小型混凝土攪拌機結構設計

小型混凝土攪拌機結構設計,小型,混凝土攪拌機,結構設計 摘 要 攪拌可以使兩種或多種不同的物質在彼此之中互相擴散，從而達到均勻混合；也可以加速傳質和傳熱過程。在工業(yè)生產中，攪拌操作是從工業(yè)開始的，圍繞食品、纖維、造紙、石油、水處理、建筑等，作為工藝過程的一部分而被廣泛應用。本文就以建筑為中心設計一款小型混凝土攪拌機。 本設計的小型混凝土攪拌機是強制式攪拌機中的一種，攪拌非常均勻，質量好，生產效率高，成本低。其主要組成結構包括：電動機、帶傳動、減速器、鏈傳動、攪拌結構及機架等。主要設計計算內容是小型混凝土攪拌機攪拌裝置的設計及其校核，攪拌軸的連接及強度校核，各部分在機架中的安裝位置設計已達到小巧方便的設計要求。 本設計完成了總體結構的擬定，通過設計計算和校核，確定了各組成部分的結構尺寸和形狀，實現(xiàn)了混凝土攪拌的功能。 關鍵詞：攪拌機；立軸；混凝土；攪拌裝置；傳動系統(tǒng) ABSTRACT Mixing can make two or more different materials in the spread of each other, so as to achieve the smooth; mix Also can accelerate and mass and heat transfer process. In industrial production, stirring, from the start of the industrial operation, around food, fibre, paper making, oil, water treatment, construction and so on, as part of the process and has been widely used. This essay, taking construction as the center design a small concrete mixer for reference. The design of small concrete mixer is a compulsory mixer, the mixing is very uniform, good quality, high efficiency and low cost. Its composition include: motor, belt drive, gear reducer, chain drive, mixing structure and rack. Calculate the content of the main design is the design and checking of the small concrete mixer, agitator, stirring shaft connection and strength check all parts of the installation location in the rack has been designed to achieve compact and convenient design requirements The design is completed the overall structure of the formulation, design calculation and verification to determine the structure size and shape of the various components of the concrete mixing. Key words: Mixer; Vertical shaft; Concrete; Mixing unit; Transmission system 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 第1章 緒論 1 1.1 研究的目的意義 1 1.1.1 混凝土的組成 2 1.1.2 攪拌的任務 2 1.1.3 攪拌機設計的意義 3 1.2 國內外混凝土攪拌機的發(fā)展狀況 3 1.3 設計內容 4 1.4 設計任務書 5 1.4.1 設計的依據(jù)及要求 5 1.4.2 產品的用途及使用范圍 5 第2章 總體設計方案 6 2.1 總體方案設計 6 2.1.1 混凝土攪拌機種類和功能比較 6 2.1.2 混凝土攪拌機的結構型式選擇 7 2.2 總體結構及工作原理 7 2.2.1 結構組成及工作原理 7 2.2.2 主要技術參數(shù) 8 第3章 主要結構設計與計算 9 3.1 主要工作部件的設計 9 3.1.1 攪拌裝置的設計 9 3.1.2 機架的設計 9 3.2 傳動系統(tǒng)的設計 10 3.2.1 傳動比分配及電動機選型 10 3.2.2 V帶傳動的設計 11 3.2.3 減速器選型 18 3.2.4 鏈傳動的設計 19 3.3 主軸設計與計算 21 3.3.1 軸的計算過程 21 3.3.2 鍵與軸承的選擇 22 3.3.3 軸的強度校核 23 3.3.4 軸承組合的設計 27 第4章 結論 28 致 謝 29 參考文獻 30 CONTENTS ABSTRACT II The first chapterintroduction 1 1.1 The purpose of the research significance 1 1.1.1 The composition of the concrete 2 1.1.2 Mixing task 2 1.1.3 The significance of the mixing machine design 3 1.2 The development situation of concrete mixer at home and abroad 3 1.3 Design content 4 1.4 The design plan descriptions of the 5 1.4.1 The design basis of and requirements 5 1.4.2 The use of the products and use scope 5 Chapter 2 The overall design scheme 6 2.1 The general scheme design 6 2.1.1 Concrete mixer type and functional comparison 6 2.1.2 The structure of the concrete mixer type choice 7 2.2 The overall structure and the work 7 2.2.1 Structure and working principle 7 2.2.2 The main technical parameters 8 Chapter 3 The main structure design and calculation 9 3.1 The design of the main working parts 9 3.1.1 The design of the device 9 3.1.2 Frame design 9 3.2 The design of the drive system 10 3.2.1 Transmission ratio allocation and motor selection 10 3.2.2 V belt transmission design 11 3.2.3 Reducer selection 18 3.2.4 Recommends the design 19 3.3 Spindle design and calculation 21 3.3.1 Axis calculation 21 3.3.2 Key and bearing choice 22 3.3.3 Axis of intensity 23 3.3.4 Bearing the design of the combination 27 Chapter 4 conclusion 28 Thanks 29 Reference 30 29 第1章 緒論 1.1 研究的目的意義 近年來隨著我國經濟建設及科學技術的高速增長，基本建設規(guī)模不斷擴大，建設隊伍不斷增加，大城市基礎建設、房地產開發(fā)業(yè)的迅猛發(fā)展，推動了混凝土生產產量的迅速提高，機械設備在建設施工中的地位也日益顯著。加強施工隊伍的裝備，是改善施工條件，提高施工速度、工程質量和經濟效益的保障[1]。 混凝土生產是改變傳統(tǒng)的現(xiàn)場分散攪拌混凝土的生產方式，實現(xiàn)建筑工業(yè)化的一項重要改革?；炷恋纳唐坊a因其生產的高度專業(yè)化和集中化等特點大大提高了混凝土工程質量，節(jié)約原材料，加快，提高勞動生產率，減輕勞動強度，同時也因其節(jié)省施工用地，改善勞動條件，減少環(huán)境污染而使人類受益。 由于混凝土機械的工作對象是砂石、水泥等混合料，且用量大，工作環(huán)境惡劣。因此，現(xiàn)代混凝土施工機械已經在向高技術、高效能、多品種、自動化和智能化的方向發(fā)展，以改善工作條件及提高生產率。 由于這些攪拌輸送機全部都是利用單運動方式,因而普遍存在拌和物料不充分,攪拌效果不太理想；另外,其噪音也較大,特別是在煤炭行業(yè)的工業(yè)型煤等新工藝上使用的攪拌輸送機,根本滿足不了其工藝設計要求而嚴重制約了其新技術新工藝的推廣使用,因而急需一種結構新穎、效果明顯的全新機型的攪拌機來逐步代替舊式攪拌機,并且也可廣泛地使用于其他行業(yè)。 攪拌是混凝土生產工藝過程中極重要的一道工序，所以應盡可能的使處在攪拌過程中的拌合料各組分的運動軌跡在相對集中區(qū)域內互相交錯穿插，在整個拌合料體積中最大限度的產生相互摩擦，并盡可能提高各組分的體積參與運動的次數(shù)和運動軌跡的交叉頻率，為混凝土拌合實現(xiàn)宏觀和微觀勻質性創(chuàng)造最有利的條件，因此混凝土施工應向機械化和自動化方向發(fā)展[2]。 小型混凝土攪拌機的設計，是為了滿足市場需求，完善產品的系列，適應小型建筑施工和實驗室工作的要求。它是在封閉的環(huán)境中，實現(xiàn)對物料的攪拌和輸送，攪拌及輸送效果良好，對環(huán)境污染少，能夠改善施工現(xiàn)場施工條件，保障施工人員身心健康，降低工人的施工強度，提高工作效率，減少施工中對環(huán)境的破壞。 1.1.1 混凝土的組成 混凝土作為當今最大宗的建筑材料，廣泛地用于工業(yè)、農業(yè)、交通、國防、水利、市政和民用等基本建設工程中，在國民經濟中占有重要地位。一般混凝土指水泥混凝土而言，它是由水泥和砂、石集料，加水按規(guī)定的配合比，經過攪拌、澆注和凝結而成的一種人造石材。其中，水泥和水起膠凝作用，砂、石起骨架填充作用，水泥漿包裹在砂的表面，并填充到砂的空隙成為砂漿，砂漿又包裹在石子的表面，也能填充石子的空隙。當水泥漿硬化后，就將砂、石集料顆粒牢固地粘結成一個整體，使混凝土具有一定的強度和其他許多重要性能[3]。 1.1.2 攪拌的任務 強度是混凝土最主要的力學性能，混凝土強度主要取決于混合料間的界面結構。 一般認為混凝土攪拌的主要任務是； l.組分均勻分布，達到宏觀及微觀上的勻質； 2.破壞水泥粒子團聚現(xiàn)象，使其各顆粒表面被水浸潤，促使彌散現(xiàn)象的發(fā)展； 3.破壞水泥粒子表面的初始水化物薄膜包裹層，促進水泥顆粒與其他物料 顆粒的結合，形成理想的水化生成物； 4.由于物料表面常覆蓋上一薄層灰塵及粘土，有礙界面結合層的形成，故應使物料顆粒間多次碰撞和互相摩擦，以減少灰塵薄膜的影響[5]； 5.提高混合料各單元體參與運動的次數(shù)和運動軌跡的交叉頻率，以加速達到勻質化。 1.1.3 攪拌機設計的意義 由以上分析可以給合理的攪拌機理一個解釋：應盡可能使處在攪拌過程中的混合料各組分的運動軌跡在相對集中區(qū)域內互相交錯穿插，在整個混合料體積中最大限度地產生相互摩擦，盡可能提高各組分參與運動的次數(shù)和運動軌跡的交叉頻率，為混合料實現(xiàn)宏觀和微觀勻質性創(chuàng)造最有利的條件。強制式混凝土攪拌機一般筒身固定，攪拌機片旋轉，對物料施加剪切、擠壓、翻滾、滑動、混合使混凝土各組分攪拌均勻。 因此，為了獲得攪拌均勻的混凝土，混凝土攪拌機必須具備下列條件： （1）能對混凝土各種組分均勻攪拌，并使水泥漿或瀝青均勻包裹骨料表面; （2）能將攪拌后的混凝土均勻的卸出; （3）攪拌和出料的時間短; （4）占地面積小; （5）功率消耗小，符合環(huán)保要求。 而影響混凝土攪拌質量的與攪拌機有關的主要因素有: （1）混凝土攪拌機的結構形式和它的攪拌速度; （2）混凝土攪拌機出料容量與攪拌筒幾何容積的比率，即容積利用系數(shù); （3）攪拌葉片和襯板的磨損狀況; （4）各種混合材料的加料順序。 （5）攪拌時間[4]。 1.2 國內外混凝土攪拌機的發(fā)展狀況 在攪拌機出現(xiàn)的時期，是以自落式攪拌的形式出現(xiàn)。隨著對混凝土要求的不斷增多，出現(xiàn)了強制式攪拌機。強制式攪拌機又可分為立軸式和臥軸式兩類。國內幾乎都是這兩種形式的攪拌機[5]。 立軸式攪拌機，又稱渦漿式強制攪拌機，這種攪拌機的形式是在固定放置的圓盤中央，裝有一個由減速機驅動的轉子臂架，在臂架上裝有攪拌葉片和內外壁鏟刮葉片，依靠各組攪拌葉片不同的安裝位置和安裝角度便能對在圓盤和轉子之間環(huán)形工作容積的物料進行劇烈攪拌[6]。 臥軸式攪拌機又稱圓槽式攪拌機，是七十年代發(fā)展起來的一種新型攪拌機，它可分為單軸式和雙軸式，這種形式的攪拌機兼有自落和強制兩種攪拌的機能，攪拌葉片的線速度比渦漿式小，因而耐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。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，在產品規(guī)格和產品數(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，混凝土攪拌質量的好壞，生產率的高低，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，當攪拌軸轉動時，葉片一方面帶動混和料在兩個拌筒內輪番地作圓周運動，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，不斷地從旋轉平面向另一個旋轉平面運動[8]。 1.3 設計內容 1.攪拌機的結構方案分析與總體設計 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整。傳動系統(tǒng)由電動機、減速器、帶傳動、鏈傳動所組成。 2.攪拌裝置的設計 攪拌裝置是安裝在軸套上的鏟片式葉片，葉片隨軸的旋轉而轉動，對筒內物料進行攪拌，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。 3.傳動系統(tǒng)的設計 傳動系統(tǒng)是由V帶傳動和鏈傳動來傳遞運動的。電動機輸出轉速通過V帶傳動傳遞到減速器，減速器又通過鏈傳動將轉速傳遞給攪拌機的主軸，主軸帶動軸套轉動，從而使攪拌葉片旋轉，來完成攪拌的工作。 1.4 設計任務書 1.4.1 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。 1.4.2 產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混凝土，也可用到其它行業(yè)試驗室對不同物料進行攪拌。 第2章 總體設計方案 2.1 總體方案設計 2.1.1 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）的自身旋轉而使物料產生攪拌效果。 按工作性質分間歇式（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，由蒸汽機驅動的鼓筒式混凝土攪拌機已開始出現(xiàn)。50年代后，反轉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，加入拌筒內的物料，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連續(xù)稱量后送入攪拌機內，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，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的轉軸臂架上裝有攪拌葉片，加入拌筒內的物料，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]。 2.1.2 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，拌筒內徑做的都比較大，骨料被拋向拌筒外壁，產生混凝土離析，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。 2.2 總體結構及工作 2.2.1 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2-1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，軸上安裝有攪拌葉片隨軸轉動對物料進行攪拌作用。 圖2-1總體結構示意圖 1.主動鏈輪 2.電動機 3.主動帶輪 4.從動帶輪 5.減速器 6.筒體 7.從動鏈輪 8.攪拌體 9.攪拌軸 10.圓錐滾子軸承 11.機架 12.出料抖 2.2.2主要技術參數(shù) 攪拌機主要技術參數(shù)見表2-1。 表2-1技術參數(shù)表 項目 數(shù)據(jù) 進料容量 80L 最大出料容量 50L 攪拌筒內徑 800mm 攪拌葉片轉速 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 第3章 主要結構設計與計算 3.1 主要工作部件的設計 3.1.1 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;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]。 3.1.2 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，當需要卸料時轉動料門手柄，使料門打開，拌合物即沿出料口卸下。攪拌筒的內徑為D=800mm，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]。 3.2 傳動系統(tǒng)的設計 3.2.1 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。電動機的轉速為1440r/min而攪拌軸的轉速是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2-1葉片安裝角 由于攪拌機從結構上看，主要靠電動機的旋轉，帶動減速器的轉動，進而帶動攪拌軸的旋轉。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，綜合考慮暫選帶動機型號為，其額定功率為，轉速為，額定轉矩，最大轉矩。 3.2.2 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.設計計算 （1）確定計算功率，查機械設計書表查得工況系數(shù)=1.1 由公式： 代入數(shù)據(jù)得=1.1×4=4.4kW，又因為轉速為故由參考文獻[6]圖可以選擇V帶型號為A型。 （2）確定帶輪的基準直徑并驗算帶速v 初選小帶輪的直徑 根據(jù)V帶帶型選取小帶輪直徑又因為=，故取小帶輪直徑= 驗算帶速，驗算帶的速度 V== 帶速一般為， ，故帶速適合。 計算大帶輪的基準直徑 計算大帶輪的基準直徑： V帶的傳動比，取。 則： =。 圓整= 確定V帶的中心距和基準長度： 初定中心距=。 選帶的基準長度=按參考文獻[6]式計算實際中心距: 計算得:。 驗算小帶輪上的包角 滿足V帶包角要求。 計算帶的根數(shù)Z，計算單根V帶的額定功率： 由和，得 根據(jù)，=2和A型帶查表得， ，由表得，于是： 計算V帶根數(shù)Z: 取4根V帶。 計算單根V帶的初拉力的最小值，由表8-3得A型帶的單位長度質量,所以： 應使帶的實際拉力。 計算壓軸力，壓軸力的最小值為 。 2.帶輪的結構 （1）V帶輪的設計要求 帶輪的各輪槽的尺寸和角度應保持一定的精度，以使帶的載荷分布較為均勻，結構工藝性好，無過大的鑄造內應力，質量分布均勻，結構工藝性好，無過大的鑄造內應力，質量分布均勻，輪槽工作面要精細加工，以減少帶的磨損。 （2）V帶輪材料的選擇 因為V帶輪的轉速則，轉速較低，因此材料通常采用鑄鐵，常用材料為HT150或HT200。 （3）帶輪的結構與尺寸 帶輪的結構設計主要是根據(jù)帶輪的基準直徑選擇帶輪的結構形式，根據(jù)帶的型號來確定帶輪輪槽的尺寸。設計如下： 當（軸徑）時，可用實心式；當時，可采用腹板式；當同時時，可采用孔板式；當時可采用輪輻式。 （4）V帶輪的輪槽 V帶輪的輪槽與所選的V帶的型號相對應，V帶繞在帶輪上以后發(fā)生彎曲變形，使V帶工作面的夾角發(fā)生變化，為了使V帶的工作面與帶輪的輪槽工作面緊密結合，將V帶輪輪槽的工作面的夾角做成小于。 表3帶輪參數(shù) 項目 符號 Y Z A B SPY SPZ SPA SPB 基準寬度 5.3 8.5 11.0 14.0 基準線上槽深度 1.6 2.0 2.75 3.5 槽間距 80.3 120.3 150.3 190.4 第一槽對稱面 至端面的距離 71 81 最小輪緣厚 5 5.5 6 7.5 帶輪寬 外徑 V帶輪安裝到輪槽中以后，一般不應超出帶輪的外圓，也不應與輪槽底部接觸，為此規(guī)定了輪槽基準直徑到外圓和底部的最小高度和。 輪槽工作表面粗糙度為1.6或3.2。 主動帶輪計算：根據(jù)，第一槽對稱面至端面的距離：，槽間距：，基準線上槽深度：，，最小輪緣厚：，基準寬：。 取，， 輪緣寬度： =。 在總要求范圍內。 槽寬： 。 頂圓直徑： 。 根據(jù)電動機軸徑：，軸伸長度：。 ， 取，取輪緣寬;。而，所以采用實心式帶輪。 從動帶輪計算：，從動輪的設計方法與主動輪基本相同，只是輪轂與軸配合處的直徑由軸的直徑確定。 第一槽對稱面至端面距離：，槽間距：，基準線上槽深：，，最小輪緣厚：，基準寬：。 取，， 輪緣寬度： =。 在總要求范圍內。 槽寬： 頂圓直徑： 這個帶輪與減速器主動軸相連，由，可計算： ， 取。 ， ， ， 取。因為，所以采用腹板式。 3.2.3 減速器選型 由于混凝土攪拌機在攪拌時，為了使混凝土攪拌的比較均勻，攪拌軸的轉速不宜過快，但考慮到生產力，攪拌軸的轉速又不可以太慢。綜合考慮，有根據(jù)攪拌軸的實際轉速為30r/min。查參考文獻[6]選擇減速器為蝸桿減速器。型號為WHX16，該減速器傳動比，又因為大帶輪轉速=720r/min主軸轉速=30r/min。 減速器尺寸：中心距：，中心高：H=125； 最大外形尺寸：L=336，B=190，H=148； 主動軸：=40 ，=82； 被動軸： =65，=70。 通過以上計算可知傳動裝置的總傳動比 在整個過程中電動機與減速器之間采用的是V帶傳動，減速器與攪拌軸之間采用鏈傳動連接，軸上有一對軸承，查參考文獻[6]得如下表： 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 0.96 軸承 滾動軸承 0.98 鏈傳動 雙排鏈 0.99 減速器 蝸桿減速器 0.95 從而可計算出從電動機至攪拌機主軸傳遞的總效率為 ===0.885 則主軸功率： =40.885 =3.54kW 3.2.4 鏈傳動的設計 鏈傳動是一種撓性傳動，他又鏈條和鏈輪組成，通過鏈輪輪齒與鏈條節(jié)的嚙合來傳遞運動和動力，鏈傳動在機械制造中廣泛應用。 鏈傳動主要用在要求工作可靠，兩舟相距較遠，低速重載，工作環(huán)境惡劣，以及其他不宜采用齒輪傳動的場合[16]。 鏈條按用途不同可分為傳動鏈、輸送鏈和起重鏈。在一般機械傳動中，采用的是傳動鏈。 傳動鏈又可分為短節(jié)距精密滾子鏈、齒形鏈等。其中滾子鏈常用于傳動系統(tǒng)的低速級。 滾子鏈的結構是由滾子、套筒、銷軸、內鏈板和外鏈板所組成，內鏈板與套筒之間，外鏈板與銷軸之間為過盈配合；滾子與套筒之間，套筒于銷軸之間為間隙配合。 考慮到我國鏈條的生產歷史和現(xiàn)狀，以及國際上許多國家的鏈節(jié)距均用英制單位，我國鏈條標準GB/T1243-1997中規(guī)定節(jié)距用英制折算成米制的單位[17]。 鏈輪的結構小直徑的鏈輪可制成整體式；中等尺寸的鏈輪可制成孔板式；大直徑的鏈輪，?？蓪X圈用螺栓連接或焊接在輪轂上。 鏈輪的材料：鏈輪輪齒要具有足夠的耐磨性和強度，由于小鏈輪的輪齒嚙合次數(shù)比大鏈輪多，所受到的沖擊也大，故小鏈輪應采用較好的材料制造。本次設計采用滾子鏈傳動。 滾子鏈傳動的設計計算： 1.選擇鏈輪齒數(shù) 取小鏈輪齒數(shù)，大鏈輪的齒數(shù)為。 2. 確定計算功率 得,由圖查得，用雙排鏈，則計算功率為 3.選擇鏈條型號和節(jié)距 根據(jù)，可選。查表，鏈條節(jié)距為。 4.計算鏈節(jié)數(shù)和中心距 初選中心距。取。相應的鏈長節(jié)數(shù)為 取鏈長節(jié)數(shù)節(jié)。 得到中心距計算系數(shù)，則傳動的最大中心距為 5.計算鏈速，確定潤滑方式 查和鏈號，查圖可知采用定期人工潤滑。 （6）計算壓軸力 有效圓周力為： 鏈輪水平布置時的壓軸力系數(shù),則壓軸力為： 3.3 主軸設計與計算 3.3.1 軸的計算過程 1.初步估算軸的直徑 選取45號鋼作為攪拌機主軸的材料，調制處理，查表得=640，由表查得材料的許用應力：，由公式 式中 ——軸傳遞的功率，kW； N——軸的轉速，r/min； A——取決于軸材料的許用扭矩切應力的系數(shù)。 查表得知A=115。 計算軸的最小直徑并加大已考慮鍵槽的影響。 則： 在軸的最細部分軸的直徑取60mm。 （2）軸結構的設計 確定各軸段直徑和長度 圖3 軸的結構件圖 第一段軸的直徑取，根據(jù)攪拌機的結構不需要軸的長度太長取為。所以第二段軸的直徑應比第一段軸的直徑稍大一些，根據(jù)實際情況取第二段軸的直徑。因為要考慮到軸承的安裝，聯(lián)軸器與軸承蓋之間還要有一定空隙，第二段軸的長度取為。根據(jù)軸承的安裝尺寸以及軸承的定位要求，確定第三段軸的直徑為，由于攪拌機的攪拌軸總長度比較長，為使平衡性和軸的安全系數(shù)高，取第三段軸的長度。又因為第四段軸上要安裝第二個軸承，所以第四段軸的直徑應和第二段軸的直徑相同，。該段軸的上方要安裝攪拌機的筒體，此處軸段長度適中即可，取。最后一段軸上要安裝攪拌裝置，根據(jù)攪拌機的筒體結構，取這一段軸的直徑，長度. 至此，軸的各段直徑和長度已基本確定。 3.3.2 鍵與軸承的選擇 為滿足軸上零件的周向定位要求，鏈輪與軸采用平鍵連接，根據(jù)軸段的公稱直徑選第一段軸與從動鏈輪之間的鍵按，平鍵截面，h=1811，鍵長。減速器低速軸伸出段與主動鏈輪相連，其中的鍵由減速器軸，選擇，則選h=1811mm，長。減速器高速軸與主動帶輪連接處的鍵根據(jù)d1=40mm，l1=82mm，選，長。電動機伸出軸與主動帶輪連接處的鍵由電動機軸d0=38mm，選擇此處的鍵為選h=108，長L=65mm。 與攪拌裝置連接處的軸段也是用鍵將軸與軸套連接的。這一段軸段較長為了穩(wěn)固采用兩個鍵連接。由d5=60mm，L5=60mm選擇鍵，鍵寬鍵高，鍵長L=56mm鍵槽用鍵槽銑刀加工。 軸承的選擇：初步選擇滾動軸承，因為軸承要既能承受徑向力又能承受軸向力的作用，根據(jù)這些要求選用圓錐滾子軸承，參照工作要求，并根據(jù)d2=70mm由GB/T297-1995軸承產品目錄中初步選取圓錐滾子軸承型號30214。尺寸為。圓錐滾子軸承的定位是由過度配合來保證的，此處選軸承的直徑尺寸公差為。 確定軸上圓角和倒角尺寸。 參考文獻[6]表，取軸端倒角。各軸肩處的圓角半徑見圖3-3。 3.3.3 軸的強度校核 求軸上的載荷：攪拌軸受到扭轉作用而發(fā)生扭轉，軸上各段都有受到力矩的影響，選擇其中受力較大，應力較集中的截面[18]。 1.受力分析 軸上傳遞的轉矩： 所受圓周力： 所受的軸向力：因為軸是豎直的所以軸向力 徑向力： ， 2.計算支反力 =29.76N =18.49N =76N =47.23N =2973 =7592.4 =8154 按彎矩扭合成應力校核軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強度。根據(jù)參考文獻[6]式及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉，扭轉切應力為脈動循環(huán)應變力，取，軸的計算應力： =0.379MPa 表3-3危險截面載荷值 載荷 水平面 垂直面 支反力 彎矩 扭矩 總彎矩 之前已選定軸的材料為鋼，調質處理，查得。因此，所以此軸是安全的。 圖3-4受力分析圖 3.3.4 軸承組合的設計 軸承組合的設計應從結構上保證軸系的固定、游動和游隙的調整。常用的結構有兩端固定和一端固定、一端游隙兩種[19]。 （1）因為本次攪拌機設計的是懸臂軸，采用兩端固定的結構。這種結構在軸承支點跨距小于300mm時，常用兩端固定的軸系結構，用端蓋頂住兩軸承外圈的外側，內側采用軸肩定位，其結構簡單，但應留有適量的軸向間隙，避免工作中因軸系熱伸長而引起的熱應力，并保證軸承靈活運轉。 為便于加工和裝配，取用的軸承外徑相同，并采用套杯結構。 （2）潤滑和密封 軸承的潤滑：潤滑分為脂潤滑和油潤滑。由于攪拌機的轉速較低，可采用脂潤滑。脂潤滑的結構簡單，易于密封。 軸承的密封：軸伸端密封方式有接觸式和非接觸式兩種。橡膠油封是接觸式中性能較好的一種，可用于油潤滑或脂潤滑的軸承中，此處密封采用形橡膠油封裝置[20]。 第4章 結論 1. 攪拌機的結構方案分析與總體設計 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整。傳動系統(tǒng)由電動機、減速器、帶傳動、鏈傳動所組成。 2. 攪拌裝置的設計 攪拌裝置是安裝在軸套上的鏟片式葉片，葉片隨軸的旋轉而轉動，對筒內物料進行攪拌，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。 3. 傳動系統(tǒng)的設計 傳動系統(tǒng)是由V帶傳動和鏈傳動來傳遞運動的。電動機輸出轉速通過V帶傳動傳遞到減速器，減速器又通過鏈傳動將轉速傳遞給攪拌機的主軸，主軸帶動軸套轉動，從而使攪拌葉片旋轉，來完成攪拌的工作。 致 謝 這次畢業(yè)設計首先要感謝老師在設計的過程中給我的指導和督促，于老師給我指出了正確的設計方向，為我解答了一系列的疑難問題，指導我的思想，引導我的設計思路，在歷經一個多月的設計過程中，一直熱心輔導，避免在設計過程中走彎路。還要感謝同學們在設計過程中的互相幫忙，在此，我忠心的向他們表示誠摯的感謝和敬意！ 還要感謝我的父母對我無微不至的照顧與關懷，感謝他們對我的包容與理解。 參考文獻 1 陳宜通. 混凝土機械[M]. 北京；中國建筑材料工業(yè)出版社，2002.6：45-48. 2 濮良貴，紀名剛. 機械設計[M]. 北京；高等教育出版社，2006.5：38-41. 3 吳宗澤，羅圣國. 機械設計課程設計手冊[M]. 北京；高等教育出版社，2006.5：60-65. 4 鐘漢華. 混凝土工程施工機械設備使用指南[M]. 河北；黃河水利出版社，1999.9：42-45. 5 趙利軍，馮忠緒，姚運仕. 攪拌機葉片安裝角的確定方法[J]. 長安大學學報（自然科學版），2006,26（5）100-102：176-179. 6 《機械設計手冊》聯(lián)合編寫組編. 機械設計手冊中冊[M]. 北京；化學工業(yè)出版社，1985.5：31-34. 7 許林發(fā). 建筑材料機械設計（一）[M]. 武漢；武漢工業(yè)大學出版社，1990：67-69. 8 褚瑞卿. 建材通用機械與設備[M]. 武漢；武漢理工大學出版社，1996:25-27. 9 胡家秀. 機械零件設計實用手冊[M]. 北京；機械工業(yè)出版社，199942-44. 10 錢志峰，劉蘇. 工程圖學基礎教程[M]. 北京；科學出版社，2001：31-33. 11 盛君豪. 減速機使用技術手冊[M]. 北京；機械工業(yè)出版社，1992：34-36. 12 吳瑞琴. 滾動軸承產品樣本[M]. 機械工業(yè)出版社，北京；中國石化出版社，2000：55-57. 13 陳工宇. 攪拌設備設計[M]. 上海；上海科學技術出版社，1985：78-79. 14 王凱. 攪拌設備[M]. 北京；化學工業(yè)出版社，2003：51-52. 15 黃健求. 機械制造技術基礎[M]. 北京；機械工業(yè)出版社，2005：47-78. 16 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