2000型双轴卧式搅拌机搅拌轴的设计（机械CAD图纸）

1、本科机械毕业设计论文cad图纸 qq 401339828 摘要混凝土搅拌机是施工机械装备中的重要设备，其产品质量和生产效率直接影响着建筑施工质量和建筑施工进度。强制式搅拌机是应用最普遍、使用率最高的混凝土搅拌机。双卧轴搅拌机是新型搅拌机型，因其搅拌质量好，生产率高，被广泛用于各种搅拌场合。这种形式的搅拌机主要由水平安置的两个相连的圆槽形拌筒、两根按相反方向转动的搅拌轴和传动机构组成。在两根水平轴上的圆周方向安装了若干有规律排列的搅拌叶片。两根水平轴上的搅拌叶片前后上下都错开一定的空间，从而使拌和料在两个拌筒内轮番地得到搅拌。借助旋转的叶片对物料进行剪切、挤压、翻滚和抛出等强制搅拌作用，使物料在

2、剧烈的相对运动中得到均匀搅拌。这种机型的搅拌机，搅拌作用强烈，搅拌质量好，生存率高，但磨损和功耗大。本课题从搅拌叶片的布局和搅拌机的主要参数的设计考虑，设计出更合理的搅拌机。关键词：混泥土搅拌机；双轴；叶片abstractconcrete mixer is the key device of construction machinery and equipment. it has product quality and production efficiency, which direct impacts on the construction quality and progress of

3、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.the agitator is mainly composed of two groove agitatin

4、g vessels connected, two mixer shafts rotating in the opposite direction and gearing. a certain number of regular mixer blades are equiped around the circle of the two horizontal shafts. in order to make sure the materials be stired in turn in the two mixer vessels, the mixer blades are staggered.wi

5、th the help of rotating blades，conducts forced action of cutting，squeezing，rolling and thrusting to the material，andthus mixes it evenly in the fierce relative movementthjs kind of mixer is featured with strong mixing actiongood mixing quality，hish productivity，but terrible wearing and big power con

6、sumptionconsidering the arrangement of mixing blades and the main parameters of mixer，and by analysis to the mixing process，design a more reasonable mixer.keywords：concrete mixer；twin-shaft；blade目录中文摘要英文摘要第一章 总述11.1双卧轴搅拌机原理11.2国内外搅拌机的发展历程31.3搅拌机研究的背景与意义61.4 论文研究的方法和内容8第二章 主参数设定92.1搅拌筒的参数设计92.1.1搅拌筒的

7、外形与材质92.1.2搅拌筒的尺寸确定及结构选型112.1.3容积132.2搅拌机功率132.3搅拌机主轴转速13第三章 传动装置143.1电动机143.2减速机153.2.1齿箱速比153.2.2减速器的选用153.3联轴器163.3.2联轴器的选用16第四章 搅拌装置174.1搅拌臂的排列174.1.1搅拌臂的料流排列174.1.2搅拌臂的数目184.2搅拌轴上夹套设计204.2.1选择材料，确定设计压力204.2.2夹套筒体和夹套封头厚度计算204.2.3内筒体壁厚计算214.3搅拌叶片234.3.1搅拌叶片的基本参数234.3.2搅拌叶片的排列264.3.3搅拌叶片的安装角度284.4

8、叶片的校核304.4.1叶片数量的校核304.4.2相邻叶片相位关系304.3.3螺旋升角304.5搅拌主轴314.5.1主轴主要参数314.5.2主轴的强度校核324.6搅拌机附件344.6.1轴封344.6.2挡板354.6.3滚动轴承的选择354.7搅拌机“裹轴现象36结论37致谢38参考文献39本科机械毕业设计论文cad图纸 qq 401339828 第一章 总述1.1双卧轴搅拌机原理双轴式混凝土搅拌机又称双卧轴搅拌机，它与单卧轴搅拌机一样也是一种新型的搅拌机种，也具有自落和强制两种搅拌功能，2000型混凝土搅拌机属于强制式搅拌机的一种，2000出料容量为2000l。它是目前国内较为新

9、型的搅拌机，整机结构紧凑，外观美观。2000型双卧轴混凝土搅拌机具有操作简便的特点，既能搅拌干硬性混凝土又能搅拌塑性混凝土，还能搅拌砂浆和轻骨料。它具有单机独立作业和与plc系列配料机组成简易式混凝土搅拌站的双重优越性，还可以为搅拌站提供配套主机，试用于各类大中小预制构件厂及公路，桥梁，水利，码头等工业及民用建筑工程，是一种高效率机型，应用非常广泛。图一这种形式的搅拌机主要由水平安置的两个相连的圆槽形拌筒，两根按相反方向转动的搅拌轴和传动机构等组成，在两根水平轴的圆周方向安装了若干组呈螺旋形排列的搅拌叶片，两根水平轴上的搅拌叶片前后上下都错开一定的空间，从而使拌合料在两个拌筒内轮番地得到搅拌。

10、搅拌叶片一方面将拌筒底部和中间的拌合料向上翻动，另一方面又将拌合料沿轴向推挤形成交叉料流，加上安装在搅拌轴端的强力推压叶片使拌合料经强烈搅拌后变成匀质混凝土。图二双卧轴搅拌机与单卧轴搅拌机一样都设有端面叶片，所不同的是：单卧轴搅拌机的水平轴上装有螺旋带状叶片，而双卧轴搅拌机的水平轴上按一定规律排列若干拌臂，每个拌臂装有一枚叶片，观察这些叶片在三维坐标内形成不连续的螺旋，当水平轴按某一固定旋向运转时，螺旋所产生对物料的推力可分解成径向力和轴向力，径向力的作用使物料向上翻动，而轴向力的作用将物料沿水平轴推向中间和一端，另一水平轴产生相同的效果，将物料推向中间和另一端。这样，拌简内物料的流动形成复杂

11、的运动轨迹，加上端面叶片的作用，使物料的运动轨迹变得更为复杂，搅拌作用也就更为强烈。对于某一运动着的微小的混凝土物料可以看作某一运动单元，而该单元在搅拌过程中循着复杂的运动轨迹，在摩擦力挤压力、剪切力、惯性力的作用下作不规则的运动，当该单元由叶片带到上部时，则由挤紧状态松脱出来产生一个分散抛落过程，犹如自落式搅拌过程。当该单元在搅拌叶片作用下向下运动时，则将受到挤压力和摩擦力的作用，既有大的流动，又有小范围的挤散和重新组合，犹如强制式搅拌过程。此外，这就是双卧轴搅拌机的主要特点。1.2国内外搅拌机的发展历程19世纪40年代，在德、美、俄等国家出现了以蒸气机为动力源的白落式搅拌机，其搅拌腔由多面

12、体状的木制筒构成，一直到19世纪80年代，才开始用铁或钢件代替木板，但形状仍然为多面体。1888年法国申请登记了第一个用于修筑战前公路的混凝土搅拌机专利。20世纪初，圆柱形的拌筒自落式搅拌机才开始普及，形状的改进避免了混凝土在拌筒内壁上的凝固沉积，提高了搅拌质量和效率。1903年德国在斯太尔伯格建造了世界上第一座水泥混凝土的预拌工厂。1908年，在美国出现了第一台内燃机驱动的搅拌机，随后电动机则成为主要动力源。从1913年，美国开始大量生产预拌混凝土，到1950年，亚洲大陆的日本开始用搅拌机生产预拌混凝土。在这期间，仍然以各种有叶片或无叶片的自落式搅拌机的发明与应用为主。 图三 自落式搅拌机的

13、工作原理图 图四强制式搅拌机的工作原理图 自落式搅拌机依靠被拌筒提升到一定高度的物料的自落完成搅拌。工作时，随着拌筒的转动，物料被搅拌筒内壁固定的叶片提升到一定高度后，依靠自重下落。由于各物料颗粒下落的高度、时问、速度、落点和滚动距离不同，从而物料各颗粒相互穿插、渗透、扩散，最后达到均匀混合。自落式搅拌机结构简单，可靠性高，维护简单，功率消耗小，拌筒和叶片磨损轻，但搅拌强度不高，生产效率低，搅拌质量不易保证。此种搅拌机适于拌制普通塑性混凝土，广泛应用于中小型建筑工地。按拌筒形状和卸料方式的不同，有鼓筒式搅拌机、双锥反转出料搅拌机、双锥倾翻出料搅拌机和对开式搅拌机等，随着多种商品混凝土的广泛使用

14、以及建筑规模的大型化、复杂化和高层化对混凝土质量、产量不断提出的更高要求，有力地促进了混凝土搅拌设备在使用性能和技术水平方面的提高与发展。各国研究人员开始从混凝土搅拌机的结构形式、传动方式、搅拌腔衬板材料以及搅拌生产工艺等方面进行改进和探索。20世纪40年代后期，德国elba公司最先发明了强制式搅拌机，和自落式搅拌机 的工作原理不同，强制式搅拌机利用旋转的叶片强迫物料按预定轨迹产生剪切、挤压、 翻滚和抛出等强制搅拌作用，使物料在剧烈的相对运动中得到匀质搅拌。强制式搅拌机，与自落式搅拌机相比，强制式搅拌机搅拌作用强烈，搅拌质量好，搅拌效率高，但拌筒和叶片磨损大，功耗增大。此种搅拌机适于拌制干硬性

15、、轻骨料混凝土以及特种混凝土和专用混凝土，多用于施工现场的混凝土搅拌站和预拌混凝土搅拌楼。根据构造特征不同，主要有立轴涡浆式搅拌机、立轴行星式搅拌机、立轴对流式搅拌机、单卧轴搅拌机和双卧轴搅拌机等。图五公司和rex works公司、意大利的sicoma公司和simen公司、日本的日工株式会社和光洋株式会社等企业发展迅速，目前已形成系列产品。比如德国的emc系列、ems系列搅拌站和ubm系列、emt系列搅拌楼，意大利的mao系列搅拌站、mso系列大型搅拌基地等。我国混凝土搅拌设备的生产从20世纪50年代开始。1952年，天津工程机械厂和上海建筑机械厂试制出我国第一代混凝土搅拌机，进料容量为400

16、l和1000l。20世纪70年代未至80年代初，我国为适应建筑业商品混凝土大规模发展的需要，在引进国外样机的基础上，有关院所厂家陆续开发了新一代jz型双锥自落式搅拌机、d型单卧轴强制式搅拌机。其中，js型双卧轴搅拌机在80年代初研制成功。80年代末，我国混凝土搅拌产品开发重点转向商品混凝土成套设备，研制出了10多种混凝土搅拌楼(站)。经过引进吸收、自主开发等几个阶段，到本世纪初，国内混凝土搅拌机技术得到长足发展，在产品规格和生产数量上，都达到了一定规模，出现了一批具有自主知识产权的新技术，逐步形成了一个具有一定规模和竞争能力的行业。混凝土机械是建筑工程业中使用最广泛、用量最大的施工设备之一。中

17、国是世界上水泥产量最大的国家，年产量约13.8亿t，占世界水泥总产量的50%以上，这就决定了中国混凝土机械在世界工程建设中的地位。到目前为止，我国是混凝土机械(主要指混凝土搅拌站(楼)、搅拌输送车、混凝土泵和泵车)生产量和拥有量最大的国家。就预拌混凝土的用量比例来看，我们与发达国家的平均水平还有不少差距，但在我国大中城市的使用已达到某些发达国家的水平。在我国省会城市已达到70%以上，地级市一般也在3050%，特别是北京、上海等城市，预拌混凝土已达90%以上，也是世界上预拌混凝土用量最大的城市，最高时达5500万/年。某些沿海省份如江苏、广东等，商品混凝土供应站均在400500家之多。在产品设备

18、方面，我国产品也有可圈可点之处，有世界上最大主机为6的商品混凝土搅拌楼，有将c100混凝土泵送到436m高、创世界纪录的高压大容量混凝土泵，有世界上臂架最长的72m泵车和6节折叠臂的rz型泵车。在世界建筑工程机械50强，中国入列的8家企业中，有5家生产混凝土机械。其中，中联重科和三一重工成为混凝土机械名列前茅的2家，这是中国混凝土机械行业的骄傲。1.3搅拌机研究的背景与意义搅拌设备的作用如下： 使物料混合均匀； 使气体在液相中很好的分散； 使固体粒子（如催化剂）在液相中均匀的悬浮； 使不相溶的另一液相均匀悬浮或充分乳化； 强化相间的传质（如吸收等）； 强化传热。随着经济建设的同益发展，国家不断

19、加快城市建设和基本建设，西部大开发、西气 东输、南水北调和奥运工程等一大批国家重点建设项目全面展开，国内对混凝土搅拌设 备的需求量随之增加。这为混凝土的搅拌行业提供了巨大的发展商机。商品混凝土的大力推广和工程建设施工的高质量化、高效率化和高效益化，从客观上推动了混凝土搅拌质量、搅拌设备在使用性能与技术水平方面的迅速提高和发展。此外，从市场需求看，随着高速公路和高速铁路建设的加快，用户对施工质量的要求越来越高，一些传统搅拌设备已无法满足越来越高的施工要求。图六目前，我国每年城乡新建房屋建筑面积近20亿，其中80以上为高能耗建筑。单位建筑面积能耗是发达国家的23倍以上，建筑用实心粘土砖每年毁阳12

20、万亩，能耗水平与发达国家相比，钢材消耗高出10-25，每拌和l混凝土要多消耗水泥80。也就是说，2005年我国的混凝土要多消耗1200亿kg水泥，以目前水泥的市场价每公斤040元计算，价值人民币480亿元！这中间有材料的原因，也有搅拌技术落后的原因，由此而知，搅拌技术的研究具有重要的社会和经济意义。我国年产水泥混凝土约15亿，搅拌机的年产量也居世界首位。相对而言，我国混凝土搅拌技术相对落后，具有自主知识产权的技术很少。随着近年来商品混凝土 的大力推广以及高速铁路工程建设等施工的高效率化、高质量化和高效益化，客观上推 动了混凝土搅拌设备向高效率、高质量方向发展。此外，从市场需求看，用户对施工质量

21、和效率的要求也越来越高，一些传统产品已无法满足越来越高的施工要求。因此，必须在现有结构基础上对搅拌机进行参数优化，同时寻求新型搅拌原理或新型搅拌机型。提出“2000双卧轴搅拌机搅拌轴的设计”这一课题，旨在提高混凝土生产质量， 提高搅拌设备工作效率，从而节约生产成本。它既是对现有搅拌理论的深入探讨，更是 进一步技术的提升与创新，对提高我国搅拌设备的使用性能和技术水平，以及工程建设的质量和速度都具有重要的理论和实用价值，并有着广阔的应用前景。它的重要意义还在于利用优化技术提高混凝土搅拌设备发展速度和国家重点项目施工量，提升我国混凝土搅拌设备的市场竞争力和工程施工国产设备的装备水平。1.4 论文研究

22、的方法和内容论文采用先设定后验算的方法，即先设定参数，后检验校核参数的合理性。2000型搅拌机主要由水平安置的两个相连的圆槽形拌筒，两根按相反方向转动的搅拌轴和传动机构等组成，在两根水平轴的圆周方向安装了若干组呈螺旋形排列的搅拌叶片，两根水平轴上的搅拌叶片前后上下都错开一定的空间，从而使拌合料在两个拌筒内轮番地得到搅拌。搅拌叶片一方面将拌筒底部和中间的拌合料向上翻动，另一方面又将拌合料沿轴向推挤形成交叉料流，加上安装在搅拌轴端的强力推压叶片使拌合料经强烈搅拌后变成匀质混凝土。搅拌过程中循着复杂的运动轨迹，在摩擦力、挤压力、剪切力、惯性力的作用下作不规则的运动。为了使设计的搅拌机更加合理，以下几

23、个参数十分重要：1搅拌简体的容积参数；2搅拌臂的大小参数；3搅拌机轴参数与安装；4搅拌叶片参数与排列。因此，论文将从以下几个方面进行研究：、搅拌筒参数的选用；、搅拌机功率和主轴转速的确定；、传动装置的选择；、搅拌装置主轴和叶片的设计计算。其中，重点研究的是搅拌装置，包括主轴的参数设计，主轴的强度校核，搅拌臂的设计，叶片的排列方式，叶片的安装角度，叶片的数目。第二章 主参数设定2.1搅拌筒的参数设计2.1.1搅拌筒的外形与材质由于双卧轴混凝土试验用搅拌机具有两根搅拌轴，为了避免搅拌过程中的死角，料筒底部设计成两个圆筒形凹陷，分别对应于两根搅拌轴正下方。并且，凹陷弧面所对应的轴线与上方搅拌轴的轴线

24、重合。两个凹陷之间有一个突起，突起的高度与搅拌筒的公称容量、搅拌效率、均匀性等密切相关。图七搅拌轴转动时，由于搅拌叶片上各点与轴心的距离不同，各点的线速度是不同的，靠近搅拌轴线速度越小，靠近搅拌筒线速度越大，因而对物料的搅拌、剪切作用也不相同。这样，在靠近搅拌轴附近的区域形成混合料搅拌的低效区。低效区的存在对单卧轴混凝土搅拌机的影响最明显，在大搅拌叶片相对一侧、靠近搅拌轴处安装小搅拌叶，可以增加搅拌轴附近物料与搅拌筒内壁附近物料间的径向对流，从而消除搅拌低效区。而针对双卧轴混凝土搅拌机而言，可以通过调节两根搅拌轴的间距，使其中一根搅拌轴上的搅拌叶片伸入另一根搅拌轴的低效区内，搅拌叶片相互交错，

25、以达到主搅拌区各点搅拌效果均匀一致，从而消除了搅拌低效区。同时，两根搅拌轴的靠近程度决定了凹陷之间突起的高度和搅拌筒的公称容量。搅拌筒侧壁与水平面垂直。除参与搅拌轴固定的两个相对侧壁外，剩下两个侧壁均与底部圆筒相切，此种结构设计一方面保证了料筒内没有搅拌死角，另一方面搅拌筒的公称容量最大，且搅拌过程不出现卡石子现象。图八双卧轴混凝土试验用搅拌机的搅拌叶片和搅拌筒体采用16mn钢制作。搅拌筒壁厚为10mm，搅拌叶片厚12mm，搅拌叶片与搅拌筒间距可调，这些设计可以能够保证搅拌机的使用寿命高于5年远远高于目前广泛使用的单卧轴混凝土试验用搅拌机。2.1.2搅拌筒的尺寸确定及结构选型筒体及封头型式选择

26、圆柱形筒体，采用标准椭圆形封头图九确定内筒体和封头的直径搅拌筒体设备长径比取值范围是1.72.5，综合考虑筒体长径比对搅拌功率、传热以及物料特性的影响选取。根据工艺要求，装料系数，筒体全容积，筒体公称容积（操作时盛装物料的容积）。初算筒体直径，即，圆整到公称直径系列，取。封头取与内筒体相同内经，封头直边高度。3 确定内筒体高度h当时，查化工设备机械基础【1】 成大先机械设计手则北京：化学工业出版社200804【2】 徐颧机械设计手册北京：机械工业出版社199101【3】 田福祥著机械优化设计理论与应用北京：冶金工业出版社199802【4】 冯忠绪混凝土搅拌理论与设备m 北京：人民交通出版社20

27、0105【5】 赵利军冯忠绪双卧轴搅拌机叶片排列的试验长安大学学报自然科学版200424(2):94-96【6】 冯忠绪王卫中姚运仕等搅拌机合理转速的研究中国公路学报200619(2)116-120【7】 赵利军双卧轴搅拌机参数优化及其试验研究d西安长安大学200209【8】 王卫中双卧轴搅拌机工作装置的试验研究d西安长安大学200410【9】 姚运仕双叶片搅拌机参数优化及其试验研究d西安长安大学200402【10】 韩森李志玲张东省等露石水泥混凝土路面关键技术研究口中国公路学报200417(4)：1720【11】 rratisc fconcrete mixing methods and co

28、la_cretemixers：state0iarof tjjresnatinststandteehn012001，106(2)：391 399【12】 张世英胨元基筑路机械工程em 北京：机械工业出版社199806【13】 金宏陆好剑德国bhs公司混凝土设备技术j 中国水利2002(10)：66 67【14】 gb/t9142-2000混凝土搅拌机s2000【15】 吴宗泽罗圣国机械设计课程设计手则北京：高等教育出版社200612【16】 濮良贵纪名刚 机械设计北京： 高等教育出版社 200605【17】 陈志平章序文林醒华等搅拌与混合设备设计选用手则北京 ：化学工业出版社200408表16-

29、6得封头的容积。，取。核算与，该值处于之间，故合理。该值接近，故也是合理的。2.1.3容积初步设计搅拌筒的参数如下图所示：搅拌筒的有效直径d=1350mm，筒体中心距a=1120mm，筒体有效长度l=1578mm,有效容积由筒体相交圆弧形成的截面面积s与筒体有效长度l的乘积、减去搅拌系统所占筒体水平中心线以下空间vj后的净空间。现取vj=0.20m,ve=sl-vj=代入数据有ve=.图十容积利用系数：k=vc/ve=2/4.6=0.435其中vc为出料容量。2.2搅拌机功率查国家标准gb9124-2000得p=110kw。2.3搅拌机主轴转速搅拌机搅拌过程中，其搅拌叶片的线速度vy=1.5-

30、1.7m/s，2000型双卧轴搅拌机的搅拌叶片线速度可以选择vy=1.60m/s，叶片外侧回转半径ry=650mm.则搅拌主轴转速为n=23.518rpm。第三章 传动装置3.1电动机三相异步电动机是工农业生产中应用最广泛的一种动力机械.合理的选择与使用电动机能保证电动机安全、经济、高效地运行。y系列三相异步电动机按照标准设计，具有互换性的特点。y系列电动机为一般用途全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，具有防止灰尘，铁屑或其他杂物侵入电动机内部的特点。查y系列三相异步电动机的技术数据，选用y315s-4 型号电动机，其参数如下表型号额定功率额定电流转速效率功率因数堵转转矩额定转矩kwar/min

31、%cos倍y315s-4110201148093.50.891.8其中，功率p=110kw，转速n=1480r/min。图十一3.2减速机减速器是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将马达的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。减速器的作用：1）降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比，但要注意不能超出减速器额定扭矩；2）降速同时降低了负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方。减速器的种类：一般的减速器有斜齿轮减速器(包括平行轴斜齿轮减速器、蜗轮减速器、锥齿轮减速器等等)、行星齿轮减速器、摆线针轮减速器、蜗轮蜗杆减速器、行星摩擦式机械无级变速机等等。齿箱速比已知总速比i=

32、1480/23.158=62.93，若定带轮速比为=1.1503，则齿箱速比=54.7。其扭矩为=44667.91nm。设定负载特性系数k=1.5，则最大扭矩=k=44667.911.567001.87nm。3.2.2减速器的选用根据以上参数，选用ngw型行星齿轮减速器。型号为ngw-10-2-6。速比= 56，=47100nm，=70650 nm。3.3联轴器联轴器是减速机的常用附件，选好联轴器对减速机性能的发挥起着至关重要的作用。联轴器可分为刚性联轴器、挠性联轴器和安全联轴器三大类别，例如刚性联轴器又可有凸缘联轴器、套筒联轴器等。刚性联轴器只能用来联接两根严格共轴线的轴。而挠性联轴器，由于

33、结构上的特殊设计，因而还有多方面的功能。如:1、缓和减速机工作时轴上的扭转冲击；2、补偿由于制造和安装误差造成所联接两轴的轴向位移,径向位移和角位移，避免轴端产生过大的附加载荷(鳖劲力)；3、改变轴系的共振转速。例如当冲击吸收功相同时，以扭矩为基准的扭转角越大(即刚度小)，冲击扭矩越小，共振转速越低。联轴器的惯性矩也影响轴的共振转速；4、减轻轴的扭转振动。不过，这只有采用具有较大外阻尼(增大摩擦阻尼)的结构或较大内阻尼的材料(如橡胶、塑料等)做联轴器的中间传力件时，才能实现。3.3.1联轴器参数减速器输入端转速 =n/=1480/1.1503=1268.6r.p.m。减速器输入端扭矩=9550

34、n/=9550110/1268.6=816.49nm。3.3.2联轴器的选用选用挠性联轴器，十字轴式万向联轴器。由以上参数选择swp200b型。其公称转矩为31.5kn/m.图十二第四章 搅拌装置4.1搅拌臂的排列4.1.1搅拌臂的料流排列对于双卧轴搅拌机，搅拌臂的排列形式主要包括搅拌臂的料流排列和搅拌臂的相对位置关系。其中搅拌臂的相对位置关系主要是指单根轴上相邻两个搅拌臂之间的相对位 置关系和双轴上搅拌臂之间的相对位置关系。搅拌臂的不同排列形式，可使拌筒内的混凝土混合料产生不同的料流运动形式。卧轴搅拌机拌筒内的料流形式因搅拌轴数量和混凝土搅拌生产的方式不同有所差别。分析拌筒内的料流形式，可以

35、知道影响双卧轴搅拌机搅拌筒内物料运动的主要因素是搅拌臂的排列以及叶片参数。 图十三 搅拌臂对流排列 图十四搅拌臂的围流排列在搅拌叶片推动下，混合料由搅拌机两端向中央运动，并在中央处以锥体形状堆积。这时有些物料就会从料堆顶部溢出，流向拌筒的两端，然后再由叶片将其从两端推回中央，从而完成物料的一个循环。其中一根轴上的叶片推动混合料沿轴朝一个方向运动，而另一根轴上的叶片推动混合料沿轴朝另一个相反方向运动。在两轴末端，各有返回叶片把混合料扒离拌筒端面，并从一根轴处转送到另一根轴处，使混合料完成大循环运动。在两轴之间的区域，左边轴上的叶片将混合料推向右边，右边轴上的叶片将混合料推向左边，完成混合料的小循

36、环运动。4.1.2搅拌臂的数目搅拌臂数量的多少对搅拌机的工作效率及混合料的搅拌质量有一定的影响，不仅单根轴上相邻搅拌臂间的相位角与搅拌臂的数量密切相关，而且双轴上搅拌臂排列组合形式及其合理逆流的最小相位差也与搅拌臂的数量有关。搅拌臂数量多，必然使搅拌轴长度增加使其结构强度、刚性下降，使搅拌机拌筒的长度增加使其长宽比不合适。而且搅拌机拌筒的长度增加，卸料门的长度也要增加，这对总体伟置不利。另外，搅拌臂越多，使石料被叶片挤碎的可能性增大，这将影响到骨料的级配精度。搅拌臂数量少，必然减少物料的循环次数，减少物料与搅拌的叶片直接接触而发生强制作用的机会，影响搅拌质量。图十五所以，确定搅拌机合理的搅拌臂

37、数目也具有重要的意义。确定搅拌臂数目要考虑的相关因素有：单根搅拌轴每转一圈，物料沿轴向行程不小于相邻两搅拌臂沿搅拌筒轴向空间长度。若以m表示单根轴上搅拌臂数目，表示相邻搅拌臂之间的相位角，则n360，一般360n720。 两根搅拌轴转动时，两轴上转向相反的搅拌臂叶片最小空间距离决定了搅拌机 所能适应的骨料最大粒径。否则，不是骨料被挤碎，就是搅拌臂及叶片受损。当然，上述“最小空间距离”与搅拌臂数量、叶片几何尺寸、叶片安装角度及搅拌臂间相互布置等有关。单根轴上相邻叶片的轴向投影应有一定重叠，以保证料流的连续性，同时卸料时可最大限度地减少拌筒内的混合料残留，给拌筒清洗带来方便。搅拌臂数目与相位角除了

38、必须符合关系式360n720。外，还与双轴搅拌臂的布置形式有关。尤其是在搅拌臂正正平行排列时，若搅拌臂数目与单轴搅拌臂相位角的大小匹配不合理，就难以找到完全符合搅拌臂布置基本原则的排列方案。搅拌臂正正平行排列条件下，搅拌臂数目与其相位角大小的匹配关系是：360n720 ：=90时，n不可以取5、7，即n不宜为奇数；=60时，n不可以取6、8、10，即n不宜为偶数；=45时，n不可以取9、11、13、15，即n不宜取奇数。由上可知，可以选择=60 的相位角，搅拌臂数目为n=11。4.2搅拌轴上夹套设计4.2.1选择材料，确定设计压力按照钢制压力容器（）规定，决定选用高合金钢板，该板材在下的许用应

39、力由过程设备设计附表查取，常温屈服极限。计算夹套内压：介质密度，液柱静压力，最高压力，设计压力，所以。故计算压力。内筒体和底封头既受内压作用又受外压作用，按内压则取，按外压则取。4.2.2夹套筒体和夹套封头厚度计算图十六夹套材料选择热轧钢板，其。夹套筒体计算壁厚：。夹套采用双面焊，局部探伤检查，查过程设备设计表4-3得，则。查过程设备设计表4-2取钢板厚度负偏差，对于不锈钢，当介质的腐蚀性极微时，可取腐蚀裕量，对于碳钢取腐蚀裕量，故内筒体厚度附加量，夹套厚度附加量。根据钢板规格，取夹套筒体名义厚度。夹套封头计算壁厚为：取厚度附加量，确定取夹套封头壁厚与夹套筒体壁厚相同。4.2.3内筒体壁厚计算

40、按承受内压计算焊缝系数同夹套，则内筒体计算壁厚为：。按承受外压计算设内筒体名义厚度，则，内筒体外径。内筒体计算长度。则，由过程设备设计图4-6查得，图4-9查得，此时许用外压为：。不满足强度要求，再假设，则，内筒体计算长度，则，。查过程设备设计图4-6得，图4-9得，此时许用外压为：。故取内筒体壁厚可以满足强度要求。4.3搅拌叶片4.3.1搅拌叶片的基本参数搅拌叶片的面积对物料的循环运动和物料之间的相互作用有着重要的影响，叶片面积过小，减弱了物料的循环作用和两轴之间的对流作用，使物料达到宏观均匀搅拌时间增长；若叶片面积s过大，不但增大了搅拌功率，还需要减小叶片个数行，否则叶片在搅拌筒内运动时会

41、相互干涉，因此s有一个下限s。和一个上限s。应根据拌筒尺寸和工作装置各参数，主要是搅拌叶片的个数，设计出合理的叶片搅拌面积。图十七影响叶片面积的因素有：(1)合理的叶片面积和叶片个数的匹配对搅拌质量的影响较大；(2)叶片面积增大对搅拌功率的影响很大，但混凝土强度并不一定会提高；当叶片面积过大，叶片个数过少时，混凝土的均匀性很差；同时，增大叶片面积，减少叶片个数，会增大混凝土的含气量； (3)从对混凝土的搅拌质量的影响而言，叶片个数的变化要比叶片面积的变化影响大。当叶片个数过多或叶片面积过大时，都会使相邻叶片之间的空间距离减小，反而使物料流动不畅，搅拌质量下降；(4)当拌筒长宽比和容积利用系数不

42、同时，即使相邻叶片之问的空问距离相同，叶片面积相同，搅拌效果也不相同。这表明搅拌室容积利用系数和长宽比也要影响叶片面积和叶片个数的选择。当然，混合料的最大粒径也是影响搅拌叶片个数和叶片面积选择的重要因素。2000型双轴卧式搅拌机混合料最大粒径为80mm。可见搅拌叶片个数和面积与搅拌机其他结构参数也相关，设计时需综合分析和考虑。为一个综合评判指标，它表示搅拌轴转动一周时叶片推动的物料量与法搅拌机的公称容积v之间的比例关系。其含义是：叶片个数，面积和搅拌机其他结构参数之间匹配合理时，叶片推动的物料量与公称容积的比值应处在一个稳定的范围内，既要能保证推动一定比例的物料，叉留有必需的空间能使物料流畅地

43、运动，这样才能实现拌和快，又能节能。图十八叶片在x-y面的投影图x轴平行于搅拌轴的轴线x轴，y与搅拌臂轴线平行，z轴垂直于肖一r平面，搅拌叶片面与搅拌轴轴线的夹角是叶片的轴向安装角。叶片在x一y平面上的投影面积s=叶片面积，图中，w为叶片的宽度，b为叫片的高度，r为搅拌轴总成的最大旋转半径。设叶片从刚开始推料到从物料中转出来，搅拌轴需要转过秒角度，一个叶片转动一周，排出的物料量p等于以s的面积绕搅拌轴转动弧度排出的体积，所以式中：p-叶片旋转一周排除的物料体积，m r-搅拌轴总成的选择半径，m -叶片的安装角度， w-叶片的宽度，m b-叶片的高度，m -叶片从入料到出料旋转过的角度，将s=w

44、b代入上式得。搅拌轴搅拌一周，双卧轴搅拌机所有叶片推动的物料量总和g： 式中：返回叶片排出的物料量， 主叶片排出的物料量，g搅拌轴旋转一周，搅拌机所有叶片推动物料量总和， n叶片个数。由于搅拌机的工作条件不变，搅拌过程是个周期性稳态运动过程，所以角度总是在一个平均值附近上下起伏，式中的就取这个平均值。容积利用系数k决定着目的大小，k一定时，可以看出，在、k、和s一定的情况下，p都有唯一的对应值。设 =gv式中：v搅拌机的出料容积，g搅拌轴搅拌一周，叶片推动物料总量占出料容积的比值。 设计搅拌机时，若叶片面积s、叶片个数n和容积利用系数k三者之间匹配合理，就有一个较优值与之对应，将这些值与s、n

45、、k作成对应曲线，可以确定相关搅拌机的参数。在出料容积为0.2m ，容积利用系数为k=0.435时，值取为125，取1.0值，由计算可知搅拌叶片面积为s=130cm ,搅拌叶片数目n=11,选用宽短型的叶片，其宽度w=13cm,长度为10cm。4.3.2搅拌叶片的排列搅拌叶片是物料搅拌动作的实施部件，其排布方式对物料的搅拌效果影响巨大，因而在搅拌机结构设计中作为首要解决的问题。图十九搅拌叶片的排布方式涉及到两个方面：一为单根轴上相邻两个搅拌叶的排列；二为两根轴上搅拌叶的排列。正排列定义为当逆着物料流动方向看，搅拌叶片的排列顺序方向与搅拌轴转向相同；相反的情况是叶片的反排列。研究表明，对于单根轴

46、而言，叶片正排列的搅拌效率高于反排列的搅拌效率；双轴上搅拌叶片的正反排列既能增加物料逆流运动的频次，也能保证物料获得较多的轴向流动次数和搅拌筒内翻动的剧烈程度，从而使料筒内各点物料快速达到均匀性。因此，借鉴已有研究成果，双卧轴混凝土试验用搅拌机的搅拌叶片排布方式为正反排列、交错布置。此种结构使得物料不但在搅拌筒内有大范围的循环流动，而且在中央主搅拌区，两轴之间的物料还有强烈的高频次逆流，使物料产生强烈的碰撞和揉搓，快速实现均匀搅拌。双轴相位是指双轴上同截面搅拌臂的相位关系。目前的双卧轴搅拌机，其双轴搅拌臂布置可分为交错布置和平行布置两种形式。双轴搅拌臂为正反组合排列时，物料沿轴向在搅拌臂为j下

47、排列的轴上推动的快，而 在反排列的轴上推搅的慢。由于围流情况下，物料沿轴向的运动是一个闭合的“大循环 运动，当物料被推搅到搅拌臂为反排列的这根轴上时，因料流变慢，会出现物料拥塞现象，这必然导致整个大循环的物料运动不流畅。所以，对混凝土的搅拌质量会造成影响；双轴搅拌臂为正正或反反组合排列时，由于物料在两根轴上的流动速度分别是相同的，所以不会出现正反组合排列时物料堆积的情况。理论上，正正组合排列时的大循环频次最高，而反反组合排列时最低，正反组合排列时居中。图二十 搅拌叶片的排列方式注：左轴搅拌轴促使物料向纸面外运动，右侧搅拌轴促使物料向纸面内运动。双轴搅拌臂正正组合排列时，混凝土拌和物的匀质性和抗

48、压强度优于其他形式的组合排列。双轴搅拌臂采用正正组合排列得到的混凝土拌和物中砂浆密度相对误差，单位体积拌和物中粗骨料质量相对误差和离差系数是搅拌臂三种组合排列中最小的，而混凝土的强度是最高的，这说明双轴搅拌臂正正排列可以使 物料达到较好的宏观和微观均匀性。显然，采用双轴搅拌臂正正的排列既能增加物料逆流运动的频次，也能保证物料获得较多的轴向流动次数和在拌筒内翻动的剧烈程度，从而使物料在拌筒的不同坐标方向都能够快速达到宏观和微观上的匀质。4.3.3搅拌叶片的安装角度叶片安装角是指搅拌叶片斜面与搅拌轴线间的夹角，如下图所示图二十一 叶片安装角度搅拌机工作时，拌缸内的搅拌叶片应推动混合料沿拌缸的纵向和

49、横向循环运动，实现混合料在三维空间内的流动。当安装角过小时叶片主要带动混合料围绕搅拌轴转动，而缺乏必要的轴向运动。极限情况是当=0时，搅拌叶片变成和轴平行的一块平板不起搅拌作用。当安装角过大时叶片推动混合料的横向运动就很弱，当=90时，叶片就成为与搅拌轴垂直的平板，和=0时一样也丧失了搅拌功能。因此，搅拌叶片一定要相对于搅拌轴成一定角度安装，为了使混合料的横向和轴向运动都较大，目前国内外叶片安装角的常用值为=45。叶片安装角定义为搅拌叶片斜面与搅拌轴线间的夹角。搅拌叶片在工作时，应能推动物料沿搅拌轴轴向和周向循环运动，实现物料在搅拌筒内各个方向混合均匀。搅拌叶片安装角度的取值范围：若取混凝土对

50、钢的摩擦系数为0.62，混合料稳定堆放的安息角为4060，则搅拌叶片安装角的大致范围为3140之间；并采用正交分析法，考虑叶片安装角与搅拌臂的料流排列、搅拌臂的相位角、搅拌筒长宽比、搅拌叶片个数等结构参数对搅拌效果的影响，试验发现，对于宽短型搅拌筒，叶片安装角取35为最佳；对于窄长型搅拌筒，叶片安装角取45为最佳。此结果不但与理论分析结果相符，而且与目前国内外叶片安装角常用值45一致。在确定双卧轴混凝土试验用搅拌机的叶片安装角度时，考虑了上述的理论分析与试验结果，并结合搅拌叶片的外形特征，通过大量试验确定叶片安装角取45。单根轴上搅拌叶片的个数设计为6个，其中轴两端搅拌叶片为刮板式，如图所示，

51、1面加工为45斜面。在搅拌过程中，1面与搅拌筒两端侧壁平行，整个搅拌叶片成45倾斜推进式运动，使搅拌筒两侧物料向中间集中并参与搅拌混合；中间4个搅拌叶片设计为图3结构型式，叶片搅拌端部加工为空间曲面，可以看做与圆筒体中轴成45角的平面截圆筒体所得的椭圆上的一段，如图所示，这样可以保证叶片与搅拌筒间距足够小1mm以内。图二十二为端部搅拌叶片结构型式 图二十三中间搅拌叶片结构形式4.4叶片的校核4.4.1叶片数量的校核设定每组端面叶片件数a=3，轴向长度lm=340mm，每组搅拌叶片件数b=8，轴向长度lb=390，当叶片与主轴轴向夹角r=45时，又知搅拌筒长lm=1578mm，端面叶片与筒壁间隙

52、c=5cm.。则重跌系数：=（3lm+8lb）cos45(3340+8390)0.07/(1578-25)=1.0005。故以上参数设定合理。4.4.2相邻叶片相位关系同一搅拌主轴中，相邻叶片相位差=4590，因骨料粒径120mm，取=60，为考虑提高搅拌匀质性能，使第五叶片与第六叶片相位差=180，此时位于筒体中部的物料轴向运动趋缓，然后进入第二螺旋轨迹。两搅拌主轴之间对应叶片的相位差=225,其作用是使在筒体两半部搅拌物以交替形式进行交换，形成轴间料流，可获得更好的搅拌效果。4.3.3螺旋升角已知由筒体内径及叶片高度得到搅拌半径ry=650mm，相邻搅拌臂间距264mm，导程t=9s，则，

53、查国内外同类产品：2036，验证合格。4.5搅拌主轴4.5.1主轴主要参数搅拌轴的总长为l=3501mm,中间段长l=2692mm.图二十四 搅拌主轴（1）各轴段的直径的确定：最小直径，安装联轴器外伸轴段，=180mm。 ：密封处轴段，=180mm：滚动轴承处轴段，= =184mm，滚动轴承选取61836，其尺寸为ddb=180mm225mm62.3mm：过渡轴段，用轴肩定位轴承，所以=188mm：安装搅拌臂的中间段截面, =191mm：过渡轴段, 到用轴肩定位轴承，所以=188mm：滚动轴承处轴段，= 184mm：安装轴封短，=180mm.（2）各轴段长度的确定：由联轴器从动端确定，=100

54、mm：由箱体结构、轴承挡圈、装配关系等确定， =50mm：由滚动轴承装配关系决定， =75.5mm：由装配关系确定，=22mm：搅拌臂数目的大小确定，=2692mm：由滚动轴承装配关系等确定，=22mm：由滚动轴承装配关系决定，75.5mm：由轴封确定，=45mm4.5.2主轴的强度校核已知 输入功率p=110kw，搅拌主轴转速n=23.518m/min。主轴最小直径dmin=180mm，扭矩te=44667.91nm，l=1855mm，材料切边模量g=8.110mpa。将搅拌臂简化为集中于无缝管中部载荷。刚度条件：故校核合格。按扭矩t作用产生的剪切应力校核主轴最小直径dmin。查定的系数 a=98，p=110kw，n=23.518r/min.v=d内/d=114/194=0.588.