1、ABSTRACTII第1章绪论11.1研究的目的意义11.1.1混凝土的组成21.1.2搅拌的任务21.1.3搅拌机设计的意义31.2国内外混凝土搅拌机的发展状况 31.3设计内容41.4设计任务书51.4.1设计的依据及要求51.4.2产品的用途及使用范围5第2章总体设计方案 62.1总体方案设计62.1.1混凝土搅拌机种类和功能比较62.1.2混凝土搅拌机的结构型式选择72.2总体结构及工作原理72.2.1结构组成及工作原理72.2.2主要技术参数8第3章主要结构设计与计算93.1主要工作部件的设计93.1.1搅拌装置的设计93.1.2机架的设计93.2传动系统的设计103.2.1传动比分
2、配及电动机选型103.2.2V带传动的设计 113.2.3减速器选型183.2.4链传动的设计193.3主轴设计与计算213.3.1轴的计算过程213.3.2键与轴承的选择223.3.3轴的强度校核233.3.4轴承组合的设计27第4章结论28致谢29参考文献30CONTENTSThe first chapterintroduction11.1The purpose of the research significance11.1.1The composition of the concrete21.1.2Mixing task21.1.3The significance of the mix
3、ing machine design31.2The development situation of concrete mixer at home andabroad31.3Design content41.4The design plan descriptions of the51.4.1 The design basis of and requirements51.4.2 The use of the products and use scope5Chapter 2The overall design scheme62.1The general scheme design62.1.1Con
4、crete mixer type and functional comparison62.1.2 The structure of the concrete mixer type choice72.2The overall structure and the work72.2.1Structure and working principle72.2.2The main technical parameters8Chapter 3The main structure design and calculation93.1The design of the main working parts93.
5、1.1The design of the device93.1.2Frame design93.2The design of the drive system 103.2.1Transmission ratio allocation andmotor selection. 103.2.2V belt transmission design 113.2.3Reducer selection 183.2.4Recommends the design 193.3Spindle design and calculation213.3.1Axis calculation213.3.2Key and be
6、aring choice223.3.3Axis of intensity233.3.4Bearing the design of the combination27Chapter 4conclusion28Thanks29Reference30第1章绪论1.1研究的目的意义近年来随着我国经济建设及科学技术的高速增长，基本建设规 模不断扩大，建设队伍不断增加，大城市基础建设、房地产开发业 的迅猛发展，推动了混凝土生产产量的迅速提高，机械设备在建设 施工中的地位也日益显著。加强施工队伍的装备，是改善施工条件， 提高施工速度、工程质量和经济效益的保障。混凝土生产是改变传统的现场分散搅拌混凝土的生产方
7、式，实 现建筑工业化的一项重要改革。混凝土的商品化生产因其生产的高 度专业化和集中化等特点大大提高了混凝土工程质量，节约原材料， 加快，提高劳动生产率，减轻劳动强度，同时也因其节省施工用地， 改善劳动条件，减少环境污染而使人类受益。由于混凝土机械的工作对象是砂石、水泥等混合料，且用量大， 工作环境恶劣。因此，现代混凝土施工机械已经在向高技术、高效 能、多品种、自动化和智能化的方向发展，以改善工作条件及提高 生产率。由于这些搅拌输送机全部都是利用单运动方式，因而普遍存在 拌和物料不充分，搅拌效果不太理想；另夕卜，其噪音也较大，特别是在 煤炭行业的工业型煤等新工艺上使用的搅拌输送机，根本满足不了
8、其工艺设计要求而严重制约了其新技术新工艺的推广使用，因而急 需一种结构新颖、效果明显的全新机型的搅拌机来逐步代替旧式搅 拌机，并且也可广泛地使用于其他行业。搅拌是混凝土生产工艺过程中极重要的一道工序，所以应尽可 能的使处在搅拌过程中的拌合料各组分的运动轨迹在相对集中区域 内互相交错穿插，在整个拌合料体积中最大限度的产生相互摩擦， 并尽可能提高各组分的体积参与运动的次数和运动轨迹的交叉频 率，为混凝土拌合实现宏观和微观匀质性创造最有利的条件，因此 混凝土施工应向机械化和自动化方向发展。小型混凝土搅拌机的设计，是为了满足市场需求，完善产品的系列，适应小型建筑施工和实验室工作的要求。它是在封闭的环境
9、 中，实现对物料的搅拌和输送，搅拌及输送效果良好，对环境污染 少，能够改善施工现场施工条件，保障施工人员身心健康，降低工 人的施工强度，提高工作效率，减少施工中对环境的破坏。1.1.1混凝土的组成混凝土作为当今最大宗的建筑材料，广泛地用于工业、农业、 交通、国防、水利、市政和民用等基本建设工程中，在国民经济中 占有重要地位。一般混凝土指水泥混凝土而言，它是由水泥和砂、 石集料，加水按规定的配合比，经过搅拌、浇注和凝结而成的一种 人造石材。其中，水泥和水起胶凝作用，砂、石起骨架填充作用， 水泥浆包裹在砂的表面，并填充到砂的空隙成为砂浆，砂浆又包裹 在石子的表面，也能填充石子的空隙。当水泥浆硬化后
10、，就将砂、 石集料颗粒牢固地粘结成一个整体，使混凝土具有一定的强度和其 他许多重要性能。1.1.2搅拌的任务强度是混凝土最主要的力学性能，混凝土强度主要取决于混合 料间的界面结构。一般认为混凝土搅拌的主要任务是；1.组分均匀分布，达到宏观及微观上的匀质；2.破坏水泥粒子团聚现象，使其各颗粒表面被水浸润，促使弥散 现象的发展；3.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 其他物料颗粒的结合，形成理想的水化生成物；4.由于物料表面常覆盖上一薄层灰尘及粘土，有碍界面结合层 的形成，故应使物料颗粒间多次碰撞和互相摩擦，以减少灰尘薄膜 的影响；5.提高混合料各单元体参与运动的次数和运动轨迹
11、的交叉频率， 以加速达到匀质化。1.1.3搅拌机设计的意义由以上分析可以给合理的搅拌机理一个解释：应尽可能使处在 搅拌过程中的混合料各组分的运动轨迹在相对集中区域内互相交错 穿插，在整个混合料体积中最大限度地产生相互摩擦，尽可能提高 各组分参与运动的次数和运动轨迹的交叉频率，为混合料实现宏观 和微观匀质性创造最有利的条件。强制式混凝土搅拌机一般筒身固 定，搅拌机片旋转，对物料施加剪切、挤压、翻滚、滑动、混合使 混凝土各组分搅拌均匀。因此，为了获得搅拌均匀的混凝土，混凝土搅拌机必须具备下 列条件：（1）能对混凝土各种组分均匀搅拌，并使水泥浆或沥青均匀包 裹骨料表面；（2）能将搅拌后的混凝土均匀的
12、卸出；C3）搅拌和出料的时间短；（4）占地面积小；C5）功率消耗小，符合环保要求。而影响混凝土搅拌质量的与搅拌机有关的主要因素有：CD混凝土搅拌机的结构形式和它的搅拌速度；C2）混凝土搅拌机出料容量与搅拌筒几何容积的比率，即容积 利用系数；C 3）搅拌叶片和衬板的磨损状况；（4）各种混合材料的加料顺序。（5）搅拌时间。1.2 国内外混凝土搅拌机的发展状况在搅拌机出现的时期，是以自落式搅拌的形式出现。随着对混 凝土要求的不断增多，出现了强制式搅拌机。强制式搅拌机又可分 为立轴式和卧轴式两类。国内几乎都是这两种形式的搅拌机。立轴式搅拌机，又称涡浆式强制搅拌机，这种搅拌机的形式是 在固定放置的圆盘中
13、央，装有一个由减速机驱动的转子臂架，在臂架上装有搅拌叶片和内外壁铲刮叶片，依靠各组搅拌叶片不同的安 装位置和安装角度便能对在圆盘和转子之间环形工作容积的物料进 行剧烈搅拌。卧轴式搅拌机又称圆槽式搅拌机，是七十年代发展起来的一种 新型搅拌机，它可分为单轴式和双轴式，这种形式的搅拌机兼有自 落和强制两种搅拌的机能，搅拌叶片的线速度比涡浆式小，因而耐 磨性要比涡浆式小高O单卧轴搅拌机是由德国ELBA公司研制生产。它具有结构紧凑、 消耗功率小、叶片衬板耐磨性好，能满载启动和具有搅拌轻质混凝 土能力的优点。我国也向该公司引进了样机。双卧轴搅拌机是随着混凝土施工工艺的改进而逐渐发展起来的 新机型。国外从二
14、十世纪四十年代后期开始在美国和德国出现，但 因轴端密封技术的不成熟，其发展基本处于停顿状态。直到七十年 代初，由于这项技术得到突破，双卧轴搅拌机在不少国家右重新发 展起来，目前已形成系列产品。我国于二十世纪八十年代初研制成 功，但发展迅速，在产品规格和产品数量上，都远远超过了其它机 型 U5。搅拌机构是双卧轴搅拌机的核心部分，混凝土搅拌质量的好坏， 生产率的高低，使用维修费用的多少都与它有关。搅拌机构是由水 平安置的双圆槽形伴筒、两根按相反方向转动的搅拌轴和其上安装 的搅拌叶片组成的。搅拌叶片的作用半径是相互交叉的，叶片与轴 中心线成一定角度，当搅拌轴转动时，叶片一方面带动混和料在两 个拌筒内
15、轮番地作圆周运动，上下翻滚，同时在搅拌叶片相遇或重 叠的部分，混和料在两轴之间的共域相互交换；另一方面推动混和 料沿着搅拌轴方向，不断地从旋转平面向另一个旋转平面运动。1.3设计内容1.搅拌机的结构方案分析与总体设计本搅拌机的结构是由机架、搅拌装置、传动系统所主成。机架 是整个设备的支撑部分，由槽钢和钢管焊接而成。搅拌装置由搅拌 筒、搅拌轴、搅拌铲片所主成，搅拌铲片固定在搅拌臂上，并且与 搅拌轴主成一体，搅拌铲与搅拌筒底间隙可微量调整。传动系统由 电动机、减速器、带传动、链传动所组成。2.搅拌装置的设计搅拌装置是安装在轴套上的铲片式叶片，叶片随轴的旋转而转 动，对筒内物料进行搅拌，是物料混合均
16、匀，搅拌臂向上伸出，可 起到搅拌上方物料的作用。3.传动系统的设计传动系统是由V带传动和链传动来传递运动的。电动机输出转速 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搅拌 机的主轴，主轴带动轴套转动，从而使搅拌叶片旋转，来完成搅拌 的工作。1.4设计任务书1.4.1设计的依据及要求目前在我国已有混凝土搅拌机种类很多，但是根据搅拌原理和 搅拌机结构形式、搅拌物料的不同，对搅拌机的要求也不尽相同， 参照已有搅拌机的结构型式和工作原理，由于搅拌机工作的对象是 砂石等建筑材料，为了延长搅拌机的寿命，轴承处的密封很重要， 搅拌质量要好，设计结构合理，使用维修方便，接地稳固，根据这 些依据和
17、要求设计了该混凝土搅拌机。1.4.2产品的用途及使用范围由于我国建筑行业的高速发展，推动了混凝土生产的迅速提高， 所以混凝土机械在施工中的地位日益显著。混凝土搅拌机的用途就是机械化的拌制混凝土，适用于建筑科 研、检测中心、大专院校及混凝土构件、施工单位试验室、可搅拌 普通混凝土和轻质混凝土，也可用到其它行业试验室对不同物料进 行搅拌。第2章总体设计方案2.1总体方案设计2.1.1混凝土搅拌机种类和功能比较混凝土搅拌机主要由拌筒、加料和卸料机构、供水系统、原动 机、传动机构、机架和支承装置等组成。从其运动方式及其主要结构上来看，它们可分为两大类型：一种 形式为单运动的轴式传动轴上（有单轴和双轴）
18、安装各式各样的搅 拌叶片（有长锥形、螺旋形等），并利用叶片来搅拌物料；而另一类 则是通过钢齿轮传动带动某一形状的筒体（有圆锥体、圆柱体等） 的自身旋转而使物料产生搅拌效果。按工作性质分间歇式（分批式）和连续式；按搅拌原理分自落 式、强制式和连续式；按安装方式分固定式和移动式；按出料方式 分倾翻式和非倾翻式；按拌筒结构形式分梨式、鼓筒式、双锥、圆 盘立轴式和圆槽卧轴式等。自落式搅拌机有较长的历史，早在20世纪初，由蒸汽机驱动 的鼓筒式混凝土搅拌机已开始出现。50年代后，反转出料式和倾翻 出料式的双锥形搅拌机以及立筒式搅拌机等相继问世并获得发展。 自落式混凝土搅拌机的拌筒内壁上有径向布置的搅拌叶片
19、。工作时， 拌筒绕其水平轴线回转，加入拌筒内的物料，被叶片提升至一定高 度后，借自重下落，这样周而复始的运动，达到均匀搅拌的效果。 自落式混凝土搅拌机的结构简单，一般以搅拌塑性混凝土为主顷。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端连续向 外卸出。这种搅拌机的搅拌时间短，生产率高、其发展引人注目。强制式搅拌机 从20世纪50年代初兴起后，得到了迅速的发展 和推广。最先出现的是圆盘立轴式强制混凝土搅拌机。这种搅拌机 分为涡桨式和行星式两种。19世纪70年代后，随着轻骨料的应用， 出现了圆槽卧轴式强制搅拌机，它又分单卧轴式和双卧轴式
20、两种， 兼有自落和强制两种搅拌的特点。其搅拌叶片的线速度小，耐磨性 好和耗能少，发展较快。强制式混凝土搅拌机拌筒内的转轴臂架上 装有搅拌叶片，加入拌筒内的物料，在搅拌叶片的强力搅动下，形 成交叉的物流。这种搅拌方式远比自落搅拌方式作用强烈，主要适 于搅拌干硬性混凝土 门。2.1.2混凝土搅拌机的结构型式选择立轴式搅拌机的搅拌工作主要靠叶片对物料的强制式的搅拌作 用使物料拌和均匀。另外立轴搅拌机的拌筒中央部分有一轴套，用 于放置搅拌装置，连接传动装置，结构紧凑，传动装置下置，润滑 性能好。卧轴式搅拌机，拌筒内径做的都比较大，骨料被抛向拌筒外壁， 产生混凝土离析，加水量不易控制，搅拌力小，使物料结
21、团结仓。综合比较，立轴搅拌机的结构简单，易于控制与操作。故本次 设计的是一台小型立轴式搅拌机。2.2总体结构及工作2.2.1结构组成及工作原理本设计混凝土搅拌机的主要组成部分为：传动部分、搅拌部分、 机架等。整体结构如图2-1所示：本设计的工作原理是：电动机通过带传动带动减速器，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转动 对物料进行搅拌作用。图2-1叶片安装角由于搅拌机从结构上看，主要靠电动机的旋转，带动减速器的转 动，进而带动搅拌轴的旋转。因此，电动机是整个装置的动力元件。 在搅拌过程中，由于混凝土在不断地搅拌过程中消耗动力，所以， 混凝土搅拌机的生产能力决定着电动机
22、的功率商。而此混凝土搅拌机所需的功率为4kW，综合考虑暂选带动机型号 为Y112M-4,其额定功率为4kW,转速为1140r/min,额定转矩 2.2kW ,最大转矩2.3kW o3.2.2V带传动的设计带传动是一种挠性传动。带传动的基本组成零件为带轮（主动带 轮和从动带轮）和传动带。主动带轮转动时，利用带轮和传动带间的摩擦或啮合作用，将 运动和动力通过传动带传递给从动轮。带传动具有结构简单、传动平稳、价格低廉和缓冲吸震等特点， 在近代机械中广泛应用。按照工作原理的不同，带传动可分为摩擦型带传动和啮合型带传 动。在摩擦型带传动中，根据传动带的横截面形状不同，又可分为 平带传动、圆带传动、V带传
23、动和楔带传动。本次毕业设计选用的 是V带传动。V带的横截面呈等腰梯形，带轮上也做出相应的轮槽。传动时， V带的两侧和轮槽接触，槽面摩擦可以提供更大的摩擦力。另外，V 带传动允许的传动比大，结构紧凑。1.设计计算（1）确定计算功率，查机械设计书表8-7查得工况系数Ka = 1.1由公式：Pa,=KAXP代入数据得p“ = l.1x4=4.4kW,又因为转速为1140r/min故由参考文献6图8-11可以选择V带型号为A型。（2）确定带轮的基准直径刈并验算带速v初选小带轮的直径根据V带带型选取小带轮直径心又因为dMZdnunnZSmm,故取小带轮直径ddl = 90mm验算带速，验算带的速度 “-
24、x90x1440 ,. _o ,V=m/s = 6.78m/s60x100060x1000带速一般为 v = 25m/s,5m/s 6.78m/s 25m/s ,故带速适合。计算大带轮的基准直径均2计算大带轮的基准直径：V带的传动匕匕z = 2 5 ,取=2。则： dii = ixddi = 2x90 = 180mm。圆整均2 = 180mm确定V带的中心距。和基准长度A# ：0.7（/加 + dd2） a0 20心 + ddl）初定中心距a0= 500mm。Ldo 2% +1 + dd2） + di：dd2）24%=2x300 + x270 + mm 1031mm _21200_选带的基准长
25、度Ld = 1400mm按参考文献6式（8-23）计算实际中 心距a:Ld-Ld0 1400-1427.95 般，a an+ =500 + 486mm22中心距的变化范围：。讪0O15A/max =。+ 0.03&计算得：281mma90a486满足V带包角要求。计算带的根数Z,计算单根V带的额定功率P,：由 ddl = 90mm 和 “ =1440r/min ,得 p0 = 1.060kW根据 nx =1440r/min, =2 和 A 型带查表 8-4方得 Ap0 =0.17kW,Ka = 0.97 ,由表 8-2得 Kl =0.96,于是：PR=P0 + P0）KaKL = （1.0604 + 0.17） x 0.97 x 0.96 = 1.1457hv计算V带根数Z:Z = =W=3.84取4根V带。计算单根V带的初拉力的最小值（尤）皿，由表8-3得A型带的单 位长度质量q = o.lkg/m,所以：KaZv（此九讪二 500x（2.597）x4：4 +0 *6.782 N =
