1、机电工程学院机械系 机械设计制造及其自动化本一班 学生 毕业设计 第- 1 -页 共 37页井冈山大学毕业设计专用纸目录设计总说明 .-Design General Information.-第一章 绪论 .- 3 -1.1 混凝土搅拌机项目研究的目的及意义 .- 3 -1.1.1 混凝土的组成 .- 4 -1.1.2 搅拌的任务 .- 4 -1.1.3 设计混凝土搅拌机的意义 .- 4 -1.2 国内外混凝土搅拌机的研究现状及发展趋势 .- 5 -1.3 混凝土搅拌机设计内容 .- 6 -第二章 技术设计任务书 .- 7 -2.1 搅拌机设计的依据及参数 .- 7 -2.2 搅拌机的工作范围
2、及用途 .- 7 -2.3 搅拌机主要技术数据和参数 .- 7 -2.4 混凝土搅拌机总体布局及结构概述 .- 8 -2.5 搅拌机的关键技术 .- 8 -第三章 搅拌机主参数及各部件的设计计算 .- 9 -3.1 总体设计方案 .- 9 -3.1.1 混凝土搅拌机各个品种功能的比较 .- 9 -3.1.2 混凝土搅拌机结构的选择 .- 10 -3.2 总体结构及工作原理 .- 10 -3.2.1 结构组成及工作原理 .- 10 -3.2.2 主要技术参数 .- 11 -3.3 搅拌机主要部件的设计 .- 12 -3.3.1 搅拌装置的设计 .- 12 -3.3.2 机架和搅拌筒的设计 .-
3、13 -3.4 传动系统的设计 .- 13 -3.4.1 电动机选择及总传动比的确定 .- 13 -3.4.2 V 带传动的设计 .- 16 -3.4.3 减速器的选择 .- 21 -3.4.4 链传动的设计 .- 21 -机电工程学院机械系 机械设计制造及其自动化本一班 学生 毕业设计 第- 2 -页 共 37页井冈山大学毕业设计专用纸3.5 主轴设计与计算 .- 23 -3.5.1 轴的计算过程 .- 23 -3.5.2 轴的强度校核 .- 25 -3.5.3 键与轴承的选择 .- 28 -3.5.4 轴承配置 .- 29 -第四章 搅拌机使用说明及安全防护 .- 31 -4.1 搅拌机型
4、号的确定 .- 31 -4.2 主要结构及工作原理 .- 31 -4.2.1 搅拌机结构的组成 .- 31 -4.2.2 主要技术参数 .- 32 -4.3 搅拌机使用的注意事项及保养 .- 33 -4.4 搅拌机安全操作规范 .- 33 -总 结 .- 35 -致 谢 .- 36 -参 考 文 献 .- 37 -机电工程学院机械系 机械设计制造及其自动化本一班 学生 毕业设计 第- 3 -页 共 37页井冈山大学毕业设计专用纸第一章 绪论1.1 混凝土搅拌机项目研究的目的及意义随着改革开放的持续推进，我国经济建设及科学技术的高速稳步增长，城镇化和新农村建设的大力发展，新农村和大城市基础设施建
5、设、房地产商品房开发业务的快速发展，直接促进了混凝土生产产量的快速增长，机械化建设在施工中占据了重要的的地位。因此，加强混凝土的机械化生产，是提高生产效率，改善施工环境、提高建筑工程的质量和企业效益的重要保障 1。混凝土的机械化生产直接改变了人工和散分搅拌的传统生产方式，也是实现建筑行业现代化的重要变革。混凝土的机械化生产因其搅拌效果好而大大提高了工程的质量，加快和提高了生产速度，减轻了工人的劳动强度，与此同时，也因其节约了建筑施工的用地面积，提高了劳动条件，减少了环境污染和节约了混凝土原材料使人类受益匪浅。由于机械混凝土搅拌机是将一定比例的水泥、砂子、碎石(骨料)和水(有时还加入另外一些混合
6、材料)搅拌成匀质混凝土的机械设备。不仅混凝土用量大，而且工作环境比较恶劣，如果使用人工搅拌，不仅混凝土搅拌质量差、工人劳动强度大，而且生产效率低、粉尘对人体伤害严重。因此，现代混凝土搅拌设备已经在向高效能、高技术、自动化的方向发展，以此达到改善工作条件，节约原材料及提高生产效率的目的。由于许多单运动方式搅拌输送机存在许多缺陷,普遍存在搅拌物料不均匀,混凝土拌合的质量差；另外工作时噪音也相对较大,特别是在物料混合搅拌等新型工艺上使用的搅拌式输送机,根本满足不了其工艺设计的要求而严重制约了其新技术和新工艺的推广使用,因此，就急需一款结构简单、操作方便，效率高且低成本的新型的搅拌机来更新和替换旧式搅
7、拌机,除此之外，而且也可以广泛地使用于其他需要搅拌的行业。搅拌是混凝土生产过程中极其重要的一个环节，所以应使各组分原材料的运动轨迹在搅拌的过程中尽可能的穿插交错混合，在整个混合物料中最大限度的产生摩擦，并尽可能提高各原材料参与运动的次数和相互交叉搅拌的频率，为混凝土各个原材料充分混合和均匀分布创造最好的条件，因此，混凝土的生产应该逐步向机械自动化的方向发展和迈进 2。小型搅拌机项目的研究与生产，是为了充分满足各个市场对搅拌机的需求，以及完善各个产品的型号，适应小型基础设施和新农村建设以及满足需要搅拌机行业的要求。它是在一个相对封闭的工作环境中，对各个原材料进行充分的搅拌和输送，达到对混凝土充分
8、搅拌混合的效果，并且较少了环境的污染，还能够改善建设施工条件的机电工程学院机械系 机械设计制造及其自动化本一班 学生 毕业设计 第- 4 -页 共 37页井冈山大学毕业设计专用纸局限性，维护建设工作人员的身体健康，降低一线工作人员的劳动强度，提高建筑施工的效率，减少建设过程中对环境造成的破坏与影响，达到保护环境和节约原材料的目的。1.1.1 混凝土的组成混凝土作为现代化建设当中用量最多的建筑工程材料，被广泛用于国防、工农业、水利交通设施、房地产开发和新农村建设等设施建设当中，在我国经济发展中占有不可或缺的地位。这里我们所说的混凝土指的是水泥混凝土，它主要是由砂子和水泥、碎石和水按照一定的比例配
9、合，经过混合搅拌、浇筑和振捣凝结而成的一种人造的建筑石材。其中水和水泥起凝结作用，石头和砂子起骨架梁柱填充的作用，水泥浆覆盖在砂的外表面，并且填充到砂子之间的缝隙当中成为水泥砂浆，水泥砂浆又覆盖在碎石的外表面，填充着碎石的缝隙。当水泥浆脱水凝固后，将砂子和碎石头牢固地凝结在一起形成一个完整的组合体，从而使混凝土具备了足够的强度以及其它一些非常重要的力学性能 3。1.1.2 搅拌的任务强度是混凝土重要的力学性能，混凝土强度主要取决于混合物料结合面间的结构。通常搅拌机搅拌的主要是一下几点：(l) 使各组分原材料混合均匀，在整个混合料中达到宏观和微观上的均匀分布， ；(2) 破坏水泥粒子表面的初始水
10、化物薄膜包裹层，促进水泥颗粒与其他物料以及颗粒的结合，从而形成理想的水化产物；(3) 打破水泥分子和粒子的集聚，使水泥颗粒外表面被水润湿，促进扩散的发展；(4) 由于混合物料表面常常包裹一些比较薄的粘土和灰尘，不利于混凝土结合界面的快速形成，因此，我们应使混合物料中的各个原材料在搅拌过程中尽可能多的进行相互碰撞和交叉摩擦混合，从而减少灰尘对混凝土结合界面的影响，达到更加凝结的作用；(5) 提高各组分混合原材料运动轨迹相互交错的概率以及参与运动的次数，从而使混凝土快速的达到均匀 4。1.1.3 设计混凝土搅拌机的意义综上所述可以给混凝土搅拌机工作原理一个合理的说明：应使处于搅拌过程中的混合原材料
11、的运动轨迹在交集的地方尽可能多的进行相互穿插交错，使其在混合的过程中最大额度地进行交叉摩擦，并且不断提高各个原材料参与运动的次数以及运动轨迹相互交错的概率，从而为混合材料实现宏观和微观的均匀分布制造最好的条件。强机电工程学院机械系 机械设计制造及其自动化本一班 学生 毕业设计 第- 5 -页 共 37页井冈山大学毕业设计专用纸制式混凝土搅拌机作业时一般搅拌筒身固定，搅拌机叶片随着主轴连续转动，对混合物料进行强制挤压、翻转和抛掷使混凝土各组分原材料拌和均匀的目的。因此，为了使混凝土拌和均匀，搅拌机必须具备以下几点：(1)能使混凝土各组分原材料搅和均匀分布，使水泥浆均匀包裹在碎石的表面;(2) 能
12、将搅和后的混凝土均匀的卸出;(3) 混凝土拌和以及出料的时间短(4) 占地面积小 ;节约空间 ;(5) 功率消耗小，符合环保要求 6。而决定混凝土搅拌质量的主要有以下几个原因:(1) 混凝土搅拌机搅拌筒几何容积与出料容量的比率，即容积利用比例; (2) 混凝土搅拌机的结构形式和它的搅拌速度;(3) 搅拌叶片长时间工作磨损的状况及耐磨性;(4) 达到混合均匀的混凝土所需要的搅拌时间;(5) 各种原材料的加料的先后顺序 7。1.2 国内外混凝土搅拌机的研究现状及发展趋势在搅拌机兴起的初期，自落式搅拌机在建筑行业占据了重要的地位。但是随着建筑行业对混凝土搅拌质量的不断提高，逐步发展了新型强制式搅拌机
13、。强制式搅拌机又被分为卧轴和立轴这两大类。国内几乎所有的强制式搅拌机都是这两种形式的 8。卧轴式搅拌机又称为圆槽式搅拌机，是 70 年代发展起来的一种新型搅拌机，它被分为双轴式和单轴式两种系列产品，这种形式的搅拌机具有强制式和自落式两种搅拌机的性能，这种搅拌机搅拌叶片的运动速度比涡浆式搅拌机的运动速度要小，因此，这种卧轴式搅拌机要比涡浆式搅拌机的耐磨性能高 13。立轴式搅拌机又被称为涡浆式强制式搅拌机，这种搅拌机是被固定放置在圆盘的正中央，并且装有一个由减速器驱动的转子臂架，在臂架上装有内外壁铲刮叶片和搅拌叶片，依靠各组搅拌叶片不同的安装角度和安装位置，通过电动机的带动对在转子和圆盘之间的混凝
14、土原材料进行强烈的混合搅拌 14。双卧轴式搅拌机是伴随着混凝土施工工艺的改进而渐渐发展起来的新型搅拌机。从 20 世纪 50 年代初期相继在德国和美国出现，但因双卧轴式搅拌机轴端密封技术的不理想不完善，以致其发展得到约束、基本处于停滞不前的状态。直到 70 年代初期，轴端密封技术得到了飞速的发展，双卧轴式搅拌机在很多国家又重新重视起来，并且得到快速发展，并且形成多个型号的产品。与此同时，我国于 20 世纪 80 年代末期也成功研制了双卧轴式搅拌机，而且快速发展并得到广泛的应用，在数量和规格上，都大大超过了其它型号的搅拌机 15。机电工程学院机械系 机械设计制造及其自动化本一班 学生 毕业设计
15、第- 6 -页 共 37页井冈山大学毕业设计专用纸德国 ELBA 公司研制生产的单卧轴搅拌机。它不仅结构紧凑、功率消耗小、叶片衬板耐磨性能好，而且具有满负荷启动的能力和搅拌轻质混凝土的优点。双卧轴搅拌机的核心部件是搅拌装置，以及混凝土生产效率的高低，拌合后混凝土质量的优劣，维修使用费用的高低都与它息息相关关。搅拌机构是由搅拌叶片、两根向相反方向运动的搅拌轴和水平放置的圆筒槽组成的。搅拌叶片与主轴的中心线形成一个相对应的角度， ，当搅拌轴随着电动机转动时，搅拌叶片一边带动混凝土原材料作相应的圆周运动，不断翻滚，与此同时在搅拌叶片重叠的地方；混合原材料在两轴的交集处互相交换；另一边推动着混合原材料
16、沿着搅拌轴运动的方向，连续不断作着的来回往复的旋转平面运动 10。1.3 混凝土搅拌机设计内容（1）搅拌机机构的总体研究方案和设计混凝土搅拌机设备主要由电动机、传动机构、机架、搅拌装置等组成。传动机构主要由链传动、带传动、减速器和电动机所组成。 机架是整个搅拌机的支承部件，是由钢管和槽钢通过焊接制作而成。搅拌机构主要由搅拌铲片、搅拌轴和搅拌筒组成，搅拌铲片被固定在搅拌臂上与搅拌轴形成一体，搅拌铲片与搅拌筒底部的缝隙可以进行微量的修整。（2）搅拌机构的设计搅拌机构是安装在轴套上的铲片式叶片，叶片伴随轴的转动而运动，从而对搅拌筒内的物料进行循环往复的搅拌，通过搅拌使个组分原材料拌合均匀，同时搅拌臂
17、凸出向上，起到来回搅拌上方个组分混合原材料的作用。（3）传动机构的设计传动系统是通过 V 带传动和链传动来传递力矩和运动的。电动机输出的转速通过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混凝土搅拌机的主轴，主轴带动轴套转动，轴套转动带动搅拌叶片运动，从而完成搅拌的工作。机电工程学院机械系 机械设计制造及其自动化本一班 学生 毕业设计 第- 7 -页 共 37页井冈山大学毕业设计专用纸第二章 技术设计任务书2.1 搅拌机设计的依据及参数我国市场上现有搅拌机的品种型号较多，但是根据其搅拌机的机构以及对搅拌混合原材料方式的不同，因而对各式搅拌机的要求也是不一样的，根据现有搅拌机的搅拌的原
18、理和机构的形式，由于搅拌机搅拌的对象主要是砂子、水泥、碎石等建筑工程材料，为了进一步延长混凝土搅拌机的使用寿命，轴承处的密封要连接紧密，拌和的效果要好，设计的结构布局要合理，操作简单以及使用维修方便，工作时要与地面接触平稳，因此我们依据这些必备的要求设计了该型号的混凝土搅拌机。2.2 搅拌机的工作范围及用途由于我国房地产开发、城镇化和新农村建设的迅猛发展，直接促进了混凝土产量的增长，因此混凝土机械设备在混凝土生产的过程中中占据了至关重要的位置。混凝土搅拌机的用途：用机械化来代替人工搅拌和生产混凝土，广泛适用于建筑行业、工作实验室、道路施工、水利交通，也可以用在其他需要将多种原材料进行混合搅拌均
19、匀后使用的行业。2.3 搅拌机主要技术数据和参数表 1技术数据机电工程学院机械系 机械设计制造及其自动化本一班 学生 毕业设计 第- 8 -页 共 37页井冈山大学毕业设计专用纸项目 数据.进料容量 80L最大出料容量 50L.搅拌筒内径 800mm搅拌叶片转速 30r/min叶片距筒底的间隙 3-5mm拌料粒径 530mm电动机功率 4kw2.4 混凝土搅拌机总体布局及结构概述搅拌机主要由机架、搅拌机构、传动系统等组成。 机架是搅拌机的支承部件，由钢管和槽钢通过焊接制作而成。搅拌机构主要由搅拌筒、搅拌轴和搅拌铲片所组成，搅拌铲片被固定在搅拌臂上和搅拌轴形成一个整体，搅拌铲片与搅拌筒底部缝隙可
20、以进行少量的修整。传动系统主要由V带传动、链传动、电动机、减速器等组成。2.5 搅拌机的关键技术(1) 传动机构原材料的筛选、加工与生产：传动部件所选用的原材料它具有的强度和硬度要适中，没必要过大，但也不能太小，避免造成过多的浪费，而其结构的形式要简单，尽量减少机构零件批量生产的加工难度，尽可能多的选用国家标准零件，方便后期的维修和更换。(2) 混凝土搅拌机结构的总体布局：混凝土搅拌机主要通过机架的支承而放立在水平面上运转工作，因此混凝土的整体高度不能太高，以保证搅拌机能平稳的工作，结构的布局也应尽可能的合理紧凑，方便使用。(3) 噪音和灰尘的控制：为了降低噪音、灰尘对工作环境的的影响和污染，
21、我们相应的在混凝土搅拌机筒体的上方加装了一个筒盖，虽然不能消除噪音和灰层的污染，但是对噪音的降低以及灰尘的减少还是能够起到非常好的效果。(4) 安全技术：必须保证搅拌机在正常工作使用情况下，对人体健康不造成危害。机电工程学院机械系 机械设计制造及其自动化本一班 学生 毕业设计 第- 9 -页 共 37页井冈山大学毕业设计专用纸第三章 搅拌机主参数及各部件的设计计算3.1 总体设计方案3.1.1 混凝土搅拌机各个品种功能的比较混凝土搅拌机主要由动力装置、加料和卸料装置、供水系统、搅拌筒、搅拌机构、传动装置、机架、支承机构等组成。从搅拌机运动方式及结构的形式可大致分为两大类:一个是通过钢齿轮传动来
22、充分带动某一种形状的筒体(圆锥体或圆柱体等)的旋转来达到使物料搅拌均匀的效果；而另一个则是单运动的轴式传动，在轴上(单轴或双轴)安装各种各样的搅拌叶片(螺旋形或长锥形等), 并通过搅拌叶片转动来均匀拌合物料。 按出料方式的不同可分为非倾翻式和倾翻式两种；按搅拌机搅拌拌筒结构形式的不同可分为圆盘立轴式、圆槽卧轴式、双锥、鼓筒式等；按工作性质的不同又可分为间歇式和连续式；按搅拌原理的不同分为连续式、强制式和自落式；按安装方式可分为移动式和固定式两种。连续式混凝土搅拌机 装有螺旋状搅拌叶片，各种材料分别按照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口连续向外输出。这种搅拌机的搅拌时间短，生
23、产效率高、并得到迅速发展。自落式搅拌机：早在二十世纪初期，蒸汽机带动动的鼓筒式混凝土搅拌机就已经出现。随着科学技术的发展，倾翻出料式和反转出料式的双锥形搅拌机以及立筒式搅拌机等相继出现并取得快速发展。自落式混凝土搅拌机工作机构是筒体，沿筒内壁圆周安装若干搅拌叶片。工作时，将物料投入搅拌筒内，筒体绕其自身轴旋转，靠搅拌筒的旋转，由筒内的搅拌叶片将物料推到一定的高度后，物料靠自重坠落下来，反复对物料进行搅拌而加工成匀质混凝土。这种搅拌机特点是搅拌强度不大，效率低，一般以搅拌普通塑性混凝土为主。 强制式搅拌机：圆盘立轴式搅拌机是最早出现的强制式混凝土搅拌机。随后得到了快速的发展与应用。这种搅拌机分为
24、行星式和涡桨式两大类。随着后期轻原材料的应用与推广，出现了圆槽卧轴式强制混凝土搅拌机，它又可分双卧轴和单卧轴式两种，同时具备自落和强制两种搅拌机搅拌的特点。因其搅拌叶片的运动速度小、耐磨性能好以及能耗少而获得了市场的大量推广和使用。强制式混凝土搅拌机的搅拌机构是水平式设置在筒内的搅拌轴，轴上安装搅拌叶片，工作时，强制式混凝土搅拌机的搅拌筒固定不动，加入拌筒内的各种原材料，物料在搅拌叶片的强制搅动下进行强制式的挤压、翻转、剪切，使拌合料在剧烈的相对运动中达到拌和均匀。这种搅拌机比自落机电工程学院机械系 机械设计制造及其自动化本一班 学生 毕业设计 第- 10 -页 共 37页井冈山大学毕业设计专
25、用纸式搅拌机搅拌的质量好，效率高，因此主要适用于搅拌干硬性混凝土和普通塑性混凝土 12。3.1.2 混凝土搅拌机结构的选择卧轴式搅拌机：搅拌筒内径相对而言都做的比较大，骨料被甩向搅拌筒外壁，通过离心力的作用使混凝土拌料分崩离析，而且加水量不易控制，搅拌力量小，使物料搅拌不够充分。立轴式搅拌机：主要通过筒内转轴的带动叶片旋转强制式搅拌，使拌合料在剧烈的相对运动中达到拌和均匀。除此之外，立轴式搅拌机的搅拌筒中央装有一轴套，用于放置搅拌机构，连接传动机构，结构紧凑，传动机构下置，润滑和密封性能好。综上所述，立轴式搅拌机不仅结构简单、制作成本低、拌合质量好，而且易于操作和控制。因此本次设计的是一台高效立轴式混凝土搅拌机。3.2 总体结构及工作原理3.2.1 结构组成及工作原理本次设计的混凝土搅拌机主要组成部分为：动力装置、传动系统、搅拌装置、机架等。整体结构如图 1 所示：
