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配制混凝土的各种材料经搅拌后 成为均匀的拌和料，而混凝土搅拌机是搅拌机械中最常见的一种 本文主要研究的是 要任务是 提出了系统设计的设计要求 ，通过实习调研， 提出设计方按。 根据 整体要求计算出所需的功率，选 择合适的电机，减速器， 并提出搅拌筒的计算方法。能够通过手柄的操作使料斗上升和停 止并靠自重降落，能够通过正向回转搅拌筒进行搅拌，反向回转进行出料关键词 混凝土搅拌机；电机；减速器；搅拌筒.混凝土搅拌机械 .混凝土搅拌机的周期作业 .搅拌筒设计 .减速器的设计 .1料斗的设计 .机架的选择 .钢丝绳的选择 .卷筒设计计算 .滑轮组设计 .离合器的设计计算 .制动器的选择 .搅拌机使用的注意事项 .2搅拌机的日常保养 .混凝 土搅 拌机 械混凝土搅拌机是将一定配合比的水泥 (胶结材料 )、砂、石 (骨料 )和水 (有时还加入一些混合材料或外 拌和成匀质混凝土的机械。 同人工扑和混凝土相比，混凝土搅拌 机只有生产率向，拌和质量好， 减轻工人劳动强度等优点，围巾它是建筑施工现场、混凝 土构件厂及商品混凝土供应站生产混凝土的重要机械设备之一。 混凝土搅拌机是将一定配合比的水泥 (胶结材料 )、砂、石 (骨料 )和水 (有时还加入一些混合材料或外 拌和成匀质混凝土的机械同人工拌和混凝土相比， 混凝土搅拌机 只有生产率高，拌和质量好， 减轻上人劳动强度等优点，而且它是建筑施工现场、混凝土 构件厂及商用混凝土供应站等混凝土的至要机械设备之一 混凝土搅拌机的特点及应用混凝土搅拌机机械搅拌混凝土的原理来分有白落式和强制式两种。 自落式混凝土搅 拌机是将物料投入搅拌筒内 靠 搅拌筒的旋转， 由 筒内的搅拌叶片将物料惟到一定的高度 后 ，物料靠自重坠落下来， 反复对物料进行搅拌而加下成匀质混凝土。这种搅拌机适合加工 普通塑性混凝土，对粗骨料的粒径要求不严格， 广泛地应用小建筑工地。强制式混凝土搅 拌机的搅拌筒固定不动，而是由筒内转轴 转。混凝土搅拌机按其搅拌混凝土的原理来分有自落式和强制式两种。 自落式混凝土搅 拌机是将物料投入搅拌筒内 靠 搅拌筒的旋转， 由 简内的搅拌叶片将物料惟到一定的高度 后 ，物料靠自重坠落下来， 反复对物料进行搅拌而加下成匀质混凝土。这种搅拌机适合加工 普通塑性混凝土，对粗骨料的粒径要求不严格， 广泛地应用在中小地建筑工地。强制式混 凝土搅拌机的搅拌筒固定不动，而是由筒内转轴上的叶片旋转来对物料进行强制性的挤压、 翻转，达到均匀拌和的。 这种搅拌机适合加上普通塑性和干硬件的混凝土。由于受构造 上的限制， 对粗骨料粒径的要求较为严格，施工现场 的混凝土搅拌站和混凝土预拌工厂的 搅拌楼中使用的搅拌机均系此种类型 混凝土搅拌机，按其外形又分为鼓形、 锥形和盘形二种；按所用功力装置不同又分 为电动式和内燃式两种；由搅拌筒的不同， 又将搅拌机分成多种容量型号，目前世界上的 混凝上搅拌机已合 200种以上。我国混凝土搅拌机的容量、规格的发展也很迅速，容量仅在 3000L(3下的就合 11种之多，它们是； 50， 100， 200， 250， 350， ，750， 1000，和 3000L。根据搅拌机搅拌筒容量参数的小同，又常把混凝土搅拌机划分为大型 (出科容量为1 3 )、 中 型 (出料容量为 0 75)和小型 (出料容量为 m 3m 3m 3m 3m 3凝土搅拌机，按其外形不同分为鼓形、 锥形和盘形二种；按所用动力装置不同又 分2为电动式和内燃式两种；由于搅拌量的不同， 又将搅拌机分成多种容量型号，目前世界 上的混凝上搅拌机已有 200种以上。我国混凝土搅拌机的容量、 规格的发展也很迅速，容 量仅在 3000L (3m)以下的就有 11种之多，它们是： 50， 100， 150、 200， 250， 350， 500，750， 1000， 1500和 3000L。这些搅拌机都尚属周期作业式，随着混凝土施工工艺的发展和对搅拌机要求的提高，必将很快推出各种新型的混凝土搅拌机械 我国混凝土搅拌机的生产业已定型，并自成系列，义利号和主要技术参数的意义： J 搅拌机：G 鼓形自治式混凝土搅拌机；Z 锥形反转出料式混凝土搅拌机；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； 表示鼓形自落式混凝土搅拌机， 电 动机驱动， 出 料容量并 经捣实后的混凝土体积为 250L。 表示锥形反转出料自落式混凝土搅拌机， 电 动机驱功， 出 料容量并经捣实后的混凝土体积为 350L。 表示单卧轴、液压倾翻出料强制式混凝土搅拌机，电动机驱动，出料容量并经捣实后的混凝土体积为 350 表示鼓形自落式混凝土搅拌机，内燃机驱动，出料容量并经捣实后的混凝土体积为 750L。我国生产混凝土搅拌机的厂家，搅拌机械的出厂形式主要有两种：一种是作为建筑施工现场独立使用的搅拌机单机， 一种是作为混凝土生产厂或混凝土搅拌楼 (站 )使用的配 套主机。混凝土搅拌机单机主要出以下机构组成并非附示意图： 搅拌机构 搅拌筒、 搅拌轴、搅拌叶片和搅拌铲 (刮铲 )等组成。 传动装置它是向搅拌机各工作机构传递力和速度的系统。 般有由带条、摩擦轮、齿轮 ,、 链轮和轴等传动元件组成的机械传动系统和由液压元件组成的液压传动系统两大类 。上料机构 ,它是向搅拌简内装人混凝土物料的设施一般有卷扬提升式料斗、 固定式料 斗和翻转式料斗三种形式 它的作用是按照混凝土的配合比要求定量供给搅拌用水。 搅拌机配水系统 的型式主要有：水泵 配水箱系统、水泵 水表系统和水泵 时间继电器系统三种。卸料机构 ,它是将搅拌好的匀质熟料混凝土从搅拌筒中卸出的装置。 主要有溜槽式、 螺旋叶片式和倾翻式三种型式。故在此我选用 并附示意图 :3图 1出料搅拌机 料装置 搅 拌机 的周 期作 业搅拌筒的基本形状，即有鼓形、双锥形、 盘形和圆槽形等。其中，鼓形、双锥形搅 拌机工作原理为自落式，即作业时， 搅拌筒旋转，物料靠自重坠落达到搅拌要求；盘形相 圆槽形搅拌机为强制式， 作业时搅拌筒固定不动，靠转轴带功筒内的搅拌叶片对混凝土物 料进行强制挤压、翻转和抛掷而达到拌合均匀的目的。 从搅拌原理上看， 锥形反转出料式混凝土搅拌机是一种自落式混凝土搅拌机。搅拌 筒正向回转进行搅拌， 反向回转进行出料，它是作为取代鼓形自落式混凝土搅拌机的一种 机型，可以用来拌合普通塑性和低流动性的混凝土。 搅拌时，双锥形搅拌筒旋转。叶片使 物料作提升、下落运动的同时， 还强迫物料作轴向窜动。所以，此种搅拌机同鼓形自落式 搅拌机相比，其搅拌运动比较强烈， 生产率高，拌和出来的混凝土质量好。机械构造也比 较简单、操作方便，因而得到了广泛应用。 锥形反转出料式混凝土搅拌机主要有以电动机为动力的 其 余构造及技术性能均与 的 前， 该 系列 产品的出 料 容 量 有 150L， 200L， 30050 示 为 搅 拌 机的外形， 其 出料混凝土体积为 350L。 它 主要由动力装置、 传 动装置、 进 料系统、 搅 拌系统、 供4水系统、底盘和电气系统等组成。 在搅拌筒的进料口一端，焊有两块挡料叶片， 可防止搅拌时进料口处漏浆；搅拌筒 的出料口一端，焊接着一对出料叶片， 出料叶片分成两段，以螺钉固定，搅拌过程中如遇 突然停电或发生故障时，可以卸下靠外边的一段叶片， 把筒内的物料扒出来。当混合料拌 和好混凝土后， 可通过传动系统改变搅拌筒的旋转方向，筒内的混凝土使可经出料叶片迅 速卸出筒外。托轮是支承搅拌筒并拖带搅拌筒进行运转的机构。 搅拌筒放在四个橡胶托轮上，电动机的动力， 经齿轮减速箱传给托轮主轴，利用轴 上的一对橡胶托轮与搅拌筒滚道之间的摩擦力，带动搅拌筒旋转。上料机构： 上料架、 中间料斗、 上料斗和传 动机构 等 组 成 ，。 上料时，料斗由钢丝绳牵引沿料架的轨道向上爬行， 当行至一定的高度后，其长轴 滚轮进入 料架岔道， 料 斗随之倾倒， 斗 门面动开启， 斗 内物料经中间料斗卸人 搅拌筒 内 。52传动部分设计传动部分 是 搅拌 机的 重 要组 成部 分 ，通 常由 滚 筒， 减速 器 ，电 动机 以 及联 接件 组 成，在本设计中采用电动机通过联轴器联接减速器， 再通过另一联轴器联接搅拌筒上的开式 齿轮，从而达到传递动力的作用。如图 率。先有设计要求计算出搅拌筒的几何尺寸，搅拌筒外形如图所示：图 2传动系统 1搅拌筒 ； 2联轴器 ； 3减速器 ； 设 计锥形反转出料搅拌机的搅拌筒呈双锥形， 筒内中部焊有分别与拌筒轴线成一定夹角 交叉布置的高叶片和低叶片各一对。 由于高低叶片与拌筒轴线按一定的角度交叉布置，所 以当拌和料由进料锥端进入，拌筒正转搅拌时， 叶片不仅使拌和料作提升、下落的运动， 还能强迫物料作轴向窜动，故能强化搅拌作用。 当搅拌筒反向旋转时，叶片将拌和料推向 出料锥端由两条空间交叉成 的螺旋形出料叶片将拌和料卸出筒外。0180徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )6图 2几何外形由混凝土机械查搅拌几何容积，和出料容量 1V/ 出料容积 1有 为出料系数，对混凝土一般取 式（ 2 1V/V 式（ 1V(出料 式（ 以 式（ 583 暂选 式（ 式（ 1V/式（ 选 1500L 式（ 1 2出 式（ 21 1 11 1V 4d 徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )7式（ 22 2 21 1V 4d 由 混 凝 土 机 械 查 得 进 料 锥 角 出 料 锥 角 ， 所 以 选 择 ，0 04750 0 03033 033050又有式（ V 进 出 柱 式（ 322 22 x Rx h x 进 弓式（ 322 21 s x Rx h x 出 弓 式（ 322 2219.6 h l 柱另参考设 ， ，1 m 2 m 3 m其中 为拌合料容重 式（ 3(0( / ) 为搅拌时拌合料的自然坡度，式（ 04045 综上可得： ，1 m 2 m可整合为： ，1 m 2 m的 设计减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动， 蜗轮传动或齿轮蜗轮传动所组合 的独立部件， 常在动力机与工作机之间为减速的传动装置；在少数情况下也用作增速的传 动装置减速器由于结构紧凑， 效率较高，传递运动正确可靠，使用维修简单，并可成批 生产，故在 现 代机 械中 应 用最 广 减 速器 类型 很 多， 有圆 柱 齿轮 减速 器 ，圆 锥齿 轮 减速 器，蜗杆减速器等 由于考虑到所传递的功率和传动比 在本搅拌机设计课题中采用的是二级圆柱齿轮 减速器 减速器的机体是用于支持和固定轴系的零件， 是保证传动零件的啮合精度，良好的 润滑和密封的重要零件，其重 量约占减速 器总重量 的 50%。因此，机体结构对减速器 的工作性能，加工工艺，材料消耗 ，重量及成 本等有很大 的影响。机 体材料采用 灰铁（ 造。传动装置包括各种类型的零件， 其中决定其工作性能，结构简单和尺寸大小的主要 是传动零件。 支撑 零 件 和 联 接 零 件 都 是 要 根 据 零 件 的 要 求 来 设 计 ， 因 此 一 般 应 先 设 计 计 算 传 动 零件，确定其尺寸， 参数，材料和结构。为了使设计减速器时的原始条件比较准确，应该 先徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )8设计减速器外的传动零件，如联轴器等 。 且是系列化 和标准化的 产品机械 设计中需要 根据工作机的工作情况和运动，动力参数， 合理选择电动机类型，结构形式，传递的功率和转速， 确定电动机的型号电动机有交流电动机和直流 电动机之分 ，工业上采 用交流电动 机交流电 动机有异步电动机和同步电动机两类， 异步电动机又分笼型和绕线型两种，其中以普通笼型异步电 动机应用最 广 泛 如无 特 殊需 要， 一 般忧 先选 用 型 笼型 三 相异 步电 动 机， 因其 具 有高 效，节能，噪音小， 振动小，安全可靠的特点，且安装尺寸和功率等级符合国际标准，适用 于无特殊要求的各种机械设备 电动机的功率选择是否合适 将直间影响 到电动机的 工作性能和 经济性能。 如果选用额定功率小于工作机所需要的功率， 就不能保证工作机正常工作，甚至使电动机长期过载 过早损害，如果选用额定功率大于工作机所需要的功率， 则电动机的价格高，功率未得到 充分的利用。从而增加电能的消耗，造成浪费。搅拌机电动机的功率按所需的（单位： 算公式为 ： 式（ wd 式中 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：式（ 550w 中 拌筒搅拌时所需的外力矩，（ 。M 拌筒转（ r/。 其中双锥反转出料混凝土搅拌机在工作时， 其搅拌功率主要用于克服混凝土物料在 搅拌时产生 的 偏心 阻力 矩 及托 轮滚 动 磨檫 阻力 矩 。为 讨论 方 便， 现假 定 最恶 劣的 工 作状 况，即全部物料倾向拌筒的一侧，呈斜面，球此种情况下的搅拌功率。 外力矩 （ 摩擦 物料式中 搅拌时拌合料所产生的偏心阻力矩； 搅拌时托轮所产生的滚动摩擦阻力矩；（ .8 . ) H 物料 物料式中 拌合物料发质量；（ V物料V 搅拌筒容积；徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )9 拌合料容重； 式（ 3 H 拌合料重心至拌筒中心的距离， m；式（ 23 12 R S 弓 弓因为混合料在拌筒内为一水面，且以搅拌时进、 出料口均不得有溢出为原则，故讨 论时进、出料口相等，均为 在 X=面之间的有效容积微元体 对 x V进元阻力矩式（ 21 329.8 h x 进 进积分可得进料锥内混合料所产生的偏心阻力矩式（ 2 3219.8 h x 进 进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。柱体内地混合料所产生的偏心阻力矩为 式（ 32 2 29.8 3M V l 柱 柱综上，搅拌时混合料所产生的总偏心力矩式（ 物料 进 出 柱 式（ 322 2129.8 x h x 进式（ 322 2229.8 x h x 出 式（ 322 2 219.6 0953M Rh l 柱搅拌时托轮所产生的惯性摩擦阻力矩式（ 21 1M 1 1 jn mi iR K 摩擦式中 一个托轮所受到滚动正压力 ; 滚动摩擦力臂 ;徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )10R 滚筒半径 , 托轮半径， m; 式（ w 式（ w 式中 f 混凝土与钢叶片的磨檫系数 f= 传动效率w 式（ 3 41 2 3 式中 联轴器的传动效率，取1 1 齿轮传动的传动效率，2 2 轴承的传动效率，3 3 确定电动机的转速经查表：一级开式齿轮的传动比 ,二级圆拄齿轮减速器的传动比37总的传动比合理范围为 ，故电动机的转速的可选范围为：840i 24280 式（ 24280)900rn i n 根据工况和计算所选电动机为 :表 2主要参数图 2图型号 额定功率 (速 r/44038徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )11电动机尺寸如表： 表 2主要外形 得到传动装置的总传动比为式（ ma ni n式中 电动机的转速 拌筒的转速n 式（ 总传动比为各级传动比 的乘积，既0 1 2 ni i i i 、 、 式（ 1ai i i使减速器装置不至于过大初步取 则70i 式（ i 按展开式布置，考虑润滑条件，为使两级大齿轮相近，查得 则1 式（ i 运 动和动 力参 数为进行传 动 件的 设计 计 算， 要推 算 出各 轴的 转 速和 转矩 （ 或功 率）如将传动 装 置各轴由高速至低速依次定为 、 、 轴、滚筒。相邻两轴间传动比01 02i i 、 相邻两轴间传动效率01 02、 轴的输入功率（）01 02 各轴之间的输入转矩（）01 02p p、 各轴的转速（ r/1 02n n、则可按电动机轴至工作机运动传递路线推算，得到各轴的运动和参数 各轴的输入功率 轴 轴的输入功率： 轴 式（ 21 p 轴 式（ 1 2 3 p 中心高 H 外形尺寸 L 安装脚 B 轴伸尺寸132 515 178 38 80徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )12 轴 式（ 23 2 2 3 p 轴 式（ 4 3 2 p 滚筒 式（ 34 p 式中 电动机的出功率（ KW） 联轴器的传动效率1 1 轴承的传动效率2 2 齿轮的传动效率33 同一根轴的输出功率与输入功率的数值不同，需要精确计算时取不同的数值。 各轴的输入转矩电动机的输出转矩： 式（ d 轴 轴的输入转矩：式（ d 式（ 式（ 23223 式（ 式（ 运动和动力参数计算结果整理于下表 表 2结果轴名 效率 P（ 转矩T（ 转速N（ r/传动比 i 效率 输入 输出 输入 输出电动机 轴 轴 轴 轴 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )的 设计材料的选择应传 动 尺 寸 和 批 量 较 小 ,小齿 轮 设 计 成 齿 轮 轴 ,选择 40 质 处 理 ,硬度 为 241齿为 45钢，调质处理，硬度 240取传动比 8.361 齿宽系数 由机械手册查表得d ，取 式（ d 1机械手册查表得式（ 501 式（ 002初步计算的许用接触应力 式（ 759.0 式（ 409.0 的值由机械手册查表得5d d 3 211 式（ 01初步取齿宽 b 式（ 05011 校核计算 圆周速度 :式（ 精度等级 选 8级计算齿数 和模数1 2 1m 轴 5徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )14初选 则 201 z 式（ m 式（ 则由机械手册查表得为标准模数 查机械设计手册表 查机械设计手册表 ： 式（ 点区域系数 ：（ （ （ 600h=00 8 10=应力循环系数 ：（ 11 （ 612 查表 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )15， 式（ Z H 式（ 1 H 式（ 2 H 验算 ：1212 1H 式（ 算结果表明，接触疲劳强度较为合适， 齿轮尺寸无需调整。否则，尺寸调整后还 需再进行验算。确定齿轮主要尺寸 由于采用正常 标准 齿轮， 所以 齿顶高 系数 取为 1，顶隙系数 取为 度圆c压力角度数为标准值 =20 。小齿轮的参数如下：分度圆直径：式（ 1 式（ 2 中心距： 式（ 20276205,2221 齿顶高： 式（ 1* 齿根高：式（ ( * 齿全高：式（ a 2( * 齿顶圆直径：徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )16式（ 20()2( *11 式（ 76()2( *22 齿根圆直径：式（ 22( *11 式（ 22( *22 基圆直径：式（ 11 式（ 22 齿宽：式（ 式（ 02齿距： 式（ 齿厚： 式（ s 齿槽宽： 式（ e 基圆齿距： 式（ 0 =P 法向齿距：式（ P 顶隙：式（ 合度系数 ：Y 式（ 徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )17齿间载荷分布系数 （ （ 0/ ：式（ 600 450弯曲最小安全系数 ：Y F式（ 600 式（ 450 验算：1111 11 式（ （ 211 2212 根据以上分析，传动在允许的时间之内有效，没发生过载，故所选齿轮满足要求。的 设计材料的选择徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )18应传动尺寸和批量较小 ,小齿轮设计成齿轮轴 ,选择 40质处理 ,硬度为 280齿为 45钢，调质处理，硬度 240动比暂取 。09.3（ 2261 齿宽系数 由机械手册查表得 ，取d d 1机械手册查表得501 002初步计算的许用接触应力 式（ 759.0 式（ 409.0 的值由机械手册查表得5 23 式（ 51初步取齿宽式（ d 757511 校核计算 圆周速度 :式（ 精度等级 选 8级计算齿数 和模数21 1301z 式（ 3012 3模数式（ 则由机械手册查表得为标准模数 5.2查机械设计手册表 K 查机械设计手册表 K 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )19齿向载荷分配系数 ： 式（ 点区域系数 ：（ 6