JS500混凝土搅拌机传动系统及卸料系统的设计.docx
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JS500混凝土搅拌机传动系统及卸料系统的设计
摘要…………………………………………………………………………………………II
Abstract……………………………………………………………………………………III
绪论……………………………………………………………………………………………1
第一章混凝土搅拌机…………………………………………………………………………3
1.2.1、搅拌机的分类………………………………………………………………4
1.2.2、混凝土搅拌机使用特点………………………………………………………5
1.3、混凝土搅拌机的发展趋势……………………………………………………………5
第二章搅拌机设计……………………………………………………………………………7
2.1、外壳的设计……………………………………………………………………………8
2.2、搅拌轴的设计………………………………………………………………………10
2.2.1、搅拌轴的材料………………………………………………………………12
2.2.2、搅拌轴的结构………………………………………………………………13
2.2.3、搅拌轴的支承………………………………………………………………13
2.4、搅拌筒尺寸及卸料方式确定…………………………………………………13
2.5、轴端密封………………………………………………………………………14
2.6、衬板……………………………………………………………………………16
第三章上料系统………………………………………………………………………………20
第四章供水系统………………………………………………………………………………21
第五章电气系统………………………………………………………………………………22
第六章混凝土搅拌机的维护与保养…………………………………………………………22
总结……………………………………………………………………………………………25
参考文献………………………………………………………………………………………26
感谢……………………………………………………………………………………………27
摘要
JS1500型混凝土搅拌机是一款大中型搅拌机，主要适用于较大的建筑工程，是非常重要的建筑机械。
它是强制式卧轴搅拌机的一种，不但能搅拌干硬性混凝土，而且能搅拌轻骨料混凝土，是一款多功能搅拌机。
在搅拌过程中，通过搅拌轴的回转运动来带动搅拌叶片对筒内物料进行剪切、挤压和翻转推移等搅拌作用，使物料在相对的剧烈运动中的得到充分的拌合，因而它具有拌合质量好、能耗低、效率高等优点。
现代建筑工程中搅拌机的广泛应用，不仅减轻了工人的劳动强度，还提高了混凝土工程的质量，对我国的基础设施建设做出了很大贡献。
在下一个五年规划中，国家加大了基础设施的建设的力度，这对混凝土机械行业的发展是十分有利的。
该类型搅拌机的主要组成结构包括：
传动系统、搅拌系统、上料系统、卸料系统、电气控制系统等零部件。
在本次设计中主要设计的是外壳和搅拌轴，还确定了上料、卸料的方式以及叶片的结构，并对部分零部件进行了校核，使之满足不同场合的工作要求。
关键词：
混凝土搅拌机、质量、能耗、效率
Abstract
JS1500typeconcretemixerisalargeandmedium-sizedmixer,ismainlysuitableforthelargeconstructionprojects，itisanveryimportantconstructionmachinery.Itisakindofforcedhorizontal-axismixer，notonlycanmixthedryandrigidconcrete,butalsocanstirlightweightaggregateconcrete，isanewmulti-functionalmixer。
Inmixingprocess,throughtherotarymotionofstirringshaftofmixingbladestodrivethematerialinthecylinderofshear,squeezingandflipelapse,makethematerialsuchasmixingeffectintherelativelyintenseexercisefullywithwhite,soitwouldbeofgoodquality,lowenergyconsumption,higherefficiency.Modernarchitecturalengineeringofmixerwidelyused,notonlyreducethelaborintensityoftheworkers,butalsoimprovestheconcreteengineeringquality,hasmadeagreatcontributiontheinfrastructureconstructionofourcountry.Inthenextfive-yearplan,thegovernmentincreasedthestrengthoftheinfrastructureconstructionofconcrete,themachineryindustrydevelopmentisveryfavorable.Thistypeofmaincompositionstructureincludingblender,transmissionsystem,mixingsystem,feedingsystem,unloadingsystemandelectricalcontrolsystemcomponents.Inthisdesign,wemainlyonthetransmissionschemeselectionanddesigncalculation,alsoidentifiedloading,unloadingandwaysofbladestructure,andchecksforsomepartstomeetdifferentoccasionsworkrequirements.
Keywords:
concretemixer,quality,energyconsumption,efficiency
绪论
随着我国经济建设的不断发展，以及城市化进程的加快，我国的城市基础建设、房地产开发业得到了迅猛的发展，推动了混凝土产量的迅速提高。
商品混凝土生产是改变传统的现场分散搅拌混凝土的生产方式，实现建筑工业化的一项重要改革。
混凝土的商品化生产因其高度的专业化和集中化，大大提高了混凝土的质量和生产效率，降低了环境污染，减轻了劳动强度。
在我国混凝土行业的发展中，混凝土搅拌站的建设对商品混凝土的发展起着至关重要的作用。
混凝土搅拌站的建设为混凝土的集约化生产提供了条件。
在搅拌站内，各种原材料可以有序的存放在各自位置，砂子、石子采用露天存放，在大风天气条件下可以采取覆盖的方式使环境免受污染，避免出现黄沙、粉尘满天飞的现象。
由于水泥的特殊性，在存放过程中需要避免受潮和掺入杂物，所以水泥采用罐装存放，可以直接购买散装水泥，降低生产陈本。
在工程建设中，通过采用商品混凝土，可以大幅提高工程建设进度，降低现场工人的劳动强度。
由于商品混凝土的生产有很严格的标准，各种物料配比都非常精确，所以通过采用商品混凝土可以有效保证混凝土工程的质量。
在混凝土搅拌站内，我们首先可以直观的看到堆放如山的原材料，运送石料的传送带，存放散装水泥的钢罐，以及搅拌楼。
在搅拌楼内便是搅拌站的核心设备——搅拌机和控制系统。
在搅拌楼内，通过工作人员的操作，各种物料便按给定配比运送到搅拌机内，加水之后，通过搅拌机的搅拌，商品混凝土生产出以后，通过卸料口转移到混凝土罐车内，然后运送到各个工地。
对搅拌机来说，它的运动方式和结构主要分为两大类：
一种形式为单运动的轴式传动轴上（有单轴和双轴）安装各类搅拌叶片（有长锥形、弧形等）并利用叶片来搅拌物料；另一类则是通过齿轮传动带动某一形状筒体（有圆锥形、圆柱形、梨形等）的自身旋转而使物料产生搅拌效果。
商品混凝土在我国的发展已经有了三十多年的历史。
在这三十年中，无论从数量上还是从质量上，也无论是从技术上还是从管理上，我国商品混凝土都有了很大发展，这是毋庸置疑的。
但是随着商品混凝土的发展，大量的混凝土搅拌车在城市运行增加了城市交通负担，而交通拥堵又影响了混凝土工程的正常施工。
同时，责任上的分开也引起了质量事故的扯皮问题。
虽然混凝土的性能取决于混凝土的配合比，但施工过程中振捣不密实或养护不好也不可能获得好的性能。
对于现场搅拌混凝土，这些过程由一个单位完成的，当然应该负全部责任。
混凝土商品化以后，这些过程由两个单位分别完成，这就带来了责任划分的问题。
这些是混凝土商品化以后带来的新问题，并且这些问题已经在一些工程中有所表现，影响了混凝土工程的质量。
当然，混凝土商品化是混凝土行业的主流，这些问题不过是商品化过程中的一些不稳定因素。
但是这些问题也是客观存在的，不能熟视无睹，处理不好的话会很大程度上影响混凝土商品化的发展进程。
“十二五”规划明确了国家加大基础设施建设的目标，而大规模的基础设施建设对于商品混凝土行业发展是非常有利的。
因此，处理好混凝土商品化过程中的各种问题，肯定会很大程度上促进混凝土行业的发展进程，这对建筑业和传统制造业都是非常重要的。
相信通过各行业的协调合作，肯定能处理好混凝土商品化过程中的各个问题，一定能给商品混凝土一个更加美好的明天。
第一章混凝土搅拌机
1.1、搅拌的作用
1.1.1、混凝土简介
混凝土是当今时代最大宗的人造材料，也是最主要的建筑材料之一，广泛应用于工业、农业、交通、国防、水利、市政和民用基础设施建设中，在国民经济中占有重要地位。
广义的混凝土是指由胶凝材料、细骨料（砂）、粗骨料（石）和水按适当比例配置的混合物，经硬化而成的人造石材。
但目前建筑中使用最广泛的是以水泥为胶凝材料的普通混凝土。
在普通混凝土中，砂、石起骨架作用，他们在混凝土中起填充和抵抗混凝土在凝结硬化过程中的收缩作用。
水泥与水形成的水泥浆包裹在骨料表面并填充骨料间的空隙。
在花、硬化前，水泥浆起润滑作用，赋予混合物一定的和易性，便于施工；硬化后，水泥浆则将骨料胶结成一个坚实的整体，并具有一定的强度。
混凝土作为主要建筑材料被广泛应用，是因为它具有很多其他材料不具备的特点。
如易成型、能耗低、耐久性好、价格便宜以及与钢材结合可制成各种承重结构的优点。
但混凝土的自重大、抗拉强度低、浇筑成型易受气候条件影响等，这些也是混凝土所存在的弱点。
因此，在21世纪，混凝土工作者的使命是为混凝土的轻质、高强、多功能、绿色化、长寿耐久而努力奋斗。
1.1.2、搅拌的任务
混凝土搅拌机是将混凝土配合料按一定配合比的水泥、砂、碎石（骨料）和水等均匀搅而制备混凝土的专用机械。
一般认为混凝土搅拌机的主要任务是：
（1）组分均匀分布，达到宏观和微观上的匀质
（2）破坏水泥粒子的团聚现象，使其各颗粒表面被水浸润，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的结合，形成理想的水化生成物
（4）由于集料表面覆盖一薄层灰尘及粘土，有碍界面结合层的形成，故应使物料之间多次碰撞和相互摩擦，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
1.1.3、搅拌机应具备的功能特点
由以上分析可知搅拌机在搅拌过程中应尽量使各种原材料相互穿插，并在整个搅拌筒内最大限度的产生摩擦，使各种物料混合均匀。
因此，为了获取高质量的混凝土，搅拌机应具备以下特点:
（1）能对混凝土各种组分均匀搅拌，并使水泥浆或沥青包裹骨料表面
（2）混凝土搅拌完成后能迅速完全的卸出，不影响下次搅拌
（3）搅拌应该操作简单，搅拌过程应耗时短
（4）便于维护和保养
1.2、搅拌机的分类及使用特点
1.2.1、搅拌机的分类
搅拌机的总类较多，分类方法和特点如下：
（1）按作业方式分循环作业式和连续作业式两种
循环作业式的供料、搅拌、卸料三道工序是按一定的时间间隔周期进行的，即按份拌制。
由于拌制所需的各种物料都经过准确的称量，所以搅拌质量较好，是未来发展的大趋势。
连续作业式的供料、搅拌、卸料三道工序是在一个较长的筒体内连续进行的。
虽然其循环作业式高，但由于各物料的配比、搅拌时间难以控制，所以搅拌质量较差，目前很少使用。
（2）按搅拌方式分为自落式搅拌和强制式搅拌两种
自落式搅拌机就是把混合料放在一个旋转的搅拌鼓内，随着搅拌鼓的旋转，鼓内叶片
把混合料提升到一定高度，然后再自行落下，进而达到均匀搅拌的目的。
自落式搅拌机多用于搅拌塑性混凝土和低流动性混凝土。
筒体和叶片磨损较小，易于清理，但功耗大，效率低，多用于小型民用建筑。
由于此类搅拌机对骨料磨损较大，影响混凝土质量，且能耗大效率低，现已逐渐被强制式搅拌机取代。
强制式搅拌机是搅拌鼓不动，由鼓内叶片绕回转轴旋转来使混凝土达到均匀搅拌的目的。
这种搅拌机搅拌作用强烈，适用于硬骨料混凝土和轻骨料混凝土，也可搅拌流动性混凝土，具有搅拌速度快、搅拌质量好、操作简便、生产效率高等特点。
但这种搅拌机也有动力消耗大、叶片磨损快等方面的不足，多用于大中型搅拌站。
（3）按装置方式分固定式和移动式
固定式搅拌机是安装在预先准备好的基座之上，整机不能够移动。
它的体积大、生产效率高，多用于搅拌站和搅拌楼。
移动式搅拌机本身具有行驶车轮，能够来回移动，适用于中小型的临时工程。
（4）按出料方式分为倾翻式和非倾翻式两种
倾翻式靠搅拌鼓倾翻卸料，非倾翻式按搅拌鼓反转卸料。
（5）按搅拌容量
大型：
出料容量1.0~3.0㎥
中型：
出料容量0.3~0.5㎥
小型：
出料容量0.05~0.25㎥
1.2.2、混凝土搅拌机使用特点
周期性：
周期性的进行装料、搅拌、出料，结构简单可靠，容易控制配合比和搅拌质量，使用广泛。
连续式：
连续工作，生产率高，适用于混凝土使用量大的工程。
自落式：
搅拌筒旋转将物料提升一定高度然后自行落下，筒壁和叶片磨损较小，适宜拌制塑性和半塑性混凝土。
强制式：
筒内物料由旋转轴上的叶片和刮板的强制作用而获得充
分拌和。
叶片和筒壁磨损较大，需要加装衬板。
1.3、混凝土搅拌机的发展趋势
混凝土搅拌机是建筑机械中搅拌混凝土必备的机械，随着我国房地产建筑行业、公路、铁路、水电站等建设的扩大和商品混凝土的推广，水泥制品产量逐年提高，混凝土搅拌机的销量稳步提升，由此也出现了不同容量、不同型号的搅拌机来满足客户的需求，并远销俄罗斯、印度、欧洲等国家和地区。
近几年由于搅拌机在各行业扮演了重要角色，使JS系列搅拌机逐渐成为搅拌混凝土的主导产品，其中JS350、JS500、JS750、JS1000为中小型搅拌机，JS1500、JS2000、JS2500、JS3000为大型搅拌设备，加工工艺比一般搅拌机更复杂，要求更高，一般与配料机组成搅拌站。
随着搅拌机需求量的增大，搅拌机的生产厂家也越来越多，市场竞争越来越激烈。
大部分生产厂家都以中小型搅拌设备为主，但在竞争加剧的环境下，搅拌机正朝着技术创新、个性服务、提高搅拌机的自制能力方向发展。
在建设节约型社会的大背景下，相信混凝土设备在以后的发展过程中一定会朝着节能、高效、耐用、操作更加智能化方向发展
第二章搅拌机设计
图2.1总体结构图
从结构上看，双卧轴搅拌机要较单卧轴搅拌机复杂，但它磨损小，搅拌质量好，生产率高，双卧轴搅拌机较立轴式和单轴式搅拌机，具有明显的优越性。
优点如下：
（1）搅拌机外形尺寸小、高度低，布置紧凑，装载运输便利，而且结构
合理性好，工作可靠性高。
（2）搅拌机容量大，效率高，适用于商品混凝土的生产。
（3）搅拌筒直径比同容量立轴式小一半，搅拌轴转速与立轴式基本相同，
但叶片转速要比立轴式小一半，因此叶片和衬板磨损较小、使用寿命长，并且物料不易离析。
（4）物料运动区域相对集中于两轴之间，物料行程短，挤压作用充分，
因此搅拌质量好。
2.1、外壳的设计
传统的U型槽底容易出现搅拌死角，从而导致两轴负载过大，以致断裂。
另外他们将两端墙板焊死在机壳上，这样使得在轴或叶片受损时维修很不方便，工作量也相当大。
现代的设计中，槽底做成ω型，以防搅拌死角，并在筒内安装衬板。
两边再焊上钢板做成机槽，槽口两边焊有角钢用以固定机盖，槽机底部焊有支承垫用以支承槽体。
机槽两端墙板不是焊死在机壳上，而是通过螺栓与机壳连接，这样做的目的是为了在维修时便于将损坏的轴吊起，省去拆叶片的麻烦，检修空间增大，工作量减小，还可缩小两端轴孔直径，便于密封防漏，如下图所示：
图2.2搅拌机槽体
2.2、搅拌轴的设计
在混凝土搅拌过程中，各叶片受力比较复杂，所以传递到搅拌轴上的弯曲应力和扭转应力也相应比较复杂。
由于搅拌轴的受力主要以扭转为主，为了便于计算，在搅拌轴的设计过程中按扭转强度条件计算，采用增大安全系数的方法来保证搅拌轴的可靠性。
2.2.1、搅拌轴的材料
和普通轴一样，常用45号钢，不重要的要求不高的可以选用Q235钢。
耐腐蚀要求较高或物料不被铁离子污染时，应采用不锈耐酸钢或采用防腐措施。
2.2.2、搅拌轴的结构
搅拌轴常用实心和空心直径。
空心结构可以减小搅拌机的质量，但加工比较复杂，成本较高，通常采用实心结构。
强制式搅拌机可拆式连接结构过去常用抱瓦式结构，目前多用插入式结构。
如下图所示：
1、抱瓦2、三角键3、搅拌轴1、搅拌轴2、卡块1、搅拌臂2、联接板
4、连接螺栓5、搅拌臂3、轴用挡圈4、搅拌臂3、搅拌轴4、联接螺栓
图4.3连接结构
抱瓦式结构中的抱瓦需模锻，插入式结构中搅拌轴上的搅拌臂的插入孔要求精度较高，需在镗床上加工。
相比较之下，本结构采用螺栓连接，可以降低加工难度，节约成本。
2.2.3、搅拌轴的支承
一般情况下，搅拌轴依靠减速箱内的一对轴承支承。
但是，由于搅拌轴一般较长而且伸在反应器内进行操作，这种轴承受条件较差。
当搅拌臂过长而又很细时，常常会使轴扭弯，使离心作用增加，最后达到完全破坏，悬臂的支承条件为：
式中：
——悬臂轴长度，单位m。
——轴承间距，单位为m。
d——搅拌臂直径，单位m。
2.2.4、搅拌轴计算
轴的扭转强度条件为：
式中：
——扭转切应力，单位为
。
——轴所承受的扭矩，单位为
。
——轴的抗扭矩截面系数，单位为
。
——轴的转速，单位为
。
——轴的传递功率，单位为kw。
d——计算截面处轴的直径mm。
——许用扭转切应力，单位为
。
由表15—3取
，
直径：
式中：
说明：
当轴截面上开有键槽时，应增大轴径以考虑键槽对轴的强度的削弱。
对于直径
的轴，有一个键槽时，轴径增大3%；有两个键槽时，应增大7%。
则：
取轴的最细部分的直径为
。
2.3、叶片的设计
连续式搅拌机的合理结构，技术参数的确定是一项迫切而急需的任务。
在过去，曾研究过的搅拌叶片在轴上布置对混合物均质性的影响。
对搅拌机筒体中充填性能及对机器生产率和搅拌过程耗电量的影响，在叶片合理布置下，叶片轴转速对混合物均质性的影响，在合理的叶片布置和转速下，搅拌机筒体的安装倾角对搅拌过程及对混凝土制件强度指标的影响。
下面是几种常见的叶片布置方式和它们的特点。
优点：
可以使物料向箭头所指方优点：
可以使物料朝着箭头方向做
向流动，便于卸料。
环向流动，物料搅拌充分，
缺点：
效率较低，不适于大批量生产效率较高，适用于大中
连续生产。
型搅拌设备。
优点：
两轴叶片在外形上同向布置，优点：
叶片外形同向布置，筒体倾斜
并且筒体向卸料一侧倾斜一安装，并且在卸料口处安有阻
个角度，便于卸料。
滞叶片，搅拌均匀，便于卸料。
缺点:
结构复杂，生产困难。
缺点：
叶片布置比较复杂，加工维修
困难，成本较高。
由于该搅拌机容量为1500L，为大中型搅拌机，通过以上对各布置形式的分析，该设计选用图（b）形结构，物料在搅拌筒内的运动轨迹如图4.4所示。
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。
图2.4双卧轴式搅拌机物料运动轨迹
合理的叶片布置不仅可以提高混凝土的硬度和混凝土的生产率。
而且可以减少原料的消耗，减少物料对机器的冲击，还能延长机器的寿命。
由于两轴的旋转方向相反,两轴间的料产生挤压、翻滚和揉搓,以达到搅拌混合效果
显然,在不破坏物料流运动的前提下,两轴间物料逆流运动的频次越高,揉搓和挤压作用就越充分,搅拌效果就越好。
通过对叶片相对运动分析可知:
搅拌叶片正反排列得到的逆流次数要比搅拌叶片双正排列得到的次数多,因此搅拌作用更强烈,搅拌质量也更好。
并且随着搅拌叶片数量的增多,这种优势会更加明显。
但这种情形下，那么搅拌叶片的运动顺序破坏了拌筒内物料的大流动。
这是因为物料以连续递推的方式前进。
此外，在一根轴上相邻叶片，同时参加搅拌,并且二者对物料推动的方向相反。
由于叶片的反向推动,有可能该叶片的相邻叶片无料可搅,从而导致一根轴上叶片内的物料无法推出来。
为了防止物料在机体两端受到挤压,应在物料进口端只设正向叶片,在出口端仅设反向叶片。
实体面型螺旋叶片具有搅拌效率高、输送物料性能好，因此在入料口设置这种叶片。
但这种叶片容易使物料形成“裹轴”现象。
而带式面型螺旋叶片虽然在输送效率上，稍差于实体面型螺旋叶片，但物料不会形成低效区。
这对物料在沿轴向运动是比较有利的。
特别物料在长距离输送时，带式面型螺旋叶片充分发挥了自己的优点。
虽然搅拌叶片正反排列得到的逆流次数要比搅拌叶片双正排列得到的次数多,因此搅拌作用更强烈,搅拌质量也更好。
但这种情形下，搅拌叶片的运动顺序破坏了拌筒内物料的整体流动。
这是因为物料以连续递推的方式前进。
此外，在一根轴上相邻叶片，同时参加搅拌,并且二者对物料推动的方向相反。
由于叶片的反向推动,严重时，可能造成该叶片的相邻叶片无料可搅,从而可能导致一根轴上叶片内的物料形成断料现象。
为了避免这种情形的产生，根据试验结果,反向叶片的长度一般为正向叶片的1/2～2/3较好。
此外，采用螺旋桨叶片，作为反向叶片，各叶片均匀分布在轴上。
这种叶片，可以承受较大的反向推力，搅拌的效率较高。
螺旋桨叶片间断的分布在轴上，不能导致对搅拌轴的断料形成。
机内的物料被正、反叶片分成两部分,一部分向前推进,另一部分则向后推送,使物料产生连续不断的轴向往复运动,将处于不同半径处的物料翻转,在正反叶片的共同作用下,物料在机内反复翻动、扩散、搅拌、揉搓,使物料混合均匀。
由于正向叶片大于反向叶片,所以物料在作轴向往复运动的时候,总体上是向出料口方向前进的,因而可以满足连续工作的要求。
此外,物料由通常的单向运动方式
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