攪拌器設計

- 1 - 哈爾濱理工大學榮成學院 ?？粕?畢業(yè) 設計 題 目： 攪拌器設計 專業(yè)年級 ： 機電 09 學生姓名 ： 趙天馳 學 號 ： 0930130226 指導教師 ： 劉麗芳 哈爾濱理工大學榮成 學院 完成時間： 2011 年 6 月 15 日 - 2 - 哈爾濱理工大學榮成學院 ?？粕厴I(yè)設計（論文）評語 學生姓名：趙天馳 學號： 0930130226 學 院：榮成學院 專業(yè)：機電 09務起止時間： 2012 年 5 月 13 日至 2012 年 6 月 15 日 畢業(yè)設計（論文）題目：攪拌器設計 指導教師對畢業(yè)設計（論文）的評語： 指導教師簽名： 指導教師職稱： 評閱教師對畢業(yè)設計（論文）的評語： 評閱教師簽名： 評閱教師職稱： 答辯委員會對畢業(yè)設計的評語： 答辯委員會評定 ，該生畢業(yè)設計（論文）成績?yōu)椋?答辯委員會主席簽名： 職稱： 年 月 日 - 3 - 哈爾濱理工大學榮成學院 專科生畢業(yè)設計（論文）任務書 學生姓名：趙天馳 學號： 0930130226 學 院：榮成學院 專業(yè)：機電 09務起止時間： 2012 年 5 月 13 日至 2012 年 6 月 15 日 畢業(yè)設計（論文）題目：攪拌器設計 畢業(yè)設計工作內容： 1. 分析國內外穩(wěn)定 土廠拌設備的基本特點和發(fā)展趨勢分析； 2. 對穩(wěn)定土廠拌設備總體方案進行布置； 3. 對穩(wěn)定土廠拌設備的主要部件 攪拌機進行結構設計和計算； 4. 對穩(wěn)定土廠拌設備的保養(yǎng)和維修提出要求； 。 5. 了解畢業(yè)設計內容，查閱資料（ 5 月 13 日 5 月 20 日） 6. 確定硅鋼板沖裁工序，完成總裝圖和零件圖的設計。（ 5 月21 日 6 月 3 日） 7. 撰寫論文，準備畢業(yè)答辯（ 6 月 4 日 6 月 15 日）。 資料： 1）、生產(chǎn)能力： 200t 2）、總裝容量： 70）、最大電機功率： 4）、允許骨料最大直徑： 60）、成品料倉容積： 10 立方米 6）、占地面積： 38m*7m 7）、整機重量： 10t 8）、配料精度土壤，骨料：± - 4 - 9）、配料精度石灰，水泥：± 1% 10）配料精度水：± 本設計穩(wěn)定土廠拌設備采用可搬式結構，雙臥軸連續(xù)攪拌式有襯板機型，傳動方式采用鏈傳動，容積式計量方式，采用 4 個料斗。 指導教師意見： 簽名： 年 月 日 指導教師意見： 簽名： 年 月 日 - 5 - 第一章 緒論 . 6 題的意義 . 6 外水平及發(fā)展趨勢 . 6 內水平及發(fā)展趨勢 . 9 第二章 穩(wěn)定土廠拌設備簡介 . 10 定土廠拌設備的用途和和分類 . 10 定土廠拌設備的用途 . 10 定土廠拌設備的分類。 . 11 定土廠拌設備的結構與工作原理 . 13 定土廠拌設備的基本特點與要求 . 14 定土廠拌設備的發(fā)展方向與趨勢 . 15 見國內外的穩(wěn)定土廠拌設備的比較 . 15 內市場主導產(chǎn)品使用中存在的問題 . 16 定土廠拌設備結構的發(fā)展方向 . 17 第三章 穩(wěn)定土廠拌設備的總體設計 . 19 定土廠拌設備的總體計算與參數(shù)確定 . 19 定土廠拌設備的結構組成 . 19 料配給系統(tǒng) . 19 料配料系統(tǒng) . 21 水系統(tǒng) . 23 拌機 . 23 品料皮帶輸送機 . 24 氣系統(tǒng) . 25 第四章 穩(wěn)定土廠拌設備攪拌機的設計與計算 . 25 拌機傳動方式的選擇 . 25 拌機變速箱齒輪的設計與計算 . 26 拌機的設計與計算 . 34 拌機性能參數(shù)的確定與計算 . 34 拌軸的設計與計算 . 41 上軸承的選用與校核 . 42 子鏈傳動的設計與計算 . 44 子鏈輪的設計與計算 . 46 第五章 穩(wěn)定土廠拌設備的使用與維修 . 49 定土廠拌設備的使用技術與操作 . 49 定土廠拌設備的維修與保養(yǎng) . 50 定土廠拌設備常見故障分析與處理 . 51 - 6 - 結束語 . 54 致 謝 . 56 參 考 文 獻 . 57 第一章 緒論 題的意義 在我國的公路建設中，為了滿足交通量和 車輛負載日益增長的需要，對道路的整體強度、水穩(wěn)性以及平整度等質量要求越來越高。經(jīng)過多年的研究和施工實踐，證明采用穩(wěn)定土補強道路的基層和底基層，對提高道路的整體強度、水穩(wěn)性以及延長道路的使用壽命等性能是一種非常有效的措施。因此，在我國的高等級公路施工建設中，規(guī)定了必須采用穩(wěn)定土混合料補強道路的基層和底基層，同時還規(guī)定了高等級公路基層的穩(wěn)定土混合料必須使用穩(wěn)定土廠拌設備進行拌制。 穩(wěn)定土廠拌設備是用來拌制各種以水硬性材料為結合劑的穩(wěn)定混合料，如水泥穩(wěn)定砂礫、石灰穩(wěn)定土、石灰粉煤灰土 (二灰土 )、石灰粉煤灰碎石 (二 灰石 )等等。它具有對各種物料計量精度高、級配準確、拌和均勻、產(chǎn)量大、節(jié)省材料、便于計算機自動控制、統(tǒng)計打印各種數(shù)據(jù)等特點，是當前高等級公路修筑中的一種高效能的路面基層修筑機械，也是機場、停車場、建筑物等基層、底基層施工的重要機種之一。 本設計是通過研究參考已有的國內外的穩(wěn)定土廠拌設備，結合生產(chǎn)設計需要，在設計中進行了多方面改造，使其更具有實用性和可靠性。同時參考了各類文獻中關于穩(wěn)定土廠拌設備在使用中出現(xiàn)的問題以及改進方法的研究，對設計的穩(wěn)定土廠拌設備的保養(yǎng)和維護方面做了一些具體說明，在施工中將會發(fā)揮 更大的優(yōu)勢。 外水平及發(fā)展趨勢 國外工業(yè)發(fā)達的國家研制穩(wěn)定土廠拌設備比較早，廠拌設備在公路工程中的使用也占有很大的比例。目前生產(chǎn)穩(wěn)定土廠拌設備的- 7 - 主要有澳大利 國的 大利的 國的 本的 國的 國的 廠家。他們生產(chǎn)的廠拌設備已形成系列產(chǎn)品，生產(chǎn)率一般為 200h。其總體布局有整體移動，分部件移動式，可搬式，固定式等多種結構形式。集料計量大多采用自動控制的連續(xù)稱 量技術，級配準確且精度高。攪拌器結構隨廠家不同各有特點，但都具有傳動合理，適應性強、拌和效率高、使用壽命長和易于保養(yǎng)等優(yōu)點，同時重視采用計量、防污染、防離析等方面的新技術，并在不斷的改進和發(fā)展，總趨勢可歸納如下幾點： （ 1） 細粒料含水率快速連續(xù)檢測技術 水量的多少對水硬性結合料的力學性能和施工性能有著重要的影響，因此所有廠拌設備都必須能進行精確的計量和控制。原始材料中含水率受氣候影響變化大，特別是砂料、粉煤灰等細料的含水率變化更大，含水率的變化直接影響到攪拌過程中的供水量和骨料級配的準確性，因而，必須及時檢測出原 材料中的含水率，才能準確控制供水量和供料量，使成品混合料的各項配比保持一定。目前各廠家生產(chǎn)的廠拌設備，幾乎都是采用連續(xù)強制攪拌方式，這就要求廠拌設備的供料系統(tǒng)不僅具有快速檢測原材料含水率的能力，而且必須是連續(xù)式的檢測，只有這樣才能實現(xiàn)有效的自動控制，從而保證成品料的質量。 （ 2） 既能連續(xù)又能間歇強制拌和的多用途廠拌設備 為了擴大廠拌設備的使用范圍，使廠拌設備不僅能拌制穩(wěn)定材料，也能拌制各種水泥混凝土混合料，國外一些生產(chǎn)廠家正在研制多用途的廠拌設備。這種廠拌設備具有連續(xù)攪拌作業(yè)和間歇作業(yè)兩種功能。通過在操作室操作鍵 盤可方便的轉換物料計量程序，實現(xiàn)物料的連續(xù)計量與輸送。在連續(xù)計量時，攪拌器中的攪拌漿葉安裝角度一致，構成常用的雙臥軸強制連續(xù)攪拌器，可滿足連續(xù)生產(chǎn)穩(wěn)定土材料的需要，在間歇計量時，攪拌器中的幾個槳葉通過改變安裝角度，能使物料在攪拌器中循環(huán)運動，因而變成雙臥軸強制間歇- 8 - 攪拌器，其攪拌時間可可隨意設定，這種分批計量與攪拌的工作方式，能滿足控制水泥混凝土或其他需要長時間攪拌特殊材料的的需要。該設備的關鍵技術在于物料的計量控制技術及特殊攪拌器的多功能特性，目前該設備還處在研究階段，預計不久可以推向市場。 （ 3） 無襯板攪拌器 攪拌器在工作時由于材料的摩擦作用，其槳葉和襯板必然產(chǎn)生磨損，磨損的程度將隨著攪拌速度的增加而增加。因此，提高攪拌器的性能及耐磨性是生產(chǎn)廠家努力追求的目標之一。近年來，國外一些廠家針對穩(wěn)定材料的特性和連續(xù)攪拌的特點，并結合多年的使用經(jīng)驗，對強制連續(xù)攪拌器進行大膽的改進，取消襯板，研制成新型無襯板攪拌器。這種無襯板攪拌器的工作原理和有襯板攪拌器基本相同。但是，兩者的抗磨原理卻既然不同。無襯板攪拌器最大限度的增加可槳葉和殼體之間的間隙，攪拌器工作時，在該間隙中通常會形成一層不移動的混合料層，此混合料層停留在殼體上 起到了襯板的作用，保護著殼體不受磨損，同時也減輕了槳葉的磨損。這種無襯板攪拌器，其殼體一般設計成平底斗型，具有結構簡單，加工制造容易的特點，在相同體積的情況下，比有襯板攪拌器的重量輕，造價低，攪拌速度可以提高 1 倍，因而提高了生產(chǎn)效率 ;混合料拌和效果好，不產(chǎn)生楔住、擠碎等現(xiàn)象。無襯板攪拌器通過實驗和使用，已經(jīng)達到了實用階段，現(xiàn)正在應用于穩(wěn)定土廠拌設備中。 （ 4） 各主要組成部件的組合搭配 多數(shù)廠家生產(chǎn)的穩(wěn)定土廠拌設備，都由多個總成相互組配而成。因此在保證設備基本性能的前提下，其部件可以根據(jù)用戶的實際需求進行不同的組合 ，其總體布局亦可以根據(jù)用戶施工現(xiàn)場的要求而變化。例如，在生產(chǎn)率為 300t/h 的條件下，根據(jù)用戶需求，生產(chǎn)廠可提供 2配料斗為一組的配料裝置，粉料倉可提供立式料倉和臥式料倉，總體布局可布置成“一”字型或“丁”字型等多種形式。因此，研究和開發(fā)結構多樣、布局更為靈活的廠拌設備，也是各生產(chǎn)制造廠家普遍重視的課題之一。 - 9 - （ 5） 建立用戶聯(lián)絡控制中心 國際上通訊技術發(fā)展很快，一些廠家便充分利用國際電話網(wǎng)絡等先進可靠的通訊手段與電子計算機技術，同用戶建立直接的聯(lián)系。在生產(chǎn)制造廠家設立控制中心，控制中心的計算機和用戶廠拌設備的 計算機通過國際通訊網(wǎng)絡聯(lián)網(wǎng)，在控制中心的計算機能及時查詢用戶設備的工作運轉情況，亦能方便的調節(jié)和改變用戶設備的工作狀態(tài)，及時解決設備在生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題，盡可能的為用戶提供保障服務，并幫助落后地區(qū)或缺乏技術人員的用戶盡快掌握廠辦設備的使用技術。目前，這種利用控制中心為用戶提供服務的機構在發(fā)達國家已經(jīng)出現(xiàn)，并越來越多的被實際應用。 內水平及發(fā)展趨勢 我國于 80 年代開始研制穩(wěn)定土廠拌設備，至今已經(jīng)有一定的基礎，在我國公路建設中發(fā)揮著重要作用。國產(chǎn)的穩(wěn)定土廠拌設備，大都采用組合可搬移式或部分部件可移動的結 構布局形式，產(chǎn)品種類規(guī)格較少，生產(chǎn)率在 50h。國產(chǎn)設備基本技術性能一般都能達到施工技術規(guī)范所規(guī)定的要求，但是在技術性能和外觀質量，耐用性，制造精度上和國際先進設備相比還有一段差距，但是，通過十多年來的努力，已使產(chǎn)品的性能有了很大的提高，特別是通過“八五”攻關而研制成的主要用于拌和碾壓混凝土混合料的廠拌設備，其技術性能已達到了國外同類產(chǎn)品 90 年代初的世界先進水平。提高我國產(chǎn)品技術性能和質量，發(fā)展新品種、多規(guī)格的系列產(chǎn)品及大型化是我國今后開發(fā)研究廠拌設備的主要方向。 - 10 - 第二章 穩(wěn)定土廠拌設備簡介 定土廠拌設備的用途和和分類 定土廠拌設備的用途 穩(wěn)定土拌和設備是用來拌制各種以水硬性材料為結合劑的穩(wěn)定混合料，如水泥穩(wěn)定砂礫、石灰穩(wěn)定土、石灰粉煤灰土 (二灰土 )、石灰粉煤灰碎石 (二灰石 )等等，是當前高等級公路修筑中的一種高效能的路面基層修筑機械，也是機場、停車場、建筑物等基層、底基層施工的重要機種之一。 穩(wěn)定土拌和設備以廠拌形式、集中拌和為特征，故也稱作穩(wěn)定土廠拌設備。它一般采用連續(xù)作業(yè)式攪拌機進行混合料的強制攪拌，在布置上采用組合可搬遷式結構， 能迅速地拆遷、移場、拼裝，全部設備可拆成若干個功能單元分別運輸，具有較高的機動性。移動式穩(wěn)定土拌和設備則以一個拖掛單元集計量、集料、輸送、攪拌、提升、儲料等多功能于一體，具有更高的機動性。穩(wěn)定土廠拌設備與穩(wěn)定土拌和機相比具有以下特點： 1拌和均勻性好 材料的拌和均勻性主要由兩方面保證：一是拌和之前對各種原材料進行精確的計量；二是采用強制攪拌，使其進行充分混合。穩(wěn)定土廠拌設備集中備料和精確計量比穩(wěn)定土拌和機更能保證各種物料的級配準確，保證整個路段材料的一致性。 2適用范圍廣 - 11 - 一般每臺設備由多個配料斗組成，可對不同規(guī)格、不同品種的物料進行級配，故能生產(chǎn)出多種類型的穩(wěn)定土基層材料，具有較廣的適用范圍。 3可獲得滿意的級配比 各種物料的級配可通過轉速和出料口大小的調整，簡單易行地滿足施工要求，從而獲得滿意的物料級配比。含水量的多少可通過流量計的控制來實現(xiàn)。 4自動化程度高 穩(wěn)定土廠拌設備均采用集中控制，控制方式可設置多種，自動化程度高。 5運輸安裝方便 穩(wěn)定土廠拌設備多采用模塊化設計，拆遷、運輸靈活方便。設備可根據(jù)場地的大小，采用多種形 式靈活布置，具有良好的適應性能。 定土廠拌設備的分類。 1根據(jù)生產(chǎn)率大小，穩(wěn)定土廠拌設備可分為小型 (生產(chǎn)率 50th)、中型 (生產(chǎn)率 200h)、大型 (生產(chǎn)率 600t h)和特大型 (生產(chǎn)率 600t 四種。 2根據(jù)設備拌和工藝和方式可分為非強制跌落間歇式、非強制跌落連續(xù)式、強制間歇式、強制連續(xù)式等?，F(xiàn)在的穩(wěn)定土廠拌設備多采用強制連續(xù)式。強制連續(xù)式中又可分為單臥軸強制攪拌式和雙臥軸強制攪拌式。在諸多的形式中，雙臥軸強制攪拌式是最常用的攪拌形式。 3根據(jù)穩(wěn)定土廠 拌設備的布局及機動性可分為移動式、部分移動式、可搬遷式、固定式等結構形式。 移動式拌廠拌設備是將全部裝置安裝在一個專用的拖式底盤上，形成一個較大型的半掛車，可以及時轉移施工地點。設備從運輸狀態(tài)轉到工作狀態(tài)時不需要吊裝機具，僅依靠自身液壓機構就可實現(xiàn)部件的折疊和就位，從運輸狀態(tài)轉到工作狀態(tài)時只需很短的時- 12 - 間即可完成，且不需專門預制混凝土基礎。這種拌和設備大多是中、小型生產(chǎn)能力的設備，多用于工程分散、頻繁移動的公路施工工程。 部分移動式廠拌設備是將各主要總成分別安裝在幾個專用底盤上，形成兩個或多個 半掛車或全掛車形式。各掛車分別被拖到施工場地，依靠吊裝機具使設備組合安裝成工作狀態(tài)，并可根據(jù)實際施工場地的具體條件合理布置各總成。這種形式多在中、大生產(chǎn)率設備中采用，適用于工程量較大的公路施工和城市道路工程。 可搬遷式廠拌設備是將各主要總成相對獨立，各自裝車運輸實現(xiàn)工地轉移，再依靠吊裝機具將幾個總成安裝組合成工作狀態(tài)。這種設備大多需要少量的混凝土基礎，在轉場時拆裝比較麻煩，安裝調試周期較長 (7 )。為了減少設備的拆裝工作量，近幾年各廠大力發(fā)展模塊式拌和設備，它是將各主要總成集中安裝在幾個底架上 ，到工地后像搭積木一樣依靠吊裝機具可以快速組裝。這種設備一般不需要混凝土基礎，安裝調試周期較短 (2?？砂徇w式拌和設備是我國采用最多的拌和設備，在大、中、小生產(chǎn)率設備中采用，具有造價較低、維護保養(yǎng)方便等特點，適用于各種工作量的城市道路和公路施工工程。 固定式廠拌設備固定安裝在預先選好的場地上，大多固定在預制的混凝土基礎上，一般不需要搬遷，是一個穩(wěn)定的材料生產(chǎn)工廠，因此，一般規(guī)模較大，具有大、特大生產(chǎn)能力，適用于城市道路施工或工程量大且集中的施工工程。 4根據(jù)物料計量形式可分為容積 (體積 )計量和電子 動態(tài)稱重計量廠拌設備。 容積計量拌和設備其級配精度為 3 5，由于精度較低，現(xiàn)在多用于一級以下公路的建設。電子秤動態(tài)計量的級配精度在 0 5 1 5，可以滿足高級配精度要求，提高施工質量，在高等級公路建設中使用十分廣泛。 - 13 - 定土廠拌設備的結構與工作原理 穩(wěn)定土拌和設備大部分都為強制連續(xù)式的，其組成主要有以下幾個部分：集料 (碎石、砂礫、土壤、粉煤灰等 )配料系統(tǒng)、集料皮帶輸送機、粉料配料系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、攪拌機、成品料皮帶輸送機、成品儲料倉、電器控制系統(tǒng)等。 穩(wěn)定土拌和設備的工作原理：用裝載機把不同 規(guī)格的集料裝入配料系統(tǒng)各料斗中，料斗底部的計量裝置按規(guī)定量連續(xù)均勻地將物料導人集料皮帶輸送機中，再由集料皮帶輸送機輸送到攪拌機中；粉料由粉料倉底部的配料計量裝置按規(guī)定量連續(xù)均勻地導人集料皮帶輸送機中或直接輸送到攪拌機中；水經(jīng)供水系統(tǒng)流量計計量直接連續(xù)泵送到攪拌機中；攪拌機將各種物科連續(xù)拌制成均勻的成品混合料，成品混合料通過成品料皮帶輸送機輸送到成品儲料倉中，成品儲料倉通過控制料門裝車運往工地。示意圖如圖 示 圖 定土廠拌設備示意圖 1 集料配料系統(tǒng)， 2 集料皮帶輸送機， 3 粉料配料系統(tǒng)， 4 供水系統(tǒng)， 5 攪拌機， 6 成品皮帶輸送， 7 成品儲料倉， 8 電氣- 14 - 控制系統(tǒng) 定土廠拌設備的基本特點與要求 穩(wěn)定土是以水硬性材料為結合劑，以土、砂、砂礫、碎石、礦渣和工業(yè)廢渣等材料為集料，通過拌和而成的混合材料。 按我國公路路面基層施工技術規(guī)范規(guī)定，穩(wěn)定土可劃分為：水泥穩(wěn)定土、石灰穩(wěn)定土、石灰 、 工業(yè)廢渣穩(wěn)定土等三大類。根據(jù)集料的不同，又可細化為數(shù)種，如：水泥砂土、石灰碎石土、二灰砂礫等。還可根據(jù)材料的需要，用水泥和石灰聯(lián)合做穩(wěn)定劑，稱之為水泥綜合穩(wěn)定土或石灰綜合穩(wěn)定土等。 穩(wěn)定土廠拌設備主要構成為：貯 料系統(tǒng)、計量系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)、成品料中貯料系統(tǒng)、聯(lián)接各系統(tǒng)的輸送設備和控制系統(tǒng)等部分。穩(wěn)定土廠拌設備采用連續(xù)的生產(chǎn)方式進行作業(yè)。 目前，穩(wěn)定土廠拌設備所用的攪拌主機多為雙臥軸連續(xù)強制式，結構形式分為有襯板和無襯板兩種。無襯板型式的攪拌主機雖是一較新的技術，但已得到普遍的應用。穩(wěn)定土廠拌設備的配料方式為連續(xù)式，計量方式為容積式、稱重式和容積與稱重混合式?？刂品绞綖槎蝺x表、工業(yè)計算機等控制形式。 公路工程對穩(wěn)定土廠拌設備有以下幾方面的基本要求： （ 1） 應能適應穩(wěn)定土的多種原材料特點，穩(wěn)定土用原材料為 2同的工 程有不同的組合。適應原材料的不規(guī)范性，如材料粒徑異常、土的含水量偏高。 （ 2） 動態(tài)連續(xù)計量應準確可靠、配比調整設置方便，計量系統(tǒng)有較寬的計量范圍。 （ 3） 攪拌主機的拌和性能要好、拌和均勻度高。成品料的色澤應均勻，無灰團、離析、拌和不足或過度等現(xiàn)象。 （ 4） 控制系統(tǒng)以使用為主，人機關系友好，并可對生產(chǎn)過程進行自動控制和運行狀態(tài)的實時監(jiān)測。 （ 5） 設備的養(yǎng)護維修應方便，平均無故障時間等可靠性指標較高。 - 15 - （ 6） 場地適應能力強，公路工程拌和場地在形狀和平整方面不規(guī)則，要求穩(wěn)定圖廠拌設備應能進行多種平面的布置和高差的調整。 （ 7） 整套穩(wěn)定土廠拌設備的拆 、裝、吊、運等性能應符合公路工程工期緊張和轉場頻繁的特點。 定土廠拌設備的發(fā)展方向與趨勢 見國內外的穩(wěn)定土廠拌設備的比較 （ 1）國內移動式與國外高移動形式 項目內容 國外高移動形式 國內移動式 底盤 專用汽車底盤 非專用汽車底盤 通過性 通過性好，適用于各種類型的路面 通行性差，僅適用于等級路面 轉場速度 允許高速拖行，可實現(xiàn)高速轉場 允許拖行速度慢，只能低速行走 首次安裝 依靠自身動力進行頂升，快捷迅速 需吊裝機具前來協(xié)助完成，工作量和難度較大 整體 布局 一字型結構 層疊式布置 可維修性 好 差 離地間隙 大，便于撒落物料的清除 小，灑落物料需停機清除 轉場狀態(tài) 停機后可自動進行轉場 ，到位后即可進行正常生產(chǎn) 上料皮帶機需進行折疊處理，到位后需重新恢復 （ 2）國內可搬式與國外可移動式 項目內容 國外可移動式 國內可搬式 - 16 - 結構布局 在滿足運輸要求和良好的可維修性的前提下，采用高度集成的箱型結構 各功能級配單元相互獨立，集成性差，離散性大 可搬運性 可搬運性好，集裝箱型結構，極少數(shù)車輛即可完成 可搬運性差，需要多臺車輛，不宜吊裝和車內布置 可安裝性 可安裝性好，極少的時間內就可完成，工作量少，勞動強度低 可安裝性差，工作量大，勞動強度高，時間長 生產(chǎn)準備 生產(chǎn)準備周期短，設備運抵后即可在較短的時間內安裝并投入生產(chǎn) 生產(chǎn)準備周期長，需預置安裝用混凝土基礎，可安裝性差，時間長 安裝難度 集裝箱式結構，現(xiàn)場安裝量小，難度低 各功能級配單元相互獨立，需現(xiàn)場進行協(xié)調，工作量大，難度較高 可轉場性 差，一旦定型就不易改變 差，各功能級配單元需與安裝基礎予以拆除，且各功能級配單元間及其內部需拆除的硬性連接點較多 配置靈活性 好，按用戶需求靈活布置 內市場主導產(chǎn)品使用中存在的問題 移動式穩(wěn)定土廠拌設備以一個拖掛單元 , 集中了集料、計量、輸送、攪拌、提升和儲料等多種作業(yè)于一體 , 具有結構緊湊等- 17 - 特點。 缺點：由于移動式廠拌結構緊湊 , 并采用二灰二石的配料結構形式在級配材料的適應性上大打折扣 , 同時也造成了可維修性差，如攪拌機內物料的清除及機內零部件的更換、配料機皮帶的更換等、適用范圍不廣等特點。由于采用兩面上料 , 當其生產(chǎn)率大于一定值時 , 需配置多臺上料機械 , 故給生產(chǎn)的組織、協(xié)調造成了一定的難度由于整機的最低點離 地面間隙較小 , 故在設備運行時無法對撒落于其底部的物料進行清除 , 需停機完成設備的第一次安裝存在較大的難度和工作量。設備轉場時要對其料皮帶機進行折疊處理。拖行速度慢 , 輪胎容易發(fā)熱。拖行僅適用于等級路面 , 通過性較差。 優(yōu)點：結構緊湊 , 便于布置。一停就用 ,不需預制安裝基礎 , 快捷方便。除第一次安裝需用吊裝機具外 , 以后不再需要吊裝機具 , 便可完成短距離轉場間的正常生產(chǎn)。 缺點：各功能單元相互獨立 , 呈“一”字形排列 , 不利于布置。每次轉場需用吊裝機具和大量的運輸車輛 , 并需預先做 好安裝基礎 , 準備周期長且繁瑣。轉場后需重新安裝 , 工作量大且重復設備結構龐大 , 運輸費用較高。 優(yōu)點：各功能單元相互獨立排列 , 維修保養(yǎng)便利。布局靈活 , 各功能單元可根據(jù)施工實際情況予以增添。設備離地間隙大 , 便于清除撒落底部的物料 , 且不需停機進行。采用一面或兩面上料 ,便于上料機械的作業(yè)和調配。 定土廠拌設備結構的發(fā)展方向 通過市場調研情況來看 , 在高等級公路的工程施工及市、縣道路的大面積改造中 , 移動式廠拌設備本身所固有的“ 一拉即走” 的靈活性 , 并沒有得到切實有效的體現(xiàn)。 （ 1） 高等級公路的 工程施工及大面積的市、縣道路改造 , 均為全線分段招投標式施工 , 各標段的施工距離有限。若取得多個標段的施工權 , 需配備多臺相應的施工設備方能取得投標資- 18 - 格。 （ 2） 在施工中 , 除劃定的道路占地外 , 施工單位特別是外地的施工單位在料場的征地及道路通行上存在相當?shù)碾y度 , 故用多個料場來完成標段的施工的可能性極小。 （ 3） 設備的轉場要對其上料皮帶機進行折疊處理 , 并將其周圍撒落的物料清除干凈后方能拖行。 （ 4） 由于各標段的施工進程存在差異 , 且該設備的通行能力較差因此將其拖行出施工腹地的可能性極小。 （ 5） 設備允許的拖行速度低 , 速度較高 時容易造成輪胎發(fā)熱和爆胎。 鑒于上述客觀事實 , 因此認為造成移動式廠拌設備熱銷的原因不在于其機動性能而是在于其“ 不需安裝 ,一停即用” 的良好的快捷性能和優(yōu)良品質 , 并由此掩蓋其維修保養(yǎng)嚴重不便的缺陷。 針對移動式穩(wěn)定土廠拌設備和可搬式穩(wěn)定土廠拌設備的優(yōu)缺點 , 應該采取“ 優(yōu)勢互補、揚長避短” 的原則 ,向無基礎、緊湊型結構的穩(wěn)定上廠拌設備方向發(fā)展。 （ 1）快速安裝 , 結構緊湊 , 不需要水泥基礎，各總成部件采用框架式結構 , 減少現(xiàn)場拼裝環(huán)節(jié) , 縮短安裝時間 , 降低勞動強度 , 但同時要便于日常的維修保養(yǎng)并做到設 備運抵現(xiàn)場后直接吊裝到位。 （ 2）預安裝電氣和氣動連接管路 ,采用插接件連接方式。 （ 3）高強度結構設計 , 適用于頻繁的搬遷和移動。 （ 4）用最短的時間完成整套設備的折疊和安裝一一盡量減少主要部件的總成數(shù)量 , 減少運輸環(huán)節(jié)。 （ 5）最佳的移動性能 , 最大可能的節(jié)省移動和服務費用。 （ 6）采用最先進的電氣控制技術。 - 19 - 第三章 穩(wěn)定土廠拌設備的總體設計 定土廠拌設備的總體計算與參數(shù)確定 一般說來，穩(wěn)定土廠拌設備的總體設計應包括： 1確定設備的總體布置型式，是采用固定式、可搬組裝式還是移動式； 2確定額定生產(chǎn)率； 3確定配料料斗 (包括集料和粉料 )的數(shù)量； 4確定配料計量和控制方式，是采用容積式配料還是采用按質量進行稱量配料； 5確定各總成的最大外形尺寸和設備的占地面積等。 在設計中還應注意貫徹執(zhí)行標準化、系列化和通用化方針，注重產(chǎn)品的先進性、可靠性、耐用性、安全性和可維修性等。在滿足使用所要求的技術性能和經(jīng)濟性能的前提下，應盡量采用新技術和新材料。 根據(jù)設計任務書，本設計的穩(wěn)定土廠拌設備采用可搬組裝式布置型式，額定生產(chǎn)率為 200t/h，配料斗數(shù)量為 4 個，配料計量方式采用容積式計量，整機重量 10t，占地面積 25m× 7m。 定土廠拌設備的結構組成 料配給系統(tǒng) 集料配料系統(tǒng)的功能是對各種集料進行計量并按工程的要求進行級配。集料配料系統(tǒng)一般由幾個料斗和相對應的配料機、機架等組成。配料機的出料方式有兩種，一種為縱向的出料，一種為橫向的出料 （見圖 。本設計采用縱向出料的方式 。 - 20 - 圖 料系統(tǒng)示意圖 1 料斗， 2 集料帶， 3 立柱， 4 配料機 本設計的料斗由鋼板焊接而成，在上口周邊裝有擋板，增加料斗容量；斗壁上裝有倉壁振動器，消除物料拱起現(xiàn)象。裝粘性材料的料斗內部裝 有強制破拱器，破拱器料斗上部裝有柵網(wǎng)，保證安全生產(chǎn)。料斗的下部一側有一出料口，裝有可調節(jié)的出料閘門，調節(jié)開啟高度就可改變配料機的供料量，操作十分方便。 斗壁上裝的倉壁振動器即振動電機，它由無級可調偏心距的旋轉重錘式激振機構與驅動電機為一體的激振源，其激振力可以無級調節(jié)。它有螺栓連接在斗壁上，通過激振力帶動斗壁振動，作用到物料上起到拱料作用。這種設計具有結構緊湊，激振力大，噪聲低，節(jié)能，易于維護，使用方便等優(yōu)點， 結構如圖 示 圖 定土廠拌設備配料機 1 加高航板， 2 料斗， 3 斗架， 4 斗門調 節(jié)， - 21 - 5 集料皮帶機， 6 加高支腿， 7 振蕩器 主要適用于含水量較高的砂石料和含水量較低的土，石灰，粉煤灰。對粘性較大的粉料破拱效果不好，在使用時應該注意這一點。 強制破拱器通過破拱臂上的 T 形刮板在料倉中旋轉直接作用于物料，強制把物料攪松，使物料落入輸料皮帶上帶出料斗。它的組成復雜，成本較高，適用于含水率較高、粘性較大的土、石灰、粉煤灰等粉料。 在我國生產(chǎn)并廣泛應用的穩(wěn)定土廠拌設備中，配料機的計量方式有容積式和電子稱重式兩種。本設計采用容積式計量方式。容積式計量是一個以出料單元容積的大小為基礎（如集料口出料 口的容積大小、螺旋管中一個螺距長度的有效容積），而后與通過該單元的物料速度相乘，便可得到物料單位時間的配給料，它是用調節(jié)料門開啟高度和不同給料機的給料速度來改變配料的容積量。這種計量也叫靜態(tài)計量，不具有反饋和修正功能，其級配精度受物料在出料單元中的填充系數(shù)影響較大，故其級配誤差較大，一般在 3%間。每個配料機又是一個完整的獨立的部分，可根據(jù)用戶的需要進行組配。斗門的開啟可用手輪操作，齒條傳動，開啟高度可在 1圍內調節(jié)，一般最小開啟高度應大于所裝物料最大粒徑的 2 倍。在實際作業(yè)中，相應選擇斗門開 啟高度和皮帶機轉速，并注意調速電機應避免在低于 500r/工況下工作。 本設計的機架為型鋼焊成的框架結構，起支撐作用。在整個配料機組中，還包括有輪系、制動裝置、托架裝置、燈光系統(tǒng)等。 集料皮帶輸送機用于將配料機組供給的各種物料輸送到攪拌機中，其結構和工作原理與通用的皮帶輸送機相同，主要由接料斗、機架、改向滾筒、張緊裝置、驅動裝置、托輥、清掃裝置等組成。為防止灰塵和粉料的飛揚，在皮帶的上方加有裝罩殼。 料配料系統(tǒng) 粉料配料系統(tǒng)的結構分為立式儲料倉和臥式儲料倉兩種形式。立式儲料倉具有占地面的小 、容量大、儲料順暢等優(yōu)點，適用于可搬- 22 - 遷、固定式穩(wěn)定土拌和設備使用。 粉料供給系統(tǒng)的工作原理是：由散裝水泥運輸車運來的結合料(水泥或生石灰粉 )通過運輸車上的氣力輸送裝置輸送到粉料筒倉內；而粉料筒倉的出料口與螺旋輸送機的進料口相連接，進入螺旋輸送機的結合料被輸送到小粉料倉中；小粉料倉的出口裝有葉輪給料機，葉輪給料機由調速電動機驅動，根據(jù)工程設計要求的配合比調好轉速后，可以均勻連續(xù)地供給結合料。 在粉料供給系統(tǒng)中，設置小粉料倉的目的是為了使葉輪給料機上方的粉料保持一定的高度。這樣，既可以使葉輪給料機免受直接與粉料 筒倉連接所產(chǎn)生的過大壓力，以保證葉輪給料機的安全、穩(wěn)定、持久的工作，同時又可以使粉料供應壓力保持基本穩(wěn)定，從而保證粉料供給乃至配料的精度。螺旋輸送機的運轉與停止由設在小粉料倉中的料位計自動控制。在小粉料倉的料位上限和下限兩個位置各設一個料位計，當小粉料倉中的結合料料位低于下限時，料位計便發(fā)出信號啟動螺旋輸送機運轉，使之向小粉料倉供料；當小粉料倉中的結合料料位達到上限位置時，料位計便發(fā)出信號關閉螺旋輸送機，使之停止向小粉料倉供料。這樣可以保證小粉料倉中所存結合料的數(shù)量只在一定的范圍內變化，以此保證葉輪給料機免 受過大的壓力和維持穩(wěn)定的供料壓力，葉輪給料機給出的結合料直接落在斜置集料皮帶輸送機上。 本設計采用立式儲料倉給料系統(tǒng)，它主要由立式料倉，螺旋輸送機或葉輪給料機，計量裝置等組成。水泥、石灰粉等粉料用散裝輸送車運到現(xiàn)場，依靠氣動輸送到儲料倉中去。工作時布置在底部的螺旋輸送機將粉料輸送到計量裝置，計量后再輸送到集料皮帶機上或直接輸送到攪拌機中。粉料計量裝置和集料計量相同，也分為容積式計量和電子稱重式計量兩種。本設計的粉料計量裝置仍采用容積式計量，配有葉輪給料機，用改變葉輪給料機的轉速的方法來調節(jié)粉料的輸出量。 立 式儲料倉主要由筒體、上料口、出料口、除塵透氣上下料位- 23 - 儀、支腿等組成，支腿安裝在預先準備好的混凝土上，并用地腳螺栓來連接固定。 葉輪給料機主要由葉輪、殼體、接料口、動力驅動裝置等組成。 水系統(tǒng) 供水系統(tǒng)是拌和設備的必要組成部分，它由水箱、管路、水泵、調節(jié)閥、流量計、噴頭等組成。供水量的控制有手動和自動兩種形式。本設計采用自動控制調節(jié)方法，在控制器上按預先設定的供水流量進行操作，作業(yè)過程中的含水量及集料量中的含水量的變化自動調節(jié)供水量。這種自動檢測和調節(jié)的方式較為先進，能保證成品料中的含水量的恒定。 如圖 示。 圖 定土廠拌設備的供水系統(tǒng) 1 出水管， 2 水箱， 3 回水閥， 4 三通， 5 水泵， 6 分旋塞閥， 7 供水閥， 8 流量計， 9 噴水管 拌機 攪拌機是設計中的主要部件，也是關鍵部件，它有多種結構形式。本設計采用雙臥軸強制連續(xù)式攪拌機，它具有適應性強、體積小、效率高、生產(chǎn)能力大等特點，是現(xiàn)代攪拌設備的常用結構形式。 雙臥軸強制連續(xù)式攪拌機主要由殼體、攪拌軸、攪拌臂、攪拌葉片、噴水裝置、進料口、出料口、蓋板、軸承、驅動及傳動系統(tǒng)等- 24 - 組成。這種攪拌機的工作原理為：級配料和粉料從 進料口連續(xù)進入攪拌機，攪拌機的雙軸由里向外作相反轉動，帶動攪拌葉片旋轉。在攪拌葉片的作用下，各種級配料和水快速摻合。攪拌葉片沿軸向安裝成一定的角度，使物料沿軸向和橫向快速移動拌和，到達出料口時已被攪拌成均勻的混和料并從出料口推出。有些拌和設備的攪拌葉片與攪拌軸的安裝角度是可以調節(jié)的，以適應不同工況的要求。 帶襯板攪拌機的殼體通常制作成雙圓弧底（ W）型，由鋼板焊制而成。殼體內側裝有耐磨襯板，保證殼體不受磨損。襯板和攪拌葉片間的間隙設計較小，不易發(fā)生物料卡石、擠碎現(xiàn)象，減少了攪拌葉片和襯板的磨損。 攪拌軸采用圓 形鋼管制成。攪拌臂焊接在攪拌軸上，減少了制造成本。攪拌機用電動機驅動經(jīng)減速成器后采用鏈傳動的方式來驅動攪拌軸旋轉。 如圖 示： 圖 傳動示意圖。 1 攪拌軸， 2 被動鏈輪， 3 鏈條， 4 張緊輪， 5 動力機減速機 品料皮帶輸送機 成品料皮帶輸送機是將攪拌機拌制好的成品料輸送到成品儲料倉中，以備運輸車輛裝載運往工地。與集料皮帶機一樣，其結構和工作原理與通用的皮帶輸送機相同。成品料儲料斗是拌和設備的一個獨立部分，其功能是在運輸車輛交替或短時間內無運輸車輛時，- 25 - 為使設備連續(xù)工作而將成品料暫時 儲存起來。它的結構形式有多種，本設計將帶固定支腿的成品料儲料斗安裝在預先設置好的水泥混凝土基礎上。為了防止在卸料時混合料產(chǎn)生離析現(xiàn)象，控制卸料高度保持在合適的范圍內。成品料儲料斗的容積設計成 6 立方米的儲量。由于斗容量較小，運輸車輛的調度等生產(chǎn)組織管理必須要精確安排，否則會發(fā)生停機等車的現(xiàn)象。 氣系統(tǒng) 電氣系統(tǒng)主要包括控制系統(tǒng)、電源、各執(zhí)行電器元件及電器顯示系統(tǒng)。本設計的控制系統(tǒng)主要由計算機集中控制和常規(guī)電器元件控制兩種相結合。在控制系統(tǒng)的電路中都設有過載和短路保護裝置及工作機構的工作狀態(tài)指示燈， 用來保護電路和直接顯示設備的運轉情況。為了防止發(fā)生意外，本設計的電氣系統(tǒng)還裝有自動控制和手動控制兩套控制裝置，操作時可自由切換。為確保操作的安全性，在攪拌機蓋板上裝有位置開關，蓋板打開時，整個設備不能啟動工作，以保證安安全生產(chǎn)。 第四章 穩(wěn)定土廠拌設備攪拌機的設計與計算 拌機傳動方式的選擇 本設計的攪拌機采用電動機通過聯(lián)軸器驅動二級減速器，然后采用鏈傳動攪拌器的兩個軸來進行攪拌的。 如下圖 示： - 26 - 圖 攪拌機傳動示意圖 拌機變速箱齒輪的設計與計算 一、齒輪 計算 1、選擇齒輪類型、材料、精度等級及齒數(shù)。 （ 1） 選齒輪類型：采用直齒圓柱齒輪來傳動。 （ 2） 由于轉速不高，故選用 7級精度的齒輪。 （ 3） 小齒輪材料選擇 40度為 280齒輪的材料為 45鋼（調制），硬度為 240者材料硬度差為 40 （ 4） 初選小齒輪的齒數(shù)1 20z ，大齒輪的齒數(shù)1 3 0 7 6z 。 2、按齒面接觸疲勞強度設計。 由設計計算公式進行試算，即 213112 . 3 2 （ 1）確定公 式內的各計算數(shù)值 1）試選載荷系數(shù) 。 2）計算小齒輪傳遞的轉矩。 5 5 41119 5 . 5 1 0 9 5 . 5 1 0 4 . 2 4 7 2 . 8 1 6 6 1 01440 m m N m - 27 - 3）由設計手冊選取齒寬系數(shù) 1d。 4）由設計手冊查得材料的彈性影響系數(shù) 121 8 9 P a。 5）由設計手冊查得小齒輪的接觸疲勞強度極限li m 1 600H M P a ；大齒輪的接觸疲勞 強度極限50H M P a 。 6）計算應力循環(huán)次數(shù)。 9116 0 6 0 1 4 4 0 1 ( 2 8 3 0 0 1 0 ) 4 . 1 4 7 2 1 0hN n j L 5 924 . 1 4 7 2 1 0 1 . 0 9 1 4 1 03 . 8N 7)由設計手冊查取接觸疲勞壽命系數(shù)120 . 9 0 ; 0 . 9 6 H 8)計算接觸疲勞許用應力。取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1，有設計手冊中的公式計算得 1 l i m 112 l i m 220 . 9 0 6 0 0 5 4 00 . 9 5 5 5 0 5 2 8H N P a M P P a M P （ 2）計算 1）試算小齒輪分度圓直徑1入 H中較小的值。 2 241 3311 1 . 3 2 . 8 1 6 6 1 0 3 . 8 1 1 8 9 . 82 . 3 2 2 . 3 2 4 2 . 1 0 21 3 . 8 5 2 8t ud m m m 2）計算圓周速度 v 11 4 2 . 1 0 2 1 4 4 0 / 3 . 7 7 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0m s m s 3）計算齒寬 b。 1 1 4 2 . 1 0 2 4 2 . 1 0 2d m m m m 4）計算齒寬和齒高之比 114 2 . 1 0 2 2 . 1 0 520m m m - 28 - 齒高 2 . 2 5 2 . 2 5 2 . 1 0 5 4 . 7 3 5th m m m m m 4 2 . 1 0 2 8 . 8 94 . 7 3 6 5）計算載荷系數(shù)。 根據(jù) v m s ,7 級精度，由設計手冊得動載荷系數(shù) ； 直齒輪， 1; 從設計手冊查得使用系數(shù) 1; 從設計手冊用插值法查得 7 級精度、小齒輪相對支承非對稱布置，1 7 5 。 由 ， 1 7 5 ,從設計手冊查得 ;故載荷系數(shù) 1 1 . 1 0 1 1 . 4 1 7 5 1 . 5 5 9A V H K K K 6)按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由計算公式得 3311 1 . 5 5 94 2 . 1 0 2 4 4 . 7 3 0 51 . 3d m 7）計算模數(shù) m。 114 4 . 7 3 0 5 2 . 9 220dm m m m 由設計手冊查得彎曲強度的設計公式為 13 212 （ 1）確定公式內各計算數(shù)值 1）由設計手冊查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限1 500 P a ；大齒輪的彎曲強度極限2 380 P a ； 2）由設計手冊取彎曲疲勞壽命系數(shù)120 . 8 5 , 0 . 8 7F N F ; 3)計算彎曲疲勞許用應力。 取彎曲疲勞安全系數(shù) ，按照公式得， - 29 - 1112220 . 8 5 5 0 0 3 0 3 . 5 71 . 40 . 8 7 3 8 0 2 3 6 . 1 41 . 4F N F F P a M P P a M P 4）計算載荷系數(shù) K . 1 1 . 1 0 1 1 . 3 2 1 . 4 5 2A V F K K K 5)查齒形系數(shù)。 查表得，122 . 8 0 , 2 . 2 2 66)查取應力校正系數(shù)。 查表得，121 . 5 5 , 1 . 7 6 27）計算大小齒輪的 并加以比較。 1112222 . 8 0 1 . 5 5 0 . 0 1 3 7 93 0 3 . 5 72 . 2 5 2 1 . 7 6 2 0 . 0 1 5 0 8 02 6 3 . 1 4(2)設計計算。 43 22 1 . 4 5 2 2 . 8 1 6 6 1 0 0 . 0 1 5 8 0 1 . 4 61 2 0m m m m m 對比計算結果，有齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m 的大小主