【文章內(nèi)容簡介】 磨性要比渦漿式小高 [ 7]。 單臥軸攪拌機 是由德國 ELBA 公司研制生產(chǎn)。它具有結構緊湊、消耗功率小、葉片襯板耐磨性好，能滿載啟動和具有攪拌輕質(zhì)混凝土能力的優(yōu)點。我國也向該公司引進了樣機。 雙臥軸攪拌機是隨著混凝土施工工藝的改進而逐漸發(fā)展起來的新機型。國外從二十世紀四十年代后期開始在美國和德國出現(xiàn)，但因軸端密封技術的不成熟，其發(fā)展基本處于停頓狀態(tài)。直到七十年代初，由于這項技術得到突破，雙臥軸攪拌機在不少國家右重新發(fā)展起來，目前已形成系列產(chǎn)品。我國于二十世紀八十年代初研制成功，但發(fā)展迅速，在產(chǎn)品規(guī)格和產(chǎn)品數(shù)量上，都遠遠超過了其它機型 [15]。 攪拌機構是雙臥軸攪拌機的核心部分，混凝土攪拌質(zhì)量的好壞，生產(chǎn)率的高低，使用維修費用的多少都與它有關。攪拌機構是由水平安置的雙圓槽形伴筒、兩根按相反方向轉(zhuǎn)動的攪拌軸和其上安裝的攪拌葉片組成的。攪拌葉片的作用半徑是相互交叉的，葉片與軸中心線成一定角度，當攪拌軸轉(zhuǎn)動時，葉片一方面帶動混和料在兩個拌筒內(nèi)輪番地作圓周運動，上下翻滾，同時在攪拌葉片相遇或重疊的部分，混和料在兩軸之間的共域相互交換；另一方面推動混和料沿著攪拌軸方向，不斷地從旋轉(zhuǎn)平面向另一個旋轉(zhuǎn)平面運動 [ 8]。 設計內(nèi)容 析與總體設計 本攪拌機的 結構 是 由機架、攪拌裝置、傳動系統(tǒng)所主成。 機架是整個設備的支撐部分，由槽鋼 和鋼管 焊接而成。攪拌裝置由攪拌筒、攪拌軸、攪拌鏟片所主成，攪拌鏟片固定在攪拌臂上，并且與攪拌軸主成一體，攪拌鏟與攪拌筒 底 間隙可微量調(diào)整。傳動系統(tǒng)由電動機、減速器、帶傳動、鏈傳動所 組成。 5 攪拌裝置是安裝在軸套上的鏟片式葉片，葉片隨軸的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動，對筒內(nèi)物料進行攪拌，是物料混合均勻，攪拌臂向上伸出，可起到攪拌上方物料的作用。 傳動系統(tǒng)是由 V帶傳動和鏈傳動來傳遞運 動的。電動機輸出轉(zhuǎn)速通過 V帶傳動傳遞到減速器，減速器又通過鏈傳動將轉(zhuǎn)速傳遞給攪拌機的主軸，主軸帶動軸套轉(zhuǎn)動，從而使攪拌葉片旋轉(zhuǎn)，來完成攪拌的工作。 設計任務書 設計的依據(jù)及要求 目前在我國已有混凝土攪拌機種類很多，但是根據(jù)攪拌原理和攪拌機結構形式、攪拌物料的不同，對攪拌機的要求也不盡相同，參照已有攪拌機的結構型式和工作原理，由于攪拌機工作的對象是砂石等建筑材料，為了延長攪拌機的壽命，軸承處的密封很重要，攪拌質(zhì)量要好，設計結構合理，使用維修方便，接地穩(wěn)固，根據(jù)這些依據(jù)和要求設計了該混 凝土攪拌機。 產(chǎn)品的用途及使用范圍 由于我國建筑行業(yè)的高速發(fā)展，推動了混凝土生產(chǎn)的迅速提高，所以混凝土機械在施工中的地位日益顯著。 混凝土攪拌機的用途就是機械化的拌制混凝土 ， 適用于建筑科研、檢測中心、大專院校及混凝土構件、施工單位試驗室、可攪拌普通混凝土和輕質(zhì)混凝土，也可用到其它行業(yè)試驗室對不同物料進行攪拌。 6 第 2 章 總體設計方案 總體方案設計 混凝土攪拌機種類和功能比較 混凝土攪拌機主要由拌筒、加料和卸料機構、供水系統(tǒng)、原動機、傳動機構、機架和支承裝置等組成。 從其運動方式及其主要結構上來看，它們可分為兩大類型 :一種形式為單運動的軸式傳動軸上（有單軸和雙軸）安裝各式各樣的攪拌葉片（有長錐形、螺旋形等），并利用葉片來攪拌物料；而另一類則是通過鋼齒輪傳動帶動某一形狀的筒體（有圓錐體、圓柱體等）的自身旋轉(zhuǎn)而使物料產(chǎn)生攪拌效果。 按工作性質(zhì)分間歇式（分批式）和連續(xù)式；按攪拌原理分自落式、強制式和連續(xù)式；按安裝方式分固定式和移動式；按出料方式分傾翻式和非傾翻式；按拌筒結構形式分梨式、鼓筒式、雙錐、圓盤立軸式和圓槽臥軸式等 [9]。 自落式攪拌機 有較長的歷史，早在 20 世紀初， 由蒸汽機驅(qū)動的鼓筒式混凝土攪拌機已開始出現(xiàn)。 50 年代后，反轉(zhuǎn)出料式和傾翻出料式的雙錐形攪拌機以及立筒式攪拌機等相繼問世并獲得發(fā)展。自落式混凝土攪拌機的拌筒內(nèi)壁上有徑向布置的攪拌葉片。工作時，拌筒繞其水平軸線回轉(zhuǎn)，加入拌筒內(nèi)的物料，被葉片提升至一定高度后，借自重下落，這樣周而復始的運動，達到均勻攪拌的效果。自落式混凝土攪拌機的結構簡單，一般以攪拌塑性混凝土為主 [ 10]。 連續(xù)式混凝土攪拌機 裝有螺旋狀攪拌葉片，各種材料分別按配合比經(jīng)連續(xù)稱量后送入攪拌機內(nèi)，攪拌好的混凝土從卸料端連續(xù)向外卸出。這種攪拌機的攪拌時 間短，生產(chǎn)率高、其發(fā)展引人注目。 強制式攪拌機 從 20 世紀 50 年代初興起后，得到了迅速的發(fā)展和推廣。最先出現(xiàn)的是圓盤立軸式強制混凝土攪拌機。這種攪拌機分為渦槳式和行星式兩種。 19 世紀 70 年代后，隨著輕骨料的應用，出現(xiàn)了圓槽臥軸式強制攪拌機，它又分單臥軸式和雙臥軸式兩種， 7 兼有自落和強制兩種攪拌的特點。其攪拌葉片的線速度小，耐磨性好和耗能少，發(fā)展較快。強制式混凝土攪拌機拌筒內(nèi)的轉(zhuǎn)軸臂架上裝有攪拌葉片，加入拌筒內(nèi)的物料，在攪拌葉片的強力攪動下，形成交叉的物流。這種攪拌方式遠比自落攪拌方式作用強烈，主要適于攪拌干硬 性混凝土 [11]。 混凝土攪拌機的結構型式選擇 立軸式攪拌機的攪拌工作主要靠葉片對物料的強制式的攪拌作用使物料拌和均勻。另外立軸攪拌機的拌筒中央部分有一軸套，用于放置攪拌裝置，連接傳動裝置，結構緊湊，傳動裝置下置，潤滑性能好。 臥軸式攪拌機，拌筒內(nèi)徑做的都比較大，骨料被拋向拌筒外壁，產(chǎn)生混凝土離析，加水量不易控制，攪拌力小，使物料結團結倉。 綜合比較，立軸攪拌機的結構簡單，易于控制與操作。故本次設計的是一臺小型立軸式攪拌機。 總體結構及工作 結構 組成及工作原理 本設計混凝土攪拌機的主要組成部分為：傳動部分、攪拌部分、機架等。 整體結構如圖 21 所示： 本設計的工作原理是：電動機通過帶傳動帶動減速器，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轉(zhuǎn)動對物料進行攪拌作用。 8 圖 21 總體結構示意圖 鏈輪 主要技術參數(shù) 攪拌機主要技術參數(shù)見表 21。 表 21 技術參數(shù) 表 項目 數(shù)據(jù) 進料容量 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 電動機功率 4kW 9 第 3 章 主要結構設計與計算 主要工作部件的設計 攪拌裝置的設計 立軸 強制式 攪拌 機是 借助于 攪拌 葉片 對物料 進行 強制 導向攪拌。 其攪拌葉片繞垂直軸旋轉(zhuǎn) 。攪拌葉片的形式可以是鏟片式 , 也可以是螺旋帶式。 普通的立軸強制攪拌機的鏟片式葉片表面形狀一般為平面 , 在攪拌過程中 , 物料對平面葉片的運動阻力很大 , 混合攪拌的功率消耗高。 平面鏟片對物料只有推動作用 , 沒有翻動效果，所以攪拌混合效率較低。 攪拌葉片安裝角也是攪拌機的主要結構和工作參數(shù)之一 ,對攪拌質(zhì)量和攪拌效率都有著直接的影響 ,由于葉片安裝角與其他攪拌機參數(shù)相互關聯(lián)，每一個參數(shù)的變化都會引起攪拌機性能的變化。 葉片安裝角是指攪拌葉片斜面與攪拌軸線間的夾角。 葉片安裝的定性分析：當安裝角過小時葉片主要帶動混合料圍繞攪拌軸轉(zhuǎn)動而缺乏必要的軸向運動，攪拌葉片變成與軸平行的一塊平板不起攪拌作用；當安裝角 過大時葉片推動混合料的橫向運動就很弱，葉片就成為與攪拌軸垂直的平板一樣也喪失了攪拌功能。 因此，攪拌葉片一定要相對于攪拌軸成一定角度安裝 ,使混合料的橫向和軸向運動都較大，達到攪拌的最大效率。本次設計的攪拌機采用的葉片安裝角為 45 度 [ 12]。 機架的設計 筒體由熱壓鋼板卷曲焊接而成 ,在筒體上端有蓋，筒底部有卸料口，當需要卸料時轉(zhuǎn)動料門手柄，使料門打開，拌合物即沿出料口 10 卸下。攪拌筒的內(nèi)徑為 D=800 mm，筒體高 H=310mm，筒壁厚 3mm。 機架是混凝土攪拌機的主要支撐部件，他是承擔所有來 自電動機、減速器、筒體和軸的應力。機架是攪拌機的穩(wěn)固是攪拌機工作穩(wěn)定運轉(zhuǎn)平穩(wěn)的基礎。因此，機架無論是從結構還是材料上都應該采用堅固的穩(wěn)定的結構。機架的支腿是用鋼管和槽鋼焊接在筒底來起到支撐作用的 [13]。 傳動系統(tǒng)的設計 傳動比分配及電動機選型 本攪拌機體積比較小，結構比較簡單，結構要緊湊。電動機的轉(zhuǎn)速為 1440r/min 而攪拌軸的轉(zhuǎn)速是 30r/min，所以攪拌機的總傳動比為 48。各級出動比分配為：帶傳動的傳動比是 2，減速器的傳動比是 12，鏈傳動的傳動比是 2。 圖 21 葉片安裝角 由于攪拌機從結構上看，主要靠電動機的旋轉(zhuǎn)，帶動減速器的轉(zhuǎn) 11 動，進而帶動攪拌軸的旋轉(zhuǎn)。因此，電動機是整個裝置的動力元件。在攪拌過程中，由于混凝土在不斷地攪拌過程中消耗動力，所以，混凝土攪拌機的生產(chǎn)能力決定著電動機的功率 [14]。 而此混凝土攪拌機所需的功率為 kW4 ，綜合考慮暫選帶動機型號為 4M112Y ，其額定功率為 kW4 ，轉(zhuǎn)速 n為 1140 /minr ，額定轉(zhuǎn)矩.2kW2 ，最大轉(zhuǎn)矩 .3kW2 。 V 帶傳動的設計 帶傳動是一種撓性傳動。帶傳動的基本組成零件為帶輪（主動帶輪和從動帶輪）和傳動帶。 主動帶輪轉(zhuǎn)動時，利用帶輪和傳動帶間的摩擦或嚙合作用，將運動和動力通過傳動帶傳遞給從動輪。 帶傳動具有結構簡單、傳動平穩(wěn)、價格低廉和緩沖吸震等特點，在近代機械中廣泛應用。 按照工作原理的不同，帶傳動可分為摩擦型帶傳動和嚙合型帶傳動。在摩擦型帶傳動中，根據(jù)傳動帶的橫截面形狀不同，又可分為平帶傳動、圓帶傳動、 V 帶傳動和楔帶傳動。本次畢業(yè)設計選用的是 V 帶傳動。 V 帶的橫截面呈等腰梯形，帶輪上也做出相應的輪槽。傳動時，V 帶的兩側(cè)和輪槽接觸，槽面摩擦可以提供更大的摩擦力。另外， V帶傳動允許的傳動比大，結構緊湊 [15]。 （ 1） 確定計算 功率，查機械設計書表 87? 查得工況系數(shù) AK = 由公式： ca Ap K p?? 代入數(shù)據(jù)得 cap =4=，又因為轉(zhuǎn)速為 r/min1140 故由參考文獻 [6]圖 811? 可以選擇 V 帶型號為 A 型。 12 （ 2） 確定帶輪的基準直徑 d 并驗算帶速 v 初選小帶輪的直徑 1d 根據(jù) V 帶帶型選取小帶輪直徑 1d 又因為 1d ? mind = mm75 ，故取小帶輪直徑 1d = mm90 驗算帶速，驗算帶的速度 V= 1160 1000ddn?? = 90 144060 1000???? ? 帶速一般為 m/s5~2?v ， m /s25m / /s5 ?? ，故帶速適合。 計算大帶輪的基準直徑 2d 計算大帶輪的基準直徑 2d ： V 帶的傳動比 1 2~5i ? ，取 1 2i? 。 則： 2d = 1did?? mm180902 ?? 。 圓整 2d = mm180 確定 V 帶的中心距 a和基準長度 dL ： 1 2 0 1 20. 7 ( ) 2( )d d d dd d a d d? ? ? ? 初定中心距 0a = mm50