毕业论文-js-500搅拌机设计

本科毕业论文JS500型混凝土搅拌机JS500TYPECONCRETEMIXER学院（部）机械学院专业班级学生姓名指导教师2013年5月1日JS500型搅拌机混凝土摘要当前现有的JS500型混凝土搅拌机普遍存在拌料不充分，噪音大，难以清洗，功率消耗大等问题，制约了新工艺新技术的推广和使用，因此需要一种结构优化，功能先进，高效率的新型混凝土搅拌机来迎合市场需要。本文在参阅了国内外大量对该型号混凝土搅拌机研究的文献基础之上，针对该型号搅拌机中的五个系统（上料系统，搅拌系统，卸料系统，供水系统，电气系统）存在的问题，仔细观察，实验分析和数据、图形分析，然后找出存在的问题产生的原因，进而改变机构，或增加减少相关装置，使问题得到解决。关键词JS500型，混凝土搅拌机，新工艺新技术，五个系统，结构优化JS500TYPECONCRETEMIXERABSTRACTTHEJS500TYPECONCRETEMIXERCURRENTMIXINGISNOTFULL,BIGNOISE,ITISDIFFICULTTOCLEAN,BIGISSUESSUCHASPOWERCONSUMPTION,RESTRICTEDTHEPROMOTIONANDUSEOFNEWTECHNOLOGYANDNEWPROCESS,SOWENEEDASTRUCTURALOPTIMIZATION,ADVANCEDFUNCTIONS,TOMEETTHENEEDSOFTHEMARKETOFNEWCONCRETEEFFICIENTMIXINGMACHINEBASEDONALOTOFLITERATUREATHOMEANDABROADBASEDONTHERESEARCHOFTHISTYPEOFCONCRETEMIXER,THEFIVESYSTEMSOFTHISTYPEOFMIXERINFEEDINGSYSTEM,MIXINGSYSTEM,DISCHARGINGSYSTEM,WATERSUPPLYSYSTEM,ELECTRICALSYSTEMPROBLEMS,CAREFULOBSERVATION,ANALYSISANDDATA,GRAPHICSEXPERIMENTPOINTS,THENFINDOUTEXISTINGPROBLEMS,ANDTHENCHANGETHEMECHANISM,ORADDEDTOREDUCETHERELATEDDEVICE,TOSOLVETHEPROBLEM。KEYWORDSJS500TYPE,CONCRETEMIXER,NEWTECHNOLOGYANDNEWPROCESS,FIVESYSTEMS,STRUCTUREOPTIMIZATION目录摘要中文摘要外文绪论31搅拌机概述311搅拌的作用3111混凝土的组成3112搅拌的任务3113合理的搅拌机理312混凝土搅拌机的类型4121分类4122搅拌效果比较6123混凝土搅拌机型号613我国混凝土搅拌机的发展状况72设计大纲821毕业设计课题822设计的总体要求823设计原则824原始数据83设计的主要内容831总体设计8311搅拌装置9312传动系统9313上料系统9314供水系统9315机架与支腿9316电气控制系统932主要机构具体结构设计及参数设计9321搅拌装置叶片的设计9322传动系统14323上料系统的改进15324卸料机械的改进16325供水系统16326电气控制系统改进17327机架与支腿18328轴封装置改进184机架的设计1941机架设计的主要内容1942底架的设计19421机架设计的一般要求19422底架设计中的材料选择20423确定搅拌筒偏离机架底架重心的距离20424底架所受各力的分析计算21425求各点的力矩25426选材26427底架的校核2643支腿的设计29431校核支腿的稳定性30432局部稳定性的校核3044上料架与底架的联结形式及台板的设计32441上料架与底架的联结形式32442台板的设计3345减速器底板的设计33结论34参考文献35绪论混凝土搅拌机是一种带叶片的轴在圆筒或槽中旋转用以把水泥、砂石骨料和水混合并搅拌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。它在建筑中有重要的地位。1搅拌机概述11搅拌的作用111混凝土的组成混凝土作为当今最大宗的建筑材料，广泛地用于工业、农业、交通、国防、水利、市政和民用等基本建设工程中，在国民经济中占有重要地位。一般混凝土指水泥混凝土而言，它是由水泥和砂、石集料，加水按规定的配合比，经过搅拌、浇注和凝结而成的一种人造石材。其中，水泥和水起胶凝作用，砂、石起骨架填充作用，水泥浆包裹在砂的表面，并填充于砂的空隙成为砂浆，砂浆又包裹在石子的表面，并填充石子的空隙。当水泥浆硬化后，就将砂、石集料颗粒牢固地粘结成一个整体，使混凝土具有一定的强度和其他许多重要性能。112搅拌的任务强度是混凝土最主要的力学性能，混凝土强度主要取决于混合料间的界面结构。一般认为混凝土搅拌的主要任务是；L组分均匀分布，达到宏观及微观上的匀质；2破坏水泥粒子团聚现象，使其各颗粒表丽被水浸润，促使弥散现象的发展；3破坏水泥粒子表面的初始水化物薄膜包裹层，促进水泥颗粒与其他物料颗粒的结合，形成理想的水化生成物；4由于集料表面常覆盖一薄层灰尘及粘土，有碍界面结合层的形成，故应使物料颗粒间多次碰撞和互相摩擦，以减少灰尘薄膜的影响；5提高混合料各单元体参与运动的次数和运动轨迹的交叉频率，以加速达到匀质化。113合理的搅拌机理由以上分析可以给合理的搅拌机理一个解释应尽可能使处在搅拌过程中的混合料各组分的运动轨迹在相对集中区域内互相交错穿插，在整个混合料体积中最大限度地产生相互摩擦，尽可能提高各组分参与运动的次数和运动轨迹的交叉频率，为混合料实现宏观和微观匀质性创造最有利的条件。因此，为了获得搅拌均匀的混凝土，混凝土搅拌机必须具备下列条件L能对混凝土各种组分均匀搅拌，并使水泥浆或沥青均匀包裹骨料表面2能将搅拌后的混凝土均匀的卸出3搅拌和出料的时间短4占地面积小5功率消耗小，符合环保要求。而影响混凝土搅拌质量的与搅拌机有关的主要因素有1混凝土搅拌机的结构形式和它的搅拌速度2混凝土搅拌机出料容量与搅拌筒几何容积的比率，即容积利用系数3搅拌叶片和衬板的磨损状况4各种混合材料的加料顺序5搅拌时间。12混凝土搅拌机的类型121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，对粗骨料粒径要求不严格，广泛地应用在中小型建筑工地。常用的这类搅拌机有，鼓式搅拌机、双锥反转出料搅拌机、双锥倾翻出料搅拌机和对开式搅拌机等。其中的鼓式搅拌机由于技术性能落后，已于1987年列为淘汰产品。图11自落式搅拌机强制式搅拌机，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。常见的这类搅拌机有，立轴涡桨搅拌机、立轴行星搅拌机、单卧轴搅拌机和双卧轴搅拌机等。图12JS500强制式搅拌机122搅拌效果比较单卧轴混凝土搅拌机是以挤压、剪切和冲击三种力同时作用而进行搅拌的，外力对拌和料的有效作用时间长，力的作用效率高，可以在较短的时间内把混凝土搅拌均匀。双卧轴搅拌机是以物料的挤压、剪切和对流为主，物料间的冲击为辅，如图1一3所示。其工作原理为当搅拌轴转动时，叶片一方面带动混合料在拌筒内轮番地作圆周运动，上下翻滚，同时在搅拌叶片相遇或重叠的部位，混合料相互交换体位另一方面推动混合料沿着搅拌轴方向，不断地从一个旋转平面向另一个旋转平面运动。双轴叶片的反向螺旋形运动可使物料产生强烈的挤压，叶片前后端的混凝土压力差使得物料产生冲击，叶片在旋转过程中可使物料产生许多切割面。图13强制式搅拌机物料运动轨迹从上述分析可知混凝土间产生挤压对流的内摩擦，混凝土经剪切后产生大量的切割面，混凝土间相互的冲击是搅拌混凝土的三大要素。它不但可以完成拌和料间的物理变化，也可以加速化学反应。双卧轴搅拌机既有对混凝土的切割，也有一定的冲击。特别是混凝土间具有合理的对流挤压，在搅拌轴旋转的每一瞬间混凝土均受到不同的外力作用，使拌和料在任何时刻都产生物理的和化学的变化，是综合性能最好的机型之一。双卧轴搅拌机以其显著的特点、无可比拟的优势而广泛地应用于各种混凝土工程。而且随着高强度混凝土的实用化和混凝土机械的大型化，双卧轴搅拌机必将有一个更加广阔的应用前景。据一些建筑行家预测，此种机型今后仍是我国大型混凝土浇筑工程的主要机械。123混凝土搅拌机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13我国混凝土搅拌机的发展状况随着我国城市化进程不断向前推进，混凝土得到广泛应用，混凝土搅拌机也得到了高速发展。目前我国混凝土搅拌机生产企业众多，产品已形成系列化，但技术水平参差不齐，只有部分产品接近先进水平，有些技术已经超过进口混凝土搅拌机的水平，其中部分产品具有自动化程度高、生产能力高、称量精度高、投资少、搅拌质量好，能实现多仓号、多配合比、不间断地连续生产以及主机及其主要元器件的国产化程度高等优点，但我国的混凝土搅拌机还存在着整体技术含量不高、普及率不高、地区差异较大、智能化程度不高和环保性能不高等缺点。目前，混凝土搅拌机的主要客户群是参与大型项目施工建设的大型基础建筑公司，在市场构成上，混凝土搅拌机企业的80左右产品都供应给这些大型的施工企业，可见基础设施建设对于混凝土搅拌机的影响是很大的，一旦以高铁为代表的大型施工项目的逐渐完工，混凝土搅拌机市场也将面临快速下滑的风险。因此，今后商品混凝土机械市场将是主要的混凝土搅拌机市场增长点，特别是近年来国家对于环境保护的重视，商品混凝土的应用日益扩大，地方政府在扩大投资基础设施建设的同时也对各级地方的商品混凝土提出要求，这也将推动混凝土搅拌机的发展。混凝土机械是建筑工程业中使用最广泛、用量最大的施工设备之一。中国是世界上水泥产量最大的国家，年产量约138亿T，占世界水泥总产量的50以上，这就决定了中国混凝土机械在世界工程建设中的地位。近年来，混凝土机械市场经历了白热化的竞争，各制造企业进入了真正的微利时代。于此同时，各企业也都注重了机械技术含量的提升，在制造工艺和设计水平上都有大幅度提升。如电子技术、液压关键配件，在其行业都得到了广泛的应用和大幅度的技术提高。在控制系统做了微机调控方式的转变，整体质量有了显著的改善。其经济性、可靠性、实用性均有明显提高，以达到国际先进水准。中国的混凝土机械从制造和使用上来已经是世界大国了，在技术和性能方面也达到了国际领先水平，但是仍有部分因素阻碍了中国成为世界混凝土机械的强国。如产品在可靠性、节能、环保等方面与国外相比还存在一定差距，在智能化、信息化方面也存在很大差距。如今，工程机械行业都在秉承着“引进来”与“走出去”双管齐下的战略方针，混凝土机械也要在发展壮大的同时，积极吸收国外的顶尖技术力量，同时坚持扩充海外市场份额，为中国由混凝土机械大国转变成为世界混凝土机械强国贡献自己的力量。2设计大纲21毕业设计课题JS500混凝土搅拌机的设计22设计的总体要求满足使用功能要求满足经济性要求满足寿命与可靠性的要求满足劳动保护和环境保护的要求满足有关的技术标准23设计原则经济高效原则合理实用原则搅拌机技术条件应满足GB91422000混凝土搅拌机技术条件规范；所用图纸的幅面应符合GB44572000中华人民共和国标准机械制图中的相关规定。24原始数据出料容积500L进料容积800L搅拌电机额定功率15KW最大骨料粒径80/60生产率2530HM/33设计的主要内容31总体设计311搅拌装置搅拌叶片的改进312传动系统传动系统方案的确定；传动系统结构形式的确定；传动系统结构型式和基本组成组成；动力设备型式和配置；画出结构方案草图。313上料系统上料系统机构的改进；上料架的结构及基本组成；画出结构草图。314供水系统供水方式的选择；供水系统的组成和设备配置；画出结构草图。315机架与支腿机架的基本组成；机架的结构型式。316电气控制系统整机电气控制系统方案的确定；电气系统原理图的确定；画出电气原理图。32主要机构具体结构设计及参数设计321搅拌装置叶片的设计（1）叶片的形状改进大多混凝土搅拌机在使用中经常出现罐体内壁粘结灰浆，无论怎样清洗，罐内总是残留一些剩余物，时间长了就形成厚厚的凝固的灰浆块，不仅造成浪费，而且影响使用。钻进罐内清理，劳动条件艰苦，劳动强度大，有时凿罐方法不当，容易把壁板凿裂，造成损失。通过反复观察分析，了解到造成灰浆粘罐的原因一是由于进料叶片与进料口侧壁板之间的空隙，使混凝土中的骨料容易在空隙中卡住造成粘结二是由于进料叶片在工作时起着把物料搅向出料口方向，因此，在清洗罐体时，洗罐水不易在进料口侧停留冲洗，来不及冲掉粘结物就被叶片搅向出料口方向。经过多次试验摸索，把原来的进料叶片取消。在出料叶片中每隔一片改制成如图31所示的非标准叶片，其安装位置见图32。改进后混凝土搅拌机叶片，靠近进料口部分的灰浆同样能得到搅拌，不但保证了出料、清洗顺利进行，搅拌速度与改进前相等，而且搅拌质量均匀。图31非标准叶片加工图图32改制叶片安装位置（2）叶片的材料选择和可靠性设计搅拌机叶片失效的主要形式是磨损。磨损速度不仅取决于外载荷、表面加工质量和滑动速度，而且与材料及材料副的连接及组合有关。磨损量和耐磨寿命都是随机变量，若能准确进行概率计算和可靠性设计，则将给维修、调整和更换带来很大方便，而且可以大大提高整机的可靠度。目前，我国搅拌机叶片通常使用的材料有普通白口铸铁、球墨铸铁、高钨白口铸铁和ZGMN13四种。在相同工况下，分别对上述四种不同材料的叶片进行工业性试验，其最大磨损量WU和最小磨损量WL如表31所示。表31时间（H）10203040506070普通白口铸铁最大磨损量82159241315410493573普通白口铸铁最小磨损量75141209299370451530球墨铸铁最大磨损量88171263349427522610球墨铸铁最小磨损量78145230308383460535高钨白口铸铁最大磨损量64115168227302375440高钨白口铸铁最小磨损量5499151210263315358ZGMN13最大磨损量61112163218239318360ZGMN13最小磨损量5197137183218264302表1中的数据就是筛选较为理想的叶片材料以便进行磨损概率设计的主要依据。根据相关的试验表明，当骨料粒径在35MM时，叶片高度磨损最为严重。实际上，混凝土骨料级配粒径35MM的骨料只占全部骨料的100200理论值为零，所以叶片与衬板间隙选在35MM时能有效地减少叶片高度方向的磨损。据相关统计分析，碎石间隙宜选35MM,卵石间隙宜选46MM。搅拌叶片在给定工作时间和容许磨损量条件下的可靠度主要取决于磨损寿命分布。一般都认为按正态分布。以ZGMN13叶片为例，已知容许磨损量5MM，年实际累积磨损时间1000H，根据1T机械设计第三章可靠性的计算公式算出，一年1000H不磨损失效的可靠度为099926。因此叶片进行维修、调整或更换的时间不必采取测量的办法检查判断。考虑到搅拌混凝土量和工作时间有一一对应的关系，可以采用累积计算实际工作时间的方法来判定。如对于ZGMNL3叶片，不磨损失效的可靠度R0999时，工作多少小时就应WRZ更换呢根据，即叶片工作100286H时，即应更换新叶片式中10286RTTZSH为可靠寿命，和为容许磨损量的磨损寿命均值和标准差，为联结系数。RTTRZ所有材料叶片的可靠性设计均可采用类似方法计算。表1为四种常用材料叶片设计的可靠度，表32则为可靠寿命计算值。表32年累积磨损时间可靠性可靠寿命（H）普通白口铸铁61009950661000球墨铸铁59009663859006高钨白口铸铁81009877880409ZGMN131000099926100286（3）叶片安装角的理论计算叶片安装角就是搅拌叶片斜面与搅拌轴轴线间的夹角，它对搅拌质量、搅拌效率和搅拌功耗都有很大的影响。根据第一章对双卧轴搅拌机工作原理的分析可知，搅拌机工作时，拌筒内的搅拌叶片将推动物料沿拌筒纵向、横向高速循环流动，松散物料并将它们不断的向上抛掷，从而实现物料在三维空间内的运动。因此，只有搅拌叶片相对于拌轴按一定角度安装，才能使物料既做横向循环运动，又做纵向循环运动，达到均匀拌合的目的。为进行定性分析，将某一瞬间搅拌叶片对物料的作用情况简化为图33所示。33物料单元受力图图中，F驱动力，F在叶片表面分解成两个分力滑动力和正压力2FCOS混凝土物料与叶片表面间的摩擦力，混泥土对钢的摩擦系数F叶片安装角2FFFF1SIN物料单元的运动趋势。可以看出，要使物料能够沿叶片宽度方向运动，从而实现沿轴向的运动，则必须满足，（31）于是得到，32显然，安装角过小，叶片就只能带动物料围绕搅拌轴转动，而缺乏必要的轴向运动。当角度为零时，叶片的作用就等同于一块平板，与自落式搅拌机的搅拌机理完全一样，即使将搅拌时间延长，搅拌质量也不好。但是安装角度过大，叶片就会像螺旋一样只能推动物料沿轴向大幅度的运动，而横向上的运动却很小，此时物料仍然不能被最强烈的搅动。在角度为90的极端情况下，叶片就成为一块与搅拌轴垂直的平板在转动，物料仅受到叶片立面和搅拌臂的切割作用，已没有任何搅拌意义。因此，一个最佳的安装角，应能保证物料在横向和纵向循环都得到最有效拌合。搅拌机构工作时，叶片的前面将形成密实的核心，并使物料沿着密实核心的侧棱运动，见图34。图中AB,BC为密实核心侧棱为叶片的安装角为密实核心侧棱与搅拌轴间的夹角，通常叶片的横向搅拌系数就是时密实核心的截面积与0时密0使核心最大面积之比计算后得到，23叶片的纵向搅拌系数就是密实核心两侧棱在搅拌轴上的投影差与叶片在搅拌轴上投影之比计算后得到,为了保证物料在横向和纵向搅拌都有最佳效果，叶片的安装角就应使总搅拌系数具有最大值。总搅拌系数为于是有，计算，得到MAXPSK2SIN1P120PRBKTG2SIN1TGKA570PRKA010FFSINCOSAARTGF所以，分析上式可知，当时，为最佳安装角，即以该角度3140安装的搅拌叶片就可以保证物料沿拌筒纵横向都得到最强烈的拌合。当然，叶片安装角的最终取值，还要结合拌筒的长宽比来考虑。34物料单元受力图4叶片固定方法的改进一般搅拌机在使用一段时间后，叶片固定螺栓容易松动，使叶片产生扭转变形，推角减小，推料速度减慢，致使物料堆积，加剧叶片的磨损。因而需经常停机更换叶片及调整叶片锥角A，影响了正常生产。叶片在光轴上完全依靠螺栓紧固是比较难的，容易扭转。为此，寻找一个简单的叶片固定件如图3所示。材料为A3钢板和圆钢。在焊接时，可根据叶片所需推角A，将固定座焊于固定瓦上即成。使用时只需将叶片插入固定座的槽内，固定瓦贴于轴表面，通过叶片螺栓紧固在轴上即可。该件制作简单，拆装方便，提高了效率，不但消除了叶片扭转问题，也同时避免了在更换叶片时对推角A的调整，缩短了修理时间，且可多次重复使用。222SINICOSSINKTG570222SINI1COS0图35双轴搅拌机叶片固定方法322传动系统传动按传动方式可分为两种机械传动和液压传动。液压传动具有重量轻，体积小，结构紧凑，驱动力大等特点，但考虑到目前国内状况，液压马达在质量上提高了很多，但价格昂贵，用于一般的搅拌设备上，成本太高，不经济，因此我们选用传统的机械传动。传动系统由电动机、皮带轮、减速箱、开式齿轮等组成，如图4所示。电动机8通过皮带轮7、5带动二级齿轮减速箱，减速箱两轴通过由两个开式小齿轮10和两个开式大齿轮9组成的两对开式齿轮副分别带动两根水平布置的搅拌轴反向等速回转。图36搅拌传动系统1箱体；2第二级大齿轮；3第一级大齿轮；4第二级小齿轮；5大皮带轮；6第一级小齿轮；7小皮带轮；8电动机；9开式大齿轮；10开式小齿轮323上料系统的改进上料系统是由卷扬机、上料架、料斗、进料漏斗组成。当需上料时，先将需要搅拌的混凝土合料装在料斗号内，启动卷扬电动机、钢丝绳牵引料斗沿轨道上升，当料斗上升到一定高度后，料斗门自动打开，物料可由进料漏斗投进搅拌筒中，随后料斗可以以两种方式（自动、手动）下座至料斗坑中。在多年使用此种机型时发现当料斗门打开后，在物料下滑过程中。有些物料由于潮湿不可能下落面堆积在料斗门上。由于操作人员的疏忽大意或者操作失误会造成各种事故发生，例如造成卷扬电动机过热而烧毁和料斗被卡在轨道上造成斗门损坏等机械事故。针对上述原因我们对原机型上料系统进行改进，并取得良好效果。改动如图（37）所示，图（37）为原机型图、图（37）为改后图，图（37）所示为我们在料斗上加装的振动装置，采用小型振动电动机作为振动源，当料斗提升至料斗门完全开启状态时振动电动机起振，在外加振动力作用下，在料斗壁及斗门上附着的砂、石、水泥残料一起滑落至搅拌筒内。料斗内极为干净，随后关闭振动电机，料斗下座。振动电动机采用螺检紧鼠钓方法固定在科斗上。这样可以拆修方便。电动机外加电机保护罩。注意通风良好和具有防雨作用。振动装置电源线应采用悬垂方式，位置由维护者根据机型自定。应注意电缆线不要被料斗拉坏。图37上料系统324卸料机械的改进原卸料机构的动力装置采用电动推杆。由于电动推杆的超载性能及制造质量等原因，开门装置经常损坏，无法机动卸料。改进后，卸料门采用液压缸开关，开门迅速、操纵方便，可靠性高，克服了电动推杆的缺陷。325供水系统1供水系统的组成及结构供水系统是电动机、水泵、节流阀及管路等组成，见图26。启动水泵，即可将注入搅拌筒，水的流量通过闸阀调节，供水总量由时间继电器控制。当按钮转到“时控”位置时，水泵会按设定的时间运转和自动停止，当按钮转到“手动”位置时，可连续供水。2供水方式的选择在混凝土搅拌机生产混凝土时，对混凝土质量影响较大的除了搅拌机自身的工作性能以外，就是供水精度。由于供水精度要求控制在2的范围内，故如何更好的满足精度问题是供水方式的选择，应加以认真考虑。目前，国内运用的主要是时间继电器或虹吸式水箱控制供水精度。但由于虹吸式水箱在不配备站的情况下有诸多不便，故而选用混凝土搅拌机专用水泵配以时间继电器控制，在误差允许范围内让供水时间略大一些，如果砂石过湿则供水时间相对短一些。3供水系统的设备配置时间继电器，供水开关控制，带防尘罩的电机。4供水系统结构示意图如图38所示图38供水系统1喷水管2进水管3水源4吸水管5水泵326电气控制系统改进我们在原机型电气控制系统中加入了振动电机控制电路。本电路采用自动手动两装置。控制电路原理中图（）所示。手动自动由转换开关转换完成。手动部分由开停两按钮控制接触器线圈通电和断电，从而控制振动电机开、停。自动部分由停止按钮行程开关来控制接触器线圈从而控制振动电机开停，由于篇幅有限只列出与振动电机控制有关系的料斗提升和下座电气控制电路及加装部分电路，其余图略。图39JS500电气控制系统327机架与支腿（1）机架根据整体的布置情况和尺寸要求，按整体具体要求用槽钢，角钢焊接而成的，并按强度组装焊铆在一起，支承主机，并且使各部件空间位置固定形成一整体。（2）支腿由于本机容量较大，按国家城建法规要求卸料高度大于15M,采用长短腿配合使用。搅拌时长支腿支承达到使用要求。运输时可将支腿卸掉。短支腿则用于运输状态，卸去长支腿防止机架上各部件与车辆接触而受损。图310JS500搅拌机机架328轴封装置改进当前大部分的卧轴式混凝土搅拌机的轴端密封都是在靠近搅拌筒体内腔处设置一对轴端密封保护圈。由于密封圈存在间隙，砂浆很容易通过间隙进入轴端内，而砂浆一旦进入轴端内，很快就会磨坏轴端的密封胶圈造成泄漏，因此这种轴端密封装置不够可靠，寿命较短。为此我们设计了一种新型的密封装置，在搅拌轴位于搅拌筒体的内测的部分上设有套在搅拌轴上的动密封环，搅拌筒体上设有套在搅拌轴上的静密封环。由于动密封环和静密封环由弹簧压紧形成面接触密封，而且密封接触面位于搅拌筒体的内部，搅拌筒体内的泥砂不会进入搅拌轴上用于与搅拌筒体连接的部分及搅拌筒体之外的部分，密封效果大大提高。图311轴封装置结构示意图图中1、搅拌轴，2、挡圈，3、弹簧，4、动密封环，5、静密封环，6、搅拌筒体，7、黄胶密封圈，8、锁轴器，9、单向密封圈，10、轴头外壳，11、浮动密封环，12、导向平键4机架的设计41机架设计的主要内容1机架结构方案的确定2机架上所有部件之间相对位置的确定3机架上所有部件与机架的连接方式及安装位置的确定4机架外形尺寸的确定（要求运输宽度不超过22米）5机架的选材，机架稳定性的校核42底架的设计421机架设计的一般要求1机架的重量轻，材料选择合适，成本低。2便于制造。3结构合理应使机架上的零部件安装，调整，修理和更换都方便。4结构设计合理，工艺性好，使机架本身的内应力小及温度变换引起的变形应力小。5抗腐蚀，使机架结构在服务期限内尽量少维修。422底架材料的选择在材料的选择及钢结构的选择一般应考虑以下几个因素1结构的性质，如连接方式及方法，结构的重要性，受力特点等。2载荷的性质，例如主要受的是动载荷还是静载荷等情况。3结构的工作环境及条件如所处的温度高低，环境的酸碱性以及浸蚀的情况等。由于搅拌机机架承重比较大，所以选用强度良好的Q235碳素钢来设计制造机架。受弯构件的截面形式有矩形钢，工字钢，槽钢，弯曲薄壁钢，组合梁等，在搅拌机机架中，载荷作用点接近扭转中心，能保证截面不会发生扭转等一些情况，所以采用槽钢来焊接底架，其中有一些焊件考虑其受力很小用角钢代替，角钢能起到节省材料的目的。423确定搅拌筒偏离机架底架重心的距离在整个底架上，电机减速箱安装在一侧，从各部件的自重考虑，不对称的安装容易造成整个底架有失稳的倾向，影响工作时的稳定性，所以搅拌筒的安装位置的中心线必须偏向机架底架的中心线，以保证整机在工作和运输时具有良好的稳定性。利用搅拌筒对中心线的力矩来平衡，考虑此方法会引起底架在长度方向的加长，空间体积太大，不便于运输。相比之下，利用移动左右支腿（长度方向）的方法更加简便。计算整机的重心位置由查阅有关资料及手册，可将各部件坐标，重量归纳如下表表41各部件重心及坐标部件名称搅拌筒上料架料斗减速器电机水泵电器箱带轮联轴器质量K110033030041551742926304246坐标MM00010801015106510201306852重心坐标GIX4623029174530185162974085428814即整机重心在偏离搅拌筒中心线右侧28814MM，由于左侧常有人工在台板上操作，加上栏杆的重量，大概整机的重心坐标为180MM424底架所受各力的分析计算经分析底架示意图上槽钢AB受力最大，所以校核时按AB受力来设计。槽钢AB所受的力的形式有支腿在两端的支持力,，支撑力加上上料架和料斗的压力,1N24F，搅拌筒支承压力，,减速箱结构包括联轴器，带轮的简化重量，水泵的压5F1F23力，电器箱的压力。67由于整机重心位置偏移量不是很大，只有180MM，无须将支腿向中间靠近。其它部件自重作用点及尺寸可由底架图可知，可将AB看做受弯梁，其受力如下图7所示图411计算支承压力，的大小1F2其中G1100500231102365KG筒G料搅拌筒底架支撑对如下图8所示图42010950ZM1FZT2G/168076585KG109536所以76585KG122计算支承压力，的大小4F5，为料斗上升到最高位置时，料斗中的料已卸入搅拌筒中而料斗还未下降时45料斗与上料架的重量压在槽钢AB上的力，又前面数据可知300KG，且上料架包料斗G括上料轨道，则上料架作用在底架槽钢上的力为上料轨道架和其他在上料架上的部件的重量和，则有2RL218522701000KG（R槽钢材料的试比重上料轨道架G1852KG/M，出自机械设计手册上册第一分册），如滑轮等其他部件在上料架上的重量估算为56KG则100056156KG。上料架PQ槽钢受力示意图43图43为上料架及料在最高点时底架的估计重心，由于上料架的滑轮等装置，料斗上升到1O最高位置时，合重偏靠PT方，则估计到第一槽钢的距离为530，并假设槽钢PQ1O和TZ上有两支承点H、I。画出受力简如下图44所示图44由则有0KM1680（）11500AF21料斗G上料架1680300156115003001561150/168015607A所以15607KGAF453计算减速器结构对槽钢AB的压力3F由于皮带轮与槽钢的距离比较远，同时联轴器重43KG，皮带和带轮合重35KG，减速器的重量为415KG，由于皮带轮与联轴器的重量相近，可假设三者之和的作用中心为,合计重量为503KG，受力示意图如下图452O合G图45根据平衡条件0HM1150450/115003F合代入数据得196834计算电器箱对槽钢AB的压力7电器箱对槽钢AB的压力为，电器箱的重7F量为26，根据底架上各部件的相对位置确定，电器箱的位置为，受3O力示意图如下图46Q图460QM1680G16807F205026（1680205）/168022837F所以228375计算水泵对槽钢AB的压力6水泵的重量为29，由底架上各部件的相对尺寸确定，水泵的重心为，受力示4O意图如下图47Z图47G1680135168000EM6F291680135/168026676F所以266766计算槽钢AB的总受力根据槽钢AB的受力情况求两端支承力，总示意图如图48所示1N2图48由0，列出力矩平衡式1NM395（）7952025（）2415247528007F45F2F53F62N2N2802475192451675796153910356201211035697651IF2425求各点的力矩将槽钢视为受弯梁，求各力的弯矩，弯矩无论在指定截面的左侧或右侧，向上的外力产生正的弯矩，向下的外力产生负的弯矩。0G98N/1NM395103563954090629840088076N/40088KNMMC795400103567954002283706138598713967D17FKNMM（28002025）（24152025）24752025E236F9765（28002025）196832415202526674506554076259864230KNMM2800241524752415FM2N6F9765385266760343147KNMM280024759765325317362598311015KNMMG20B由以上的弯矩计算结果可以画出槽钢AB的受力弯矩图，如下图49所示图49由上示弯矩图可以看出，最大弯矩为713967KNMMMAXM426选材由以上计算可知，最大弯矩为713967KNMM，D点出现最大弯矩，因此AX点D为危险点，D的截面为危险截面，所以按设计。D所选材料为普通碳素钢Q235，查机械设计手册可知其屈服极限225N/,由B2M于比重较大，而且工作环境较差，搅拌时的振动较大，以及上面不可避免的要打孔，将会有应力集中的现象。所以为了保证工作和运输的安全性，选取安全系数18，SN则有125N/（由材料力学可知对型材可取1525）SBN81252MS截面系数5712，根据材料力学上册附录表3查取截XAM1256739面系数的标准值871，选取槽钢型号为热轧普通型槽钢14B，14B的有XX3C关数据如下图410图410427底架的校核（1）校核AB槽钢校核其强度表4214B的尺寸由机械设计手册取相关数据B60，H140，T95，一根截面对称的梁，载荷作用在其最大刚度平面内，当作用载荷较小时，梁的弯曲平衡状态是稳定的。即由于外界各种因素会使梁产生微小的侧向弯曲和扭转变形，在外界影响消失后，梁仍能恢复原来平衡状态，没有丧失继续承担载荷的能力。但这时如果外界载荷稍微增大一些，梁的变形就会急剧增加，并导致梁的破坏，这种情况表示梁丧失了整体稳定性。梁维持其稳定性能承担的最大弯矩称为临界弯矩。对于轧制槽钢简支梁的整体稳定系数，不论载荷的形式和载荷作用点在截面高度上的位置如何均可按下式计算（公式出自钢结构附录）BYFHLT23570尺寸（）类型HBDTRI0Z理论重量（/M）14B140608959547516716733式中H槽钢的截面高度B槽钢的翼缘高度T槽钢的平均腿厚度材料的屈服极限YF对此槽钢进行校核086566（注225MPA由材料力学表21中查出）B253140289657YF08656606,应由其相对应的来代替。按钢结构附表查出相应的BB值。B11B6239B11072B865042361则有11385125N/,即AB槽钢单独受力的整XBM1MA70392M体稳定性满足要求，强度满足要求。并且AB槽钢在底架中并不是计算的简支梁，而是和许多焊接件焊接后构成底架，从而使底架的整体稳定性得到进一步加强，所以稳定性完全可以得到保证，强度满足要求。为使槽钢稳定性更好，可在槽钢两翼之间间隔的焊接了一些加强筋。校核AB槽钢的刚度在工程应用中，校核了槽钢的强度后，对受弯杆件还应有刚度要求，即要求其变形不能太大，每个力作用在槽钢上都可以简化成下图图411，分别各力作用下槽钢的挠度。图411由公式MAXFLIEBP323注公式出自材料力学上册表61续表E钢材的弹性模量I截面对主轴的惯性矩Q235碳素钢取E206N/钢结构表263102M有如下计算016CF28016203995843310225DF77574233224EF28016203958643310051FF1423230049GF280162039758674232310MAXFIFCDFEFFG（0162252240510049）31521310因为材料的许用挠度为之间，则取56,因为50L4F50L2852156，因此刚度达到要求，并且此槽钢并不是简支梁，且不可能MAXF3产生各力最大挠度的叠加情况，所以受力表示实际挠度远远小于许用挠度，此刚度达到许用要求，安全可靠。（2）其他槽钢的校核经估算和分析，其他槽钢所承受的载荷最大也不会超过AB槽钢，所以其他的不必再进行刚度、稳定性和强度的校核。对于其他槽钢，由于其所受弯矩小于槽钢AB,则其强度均可以保证。支腿安装于槽钢、上，槽钢受力很小，所以不易产生剪切现象，而槽钢受力很大，易发生剪切变形，所以要对此槽钢进行抗剪校核。由上述受力计算可知9765，103561N2由公式公式出自材料力学上册P180BIQSZ其中Q横截面上的剪力B截面宽度，B60槽钢截面对主轴的惯性矩ZI槽钢截面上距中心轴为Y的槽线以外部分的面积对中心轴的静矩。S6080827364Z278128043CM583N/MAX01693035432由机械设计手册可查得Q235的抗剪强度F115N/，由于孔等会引起应力集2中现象，取安全系数N15，则115/15767N/,因为583N/MMAX2767N/，所以在抗剪强度上，槽钢1满足抗剪要求，安全可靠。243支腿的设计支腿选用Q235的等边角钢，四根槽钢分别安装在槽钢、上，各前支腿和后支腿之间用螺栓联结，选用等边角钢L11011010，两后支腿之间用同样的螺栓联结，两前支腿之间无角钢联结，以便于出料及运料。为了在运输时不对整机构件造成压损破坏，故采用长短支腿的结构，运输时把长支腿拆卸后由短支腿承重。支腿和底架之间有用螺栓联结的钢板及支板，用于增加整机的稳定性。选用等边角钢L11011010，联结结构如下图412所示图4121支腿2斜支撑3底架槽钢431校核支腿的稳定性支腿在整机工作时除受到整机振动的影响，并承受底架上各部件的自重，为了简化计算，通常根据支腿在整机中的受力情况将其简化为两端固定（底面脚板在工作时要固定）的受压杆件考虑，如下图413所示图413按长度1575校核，在四个支腿中，由估算可知，支腿受到的最大压力10356101489N考虑到底架上各部件的影响，取底架上各部件的总重为MAXQ，由于焊接在槽钢上的两前支腿承受绝大部分重量，故设两前支腿承重IG32Q9831IGMAXQ（290098）101489196223N计算长度系数取，由于压重较大且工作环境差，搅拌时有振动现象以及上面的50孔，将有应力集中的现象发生。为了保证安全，取安全系数15,可查的Q235的屈SN服极限225N/，150N/，方能满足条件，A为截面S2M512M面积，所选等边角钢为L11011010，由机械设计手册第3篇可查得A21261,338（为截面对主轴的回转半径）。2CXIXI柔度2329，对于受压杆件150200,取150，则,刚XI385170X度满足要求。由机械设计表62查出120150MPA，取135MPA。由材PP料力学公式148求出122721P26921035因为由，所以不能用欧拉公式计算临界压力，查材料力学上册P162得X1Q235的A304MPA，B112MPA，由经验公式求出6106BAS2123504这是用直线公式的最小柔度。，所以只能按压缩的强度计算。要求2，923MPA235MPASCRAP210639CRS因此，支腿的强度完全满足要求。可查出相应的稳定系数0976（由钢结构附录三可查得），所以XX974N/150N/,则强度满足要求，AQX210697032M2M安全可靠。432局部稳定性的校核翼缘宽厚比，因为30，故取30。应满足下式10DHXDH（此公式由钢结构书中P118查得）Y23554088Y022530因为114088，所以局部稳定性也可以得到保证。DH综上各步计算、分析和校核，选取Q235碳素钢的热轧等边角钢L11011010完全能满足使用要求。44上料架与底板的联接形式及台板的设计441上料架与底板的联接形式考虑到在靠近槽钢的边缘安装导向滑轮的原因，由于导向滑轮组的存在，如果将上料架与底架以三面角钢联结形式来焊接是不可能的。所以采用侧面焊接的方式。其结构如下图414所示图4141钢板2联结槽钢3上料轨道架4联结钢板442台板的设计台板是供操作人员站立和行走的，应采用防滑的花纹钢板设计台板。由机械设计手册选用国标GB/T32771991。45减速器底板的设计由于搅拌筒轴中心高为500，减速器中心高为280，且搅拌筒与减速器二者需要保持等高，所以将减速器底板设计成长宽490350，安装时将此底架支承用以钢板焊接在底架的槽钢上，在钢板上相应位置的打螺栓孔。此外，由于带轮是联结减速器输入轴与电动机输出轴的部件，考虑减速器底板及电动机底板在底架上的相对位置，必须保证准确、密切的相对位置关系。具体尺寸如下图415所示图415减速器底板将此板焊接在底架的机架上，并在其相应位置上打出螺栓孔，以安装减速器，将减速器用螺栓联结在机架的底架上。结论本设计的研究对象是JS500型混凝土搅拌机，研究该类型搅拌机在实际使用过程中产生的问题和如何创新设计优化结构进而解决所存在的问题。研究的步骤是针对原有搅拌机存在的各种问题，仔细观察，实验分析和数据、图形分析，然后找出存在的问题产生的原因，进而改变机构，或增加减少相关装置，使问题得到解决。JS500型混凝土搅拌机系双卧轴强制式搅拌机1，该机整机设计结构合理，搅拌作用强烈，搅拌质量好，效率高，能耗低，布局新颖，自动化程度高，使用维修方便。该机可搅拌干硬性混凝土、塑性混凝土、流动性混凝土、轻骨料混凝土及各种灰浆、砂浆，是一种高效率机型，应用非常广泛。该机具备了单机独立作业和与PLD系列配料机组成简易混凝土搅拌站的双重优越性，可为搅拌站提供配套主机。可以预见JS500混凝土搅拌机将更广泛的用于各类大、中、小型预制构件厂及公路、桥梁、码头等工业及民用建筑工程。参考文献1陈宜通混凝土机械北京中国建材工业出版社，2002685962臧宏琦王永平机械制图西安西北工业大学出版社，2001456783张家旭张庆芳钢结构北京中国铁道出版社，20035961054顾全生谈谈搅拌机的有关技术要求化工装备技术（第2期），2007224355冯忠绪混凝土搅拌理论与设备M北京人民交通出版社,200181091326巩云鹏,田万禄机械设计课程设计沈阳东北大学出版社,200012961187刘鸿文材料力学北京高等教育出版社，1992915358赵利军双卧轴搅拌机参数优化及其试验研究硕士学士论文长安长安大学，200291409庄宗元主编AUTOCAD2004使用教程徐州中国矿业大学出版社，20041238610RSONNENBERG,CONCRETE，MIXERSANDMIXSYSTEMS,CONCRPRECASTPLANTTECHNOL，199868889AGANEMPLOYMENTTRIBUNALCLAIEMLOYMENTTRIBUNALSSORTOUTDISAGREEMENTSBETWEENEMPLOYERSANDEMPLOYEESYOUMAYNEEDTOMAKEACLAIMTOANEMPLOYMENTTRIBUNALIFYOUDONTAGREEWITHTHEDISCIPLINARYACTIONYOUREMPLOYERHASTAKENAGAINSTYOUYOUREMPLOYERDISMISSESYOUANDYOUTHINKTHATYOUHAVEBEENDISMISSEDUNFAIRLYFORMOREINFORMU,TAKEADVICEFROMONEOFTHEORGANISATIONSLISTEDUNDERFURTHERHELPEMPLOYMENTTRIBUNALSARELESSFORMALTHANSOMEOTHERCOURTS,BUTITISSTILLA