小型混凝土搅拌机毕业设计

目录设计总说明-Design General Information-第一章 绪论- 3 -1.1 混凝土搅拌机项目研究的目的及意义- 3 -1.1.1混凝土的组成- 4 -1.1.2搅拌的任务- 4 -1.1.3设计混凝土搅拌机的意义- 4 -1.2 国内外混凝土搅拌机的研究现状及发展趋势- 5 -1.3混凝土搅拌机设计内容- 6 -第二章 技术设计任务书- 7 -2.1搅拌机设计的依据及参数- 7 -2.2搅拌机的工作范围及用途- 7 -2.3搅拌机主要技术数据和参数- 7 -2.4混凝土搅拌机总体布局及结构概述- 8 -2.5搅拌机的关键技术- 8 -第三章 搅拌机主参数及各部件的设计计算- 9 -3.1 总体设计方案- 9 -3.1.1混凝土搅拌机各个品种功能的比较- 9 -3.1.2混凝土搅拌机结构的选择- 10 -3.2总体结构及工作原理- 10 -3.2.1结构组成及工作原理- 10 -3.2.2主要技术参数- 11 -3.3搅拌机主要部件的设计- 12 -3.3.1搅拌装置的设计- 12 -3.3.2机架和搅拌筒的设计- 13 -3.4传动系统的设计- 13 -3.4.1电动机选择及总传动比的确定- 13 -3.4.2 V带传动的设计- 16 -3.4.3减速器的选择- 21 -3.4.4链传动的设计- 21 -3.5主轴设计与计算- 23 -3.5.1轴的计算过程- 23 -3.5.2轴的强度校核- 25 -3.5.3键与轴承的选择- 28 -3.5.4轴承配置- 29 -第四章 搅拌机使用说明及安全防护- 31 -4.1搅拌机型号的确定- 31 -4.2主要结构及工作原理- 31 -4.2.1搅拌机结构的组成- 31 -4.2.2主要技术参数- 32 -4.3搅拌机使用的注意事项及保养- 33 -4.4搅拌机安全操作规范- 33 -总 结- 35 -致 谢- 36 -参 考 文 献- 37 - 第一章 绪论1.1 混凝土搅拌机项目研究的目的及意义随着改革开放的持续推进，我国经济建设及科学技术的高速稳步增长，城镇化和新农村建设的大力发展，新农村和大城市基础设施建设、房地产商品房开发业务的快速发展，直接促进了混凝土生产产量的快速增长，机械化建设在施工中占据了重要的的地位。因此，加强混凝土的机械化生产，是提高生产效率，改善施工环境、提高建筑工程的质量和企业效益的重要保障1。混凝土的机械化生产直接改变了人工和散分搅拌的传统生产方式，也是实现建筑行业现代化的重要变革。混凝土的机械化生产因其搅拌效果好而大大提高了工程的质量，加快和提高了生产速度，减轻了工人的劳动强度，与此同时，也因其节约了建筑施工的用地面积，提高了劳动条件，减少了环境污染和节约了混凝土原材料使人类受益匪浅。由于机械混凝土搅拌机是将一定比例的水泥、砂子、碎石(骨料)和水(有时还加入另外一些混合材料)搅拌成匀质混凝土的机械设备。不仅混凝土用量大，而且工作环境比较恶劣，如果使用人工搅拌，不仅混凝土搅拌质量差、工人劳动强度大，而且生产效率低、粉尘对人体伤害严重。因此，现代混凝土搅拌设备已经在向高效能、高技术、自动化的方向发展，以此达到改善工作条件，节约原材料及提高生产效率的目的。由于许多单运动方式搅拌输送机存在许多缺陷,普遍存在搅拌物料不均匀,混凝土拌合的质量差；另外工作时噪音也相对较大,特别是在物料混合搅拌等新型工艺上使用的搅拌式输送机,根本满足不了其工艺设计的要求而严重制约了其新技术和新工艺的推广使用,因此，就急需一款结构简单、操作方便，效率高且低成本的新型的搅拌机来更新和替换旧式搅拌机,除此之外，而且也可以广泛地使用于其他需要搅拌的行业。搅拌是混凝土生产过程中极其重要的一个环节，所以应使各组分原材料的运动轨迹在搅拌的过程中尽可能的穿插交错混合，在整个混合物料中最大限度的产生摩擦，并尽可能提高各原材料参与运动的次数和相互交叉搅拌的频率，为混凝土各个原材料充分混合和均匀分布创造最好的条件，因此，混凝土的生产应该逐步向机械自动化的方向发展和迈进2。小型搅拌机项目的研究与生产，是为了充分满足各个市场对搅拌机的需求，以及完善各个产品的型号，适应小型基础设施和新农村建设以及满足需要搅拌机行业的要求。它是在一个相对封闭的工作环境中，对各个原材料进行充分的搅拌和输送，达到对混凝土充分搅拌混合的效果，并且较少了环境的污染，还能够改善建设施工条件的局限性，维护建设工作人员的身体健康，降低一线工作人员的劳动强度，提高建筑施工的效率，减少建设过程中对环境造成的破坏与影响，达到保护环境和节约原材料的目的。1.1.1混凝土的组成混凝土作为现代化建设当中用量最多的建筑工程材料，被广泛用于国防、工农业、水利交通设施、房地产开发和新农村建设等设施建设当中，在我国经济发展中占有不可或缺的地位。这里我们所说的混凝土指的是水泥混凝土，它主要是由砂子和水泥、碎石和水按照一定的比例配合，经过混合搅拌、浇筑和振捣凝结而成的一种人造的建筑石材。其中水和水泥起凝结作用，石头和砂子起骨架梁柱填充的作用，水泥浆覆盖在砂的外表面，并且填充到砂子之间的缝隙当中成为水泥砂浆，水泥砂浆又覆盖在碎石的外表面，填充着碎石的缝隙。当水泥浆脱水凝固后，将砂子和碎石头牢固地凝结在一起形成一个完整的组合体，从而使混凝土具备了足够的强度以及其它一些非常重要的力学性能3。1.1.2搅拌的任务强度是混凝土重要的力学性能，混凝土强度主要取决于混合物料结合面间的结构。通常搅拌机搅拌的主要是一下几点：(l) 使各组分原材料混合均匀，在整个混合料中达到宏观和微观上的均匀分布，；(2) 破坏水泥粒子表面的初始水化物薄膜包裹层，促进水泥颗粒与其他物料以及颗粒的结合，从而形成理想的水化产物；(3) 打破水泥分子和粒子的集聚，使水泥颗粒外表面被水润湿，促进扩散的发展；(4) 由于混合物料表面常常包裹一些比较薄的粘土和灰尘，不利于混凝土结合界面的快速形成，因此，我们应使混合物料中的各个原材料在搅拌过程中尽可能多的进行相互碰撞和交叉摩擦混合，从而减少灰尘对混凝土结合界面的影响，达到更加凝结的作用；(5) 提高各组分混合原材料运动轨迹相互交错的概率以及参与运动的次数，从而使混凝土快速的达到均匀4。1.1.3设计混凝土搅拌机的意义综上所述可以给混凝土搅拌机工作原理一个合理的说明：应使处于搅拌过程中的混合原材料的运动轨迹在交集的地方尽可能多的进行相互穿插交错，使其在混合的过程中最大额度地进行交叉摩擦，并且不断提高各个原材料参与运动的次数以及运动轨迹相互交错的概率，从而为混合材料实现宏观和微观的均匀分布制造最好的条件。强制式混凝土搅拌机作业时一般搅拌筒身固定，搅拌机叶片随着主轴连续转动，对混合物料进行强制挤压、翻转和抛掷使混凝土各组分原材料拌和均匀的目的。因此，为了使混凝土拌和均匀，搅拌机必须具备以下几点：(1)能使混凝土各组分原材料搅和均匀分布，使水泥浆均匀包裹在碎石的表面;(2) 能将搅和后的混凝土均匀的卸出;(3) 混凝土拌和以及出料的时间短(4) 占地面积小;节约空间;(5) 功率消耗小，符合环保要求6。而决定混凝土搅拌质量的主要有以下几个原因:(1) 混凝土搅拌机搅拌筒几何容积与出料容量的比率，即容积利用比例; (2) 混凝土搅拌机的结构形式和它的搅拌速度;(3) 搅拌叶片长时间工作磨损的状况及耐磨性;(4) 达到混合均匀的混凝土所需要的搅拌时间;(5) 各种原材料的加料的先后顺序7。1.2 国内外混凝土搅拌机的研究现状及发展趋势在搅拌机兴起的初期，自落式搅拌机在建筑行业占据了重要的地位。但是随着建筑行业对混凝土搅拌质量的不断提高，逐步发展了新型强制式搅拌机。强制式搅拌机又被分为卧轴和立轴这两大类。国内几乎所有的强制式搅拌机都是这两种形式的8。卧轴式搅拌机又称为圆槽式搅拌机，是70年代发展起来的一种新型搅拌机，它被分为双轴式和单轴式两种系列产品，这种形式的搅拌机具有强制式和自落式两种搅拌机的性能，这种搅拌机搅拌叶片的运动速度比涡浆式搅拌机的运动速度要小，因此，这种卧轴式搅拌机要比涡浆式搅拌机的耐磨性能高13。立轴式搅拌机又被称为涡浆式强制式搅拌机，这种搅拌机是被固定放置在圆盘的正中央，并且装有一个由减速器驱动的转子臂架，在臂架上装有内外壁铲刮叶片和搅拌叶片，依靠各组搅拌叶片不同的安装角度和安装位置，通过电动机的带动对在转子和圆盘之间的混凝土原材料进行强烈的混合搅拌14。双卧轴式搅拌机是伴随着混凝土施工工艺的改进而渐渐发展起来的新型搅拌机。从20世纪50年代初期相继在德国和美国出现，但因双卧轴式搅拌机轴端密封技术的不理想不完善，以致其发展得到约束、基本处于停滞不前的状态。直到70年代初期，轴端密封技术得到了飞速的发展，双卧轴式搅拌机在很多国家又重新重视起来，并且得到快速发展，并且形成多个型号的产品。与此同时，我国于20世纪80年代末期也成功研制了双卧轴式搅拌机，而且快速发展并得到广泛的应用，在数量和规格上，都大大超过了其它型号的搅拌机15。德国ELBA公司研制生产的单卧轴搅拌机。它不仅结构紧凑、功率消耗小、叶片衬板耐磨性能好，而且具有满负荷启动的能力和搅拌轻质混凝土的优点。双卧轴搅拌机的核心部件是搅拌装置，以及混凝土生产效率的高低，拌合后混凝土质量的优劣，维修使用费用的高低都与它息息相关关。搅拌机构是由搅拌叶片、两根向相反方向运动的搅拌轴和水平放置的圆筒槽组成的。搅拌叶片与主轴的中心线形成一个相对应的角度，当搅拌轴随着电动机转动时，搅拌叶片一边带动混凝土原材料作相应的圆周运动，不断翻滚，与此同时在搅拌叶片重叠的地方；混合原材料在两轴的交集处互相交换；另一边推动着混合原材料沿着搅拌轴运动的方向，连续不断作着的来回往复的旋转平面运动10。1.3混凝土搅拌机设计内容（1）搅拌机机构的总体研究方案和设计混凝土搅拌机设备主要由电动机、传动机构、机架、搅拌装置等组成。传动机构主要由链传动、带传动、减速器和电动机所组成。 机架是整个搅拌机的支承部件，是由钢管和槽钢通过焊接制作而成。搅拌机构主要由搅拌铲片、搅拌轴和搅拌筒组成，搅拌铲片被固定在搅拌臂上与搅拌轴形成一体，搅拌铲片与搅拌筒底部的缝隙可以进行微量的修整。（2）搅拌机构的设计搅拌机构是安装在轴套上的铲片式叶片，叶片伴随轴的转动而运动，从而对搅拌筒内的物料进行循环往复的搅拌，通过搅拌使个组分原材料拌合均匀，同时搅拌臂凸出向上，起到来回搅拌上方个组分混合原材料的作用。（3）传动机构的设计传动系统是通过V带传动和链传动来传递力矩和运动的。电动机输出的转速通过V带传动传递到减速器，减速器又通过链传动将转速传递给混凝土搅拌机的主轴，主轴带动轴套转动，轴套转动带动搅拌叶片运动，从而完成搅拌的工作。第二章 技术设计任务书2.1搅拌机设计的依据及参数我国市场上现有搅拌机的品种型号较多，但是根据其搅拌机的机构以及对搅拌混合原材料方式的不同，因而对各式搅拌机的要求也是不一样的，根据现有搅拌机的搅拌的原理和机构的形式，由于搅拌机搅拌的对象主要是砂子、水泥、碎石等建筑工程材料，为了进一步延长混凝土搅拌机的使用寿命，轴承处的密封要连接紧密，拌和的效果要好，设计的结构布局要合理，操作简单以及使用维修方便，工作时要与地面接触平稳，因此我们依据这些必备的要求设计了该型号的混凝土搅拌机。2.2搅拌机的工作范围及用途由于我国房地产开发、城镇化和新农村建设的迅猛发展，直接促进了混凝土产量的增长，因此混凝土机械设备在混凝土生产的过程中中占据了至关重要的位置。混凝土搅拌机的用途：用机械化来代替人工搅拌和生产混凝土，广泛适用于建筑行业、工作实验室、道路施工、水利交通，也可以用在其他需要将多种原材料进行混合搅拌均匀后使用的行业。2.3搅拌机主要技术数据和参数表1技术数据项目数据.进料容量80L最大出料容量50L.搅拌筒内径800mm搅拌叶片转速30r/min叶片距筒底的间隙3-5mm拌料粒径530mm电动机功率4kw2.4混凝土搅拌机总体布局及结构概述搅拌机主要由机架、搅拌机构、传动系统等组成。 机架是搅拌机的支承部件，由钢管和槽钢通过焊接制作而成。搅拌机构主要由搅拌筒、搅拌轴和搅拌铲片所组成，搅拌铲片被固定在搅拌臂上和搅拌轴形成一个整体，搅拌铲片与搅拌筒底部缝隙可以进行少量的修整。传动系统主要由V带传动、链传动、电动机、减速器等组成。2.5搅拌机的关键技术(1) 传动机构原材料的筛选、加工与生产：传动部件所选用的原材料它具有的强度和硬度要适中，没必要过大，但也不能太小，避免造成过多的浪费，而其结构的形式要简单，尽量减少机构零件批量生产的加工难度，尽可能多的选用国家标准零件，方便后期的维修和更换。(2) 混凝土搅拌机结构的总体布局：混凝土搅拌机主要通过机架的支承而放立在水平面上运转工作，因此混凝土的整体高度不能太高，以保证搅拌机能平稳的工作，结构的布局也应尽可能的合理紧凑，方便使用。(3) 噪音和灰尘的控制：为了降低噪音、灰尘对工作环境的的影响和污染，我们相应的在混凝土搅拌机筒体的上方加装了一个筒盖，虽然不能消除噪音和灰层的污染，但是对噪音的降低以及灰尘的减少还是能够起到非常好的效果。(4) 安全技术：必须保证搅拌机在正常工作使用情况下，对人体健康不造成危害。第三章 搅拌机主参数及各部件的设计计算3.1 总体设计方案3.1.1混凝土搅拌机各个品种功能的比较混凝土搅拌机主要由动力装置、加料和卸料装置、供水系统、搅拌筒、搅拌机构、传动装置、机架、支承机构等组成。从搅拌机运动方式及结构的形式可大致分为两大类:一个是通过钢齿轮传动来充分带动某一种形状的筒体(圆锥体或圆柱体等)的旋转来达到使物料搅拌均匀的效果；而另一个则是单运动的轴式传动，在轴上(单轴或双轴)安装各种各样的搅拌叶片(螺旋形或长锥形等),并通过搅拌叶片转动来均匀拌合物料。 按出料方式的不同可分为非倾翻式和倾翻式两种；按搅拌机搅拌拌筒结构形式的不同可分为圆盘立轴式、圆槽卧轴式、双锥、鼓筒式等；按工作性质的不同又可分为间歇式和连续式；按搅拌原理的不同分为连续式、强制式和自落式；按安装方式可分为移动式和固定式两种。连续式混凝土搅拌机 装有螺旋状搅拌叶片，各种材料分别按照配合比经连续称量后送入搅拌机内，搅拌好的混凝土从卸料口连续向外输出。这种搅拌机的搅拌时间短，生产效率高、并得到迅速发展。自落式搅拌机：早在二十世纪初期，蒸汽机带动动的鼓筒式混凝土搅拌机就已经出现。随着科学技术的发展，倾翻出料式和反转出料式的双锥形搅拌机以及立筒式搅拌机等相继出现并取得快速发展。自落式混凝土搅拌机工作机构是筒体，沿筒内壁圆周安装若干搅拌叶片。工作时，将物料投入搅拌筒内，筒体绕其自身轴旋转，靠搅拌筒的旋转，由筒内的搅拌叶片将物料推到一定的高度后，物料靠自重坠落下来，反复对物料进行搅拌而加工成匀质混凝土。这种搅拌机特点是搅拌强度不大，效率低，一般以搅拌普通塑性混凝土为主。 强制式搅拌机：圆盘立轴式搅拌机是最早出现的强制式混凝土搅拌机。随后得到了快速的发展与应用。这种搅拌机分为行星式和涡桨式两大类。随着后期轻原材料的应用与推广，出现了圆槽卧轴式强制混凝土搅拌机，它又可分双卧轴和单卧轴式两种，同时具备自落和强制两种搅拌机搅拌的特点。因其搅拌叶片的运动速度小、耐磨性能好以及能耗少而获得了市场的大量推广和使用。强制式混凝土搅拌机的搅拌机构是水平式设置在筒内的搅拌轴，轴上安装搅拌叶片，工作时，强制式混凝土搅拌机的搅拌筒固定不动，加入拌筒内的各种原材料，物料在搅拌叶片的强制搅动下进行强制式的挤压、翻转、剪切，使拌合料在剧烈的相对运动中达到拌和均匀。这种搅拌机比自落式搅拌机搅拌的质量好，效率高，因此主要适用于搅拌干硬性混凝土和普通塑性混凝土12。3.1.2混凝土搅拌机结构的选择卧轴式搅拌机：搅拌筒内径相对而言都做的比较大，骨料被甩向搅拌筒外壁，通过离心力的作用使混凝土拌料分崩离析，而且加水量不易控制，搅拌力量小，使物料搅拌不够充分。立轴式搅拌机：主要通过筒内转轴的带动叶片旋转强制式搅拌，使拌合料在剧烈的相对运动中达到拌和均匀。除此之外，立轴式搅拌机的搅拌筒中央装有一轴套，用于放置搅拌机构，连接传动机构，结构紧凑，传动机构下置，润滑和密封性能好。综上所述，立轴式搅拌机不仅结构简单、制作成本低、拌合质量好，而且易于操作和控制。因此本次设计的是一台高效立轴式混凝土搅拌机。3.2总体结构及工作原理3.2.1结构组成及工作原理本次设计的混凝土搅拌机主要组成部分为：动力装置、传动系统、搅拌装置、机架等。整体结构如图1所示：图1搅拌机总体结构示意图1.主动链轮 2.电动机 3.主动带轮 4.从动带轮 5.减速器 6.筒体 7.从动链轮 8.搅拌体 9.搅拌轴 10.圆锥滚子轴承 11.机架 12.出料抖本次搅拌机设计的工作原理是：电动机输出的转速通过V带传动传递到减速器，减速器与搅拌轴通过链传动带动轴的旋转，轴上安装有搅拌叶片随轴的旋转对混合物料进行强制搅拌，从而达到拌合均匀的目的。3.2.2主要技术参数 搅拌机主要技术参数见表2。表2技术参数表项目数据.进料容量80L最大出料容量50L.搅拌筒内径800mm搅拌叶片转速30r/min叶片距筒底的间隙小于5mm拌料粒径530mm电动机功率4kw3.3搅拌机主要部件的设计3.3.1搅拌装置的设计立轴式强制搅拌机是通过搅拌轴带动搅拌叶片的旋转运动，从而带动物料进行剧烈拌合运动的搅拌机。其叶片伴随着竖直轴进行圆周运动;搅拌叶片有螺旋带式和铲片式两种形状，可以根据需要进行选择。一般的立轴式强制搅拌机的铲片式搅拌叶片表面形状通常为平面, 在工作时, 混合拌料对平面式搅拌叶片的阻碍作用过大，长时间运转消耗的功率大，不利于节能，而且搅拌质量差。另外平面式铲片对混合拌料只有推动的效果, 没有翻滚的作用，所以搅拌混合效率很低。搅拌叶片安装的角度直接影响着搅拌机均匀拌合性能的好坏,对混凝土的质量以及生产的效率都起着决定性的作用,并且搅拌叶片安装的角度与搅拌机其他的一些参数联系紧密，任何一个参数的改变都会影响搅拌机整体搅拌的性能。叶片安装角：是指搅拌叶片斜面与搅拌轴线之间的夹角。叶片安装角理论分析：当安装角过小时，搅拌叶片主要带动混合物料围绕着搅拌轴转动，却缺乏必要的轴向运动，搅拌叶片与搅拌轴平行变成一块平板起不到搅拌作用；当安装角过大时，搅拌叶片推动混合物料横向运动的力不足，搅拌叶片就与搅拌轴形成一块垂直的平板，同样也没有搅拌的能力。综上所述，搅拌叶片必须与搅拌轴形成一个各方面都比较合适的角度来安装,能够使混合料在运动的过程中受到纵向和横向的力都比较大，并且消耗的功率小，拌合的质量好以及搅拌的效率高。故本次设计的搅拌机采用的叶片安装角为45度6。图2搅拌叶片安装的角度3.3.2机架和搅拌筒的设计机架是整个混凝土搅拌机的支承部分，它承受了搅拌机所有的力（电动机、减速器、传动装置、搅拌装置、搅拌筒体、物料等的重力以及轴的应力）。机架是混凝土搅拌机平稳运转以及稳定工作的基础。因此，不管机架是从材料的选择上还是结构形式的选择上，都应该使用强度大的材料与牢固稳定的结构。搅拌机机架是用槽钢和钢管加工而成，通过焊接在搅拌筒底部用来起支承作用的。搅拌机筒体是由热轧钢板通过卷曲焊接而成,在搅拌筒上方配有筒盖，搅拌筒底部有出料口，当需要出料时，只要转动料门手柄，打开出料口，均匀混合的拌料即沿出料口快速卸出。搅拌筒的筒体高为H=310mm，直径为D=800mm，筒壁的厚度为3mm。3.4传动系统的设计3.4.1电动机选择及总传动比的确定电动机的功率计算：电动机实际所需的输出功率。搅拌机所需功率。电动机到工作机的总效率。搅拌机所需工作效率，应由工作阻力和运动参数计算求得：搅拌叶片搅拌时所需的外力矩（N.m）。n搅拌叶片转速（r/min）。f混凝土与搅拌叶片的磨檫系数f=0.62取搅拌叶片转速 30r/min。其中混凝土搅拌机在工作时，其搅拌功率主要用于克服混凝土物料在搅拌时产生的离心阻力矩及搅拌叶片受到摩擦阻力矩。为讨论方便，现假定最恶劣的工作状况，即全部物料倾向拌筒的外侧，求这种情况下的搅拌功率。外力矩M的计算：搅拌时拌合料所产生的偏心阻力矩；搅拌时物料所产生的滚动摩擦阻力矩；式中 拌合物料总质量；V搅拌筒容积；拌合料容重；H拌合料重心至拌筒中心的距离mm；因为混合料在搅拌筒内为一水面，且以搅拌时均没有溢出原则，故搅拌的过程中均为h.搅拌时搅拌物料所产生的偏心阻力矩搅拌时拌料所产生的惯性摩擦阻力矩式中个搅拌叶片所受到滚动正压力; K滚动摩擦力臂;R搅拌筒半径,r物料离心半径; 在搅拌机运动的过程中，电动机与减速器之间通过V带传动连接，减速器与搅拌轴之间通过链传动连接，轴上安装有一对轴承，查机械设计实用手册得：表4 各传动部件的传动效率类别传动形式效率（%）带传动V带传动0.96轴承滚动轴承0.98链传动双排链0.99减速器蜗杆减速器0.95从而可计算出从电动机至搅拌机主轴传递的总效率为=0.885 电动机实际所需的输出功率。电动机是搅拌机重要的动力装置：搅拌机主要依靠电动机的运转带动减速器的转动，进而带动搅拌轴的旋转。在搅拌的过程中，由于物料在混合的过程中不停地消耗动力，因此，强制式混凝土搅拌机的生产效率决定了电动机的功率3。异步电动机具有结构简单、维修方便、工作效率高、重量轻、成本低、负载特性较硬等特点。又由于该混凝土搅拌机实际所需的输出功率为，综合考虑各方条件，暂选电动机型号为，其额定功率为，转速为，额定转矩，最大转矩。电动机的转速为1440r/min而搅拌轴的转速是30r/min，所以搅拌机的总传动比为48。各级传动比分配为：带传动的传动比是2，减速器的传动比是12，链传动的传动比是2。因此可得搅拌机的主轴功率： =40.885 =3.54kw3.4.2 V带传动的设计带传动是一种挠性传动，不仅具有结构简单、传动平稳、能缓冲吸振、可以在多轴和大的轴间距间传递动力，而且拥有造价低廉、不需润滑、维护方便等优点，在我国机械设备的传动中应用非常广泛。带传动通常由主动轮、从动轮和张紧在两轮上的环形带组成。当主动带轮转动时，利用传动带和带轮间的啮合作用或者摩擦，将转速和动力通过传动带传递到从动轮。按照工作原理的不同，带传动可分为啮合型带传动和摩擦型带传动。在摩擦型带传动中，依据传动带的横截面形状不同，又可分为楔带传动、V带传动、圆带传动和平带传动。因此本次毕业设计所选用的是V带传动。V带传动是靠V带的两侧面与轮槽侧面压紧产生摩擦力来进行动力传递的。与平带传动相比，V带传动的摩擦力大，因此可以传递较大的功率。V带较平带结构紧凑，而且V带是无接头的传动带，所以传动较平稳，是带传动中应用最广的一种传动。一、V带设计计算（1）确定计算功率查机械设计表查得工况系数=1.3， 故： 1.14=4.4kw（2）选择V带型号根据、由机械设计图可以选择V带型号为A型。（3）确定带轮的基准直径并验算带速v初选小带轮的直径。根据机械设计表和表选取小带轮直径又因为=，故取小带轮基准直径=验算带速，根据机械设计式验算带的速度V=带速一般为，故带速适合。计算大带轮的基准直径计算大带轮的基准直径，根据机械设计式V带的传动比，取。则： =。据表8-8，圆整=。（4）确定V带的中心距和基准长度，依据机械设计式（8-20） 初定中心距=。由机械设计式由机械设计表选取带的基准长度= 根据机械设计式计算实际中心距。 计算得:。（5）验算小带轮上的包角 故符合要求。（6）计算V带的根数Z，计算单根V带的额定功率由和，查机械设计书表得根据，=2和A型带查表得，查表得，由表得，所以计算V带根数Z： 故取4根。（7）计算单根V带的初拉力的最小值，由机械设计表8-3得A型带的单位长度质量,于是应使带的实际拉力。（8）计算压轴力，压轴力的最小值为 。二、V带轮的结构设计（1）V带轮的设计要求设计V带轮时应满足的要求有：质量小、结构工艺性好、无过大铸造内应力，质量分布均匀，轮槽工作面要精细（表面粗糙度一般应为3.2），各槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使带的载荷分布较为均匀，以减少带轮的磨损。（2）V带轮材料的选择由上述可知，因为V带轮的转速较低，所以带轮常用带轮材料为HT150或HT200。（3）带轮的结构形式 V带轮由轮缘、轮辐和轮毂组成。根据轮辐结构的不同，V带轮可以分为实心式、腹板式、孔板式、椭圆轮辐式。V带轮的结构形式主要与V带轮的基准直径有关，并且V带轮轮槽的尺寸依据V带的型号来决定。因此V带轮的结构设计如下： 当时可采用轮辐式；当同时时，可采用孔板式；当（轴径）时，可用实心式；当时，可采用腹板式。（4）V带轮轮槽的设计V带轮的轮槽与V带选择的型号相对应，查机械设计表。V带绕在带轮上以后发生弯曲变形，使V带工作面的夹角发生变化，为了使V带的工作面与带轮的轮槽工作面紧密结合，将V带轮轮槽的工作面的夹角做成小于。V带轮安装到轮槽中以后，一般不应超出带轮的外圆，也不应与轮槽底部接触，为此规定了轮槽基准直径到外圆和底部的最小高度和。轮槽工作表面粗糙度为3.2或1.6。表3带轮参数项目符号YZABSPYSPZSPA SPB基准宽度5.3 8.5 11.014.0基准线上槽深度1.62.02.753.5槽间距80.3120.3150.3190.4第一槽对称面至端面的距离7181最小轮缘厚55.567.5带轮宽外径主动带轮计算：根据，第一槽对称面至端面的距离：，槽间距：，基准线上槽深度：，最小轮缘厚：，基准宽：。 取， 轮缘宽度：=。 在总要求范围内。 槽宽：。 顶圆直径：。 根据电动机轴径：，轴伸长度：。，取，取轮缘宽;。而，所以采用实心式带轮。从动带轮计算：，从动轮的设计方法与主动轮基本相同，只是轮毂与轴配合处的直径由轴的直径确定。第一槽对称面至端面距离：，槽间距：，基准线上槽深：，最小轮缘厚：，基准宽：。取，轮缘宽度： =。 在总要求范围内。 槽宽： 顶圆直径： 这个带轮与减速器主动轴相连，由，计算得：， 取。， 取。因为，故采用腹板式。3.4.3减速器的选择减速器是电动机和搅拌机之间相对独立的封闭式传动装置，在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，减速器的型号很多，按照传动形式的不同可分为行星减速器、蜗杆减速器和齿轮减速器。蜗杆减速器的特点是在外廓尺寸不大的情况下，可获得大的传动比，工作平稳，噪声较少，效率较低。在工作时，为了使混凝土拌合均匀，工作机的转速既不可以过快，也不能太慢，综合考虑，又根据工作机的实际转速为30r/min。查机械设计实用手册此搅拌机选择的减速器为蜗杆减速器WHX16，该减速器传动比，V带大带轮的转速为=720r/min 主轴转速为=30r/min。减速器尺寸：中心距为，中心高为=125；最大外形尺寸：H=148，L=336，B=190；主动轴：=40 ，=82；从动轴： =65，=70。3.4.4链传动的设计链传动是一种啮合传动，主要由链轮和链条组成，链传动是通过链条将具有特殊齿形的主动链轮和从动链轮通过链与轮齿的啮合来传递动力和运动的一种机械传动方式。链传动在现代的机械设备中应用广泛。与齿轮传动相比，链传动的制造和安装精度要求较低，成本也低。在远距离传动时，其结构比齿轮传动轻便得多。链传动主要用于工作环境恶劣、低速重载、工作要求可靠、两轴的相距较远，以及其他一些需要链传动的的设备当中。与摩擦型的带传动相比，链传动无整体打滑和弹性滑动现象，并且能保持准确的平均传动比，传动效率高，又因链条不需要像带那样张得很紧，所以作用于轴上的径向压力较小；链条采用金属材料制造，在同样的使用条件下，链传动不仅整体尺寸较小，结构较为紧凑，而且能够适应潮湿和高温的环境。链条按用途不同还可以分为起重链、输送链和传动链。输送链和起重链主要用在运输和起重机械中，在普通的机械传动中，采用的是传动链。传动链又可分为短节距精密滚子链、齿形链等。其中滚子链一般用于传动系统的低速级，。滚子链主要由内链板、外链板、销轴、套筒和滚子组成。链传动工作时，套筒上的滚子沿链轮齿廓滚动，可以减轻链和链轮轮齿的磨损。 小直径链轮可制成实心式；中等直径的链轮可制成孔板式；直径较大的链轮可设计成组合式，常可将齿圈用螺栓连接或焊接在轮毂上，若轮齿因磨损而失效，可更换齿圈。 链轮的材料选择：链轮轮齿的耐磨性和强度必须要有足够的强度，由于小链轮的轮齿啮合次数比大链轮多，故受到的冲击力也较大，因此小链轮应选择比较好的材料加工。本次设计采用滚子链传动。滚子链传动的设计计算：（1）选择链轮齿数取小链轮齿数，大链轮的齿数为。（2）确定计算功率：依据机械设计表查得,由图查得，采用双排链，则计算功率为（3）选择链条型号和节距依据及查图，可选。查表，链条节距为。（4）计算链节数和中心距初选中心距。取。相应的链长节数为取链长节数节。查机械设计表得到中心距计算系数，则传动的最大中心距为（5）计算链速，确定润滑方式由和链号，查图可知采用滴油润滑。（6）计算压轴力有效圆周力为：链轮水平布置时的压轴力系数,则压轴力为：3.5主轴设计与计算3.5.1轴的计算过程（1）初步估算轴的直径初步选取45号钢作为搅拌机主轴的材料，调制处理，查表得=640N/，由表查得材料的许用应力：，由公式。式中，轴传递的功率（kw）； n轴的转速 (r/min)； A取决于轴材料的许用扭矩切应力的系数。查表得知A=115计算轴的最小直径并加大已考虑键槽的影响。则 在轴的最细部分轴的直径取。（2）轴结构的设计确定各轴段直径和长度 图3 轴的结构件图从左至右分析：第1段轴的直径取，根据搅拌机的结构不需要轴的长度太长取为。所以第2段轴的直径应比第1段轴的直径稍大一些，根据实际情况取第2段轴的直径。因为要考虑到轴承的安装，轴承与轴承盖之间还需要有一定缝隙，第2段轴的长度取为。根据轴承的安装尺寸以及轴承的定位要求，确定第3段轴的直径为，由于搅拌机的搅拌轴总长度比较长，为使平衡性和轴的安全系数高，取第3段轴的长度。又因为第4段轴上要安装第二个轴承，所以第4段轴的直径应和第2段轴的直径相同，。该段轴的上方要安装搅拌机的筒体，此处轴段长度适中即可，取。最后一段轴上要安装搅拌装置，根据搅拌机的筒体结构，取这一段轴的直径，长度. 至此，轴的各段长度和直径均已基本确定。确定轴上圆角和倒角尺寸。根据机械设计实用手册书表，取轴端倒角。各轴肩处的圆角半径见图3。3.5.2轴的强度校核（1）轴的强度校核计算：按弯扭合成强度计算。通过轴的结构设计，轴的主要结构尺寸，轴上零件的位置，以及外载荷和支反力的作用位置均已确定，轴上的载荷已可以求得，因而可按弯扭合成强度条件对搅拌主轴进行强度校核计算。（2）做出轴的计算简图轴上的分布载荷简化为集中力，其作用点取为载荷分布的中点。作用在轴上的扭矩，从传动件轮毂宽度中点算起。 （简图和弯矩图一起）（3）做出弯矩图根据计算简图，分别按水平面和垂直面计算各力产生的弯矩 受力分析：轴上传递的转矩： 所受圆周力：所受的轴向力：因为轴是竖直的所以轴向力径向力：， 计算支反力：表5危险截面载荷载荷水平面垂直面支反力弯矩扭矩总弯矩按弯矩扭合成应力校核轴的强度： 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度。根据机械设计书式及上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环应变力，取，轴的计算应力此前已选定轴的材料为钢，调质处理，由机械设计书表查得。因此，所以该轴是安全的，符合设计要求。图4计算简图3.5.3键与轴承的选择一、键的选择：为了符合主轴上安装和定位的要求，轴与链轮之间用平键连接，又根据轴与从动链轮连接第1段轴的公称直径为，查机械设计实用手册书上表得平键截面，（键宽） （键高）=，键长。减速器低速轴伸出段与主动链轮相连，其中的键由减速器轴径，选择，则选（键宽） （键高），长。减速器高速轴与主动带轮连接处的键根据，选（键宽）（键高），长。电动机伸出轴与主动带轮连接处的键由电动机轴，选择此处的键为选（键宽）（键高），长。与搅拌装置连接处的轴段也是用键将轴与轴套连接的。这一段轴段较长为了稳固采用两个键连接。由，选择键，（键宽） （键高），键长。键槽用键槽铣刀加工。二、轴承的选择：滚动轴承是现代机械设备中广泛应用的部件之一，他是依靠主要元件间的滚动接处来支承转动零件的。滚动轴承具有摩擦阻力小，功率消耗少，启动容易等优点，因此，初步选择滚动轴承，又因为轴承要既能承受轴向力又能承受径向力的作用，根据这些要求选用圆锥滚子轴承，参照工作要求，并根据由GB/T297-1995轴承产品目录中初步选取圆锥滚子轴承型号30214。尺寸为。圆锥滚子轴承的定位是由过度配合来保证的，此处选轴承的直径尺寸公差为。3.5.4轴承配置一般来说，一根轴需要两个支点，每个支点可由一个或一个以上的轴承配置应考虑轴在机器中有正确的位置、防止轴向窜动以及轴受热膨胀后不致将轴承卡死等因素，常用的轴承配置方法有三种：双支点个单向固定一个支点双向固定，另一端支点游动两端游动支承。（1）本次混凝土搅拌机采用的是悬臂轴，故选择两端固定的结构。又因为这种结构在轴承支点跨距小于时，常用两端固定的轴系结构，用端盖顶住两轴承外圈的外侧，内侧采用轴肩定位，其结构简单，但应留有适量的轴向间隙，避免工作中因轴系热伸长而引起的热应力，并保证轴承灵活运转。为了便于加工和装配，取用的轴承外径相同，并采用套杯结构。（2）滚动轴承的密封和润滑轴承的润滑：润滑对于滚动轴承具有重要的意义，轴承中的润滑剂不仅可以降低摩擦阻力，还可以起着散热、减少接触应力、吸收振动、防止锈蚀等作用。轴承常用的润滑方式有油润滑及脂润滑两类。由于搅拌机的转速较低，故可采用脂润滑。润滑脂的形成的润滑膜强度高，能承受较大的载荷，不易流失，易于密封。轴承的密封：轴承的密封装置是为了阻止灰尘、水、酸气和其他杂物进入轴承，并阻止润滑剂流失而设置的。密封装置可分为接触式和非接触式两大类。橡胶油封是接触式中性能较好的一种，可用于油润滑或脂润滑的轴承中，此处密封采用形橡胶油封装置12。第四章 搅拌机使用说明及安全防护4.1搅拌机型号的确定依据GB/T9142-2000混凝土搅拌机标准，本次设计搅拌机的产品型号为JZZ-250型。J ZZ250L公称容量，250L特性代号：自流式出料，“自”Z型代号：锥形出料式，“锥”Z组代号：搅拌机，“搅”J4.2主要结构及工作原理4.2.1搅拌机结构的组成图5搅拌机总体结构示意图1.主动链轮 2.电动机 3.主动带轮 4.从动带轮 5.减速器 6.筒体 7.从动链轮 8.搅拌体 9.搅拌轴 10.圆锥滚子轴承 11.机架 12.出料抖4.2.2主要技术参数表6技术参数表项目数据.进料容量80L最大出料容量50L.搅拌筒内径800mm搅拌叶片转速30r/min叶片距筒底的间隙小于5mm拌料粒径530mm电动机功率4kw4.3搅拌机使用的注意事项及保养首先搅拌机应该放置在平坦的地面上，以免在开动时发生移动。搅拌机应进行二级漏电保护，工作前接通电源后，必须严格检查，经过空车试转认为合格，才能使用。拌筒的旋转方向应与箭头所指方向相同，如果不相同，应该及时更改电机接线。完成各项检查工作后，将混凝土原材料安一定的比例加入到搅拌筒内进行搅拌，然后把适量的水倒入搅拌筒内，等到混凝土拌合均匀后，停机旋转出料口手柄，打开料门，卸出所有拌合的物料进行施工作业。 （1）依据实际情况经常对滚动轴承和链传动根据要求进行必要的润滑措施。（2）定期检查机器的密封装置，防止发生泄露，影响机器的正常工作。（3）使用一段时间后，要注意检查搅拌机叶片与与搅拌筒筒底间隙是否正常、搅拌叶片上的螺母是否松动，如有异常必须调整并且及时拧紧。（4）在搅拌的过程中，应注意切莫将手和棍棒投入到搅拌筒内以免发生危险。4.4搅拌机安全操作规范本次设计搅拌机的目的是为了解决人工搅拌混凝土不均匀、拌合质量差、劳动强度高、改善和提高工作效率、节约时间；但与此同时，我们更应该关心和注意操作安全，规范操作避免因操作失误对工作人员造成伤害，同时保证搅拌机各零部件正常使用，因此，我们更应该注意以下几点： （1）装料前清除搅拌筒内的异物杂料。（2）开机前检查搅拌叶片与搅拌筒底部是否正常，如有乱碰现象，应及时调整搅拌叶片的位置并且拧紧相应螺母。（3）使用前，应向减速器内注入相应的润滑机油，以及链传动和轴承处进行相应的润滑措施，以保证各零部件正常运转。 （4）检查各搅拌机的锁紧和链接装置是否连接正常，检查完毕后，然后再启动运转。（5）搅拌机启动后，检查搅拌筒的运转转方向是否与箭头所指方向相同，如果不相同，应及时更改电动机接线。（6）所有搅拌物料加入到搅拌筒内，开机前应将筒盖关上，防止搅拌的过程中物料。飞溅出筒外对工作人员造成伤害。（7）工作结束后，应切断所有电源，并且清洗搅拌筒，将搅拌叶片和搅拌轴清洗干净，方便下次工作的正常使用。 （8）长期使用后，搅拌机各零件如有损坏，应及时更坏，以保证搅拌机的正常工作，延长搅拌机的使用寿命总 结经过了长期的努力，在论文导师的指导和帮助下，查阅了大量的相关资料，终于完成了这次混凝土搅拌机的毕业设计。通过本次设计的混凝土搅拌机，不仅让我巩固了原有的知识，而且从中又学到了许多新的知识，虽然混凝土搅拌机的设计的过程不是非常的复杂和繁琐，但是通过对搅拌机的设计，使我学会了许多相关的知识，尤其对计算机办公软件的操作、专业的绘图软件AutoCAD和SolidWorks使用，通过此次的设计使我意识到了自学的重要性以及一些学习的方法，这对于我们即将走入社会的大学生来说是难能可贵的，通过对搅拌机整体的设计，逐渐熟悉了各种机器传动系统的设计方法，以及各种零部件的选用标准，解决了对混凝土搅拌机的选型。选型后，对搅拌机的传动部分进行设计计算，通过对搅拌筒的设计计算确定搅拌功率，选择电动机，后对V带轮和链传动的设计，这是本次设计中的重要部分，虽然此次设计不是很繁琐，但系统的综合了我大学四年所学的大部分知识，使我对学过的知识有了进一步的复习和巩固，在设计的过程中，不仅使我得到了锻炼，而且将理论与实际得到了完美的结合。通过此次设计，让我更加明确的了解了团队合作的重要性，在设计的过程是一个不断学习和完善自我的过程，不仅是对以往学过知识的检验，而且是对知识的运用和实践的一次综合的而检验，在以后的工作和学习中，我们应该注重团队的协作能力，只有这样才能更好的发挥我们个人的能力，才能创造出更多的价值。通过本次设计，让我逐步掌握了混凝土搅拌机的设计方法以及分析问题、解决问题、查阅手册的能力，由于自身能力有限，及经验的不足，本次设计存在诸多的不足和缺陷，通过此次设计，我相信走入社会以后，通过实践和经验的积累以及不断的努力一定会设计出更好的产品。由于设计的能力有限，本次设计的混凝土搅拌机肯定存在许多的缺陷，希望各位老师多多指点，再次对本次设计热心帮助的老师和同学表示衷心的感谢。致 谢 毕业设计是大学学习期间的最后一个环节，不仅是对所学知识的一个总结，也是对理论与实践相结合的一次综合检验，为我们走向社会走向未来的工作岗位积累了一定的基础，在此次设计的过程中，得到了老师和同学的帮助，让我深刻体会动了团队合作的重要性，除此之外，还提高了自我学习的能力，积累了一定的设计经验，为今后的发展和创新奠定了基础。在此，我由衷的感谢金老师和同学们对我的帮助和关怀，本次设计离不开他们耐心的指导和大力的支持，在设计的过程中，遇到了许许多多的困难，他们给予了我宝贵的意见，纠正了设计中的诸多错误，尤其在一些关键性的问题上，给与了我足够的技术和专业支持， 在论文和设计的交流当中，都会给我一些建议和指正，帮助我们查阅一些相关的设计资料，使我顺利的完成了此次毕业设计。在此，对金老师的指导和帮助表示诚挚的谢意和敬意。与此同时，我还要感谢大学里给予过我关心和帮助的所有老师和同学，是你们让我学到了新的知识，教会了我怎样学习，怎样做人，怎样以积极的心态面向社会、面向未来，感谢大学老师和室友们在生活和学习中给与我无微不至的关心和帮助，让我体验到了家的温暖。我即将走向社会，走向未来的工作岗位，去书写精彩的人生，完成心中的理想，但我时刻会学会感恩，感谢给与我帮助和支持的人，永远不会忘记我的母校，不会忘记老师的栽培，努力工作，刻苦钻研，为国家和社会尽自己的绵薄之力，为母校争光！参 考 文 献1 陈宜通.混凝土机械M.北京；中国建筑材料工业出版社，2002.6.2 濮良贵，纪名刚.机械设计M.北京；高等教育出版社，2006.5. 3 吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册M.北京；高等教育出版社，2006.5.4 钟汉华.混凝土工程施工机械设备使用指南M.河北；黄河水利出版社，1999.9.5 吴宗泽.机械设计实用手册机械设计手册中册M. 北京；化学工业出版社，2003.6.6 姚运仕.搅拌机叶片安装角的确定方法J.长安大学学报（自然科学版），2006,26（5）100-102.7 刘作良.建材通用机械与设备M. 北京；机械工业出版社，1996.8 许林发.建筑材料机械设计（一）M. 武汉；武汉工业大学出版社，1990.9 周开勤.机械零件设计实用手册. 北京；机械工业出版社，1999.10 钱志峰，刘苏.工程图学基础教程M. 北京；科学出版社，2001.11 盛君豪.减速机使用技术手册M. 北京；机械工业出版社，1992.12 吴瑞琴.滚动轴承产品样本M.机械工业出版社，北京；中国石化出版社，2000.13 混凝土搅拌机GB/T9142-2000.国家质量技术性能参数.14 王凯.搅拌设备M. 北京；化学工业出版社，2003.15 熊良山，严晓光，张福润.机械制造技术基础M. 武汉；华中科技大学出版社，2005.16 陈军键.搅拌设备设计M. 上海；上海科学技术出版社，1985.17 涂晓斌，钟红生，杨中芳.机械制图M.江西高校出版社，2007.818 R.Sonnenberg,Concre mixter and Systens,concr.precast Plant Technol.64.88-89(1998)19 Y.Charonnat and H.Beitzel.RILEM TC 150 ECM：Effcientcy of concrete mixers; to-wards qualification of mixer,mater.Struct.(Supp1.196)28-32(1997)20 Huang S C, Huang Y M, Shieh S M. 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