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5张CAD图纸、说明书 GC系列 JS2000 混凝土搅拌机 设计 CAD 图纸 说明书 GC 系列

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内容简介：

JS2000C型混凝土搅拌主机设计JS2000混凝土搅拌机设计摘 要：本次设计的JS750混凝土搅拌机是我们的主要设计机型。它是强制式卧轴混凝土搅拌机中的一种，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。它是目前国内较为新型的搅拌机，整机结构紧凑、外型美观。其主要组成结构包括：搅拌装置，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，润滑系统等。 主要设计计算内容是JS2000混凝土搅拌机机架的设计，主要包括：整体结构方案的确定、电动机的选择和主要参数计算、皮带轮设计、螺钉组联接设计、联轴器选型、搅拌轴的设计与校核、轴承的润滑密封、润滑系统的设计、JS2000混凝土搅拌机的装配图及零部件图的绘制。关键词：混凝土搅拌机，皮带轮，轴承。Abstract： This design JS2000 concrete mixer is our main design model. It is forced horizontal-axis concrete mixer, forced one of concrete mixer can not only the mixing of dry, rigid concrete, and can stir light weight aggregate concrete, can make concrete achieve strong mixing effect, stirring very evenly, productivity is high, quality is good, the cost is low. It is the present domestic relatively new mixer, the machine has compact structure, good appearance. Its main composition structure including: agitator, stirring transmission system, loading, unloading system, water supply system, rack and mobile system, electric control system, lubrication system, etc. Main design calculation content is JS2000 concrete mixer frame design, mainly including: overall structure scheme determination, the choice and the main parameters of electric motor calculation, stirring shaft couplings selection, the design and check, the lubrication seal, lubrication system design, the JS2000 concrete mixer parts and assembly drawing. Keyword: Concrete mixer, pulley， bearings第一章 概述本设计说明书详细叙述了有关强制式混凝土搅拌主机的工作原理和结构以及相关设计内容，我的设计思路是根据拟订的传动路线,从电机的选择、电机带轮和减速器带轮的设计、联轴节和减速器以及联轴器的选择、搅拌轴的设计与计算并伴有轴承的选择与校核计算、卸料门的设计以及润滑系统的设计,最后还有主机的装配工艺等内容。本次设计我在老师和公司的综合指导下和详细查阅有关机械方面书籍来完成毕业设计的。以下从工作原理逐步展开：工作原理：主要由水平安置的两个相连水平安置的圆槽形拌筒，两根按相反方向转动的搅拌轴和转动机构等组成，在两根轴上安装了几组搅拌叶片，其前后上下都错开一定的空间，从而使混合料在两个搅拌桶内轮番地得到搅拌，一方面将搅拌筒底部和中间的混合料向上翻转，另一方面又将混合料沿轴线分别向前后推压，从而使混合料得到快速而均匀的搅拌，因此，该类搅拌机具有自落式和强制式两种搅拌功能，搅拌效果好，耐磨性好，能耗低，宜制成大容量搅拌机。1.1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： 1.2 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：JS 2000C型搅拌机1.3 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。1.3.1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。1.3.2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。1.3.3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)。1.3.4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。1.3.5传动装置JS 型搅拌主机采用进口和国产两种螺旋锥齿行星减速机传动，减速机与搅拌主轴间采用鼓型齿联轴器联结，搅拌主轴采用高速端十字轴万向联轴器同步，使两轴作反向同步运转，达到强制搅拌效果，与传统的大小的链轮传动，大齿轮同步的结构相比，具有结构紧凑，传动平稳，遇非正常过载时能通过皮带打滑保护等特点。为保证减速机的正常工作，传动装置中可以选配冷却装置散热器的功率为0.055KW，由本机所附加的自动感温器控制，在减速机油温达到60度时自动启动，油泵的动力由主电机通过皮带传动提供。1.3.6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. 1.3.7.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. 1.4 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。1.4.1自落式混凝土搅拌机它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。1.4. 2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教大的混凝土。1.4.3.二者的比较和选择自落式最适宜拌制塑性和半塑性混凝土。强制式拌和时间短，生产率高，适宜于拌制干硬性混凝土。由于我公司生产的特点选择强制式混凝土搅拌机。 第二章 电动机选型和主要参数计算传动路线：电机电机带轮大带轮十字万向联轴节减速机联轴器搅拌轴，十字万向联轴节、减速机、联轴器只进行选型不进行设计，现先进行电机设计：2.1电机选型2.1.1选择电动机类型和结构形式选我国推广采用的Y系列的交流三相鼠笼式异步电动机，适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体的场合，具有较好的启闭性能。结构采用防护式。2.1.2选择电动机的容量标准电动机的容量由额定功率表示。所选电动机的额定功率应等于或稍大于工作要求的功率，电动机的容量主要由运行时的发热条件限定，在不变或变化很小的载荷下长期连续运行的机械，只要其电动机的负载不超过额定值，电动机便不会过热，通常不必校核发热和启动力矩所需电动机功率为Pd = PW / （21）= 28.12/0.87=32.32KW 式中 Pd工作机实际需要的电动机输出功率，KW； PW工作机所需输入功率，KW； 电动机至工作机之间传动装置的总效率。工作机所需功率PW应由机器工作阻力和运动参数计算求得，混凝土搅拌机的PW计算如下：PW=T nw/9550w （22）式中 T工作机的阻力矩，N.m;nw 为工作机的转速, r/min; 给定25r/minw 为工作机的效率。一般为0.95其中总效率计算如下：=123n, 而1 ，2n分别为传动装置中每一传动副（齿轮、涡杆、带或链）、每对轴承、每个联轴器的效率，从1中表17选中间值如下：1=带=0.96, 2=减=0.94, 3=联轴器=0.975, 4=轴承=0.99(一对)所以 =1234 =0.96x0.94x0.975x0.99=0.872.1.3双卧轴强制搅拌机轴上功率的计算强制式混凝土搅拌机的功率计算目前还没有一个严格的计算公式，这里推荐一种简化的计算方法。对于一个卧式的强制式搅拌机，某一搅拌叶片的受力和运动情况见图1，叶片的宽度为bi,叶片与半径的夹角为i,作用在d面积上的力为 dFi =kbi d 式中 k 单位面积上的运动阻力，称为阻力系数，单位为N/cm2.该阻力系数在叶片的转速确定后取决于混凝土的水灰比，见表1-1 表1-1 搅拌阻力系数k的取值 混凝料的性质K值（N/cm2） 干硬性混凝土 6885 塑性混凝土 2535 流动性小的砂浆 3040 流动性大的砂浆 1020由所dFi产生的阻力矩dMi = cosi dFi这一叶片上的总阻力矩 （23） 式中 bi , r2和r1均以cm为单位，则Mi以N.cm为单位.考虑到所有叶片上的阻力矩,则搅拌机的功率 （24）式中机械的传动效率z 搅拌叶片的数量n 搅拌叶片的转速(r/min) 现取k=80，取bi=3.0cm，取r2=67.3cm,r1= 54.5cm, i =60,一根轴上设计成8个搅拌轴,即z=8,代入上面第一式得: Mi = 98542.4Nm代入上面第二式得: P=28.12 KW 2.1.4. 电动机的功率计算P=K1*P （25）式中：K1电动机容量储备系数，一般取K1=1.11.25；P搅拌机轴上功率，KW。现取K1=1.2 , P=30.25KW;代入的 P=33.744KW ,故取37kw的电机2.1.5. 确定电动机的转速对Y系列电动机,通常多选用同步转速为1500r/min或1000r/min的电动机,现依据选定的类型结构容量和转速从从1中表1211211查出电动机型号如下：Y225S4 ,其额定功率为37KW，满载转速为1480r/min, 堵转转矩（额定转矩）为1.9Nm最大转矩为2.2N.m,质量为284kg主要安装尺寸: 电机轴径为60mm,长为140mm, 轴上键宽为18mm,键槽低部到轴另一素线为53mm.2.2 重要参数的计算搅拌机是搅拌设备的核心组成部分，其结构的好坏，会直接影响到混凝土搅拌的均匀性能和整套设备的生产率。其性能参数和结构参数的设计计算和部分结构的确定方法。2.2.1. 搅拌时间的确定 根据每小时循环次数n、搅拌时间s及小时转换到秒关系： s=（1/n）*3600 （26） n每小时循环次数。解： 搅拌时间s=（1/50）*3600 =72秒=86秒符合设计要求2.2.2.周期性混凝土搅拌机的生产率Q 计算 生产率是搅拌设备的主参数，也是确定其他技术参数的主要依据。生产率的确定一般应根据产品系列和配套需要合理的抉择。为了满足路面施工的配套要求，所设计的搅拌设备的最低生产率应不低于60m3/h。经验公式如下： （27）式中：V搅拌筒的公称容量,取2000L；t1 为上料时间取25s；t2为搅拌时间取72s； t3为卸料时间取8s；代入式中并单位换算得：2.2.3搅拌机的容量搅拌机的容量是指周期式搅拌机设备每转一次能生产新鲜混凝土的实方数公称容量。设计参数中给定2000L2.2.4强制式混凝土搅拌机转速的校核 合理确定强制式搅拌机的转速，关系到搅拌混凝土的质量和生产率，若转速偏低，使搅拌时间增加，会降低生产率；若转速过高，又会形成较大的离心力，促使混凝土产生离析现象，破坏均匀性，导致质量降低。一般在设计中，除了要考虑物料在拌和中产生离心力外，还宜考虑被搅拌物料与搅拌叶片之间的摩擦系数，推荐采用下式进行近似计算： （28）式中 n搅拌机主轴转速，r/min； R搅拌筒内腔的半径m。 计算得r/min ，而给定的25r/min小于31.18r/min满足，故不会发生共振。2.2.5.搅拌筒的容积利用系数的确定容积利用系数是指出料容积和筒体几何溶剂之比，它的确定主要以搅拌质量的优劣为依据。在确保搅拌质量的前提下，容积利用系数越大越好。但是，容积利用系数的大小还受到其它的条件的制约，其一，搅拌机的设计需要考虑应具备10%的超载能力；其二，按设计标准规定，出料体积与进料体积之比为0.625，而几何容积应大于进料体积，这样容积系数最大不得超过0.58。一般双卧轴搅拌机的容积利用系数取0.320.35。2.2.6.搅拌筒长度L与直径D之比L/D的确定在出料容积一定时，应考虑以最小的结构尺寸获得最大的空间容积。以利用收到节省制造材料材料、外性美观和搅拌质量好的综合效益。因此长径比L/D一般不宜过大，因物料的轴向运动主要靠叶片的螺旋角产生有限的轴向推力，如果物料的轴向流动距离过长，很难快速达到匀质效果。通常长径比宜控制在.3以内，一般情况下取L/D=1.051.15。2.3计算总传动比和分配各级传动比2.3.1 传动装置的总传动比为 总=nm/nw=1480/25=59.2 （29）式中 nm电动机满载转速r/minnw搅拌轴的转速r/min多级传动中，总传动比应为总=12n，其中1，2，n为各级传动机构的传动比。2.3.2 分配各级传动参考1中表18的传动比和1表132，当选V带传动时，在满足24范围内,初选1=3.7,故减速器减速比2=59.2/3.7=16满足840范围内单级锥齿轮减速器.2.4 计算传动装置的转速和动力参数 设计计算传动件时,需要知道各轴的转速、转矩或功率,因此应将工作机上的转速转矩或功率折算到各轴上,设从电机到工作机的各轴依次记为电，减，主轴，则2.4.1各轴转速n电=1480 (r/min) n减=nm/1=1480/3.7=400 (r/min) (210) n主=400/16=25 (r/min)2.4.2. 各轴功率 Pd= 32.32 kwP减 = Pd X电减 （211）=32.32x0.96=31.03kwP主 = Pd X电减X主减= 31.03x0.94x0.975x0.99 =28.15 kw式中 Pd 电动机输出功率,KW；P减减速器输入功率,KW； P主 搅拌轴输入功率，KW;电减 电机与皮带之间的传动效率;减主减速箱与主轴之间的传动效率.2.4.3. 各轴转矩 Td=9550Pd/nm=9550x32.32/1480 （212）=208.55(N.m); T减 = TdX1 X电减 =208.55x3.7x0.96= 740.77 (N.m)T主= T减X2X主减= TdX1X2X 主减x减x联轴器x轴承=208.55x3.7x0.96x16x0.94x0.975x0.99 =8272.33 (N.m) 式中 Td电动机轴的输出转矩Nm; T减减速箱输入转矩Nm; T主搅拌主轴输入转矩N.m.为简明起见,现列表如下: 转速 (r/min) 功率(KW) 转矩(Nm)电机轴 1480 32.32208.55 减速箱轴 400 31.03 740.77 搅拌轴 25 28.15 8272.33第三章 皮带轮设计带传动具有结构简单、传动平稳、造价低廉以及缓冲吸振等特点,故我经过比较采用带传动.带传动是由固联于主动轴上的带轮(主动轮)和固联于从动轴上的带轮(从动轮)和紧套在两上的传动带组成的,当原动机驱动主动轮转动时,由于带和带轮间的摩擦,便拖动从动轮一起转动,并传递一定的动力.在一般机械传动中，应用最广的是V带传动，V带的横截面呈等腰梯形，带轮上也做出相应的轮槽，传动时，V带只和轮槽的两个侧面接触，即以两侧面为工作面。根据槽面摩擦原理，在同样的张紧力下，V带传动较平带传动能常产生更大的摩擦力，在加上V带传动允许的传动比较广，结构较紧凑，及V带是已标准化，故选V带传动。3.1带轮设计.3.1.1.计算功率Pca由2中表82查得工作情况系数K A=1.0 ,(设其每天工作小时数为小于10h和负载启动故 Pca =K A P=1.0x37 =37KW （31）3.1.2.取窄V带带型根据Pca , n电由 由2中图88确定选用SPB型.3.1.3. 确定带轮基准直径 由2中表84和表88取主动轮基准直径D1 =160mm ,根据2中式815 ,从动轮基准直径为D2 =1D1=3.7 x 160=592 ( mm) （32）根据2中表88 取 D2=600 mm.按2中式813 验算带的速度V=D1 n电/(60*1000)=3.14 x 160 x 1480/(60 x1000) =12.39 (m/s) 35 m（33）3.1.4. 确定窄V带的基准长度和传动中心距根据 0.7 ( D1+ D2 ) a0 2 ( D1+ D2 ),初选中心距a0 =800mm,根据2中式820,计算带所需的基准长度 L1=2a0 + ( D1+ D2 )/2 + ( D2D1)2/(4a0) （34）= 2 x 800+(160+600)/2 + (600160)2/(4x800)= 1600 + 1193.2 + 60.5= 2853.7mm 由2中表83选取的基准长度Ld=2800 mm 按2中式821计算实际中心距a= a0 + (Ld L1)/2 （35）=800 26.85=773 3.1.5. 验算主动轮的包角1由2中式86 得 1= 180( D2D1) x 60/a = 145.85120 （36） 主动轮上的包角合适.3.1.6. 计算窄V带的根数Z由2中式822知 Z= Pca / (P0+P0)KKL （37） 式中 K 考虑包角不同时的影响系数即包角系数; KL 考虑带的长度不同时的影响系数即长度系数; P0 单根V带的基本额定功率; P0 计入传动比的影响时,单根V带额定功率的增量.由n电=1480 (r/min) ,D1=160mm, 1 = 3.7 ,查表86c和表86d的 P0 = 6.89 KW P0 =1.23 KW查表 89得 由插入法(145.85-145)/(150-145.85)= (K-0.91)/(0.92- K) 得 K=0.912查表 810得 KL= 0.96 则 Z =37/(6.89+1.23)x0.912x0.96 =5.2取整Z= 5 根 3.1.7. 计算预紧力F0由2中式823 知F0 = 500Pca(2.5- K)/ K/VZ+ qv2 =50040.4(2.5- 0.912)/ 0.912/12.39x5 + 0.2x12.392 （38） =598.46 N由2中表85,V带单位长度的质量为q=0.20kg/m.3.1.8. 计算作用在轴上的压轴力Q由【2】中式824 得 Q= 2Z F0 sin(1/2) （39）=2 X 5 X 598.46Sin(145.85/2) =5984.6 X 0.9559 =5720.68N3.2 结构设计图如下:电机带轮材料选用铸铁HT200结构尺寸用腹板式（因为基准直径小于300mm式采用腹板式），参看2图811，V带结构设计部分和表812 V带轮的轮槽尺寸，设计的其结构如下： 3.2.1. 电机带轮其中各参数为：d=60mm, e=19mm, z=5, f=12.5mm, B=(Z-1)e+2f=101mm,d1=1.8df=1.8x60=108mm,DW=160mm,bp=14.0mm,ha=4mm,hf=10mm,c=B/4=101/4=25.25mm,D=DW -2ha=160mm,C=2mm,按设计参数绘制结果如下:而电机与带轮连接采用键,键型号标记: 键18 X 100 GB1096793.2.2. 减速机带轮其轮槽尺寸与电机带轮一样,只是带直径,连接方式等不一样而己,结构设计如下:用十个M12X40螺钉和减速机连接如下：而其结构尺寸示意如下：第四章 螺钉组联接设计本小节进行的螺钉组联结设计主要有1). 两根搅拌轴为保持同步而采用的十字万向联轴节上的螺钉校核. 2). 减速机上带轮和减速机联结用的螺钉设计与校核.设计螺钉组联结时，首先要选定螺钉组的数目及布置方式；然后确定螺钉联结的结构尺寸。在确定螺钉尺寸时，对于不重要的螺钉联结，可以参考现有的机器设备，用类比法确定，不再进行强度校核。但对于重要的联结，应根据联结的工作载荷，分析各螺钉的受力状况，找出受力最大的螺钉进行强度校核。4.1. 万向联轴节上的螺钉组设计4.1.1. 螺钉组结构设计采用如图1所示的结构,螺钉数为Z1=4,圆周分布。图14.1.2. 螺钉受力分析 螺钉只受扭矩T减作用4.1.3. 确定螺钉直径 选择螺钉材料为Q235、性能等级为6.8的螺钉,由2中表5-9查的材料屈服极限s=480Mpa, 由2中表5-11查得安全系数S =4, Sp=1.5 故螺钉材料的许用应力=s/S =480/4=120 Mpa., P=s/Sp=480/1.5=320 Mpa.因只受扭矩T减作用且用螺钉联接，所以相当于铰制孔用螺联接一样，故2中式5-28有受力最大的螺钉的工作剪力为 Fmax= rmaxT减/r2= 740.77/0.124=5973.95N （41） 式中：rmax=31mm=0.031m, r2=4x0.0312m根据2中式.5-21的挤压强度条件 p=F/ d0Lmin P （42）得 d0F/PLmin =5973.95/（320x106x0.012） =1.57mm根据2中式.5-22的剪切强度条件 =F/(/4d02) （43）得 d0= =7.96mm式中 F螺钉所受的工作剪力,N; d0螺钉剪切面的直径(取为螺钉孔的直径),mm; Lmin螺钉杆与孔壁挤压面的最小高度mm, P 为螺钉或孔壁材料的许用挤压应力,MPa. 为螺钉材料的许用切应力,MPa .所以按剪切强度条件设计来确定螺钉直径,按粗牙普通螺纹标准（GB196-81），选用螺纹公称直径d= 10 mm综合上面计算并根据1中表3-16选用：螺钉GB70-85 M10X254.2. 减速机上带轮的螺钉组设计4.2.1. 螺钉组结构设计采用如图2所示的结构,螺钉数为Z2=10,圆周分布。 图24.2.2. 螺钉受力分析 螺钉只受扭矩T减作用4.2.3. 确定螺钉直径选择螺钉材料为Q235、性能等级为6.8的螺钉,由2中表5-9查的材料屈服极限s=480Mpa, 由2中表5-11查得安全系数S =4, Sp=1.5 故螺钉材料的许用应力=s/S =480/4=120 Mpa., P=s/Sp=480/1.5=320 Mpa.因只受扭矩T减作用且用螺钉联接，所以相当于铰制孔用螺联接一样，故2中式5-28有受力最大的螺钉的工作剪力为 Fmax= rmaxT减/r2= 8272.33/0.45=18382.96N式中: rmax=45mm=0.045m, r2=10x0.0452根据2中式.5-21的挤压强度条件 p=F/ d0Lmin P得 d0F/PLmi=18382.96/（320x106x0.022）=2.61mm 式中: Lmin=22mm=0.022m根据2中式.5-22的剪切强度条件 =F/(/4d02)得 d0= =13.97mm 式中: F螺钉所受的工作剪力,N; d0螺钉剪切面的直径(取为螺钉孔的直径),mm; Lmin螺钉杆与孔壁挤压面的最小高度mm; P 为螺钉或孔壁材料的许用挤压应力,MPa. 为螺钉材料的许用切应力,MPa .所以按剪切强度条件设计来确定螺钉直径,按粗牙普通螺纹标准（GB196-81），选用螺纹公称直径d=16 mm其标记为：螺钉GB70-85 M16X40第 五 章 联轴节与减速机选型联轴节的选用: 根据搅拌机工作需要,要保持两根搅拌主轴同步，选用十字万向联轴节;减速机的选用: 根据减速比和转矩要求，选用311R3的鼓形齿联轴器连接，其减速比=16. 第 六 章 联轴器选型和搅拌轴的设计与校核6.1 轴的相关设计内容轴是组成机器的主要零件之一，一切作回转运动的传动零件（例如齿轮、蜗轮等），都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递。因此轴的主要功能是支承回转零件及传递运动及动力。轴按照承受载荷的不同，可分为转轴、心轴和传动轴三类。工作中既承受弯矩又承受扭矩的轴称为转轴，只承受弯矩而不承受扭矩的轴称为心轴，心轴又分为转动心轴和固定心轴两种。只承受扭矩而不承受弯矩的轴称为传动轴。轴按轴线形状的不同，可分为曲轴和直轴两大类。曲轴通过连杆可以将旋转运动改变为往复直线运动，或作相反的运动变换。直轴根据外形的不同，可分为光轴和阶梯轴两种。光轴形状简单，加工容易，应力集中源少，但轴上的零件不容易装配及定位；阶梯轴则正好与光轴相反。因此光轴主要用于心轴和传动轴，阶梯轴则常用于转轴。直轴可做成实心或空心，在那些由于机器结构的要求而需在轴中装设其他零件或者减小轴的质量具有特别重大做用的场合，轴可作成空心。空心轴内径与外径的比值通常为0.50.6,以保证轴的刚度和扭转稳定性.此外,还有一种钢丝软轴又称钢丝挠性轴，它是由多组钢丝分层卷成的，具有良好的挠性，可以把回转运动灵活地传到不开敞的空间位置。 轴的设计包括轴的结构设计和工作能力设计。1） 轴的结构设计是根据轴上零件的安装定位以及轴的制造工艺等方面的要求，合理地确定轴的结构形式和尺寸。轴的结构设计不合理，会影响轴的工作能力和轴上零件的工作可靠性，还会增加轴的制造成本和轴上零件装配的困难等，因此，轴的结构设计是轴设计的重要内容。2）. 轴的工作能力计算是指轴的强度刚度和稳定性等方面的计算.多数情况下,轴的工作能力主要取决于轴的强度.这时对轴进行强度计算,以防止轴的断裂或塑性变形。而对刚度要求高的轴（如车床主轴）和受力大的细长轴，还应进行刚度计算，以防止工作时产生过大的弹性变形，对于高速运转的轴，还应进行振动稳定性计算，以防止发生共振而破坏。 6.2 轴设计：6.2.1 初步确定轴的最小直径先按2中式15-2初步估计轴的最小直径。选取轴的材料为45号钢，调质处根据2中表15-3，取A0=108，于是有 dmin= （61）=117.65mm 又因为对于轴径大于100mm的轴,有两个键槽时,轴径应增大7%,故 dmin=117.65x(1+7%)=125.89mm, 输入轴的最小直径要取决于安装联轴器处轴的直径d-,为了使所选的轴直径d-与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器的型号。6.2.2 联轴器的计算转矩Tca Tca=KAT主 （62）式中: KA可查2中表14-1,考虑到转矩变化中等,故取KA=1.7, 则 Tca=KA主=1.7x8272.33=14062.96N.M按照计算转矩Tca应小联轴公称转矩的条件，查标准GB5014-85或机械设计手册第三版第二卷表6-2-29，选用GCL10型鼓形齿式联轴器（JB/ZQ4379-86），其公称转矩为2000N.M, 半联轴器的孔径d=130mm,故取d-= 130mm,半联轴器长度L=128mm,其标记示例：GCL10型鼓形齿式联轴器：主动端：Y型轴孔，A型键槽，d=130mm，L=128mm 6.2.3 装配方案比较与设计.轴上零件的装配方案对轴的结构形式起着决定性的作用,所谓装配方案,就是预定出轴上主要零件的装配方向,顺序和相互关系. 图一 图二 从以上搅拌轴的两种装配方案比较中，图一比图二多了紧定螺钉，它可使套筒随轴一起旋转，当由于摩擦损害轴径时，便于替换，这样就没有必要换整根轴，节省了材料和成本，所以决定采用第一种方案。 6.3 根据轴向定位的要求确定各段轴径和长度.6.3.1 -段长度和直径的确定为了满足半联轴器的轴向定位要求,-段右端需制出一轴肩,故取-的直径d-=140mm ;左端用减速器的输出轴端定位, 半联轴器与轴的配合长度L1=128mm,为了不与闷盖接触 ，故可取l-=126mm.6.3.2 初步选择滚动轴承a. 从负荷大小和方向考虑, 既受到径向又有轴向还存在轴或壳体变形较大以及安装对中性差的情况且要求具有调心功能,故选用调心轴承.b. 从轴承的刚性考虑,一般滚子轴承大于球轴承, 故选用滚子轴承.c. 从轴向游动考虑,一是可选用内或外圈无挡边的轴承,二是在内圈与轴或外圈与轴座孔之间用间隙配合.d. 从安装与拆卸角度考虑,装卸频繁时,可选用分离型轴承或选用内圈为圆锥孔的、带紧定套或退卸套的调心轴承.综上,采用装在紧定套上的调心滚子轴承.参照工作要求并根据d-= 130mm,由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组,标准精度等级的调心滚子轴承,从3中表7-2-69中找到装在紧定套上的调心滚子轴承.,其型号为3013728,尺寸为d x D x B=140x270x86,基本额定负荷Cr=1530kN Cor=1854KN,计算系数为e=0.34,Y1= 2.0 Y2=2.9 Y0=2.0 故d-=140mm,相应地查的紧定套长度B1=119mm,考虑到拆卸轴承和安装轴上零件的方便性及参考经验尺寸,取l-=217mm.(3). 根据轴间的高度要求单边轴肩取5mm故取d-=150, 为满足安装轴端密封的长度要求和参考滑毂等零件长度尺寸，取l-=198mm.(4). 安装搅拌臂的轴径暂取d-=180mm,其长度l-=8x195=1560mm,由于安装和制造的误差,故取l-=1582mm.(5). 由安装零件对称性，故尺寸设计可用对称法取d-=150mm, l-=198mm,d-=140mm, l-=120mm.6.4 确定轴上圆角和倒角尺寸 参考2中表15-2,取轴端倒角为3 x 45,各轴肩处的圆半径见图. 6.5 求轴上载荷 按弯扭合成强度条件计算，通过轴的结构设计，轴的主要结构尺寸，轴上零件的位置，以及外载荷和支反力的作用位置均已确定。轴上载荷（弯矩和扭矩）已可以求得，因而可按弯扭合成强度条件对轴进行强度校核计算。6.5.1 作出轴的计算简图（即力学模型）根据轴的结构图作出轴的计算简图如下：在作计算简图时，应先求出轴上受力零件的载荷，并将其分解为水平分力和垂直分力，然后求出各支承处的水平反力和垂直反力。 根据总计算简图，作出XOY面上的受力图如下：6.5.2 求出水平面（XOY面）上各力 由扭矩平衡得，且由分析的Fx1 = Fx3 = Fx5 = Fx7, 有Fx1 x 0.575 x 4 = T =8272.33 (Nm) （63）得Fx1 = Fx3 = Fx5 = Fx7=3596.673.597 (KN) 由y方向平衡有： FAX + FBX = -4 x Fx1 = -14.387 (KN) (64) 由对A点力矩平衡有： FBX（L1+L2+L3+L4+L5）+ Fx7（L1+L2+L3+L4）+Fx5（L1+L2+L3）+ Fx3（L1+L2）+ Fx1 x L1=0 （65）由（64），（65）两式解得： FAX = -8.417（KN），FBX = -5.970（KN） 根据上述简图，按水平面计算各力产生的弯矩，作出弯矩MH图如下：根据总计算简图，作出YOZ面上的受力图如下：6.5.3 求出垂直面（YOZ面）上各力 由前面算得叶片总弯矩M=98542.4Nm，且由分析的Fy1 = Fy3 = Fy5 = Fy7, 有Fy1 x 0.575 x 4 = M =98542.4(Nm) （66） 得Fy1 = Fy3 = Fy5 = Fy7,= 98542.4/442.845 (KN) 由X方向平衡有： FAyFy1Fy3Fy5Fy7=0 (KN) （67）得FAy = 171.378（KN） 由搅拌臂的质量为100kg，且搅拌臂的转速n为25r/min，半径为0.575m，可算的向心力： FZ1= FZ3 = FZ5 = FZ7 = m r w2 = 100 x 0.575x（n/30）2 =0.394 KN （68） 由Z方向平衡有：FAZ + FBZ= 4 FZ1 （69） 由对A点力矩平衡有： FBZ（L1+L2+L3+L4+L5）- FZ7（L1+L2+L3+L4）-FZ5（L1+L2+L3）- FZ3（L1+L2）- FZ1 x L1=0 (610）由（68），（69）两式解得： FAZ = -0.922（KN），FBZ = -0.654（KN） 根据上述简图，按垂直面计算各力产生的弯矩，作出弯矩Mv图如下：6.5.4 根据水平面和垂直面的弯矩图作出总弯矩图M总如下：其公式为 （611）6.5.5 由扭矩平衡作出扭矩图 作出T的弯矩图如下： 6.5.6 由M总和扭矩图合成作出计算扭矩图Mca （612）其中取为0.7 从上面的总计算弯矩图可以清楚的看出危险截面为-段的第五根搅拌臂位置。:校核如下:6.5.7 搅拌轴截面模量W的计算 易知B点坐标为(90,0),设A点坐标为(z,80),由z2+y2 =902,解得: 41.23. A点坐标为(z,80), 直线AB方程为: y=-1.64z+147.6 ( 由图形的对称性和被积函数为偶函数) （613）=281463460.667mm4+20795320.271mm4=302258780.938mm4 W= Iy /80=3778234.87mm3 ca=Mca/W=72.216KNm/3778234mm3 =19.1137Mpa-1=60Mpa （614）故所设计的轴满足强度要求，故安全。 第 七 章 轴 承 校 核根据工作条件,决定选用双列圆锥滚子轴承,设轴运转中有中等冲击载荷,工作温度小于150度,寿命为三年.(一年按300天计算)时间根据滚动轴承样本或机械设计手册第三版第二卷表7-2-69,可知3113732轴承的基本额定负荷KN: Cr=1530KN , Cor =1854KN; 计算系数为e=0.34, Y1=2.9 ,Y2=2.0,Y0 =2.0;7.1 求两轴承受到的径向载荷R1和 R2由第六章算的FAX= -8.417KN, FAZ= -0.922KN, FBX= -5.97KN, FBZ= -0.654KN FAY=171.378KN; R1= （71）=8.472KN,R2= （72）=6.006KN;径向载荷 R= （73）= =10.385KN 7.2 求两轴承的计算轴向力A1和A2对于圆锥滚子轴承有2中按表13-7,轴承内部附加轴向力S=R/2Y,式中Y为对应2中表13-5中A/Re的Y值. 由机械设计手册第三版第二卷表7-2-71仿照双列圆锥滚子轴承的计算公式:当量动载荷: 当Fa/Fr e, Pr= Fr + Y1Fa; （74） Fa/Fr e, Pr= 0.67Fr + Y2Fa; （75）其中 Fr为径向载荷; Fa为轴向载荷; Pr为当量动载荷.当量静负荷: Por= Fr + YoFa; （76） Fa,Fr均为作用于轴承上的总载荷 因为Fa/ Fr =FAY/R=171.378/10.385=16.5e,所以当量动载荷Pr= 0.67Fr + Y2Fa=0.67x10.385+2.0x171.3=349.558KN 查表3中表7-2-47-2-7, f p=1.2 ,f t=0.90, f h=3.07 ,f n=1.090, f m=1式中 f p冲击载荷系数, 按3中表7-2-6选取;f t温度系数,按3中表7-2-7选取;f h寿命系数,按3中表7-2-4选取;f n 速度系数, 按3中表7-2-5选取;f m 力矩负荷系数,力矩较小时1,力矩负荷较大时2. 根据3中式(7-2-1) C=( f hf p f m/ f nf t) Pr =3.755x349.558=1312.590KN. 又所选的轴承Cr=1530KN1312.590KN,故所选的轴承合适. 第八章 轴承润滑密封理论与润滑系统设计 对于润滑方法的选择，有采取集中润滑、手动润滑和采用班前班后手动快速加油等三种。大的方面，对于润滑系统，可系统地分为下面几大部件：第进分油器、浓油泵（含安全阀）、油管和接头总成、油嘴螺母、安装块1、安装块2、直通式压油杯、过滤器、气动泵、气压力表等九大部分组成。需要润滑的地方是轴端密封处、骨架油封处、卸料门轴承、主轴承等几大部位。则需要润滑的注油地方是：1.轴端密封注油点油杯、2.骨架油封注油点油杯、3.卸料门轴承注油点油杯、4.主轴承注油点油杯、6.油缸注油点油杯。其中，采用集中润滑的有：减速机端右轴轴端密封点、减速机左轴轴端密封点、浓油泵端左轴轴端密封点、浓油泵端右左轴轴端密封点。 采用手动润滑有：浓油泵端左轴骨架轴端密封点、浓油泵端右左轴骨架轴端密封点、浓油泵端左轴轴承密封点、浓油泵端右左轴轴承密封点、浓油泵端卸料门轴承点、浓油泵端油缸润滑点A、浓油泵端油缸润滑点B、减速机端右轴骨架油封密封点、减速机端左右轴骨架油封密封点、减速机端左轴轴承密封点、减速机端右左轴轴承密封点、减速机端卸料门轴承。 采用班前班后手动快速加油的有：浓油泵端左轴轴承快速注油点、浓油泵端左轴轴承快速注油点、减速机端右轴轴端快速注油点、减速机端左轴轴端快速注油点。8.1脂润滑 当滚动轴承速度较低(dn2x105 mm.r/min,d为轴承内径,n为转速)时,常采用脂润滑.脂润滑的结构简单,易于密封.一般每隔半年左右补充或更换一次润滑脂，润滑脂装填量不应超过轴承空间的1/31/2，可通过轴承座上注油孔及通道注入，为防止箱内的油浸入轴承与润滑脂混合并防止润滑脂流失，应在箱体内侧装挡油环，产品生产批量较大时，可采用冲压挡油环。油润滑多用箱体内的油直接润滑轴承，油润滑有利于轴承冷散热，但对密封要求，并且要求油的性能高，由传动件确定，长期使用的油中含有杂质，这对轴承润滑有不利影响。集中润滑系统可以分为：供油泵总成、润滑脂过滤器、分油器。8.2.油润滑有以下三种：8.2.1. 飞溅润滑 当箱内传动件圆围速度较大时(v23m/s),常用传动件转动时飞溅带起的油润滑轴承.为此应在箱体剖分面上开输油沟,使溅起的油沿箱内臂流到沟内,并应在端盖上开缺口.为防止装配时缺口没有对准油沟而将油路堵塞,可将端盖与轴承孔配合部分的外径取小些.8.2.2. 浸油润滑 这种润滑方式是将轴承直接浸入箱内油中润滑,但油面高度不应超过轴承最低滚动体中心,以免加大搅油损失。若传动件直径小于轴承滚动体中心分布直径时，可在轴上装设溅油轮，使其浸入油中，传动件不接触油面而靠溅油润滑。8.2.3 刮油润滑 当较大传动件的圆周速度很低时（v2m/s，可在传动件侧面（约离传动件0.10.5mm）装刮油板,此时要求传动件端面跳动及轴的轴向窜动较小.为使轴承内保持一定油量,可在轴承室端部设挡油板,但应使油面高度不超过轴承最低滚动体中心。8.3. 密封 轴伸端密封方式有接触式和非接触式两种。橡胶油封是接触式密封中性能较好的一种。可用于油或脂润滑的轴承中。骨架式油封因有金属骨架，与孔紧配合装配即可。无骨架式油封，则可装于紧固套中，并进行轴向固定。应注意油封的安装方向，以防漏油为主时，油封唇边对着箱内；以防外界灰尘、杂质为主时，唇边对着箱外；当两油封相背放置时，则防漏防尘能力多好，为安装油封方便，轴上可做出斜角。对于紧配合的骨架油封，可在密封盖上钻小孔，以便于拆卸。另外，还可在与油封接触的轴段上，做出0.02mm深的螺旋槽或刻出倾斜的滚花，在单向运转时，则可使渗漏到轴段上的油被推回到箱内，提高密封效果。毡圈密封在接触式密封中寿命较低，密封性能相对较差，但简单、经济 ，适用于脂润滑轴承中。为避免磨损，可采用非接触式密封。油沟密封是其中常用的一种。使用油沟密封时，应该用脂填满间隙，以加强密封性能。开设回油槽效果更好。油沟密封结构简单，但不够可靠，适用于脂润滑及工作环境清洁的轴承中。若要求更高的密封性能，可采用迷宫密封。适用于环境恶劣的油润滑轴承，若与接触式密封配合使用，则效果更佳。他的缺点是结构复杂，对加工及装配要求高。选择密封方式，要考虑密封处的轴表面圆周速度、润滑剂种类、密封要求、工作温度、环境条件等因素。以下列出几种密封适用的轴表面圆周速度及工作温度，供选用时参考密封方式毡圈密封橡胶密封油沟密封迷宫密封适用的轴表面圆周速度（m/s）358530适用的工作温度（）90-40100低于润滑脂熔化温度本搅拌机的润滑系统由集中润滑系统和人工加油系统两部分组成.润滑泵输出的高压油脂经安全阀进入块式递进分油器,分油器将进入的润滑油脂按比例依次提供给各轴端迷宫密封处,保证了轴端密封所需的润滑油脂,实现了搅拌主机长期使用不漏浆.本润滑系统采用2#锂基润滑油，生产中应密切注意储油罐中油脂面的位置，及时补充干净润滑脂，同时应定期清洗滤油器。至于密封有采用迷宫密封和毡圈密封和橡胶密封等综合密封。以上详见轴系图。 第 九 章 卸料门设计 9.1 工作原理及组成卸料门的启闭依靠液压单元+电磁换向阀+液压油缸驱动，齿轮油泵提供的高压油通过电磁换向阀后，经高压油管进入油缸，油缸的往复运动实现卸料门的启闭，调整卸料门轴端附近的接近开关的位置，可以实现卸料门开度大小的变化，满足不同的卸料速度的要求。液压单元中配有手动自动转换阀，正常工作时，将换向阀的手柄置于中间“ok”位置。偶然突然停电等突发性停机故障时，可左右扳动转换阀手柄提压手动泵，即可打开卸料门快速卸料，有效地防止混凝土在搅拌机内的凝固。液压系统中电机用三相交流380V，功率为2.2KW,电磁换向阀用直流24V.卸料门是一个卸料装置,它是把经过搅拌加工后的成品通过卸料门卸料,从而完成加工搅拌加工的过程.卸料门装置是油缸左右两端的压力差,带动卸料门的摆动,使得桶体开出一个口,骨料从卸料门的摆臂的转动,从而带动卸料门的侧面滑落,从而完成卸料过程;卸完料后,通过左右压力表差的调节,使卸料门摆动,当摆动到一定的位置后,卸料门摆动停止,且与桶体内臂闭合,达到恢复过程.卸料门装置由卸料门、卸料门摆臂、油泵、卸门油缸、开门指示器、油杯、开门限位器安装板、接近开关等元件组成。9.2 卸料门各元件作用：1卸料门是整个装置的最重要、最核心的部分。卸料是通过卸料门的转动，使得骨料从卸料门侧面即折弯件两外侧面下落来完成卸料过程；2油缸是动力的主要来源。当左右两端产生一定的压力差时，摆杆随挡快往一侧移动，通过杠杆原理，带动卸料门转动一定的角度，使得桶体底部开一定的口，从而使的经过搅拌而成为产品的混凝土骨料成品出料。.当左端压力小于右端压力时，即F左F右时，挡快向左移动，带动摆杆向逆时针方向转动，从而使得卸料门打开，产品通过卸料门卸料出来。.当左端压力大于右端压力时，即F左F右时，挡快向右移动，带动摆杆向顺时针方向转动，从而使得卸料门关闭，搅拌机继续进行搅拌工序。.同过不断开门，关门，再开门，关门，周而复始地进行搅拌生产过程来完成出料工作。3油泵是注油装置4开关门限位快的作用是使得摆臂摆到一定位置后不再摆动，使卸料门处于一定的极限位置上，卸料口开得最大，卸料最快。第 十 节 搅拌主机的装配工艺设计10.1. 卸料门装置的装配 1. 准备卸料门装置各零件及外购件,轴承加油. 2. 翻转搅拌桶体,使卸料门朝上. 3. 在卸料门组件右轴上套上卸料门摇臂,两端装上带座轴承,装在搅拌桶体上配焊键条. 4. 修配,使卸料门关紧后与门框钢条的间隙小于1.5mm,开关灵活后,调整卸料门, 使其处于正中位置装油缸,焊摇臂. 5. 将卸料门置于全开及全闭的位置,在端板两侧配焊上开门及关闭限位块. 6. 翻转搅拌桶体,使桶体成正向放置. 7. 按图上位置装配外购的油泵和油