雙臥軸攪拌機(jī)葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
雙臥軸攪拌機(jī)葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),雙臥軸,攪拌機(jī),葉片,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
題目:雙臥軸攪拌機(jī)葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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1.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述（題目背景、研究意義及國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況）
1.1題目背景、研究意義：
隨著我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展，高速公路建設(shè)、城市基礎(chǔ)建設(shè)、房地產(chǎn)等建筑行業(yè)的發(fā)展，對(duì)混凝土的需求也越來越大，作為混凝土的生產(chǎn)工具攪拌機(jī)就顯得尤為重要。
攪拌是混凝土生產(chǎn)過程中極重要的一道工序[1]，配制混凝土的各種材料經(jīng)攪拌后成為均勻的拌合料。混應(yīng)土攪拌機(jī)是由垂直或水平設(shè)置在攪拌筒內(nèi)壁的攪拌軸組成，軸上安裝攪拌葉片，工作時(shí)，轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)葉片對(duì)桶內(nèi)物料進(jìn)行剪切，擠壓和反轉(zhuǎn)推移等攪拌作用，使物料在劇烈的相對(duì)運(yùn)用中得到均勻的拌合，因而拌合質(zhì)量好，效率高。
混凝土攪拌機(jī)是施工機(jī)械裝備中的重要設(shè)備，其產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率直接影響著建筑施工質(zhì)量和施工進(jìn)度。強(qiáng)制式攪拌機(jī)是應(yīng)用最普遍，使用效率最高的混應(yīng)土攪拌機(jī)。雙臥軸攪拌機(jī)是新型攪拌機(jī)機(jī)型，因其攪拌機(jī)質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高，被廣泛用于各種攪拌場(chǎng)合。
因此，研究設(shè)計(jì)合理實(shí)用的混應(yīng)土攪拌機(jī)，對(duì)于施工行業(yè)是不可或缺的。
1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀：
在攪拌機(jī)出現(xiàn)的時(shí)期，是以自落式攪拌的形式出現(xiàn)，隨著對(duì)混凝土要求的不斷真多，出現(xiàn)了強(qiáng)制式攪拌機(jī)。強(qiáng)制式攪拌機(jī)又可分為立軸式和臥軸式兩類。國(guó)內(nèi)幾乎都是這兩種形式的攪拌機(jī)。單臥軸攪拌機(jī)是由德國(guó)ELBA公司研制生產(chǎn)。它具有結(jié)構(gòu)緊湊，消耗功率小，葉片襯板耐磨性好，能滿載啟動(dòng)和具有攪拌輕質(zhì)混凝土能力的有點(diǎn)。我國(guó)內(nèi)也引進(jìn)了樣機(jī)。
雙臥軸攪拌機(jī)是隨著混凝土施工工藝的改進(jìn)而逐漸發(fā)展起來的新機(jī)型，國(guó)外從二十世紀(jì)四十年代后期開始在美國(guó)和德國(guó)出現(xiàn)，但因軸端密封技術(shù)的不成熟[10]，其發(fā)展基本處于停滯狀態(tài)，直到七十年代初，由于這項(xiàng)技術(shù)的突破，雙臥軸攪拌機(jī)在不少國(guó)家又重新發(fā)展起來，目前已形成系列產(chǎn)品。我國(guó)與二十世紀(jì)八十年代初研制成功，其發(fā)展迅速，在產(chǎn)品規(guī)格和產(chǎn)品數(shù)量上，都遠(yuǎn)超其他機(jī)型。
2.本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
2.1本課題研究的主要內(nèi)容
通過對(duì)雙臥軸攪拌機(jī)的葉片結(jié)構(gòu)和曲面形狀進(jìn)行合理的布置和設(shè)計(jì)使混凝土的質(zhì)量和生產(chǎn)效率會(huì)有很大的提高。
2.2研究方案
先通過查詢大量的相關(guān)資料，了解設(shè)計(jì)的內(nèi)容和詳細(xì)的工作原理，通過對(duì)攪拌葉片的設(shè)計(jì)分析[11]，找出攪拌葉片的薄弱環(huán)節(jié)，對(duì)攪拌葉片進(jìn)行改進(jìn)，延長(zhǎng)攪拌葉片的使用壽命、降低出料殘余率、降低生產(chǎn)成本，達(dá)到更好的攪拌出料效果。然后通過老師淵博的知識(shí)的指導(dǎo)和幫助繪制裝配圖、零件圖、編寫說明書等。
2.3研究方法及措施
通過圖使館的圖書以及網(wǎng)絡(luò)的資源，再結(jié)合現(xiàn)實(shí)中的例子，把再機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)里面學(xué)到的機(jī)構(gòu)、零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)運(yùn)用到本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)里面去，這樣吧理論和實(shí)際結(jié)合起來，能更深刻的掌握課堂上學(xué)習(xí)的知識(shí)，能培養(yǎng)以后再工作中的設(shè)計(jì)能力。多查閱圖書館的有限資源，多結(jié)合現(xiàn)實(shí)相關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠及時(shí)的和指導(dǎo)老師聯(lián)系溝通，爭(zhēng)取在老師和同學(xué)的指導(dǎo)和幫助下能夠把這從設(shè)計(jì)做好。
3.本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期已開展工作
本課題的重點(diǎn)是:攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)和工作參數(shù)的確定[16]。
本課題難點(diǎn)是是：攪拌葉片的設(shè)計(jì)。攪拌葉片的形狀是根據(jù)拌簡(jiǎn)直徑、葉片安裝角度(軸向和徑向安裝角度)、葉片在軸向和徑向所占攪拌區(qū)域長(zhǎng)度和葉片設(shè)定高度等參數(shù)設(shè)計(jì)的。
前期已開展工作：查閱雙臥軸攪拌機(jī)的相關(guān)資料，并進(jìn)行了整理：掌握雙臥軸攪拌機(jī)的工作原理：確定了總體的設(shè)計(jì)方案，安排了進(jìn)度計(jì)劃。
4.完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃（按周次填寫）
第1-3周：查閱相關(guān)資料，了解工作原理及特點(diǎn)，完成基礎(chǔ)知識(shí)的積累并撰寫開題報(bào)告；
第4-6周：方案論證，深化方案具體實(shí)施步驟；
第7-10周：雙臥軸攪拌機(jī)葉片結(jié)構(gòu)的具體方案設(shè)計(jì)，圖紙繪制，準(zhǔn)備中期答辯；
第11-15周：撰寫畢業(yè)論文，論文修改，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。
5.指導(dǎo)教師意見（對(duì)課題的深度、廣度及工作量的意見）
指導(dǎo)教師： 年 月 日
6.所在系審查意見：
系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日
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題目：雙臥軸攪拌機(jī)葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
雙臥軸攪拌機(jī)葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
摘要
混凝土攪拌機(jī)是施工機(jī)械裝備中的重要設(shè)備，其產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率直接影響著建筑施工質(zhì)量和建筑施工進(jìn)度。強(qiáng)制式攪拌機(jī)是應(yīng)用最普遍、使用率最高的混凝土攪拌機(jī)。雙臥軸攪拌機(jī)是新型攪拌機(jī)型，因其攪拌質(zhì)量好，生產(chǎn)率高，被廣泛用于各種攪拌場(chǎng)合。本畢業(yè)設(shè)計(jì)從攪拌的目的和機(jī)理出發(fā)。工作時(shí)，物料在葉片推動(dòng)下沿螺旋面移動(dòng),由于兩軸的旋轉(zhuǎn)方向相反,兩軸間的物料產(chǎn)生擠壓、翻滾和揉搓,以達(dá)到攪拌混合效果。通過對(duì)臥軸式攪拌機(jī)的葉片結(jié)構(gòu)和曲面形狀進(jìn)行合理的布置和設(shè)計(jì)，混凝土的質(zhì)量和生產(chǎn)效率會(huì)有很大的提高。
關(guān)鍵詞：混凝土攪拌機(jī)；雙臥軸；葉片
Double Shaft Mixer Blade Structure Design
Abstract
Concrete mixer is the key device of construction machinery and equipment. It has product quality and production efficiency, which directly impacts on the construction quality and progress of construction. Compulsory mixer is the most common and the highest utilization rate of concrete mixers.Double horizontal shaft mixer is a new-style mixer, which is widely used in many conditions because of the high mixing quality and productivity.This paper begins with the mechanism and purpose of mixing. The materials leaves along the spiral of mobile on the work. Because of the two axis of rotation opposite direction, the materials between the two axis produces extrusion rolling and scrubbing, in order to meet the stirring mixed effect. It has been proved in the long-term production, through the horizontal Coaxial mixer surface of the leaf structure and shape of a reasonable layout and design, concrete’s quality and production efficiency will be greatly improved.
Key words: Concrete mixer;Double horizontal;Shaft
I
目 錄
1 緒論 1
1.1 混凝土攪拌機(jī)的設(shè)計(jì)背景 1
1.2 混凝土攪拌機(jī)的研究目的和意義 1
1.3國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況 2
1.4設(shè)計(jì)的總體要求 3
1.4.1混凝土的組成 3
1.4.2攪拌的任務(wù) 3
1.4.3合理的攪拌機(jī)理 4
1.4.4混凝土攪拌機(jī)的類型 4
1.5 設(shè)計(jì)大綱 5
1.5.1 設(shè)計(jì)原則 5
1.6 設(shè)計(jì)范圍 6
1.7混凝土攪拌機(jī)的工作原理 7
1.8 攪拌主機(jī)結(jié)構(gòu)詳細(xì)說明 7
1.8.1攪拌機(jī)蓋 7
1.8.2攪拌筒體 7
1.8.3攪拌裝置 8
1.8.4軸端密封 8
1.8.5傳動(dòng)裝置 8
1.8.6襯板 9
1.8.7卸料門 9
2 攪拌葉片機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 10
2.1總體方案的擬定 10
2.2 方案的分析和確定 12
2.3葉片主要參數(shù)的設(shè)計(jì) 13
2.4攪拌主軸轉(zhuǎn)速的確定 14
2.5螺旋葉片的選擇 16
2.5.1葉片螺旋面的成形 16
2.5.2坯料形狀的選擇 16
2.5.3整圓坯料尺寸的確定 17
2.6螺旋葉片的校核 18
3 軸承設(shè)計(jì) 25
3.1 求兩軸承受到的徑向載荷R1和 R2 25
3.2 求兩軸承的計(jì)算軸向力A1和A2 25
4 設(shè)計(jì)總結(jié) 27
參考文獻(xiàn) 28
致 謝 29
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 30
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 31
III
1 緒論
0
1.1混凝土攪拌機(jī)的設(shè)計(jì)背景
隨著我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展，高速公路建設(shè)、城市基礎(chǔ)建設(shè)、房地產(chǎn)等建筑行業(yè)的發(fā)展，對(duì)混凝土的需求也越來越大，作為混凝土的生產(chǎn)工具攪拌機(jī)就顯得尤為重要。
攪拌是混凝土生產(chǎn)過程中極重要的一道工序，配制混凝土的各種材料經(jīng)攪拌后成為均勻的拌合料?；鞈?yīng)土攪拌機(jī)是由垂直或水平設(shè)置在攪拌筒內(nèi)壁的攪拌軸組成，軸上安裝攪拌葉片，工作時(shí)，轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)葉片對(duì)桶內(nèi)物料進(jìn)行剪切，擠壓和反轉(zhuǎn)推移等攪拌作用，使物料在劇烈的相對(duì)運(yùn)用中得到均勻的拌合，因而拌合質(zhì)量好，效率高。
混凝土攪拌機(jī)是施工機(jī)械裝備中的重要設(shè)備，其產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率直接影響著建筑施工質(zhì)量和施工進(jìn)度。強(qiáng)制式攪拌機(jī)是應(yīng)用最普遍，使用效率最高的混應(yīng)土攪拌機(jī)。雙臥軸攪拌機(jī)是新型攪拌機(jī)機(jī)型，因其攪拌機(jī)質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高，被廣泛用于各種攪拌場(chǎng)合。
因此，研究設(shè)計(jì)合理實(shí)用的混應(yīng)土攪拌機(jī)，對(duì)于施工行業(yè)是不可或缺的。
1.2 混凝土攪拌機(jī)的研究目的和意義
目前，在國(guó)內(nèi)外的煤炭、建材、化工等行業(yè)廣泛地使用著各種各樣的用來攪拌煤、混凝土及其他原料的攪拌機(jī)。從其運(yùn)動(dòng)方式及其主要結(jié)構(gòu)上來看，它們可分為兩大類型：一種形式為單運(yùn)動(dòng)的軸式傳動(dòng)軸上(有單軸和雙軸)安裝各式各樣的攪拌葉片(有長(zhǎng)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(dòng)帶動(dòng)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。由于這些攪拌輸送機(jī)全部都是利用單運(yùn)動(dòng)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(jī)，根本滿足不了其工藝設(shè)計(jì)要求而嚴(yán)重制約了其新技術(shù)新工藝的推廣使用，因而急需一種結(jié)構(gòu)新穎、效果明顯的全新機(jī)型的攪拌機(jī)來逐步代替舊式攪拌機(jī)，并且也可廣泛地使用于其他行業(yè)。然而，在實(shí)際生活中，我們看到的大部分混凝土攪拌機(jī)，都是起攪拌作用，然后通過車載，人力等方式運(yùn)送到需要的地方。攪拌和輸送分開進(jìn)行，既加強(qiáng)了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了勞動(dòng)效率，造成大量原材料的浪費(fèi)，又污染了環(huán)境。還有些設(shè)備是攪拌和輸送是分開的，及用一種機(jī)器完成混凝土的攪拌作用，而用專門的機(jī)器完成混凝土的輸送。
連續(xù)式雙臥軸攪拌機(jī)是隨著混凝土施工工藝的改進(jìn)而逐漸發(fā)展起來的新機(jī)型。近年來，攪拌機(jī)逐漸向大容量和高生產(chǎn)率方向發(fā)展。通過長(zhǎng)期的研究和探索發(fā)現(xiàn)比較完善的攪拌輸送過程。為使混凝土的攪拌和輸送變得相對(duì)容易，一般采用臥式雙軸強(qiáng)制式連續(xù)混凝土攪拌機(jī)。通過對(duì)攪拌軸的葉片的設(shè)計(jì)和組合，使物料完成攪拌和輸送的工作。本機(jī)在封閉的環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的攪拌和輸送，攪拌及輸送效果良好，對(duì)環(huán)境污染少，能夠改善施工現(xiàn)場(chǎng)施工條件，保障施工人員身心健康，降低工人的施工強(qiáng)度，提高工作效率，減少施工中對(duì)環(huán)境的破壞。
1.3國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況
在攪拌機(jī)出現(xiàn)的時(shí)期，是以自落式攪拌的形式出現(xiàn)。隨著對(duì)混凝土要求的不斷增多，出現(xiàn)了強(qiáng)制式攪拌機(jī)。強(qiáng)制式攪拌機(jī)又可分為立軸式和臥軸式兩類。國(guó)內(nèi)幾乎都是這兩種形式的攪拌機(jī)。
立軸式攪拌機(jī)，又稱渦漿式強(qiáng)制攪拌機(jī)，這種攪拌機(jī)的形式是在固定放置的圓盤中央，裝有一個(gè)由減速機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)子臂架，在臂架上裝有攪拌葉片和內(nèi)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(duì)在圓盤和轉(zhuǎn)子之間環(huán)形工作容積的物料進(jìn)行劇烈攪拌。
臥軸式攪拌機(jī)又稱圓槽式攪拌機(jī)，是七十年代發(fā)展起來的一種新型攪拌機(jī)，它可分為單軸式和雙軸式，這種形式的攪拌機(jī)兼有自落和強(qiáng)制兩種攪拌的機(jī)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。
單臥軸攪拌機(jī)是由德國(guó)ELBA公司研制生產(chǎn)。它具有結(jié)構(gòu)緊湊、消耗功率小、葉片襯板耐磨性好，能滿載啟動(dòng)和具有攪拌輕質(zhì)混凝土能力的優(yōu)點(diǎn)。我國(guó)也向該公司引進(jìn)了樣機(jī)。
雙臥軸攪拌機(jī)是隨著混凝土施工工藝的改進(jìn)而逐漸發(fā)展起來的新機(jī)型。國(guó)外從二十世紀(jì)四十年代后期開始在美國(guó)和德國(guó)出現(xiàn)，但因軸端密封技術(shù)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(xiàng)技術(shù)得到突破，雙臥軸攪拌機(jī)在不少國(guó)家右重新發(fā)展起來，目前已形成系列產(chǎn)品。我國(guó)于二十世紀(jì)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(yuǎn)遠(yuǎn)超過了其它機(jī)型。攪拌機(jī)構(gòu)是雙臥軸攪拌機(jī)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(fèi)用的多少都與它有關(guān)。攪拌機(jī)構(gòu)是由水平安置的雙圓槽形伴筒、兩根按相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)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(dāng)攪拌軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，葉片一方面帶動(dòng)混和料在兩個(gè)拌筒內(nèi)輪番地作圓周運(yùn)動(dòng)，上下翻滾，同時(shí)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(dòng)混和料沿著攪拌軸方向，不斷地從旋轉(zhuǎn)平面向另一個(gè)旋轉(zhuǎn)平面運(yùn)動(dòng)。
1.4設(shè)計(jì)的總體要求
1.4.1混凝土的組成
混凝土作為當(dāng)今最大宗的建筑材料，廣泛地用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、國(guó)防、水利、市政和民用等基本建設(shè)工程中，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(jīng)過攪拌、澆注和凝結(jié)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，并填充于砂的空隙成為砂漿，砂漿又包裹在石子的表面，并填充石子的空隙。當(dāng)水泥漿硬化后，就將砂、石集料顆粒牢固地粘結(jié)成一個(gè)整體，使混凝土具有一定的強(qiáng)度和其他許多重要性能。
1.4.2攪拌的任務(wù)
強(qiáng)度是混凝土最主要的力學(xué)性能，混凝土強(qiáng)度主要取決于混合料間的界面結(jié)構(gòu)。
一般認(rèn)為混凝土攪拌的主要任務(wù)是；
(1) 組分均勻分布，達(dá)到宏觀及微觀上的勻質(zhì)；
(2) 破壞水泥粒子團(tuán)聚現(xiàn)象，使其各顆粒表麗被水浸潤(rùn)，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(jìn)水泥顆粒與其他物料
顆粒的結(jié)合，形成理想的水化生成物；
(4) 由于集料表面常覆蓋一薄層灰塵及粘土，有礙界面結(jié)合層的形成，故應(yīng)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；
1.4.3合理的攪拌機(jī)理
由以上分析可以給合理的攪拌機(jī)理一個(gè)解釋：應(yīng)盡可能使處在攪拌過程中的混合料各組分的運(yùn)動(dòng)軌跡在相對(duì)集中區(qū)域內(nèi)互相交錯(cuò)穿插，在整個(gè)混合料體積中最大限度地產(chǎn)生相互摩擦，盡可能提高各組分參與運(yùn)動(dòng)的次數(shù)和運(yùn)動(dòng)軌跡的交叉頻率，為混合料實(shí)現(xiàn)宏觀和微觀勻質(zhì)性創(chuàng)造最有利的條件。因此，為了獲得攪拌均勻的混凝土，混凝土攪拌機(jī)必須具備下列條件：
(1) 能對(duì)混凝土各種組分均勻攪拌，并使水泥漿或?yàn)r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(shí)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(zhì)量的與攪拌機(jī)有關(guān)的主要因素有：
(1) 混凝土攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)形式和它的攪拌速度；
(2) 攪拌葉片和襯板的磨損狀況；
(3) 各種混合材料的加料順序。
(4) 攪拌時(shí)間。
1.4.4混凝土攪拌機(jī)的類型
目前生產(chǎn)的攪拌機(jī)有兩種形式，一是獨(dú)立使用的攪拌單機(jī)；另一是攪拌樓(站)的配套主機(jī)。由于使用要求有所差異，兩種形式的攪拌機(jī)的配置略有不同(攪拌單機(jī)要比配套主機(jī)多上料和配水等機(jī)構(gòu))，但二者的主體機(jī)構(gòu)是一致的。為了滿足不同混凝土的攪拌要求，已發(fā)展了多種機(jī)型，各機(jī)型在結(jié)構(gòu)和性能上各具特色，可從不同角度進(jìn)行分類。就其原理而言，基本可分為自落式和強(qiáng)制式兩大類。
表1 混凝土攪拌機(jī)分類
分類方式
作業(yè)方式
攪拌原理
安裝方式
出料方式
攪拌筒外形
形式
周期式
連續(xù)式
自落式
強(qiáng)制式
固定式
移動(dòng)式
傾翻式
非傾翻式
梨形、錐形、鼓形、盤形、槽形、其他形
自落式攪拌機(jī)是依據(jù)物料的自落原理進(jìn)行攪拌。工作時(shí)利用拌筒內(nèi)壁固定的葉片對(duì)筒內(nèi)物料進(jìn)行分割和提升，物料則靠自身重力灑落、沖擊，從而使各部分物料的相互位置不斷進(jìn)行重新分布而獲得均勻攪拌。這種機(jī)型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功率消耗和葉片磨損均較小，但其攪拌強(qiáng)度不夠劇烈，攪拌質(zhì)量難以保證，生產(chǎn)效率低，只適用于攪拌普通塑性混凝土，對(duì)粗骨料粒徑要求不嚴(yán)格，廣泛地應(yīng)用在中小型建筑工地。常用的這類攪拌機(jī)有，鼓式攪拌機(jī)、雙錐反轉(zhuǎn)出料攪拌機(jī)、雙錐傾翻出料攪拌機(jī)和對(duì)開式攪拌機(jī)等。其中的鼓式攪拌機(jī)由于技術(shù)性能落后，已于1987年列為淘汰產(chǎn)品。
強(qiáng)制式攪拌機(jī)是在自落式攪拌機(jī)之后，隨著干硬性混凝土的發(fā)展而逐漸發(fā)展起來的。與自落式攪拌機(jī)不同，它不是通過重力作用進(jìn)行攪拌，而是借助旋轉(zhuǎn)的葉片對(duì)物料進(jìn)行剪切、擠壓、翻滾和拋出等強(qiáng)制攪拌作用，使物料在劇烈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)中得到均勻攪拌。與自落式攪拌機(jī)相比，攪拌作用強(qiáng)烈，攪拌質(zhì)量好，生產(chǎn)率高，但磨損大、功耗大，而且對(duì)骨料粒徑有較嚴(yán)格的限制，適用于攪拌干硬性混凝土和輕骨料混凝土，多用于施工現(xiàn)場(chǎng)的混凝土攪拌站和混凝土預(yù)拌工廠的攪拌樓。常見的這類攪拌機(jī)有，立軸渦槳攪拌機(jī)、立軸行星攪拌機(jī)、單臥軸攪拌機(jī)和雙臥軸攪拌機(jī)等。
1.5設(shè)計(jì)大綱
1.5.1設(shè)計(jì)原則
(1) 攪拌機(jī)技術(shù)條件應(yīng)滿足GB9142-2000《混凝土攪拌機(jī)技術(shù)條件》規(guī)范；
(2) 用圖紙的幅面應(yīng)符合GB4457-2000《中華人民共和國(guó)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械制圖》中的相關(guān)規(guī)定。
1.5.2 基本參數(shù)
(1) 料容積 750 L
(2) 料容積 1200 L
(3) 拌電機(jī)額定功率 30 KW
(4) 大骨料粒徑 80/60 m
(5) 產(chǎn)率：≥30 3/h
1.6設(shè)計(jì)范圍
在本次設(shè)計(jì)中我選擇的是雙臥軸混凝土攪拌機(jī)的葉片部分設(shè)計(jì)，攪拌機(jī)的核心部分是攪拌機(jī)構(gòu)。
本文對(duì)其核心機(jī)構(gòu)—葉片機(jī)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算。對(duì)于其他部位做出了粗略的闡述和設(shè)計(jì)，雙臥軸混凝土攪拌機(jī)的主要機(jī)構(gòu)，由電動(dòng)機(jī)、攪拌軸、攪拌葉片、聯(lián)軸器、攪拌筒體、減速器這些部分組成（如下圖所示）。
1減速器 2聯(lián)軸器 3攪拌軸 4進(jìn)料口 5攪拌筒體 6出料口
圖1 .1 雙臥軸混凝土攪拌機(jī)
(1) 器由聯(lián)軸器連接在一起，減速器與攪拌軸也由聯(lián)軸器連接在一起，安裝在底座上組成一個(gè)整體，它們之間用螺栓聯(lián)結(jié)以便裝卸和運(yùn)輸。
(2) 由攪拌筒，攪拌軸及軸上的葉片組成，完成物料的攪拌及輸送工作。兩攪拌軸在攪拌筒內(nèi)成對(duì)稱方向布置，攪拌軸主要用于輸送物料，同時(shí)可以用來攪拌和輸送物料。本次設(shè)計(jì)將主要闡述攪拌機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算。
圖1.2 混凝土攪拌機(jī)
1.7混凝土攪拌機(jī)的工作原理
雙臥軸混凝土攪拌機(jī)是由水平設(shè)置在攪拌筒內(nèi)壁的兩根攪拌軸組成，軸上安裝攪拌葉片，包括入料葉片和攪拌葉片以及反向葉片。入料葉片為螺旋狀，緊貼攪拌軸安裝，而攪拌葉片為螺旋帶狀，與攪拌軸之間有一定的間隙，反向葉片為螺旋槳的形式設(shè)計(jì)。工作時(shí)，物料由進(jìn)料口進(jìn)入，通過入料葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)使物料沿著攪拌軸向出料口移動(dòng)，同時(shí)經(jīng)過攪拌葉片轉(zhuǎn)動(dòng)及反向葉片的阻滯和反作用力使筒內(nèi)物料進(jìn)行剪切、擠壓和翻轉(zhuǎn)推移等攪拌作用。由于反向葉片的逆流作用，使物料在劇烈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)中得到均勻的拌和，因而拌和質(zhì)量好，效率高。
1.8攪拌主機(jī)結(jié)構(gòu)詳細(xì)說明
混凝土攪拌機(jī)由攪拌機(jī)蓋、攪拌筒體、攪拌裝置、軸端密封、傳動(dòng)裝置、襯板、卸料門潤(rùn)滑系統(tǒng)。
1.8.1攪拌機(jī)蓋
攪拌機(jī)蓋是為攪拌主機(jī)工作時(shí)防塵和進(jìn)料連接而設(shè)計(jì)的，蓋與桶體間采用螺栓聯(lián)結(jié)，中間有密封膠條，各進(jìn)料口形狀和位置可接不同機(jī)型或用戶要求制作，檢視門有安全開關(guān)。
攪拌機(jī)蓋設(shè)計(jì)的噴霧系統(tǒng)有效地壓住投料時(shí)揚(yáng)起的粉塵并與吸塵裝置連在一起，確保環(huán)保要求。
1.8.2攪拌筒體
攪拌筒體由優(yōu)質(zhì)鋼板整體彎成“奧米加Ω”形狀，而且由特別管狀框架承托，有足夠的剛度和強(qiáng)度，保證主機(jī)的正常運(yùn)作。
1.8.3攪拌裝置
兩根攪拌軸上的多組攪拌臂和葉片組成攪拌裝置，保證桶體內(nèi)混合料能在最短時(shí)間內(nèi)作充分的縱向和橫向摻和，達(dá)到充分拌和的目的。攪拌臂分為進(jìn)給臂、攪拌臂、返回臂，同時(shí)為了便于磨損后的調(diào)整和更換，每組攪拌葉片均能方便地在受力磨損的方向調(diào)整，直至攪拌葉片正常磨損后的更換。
為適應(yīng)不同工況和骨料粒徑的要求，攪拌臂可在軸上做60o、120o和180o的排列，以達(dá)到攪拌最大骨料粒徑。
葉片為高強(qiáng)度抗沖擊耐磨鑄鐵，正常生產(chǎn)時(shí)能達(dá)到3700罐/次，其性能指標(biāo)符合JG/T5045.1—93規(guī)定(HRC≥58，沖擊值≥5.0N.M/mm2，抗彎強(qiáng)度600N/mm2)。
1.8.4軸端密封
對(duì)臥軸式混凝土攪拌機(jī)，因工作時(shí)主軸浸沒在摩擦力很強(qiáng)的砂石水泥材料中，如果沒有行之有效的軸端密封措施，主軸頸會(huì)很快被磨損，毀壞，產(chǎn)生嚴(yán)重的漏漿，影響級(jí)配。
采用三道密封及骨料架油封和液壓系統(tǒng)供油旁泵，其工作原理用壓蓋1，耐磨橡膠圈2和轉(zhuǎn)轂3為第一道密封，為防止砂漿浸入縫隙，由注油孔向內(nèi)腔注入壓力油脂，至主縫中有少量油脂擠出為止，用油脂外溢來阻擋砂漿入侵，第二道密封由轉(zhuǎn)轂3轉(zhuǎn)轂6和O型密封圈組成即浮動(dòng)環(huán)密封，浮動(dòng)環(huán)組借助O型圈的彈性保持一定的壓緊力和磨損后的間隙補(bǔ)助，由注油孔注入潤(rùn)滑油脂，轉(zhuǎn)轂為粉末冶金專用件，密封面經(jīng)研磨加工，最后由安裝的J型骨架密封組成第三道。
攪拌軸的支承由獨(dú)立的軸承座和帶錐套調(diào)心滾子軸承共同承擔(dān)，同時(shí)通過兩個(gè)骨架油封的作用能有效的保證軸承的良好工作環(huán)境，以保證機(jī)的正常運(yùn)作。
1.8.5傳動(dòng)裝置
JS 型攪拌主機(jī)采用進(jìn)口和國(guó)產(chǎn)兩種螺旋錐齒行星減速機(jī)傳動(dòng)，減速機(jī)與攪拌主軸間采用鼓型齒聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)，攪拌主軸采用高速端十字軸萬(wàn)向聯(lián)軸器同步，使兩軸作反向同步運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到強(qiáng)制攪拌效果，與傳統(tǒng)的大小的鏈輪傳動(dòng)，大齒輪同步的結(jié)構(gòu)相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)，遇非正常過載時(shí)能通過皮帶打滑保護(hù)等特點(diǎn)。
為保證減速機(jī)的正常工作，傳動(dòng)裝置中可以選配冷卻裝置散熱器的功率為0.055KW，由本機(jī)所附加的自動(dòng)感溫器控制，在減速機(jī)油溫達(dá)到60度時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)，油泵的動(dòng)力由主電機(jī)通過皮帶傳動(dòng)提供。
1.8.6襯板
弧襯板為高硌耐磨合金鑄鐵，其性能指標(biāo)符合JG/T5045.2—93規(guī)定（HRC≥54，沖擊值≥7.0N.M/mm2,抗彎強(qiáng)度≥600N/mm2）特殊設(shè)計(jì)的菱形結(jié)構(gòu)能提高襯板的使用壽命,端襯板為優(yōu)質(zhì)高M(jìn)n耐磨鋼板制成，牌號(hào)ZG13Mn。
1.8.7卸料門
卸料門的結(jié)構(gòu)形式獨(dú)特可靠,整體弧面與桶內(nèi)襯板面持平，能有效地減少?gòu)?qiáng)烈沖擊，磨損真正做到優(yōu)質(zhì)耐久，另外，卸料門兩端的支承軸承座可上下調(diào)節(jié)，接觸面磨損后可以調(diào)節(jié)間隙,確保卸料門的密封。卸料門采用進(jìn)口液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，與傳統(tǒng)的氣動(dòng)形式相比具有結(jié)構(gòu)緊湊，動(dòng)作平穩(wěn)，開門定位準(zhǔn)確，能手動(dòng)開關(guān)門等特點(diǎn)，油泵系統(tǒng)產(chǎn)生的高壓油通過控制系統(tǒng)，經(jīng)高壓油管作用到油缸，驅(qū)動(dòng)卸料門的開關(guān)，通過調(diào)節(jié)卸料門軸端接近開關(guān)的位置和電控系統(tǒng)共同使用，可以實(shí)現(xiàn)卸料門的開門到位的任意調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)不同的卸料速度
8
2 攪拌葉片機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
2.1總體方案的擬定
雙臥軸攪拌機(jī)的攪拌機(jī)構(gòu)主要由攪拌筒和兩根攪拌軸及軸上附加的葉片組成，兩攪拌軸在攪拌筒內(nèi)成對(duì)稱方向布置，一般來說，雙臥軸混凝土攪拌機(jī)都是一個(gè)攪拌軸主要用于輸送物料，而另一個(gè)攪拌軸用來攪拌和輸送物料。攪拌葉片在軸上布置對(duì)混合物均質(zhì)性有著重大的影響。對(duì)攪拌機(jī)筒體中充填性能及對(duì)機(jī)器生產(chǎn)率和攪拌過程耗電量的也有著影響，在葉片不同的布置方式下，葉片軸轉(zhuǎn)速對(duì)混合物均質(zhì)性的有不同影響，在葉片不同布置和轉(zhuǎn)速下，攪拌機(jī)筒體的安裝傾角對(duì)攪拌過程及對(duì)混凝土制件強(qiáng)度指標(biāo)有著不同的影響。
為了設(shè)計(jì)合理的攪拌機(jī)構(gòu)，必須從葉片的形狀和布置及筒體的安裝來提高攪拌質(zhì)量和效率。初步擬定以下幾種方案:
a. 順向流動(dòng)的布置，兩軸上葉片反向安裝，但都能確保物料朝卸料口移動(dòng)。
b. 軸上葉片在外型上是同向布置，但一根軸的葉片把混合物推向卸料槽，而另一根軸則相反。
c. 軸葉片在外型上是同向布置，并且筒體向卸料一側(cè)傾斜一個(gè)角度。
d. 片外型上同向布置，筒體傾斜安裝，并且在靠近卸料口處，軸上裝有阻滯作用的葉片。
e. 合布置，在一根軸上安裝的葉片使物料沿著攪拌機(jī)筒體從裝料口朝卸料口流動(dòng)。在另一根軸上，使物料順著流動(dòng)的葉片與逆向流動(dòng)的葉片交替安裝，而兩根軸的卸料端都裝有阻滯作用的葉片(分別如下圖所示)。
29
圖下給了攪拌機(jī)的葉片在軸上安裝的幾種布置方式（假設(shè)葉片設(shè)置在一個(gè)平面上并只標(biāo)記出安裝角度）。
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
圖2 .1 葉片的布置形式
本次設(shè)計(jì)采用兩組鏟片，第一根軸上采用右螺旋鏟片，第二根軸上采用左螺旋鏟片。每根軸上的葉片數(shù)目定為6（包括兩片側(cè)葉片及四片攪拌葉片）。
1.軸Ⅰ 2.側(cè)葉片Ⅰ 3.攪拌葉片支承臂Ⅱ 4.攪拌葉片 5.攪拌葉片支承臂Ⅰ 6.側(cè)葉片Ⅱ 7.攪拌葉片支承臂Ⅲ 8.軸Ⅱ
圖2.2 攪拌裝置
2.2方案的分析和確定
a案中兩軸上的葉片反向安裝，都能確保物料朝著卸料口移動(dòng)。但是其移動(dòng)速度太快攪拌質(zhì)量差，所以不予考慮。
b案兩軸上的葉片同向布置，但是推動(dòng)物料的的方向相反，會(huì)使物料移動(dòng)速度過慢或者無法移動(dòng)堵死攪拌機(jī)。
c案兩軸上葉片也是同向布置，為了使物料能夠順利移動(dòng)變使筒體向卸料口方向傾斜一個(gè)角度，這個(gè)方案可以考慮。但是傾斜的角度很難把握，難以找到合適的角度確保攪拌質(zhì)量和效率。
d案是在c方案的基礎(chǔ)上在卸料口附近加上阻滯作用的葉片，可以確保傾斜角度稍大的情況下也能控制物料正向移動(dòng)速度，提高攪拌質(zhì)量，此方案可選。
e案在d案的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，一根軸上安裝順流葉片，另一根軸上的順流和逆流的葉片交替安裝，使其攪拌更加均勻徹底，同時(shí)兩根軸都加阻滯葉片。
經(jīng)過這些方案的研究和考慮，決定選擇e方案混合布置的葉片。但安裝傾斜的筒體對(duì)攪拌機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性和壽命有所影響，但是要其葉片要有同向布置，攪拌推動(dòng)物料的方向才會(huì)相反作用，物料逆流，攪拌才會(huì)充分。于是選擇了以下葉片的布置方案（如下圖所示）。
圖2.3 設(shè)計(jì)葉片的布置
在入料端使用寬螺旋狀的入料葉片，中央部分用帶狀的螺旋葉片，并且利用螺旋槳式的葉片作為反向葉片，攪拌葉片的正向葉片和反向葉片分別在兩軸上交替安裝。通過對(duì)葉片相對(duì)運(yùn)動(dòng)分析可知:這種攪拌葉片正反依次交替的正反排列得到的逆流次數(shù)要比攪拌葉片雙正排列得到的次數(shù)多,因此攪拌作用更強(qiáng)烈,攪拌質(zhì)量也更好。雖然這樣攪拌效率高,攪拌作用更強(qiáng)烈,攪拌質(zhì)量也更好。但這種情形下，攪拌葉片的運(yùn)動(dòng)順序容易破壞拌筒內(nèi)物料的整體流動(dòng)，因?yàn)槲锪弦赃B續(xù)遞推的方式前進(jìn)。為了解決這些情況，選用的反向葉片的長(zhǎng)度一般比正向葉片的要小一些。此外，采用螺旋槳葉片，作為反向葉片，各葉片均勻分布在軸上。這種葉片，可以承受較大的反向推力，攪拌的效率較高。螺旋槳葉片間斷的分布在軸上，使攪拌更加的充分。
筒體內(nèi)的物料被正、反葉片分成兩部分，一部分向前推進(jìn)，另一部分則向后推送，使物料產(chǎn)生連續(xù)不斷的軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將處于不同半徑處的物料翻轉(zhuǎn)，在正反葉片的共同作用下，物料在機(jī)內(nèi)反復(fù)翻動(dòng)、擴(kuò)散、攪拌、揉搓，使物料混合均勻。由于正向葉片大于反向葉片，且入料葉片比攪拌葉片寬且與攪拌軸之間垂直方向看是沒有縫隙的，以保證所以物料在作軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的時(shí)候,順流的推進(jìn)力總體上大于反推進(jìn)力，于是物料總體上是向出料口方向前進(jìn)的，因而可以滿足連續(xù)工作的要求。此外,物料由通常的單向運(yùn)動(dòng)方式改為往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使得設(shè)備在有限的長(zhǎng)度，提高物料的生產(chǎn)率和攪拌效率。
經(jīng)過以上分析選擇此混合型正反葉片相互交替布置是最合理的方案，且正向攪拌葉片設(shè)計(jì)為螺旋帶狀，反向葉片為螺旋槳式，入料葉片緊貼攪拌軸安置，增強(qiáng)推進(jìn)力。
2.3葉片主要參數(shù)的設(shè)計(jì)
以入料葉片為例來說明葉片的主要參數(shù)設(shè)計(jì)。
—物料在料槽中的軸向移動(dòng)速度(m/s)，在實(shí)際工作中，通常不考慮物料軸向阻滯的影響，因此物料在料槽內(nèi)的軸向移動(dòng)速度≈/60。
∴
由上式可以看出，當(dāng)物料輸送量Q確定后，可以調(diào)整螺旋外徑D、螺距S、螺旋轉(zhuǎn)速n和填充系數(shù)φ四個(gè)參數(shù)來滿足Q的要求。
所以，螺旋直徑
主要參數(shù)的確定
對(duì)于螺旋輸送葉片，其物料輸送量可按下式計(jì)算：
式中 Q———螺旋輸送攪拌機(jī)輸送量(t/h)
F———料槽內(nèi)物料層橫截面積()
(φ為填充系數(shù))
r———物料的單位容積質(zhì)量()
c———傾斜輸送系數(shù);
令 ， 所以
式中 K———物料綜合特性系數(shù)。
物料綜合特性系數(shù)為經(jīng)驗(yàn)數(shù)值。一般說來,根據(jù)物料的性質(zhì)，
查表取K=0.0573
為填充系數(shù)—取值為0.3
C＝傾斜輸送系數(shù)。該攪拌機(jī)的傾斜角度為，查表取值為1
代入數(shù)據(jù)得
D= =480.9 mm。
為方便生產(chǎn)，一般把計(jì)算出來的D值應(yīng)盡量圓整成下列標(biāo)準(zhǔn)直徑(mm):150，200，250，300，400，500，600，700，800........
所以D=500 mm。
2.4攪拌主軸轉(zhuǎn)速的確定
隨著主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，使得混凝土產(chǎn)生一個(gè)附加的繞軸旋轉(zhuǎn)的循環(huán)流。主軸一定的轉(zhuǎn)數(shù)范圍內(nèi)，這種附加的循環(huán)流對(duì)混凝土的影響并不顯著。但是，一定的轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)，混凝土就會(huì)產(chǎn)生垂直于輸送方向的跳躍翻滾，這時(shí)主軸將主要起攪拌而不再起軸向的推進(jìn)作用。這不僅會(huì)降低物料的輸送效率，加速設(shè)備構(gòu)件的磨損，而且會(huì)降低生產(chǎn)率。因此，為了避免這種現(xiàn)象的產(chǎn)生，主軸的轉(zhuǎn)速不得超過它的臨界轉(zhuǎn)速。
為了保證位于主軸附近的混凝土不會(huì)因?yàn)殡x心力的作用而產(chǎn)生垂直于輸送方向的徑向運(yùn)動(dòng)，它所受的離心力不能大于其自身重力，而葉片外徑處的混凝土所受的離心力最大，因此混凝土所受離心力的最大值與其自身重力之間應(yīng)有如下關(guān)系:
式中 —主軸最大轉(zhuǎn)速, 即臨界轉(zhuǎn)速，；
—螺旋葉片外徑，；
—重力加速度，；
—物料綜合特性系數(shù)。
令，則式可轉(zhuǎn)化為：
式中 —物料綜合特性系數(shù)，查表知：A=37
代入數(shù)據(jù)得＝52.3 r/min
因此把它初始設(shè)置在38是合理的。
攪拌葉片的螺旋角的設(shè)計(jì)
由于筒內(nèi)充滿了物料，其擴(kuò)散作用使在環(huán)筒（d2-d1）內(nèi)的物料偏離輸送實(shí)體。而周圍的物料又來補(bǔ)充，組成新的輸送實(shí)體，連續(xù)不斷，循環(huán)往復(fù)。為不使物料在攪拌筒內(nèi)堆積和截?cái)?。輸送葉片旋轉(zhuǎn)一周輸出的物料應(yīng)與攪拌葉片旋轉(zhuǎn)一周輸出的物料一致。
由公式
式中：
Q: 料流量（）
：螺旋葉片軸向投影面積 （）
：葉片旋轉(zhuǎn)一周被推料的軸向運(yùn)動(dòng)距離（）
N：葉片軸的轉(zhuǎn)速 （）
要滿足物料的連續(xù)性，有公式
＝
其中
把其余數(shù)據(jù)代入得：
由葉片的性質(zhì)知，帶式螺旋葉片的螺旋節(jié)距與螺旋葉片的直徑大致相同，再根據(jù)下述關(guān)系知
＝463.8 mm
考慮到該軸上還有一些反轉(zhuǎn)的葉片，的值適當(dāng)取的大一些，所以?。?80 mm。
2.5螺旋葉片的選擇
用于雙臥軸混凝土攪拌機(jī)的工作螺旋是由旋轉(zhuǎn)軸和許多螺旋葉片彼此焊接而成。螺旋葉片的制造無疑是整個(gè)螺旋輸送機(jī)制造中的關(guān)鍵。制造螺旋葉片雖有多種方法，但由于螺旋輸送機(jī)屬小批生產(chǎn)，故用模具壓形來制造螺旋葉片乃是質(zhì)量可靠而又切實(shí)可行的辦法。
2.5.1葉片螺旋面的成形
葉片的螺旋面是以垂直于軸的一段直線作母線繞軸作勻速旋轉(zhuǎn)并同時(shí)作勻速軸向移動(dòng)而形成的。是母線繞軸旋轉(zhuǎn)360°所形成的螺旋葉片，此時(shí)母線軸向移動(dòng)的距離稱為螺距S。
2.5.2坯料形狀的選擇
所示螺旋葉片的坯料形狀示于下圖所視，顯然坯料有一小塊扇形面積未被使用。盡管如此，但生產(chǎn)中往往選用這種形狀的坯料壓制出正好一個(gè)螺距的螺旋葉片。若將坯料修改成開有剪縫的整圓環(huán)狀，就能壓制出多于一個(gè)螺距的螺旋葉片，達(dá)到充分利用材料的目的，還可減少工作螺旋中葉片間的焊縫。這樣做的另一優(yōu)點(diǎn)是使構(gòu)成工作螺旋的各螺旋葉片的接頭處的各焊縫錯(cuò)開而不在同一軸向平面內(nèi)，從而改善螺旋輸送機(jī)工作的平穩(wěn)性。
2.5.3整圓坯料尺寸的確定
此葉片為實(shí)體面型的螺旋葉片。根據(jù)設(shè)計(jì)的尺寸可知：D=140 mm，S=400 mm，B=180 mm。
圖2.4 實(shí)體面型螺旋葉片
(1) 投影長(zhǎng)=3.14140=440 mm。
(2) 投影長(zhǎng)=3.14500=1570 mm。
(3) 長(zhǎng)
＝＝594.6 mm。
＝＝1620.2 mm。
(4) 葉片內(nèi)沿展開半徑
mm。
(5) 葉片外展開半徑
=104.5+180=284.5 mm。
(6) 展開料缺口夾角 α==
(7) 展開料缺口外螺旋線旋長(zhǎng) A=
＝＝164.7 mm。
帶式面型的螺旋葉片根據(jù)設(shè)計(jì)的尺寸可知：D=300 mm，S=480 mm，B=100 mm。
圖2.5 帶式面型螺旋葉片
（1）內(nèi)螺旋線投影長(zhǎng)=3.14300=942 mm。
（2）外螺旋線投影長(zhǎng)=3.14500=1570 mm。
（3）螺旋線實(shí)長(zhǎng)
＝＝1057 mm。
＝＝1642 mm。
（4）葉片內(nèi)沿展開半徑
mm。
（5）葉片外沿展開半徑
=101+100=280.7 mm。
(6) 開料缺口夾角
==
(7) 展開料缺口外螺旋線旋長(zhǎng) A=
＝＝120 mm。
2.6螺旋葉片的校核
葉片的材料采用16Mn的鋼，查表知道葉片的＝420 MPa。＝253 MPa。
圖2.6 物料葉片上運(yùn)動(dòng)圖
物料顆粒M在p力作用下，在料槽中進(jìn)行著一個(gè)復(fù)合運(yùn)動(dòng)，即沿軸向移動(dòng)，又沿徑向旋轉(zhuǎn)，如圖所示,既有軸向速度V1，又有圓周速度V2，其合速度為V。當(dāng)螺旋體以角速度W繞軸回轉(zhuǎn)時(shí)，若在螺旋葉片任一半徑r的O點(diǎn)處有一物料顆粒M，則物料顆粒M的運(yùn)動(dòng)速度可由圖的速度三角形求解。葉片上O點(diǎn)的線速度.就是物料顆粒M牽連運(yùn)動(dòng)的速度,可用矢量OA表示，方向?yàn)檠豋點(diǎn)回轉(zhuǎn)的切線方向；物料顆粒M相對(duì)于螺旋面相對(duì)滑動(dòng)的速度，平行于O點(diǎn)的螺旋線切線方向，可用矢量AB表示。當(dāng)不考慮葉片摩擦?xí)r，則物料顆粒M絕對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度Vn應(yīng)是螺旋面上O點(diǎn)的法線方向,可用矢量OB表示。由于物料與葉片有摩擦，物料顆粒M自O(shè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度V的方向應(yīng)與法線偏轉(zhuǎn)—摩擦角ρ。現(xiàn)對(duì)V進(jìn)行分解,則可得到物料顆粒自O(shè)點(diǎn)移動(dòng)的軸向速度V1和圓周速度V2。因此，V1就是料槽中物料的輸送方向，而V2則是對(duì)物料輸送的阻滯和干擾。
根據(jù)物料顆粒M運(yùn)動(dòng)速度圖的分析，物料軸向移動(dòng)的速度為：
由于，
所以
而
所以
由于
所以又可寫成
同理可得：
。
式中 S———螺旋螺距(mm)
n———螺旋轉(zhuǎn)速(r/min)
f———物料與葉片間的摩擦系數(shù),f=tanρ，ρ是與物料的摩擦角(°)
α———螺旋面升角(°)。
據(jù)此，可得出物料在料槽內(nèi)軸向移動(dòng)速度V1和圓周速度V2隨半徑r而變化的曲線圖。
圖2.7 物料軸向運(yùn)動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng)
由圖2.7可見，對(duì)帶狀葉片，V2在半徑長(zhǎng)度范圍內(nèi)是變化的。在葉片邊緣處，沿軸向運(yùn)動(dòng)的速度最大。
。代入數(shù)據(jù)知
＝285.3 mm/s
=0.29 m/s。
=
=164.2 mm/s
＝0.16 m/s。
現(xiàn)在假設(shè)物料均是在最大速度上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，在軸旋轉(zhuǎn)一周時(shí)的時(shí)間內(nèi)，在水平方向上，由動(dòng)量守恒定律得
t＝mv1
代入數(shù)據(jù)得
＝24.3 N。
在豎直方向上，由動(dòng)量守恒定律得
t＝mv2
代入數(shù)據(jù)得
＝7.4N。
＝0.3mg＝
＝1366.6 N。
葉片在葉邊緣所受的力為F=＝＝1366.5 N。
葉片在沿軸向看去為一圓環(huán)，由公式對(duì)y軸的慣性矩
葉片彎曲時(shí)，最大正應(yīng)力發(fā)生在彎矩最大的截面上
由公式
＝
＝0.075 MPa<<
對(duì)實(shí)體葉片，V2在半徑長(zhǎng)度范圍內(nèi)是變化的。在葉片邊緣處，沿軸向運(yùn)動(dòng)的速度最大。
。代入數(shù)據(jù)知
＝225.6 mm/s =0.2256 m/s。
=
=129.8 mm/s ＝0.130 m/s。
在水平方向上，由動(dòng)量守恒定律得
t＝mv1
代入數(shù)據(jù)得
＝21.7 N。
在豎直方向上，由動(dòng)量守恒定律得
t＝mv2
代入數(shù)據(jù)得
＝7.2N。
＝0.3mg＝
＝1590.3 N。
葉片在葉邊緣所受的力為F=＝＝1597.8 N。
葉片在沿軸向看去為一圓環(huán)，由公式對(duì)y軸的慣性矩
葉片彎曲時(shí)，最大正應(yīng)力發(fā)生在彎矩最大的截面上
由公式
＝
＝0.033 MPa<<
由于物料在剛接觸葉片時(shí)，瞬間速度發(fā)生了較大的變化，對(duì)葉片來說有一個(gè)很大的力的沖擊，在這個(gè)瞬間，葉片要承受較大的沖擊。由于由上式計(jì)算出的結(jié)果可知遠(yuǎn)小于，葉片不會(huì)發(fā)生彎折的情形?？梢哉J(rèn)為這種沖擊對(duì)葉片來說也是安全的。
螺旋槳式螺旋葉片即反向葉片
螺旋槳式螺旋葉片在雙臥軸混凝土攪拌機(jī)當(dāng)中，主要是用來使混凝土反向運(yùn)動(dòng)，使混凝土攪拌得更均勻，達(dá)到一定的硬度。然而由于葉片的作用，使混凝土在反向運(yùn)動(dòng)，而物料在運(yùn)動(dòng)的過程中突然受阻，葉片受到的阻力將突然增強(qiáng)。因此，葉片受到很強(qiáng)的推力，容易發(fā)生彎折（如下圖所示）。
圖2.8 反向葉片
在水平方向上，由動(dòng)量守恒定律得
t＝mv1-mv2
代入數(shù)據(jù)得
＝14.5 N。
在豎直方向上，由動(dòng)量守恒定律得
t＝mv2
代入數(shù)據(jù)得
＝4.8N。
＝0.3mg＝
＝1883.25 N。
葉片在葉邊緣所受的力為F=＝＝1883.4 N。
葉片在沿軸向看去為一圓環(huán)，由公式對(duì)y軸的慣性矩
葉片彎曲時(shí)，最大正應(yīng)力發(fā)生在彎矩最大的截面上
由公式
＝
＝0.24 MPa<<
參考一些其它的焊接方法，對(duì)于實(shí)體攪拌葉片有很長(zhǎng)的焊縫，。我采用交錯(cuò)斷續(xù)角焊縫。焊角尺寸為5 mm，相鄰焊縫的間距為30 mm，焊縫段數(shù)為10段，每段焊縫長(zhǎng)度為50 mm。對(duì)于帶狀葉片來說，主要是對(duì)葉片加強(qiáng)板兩端的焊接。分別采用角焊縫，焊角尺寸為5 mm。
3 軸承設(shè)計(jì)
根據(jù)工作條件,決定選用雙列圓錐滾子軸承，設(shè)軸運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，工作溫度小于150度，壽命為三年.(一年按300天計(jì)算)時(shí)間根據(jù)滾動(dòng)軸承樣本或機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第三版第二卷表7-2-69，可知3113732軸承的基本額定負(fù)荷KN:Cr=1530KN ，Cor =1854KN： 計(jì)算系數(shù)為e=0.34，Y1=2.9 ，Y2=2.0，Y0 =2.0。
3.1 軸承受到的徑向載荷R1和 R2
FAX= -8.417KN，F(xiàn)AZ= -0.922KN，F(xiàn)BX= -5.97KN，F(xiàn)BZ= -0.654KN
FAY=171.378KN；
R1= （6—1）
==8.472KN,
R2= （6—2）
==6.006KN;
徑向載荷
R= （6—3）
= =10.385KN
3.2 求兩軸承的計(jì)算軸向力A1和A2
對(duì)于圓錐滾子軸承有［2］中按表13-7，軸承內(nèi)部附加軸向力S=R/2Y,式中Y為對(duì)應(yīng)［2］中表13-5中A/R＞e的Y值。由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第三版第二卷表7-2-71仿照雙列圓錐滾子軸承的計(jì)算公式：
當(dāng)量動(dòng)載荷:
當(dāng)Fa/Fr ≤e, Pr= Fr + Y1Fa； （6—4）
Fa/Fr ＞e, Pr= 0.67Fr + Y2Fa； （6—5）
其中 Fr為徑向載荷； Fa為軸向載荷；Pr為當(dāng)量動(dòng)載荷。
當(dāng)量靜負(fù)荷：
Por= Fr + YoFa； （6—6）
Fa,Fr均為作用于軸承上的總載荷
因?yàn)镕a/ Fr =FAY/R=171.378/10.385=16.5＞e，
所以當(dāng)量動(dòng)載荷
Pr= 0.67Fr + Y2Fa=0.67x10.385+2.0x171.3=349.558KN
查表［3］中表7-2-4~7-2-7, f p=1.2 ,f t=0.90, f h=3.07 ,
f n=1.090；f m=1
式中 f p—沖擊載荷系數(shù), 按［3］中表7-2-6選?。?
f t—溫度系數(shù)，按［3］中表7-2-7選取；
f h—壽命系數(shù)，按［3］中表7-2-4選??；
f n —速度系數(shù)， 按［3］中表7-2-5選取；
f m —力矩負(fù)荷系數(shù)，力矩較小時(shí)1，力矩負(fù)荷較大時(shí)2。
根據(jù)［3］中式(7-2-1)
C=( f hf p f m/ f nf t) Pr =3.755x349.558=1312.590KN。
又所選的軸承Cr=1530KN＞1312.590KN,故所選的軸承合適。
4 設(shè)計(jì)總結(jié)
畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)生專業(yè)知識(shí)深化和系統(tǒng)提高的重要過程，是對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力、理論聯(lián)系實(shí)際能力和創(chuàng)新精神的綜合訓(xùn)練，是培養(yǎng)學(xué)生探求真理的科學(xué)精神、科學(xué)研究方法和優(yōu)良的思想品質(zhì)等綜合素質(zhì)的重要途徑。
由于此次設(shè)計(jì)完成的有些倉(cāng)促，所以還是有很多疏漏之處還望老師予以指正。本說明書主要整體上對(duì)雙臥軸混凝土攪拌機(jī)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和選型。從自身的設(shè)計(jì)水平出發(fā)，特別通過對(duì)攪拌系統(tǒng)的核心部分?jǐn)嚢枞~片的選型和布置方式的幾種設(shè)計(jì)方案的研究，最終得出了適合雙臥軸混凝土攪拌機(jī)的一種合理的葉片布置，即混合型正反交替布置。經(jīng)過分析論證此種方式的攪拌質(zhì)量和攪拌效率較高。
通過本次混凝土攪拌機(jī)的設(shè)計(jì)，加深了我對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解和應(yīng)用，同時(shí)，也彌補(bǔ)了以前的知識(shí)漏洞，鞏固了知識(shí)的積累。更好的利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題。在老師的指導(dǎo)下，自己的各方面能力有了全面提高。
機(jī)架是整機(jī)的基礎(chǔ)，要求設(shè)計(jì)時(shí)確定其與其余各部件的安裝位置與尺寸關(guān)系，通過全面的設(shè)計(jì)計(jì)算，校核整個(gè)機(jī)架的強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性。整個(gè)底架由槽鋼，角鋼和鋼板以焊接或螺栓聯(lián)結(jié)而形成，因而要求有相關(guān)的材料力學(xué)和鋼結(jié)構(gòu)的知識(shí)。
隨著社會(huì)的進(jìn)步發(fā)展，人們需求的提高。對(duì)混凝土的質(zhì)量等各方面的要求會(huì)逐漸增強(qiáng)。混凝土攪拌機(jī)是施工機(jī)械裝備中的重要設(shè)備,其產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率直接影響著建筑施工質(zhì)量和建筑施工進(jìn)度。強(qiáng)制式攪拌機(jī)是應(yīng)用最普遍、使用率最高的混凝土攪拌機(jī)。為了提高攪拌的效率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度雙臥軸攪拌機(jī)將是未來的一種發(fā)展趨勢(shì)。通過對(duì)雙臥軸混凝土攪拌機(jī)葉片合理的布局和形狀，對(duì)提高混凝土的質(zhì)量和生產(chǎn)率會(huì)產(chǎn)生很大的幫助。
通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅對(duì)混凝土攪拌機(jī)有了完整的了解，而且學(xué)會(huì)了解決一些工程技術(shù)問題的方法，對(duì)自己有很大幫助，為我即將走上工作崗位打下良好的基礎(chǔ)，同時(shí)開闊了自己的視野，對(duì)機(jī)械相關(guān)產(chǎn)品及知識(shí)有了更多的了解。
本此畢業(yè)設(shè)計(jì)雖然已經(jīng)初步完成，但還是有很多缺陷，還有許多可以改進(jìn)的地方，希望通過老師的指導(dǎo)能讓設(shè)計(jì)更加完善合理。
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致 謝
在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，我碰到了很多的問題，考慮總是時(shí)不夠全面，在畢業(yè)設(shè)計(jì)開始時(shí)，進(jìn)行得不夠順利。在周尚裕老師的悉心指導(dǎo)和同學(xué)們的熱心幫助下，考慮到我們的實(shí)際問題，使我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)得以順利和成功的進(jìn)行。在此對(duì)他們表示衷心的感謝。
另外，感謝這四年來培養(yǎng)了我的老師們，在你們的辛勤教育下，使我具備了一定的有關(guān)機(jī)械方面知識(shí)，為我以后走入社會(huì)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。還教會(huì)了我將來該怎樣更好的適應(yīng)這個(gè)社會(huì)。在大學(xué)四年中，我學(xué)到了很多的知識(shí)，這些知識(shí)將使我受益終生。在此，對(duì)培育了我們的老師們?cè)俅谓o予我衷心的感謝。
通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我更好的把理論和實(shí)踐相結(jié)合了起來，對(duì)我所學(xué)的專業(yè)知識(shí)有了進(jìn)一步的強(qiáng)化。
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