1、 毕业设计 (论文 ) 细石混凝土搅拌机设计 THE DESIGN OF THE CONCRETE MIXER 学生姓名 学院名称 专业名称 指导教师 年 月 日 摘要 本论文主要是设计混凝土搅拌机，该设备主要是用来搅拌相对干硬性的混凝土，对轻骨料混凝土也可搅拌。混凝土搅拌机对搅拌的物料达到强烈有力的搅拌效果，搅拌机的搅拌效果非常好，搅拌很均匀，质量很好，搅拌的成本较低，生产效率很高，是我国目前比较新型的搅拌设备。混凝土搅拌机主要包括搅拌传动控制系统，搅拌机构 ，上料机构和卸料机构等。本系统设计主要是计算混凝土搅拌机的机架设计。本次设计的内容包含混凝土搅拌机的机架结构、机架内所有的零件的设计、
2、机架上所有零件与机架的固定方式和安装位置、机架的外形尺寸的确定、机架钢结构的设计，机架稳定性的受力分析、完成装配图和零件图。 关键词 混凝土搅拌机；机架；强制式 Abstract The design of the concrete mixer is compulsory horizontal axis in a concrete mixer, compulsory mixing concrete mixer can not only dry hard concrete, but also stirred lightweight aggregate concrete, concrete can
3、 achieve a strong role in stirring very uniform， high productivity， quality Low cost. It is a new type of domestic mixer with two compact structure，good looks .The main components of its structure including: mixing device, stirring drive system, feeding, unloading system, rack and walking systems, e
4、lectrical control system and so on. Design of the main content is concrete mixer rack design, these mainly include: rack structure of the programme of, all the components on the rack and rack of connections and installation of position, the determination of rack form factor, the selection frame stee
5、l structure， checking the stability of the rack， complete plans and parts rack assembly plans. Keywords concrete mixer rack compulsory 毕业设计 (论文 ) I 目 录 摘要 . I Abstract .II 1 绪论 . 1 1.1 混凝土搅拌机械 . 1 1.2 混凝土搅拌机结构和工作原理 . 3 2 传动部分设计 . 4 2.1 电动机的选择 . 4 2.2 传动比的分配 . 7 2.3 计算传动装置的运动和动力参数 . 8 2.4 第一级齿轮传动的设计
6、. 10 2.4.1 材料的选择 . 10 2.4.2 确定齿轮主要尺寸 . 13 2.5 第二级齿轮传动的设计 . 16 2.5.1 材料的选择 . 16 2.5.2 确定齿轮主要尺寸 . 18 2.6 减速器的润滑和密封 . 21 2.6.1 传动的润滑 . 21 2.6.2 轴承润滑 . 22 2.6.3 密封装置 . 22 3 搅拌机的工作原理 . 23 3.1 搅拌机的结构组成 . 23 3.1.1 搅拌机料筒 . 23 3.1.2 搅拌机叶片 . 24 3.1.3 搅拌机轴承 . 24 3.1.4 搅拌机联轴器 . 27 3.1.5 搅拌机轴 . 28 3.1.6 搅拌机支架 .
7、34 3.2 工作过程 . 35 3.3 电路控制 . 36 4.1 搅拌机使用的注意事项 . 37 4.2 搅拌机的日常保养 . 37 结论 . 39 致谢 . 40 参考文献 . 41 毕业设计 (论文 ) 1 1 绪论 1.1 混凝土搅拌机械 混凝土施工机械的发展是直接影响建筑工程施工机械化程度的重要因素。现代化的建筑工程和工艺技术已经使建筑物的主要构件采用混凝土浇灌而成，所以在工程中要大量用到混凝土。在传统的建筑工程技 术中，混凝土的生产的过程包括储存物料、装料、配料、搅拌、输送、浇灌等都采用人工的方式进行操作，这样不但需要耗费更多的劳动力，而且现场劳动的工作强度非常高，工作效率很低，
8、混凝土的质量达不到要求。所以必须重视混凝土的机械化发展和智能化发展及应用。混凝土的机械化发展和智能化发展已经作为现代混凝土机械的发展方向。在我国，建筑工程中的混凝土加工已经实现了机械化，但是相对于混凝土质量要求非常高的建筑要求，混凝土搅拌设备还需要向非常高的工业智能化发展，所以在今后的一段时间内，混凝土施工的机械化在体系配套上将更加完善。混凝 土的搅拌设备是将水泥物料、砂、和骨料等按照一定的比例配比进行混合，并且均匀搅拌，混凝土搅拌设备和人工搅拌相比较，生产效率很高，而且搅拌的质量稳定并达到要求，并且大大降低了劳动强度。所以混凝土搅拌设备是当前建筑行业施工的现场中，或者混凝土构件工厂中以及商品
9、混凝土供应商中生产的重要设备。 混凝土搅拌机分为强制式搅拌机和自落式搅拌机两种。自落式的混凝土搅拌机工作机构是筒体式机构，筒内安装了许多搅拌叶片。首先将物料送到搅拌设备的机筒里，机筒通过自身轴进行旋转，在旋转的时候，搅拌叶片将物料推到一定的高度，然后物料靠自 身的重力坠落下来，这样反复对物料进行搅拌，最后就加工成匀质的混凝土。这种搅拌机的工作效率比较低，搅拌的强度不大，只能加工一些普通的混凝土，而且对骨料的不做要求，这种搅拌机广泛的应用在小型的建筑场地，也是目前应用最广泛的混凝土搅拌机。 强制式的混凝土搅拌设备是水平式设置的搅拌轴，在轴上安装了搅拌叶片。在搅拌的过程中，搅拌筒被固定，不做运动，
10、主要是通过搅拌筒内的转轴带动叶片旋转来进行物料的剪切，挤压和反转等强制搅拌动作，这样搅拌料就可以在剧烈的运动中，经过多次搅拌达到均匀搅拌，符合质量要求。这种搅拌机的搅拌质量 非常好，而且效率很高，比较适合加工普通塑性混凝土或者半硬性混凝土。但此类搅拌机对骨料的直径大小有比较严格的要求。 按照外形分类，混凝土搅拌设备可以分为锥形、鼓形和盘形。按照动力装置可以分为电动式和内燃式的。在目前的混凝土搅拌机有上百种型号，我国的混毕业设计 (论文 ) 2 凝土搅拌机发展比较迅速，按照容量分类已经有十多种，分别是 50， 100， 150、200， 250， 350， 500， 750， 1000， 150
11、0 和 3000L 这些搅拌机属于周期作业式，社会在发展，设备的要求也不断提高，所以我们必须研发新设备、钻研新技术，走在时代前沿。 根据 搅拌机搅拌筒容量的不同，搅拌机被分为大型 (出科容量为 1 3m 3 3m )、中型 (出料容量为 0.35 3m 0 75 3m )和小型 (出料容量为 0.5 3m 一0.25 3m )三种。 我国的混凝土搅拌机研发和生产已经定型，根据系列不同，代号和参数也有了详细的定义： J 搅 拌机： G 鼓形自治式混凝土搅拌机； Z 锥形逆转落料式混凝土搅拌机； F 锥形顿翻出料式混凝 1：搅拌机； D 单卧轴强制式混凝土搅拌机； JG300 型混凝土搅拌机 该型
12、号表示自落式鼓形混凝土搅拌机，采用电机驱动搅拌机，夯实后混凝土容积为 300 升。 混凝土搅拌机其主要组成部分有： 搅拌部分结构，是混凝土搅拌设备的主要结构，主要包括的机构有：搅拌滚筒和叶片等。 传动部分结构，是混凝土搅拌机的动力源系统，主要向搅拌机各个工作机构输送动力和速度的电机系统。通常情况下，传动部分结构采用皮带 、齿轮、摩擦轮、链轮等进行传动。 上料部分机构，上料部分机构主要是往搅拌筒内装入物料，并且通过提升式料斗将物料传送到搅拌部分机构内。 水供给部分，水供给部分主要是为按照配比要求的混凝土物料提供搅拌用水，搅拌机通常是安装配水箱，由水泵向配水箱中蓄水。 卸料部分机构，搅拌部分机构将
13、经过时间搅拌的好的混凝土通过卸料机构将混凝土卸出搅拌部分机构。 本次设计选用 HJW 型的混凝土搅拌机，该搅拌机主要由搅拌部分，传动部分，支撑机架，配水系统和控制系统构成。 毕业设计 (论文 ) 3 1.2 混凝土搅拌机结构和工作原理 根据搅拌筒的形状进行分类 ，有鼓形搅拌机，双锥形搅拌机，盘形搅拌机和圆槽形搅拌机。采用自落式工作原理的搅拌机为鼓形搅拌机和双锥形搅拌机。在生产的时候，搅拌机的搅拌部分机构进行旋转，通过片叶将物料提升一定高度，当到达一定高度后，物料依靠自重坠落，来达到搅拌的要求。采用强制式的搅拌机有盘形搅拌机和圆槽形搅拌机良好总。加工生产的时候，搅拌机的搅拌筒在支架上固定着，是不
14、动的，通过旋转轴带动的搅拌装置对混凝土进行强制性的翻转挤压和抛掷达到均匀搅拌的目的。 混凝土搅拌机从搅拌的原理上来看，锥形翻转出料式搅拌机是一种自落式搅拌设备，此设备的搅拌筒 可以正向旋转和反向旋转。在正向旋转就进行物料的搅拌，而反向旋转则进行回转出料，这样是取代鼓形自落式混凝土搅拌机的机型。 锥形反转出料式混凝土搅拌机主要有以电动机为动力的 JZ 系列型号和 JZY系列型号。 JZY 型除进料机构采用液压传动外，其余构造及技术性能均与 JZ 型相同。目前，该系列产品的出料容量有 150L， 200L， 350L,500L 和 750L 等。所示为 JZ350 型混凝土搅拌机的外形，其出料混凝
15、土体积为 350L。它主要由动力系统、传动机构、给料系统、搅拌系统、供水系统和控制系统等组成。 在本设计的设计机型中，有 支撑设备的机架，搅拌部分机构，传动装置，出料部分机构和电气控制系统等组成。支撑设备的机架部分是整个搅拌机的支撑部分，主要采用槽钢和角铁焊接形成。搅拌部分机构主要采用搅拌轴和搅拌筒等构成，搅拌片安装在搅拌臂上，和搅拌轴连成一体形成两组螺旋方向。传动机构采用马达，联轴器和减速机构成的。出料部分机构采用手动式卸料，电气控制方面具有启动功能，点动功能和停止功能，还有定时功能等。 电动马达经过减速机的减速，将扭矩转移到联轴器上，托动搅拌轴顺着固定方向进行旋转。搅拌轴上安装有两组铲片，
16、分别构成正转和反转两种类型来搅拌物 料。这两组铲片具有正螺旋角、反螺旋角两个作用。在铲片工作的时候，搅拌结构里面的物料反复循环，才能达到均匀的效果。 毕业设计 (论文 ) 4 2 传动部分设计 2.1 电动机的选择 电动机就是实现电能和机械能转换的设备，电动机主要通过电磁感应原理，来将电能转为磁场能，再转为机械能。将机械能通过风力，火力，核反应等等设备转化为电能的称为发电机。而把电能通过电力网转变为机械能的叫着电动机。在实际的工业生产领域，我们用的比较多的是交流电动机，三相异步电动机的用途几乎占据各行各业，三相异步电动机的内部结构相对简单些，但是比价济实用，在实际运行过 程中比较可靠，市场上价
17、格相对较低，工人维修也比较方便。所以异步电动机应用在造纸行业，钢铁行业，化工行业，机械制造行业等等。三相异步电动机由两个部分组成，一个是定子部分，也就是比较固定的部分，一个是转子部分，也就是旋转的部分，电动机还必须有端盖，风扇等。在三相异步电动机中，鼠笼式电动机的结构制造比较简单，市场价格也比较低廉，在实际运行当中比较可靠，而且使用很便捷，大多数生产单位主要使用鼠笼式电动机。在鼠笼式电动机中，我们为了保证鼠笼式电动机的转子能够自由旋转，所以在电动机的转子和定子之间，存留有一定空间的空气 缝隙，一般在 0.2mm 到 1mm 之间。 电机功率的选择是否合理将直间影响到电机性能的发挥和使用寿命的长
18、短。如果选用额定功率小于设备所需要的功率，就不能保证设备正常运转，甚至使电动机长期过载使用寿命减少，如果选用额定功率大于设备所需要的功率，那么电机的成本提高，功率不能充分使用，势必会造成电能的浪费。 搅拌机电动机的功率按所需的（单位： KW）计算公式为： wdpp 式（ 2.1） 式中：wp 工作机所需工作效率。 由电动机到工作机的总效率。 工作机所需工作效率，应由工作阻力和运动参数计算求得： 9550w Mnp 式（ 2.2） 式中 M 搅拌时所需的外力矩（ N.m）。 n 搅拌轴转速（ r/min）。 毕业设计 (论文 ) 5 式（ 2.3） 双锥形反转出料的混凝土搅拌机工作时，搅拌功率的
19、主要是用来克服混凝土材料在混合的偏心阻力矩和辊轧机檫阻力矩。为了便于讨论，假定最恶劣的工作条件，即所有的材料倾 向于混合管的一侧，求搅拌功率。 外力矩 M的计算： M M M摩擦 物料 式（ 2.4） 式中 M物料 搅拌时的拌合料产生的偏心阻力力矩； M摩擦 搅拌时机器运转时的摩擦阻力矩； M s i n 9 . 8 s i n ( . )G H V H N m 物料 物料式（ 2.5） 式中 G物料 拌合物料发质量； GV物料 式（ 2.6） V 搅拌筒容积； 拌合料容重； H 拌合料重心至拌筒中心的距离， mm； 23 12 x ta n1 2 3RhbHSS弓弓式（ 2.7） 认为混合在
20、搅拌槽水平面和进料锥混合产生偏心阻力不能溢出时，入口和出口搅拌。 给 x以微小增量 x 则在 X=x及 X X x 平面之间的有效容积微元体 V进对X轴的微元阻力矩。 21 3 29. 8 sin29. 8 ta n sin3M V HR x h x 进进 式（ 2.8） 积分可得混合料所产生的偏心阻力矩 2 3 219 .8 sin29 .8 ta n sin3M V HR x h x 进进 式（ 2.9） 出料锥内拌合物所产生的偏心阻力矩由进料锥公式可直接得出。 毕业设计 (论文 ) 6 柱体内地混合料所产生的偏心阻力矩为 322 29. 8 sin19 .6 2 sin .3M V HR
21、 h l N m 柱 柱 式（ 2.10） 综上，搅拌时混合料所产生的总偏心力矩 M M M M 物料 进 出 柱 式（ 2.11） 3 22 2129 .8 ta n sin 4 3 0 .13M R x h x N m 进 式（ 2.12） 3 22 2229 .8 ta n sin 3 9 3 .23M R x h x N m 出式（ 2.13） 3 222 21 9 . 6 s i n 1 0 9 53M R h l N m 柱 式（ 2.14） 搅拌产生的惯性摩擦力力矩 1211M 1 1 1 8 1 . 5ijnmiiRrN K N K N mrR 摩擦 式（ 2.15） 2 0 9 9 . 8 1 7 . 5 3 . 8 49550 9550wMnp K w 式（ 2.16） 3 .8 4 4 .6 10 .8 3 3wd pp K w 式（ 2.17） 式中 f 混凝土与钢叶片的磨檫系数 f=0.62 w 传动效率 2 3 41 2 3 0.8335w 式（ 2.18） 式中 1 联轴器的传动效率，取 1 0.99 2 齿轮传动的传动效率， 2 0.97 3 轴承的传动效率， 3 0.98 确定电动机的转速 经查表：一级开式齿轮的传动比 37ai ,二级圆拄齿轮减速器的传动比
