混凝土搅拌机毕业设计设计

科毕业论文混凝土搅拌机设计考生姓名： 准考证号： 专业层次： 本科 院（系）：指导教师： 职 称： 二OO九年十二月二十四日 中文摘要摘要混凝土搅拌机是施工机械装备中的重要设备,其产品质量和生产效率直接影响着建筑施工质量和建筑施工进度。强制式搅拌机是应用最普遍、使用率最高的混凝土搅拌机。双卧轴搅拌机是新型搅拌机型，因其搅拌质量好，生产率高用于各种搅拌场合。 本毕业设计从搅拌的目的和机理出发。工作时,物料在叶片推动下沿螺旋面移动,由于两轴的旋转方向相反,两轴间的物料产生挤压、翻滚和揉搓,以达到搅拌混合效果。长期的生产实践证明,通过对卧轴式搅拌机的叶片结构和曲面形状进行合理的布置和设计，混凝土的质量和生产效率会有很大的提高。结合三种叶片的优点，通过对他们进行有序、合理的布置，让混凝土在有限的时间进行尽可能的搅拌。对它们曲面形状进行理论分析和一些试验，克服传统搅拌机器的缺点，并注意到新型设计可能引起的新的问题。通过搅拌过程的分析，详细阐述了各参数的设计，并结合理论分析，给出了结论和建议。关键词：混凝土搅拌机；双卧轴；叶片III重庆科技学院高等教育自学考试本科毕业论文 ABSTRACTABSTRACTConcrete mixer is the key device of construction machinery and equipment. It has product quality and production efficiency, which direct impacts on the construction quality and progress of construction. Compulsory mixer is the most common and the highest utilization rate of concrete mixers。Double horizontal shaft mixer is a new-style mixer, which is widely used in many conditions because of the high mixing quality and productivity. This paper begins with the mechanism and purpose of mixing. The materials leaves along the spiral of mobile on the work. Because of the two axis of rotation opposite direction, the materials between the two axis produces extrusion rolling and scrubbing, in order to meet the stirring mixed effect. It has been proved in the long-term production, through the horizontal coaxial mixer surface of the leaf structure and shape of a reasonable layout and design, concretes quality and production efficiency will be greatly improved. Combining with the advantages of three leaves, Concrete is going to mix as much as possible in the limited time through their orderly rational layout. I do some theoretical analysis and a number of tests for the leaf-surfaces shape. Though the new design test, it overcomes shortcomings of traditional mixer, and notes that the new design may cause new problems. Though the theoretical analysis of the mixing process and concretely explicating the parametric design .Finally, it gives conclusions and suggestions.Key words: Concrete mixer; Double horizontal shaft; Leaf 目录目录摘要IABSTRACTII绪论11 总述21.1搅拌机的作用21.1.1 混凝土的组成21.1.2 混凝土搅拌机的的任务31.1.3 合理的混凝土搅拌机的机理31.2 混凝土搅拌机的类型31.3 JS1000强制式混凝土搅拌机51.3 国内外混凝土搅拌机的发展状况141.4 本文的内容和方法142.总体设计方案确定及动力元件选择162.1总体设计方案162.2 电动机的选型192.3 减速器的选型212.4 联轴器的选择与计算253. 叶片的设计与计算273.1叶片的布置273.2叶片的主要参数283.3.主轴转速的确定333.4搅拌轴尺寸的确定333.5叶片螺旋面的成型363.6 裹轴现象374.轴的设计与计算394.1轴的设计方法394.2轴的设计与计算394.2.1、计算轴上转矩和齿轮作用力394.2.2、选择轴的材料和热处理方式404.2.3、初算轴的最小轴径404.2.4、选择联轴器404.2.5、初选轴承414.2.6、轴的结构设计414.2.7 作轴的受力简图434.2.8、按安全系数校核464.3轴与叶片的安装方法的设计475.混凝土搅拌机的使用和说明495.1使用要点和安全操作495.2技术维护50结论52致谢53参考文献54论文原创性声明 绪论绪论混凝土搅拌机是施工机械装备中的重要设备,其产品质量和生产效率直接影响着建筑施工质量和建筑施工进度。强制式搅拌机是应用最普遍、使用率最高的混凝土搅拌机。双卧轴搅拌机是新型搅拌机型，因其搅拌质量好，生产率高，被广泛用于各种搅拌场合。混凝土搅拌站主要由搅拌主机、物料称量系统、物料输送系统、物料贮存系统和控制系统等5大系统和其他附属设施组成。作为被强迫的双重水平轴键入混凝土搅拌机， JS系列混凝土搅拌机带有双重优势，是唯一独立和组合作用与PL系列负担机器一起使用，为拌和楼也提供配比的引擎，因此它适用于各种各样大，中间，并且小规模并且产业的预制组分工厂和象高速公路铁路桥灌溉工作的民用建筑靠码头得等等。 这个机器可以被应用于各种各样材料，例如苛刻具体塑料具体轻量级聚集具体和其他。合理的结构、新奇布局和容易的运行和维护，我们可以根据适应顾客需要的特别要求做设计。产品特征： 象先进的设计合理的结构可靠的表现高质量短时间低能源消耗量的特点，这个机器采取标度板和混合的刀片的高坚硬和固执耐磨的合金铸件，因此整体机器有长的有用的生活。53 总述1 总述JS1000混凝土搅拌机适用于各类预制构件厂及水利、道路、桥梁等工业及民用建筑工程施工部门搅拌干硬性混凝土、流动性混凝土、轻骨料混凝土及各种砂浆。既可独立作业，又可与相应配料机组合成简易搅拌站。本机主要具有结构合理、搅拌质量好、时间短、能耗低、噪声小等特点。衬板、搅拌叶片均采用高硬度、高韧性的耐磨合金铸钢，使用寿命长。电器控制系统主件均采用进口元件，性能优良，可靠性高。 本机卸料高度分别为2.7m、3.8m二种（或用户自定）用户可自配翻斗车或混凝土搅拌输送车配套使用。强制式搅拌机按结构形式分为主轴行星搅拌机、单卧轴搅拌机和双卧轴搅拌机。而其中尤以双卧轴强制式搅拌机的综合使用性能最好。该系列搅拌站全部采用双卧轴强制式搅拌机。本产品说明:本产品使用方便，自动电力，只需一人操作，节省人力，本产品容量大，产量高，利润大，是企业的理想选择！1.1搅拌机的作用搅拌机的作用不外乎：搅拌机使物料混合均匀。使气体在液相中很好地分散。使固体粒子（如催化剂）在液相中均匀地悬浮。搅拌机使不相溶的另一液相均匀悬浮或充分乳化。强化相间的传质（如吸收等）。搅拌机强化传热。对于均匀相反应，主要是、两点。混合的快慢，均匀程度和传热情况好坏，都会影响反应结果。至于非均相系统，则还影响到相界面的大小和相间的传质速度，情况就更复杂，所以搅拌情况的改变，常很敏感地影响到产品的质量和数量。生产中的这种例子几乎比比皆是。搅拌机在溶液聚合和本体聚合的液相聚合反应装置中，搅拌的主要作用是：促进釜内物料流动，搅拌机使反应器内物料均匀分布，增大传质和传热系数。在聚合反应过程中，往往随着转化率的增加，聚合液的粘度也增加。如果搅拌机搅拌情况不好，就会造成传热系数下降或局部过热，物料和催化剂分散不均匀，影响聚合产品的质量，也容易导致聚合物粘壁，使搅拌机聚合反应操作不能很好地进行下去。JS1000型混凝土搅拌机的作用是将石子（粗骨料）、砂子（细骨料）、水泥、水和某种添加剂搅拌成均匀混合料。1.1.1 混凝土的组成普通混凝土（简称混凝土）的基本组成材料：水泥、砂子、石子和水所组成。搅拌机容积一般是指出料容积。就拿混凝土搅拌机为例吧，进料容积一般是特质各种料的容积，如水泥：沙：石子，假设1：1：1，进料容积就为3。而水泥、沙、石子1：1：1混合后约1.8，这就是装料容积。进料容积一般是为了说明水泥、沙、石子、水、粉料、添加剂等等，投料前的骨料容积。 1.1.2 混凝土搅拌机的的任务 混凝土搅拌机的任务是把具有一定配合比的砂、石、水泥和水等物料搅拌成均匀的符合质量要求的混凝土混合料。1.1.3 合理的混凝土搅拌机的机理混凝土搅拌机混凝土搅拌机是把具有一定配合比的砂、石、水泥和水等物料搅拌成均匀的符合质量要求的混凝土的机械。混凝土搅拌机按搅拌原理的不同它可以分为自落式与强制式两大类。混凝土搅拌机的机理：（1）自落式搅拌机 自落式搅拌机的搅拌筒内壁焊有弧形叶片。当搅拌筒绕水平轴旋转时，叶片不断将物料提升到一定高度，然后自由落下，互相掺合。（2）强制式搅拌机 强制式混凝土搅拌机是靠旋转着的叶片对混合料产生剪切、挤压、翻转和抛出等多种作用进行拌合的，搅拌的作用强烈，搅拌时间短，主要是根据剪切机理进行混合料搅拌。搅拌机中有随搅拌轴转动的叶片。1.2 混凝土搅拌机的类型混凝土搅拌机是将石子（粗骨料）、砂子（细骨料）、水泥、水和某种添加剂搅拌成均匀混合料的机械，广泛应用于工业与民用建筑、道路和桥梁、港口和机场、矿山等建筑工程中。为适应搅拌不同性质的混凝土的要求，已发展了很多机型，各种机型在结构和性能上各有其特点，可以从自落式和强制式的角度去分类，见图1.1。各类搅拌机的特点和使用范围见表1.2。常见型式和工作原理见表1.3。常见搅拌机按搅拌形式分类，见下图表：图1.1混凝土搅拌机的分类自落式搅拌机筒体是一圆筒，简体内壁焊有搅拌叶片若干，由于筒体的旋转，叶片上的物料被提升至一定高度再落下来，俗话说从上面摔下来，这样反复地摔，以达到拌和物料的目的。从物理学上讲搅拌过程即物体的位能向动能的转化过程。它的结构特点是叶片和筒体没有相对运动。反转出料型是筒体两端都敞着，一端正转进料，搅拌也正转，一端反转出料，这是目前国内主要的自落式机型，经常能在小型建筑工地上见到。倾翻斗型搅拌部分结构原理与反转出料型的一样，不同的是筒体一端封闭，一端敞开，物料的进出都用此端，进料时口朝上，出料时口朝下。所以，每搅拌一次，搅拌筒要翻转动一次。此种机型一般国内使用没有反转出料的多。目前主要有个别生产搅拌站的厂家做配套主机用。立轴式(垂直轴式)强制式搅拌机，其搅拌轴是水平配置，它分单和双卧轴两种，这里要着重指出，并非小型搅拌机用单轴，大型搅拌机用双轴。国外有大型搅拌站或楼，其主机容量很大，但它就配置单卧轴。因为单、双两者之间从结构上和搅拌情况上各有所长，不可能统一到一种机型上。当然，这里还有企业生产历史和经验，还有对发展方向上认识暂不统一，但有一点是可以肯定的，两者的搅拌质量和能耗指标并无太大区别。表1.1 各类搅拌机的特点及使用范围周期式连续式 自落式强制式固定式移动式周期性的进行装料、搅拌、出料，结构简单可靠，容易控制配合比及拌和质量，使用广泛。连续进行装料、搅拌、出料，生产率高，主要用于混凝土使用量很大的工程。由搅拌筒内壁固定叶片将物料带到一定高度，然后自由下落，周而服始，使其获得均匀搅拌，最适宜拌制塑性和半塑性混凝土。筒内物料由旋转轴上的叶片和刮板的强制作用而获得充分的拌合，拌合时间短，生产率高，适宜于拌制干硬性混凝土。通过机架底脚螺栓与基础固定，多装在搅拌楼或搅拌站上使用。装有行走机构，可随时运转移，应用于中小型临时工程。表1.2混凝土搅拌机的机型代号组型特性代号代号含义主要参数混凝土搅拌机J(搅)鼓型G（鼓）JG鼓型搅拌机出料体积/m3R(燃)JGR柴油机驱动鼓型搅拌机锥形Z (转)JZ锥形反转出料搅拌机F（翻）JF锥形倾翻出料搅拌机强制式Q（强）JQ强制式搅拌机D（单）JD单卧轴强制式搅拌机S（双）JS双卧轴强制式搅拌机1.3 JS1000强制式混凝土搅拌机混凝土俗称砼,因此混凝土搅拌机也叫做砼搅拌机。双卧轴强制式砼搅拌机，可用来搅拌普通混凝土和轻质混凝土，设备运行时，可以将原料进行充分的混合搅拌，以满足施工的需求，是搅拌混合料及混凝土的专用设备。根据中国中铁隧道集团四处有限公司搅拌站的主要参数为小时生产率和搅拌机的使用范围，故选JS 1000的混凝土搅拌机。图1.2 JS1000强制式混凝土搅拌机的搅拌装置外形图图1.3 JS1000型强制式混泥土搅拌机型号表示方法图1.6是该机的机型结构和工作原理示意图，它主要由水平安置的两个相连的两个圆槽形搅拌筒、两根按相反方向转动的搅拌轴和传动机构等组成。在两根轴上安装了几组搅拌叶片，其前后上下都错开一定的空间，从而使混合料在两个搅拌筒内轮番地得到搅拌，一方面将搅拌筒底部和中间的混合料向上翻转，另一方面又将混合料沿轴线分别向前后推压，从而使混合料得到快速而均匀的搅拌。因此，该搅拌机具有自落式和强制式两种搅拌功能，搅拌效果好，耐磨性好，能耗低，宜制成大容量搅拌机。JS1000型混泥土搅拌机是最早也是用得最广泛的一种机型，图1.6给出了JS1000型混凝土搅拌机机构示意图，它的两根轴同步反向转动。图1.6给出了JS1000型混凝土搅拌机的传动系统示意图，其驱动电动机直接装在三级减速器的端面上，减速器的输出轴带动链轮和一对开式齿轮，使搅拌轴同速反向旋转。为了防止浆水进入轴承，轴端采取较好的密封装置。JS1000型混凝土搅拌机轴端密封和支承的结构图，支承的润滑靠轴上的链轮通过圆锥圆柱硬齿轮减速器带动柱塞向其内压润滑油。图1.4 JS1000强制式混凝土搅拌机的总体外形图图1.5 双卧轴搅拌机搅拌装置1搅拌筒；2搅拌轴；3搅拌臂；4搅拌叶片；5侧叶片图1.6 JS 1000 型混凝土搅拌机机构示意图1搅拌轴 2侧叶片 3搅拌叶片支撑臂 4搅拌叶片 5搅拌叶片支撑臂 6侧叶片 7搅拌叶片支撑臂 8搅拌轴图1.7 JS 1000 型混凝土搅拌机的传动系统示意图1 减速器箱体 2 电动机 3一级小齿轮 4一级大齿轮 5二级小齿轮6 二级大齿轮 7 三级小齿轮 8大链轮 9滚筒滚子链 10开式大齿轮11 开式小齿轮 12 小链轮 13 三级大齿轮JS1000型混凝土搅拌机的卸料是靠装在两个圆槽底部的气动卸料闸门进行的。表1.3 JS1000主要技术参数型号JS1000出料容量1000 l进料容量1600 l生产率50 m3/h骨料最大粒径(卵石/碎石)60/80搅拌叶片转速27 r/min数量2X8搅拌系统配套减速机型号 双电机BWY33-17-18.5功率 218.5Kw/37kW卷扬电动机型号YEZ180M-4配套减速机型号BWY33-23-18.5水泵型号ISO80-65-125(C)功率 3 kW卸料气缸型号 QGB80200-S料斗提升速度 24-29.6 m/min外形尺寸(长宽高)运输状态450024002745 mm工作状态950038008605 mm整机重量(kg)110001.式搅拌机的计算（1）筒容量的计算：V2/V1= 0.65 ； V1/V =0.5式中： V1进料容量（将搅拌前各种材料的体积累加起来的容量即干料容量。进料容量约为出料容量的1.41.8倍（一般取1.5倍）；V2出料容量；V搅拌筒容量。（2）转速的确定 为了防止在离心力的作用下混凝土产生离析现象，搅拌叶片的速度有一个极限值，称之为临界速度，其值为：u（临）= 式中： g重力加速度；R回转半径；设计时，一般取搅拌叶片的速度为临界速度的2/3。对于涡浆搅拌机而言，叶片的速度，为其绝对速度；对于行星式搅拌机而言，叶片的线速度是叶片对搅拌盘的相对速度，叶片的自转速度是公转速度的45倍。（3）搅拌机功率的计算强制式混泥土搅拌机的功率计算目前还没有一个严格的计算公式，这里推荐一种简化的计算方法。对于一个双卧轴强制式搅拌机，某一搅拌叶片的受力和运动情况见（图1.2）。叶片的垂直高度为bi，叶片与半径的夹角为ai，作用在dp面积上的力为：dF=k bi dp式中：k单位面积上的运动阻力，称为阻力系数，单位为N/cm3 。该阻力系数在叶片的转速确定后取决于混凝土的水灰比。表1.4 给出叶片速度为1.9m/s时不同混合料的阻力系数。由dF所产生的阻力矩：dMi = cosi dFi这一叶片上的总阻力矩Mi = r1r2 k bi cosi d=1/2kbi(r22-r12 ) cosi式中：bi、r2和r1 均以cm为单位，则Mi 以N/cm为单位。考虑到所有叶片上有阻力矩，则搅拌机的功率为：P=n/975000 Mi Km式中： 机械的传动效率；Z搅拌叶片的数量；N搅拌叶片的转速（r/min）。对于涡旋式搅拌机，即为转子的转速；对于行星式搅拌机，则n=n2+n1, n1为行星架或转盘的转速，n2为叶片相对行星架的转速。 图1.8 强制式搅拌机的运动分析图表1.3搅拌阻力系数k的取值混合料的性质K值N/cm干硬性混凝土68 85塑性混凝土25 35流动性小的砂浆30 40流动性大的砂浆10 20（1）强制式搅拌机的生产率计算根据搅拌机的出料容量，可按下式计算生产率Q :Q3.6VK/t1t2t3（m3/h）式中： t1、t2、t3分别为装料、搅拌40、卸料时间（S）；V搅拌机出料容量；K每循环工作时间的利用系数。70S 卸料时间出料时间为12-14s,知道了功率和转速，就可以选择驱动电动机和设计或选用减速机构。知道了生产率，就可以根据工地生产的需要，进行搅拌机的选型和确定台数。1.3 国内外混凝土搅拌机的发展状况国内大部分混凝土搅拌还在现场作业，从一开始的人工搅拌，到现在的机械智能化搅拌，近几年国内混凝土搅拌机行业飞速发展，所取得的成就促进搅拌业的快速发展，缩短工程工期，依靠改进生产工艺，技术自主创新，混凝土机械行业有了飞速的发展，其总产值已经达到了300亿，不仅立足于中国，而且还大批量出品到国际市场，这足以说明国内混凝土搅拌机在国内外混凝土机械行业的地位和发展有着引导性作用。从国内这几年出口搅拌机来看，国内搅拌机总体出口良好，产品在以前的基础上经过大幅改进，性价比的提高, 无论在产品技术、耐用性，可靠性、各方面性能，都在世界领先水平，在国际市场受到用户的普遍欢迎。1.4 本文的内容和方法从强制式混凝土搅拌机的工作原理、基本结构来看, 搅拌筒一般呈槽形, 垂直或水平设置的搅拌轴通过搅拌筒中心, 搅拌臂沿径向固定在搅拌轴上, 搅拌叶片安装在搅拌臂外端。工作时, 搅拌轴带动搅拌叶片旋转, 强迫物料按预定的轨迹产生剪切、挤压、翻滚和揉搓等强制搅拌作用, 使物料在剧烈的相对运动中得到均匀搅拌。改进搅拌叶片的结构和曲面形状, 对提高搅拌质量、减小搅拌阻力和降低功率消耗具有重要的意义。因而强制式混凝土搅拌机的的设计重点在于搅拌结构上。其设计的主要内容可归纳如下：1）叶片的设计与计算；2）轴的设计与计算；强制式混凝土搅拌机的几个方面： 1）大量利用工业废料，减少熟料生产和使用，保护环境。2）利用外加剂技术和矿物掺合料，提高混凝土的强度等级，改善混凝土的施工性能和耐久性，争取到2010年高性能混凝土的用量占混凝土总量达到或超过50%。 要获得高性能的混凝土除了配比的重要性外，对其搅拌装置的要求也逐渐趋向于专业化、高效化和大型化等。因此探讨不同搅拌装置的优缺点，从而进行优化设计，掌握其发展趋势，无论对于建筑施工还是机械制造业都有着现实的指导意义和实践作用。1）实验辅助设计，即在设计中对搅拌叶片的结构和曲面形状, 对提高混凝土搅拌机的搅拌质量、减小搅拌阻力和降低功率消耗，对卧轴式搅拌机叶片结构及曲面形状的改进可提高卧轴式搅拌机的生产效率具有重要的意义。2）比较设计或仿形设计，即在设计中主要是利用现有机型的统计和中国中铁隧道集团四处十二公司混凝土搅拌机的样机为参考，进行类比、仿形或改进。立轴强制式搅拌机采用双卧轴式搅拌结构能有效提高搅拌质量。 总体设计方案确定及动力元件选择2.总体设计方案确定及动力元件选择2.1总体设计方案【配置清单】JS系列强制式搅拌机系双卧轴强制式搅拌机，双卧轴混凝土搅拌机的组成，搅拌传动系统、搅拌筒、供水系统、卸料机构、供油装置、电气控制系统。该机采用双卧轴搅拌，使混凝土在搅拌筒内作圆周运动，由上料、搅拌、卸料、供水、气动、电气控制等部份组成。可拌制骨料卵石80MM、碎石60MM以下的硬性混凝土、塑性混凝土、软骨混凝土和各种砂浆、炭浆。技术特点： 双卧轴设计：搅拌能力强、搅拌均匀、拌合时间短、生产率高、节省能源。结构设计：紧凑型设计可节省空间。合理的上盖空间设计，有利于进料导斗配置，方便维修人员进出。搅拌特性：搅拌臂安装在六边形卧式搅拌轴上，整体构成间断型螺旋结构。双轴搅拌中心交接处形成漩涡搅拌区，减少搅拌时间及能量损耗。搅拌质量：搅拌机在骨材全部投料完成后搅拌20秒钟，混凝土搅拌可达到合易性峰值，因搅拌时间短，每小时能完成最大次数的搅拌循环。驱动装置：由单电机、轴上型减速器、皮带轮及联轴器等组成，确保搅拌轴的合理转速和同步运作。电机由国外知名厂牌在国内制造，减速机由国内优良厂商制造。搅拌轴轴承：轴承与轴密封完全分离，漏浆时不会影响轴承，提高主机使用寿命，轴密封易于维修及更换。搅拌主机JS1000 1台搅拌电动机37Kw 1台,减速机ZSY630 1台,进料容量 ：1600L 出料容量 ：1000L生产率 ： 50m3 /h 骨料最大粒径 ：80/60(卵石/碎石) mm搅拌叶片转速 ：25.5r/min 数量 ：28 搅拌电机型号 ：Y225S4 功率 ：37kW 卷扬电机型号 ：YEZ160S4 功率 ：11kW 水泵电机型号 ：KQW65-100(I) 功率 ：3kW 料斗提升速度 ：21.9m/min 外形尺寸 ：（ LBH） 工作状态 ：9080343610040 图2.1 双卧轴混凝土搅拌机整机示意图1进料斗；2上料斗；3卷扬机构；4搅拌筒；5搅拌装置6搅拌传动系统；7电气系统；8机架；9供水系统；10卸料机构图2.2 双卧轴混凝土搅拌机整机示意图1进料斗；2上料斗；3卷扬机构；4搅拌筒；5搅拌装置；6搅拌传动系统；7电气系统图2.3JS 1000强制式混凝土搅拌传动系统搅拌传动系统：电动机、皮带轮、减速箱、开式齿轮等组成、三级齿轮减速箱，双输出轴、两根水平布置的搅拌轴反向等速回转。2.2 电动机的选型1、电动机的型号电动机的基本功能是最先确定的选择要素，假设配套的拖动设备需要调速，就只能选择调速电动机，电动机选型要注意的其他因素还有很多，包括电动机的价格、电动机的使用寿命、电动机运行的可靠性等等。电动机选型，总的来说还是需要综合考虑各种因素，这样才能保证最后选择的电动机可以很好的满足生产的需要。2、电动机的参数电动机的基本参数是确定型号的最主要依据，在其他参数能满足配套设备需要的前提下，选择那些为拖动机械备件功率1.2倍的电动机，这样做既可以满足配套设备的需要，也能节约购买的经费。根据混凝土搅拌机的静负荷功率或其它给定条件计算负载功率Pl;参照电动机的技术数据：机械设计手册（表31-22 ）Y系列（IP44）封闭式三相异步电动机技术数据）故：选择Y2254型号的电动机。由此可知：电动机的额定功率：P n=37 kW(1)根据混凝土搅拌机的工作方式和额定功率，见 机械设计手册（表31-16 电动机额定功率的计算方法）可知：工作方式及负载性质属于长期工作方式恒定负载，计算公式： P nPl式中： P n 是额定功率； Pl 是负载功率；P nPl（2）由机械设计手册（表31-16 电动机额定功率的计算方法）可知： 实际运行条件符合标准散热条件和标准环境温度时，不进行发热校核。（3）根据混凝土搅拌机电动机的过载能力校核，由Tm m T n式中： Tm 电动机运行时承受的最大转矩；m 允许过载倍数 ，m= 2.0=T max/T n值见机械设计手册 (表31-17 各种电动机的转矩过载倍数 )T max、T n电动机的允许最大转矩和额定转矩。混凝土搅拌机电动机启动能力校核，一般应保证电动机启动时启动转矩 T st 大于负载转矩T l。（4）适用于混凝土搅拌机的的场合；（5）安装尺寸及外形尺寸见机械设计手册(表 31-23 B3的尺寸表31-26 B5的尺寸B35的尺寸B5型V1的尺寸)；(6) 电动机工作制为S1工作制，根据机械设计手册（表31-9 电动机9种工作制 ）知；（7）安装方式：B3、B5、B35及其派生型式；(8 ) 技术数据 根据机械设计手册（表31-22 ）Y系列（IP44）封闭式三相异步电动机技术数据）选项Y225型电动机。（9）型号含义如下： 图2.4电动机型号含义2.3 减速器的选型减速机为三级圆锥圆柱硬齿面齿轮减速机。齿轮选用优质合金钢经渗碳、淬火、磨齿的硬齿面其承载能力比软齿面提高4倍，比中硬齿面提高2.5倍，所以寿命长（平均寿命12年），是一般减速机寿命的3倍，大大节省维修费和停机误工损失，经济效益显著。三级齿轮减速机综合效率大于94%，减速机输入轴加粗，轴承型号选大，因此延长了输入轴与轴承寿命，提高了可靠性，减少维修费用；选用空心输出轴的轴装式结构，减少驱动装置所占空间使结构更为紧凑。两根搅拌轴为优质合金钢并经调质处理和滚压加工提高其静强度和疲劳强度；主轴承能自动补偿和外壳孔中心线的相对偏斜从而保证轴承正常工作，其额定动负荷外载荷20倍多，所以具高可靠性和高寿命，该轴系寿命9104小时（16年）。减速器的选型1.混凝土搅拌机的减速器是用于搅拌电机和工作机之间的独立转动装置，主要功能是降低转速，以便带动大转矩的工作机。根据 见机械设计手册（表191减速器的主要类型和特点）可知：表2.1圆锥圆柱齿轮减速器类型圆锥圆柱齿轮减速器齿形直齿、斜齿、曲齿级数三级转动简图传动比i =35.5160 淬硬齿轮 i=18100特点及应用输入轴与输出轴轴线垂直相交，制造、安装复杂，成本高，仅在设备需要时才选用，有水平式和立式。圆锥齿轮应放高速级，否则加工困难。圆柱齿轮可为直齿或斜齿。根据 见机械设计手册（表192常用标准减速器的类型和适用条件）可知选JB/T88531999：表2.2硬齿面渐开线圆柱齿轮减速器标准JB/T88531999类类型名称硬齿面渐开线圆柱齿轮减速器分类三级型号ZSY传动比22.4100功率（n1=1500r/min）/ kW81865输入转速r/minV20m/s 可正反向运转适用范围建筑、运输、水泥、冶金、矿山、纺织轻工业等说明比JB113070软齿轮面减速器承载能力平均提高24倍以上价格增加3倍2.代号及标记图2.5硬齿面渐开线圆柱齿轮减速器的代号与标记3.装配型号、外形尺寸和承载能力 见机械设计手册（见表19-3）（普通圆柱减速器装配型号、外形尺寸和承载）4.选用方法本减速承载能力受机械强度和机械功率两方面的限制，因此减速器型号的选用通过两个功率的校核计算，必要时还应进行瞬时尖峰载荷的校核计算。(1) 机械强度的校核计算P1c=P1w Ka (19-1)式中P1c减速器的计算输入功率（kW）；P1w减速器的实际输入功率（kW）；Ka工况系数，见机械设计手册(表1916 减速器载荷分类)，(表1917 减速器的工作情况系数Ka)；与实际输入转速相对应的额定输入功率（kW）见机械设计手册（表199 ZSY型三级展开式硬齿面齿轮减速器额定输入功率P1）；如果减速器的实际输入转速与承载能力表中的三挡（1500、1000、750/min）公称转速相对误差不超过4%，则：=式中 P1该挡转速下的额定输入功率，(kW)（见机械设计手册表199 ZSY型三级展开式硬齿面齿轮减速器额定输入功率P1 ）；如果转速误差超过4%，则：= P1 n1w/n1 （19-2）式中n1承载能力表中的公称转速（r/min）;n1w实际输入转速（r/min）。 （2）热功率的校核计算Pt=P1w K1K2K3Pg式中： Pt计算热功率（kW）；K1额定功率利用系数，见机械设计手册图19-3；K2负荷率系数，见机械设计手册图19-4；K3环境温度系数/, 见机械设计手册图19-5;Pg许用热功率(kW),见机械设计手册表19-1319-15。当式中（19-3）不成立时，应改进冷却措施或改进较大型号减速器。(3) 瞬时尖峰载荷的校核计算P max1.8 P1w (19-4)式中： P max瞬时尖峰载荷（kW）2. 本设计JS混凝土搅拌机用第种装配型式的硬齿面三级展开式硬齿面齿轮减速器。由电动机的选型可知，输入转速为1480 r/min，输入功率380 kW，传动比i=22.4,每天工作24小时，最高环境温度45，在户外露天。按机械强度初选减速器型号 由机械设计手册(表1916 减速器载荷分类) 知JS强制式混凝土搅拌机属于中等冲击载荷，据机械设计手册（表19-17减速器的工作情况系数Ka) 查得工况系Ka=1.75；由式（19-1）知，计算输入功率为:P1c=P1w Ka=3801.75 kW=665 kW据 P1c、i和与实际输入转速1480 r/min接近的公称转速1000 r/min由表19-9初选ZSY630型，其额定输入功率P1=1865 kW.。相对转速误差n=(n1-n1w)/n1=(1000-1480)/1000=48%4%,需进行额定功率的折算，由式19-2知:P1= P1 n1w/n1=18651480/1000 kW =2760kW因为P1P1,所以ZSY630型减速器仍满足机械强度要求。2.热功率的校核计算 由机械设计手册（图19-3额定利用功率系数K1 ）知：功率利用率 P1w/P1=380/1480=0.25726%,则额定利用功率系数K1=1.5，由机械设计手册（图19-4负荷率载荷系数K2）知K2=0.65；由机械设计手册（图19-5知环境温度系数K3）知K3=1.1；由机械设计手册 (表19-15 ZSY型三级展开式硬齿面齿轮减速器热功率Pg1 ）知Pg1=600kW；由机械设计手册（19-3）知，计算热功率为：Pt = P1w K1K2K3Pg= 3801.50.651.1 kW= 407.55 kW Pg1则热平衡校核通过。因本设计没过载，故不进行过载校核计算。结论：选用减速器代号为：ZSY63022.4JB/T88531999。2.4 联轴器的选择与计算当轴与轴要联接传达动力时，一般有用皮带轮或齿轮做联接，但若要求两轴要在一直线上且要求等速转动的话，则必须使用联轴器来联接。而因加工精度、轴受热膨张或运转中轴受力弯曲等，将使两轴间的同心度产生变化，因此可用柔性联轴器当作混凝土搅拌机来维持两轴间的动力传达，并达到吸收两轴间的径向、角度及轴向偏差，进而延长机械的寿命，提高机械的品质。联轴器的选型（机械式联轴器的简称）是机械产品的传动装置中，轴系最常用的 连接部件。联轴器分类 见机械设计手册（表26-2联轴器分类 ）(1)联轴器的选用计算联轴器的转矩Tn联轴器的主要参数是公称转矩Tn，选用时各转矩间应符合以下关系：联轴器的理论转矩计算：TTcTnTTmax Tmax式中： T 理论转矩（N.m） ；Tc计算转矩（N.m） ；Tn公称转矩（N.m） ；T许用转矩（N.m） ；T max最大许用转矩（N. m） ；T max 最大转矩（N. m） ；(2)联轴器的理论转矩计算是由功率和工作转速计算而得，即：T=9550 Pw/n=955010337/1480 N. m=2.437105N.m式中： Pw 驱动功率（kW）；N 工作转速（ r/min ）；(3) 联轴器的计算转矩计算 联轴器的计算转矩是由理论转矩（T）、和动力机系数（Kw=1）、工况系数（K=1.75）、启动系数（Kz=1.3）、温度系数（Kt=1.1）计算而得，即：Tc =T Kw K Kz Kt= 243.711.751.31.1 N.m= 609.9 N. m式中： T理论转矩；Kw 动力机系数；（见机械设计手册表26-6 动力机系数Kw）K 工况系数；（见机械设计手册表 26-8工况系数K）Kz 启动系数；（见机械设计手册表 26-8启动系数Kz）（4） 动力机为发动机，由机械设计手册（表 26-7 联轴器载荷类别）可知：属于均匀载荷下弹性联轴器选用。2）弹性联轴器计算由机械设计手册（表 26-2 常用联轴器性能比较 ）可知：应选用弹性联轴器，且机组系统中联轴器位唯一弹性部件，主、从动机可 简化为两个质量系统，采用以下计算：在均匀载荷时 在各种温度不同的情况下，动力机计算转矩T ac（主动端）不得小于工作机计算转矩（从动端），即：T acTlc Kt= 243.71.1 N.m= 268 N.m式中： Tac动力机计算转矩；Tlc工作机计算转矩；Kt温度系数；初选GB4323中TL5型T n=350 N. m弹性套柱销联轴器，弹性套为天然橡胶 叶片的设计与计算3. 叶片的设计与计算3.1叶片的布置1.改进卧轴式搅拌机叶片结构及曲面形状通用的卧轴式搅拌机的叶片结构为单螺旋带式, 其曲面形状为标准螺旋面。工作时, 物料在叶片推动下沿螺旋面移动, 单轴运动方式和螺旋输送机相同。由于两轴的旋转方向相反, 两轴间的物料产生挤压、翻滚和揉搓, 以达到搅拌混合效果。长期的生产实践证明, 通用的卧轴式搅拌机的叶片结构和曲面形状都很不合理, 应该加以改进和创新。2. 搅拌叶片的排列方式为正反排列的双轴搅拌机。双轴搅拌机的叶片排列结构改为正反排列,可大幅度提高物料混合搅拌效果。3. 双轴搅拌机单根轴搅拌叶片的排列分析目前现有的双卧轴搅拌机, 其叶片排列具有涡旋搅拌特征, 物料的流向符合右(左)手定则, 即当右(左)手四指顺着搅拌轴旋转方向时, 拇指的指向就是物料的流动方向;并且两轴上搅拌叶片推动物料轴向流动分量和径向流动分量的方向相反。此时, 物料不但在拌筒内有大范围的循环流动, 而且在中央主搅拌区, 两轴之间的物料还有强烈的高频次逆流从而使物料产生强烈的碰撞和揉搓,快速实现均匀拌合。但这是叶片的总体形式, 而对于叶片在搅拌轴上的具体排列, 则还需要进一步分析。这主要包括两方面, 一是单根轴上相邻两个搅拌叶片的排列, 二是双根轴上搅拌叶片的对应排列。单根轴上相邻两个搅拌叶片的排列可以有两种方式:一种称其为正排列; 另一种为反排列。当逆着物料流动方向看, 搅拌叶片的排列顺序方向与搅拌轴转向相同的为正排列;搅拌叶片的排列顺序方向与搅拌轴转向相反的则是叶片的反排列。对于单根轴上相邻的两个搅拌叶片, 正排列要比反排列推搅得快。因此在搅拌时间一定的情况下, 物料得到的搅拌次数也就更多, 也就更容易达到匀质。卧轴搅拌机双根轴搅拌叶片的对应排列, 卧轴搅拌机双根轴搅拌叶片的对应排列有交错布置和平行布置两种形式, 分析双根轴上搅拌叶片的排列。考虑到单根轴搅拌叶片正排列有较好的搅拌效果, 那么双轴搅拌叶片的排列就有两种组合:一正一反排列( 简称正反排列) 和双正排列。显然, 在不破坏物料流大循环的前提下, 两轴间物料逆流运动的频次越高, 揉搓和挤压作用就越充分, 搅拌效果就越好。因此,双轴上搅拌叶片的排列应以此作为依据。当然也要兼顾在搅拌的任何瞬间参与搅拌的叶片数量相同, 以达到电机负荷均匀, 减少冲击的目的。通过对叶片相对运动分析可知:无论两轴上的叶片是交错布置还是平行布置,搅拌叶片正反排列得到的逆流次数(3次)要比搅拌叶片双正排列得到的次数(2次)多,因此搅拌作用更强烈, 搅拌质量也更好。并且随着搅拌叶片数量的增多,这种优势会更加明显。同时在双正排列中, 由于两轴上的叶片同时到达主搅拌区, 那么搅拌叶片的运动顺序破坏了拌筒内物料的大循环流动。这是因为物料以连续递推的方式前进, 工作时两根搅拌轴中会有一根轴上相邻叶片;同时参加搅拌, 并且二者对物料推动的方向相反。由于叶片的反向推动, 该叶片的相邻叶片无料可搅, 从而导致一根轴上叶片内的物料无法推出来, 而另一根轴上的叶片内的料也无法推进去。所以, 双正排列叶顺序对物料沿轴向的均匀拌合是极为不利的通过搅拌性能对比试验进一步验证, 试验的结论与理论分析是一致的, 搅拌叶片正反排列既能增加物料逆流运动的频次, 也能保证物料获得较多的轴向流动次数和在拌筒内翻动的剧烈程度,从而使物料在拌筒的不同坐标方向都能够快速达到宏观和微观上的匀质, 这正说明搅拌叶片正反排列可以使物料达到较好的宏观和微观均。3.2叶片的主要参数双排叶片搅拌机理和结构参数分析双卧轴搅拌机是目前混凝土搅拌设备中广泛使用的主导机型，其搅拌装置作为该机型的核心部分，直接影响着整机的搅拌质量和效率。常规的搅拌装置普遍采用单排的桨式叶片结构，并且构成一种围流排列的形式，以保证拌筒内混合料的均匀拌和。近年来，包括双螺旋搅拌装置（图3.1）和多叶片搅拌装置（图3.2）等在内的新型双卧轴搅拌机不断涌现，在提高搅拌质量和效率方面有了新的突破。这些新机型有一个共同特点，就是它们的搅拌装置都采用了双排叶片结构来提高机器的搅拌性能。本文针对这种新型搅拌装置，对双排叶片的结构特点和搅拌机理进行有益的探讨，并分析和给出了这种搅拌装置的主要结构参数和其合理取值。1、 结构特点和搅拌机理分析与其他类型强制式搅拌机一样，双卧轴搅拌机也是借助于搅拌叶片实现对物料的强制导向搅拌。目前普通采用的搅拌装置都是由水平安置的双圆槽形拌筒以及2根按相反方向转动的搅拌轴和若干组呈螺旋形排列的搅拌叶片组成。其中，搅拌叶片分主叶片和侧叶片2种，分别固定在相应的搅拌臂外端，搅拌臂则沿径向固定在搅拌轴上，显然，这种传统结构采用的是单排叶片形式。对于双螺旋搅拌装置和多叶片搅拌装置，其搅拌叶片除了靠近拌筒内壁的一排常规叶片外，在靠近搅拌轴处还有一排尺寸稍小的副叶片，这些副叶片通过一根短的搅拌臂固定在搅拌轴上，并且主、副叶片按各自的安装角成对安装在搅拌轴两侧，结构示意图见图3.1。 图3.1双螺旋搅拌装置由此，这种新型结构采用的是双排叶片形式，它相对于单排叶片结构有着显著的优点，主要体现在以下2个方面。（1）因为搅拌机容量不断增大，而拌筒半径尺寸又要比搅拌叶片的高度大很多，这样当搅拌轴转动时，常规的单排搅拌叶片就只能搅动靠近拌筒内壁的一层物料，而处于搅拌叶片和搅拌轴之间的很大一段距离的物料无法得到充分的搅拌。在搅拌轴处安装副叶片能够改善由于拌筒直径过大而形成的搅拌低效区。（2）因为强制式搅拌机工作时，搅拌臂上每一点的线速度v=wR，（w为搅拌轴转速，R为搅拌臂上某点至搅拌轴心的距离），因此在拌筒内沿着搅拌臂方向，速度呈三角形分布，形成了的速度梯度。在靠近搅拌轴的一端，会出现由于线速度相对较低而形成的搅拌低效区而双排叶片结构能够使靠近搅拌轴的物料与靠近拌筒内壁的物料沿径向形成逆流，从而有效地改善低效区内混合料的搅拌性能。图3.2搅拌筒内的速度阶梯示意图由图3.1叶片结构示意图可知，当搅拌轴按某一固定旋向转动时，主、副叶片对物料的推力可分解成各自的周向力和轴向力。周向力的作用使物料在与搅拌轴垂直的平面见绕轴转动（如图中所示的Y1、Y2方向），并要到达一定位置后依靠自身重力自由下落（如图中所示的X1、X2方向）。主叶片不断地把靠近拌筒内壁的物料推向搅拌轴方向，副叶片不断地把搅拌轴附近的物料推向拌筒内壁方向，形成了物料在主、副叶片之间沿着搅拌臂方向的径向逆流运动。轴向力的作用中推动物料沿着搅拌轴方向，不断地从一个旋转平面向另一个旋转平面运动（如图中所示的垂直于纸面的Z1、Z2方向）。实际的搅拌过程就是这些不同运动形式的综合，此时在拌筒内的物料不但能够形成常规双卧轴搅拌机具有的围流循环运动和轴间逆流运动，而且还形成沿搅拌臂方向的径向逆流运动，从而使低效区内的混合料得到了充分拌和，提高了混凝土的搅拌质量和效率。2、主要结构参数分析双排叶片搅拌装置的主要结构参数如图所示。无论是双螺旋搅拌装置还是多叶片搅拌装置，其主要结构参数都包括主搅拌臂排列方式和主副叶片的各种参数。两者的区别主要在于双螺旋搅拌装置采用的是连续式叶片，多叶片搅拌装置采用的是间断式叶片。根据物料连续递推式原理，在单轴搅拌臂排列相位相同的情况下，连续式叶片要比间断式叶片对混合料沿搅拌轴方向推搅得快。因此在搅拌时间一定的情况下，混合料获得的轴向循环流动次数更多，搅拌装置的利用率更高。当然缺点也是显而易见的，连续螺旋式叶片结构复杂，制造成本高。与常规的单排叶片相比，双排叶片搅拌装置增加了副叶片，其主要结构参数就相应增加了副搅拌臂排列方式、副叶片安装副叶片尺寸和主副叶片关系。其中，由于副叶片与主叶片成对安装，因此副搅拌臂的排列方式将取决于主搅拌臂。而在双排叶片搅拌装置中，主搅拌臂仍然采用了双卧轴搅拌机特有的围流排列，这与常规单排叶片的参数和取值是相同的。对于副叶片安装角，也与主叶片安装角一样，决定着物料单元所受周向力和轴向力的大小，其取值可参照由主叶片前密实核心和物料单元受力分析计算出的31、-45范围内选取。物料在拌筒内的运动，是由搅拌叶片推动的。虽然较大的叶片能够在搅拌过程中推动更多的物料，从而强化搅拌效果，但是较大的叶片也会阻碍物料在拌筒内的运动，降低搅拌质量和效率，同时也会导致搅拌功率的增大。目前，主叶片的尺寸都是根据搅拌半径计算确定的，而副叶片尺寸的确定尚无明确方法。由于在双排叶片搅拌过程中，主叶片起主要搅拌作用，副叶片起辅助搅拌作用，并且考虑到两搅拌轴间主、副叶片的干涉问题，所以一般副叶片的设计尺寸要小于主叶片。我们分别选取副叶片与主叶片面积比为0.5、0.65和0.8，按间断式的双排叶片结构进行了试验研究。试验结果如图6所示。从中可知：副叶片与主叶片面积比为0.65时，混凝土强度f最高，标准差和离差系数Cv，以及砂浆密度相对误差M和粗骨料质量相对误差G最小，表明混凝土具有较好的宏观和微观均匀性；而副叶片面积过大或过小都出现了搅拌质量的显著下降，并且