小型混凝土攪拌機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計說明

摘 要攪拌可以使兩種或多種不同的物質(zhì)在彼此之中互相擴(kuò)散，從而達(dá)到均勻混合；也可以加速傳質(zhì)和傳熱過程。在工業(yè)生產(chǎn)中，攪拌操作是從工業(yè)開始的，圍繞食品、纖維、造紙、石油、水處理、建筑等，作為工藝過程的一部分而被廣泛應(yīng)用。本文就以建筑為中心設(shè)計一款小型混凝土攪拌機(jī)。 本設(shè)計的小型混凝土攪拌機(jī)是強(qiáng)制式攪拌機(jī)中的一種，攪拌非常均勻，質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高，成本低。其主要組成結(jié)構(gòu)包括：電動機(jī)、帶傳動、減速器、鏈傳動、攪拌結(jié)構(gòu)與機(jī)架等。主要設(shè)計計算容是小型混凝土攪拌機(jī)攪拌裝置的設(shè)計與其校核，攪拌軸的連接與強(qiáng)度校核，各部分在機(jī)架中的安裝位置設(shè)計已達(dá)到小巧方便的設(shè)計要求。 本設(shè)計完成了總體結(jié)構(gòu)的擬定，通過設(shè)計計算和校核，確定了各組成部分的結(jié)構(gòu)尺寸和形狀，實現(xiàn)了混凝土攪拌的功能。關(guān)鍵詞：攪拌機(jī)；立軸；混凝土；攪拌裝置；傳動系統(tǒng)ABSTRACTMixing can make two or more different materials in the spread of each other, so as to achieve the smooth; mix Also can accelerate and mass and heat transfer process. In industrial production, stirring, from the start of the industrial operation, around food, fibre, paper making, oil, water treatment, construction and so on, as part of the process and has been widely used. This essay, taking construction as the center design a small concrete mixer for reference. The design of small concrete mixer is a compulsory mixer, the mixing is very uniform, good quality, high efficiency and low cost. Its composition include: motor, belt drive, gear reducer, chain drive, mixing structure and rack. Calculate the content of the main design is the design and checking of the small concrete mixer, agitator, stirring shaft connection and strength check all parts of the installation location in the rack has been designed to achieve compact and convenient design requirements The design is completed the overall structure of the formulation, design calculation and verification to determine the structure size and shape of the various components of the concrete mixing.Key words: Mixer; Vertical shaft; Concrete; Mixing unit; Transmission system目 錄摘 要IABSTRACTII第1章 緒論11.1 研究的目的意義11.1.1 混凝土的組成21.1.2 攪拌的任務(wù)21.1.3 攪拌機(jī)設(shè)計的意義31.2 國外混凝土攪拌機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r31.3 設(shè)計容41.4 設(shè)計任務(wù)書51.4.1 設(shè)計的依據(jù)與要求51.4.2 產(chǎn)品的用途與使用圍5第2章 總體設(shè)計方案62.1 總體方案設(shè)計62.1.1 混凝土攪拌機(jī)種類和功能比較62.1.2 混凝土攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)型式選擇72.2 總體結(jié)構(gòu)與工作原理72.2.1 結(jié)構(gòu)組成與工作原理72.2.2主要技術(shù)參數(shù)8第3章 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算93.1 主要工作部件的設(shè)計93.1.1 攪拌裝置的設(shè)計93.1.2 機(jī)架的設(shè)計93.2 傳動系統(tǒng)的設(shè)計103.2.1 傳動比分配與電動機(jī)選型103.2.2 V帶傳動的設(shè)計113.2.3 減速器選型183.2.4 鏈傳動的設(shè)計193.3 主軸設(shè)計與計算213.3.1 軸的計算過程213.3.2 鍵與軸承的選擇223.3.3 軸的強(qiáng)度校核233.3.4 軸承組合的設(shè)計27第4章 結(jié)論28致 29參考文獻(xiàn)30CONTENTSABSTRACTIIThe first chapterintroduction11.1 The purpose of the research significance11.1.1 The composition of the concrete21.1.2 Mixing task21.1.3 The significance of the mixing machine design31.2 The development situation of concrete mixer at home and abroad31.3 Design content41.4 The design plan descriptions of the51.4.1 The design basis of and requirements51.4.2 The use of the products and use scope5Chapter 2 The overall design scheme62.1 The general scheme design62.1.1 Concrete mixer type and functional comparison62.1.2 The structure of the concrete mixer type choice72.2 The overall structure and the work72.2.1 Structure and working principle72.2.2 The main technical parameters8Chapter 3 The main structure design and calculation93.1 The design of the main working parts93.1.1 The design of the device93.1.2 Frame design93.2 The design of the drive system103.2.1 Transmission ratio allocation and motor selection103.2.2 V belt transmission design113.2.3 Reducer selection183.2.4 Recommends the design193.3 Spindle design and calculation213.3.1 Axis calculation213.3.2 Key and bearing choice223.3.3 Axis of intensity233.3.4 Bearing the design of the combination27Chapter 4 conclusion28Thanks29Reference3029 / 36第1章 緒論1.1 研究的目的意義 近年來隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)與科學(xué)技術(shù)的高速增長，基本建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，建設(shè)隊伍不斷增加，大城市基礎(chǔ)建設(shè)、房地產(chǎn)開發(fā)業(yè)的迅猛發(fā)展，推動了混凝土生產(chǎn)產(chǎn)量的迅速提高，機(jī)械設(shè)備在建設(shè)施工中的地位也日益顯著。加強(qiáng)施工隊伍的裝備，是改善施工條件，提高施工速度、工程質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益的保障1。 混凝土生產(chǎn)是改變傳統(tǒng)的現(xiàn)場分散攪拌混凝土的生產(chǎn)方式，實現(xiàn)建筑工業(yè)化的一項重要改革?；炷恋纳唐坊a(chǎn)因其生產(chǎn)的高度專業(yè)化和集中化等特點大大提高了混凝土工程質(zhì)量，節(jié)約原材料，加快，提高勞動生產(chǎn)率，減輕勞動強(qiáng)度，同時也因其節(jié)省施工用地，改善勞動條件，減少環(huán)境污染而使人類受益。 由于混凝土機(jī)械的工作對象是砂石、水泥等混合料，且用量大，工作環(huán)境惡劣。因此，現(xiàn)代混凝土施工機(jī)械已經(jīng)在向高技術(shù)、高效能、多品種、自動化和智能化的方向發(fā)展，以改善工作條件與提高生產(chǎn)率。 由于這些攪拌輸送機(jī)全部都是利用單運(yùn)動方式,因而普遍存在拌和物料不充分,攪拌效果不太理想；另外,其噪音也較大,特別是在煤炭行業(yè)的工業(yè)型煤等新工藝上使用的攪拌輸送機(jī),根本滿足不了其工藝設(shè)計要求而嚴(yán)重制約了其新技術(shù)新工藝的推廣使用,因而急需一種結(jié)構(gòu)新穎、效果明顯的全新機(jī)型的攪拌機(jī)來逐步代替舊式攪拌機(jī),并且也可廣泛地使用于其他行業(yè)。 攪拌是混凝土生產(chǎn)工藝過程中極重要的一道工序，所以應(yīng)盡可能的使處在攪拌過程中的拌合料各組分的運(yùn)動軌跡在相對集中區(qū)域互相交錯穿插，在整個拌合料體積中最大限度的產(chǎn)生相互摩擦，并盡可能提高各組分的體積參與運(yùn)動的次數(shù)和運(yùn)動軌跡的交叉頻率，為混凝土拌合實現(xiàn)宏觀和微觀勻質(zhì)性創(chuàng)造最有利的條件，因此混凝土施工應(yīng)向機(jī)械化和自動化方向發(fā)展2。 小型混凝土攪拌機(jī)的設(shè)計，是為了滿足市場需求，完善產(chǎn)品的系列，適應(yīng)小型建筑施工和實驗室工作的要求。它是在封閉的環(huán)境中，實現(xiàn)對物料的攪拌和輸送，攪拌與輸送效果良好，對環(huán)境污染少，能夠改善施工現(xiàn)場施工條件，保障施工人員身心健康，降低工人的施工強(qiáng)度，提高工作效率，減少施工中對環(huán)境的破壞。1.1.1 混凝土的組成 混凝土作為當(dāng)今最大宗的建筑材料，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)中占有重要地位。一般混凝土指水泥混凝土而言，它是由水泥和砂、石集料，加水按規(guī)定的配合比，經(jīng)過攪拌、澆注和凝結(jié)而成的一種人造石材。其中，水泥和水起膠凝作用，砂、石起骨架填充作用，水泥漿包裹在砂的表面，并填充到砂的空隙成為砂漿，砂漿又包裹在石子的表面，也能填充石子的空隙。當(dāng)水泥漿硬化后，就將砂、石集料顆粒牢固地粘結(jié)成一個整體，使混凝土具有一定的強(qiáng)度和其他許多重要性能3。1.1.2 攪拌的任務(wù) 強(qiáng)度是混凝土最主要的力學(xué)性能，混凝土強(qiáng)度主要取決于混合料間的界面結(jié)構(gòu)。一般認(rèn)為混凝土攪拌的主要任務(wù)是；l.組分均勻分布，達(dá)到宏觀與微觀上的勻質(zhì)； 2.破壞水泥粒子團(tuán)聚現(xiàn)象，使其各顆粒表面被水浸潤，促使彌散現(xiàn)象的發(fā)展； 3.破壞水泥粒子表面的初始水化物薄膜包裹層，促進(jìn)水泥顆粒與其他物料顆粒的結(jié)合，形成理想的水化生成物； 4.由于物料表面常覆蓋上一薄層灰塵與粘土，有礙界面結(jié)合層的形成，故應(yīng)使物料顆粒間多次碰撞和互相摩擦，以減少灰塵薄膜的影響5； 5.提高混合料各單元體參與運(yùn)動的次數(shù)和運(yùn)動軌跡的交叉頻率，以加速達(dá)到勻質(zhì)化。1.1.3 攪拌機(jī)設(shè)計的意義 由以上分析可以給合理的攪拌機(jī)理一個解釋：應(yīng)盡可能使處在攪拌過程中的混合料各組分的運(yùn)動軌跡在相對集中區(qū)域互相交錯穿插，在整個混合料體積中最大限度地產(chǎn)生相互摩擦，盡可能提高各組分參與運(yùn)動的次數(shù)和運(yùn)動軌跡的交叉頻率，為混合料實現(xiàn)宏觀和微觀勻質(zhì)性創(chuàng)造最有利的條件。強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)一般筒身固定，攪拌機(jī)片旋轉(zhuǎn)，對物料施加剪切、擠壓、翻滾、滑動、混合使混凝土各組分?jǐn)嚢杈鶆颉?因此，為了獲得攪拌均勻的混凝土，混凝土攪拌機(jī)必須具備下列條件： （1）能對混凝土各種組分均勻攪拌，并使水泥漿或瀝青均勻包裹骨料表面; （2）能將攪拌后的混凝土均勻的卸出; （3）攪拌和出料的時間短; （4）占地面積小; （5）功率消耗小，符合環(huán)保要求。 而影響混凝土攪拌質(zhì)量的與攪拌機(jī)有關(guān)的主要因素有: （1）混凝土攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)形式和它的攪拌速度; （2）混凝土攪拌機(jī)出料容量與攪拌筒幾何容積的比率，即容積利用系數(shù); （3）攪拌葉片和襯板的磨損狀況; （4）各種混合材料的加料順序。 （5）攪拌時間4。1.2 國外混凝土攪拌機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 在攪拌機(jī)出現(xiàn)的時期，是以自落式攪拌的形式出現(xiàn)。隨著對混凝土要求的不斷增多，出現(xiàn)了強(qiáng)制式攪拌機(jī)。強(qiáng)制式攪拌機(jī)又可分為立軸式和臥軸式兩類。國幾乎都是這兩種形式的攪拌機(jī)5。 立軸式攪拌機(jī)，又稱渦漿式強(qiáng)制攪拌機(jī)，這種攪拌機(jī)的形式是在固定放置的圓盤中央，裝有一個由減速機(jī)驅(qū)動的轉(zhuǎn)子臂架，在臂架上裝有攪拌葉片和外壁鏟刮葉片，依靠各組攪拌葉片不同的安裝位置和安裝角度便能對在圓盤和轉(zhuǎn)子之間環(huán)形工作容積的物料進(jìn)行劇烈攪拌6。 臥軸式攪拌機(jī)又稱圓槽式攪拌機(jī)，是七十年代發(fā)展起來的一種新型攪拌機(jī)，它可分為單軸式和雙軸式，這種形式的攪拌機(jī)兼有自落和強(qiáng)制兩種攪拌的機(jī)能，攪拌葉片的線速度比渦漿式小，因而耐磨性要比渦漿式小高7。 單臥軸攪拌機(jī)是由德國ELBA公司研制生產(chǎn)。它具有結(jié)構(gòu)緊湊、消耗功率小、葉片襯板耐磨性好，能滿載啟動和具有攪拌輕質(zhì)混凝土能力的優(yōu)點。我國也向該公司引進(jìn)了樣機(jī)。雙臥軸攪拌機(jī)是隨著混凝土施工工藝的改進(jìn)而逐漸發(fā)展起來的新機(jī)型。國外從二十世紀(jì)四十年代后期開始在美國和德國出現(xiàn)，但因軸端密封技術(shù)的不成熟，其發(fā)展基本處于停頓狀態(tài)。直到七十年代初，由于這項技術(shù)得到突破，雙臥軸攪拌機(jī)在不少國家右重新發(fā)展起來，目前已形成系列產(chǎn)品。我國于二十世紀(jì)八十年代初研制成功，但發(fā)展迅速，在產(chǎn)品規(guī)格和產(chǎn)品數(shù)量上，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了其它機(jī)型15。 攪拌機(jī)構(gòu)是雙臥軸攪拌機(jī)的核心部分，混凝土攪拌質(zhì)量的好壞，生產(chǎn)率的高低，使用維修費用的多少都與它有關(guān)。攪拌機(jī)構(gòu)是由水平安置的雙圓槽形伴筒、兩根按相反方向轉(zhuǎn)動的攪拌軸和其上安裝的攪拌葉片組成的。攪拌葉片的作用半徑是相互交叉的，葉片與軸中心線成一定角度，當(dāng)攪拌軸轉(zhuǎn)動時，葉片一方面帶動混和料在兩個拌筒輪番地作圓周運(yùn)動，上下翻滾，同時在攪拌葉片相遇或重疊的部分，混和料在兩軸之間的共域相互交換；另一方面推動混和料沿著攪拌軸方向，不斷地從旋轉(zhuǎn)平面向另一個旋轉(zhuǎn)平面運(yùn)動8。1.3 設(shè)計容1.攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)方案分析與總體設(shè)計 本攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)是由機(jī)架、攪拌裝置、傳動系統(tǒng)所主成。 機(jī)架是整個設(shè)備的支撐部分，由槽鋼和鋼管焊接而成。攪拌裝置由攪拌筒、攪拌軸、攪拌鏟片所主成，攪拌鏟片固定在攪拌臂上，并且與攪拌軸主成一體，攪拌鏟與攪拌筒底間隙可微量調(diào)整。傳動系統(tǒng)由電動機(jī)、減速器、帶傳動、鏈傳動所組成。 2.攪拌裝置的設(shè)計 攪拌裝置是安裝在軸套上的鏟片式葉片，葉片隨軸的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動，對筒物料進(jìn)行攪拌，是物料混合均勻，攪拌臂向上伸出，可起到攪拌上方物料的作用。3.傳動系統(tǒng)的設(shè)計傳動系統(tǒng)是由V帶傳動和鏈傳動來傳遞運(yùn)動的。電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)速通過V帶傳動傳遞到減速器，減速器又通過鏈傳動將轉(zhuǎn)速傳遞給攪拌機(jī)的主軸，主軸帶動軸套轉(zhuǎn)動，從而使攪拌葉片旋轉(zhuǎn)，來完成攪拌的工作。1.4 設(shè)計任務(wù)書1.4.1 設(shè)計的依據(jù)與要求 目前在我國已有混凝土攪拌機(jī)種類很多，但是根據(jù)攪拌原理和攪拌機(jī)結(jié)構(gòu)形式、攪拌物料的不同，對攪拌機(jī)的要求也不盡一樣，參照已有攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)型式和工作原理，由于攪拌機(jī)工作的對象是砂石等建筑材料，為了延長攪拌機(jī)的壽命，軸承處的密封很重要，攪拌質(zhì)量要好，設(shè)計結(jié)構(gòu)合理，使用維修方便，接地穩(wěn)固，根據(jù)這些依據(jù)和要求設(shè)計了該混凝土攪拌機(jī)。1.4.2 產(chǎn)品的用途與使用圍 由于我國建筑行業(yè)的高速發(fā)展，推動了混凝土生產(chǎn)的迅速提高，所以混凝土機(jī)械在施工中的地位日益顯著?；炷翑嚢铏C(jī)的用途就是機(jī)械化的拌制混凝土，適用于建筑科研、檢測中心、大專院校與混凝土構(gòu)件、施工單位試驗室、可攪拌普通混凝土和輕質(zhì)混凝土，也可用到其它行業(yè)試驗室對不同物料進(jìn)行攪拌。第2章 總體設(shè)計方案2.1 總體方案設(shè)計2.1.1 混凝土攪拌機(jī)種類和功能比較混凝土攪拌機(jī)主要由拌筒、加料和卸料機(jī)構(gòu)、供水系統(tǒng)、原動機(jī)、傳動機(jī)構(gòu)、機(jī)架和支承裝置等組成。從其運(yùn)動方式與其主要結(jié)構(gòu)上來看，它們可分為兩大類型:一種形式為單運(yùn)動的軸式傳動軸上（有單軸和雙軸）安裝各式各樣的攪拌葉片（有長錐形、螺旋形等），并利用葉片來攪拌物料；而另一類則是通過鋼齒輪傳動帶動某一形狀的筒體（有圓錐體、圓柱體等）的自身旋轉(zhuǎn)而使物料產(chǎn)生攪拌效果。按工作性質(zhì)分間歇式（分批式）和連續(xù)式；按攪拌原理分自落式、強(qiáng)制式和連續(xù)式；按安裝方式分固定式和移動式；按出料方式分傾翻式和非傾翻式；按拌筒結(jié)構(gòu)形式分梨式、鼓筒式、雙錐、圓盤立軸式和圓槽臥軸式等9。自落式攪拌機(jī) 有較長的歷史，早在20世紀(jì)初，由蒸汽機(jī)驅(qū)動的鼓筒式混凝土攪拌機(jī)已開始出現(xiàn)。50年代后，反轉(zhuǎn)出料式和傾翻出料式的雙錐形攪拌機(jī)以與立筒式攪拌機(jī)等相繼問世并獲得發(fā)展。自落式混凝土攪拌機(jī)的拌筒壁上有徑向布置的攪拌葉片。工作時，拌筒繞其水平軸線回轉(zhuǎn)，加入拌筒的物料，被葉片提升至一定高度后，借自重下落，這樣周而復(fù)始的運(yùn)動，達(dá)到均勻攪拌的效果。自落式混凝土攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單，一般以攪拌塑性混凝土為主10。連續(xù)式混凝土攪拌機(jī) 裝有螺旋狀攪拌葉片，各種材料分別按配合比經(jīng)連續(xù)稱量后送入攪拌機(jī)，攪拌好的混凝土從卸料端連續(xù)向外卸出。這種攪拌機(jī)的攪拌時間短，生產(chǎn)率高、其發(fā)展引人注目。強(qiáng)制式攪拌機(jī) 從20世紀(jì)50年代初興起后，得到了迅速的發(fā)展和推廣。最先出現(xiàn)的是圓盤立軸式強(qiáng)制混凝土攪拌機(jī)。這種攪拌機(jī)分為渦槳式和行星式兩種。19世紀(jì)70年代后，隨著輕骨料的應(yīng)用，出現(xiàn)了圓槽臥軸式強(qiáng)制攪拌機(jī)，它又分單臥軸式和雙臥軸式兩種，兼有自落和強(qiáng)制兩種攪拌的特點。其攪拌葉片的線速度小，耐磨性好和耗能少，發(fā)展較快。強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)拌筒的轉(zhuǎn)軸臂架上裝有攪拌葉片，加入拌筒的物料，在攪拌葉片的強(qiáng)力攪動下，形成交叉的物流。這種攪拌方式遠(yuǎn)比自落攪拌方式作用強(qiáng)烈，主要適于攪拌干硬性混凝土11。2.1.2 混凝土攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)型式選擇 立軸式攪拌機(jī)的攪拌工作主要靠葉片對物料的強(qiáng)制式的攪拌作用使物料拌和均勻。另外立軸攪拌機(jī)的拌筒中央部分有一軸套，用于放置攪拌裝置，連接傳動裝置，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動裝置下置，潤滑性能好。 臥軸式攪拌機(jī)，拌筒徑做的都比較大，骨料被拋向拌筒外壁，產(chǎn)生混凝土離析，加水量不易控制，攪拌力小，使物料結(jié)團(tuán)結(jié)倉。 綜合比較，立軸攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單，易于控制與操作。故本次設(shè)計的是一臺小型立軸式攪拌機(jī)。2.2 總體結(jié)構(gòu)與工作2.2.1 結(jié)構(gòu)組成與工作原理本設(shè)計混凝土攪拌機(jī)的主要組成部分為：傳動部分、攪拌部分、機(jī)架等。整體結(jié)構(gòu)如圖2-1所示：本設(shè)計的工作原理是：電動機(jī)通過帶傳動帶動減速器，減速器與攪拌軸通過鏈傳動帶動軸的旋轉(zhuǎn)，軸上安裝有攪拌葉片隨軸轉(zhuǎn)動對物料進(jìn)行攪拌作用。圖2-1總體結(jié)構(gòu)示意圖1.主動鏈輪 2.電動機(jī) 3.主動帶輪 4.從動帶輪 5.減速器 6.筒體 7.從動鏈輪 8.攪拌體 9.攪拌軸 10.圓錐滾子軸承 11.機(jī)架 12.出料抖2.2.2主要技術(shù)參數(shù)攪拌機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見表2-1。表2-1技術(shù)參數(shù)表項目數(shù)據(jù)進(jìn)料容量80L最大出料容量50L攪拌筒徑800mm攪拌葉片轉(zhuǎn)速30r/min葉片距筒底的間隙小于5mm拌料粒徑530mm電動機(jī)功率4kW第3章 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算3.1 主要工作部件的設(shè)計3.1.1 攪拌裝置的設(shè)計 立軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)是借助于攪拌葉片對物料進(jìn)行強(qiáng)制導(dǎo)向攪拌。 其攪拌葉片繞垂直軸旋轉(zhuǎn);攪拌葉片的形式可以是鏟片式, 也可以是螺旋帶式。 普通的立軸強(qiáng)制攪拌機(jī)的鏟片式葉片表面形狀一般為平面, 在攪拌過程中, 物料對平面葉片的運(yùn)動阻力很大, 混合攪拌的功率消耗高。平面鏟片對物料只有推動作用, 沒有翻動效果，所以攪拌混合效率較低。 攪拌葉片安裝角也是攪拌機(jī)的主要結(jié)構(gòu)和工作參數(shù)之一,對攪拌質(zhì)量和攪拌效率都有著直接的影響,由于葉片安裝角與其他攪拌機(jī)參數(shù)相互關(guān)聯(lián)，每一個參數(shù)的變化都會引起攪拌機(jī)性能的變化。 葉片安裝角是指攪拌葉片斜面與攪拌軸線間的夾角。 葉片安裝的定性分析：當(dāng)安裝角過小時葉片主要帶動混合料圍繞攪拌軸轉(zhuǎn)動而缺乏必要的軸向運(yùn)動，攪拌葉片變成與軸平行的一塊平板不起攪拌作用；當(dāng)安裝角過大時葉片推動混合料的橫向運(yùn)動就很弱，葉片就成為與攪拌軸垂直的平板一樣也喪失了攪拌功能。 因此，攪拌葉片一定要相對于攪拌軸成一定角度安裝,使混合料的橫向和軸向運(yùn)動都較大，達(dá)到攪拌的最大效率。本次設(shè)計的攪拌機(jī)采用的葉片安裝角為45度12。3.1.2 機(jī)架的設(shè)計筒體由熱壓鋼板卷曲焊接而成,在筒體上端有蓋，筒底部有卸料口，當(dāng)需要卸料時轉(zhuǎn)動料門手柄，使料門打開，拌合物即沿出料口卸下。攪拌筒的徑為D=800mm，筒體高H=310mm，筒壁厚3mm。機(jī)架是混凝土攪拌機(jī)的主要支撐部件，他是承擔(dān)所有來自電動機(jī)、減速器、筒體和軸的應(yīng)力。機(jī)架是攪拌機(jī)的穩(wěn)固是攪拌機(jī)工作穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)的基礎(chǔ)。因此，機(jī)架無論是從結(jié)構(gòu)還是材料上都應(yīng)該采用堅固的穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。機(jī)架的支腿是用鋼管和槽鋼焊接在筒底來起到支撐作用的13。3.2 傳動系統(tǒng)的設(shè)計3.2.1 傳動比分配與電動機(jī)選型本攪拌機(jī)體積比較小，結(jié)構(gòu)比較簡單，結(jié)構(gòu)要緊湊。電動機(jī)的轉(zhuǎn)速為1440r/min而攪拌軸的轉(zhuǎn)速是30r/min，所以攪拌機(jī)的總傳動比為48。各級出動比分配為：帶傳動的傳動比是2，減速器的傳動比是12，鏈傳動的傳動比是2。圖2-1葉片安裝角由于攪拌機(jī)從結(jié)構(gòu)上看，主要靠電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)，帶動減速器的轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動攪拌軸的旋轉(zhuǎn)。因此，電動機(jī)是整個裝置的動力元件。在攪拌過程中，由于混凝土在不斷地攪拌過程中消耗動力，所以，混凝土攪拌機(jī)的生產(chǎn)能力決定著電動機(jī)的功率14。而此混凝土攪拌機(jī)所需的功率為，綜合考慮暫選帶動機(jī)型號為，其額定功率為，轉(zhuǎn)速為，額定轉(zhuǎn)矩，最大轉(zhuǎn)矩。3.2.2 V帶傳動的設(shè)計帶傳動是一種撓性傳動。帶傳動的基本組成零件為帶輪（主動帶輪和從動帶輪）和傳動帶。 主動帶輪轉(zhuǎn)動時，利用帶輪和傳動帶間的摩擦或嚙合作用，將運(yùn)動和動力通過傳動帶傳遞給從動輪。帶傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、價格低廉和緩沖吸震等特點，在近代機(jī)械中廣泛應(yīng)用。按照工作原理的不同，帶傳動可分為摩擦型帶傳動和嚙合型帶傳動。在摩擦型帶傳動中，根據(jù)傳動帶的橫截面形狀不同，又可分為平帶傳動、圓帶傳動、V帶傳動和楔帶傳動。本次畢業(yè)設(shè)計選用的是V帶傳動。V帶的橫截面呈等腰梯形，帶輪上也做出相應(yīng)的輪槽。傳動時，V帶的兩側(cè)和輪槽接觸，槽面摩擦可以提供更大的摩擦力。另外，V帶傳動允許的傳動比大，結(jié)構(gòu)緊湊15。 1.設(shè)計計算 （1）確定計算功率，查機(jī)械設(shè)計書表查得工況系數(shù)=1.1由公式：代入數(shù)據(jù)得=1.1×4=4.4kW，又因為轉(zhuǎn)速為故由參考文獻(xiàn)6圖可以選擇V帶型號為A型。 （2）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗算帶速v初選小帶輪的直徑根據(jù)V帶帶型選取小帶輪直徑又因為=，故取小帶輪直徑=驗算帶速，驗算帶的速度V=帶速一般為， ，故帶速適合。計算大帶輪的基準(zhǔn)直徑 計算大帶輪的基準(zhǔn)直徑：V帶的傳動比，取。則：=。圓整=確定V帶的中心距和基準(zhǔn)長度：初定中心距=。選帶的基準(zhǔn)長度=按參考文獻(xiàn)6式計算實際中心距: 計算得:。驗算小帶輪上的包角 滿足V帶包角要求。計算帶的根數(shù)Z，計算單根V帶的額定功率：由和，得根據(jù)，=2和A型帶查表得，由表得，于是：計算V帶根數(shù)Z: 取4根V帶。計算單根V帶的初拉力的最小值，由表8-3得A型帶的單位長度質(zhì)量,所以：應(yīng)使帶的實際拉力。計算壓軸力，壓軸力的最小值為 。 2.帶輪的結(jié)構(gòu) （1）V帶輪的設(shè)計要求 帶輪的各輪槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度，以使帶的載荷分布較為均勻，結(jié)構(gòu)工藝性好，無過大的鑄造應(yīng)力，質(zhì)量分布均勻，結(jié)構(gòu)工藝性好，無過大的鑄造應(yīng)力，質(zhì)量分布均勻，輪槽工作面要精細(xì)加工，以減少帶的磨損。 （2）V帶輪材料的選擇 因為V帶輪的轉(zhuǎn)速則，轉(zhuǎn)速較低，因此材料通常采用鑄鐵，常用材料為HT150或HT200。 （3）帶輪的結(jié)構(gòu)與尺寸 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑選擇帶輪的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)帶的型號來確定帶輪輪槽的尺寸。設(shè)計如下： 當(dāng)（軸徑）時，可用實心式；當(dāng)時，可采用腹板式；當(dāng)同時時，可采用孔板式；當(dāng)時可采用輪輻式。 （4）V帶輪的輪槽V帶輪的輪槽與所選的V帶的型號相對應(yīng)，V帶繞在帶輪上以后發(fā)生彎曲變形，使V帶工作面的夾角發(fā)生變化，為了使V帶的工作面與帶輪的輪槽工作面緊密結(jié)合，將V帶輪輪槽的工作面的夾角做成小于。表3帶輪參數(shù)項目符號YZABSPYSPZSPA SPB基準(zhǔn)寬度5.3 8.5 11.014.0基準(zhǔn)線上槽深度1.62.02.753.5槽間距80.3120.3150.3190.4第一槽對稱面至端面的距離7181最小輪緣厚55.567.5帶輪寬外徑V帶輪安裝到輪槽中以后，一般不應(yīng)超出帶輪的外圓，也不應(yīng)與輪槽底部接觸，為此規(guī)定了輪槽基準(zhǔn)直徑到外圓和底部的最小高度和。輪槽工作表面粗糙度為1.6或3.2。主動帶輪計算：根據(jù)，第一槽對稱面至端面的距離：，槽間距：，基準(zhǔn)線上槽深度：，最小輪緣厚：，基準(zhǔn)寬：。 取， 輪緣寬度：=。 在總要求圍。 槽寬：。 頂圓直徑：。 根據(jù)電動機(jī)軸徑：，軸伸長度：。，取，取輪緣寬;。而，所以采用實心式帶輪。從動帶輪計算：，從動輪的設(shè)計方法與主動輪基本一樣，只是輪轂與軸配合處的直徑由軸的直徑確定。第一槽對稱面至端面距離：，槽間距：，基準(zhǔn)線上槽深：，最小輪緣厚：，基準(zhǔn)寬：。取， 輪緣寬度：=。 在總要求圍。 槽寬： 頂圓直徑： 這個帶輪與減速器主動軸相連，由，可計算：， 取。， 取。因為，所以采用腹板式。3.2.3 減速器選型由于混凝土攪拌機(jī)在攪拌時，為了使混凝土攪拌的比較均勻，攪拌軸的轉(zhuǎn)速不宜過快，但考慮到生產(chǎn)力，攪拌軸的轉(zhuǎn)速又不可以太慢。綜合考慮，有根據(jù)攪拌軸的實際轉(zhuǎn)速為30r/min。查參考文獻(xiàn)6選擇減速器為蝸桿減速器。型號為WHX16，該減速器傳動比，又因為大帶輪轉(zhuǎn)速=720r/min主軸轉(zhuǎn)速=30r/min。減速器尺寸：中心距：，中心高：H=125；最大外形尺寸：L=336，B=190，H=148；主動軸：=40，=82；被動軸： =65，=70。 通過以上計算可知傳動裝置的總傳動比在整個過程中電動機(jī)與減速器之間采用的是V帶傳動，減速器與攪拌軸之間采用鏈傳動連接，軸上有一對軸承，查參考文獻(xiàn)6得如下表：表4 各傳動部件的傳動效率類別傳動形式效率（%）帶傳動V帶傳動0.96軸承滾動軸承0.98鏈傳動雙排鏈0.99減速器蝸桿減速器0.95從而可計算出從電動機(jī)至攪拌機(jī)主軸傳遞的總效率為=0.885則主軸功率： =40.885=3.54kW3.2.4 鏈傳動的設(shè)計鏈傳動是一種撓性傳動，他又鏈條和鏈輪組成，通過鏈輪輪齒與鏈條節(jié)的嚙合來傳遞運(yùn)動和動力，鏈傳動在機(jī)械制造中廣泛應(yīng)用。鏈傳動主要用在要求工作可靠，兩舟相距較遠(yuǎn)，低速重載，工作環(huán)境惡劣，以與其他不宜采用齒輪傳動的場合16。鏈條按用途不同可分為傳動鏈、輸送鏈和起重鏈。在一般機(jī)械傳動中，采用的是傳動鏈。傳動鏈又可分為短節(jié)距精密滾子鏈、齒形鏈等。其中滾子鏈常用于傳動系統(tǒng)的低速級。滾子鏈的結(jié)構(gòu)是由滾子、套筒、銷軸、鏈板和外鏈板所組成，鏈板與套筒之間，外鏈板與銷軸之間為過盈配合；滾子與套筒之間，套筒于銷軸之間為間隙配合?？紤]到我國鏈條的生產(chǎn)歷史和現(xiàn)狀，以與國際上許多國家的鏈節(jié)距均用英制單位，我國鏈條標(biāo)準(zhǔn)GB/T1243-1997中規(guī)定節(jié)距用英制折算成米制的單位17。鏈輪的結(jié)構(gòu)小直徑的鏈輪可制成整體式；中等尺寸的鏈輪可制成孔板式；大直徑的鏈輪，常可將齒圈用螺栓連接或焊接在輪轂上。鏈輪的材料：鏈輪輪齒要具有足夠的耐磨性和強(qiáng)度，由于小鏈輪的輪齒嚙合次數(shù)比大鏈輪多，所受到的沖擊也大，故小鏈輪應(yīng)采用較好的材料制造。本次設(shè)計采用滾子鏈傳動。滾子鏈傳動的設(shè)計計算： 1.選擇鏈輪齒數(shù)取小鏈輪齒數(shù)，大鏈輪的齒數(shù)為。2. 確定計算功率 得,由圖查得，用雙排鏈，則計算功率為3.選擇鏈條型號和節(jié)距根據(jù)，可選。查表，鏈條節(jié)距為。4.計算鏈節(jié)數(shù)和中心距初選中心距。取。相應(yīng)的鏈長節(jié)數(shù)為取鏈長節(jié)數(shù)節(jié)。得到中心距計算系數(shù)，則傳動的最大中心距為 5.計算鏈速，確定潤滑方式查和鏈號，查圖可知采用定期人工潤滑。（6）計算壓軸力有效圓周力為：鏈輪水平布置時的壓軸力系數(shù),則壓軸力為：3.3 主軸設(shè)計與計算3.3.1 軸的計算過程 1.初步估算軸的直徑選取45號鋼作為攪拌機(jī)主軸的材料，調(diào)制處理，查表得=640，由表查得材料的許用應(yīng)力：，由公式式中 軸傳遞的功率，kW；N軸的轉(zhuǎn)速，r/min；A取決于軸材料的許用扭矩切應(yīng)力的系數(shù)。查表得知A=115。計算軸的最小直徑并加大已考慮鍵槽的影響。則：在軸的最細(xì)部分軸的直徑取60mm。（2）軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計確定各軸段直徑和長度 圖3 軸的結(jié)構(gòu)件圖第一段軸的直徑取，根據(jù)攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)不需要軸的長度太長取為。所以第二段軸的直徑應(yīng)比第一段軸的直徑稍大一些，根據(jù)實際情況取第二段軸的直徑。因為要考慮到軸承的安裝，聯(lián)軸器與軸承蓋之間還要有一定空隙，第二段軸的長度取為。根據(jù)軸承的安裝尺寸以與軸承的定位要求，確定第三段軸的直徑為，由于攪拌機(jī)的攪拌軸總長度比較長，為使平衡性和軸的安全系數(shù)高，取第三段軸的長度。又因為第四段軸上要安裝第二個軸承，所以第四段軸的直徑應(yīng)和第二段軸的直徑一樣，。該段軸的上方要安裝攪拌機(jī)的筒體，此處軸段長度適中即可，取。最后一段軸上要安裝攪拌裝置，根據(jù)攪拌機(jī)的筒體結(jié)構(gòu)，取這一段軸的直徑，長度.至此，軸的各段直徑和長度已基本確定。3.3.2 鍵與軸承的選擇為滿足軸上零件的周向定位要求，鏈輪與軸采用平鍵連接，根據(jù)軸段的公稱直徑選第一段軸與從動鏈輪之間的鍵按，平鍵截面，h=1811，鍵長。減速器低速軸伸出段與主動鏈輪相連，其中的鍵由減速器軸，選擇，則選h=1811mm，長。減速器高速軸與主動帶輪連接處的鍵根據(jù)d1=40mm，l1=82mm，選，長。電動機(jī)伸出軸與主動帶輪連接處的鍵由電動機(jī)軸d0=38mm，選擇此處的鍵為選h=108，長L=65mm。與攪拌裝置連接處的軸段也是用鍵將軸與軸套連接的。這一段軸段較長為了穩(wěn)固采用兩個鍵連接。由d5=60mm，L5=60mm選擇鍵，鍵寬鍵高，鍵長L=56mm鍵槽用鍵槽銑刀加工。軸承的選擇：初步選擇滾動軸承，因為軸承要既能承受徑向力又能承受軸向力的作用，根據(jù)這些要求選用圓錐滾子軸承，參照工作要求，并根據(jù)d2=70mm由GB/T297-1995軸承產(chǎn)品目錄中初步選取圓錐滾子軸承型號30214。尺寸為。圓錐滾子軸承的定位是由過度配合來保證的，此處選軸承的直徑尺寸公差為。 確定軸上圓角和倒角尺寸。 參考文獻(xiàn)6表，取軸端倒角。各軸肩處的圓角半徑見圖3-3。3.3.3 軸的強(qiáng)度校核求軸上的載荷：攪拌軸受到扭轉(zhuǎn)作用而發(fā)生扭轉(zhuǎn)，軸上各段都有受到力矩的影響，選擇其中受力較大，應(yīng)力較集中的截面18。 1.受力分析軸上傳遞的轉(zhuǎn)矩：所受圓周力：所受的軸向力：因為軸是豎直的所以軸向力徑向力：， 2.計算支反力=29.76N=18.49N=76N=47.23N=2973=7592.4=8154 按彎矩扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度。根據(jù)參考文獻(xiàn)6式與上表中的數(shù)據(jù)，以與軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)應(yīng)變力，取，軸的計算應(yīng)力：=0.379MPa表3-3危險截面載荷值載荷水平面垂直面支反力彎矩扭矩總彎矩之前已選定軸的材料為鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得。因此，所以此軸是安全的。圖3-4受力分析圖3.3.4 軸承組合的設(shè)計軸承組合的設(shè)計應(yīng)從結(jié)構(gòu)上保證軸系的固定、游動和游隙的調(diào)整。常用的結(jié)構(gòu)有兩端固定和一端固定、一端游隙兩種19。（1）因為本次攪拌機(jī)設(shè)計的是懸臂軸，采用兩端固定的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)在軸承支點跨距小于300mm時，常用兩端固定的軸系結(jié)構(gòu)，用端蓋頂住兩軸承外圈的外側(cè)，側(cè)采用軸肩定位，其結(jié)構(gòu)簡單，但應(yīng)留有適量的軸向間隙，避免工作中因軸系熱伸長而引起的熱應(yīng)力，并保證軸承靈活運(yùn)轉(zhuǎn)。為便于加工和裝配，取用的軸承外徑一樣，并采用套杯結(jié)構(gòu)。（2）潤滑和密封軸承的潤滑：潤滑分為脂潤滑和油潤滑。由于攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速較低，可采用脂潤滑。脂潤滑的結(jié)構(gòu)簡單，易于密封。軸承的密封：軸伸端密封方式有接觸式和非接觸式兩種。橡膠油封是接觸式中性能較好的一種，可用于油潤滑或脂潤滑的軸承中，此處密封采用形橡膠油封裝置20。第4章 結(jié)論1. 攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)方案分析與總體設(shè)計本攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)是由機(jī)架、攪拌裝置、傳動系統(tǒng)所主成。 機(jī)架是整個設(shè)備的支撐部分，由槽鋼和鋼管焊接而成。攪拌裝置由攪拌筒、攪拌軸、攪拌鏟片所主成，攪拌鏟片固定在攪拌臂上，并且與攪拌軸主成一體，攪拌鏟與攪拌筒底間隙可微量調(diào)整。傳動系統(tǒng)由電動機(jī)、減速器、帶傳動、鏈傳動所組成。2. 攪拌裝置的設(shè)計攪拌裝置是安裝在軸套上的鏟片式葉片，葉片隨軸的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動，對筒物料進(jìn)行攪拌，是物料混合均勻，攪拌臂向上伸出，可起到攪拌上方物料的作用。3. 傳動系統(tǒng)的設(shè)計傳動系統(tǒng)是由V帶傳動和鏈傳動來傳遞運(yùn)動的。電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)速通過V帶傳動傳遞到減速器，減速器又通過鏈傳動將轉(zhuǎn)速傳遞給攪拌機(jī)的主軸，主軸帶動軸套轉(zhuǎn)動，從而使攪拌葉片旋轉(zhuǎn)，來完成攪拌的工作。致 這次畢業(yè)設(shè)計首先要感老師在設(shè)計的過程中給我的指導(dǎo)和督促，于老師給我指出了正確的設(shè)計方向，為我解答了一系列的疑難問題，指導(dǎo)我的思想，引導(dǎo)我的設(shè)計思路，在歷經(jīng)一個多月的設(shè)計過程中，一直熱心輔導(dǎo)，避免在設(shè)計過程中走彎路。還要感同學(xué)們在設(shè)計過程中的互相幫忙，在此，我忠心的向他們表示誠摯的感和敬意！還要感我的父母對我無微不至的照顧與關(guān)懷，感他們對我的包容與理解。參考文獻(xiàn)1 宜通. 混凝土機(jī)械M. ；中國建筑材料工業(yè)，2002.6：45-48.2 濮良貴，紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計M. ；高等教育，2006.5：38-41.3 吳宗澤，羅圣國. 機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊M. ；高等教育，2006.5：60-65.4 鐘漢華. 混凝土工程施工機(jī)械設(shè)備使用指南M. 河北；黃河水利，1999.9：42-45.5 利軍，忠緒，運(yùn)仕. 攪拌機(jī)葉片安裝角的確定方法J. 長安大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2006,26（5）100-102：176-179.6 機(jī)械設(shè)計手冊聯(lián)合編寫組編. 機(jī)械設(shè)計手冊中冊M. ；化學(xué)工業(yè)，1985.5：31-34.7 許林發(fā). 建筑材料機(jī)械設(shè)計（一）M. ；工業(yè)大學(xué)，1990：67-69.8 褚瑞卿. 建材通用機(jī)械與設(shè)備M. ；理工大學(xué)，1996:25-27.9 胡家秀. 機(jī)械零件設(shè)計實用手冊M. ；機(jī)械工業(yè)，199942-44.10 錢志峰，. 工程圖學(xué)基礎(chǔ)教程M. ；科學(xué)，2001：31-33.11 盛君豪. 減速機(jī)使用技術(shù)手冊M. ；機(jī)械工業(yè)，1992：34-36.12 吳瑞琴. 滾動軸承產(chǎn)品樣本M. 機(jī)械工業(yè)，；，2000：55-57.13 工宇. 攪拌設(shè)備設(shè)計M. 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