JS式强制性搅拌机设计毕业设计论文.docx

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JS式强制性搅拌机设计毕业设计论文

摘要

本次设计的是混凝土搅拌机的型号是JS2000式强制性搅拌机。

此类搅拌机属于是一类的大中型的混凝土搅拌机，通常在各类混凝土搅拌站（搅拌楼）、码头、桥梁、公路和建筑等工程里被使用，Js2000型强制搅拌机是一款双卧轴强制式多功能搅拌机，全体密封性能良好，符合国家的环保标准。

它是一种非常常见的重要的建筑机械。

这一类叶片的工作原理，是通过发动机带动轴的旋转，轴带动搅拌臂再来带动叶片的旋转，叶片在筒内和物料发生剪切、挤压和翻滚物料等一些剧烈搅拌的作用，促使骨料在强烈的环形涡流中到达充分的混合和搅拌，对于自落式的搅拌机来说，JS2000型混凝土搅拌机不仅仅具备很好的搅拌性，并且还有生产效率高等优点。

强制搅拌机出现在的一种机械，并且在现代的各种搅拌机械得到了使用、不仅是大大的减轻人工的劳动强度、还同时还提高了混凝土的搅拌质量、对于我国现代化的发展进度和在一些基础建设上做出了巨大贡献。

随着时代的进步，国家进一步的发展基础建设，和对基础建设的质量和先进性提出了更高的要求，对于我们机械行业来说是一个机遇也是一个挑战。

对于搅拌机的进一步发展提供了前提和基础。

本次设计的强制混凝土搅拌的结构主要是由：

动力系统、上料系统、搅拌系统、卸料系统、供水系统和电气系统等一些配件。

对于本次的毕业设计，主要设计的是传动系统和卸料系统，同时还要确定搅拌筒的外形和尺寸、卸料方式及叶片的排列形状、同时还要对搅拌机的以部分零部件进行校核、所以促使本次设计符合真实工作环境。

一切以经济性、环保性和高效率为准则来计算。

关键词：

强制式、搅拌机、动力系统

Abstract

ThisdesignisaconcretemixermodelasacompulsorymixerJS2000type.Suchmixerisakindoflargeandmedium-sizedconcretemixer,ofteninallkindsofconcretemixingstation（mixingbuilding）,piers,Bridges,roadsandbuildingsusedintheengineering,suchasJs2000typeforcedmixerisadual-axialmulti-functionmixer,allsealedperformanceisgood,accordwithnationalenvironmentalstandards.Itisaverycommonimportantconstructionmachinery.Workingprincipleofthiskindofblade,isthroughtheenginedrivingtherotationoftheshaft,shaftdrivesthestirringarmtodrivetherotationoftheblade,bladewithinthecylinderandthematerialsuchasshear,extrusionandrollingmaterialsomeviolentmixingeffect,toaggregateinthestrongtoroidalvortextofullymixandstir,forsincethefallofmixer,JS2000typeconcretemixernotonlyhasgoodmixing,andhighproductionefficiency,etc.Forcedmixerinamechanicalandusedinmodernallkindsofmixingmachinery,isnotonlygreatlyreducethelaborintensityofmanual,alsobutalsoimprovethequalityofconcretemixing,forthedevelopmentofChinesemodernizationprogressandonsomeinfrastructurehasmadeagreatcontribution.Withtheprogressofera,thefurtherdevelopmentofnationalinfrastructure,andthequalityofinfrastructureandadvancedputforwardhigherrequirements,itisanopportunityforourmachineryindustryisalsoachallenge.Thepremiseandfoundationforthefurtherdevelopmentofmixerprovided.

Thedesignofforcedconcretemixerstructureismainlyconsistsof:

powersystem,feedingsystem,mixingsystem,dischargesystem,watersystemandelectricalsystemandotheraccessories.Forthegraduationdesign,themaindesignisthetransmissionsystemanddischargingsystem,butalsodeterminetheshapeandsizeofmixingbarrel,thedischargingmodeandthearrangementofthebladeshape,whileinsomepartsofmixercheck,sotopromotethedesignconformstotherealworkingenvironment.Alleconomy,environmentalprotectionandhighefficiencyasthecriteriontocalculate.

Keywords:

forced,mixer,powersystem

第一章搅拌机的概述

1.1混凝土

广义上来来说的混凝土是由胶凝材料,骨料、水和其他外加剂按适当比例的人造石。

我们常说,普通混凝土所指的混凝土是用水泥为胶结材料的混凝土,是水泥、砂、石和水等组成。

一般来说混凝土通常指的是用水泥当主要胶凝材料，同时与水、砂和石子混合，在必要的时候添加一些化学添加剂和一些矿物掺合料，按一定的比例加入，通过匀质的搅拌、压紧成型和慢慢变硬的一种人造石料。

着时间得的变化混凝土变成坚硬状态，也就是我们平时说得混凝土，混凝土的主要有两个不同的过程与状态：

混凝土变硬或着是混凝土正在变硬。

现在的混凝土强度等级是主要是用立方体的抗压强度值来规定，在现代的中国在普通混凝土的强度中归为的等级为14类：

C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75以及C80。

混凝土中，骨料（物料）的比重指的是混凝土占总体积的70%~80%、水泥20%~30%，并且混凝土中还夹渣少量的气泡。

混凝土在易成型、能耗低、耐久性好和价格便宜等一些优点、不但含有钢材本身重力，并且还有混凝土本身的重量，但是混凝土抗拉强度能力的大小、浇筑成型容易的一些性能容易受气候和环境等一些条件干扰。

1.1.1混凝土的基本要求

1）混凝土搅拌的易难性

对于混凝土搅拌的易难性是指混凝土材料和搅拌的施工难度，并且能够获得均匀密实的结构的混凝土。

混凝土拌和物必须有与特定施工条件相适应的的和易性。

混凝土拌和物的易难性包含以下几点：

1、流动性是指刚刚搅拌好的混凝土，在重力和机械振动两者的共同作用下,会发生流动现象,这种现象能够让模板（模具）被充分的填满。

流动性能够显示混凝土的干湿度，如果混凝土水分太也就是干燥,不便于流动,不能够被充分压紧;如果混凝土水分太多太也,则能够很好的六,但是通常伴随分层现象出现。

水的含量是主要影响混凝土的因素。

2、粘聚性指的是新拌混凝土的组成材料间有一种能够聚集在一起的性能，这个性能叫做粘聚力。

由了这种能力在施工的过程中，混凝土不会轻易的发生分层、离析这些现象。

这个性能也是提高搅拌质量的一个性能。

粘聚性则显示的是混凝土搅拌物的一种均匀性。

如果混凝土很难被凝聚成一个整体，结果混凝土物料和水泥浆就会很容易的出现分层显现，这种分层现象会影响混凝土的搅拌质量，混凝土被振捣（整体被破坏）后会伴随蜂窝和空洞等现象的出现。

主要影响混凝土的这种现象的因素是胶砂比。

3、保水性指的是在刚搅拌好的混凝土能够长时间留住水的一种能力，施工中，不让水分过快的挥发而导致的一种水现象的一种能力。

保水的性能则表现混凝土搅拌物的一种稳定性。

保水性较差的混凝土长能够有水流过得痕迹而形成的一个道路，也就是透水通道，能够对混凝土密实性产生干扰，同时还能让混凝土的强度和耐久度被削弱。

刚搅拌好混凝土的则具有流动性能、粘聚性能和保水性能过着一整体表现，新搅拌的混凝土在流动性能、粘聚性能、保水性能三则间存在则一定的特殊的关系。

在一定的施工条件是，刚刚拌出的混凝土会上面几各方面出现矛盾。

2）耐久性

混凝土除了应该有一定的强度以外，还有一些特殊要求则视情况而定，通常有一定的抗渗抗冻性、抗侵蚀性、耐热性等，这些性能统称为混凝土的耐久性

抗渗性：

指的是混凝土抵抗液体、气体从混凝土渗透的出来的一种性质；

抗冻性：

指混凝土防止在低温情况下被冰冻的一种能力；

抗侵蚀性：

混凝土在不同的侵蚀性液体和气体中，防止被侵蚀的性质；

耐热性：

指混凝土处于温度过高的环境里面，混凝土的结构不会被打破，其强度下降不显著，在这样的环境中同时还能保持则一定的化学稳定性。

3）经济系

上面的两点要求如果被满足的话，组成混凝土的各种材料应经济合理，

相对的降低成本，这样就提高的经济性。

1.1.2混凝土强度

水泥混凝土在硬化后受到了很多应力的勇士作用，因此，混凝土搅拌物还要要具备各种力学强度。

不同力学强度都和抗压强度有关，在做结构设计时，一般强度均可以通过抗强度来进行计算。

因此，混凝土的强度一般是以抗压强度为标准。

1.2强制搅拌机

JS2000类搅拌机属于是一类的大中型的混凝土搅拌机，通常在各类混凝土搅拌站（搅拌楼）、码头、桥梁、公路和建筑等工程里被使用，Js2000型强制搅拌机是一款双卧轴强制式多功能搅拌机，全体密封性能良好，符合国家的环保标准。

它是一种非常常见的重要的建筑机械。

这一类叶片的工作原理，是通过发动机带动轴的旋转，轴带动搅拌臂再来带动叶片的旋转，叶片在筒内和物料发生剪切、挤压和翻滚物料等一些剧烈搅拌的作用，促使骨料在强烈的环形涡流中到达充分的混合和搅拌，对于自落式的搅拌机来说，JS2000型混凝土搅拌机不仅仅具备很好的搅拌性，并且还有生产效率高等优点。

1.2.1强制搅拌机的概念、分类

1）搅拌机的概念

能使水泥、砂石、骨料、水混进行搅拌，并且把它们搅拌成混凝土（一个整体）的机械，也就是搅拌机，搅拌机的组成部分由拌筒、加料系统，卸料系统、供水系统、电机、传动系统、机架和支承机构等一些零部件形成。

2）搅拌机分类

（1）搅拌机工作的原理来能划分成两类：

自落式和强制式

自落式搅拌机　自落式混凝土搅拌机，它的搅拌滚筒里的叶片的是由径向排列在筒壁上，在运转状态下，搅拌筒把水平轴作为中心轴来来回的运动，叶片把搅拌桶力的混合物搅拌到一定的高度时，而后本身下降，循环运动，使搅拌物能够充分的被搅拌。

自落式混凝土搅拌机的整体构成较为简洁，主要以用于塑性混凝土。

通常在房地产建筑、公路、桥梁等一些对物料颗粒要求一般的产地中使用。

强制式搅拌机　叶片被按装在搅拌桶里的轴的臂上面，投入拌筒里的搅拌混合物时，叶片迫使物料产生剧烈运动，可以产生相互重叠的工作状态。

自落式的搅拌机不能够产生这样的状态，干硬性混凝土通常使用的搅拌机是强制搅拌机。

对于粗料颗粒的要求比较严格的强制搅拌机搅拌效率较高，但是叶片磨损较大，大型搅拌机。

（2）根据作业类型有循环作业式、持续作业式。

　　循环式是以一定周期来运作，其供料、搅拌和卸料工序是有规定的时间安排。

由于拌制的各种物料的重量都经过严格的计算，所以搅拌质量好这样的运作方式被大规模采用。

（3）固定式搅拌机安装在固定的地方，不能改变其位置，整体不能被转移。

能够容下很多物料，生产能力较好。

经常在搅拌楼、搅拌站出现。

移动式搅拌机具有可移动，且体积小，质量小，所以有较高的流动性。

常常使用在中小型临时工程。

（4）卸料方式则分为倾翻式和非倾翻式。

用搅拌鼓倾翻卸料是倾翻式，倾翻式则用的搅拌鼓反转卸料。

（5）根据搅拌鼓的外形可以分为：

两锥形、立形、鼓筒型、圆盘立轴式和圆槽卧轴式等五类。

前三类是是落式搅拌；后两类是强制式搅拌，在国内应用的比较少。

（6）搅拌机根据容积的大小能够分为大型搅拌机（卸载物料的体积1000-3000L）、中型搅拌机（卸载物料的体积300-500L）和小型搅拌机（卸载物料的料容50-250L）。

搅拌机可以划分很多类别，容积在3000L以下，可以划成11类。

容量大于3000L的，有4000、4500、6000等.搅拌机的型号使用中文和汉语字母和出料容积（单位L）示，比如：

J为搅机F为锥形倾翻出料，Z为锥形翻转出料，G为鼓型，W为涡桨，X代表行星，S代表双轴，D代表单卧轴，R代表内燃机驱动，由于JS系列搅拌机的搅拌效果相对好，慢慢的成为了搅拌机这一类的产品，在这里面JS30、JS500、JS750、JS1000为中小型搅拌设备；JS1500、JS2000、JS2500、JS3000、为大型搅拌设施，大型搅拌设备多用于搅拌站和搅拌楼。

1.2.2搅拌机的组

搅拌装置：

由搅拌筒、搅拌轴和叶片组成的工作装置；

上料机械：

向搅拌筒内装入物料的机构，常常有翻转式的料斗，提升式的料斗，固定式的漏斗等形势；

卸料机构：

把搅拌的混凝土物料，分离出搅拌筒内部卸出的机构，通常分为倾斜式，斜槽式、螺旋式等；

传动系统：

把动力装置中动力传递到搅拌机每一个工作装置的机构，通常由液压传动，机械传动两大类传动系统；

配水系统：

照着混凝土的配置比要求，给搅拌机供给使用水点装置。

现现在基本都配置有配水箱机构，水泵一水表机构、水泵一时间继电器机构；

电气控制系统：

控制电机，供水电机，上料电机和下卸料电机

1.2.3搅拌机的搅拌原理

1）混凝土搅拌的主要任务

（1）搅拌物被平均分配，能够使物料在宏观和微观上均匀分配；

（2）破坏水泥的聚团现象，使其每一个水泥分子表面都被水包围，促进弥散现象的发生；

（3）破坏水泥分子的原始表面，让表面被水化合物包裹而隔离，从而促使水泥分子同其他物料的结合，形成较为理想的水化物；

（4）通常物料表面上会覆盖一层较为薄的粘土和尘埃，其阻碍结合物的形成。

因此，使混凝土物料颗粒之间发生高频率碰撞和相互摩擦，从而减少其影响；

（5）增加混合物料个成分单元的相互渗透达到相对运动中轨迹的相互交叉，以加深达到匀质化。

2）通过混凝土强度看搅拌原理

混凝土的强度通常搅拌物料间的接触表面的结构而定。

经过分析，发现在宏观上达到匀质的混凝土搅拌物，通过显微镜观察，分析同样存在10%--30%的水泥颗粒聚团体，因此混凝土的搅拌一定要提供混凝土不宏观均匀的现象，并且还要是微观也要相对匀质的相应条件的检测装置。

具有10%--30%的水泥聚团体和带有刚开始的水化物层的水泥颗粒尺寸是非常小的，很容易以单位团体运动在一定厚度的液体中，强迫搅拌物发生剧烈的运动和复杂的流动轨迹，相邻的骨料才会产生很大的相对运动，从而会导致碰撞和挤压，然后起较大摩擦剪力和破坏单元团体存在，会让水泥分子达到最大可能的扩散。

3）合理的搅拌原理

通过分析搅拌机的原理和不同工作情况下的工况得知。

尽量提高各组成成分所参加的运动状态，和运动轨迹，尽量让搅拌筒中的物料充分混合。

或各物料颗粒的运动轨迹尽可能的相会交错。

从而让混合物料更大面积的相互摩擦，为混合物料在宏观和微观上都尽可能达到一致的匀质经济性。

所以在得到匀质的混凝土搅拌物应满足一下一些条件：

（1）能准确的把搅拌后的混凝土搅拌物完全的卸载，并且对下一次搅拌不产生干扰。

（2）能把混凝土的每一种材料都进行充分的搅拌，水泥能够完全的包裹在骨料的外表；

（3）进料和出料的时间断；

（4）尽量减少占地面积；

（5）功率消耗尽量减小，达到环保要求；

其他影响搅拌质量的因素，

1）投料的方法不同：

由于密度不一样的的物料需要搅拌，密度小的物料要先放进去，然后慢慢在把比较大密度物料放入，需要提醒的是要在放入物料的同时搅拌机任然在工作。

2）搅拌过程：

通常情况下，搅拌的过进程就是为了提高搅拌机的抗压性性能，对于大部分物料搅拌来说，搅拌的时间越长就更好的搅拌物料，这样搅拌物料性质就会有所提高。

通常情况是混凝土的搅拌时间是在30秒上下。

但是需要生产强度大的混凝土时，搅拌时间通常都是控制在50-60秒上下。

3）混凝土搅拌机配件：

一台机器有着良好的生产效率和品质，里面有一个特别重要原因就是每一个零件都配合很完美。

所以搅拌机零件的质量也起到了很大的影响因素。

1.2.4本次设计的混凝土搅拌机简单介绍

在本次设计计算中，设计的机型为JS2000型搅拌机，也就是双卧轴式强制搅拌机，拌合，传动，进料，卸料，供水，供油等几大系统组成。

其双轴是是搅拌机的核心，混凝土拌合物品质取决于它，生产效率、维修经费都取决于它。

强制式搅拌机是通过搅拌轴的旋转来带动搅拌臂的旋转，在来带动叶片旋转，叶片才对物料进行剪切、挤压、翻滚等一些搅拌作用，这样物料在剧烈的运动中达到相对匀质。

（1）双卧轴强制搅拌机的优点

1）对于双螺旋叶片的轴的设计方面，搅拌筒体的空间的也得到了充分的使用，叶片的旋转能够更好的把量传递，物料的运动也更为剧烈，因所以双卧轴搅拌机与单卧轴搅拌机比较，搅拌的时间短、搅拌的效果更加均匀、效率很高。

2）混凝土搅拌机和两轴磨损体积很小,这个特性的特点由于双轴搅拌机的双轴结构,材料几乎全部集中在中间的两个搅拌轴,搅拌臂,叶片和底板之间的磨损减少，主要是主搅拌区的叶片有一点磨损轻微，节约大量成本。

（2）强制搅拌机的缺点：

消耗功率较大、结构比较复杂、成本相对高

第二章搅拌机传动系统设计

搅拌机的动力来源则是由电机提供的，本次采用的是单个电机来驱动。

搅拌机的动力传输过程是：

电机，皮带轮，减速器，联轴器，主动轮，从动轮，轴，叶片。

上述是一个完整的搅拌动力传输过程

2.1带传动设计

本次设计JS2000搅拌机采用的是单电机提供电力，动力由窗洞带传递给减速器，在有减速器传递给搅拌轴，通过搅拌轴带动其搅拌轴上的叶片，叶片对物料进行搅拌。

则选取的数据：

进料容量：

3000L

出料容量：

2000L

电机功率：

74KW

搅拌轴转速：

23r/min

电机的转速：

n1=1480r/min

能通过的最大骨料颗粒（卵石/碎石）：

80/60mm

总传动比为：

i=64.48

2.1.1带传动的设计

2-1皮带轮示意图

1大带轮2皮带3小带轮

由总传动比64.48可初步将传动比定位3

（1）确定计算功率PC

根据表8-7（教材《机械设计》北京大学出版社）可知道工作情况系数KA=1.1，所以

（2-1）

（2）选择V带

根据PC和n由图8-11选型为C

（3）带轮的基准直径，用d1来验算带速v

选主动轮的基准直径为d1。

由表8-3和表8-11，选取主动轮基准直径的数值为d1=300mm验算带速v。

按下公式验算

（2-2）

因5m

从动轮的基准直径：

（4）计算V带中心距离α、基准长度Ld

1）更具公式

（2-3）

840≤α0≤2400mm

则初步选定中心距为α0=1000mm

2）由公式8-23计算基准长度

Ld0≈2α0+mm

根据表8-2知道选取基准长度：

Ld=4000mm

3）按公式8-24计算中心距α≈α0+mm

最大值αmax=α+0.03Ld=1013+0.03*4000=1133mm（2-4）

最小值

（2-5）

所以中心距953≤α0≤1133mm

4）校核小带轮包角α1，

（2-6）

主动轮的包角满足条件

（5）验算带的根数z

1）单根v带的额定功率P

根据d1=300mm，n1=1460r/min,查表8-4,得道Po=10.74，i=3和C带，查表8-5，得道△P=1.27kw

根据表8-6，可知Kα=0.92;根据表8-2，可知KL=1.02;公式8-27

（2-7）

2）计算V带的根数

Z=P/Pr=88.8/11.25=7.9；取8根。

3）计算单根v带的初拉力的最小值；

经查表8-1知道道C型带长度质量：

q=0.3kg/m

（Fo）min=500*+0.3*22.92=573.55N

实际的初始拉力Fo≥（Fo）min

（6）计算压力轴Fp

压力最小值：

由式

（2-8）

（7）假设初始带的传动效率为95%

可知输出功率为

从动轮的转速

2.2齿轮传动设计

2-2减速器示意图

1.二级大齿轮2.二级小齿轮3.一级大齿轮4.一级小齿轮

由于齿轮传动具备紧凑、寿命长、工作可靠、效率高、传动比很稳定等一些忧点。

并且传动比变化不大，因此本次设计的JS2000型强制式双卧轴搅拌机减速器采用二级减速器。

采用的是直齿圆柱齿轮传动。

总传动比63.35，带传动比3.有上述可知齿轮的总传动比为：

i=63.35/3=21.21

2.2.1第一级齿轮传动计算

初选第一级齿轮传动比i1=4

1.选定齿轮类型，精度等级、材料和齿数

1）根据方案，选用直齿圆柱齿轮传动。

2）搅拌机是一类普通的工作机器，搅拌轴的转速不大。

精度要求不高，所以选取7级精度（GB10095-88）。

3）根据查表10-2可知选着小齿轮的材料是40Cr（调质），硬度为280HBS。

选择的材料为45钢（调质），它的硬度则是240HBS，两个材料硬度的差为40HBS。

4）小齿轮的齿数z1=20，大齿轮的齿数z2=i1z1=4*20=80

2.按齿面接触强度设计

由计算公式10-9（教材《机械设计》北京大学出版社）进行计算，

即

d1t≥2.32

（1）确定公式内的各种计算数值

1）试选载荷系数KT=1.3

2）计算小齿轮传递的转矩

3）

4）选取齿宽系数ød=1

5）根据表10-7，得道弹性系数为ZE=189.8

6）根据图10-21（f），可知齿轮表面的硬度差。

小齿轮的接触疲劳强度极限бHlim1=600MPa；大齿轮的接触疲劳强度极限为бHlim2=550MPa。

7）根据公式式10-21来计算应力循环的次数

（2-9）

7）更具图10-22可取接触疲劳寿命系数为ZHN1=0.9,ZHN2=0.95

8）计算接触疲劳强度许用应力

选取失效