【文章內(nèi)容簡介】 。 (4) 安全技術(shù) ：必須保證攪拌機(jī)在正常工作使用情況下，對人體健康不造成危害 。機(jī)電工程學(xué)院機(jī)械系 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化本一班 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁 共 37 頁 井岡山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 專 用紙 第三章 攪拌機(jī)主參數(shù)及各部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 總體設(shè)計(jì)方案 混凝土攪拌機(jī) 各個品種功能的 比較 混凝土攪拌機(jī)主要由 動力裝置 、加料和卸料 裝置 、供水系統(tǒng)、 攪 拌筒 、 攪拌機(jī)構(gòu)、傳動 裝置 、機(jī)架 、 支承 機(jī)構(gòu) 等組成。 從 攪拌機(jī)運(yùn)動方式及 結(jié)構(gòu) 的形式 可 大致 分為兩大類 :一 個 是通過鋼齒輪傳動 來充分帶動某一 種 形狀的筒體 (圓錐體 或 圓柱體等 )的旋轉(zhuǎn) 來達(dá)到使物料攪拌均勻的效果 ；而另一 個 則 是 單運(yùn)動的軸式傳動 ，在 軸上 (單軸 或 雙軸 )安裝各 種 各樣的攪拌葉片 (螺旋形 或 長錐形等 ),并 通過攪拌 葉片 轉(zhuǎn)動 來 均勻拌合 物料 。 按出料方式 的不同 可 分 為 非傾翻式和傾翻式 兩種 ；按 攪拌機(jī) 攪拌 拌筒結(jié)構(gòu)形式 的不同 可分為 圓盤立軸式、圓槽臥軸式、雙錐、鼓筒式等 ； 按工作性質(zhì) 的不同又可 分 為 間歇式和連續(xù)式 ； 按攪拌原理 的不同分為 連續(xù)式、強(qiáng)制式和自落式；按安裝方式 可 分 為 移動式和固定式 兩種 。 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 照 配合比經(jīng)連續(xù)稱量后送入攪拌機(jī)內(nèi)，攪拌好的混凝土從卸料 口 連續(xù)向外 輸 出。這種攪拌機(jī)的攪拌時間短，生產(chǎn) 效率高、并得到迅速 發(fā)展。 自落式攪拌機(jī) ： 早在 二十 世紀(jì)初 期 ，蒸汽機(jī) 帶動 動的鼓筒式混凝土攪拌機(jī) 就 已 經(jīng) 出現(xiàn)。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 ， 傾翻出料式 和 反轉(zhuǎn)出料式 的雙錐形攪拌機(jī)以及 立 筒式攪拌機(jī)等相繼 出現(xiàn) 并 取得快速 發(fā)展。 自落式混凝土攪拌機(jī) 工作機(jī)構(gòu)是筒體，沿筒內(nèi)壁圓周安裝若干攪拌葉片。 工作時，將物料投入攪拌筒內(nèi)，筒體繞其自身軸旋轉(zhuǎn)， 靠攪拌筒的旋轉(zhuǎn)，由筒內(nèi)的 攪拌葉片將物料推到一定的高度后，物料靠自重墜落下來，反復(fù)對物料進(jìn)行攪拌而加工成勻質(zhì)混凝土。這種攪拌機(jī) 特點(diǎn)是攪拌強(qiáng)度不大，效率低， 一般以攪拌 普通塑性混凝土 為主 。 強(qiáng)制式攪拌機(jī) ： 圓盤立軸式攪拌 機(jī)是 最 早出現(xiàn)的 強(qiáng)制 式 混凝土 攪拌機(jī) 。 隨后 得到了快速 的發(fā)展 與應(yīng)用 。 這種攪拌機(jī)分為 行星式 和 渦槳式 兩大類 。隨著 后期 輕 原材料 的應(yīng)用與推廣 ，出現(xiàn)了圓槽臥軸式強(qiáng)制 混凝土 攪拌機(jī)，它又 可 分 雙臥軸 和 單臥軸式 兩種， 同時具 備 自落和強(qiáng)制兩種 攪拌機(jī) 攪拌的特點(diǎn)。 因其攪拌葉片的運(yùn)動 速度小 、 耐磨性 能 好 以及能 耗 少而獲得了市場的大量推廣和使用 。強(qiáng)制式混凝 土攪拌機(jī) 的攪拌機(jī)構(gòu)是水平式設(shè)置在筒內(nèi)的攪拌軸，軸上安裝攪拌葉片 ， 工作時，強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī) 的攪拌筒固定不動，加入拌筒內(nèi)的 各種原材 料， 物料 在攪拌葉片的強(qiáng) 制 攪動下 進(jìn)行強(qiáng)制式的擠壓、翻轉(zhuǎn) 、 剪切 ， 使拌合料在劇烈的相對運(yùn)動中 達(dá)到拌和 均勻 。 這種攪拌機(jī) 比自落式攪拌機(jī)攪拌的質(zhì)機(jī)電工程學(xué)院機(jī)械系 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化本一班 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁 共 37 頁 井岡山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 專 用紙 量好，效率高 ， 因此 主要適 用 于攪拌干硬性混凝土 和普通塑性混凝土 [12]。 混凝土攪拌機(jī) 結(jié)構(gòu) 的 選擇 臥軸式攪拌機(jī) ：攪 拌筒內(nèi)徑 相對而言 都做的比較大，骨料被 甩 向 攪 拌筒外壁， 通過離心力的作用使混凝土拌料分崩離析 ， 而且 加水量不易控制，攪拌力 量 小，使物料 攪拌不夠充分 。 立軸式攪拌機(jī) ： 主要 通過 筒內(nèi)轉(zhuǎn)軸的 帶動 葉片旋轉(zhuǎn) 強(qiáng)制式 攪拌 ， 使拌合料在劇烈的相對運(yùn)動中 達(dá)到拌和均勻。 除此之外 ， 立軸 式 攪拌機(jī)的 攪 拌筒中央 裝 有一軸套，用于放置攪拌 機(jī)構(gòu) ，連接傳動 機(jī)構(gòu) ， 結(jié)構(gòu)緊湊， 傳動 機(jī)構(gòu) 下置， 潤滑 和密封 性能好。 綜上所述 ，立軸 式 攪拌機(jī) 不僅 結(jié)構(gòu)簡單 、制作成本低 、拌合質(zhì)量好 ， 而 且 易于操作和 控制 。 因此 本次設(shè)計(jì)的是一臺高效 立軸式 混凝土 攪拌機(jī)。 總體結(jié)構(gòu)及工作 原理 結(jié)構(gòu)組成及工作原理 本 次 設(shè)計(jì) 的 混凝土攪拌機(jī)主要組成部分為： 動力裝置 、 傳動 系統(tǒng) 、攪拌 裝置 、機(jī)架等。 整體結(jié)構(gòu)如圖 1 所示 ： 機(jī)電工程學(xué)院機(jī)械系 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化本一班 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁 共 37 頁 井岡山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 專 用紙 圖 1 攪拌機(jī) 總體結(jié)構(gòu)示意圖 本 次攪拌機(jī)設(shè)計(jì) 的工作原理是： 電動機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速通過 V帶傳動傳遞到減速器， 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 的 旋轉(zhuǎn) 對 混合 物料進(jìn)行 強(qiáng)制 攪拌 ，從而達(dá)到拌合均勻的目的 。 主要技術(shù)參數(shù) 攪拌機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見表 2。 機(jī)電工程學(xué)院機(jī)械系 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化本一班 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁 共 37 頁 井岡山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 專 用紙 表 2 技術(shù)參數(shù)表 項(xiàng)目 數(shù)據(jù) .進(jìn)料容量 80L 最大出料容量 50L .攪拌筒內(nèi)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 5~30mm 電動機(jī)功率 4kw 攪拌機(jī) 主要部件的設(shè)計(jì) 攪拌裝置的設(shè)計(jì) 立軸 式 強(qiáng)制攪拌機(jī)是 通過攪拌軸帶動 攪拌葉片 的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，從而帶動 物料進(jìn)行 劇烈拌合運(yùn)動 的攪拌機(jī) 。其葉片 伴隨 著 豎 直軸 進(jìn)行圓周運(yùn)動 。攪拌葉片 有 螺旋帶式 和 鏟片式 兩種形狀 ，可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇 。 一般 的立軸 式 強(qiáng)制攪拌機(jī)的鏟片 式 攪拌 葉片 表面形狀 通常 為平面 , 在 工作時 , 混合拌料 對 平面 式 攪 拌 葉 片的阻礙作用 過 大 ，長時間運(yùn)轉(zhuǎn) 消耗 的功率 大 ，不利于節(jié)能，而且攪拌質(zhì)量差 。 另外 平面 式 鏟片對 混合拌料 只有推動 的 效果 , 沒有翻 滾的 作用 ，所以攪拌混合效率 很 低。 攪拌葉片安裝 的 角 度 直接 影響著 攪拌機(jī)均勻拌合性能 的好壞 ,對 混凝土 的質(zhì)量 以及生產(chǎn)的效率都起著決定性的作用 ,并且攪拌 葉片安裝 的 角 度 與攪拌機(jī) 其他 的一些 參數(shù) 聯(lián)系 緊密 ， 任何一個 參數(shù)的 改 變都會 影響 攪拌機(jī) 整體攪拌 的 性能。 葉片安裝角 ： 是指攪拌葉片斜面與攪拌軸線 之 間的夾角。 葉片安裝 角理論 分析：當(dāng)安裝角過小時 ，攪拌 葉片主要帶動混合 物 料圍繞 著攪拌軸轉(zhuǎn)動，卻 缺乏必要的軸向運(yùn)動，攪拌葉片 與 攪拌 軸 平行 變成 一塊平板起 不 到 攪拌作用；當(dāng)安裝角過大時 ， 攪拌 葉片推動混合 物 料橫向運(yùn)動 的 力 不足 ， 攪拌 葉片就與攪拌軸 形成一塊 垂直的平板 ，同樣 也 沒有攪拌的 能 力 。 綜上所述 ，攪拌葉片 必須 與 攪拌軸 形 成 一 個各方面都比較 合適的 角度 來 安裝 ,能夠 使混合料 在運(yùn)動的過程中受到 縱 向和 橫 向的 力 都 比 較大， 并且消耗的功率小 ， 拌合的質(zhì)量好以及攪拌的 效率 高 。 故 本次設(shè)計(jì)的攪拌機(jī)采用的葉片安裝角為 45 度 [6]。 機(jī)電工程學(xué)院機(jī)械系 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化本一班 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁 共 37 頁 井岡山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 專 用紙 圖 2 攪拌 葉片安裝 的 角 度 機(jī)架 和 攪拌筒 的設(shè)計(jì) 機(jī)架是整個混凝土攪拌機(jī)的支承部分，它承受了攪拌機(jī)所有的力（電動機(jī)、減速器、傳動裝置、 攪拌裝置、攪拌筒體、物料等的重力以及軸的應(yīng)力）。機(jī)架是 混凝土 攪拌機(jī)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)以及穩(wěn)定 工作 的基礎(chǔ)。因此， 不管機(jī)架 是從 材料的選擇上 還是 結(jié)構(gòu)形式的選擇上 ， 都應(yīng)該 使用強(qiáng)度大的材料 與 牢固穩(wěn)定的結(jié)構(gòu) 。攪拌機(jī)機(jī)架是用 槽鋼 和 鋼管 加工而成，通過 焊接在 攪拌 筒底部用來起支 承 作用的。 攪拌機(jī) 筒體 是 由熱 軋 鋼板 通過 卷曲焊接而成 ,在 攪拌筒 上 方配 有 筒 蓋， 攪拌 筒底部有出 料口，當(dāng)需要 出 料時 ，只要 轉(zhuǎn)動料門手柄， 打開 出料口 ， 均勻混合 的拌 料 即沿出料口快速 卸 出 。攪拌筒的筒體高 為 H=310mm， 直 徑 為 D=800mm， 筒壁 的 厚 度為 3mm。 傳動系統(tǒng)的 設(shè)計(jì) 電動機(jī)選擇 及 總傳動比的確定 電動機(jī)的功率計(jì)算： wd pp ?? dp — 電動機(jī)實(shí)際所需的輸出功率。 wp — 攪拌機(jī)所需功率。 ? — 電動機(jī)到工作機(jī)的總效率。 攪拌機(jī)所需工作效率，應(yīng)由工作阻力和運(yùn)動參數(shù)計(jì)算求得： 9550w Mnp ? M— 攪拌葉片攪拌時所需的外力矩（ ）。 n— 攪拌葉片轉(zhuǎn)速（ r/min）。 機(jī)電工程學(xué)院機(jī)械系 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化本一班 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁 共 37 頁 井岡山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 專 用紙 si n 45 0. 62 c os 45si n c os29 .9 29 .9 35 .6 m i n8002f rn R?? ???? ? ? f— 混凝土與攪拌葉片的磨檫系數(shù) f= 取攪拌葉片轉(zhuǎn)速 30r/min。其中混凝土攪拌機(jī)在工作時，其攪拌功率主要用于克服混凝土物料在攪拌時產(chǎn)生的離心阻力矩及攪拌葉片受到摩擦阻力矩。為討論方便，現(xiàn)假定最惡劣的工作狀況，即全部物料傾向拌筒的外側(cè)，求這種情 況下的攪拌功率。 外力矩 M 的計(jì)算： M M M??摩擦 物料 M物料 — 攪拌時拌合料所產(chǎn)生的偏心阻力矩； M摩擦 — 攪拌時物料所產(chǎn)生的滾動摩擦阻力矩； M sin 9. 8 sin ( . )G H V H N m? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?物料 物料 式中 G物料 — 拌合物料總質(zhì)量； GV???物料 V— 攪拌筒容積；ρ — 拌合料容重； ? ? ? ?331 .5 1 .7 1 0 /kg m? ? ? ? H— 拌合料重 心至拌筒中心的距離 mm； ? ? 23 12 x ta n1 2 3RhbHSS???????????弓弓 因?yàn)榛旌狭显跀嚢柰矁?nèi)為一水面，且以攪拌時均沒有溢出原則，故攪拌的過程中均為 h. 攪拌時攪拌物料所產(chǎn)生的偏心阻力矩 ? ? ? ?322 29 . 8 sin1 9 . 6 2 sin .3M V HR h l N m????? ? ? ? ?? ? ? ? ?物 料物 料 ? ? 3 222 21 9 . 6 s i n 9 1 0 . 13M R h l N m??? ? ? ? ? ? ?物 料 攪拌時拌料所產(chǎn)生的慣性摩擦阻力矩 機(jī)電工程學(xué)院機(jī)械系 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化本一班 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁 共 37 頁 井岡山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 專 用紙 1211M 1 1 1 8 6 . 4ijnmiiRrN K N K N mrR??? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ???摩 擦 式中 iN — 個攪拌葉片所受到滾動正壓力 。 K— 滾動摩擦力臂 。 R— 攪拌筒半徑 ,r— 物料離心半徑 。 1 0 9 6 .5 3 0 3 .3 59550 9550wMnp Kw?? ? ? 在攪拌機(jī)運(yùn)動的過程中，電動機(jī)與減速器之間通過 V帶傳動連接，減速器與攪拌軸之間通過鏈傳動連接，軸上 安裝 有一對軸承，查《機(jī)械設(shè)計(jì) 實(shí)用 手冊》得： 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 軸承 滾動軸承 鏈傳動 雙排鏈 減速器 蝸桿減速器 從而可計(jì)算出從電動機(jī)至攪拌機(jī)主軸傳遞的總效率為 ?= V? ? ? ?帶 軸 承 鏈 傳 動 減 速 器=0 .9 6 0 .9 8 0 .9 9 0 .9 5???= 3 .3 5 3 .5 30 .8 8 5wdpp K w?? ? ? dp — 電動機(jī)實(shí)際所需的輸出功率。 電動機(jī)是攪拌機(jī)重要的動力裝置 ： 攪拌機(jī)主要依靠 電動機(jī) 的運(yùn)轉(zhuǎn) 帶動減速器的轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動攪拌軸的旋轉(zhuǎn)。在攪拌 的 過程中，由于 物料 在 混合的 過程中 不 停 地 消耗動力， 因此 ，