毕业设计（论文）-混凝土搅拌机设计（全套图纸）.pdf

I 目目 录录 摘要摘要 . 1 ABSTRACT . 3 第一章 绪论. . 3 1.1 混凝土搅拌机概述 . 3 1.2 国内外的研究现状 . 4 第二章 混凝土搅拌机简介. . 6 2.1 混凝土搅拌机的分类 . 6 2.2 型号 . 6 2.3 搅拌主机的详细说明 . 6 2.3.1 搅拌机盖 . 7 2.3.2 搅拌桶体 . 7 2.3.3 搅拌装置 . 7 2.3.4 轴端密封 . 7 2.3.5 衬板 . 7 2.3.6 卸料门 . 7 2.4 搅拌主机类型选择 . 8 2.4.1 自落式混凝土搅拌机 . 8 2.4.2 强制式混凝土搅拌机 . 9 第三章 设计方案拟定 . 11 3.1 原始数据 . 11 3.2 设计的总体要求 . 11 3.3 设计大纲 . 11 3.3.1 设计原则 . 11 3.4 搅拌机选型的确定 . 11 3.5 毕业设计的意义 . 13 第四章 设计方案拟定 . 14 4.1 搅拌机的作用 . 14 4.2 搅拌机的工作原理 . 14 4.3 搅拌机的结构 . 14 4.3.1 电动机的选择 . 15 4.3.2 联轴器的选择 . 16 4.3.3 轴承的选择 . 16 4.3.4 键的选择 . 16 II 4.3.5 搅拌轴的选择 . 17 4.3.6 机座的选择 . 17 4.3.7 搅拌器的选择 . 18 第五章 设计方案拟定 . 20 5.1 搅拌桶的设计 . 20 5.1.1 搅拌桶的尺寸设计 . 20 5.1.2 开孔补强 . 21 5.2 料斗的设计 . 22 设计总结 . 23 参考文献 . 24 致谢 . 25 外文翻译 . 26 1 混凝土搅拌机结构设计混凝土搅拌机结构设计 摘要：摘要： 随着我国经济建设和科学技术的迅速发展，基础性建设规模的不断扩大和生产自动化更多的用 于生产，建筑机械在经济建设中起着越来越重要的作用。混凝土搅拌设备是建筑机械中的一个重要 代表，它是混凝土生产的一个关键设备。由于混凝土搅拌设备的工作对象是砂石和水泥等混合料， 并且用量大，工作环境恶劣。因此混凝土搅拌设备在向高技术、高效能、自动化、智能化的方向发 展有很大的必要性。 本次设计主要包含搅拌桶的设计、料斗的设计等。依据国家的相关标准，在零部件、材料、结 构工艺等方面设计出结构合理的、满足要求生产需要的混凝土搅拌设备。重点研究搅拌桶和料斗的 设计、制造。对的涉及的零部件进行设计、校核，对各部件提出细化的参数内容，待各零件的尺寸 正式确定后，进行总体布置，满足各种要求。 重点研究搅拌桶的设计、制造。对的涉及的零部件进行设计、校核，对各部件提出细化的参数 内容，待各零件的尺寸正式确定后，进行总体布置，满足各种要求。 关键词关键词：料仓、混凝土搅拌机、螺旋输送机。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 2 Concrete mixer structure design ABSTRACT： Along with our country economic development , the science and technology develop rapid, the foundational construction scale unceasing expansion and the production automation more useful in the production, constructs the machinery to play the more and more vital role in the economic development.The concrete agitation equipment is an important representative who constructs in the machinery, it is a concrete production essential equipment.Because the concrete agitation equipment work object is blends and so on sand and crushed stone and cement, and the amount used is big, the working conditions are bad. Therefore the concrete agitation equipment in to high- tech, the high efficiency, automated, the intellectualized direction develops has the very big necessity. Despite the continuous development of material handling technology, but as the cart is still indispensable transportation tool still in use. This design consists mainly of design, hopper mixing barrel of design, etc. On the basis of the national standards, in parts, materials and structure technology designed structure reasonable and meet the requirements of production need concrete mixing equipment. Key research mixing barrel and hopper of design, manufacturing. The parts were involved in the design, checking, put forward the thinning of parts for various parts, parameters of content, size officially decided after general layout, meet various demands. Key research mixing barrel of design, manufacturing. The parts were involved in the design, checking, put forward the thinning of parts for various parts, parameters of content, size officially decided after general layout, meet various demands. KEYWORDS： Bunker； concrete mixer,；spiral conveyer。 3 第一章第一章 绪绪 论论 1.1 混凝土搅拌机简介混凝土搅拌机简介 混凝土搅拌机是把水泥、砂石骨料和水混合并拌制成混凝土混合料的机械。主要 由拌筒、加料和卸料机构、供水系统、原动机、传动机构、机架和支承装置等组成。 混凝土搅拌机，包括通过轴与传动机构连接的动力机构及由传动机构带动的滚 筒，在滚筒筒体上装围绕滚筒筒体设置的齿圈，传动轴上设置与齿圈啮合的齿轮。本 实用新型结构简单、合理，采用齿轮、齿圈啮合后，可有效克服雨雾天气时，托轮和 搅拌机滚筒之间的打滑现象；采用的传动机构又可进一步保证消除托轮和搅拌机滚筒 之间的打滑现象。 自落式搅拌机有较长的历史，早在 20 世纪初，由蒸汽机驱动的鼓筒式混凝土搅拌 机已开始出现。50 年代后，反转出料式和倾翻出料式的双锥形搅拌机以及裂筒式搅拌 机等相继问世并获得发展。自落式混凝土搅拌机的拌筒内壁上有径向布置的搅拌叶 片。工作时，拌筒绕其水平轴线回转，加入拌筒内的物料，被叶片提升至一定高度 后，借自重下落，这样周而复始的运动，达到均匀搅拌的效果。自落式混凝土搅拌机 的结构简单，一般以搅拌塑性混凝土为主。 强制式搅拌机从 20 世纪 50 年代初兴起后，得到了迅速的发展和推广。最先出现 的是圆盘立轴式强制混凝土搅拌机。这种搅拌机分为涡桨式和行星式两种。19 世纪 70 年代后，随着轻骨料的应用，出现了圆槽卧轴式强制搅拌机，它又分单卧轴式和双卧 轴式两种，兼有自落和强制两种搅拌的特点。其搅拌叶片的线速度小，耐磨性好和耗 能少，发展较快。强制式混凝土搅拌机拌筒内的转轴臂架上装有搅拌叶片，加入拌筒 内的物料，在搅拌叶片的强力搅动下，形成交叉的物流。这种搅拌方式远比自落搅拌 方式作用强烈，主要适于搅拌干硬性混凝土。 连续式混凝土搅拌机装有螺旋状搅拌叶片，各种材料分别按配合比经连续称量后 送入搅拌机内，搅拌好的混凝土从卸料端连续向外卸出。这种搅拌机的搅拌时间短， 生产率高、其发展引人注目。 随着混凝土材料和施工工艺的发展、又相继出现了许多新型结构的混凝土搅拌机, 如蒸汽加热式搅拌机,超临界转速搅拌机，声波搅拌机，无搅拌叶片的摇摆盘式搅拌机 和二次搅拌的混凝土搅拌机等。 4 1.2 国内外的研究现状国内外的研究现状 混凝土机械是基本建设的“常规武器”，需求量大，广泛应用于工业、民用建筑 以及国防施工等工程建设。在工业发达国家，混凝土生产者的先进程度，标志着一个 国家制造业水平。经过几十年的发展，我国混凝土机械已经成为建设机械的重要组成 部分，在整个建设机械行业中占有相当的比重，已形成较大规模的生产能力，产品性 能有了较大提高，市场竞争也越来越激烈。 目前我国混凝土机械现状生产厂家多产品数量大。 我国混凝土机械行业现有生产企业 200 多家，已形成多系列、多品种规格的 局面。无论是搅拌机、搅拌站（楼） 、搅拌输送车还是混凝土泵（泵车）等到产品，除 大型的和高技术含量的型号外，常规产品已基本能满足施工需要。各生产厂家的生产 条件普遍得到了改善，生产能力进一步增强。国外混凝土机械进口数量逐年下 120 3 m /h 以下的搅拌站、125 3 m /h 以下的输送泵以及搅拌机等国产设备已占主导地 位。 1.产品性能提高较大产品性能提高较大 机、电、液技术在混搅拌站（楼） 、混凝土输送泵（含臂架式泵车） 、混凝土 搅拌输送车等产品中得到了广泛应用。在控制系统中大多采用了微机自控方式，技术 水平有了较大提高，制造质量也得到了改善，产品无论是可靠性、实用性还是经济性 均有了显著的提高，部分产品已达到或接近国际同类产品先进水平。如国产混搅拌楼 最大已达 240m3/h，采用微机控制，对配料能够自动补偿，对数据库能够进行管理并可 随时打印出所需数据，能够对砂石含水率进行测定并自动补偿等。 产品雷同规格 不齐：同其他机械行业一样，混凝土机械同样存在着重复生产状况，导致生产过剩， 销售不畅，以降价作为促销的手段，从而导致微利甚至无利可图。与此同时，国产 车、泵、站等大型设备均存在着品种单一、规格不全等状况。 2.技术创新能力较差技术创新能力较差 除少部分企业外，混凝土机械相当一部分厂家由于自身技术水平的限制，不 重视产品更新和产品的开发，产品多年一贯制，品种规格较少，技术含量较低，仿制 产品多，名牌产品少，有专利和特色的产品以及能出口创汇的产品更少。 3.与国外差距明显与国外差距明显 国外混凝土搅拌站（楼）体现了机电一体休技术，其微控技术成熟可靠，物 料的配比、容量变更控制十分准确；有些搅拌站（楼）还增加了搅拌机动态负荷临 测、混凝土物料稠度控制、除尘、消声、废水处理等装置；混凝土泵送技术日臻成 熟，最大水平泵送距离达 4000m，泵送量达 180m3/h；产品多功能性增强。我国的混 凝土搅拌及输送机械尽管性能有了较大提高，但在可靠等方面与国外相比还有不小差 5 距，主要体现在配套电器、液压、气动元件等方面问题较多。近年来，许多厂家均选 用进口优质元器件，对提高我国混机械水平起到了非常重要的作用，但在多功能方面 还无法与国外相比。 4.混凝土机械发展趋势混凝土机械发展趋势 机械工业产品的发展趋势是高附加价值化、智能化和系统化。混凝土机械发 展的主导产品是商品混凝土成套设备，作为“十五”规划中的重点项目，商品混凝土 成套设备尤其是大型站（楼） 、车、泵无论从数量上还是质量上都将有一个较大的提 高。这些产品将比以往更加注重降低能耗，更加注重安全性、舒适性、维护和使用的 经济性。商品混凝土近年来在我国大中城市有了较大的发展，约占现浇混凝土的 15%20%左右，与发达国家的 70%90%相比还有较大的差距，由此给国内混凝土机械制 造厂家提供了一个大的发展机遇。 商品混凝土成套设备的配套产品以及能够满足用户特殊要求的产品将会 在 “十五”期间得到较大发展。如砂石预处理设备、残余混凝土清洗回收装置、高 性能混凝土搅拌设备、冷搅拌和热搅拌的混凝土搅拌站、长臂架泵车等。国家实施西 部大开发战略，投资规模将超过以往任何大型工程。由于西部开发时间跨度长、东西 部经济差距大，不可能集中购买高、精、尖的大型设备，因此适合西部自然环境、经 济实用的产品将会有一定市场，如开发经济实用型移动式搅拌站（2550 m3/h）以适 应公路、铁路等工程建设。同时，通过技术创新，开发多用途、多功能产品以适应市 场需求的变化。 “十五”期间，人们对生活质量要求越来越高，环境保护意识越来越强，那 些高效、节能、低噪音、低污染、智能化的环保型混设备也将受到人们的青睐。 6 第二章第二章 混凝土搅拌机简介混凝土搅拌机简介 2.1 混凝土搅拌机的分类混凝土搅拌机的分类 混凝土搅拌机是制备混凝土的专用机械，其种类很多。按混凝土搅拌机的工作性 质分有：周期性搅拌机和连续作用搅拌机两大类；按混凝土的搅拌原理分有：自落式 搅拌机和强制式搅拌机两大类；按搅拌筒形状分为：鼓筒式，锥式（含锥形及梨形） 和圆周盘式等搅拌机，常用的是周期性搅拌机，其具体分类如下： 2.2 型号型号 混凝土搅拌机的型号由搅拌机机型号和主要参数组合而成，其意义如下： 例如：JZC 750 型搅拌机 7 2.3 搅拌主机结构详细说明搅拌主机结构详细说明 混凝土搅拌机由搅拌机盖、搅拌筒体、搅拌装置、轴端密封、传动装置、衬板、 卸料门润滑系统。 2.3.1搅拌机盖搅拌机盖 搅拌机盖是为搅拌主机工作时防尘和进料连接而设计的，盖与桶体间采用螺栓联 结，中间有密封胶条，各进料口形状和位置可接不同机型或用户要求制作，检视门有 安全开关。 搅拌机盖设计的喷雾系统有效地压住投料时扬起的粉尘并与吸尘装置连在一起， 确保环保要求。 2.3.2搅拌筒体搅拌筒体 搅拌筒体由优质钢板整体弯成“奥米加”形状，而且由特别管状框架承托，有 足够的刚度和强度，保证主机的正常运作。 2.3.3搅拌装置搅拌装置 两根搅拌轴上的多组搅拌臂和叶片组成搅拌装置，保证桶体内混合料能在最短 时间内作充分的纵向和横向掺和，达到充分拌和的目的。搅拌臂分为进给臂、搅拌 臂、返回臂，同时为了便于磨损后的调整和更换，每组搅拌叶片均能方便地在受力磨 损的方向调整，直至搅拌叶片正常磨损后的更换。 为适应不同工况和骨料粒径的要求，搅拌臂可在轴上做 60、120和 180的排 列，以达到搅拌最大骨料粒径。 叶片为高强度抗冲击耐磨铸铁，正常生产时能达到 3700 罐/次，其性能指标符合 JG/T5045.193 规定(HRC58，冲击值5.0N.M/mm2，抗弯强度 600N/mm2)。 2.3.4轴端密封轴端密封 对卧轴式混凝土搅拌机，因工作时主轴浸没在摩擦力很强的砂石水泥材料中，如 果没有行之有效的轴端密封措施，主轴颈会很快被磨损，毁坏，产生严重的漏浆，影 响级配。 采用三道密封及骨料架油封和液压系统供油旁泵，其工作原理用压盖 1，耐磨橡胶 圈 2 和转毂 3 为第一道密封，为防止砂浆浸入缝隙，由注油孔向内腔注入压力油脂， 至主缝中有少量油脂挤出为止，用油脂外溢来阻挡砂浆入侵，第二道密封由转毂 3 转 毂 6 和 O 型密封圈组成即浮动环密封，浮动环组借助 O 型圈的弹性保持一定的压紧力 和磨损后的间隙补助，由注油孔注入润滑油脂，转毂为粉末冶金专用件，密封面经研 磨加工，最后由安装的 J 型骨架密封组成第三道。 搅拌轴的支承由独立的轴承座和带锥套调心滚子轴承共同承担，同时通过两个骨 架油封的作用能有效的保证轴承的良好工作环境，以保证机的正常运作。 8 2.3.5衬板衬板 弧衬板为高硌耐磨合金铸铁，其性能指标符合 JG/T5045.293 规定（HRC54， 冲击值7.0N.M/mm2,抗弯强度600N/mm2）特殊设计的菱形结构能提高衬板的使用寿 命,端衬板为优质高 Mn 耐磨钢板制成. 2.3.6.卸料门卸料门 卸料门的结构形式独特可靠,整体弧面与桶内衬板面持平,能有效地减少强烈冲击, 磨损真正做到优质耐久,另外,卸料门两端的支承轴承座可上下调节,接触面磨损后可以 调节间隙,确保卸料门的密封.卸料门采用进口液压系统驱动,与传统的气动形式相比具 有结构紧凑,动作平稳,开门定位准确,能手动开关门等特点,油泵系统产生的高压油通 过控制系统,经高压油管作用到油缸,驱动卸料门的开关,通过调节卸料门轴端接近开关 的位置和电控系统共同使用,可以实现卸料门的开门到位的任意调整,以实现不同的卸 料速度. 2.4 搅拌主机类型选择搅拌主机类型选择 由于强制式混凝土搅拌机有立轴式和卧轴式两大类。立轴式有分为涡浆式和行星 式。混凝土搅拌机是将石子（粗骨料） 、沙子（细骨料） 、水泥、水和某种添加剂搅拌 成匀质混合料的机械。广泛应用于工业和民用建筑、道路、桥梁、港口和机场、矿山 等建筑行业中。为适应搅拌不同性质的混凝土的要求，以发展了很多机型，各种机型 和性能各有其特点。从不同的角度进行划分：按工作性质分为周期式和连续式；按搅 拌方式分为自落式和强制式；按装置方式分为固定式和移动式；按出料方式分为倾翻 式和非倾翻式;按搅拌桶外型分为犁式、锥式、鼓式、槽式、盘式。下面分自落式和强 制式两类来介绍和选择。 2.4.1自落式混凝土搅拌机自落式混凝土搅拌机 自落式混凝土搅拌机靠旋转着的鼓筒中的叶片将物料提高到一定高度后落下进行 搅拌的最常用的的有 JG 型鼓筒式、JZ 式双锥反出料式和 JF 型双锥倾翻式混凝土搅拌 机。 自落式搅拌机已有相当长的历史。这种搅拌机是靠物料从一定高度落下进行拌 合。图 2.1.a 是这种搅拌机的工作简图。搅拌机的主要工作部分是一个水平搁置的圆 筒。圆筒内装有径向叶片。工作时圆简绕其轴线转动。装入筒内的物料被叶片带至一 定高度，然后靠自重落下。如此反复进行。图 b 中是强制式搅拌机酌工作简图。这种 搅拌机的主要工作部分是一个圆盘，在盘内装有若干沿盘内圆弧线运动酌的叶片。装 在盘内的物科在叶片的挠动下，形成交叉的料流，进行搅拌。这种搅拌方法比自落式 剧烈，它适用于搅干硬性混凝土。含有轻骨料的混凝土也必须用强制式搅拌机搅拌。 因为在自落式搅拌机中，轻骨料落下时所产生的冲击能量太小，不能产生很好的搅拌 9 作用。由于强制搅拌有如上这些特点，所以这些年来强制式搅拌机迅速发展。但是， 现在采用的强制式搅拌机还存在着不少缺点，其中主要的是； 1转速高，动力消耗大。强制式搅拌机的转速要比自落式高 23 倍，动力消耗 要大 34 倍。转速高是强制搅拌所必须的。只有在高转速下才能产生强烈的搅拌作 用。 2叶片、衬板磨损大。强制式搅拌机叶片的磨耗约为自落式的 78 倍，衬板约 为 34 倍。强制式搅拌机的叶片在工作时是要强迫搅拌盘内购物料迅速改变其运动方 向，产此交叉的料流。所以叶片和材料之间的摩擦剧烈，自然叶片的磨耗大。 3维护费用高。上述两个缺点必然在经济上产生不好的效果。 4不能搅拌含有大骨料的混凝土。骨料尺寸大时，往往把搅伴叶片卡住，损坏机 器。目前生产的强制式搅拌机所搅拌的骨料尺寸都在 80 毫米以下。 5构造复杂。强制式搅拌机在构造上比自落式复杂。 由于强制式搅拌机有这样一些缺点，所以在选用时，应根据所要求搅拌的混凝土 的具体情况，慎重考虑，尽可能选用自落式搅拌机。但是，采用强制搅拌这一方法还 是混凝土搅拌机发展的方向。因为强制搅拌搅拌得均匀而见生产率高。自落式搅拌机 的生产率因受到鼓筒临界转速的限制，很难提高。提高鼓简的转速将会使物料因离心 力的作用而贴在筒壁上，反而降低了搅拌效果。所以，现在许多国家在研究所的强制 搅拌方法。 图 2.1 2.4. 2强制式混凝土搅拌机强制式混凝土搅拌机 它靠旋转的叶片对混合料产生剪切、挤压、翻转和抛出等多种作用的组合进行拌 10 和的，搅拌作用强烈，搅拌时间短，适用于搅拌干硬性混凝土和轻骨料混凝土，由于 叶片容易受磨损或被粗骨料卡住，故一般不易搅拌骨料颗粒较大的混凝土。 强制式搅拌机主要分为涡浆式和行星式。这两种搅拌机的烫拌简那是一个水平放 置的圆盘。涡桨式是在盘中央装有一根回转轴。轴上装衬若干组叶片。行星式则有两 根回转轴，分别带动几个拌合铲。行星式又可为定盘式和盘转式。在定盘式个，拌合 铲除了绕自己的轴线转动(自转)外，两根装拌合铲的轴还共同绕盘的中心线转动(公 转)。在盘转式中，两根装拌合铲的轴不做公转运动，而是整个盘做相反方向的运动。 在上述三种形式的搅拌机中，涡浆式构造简单，但转轴受力较大，盘中央的一部分容 积不能利用，因为拌合铲在那里的线速度太低。行星式构造复杂，但搅拌强度大。在 行星式中，盘转式消耗能量较多，结构上由于整个搅拌盘在转动也不够理想。定盘式 还消除了离心力对骨科的影响，不容易产生离析现象。所以，盘转式现已逐渐为定盘 式所代替。强制式搅拌机都是通过盘底部的卸料口卸料，所以卸料迅速。这是它的一 个优点。但是，如果搅拌时卸科口密封不风水泥浆容易从这里漏掉。所以，强制式搅 拌机不适于搅流动性大的混授士拌合抖。 11 第三章第三章 设计方案拟定设计方案拟定 3.1 原始数据原始数据 出料容积 750 L 进料容积 1200 L 生产率 22.5 hm / 3 最大骨料粒径 80/60 外形尺寸（长宽高） 605020305900 3 mm 整机质量 4800kg 3.2 设计的设计的总总体要体要求求 满足使用要求 满足经济性要求 力求整机的布局紧凑合理 工业性要求简单而实用 满足有关的技术标准 3.3 设计大设计大纲纲 3.3.1 设计设计原则原则 搅拌机技术条件应满足 GB9142-2000混凝土搅拌机技术条件规范； 所用图纸的幅面应符合 GB4457-2000中华人民共和国标准机械制图中的相 关规定。 3.4 搅拌机选型的搅拌机选型的确定确定 混凝土时建筑材料中的一种主要的材料，它是以水泥做为黏结剂把骨料粘在 一起的，属于一种非匀质材料，其用途广，用量大。 混凝土搅拌机就是用来大量生产混凝土的机械。混凝土搅拌机有自落式和强制 式。混凝土从塑性混凝土发展到干性，硬性混凝土，强制式搅拌机得到了很大发展。 强制式混凝土搅拌机不仅能搅拌干硬性混凝土，而且能搅拌轻骨料混凝土，能使混凝 12 土达到强烈的搅拌作用，搅拌非常均匀，生产率高，质量好，成本低。因此，强制式 搅拌机得到了很大的发展，但这种搅拌机的功率损耗比较大。 为了适应不同混凝土搅拌机的搅拌要求，搅拌机发展了许多机型，它们在结构和 性能上各有特点，但按工作原理可划分为自落式和强制式。JZC750 混凝土搅拌机属于 自落式搅拌机的一种，J搅拌机，Z锥型，C齿圈，750出料容量 750L。它主要 由搅拌系统，搅拌传动系统，上料、卸料系统，供水系统，机架及行走系统，电气控 制系统等组成。目前国内生产的 JZC 型锥型反转出料搅拌机，其传送机构采用齿轮-齿 圈转动，搅拌桶由四个拖轮支承，由传动系统中的电机控制转向，电机产生的运动和 动力经带传动输入减速箱，再经减速箱中的两对齿轮传给小齿轮，通过和小齿轮啮合 的固定在拌桶上的大齿圈带动拌桶旋转。齿轮传动具有不打滑，传动比准确等特点。 依据本设计提供的原始数据和设计的总体要求故选用 JZC750 型混凝土搅拌机作为 本设计的题目。 图 3.1 JZC750 混凝土搅拌机 13 3.5 毕业设计的意义毕业设计的意义 通过本次毕业设计，我们对 JZC750 混凝土搅拌机有了完整的了解和深刻认识。而 且学会把所学知识有效的用运到解决实际问题中的能力，不仅对课本所学知识有了更 深层次的掌握，同时提高了自己解决实际问题的能力。学会了更好的查阅相关资料， 为以后打下良好基础。本次毕业设计使我们受益匪浅，通过研究解决一些工程技术问 题，各方面的能力均有提升。 14 第四章第四章 搅拌机的设计搅拌机的设计 4.1 搅拌机的搅拌机的作用作用 1.使不互溶液体混合均匀，制备均匀混合液，乳化液强化传质过程。 2.使气体在液体中充分分散，强化传质或化学反应。 3.制备均匀悬浮液，促进固体加速溶解，浸取或液固化学反应。 4.强化传热，防止局部过热或过冷。 4.2 搅拌机的搅拌机的工作原理工作原理 从本质上来讲搅拌过程就是在流体场中进行单一的动量传递或者是包括动量，热 量，质量传递及化学反应的过程，而搅拌器就是通过使搅拌介质获得适宜的流动场而 向其输入机械能量的装置。 搅拌过程为：电机通过减速机变速后带动搅拌器在一定转速下旋转，根据搅拌机 速度的不同，自叶轮处派出不同速度的流体，这股运动流体同时吸引夹带着周围的液 体，使得周围的静止流体或低速流体卷入其中，从而合成一股复杂的运动流体。这股 合成的运动流体既有水平循环流动，又有沿壁面及搅拌轴的上下循环流动，这种循环 流动，能够设计搅拌罐内较大的范围，起着体积循环的作用 。 从叶轮排除的液体把来自叶轮的能量传递到罐内介质，同时将罐内液体顺次循环 到具有搅拌作用的叶轮近旁。由于瞬时速度波动会产生湍动，涡流等不规则移动，制 件崩解并且和周围的流体混合，其结果流体本身以及所包含的热量，质量和能量也都 随之向周围移动，从而促进由于局部混合，异相间界面更新等引起整体液流的传质和 传热反应均质作用。 教版操作多种多样，搅拌介质差别也很大，各工艺过程对搅拌过程的要求也不尽 相同，这些都要求不同型式的搅拌机与之相适应。各种搅拌机在配合各种可控制流动 状态的附件后，更难能使流体状态以及供给能量的情况出现多种变化，更有利于强化 不同的搅拌过程。 4.3 搅拌机的结构搅拌机的结构 搅拌机主要由搅拌装置，搅拌桶和两大部分组成: 搅拌装置：包括传动装置，搅拌轴和搅拌器。搅拌过程通常由电机经过减速器减 15 速后再由联轴器连接搅拌轴来带动固定在轴上的齿轮转动。 搅拌桶：包括桶体和附件。桶体为搅拌提供一个进行空间的容器。 图 4-1 搅拌机的外形结构 4.3.1 电动机的选择电动机的选择 设定搅拌速率为 n1=85r/min；总传动比为 i=16。则电动机转速 n2=n1*i=60*16r/min=1360r/min。 设搅拌机内阻力 F=8KN,传动线速度 V=1.55m/s； 则由 p1=F*V/1000（KW）=8*1.55*1000/1000=12.4KW 所以由 p2=p1/1。可求的 p2 查表知齿轮联轴器的效率为 2=0.99，弹性联轴器效率 3=0.9927，滚动轴承效 率 4=0.985，闭式圆柱齿轮效率 5=0.975。 解得 1=2*3*43*52=0.8927 从而解得 p2=p1/1=13.89KW 查表选择电动机：Y 系列 1440r/min，电动机具体型号为 Y160L4 额定功率: 15KW， 满载转速: 1440r/min. 额定电流: 30.3A 满载时效率：86% 效益: 88.5% 功率因数 0.85 堵转电流 7.0 额定转矩 2.2 16 最大转矩 2.3 4.3.2 联轴器的选择联轴器的选择 刚性联轴器和挠性联轴器。刚性联轴器又可根据结构特点分为固定式和可移式。 固定是属于完全刚性联接，它要求被联接的两轴中心线严格对中；可移式仅在传动方 向上是刚性联接，而其他方向上允许两轴有一定的安装误差，即对两轴间的安装误差 有一定的补偿能力。挠性联轴器用于两轴有相对位移（轴向、径向、角位移和综合位 移）的地方。它具有隔振、缓冲振动的能力，海尔可以补偿两轴间的安装误差。挠性 联轴器又有无弹性元件和含金属、非金属弹性元件之分，后两种统称为弹性联轴器。 对于载荷平稳、转速稳定、同轴度好、无相对位移的可选用刚性联轴器；有相对 位移的应选用无弹性元件的挠性联轴器。对同轴度不易保证，载荷、速度变化较大的 场合，最好选用具有缓冲，减震作用的弹性联轴器。对联轴器的其他要求是装拆方 便，尺寸较小、质量较轻、维护方便等。联轴器的安装位置应尽量靠近轴承。 4.3.3 轴承的选择轴承的选择 常用的滚动轴承有深沟球轴承、圆锥滚子轴承、角接触球轴承。其类型和特性见 下： 圆锥滚子轴承：极限转速中；允许角偏差 2；主要特性应用:能承受较大的径 向、轴向联合载荷，因为线接触，承载能力大于角接触轴承，内外圈可分离，装载方 便，通常成对使用。 深沟球轴承：极限转速高；允许角偏差 816；主要特性应用:主要承受径向载 荷，同时也能承受一定量的轴向载荷。当转速很高而轴向载荷不大的时候，可替代推 力球轴承，承受纯轴向载荷，当承受纯径向载荷时，a=0。 角接触球轴承：极限转速较高；允许角偏差 210；主要特性应用:能同时承受径 向轴向联合载荷，公称接触角越大，轴向承载能力也越大。通常成对使用，可以分装 于两个支点或同装于一个支点上。根据上面比较及减速器的计算要求，选用 6207 深沟 球轴承。 4.3.4 键的选择键的选择 键主要用来实现轴和轴上零件之间的周向固定以传递转矩。键是标准件，分为平 键、半圆键和楔键等。 本次设计中采用平键联接。平键的特点和应用如下所示， 类型：普通平键 GB/T10962003 薄型平键 GB/T156779 特点和应用：靠侧面传递扭矩，对中好，易拆卸。无轴向固定作用。精度较高。 用于高速轴或受冲击，正反转均合。薄型平键用于薄壁结构和传动距较小的传动。 17 4.3.5 搅拌轴的选择搅拌轴的选择 （1）选择材料，确定需用应力 搅拌轴的材料通常选用 45 钢，有时候还需要适当的热处理，以提高轴的强度和耐 磨性。对于要求较低的搅拌轴可采用普通碳素钢制造。本次设计中搅拌轴采用 45 刚： T=30MPa （2）搅拌轴强度计算 轴的扭转强度条件：Tmax=MT/WT 式中 Tmax 为轴横截面上的最大剪应力，MPa；MT 为轴传递的扭矩，N*mm；W 为 轴的抗扭截面模量，mm3；T为降低后的材料许用应力，MPa。 MT=9.55*106*P3/n3=755.92N*m 由公式：d365*（P/nT）1/3=50.44mm 取 d=51mm （3）搅拌轴刚度计算 一般情况下搅拌轴依靠减速机内的一对轴承支承，但是由于搅拌轴往往较长，因 而运转时容易发生振动，将轴扭弯甚至完全破坏。 为保持悬臂搅拌轴的稳定，悬臂轴长度 L1、搅拌轴直径 d、两轴承制件的距离 B 应满足一下关系： L1/B45 L1/d4050 当轴直径余量较大，搅拌器经过平衡及低速时 L1/B 和 L1/d 取偏大值。 4.3.6 机座的设计机座的设计 自落式搅拌机的传动装置通过机座安装在整个机器上，机座内应留有足够位置以 容纳联轴器等部件，并保证安装操作所需要的空间。本设计中采用冷弯等边槽钢骨焊 接而成的骨架结构，槽钢主要用于建筑结构、车辆制造和其它工业结构，槽钢还常常 和工字钢配合使用。槽钢按形状又可分为 4 种：冷弯等边槽钢、冷弯不等边槽钢、冷 弯内卷边槽钢、冷弯外卷边槽钢。其结构如下图所示： 18 图 4-2 机座的外形结构 根据资料查的槽钢的规格为 220*79*9 型号为 22#B 其总长为 1800mm，宽为 1526mm。 4.3.7 搅拌器的设计搅拌器的设计 搅拌器又被称为叶轮或桨叶，它是搅拌设备的核心部件。根据搅拌器的搅拌釜内 产生的流型，搅拌器基本上可以分为轴向流和径向流两种。搅拌器是使搅拌介质形成 适宜的流动状态而向其输入机械能装置。搅拌器通常自搅拌釜顶部中心垂直插入釜 内，有时也采用侧面插入，底部深入或侧面伸入方式。应依据不同的搅拌要求选择不 同的安装方式。不同介质通过搅拌使其彼此间相互分散以达到均匀混合，提高化学反 应，传质和热传递速率的目的。 搅拌器的类型和流型 搅拌器的形式很多，常用的搅拌器有桨式、涡轮式、推进式、锚式和框式、螺杆 式、螺带式等。搅拌器的主要部件是桨叶。桨叶的形状按搅拌器的运动方向与桨叶表 面的角度可分为三类：平叶、折叶和螺旋叶片。本装置采用叶片式搅拌器。 搅拌器工作原理：锥形反转出料搅拌机系统主要工作机构是搅拌桶，其外形呈双 锥形，如图 4.3 所示。筒内中焊有分别与拌桶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、低叶片与拌桶轴线按一定的角度交叉布置，所以当拌合进料锥 端进入，拌桶正转搅拌时，叶片不仅使拌合料作提升，下落的运动，还能强迫物料做 轴向窜动，故能强化搅拌作用。当搅拌桶反向旋转时，叶片将拌合料推向出料锥一端 由两条空间交叉成 180的螺旋型出料叶片将拌合料卸出桶外。 19 4.3 搅拌器结构图 20 第五章第五章 搅拌桶和料斗的设计搅拌桶和料斗的设计 5.1 搅拌搅拌桶桶的设计的设计 5.1.1 搅拌搅拌桶桶的的尺寸尺寸设计设计 桶体选择圆柱圆锥形筒体组合样式。 桶体制造采用碳素钢钢板：Q235-AE.GB912，板厚 =4mm；常温下强度 b=375MPa，x=235Mpa。许用应力值 100C 时为 200Mpa。 桶体的基本尺寸：设桶体的直径为 D1，高度为 H，容积为 V 及壁厚为 n。 根据设计要求一般搅拌器用于液-固或者液-液相物料时桶体直径和高度应满足： H/ D1=11.3；用于气-液相物料时应满足：H/ D1=12。所以取 H/ D1=1.3。 搅拌机的额定容量有进料容量和出料容量之分，各种不同含义的容量之间有如下 关系： 进料容量 V1 是指装进搅拌桶未经搅拌的干料体积； 出料容量 V2 是指一罐次新鲜混凝土出料的体积； 捣实容量 V3 是指一罐次混凝土除了后经捣实的体积； 搅拌筒的几何容积 V0 是指搅拌桶能容纳配合料的体积。 额定容量是搅拌机的主要性能指标，决定着搅拌机的生产率，是选用搅拌机的重 要依据，所以根据提供的原始数据出料容量 750L，进料容量为 1200L，生产率 22.5 m3/h，据生产要求，而根据经验，搅拌空间因占实际桶体的 1/41/5 左右，故假设桶 体实际体积为 5 m36 m3，故可设搅拌桶的外形尺寸为圆柱尺寸 1800mm900mm(直径 长度)，圆锥部分 1800mm800mm800mm(大直径长度小直径)，计算出的体积如 下： 222 3 =(1.8/ 2)0.9(1.8/ 2)(0.8/ 2)/ 2 0.8 2 4.725 V m + = 总 。 而需要的是 5 m3 更加优化的尺寸故调整为圆柱尺寸 1900mm900mm(直径长 度)，圆锥部分 1900mm900mm800mm(大直径长度小直径) 计算出的体积如下： 222 3 =(1.9/ 2)0.9(1.9/ 2)(0.8/ 2)/ 2 0.9 2 5.56 V m + = 总 搅拌桶壁厚 4mm。 根据进料容量根据软件设计得出桶体外形如下图所示： 21 图 5.1 搅拌桶外形结构 5.1.2 开孔补强开孔补强 为了方便维修和检查设备内部空间，以及安装和拆卸设备的内部装置，常在设备 上设置人孔与手孔，一般容器直径大一等于 1000m 的应至少开设一个人孔，人孔的形 状有椭圆形和长圆形两种。人孔和手孔应尽量要小，以减少密封和减小对壳体强度的 削弱。人孔主要由筒节、法兰、盖板和手柄组成。一般人孔有两个手柄，容器使用过 程中，人孔需要经常打开时可选择快开式结构人孔。 本次设计中选择长圆形回转快开人孔，人孔：PN6,400 x300.JB579-79。 22 5.2 料斗的设计料斗的设计 进料机构由上料斗、爬梯、接长轨道和落地轨道组成。进料斗的升降及爬翻动 作，由齿轮减箱的输出轴通过轴端的进料离合器和钢丝绳卷筒带动，离合器由手动操 纵杆控制，料斗的上极限位置，由限位装置自动脱开离合器。 料斗制造采用碳素钢钢板：Q235-AE.GB912，板厚 =4mm；常温下强度 b=375MPa，x=235Mpa。许用应力值 100C 时为 200Mpa。 支撑架由角钢焊接构成。角钢俗称角铁、是两边互相垂直成角形的长条钢材。角 钢属建造用碳素结构钢，是简单断面的型钢钢材，主要用于金属构件及厂房的框架 等。在使用中要求有较好的可焊性、塑性变形性能及一定的机械强度。生产角钢的原 料钢坯为低碳方钢坯，成品角钢为热轧成形