。攪拌筒正向回轉(zhuǎn)進(jìn)行攪拌，反響回轉(zhuǎn)進(jìn)行出料，它是作為取代孤星自落式混凝土攪拌機(jī)的一種機(jī)型，可以用來(lái)拌合普通塑性和低流動(dòng)性的混凝土。攪拌時(shí)，雙錐形攪拌筒旋轉(zhuǎn)。葉片使物料作提升、下落運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，還強(qiáng)迫物料作軸向竄動(dòng)。所以，此種攪拌機(jī)同鼓形自落式攪拌機(jī)相比，其攪拌運(yùn)動(dòng)比較強(qiáng)烈，生產(chǎn)效率高，拌合出來(lái)的混凝土質(zhì)量好。機(jī)械構(gòu)造也比較簡(jiǎn)單、操作方便，因而得到廣泛的使用。
錐形反轉(zhuǎn)出料式混凝土攪拌機(jī)主要有以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的JZ系列型號(hào)和JZY系列型號(hào)。JZY型出進(jìn)料機(jī)構(gòu)采用液壓傳動(dòng)外，其余構(gòu)造及技術(shù)性能均與JZ型相同。目前，該系列產(chǎn)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(jī)的外形，其出料混凝土體積為350L。它主要由動(dòng)力裝置、傳動(dòng)裝置、進(jìn)料系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、底盤(pán)和電氣系統(tǒng)等組成。
在攪拌桶的進(jìn)料口一端，焊有兩塊擋料葉片，可防止攪拌時(shí)進(jìn)料口處漏漿；攪拌筒的出料口一端，焊接著一對(duì)出料葉片，出料葉片分為兩段，以螺釘固定，攪拌過(guò)程中如遇突然停電或發(fā)生故障時(shí)，可以卸下靠外邊的一段葉片，把筒內(nèi)的物料扒出來(lái)。當(dāng)混合料拌和好混凝土后，可以通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)改變攪拌筒的旋轉(zhuǎn)方向，筒內(nèi)的混凝土使可精出料葉片迅速卸出筒外。
拖輪是支撐攪拌桶并拖帶攪拌桶進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)。
攪拌筒放在四個(gè)橡膠拖輪上，電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，經(jīng)齒輪減速箱傳給拖輪主軸，利用軸上的一對(duì)橡膠拖輪與攪拌筒滾道之間的摩擦力，帶動(dòng)攪拌筒旋轉(zhuǎn)。
上料機(jī)構(gòu)：JZ350型混凝土攪拌機(jī)的上料機(jī)構(gòu)由上料架、中間料斗、上料斗和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。
上料時(shí)，料斗由鋼絲繩牽引沿料架的軌道向上爬行，當(dāng)行至一定高度后，其長(zhǎng)軸滾輪進(jìn)入一料架岔道，了都隨之傾倒，斗門(mén)面動(dòng)開(kāi)啟，斗內(nèi)物料經(jīng)中間料斗卸入攪拌筒內(nèi)。
2 傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)
2.1 攪拌筒的設(shè)計(jì)
錐形反轉(zhuǎn)出料攪拌機(jī)的攪拌筒呈雙錐形，筒內(nèi)中部焊有分別與拌筒軸線成一定夾角交叉布置的高葉片和低葉片各一對(duì)。由于高低葉片與攪拌筒軸線按一定角度交叉布置，所以當(dāng)拌和料由進(jìn)料錐端進(jìn)入，拌筒正轉(zhuǎn)時(shí)，葉片不僅使拌和料作提升、下落的運(yùn)動(dòng)，還能強(qiáng)迫物料作軸向竄動(dòng)，故能強(qiáng)化攪拌作用。當(dāng)攪拌筒反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片將拌和料推向出料錐端由兩條空間交叉成180°的螺旋形出料葉片將拌和料卸出筒外。
雙錐反轉(zhuǎn)出料混凝土攪拌機(jī)在工作時(shí)，其攪拌功率主要用于克服混凝土物料在拌合時(shí)所產(chǎn)生的偏心距及拖輪滾動(dòng)的抹茶阻力矩。攪拌時(shí)，大部分物料傾向攪拌筒一側(cè)，呈斜面，但有少部分物料由于拌筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性作用而處于自由落體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，為了討論方便，現(xiàn)假定最?lèi)毫拥墓ぷ鳡顩r，即全部物料傾向拌筒的一側(cè)，呈斜面，求此種情況下的攪拌功率?，F(xiàn)有設(shè)計(jì)要求計(jì)算出攪拌筒的幾何尺寸，攪拌筒外形如圖2所示：
由《混凝土機(jī)械》查攪拌幾何容積和出料容量
/=2~4 （1）
出料容積和進(jìn)料容積有為出料系數(shù)，對(duì)混凝土一般取0.6~0.7
=/ （2）
=（0.6~0.7）
1、出料葉片 2、出料錐 3、低葉片 4、高葉片 5、高式齒輪 6、進(jìn)料錐
圖2 攪拌筒外形示意圖
Fig.2 schematic appearance about the mixing tube
由于出料 =350L
所以 =350/（0.6~0.7）=583~500L
暫時(shí)選取 =560L
/=2~4 （3）
=1040~2080L
暫時(shí)選取1500L
= ++ （4）
（5）
（6）
由混凝土機(jī)械查得進(jìn)料錐角47°~50°出料錐角30°~33°，所以選擇α=33°β=50°
又有 （7）
（8）
（9）
（10）
另參考設(shè)
其中ρ為拌和料容重
（11）
為攪拌時(shí)拌和料的自然坡度，
=40°~45°
綜上可得：
可整合為：
轉(zhuǎn)速
式中：f——混凝土與葉片的摩擦系數(shù)； f=0.33
R——攪拌筒內(nèi)半徑
α——拌和物開(kāi)始下滑的角度 α=45°
2.1.1 攪拌筒葉片的設(shè)計(jì)
連續(xù)式攪拌機(jī)的合理結(jié)構(gòu)，技術(shù)參數(shù)的確定是一項(xiàng)迫切而急需的任務(wù)。在過(guò)去，曾研究過(guò)的攪拌葉片在軸上布置對(duì)混合物均質(zhì)性的影響。對(duì)攪拌機(jī)筒體中充填性能及對(duì)機(jī)器生產(chǎn)率和攪拌過(guò)程耗電量的影響，在葉片合理布置下，攪拌筒轉(zhuǎn)速對(duì)混合物均質(zhì)性的影響。在本設(shè)計(jì)中，低葉片的安裝角度為30°，高葉片的安裝角度為45°[5] 。
（1）出料葉片的設(shè)計(jì)
出料葉片的形狀和尺寸直接關(guān)系到出料速度的快慢，直接影響生產(chǎn)效率和能耗指標(biāo)。我采用的出料葉片的設(shè)計(jì)從筒體向外為先直線后曲線，分界點(diǎn)為兩葉片交叉處，這樣大大減少了物料在出料葉片上的運(yùn)動(dòng)距離。當(dāng)然出料錐的長(zhǎng)度也影響物料排出時(shí)間。由前面的設(shè)計(jì)得知出料錐的長(zhǎng)度為500mm，出料葉片與攪拌筒焊接的最內(nèi)端與出料錐的最內(nèi)端的距離為100mm。曲線的半徑為400mm。
每次可裝入干料的體積稱(chēng)為進(jìn)料容量。攪拌筒內(nèi)部體積稱(chēng)為攪拌機(jī)的幾何容量。為使攪拌筒內(nèi)裝料后仍有足夠的攪拌空間，一般進(jìn)料容量與幾何容量的比值為 0.22~0.50，稱(chēng)為攪拌筒的利用系數(shù)。本設(shè)計(jì)中選擇攪拌筒的利用系數(shù)為0.35.前面對(duì)攪拌筒的設(shè)計(jì)中攪拌筒的容積為1500L，計(jì)算得攪拌筒內(nèi)混凝土的最大容量為
和料容重取
所以混凝土的總質(zhì)量為：
現(xiàn)假定最?lèi)毫拥墓ぷ鳡顩r，即全部物料傾向拌筒的一側(cè)，即所有的混凝土全部集中在一片出料葉片上，此時(shí)，出料葉片承受的重力為5600N由于一片葉片距離攪拌筒壁的最遠(yuǎn)距離為筒壁最大內(nèi)徑的1/2，即520mm。假設(shè)所有的物料全部集中在出料葉片離攪拌筒壁最遠(yuǎn)的一側(cè)，則葉片需要承受的力矩為
選擇葉片的材料為45鋼，該材料的屈服極限為290MPa，經(jīng)過(guò)計(jì)算得葉片厚度為
B=25.06mm
經(jīng)過(guò)圓整得葉片的厚度為30mm。
（2）高、低葉片的設(shè)計(jì)
出料葉片與低葉片之間的尺寸關(guān)系直接影響出料干凈與否。出料葉片與低葉片在筒體上的展開(kāi)視圖如下圖3
1、低葉片焊接位置線 2、出料葉片焊接位置線 3、筒體
圖3 低葉片、出料葉片在筒體上展開(kāi)關(guān)系圖
Fig.3 Unfolding diagram on the cylinder body about low leaf, discharging leaf
a，b，c之間的關(guān)系如下：
ε大 出料速度一般
b＞a
C小
C大
ε小 出料速度較慢
ε大 出料速度較快
ε小 出料速度較快
根據(jù)以上原則，本攪拌機(jī)設(shè)計(jì)的a=70mm， b=100mm， c=220mm
其中ε為低葉片與出料葉片的重疊系數(shù)。
同上面對(duì)出料葉片的計(jì)算原理得攪拌的低葉片的厚度為20mm。高、低葉片選用的材料為高強(qiáng)度耐磨鑄鐵。筒內(nèi)壁的低葉片的數(shù)量為2片，高葉片的數(shù)量也為2片低葉片的安放角度為28°~32°。本設(shè)計(jì)中低葉片的安放角度選為30°，高葉片的安放角為45°
低葉片的面積對(duì)物料的循環(huán)運(yùn)動(dòng)和無(wú)聊之間的想互作用有著重要的影響。葉片面積過(guò)小，減弱了無(wú)聊的循環(huán)作用，使物料達(dá)到宏觀均勻攪拌時(shí)間增長(zhǎng)；若葉片面積過(guò)大，不蛋增大了攪拌功率，還需要減小葉片個(gè)數(shù)，否則，葉片的攪拌筒內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)互相干涉，因此，應(yīng)根據(jù)攪拌筒尺寸和工作裝置和各參數(shù)，主要是攪拌葉片的個(gè)數(shù)，設(shè)計(jì)出合理的葉片面積。
由于與葉片面積相關(guān)的因素較多，故主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)分析各種因素的影響。
①在相同的長(zhǎng)寬比、相同的葉片面積時(shí)，不同的葉片個(gè)數(shù)對(duì)攪拌效果的影響。
②在相同的長(zhǎng)寬比、相同的葉片個(gè)數(shù)時(shí)，不同的葉片面積對(duì)攪拌筒效果的影響。③在相同的葉片面積、相同的葉片個(gè)數(shù)時(shí)、不同的攪拌筒長(zhǎng)寬比下攪拌效果的比較。
在攪拌參數(shù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)中，選取4中葉片面積而每種面積又有三種選擇；根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，共有12組實(shí)驗(yàn)。
由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得出如下結(jié)論：合理的葉片面積和葉片個(gè)數(shù)的分配對(duì)攪拌質(zhì)量的影響較大，葉片面積增大對(duì)攪拌功率的影響很大，但對(duì)混凝土強(qiáng)度并不一定提高；當(dāng)葉片面積過(guò)大、葉片個(gè)數(shù)過(guò)少時(shí)混凝土勻質(zhì)性很差；同時(shí)，增大葉片面積，減少葉片個(gè)數(shù)會(huì)增大混凝土含氣量。對(duì)混凝土的攪拌質(zhì)量影響而言，葉片個(gè)數(shù)的變化比葉片面積的變化影響大。當(dāng)葉片個(gè)數(shù)過(guò)多或葉片面積過(guò)大時(shí)，會(huì)使相鄰葉片之間的空間距離減小，反而使物料流動(dòng)不暢，攪拌質(zhì)量下降。
在本項(xiàng)試驗(yàn)中混合料的最大粒徑為60mm。
綜上所述，攪拌葉片個(gè)數(shù)和面積與攪拌機(jī)其他結(jié)構(gòu)參數(shù)也相關(guān)，設(shè)計(jì)需要綜合分析和考慮。為了評(píng)判設(shè)計(jì)的合理性，并為參數(shù)選擇時(shí)提供參考，本文提出了一個(gè)綜合評(píng)判指標(biāo)ψ，表示攪拌筒轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，葉片推動(dòng)的物料量C與攪拌機(jī)的出料容積V之間的比值，即： ψ=C/V
由以上敘述，結(jié)合攪拌機(jī)的功率得前面的選擇基本合適，2個(gè)高葉片，2個(gè)低葉片，2個(gè)出料葉片。低葉片的面積為0.18m2，高葉片的面積為0.1 m2。由于高葉片與低葉片的外形大致是確定的。根據(jù)對(duì)葉片的計(jì)算得出低葉片的尺寸大致如下圖所示：
圖4 低葉片
Fig.4 Low leaf
根據(jù)攪拌筒內(nèi)徑的大小和攪拌筒的長(zhǎng)度，初選a=650mm，d=260mm。由于該葉片的面積為0.2m2， 設(shè)β=45°，c=90mm，e=480mm，g=130mm
圖5 低葉片面積分區(qū)圖
Fig.5 Area map of the low leaf
則1處的面積為： 170*170/2=14450mm2；
2處的面積為 （170+480）*260-14450=154550 mm2
所以可得3與4處的總面積為： 180000-154550=25450 mm2
設(shè)3與4的公共線長(zhǎng)度為x
可列方程： （50+x）*130/2 +130*x/2=25450
解方程得： x=170.8mm
用面積計(jì)算的方法得其余尺寸為：
b=820.8mm f=50mm
同上理對(duì)高葉片的尺寸進(jìn)行計(jì)算得：
圖6 高葉片
Fig.6 High leaf
a=390mm b=456mm c=50mm d=140mm e=267mm f=70mm
2.2 減速器的設(shè)計(jì)
2.2.1 電動(dòng)機(jī)的選型
電動(dòng)機(jī)是常用的原動(dòng)機(jī)，并且是系列化和標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品，機(jī)械設(shè)計(jì)中需要根據(jù)工作機(jī)的工作情況和運(yùn)動(dòng)，動(dòng)力參數(shù)，合理選擇電動(dòng)及類(lèi)型，結(jié)構(gòu)形式，傳遞的功率和轉(zhuǎn)速，確定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)。
電動(dòng)機(jī)有交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)之分，工業(yè)上采用交流電動(dòng)機(jī)。交流電動(dòng)機(jī)有異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)兩類(lèi)，異步電動(dòng)機(jī)又分為籠型和繞線型兩種，其中以普通籠型異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用最廣泛，如無(wú)特殊需要，一般優(yōu)先選用Y型籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，因其具有高效，節(jié)能，噪音小，振動(dòng)小，安全可靠的特點(diǎn)，且安裝尺寸和功率等級(jí)負(fù)荷國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，適用于無(wú)特殊要求的各種機(jī)械設(shè)備。
電動(dòng)機(jī)的功率選擇是否合適將直接影響到電動(dòng)機(jī)的工作性能和經(jīng)濟(jì)性能。如果選用額定功率小雨工作機(jī)所需的功率，就不能保證工作機(jī)正常工作，甚至是電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過(guò)載過(guò)早損害，如果選用額定功率大于工作機(jī)所需的功率，則電動(dòng)機(jī)的價(jià)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(fèi)。
綜合考慮各個(gè)條件，暫選電機(jī)為Y132S—4型電機(jī)。查表知該電機(jī)額定功率為5.5KW。滿載轉(zhuǎn)速為1440r/min。效率為90%，額定轉(zhuǎn)矩為2.2KW，最大轉(zhuǎn)矩為2.3KW，軸徑為38mm。
電動(dòng)機(jī)尺寸如下：
表1 電動(dòng)機(jī)的主要外形參數(shù)
Table 1 The main configuration parameters of motor
中心高H
外形尺寸L
安裝角B
軸伸尺寸
132
515
178
38×80
2.2.2 傳動(dòng)比的分配
由于混凝土攪拌機(jī)在攪拌時(shí)，為了使混凝土攪拌得比較均勻，攪拌軸的轉(zhuǎn)速不宜過(guò)快。但是考慮到該機(jī)器的生產(chǎn)能力，攪拌軸的轉(zhuǎn)速又不可太慢。綜合考慮一下，參考其它機(jī)器的轉(zhuǎn)速，該攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速在17r/min左右。又電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速已經(jīng)初步得出為1440r/min。由電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和工作機(jī)的主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速，可得到傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比為：
（12）
式中——電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速
n——拌筒的轉(zhuǎn)速
又因?yàn)榭倐鲃?dòng)比為各級(jí)傳動(dòng)比、、、……的乘積，即
為了使減速器裝置不至于過(guò)大初步取，則
按展開(kāi)式布置，考慮潤(rùn)滑條件，為使兩級(jí)大齒輪接近，查得，則
（13）
2.2.3 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)
為了進(jìn)行傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算，要推算出個(gè)軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩（或功率）。如將傳動(dòng)裝置各軸由高速至低速一次定為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軸、滾筒。
、… 相鄰兩軸間傳動(dòng)比
、… 相鄰兩軸間傳動(dòng)功率
、… 軸的輸入功率（KW）
、… 各軸之間的輸入轉(zhuǎn)矩（N·m）
、… 各軸的轉(zhuǎn)速（r/min）
則可按電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)運(yùn)動(dòng)傳遞路線推算，得到各軸的運(yùn)動(dòng)和參數(shù)。各軸的輸入功率、Ⅰ軸~Ⅳ軸的輸出功率：
Ⅰ軸 （14）
Ⅱ軸 （15）
Ⅲ軸 （16）
Ⅳ軸 （17）
滾筒 （18）
式中——電動(dòng)機(jī)的輸出功率（KW）
——聯(lián)軸器的傳動(dòng)功率 =0.99
——軸承的傳動(dòng)效率 =0.98
——齒輪的傳動(dòng)效率 =0.97
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(jì)算時(shí)取不同的數(shù)值。各軸的輸入轉(zhuǎn)矩[6]。
電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩：
（19）
Ⅰ軸~Ⅳ軸的輸入轉(zhuǎn)矩：
（20）
（21）
（22）
（23）
（24）
運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果整理于表2：
表2 各軸計(jì)算結(jié)果
Table 2 The calculation results
軸名
功率P(KW)
轉(zhuǎn)矩T(N·m)
轉(zhuǎn)速N（r/min）
傳動(dòng)比i
效率η
輸入
輸出
輸入
輸出
電動(dòng)機(jī)軸
5.5
36.48
1440
1
0.97
Ⅰ軸
5.445
5.336
36.12
35.40
1440
3.8
0.95
Ⅱ軸
5.175
5.072
126.56
101.25
378.95
3.18
0.93
Ⅲ軸
4.922
4.725
374.93
363.68
119.17
1
0.95
Ⅳ軸
4.679
4.492
356.41
345.72
119.17
7
0.93
滾筒
4.44
2371.62
17
2.2.4 第一級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
材料的選擇：
該傳動(dòng)尺寸和批量都比較小，小齒輪設(shè)計(jì)成齒輪軸，選擇40Cr，調(diào)制處理，硬度為241HB—286HB，大齒輪為45鋼，調(diào)制處理，硬度240HB，暫取傳動(dòng)比為i=3.8[7]
初步計(jì)算小齒輪所承受的轉(zhuǎn)矩
（25）
齒寬系數(shù)由機(jī)械手冊(cè)查表得
取=1 （26）
接觸疲勞極限由機(jī)械手冊(cè)查表得
（27）
（28）
初步計(jì)算的需用接觸應(yīng)力
（29）
（30）
的值由機(jī)械手冊(cè)查表得=85
初步計(jì)算小齒輪分度圓直徑
取 （31）
初步取齒寬b
（32）
校核計(jì)算
圓周速度： （33）
精度等級(jí)選8級(jí)
計(jì)算齒數(shù)、和模數(shù)
初選=25，則
（34）
取=96
模數(shù)m
（35）
可由機(jī)械手冊(cè)查表得為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m m=2
使用系數(shù)：查機(jī)械設(shè)計(jì)教材表10—2 [8]得 =1.5
動(dòng)載系數(shù)：查機(jī)械設(shè)計(jì)教材圖10—8得 =1.2
齒間載荷分配系數(shù)、：查機(jī)械設(shè)計(jì)教材表10—3得 ==1.4
齒向載荷分配系數(shù)：查機(jī)械設(shè)計(jì)教材表10—4插值得 =1.453
載荷系數(shù)K：
K==1.5×1.2×1.4×1.453≈3.66 （36）
彈性系數(shù): =189.8 （37）
節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) =2.5 （38）
接觸最小安全系數(shù)： =1.05 （39）
總工作時(shí)間： （40）
應(yīng)力循環(huán)系數(shù):
（41）
（42）
接觸壽命系數(shù)： 查表
=1.21， =1.28 （43）
許用接觸應(yīng)力：
（44）
（45）
驗(yàn)算：
（46）
計(jì)算結(jié)果表明，接觸疲勞強(qiáng)度較為合適，齒輪尺寸無(wú)需調(diào)整。否則，尺寸調(diào)整后還需在進(jìn)行驗(yàn)算。
確定齒輪主要尺寸
由于采用正常標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)值α=20°[8]。小齒輪的參數(shù)如下：
分度圓直徑： （47）
（48）
中心距： （49）
齒頂高： （50）
齒根高： （51）
齒全高： （52）
齒頂圓直徑： （53）
（54）
齒根圓直徑： （55）
（56）
基圓直徑： （57）
（58）
齒寬：
齒距： （59）
齒厚： （60）
齒槽寬： （61）
基圓齒距： （62）
法向齒距： （63）
頂隙： （64）
齒跟疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算：
重合度系數(shù) （65）
齒間載荷分配系數(shù)： （66）
齒向載荷分配系數(shù)： （67）
由機(jī)械設(shè)計(jì)教材圖10—13查得，
載荷系數(shù)K： K==1.5×1.2×1.27×1.2=2.74 （68）
齒形系數(shù)查機(jī)械設(shè)計(jì)教材表10—5：
應(yīng)力修正系數(shù)查機(jī)械設(shè)計(jì)教材表10—5：
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)：
需用彎曲應(yīng)力：
（69）
（70）
驗(yàn)算：
（71）
（72）
根據(jù)分析，傳動(dòng)在允許的時(shí)間之內(nèi)有效，沒(méi)有發(fā)生過(guò)在，故所選齒輪滿足要求。
2.2.5 第二級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
材料的選擇：
因傳動(dòng)尺寸和批量較小，選擇40Cr，調(diào)制處理，硬度為280HB，大齒輪為45鋼，調(diào)制處理，硬度240HB，暫取傳動(dòng)比為i=3.18
初選=38，則 整合為=121
模數(shù)m：
2.2.6 軸的設(shè)計(jì)與校核
各軸段直徑的確定：根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)教材有公式 （73）
式中：P——軸的輸出功率
n——軸的轉(zhuǎn)速
材料：選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理。查機(jī)械設(shè)計(jì)教材表15—3可得：
由此可以確定各軸的基本尺寸，可以由此公式計(jì)算得高、中、低速軸的最小軸徑：
高速軸：
中速軸：
低速軸：
在此對(duì)中間軸進(jìn)行校核
① 對(duì)中間軸的初步設(shè)計(jì)如圖7：
圖7 中速軸
Fig.7 Speed shaft
已知中間軸的輸出功率為5.072Kw，轉(zhuǎn)速為378.95r/min。軸的受力計(jì)算分析如下。
作用力的計(jì)算： （74）
齒輪的圓周力： （75）
齒輪的徑向力： (76)
齒輪的圓周力： （77）
齒輪的徑向力：
圖8 軸的受力分析圖
Fig.8 Stress analysis of the figure axis
水平面支撐反力及彎矩，如圖8所示：
（78）
根據(jù)對(duì)軸的設(shè)計(jì)，可以測(cè)量得
彎矩如圖所示：
垂直支承反力及彎矩：
支承反力：
彎矩計(jì)算：
合成彎矩： （79）
應(yīng)力校正系數(shù)： （80）
當(dāng)量彎矩： （81）
在大齒輪軸頸中間截面處：
在右軸頸中間截面處：
校核軸頸： （82）
經(jīng)校核較合適無(wú)需調(diào)整。
其他軸按同樣的方法校核。
② 對(duì)高速軸進(jìn)行設(shè)計(jì)
⑴材料：選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理；
⑵各軸段直徑的確定；
根據(jù)結(jié)構(gòu)及使用要求把該軸設(shè)計(jì)成階梯軸且為齒輪軸，共分為六段，如圖9所示：
圖9 高速軸
Fig.9 High speed shaft?
1段為軸承的配合段，取,；2段為齒輪段，該段齒輪的分度圓直徑由前面對(duì)齒輪的設(shè)計(jì)可得，；3段為軸的過(guò)渡段取得，；4段為軸承的配合段，取，；5段為聯(lián)軸器的軸肩固定端也是軸與減速箱端蓋的配合段，取，；6段為與聯(lián)軸器的配合段，根據(jù)聯(lián)軸器的類(lèi)型取得，。
③ 對(duì)低速軸進(jìn)行設(shè)計(jì)
⑴材料：選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理；
⑵各軸段直徑的確定；
根據(jù)結(jié)構(gòu)及使用要求把該軸設(shè)計(jì)成階梯軸且為齒輪軸，共分為八段，如圖10所示：
圖10 低速軸
Fig.10 Low speed shaft?
1段為與聯(lián)軸器的配合段，根據(jù)聯(lián)軸器的類(lèi)型取得，。2段為聯(lián)軸器的軸肩固定端也是軸與減速箱端蓋的配合段，取，；3段為軸承的配合段，取，；4段為軸的過(guò)渡段取得，；5段為齒輪的定位端，其長(zhǎng)為，直徑；6段為軸與齒輪4的配合段，根據(jù)齒輪4寬度得該段長(zhǎng)度為，直徑為；7段為軸與套筒的配合段，長(zhǎng)度為，直徑為；8段為軸與軸承的配合段，長(zhǎng)度為，直徑為。
2.2.7 軸承的選擇因素
在許多場(chǎng)合，軸承的內(nèi)孔尺寸已經(jīng)由機(jī)器或裝置的結(jié)構(gòu)具體所限定。不論工作壽命，靜負(fù)荷安全系數(shù)和經(jīng)濟(jì)性是否都達(dá)到要求，在最終選定軸承其余尺寸和結(jié)構(gòu)之前，都必須經(jīng)過(guò)尺寸演算。該演算包括軸承實(shí)際載荷跟其載荷能力進(jìn)行比較。滾動(dòng)軸承的靜負(fù)荷是指軸承加載后是靜止的或旋轉(zhuǎn)速度非常低。在這種情況下，演算滾道和滾動(dòng)體過(guò)量塑性變形的安全系數(shù)。大部分軸承受動(dòng)負(fù)荷，內(nèi)外全做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，尺寸演算校核滾道和滾動(dòng)體早期疲勞損壞安全系數(shù)。對(duì)注重經(jīng)濟(jì)性能的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，要盡可能充分利用軸承的承載能力。要想越充分的利用軸承，那么對(duì)軸承尺寸選用的演算精確性就越重要[9]。
靜負(fù)荷軸承：計(jì)算凈符合安全系數(shù)Fs有助于確定所選軸承是否具有足夠的額定靜負(fù)荷。其中Fs是靜負(fù)荷安全系數(shù)，為額定靜負(fù)荷，為當(dāng)量靜負(fù)荷靜負(fù)荷安全系數(shù)Fs是防止?jié)L動(dòng)零件接觸區(qū)出現(xiàn)永久性變形的安全系數(shù)。對(duì)于必須平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)、噪音特低的軸承，就要求Fs的數(shù)值高；只要求中等運(yùn)轉(zhuǎn)噪音的場(chǎng)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(jí)；Fs=1.0~1.5，適用于常規(guī)噪音等級(jí)；Fs=0.7~1.0，適用于中等噪音等級(jí)。額定靜載荷，在滾動(dòng)體和滾道接觸區(qū)域的中心產(chǎn)生的理論壓強(qiáng)為：，自調(diào)心球軸承為，其他類(lèi)型球軸承為所有棍子軸承在額定靜負(fù)荷的在遺體被剛需啊，在滾動(dòng)體和滾道接觸區(qū)的最大承載部位，所產(chǎn)生的總塑性變形量約為滾動(dòng)體直徑的萬(wàn)分之一。當(dāng)量靜負(fù)荷是一個(gè)理論值，對(duì)向心軸承而言是徑向力，對(duì)推軸承來(lái)講是軸向和向心力。在滾動(dòng)體和滾道的醉倒承載接觸區(qū)域中心所產(chǎn)生的應(yīng)力，與實(shí)際負(fù)荷組合所產(chǎn)生的應(yīng)力相同。
，其中為當(dāng)量靜載荷，F(xiàn)r為徑向載荷，F(xiàn)a為軸向載荷，單位都是KN。為徑向系數(shù)，為軸向系數(shù)
動(dòng)載荷軸承：動(dòng)載荷軸承計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)方法的基礎(chǔ)是材料疲勞失效，壽命計(jì)算公式為：其中為名義額定壽命，C為軸承的基本額定動(dòng)載荷，P為當(dāng)量動(dòng)載荷。是以100萬(wàn)轉(zhuǎn)為單位的名義額定壽命。對(duì)于一大組相同型號(hào)的軸承來(lái)說(shuō)，其中90%應(yīng)該達(dá)到或者超過(guò)該值。額定動(dòng)載荷C在每類(lèi)軸承的參數(shù)表中都可以找到；其中P為當(dāng)量動(dòng)載荷，F(xiàn)r為徑向載荷，F(xiàn)a為軸向載荷，單位都是KN，X為徑向系數(shù)，Y為軸向系數(shù)。不同類(lèi)型軸承的X，Y值及當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算依據(jù)，可在各類(lèi)軸承的表格和前言中找到。球軸承和滾子軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷P有所不同。對(duì)球類(lèi)軸承，P=3；對(duì)滾子軸承，P=10/3。如果軸承動(dòng)載荷的值及速度隨時(shí)間而變化，那么在計(jì)算當(dāng)量在核實(shí)就得有相應(yīng)的考慮。連續(xù)的載荷及速度曲線就要用分段近似值來(lái)代替。
滾動(dòng)軸承的最小載荷過(guò)小的載荷加上潤(rùn)滑不足會(huì)造成滾動(dòng)體打滑，導(dǎo)致軸承損壞。
在本設(shè)計(jì)中軸承主要承受徑向力，所選用的齒輪也是支持圓柱齒輪，未承受軸向力或承受的軸向力較小，因此我選用深溝球棍子軸承就足以滿足要求。
軸承型號(hào)的確定：結(jié)合軸的受力特點(diǎn)與箱體運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，此處選用深溝球滾子軸承。分析此機(jī)械的特點(diǎn)不難發(fā)現(xiàn)，本系統(tǒng)中的軸的軸承承受徑向載荷和軸向載荷，而且承受的載荷都較小[10]。
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，深溝球滾子軸承能同時(shí)承受徑向載荷與軸向載荷，滿足條件。通過(guò)前面對(duì)軸受力分析，我選用深溝球滾子軸承6208型[11]。如圖11所示：
圖11 軸承
Fig.11 Bearing
其中：D=80mm d=40mm B=18mm
計(jì)算深溝球滾子軸承的壽命。
表3 軸承選擇方案
Table 3 Alternative of the bearing
方案
軸承型號(hào)
Cr/KN
Cor/KN
D/mm
B/mm
No/（r/min）
1
6208
29.5
18.0
80
18
10000
2
6209
31.5
20.5
85
19
9000
計(jì)算步驟與結(jié)果列于表4：
在前面已經(jīng)計(jì)算過(guò)工作時(shí)間，課顧及混凝土攪拌機(jī)工作十年，一年工作三百天，一天工作八小時(shí)，工作日中工作時(shí)間占40%，則軸承的使用壽命[12]
（83）
表4 軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算
Table 4 Calculation of bearing design
計(jì)算項(xiàng)目
計(jì)算內(nèi)容
計(jì)算結(jié)果
6208
6209
e
查機(jī)械設(shè)計(jì)教材表13—5
0.284
0.26
X
查機(jī)械設(shè)計(jì)教材表13—5
0.56
0.56
沖擊載荷系數(shù)fd
查機(jī)械設(shè)計(jì)教材表13—6
1.2
1.2
當(dāng)量動(dòng)載荷
4614
4614
計(jì)算額定載荷
37777
37777
基本額定載荷Cr
查手冊(cè)
29500＜37777
31500＜37777
故我選用6208深溝球滾子軸承可滿足壽命要求。
其他軸承壽命計(jì)算如上。
2.2.8 減速器的潤(rùn)滑和密封
傳動(dòng)的潤(rùn)滑：
圓周速度的齒輪減速器廣泛采用優(yōu)質(zhì)潤(rùn)滑，自然冷卻。為了減少齒輪運(yùn)動(dòng)的阻力和油的溫升，浸入有種的深度，以1~2個(gè)齒高為宜，速度高的還應(yīng)該淺些，建議0.7倍左右，但至少10cm，速度較低的野允許浸入深些，可達(dá)到1/6的齒輪半徑，更低速的可到1/3的齒輪半徑[13]。
再多級(jí)減速器中應(yīng)盡量是格機(jī)傳動(dòng)浸入有種深度近于相等。如果發(fā)生低速級(jí)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(jí)和低速級(jí)傳動(dòng)的浸油深度大致相等。
減速器油池的容積平均可按每1KW越0.35L~0.7L潤(rùn)滑油計(jì)算，同時(shí)應(yīng)保持齒頂圓距離箱底部地獄30mm~50mm左右，以免太淺時(shí)激起沉降在箱底的油泥。
在此處因?yàn)楦咚偌?jí)與低速機(jī)大齒輪分度圓直徑相差不大，所以可以直接使低速級(jí)大齒輪中深度浸油[14]。
軸承潤(rùn)滑：
滾動(dòng)軸承的潤(rùn)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(rùn)滑對(duì)高速軸性能，延長(zhǎng)軸承壽命都有重要意義。
滾動(dòng)軸承高速時(shí)一般采用有潤(rùn)滑，低速時(shí)采用脂潤(rùn)滑，某些特殊環(huán)境如高溫和真空條件先采用固體潤(rùn)滑。
本減速器使用的是深溝球滾子軸承，軸承的潤(rùn)滑方法可以根據(jù)齒輪的圓周速度來(lái)選擇：圓周速度在2m/s~3m/s以上時(shí)，可以采用飛濺潤(rùn)滑。在本設(shè)計(jì)中，我選用飛濺潤(rùn)滑，油量足以滿足軸承的需要，在設(shè)計(jì)減速器時(shí)在箱體壁上設(shè)計(jì)出油溝，可使飛濺的油通過(guò)油溝流向軸承，供軸承使用。
密封裝置：
密封是為了阻止?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(méi)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(lèi)，非接觸式密封不受速度的限制，接觸式密封只能在線速度較低的場(chǎng)合，為了保證密封壽命及減少軸的磨損，軸基礎(chǔ)部分的硬度應(yīng)該在40HRC以上[15]。
在低壓油潤(rùn)滑系統(tǒng)中，油封被廣泛地用作轉(zhuǎn)軸密封件和往復(fù)運(yùn)動(dòng)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(lèi)潤(rùn)滑的軸承或柱塞部位，壓力低于0.1MPa，速度4~5m/s，故本設(shè)計(jì)中選用氈封來(lái)滿足軸承的密封。
到此，減速器設(shè)計(jì)完成，在減速器中選用了大量標(biāo)準(zhǔn)件，特列表如表5：
表5 減速器用標(biāo)準(zhǔn)件
Table 5 Standard parts of reducer
名稱(chēng)
代號(hào)
尺寸
數(shù)量
螺栓
GB5782-86
M16×124
8
墊圈
GB97.1-2000
與M16配套使用
8
螺母
GB6170
M16
8
螺釘
GB5783-86
M8×30
24
螺栓
GB5782-86
M12×45
4
墊圈
GB97.1-2000
與M12配套使用
4
螺母
GB6170
M12
4
氈