稳定土厂拌设备成品贮存与卸料装置设计.doc

稳定土厂拌设备-成品贮存与卸料装置设计稳定土厂拌设备-成品贮存与卸料装置设计摘要稳定土厂拌设备存在材料级配准确、保证质量以及拌和均匀等的优点，是专用于制造利用具有水硬性能的物料作为稳定结合剂的稳定土系列搅拌装置组。稳定土厂拌设备里，成品贮存和卸料装置是拌合设备中的最后一个环节，也是至关重要不可或缺的组成部分。成品料贮存与卸料装置经过多年发展，技术已经相当成熟。本次设计的主要内容是稳定土厂拌设备的整体方案论证以及成品料仓的可移动式设计。本文根据市场调研情况，对稳定土厂拌设备的应用，优缺点和发展趋势等进行了简单地叙述。根据拆装，运输和整体设计要求对料仓，支架等主要部件进行基本尺寸限制。然后对成品贮存和卸料装置进行设计计算，确定出本设计整体以及各部件基本参数。最后对设计中的零部件危险面进行了强度和刚度校核。关键词：成品贮存；卸料装置；稳定土厂拌设备THE STABLE SOIL MIXING PLANTPRODUCT STORAGE AND UNLOADING DEVICEABSTRACTThe stabilized soil mixing plant has the advantages of accurate material gradation, uniform mixing and assurable quality etc. It is an integration of several differant devices, which dedicated to the production of various materials with hydraulic binders. The finished mixture storage and unloading device of stabilized soil mixing plant is the last link and vital integral part. After the development of many years, the technology of the finished material storage and unloading equipment is already quite mature. The main contents of the design is the stabilized soil mixing plants overall program demonstration and finished silo portable design. Based on market research situation, the advantages and disadvantages, applicationsand and development trends of stabilized soil mixing plant are briefly described. According to disassembly, transportation and overall design requirements, the basic size of silos, stents and other major components are decide. Then the overall design as well as the various components basic parameters of the finished storage and unloading device are calculated and determined. Finally the hazardous surface of components in the design are checked through strength and rigidity.Key words: the stable soil mixing plant ; product siol ; unloading device目 录 1 绪论.1 1.1 稳定土厂拌设备综述11.2 稳定土厂拌设备的国内外研究状况及其发展趋势21.3 成品贮存与卸料装置主要设计内容42 稳定土厂拌设备总体尺寸结构.52.1 稳定土厂拌设备的设计选型. .52.2 稳定土厂拌设备基本尺寸的确定.52.2.1 总体参数的确定. 52.2.2 装载机的选用 . 62.2.3 配料机的基本尺寸确定 . 62.2.4 集料输送机的基本尺寸确定. 62.2.5 拌制装置的基本尺寸确定. 62.2.6 粘接剂供应装置的基本尺寸确定. 62.2.7 成品料输送装置的基本尺寸确定 62.2.8 成品贮存与卸料装置的基本尺寸确定 63 成品贮存与卸料装置的设计.73.1 成品贮存与卸料装置设计综述.73.2 成品料仓的设计83.2.1 成品料仓的整体设计.83.2.2 仓体的设计.93.2.3 吊耳的设计.153.2.4 料仓与支架，卸料装置连接部的设计.163.2.5 加强筋的设计.183.3 料仓支架的设计193.3.1 料仓支架的整体设计.193.3.2 支腿的设计.203.3.3 横梁的设计.223.3.4 支架加强部分的设计.233.4 卸料装置的设计243.4.1 卸料装置的整体设计.243.4.2 卸料装置底板的设计.243.4.3 卸料装置侧板的确定.253.5 搅拌装置搅拌轴的设计263.6 标准件和外购件选用274 成品贮存与卸料装置的零部件强度和刚度校核.294.1 销轴的强度和刚度校核.294.2 螺栓紧固件强度校核295 设计小结 .30参考文献.31致谢.3241 绪论本课题内容是设计公路基层施工用的稳定土厂拌设备。在统一的总体参数下又分若干个子课题，本子课题的内容是设备的总体设计和成品贮存与卸料装置设计。1.1 稳定土厂拌设备综述道路基层是关乎高质量公路极其重要的结构层，对于沥青路面而言，它是载荷向下扩散的承重层；对于水泥路面而言，它能减轻断裂、唧泥以及错台等多种混凝土病害的出现率。基层用稳定土的生产，可采用路拌或者是厂拌等方式然后通过运输进行现场摊铺。近年来，随着经济飞速发展，交通运输量也不断扩增，在公路建设中，道路交通对公路的水稳性，平整度，整体强度以及道路的使用寿命等质量提出了更高的整体要求。所以，现代公路的基层和底基层生产广泛采用了更能保证质量的厂拌设备形式进行拌制。而高质量的稳定土厂拌设备便是高质量公路保障的施工设备之一 ，对公路建设的意义重大1。稳定土厂拌设备形式更是多种多样，现代施工中也开始广泛采用移动式的稳定土厂拌设备。稳定土厂拌设备作为公路路面施工机械中重要的一种类型， 是专门用来制造各式利用具有水硬性能物料作为稳定结合剂的稳定土的系列搅拌装置组，具有水硬性能的物料有石灰粉，煤灰碎石，石灰稳定土和水泥稳定砂砾等混合料2。厂拌设备对物料计量的要求精度高，单位时间产量大，拌合均匀，级配精确并且便于计算机自动控制。厂拌设备是一种目前高要求道路修筑中使用的较高效率道路表面基层用机械，同时也是建筑物和机场等的基层和底基层施工的重要机械3。稳定土厂拌设备根据不同的分类方式可以非为不同形式。例如根据稳定土厂拌装置的布置以及其移动性能，稳定土拌合设备可以分为可搬式，部分移动式，固定式以及移动式等的结构形式4。稳定土厂拌设备的结构如下图所示，其进行生产工作时的基本原理如下：将选定的各种物料（如煤灰，土，砂石粉等）用装载机分别装入各配料仓中，经计量装置计量后送到带式集料机；同时，结合料储存仓中的粉料稳定剂（如石灰、水泥等）经螺旋输送机送至计量料斗装置，最后送到带式集料机上2；各种物料经集料机送到搅拌机组装置进行拌合。在搅拌机装置中物料的上方设置有液体的喷淋设施，可以根据不同物料的水分含有的实际情况，通过控制系统调节并供给适量水份，使其能满足公路施工对水分的要求5。在有些必要的情形中可以采用相对应的供给装置喷洒所需的不同类型的稳定剂。搅拌完成后的成品料即稳定土，通过带式输送机被送到成品料仓中暂时贮存，料仓的底部装配的可控制气压斗门开启时，混合成品料便卸入转运货车，进而将物料运到施工地点6。图 1-1 稳定土厂拌设备1.2 稳定土厂拌设备国内外研究状况及发展趋势近年道路建设事业的飞速兴起并实现众多成果，我国道路交通要求筑路以及护路机械的发展应与其同步前进。例如修筑高速公路所用到的稳定土拌和设备，就要求不允许使用路拌机而必须使用场拌机。由于厂拌设备具有级配物料较准确、节省物料、成品搅拌较匀并能保证物料的质量等优点，因此在城市道路和公路的基层或者底基层施工中被广泛采用6。市场需求的多样性以及新原理与技术的应用，使得稳定土厂拌设备不论是在整体的结构，还是在产品的功能，都呈现出了多样化的发展。在国外的一些国家，厂拌设备的发展可谓比较早，例如法国SAE公司等厂商在稳定土厂拌设备的制造领域具有很高的知名度，由发达国家所生产的稳定土厂拌设备已经形成了系列的产品7。在具有原来寿命长，适应性强等优点的同时，防离析等新技术被引用，随着不断的改进以及各种技术的运用，稳定土厂拌设备的发展呈现出了如下形势：（1） 无衬板型式搅拌装置技术的运用。近些年以来，一些公司根据稳定土生产的稳定物料的特性以及其他特点，改进了连续式搅拌装置即是不再使用衬板，生产出了新型无衬板搅拌器。这种无衬板型式搅拌器得到了买家的接受与欢迎，现在已经开始被广泛的用于稳定土厂拌设备。无衬板装置在搅拌工作时，叶片和装置的壳体之间的空隙中形成了一层不可以移动的物料层，此物料层在壳体上的停留相当于衬板，不但使装置外壳减轻大的磨损，也减轻了搅拌叶片运动中的损坏，与此同时，在同样体积的前提条件下，采用无衬板型式的搅拌装置其整体质量相对于有衬板型式的搅拌器来说会小许多，并且无衬板型式的搅拌装置还有较低制造价格，较高的生产效率，不产生阻塞等优点8。（2）物料含水率的快速和连续监测技术的应用。由于原始物料的含水率会受天气等因素的变化影响，尤其是对砂料等细集料的含水率的影响更大，而它们的含水率的变化将会直接影响到骨料级配的准确性5。其监测原理如下：集料输送机所供物料与喷淋装置所洒水通过搅拌机搅拌均匀之后，进而运送到皮带机，由皮带机上的检测装置检测出混合料中的含水量，并将数据传送入微型处理器，与系统给定值进行比较，最后通过调节配套的电磁流量装置来控制供水量2。目前，快速连续检测物料含水量的技术被普遍应用。（3）设备的发展变得大型化。现代施工设备向机械化方向发展，根据其要求，稳定土厂拌设备也开始变得大型化9。（4）设备结构采用模块化技术。机构模块化可解决设备大型化的装、拆等困难因素，不但利于生产厂家的制造以及产品的系列化，而且也符合施工作业的特点。（5）稳定土厂拌设备向多用途的方向发展。稳定土厂拌设备多用途的发展扩大了其生产范围，使得厂拌设备不仅能生产稳定混合料，还能生产其它类型的路面混合料，例如碾压用的混凝土以及乳化沥青混凝土等等。（6）广泛建立起用户联络用的控制核心。伴随着通讯技术的飞速发展，一些厂家便通过利用国际网络等十分先进的通讯技术手段与电子科学微机技术，同不同地域的用户建立起较为直接的联系。生产制造厂家建立起控制核心，利用控制核心中的微机利用国际间的通讯网络与客户们的计算机连接来控制客户的厂拌设备，还可以利用控制核心的微机及时地查询和监测客户用厂拌设备的运转状况，并且能方便地调节客户厂拌设备的生产稳定土的工作状态。（7）厂拌设备的主要组成部件采用多种搭配的技术应用。大多数生产厂商生产制造的厂拌设备，都是由很多个总成部分相互组合装配而成的。因此，在保证厂拌设备基本生产性能的前提条件下，其主要组成的部件可以根据客户的实际生产需要进行不同的调整和组合，厂拌设备的总体结构布局也可以根据工程施工场地的条件作出相应变化。1.3 成品贮存与卸料装置主要设计内容成品料贮存与卸料装置是稳定土厂拌设备的不可或缺的独立部分。本次设计的主要内容是稳定土厂拌设备的整体方案论证以及成品料仓的可移动式设计。根据市场调研的实际情况，对稳定土厂拌设备的发展有了较为确切的认识，确定了设计的整体思路。由拆装，运输和整体设计等要求对料仓，支架等主要部件进行基本尺寸限制。由贮存容器和卸料有关设计手册等资料对成品贮存和卸料装置进行设计计算，确定出本设计整体以及各部件基本参数。最后对设计中的零部件危险面进行了强度和刚度校核。2 稳定土厂拌设备总体尺寸结构2.1 稳定土厂拌设备的基本设计选型此次设计的稳定土厂拌设备的生产率是200t/h，属于中小型的厂拌设备，因此在设计选型时我们考虑了移动式和可搬式的结构形式。移动式厂拌设备具有整体结构布置紧凑，方便部属生产，随停随用，不需要预先制造安装的地基基础，移动过程快捷方便等优点，这使得移动式厂拌设备在市场上具有很大的占有率。但是移动式厂拌设备也存在一些缺点，例如设备的集成程度很高，使得设备的维修变得比较困难，另外，在转场运输的方面速度会显得比较慢。可搬式厂拌设备相对于移动式厂拌设备而言，其各总成部分相互独立安装，在维修和保养方面显得方便快捷，可以根据施工现场的实际情况，按照需要适当的增加或减少设备的部件，但可搬式厂拌设备在安装转场的过程中工作量就会比移动式大很多，转移工作重复并且耗时。稳定土厂拌设备的设计本着经济实用以及可靠性的基本设计原则，另外考虑到设备的使用寿命，设备生产的操作舒适性，使用的安全性以及设备维修的方便性等方面，本次设计选择了可搬式厂拌设备的基本结构形式。在此选型的基础上，广泛采用了新技术和新工艺，并作出了如下方面的改进：各总成部分采用框架式的结构，缩短安装时间；较高强度的机构稳定设计，使其适用于可频繁搬迁；采用高强度的螺栓以及销轴等的连接方式，连接方便。本次设计的总体结构形式采用的是可搬式的结构形式：使用一辆中型半挂车安放配料仓，集料输送装置，搅拌装置和成品料输送装置四大模块，四大机构模块集成在一辆挂车上，在转场运输时无需吊装，直接运输；粘结剂输送装置和成品贮存与卸料装置则采用可拆装搬移的形式，这两大机构模块的各部件经拆卸吊装后通过一辆运输卡车进行转场运输。2.2 稳定土厂拌设备基本尺寸的确定2.2.1 总体参数的确定由国标GB1589-2004道路车辆外部尺寸、轴荷及质量限制，确定挂车的长和宽分别为12.5m、2.5m10；并且考虑到轮式装载机的最大卸载物料高度和挂车的通过性（例如高架桥洞等），确定挂车的总体高度不能超过2.9m，考虑到整体设备的机构布置，确定整机机构的离地间隙为0.8m。设备的总质量应不超过 t，设备总功率应不超过150kw。2.2.2 与厂拌设备配合装载机的选用在不考虑添加加稳定物料和水的情况下，设备生产过程用到四种级配物料，选用ZL50型号的装载机为设备生产上料，装载机每次的动作循环是30s，满载时的生产率是2*60*5=600t/h，考虑到铲斗的满载系数，时间系数以及意外故障等方面的因素，采用两台ZL50装载机完全可以可满足生产制造的需要。2.2.3 配料机的基本尺寸确定根据设备的生产率以及装车运输等约束条件，配料机组结构模块的整体尺寸选择如下：长为6.5m，宽为2.5m，高为0.8m。2.2.4 集料输送机的基本尺寸确定依据备的生产率以及装车运输等约束条件，集料输送机结构模块的整体尺寸选择如下：长为7m，宽为1.2，高为0.6m。2.2.5 拌制装置的基本尺寸确定根据设备的生产率以及装车运输等约束条件，配料机组结构模块的整体尺寸选择如下：长为1.6m，宽为1.4m，高为0.8m。2.2.6 粘接剂供应装置的基本尺寸确定根据设备的生产率以及装车运输等约束条件，粘结剂供应装置结构模块的整体尺寸选择如下：长为2.2m，宽为2.2m，高为3m。2.2.7 成品料输送装置的基本尺寸确定根据设备的生产率以及装车运输等约束条件，成品料输送装置结构模块的整体尺寸选择如下：宽为1m，带速为1.6m/s。2.2.8 成品贮存与卸料装置的基本尺寸确定根据设备的生产率以及装车运输等约束条件，粘结剂供应装置结构模块的整体尺寸选择如下：长为4.8m，宽为2.2m，高为3.1m。3 成品贮存与卸料装置的设计3.1 成品贮存与卸料装置设计综述成品贮存与卸料装置作为稳定土厂拌设备的不可或缺的独立部分，其功用可以归纳如下：在自卸货车交替作业或者一段时间内自卸货车无法到达时，为保证稳定土厂拌设备能够连续稳定的生产而把混合料进行暂时的贮存5。厂拌设备的成品料仓有多种结构形式，常见的结构形式有如下几种：1.）成品料仓直接设计安装在搅拌装置的底部；2.）成品料仓直接设计悬挂设置在成品料的皮带输送设备的支架上；3.）成品料仓带有固定的支腿，将其安装在预先制作好的水泥混凝土的基础之上。另外，成品料仓在卸料的时候，为了防止混合料的离析现象，需要合理的控制好成品料的卸料高度。有些生产厂家制造的稳定土厂拌设备也因此把成品料仓或者是料仓的支架制造成卸料高度可变的的结构形式。图 3-1 成品贮存与卸料机构简图稳定土厂拌设备的成品料仓的容量一般设计为58m3储存量，尤其是悬挂在成品料输送带的成品料仓，其容量不能太大。如果使用的是小容量的厂拌设备成品料仓，在运输自卸货车的调度等生产制造，安排以及组织等方面都必须达到精确的要求，否则的话很可能会发生停机候车等现象。因此，在设计方面可以适当考虑增加成品料仓的容量，这样的话可以在一定程度上增加设备工作的连续性。如果稳定土厂拌设备会在一台班的作业时间内出现多次的停机和启动时，不但会使稳定土的版和质量出现问题，而且还会耽误生产工时，使生产效率不能得到充分的发挥。如图3-1所示，固定稳定土厂拌设备成品料仓的安装结构主要由支架立柱，贮存成品料斗以及卸料用的斗门启闭装置等部分组成11。卸料用斗门一般采用双扇斗门摆动启闭的机构形式，斗门的开闭动作一般用液压，气动或者是电动的控制方式。经过多年的发展，成品料贮存与卸料装置的各方面技术都已经比较成熟了。根据市场调查和查阅资料的实际情况，对稳定土厂拌设备的技术发展有了较为确切的认识，确定了本次设计的整体思路。根据稳定土厂拌设备设计的整体设计等要求，此次设计采用的是可拆卸，吊装，运输的成品料仓和卸料装置。3.2 成品料仓的设计3.2.1 成品料仓的整体设计稳定土的散集密度0 2t/m3，最大块度A=20mm，静堆积角=40，生产率Q=200t/h，温度50，稳定土厂拌设备的工作环境为露天。稳定土厂拌设备的成品料仓的容量一般设计为58m3储存量，但是如果使用的是小容量的厂拌设备成品料仓，运输的车辆在调度等的生产制造组织安排与管理方面都必须做到精确的要求，否则的话很可能会发生停机候车等现象。因此，在设计方面可以适当考虑增加成品料仓的容量，这样的话可以在一定程度上增加设备工作的连续性。考虑到以上因素，此次的成品料仓的容量设计取20分钟的生产量。即m=Q/3=(20060)/20=66.7t （3-1）由，可知 （3-2）因此，可取成品料仓的容量为V=33m3。 （3-3）另外，为防止卸料时混合物料发生离析现象混合料的卸料高度不能选择太高，根据运输车辆的高度（以15吨的车辆的高度为参考）一般为2.4m左右，选取卸料高度为3m。成品料仓的材料选择16Mn钢板，16Mn钢含碳量是将近16%，在分类上隶属碳锰钢，16Mn的屈服强度为4。16Mn钢中具有较少的合金，并且具有很好的焊接性能，焊接前不需要进行预热处理。 3.2.2 仓体的设计考虑到整体设计思路中，成品料仓是可以拆装与运输的，仓体一般通过大货车或者是卡车进行运输，因此，仓体的长和宽尺寸应受到运输车辆的的限制。查阅国家标准以及参考自卸货车的基本尺寸，例如东风柳汽龙卡的发动机的牵引货车准载重量（kg）分别为，牵引货车的基本尺寸（mm），功率（kw）分别为。由实际调查结果得出货车的基本尺寸如下表3-1所示。表 3-1 普通货车的基本参数根据货车的基本尺寸,可知成品料仓的宽度应小于货车车厢的宽度，选取宽度d为2.2m。考虑到车辆在运输过程中，会遇到涵洞等限高的路段，根据运输车辆的箱体底部高度一般为1m，而涵洞以及高速公路等的限制高度一般为4.5m。由此可知，成品料仓的高度h4.5-1=3.5m，取料仓的整体高度h=3.1m。成品料仓的卸料斗高度选取为h1=1m，贮存仓部分选取高度为h2=h-1=2.1m。3.2.2.1 卸料斗半锥角的设计 固体颗粒的散装物料从宏观角度看既具有固态物料的特征又有液态物料的特征，具有流动性又存在内摩擦力而自成物料堆积角；既具松散状态又因内聚力而具成型性；既具有流动特征而又有滞流特征。在实际的生产过程中，混合物料在成品料仓中的流动过程十分复杂，流动过程中会出现许多问题，例如物料结拱以及涌流等。混合物料在成品料仓中的流动形式一般分为:1.）整体流动，此时料仓斗部角度较小，并且内壁十分光滑，卸料过程没有停滞区，并且流动均匀；2.）中心流动，此时料仓斗角较大，并且内壁不太光滑，物料仅在成品料仓的中央部分流动，在靠近仓壁处物料流动较少；3.）扩展流动，料仓的底部物料符合整体流动，顶部物料符合中心流动；4.）搭拱，此时物料停滞在成品料仓内部不流动。在设计成品料仓时首先应该选整体流动型的料仓。料仓中物料的流动又与物料特性有着紧密关联。因此，要对物料的粒度、湿度、松散物料堆积比重等特性进行考虑。另外，结实压力、温度、水份含量、储存时间、颗粒组成、物料对料仓壁的磨损及腐蚀等因素也是料仓设计时应考虑的因素。成品料仓卸料仓斗的设计对料仓的实用性是非常重要的。成品物料的流动性能与仓斗斜壁的倾角有很大的关联。倾角一般用半顶角(或半锥角)的形式来表示。为了获得比较好的物料流动性，成品料仓的锥底半锥角应不大于某一值。半锥角越小则物料的流动性越好。表3-2是对水泥物料的测试数据，仓壁摩擦力越小物料流动性就越好。倾角/(）060708090壁摩擦力10.550.400.300.21表3-2 斜壁倾角与摩擦力的关系仓斗形状有很多种，常见的有平底、矩形锥底以及圆形锥底等。不同的料仓，其半锥角也不相同。圆锥料斗的半顶角指锥面母线和锥体中心线的夹角。物料在料仓中能否整体流动，一般根据詹尼克(AWJenike)极限曲线。如图3-2所示。图3-2 圆锥形料斗流动状态的判定曲线仓斗的半顶角可以由以下公式计算求得: （3-4）其中，- 锥底的半锥角 - 物料摩擦有效角 - 锥底摩擦避免角 由（3-4）式可知：料仓半锥角与物料本身的特征以及斜壁材料及其光滑程度相关，与料仓的尺寸无关。采用双卸料口或者多卸料口可以减小料仓半锥角。但是其比单卸料口的料仓的结构要复杂，在设计时应考虑到其制造成本。在实际设计过程中，需要留一定的安全裕度，来避免物料流动中粉末化而改变流动状态，一般考虑3一5度安全裕度。取料斗仓壁倾斜度不小于物料的休止角；也可在摩擦角上减5-10度作为成品料仓锥底的半锥角。 具有楔形型式料斗的才成品料仓，半锥角指的是料斗中两相邻斜面相交线与料仓中心线间的夹角，若各斜面与中心线的夹角大小不同，则取最大的夹角作为料仓的半锥角。物料能否整体流动的半顶角可按图3-3的极限曲线确定。图 3-3 楔形料斗流动状态的判定曲线若，的话，也可按下式求得： （3-5）设计成品料仓时，为了物料能够整体流动，需要保证一定小的半顶角。但料斗半顶锥角较小使料仓高度增加，不但会增加料仓的成本，还会影响使用安全性。最小的料仓半顶角通常推荐取18-20。另外，可以通过选用较光滑的材料，或者采用光滑的衬里，以降低料仓壁面摩擦角。根据以上关于成品料仓卸料斗的相关知识可知，此次成品料仓的半倾角选取为29度，为达到设计要求，本设计采用两个卸料口。3.2.2.2 卸料斗卸料口的设计在成品料仓中，卸料口的尺寸设计也关系到物料的流动。卸料口尺寸过小，会容易形成搭拱；而卸料口的尺寸过大，则物料出口控制出现困难。因此，在成品料仓的设计中，选取合适的卸料口的型式和大小，才能保证生产制造的需要。 对整体流动型式的成品料仓的卸料口，主要依赖于物料与仓壁的摩擦角、摩擦产生的有效角以及屈服强度等。为使物料平稳流动，就应避免搭拱现象的发生，搭拱不放生的条件为，其中，物料搭拱处反作用的主应力，取决于料仓半锥角和物料搭拱跨度w等。当主应力大于物料屈服强度时，料拱就会崩塌，即无法起料拱。也就是Hc为搭拱产生的的临界值，成品料仓的卸料口大小可计算如下： （3-6）其中，-临界卸料口长度 -物料开放屈服强度 可以根据计算，为系数，对圆形和方形卸料口为1；对矩形卸料口为0。 -粉料密度。 -重力加速度。料仓临界卸料口尺寸的确定，物料的储存时间也是一个重要要素。对于其中73%的物料来说，随储存时间的增加，相应的临界卸料口尺寸会明显增大。根据智商阐述的卸料口临界尺寸的知识，为便于卸料，卸料口为选为矩形，卸料口最短边尺寸不小于20cm。3.2.2.1 仓体其他尺寸的设计卸料斗部分的长度选取为l0=3.6m，宽度为1.1m，在设置卸料装置时卸料斗的宽度容易引起与卸料装置的干涉，因此卸料斗部分设计为两个出口出口的宽度选取为d1=357.5mm，两卸料口之间的距离d2=1100-357.52=385mm。成品料仓的整体长度应小于货车的车厢长度。料仓的结构形式和料仓的容量决定着成品料仓的长度，假设成品料仓的长度为l。由已知可得：贮存仓部分的容积为V1=lh2 （3-7）卸料斗部分的容积为V2=（ld+l00.357.5）h12/2 （3-8）由稳定土的散集密度0 2t/m3，静堆积角=40，成品料在仓体顶部堆积后的容积 （3-9）因为整体参数设计时，取V=33m3，可知V=V1+V2+V3 （3-10）由式联立后求得l=4.8m。即取成品料仓的长度为4.8m。料仓的三维结构形式如下图所示图 3-4 成品料仓体成品料仓的钢板厚度选择由卧式钢制容器技术及设计经验可知，钢板的厚度一般为2l/1000=9.8mm。因此，选取料仓用钢板厚度为15mm。综上可知，如图3-4所示成品料仓的仓体用钢板共有8块，4种形式。第一种形式的钢板为长4.8m，宽2.1m，厚15mm的矩形钢板；第二种形式的钢板为长2.2m，宽2.1m，厚15mm的矩形钢板；第三种形式为一块梯形钢板，其上底为3.6m，下底为4.8m，高为1140mm；第四种形式的钢板为有一三角形缺口的梯形钢板，上底两部分均为357.5mm，下底为2.2m，高为1200mm。成品料仓各仓体壁是由各钢板焊接而成，焊接的方式采用的是角接的双面焊缝进行焊接12。焊接完毕后，在焊缝处焊接平面钢板加强筋，提升焊缝的强度。加强筋钢板等选择见之后的章节。3.2.3 吊耳的设计成品料仓吊耳的设计主要是出于对成品料仓的吊运装车的考虑，吊耳的结构形式也是多种多样。如图3-5所示，吊耳的机构主要由以下几种。图 3-5 吊耳的型号及样式D型式结构的吊耳，能直上直下的吊运较大型机构，而且在吊耳的两侧面设置有加强劲用来抵抗吊运中出现的瞬时弯距，此外加强劲还可以增大与机构的接触面，增大了焊接的长度，而且还增加了机构表面的受力地方15。可以减少在吊运中机构表面由于拉力过度集中而将机构的表面撕裂。图 3-6 D型吊耳的型号及参数D型吊环的型号及参数如图3-6所示，本设计中选取D40+型号的吊耳，其具体结构和基本尺寸如下图3-7所示。本设计中吊耳采用铸造工艺获得。图 3-7 料仓用吊耳料仓上端为便于吊装设置吊耳，为了便于吊耳的安装及加固设置了吊耳安装沿板，并用加强筋加固。3.2.4 料仓与支架连接部的设计成品料仓总体设计时，定位于可拆装与吊运，为此成品料仓与料仓支架间应采用可拆式的安装方式，本设计采用的是螺栓铰接。成品料仓的长和宽分别为4.8m和2.2m，设计中采用的是在成品料仓体上焊接长度分别为4.8m和2.2m的矩形钢管。以矩形钢管为料仓与支架的接触介质，钢管上下表面用加强筋加固。图 3-8 料仓与支架连接部分图（宽）如图3-8所示，此处为2.2m矩形钢管局部图，钢管上面开直径为33mm的通孔，用来安装螺栓，上表面用加强筋加固，采用的是角焊缝的焊接方式。矩形钢管的规格表如表3-3所示，选择矩形钢管为120120mm的16Mn钢管，管壁厚度为14mm。表 3-3 国际矩形钢管规格表同理，可选择4.8m的的16Mn钢管作为成品料仓另外一边的支撑梁，管壁同样选择。其结构形式如下图 。图 3-9 料仓与支架连接部分平图（长）在成品料仓卸料斗部位设计有与卸料装置铰接的部件，其结构形式选择为铸造件，具体的如下图所示图 3-10 卸料斗门与仓体铰接部3.2.5 加强筋的设计成品料仓的仓体采用钢板焊接的方式，为使焊接部位焊缝强度加强，在焊缝部位加设加强筋。焊缝部位的加强筋选用的是材料为16Mn，厚度选择的是20mm，宽度选择的是50mm的钢板。其长度详见配套图纸。如图3-11所示为矩形钢板加强筋的截面图。加强筋的焊接方式同样采用周围焊缝，换周工件周围施焊的焊接方式。图 3-11 矩形钢板加强筋截面如图3-8和图3-9所示，在成品料仓仓体上焊接的两个矩形钢管梁以及安装吊耳处的钢板同样需要用加强紧加固，加强筋选择的是三角形的材料为16Mn，厚度为15mm的钢板。三角形钢板的两直角边的长度分别为120mm和200mm。图3-12为三角形钢板加强筋的结构形式。其焊接方式采用角焊缝表面凹陷的焊接方式。图 3-12 三角形钢板加强筋结构另外在成品料仓的仓体上设置与卸料装置铰接的部分的加强筋同样选用材料为16Mn的三角形钢板加固，其厚度为14mm，具体的结构形式详见配套图纸。3.3 料仓支架的设计计算3.3.1 料仓支架的整体设计料仓支架（如图3-13所示）用于支撑成品料仓，为配合本次稳定土厂拌设备的整体设计，成品料仓支架同样采用，可拆装式的结构形式。料仓支架的主要部件包括料仓支架的支腿，横梁，加强筋等等。图 3-13 成品料仓支架由于成品料仓的长度为4.8m，因此成品料仓支架的两个横梁间的距离也取4.8m。根据如下表3-4所示的货车的常见基本尺寸知，货车的宽度一般为2.4m左右，为便于火车通过，本设计选用的支腿间距是3.0m。由于料仓的整体宽度设计的是2.2m，因此在支腿与料仓连接部设计有梯子型式的梁。另外，为更好地满足各种运输车辆运输过程中通过支架的能力，支架的支腿底部可以设置有不同高度的水泥座；根据货车的不同宽度可以更改支架的梯型横梁的宽度来改变支腿的间距。品牌型式载重（t）长（m）宽（m）高（m）东风厢式/板车34.21.91.8威铃厢式/板车 56.22.02.0解放厢式/板车 87.22.32.7解放厢式/板车 259.62.32.7解放厢式/板车 2812.52.42.7斯太尔厢式/板车 8016.02.52.4表 3-4 常见货车的基本尺寸3.3.2 支腿的设计成品料仓支架的支腿上端要承接两个横梁，其结构形式如下图3-14所示，支腿的上端开的两个孔用于架设横梁，侧板开设通孔，用于安装紧固螺栓，从而使横梁与支腿牢固连接。支腿选用的材料为，规格为150150mm的方形钢管，开口以及通孔分别采用切割和钻孔工艺12。其上通孔直径为25mm，开孔边长为122mm。在支腿上攻有一个螺纹孔，用于连接加强筋，螺纹孔直径为10mm，深度为14mm，即攻丝时将钢管的一边攻透。图 3-14 支腿顶部结构支架支腿的底部，设置有材料为16Mn的矩形钢板底座，底座上钻有通孔，用于加装地脚螺栓，钢板底座与支腿钢管以焊接的方式连接在一起，焊接方式为环绕钢管周围施焊。在底座与钢管的四周加装三角形钢板加强筋让采用焊接方式连接，其具体形式如下图3-15所示。底座钢板选取为250250，厚为14mm的矩形钢板，其上钻有四个直径为22mm的通孔，用于与地脚螺栓的连接。支腿钢管与底座用加强筋加固，三角形钢板加强筋的两直角边长分别为50mm和100mm，厚度为14mm。图 3-15 支架支腿底部结构3.3.3 横梁的设计支架的横梁用于与成品料仓上的横梁连接，连接方式为螺栓连接。横梁分为两种型式，一个是料仓宽接触梁连接的横梁，其结构如图3-17所示；另一种是与料仓长接触梁连接的横梁如图3-18所示。如图3-17所示，横梁为长3300mm，120120mm的矩形钢管，左右两边焊接有铰接气压缸的铰接部，铰接部上开有直径为32mm通孔其结构形式如图3-16所示，用于和气压缸铰接。横梁上共有8个通孔，最边上两个为与支架支腿螺栓连接的通孔，其直径为25mm；最里面的四个是用于和成品料仓上的横梁螺栓连接的通孔，其直径为33mm；剩下的两个通孔是用于与支架的另一横梁螺栓连接的通孔，其直径为33mm，具体的连接方式如图3-13所示。另外在横梁上攻有一个螺纹孔，用于连接加强筋，螺纹孔直径为10mm，深度为14mm，即攻丝时将钢管的一边攻透。图 3-16 横梁与气压缸铰接部结构形式图 3-17 支架横梁结构形式如图3-18所示为另一横梁的基本形式，横梁为长5040mm，120120mm的两个矩形钢管通过4个长295mm，120120mm的矩形钢管焊接在一起构成的。如图上方钢管共钻有9个通孔，其中在最边上的两个通孔直径为33mm用来与图3-17的横梁螺栓连接；剩下的7个通孔直径为33mm用来与成品料仓的长梁螺栓连接。如图下方的矩形钢管共钻有3个通孔，直径为25mm，是用来与支架支腿螺栓连接的。另外在横梁上方钢管上攻有一个螺纹孔，用于连接加强筋，螺纹孔直径为10mm，深度为14mm，即攻丝时将钢管的一边攻透。图 3-18 支架横梁的结构形式3.3.4支架加强部分的设计如图3-13所示，支腿与横梁都设有加强筋，其具体的结构如图3-19所示。料仓支架共计用2中尺寸的此类加强筋12个。制作工艺采用焊接件的基本形式。加强筋的设计目的主要是加固支腿间，支腿与横梁间的稳定性。根据整体设计的需要，加强筋与支腿、横梁间的连接采用螺钉连接。加强筋攻有直径为10mm的螺纹通孔，用于与横梁和支腿连接。具体结构见配套图纸。图 3-19 支架加强筋的结构形式3.4 卸料装置的设计3.4.1 卸料装置的整体设计卸料装置分为，卸料斗门和斗门开闭机构。本设计中斗门的开闭选用的是启动方式，斗门开闭机构选择的是气压缸以及与气压缸配套使用的空气压缩机。卸料装置斗门的结构形式如下图3-20所示。斗门的整体尺寸依据成品料仓与斗门铰接部的基本尺寸而定，斗门整体长度为4742mm，斗门两侧板间距为4642mm。卸料斗们由侧板，底板，挡土板以及加强筋板等部分组成。斗门的高度设计为875mm，按照成品料仓斗的长度为3.6m，将两挡土板的间距设计为3.7m。斗门与成品料仓采用销轴铰接的形式。在侧板处设计有与气压缸铰接的钢板结构。图 3-20 卸料斗们结构3.4.2 卸料装置底板的设计卸料斗门的底板的作用是与成品料仓卸料斗配合，达到装置的贮存与卸料的功能。根据卸料斗的基本尺寸，并且为了避免斗门开闭时与成品料仓卸料斗发生干涉，成品料仓的底板侧面设计为圆弧型的，其结构如图22所示。底板采用铸造制作工艺，铸造件不能出现缺陷。底板材料选用GZ270-500，钢板厚度为20mm，底板的长度为4742mm，底板与侧板采用焊接方式连接。由于底板所承受的力较大，因此在地板上设计有加强筋，厚度为20mm的ZG270-500钢板，因为底板村在有弧度，加强筋应与底板完全接触。因此加强筋也可采用铸造工艺获得。如图3-21所示，卸料装置上设有加强筋板。共有9个加强筋钢板，共两种结构形式。加强筋的弧度弯曲度等以底板为基准，与地板完全接触，焊接采用角焊缝焊接工艺，在加强筋四周环绕施焊。图 3-21 卸料斗门底板3.4.3 卸料装置侧板的确定卸料斗门的侧板用来与成品料仓直接铰接，在气压缸的作用下，带动斗门底板完成斗门的开闭运动。卸料斗门的侧板尺寸是根据成品料仓卸料斗的基本尺寸来确定，料仓卸料斗两个与斗门铰接部的间距确定了卸料斗门两侧板的间距。卸料斗们的侧板的结构如图3-22所示，侧板采用铸造工艺获得，其厚度为30mm，侧板上铸造有加强筋，其厚度为20mm，以成品聊仓卸料斗与卸料装置铰接部为基准，其基本安装尺寸为640mm，为适应斗门的剪切应力斗门侧板的整体高度设计为835mm。其它铸造结构与其他尺寸如3-20图所示。图 3-22 卸料斗门侧板3.5 搅拌装置搅拌轴的设计由于装置中的搅拌轴为单向旋转，轴上的功率P为3.48KW，转速n=70.75r/min，由此可计算轴上的转矩T， =469738.516N.mm （3-11）选取经调制处理的45号钢作为其材料。根据机械设计手册取A0=112,于是得 =41.04 mm。 （3-12）如图3-23所示，输出轴的最小直径是安装联轴器的轴径，由于设计可靠性的要求，在设计中取54mm，按配合联轴器的尺寸确定此段长为120mm。图 3-23 搅拌轴按搅拌轴上的安装顺序和要求，第二段为固定传动齿轮段，根据传动齿轮的设计参数和相关设计数据可得第该轴段的长度为35mm，固定齿轮用的外螺纹直径为64mm。螺纹退刀槽的直径和深度分别56mm和4mm。下一轴段为安装传动齿轮的轴段，根据齿轮尺寸设计本轴段为116mm，轴段直径为72mm。紧接着是轴上两端安装轴承的部分，按照所选型圆锥滚子轴承的相关参数，可定本轴段的长度为90mm，按照轴向定位的需要和加工的要求可得本轴段的直径为80mm。按照安装的要求，轴承定位轴肩的尺寸设计为长度是长度为15mm，直径为100mm。其余轴段为轴上安装搅拌臂的部分，该段是整个搅拌装置搅拌物料的部分，按照生产率等技术要求，本设计中将该轴段的尺寸长度为1590mm，直径为120mm。轴与传动齿轮的连接采用键连接，按照轴径大小选择bh =20mm90mm规格平键。向心推力轴承与轴的定位由配合来保证，此轴段选择其尺寸公差为k6。轴与联轴器的连接也是采用平键连接，由此处轴径大小取平键bh =16mm