搅拌机总体及搅拌装置结构设计开题报告.docx
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搅拌机总体及搅拌装置结构设计开题报告
毕业设计（论文）开题报告
课题
名称
JZC350搅拌机总体及搅拌装置结构设计
系别：
机械工程系
专业：
机械设计制造及其自动化
班级：
学生姓名：
学号：
指导教师：
课题来源
导师课题
课题类别
工程设计
1、论文资料的准备
设计搅拌机，我们得了解搅拌机的结构及其类型，发展过程及其遇到的问题，以及未来趋势。
搅拌机的结构
搅拌机主要结构为马达、减速机、机架；搅拌器包含联轴器、转轴、轮叶等，本页面针对其大部结构简单说明如下∶
1、马达∶马达之选用除其最基本之输入电源条件外，首当要注意其安装环境，包刮室内、室外及搅拌物之物性闪火条件，分别指明屋内型、屋外型、防爆等级条件（安全增防爆或耐压防爆）；甚至为气动马达等。
本公司将针对不同环境提供最专业与安全之选配。
2、减速机∶由於减速机种类繁多，结构与效率值异同，价格相对差异也大，安装方式与现场空间可亦可能有所受限，本公司提供数十种不同机型，分别将负载之轻重机型搭配不同之减速机，一则节省成本，再则可提供高负载机型之需求。
3、机架∶由於液体混合中产生激烈之动负载，搅拌机之运动稳定性及寿命取决於支撑机架之结构，转速、黏度、容量等条件将是考虑因素。
我们针对轻负荷、中负荷及重负荷均提供专用之型号，所有机架均采用精密加工以增加其稳定运转，全密闭设计并可完全保护配件受环境之腐蚀之顾虑，并延长其寿命。
由於结构成本差异极大，帮客户慎选合适机型可以达到既经济又实用之目的。
4、安装贴版∶直接与桶槽接触之法兰面，容易受液体喷溅、气体之腐蚀，因此材质之选择极为重要。
本公司可以为客户打造最合适之安装选择。
5、轴封∶压力容器、反应槽及有毒、恶臭等容器都必须做隔离与气密，一般可为机械轴封、格兰轴封、油封或特殊复合式隔离设备。
并完整考量其适用材质、维修及运转过程之冷却条件等。
6、联轴器∶连结传动轴与搅拌器之稳定运动，我们提供结构坚固之CF型凸缘式联轴器，让搅拌器能与搅拌机扎实又直线结合在一起，轻型搅拌设备并提供CO型套管式以供选择。
特殊运用时并可设计为专用之快速拆解设计。
7、搅拌轴∶可采实心轴或管材，经校直处里。
於高转速环境下可作精车或研磨加工，协助客户选择最适当之材质，设计最佳之轴径搭配，并配合做抛光或包衬处理。
8、搅拌叶∶搅拌器叶片之选择决定其搅拌效果之优劣，本公司备有数十种不同形式之叶片可供客户选择，并可针对特殊用途设计专用之叶片。
举凡材质选用、加工包覆处理皆可做最佳之服务。
9、水中轴受∶当搅拌器需要高速运转、阻力极大之高黏度混合，或置放於较深之桶槽运动时，必须考虑於中段或底部支撑。
除考虑其与液体接触之防腐蚀材质及耐磨耗条件外，拆装更换耗材简易是本公司著重之设计重点。
部份容器本身因涂装及材质受限无法加装支撑轴受条件时，本公司并可提供不同之设计。
搅拌机的类型
常见搅拌机按搅拌形式分类，见下表：
反转出料式
╱
自落式<
╱╲
╱倾翻出料式
砼搅拌机<
╲立轴式（垂直轴式）
╲╱
强制式<单轴
╲╱
╲卧轴式（水平轴式）<
╲
双轴
自落式搅拌机筒体是一圆筒，简体内壁焊有搅拌叶片若干，由于筒体的旋转，叶片上的物料被提升至一定高度再落下来，俗话说从上面摔下来，这样反复地摔，以达到拌和物料的目的。
从物理学上讲搅拌过程即物体的位能向动能的转化过程。
它的结构特点是叶片和筒体没有相对运动。
反转出料型是筒体两端都敞着，一端正转进料，搅拌也正转，一端反转出料，这是目前国内主要的自落式机型，经常能在小型建筑工地上见到。
倾翻斗型搅拌部分结构原理与反转出料型的一样，不同的是筒体一端封闭，一端敞开，物料的进出都用此端，进料时口朝上，出料时口朝下。
所以，每搅拌一次，搅拌筒要翻转动一次。
此种机型一般国内使用没有反转出料的多。
目前主要有个别生产搅拌站的厂家做配套主机用。
立轴式（垂直轴式）强制式搅拌机，其搅拌轴是水平配置，它分单和双卧轴两种，这里要着重指出，并非小型搅拌机用单轴，大型搅拌机用双轴。
国外有大型搅拌站或楼，其主机容量很大，但它就配置单卧轴。
因为单、双两者之间从结构上和搅拌情况上各有所长，不可能统一到一种机型上。
当然，这里还有企业生产历史和经验，还有对发展方向上认识暂不统一，但有一点是可以肯定的，两者的搅拌质量和能耗指标并无太大区别。
国家建设部推广产品机型是反转出料型和双卧轴型两种搅拌机，但就目前市场供货情况看，双卧似乎多于单卧。
搅拌机的发展过程
混凝土搅拌机广泛应用于工业和民用工程。
不同类型的混凝土搅拌机可用来搅拌干硬性混凝土、塑性混凝土、流动性混凝土、轻骨料混凝土及各种砂浆。
今天我们就分类探讨一下它们的发展历史。
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。
搅拌机发展遇到的问题
经过多年的发展，混凝土搅拌机械发展进步面临着以下几个问题：
1、技术方面
产品由粗狂型向精细型转化的困难。
多年的产品研发表现在混凝土搅拌机械的规格和型号上已经相当齐全（笔者称其为粗狂型阶段），使得各企业决策者认为应有尽有，不知下一步需要在科研上再作哪些文章。
而笔者认为对于国内的混凝土搅拌机械企业而言，现在是到了该静下心来提升核心技术的时候了洗沙设备。
专业技术人才培养的困难。
由于混凝土搅拌机械行业的迅猛发展，加大了从业技术人员的流动，这虽然对整个行业的进步起到了积极的作用，但对某个具体的企业来说却未必是件好事，甚至有时会造成短时间的休克分级机。
业内的企业也很难认识到或者根本不愿意在专业技术人才的培养上进行投资。
2、产品创新竞争方面
首先有必要能清楚“什么是企业的核心竞争力”浮选机。
北大张维迎教授曾经对核心竞争力的特性作了界定，认为它必须具备五个特点：
“偷不去、买不来、拆不开、带不走和流不掉”。
有人认为还要多加一项，变不了对辊破碎机。
核心竞争力，固然需要以上五个特性，但更为重要的是，作为“核心”两个字，本身就蕴含着一层意思，即“最关键的、最重要的”，所以它必须保障企业在相当长时期内都能够通过核心竞争力获得竞争优势。
作为混凝土搅拌机械企业要想在目前严峻的市场竞争中获胜就必须具有以下几点：
（1）具有个性化设计的能力移动式破碎机。
混凝土搅拌机械企业必须保有一定数量一定水平能进行整体方案设计的高级专业技术人员。
众所周知，混凝土搅拌机械是一个是拥有了高级专业技术人员和闲散资金后市场准入点相对较低的行业，该行业近年来的发展就充分证明了这一点圆盘造粒机。
这是混凝土搅拌机械企业生存的必要条件之一，也是任何一个业内企业都无法回避的重要条件。
（2）具有设计和制作搅拌主机的能力移动式破碎站。
搅拌主机作为混凝土搅拌机和混凝土搅拌站的核心部位，是像人体的胃一样重要的部件，它的质量决定了混凝土搅拌机和混凝土搅拌站的质量，换言之，商品混凝土的质量很大程度上取决于搅拌主机的搅拌作用，这是它的使用价值所在。
而企业是泛指一切从事生产、流通或者服务活动，以谋取经济利益的经济组织锤式粉碎机。
既然混凝土搅拌机械企业作为一个经济组织它当然也应以谋利为最终目的，搅拌主机则是混凝土搅拌机和混凝土搅拌站所有部件单元中利润最丰厚的单元之一。
因此，如果一个混凝土搅拌机械企业放弃了这一点就等于放弃了它最有力的武器磨粉设备。
（3）具有设计和制作控制系统的能力。
控制系统或叫做控制单元，是混凝土搅拌机和混凝土搅拌站的另一核心部位，是像人体的大脑一样，指挥着各机械部分按程序要求完成动作，生产出合格的混凝土复合破。
它同样也是混凝土搅拌机和混凝土搅拌站所有部件单元中利润最丰厚的单元之一。
更为重要的原因是现代企业的竞争已经不是简单的产品本身的竞争，而很大程度上已经表现为后市场的竞争即产品售后服务的竞争锤式粉碎机。
混凝土搅拌机械企业只有拥有了设计和制作控制系统的能力，才真正意义上具备了对售出产品进行售后服务和升级改造的能力，同时在设备的招投标过程中也就具备了超前的竞争力。
3、国际化方面
曾在《印度商品混凝土机械及市场分析》一文中针对混凝土机械出口印度提出六点建议，现加以整理和扩展如下，作为对混凝土机械在国际市场上创出中国品牌的几点看法,真诚希望能对国内企业走出国门有所帮助立式破碎机。
（1）用稳定固定型号的产品进军国际市场。
虽然混凝土机械是个个性化很强的产品，但为了维护我们共同的国家信誉要敢于说“不”赤铁矿选矿工艺。
关于这一点我们确实应该向德国企业学习，德国企业对外销售的产品基本上是相对成熟稳定的产品，模式几乎一成不变。
这方面的例子只要大家用心比较分析以下就不难发现砂石生产线。
这样做至少有以下优点：
技术洽谈简单；产品故障率少；发货组织简单；售后服务简单；便于长期合作。
（2）国内的混凝土搅拌机械企业要想在国际市场上创出中国品牌，产品质量的可靠性稳定将是任何一个企业不可迂回的首要任务节能球磨机。
如果没有稳定的产品质量，则不管进入国际市场的先后都是死路一条，进去越早则死去得就越早。
所以，无论哪个企业在进军国际市场之前都应该仔细评估一下自身的实力，尤其是产品的可靠性。
这样做的目的一是为了减少风险，而是为了降低占领国际市场后的售后服务费用。
（3）安全性方面。
产品进军国际市场特别是进入欧盟市场一般必须取得CE认证，加贴CE标志的商品表示其符合安全、卫生、环保和消费者保护等一系列欧洲指令所要表达的要求。
CE代表欧洲统一（CONFORMITEEUROPEENNE），CE标志的意义在于：
用CE缩略词为符号表示加贴CE标志的产品符合有关欧洲指令规定的主要要求（EssentialRequirements），并用以证实该产品已通过了相应的合格评定程序和/或制造商的合格声明，真正成为产品被允许进入欧共体市场销售的通行证。
有关指令要求加贴CE标志的工业产品，没有CE标志的，不得上市销售，已加贴CE标志进入市场的产品，发现不符合安全要求的，要责令从市场收回，持续违反指令有关CE标志规定的，将被限制或禁止进入欧盟市场或被迫退出市场。
（4）人性化方面。
在多年和国外客人的技术交流过程中，发现国外客人不管是非洲、亚洲，还是欧洲，对于人机工程都会提出很多的要求，这可能是我们有太多的国家和行业标准还没有和国际标准接轨的缘故吧，亦或许是国人喜欢差不多就行。
因此，加强人机工程学的在混凝土搅拌机械中的应用也是国内企业走向国际市场必须恶补的一门课程。
（5）控制系统方面。
在所有进口和出口的设备中，控制系统的人机界面的友好性是很关键的一项技术，它关系着操作者对于设备能否正常使用的问题，说到底就是设备的适应性问题。
如果水土不服，不但给后续销售带来影响，还将可能因此而对礴公堂。
另一个更为重要的问题就是控制系统所用电脑软件的版权问题。
也是不容忽视的大问题。
总之，中国的混凝土搅拌机械行业的前途是光明，但发展的道路必将是曲折的，是坎坷的。
需要我们从各个方面，抓住各个要点，努力奋斗钻研，争取设计出一批符合使用者各项要求，具有控制系统好、安全性能高、人们用起来舒服，方便的符合国际化要求的品牌混凝土机械。
搅拌机的发展趋势
19世纪40年代，在德、美、俄等国家出现了以蒸气机为动力源的白落式搅拌机，其搅拌腔由多面体状的木制筒构成，一直到19世纪80年代，才开始用铁或钢件代替木板，但形状仍然为多面体。
1888年法国申请登记了第一个用于修筑战前公路的混凝土搅拌机专利。
20世纪初，圆柱形的拌筒自落式搅拌机才开始普及，其工作原理如图1．2所示。
形状的改进避免了混凝土在拌筒内壁上的凝固沉积，提高了搅拌质量和效率。
1903年德国在斯太尔伯格建造了世界上第一座水泥混凝土的预拌工厂。
1908年，在美国出现了第一台内燃机驱动的搅拌机，随后电动机则成为主要动力源。
从1913年，美国开始大量生产预拌混凝土，到1950年，亚洲大陆的日本开始用搅拌机生产预拌混凝土。
在这期间，仍然以各种有叶片或无叶片的自落式搅拌机的发明与应用为主。
自落式搅拌机依靠被拌筒提升到一定高度的物料的自落完成搅拌。
工作时，随着拌筒的转动，物料被搅拌筒内壁固定的叶片提升到一定高度后，依靠自重下落。
由于各物料颗粒下落的高度、时问、速度、落点和滚动距离不同，从而物料各颗粒相互穿插、渗透、扩散，最后达到均匀混合。
自落式搅拌机结构简单，可靠性高，维护简单，功率消耗小，拌筒和叶片磨损轻，但搅拌强度不高，生产效率低，搅拌质量不易保证。
此种搅拌机适于拌制普通塑性混凝土，广泛应用于中小型建筑工地。
按拌筒形状和卸料方式的不同，有鼓筒式搅拌机、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，其中鼓简式搅拌机技术性能落后，已于1987年被我国建设部列为淘汰产品。
随着多种商品混凝土的广泛使用以及建筑规模的大型化、复杂化和高层化对混凝土质量、产量不断提出的更高要求，有力地促进了混凝土搅拌设备在使用性能和技术水平方面的提高与发展。
各国研究人员开始从混凝土搅拌机的结构形式、传动方式、搅拌腔衬板材料以及搅拌生产工艺等方面进行改进和探索。
20世纪40年代后期，德国ELBA公司最先发明了强制式搅拌机，和自落式搅拌机的工作原理不同，强制式搅拌机利用旋转的叶片强迫物料按预定轨迹产生剪切、挤压、翻滚和抛出等强制搅拌作用，使物料在剧烈的相对运动中得到匀质搅拌。
强制式搅拌机工作原理如图1．3，与自落式搅拌机相比，强制式搅拌机搅拌作用强烈，搅拌质量好，搅拌效率高，但拌筒和叶片磨损大，功耗增大。
此种搅拌机适于拌制干硬性、轻骨料混凝土以及特种混凝土和专用混凝土，多用于施工现场的混凝土搅拌站和预拌混凝土搅拌楼。
根据构造特征不同，主要有立轴涡浆式搅拌机、立轴行星式搅拌机、立轴对流式搅拌机、单卧轴搅拌机和双卧轴搅拌机等。
图1自落式搅拌机工作原理示意图图图2强制式搅拌机工作原理示意图
随着技术的发展，强制式搅拌机在德国的BHS公司和ELBA公司、美国的JOHNSON公司和REXWORKS公司、意大利的SICOMA公司和SIMEN公司、日本的日工株式会社和光洋株式会社等企业发展迅速，目前已形成系列产品。
比如德国的EMC系列、EMS系列搅拌站和UBM系列、EMT系列搅拌楼，意大利的MAO系列搅拌站、MSO系列大型搅拌基地等。
我国混凝土搅拌设备的生产从20世纪50年代开始。
1952年，天津工程机械厂和上海建筑机械厂试制出我国第一代混凝土搅拌机，进料容量为400L和1000L。
20世纪70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O．5～6m3的搅拌站2100多台，已成为混凝土搅拌设备的生产大国。
二、本课题的目的（重点及拟解决的关键问题）
目的：
本次毕业设计是对机械专业学生在毕业前的一次全面训练，目的在于巩固和扩大学生在校所学的基础知识和专业知识，训练学生综合运用所学知识分析和解决问题的能力。
是培养、锻炼学生独立工作能力和创新精神的最佳手段。
毕业设计要求每个学生在工作过程中，要独立思考，刻苦钻研，有所创新、解决相关技术问题。
通过毕业设计，使学生掌握搅拌机的总体设计、拌筒的设计和计算等内容，为今后步入社会工作岗位打下良好的基础。
重点：
1、搅拌叶片的设计
搅拌叶片的形状是根据拌简直径、叶片安装角度（轴向和径向安装角度）、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。
考虑叶片与拌筒内壁的间隙大小对叶片使用寿命和搅拌能耗的影响，设计搅拌叶片的外缘与拌筒内壁的间隙≤4mm，并且成变间隙的楔形，见图3。
先接触物料的前端间隙小于后端，相差1--2mm，利于集料一旦被卡后的释放。
图3楔形间隙示意图图4搅拌臂和搅拌叶片结构
对于搅拌臂和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轴和搅拌臂上，具体结构如图4所示。
试验中，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；通过调节搅拌轴抱瓦，可以调节单轴搅拌臂相位和双轴搅拌臂相位差；通过调节搅拌臂抱瓦，可以调节搅拌叶片的轴向安装角。
2、拌简长宽比
拌筒长宽比变化是通过在搅拌筒中横置挡板实现图4搅拌臂和搅拌叶片结构的，即保持拌筒宽度不变而对拌筒长度进行调节。
挡板的形状与搅拌筒横截面是一致的，可以通过螺栓固定在与拌筒焊接的角钢上，从而将拌筒由窄长形分隔为宽短形。
样机设计窄长形拌筒的长宽比为1.11，宽短形拌筒的长宽比为0.78。
关键问题：
搅拌机的结构，运动和工作参数的确定
三、主要内容、研究方法、研究思路
主要内容：
1、设计任务：
①总体参数的选择
②结构形式
2、总体设计
①主要技术性能参数
②设计原则
3、拌筒的设计和计算
①拌筒的形式
②拌筒的容积及强度计算
研究方法：
首先，我们应该进行论文资料的收集与整理，对其进行有步骤的熟悉与理解。
然后，结合所给资料和以往搅拌机的设计，找出各自优缺点。
设计出工作稳定、重量适中、性能优秀的搅拌机。
研究思路：
1、按照工艺条件、搅拌目的和要求，选择搅拌器型式，选择搅拌器型式时应充分掌握搅拌器的动力特性和搅拌器在搅拌过程中所产生的流动状态与各种搅拌目的的因果关系。
2、按照所确定的搅拌器型式及搅拌器在搅拌过程中所产生的流动状态，工艺对搅拌混合时间、沉降速度、分散度的控制要求，通过实验手段和计算机模拟设计，确定电动机功率、搅拌速度、搅拌器直径。
3‘按照电动机功率、搅拌转速及工艺条件，从减速机选型表中选择确定减速机机型。
如果按照实际工作扭矩来选择减速机，则实际工作扭矩应小于减速机许用扭矩。
4、按照减速机的输出轴头直径和搅拌轴系支承方式选择与直径相同型号规格的机架、联轴器
5、按照机架搅拌轴头直径尺寸、安装容纳空间及工作压力、工作温度选择轴封型式
6、按照安装形式和结构要求，设计选择搅拌轴结构型式，并校检其强度、刚度。
如按刚性轴设计，在满足强度条件下n/nk≤0.7
如按柔性轴设计，在满足强度条件下n/nk>=1.3
7、按照机架的公称心寸DN、搅拌轴的搁轴型式及压力等级、选择安装底盖、凸缘底座或凸缘法兰。
8、按照支承和抗振条件，确定是否配置辅助支承。
四、总体安排和进度（包括阶段性工作内容及完成日期）
2011.03.23-2011.03.28熟悉整理资料
2011.03.29-2011.04.13总体参数选择及总体设计
2011.04.14-2011.04.20绘制总图
2011.04.21-2011.05.15拌筒设计
2011.05.16-2011.06.05绘制拌筒总图
2011.06.06-2011.06.19绘制零件图纸
2011.06.20-2011.06.26准备论文及答辩
五、主要参考文献
[1]机械设计手册.化学工业出版社（5册）
[2]董刚、李建功主编.机械设计.机械工业出版社
[3]陈宜通著，混凝土机械，中国建筑材料工业出版社，2002
[4]寇长青，工程机械基础，西南交通大学出版社，2001
[5]钟汉华，混凝土工程施工机械设备使用指南，黄河水利出版社
[6]黄长礼，混凝土机械，机械工业出版社，2001
[7]方圆集团山东建筑工程学院编著，建设机械设计制造与应用，民交通出版社，2001
[8]冯忠绪，混凝土搅拌理论与设备，人民交通出版社，2001
[9]建材机械工程手册主编：
朱昆泉许林发武汉工业大学出版社2000.7
指导教师意见：
指导教师签名：
日期：
教研室意见：
教研室主任签名：
日期：
系意见：
系领导签名：
日期：
系盖章
课题来源：
导师课题、社会实践、自选、其他
课题类别：
工程设计、施工技术、新品开发、软件开发、科学实验、毕业论文。
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