无轴搅拌机的结构设计【21张CAD图纸与说明书全套资料】
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1目录摘要摘要 .3 3ABSTRACTABSTRACT .4 4第第 1 1 章章 绪论绪论 .1 11.11.1 无轴式搅拌机研究发展现状无轴式搅拌机研究发展现状 .11.2 无轴式搅拌机与卧轴搅拌主机相比具有的优越性 .21.3 无轴式搅拌机主要技术要素.31.4 课题研究背景及意义 .31.4.1 课题研究背景 .41.4.2 题研究意义 .4第第 2 2 章章 设计方案拟定设计方案拟定 .5 52.1 搅拌机的工作原理 .52.2 无轴搅拌机的主要参数 .52.3 无轴搅拌机参数选取的准则 .62.4 搅拌叶片的设计 .7第第 3 3 章章 无轴搅拌机的结构设计无轴搅拌机的结构设计 .8 83.1 无轴搅拌机的结构.83.2 电动机的选择 .83.3 联轴器的选择 .93.4 轴承的选择 .93.5 键的选择 .103.6 搅拌端轴的选择 .103.7 机座的设计.113.8 搅拌器的设计 .113.9 搅拌桶的设计.143.10 料斗的设计 .15第第 4 4 章章 搅拌机的推车设计搅拌机的推车设计 .17174.14.1 推车的简述推车的简述.174.2 推车结构设计 .184.2.14.2.1 底盘的设计底盘的设计 .184.2.24.2.2 夹紧装置的设计夹紧装置的设计 .192致谢致谢 .2323参考文献参考文献 .24243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。虽然物料搬运技术不断发展，但 推车仍作为不可缺少的搬运工具而沿用至今。 推车在生产和生活中获得广泛应用是因为它造价低廉、维护简单、操作方便、自重轻，能在机动车辆不便使用的地方工作，在短距离搬运较轻的物品时十分方便。本次设计主要包含搅拌桶设计、螺旋输送机的设计等。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。重点研究搅拌桶和搅拌叶片的设计、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，满足各种要求并用 SOLIDWORK 建模，绘制各零件二维图。关键词关键词：无轴搅拌机、螺旋、设计4AbstractAs Chinas economic construction and the rapid development of science and technology, basic construction scale continuous enlargement and production automation more for production, construction machinery on economic construction plays a more and more important role. Concrete mixing equipment is an important representative construction machine, it is one of the key equipment concrete production. Because concrete mixing equipment work object is sand and cement mixture, and dosage is big, working conditions. So in concrete mixing equipment to the high technology, high efficiency, automation, intelligent direction has great necessity. Although material handling technology develops ceaselessly, but still as indispensable cart handling tools and continue to use up to now. Carts in production and life were widely available because it low cost, convenient operation, simple maintenance and light weight, can in motor vehicle inconvenience used in place of work, in short handling lighter goods is very convenient.This design mainly included bone bunker design, screw conveyor 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 power house and bone bin 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 requirements 5and all parts, SOLIDWORK modeling two-dimensional chart drawing.Keywords: shaftless mixer, spiral, design1第第 1 章章 绪论绪论1.11.1 无轴式搅拌机研究发展现状无轴式搅拌机研究发展现状混凝土搅拌机 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。 20 世纪270 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。2006 年，我国生产装机容量 0.56m3 的搅拌站 2100 多台，已成为混凝土搅拌设备的生产大国。自上世纪八十年代初最早开始研制 JS 系列双卧轴强制式混凝土搅拌主机，至今，已研制生产从 JS35JS6000 系列搅拌主机，一直处于国内领先水平，特别是自 2000年采用 PRO/E 三维软件，对搅拌主机系列进行优化设计，对搅拌装置进行了运动分析和受力分析，大大提高产品的可靠性，达到国际先进水平。这些产品的研制，基本满足了商品混凝土发展的需求，但随着主机市场的进一步拓展，对新型主机的需求越来越迫切。无轴式搅拌机在国外也处在研究发展阶段。图 1-1 为无轴式混凝土搅拌机简图。图 1-1 无轴式混凝土搅拌机简图1.2 无轴式搅拌机与卧轴搅拌主机相比具有的优越性无轴式搅拌机与卧轴搅拌主机(如图 1-2)相比有以下一些优点：（1）解决了混凝土搅拌中普遍存在的抱轴问题。3（2）避免了因搅拌臂自重而产生的弯矩。（3）避免了因搅拌臂的布置所产生的偏心力对轴端的冲击，延长了轴端密封的使用寿命。（4）卧轴搅拌机的搅拌臂与连接套数量较多，占用罐腔的空间大，减少了罐腔的有效容积，无轴搅拌机搅拌装置结构轻巧，构思灵活，采用简单而流畅的螺旋带臂座，有效提高了罐腔的有效几何容积。（5）无轴式搅拌机无需更换搅拌臂，维修方便，降低了工人的劳动强度。（6）减少了因抱轴所需的冲洗次数，节约了用水，而且减少了环境污染，节约了成本。（7）无轴式搅拌机与相同机型的双卧轴强制式混凝土搅拌主机相比，其结构特点决定了其能耗低，生产效率高。（8）无轴式搅拌机与其它相同机型的搅拌主机相比具有更广阔的应用领域，广泛应用在建筑、建材、化工等领域。1.3 无轴式搅拌机主要技术要素（1）搅拌装置中无搅拌通轴，叶片直接联接在螺带式臂座上，整体结构简单轻巧，避免了物料抱轴，提高了水泥利用率。（2）无轴式搅拌机因其独特的无轴结构，减少了搅拌过程物料对轴端的冲击，避免了搅拌装置因自重所产生的偏心力。（3）主机通过带传动带动行星减速机，从而带动两条搅拌臂，由同步联轴器来实现两搅拌臂的反向同速，搅拌臂上以螺旋带形式分布的搅拌叶片，使物料流一边沿轴的径向回转，一边水平和径向移动，从而产生强烈的挤压、对流运动，并以最短的时间生产出匀质混合物料。（4）产品主要用于生产各种标号的混凝土，即可生产从干硬性到低塑性的混凝土，其骨料可以是碎石或卵石。它主要用作各种混凝土生产线及混凝土搅拌站、搅拌楼的配套主机，也可广泛应用到建材、化工、环保等领域，如人造大理石、垃圾固化处理等设备。1.4 课题研究背景及意义1.4.1 课题研究背景随着经济建设的同益发展，国家不断加快城市建设和基本建设，西部大开发、西4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，国内对无轴搅拌设备的需求量随之增加。这为无轴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，从客观上推动了无轴搅拌质量、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。1.4.2 题研究意义 本课题通过理论分析，针对无轴搅拌机主要参数进行理论分析；确定搅拌机主要参数，完成课题研究内容，为无轴搅拌机的设计提供参考。重点需要解决的问题是搅拌机中螺旋叶片的设计。利用SOLIDWORK完成各部分设计，并在此基础上完成二维工程图的设计。要求图样绘制及标识符合国家标准。图面布局和比例合理、图线清晰、表达正确。5第2章 设计方案拟定2.1搅拌机的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，质量传递的过程，而搅拌机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。 2.2无轴搅拌机的主要参数本文以目前广泛使用的无轴搅拌机为主，对搅拌装置几何和运动参数的合理取值范围进行分析和试验研究。搅拌装置参数主要有：搅拌臂的排列、搅拌叶片的斜置角度、拌筒的长宽比及搅拌线速度等，其如图2-1所示，搅拌简结构尺寸，螺旋叶片截面示意图。6图2-1 搅拌简结构尺寸，螺旋叶片截面示意图2.3无轴搅拌机参数选取的准则目前国内外广泛使用的自落式和强制式搅拌机己沿用了50余年。但在搅拌机设计和使用中，仍采用类比法这样的经验方法，缺乏合理性；由于对搅拌过程的机理研究不够，对如何选择这一参数，说法不一，缺乏科学性；在搅拌过程中，混合料的物理一化学性能都发生了变化，这一过程极其复杂而影响因素又较多，但由于对诸参数综合优化的试验研究不深入，且设计和使用者在选择转速值时缺少依据。搅拌机是混凝土制备设备的心脏，它必须满足搅拌质量与搅拌效率等性能要求。搅拌质量就是生产出符合国家标准要求的新拌混凝土；搅拌效率就是在满足搅拌质量的前提下，搅拌时间要尽量短，以提高设备的生产率和设备的利用率，降低生产成本。百年大计，质量第一。混凝土是重要的建筑材料，新拌混凝土质量是对搅拌机性能的最基本的要求，也是首要的性能要求。混凝土质量用其宏观及其微观均匀度来评价，宏观均匀性用拌和物中砂浆密度的相对误差O.8和粗骨料质量的相对误差G5来衡量，微观M均匀性用混凝土强度的平均值，标准差和离差系数C 来衡量。值越高，、CRvR值越小，说明混凝土质量越好；反之亦然。因此，搅拌机械应在保证新拌混凝土质量v满足国家标准要求的前提下高效节能的工作，这就是确定搅拌机合理参数的准则。搅拌机在设计和使用中主要参数的选取准则也可用数学表达式来表示。文献1】中对搅拌搅拌过程进行综合模拟，给出了搅拌机参数优化的目标函数：t0, 0, 1t0, 1 , 0式中，搅拌的平均时间f的角标表示拌缸(或拌筒)三维坐标(x，y，z)或(z，r，)及t1 , 0, 0其顺序。该式的物理意义是：合理的搅拌机参数应保证在满足给定的均匀度指标的前提下，在拌缸内各个方向的搅拌时间相接近。这时选取的搅拌机的主要参数较合理。7可调整搅拌机的参数，使其趋于合理。在不同的搅拌时间，按三维坐标方向测搅拌的均匀度就可知道，在所有方向都达到给定的均匀度的时间。一般来说，在三个方向同时都达到给定的均匀度指标是不可能的，总会有先有后。应根据实验结果，调整搅拌机结构及相应的参数，使得能够在搅拌室内所有方向上能接近同时达到给定的均匀度。2.4搅拌叶片的设计本设计的搅拌叶半使用螺旋叶片。搅拌叶片的形状是根据拌简直径、叶片角度(轴向和径向斜置角度度)、叶片在轴向和径向所占搅拌区域长度和叶片设定高度等参数设计的。其中，侧搅拌叶片分左旋和右旋两种。搅拌叶片的外缘利用拌简直径构成的圆柱体，通过曲线拟合得到。考虑叶片直接安装或者焊在拌筒内壁使其成变间隙的螺旋轨道，见图2-2。先接触物料的前端间隙小于后端，利于集料一旦被卡后的释放。图2-2 螺旋叶片示意图对于搅拌叶片的安装设计，则都采用了抱瓦结构，通过螺栓的央紧作用分别固定在相应的搅拌捅上。根据拌筒长宽比的不同和试验研究的要求，搅拌叶片的数量可以相应的增减。8第3章 无轴搅拌机的结构设计3.1 无轴搅拌机的结构无轴搅拌机(如图 3-1 所示)主要由搅拌装置，搅拌桶和两大部分组成:(1)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。(2)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 3-1 搅拌机的外形结构3.2 电动机的选择设定搅拌速率为 n1=60r/min；总传动比为 i=16。则电动机转速n2=n1*i=60*16r/min=960r/min。设搅拌机内阻力 F=3KN,传动线速度 V=1.55m/s；则由 p1=F*V/1000（KW）=3*1.55*1000/1000=4.65KW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=5.21KW查表选择电动机：YB 系列 1000r/min，电动机具体型号为 YB160M4,额定功率为97.5KW，满载转速为 970r/min.满载电流：17A满载时效率：86%满载时功率因数：cos=0.78堵转电流/额定电流：6.5A堵转转矩/额定转矩：2.0最大转矩/额定转矩：2.0净重：119KG3.3 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。3.4 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：(1)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。(2)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。(3)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10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。3.5 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。3.6 搅拌端轴的选择（1）选择材料，确定需用应力搅拌端轴的材料通常选用 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）搅拌端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*m；W为轴的抗扭截面模量，m3；T为降低后的材料许用应力，MPa。 MT=9.55*106*P3/n3=755920N*m由公式：d365*（P/nT）1/3=50.44mm 取 d=51mm（3）搅拌端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。113.7 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 3-2 所示：图 3-2 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。3.8 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。(1)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12面的角度可分为三类：平叶、折叶和螺旋叶片。本装置采用螺杆螺旋叶。如图所示：图 3-3 螺杆螺旋叶外形结构(2)采用螺旋叶片的原因：由于本次设计搅拌装置要实现正转搅拌翻转出料的要求设计，所以采用螺旋叶片。并且考虑传动，我将叶片与搅拌桶内壁焊成一个整体。(3)搅拌附件挡板：挡板的作用是将环向流动转变为轴向流动和径向流动，从而限制了流体的流型，增大被搅拌液体的湍流流动程度，加强搅拌效果。无轴搅拌叶片的设计计算如下：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。设叶片从刚丌始推料到从物料中转出来，搅拌桶需要转过秒角度，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秒弧度排出的体积，所以：p=*R 一(R一6) *w*cos* （3.1） 220360 p=*b*cos*(2R-b)/360 （3.2） 0式中： p叶片旋转一周排出的物料体积，m3；R搅拌桶总成的旋转半径，m；叶片的轴向斜置角度度；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*b代入(3.2)式得:13p=*S*cos*(2R-b)/360 （3.3） 0搅拌桶搅拌一周，无轴搅拌机所有叶片推动的物料量总和G：G=4p +2(n-2)*p (3.4)01式中：p 返回叶片排出的物料量，m3；0p 主叶片(内容较多，详见参考文献1、2)排出的物料量，m3；1G搅拌桶旋转一周，搅拌机所有叶片推动物料量总和，m3；n叶片个数。由于搅拌机的工作条件不变，搅拌过程是一个周期性稳态运动过程，所以角度p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决定着的大小，K一定时，由式(3.3)可以看出，在、K、和S一定的情况下，p都有唯一的对应值。设=G/V （3.5）式中：V搅拌机的出料容积，m3；搅拌桶搅拌一周，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、K作成对应曲线，可以指导搅拌机的设计。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横向循环运动，实现混合料在三维空间内的流动。当斜置角度过小时，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。当斜置角度过大时，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00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，目前国内外叶片斜置角度的常用值为=45 。0若将某一瞬间搅拌叶片对某单元混合料的作用情况简化为图4-1所示，可以看出，要使混合料能够沿叶片宽度方向运动，实现轴向运动，必须满足F F 0，即1fF*tg-F*f0,于是得到条件式：arctgf (3.6)式中，F驱动力，可在叶片表面分解为F =Ftga和F =Fcosa；1214F 混凝土与叶片表面间的摩擦力，F =Ff，f为混凝土对钢的摩擦系数；FF对于普通的塑性混凝土，若取 f=062 时，31 。叶片的横向搅拌速度系数 b 就是010 时密实核心的截面积与=0 时最大面积之比:00b =S/S 即b =1- (3.7)1max122sinsin叶片的轴向搅拌速度系数b就是两侧棱在搅拌轴上的投影差与叶片在搅拌桶上投11影之比:b=即b= (3.8)11021bbb11tgtg为了兼顾混合料在横向和轴向都有较大的运动速度，叶片的斜置角度应使总的搅拌速度系数b具有最大值。总搅拌速度系数b为：B= b b=（1-）* （3.9）11122cossintgtg令b( )=0,得到b( )=0,sincos)cos1 (sin-sin22222tg+即)=0 （4.0）cos1 (sin-sin222+当 =55 -70 时，得到 =31 -400000用直纹螺旋面，前、后锥叶片母线为等角对数螺旋线，圆柱段母线采用阿基米德螺旋线，接头处进行曲线拟合。本文以 8m3 搅拌筒为例，根据对螺旋叶片形式和参数的分析，在综合考虑搅拌筒各部分的功能后，前锥段采用不等升角斜圆锥对数螺旋面叶片，截面采用等宽度直纹螺旋面，宽度 430mm，叶片斜置角 35；圆柱段采用等升角正螺旋面叶片，截面亦采用等宽度直纹螺旋面，宽度 430mm；后锥段采用不等升角斜圆锥对数螺旋面叶片，截面采用不等宽度非直纹螺旋面。这样处理能改善出料性能，减小叶片的磨损，设计时保持叶片在任一截面处上、下部分宽度不变，渐变中部宽度， 内缘设计为一圆弧过渡，夹角恒为 135，斜置角为 35。3.9 搅拌桶的设计（1）搅拌桶的尺寸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：Q235-15AE.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。 根据生产要求，搅拌机一次搅拌加料必须满足充满五个模具，根据砌块制件500x500x200 的体积要求，推出一次搅拌量 V=500x500x200x5mm3=0.25m3。而根据经验，搅拌空间因占实际桶体的 1/41/5 左右，所以反推出桶体实际体积为 1 m31.25 m3。根据软件设计得出桶体外形如下图所示：图 3-4 搅拌桶外形结构圆柱尺寸 1400x700mm，圆锥直径 1400x700x500mm。搅拌桶壁厚 4mm。（2）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：PN6,400x300.JB579-79。3.10 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，16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。(1)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。(2)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、正火或热轧状态交货。角钢有等边角钢和不等边角钢之分。本次设计采用等边角钢。规格为“30303”。 结构如下图 3-5 所示：图 3-5 料斗外形结构17第 4 章 搅拌机的推车设计4.14.1 推车的简述推车的简述推车属于小型车辆中不带动力装置的搬运车辆。广泛的使用在工厂、车间、仓库、施工现场、露天料场、铁路和航运货场、商店以及医院等场所。与人力搬运相比，推车搬运具有能减轻重体力搬运工作、降低劳动强度、加快物料的流通、减少货物的损坏、提高运输批量、降低运输费用、保证搬运工作中的安全等优点。生产实践证明。即使采用了综合机械化运输或连续运输带运输，仍少不了用推车做辅助运输。因为采用推车运输在很多场合既符合工作需要，同时亦能减轻劳动强度，提高工作效率。推车是以人力搬运物品的小型车辆，但是和其他搬运工具比较，它具有结构简单，制作方便，操作容易，使用灵巧，回转半径小，运行时无噪声和其他公害，以及维修简单方便等显著优点。更由于车体小，对工作环境和条件差的场地具有较大的适应性和灵活性，对搬运数量的增减具有机动性，尤其在搬运路线经常变动的情况下，能迅速适应工作。推车在机械制造工厂主要承担厂内各个部门之间和厂房内部的各种原材料，毛坯件，半成品，产品以及废渣，切屑等的物料运输。由于推车车体小巧，使用零红，能在狭窄的通道（如机械设备之间）运行，故能较好的满足产品加工过程中的重复装卸与搬运的要求。随着机械制造业生产的专业化和产品的系列化，生产方式由多品种小量单批生产发展到少品种大批量生产，给推车的改革以巨大的推动力。由于机械工厂可用推车搬运的物料，在形状和性质上是多种多样的，为了缩短大量运件的装卸时间，提高运送工作效率，并为了满足搬、运、装、卸和堆砌作业的工艺要求，推车的车体形式的发展具有如下几个特点：1. 搬运大批量具有特殊形状的物件，应采用适合这种搬运目的的专用型推车。2. 大量选用具有简易手动提升装置（液压或机械升降）的手提车，以便把物件从装卸点运到货车或货架上。3. 统一考虑运件的包装设计（单元物件）与车体设计，使运件和车体有很好的结合形式。4. 应考虑推车的车体具有适应多种综合作业的机能。185. 推车与其他搬运工具（牵引杆、滑板、托盘、托架）配合成装、卸、运输、堆垛储存的搬运系统。根据上述发展的特点，推车的车体形式必须向多样化发展，才能适应目前运输上的广泛需求。同时为了提高搬运效率，必须简化搬运工作。因此，推车的装卸操作必须合理化。推车一般可按车体形状、装载量、车体尺寸、车轮的构成及装载形式来分类。由于我国尚未制定出推车的分类标准，所以现有车型，基本上是单一品种。推车在我国已得到广泛的应用，目前的趋势是，一方面通用型推车的种类规格正在增多，使用规范愈来愈广，另一方面正在向手动叉车、手动液压搬运车和手动液压起重车的方向发展。4.2 推车结构设计本次设计本着满足需求的要求上尽量简单的原则，可将小车分解为三个部分：底盘、锁紧装置和车轮。其结构如下图 4-1 所示：图 4-1 车外形结构4.2.14.2.1 底盘的设计底盘的设计底盘采用等边角钢结构焊接而成。角钢可按结构的不同需要组成各种不同的受力构件，也可作构件之间的连接件。广泛地用于各种 建筑结构和工程结构，如房梁、桥梁、输电塔、起重运输机械、船舶、工业炉、反应塔、容器架以及仓库货架等。 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、正火或热轧状态交货。 其结构如图 4-3 所示:19图 4-2 角钢结构底盘外形结构其总长为 1400mm，宽为 400mm。采用规格为30303 的角钢焊接而成，中间两条角钢长度 1100 mm，其作用为定位。前后部分焊接 8mm 厚的钢板，用来固定把手、万向轮以及锁紧装置。4.2.24.2.2 夹紧装置的设计夹紧装置的设计 夹紧装置的组成（1）力源装置：产生夹紧力的装置（2）夹紧元件：压紧工件的元件（3）中间递力机构：介于（1） （2）之间的机构作用：（1）改变夹紧作用力的方向；（2）改变夹紧作用力的大小；（3）保证安全自锁。 夹紧装置的基本要求（1）工件不移动原则；（2）工件不变形原则；（3）工件不振动原则；（4）安全、省力、方便；（5）自动化、复杂化程度与生产纲领相一致。要求（1）在粗加工时候考虑，要求（2） 、 （3）主要在精加工时候考虑。设计和选用夹紧装置的关键是如何正确施加夹紧力 Fw,也就是如何确定夹紧力的大小、方向、作用点。20图 4-3 夹紧力的方向应有助于定为a）错误，b）正确图 4-4 夹紧力应指向主要定位基面b） 、c）错误，d）正确结论：主要夹紧力方向应尽量垂直主要定为面； 加工时的力应尽量传给夹具体； 夹紧力的方向应是工件刚度较高的方向； 夹紧力作用点应落在定位元件支承范围内。 与夹紧力大小有关的准则 夹紧力过小夹紧不可靠工件产生移动，破坏定位； 夹紧力过大变形增大jj增大。夹紧力大小的确定 理论夹紧力：Fw根据切削力 F 按静力平衡求的； 实际夹紧力：FWK=KFWK 粗加工为 2.53；精加工为 1.52。 其他准则21（1）定位的夹紧力先动作，夹紧的夹紧力后动作。如图所示：图 4-5 定位夹紧力先动作（2）夹紧元件只有在夹紧方向上移动，夹紧过程中才不致破坏定位。如图所示：图 4-6 夹紧元件在夹紧方向上移动综上考虑，在本
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