建筑混凝土攪拌機(jī)的設(shè)計【說明書+CAD+SOLIDWORKS】

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本設(shè)計的主要機(jī)型是自落式錐型反轉(zhuǎn)出料攪拌機(jī)。它是小型工程建筑混凝土攪拌機(jī)的一種，自落式錐型反轉(zhuǎn)出料攪拌機(jī)能攪拌輕骨料混凝土，能使混凝土達(dá)到強(qiáng)烈的攪拌作用，攪拌非常均勻，生產(chǎn)效率高，質(zhì)量好，成本低。它是目前國內(nèi)比較新型的攪拌機(jī)，整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、外型美觀、便于運(yùn)輸。其主要組成結(jié)構(gòu)包括：攪拌設(shè)備，攪拌傳動系統(tǒng)，上料機(jī)構(gòu)，供水系統(tǒng)，電氣控制系統(tǒng)等。主要設(shè)計計算內(nèi)容是自落式錐型反轉(zhuǎn)出料攪拌機(jī)整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計，主要包括：整體結(jié)構(gòu)方案的確定、攪拌桶外形尺寸的確定、電機(jī)的選擇、上料機(jī)構(gòu)的設(shè)定、減速器的設(shè)計；聯(lián)軸器的選擇以及完成機(jī)架總成圖及零部件圖。 關(guān)鍵詞：混凝土；攪拌機(jī)；自落式；雙錐反轉(zhuǎn) 目 錄 1引言 1 2混凝土的設(shè)計要求 2 2.1攪拌機(jī)的選型 2 2.2原始數(shù)據(jù) 4 2.3設(shè)計的總體要求 4 3總體設(shè)計方案確定 4 3.1總體設(shè)計方案 4 3.2攪拌桶設(shè)計 5 4傳動系統(tǒng)的選擇 6 4.1電動機(jī)的選擇 6 4.2減速器的選擇 8 4.3軸的校核 12 4.4聯(lián)軸器 13 4.5軸承的選擇 14 5其他系統(tǒng)的選擇 14 5.1供水系統(tǒng) 14 5.2液壓系統(tǒng) 15 5.3料斗的設(shè)計 15 5.4底架的設(shè)計 16 5.5摩擦傳動 16 總 結(jié) 17 致 謝 18 參考文獻(xiàn) 19 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 1引言 1.1課題的目的與意義 從攪拌的目的和機(jī)理出發(fā)，了解并掌握混凝土攪拌機(jī)的制造、各個部件組件后的運(yùn)行、以及攪拌混合混凝土過程，盡力為以后混凝土攪拌機(jī)的發(fā)展提供更好的數(shù)據(jù)以及裝配設(shè)計。 水泥漿是當(dāng)今用量較大的建筑材料，廣泛地用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、國防、水利、市政和民用等基本建設(shè)工程中，在國民經(jīng)濟(jì)占有重要地位。攪拌作為水泥漿生產(chǎn)工藝中關(guān)鍵的一道工序，由相應(yīng)的水泥漿攪拌機(jī)來實(shí)施完成，目前它已成為各種工程施工中必不可少的施工設(shè)備。而大型智能化高效優(yōu)質(zhì)水泥漿攪拌機(jī)既可快速、大量地進(jìn)行水泥漿的攪拌作業(yè)，又不會對環(huán)境造成影響。水泥漿攪拌機(jī)能替代人工進(jìn)行水泥漿攪拌工作，具有攪拌速度快、攪拌均勻、省工省時的優(yōu)點(diǎn)，解決了人工攪拌水泥漿易結(jié)塊和沉淀的難題。本研究既是對現(xiàn)有攪拌機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的深入探討，也是進(jìn)一步的技術(shù)提升和創(chuàng)新，對今后水泥漿攪拌機(jī)的設(shè)計和產(chǎn)品水平的提高都具有一定的實(shí)用價值。它的重要意義在于利用高新技術(shù)提升水泥漿機(jī)械行業(yè)水平和國家重點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)施工水平以及推動攪拌機(jī)設(shè)備性能的全面提高，使其達(dá)到國際同行業(yè)的設(shè)備水平。 1.2建筑混凝土攪拌機(jī)在國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析 19世紀(jì)40年代，在德、美、俄等國家出現(xiàn)了以蒸氣機(jī)為動力源的自落式攪拌機(jī)，其攪拌腔由多面體狀的木制筒構(gòu)成，一直到19世紀(jì)80年代，才開始用鐵或鋼件代替木板，但形狀仍然為多面體。1888年法國申請登記了第一個用于修筑戰(zhàn)前公路的混凝土攪拌機(jī)專利。20世紀(jì)初，圓柱形的拌筒自落式攪拌機(jī)才開始普及。形狀的改進(jìn)避免了混凝土在拌筒內(nèi)壁上的凝固沉積，提高了攪拌質(zhì)量和效率。1903年德國在斯太爾伯格建造了世界上第一座水泥混凝土的預(yù)拌工廠。1908年，在美國出現(xiàn)了第一臺內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的攪拌機(jī)，隨后電動機(jī)則成為主要動力源。從1913年，美國開始大量生產(chǎn)預(yù)拌混凝土，到1950年，亞洲大陸的日本開始用攪拌機(jī)生產(chǎn)預(yù)拌混凝土。在這期間，仍然以各種有葉片或無葉片的自落式攪拌機(jī)的發(fā)明與應(yīng)用為主。自落式攪拌機(jī)依靠被拌筒提升到一定高度的物料的自落完成攪拌。由于各物料顆粒下落的高度、時間、速度、落點(diǎn)和滾動距離不同，從而物料各顆粒相互穿插、滲透、擴(kuò)散，最后達(dá)到均勻混合。自落式攪拌機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，維護(hù)簡單，功率消耗小，拌筒和葉片磨損輕，但攪拌強(qiáng)度不高，生產(chǎn)效率低，攪拌質(zhì)量不易保證。此種攪拌機(jī)適于拌制普通塑性混凝土，廣泛應(yīng)用于中小型建筑工地。按拌筒形狀和卸料方式的不同，有鼓筒式攪拌機(jī)、雙錐反轉(zhuǎn)出料攪拌機(jī)、雙錐傾翻出料攪拌機(jī)和對開式攪拌機(jī)等，其中鼓簡式攪拌機(jī)技術(shù)性能落后，已于1987年被我國建設(shè)部列為淘汰產(chǎn)品。隨著多種商品混凝土的廣泛使用以及建筑規(guī)模的大型化、復(fù)雜化和高層化對混凝土質(zhì)量、產(chǎn)量不斷提出的更高要求，有力地促進(jìn)了混凝土攪拌設(shè)備在使用性能和技術(shù)水平方面的發(fā)展。各國研究人員開始從混凝土攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)形式、傳動方式、攪拌腔襯板材料以及攪拌生產(chǎn)20世紀(jì)40年代后期，德國ELBA公司最先發(fā)明了強(qiáng)制式攪拌機(jī)，和自落式攪拌工藝等方面進(jìn)行改進(jìn)和探索。強(qiáng)制式攪拌機(jī)與自落式攪拌機(jī)相比，強(qiáng)制式攪拌機(jī)攪拌作用強(qiáng)烈，攪拌質(zhì)量好，攪拌效率高，但拌筒和葉片磨損大，功耗增大。此種攪拌機(jī)適于拌制干硬性、輕骨料混凝土以及特種混凝土和專用混凝土，多用于施工現(xiàn)場的混凝土攪拌站和預(yù)拌混凝土攪拌樓。隨著技術(shù)的發(fā)展，強(qiáng)制式攪拌機(jī)在德國、美國、意大利、日本等企業(yè)發(fā)展迅速，目前已形成系列產(chǎn)品。比如德國的EMC系列、EMS系列攪拌站和UBM系列、EMT系列攪拌樓，意大利的MAO系列攪拌站、MSO系列大型攪拌基地等。 我國混凝土攪拌設(shè)備的生產(chǎn)從20世紀(jì)50年代開始。1952年，天津工程機(jī)械廠和上海建筑機(jī)械廠試制出我國第一代混凝土攪拌機(jī)，進(jìn)料容量為400L和1000L。20世紀(jì)70年代未至80年代初，我國為適應(yīng)建筑業(yè)商品混凝土大規(guī)模發(fā)展的需要，在引進(jìn)國外樣機(jī)的基礎(chǔ)上，有關(guān)院所廠家陸續(xù)開發(fā)了新一代JZ型雙錐自落式攪機(jī)D型單臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)。其中，JS型雙臥軸攪拌機(jī)在80年代初研制成功。80年代末，我國混凝土攪拌產(chǎn)品開發(fā)重點(diǎn)轉(zhuǎn)向商品混凝土成套設(shè)備，研制出了10多種混凝土攪拌樓（站）。經(jīng)過引進(jìn)吸收、自主開發(fā)等幾個階段，到本世紀(jì)初，國內(nèi)混凝土攪拌機(jī)技術(shù)得到長足發(fā)展，在產(chǎn)品規(guī)格和生產(chǎn)數(shù)量上，都達(dá)到了一定規(guī)模，出現(xiàn)了一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)，逐步形成了一個具有一定規(guī)模和競爭能力的行業(yè)。2006年，我國生產(chǎn)裝機(jī)容量0．5～6m3的攪拌站2100多臺，已成為混凝土攪拌設(shè)備的生產(chǎn)大國。 1.3研究目標(biāo) 從攪拌的目的和機(jī)理出發(fā)，了解并掌握混凝土攪拌機(jī)的制造、各個部件組件后的運(yùn)行、以及攪拌混合混凝土過程，盡力為以后混凝土攪拌機(jī)的發(fā)展提供更好的數(shù)據(jù)以及裝配設(shè)計[6]。 1.4 研究內(nèi)容 （1）對攪拌機(jī)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行對比，掌握其工作原理，確定其總體設(shè)計方案； （2）確定傳動系統(tǒng)的主要參數(shù)； （3）進(jìn)行電動機(jī)的選擇； （4）進(jìn)行減速器、聯(lián)軸器等主要零部件的設(shè)計； （5）繪制相應(yīng)的零件圖和裝配。 2混凝土的設(shè)計要求 2.1攪拌機(jī)的選型 常見的水泥攪拌機(jī)主要有兩種形式： （1）直立式小型攪拌機(jī)攪拌葉片，如圖2-1所示。 圖2-1 直立式小型攪拌機(jī)攪拌葉片 傳統(tǒng)的直立式水泥攪拌機(jī)是由三個平板狀，通過三個不同尺寸的軸聯(lián)接在一起，實(shí)現(xiàn)攪拌。但是由于從葉片強(qiáng)度、攪拌均勻等方面有些不如人意。改變攪拌葉片傳統(tǒng)的形狀，設(shè)計成一個楔形。并將葉片尺寸設(shè)計稍厚，從而達(dá)到減少攪拌阻力，提高攪拌強(qiáng)度的效果。并將葉片通過螺釘連接，實(shí)現(xiàn)可換，達(dá)到節(jié)約材料效果。這種類型的攪拌機(jī)體型小，價格便宜，適用于小型建筑工程，但是由于攪拌量有限，生產(chǎn)效率低，上、下料不方便，一般不在大型建筑工程中使用。 （2）錐型反轉(zhuǎn)出料式水泥攪拌機(jī)[9]。如圖2-2所示： 1.聯(lián)軸器 2.進(jìn)料斗 3.帶輪 4.減速器 5.鏈條 6.軸承 7.拖輪 8.葉片 9.滾筒 圖2-2 錐型反轉(zhuǎn)出料式混凝土攪拌機(jī) 本機(jī)的主要特點(diǎn)有結(jié)構(gòu)新穎，具有生產(chǎn)效率高，攪拌質(zhì)量好，重量輕，造型美觀等優(yōu)點(diǎn)是一種比較先進(jìn)的機(jī)械。其特征是在支架上設(shè)有中部帶有軸承座的側(cè)部與支架的支承腿平行的轉(zhuǎn)動托架，在轉(zhuǎn)動托架的軸承座內(nèi)通過軸桿插座有攪拌罐。 我所選擇要設(shè)計的是第二種錐型反轉(zhuǎn)出料移動式混凝土攪拌機(jī)。 （1）一種立式混凝土攪拌機(jī)，包括有：供水系統(tǒng)、傳動裝置、攪拌與出料裝置、上料機(jī)構(gòu)。本實(shí)用新型涉及一種用于攪拌混凝土的立式混凝土攪拌機(jī)。據(jù)了解，目前用于攪拌混凝土的攪拌機(jī)普遍是帶有上料斗的臥式 攪拌機(jī)，雖然其給攪拌混凝土帶來了很多好處，存在有結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要2次上料及混凝土排放不凈和不便清洗攪拌罐等不足之處。 本實(shí)用新型旨在提供一種，設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)簡單；操作方便靈活、不受場地限制、排料徹底、便于清洗攪拌罐、直接投料的立式混凝土攪拌機(jī)。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在支架上設(shè)有中部帶有軸承座的側(cè)部與支架的支承腿平行的轉(zhuǎn)動托架，在轉(zhuǎn)動托架的軸承座內(nèi)通過軸桿插座有攪拌罐，在支架一側(cè)的支承腿的外側(cè)設(shè)有布有手柄卡口的角度盤及通過軸桿設(shè)在轉(zhuǎn)動托架軸桿上的手柄。 （2）操作時將沙、石、水泥和水倒入攪拌罐內(nèi)，并啟動電機(jī)，通過傳動齒輪和拖輪使攪拌罐旋轉(zhuǎn)進(jìn)行攪拌，同時根據(jù)攪拌罐內(nèi)所裝物料的多少和攪拌情況將手柄推入角度盤的不同角度的手柄卡口內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)攪拌罐的攪拌角度。當(dāng)需排料時，扳動手柄使轉(zhuǎn)動托架轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動至攪拌罐內(nèi)的混凝土處于被排放的位置，當(dāng)攪拌罐內(nèi)的混凝土被排完后，將手柄放回到使攪拌罐處于所需要的投料角度，然后再進(jìn)行下一次攪拌工作。其攪拌罐的翻轉(zhuǎn)角度為3600°。當(dāng)需停止工作時，將電機(jī)電源切斷。 2.2原始數(shù)據(jù) （1）出料容積350L （2）進(jìn)料容積500L （3）攪拌桶轉(zhuǎn)速15 r/min （4）骨料最大粒徑60mm （5）生產(chǎn)率25-30m3 /h 2.3設(shè)計的總體要求 （1）滿足使用要求 （2）滿足經(jīng)濟(jì)性要求 （3）力求整機(jī)的布局緊湊合理 （4）工業(yè)性要求易操作而實(shí)用 （5）滿足有關(guān)技術(shù)要求 3總體設(shè)計方案確定 3.1總體設(shè)計方案 混凝土攪拌機(jī)主要由傳動系統(tǒng)、攪拌裝置、攪拌罐等組成。該產(chǎn)品的主要機(jī)構(gòu)主要有以下幾部分組成： （1）電機(jī)、減速機(jī)主要由皮帶連接在一起。攪拌罐至于支架上，攪拌罐可與支架分離。 （2）攪拌系統(tǒng)由攪拌罐，攪拌軸組成，完成物料的攪拌工作。 最終設(shè)計方案確定為[11]： 經(jīng)過對混凝土攪拌機(jī)的類型選擇。傳動機(jī)構(gòu)分析與執(zhí)行機(jī)構(gòu)分析，最終擬定了以下方案： 方案1：電動機(jī)——皮帶輪——二級圓柱齒輪減速器——攪拌軸，電動機(jī)首先通過皮帶輪一級減速，再通過減速器經(jīng)過二級減速將動力以及轉(zhuǎn)矩傳送到攪拌軸上。 方案2：電動機(jī)——二級圓錐齒輪減速器——攪拌軸，使用減速器直接減速將動力以及轉(zhuǎn)矩傳送到攪拌軸上。 首先，已知各種傳動的傳動比u，（圓錐齒輪傳動單級傳動比、圓柱直齒輪傳動單級傳動比u、皮帶輪單級傳動比）。然后估算電動機(jī)至攪拌軸間的傳動比，初選同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的原動機(jī)，攪拌軸轉(zhuǎn)速為30r/min，則u=1000/30=33.3。 方案1：使用皮帶輪進(jìn)行一級減速，使用二級圓柱齒輪減速器二級減速，電動機(jī)軸與攪拌軸雖然在同一方向上，但電動機(jī)不直接連接減速器，同樣可以避免安裝分布范圍過大。同時其傳動比u最大為455=100，大于本次設(shè)計所需要的最大傳動比。 方案2：方案2中只使用二級圓錐齒輪減速器，第二級使用圓柱齒輪傳動。優(yōu)點(diǎn)在于圓錐齒輪具有換向性，避免了電動機(jī)軸與攪拌軸在同一方向上，避免造成安裝分布范圍過大。其傳動比u最大為3 5=15，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于33.3。 綜上考慮，選擇方案一是比較合理的，多級減速避免了一次性速度變化過大，而且使用二級減速器照樣可以達(dá)到電動機(jī)、主軸和減速器在同一方向上只要到時候電動機(jī)豎直放置即可。 3.2攪拌桶設(shè)計 1.攪拌筒 2.聯(lián)軸器 3.減速器 4.電動機(jī) 圖3-1 攪拌筒 錐形反轉(zhuǎn)出料攪拌機(jī)的攪拌筒呈雙錐形，筒內(nèi)中部焊接有與攪拌筒軸線成一定夾角交叉布置的高、低葉片各一對。低葉片與軸線呈一定夾角，在攪拌時它使料一部分不斷地推向進(jìn)料端，一部分落在高葉片上或攪拌桶下部。高葉片，由低葉片帶起落到高葉片上的拌和料，被高葉片拋向出料葉片背面，最終也流向拌桶下部，拌桶下部高于低葉片的拌和料被高葉片推向出料葉片的背面。 葉片的安放角和形狀直接影響到拌和料的攪拌效果，目前根據(jù)理論研究和實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)來確定，一般可取低葉片28°~32°，高葉片45°。進(jìn)料錐角47°~50°，出料錐角30°~33°。雙錐反轉(zhuǎn)出料混凝土攪拌機(jī)在工作時，攪拌機(jī)功率主要用于克服混凝土物料在攪合時所產(chǎn)生的偏心距和托輪滾動時產(chǎn)生的摩擦阻力矩。攪拌時，物料會向攪拌筒一側(cè)傾斜，但有少量的物料由于攪拌筒轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的慣性作用而處于自由落體運(yùn)動狀態(tài)，現(xiàn)在假設(shè)物料全部傾斜于一側(cè)[3]。 試求當(dāng)前情況下的攪拌功率。先求出攪拌筒的幾何尺寸，攪拌筒外形簡圖如上圖3-1。 由《混凝土機(jī)械》查攪拌筒幾何容積，與出料容積 V0/V1=2～4 出料容積V2和進(jìn)料容積V1有＆為出料系數(shù)，對混凝土一般取0.6-0.7 ＆=V1/V2 （3-1） V2=（0.6～0.7）V1 設(shè)出料V2=350L 所以V1=350/(0.6～0.7)=583～500L 暫時選V1=560L V0/V1=2～4 V0=1166～2000 暫時選1500L 由《混凝土機(jī)械》查的進(jìn)料錐角為47°～50°出料錐角為30°～33°所以選擇出料角33°，進(jìn)料角49°。 從省料的角度出發(fā)，當(dāng)攪拌桶容積一定時，其表面積S最小。 （3-2） 分別帶入40°和45°并計算 當(dāng)L=-4.0/λ，R=1.61/λ，此時，W/L=3.53R/L=0.70，L/D=L/2R=1.24 當(dāng)L=-4.0/λ，R=1.62/λ，此時，W/L=3.41R/L=0.72，L/D=L/2R=1.23 所以，寬長之比為0.7左右時所需制造材料最省。由于長寬之比的值主要由攪拌機(jī)性能決定，因此該值只能作為選擇長寬比的參考。由以上原則，本設(shè)計取攪拌機(jī)總長為1480mm,寬為1050mm。 4傳動系統(tǒng)的選擇 4.1電動機(jī)的選擇 電動機(jī)是現(xiàn)代機(jī)械常用的原動機(jī)，并且是系列化和標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品。機(jī)械設(shè)計中需要根據(jù)工作機(jī)的工作情況和運(yùn)動，動力參數(shù)，合理選擇電動機(jī)類型，結(jié)構(gòu)形式，傳遞的功率和轉(zhuǎn)速，確定電動機(jī)的型號。 電動機(jī)有交流、直流電動機(jī)之分，工業(yè)上一般采用交流電動機(jī)，交流電動機(jī)分為異步電動機(jī)和同步電動機(jī)兩類，異步電動機(jī)又分為籠型和繞線型兩種，而普通籠型異步電動機(jī)應(yīng)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(jī)，因?yàn)槠溆懈咝?、?jié)能、噪音小、振動小、安全可靠的優(yōu)點(diǎn)，而且安裝尺寸和功率等級符合國際標(biāo)準(zhǔn)，適用于無特殊要求的多種機(jī)械設(shè)備。 電動機(jī)功率的選擇是否合適將直間影響到電動機(jī)的工作性能和經(jīng)濟(jì)性能。如果選用額定功率小于工作機(jī)所需要的功率，就不能保證工作機(jī)正常工作，甚至使電動機(jī)長期過載造成過早損害，如果選用額定功率大于工作機(jī)所需要的功率，則電動機(jī)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(fèi)。所以要選擇合適的電動機(jī)做為機(jī)器的動力源輸出[10]。 攪拌機(jī)電動機(jī)的功率按所需的(單位：kW)計算公式為： Pd=Pw/? 式中pw—工作機(jī)機(jī)所需工作效率 ? —由電動機(jī)到工作機(jī)的總效率 工作效率，應(yīng)由工作阻力和運(yùn)動參數(shù)計算求得： Pw=Mn/9550 （4-1） 式中M為攪拌筒攪拌時所需的外力據(jù)（N·m） n—攪拌筒轉(zhuǎn)速（r/min） 其中雙錐反轉(zhuǎn)出料棍凝土攪拌機(jī)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(chǎn)生的偏心阻力及托輪滾動磨擦阻力矩。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(cè)，呈斜而，求此種情況下的攪拌功率。 外力矩M的計算：M=M摩擦+M物料 式中M摩擦—攪拌時拌合料所產(chǎn)生的偏心阻力矩； M物料—攪拌時托輪所產(chǎn)生的滾動摩擦阻力矩； M物料=G物料Hsina=9.8VρHsinφ 式中G物料為攪合物料質(zhì)量 G物料=Vρ V—攪拌筒容積 p—拌合料容重 ρ=(1.5～1.7)×1000kg/m3 （4-2） H—拌合料重心至拌筒中心的距離，mm； H=b3/12S=2（R1+ tanφ）2/3S-2h/3 （4-3） 因?yàn)榛旌狭显诎柰矁?nèi)為一水面，且以攪拌時進(jìn)、出料口均不得有溢出為原則，所以討論時進(jìn)料口、出料口相等，均為h。 進(jìn)料錐內(nèi)拌合物所產(chǎn)生的偏心阻力矩給x以微小增量△x則在X=X+△x平面之間的有效容積微元體△V弓對X軸的微元阻力矩 △M進(jìn)=9.8△V進(jìn)ρHsinφ （4-4） 積分可得進(jìn)料錐內(nèi)混合料所產(chǎn)生的偏心阻力矩出料錐內(nèi)拌合物所產(chǎn)生的偏心阻力矩由進(jìn)料錐公式可直接得出柱體內(nèi)地混合料所產(chǎn)生的偏心阻力矩為： M柱=9.8△V柱ρHsinφ = （R2-h2）3/2l2ρsinφ 綜上，攪拌時混合料所產(chǎn)生的總偏心力矩： M物料=M柱+M進(jìn)+M出 （4-5） 所以： M進(jìn)=9.8× [(R1+ tanφ)2-h2]3/2.ρsinφ△ =430.1N·m M出=9.8× [(R2+ tan φ)2-h2]3/2.ρsinφ△ =393.2N·m M柱=（R2-h2）3/2l2ρsinφ=1095N·m Pw=Mn/9550=3.84kW Pd=PW/η=4.61kW 式中f一混凝土與鋼葉片的磨擦系數(shù)f=0.62 ηw—傳動效率 ηw=η12η23η34=0.8335 （4-6） η1—聯(lián)軸器的傳動效率，取η1=0.99 η2—齒輪傳動的傳動效率，η2=0.97 η3—軸承的傳動效率，η3=0.98 確定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 經(jīng)查表[2] ：一級開式齒輪的傳動比ia=3～7，二級圓拄齒輪減速器的傳動比 i=8—40，總的傳動比合理范圍為ia=24～280，故電動機(jī)的轉(zhuǎn)速的可選范圍為： n=（24～280）×17.5=420～4900r/min 根據(jù)工況和計算所選電動機(jī)為： 表 4-1 電動機(jī)的主要參數(shù) 型號 額定功率kW 轉(zhuǎn)速r/min 軸徑mm Y100L2-4-JB9619 5.5 1440 28 4.2減速器的選擇 減速器是一種由封閉在剛性殼體內(nèi)的齒輪傳動，蝸輪傳動或齒輪一蝸輪傳動所組合的獨(dú)立部件，常在動力機(jī)與工作機(jī)之問為減速的傳動裝置；在少數(shù)情況也用作增速的傳動裝置，減速器因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)緊湊，效率較高，傳遞運(yùn)動正確可靠，使用維修簡單，并可成批生產(chǎn)，故在現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣減速器類型很多，有圓柱齒輪減速器，圓錐齒輪減速器，蝸桿減速器等[8]。 由于考慮到所傳遞的功率和傳動比.在本攪拌機(jī)設(shè)計課題中采用的是二級圓柱齒輪減速器。 減速器的機(jī)體是用于支持和固定軸系的零件，是保證傳動零件的嚙合精度，良好的潤滑和密封的重要零件，其重量約占減速器總重量的5倍。因此，機(jī)體結(jié)構(gòu)對減速器的工作性能，加工工藝，材料消耗，重量及成本等有很大的影響。機(jī)體材料采用灰鐵（HT150或HT200)制造。 支撐零件和聯(lián)接零件都是要根據(jù)零件的要求來設(shè)計，因此一般應(yīng)先設(shè)計算傳動零件，確定其尺寸，參數(shù)，材料和結(jié)構(gòu)。 4.2.1一級齒輪傳動的設(shè)計 （1）材料的選擇 應(yīng)傳動尺寸和批量較小，小齒輪設(shè)計成齒輪軸，選擇40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度為241HB-286HB，大齒為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度240HB，暫取傳動比i=3.8。 （2）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)ha*取為1，頂隙系數(shù)c*取為0.25，分度圓壓力角度數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值a=20°小齒輪的參數(shù)如下： 分度圓直徑： d1=Z1m=2.5×20=50mm （4-7） d2= Z2m=2.5×76=190mm 中心距： a=m（z1+z2）=240mm （4-8） 齒頂高： hn=1×2.5=2.5mm （4-9） 齒根高： hf=3.125mm （4-10） 齒全高： h=5.625mm 齒頂圓直徑： da1=（20+2）×2.5=55mm （4-11） da2=（76+2）×2.5=195mm 齒根圓直徑： df1=（20-2-0.5）×2.5=43.75mm （4-12） df2=（76-2-0.5）×2.5=183.75mm 齒寬： b1=50mm （4-13） b2=60mm 齒距： P=πm=3.14×2.5=7.85mm （4-14） 齒厚： s=P/2=3.925mm （4-15） 齒槽寬： e=P/2=3.925mm （4-16） 基圓齒距： Pb=Pcos20°=7.375mm （4-17） 法向齒距： Pn=Pb=7.375mm （4-18） 彎曲疲勞極限δFlim： δFlim1=600MPa （4-19） δFlim2=450MPa （4-20） 彎曲系數(shù)壽命YN： YN1=0.95 （4-21） YN2=0.97 尺寸系數(shù)： Yx=1.0 許用彎曲應(yīng)力： [δF1]=456MPa （4-22） [δF2]=349MPa 驗(yàn)算： δF1=107.4MPa< [δF1] δF2=106.88MPa<[δF2] 根據(jù)以上分析，傳動在允許的時間之內(nèi)有效，沒發(fā)生過載，故所選齒輪滿足要求。 4.2.2第二級齒輪傳動的設(shè)計 （1）材料的選擇 應(yīng)傳動尺寸和批量較小，小齒輪設(shè)計成齒輪軸，選擇40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度為280HB，大齒為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度240HB，暫取傳動比i=3.09。 （2）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)ha*取為1，頂隙系數(shù)c*取為0.25，分度圓壓力角度數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值a=20°小齒輪的參數(shù)如下： 分度圓直徑： d1=Z1m=2.5×30=75mm d2=Z2m=2.5×93=232.5mm 中心距： a=m（z1+z2）=153.75mm 齒頂高： hn=1×2.5=2.5mm 齒根高： hf=3.125mm 齒全高： h=5.625mm 齒頂圓直徑： da1=（30+2）×2.5=55mm da2=（93+2）×2.5=195mm 齒根圓直徑： df1=（30-2-0.5）×2.5=68.75mm df2=（93-2-0.5）×2.5=226.25mm 基圓直徑： db1=d1cosα=70.485mm db2=d2cosα=218.5mm 齒寬： b1=85mm，b2=75mm 齒距： P=πm=3.14×2.5=7.85mm 齒厚： s=P/2=3.925mm 齒槽寬： e= P/2=3.925mm 基圓齒距： Pb=Pcos20°=7.375mm 法向齒距： Pn=Pb=7.375mm （3）齒根接觸疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算： 載荷系數(shù)K： K= KAKvKFαKFβ=2.74 齒形系數(shù)YFa： YFa1=2.6 YFa2=2.3 應(yīng)力修正系數(shù)YSa： YSa1=1.6，YSa2=1.8 彎曲疲勞極限： δFlim1=600Mpa δFlim2=450Mpa 彎曲最小安全系數(shù)SFlim： SFlim=1.25 彎曲系數(shù)壽命YN： YN1=0.95，YN2=0.97 尺寸系數(shù)： Yx=1.0 許用彎曲應(yīng)力： [δF1]=456Mpa [δF2]=349Mpa 驗(yàn)算： δF1=107.4Mpa< [δF1] δF2=106.88Mpa<[δF2] 根據(jù)以上分析，傳動在允許的時間之內(nèi)有效，沒發(fā)生過載，故所選齒輪滿足要求。 4.3軸的校核 軸的最小直徑按公式mm。 可確定各軸的基本尺寸，可確定低速級和中間軸為齒輪軸最小軸徑分別為d1≥25.19mm，d2≥26.29mm，高速軸最小軸徑d2≥38mm。 在此對中間齒輪軸進(jìn)行校核 齒輪軸材料選擇，在二級齒輪減速器傳動中，減速器的軸采用45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由《機(jī)械手冊》查表得： δB=650MPa，δS=360MPa，δ-1=300MPa，[δB]=650MPa 己知中間軸的輸出功率為5.072kW，轉(zhuǎn)速為378.9r/min，齒輪軸受力計算分析 作用力的計算T: T=9.55×106×5.09/378.9=130458N·mm （4-23） 齒輪Z2的圓周力： Ft2=2T/d2=130458/190=1373.2N （4-24） 齒輪Z2的徑向力： Fr3= Ft2tan20°=3071.62N （4-25） 齒輪Z3的圓周力： Ft3=2T/d3=130458/85=1534.8N （4-26） 齒輪Z3的徑向力： Fr3= Ft2tan20°/cos9.36=3078.07N （4-27） 水平面支承反力及彎矩： Rcy=444.2N Rdy=3847.4N （4-28） 彎矩： MAY=777.7×35=27219.5 N·mm MBY=3072.1×52.5=161285.25N·mm MCY=6867×67.5=463522.5 N·mm MDY=2929×67.5=197707.5N·mm （4-29） 乖直面支承反力及彎矩,支承反力： RCH=1274N·mm RDH=347.5 N·mm （4-30） 彎矩計算： MAF=535×347.5=185912.5N·mm MBF=42×1274=53508 N·mm （4-31） 合成彎矩： MA=213139.4N·mm MB= 212665.5N·mm MC= 460090N·mm MD= 152829.4N·mm （4-32） 應(yīng)力校核系數(shù)α： α=δ-1/[δB]=300/650=0.46 （4-33） 當(dāng)量轉(zhuǎn)矩： T=0.46×130458=60010.68N·mm 當(dāng)量彎矩在大齒輪軸勁中間截面處： M1=220969 N·mm 在右軸勁中間截面處： M2=164188.8N·mm 校核軸頂： d1=32.1mm d2=29.3mm 經(jīng)校核較合適無需調(diào)整。其他軸按同樣方法校核。 4.4聯(lián)軸器 聯(lián)軸器是聯(lián)接兩軸使之一同回轉(zhuǎn)并傳遞轉(zhuǎn)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(yán)格對中并在作中不發(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(yīng)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(zhuǎn)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。 在高速級，因電動機(jī)Y100L2-4-JB9619的軸徑為mm，故選用標(biāo)準(zhǔn)凸緣聯(lián)軸器GB/6069-2002,軸孔32mm,軸孔長82mm。在低速級，可選用標(biāo)準(zhǔn)凸緣聯(lián)軸器YL10，軸孔45mm，軸孔長112mm。聯(lián)軸器可以在機(jī)器停車后用拆卸的方法才能把兩軸分離。 4.5軸承的選擇 常用的滾動軸承有深溝球軸承、圓錐滾子軸承、角接觸球軸承。其類型和特性如下： 圓錐滾子軸承：極限轉(zhuǎn)速中，允許角偏差2°；主要特性應(yīng)用：能承受較大的徑向、軸向聯(lián)合載荷，應(yīng)為線接觸，承載能力大于角接觸軸承，內(nèi)外圈可分離，裝載方便，通常成對使用。 深溝球軸承：極限轉(zhuǎn)速高，允許角偏差8~16°；主要特征：主要承受徑向載荷，同時也能承受一定量的軸向載荷。當(dāng)轉(zhuǎn)速很高而軸向載荷不大的時候，可代替推力球軸承，承受純軸向載荷，當(dāng)承受純軸向載荷時，a=0。 角接觸球軸承：極限轉(zhuǎn)速高，允許角偏差2~10°，主要特性運(yùn)用：能同時承受徑向軸向聯(lián)合載荷，公稱接觸角越大，軸向承受能力越大。通常成對使用，可以分裝與兩個支點(diǎn)或同裝于一個支點(diǎn)上。根據(jù)上面比較及減速器的計算要求，選用6208深溝球軸承。 5其他系統(tǒng)的選擇 5.1供水系統(tǒng) 供水系統(tǒng)由電機(jī)、水泵、調(diào)節(jié)閥和管路組成，如下圖5-1所示。 電機(jī)通電后水泵即可將水直接注入拌筒，并通過調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)水的流量，（出廠時流量已調(diào)整合適）。攪拌所需的水量，是通過電氣箱內(nèi)的時間繼電器直接控制水泵電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的時間來實(shí)現(xiàn)的。用戶也可按給定時間流量關(guān)系圖（圖5-2）選擇要求水量所需時間。供水時，按下按鈕，水泵啟動，達(dá)到規(guī)定時間后，供水電路自動切斷。按下旋轉(zhuǎn)按鈕，再按水泵啟動按鈕，可以連續(xù)供水，推進(jìn)沖洗管，接上水管，可以沖洗攪拌機(jī)。 1.電動機(jī) 2.調(diào)節(jié)閥 3.水泵 圖5-1 供水系統(tǒng) 圖5-2 時間--流量曲線 5.2液壓系統(tǒng) 液壓系統(tǒng)由齒輪泵、油箱、液壓缸、換向閥、單向閥等組成。將油箱內(nèi)的液壓油送入提升油缸的上腔，使料斗上升。結(jié)構(gòu)如下圖5-3所示： 圖5-3 液壓原理圖 5.3料斗的設(shè)計 由上面可知 出料容量V1=350L 則進(jìn)料容量V2=560L 取料斗的長，寬，高分別為900mm，600mm，350mm 則料斗的容量V0=720L≥560L 即所取尺寸符合要求，簡圖如下： 圖5-4 料斗 5.4底架的設(shè)計 自落式攪拌機(jī)的傳動裝置通過底架裝在整個機(jī)器上，底架內(nèi)應(yīng)留有足夠位置容納聯(lián)軸器、減速器等部件，并保證安裝操作所需要的空間。本設(shè)計中采用冷彎等邊槽鋼骨焊接而成的骨架機(jī)構(gòu)，槽鋼主要用于建筑機(jī)構(gòu)、車輛制造和其他工業(yè)結(jié)構(gòu)，槽鋼還常常和工字鋼配合使用。槽鋼按形狀又可分為四種：冷彎等邊槽鋼、冷彎不等邊槽鋼、冷彎內(nèi)卷邊槽鋼、冷彎外卷邊槽鋼。 查閱資料后得：槽鋼的型號為22#B 其總長為1210mm,寬為1000mm,高為530mm。 5.5摩擦傳動 摩擦傳動是依靠橡膠拖輪與攪拌筒滾道間的摩擦力來驅(qū)動攪拌筒旋轉(zhuǎn)，攪拌筒通過滾道支承在四個橡膠摩擦輪上其中一對為主動輪，另一對為從動輪。當(dāng)電動機(jī)減速箱使一對主動輪回轉(zhuǎn)時，攪拌筒機(jī)與混合料的相互作用，主動橡膠摩擦輪靠摩擦力驅(qū)動攪拌筒回轉(zhuǎn)。為防止攪拌筒軸向竄動，在滾道的兩側(cè)固定導(dǎo)向圈。摩擦傳動的特點(diǎn)是噪聲小，結(jié)構(gòu)簡單，但遇水容易打滑降低生產(chǎn)率，所以在滾道的材料用人字剛來增大摩擦。 總 結(jié) 經(jīng)過幾個月的努力，畢業(yè)設(shè)計總算如期完成，在此設(shè)計過程中，有許多困難與盲點(diǎn)，總結(jié)有以下幾點(diǎn)： 1.在初定方案過程中，使方案進(jìn)行了多次修改，耽誤了大量時間。在計算過程中，對于傳動齒輪、軸的基本尺寸，計算結(jié)果與實(shí)際生產(chǎn)加工有偏差，也相應(yīng)作了修改。 2.在總體結(jié)構(gòu)設(shè)計上，由于沒有相應(yīng)的參考，計算量過大，許多計算出現(xiàn)錯誤，而且尺寸的確定也比較麻煩，在畫圖過程中，發(fā)現(xiàn)圖上尺寸與理論的差距存在嚴(yán)重，不得不重新進(jìn)行尺寸的修改。 我認(rèn)為畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)生專業(yè)知識深化和系統(tǒng)提高的重要過程，通過本次對混凝土攪拌機(jī)的設(shè)計，加深了我對專業(yè)知識的理解和應(yīng)用，這個設(shè)計涉及的領(lǐng)域很多包括：機(jī)械制圖，機(jī)械原理，液壓，機(jī)械設(shè)計等等。通過這次設(shè)計我能熟練運(yùn)用有關(guān)參考資料、手冊、規(guī)范，并熟悉了部分國家標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)械方面的知識得到了系統(tǒng)的鞏固和提升。 我深刻的認(rèn)識到，要想成為一名合格的工程設(shè)計人員只是掌握本專業(yè)的知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，應(yīng)該具有更加淵博的知識，如應(yīng)該對計算機(jī)應(yīng)用，農(nóng)產(chǎn)品的特性，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀等各個方面能力進(jìn)行加強(qiáng)。 致 謝 對于這次畢業(yè)設(shè)計的完成，首先感謝母校塔里木大學(xué)的培養(yǎng)和教育，感謝學(xué)校給我提供了如此難得的學(xué)習(xí)環(huán)境和機(jī)會，知道了學(xué)習(xí)的可貴與獲取知識的辛勤。承蒙李傳峰老師的耐心指導(dǎo)，使我順利地完成了畢業(yè)設(shè)計。在此，深深地感謝指導(dǎo)老師，給予了我耐心的指導(dǎo)和幫助，體現(xiàn)出了他對工作高度負(fù)責(zé)的精神，有時候盡管老師很忙，但老師總能給我們答復(fù)，對我們的問題耐心的指導(dǎo)，同時也感謝在這幾年中給予我知識的各位老師。 其次，對于這次畢業(yè)設(shè)計，由于時間倉促和自己所學(xué)軟件掌握熟練程度等因素，設(shè)計的總體來說不盡人意，不過，至少啟發(fā)了我的思維，提高了我的動手能力和知識的綜合運(yùn)用，分析能力以及查閱知識的能力同時，使我將以前所學(xué)的書本知識又重新復(fù)習(xí)了一遍，在這過程中收獲了很多東西，這些東西于我而言都是非常珍貴的，并且這為我在今后的工作崗位上發(fā)揮自己的才能奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)，也提供了經(jīng)驗(yàn)，同時也懂得了遇到事考慮要全面，細(xì)致。 最后，衷心的感謝學(xué)校能夠給予我這次機(jī)會，使我將所學(xué)理論知識與實(shí)踐相結(jié)合，以及在這次設(shè)計中給予我指導(dǎo)的所有老師，給我?guī)椭耐瑢W(xué)們。你們傳授的知識使我受用一生，你們的恩情我會銘記一生，你們的幫助我也會深深地記在心里。  參考文獻(xiàn) [1] 馮辛安. 機(jī)械制造裝備設(shè)計[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999. 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