混凝土搅拌机毕业设计设计.docx

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混凝土搅拌机毕业设计设计

科毕业论文

混凝土搅拌机设计

考生姓名：

准考证号：

专业层次：

本科院（系）：

指导教师：

职称：

二OO九年十二月二十四日

摘要

混凝土搅拌机是施工机械装备中的重要设备,其产品质量和生产效率直接影响着建筑施工质量和建筑施工进度。

强制式搅拌机是应用最普遍、使用率最高的混凝土搅拌机。

双卧轴搅拌机是新型搅拌机型，因其搅拌质量好，生产率高用于各种搅拌场合。

本毕业设计从搅拌的目的和机理出发。

工作时,物料在叶片推动下沿螺旋面移动,由于两轴的旋转方向相反,两轴间的物料产生挤压、翻滚和揉搓,以达到搅拌混合效果。

长期的生产实践证明,通过对卧轴式搅拌机的叶片结构和曲面形状进行合理的布置和设计，混凝土的质量和生产效率会有很大的提高。

结合三种叶片的优点，通过对他们进行有序、合理的布置，让混凝土在有限的时间进行尽可能的搅拌。

对它们曲面形状进行理论分析和一些试验，克服传统搅拌机器的缺点，并注意到新型设计可能引起的新的问题。

通过搅拌过程的分析，详细阐述了各参数的设计，并结合理论分析，给出了结论和建议。

关键词：

混凝土搅拌机；双卧轴；叶片

ABSTRACT

Concretemixeristhekeydeviceofconstructionmachineryandequipment.Ithasproductqualityandproductionefficiency,whichdirectimpactsontheconstructionqualityandprogressofconstruction.Compulsorymixeristhemostcommonandthehighestutilizationrateofconcretemixers。

Doublehorizontalshaftmixerisanew-stylemixer,whichiswidelyusedinmanyconditionsbecauseofthehighmixingqualityandproductivity.

Thispaperbeginswiththemechanismandpurposeofmixing.Thematerialsleavesalongthespiralofmobileonthework.Becauseofthetwoaxisofrotationoppositedirection,thematerialsbetweenthetwoaxisproducesextrusionrollingandscrubbing,inordertomeetthestirringmixedeffect.Ithasbeenprovedinthelong-termproduction,throughthehorizontalcoaxialmixersurfaceoftheleafstructureandshapeofareasonablelayoutanddesign,concrete’squalityandproductionefficiencywillbegreatlyimproved.

Combiningwiththeadvantagesofthreeleaves,Concreteisgoingtomixasmuchaspossibleinthelimitedtimethroughtheirorderlyrationallayout.Idosometheoreticalanalysisandanumberoftestsfortheleaf-surface’sshape.Thoughthenewdesigntest,itovercomesshortcomingsoftraditionalmixer,andnotesthatthenewdesignmaycausenewproblems.Thoughthetheoreticalanalysisofthemixingprocessandconcretelyexplicatingtheparametricdesign.Finally,itgivesconclusionsandsuggestions.

Keywords:

Concretemixer;Doublehorizontalshaft;Leaf 

论文原创性声明

绪论

混凝土搅拌机是施工机械装备中的重要设备,其产品质量和生产效率直接影响着建筑施工质量和建筑施工进度。

强制式搅拌机是应用最普遍、使用率最高的混凝土搅拌机。

双卧轴搅拌机是新型搅拌机型，因其搅拌质量好，生产率高，被广泛用于各种搅拌场合。

混凝土搅拌站主要由搅拌主机、物料称量系统、物料输送系统、物料贮存系统和控制系统等5大系统和其他附属设施组成。

作为被强迫的双重水平轴键入混凝土搅拌机，JS系列混凝土搅拌机带有双重优势，是唯一独立和组合作用与PL系列负担机器一起使用，为拌和楼也提供配比的引擎，因此它适用于各种各样大，中间，并且小规模并且产业的预制组分工厂和象高速公路铁路桥灌溉工作的民用建筑靠码头得等等。

这个机器可以被应用于各种各样材料，例如苛刻具体塑料具体轻量级聚集具体和其他。

合理的结构、新奇布局和容易的运行和维护，我们可以根据适应顾客需要的特别要求做设计。

产品特征：

象先进的设计合理的结构可靠的表现高质量短时间低能源消耗量的特点，这个机器采取标度板和混合的刀片的高坚硬和固执耐磨的合金铸件，因此整体机器有长的有用的生活。

1总述

JS1000混凝土搅拌机适用于各类预制构件厂及水利、道路、桥梁等工业及民用建筑工程施工部门搅拌干硬性混凝土、流动性混凝土、轻骨料混凝土及各种砂浆。

既可独立作业，又可与相应配料机组合成简易搅拌站。

本机主要具有结构合理、搅拌质量好、时间短、能耗低、噪声小等特点。

衬板、搅拌叶片均采用高硬度、高韧性的耐磨合金铸钢，使用寿命长。

电器控制系统主件均采用进口元件，性能优良，可靠性高。

本机卸料高度分别为2.7m、3.8m二种（或用户自定）用户可自配翻斗车或混凝土搅拌输送车配套使用。

强制式搅拌机按结构形式分为主轴行星搅拌机、单卧轴搅拌机和双卧轴搅拌机。

而其中尤以双卧轴强制式搅拌机的综合使用性能最好。

该系列搅拌站全部采用双卧轴强制式搅拌机。

本产品说明:

本产品使用方便，自动电力，只需一人操作，节省人力，本产品容量大，产量高，利润大，是企业的理想选择！

1.1搅拌机的作用

搅拌机的作用不外乎：

①搅拌机使物料混合均匀。

②使气体在液相中很好地分散。

③使固体粒子（如催化剂）在液相中均匀地悬浮。

④搅拌机使不相溶的另一液相均匀悬浮或充分乳化。

⑤强化相间的传质（如吸收等）。

⑥搅拌机强化传热。

对于均匀相反应，主要是①、⑥两点。

混合的快慢，均匀程度和传热情况好坏，都会影响反应结果。

至于非均相系统，则还影响到相界面的大小和相间的传质速度，情况就更复杂，所以搅拌情况的改变，常很敏感地影响到产品的质量和数量。

生产中的这种例子几乎比比皆是。

搅拌机在溶液聚合和本体聚合的液相聚合反应装置中，搅拌的主要作用是：

促进釜内物料流动，搅拌机使反应器内物料均匀分布，增大传质和传热系数。

在聚合反应过程中，往往随着转化率的增加，聚合液的粘度也增加。

如果搅拌机搅拌情况不好，就会造成传热系数下降或局部过热，物料和催化剂分散不均匀，影响聚合产品的质量，也容易导致聚合物粘壁，使搅拌机聚合反应操作不能很好地进行下去。

JS1000型混凝土搅拌机的作用是将石子（粗骨料）、砂子（细骨料）、水泥、水和某种添加剂搅拌成均匀混合料。

1.1.1混凝土的组成

普通混凝土（简称混凝土）的基本组成材料：

水泥、砂子、石子和水所组成。

搅拌机容积一般是指出料容积。

就拿混凝土搅拌机为例吧，进料容积一般是特质各种料的容积，如水泥：

沙：

石子，假设1：

1：

1，进料容积就为3。

而水泥、沙、石子1：

1：

1混合后约1.8，这就是装料容积。

进料容积一般是为了说明水泥、沙、石子、水、粉料、添加剂等等，投料前的骨料容积。

1.1.2混凝土搅拌机的的任务

混凝土搅拌机的任务是把具有一定配合比的砂、石、水泥和水等物料搅拌成均匀的符合质量要求的混凝土混合料。

1.1.3合理的混凝土搅拌机的机理

混凝土搅拌机混凝土搅拌机是把具有一定配合比的砂、石、水泥和水等物料搅拌成均匀的符合质量要求的混凝土的机械。

混凝土搅拌机按搅拌原理的不同它可以分为自落式与强制式两大类。

混凝土搅拌机的机理：

（1）自落式搅拌机自落式搅拌机的搅拌筒内壁焊有弧形叶片。

当搅拌筒绕水平轴旋转时，叶片不断将物料提升到一定高度，然后自由落下，互相掺合。

（2）强制式搅拌机强制式混凝土搅拌机是靠旋转着的叶片对混合料产生剪切、挤压、翻转和抛出等多种作用进行拌合的，搅拌的作用强烈，搅拌时间短，主要是根据剪切机理进行混合料搅拌。

搅拌机中有随搅拌轴转动的叶片。

1.2混凝土搅拌机的类型

混凝土搅拌机是将石子（粗骨料）、砂子（细骨料）、水泥、水和某种添加剂搅拌成均匀混合料的机械，广泛应用于工业与民用建筑、道路和桥梁、港口和机场、矿山等建筑工程中。

为适应搅拌不同性质的混凝土的要求，已发展了很多机型，各种机型在结构和性能上各有其特点，可以从自落式和强制式的角度去分类，见图1.1。

各类搅拌机的特点和使用范围见表1.2。

常见型式和工作原理见表1.3。

 常见搅拌机按搅拌形式分类，见下图表：

图1.1混凝土搅拌机的分类

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。

表1.1各类搅拌机的特点及使用范围

周期式

连续式

自落式

强制式

固定式

移动式

周期性的进行装料、搅拌、出料，结构简单可靠，容易控制配合比及拌和质量，使用广泛。

连续进行装料、搅拌、出料，生产率高，主要用于混凝土使用量很大的工程。

由搅拌筒内壁固定叶片将物料带到一定高度，然后自由下落，周而服始，使其获得均匀搅拌，最适宜拌制塑性和半塑性混凝土。

筒内物料由旋转轴上的叶片和刮板的强制作用而获得充分的拌合，拌合时间短，生产率高，适宜于拌制干硬性混凝土。

通过机架底脚螺栓与基础固定，多装在搅拌楼或搅拌站上使用。

装有行走机构，可随时运转移，应用于中小型临时工程。

表1.2混凝土搅拌机的机型代号

组

型

特性

代号

代号含义

主要参数

混凝土搅拌机J（搅）

鼓型G（鼓）

JG

鼓型搅拌机

出料

体积

/m3

R（燃）

JGR

柴油机驱动鼓型搅拌机

锥形

Z（转）

JZ

锥形反转出料搅拌机

F（翻）

JF

锥形倾翻出料搅拌机

强制式Q（强）

JQ

强制式搅拌机

D（单）

JD

单卧轴强制式搅拌机

S（双）

JS

双卧轴强制式搅拌机

1.3JS1000强制式混凝土搅拌机

混凝土俗称砼,因此混凝土搅拌机也叫做砼搅拌机。

双卧轴强制式砼搅拌机，可用来搅拌普通混凝土和轻质混凝土，设备运行时，可以将原料进行充分的混合搅拌，以满足施工的需求，是搅拌混合料及混凝土的专用设备。

根据中国中铁隧道集团四处有限公司搅拌站的主要参数为小时生产率和搅拌机的使用范围，故选JS1000的混凝土搅拌机。

图1.2JS1000强制式混凝土搅拌机的搅拌装置外形图

图1.3JS1000型强制式混泥土搅拌机型号表示方法

图1.6是该机的机型结构和工作原理示意图，它主要由水平安置的两个相连的两个圆槽形搅拌筒、两根按相反方向转动的搅拌轴和传动机构等组成。

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筒内轮番地得到搅拌，一方面将搅拌筒底部和中间的混合料向上翻转，另一方面又将混合料沿轴线分别向前后推压，从而使混合料得到快速而均匀的搅拌。

因此，该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，宜制成大容量搅拌机。

JS1000型混泥土搅拌机是最早也是用得最广泛的一种机型，图1.6给出了JS1000型混凝土搅拌机机构示意图，它的两根轴同步反向转动。

图1.6给出了JS1000型混凝土搅拌机的传动系统示意图，其驱动电动机直接装在三级减速器的端面上，减速器的输出轴带动链轮和一对开式齿轮，使搅拌轴同速反向旋转。

为了防止浆水进入轴承，轴端采取较好的密封装置。

JS1000型混凝土搅拌机轴端密封和支承的结构图，支承的润滑靠轴上的链轮通过圆锥圆柱硬齿轮减速器带动柱塞向其内压润滑油。

图1.4JS1000强制式混凝土搅拌机的总体外形图

图1.5双卧轴搅拌机搅拌装置

1—搅拌筒；2—搅拌轴；3—搅拌臂；4—搅拌叶片；5—侧叶片

图1.6JS1000型混凝土搅拌机机构示意图

1—搅拌轴Ⅰ2—侧叶片Ⅰ3—搅拌叶片支撑臂Ⅱ4—搅拌叶片

5—搅拌叶片支撑臂Ⅰ6—侧叶片Ⅱ7—搅拌叶片支撑臂Ⅲ8—搅拌轴Ⅱ

图1.7JS1000型混凝土搅拌机的传动系统示意图

1—减速器箱体2—电动机3—一级小齿轮4—一级大齿轮5—二级小齿轮

6—二级大齿轮7—三级小齿轮8—大链轮9—滚筒滚子链10—开式大齿轮

11—开式小齿轮12—小链轮13—三级大齿轮

JS1000型混凝土搅拌机的卸料是靠装在两个圆槽底部的气动卸料闸门进行的。

表1.3JS1000主要技术参数

型号

JS1000

出料容量

1000l

进料容量

1600l

生产率

50m/h

骨料最大粒径（卵石/碎石）

60/80

搅拌叶片

转速

27r/min

数量

2X8

搅拌系统配套减速机型号

双电机

BWY33-17-18.5

功率

2×18.5Kw/37kW

卷扬电动机

型号

YEZ180M-4

配套减速机型号

BWY33-23-18.5

水泵

型号

ISO80-65-125（C）

功率

3kW

卸料气缸型号

QGB80×200-S

料斗提升速度

24-29.6m/min

外形尺寸（长×宽×高）

运输状态

4500×2400×2745mm

工作状态

9500×3800×8605mm

整机重量（kg）

11000

1.式搅拌机的计算

（1）筒容量的计算：

V2/V1=0.65；V1/V=0.5

式中：

V1——进料容量（将搅拌前各种材料的体积累加起来的容量即干料容量。

进料容量约为出料容量的1.4～1.8倍（一般取1.5倍）；

V2——出料容量；

V——搅拌筒容量。

（2）转速的确定

为了防止在离心力的作用下混凝土产生离析现象，搅拌叶片的速度有一个极限值，称之为临界速度，其值为：

u（临）=

式中：

g——重力加速度；

R——回转半径；

设计时，一般取搅拌叶片的速度为临界速度的2/3。

对于涡浆搅拌机而言，叶片的速度，为其绝对速度；对于行星式搅拌机而言，叶片的线速度是叶片对搅拌盘的相对速度，叶片的自转速度是公转速度的4～5倍。

（3）搅拌机功率的计算

强制式混泥土搅拌机的功率计算目前还没有一个严格的计算公式，这里推荐一种简化的计算方法。

对于一个双卧轴强制式搅拌机，某一搅拌叶片的受力和运动情况见（图1.2）。

叶片的垂直高度为bi，叶片与半径的夹角为ai，作用在dp面积上的力为：

dF=kbidp

式中：

k——单位面积上的运动阻力，称为阻力系数，单位为N/cm3。

该

阻力系数在叶片的转速确定后取决于混凝土的水灰比。

表1.4给出叶片速度为1.9m/s时不同混合料的阻力系数。

由dF所产生的阻力矩：

dMi=ρcosαidFi

这一叶片上的总阻力矩

Mi=∫r1r2kbiρcosαidρ

=1/2kbi（r22–-r12）cosαi

式中：

bi、r2和r1均以cm为单位，则Mi以N/cm为单位。

考虑到所有叶片上有阻力矩，则搅拌机的功率为：

P=n/975000

MiKm

式中：

——机械的传动效率；

Z——搅拌叶片的数量；

N——搅拌叶片的转速（r/min）。

对于涡旋式搅拌机，即为转子的转速；对于行星式搅拌机，则n=n2+n1,n1为行星架或转盘的转速，n2为叶片相对行星架的转速。

图1.8强制式搅拌机的运动分析图

表1.3搅拌阻力系数k的取值

混合料的性质

K值N/cm

干硬性混凝土

68～85

塑性混凝土

25～35

流动性小的砂浆

30～40

流动性大的砂浆

10～20

（1）强制式搅拌机的生产率计算

根据搅拌机的出料容量，可按下式计算生产率Q:

Q＝3.6VK/t1t2t3（m3/h） 

式中：

t1、t2、t3——分别为装料、搅拌40、卸料时间（S）；

V——搅拌机出料容量；

K——每循环工作时间的利用系数。

70S

卸料时间出料时间为12-14s,

知道了功率和转速，就可以选择驱动电动机和设计或选用减速机构。

知道了生产率，就可以根据工地生产的需要，进行搅拌机的选型和确定台数。

1.3国内外混凝土搅拌机的发展状况

国内大部分混凝土搅拌还在现场作业，从一开始的人工搅拌，到现在的机械智能化搅拌，近几年国内混凝土搅拌机行业飞速发展，所取得的成就促进搅拌业的快速发展，缩短工程工期，依靠改进生产工艺，技术自主创新，混凝土机械行业有了飞速的发展，其总产值已经达到了300亿，不仅立足于中国，而且还大批量出品到国际市场，这足以说明国内混凝土搅拌机在国内外混凝土机械行业的地位和发展有着引导性作用。

从国内这几年出口搅拌机来看，国内搅拌机总体出口良好，产品在以前的基础上经过大幅改进，性价比的提高,无论在产品技术、耐用性，可靠性、各方面性能，都在世界领先水平，在国际市场受到用户的普遍欢迎。

1.4本文的内容和方法

从强制式混凝土搅拌机的工作原理、基本结构来看,搅拌筒一般呈槽形,垂直或水平设置的搅拌轴通过搅拌筒中心,搅拌臂沿径向固定在搅拌轴上,搅拌叶片安装在搅拌臂外端。

工作时,搅拌轴带动搅拌叶片旋转,强迫物料按预定的轨迹产生剪切、挤压、翻滚和揉搓等强制搅拌作用,使物料在剧烈的相对运动中得到均匀搅拌。

改进搅拌叶片的结构和曲面形状,对提高搅拌质量、减小搅拌阻力和降低功率消耗具有重要的意义。

因而强制式混凝土搅拌机的的设计重点在于搅拌结构上。

其设计的主要内容可归纳如下：

1）叶片的设计与计算；

2）轴的设计与计算；

强制式混凝土搅拌机的几个方面：

1）大量利用工业废料，减少熟料生产和使用，保护环境。

2）利用外加剂技术和矿物掺合料，提高混凝土的强度等级，改善混凝土的施工性能和耐久性，争取到2010年高性能混凝土的用量占混凝土总量达到或超过50%。

要获得高性能的混凝土除了配比的重要性外，对其搅拌装置的要求也逐渐趋向于专业化、高效化和大型化等。

因此探讨不同搅拌装置的优缺点，从而进行优化设计，掌握其发展趋势，无论对于建筑施工还是机械制造业都有着现实的指导意义和实践作用。

1）实验辅助设计，即在设计中对搅拌叶片的结构和曲面形状,对提高混凝土搅拌机的搅拌质量、减小搅拌阻力和降低功率消耗，对卧轴式搅拌机叶片结构及曲面形状的改进可提高卧轴式搅拌机的生产效率具有重要的意义。

2）比较设计或仿形设计，即在设计中主要是利用现有机型的统计和中国中铁隧道集团四处十二公司混凝土搅拌机的样机为参考，进行类比、仿形或改进。

立轴强制式搅拌机采用双卧轴式搅拌结构能有效提高搅拌质量。

2.总体设计方案确定及动力元件选择

2.1总体设计方案

【配置清单】JS系列强制式搅拌机系双卧轴强制式搅拌机，双卧轴混凝土搅拌机的组成，搅拌传动系统、搅拌筒、供水系统、卸料机构、供油装置、电气控制系统。

该机采用双卧轴搅拌，使混凝土在搅拌筒内作圆周运动，由上料、搅拌、卸料、供水、气动、电气控制等部份组成。

可拌制骨料卵石80MM、碎石60MM以下的硬性混凝土、塑性混凝土、软骨混凝土和各种砂浆、炭浆。

技术特点：

双卧轴设计：

搅拌能力强、搅拌均匀、拌合时间短、生产率高、节省能源。

结构设计：

紧凑型设计可节省空间。

合理的上盖空间设计，有利于进料导斗配置，方便维修人员进出。

搅拌特性：

搅拌臂安装在六边形卧式搅拌轴上，整体构成间断型螺旋结构。

双轴搅拌中心交接处形成漩涡搅拌区，减少搅拌时间及能量损耗。

搅拌质量：

搅拌机在骨材全部投料完成后搅拌20秒钟，混凝土搅拌可达到合易性峰值，因搅拌时间短，每小时能完成最大次数的搅拌循环。

驱动装置：

由单电机、轴上型减速器、皮带轮及联轴器等组成，确保搅拌轴的合理转速和同步运作。

电机由国外知名厂牌在国内制造，减速机由国内优良厂商制造。

搅拌轴轴承：

轴承与轴密封完全分离，漏浆时不会影响轴承，提高主机使用寿命，轴密封易于维修及更换。

搅拌主机JS10001台

搅拌电动机37Kw1台,

减速机ZSY6301台,

进料容量：

1600L

出料容量：

1000L

生产率：

≥50m3/h

骨料最大粒径：

80/60（卵石/碎石）mm

搅拌叶片转速：

25.5r/min数量：

2×8

搅拌电机型号：

Y225S－4功率：

37kW

卷扬电机型号：

YEZ160S－4功率：

11kW

水泵电机型号：

KQW65-100（I）功率：

3kW

料斗提升速度：

21.9m/min

外形尺寸：

（L×B×H）工作状态：

9080×3436×10040

图2.1双卧轴混凝土搅拌机整机示意图

1—进料斗；2—上料斗；3—卷扬机构；4—搅拌筒；5—搅拌装置

6—搅拌传动系统；7—电气系统；8—机架；9—供水系统；10—卸料机构

图2.2双卧轴混凝土搅拌机整机示意图

1—进料斗；2—上料斗；3—卷扬机构；4—搅拌筒；5—搅拌装置；6—搅拌传动系统；7—电气系统

图2.3JS1000强制式混凝土搅拌传动系统

搅拌传动系统：

电动机、皮带轮、减速箱、开式齿轮等组成、三级齿轮