混凝土搅拌机设计毕业设计.docx

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混凝土搅拌机设计毕业设计

混凝土搅拌机设计毕业设计

闽南理工学院

毕业设计

题目混凝土搅拌机设计

系别光电与机电工程系

专业机械设计与制造

班级1010161

学号19

姓名陈尧明

指导教师王伟

完成时间2013年5月

评定成绩

教务处制

年月日

摘要

本次设计的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、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、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，机架，槽钢。

ABSTRACT

ThisdesignJS750concretemixerisourmaindesignmodel.Itisforcedhorizontal-axisconcretemixer,forcedoneofconcretemixercannotonlythemixingofdry,rigidconcrete,andcanstirlightweightaggregateconcrete,canmakeconcreteachievestrongmixingeffect,stirringveryevenly,productivityishigh,qualityisgood,thecostislow.Itisthepresentdomesticrelativelynewmixer,themachinehascompactstructure,goodappearance.Itsmaincompositionstructureincluding:

agitator,stirringtransmissionsystem,loading,unloadingsystem,watersupplysystem,rackandmobilesystem,electriccontrolsystem,lubricationsystem,etc.

MaindesigncalculationcontentisJS750concretemixerframedesign,mainlyincluding:

overallstructureschemedetermination,thechoiceandthemainparametersofelectricmotorcalculation,stirringshaftcouplingsselection,thedesignandcheck,thelubricationseal,lubricationsystemdesign,theJS750concretemixerpartsandassemblydrawing.

Keywords:

concretemixer,rack,thechannel。

1.混凝土搅拌机总体概述

1.1设计课题

混凝土搅拌机设计

1.2设计的总体要求

①满足使用要求

②满足经济性要求

③力求整机的布局紧凑合理

④工业性要求简单而实用

⑤满足有关的技术标准

1.3设计大纲

1.3.1设计原则

①搅拌机技术条件应满足GB9142-2000《混凝土搅拌机技术条件》规范；

③所用图纸的幅面应符合GB4457-2000《中华人民共和国标准机械制图》中的相关规定。

1.3.2原始数据

①出料容积750L

②进料容积1200L

③搅拌电机额定功率30KW

④最大骨料粒径80/60㎜

⑤生产率：

（500）≥30

1.4搅拌机概述

混凝土时建筑材料中的一种主要的材料，它是以水泥做为黏结剂把骨料粘在一起的，属于一种非匀质材料，其用途广，用量大。

混凝土搅拌机就是用来大量生产混凝土的机械。

混凝土搅拌机有自落式和强制式。

混凝土从塑性混凝土发展到干性，硬性混凝土，强制式搅拌机得到了很大发展。

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。

因此，强制式搅拌机得到了很大的发展，但这种搅拌机的功率损耗比较大。

本次设计的混凝土搅拌机是我们的主要设计机型。

为了适应不同混凝土搅拌机的搅拌要求，搅拌机发展了许多机型，它们在结构和性能上各有特点，但按工作原理可划分为自落式和强制式。

混凝土搅拌机属于强制式搅拌机的一种，J—搅拌机，S—双卧轴，750—出料容量750L。

它主要由搅拌系统，搅拌传动系统，上料、卸料系统，供水系统，机架及行走系统，电气控制系统等组成。

它是目前国内较为新型的搅拌机，整机结构紧凑、外型美观。

双卧轴混凝土搅拌机具有操作简便的特点，既能搅拌干硬性混凝土又能搅拌塑性混凝土，还能搅拌砂浆和轻骨料。

它具有单机独立作业和与PLD系列配料机组成简易式混凝土搅拌站的双重优越性，还可为搅拌站提供配套主机，适用于各类大、中、小预制构件厂及公路、桥梁、水利、码头等工业及民用建筑工程，是一种高效率机型，应用非常广泛。

该机采用底开门卸料，所以搅拌筒不用倾翻，因而节省了动力，简化了结构，布置也比较紧凑合理。

1.5毕业设计的意义

通过本次毕业设计，我们对混凝土搅拌机有了解和深刻认识。

而且学会把所学知识有效的运用到解决实际问题中的能力，不仅对课本所学知识有了更深层次的掌握，同时也提高了自己对解决实际问题的能力。

懂得更好的查阅相关资料，为以后打很好基础。

通过这次毕业设计让我受益匪浅，通过研究和解决一些工程技术上的问题，从各方面的能力都有提高。

2.混凝土搅拌机简介

此设计开题报告详细叙述了混凝土搅拌主机的工作原理和结构以及相关设计内容，我的设计想法是传动路线,从电机的选择、电机带轮、减速器带轮的设计、联轴节、减速器、联轴器的选择、搅拌轴的设计、计算并伴有轴承的选择、校核计算、卸料门的设计、润滑系统的设计,后面还有主机的装配工艺等内容。

下面从工作原理展开：

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，另一方面是将混合料沿轴线分别向前后推压，使混合料得到快速均匀的搅拌，所以，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，容易制成大容量搅拌机。

2.1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：

2.2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：

JS2000C型搅拌机

2.3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。

2.3.1．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，盖和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，保证环保要求。

2.3.2．搅拌筒体

搅拌筒体由优质钢板整体弯成“奥米加Ω”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。

2.3.3．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60º、120º和180º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/T5045.1—93规定（HRC≥58，冲击值≥5.0N.M/mm2，抗弯强度600N/mm2）。

2.3.4．轴端密封

对卧轴式混凝土搅拌机，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。

2.3.5．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。

2.3.6．衬板

弧衬板为高硌耐磨合金铸铁，其性能指标符合JG/T5045.2—93规定（HRC≥54，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.

2.3.7.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.

2.4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。

2.4.1．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。

2.4.2．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。

3.设计的主要内容

3.1总体设计

3.1.1搅拌装置

搅拌筒、搅拌叶片、搅拌轴以及支承结构的确定.

3.1.2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。

3.1.3上料系统

上料系统机构型式的选择；

上料架的结构及基本组成；

画出结构草图。

3.1.4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。

3.1.5机架与支腿

机架的基本组成；

机架的结构型式。

3.1.6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。

3.2主要机构具体结构设计及参数设计

3.2.1搅拌装置

搅拌装置包括：

搅拌筒、搅拌轴、搅拌臂、搅拌叶片和侧叶片，具体结构如下图3.1所示：

图3-1双卧轴搅拌机装置

1—搅拌筒；2—搅拌轴；3—搅拌臂；4—搅拌叶片；5—侧叶片

搅拌筒内装有两根水平配置的搅拌轴，每根轴上均装有搅拌叶片。

在靠近搅拌筒两端的搅拌臂上分别装有侧叶片，可刮掉端面上的混凝土，并改变混凝土的流向。

如图3.1所示，叶片与村板间隙≤5mm。

（1）搅拌筒结构及卸料方式的确定

搅拌筒的结构尺寸如下：

容积利用系数j=0.41

筒体长1582mm筒径D=1400mm

筒体总长度2572mm外径D0=1468mm

搅拌筒的几何容积V几=1.22m3

卸料方式的确定：

目前卧轴式搅拌机主要采用倾翻室和底开门式两种卸料方式，由于混凝土搅拌机的出料容量为750L，虽不是很大，但考虑到搅拌筒的尺寸及结构，采用倾翻室虽然不太可能，它的筒体近似长方体，故采用底开门式，既可使混凝土顺利地在搅拌过程中卸出，也可避免使筒体倾翻，这样既安全，又节省了劳力，表现出很多自由的特点，操作也方便，故而采用底开门式卸料。

（2）搅拌叶片、搅拌轴及支承结构

搅拌叶片：

根据目前国内外卧轴式搅拌机叶片结构型式看，广泛采用铲片式，就单个叶片来说，它是一个平板，他通过搅拌臂与轴形成一体，使全部叶片呈螺旋线分布，叶片间没有直接联系，因而这种化整为零的结构方式具有很突出的优点。

它使得叶片的加工安装非常方便，从而代替了加工安装要求高的螺旋带叶片。

从磨损角度看，铲片式易受到局部磨损，这是因为物料与叶片之间的滑动逐步不均匀，而且波动，易形成卡料，使磨损加剧，搅拌效果有所下降，故从磨损和搅拌效果来看，铲片式比螺旋带式差。

搅拌装置由两根水平轴和安装在该轴上的两段相距1800的反向螺旋带组成，两根轴上的螺旋方向也不一样，这样可以保证混合料在筒内循环运动。

从理论上讲，当一端的螺旋带叶片开始从上向罐内的混凝土拌合料切入时，另一端螺旋带叶片从混凝土拌合料中抄起，在两组叶片相互交替作业过程中，排出叶片把拌合料挑起在该端下底部形成无料或少料空间，同时切入叶片把拌合料从一端向另一端进行轴向和周向的复合位移，而另一根轴上的叶片则把混凝土拌合料向相反的方向移动，使得筒内的混凝土循环移动。

另外被挑起的混凝土拌合料在螺旋带片后部的空挡处落下，使拌合料之间产生连续的摩擦，先落下的拌合料不断受到后落下的拌合料冲击，使水泥活性不断提高。

在叶片切入端由于各点线速度不同，拌合料在受挤压的同时，相互间有较大的相对位移，所以较大的水泥团粒将被分散细化。

由于这种机型的结构紧凑，容积利用系数较大，砼拌合料的位移行程达最小值。

而各颗粒之间相互作用的时间则达最大值，这是双轴强制搅拌机综合性能较好的关键所在。

图3-2搅拌装置

1.轴Ⅰ2.侧叶片Ⅰ3.搅拌叶片支承臂Ⅱ4.搅拌叶片5.搅拌叶片支承臂Ⅰ6.侧叶片Ⅱ7.搅拌叶片支承臂Ⅲ8.轴Ⅱ

由以上分析可以看出，铲片式不如螺旋带式好，但考虑加工安装要求及目前厂家现有的生产技术条件，我们决定采用铲片式，以达到经济、简便，生产效率高的效果。

本次设计采用两组铲片，第一根轴上采用右螺旋铲片，第二根轴上采用左螺旋铲片。

每根轴上的叶片数目定为6（包括两片侧叶片及四片搅拌叶片）。

搅拌轴

搅拌轴的主要尺寸经过初步验算，考虑安全裕量，直径定为90mm,轴的结构型式，就目前厂家生产状况来看，一般采用实心轴，空心轴一般都具有省材，重量轻，受力效果号等优点，但加工困难，装置要求高，造成生产率低，一般不被采用。

采用实心轴加工方便，而且也可靠实用，铲片式搅拌轴系统存在搅拌臂与搅拌轴的联接方式问题，现有的插孔焊接式、抱轴式、卡轴式，考虑插孔焊接式有简单优势，又对轴的强度无削弱，因而采用焊接式。

支承结构

考虑本次设计采用底开门的卸料方式，所以此支承与传统支承不一样，先把筒体固定在底座上，而把两根轴通过轴承支承在筒体上。

由于搅拌筒内装流塑态的混凝土拌合料，因此搅拌轴必须采用轴端密封，以防止砂浆污损轴承。

浮动密封是经过实践证明了的被公认是较理想的密封，本机即采用这种密封。

3.2.2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，驱动力大等特点，但考虑到目前国内状况，液压马达虽然比以前在质量上提高了，但价格昂贵，用于一般的搅拌机上，成本太高，不经济，故而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3.3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。

3.2.3上料系统

上料系统由卷扬机构、上料架、料斗、进料料斗、滑轮等组成，如图3.4所示。

（1）上料架：

斜置角度为600，它是综合考虑了上料架的位置及搅拌筒衔接，而且考虑底架的宽度不能超过规定的长度及上料架的宽度，行程等综合因素后得出的。

上料架的上料轨道（下料轨道）为槽钢，滚轮的上滚轮置于槽钢内侧，而下滚轮置于槽钢外侧，这样可保证料斗上下安全平稳。

（2）卷扬机构

（3）上料动力及卸料

制动式电机通过减速箱带动卷筒转动，钢丝绳通过滑轮牵引料斗沿上料架轨道向上爬升，当爬升到一定高度时，料斗底部都门上的一对滚轮进入上料架水平通道，斗门自动打开，物料经过进料漏斗投入桶内。

为保证料斗准确就位，在上料架上装有限位开关，上行程有两个限位开关，下行程有一个限位开关，当料斗下降至地坑底部时，钢丝绳稍松，弹簧钢杆机构使下限位开关动作，卷扬机构自动停车。

制动式电机可保证料斗在满足负荷运行时，可靠地停在任意位置，制动力矩的大小由电机后座的大螺母调整。

图3.4上料系统

1.滑轮2.料斗3.进料料斗4卷扬机构5.上料架

卸料系统由卸料门、操作柄等机构组成，如图3.5所示。

卸料门安装在搅拌罐底部，通过操作柄可以使其绕水平轴迥转以达到启闭目的，通过调整出料。

两侧的密封条的位置来保证卸料门的密封。

3.2.4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3.6。

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3.6所示

图3.6供水系统

1.喷水管　　2.进水管　　3.水源　　4.吸水管　　5.水泵

3.2.5电气控制系统

图3.7电气原理图

电气控制系统需要控制混凝土搅拌机的主传动电机，供水系统电机，上料，下料等的电机。

所有电器控制元件都设在配电箱中。

电器元件控制满足的使用要求：

主电机可以点动以满足安装修理过程的要求。

电气控制线路设有空气开关，熔断器，热继电器具有短路保护，过载保护，断相保护的功能，所有控制按钮及空气开关手柄和指示灯均布置在配电箱门上，并设有门锁。

配电箱内的电器元件安装在一块铁板上，安全可靠，操作维修方便。

其原理图如上图3.7所示。

3.2.6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1.5m,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。

4.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;

4.1求两轴承受到的径向载荷R1和R2

由第五章算的FAX=-8.417KN,FAZ=-0.922KN,FBX=-5.97KN,FBZ=-0.654KN

FAY=171.378KN;

R1=

（6—1）

=

=8.472KN,

R2=

（6—2）

=

=6.006KN;

径向载荷

R=

（6—3）

=

=10.385KN

4.2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/R＞e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;（6—4）

Fa/Fr＞e,Pr=0.67Fr+Y2Fa;（6—5）

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;（6—6）

Fa,Fr均为作用于轴承上的总载荷

因为Fa/Fr=FAY/R=171.378/10.385=16.5＞e,

所以当量动载荷

Pr=0.67Fr+Y2Fa=0.67x10.385+2.0x171.3=349.558KN

查表［3］中表7-2-4~7-2-7,fp=1.2,ft=0.90,fh=3.07,

fn=1.090,fm=1

式中fp—冲击载荷系数,按［3］