搅拌器设计

- 1 - 哈尔滨理工大学荣成学院 专科生 毕业 设计 题 目： 搅拌器设计 专业年级 ： 机电 09 学生姓名 ： 赵天驰 学 号 ： 0930130226 指导教师 ： 刘丽芳 哈尔滨理工大学荣成 学院 完成时间： 2011 年 6 月 15 日 - 2 - 哈尔滨理工大学荣成学院 专科生毕业设计（论文）评语 学生姓名：赵天驰 学号： 0930130226 学 院：荣成学院 专业：机电 09务起止时间： 2012 年 5 月 13 日至 2012 年 6 月 15 日 毕业设计（论文）题目：搅拌器设计 指导教师对毕业设计（论文）的评语： 指导教师签名： 指导教师职称： 评阅教师对毕业设计（论文）的评语： 评阅教师签名： 评阅教师职称： 答辩委员会对毕业设计的评语： 答辩委员会评定 ，该生毕业设计（论文）成绩为： 答辩委员会主席签名： 职称： 年 月 日 - 3 - 哈尔滨理工大学荣成学院 专科生毕业设计（论文）任务书 学生姓名：赵天驰 学号： 0930130226 学 院：荣成学院 专业：机电 09务起止时间： 2012 年 5 月 13 日至 2012 年 6 月 15 日 毕业设计（论文）题目：搅拌器设计 毕业设计工作内容： 1. 分析国内外稳定 土厂拌设备的基本特点和发展趋势分析； 2. 对稳定土厂拌设备总体方案进行布置； 3. 对稳定土厂拌设备的主要部件 搅拌机进行结构设计和计算； 4. 对稳定土厂拌设备的保养和维修提出要求； 。 5. 了解毕业设计内容，查阅资料（ 5 月 13 日 5 月 20 日） 6. 确定硅钢板冲裁工序，完成总装图和零件图的设计。（ 5 月21 日 6 月 3 日） 7. 撰写论文，准备毕业答辩（ 6 月 4 日 6 月 15 日）。 资料： 1）、生产能力： 200t 2）、总装容量： 70）、最大电机功率： 4）、允许骨料最大直径： 60）、成品料仓容积： 10 立方米 6）、占地面积： 38m*7m 7）、整机重量： 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： 本设计稳定土厂拌设备采用可搬式结构，双卧轴连续搅拌式有衬板机型，传动方式采用链传动，容积式计量方式，采用 4 个料斗。 指导教师意见： 签名： 年 月 日 指导教师意见： 签名： 年 月 日 - 5 - 第一章 绪论 . 6 题的意义 . 6 外水平及发展趋势 . 6 内水平及发展趋势 . 9 第二章 稳定土厂拌设备简介 . 10 定土厂拌设备的用途和和分类 . 10 定土厂拌设备的用途 . 10 定土厂拌设备的分类。 . 11 定土厂拌设备的结构与工作原理 . 13 定土厂拌设备的基本特点与要求 . 14 定土厂拌设备的发展方向与趋势 . 15 见国内外的稳定土厂拌设备的比较 . 15 内市场主导产品使用中存在的问题 . 16 定土厂拌设备结构的发展方向 . 17 第三章 稳定土厂拌设备的总体设计 . 19 定土厂拌设备的总体计算与参数确定 . 19 定土厂拌设备的结构组成 . 19 料配给系统 . 19 料配料系统 . 21 水系统 . 23 拌机 . 23 品料皮带输送机 . 24 气系统 . 25 第四章 稳定土厂拌设备搅拌机的设计与计算 . 25 拌机传动方式的选择 . 25 拌机变速箱齿轮的设计与计算 . 26 拌机的设计与计算 . 34 拌机性能参数的确定与计算 . 34 拌轴的设计与计算 . 41 上轴承的选用与校核 . 42 子链传动的设计与计算 . 44 子链轮的设计与计算 . 46 第五章 稳定土厂拌设备的使用与维修 . 49 定土厂拌设备的使用技术与操作 . 49 定土厂拌设备的维修与保养 . 50 定土厂拌设备常见故障分析与处理 . 51 - 6 - 结束语 . 54 致 谢 . 56 参 考 文 献 . 57 第一章 绪论 题的意义 在我国的公路建设中，为了满足交通量和 车辆负载日益增长的需要，对道路的整体强度、水稳性以及平整度等质量要求越来越高。经过多年的研究和施工实践，证明采用稳定土补强道路的基层和底基层，对提高道路的整体强度、水稳性以及延长道路的使用寿命等性能是一种非常有效的措施。因此，在我国的高等级公路施工建设中，规定了必须采用稳定土混合料补强道路的基层和底基层，同时还规定了高等级公路基层的稳定土混合料必须使用稳定土厂拌设备进行拌制。 稳定土厂拌设备是用来拌制各种以水硬性材料为结合剂的稳定混合料，如水泥稳定砂砾、石灰稳定土、石灰粉煤灰土 (二灰土 )、石灰粉煤灰碎石 (二 灰石 )等等。它具有对各种物料计量精度高、级配准确、拌和均匀、产量大、节省材料、便于计算机自动控制、统计打印各种数据等特点，是当前高等级公路修筑中的一种高效能的路面基层修筑机械，也是机场、停车场、建筑物等基层、底基层施工的重要机种之一。 本设计是通过研究参考已有的国内外的稳定土厂拌设备，结合生产设计需要，在设计中进行了多方面改造，使其更具有实用性和可靠性。同时参考了各类文献中关于稳定土厂拌设备在使用中出现的问题以及改进方法的研究，对设计的稳定土厂拌设备的保养和维护方面做了一些具体说明，在施工中将会发挥 更大的优势。 外水平及发展趋势 国外工业发达的国家研制稳定土厂拌设备比较早，厂拌设备在公路工程中的使用也占有很大的比例。目前生产稳定土厂拌设备的- 7 - 主要有澳大利 国的 大利的 国的 本的 国的 国的 厂家。他们生产的厂拌设备已形成系列产品，生产率一般为 200h。其总体布局有整体移动，分部件移动式，可搬式，固定式等多种结构形式。集料计量大多采用自动控制的连续称 量技术，级配准确且精度高。搅拌器结构随厂家不同各有特点，但都具有传动合理，适应性强、拌和效率高、使用寿命长和易于保养等优点，同时重视采用计量、防污染、防离析等方面的新技术，并在不断的改进和发展，总趋势可归纳如下几点： （ 1） 细粒料含水率快速连续检测技术 水量的多少对水硬性结合料的力学性能和施工性能有着重要的影响，因此所有厂拌设备都必须能进行精确的计量和控制。原始材料中含水率受气候影响变化大，特别是砂料、粉煤灰等细料的含水率变化更大，含水率的变化直接影响到搅拌过程中的供水量和骨料级配的准确性，因而，必须及时检测出原 材料中的含水率，才能准确控制供水量和供料量，使成品混合料的各项配比保持一定。目前各厂家生产的厂拌设备，几乎都是采用连续强制搅拌方式，这就要求厂拌设备的供料系统不仅具有快速检测原材料含水率的能力，而且必须是连续式的检测，只有这样才能实现有效的自动控制，从而保证成品料的质量。 （ 2） 既能连续又能间歇强制拌和的多用途厂拌设备 为了扩大厂拌设备的使用范围，使厂拌设备不仅能拌制稳定材料，也能拌制各种水泥混凝土混合料，国外一些生产厂家正在研制多用途的厂拌设备。这种厂拌设备具有连续搅拌作业和间歇作业两种功能。通过在操作室操作键 盘可方便的转换物料计量程序，实现物料的连续计量与输送。在连续计量时，搅拌器中的搅拌浆叶安装角度一致，构成常用的双卧轴强制连续搅拌器，可满足连续生产稳定土材料的需要，在间歇计量时，搅拌器中的几个桨叶通过改变安装角度，能使物料在搅拌器中循环运动，因而变成双卧轴强制间歇- 8 - 搅拌器，其搅拌时间可可随意设定，这种分批计量与搅拌的工作方式，能满足控制水泥混凝土或其他需要长时间搅拌特殊材料的的需要。该设备的关键技术在于物料的计量控制技术及特殊搅拌器的多功能特性，目前该设备还处在研究阶段，预计不久可以推向市场。 （ 3） 无衬板搅拌器 搅拌器在工作时由于材料的摩擦作用，其桨叶和衬板必然产生磨损，磨损的程度将随着搅拌速度的增加而增加。因此，提高搅拌器的性能及耐磨性是生产厂家努力追求的目标之一。近年来，国外一些厂家针对稳定材料的特性和连续搅拌的特点，并结合多年的使用经验，对强制连续搅拌器进行大胆的改进，取消衬板，研制成新型无衬板搅拌器。这种无衬板搅拌器的工作原理和有衬板搅拌器基本相同。但是，两者的抗磨原理却既然不同。无衬板搅拌器最大限度的增加可桨叶和壳体之间的间隙，搅拌器工作时，在该间隙中通常会形成一层不移动的混合料层，此混合料层停留在壳体上 起到了衬板的作用，保护着壳体不受磨损，同时也减轻了桨叶的磨损。这种无衬板搅拌器，其壳体一般设计成平底斗型，具有结构简单，加工制造容易的特点，在相同体积的情况下，比有衬板搅拌器的重量轻，造价低，搅拌速度可以提高 1 倍，因而提高了生产效率 ;混合料拌和效果好，不产生楔住、挤碎等现象。无衬板搅拌器通过实验和使用，已经达到了实用阶段，现正在应用于稳定土厂拌设备中。 （ 4） 各主要组成部件的组合搭配 多数厂家生产的稳定土厂拌设备，都由多个总成相互组配而成。因此在保证设备基本性能的前提下，其部件可以根据用户的实际需求进行不同的组合 ，其总体布局亦可以根据用户施工现场的要求而变化。例如，在生产率为 300t/h 的条件下，根据用户需求，生产厂可提供 2配料斗为一组的配料装置，粉料仓可提供立式料仓和卧式料仓，总体布局可布置成“一”字型或“丁”字型等多种形式。因此，研究和开发结构多样、布局更为灵活的厂拌设备，也是各生产制造厂家普遍重视的课题之一。 - 9 - （ 5） 建立用户联络控制中心 国际上通讯技术发展很快，一些厂家便充分利用国际电话网络等先进可靠的通讯手段与电子计算机技术，同用户建立直接的联系。在生产制造厂家设立控制中心，控制中心的计算机和用户厂拌设备的 计算机通过国际通讯网络联网，在控制中心的计算机能及时查询用户设备的工作运转情况，亦能方便的调节和改变用户设备的工作状态，及时解决设备在生产中出现的问题，尽可能的为用户提供保障服务，并帮助落后地区或缺乏技术人员的用户尽快掌握厂办设备的使用技术。目前，这种利用控制中心为用户提供服务的机构在发达国家已经出现，并越来越多的被实际应用。 内水平及发展趋势 我国于 80 年代开始研制稳定土厂拌设备，至今已经有一定的基础，在我国公路建设中发挥着重要作用。国产的稳定土厂拌设备，大都采用组合可搬移式或部分部件可移动的结 构布局形式，产品种类规格较少，生产率在 50h。国产设备基本技术性能一般都能达到施工技术规范所规定的要求，但是在技术性能和外观质量，耐用性，制造精度上和国际先进设备相比还有一段差距，但是，通过十多年来的努力，已使产品的性能有了很大的提高，特别是通过“八五”攻关而研制成的主要用于拌和碾压混凝土混合料的厂拌设备，其技术性能已达到了国外同类产品 90 年代初的世界先进水平。提高我国产品技术性能和质量，发展新品种、多规格的系列产品及大型化是我国今后开发研究厂拌设备的主要方向。 - 10 - 第二章 稳定土厂拌设备简介 定土厂拌设备的用途和和分类 定土厂拌设备的用途 稳定土拌和设备是用来拌制各种以水硬性材料为结合剂的稳定混合料，如水泥稳定砂砾、石灰稳定土、石灰粉煤灰土 (二灰土 )、石灰粉煤灰碎石 (二灰石 )等等，是当前高等级公路修筑中的一种高效能的路面基层修筑机械，也是机场、停车场、建筑物等基层、底基层施工的重要机种之一。 稳定土拌和设备以厂拌形式、集中拌和为特征，故也称作稳定土厂拌设备。它一般采用连续作业式搅拌机进行混合料的强制搅拌，在布置上采用组合可搬迁式结构， 能迅速地拆迁、移场、拼装，全部设备可拆成若干个功能单元分别运输，具有较高的机动性。移动式稳定土拌和设备则以一个拖挂单元集计量、集料、输送、搅拌、提升、储料等多功能于一体，具有更高的机动性。稳定土厂拌设备与稳定土拌和机相比具有以下特点： 1拌和均匀性好 材料的拌和均匀性主要由两方面保证：一是拌和之前对各种原材料进行精确的计量；二是采用强制搅拌，使其进行充分混合。稳定土厂拌设备集中备料和精确计量比稳定土拌和机更能保证各种物料的级配准确，保证整个路段材料的一致性。 2适用范围广 - 11 - 一般每台设备由多个配料斗组成，可对不同规格、不同品种的物料进行级配，故能生产出多种类型的稳定土基层材料，具有较广的适用范围。 3可获得满意的级配比 各种物料的级配可通过转速和出料口大小的调整，简单易行地满足施工要求，从而获得满意的物料级配比。含水量的多少可通过流量计的控制来实现。 4自动化程度高 稳定土厂拌设备均采用集中控制，控制方式可设置多种，自动化程度高。 5运输安装方便 稳定土厂拌设备多采用模块化设计，拆迁、运输灵活方便。设备可根据场地的大小，采用多种形 式灵活布置，具有良好的适应性能。 定土厂拌设备的分类。 1根据生产率大小，稳定土厂拌设备可分为小型 (生产率 50th)、中型 (生产率 200h)、大型 (生产率 600t h)和特大型 (生产率 600t 四种。 2根据设备拌和工艺和方式可分为非强制跌落间歇式、非强制跌落连续式、强制间歇式、强制连续式等。现在的稳定土厂拌设备多采用强制连续式。强制连续式中又可分为单卧轴强制搅拌式和双卧轴强制搅拌式。在诸多的形式中，双卧轴强制搅拌式是最常用的搅拌形式。 3根据稳定土厂 拌设备的布局及机动性可分为移动式、部分移动式、可搬迁式、固定式等结构形式。 移动式拌厂拌设备是将全部装置安装在一个专用的拖式底盘上，形成一个较大型的半挂车，可以及时转移施工地点。设备从运输状态转到工作状态时不需要吊装机具，仅依靠自身液压机构就可实现部件的折叠和就位，从运输状态转到工作状态时只需很短的时- 12 - 间即可完成，且不需专门预制混凝土基础。这种拌和设备大多是中、小型生产能力的设备，多用于工程分散、频繁移动的公路施工工程。 部分移动式厂拌设备是将各主要总成分别安装在几个专用底盘上，形成两个或多个 半挂车或全挂车形式。各挂车分别被拖到施工场地，依靠吊装机具使设备组合安装成工作状态，并可根据实际施工场地的具体条件合理布置各总成。这种形式多在中、大生产率设备中采用，适用于工程量较大的公路施工和城市道路工程。 可搬迁式厂拌设备是将各主要总成相对独立，各自装车运输实现工地转移，再依靠吊装机具将几个总成安装组合成工作状态。这种设备大多需要少量的混凝土基础，在转场时拆装比较麻烦，安装调试周期较长 (7 )。为了减少设备的拆装工作量，近几年各厂大力发展模块式拌和设备，它是将各主要总成集中安装在几个底架上 ，到工地后像搭积木一样依靠吊装机具可以快速组装。这种设备一般不需要混凝土基础，安装调试周期较短 (2。可搬迁式拌和设备是我国采用最多的拌和设备，在大、中、小生产率设备中采用，具有造价较低、维护保养方便等特点，适用于各种工作量的城市道路和公路施工工程。 固定式厂拌设备固定安装在预先选好的场地上，大多固定在预制的混凝土基础上，一般不需要搬迁，是一个稳定的材料生产工厂，因此，一般规模较大，具有大、特大生产能力，适用于城市道路施工或工程量大且集中的施工工程。 4根据物料计量形式可分为容积 (体积 )计量和电子 动态称重计量厂拌设备。 容积计量拌和设备其级配精度为 3 5，由于精度较低，现在多用于一级以下公路的建设。电子秤动态计量的级配精度在 0 5 1 5，可以满足高级配精度要求，提高施工质量，在高等级公路建设中使用十分广泛。 - 13 - 定土厂拌设备的结构与工作原理 稳定土拌和设备大部分都为强制连续式的，其组成主要有以下几个部分：集料 (碎石、砂砾、土壤、粉煤灰等 )配料系统、集料皮带输送机、粉料配料系统、供水系统、搅拌机、成品料皮带输送机、成品储料仓、电器控制系统等。 稳定土拌和设备的工作原理：用装载机把不同 规格的集料装入配料系统各料斗中，料斗底部的计量装置按规定量连续均匀地将物料导人集料皮带输送机中，再由集料皮带输送机输送到搅拌机中；粉料由粉料仓底部的配料计量装置按规定量连续均匀地导人集料皮带输送机中或直接输送到搅拌机中；水经供水系统流量计计量直接连续泵送到搅拌机中；搅拌机将各种物科连续拌制成均匀的成品混合料，成品混合料通过成品料皮带输送机输送到成品储料仓中，成品储料仓通过控制料门装车运往工地。示意图如图 示 图 定土厂拌设备示意图 1 集料配料系统， 2 集料皮带输送机， 3 粉料配料系统， 4 供水系统， 5 搅拌机， 6 成品皮带输送， 7 成品储料仓， 8 电气- 14 - 控制系统 定土厂拌设备的基本特点与要求 稳定土是以水硬性材料为结合剂，以土、砂、砂砾、碎石、矿渣和工业废渣等材料为集料，通过拌和而成的混合材料。 按我国公路路面基层施工技术规范规定，稳定土可划分为：水泥稳定土、石灰稳定土、石灰 、 工业废渣稳定土等三大类。根据集料的不同，又可细化为数种，如：水泥砂土、石灰碎石土、二灰砂砾等。还可根据材料的需要，用水泥和石灰联合做稳定剂，称之为水泥综合稳定土或石灰综合稳定土等。 稳定土厂拌设备主要构成为：贮 料系统、计量系统、搅拌系统、成品料中贮料系统、联接各系统的输送设备和控制系统等部分。稳定土厂拌设备采用连续的生产方式进行作业。 目前，稳定土厂拌设备所用的搅拌主机多为双卧轴连续强制式，结构形式分为有衬板和无衬板两种。无衬板型式的搅拌主机虽是一较新的技术，但已得到普遍的应用。稳定土厂拌设备的配料方式为连续式，计量方式为容积式、称重式和容积与称重混合式。控制方式为二次仪表、工业计算机等控制形式。 公路工程对稳定土厂拌设备有以下几方面的基本要求： （ 1） 应能适应稳定土的多种原材料特点，稳定土用原材料为 2同的工 程有不同的组合。适应原材料的不规范性，如材料粒径异常、土的含水量偏高。 （ 2） 动态连续计量应准确可靠、配比调整设置方便，计量系统有较宽的计量范围。 （ 3） 搅拌主机的拌和性能要好、拌和均匀度高。成品料的色泽应均匀，无灰团、离析、拌和不足或过度等现象。 （ 4） 控制系统以使用为主，人机关系友好，并可对生产过程进行自动控制和运行状态的实时监测。 （ 5） 设备的养护维修应方便，平均无故障时间等可靠性指标较高。 - 15 - （ 6） 场地适应能力强，公路工程拌和场地在形状和平整方面不规则，要求稳定图厂拌设备应能进行多种平面的布置和高差的调整。 （ 7） 整套稳定土厂拌设备的拆 、装、吊、运等性能应符合公路工程工期紧张和转场频繁的特点。 定土厂拌设备的发展方向与趋势 见国内外的稳定土厂拌设备的比较 （ 1）国内移动式与国外高移动形式 项目内容 国外高移动形式 国内移动式 底盘 专用汽车底盘 非专用汽车底盘 通过性 通过性好，适用于各种类型的路面 通行性差，仅适用于等级路面 转场速度 允许高速拖行，可实现高速转场 允许拖行速度慢，只能低速行走 首次安装 依靠自身动力进行顶升，快捷迅速 需吊装机具前来协助完成，工作量和难度较大 整体 布局 一字型结构 层叠式布置 可维修性 好 差 离地间隙 大，便于撒落物料的清除 小，洒落物料需停机清除 转场状态 停机后可自动进行转场 ，到位后即可进行正常生产 上料皮带机需进行折叠处理，到位后需重新恢复 （ 2）国内可搬式与国外可移动式 项目内容 国外可移动式 国内可搬式 - 16 - 结构布局 在满足运输要求和良好的可维修性的前提下，采用高度集成的箱型结构 各功能级配单元相互独立，集成性差，离散性大 可搬运性 可搬运性好，集装箱型结构，极少数车辆即可完成 可搬运性差，需要多台车辆，不宜吊装和车内布置 可安装性 可安装性好，极少的时间内就可完成，工作量少，劳动强度低 可安装性差，工作量大，劳动强度高，时间长 生产准备 生产准备周期短，设备运抵后即可在较短的时间内安装并投入生产 生产准备周期长，需预置安装用混凝土基础，可安装性差，时间长 安装难度 集装箱式结构，现场安装量小，难度低 各功能级配单元相互独立，需现场进行协调，工作量大，难度较高 可转场性 差，一旦定型就不易改变 差，各功能级配单元需与安装基础予以拆除，且各功能级配单元间及其内部需拆除的硬性连接点较多 配置灵活性 好，按用户需求灵活布置 内市场主导产品使用中存在的问题 移动式稳定土厂拌设备以一个拖挂单元 , 集中了集料、计量、输送、搅拌、提升和储料等多种作业于一体 , 具有结构紧凑等- 17 - 特点。 缺点：由于移动式厂拌结构紧凑 , 并采用二灰二石的配料结构形式在级配材料的适应性上大打折扣 , 同时也造成了可维修性差，如搅拌机内物料的清除及机内零部件的更换、配料机皮带的更换等、适用范围不广等特点。由于采用两面上料 , 当其生产率大于一定值时 , 需配置多台上料机械 , 故给生产的组织、协调造成了一定的难度由于整机的最低点离 地面间隙较小 , 故在设备运行时无法对撒落于其底部的物料进行清除 , 需停机完成设备的第一次安装存在较大的难度和工作量。设备转场时要对其料皮带机进行折叠处理。拖行速度慢 , 轮胎容易发热。拖行仅适用于等级路面 , 通过性较差。 优点：结构紧凑 , 便于布置。一停就用 ,不需预制安装基础 , 快捷方便。除第一次安装需用吊装机具外 , 以后不再需要吊装机具 , 便可完成短距离转场间的正常生产。 缺点：各功能单元相互独立 , 呈“一”字形排列 , 不利于布置。每次转场需用吊装机具和大量的运输车辆 , 并需预先做 好安装基础 , 准备周期长且繁琐。转场后需重新安装 , 工作量大且重复设备结构庞大 , 运输费用较高。 优点：各功能单元相互独立排列 , 维修保养便利。布局灵活 , 各功能单元可根据施工实际情况予以增添。设备离地间隙大 , 便于清除撒落底部的物料 , 且不需停机进行。采用一面或两面上料 ,便于上料机械的作业和调配。 定土厂拌设备结构的发展方向 通过市场调研情况来看 , 在高等级公路的工程施工及市、县道路的大面积改造中 , 移动式厂拌设备本身所固有的“ 一拉即走” 的灵活性 , 并没有得到切实有效的体现。 （ 1） 高等级公路的 工程施工及大面积的市、县道路改造 , 均为全线分段招投标式施工 , 各标段的施工距离有限。若取得多个标段的施工权 , 需配备多台相应的施工设备方能取得投标资- 18 - 格。 （ 2） 在施工中 , 除划定的道路占地外 , 施工单位特别是外地的施工单位在料场的征地及道路通行上存在相当的难度 , 故用多个料场来完成标段的施工的可能性极小。 （ 3） 设备的转场要对其上料皮带机进行折叠处理 , 并将其周围撒落的物料清除干净后方能拖行。 （ 4） 由于各标段的施工进程存在差异 , 且该设备的通行能力较差因此将其拖行出施工腹地的可能性极小。 （ 5） 设备允许的拖行速度低 , 速度较高 时容易造成轮胎发热和爆胎。 鉴于上述客观事实 , 因此认为造成移动式厂拌设备热销的原因不在于其机动性能而是在于其“ 不需安装 ,一停即用” 的良好的快捷性能和优良品质 , 并由此掩盖其维修保养严重不便的缺陷。 针对移动式稳定土厂拌设备和可搬式稳定土厂拌设备的优缺点 , 应该采取“ 优势互补、扬长避短” 的原则 ,向无基础、紧凑型结构的稳定上厂拌设备方向发展。 （ 1）快速安装 , 结构紧凑 , 不需要水泥基础，各总成部件采用框架式结构 , 减少现场拼装环节 , 缩短安装时间 , 降低劳动强度 , 但同时要便于日常的维修保养并做到设 备运抵现场后直接吊装到位。 （ 2）预安装电气和气动连接管路 ,采用插接件连接方式。 （ 3）高强度结构设计 , 适用于频繁的搬迁和移动。 （ 4）用最短的时间完成整套设备的折叠和安装一一尽量减少主要部件的总成数量 , 减少运输环节。 （ 5）最佳的移动性能 , 最大可能的节省移动和服务费用。 （ 6）采用最先进的电气控制技术。 - 19 - 第三章 稳定土厂拌设备的总体设计 定土厂拌设备的总体计算与参数确定 一般说来，稳定土厂拌设备的总体设计应包括： 1确定设备的总体布置型式，是采用固定式、可搬组装式还是移动式； 2确定额定生产率； 3确定配料料斗 (包括集料和粉料 )的数量； 4确定配料计量和控制方式，是采用容积式配料还是采用按质量进行称量配料； 5确定各总成的最大外形尺寸和设备的占地面积等。 在设计中还应注意贯彻执行标准化、系列化和通用化方针，注重产品的先进性、可靠性、耐用性、安全性和可维修性等。在满足使用所要求的技术性能和经济性能的前提下，应尽量采用新技术和新材料。 根据设计任务书，本设计的稳定土厂拌设备采用可搬组装式布置型式，额定生产率为 200t/h，配料斗数量为 4 个，配料计量方式采用容积式计量，整机重量 10t，占地面积 25m 7m。 定土厂拌设备的结构组成 料配给系统 集料配料系统的功能是对各种集料进行计量并按工程的要求进行级配。集料配料系统一般由几个料斗和相对应的配料机、机架等组成。配料机的出料方式有两种，一种为纵向的出料，一种为横向的出料 （见图 。本设计采用纵向出料的方式 。 - 20 - 图 料系统示意图 1 料斗， 2 集料带， 3 立柱， 4 配料机 本设计的料斗由钢板焊接而成，在上口周边装有挡板，增加料斗容量；斗壁上装有仓壁振动器，消除物料拱起现象。装粘性材料的料斗内部装 有强制破拱器，破拱器料斗上部装有栅网，保证安全生产。料斗的下部一侧有一出料口，装有可调节的出料闸门，调节开启高度就可改变配料机的供料量，操作十分方便。 斗壁上装的仓壁振动器即振动电机，它由无级可调偏心距的旋转重锤式激振机构与驱动电机为一体的激振源，其激振力可以无级调节。它有螺栓连接在斗壁上，通过激振力带动斗壁振动，作用到物料上起到拱料作用。这种设计具有结构紧凑，激振力大，噪声低，节能，易于维护，使用方便等优点， 结构如图 示 图 定土厂拌设备配料机 1 加高航板， 2 料斗， 3 斗架， 4 斗门调 节， - 21 - 5 集料皮带机， 6 加高支腿， 7 振荡器 主要适用于含水量较高的砂石料和含水量较低的土，石灰，粉煤灰。对粘性较大的粉料破拱效果不好，在使用时应该注意这一点。 强制破拱器通过破拱臂上的 T 形刮板在料仓中旋转直接作用于物料，强制把物料搅松，使物料落入输料皮带上带出料斗。它的组成复杂，成本较高，适用于含水率较高、粘性较大的土、石灰、粉煤灰等粉料。 在我国生产并广泛应用的稳定土厂拌设备中，配料机的计量方式有容积式和电子称重式两种。本设计采用容积式计量方式。容积式计量是一个以出料单元容积的大小为基础（如集料口出料 口的容积大小、螺旋管中一个螺距长度的有效容积），而后与通过该单元的物料速度相乘，便可得到物料单位时间的配给料，它是用调节料门开启高度和不同给料机的给料速度来改变配料的容积量。这种计量也叫静态计量，不具有反馈和修正功能，其级配精度受物料在出料单元中的填充系数影响较大，故其级配误差较大，一般在 3%间。每个配料机又是一个完整的独立的部分，可根据用户的需要进行组配。斗门的开启可用手轮操作，齿条传动，开启高度可在 1围内调节，一般最小开启高度应大于所装物料最大粒径的 2 倍。在实际作业中，相应选择斗门开 启高度和皮带机转速，并注意调速电机应避免在低于 500r/工况下工作。 本设计的机架为型钢焊成的框架结构，起支撑作用。在整个配料机组中，还包括有轮系、制动装置、托架装置、灯光系统等。 集料皮带输送机用于将配料机组供给的各种物料输送到搅拌机中，其结构和工作原理与通用的皮带输送机相同，主要由接料斗、机架、改向滚筒、张紧装置、驱动装置、托辊、清扫装置等组成。为防止灰尘和粉料的飞扬，在皮带的上方加有装罩壳。 料配料系统 粉料配料系统的结构分为立式储料仓和卧式储料仓两种形式。立式储料仓具有占地面的小 、容量大、储料顺畅等优点，适用于可搬- 22 - 迁、固定式稳定土拌和设备使用。 粉料供给系统的工作原理是：由散装水泥运输车运来的结合料(水泥或生石灰粉 )通过运输车上的气力输送装置输送到粉料筒仓内；而粉料筒仓的出料口与螺旋输送机的进料口相连接，进入螺旋输送机的结合料被输送到小粉料仓中；小粉料仓的出口装有叶轮给料机，叶轮给料机由调速电动机驱动，根据工程设计要求的配合比调好转速后，可以均匀连续地供给结合料。 在粉料供给系统中，设置小粉料仓的目的是为了使叶轮给料机上方的粉料保持一定的高度。这样，既可以使叶轮给料机免受直接与粉料 筒仓连接所产生的过大压力，以保证叶轮给料机的安全、稳定、持久的工作，同时又可以使粉料供应压力保持基本稳定，从而保证粉料供给乃至配料的精度。螺旋输送机的运转与停止由设在小粉料仓中的料位计自动控制。在小粉料仓的料位上限和下限两个位置各设一个料位计，当小粉料仓中的结合料料位低于下限时，料位计便发出信号启动螺旋输送机运转，使之向小粉料仓供料；当小粉料仓中的结合料料位达到上限位置时，料位计便发出信号关闭螺旋输送机，使之停止向小粉料仓供料。这样可以保证小粉料仓中所存结合料的数量只在一定的范围内变化，以此保证叶轮给料机免 受过大的压力和维持稳定的供料压力，叶轮给料机给出的结合料直接落在斜置集料皮带输送机上。 本设计采用立式储料仓给料系统，它主要由立式料仓，螺旋输送机或叶轮给料机，计量装置等组成。水泥、石灰粉等粉料用散装输送车运到现场，依靠气动输送到储料仓中去。工作时布置在底部的螺旋输送机将粉料输送到计量装置，计量后再输送到集料皮带机上或直接输送到搅拌机中。粉料计量装置和集料计量相同，也分为容积式计量和电子称重式计量两种。本设计的粉料计量装置仍采用容积式计量，配有叶轮给料机，用改变叶轮给料机的转速的方法来调节粉料的输出量。 立 式储料仓主要由筒体、上料口、出料口、除尘透气上下料位- 23 - 仪、支腿等组成，支腿安装在预先准备好的混凝土上，并用地脚螺栓来连接固定。 叶轮给料机主要由叶轮、壳体、接料口、动力驱动装置等组成。 水系统 供水系统是拌和设备的必要组成部分，它由水箱、管路、水泵、调节阀、流量计、喷头等组成。供水量的控制有手动和自动两种形式。本设计采用自动控制调节方法，在控制器上按预先设定的供水流量进行操作，作业过程中的含水量及集料量中的含水量的变化自动调节供水量。这种自动检测和调节的方式较为先进，能保证成品料中的含水量的恒定。 如图 示。 图 定土厂拌设备的供水系统 1 出水管， 2 水箱， 3 回水阀， 4 三通， 5 水泵， 6 分旋塞阀， 7 供水阀， 8 流量计， 9 喷水管 拌机 搅拌机是设计中的主要部件，也是关键部件，它有多种结构形式。本设计采用双卧轴强制连续式搅拌机，它具有适应性强、体积小、效率高、生产能力大等特点，是现代搅拌设备的常用结构形式。 双卧轴强制连续式搅拌机主要由壳体、搅拌轴、搅拌臂、搅拌叶片、喷水装置、进料口、出料口、盖板、轴承、驱动及传动系统等- 24 - 组成。这种搅拌机的工作原理为：级配料和粉料从 进料口连续进入搅拌机，搅拌机的双轴由里向外作相反转动，带动搅拌叶片旋转。在搅拌叶片的作用下，各种级配料和水快速掺合。搅拌叶片沿轴向安装成一定的角度，使物料沿轴向和横向快速移动拌和，到达出料口时已被搅拌成均匀的混和料并从出料口推出。有些拌和设备的搅拌叶片与搅拌轴的安装角度是可以调节的，以适应不同工况的要求。 带衬板搅拌机的壳体通常制作成双圆弧底（ W）型，由钢板焊制而成。壳体内侧装有耐磨衬板，保证壳体不受磨损。衬板和搅拌叶片间的间隙设计较小，不易发生物料卡石、挤碎现象，减少了搅拌叶片和衬板的磨损。 搅拌轴采用圆 形钢管制成。搅拌臂焊接在搅拌轴上，减少了制造成本。搅拌机用电动机驱动经减速成器后采用链传动的方式来驱动搅拌轴旋转。 如图 示： 图 传动示意图。 1 搅拌轴， 2 被动链轮， 3 链条， 4 张紧轮， 5 动力机减速机 品料皮带输送机 成品料皮带输送机是将搅拌机拌制好的成品料输送到成品储料仓中，以备运输车辆装载运往工地。与集料皮带机一样，其结构和工作原理与通用的皮带输送机相同。成品料储料斗是拌和设备的一个独立部分，其功能是在运输车辆交替或短时间内无运输车辆时，- 25 - 为使设备连续工作而将成品料暂时 储存起来。它的结构形式有多种，本设计将带固定支腿的成品料储料斗安装在预先设置好的水泥混凝土基础上。为了防止在卸料时混合料产生离析现象，控制卸料高度保持在合适的范围内。成品料储料斗的容积设计成 6 立方米的储量。由于斗容量较小，运输车辆的调度等生产组织管理必须要精确安排，否则会发生停机等车的现象。 气系统 电气系统主要包括控制系统、电源、各执行电器元件及电器显示系统。本设计的控制系统主要由计算机集中控制和常规电器元件控制两种相结合。在控制系统的电路中都设有过载和短路保护装置及工作机构的工作状态指示灯， 用来保护电路和直接显示设备的运转情况。为了防止发生意外，本设计的电气系统还装有自动控制和手动控制两套控制装置，操作时可自由切换。为确保操作的安全性，在搅拌机盖板上装有位置开关，盖板打开时，整个设备不能启动工作，以保证安安全生产。 第四章 稳定土厂拌设备搅拌机的设计与计算 拌机传动方式的选择 本设计的搅拌机采用电动机通过联轴器驱动二级减速器，然后采用链传动搅拌器的两个轴来进行搅拌的。 如下图 示： - 26 - 图 搅拌机传动示意图 拌机变速箱齿轮的设计与计算 一、齿轮 计算 1、选择齿轮类型、材料、精度等级及齿数。 （ 1） 选齿轮类型：采用直齿圆柱齿轮来传动。 （ 2） 由于转速不高，故选用 7级精度的齿轮。 （ 3） 小齿轮材料选择 40度为 280齿轮的材料为 45钢（调制），硬度为 240者材料硬度差为 40 （ 4） 初选小齿轮的齿数1 20z ，大齿轮的齿数1 3 0 7 6z 。 2、按齿面接触疲劳强度设计。 由设计计算公式进行试算，即 213112 . 3 2 （ 1）确定公 式内的各计算数值 1）试选载荷系数 。 2）计算小齿轮传递的转矩。 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）由设计手册选取齿宽系数 1d。 4）由设计手册查得材料的弹性影响系数 121 8 9 P a。 5）由设计手册查得小齿轮的接触疲劳强度极限li m 1 600H M P a ；大齿轮的接触疲劳 强度极限50H M P a 。 6）计算应力循环次数。 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)由设计手册查取接触疲劳寿命系数120 . 9 0 ; 0 . 9 6 H 8)计算接触疲劳许用应力。取失效概率为 1%，安全系数 S=1，有设计手册中的公式计算得 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）计算 1）试算小齿轮分度圆直径1入 H中较小的值。 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）计算圆周速度 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）计算齿宽 b。 1 1 4 2 . 1 0 2 4 2 . 1 0 2d m m m m 4）计算齿宽和齿高之比 114 2 . 1 0 2 2 . 1 0 520m m m - 28 - 齿高 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）计算载荷系数。 根据 v m s ,7 级精度，由设计手册得动载荷系数 ； 直齿轮， 1; 从设计手册查得使用系数 1; 从设计手册用插值法查得 7 级精度、小齿轮相对支承非对称布置，1 7 5 。 由 ， 1 7 5 ,从设计手册查得 ;故载荷系数 1 1 . 1 0 1 1 . 4 1 7 5 1 . 5 5 9A V H K K K 6)按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由计算公式得 3311 1 . 5 5 94 2 . 1 0 2 4 4 . 7 3 0 51 . 3d m 7）计算模数 m。 114 4 . 7 3 0 5 2 . 9 220dm m m m 由设计手册查得弯曲强度的设计公式为 13 212 （ 1）确定公式内各计算数值 1）由设计手册查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限1 500 P a ；大齿轮的弯曲强度极限2 380 P a ； 2）由设计手册取弯曲疲劳寿命系数120 . 8 5 , 0 . 8 7F N F ; 3)计算弯曲疲劳许用应力。 取弯曲疲劳安全系数 ，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）计算载荷系数 K . 1 1 . 1 0 1 1 . 3 2 1 . 4 5 2A V F K K K 5)查齿形系数。 查表得，122 . 8 0 , 2 . 2 2 66)查取应力校正系数。 查表得，121 . 5 5 , 1 . 7 6 27）计算大小齿轮的 并加以比较。 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)设计计算。 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 对比计算结果，有齿面接触疲劳强度计算的模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数 m 的大小主