JS750B混凝土攪拌機(jī)設(shè)計(jì)【說明書+CAD】
JS750B混凝土攪拌機(jī)設(shè)計(jì)【說明書+CAD】,說明書+CAD,JS750B混凝土攪拌機(jī)設(shè)計(jì)【說明書+CAD】,js750b,混凝土攪拌機(jī),設(shè)計(jì),說明書,仿單,cad
目 錄
第一章 JS750總體概述 1
1.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)課題 1
1.2 設(shè)計(jì)的總體要求： 1
1.3 設(shè)計(jì)大綱 1
1.3.1 設(shè)計(jì)原則 1
1.3.2 原始數(shù)據(jù) 1
1.4 攪拌機(jī)概述 2
1.5 畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義 3
第二章混凝土攪拌機(jī)簡介 4
2.1 分類 4
2.2 型號(hào) 5
2.3 攪拌主機(jī)結(jié)構(gòu)詳細(xì)說明 5
2.3.1 攪拌機(jī)蓋 6
2.3.2 攪拌筒體 6
2.3.3 攪拌裝置 6
2.3.4 軸端密封 7
2.3.5 傳動(dòng)裝置 7
2.3.6 襯板 8
2.3.7 卸料門 8
2.4 攪拌主機(jī)類型選擇 8
2.4.1 自落式混凝土攪拌機(jī) 9
2.4.2 強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī) 9
第三章 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 10
3.1 總體設(shè)計(jì) 10
3.1.1 攪拌裝置 10
3.1.2 傳動(dòng)系統(tǒng) 10
3.1.3 上料系統(tǒng) 10
3.1.4 供水系統(tǒng) 10
3.1.5 機(jī)架與支腿 11
3.1.6 電氣控制系統(tǒng) 11
3.2 主要機(jī)構(gòu)具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及參數(shù)設(shè)計(jì) 11
3.2.1 攪拌裝置 11
3.2.2 傳動(dòng)系統(tǒng) 15
3.2.3 上料系統(tǒng) 16
3.2.4 供水系統(tǒng) 19
3.2.5 電氣控制系統(tǒng) 21
3.2.6 機(jī)架與支腿 21
第四章 電動(dòng)機(jī)選型和主要參數(shù)計(jì)算 23
4.1 電機(jī)選型 23
4.1.1 選擇電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式 23
4.1.2 選擇電動(dòng)機(jī)的容量 23
4.1.3 雙臥軸強(qiáng)制攪拌機(jī)軸上功率的計(jì)算 24
4.1.4 電動(dòng)機(jī)的功率計(jì)算 26
4.2 重要參數(shù)的計(jì)算 26
4.2.1 攪拌時(shí)間的確定 26
4.2.2 周期性混凝土攪拌機(jī)的生產(chǎn)率計(jì)算 27
4.2.3 攪拌機(jī)的容量 27
4.2.4 強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速的校核 27
4.2.5 攪拌筒的容積利用系數(shù)的確定 28
4.2.6 攪拌筒長度L與直徑D之比L/D的確定 28
4.3 計(jì)算總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比 29
4.3.1 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比 29
4.3.2 分配各級(jí)傳動(dòng) 29
4.4 計(jì)算傳動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)速和動(dòng)力參數(shù) 29
4.4.4 各軸轉(zhuǎn)速 30
4.4.2 各軸功率 30
4.4.3 各軸轉(zhuǎn)矩 30
第五章 聯(lián)軸器選型和攪拌軸的設(shè)計(jì)與校核 32
5.1 軸的相關(guān)設(shè)計(jì)內(nèi)容 32
5.2 軸設(shè)計(jì) 33
5.2.1 初步確定軸的最小直徑 33
5.2.2 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 33
5.2.3 裝配方案比較與設(shè)計(jì) 34
5.3 根據(jù)軸向定位的要求確定各段軸頸和長度 35
5.3.1 II-III段長度和直徑的確定 35
5.3.2 初步選擇滾動(dòng)軸承 35
5.4 確定軸上圓角和倒角尺寸 36
5.5 求軸上載荷 36
5.5.1 作出軸的計(jì)算簡圖 37
5.5.2 求出水平面上各力 37
5.5.3 求出垂直面上各力 38
5.5.4 根據(jù)水平面和垂直面得彎矩圖作出總彎矩圖 40
5.5.5 由扭矩平衡作出扭矩圖 40
5.5.6 由M和扭矩圖合成作出計(jì)算扭矩圖M 41
5.5.7 攪拌軸截面模量W的計(jì)算 41
第六章 軸承校核 43
6.1 求兩軸承受到的徑向載荷R1和R2 43
6.2 求兩軸承的計(jì)算軸向力A1和A2 43
第七章 軸承潤滑密封理論與潤滑系統(tǒng)設(shè)計(jì) 45
7.1 脂潤滑 45
7.2 油潤滑 46
7.2.1 飛濺潤滑 46
7.2.2 浸油潤滑 46
7.2.3 刮油潤滑 47
7.3 密封 47
設(shè)計(jì)總結(jié) 49
參考文獻(xiàn) 50
致謝 51
JS750混凝土攪拌機(jī)設(shè)計(jì)
摘 要：
本次設(shè)計(jì)的JS750混凝土攪拌機(jī)是我們的主要設(shè)計(jì)機(jī)型。它是強(qiáng)制式臥軸混凝土攪拌機(jī)中的一種，強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)不僅能攪拌干硬性混凝土，而且能攪拌輕骨料混凝土，能使混凝土達(dá)到強(qiáng)烈的攪拌作用，攪拌非常均勻，生產(chǎn)率高，質(zhì)量好，成本低。它是目前國內(nèi)較為新型的攪拌機(jī)，整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、外型美觀。其主要組成結(jié)構(gòu)包括：攪拌裝置，攪拌傳動(dòng)系統(tǒng)，上料、卸料系統(tǒng)，供水系統(tǒng)，機(jī)架及行走系統(tǒng)，電氣控制系統(tǒng)，潤滑系統(tǒng)等。
主要設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容是JS750混凝土攪拌機(jī)機(jī)架的設(shè)計(jì)，主要包括：整體結(jié)構(gòu)方案的確定、電動(dòng)機(jī)的選擇和主要參數(shù)計(jì)算、聯(lián)軸器選型、攪拌軸的設(shè)計(jì)與校核、軸承的潤滑密封、潤滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、JS750混凝土攪拌機(jī)的裝配圖及零部件圖的繪制。
關(guān)鍵詞：混凝土攪拌機(jī)，機(jī)架，槽鋼。
Abstract：
This design JS750 concrete mixer is our main design model. It is forced horizontal-axis concrete mixer, forced one of concrete mixer can not only the mixing of dry, rigid concrete, and can stir light weight aggregate concrete, can make concrete achieve strong mixing effect, stirring very evenly, productivity is high, quality is good, the cost is low. It is the present domestic relatively new mixer, the machine has compact structure, good appearance. Its main composition structure including: agitator, stirring transmission system, loading, unloading system, water supply system, rack and mobile system, electric control system, lubrication system, etc.
Main design calculation content is JS750 concrete mixer frame design, mainly including: overall structure scheme determination, the choice and the main parameters of electric motor calculation, stirring shaft couplings selection, the design and check, the lubrication seal, lubrication system design, the JS750 concrete mixer parts and assembly drawing.
Keyword: concrete mixer, rack, the channel。
第 52 頁
第一章 JS750總體概述
1.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)課題
JS750混凝土攪拌機(jī)設(shè)計(jì)
1.2 設(shè)計(jì)的總體要求
① 滿足使用要求
② 滿足經(jīng)濟(jì)性要求
③ 力求整機(jī)的布局緊湊合理
④ 工業(yè)性要求簡單而實(shí)用
⑤ 滿足有關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
1.3 設(shè)計(jì)大綱
1.3.1 設(shè)計(jì)原則
① 攪拌機(jī)技術(shù)條件應(yīng)滿足GB9142-2000《混凝土攪拌機(jī)技術(shù)條件》規(guī)范；
③ 所用圖紙的幅面應(yīng)符合GB4457-2000《中華人民共和國標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械制圖》中的相關(guān)規(guī)定。
1.3.2 原始數(shù)據(jù)
① 出料容積 750 L
② 進(jìn)料容積 1200 L
③ 攪拌電機(jī)額定功率 30 KW
④ 最大骨料粒徑 80/60 ㎜
⑤ 生產(chǎn)率：（ ） ≥30
1.4 攪拌機(jī)概述
混凝土?xí)r建筑材料中的一種主要的材料，它是以水泥做為黏結(jié)劑把骨料粘在一起的，屬于一種非勻質(zhì)材料，其用途廣，用量大。
混凝土攪拌機(jī)就是用來大量生產(chǎn)混凝土的機(jī)械?；炷翑嚢铏C(jī)有自落式和強(qiáng)制式。混凝土從塑性混凝土發(fā)展到干性，硬性混凝土，強(qiáng)制式攪拌機(jī)得到了很大發(fā)展。強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)不僅能攪拌干硬性混凝土，而且能攪拌輕骨料混凝土，能使混凝土達(dá)到強(qiáng)烈的攪拌作用，攪拌非常均勻，生產(chǎn)率高，質(zhì)量好，成本低。因此，強(qiáng)制式攪拌機(jī)得到了很大的發(fā)展，但這種攪拌機(jī)的功率損耗比較大。
本次設(shè)計(jì)的JS750混凝土攪拌機(jī)是我們的主要設(shè)計(jì)機(jī)型，如圖1.1。為了適應(yīng)不同混凝土攪拌機(jī)的攪拌要求，攪拌機(jī)發(fā)展了許多機(jī)型，它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)和性能上各有特點(diǎn)，但按工作原理可劃分為自落式和強(qiáng)制式。JS750混凝土攪拌機(jī)屬于強(qiáng)制式攪拌機(jī)的一種，J—攪拌機(jī)，S—雙臥軸，750—出料容量750L。它主要由攪拌系統(tǒng)，攪拌傳動(dòng)系統(tǒng)，上料、卸料系統(tǒng)，供水系統(tǒng)，機(jī)架及行走系統(tǒng)，電氣控制系統(tǒng)等組成。它是目前國內(nèi)較為新型的攪拌機(jī)，整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、外型美觀。JS750雙臥軸混凝土攪拌機(jī)具有操作簡便的特點(diǎn)，既能攪拌干硬性混凝土又能攪拌塑性混凝土，還能攪拌砂漿和輕骨料。它具有單機(jī)獨(dú)立作業(yè)和與PLD系列配料機(jī)組成簡易式混凝土攪拌站的雙重優(yōu)越性，還可為攪拌站提供配套主機(jī)，適用于各類大、中、小預(yù)制構(gòu)件廠及公路、橋梁、水利、碼頭等工業(yè)及民用建筑工程，是一種高效率機(jī)型，應(yīng)用非常廣泛。
該機(jī)采用底開門卸料，所以攪拌筒不用傾翻，因而節(jié)省了動(dòng)力，簡化了結(jié)構(gòu)，布置也比較緊湊合理。
圖1.1 JS750混凝土攪拌機(jī)
1.5 畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義
通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們對(duì)JS750混凝土攪拌機(jī)有了完整的了解和深刻認(rèn)識(shí)。而且學(xué)會(huì)把所學(xué)知識(shí)有效的用運(yùn)到解決實(shí)際問題中的能力，不僅對(duì)課本所學(xué)知識(shí)有了更深層次的掌握，同時(shí)提高了自己解決實(shí)際問題的能力。學(xué)會(huì)了更好的查閱相關(guān)資料，為以后打下良好基礎(chǔ)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我們受益匪淺，通過研究解決一些工程技術(shù)問題，各方面的能力均有提升。
第二章 混凝土攪拌機(jī)簡介
本設(shè)計(jì)說明書詳細(xì)敘述了有關(guān)強(qiáng)制式混凝土攪拌主機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)以及相關(guān)設(shè)計(jì)內(nèi)容，我的設(shè)計(jì)思路是根據(jù)擬訂的傳動(dòng)路線,從電機(jī)的選擇、電機(jī)帶輪和減速器帶輪的設(shè)計(jì)、聯(lián)軸節(jié)和減速器以及聯(lián)軸器的選擇、攪拌軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算并伴有軸承的選擇與校核計(jì)算、卸料門的設(shè)計(jì)以及潤滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì),最后還有主機(jī)的裝配工藝等內(nèi)容。本次設(shè)計(jì)我在老師和公司的綜合指導(dǎo)下和詳細(xì)查閱有關(guān)機(jī)械方面書籍來完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的。以下從工作原理逐步展開：
工作原理：主要由水平安置的兩個(gè)相連水平安置的圓槽形拌筒，兩根按相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)的攪拌軸和轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成，在兩根軸上安裝了幾組攪拌葉片，其前后上下都錯(cuò)開一定的空間，從而使混合料在兩個(gè)攪拌桶內(nèi)輪番地得到攪拌，一方面將攪拌筒底部和中間的混合料向上翻轉(zhuǎn)，另一方面又將混合料沿軸線分別向前后推壓，從而使混合料得到快速而均勻的攪拌，因此，該類攪拌機(jī)具有自落式和強(qiáng)制式兩種攪拌功能，攪拌效果好，耐磨性好，能耗低，宜制成大容量攪拌機(jī)。
2.1分類
混凝土攪拌機(jī)是制備混凝土的專用機(jī)械，其種類很多。按混凝土攪拌機(jī)的工作性質(zhì)分有：周期性攪拌機(jī)和連續(xù)作用攪拌機(jī)兩大類；按混凝土的攪拌原理分有：自落式攪拌機(jī)和強(qiáng)制式攪拌機(jī)兩大類；按攪拌筒形狀分為：鼓筒式，錐式（含錐形及梨形）和圓周盤式等攪拌機(jī)，常用的是周期性攪拌機(jī)，其具體分類如下：
2.2 型號(hào)
混凝土攪拌機(jī)的型號(hào)由攪拌機(jī)機(jī)型號(hào)和主要參數(shù)組合而成，其意義如下：
例如：JS 2000C型攪拌機(jī)
2.3 攪拌主機(jī)結(jié)構(gòu)詳細(xì)說明
混凝土攪拌機(jī)由攪拌機(jī)蓋、攪拌筒體、攪拌裝置、軸端密封、傳動(dòng)裝置、襯板、卸料門潤滑系統(tǒng)。
2.3.1．?dāng)嚢铏C(jī)蓋
攪拌機(jī)蓋是為攪拌主機(jī)工作時(shí)防塵和進(jìn)料連接而設(shè)計(jì)的，蓋與桶體間采用螺栓聯(lián)結(jié)，中間有密封膠條，各進(jìn)料口形狀和位置可接不同機(jī)型或用戶要求制作，檢視門有安全開關(guān)。
攪拌機(jī)蓋設(shè)計(jì)的噴霧系統(tǒng)有效地壓住投料時(shí)揚(yáng)起的粉塵并與吸塵裝置連在一起，確保環(huán)保要求。
2.3.2．?dāng)嚢柰搀w
攪拌筒體由優(yōu)質(zhì)鋼板整體彎成“奧米加Ω”形狀，而且由特別管狀框架承托，有足夠的剛度和強(qiáng)度，保證主機(jī)的正常運(yùn)作。
2.3.3．?dāng)嚢柩b置
兩根攪拌軸上的多組攪拌臂和葉片組成攪拌裝置，保證桶體內(nèi)混合料℃能在最短時(shí)間內(nèi)作充分的縱向和橫向摻和，達(dá)到充分拌和的目的。攪拌臂分為進(jìn)給臂、攪拌臂、返回臂，同時(shí)為了便于磨損后的調(diào)整和更換，每組攪拌葉片均能方便地在受力磨損的方向調(diào)整，直至攪拌葉片正常磨損后的更換。
為適應(yīng)不同工況和骨料粒徑的要求，攪拌臂可在軸上做60o、120o和180o的排列，以達(dá)到攪拌最大骨料粒徑。
葉片為高強(qiáng)度抗沖擊耐磨鑄鐵，正常生產(chǎn)時(shí)能達(dá)到3700罐/次，其性能指標(biāo)符合JG/T5045.1—93規(guī)定(HRC≥58，沖擊值≥5.0N.M/mm2，抗彎強(qiáng)度600N/mm2)。
2.3.4．軸端密封
對(duì)臥軸式混凝土攪拌機(jī)，因工作時(shí)主軸浸沒在摩擦力很強(qiáng)的砂石水泥材料中，如果沒有行之有效的軸端密封措施，主軸頸會(huì)很快被磨損，毀壞，產(chǎn)生嚴(yán)重的漏漿，影響級(jí)配。
采用三道密封及骨料架油封和液壓系統(tǒng)供油旁泵，其工作原理用壓蓋1，耐磨橡膠圈2和轉(zhuǎn)轂3為第一道密封，為防止砂漿浸入縫隙，由注油孔向內(nèi)腔注入壓力油脂，至主縫中有少量油脂擠出為止，用油脂外溢來阻擋砂漿入侵，第二道密封由轉(zhuǎn)轂3轉(zhuǎn)轂6和O型密封圈組成即浮動(dòng)環(huán)密封，浮動(dòng)環(huán)組借助O型圈的彈性保持一定的壓緊力和磨損后的間隙補(bǔ)助，由注油孔注入潤滑油脂，轉(zhuǎn)轂為粉末冶金專用件，密封面經(jīng)研磨加工，最后由安裝的J型骨架密封組成第三道。
攪拌軸的支承由獨(dú)立的軸承座和帶錐套調(diào)心滾子軸承共同承擔(dān)，同時(shí)通過兩個(gè)骨架油封的作用能有效的保證軸承的良好工作環(huán)境，以保證機(jī)的正常運(yùn)作。
2.3.5．傳動(dòng)裝置
JS 型攪拌主機(jī)采用進(jìn)口和國產(chǎn)兩種螺旋錐齒行星減速機(jī)傳動(dòng)，減速機(jī)與攪拌主軸間采用鼓型齒聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)，攪拌主軸采用高速端十字軸萬向聯(lián)軸器同步，使兩軸作反向同步運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到強(qiáng)制攪拌效果，與傳統(tǒng)的大小的鏈輪傳動(dòng)，大齒輪同步的結(jié)構(gòu)相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)，遇非正常過載時(shí)能通過皮帶打滑保護(hù)等特點(diǎn)。
為保證減速機(jī)的正常工作，傳動(dòng)裝置中可以選配冷卻裝置散熱器的功率為0.055KW，由本機(jī)所附加的自動(dòng)感溫器控制，在減速機(jī)油溫達(dá)到60度時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)，油泵的動(dòng)力由主電機(jī)通過皮帶傳動(dòng)提供。
2.3.6．襯板
弧襯板為高硌耐磨合金鑄鐵，其性能指標(biāo)符合JG/T5045.2—93規(guī)定（HRC≥54，沖擊值≥7.0N.M/mm2,抗彎強(qiáng)度≥600N/mm2）特殊設(shè)計(jì)的菱形結(jié)構(gòu)能提高襯板的使用壽命,端襯板為優(yōu)質(zhì)高M(jìn)n耐磨鋼板制成.
2.3.7.卸料門
卸料門的結(jié)構(gòu)形式獨(dú)特可靠,整體弧面與桶內(nèi)襯板面持平,能有效地減少強(qiáng)烈沖擊,磨損真正做到優(yōu)質(zhì)耐久,另外,卸料門兩端的支承軸承座可上下調(diào)節(jié),接觸面磨損后可以調(diào)節(jié)間隙,確保卸料門的密封.卸料門采用進(jìn)口液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng),與傳統(tǒng)的氣動(dòng)形式相比具有結(jié)構(gòu)緊湊,動(dòng)作平穩(wěn),開門定位準(zhǔn)確,能手動(dòng)開關(guān)門等特點(diǎn),油泵系統(tǒng)產(chǎn)生的高壓油通過控制系統(tǒng),經(jīng)高壓油管作用到油缸,驅(qū)動(dòng)卸料門的開關(guān),通過調(diào)節(jié)卸料門軸端接近開關(guān)的位置和電控系統(tǒng)共同使用,可以實(shí)現(xiàn)卸料門的開門到位的任意調(diào)整,以實(shí)現(xiàn)不同的卸料速度.
2.4 攪拌主機(jī)類型選擇
由于強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)有立軸式和臥軸式兩大類。立軸式有分為渦漿式和行星式?；炷翑嚢铏C(jī)是將石子（粗骨料）、沙子（細(xì)骨料）、水泥、水和某種添加劑攪拌成勻質(zhì)混合料的機(jī)械。廣泛應(yīng)用于工業(yè)和民用建筑、道路、橋梁、港口和機(jī)場(chǎng)、礦山等建筑行業(yè)中。為適應(yīng)攪拌不同性質(zhì)的混凝土的要求，以發(fā)展了很多機(jī)型，各種機(jī)型和性能各有其特點(diǎn)。從不同的角度進(jìn)行劃分：按工作性質(zhì)分為周期式和連續(xù)式；按攪拌方式分為自落式和強(qiáng)制式；按裝置方式分為固定式和移動(dòng)式；按出料方式分為傾翻式和非傾翻式;按攪拌桶外型分為犁式、錐式、鼓式、槽式、盤式。下面分自落式和強(qiáng)制式兩類來介紹和選擇。
2.4.1．自落式混凝土攪拌機(jī)
它靠旋轉(zhuǎn)著的鼓筒中的葉片將物料提高到一定高度后落下進(jìn)行攪拌的最常用的的有JG型鼓筒式、JZ式雙錐反出料式和JF型雙錐傾翻式混凝土攪拌機(jī)。
2.4. 2．強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)
它靠旋轉(zhuǎn)的葉片對(duì)混合料產(chǎn)生剪切、擠壓、翻轉(zhuǎn)和拋出等多種作用的組合進(jìn)行拌和的，攪拌作用強(qiáng)烈，攪拌時(shí)間短，適用于攪拌干硬性混凝土和輕骨料混凝土，由于葉片容易受磨損或被粗骨料卡住，故一般不易攪拌骨料顆粒教大的混凝土。
第三章 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容
3.1 總體設(shè)計(jì)
3.1.1 攪拌裝置
攪拌筒、攪拌葉片、攪拌軸以及支承結(jié)構(gòu)的確定.
3.1.2 傳動(dòng)系統(tǒng)
傳動(dòng)系統(tǒng)方案的確定；
傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式的確定；
傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式和基本組成組成；
動(dòng)力設(shè)備型式和配置；
畫出結(jié)構(gòu)方案草圖。
3.1.3 上料系統(tǒng)
上料系統(tǒng)機(jī)構(gòu)型式的選擇；
上料架的結(jié)構(gòu)及基本組成；
畫出結(jié)構(gòu)草圖。
3.1.4 供水系統(tǒng)
供水方式的選擇；
供水系統(tǒng)的組成和設(shè)備配置；
畫出結(jié)構(gòu)草圖。
3.1.5 機(jī)架與支腿
機(jī)架的基本組成；
機(jī)架的結(jié)構(gòu)型式。
3.1.6 電氣控制系統(tǒng)
整機(jī)電氣控制系統(tǒng)方案的確定；
電氣系統(tǒng)原理圖的確定；
畫出電氣原理圖。
3.2 主要機(jī)構(gòu)具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及參數(shù)設(shè)計(jì)
3.2.1 攪拌裝置
攪拌裝置包括：攪拌筒、攪拌軸、攪拌臂、攪拌葉片和側(cè)葉片，具體結(jié)構(gòu)如下圖3.1所示：
圖3.1 雙臥軸攪拌機(jī)攪拌裝置
1—攪拌筒；2—攪拌軸；3—攪拌臂；4—攪拌葉片；5—側(cè)葉片
攪拌筒內(nèi)裝有兩根水平配置的攪拌軸，每根軸上均裝有攪拌葉片。在靠近攪拌筒兩端的攪拌臂上分別裝有側(cè)葉片，可刮掉端面上的混凝土，并改變混凝土的流向。如圖3.1所示，葉片與村板間隙≤5mm。
（1）攪拌筒結(jié)構(gòu)及卸料方式的確定
① 攪拌筒的結(jié)構(gòu)尺寸如下：
容積利用系數(shù)j=0.41
筒體長1582mm 筒徑D=1400mm
筒體總長度2572mm 外徑D0=1468mm
攪拌筒的幾何容積 V幾=1.22m3
② 卸料方式的確定：目前臥軸式攪拌機(jī)主要采用傾翻室和底開門式兩種卸料方式，由于JS750的出料容量為750L，雖不是很大，但考慮到攪拌筒的尺寸及結(jié)構(gòu)，采用傾翻室雖然不太可能，它的筒體近似于長方體，故采用底開門式，既可使混凝土順利地在攪拌過程中卸出，也可避免使筒體傾翻，這樣既安全，又節(jié)省了勞力，表現(xiàn)出很多自由的特點(diǎn)，操作也方便，故而采用底開門式卸料。
（2）攪拌葉片、攪拌軸及支承結(jié)構(gòu)
①攪拌葉片：
根據(jù)目前國內(nèi)外臥軸式攪拌機(jī)葉片結(jié)構(gòu)型式看，廣泛采用鏟片式，就單個(gè)葉片來說，它是一個(gè)平板，他通過攪拌臂與軸形成一體，使全部葉片呈螺旋線分布，葉片間沒有直接聯(lián)系，因而這種化整為零的結(jié)構(gòu)方式具有很突出的優(yōu)點(diǎn)。它使得葉片的加工安裝非常方便，從而代替了加工安裝要求高的螺旋帶葉片。從磨損角度看，鏟片式易受到局部磨損，這是因?yàn)槲锪吓c葉片之間的滑動(dòng)逐步不均勻，而且波動(dòng)，易形成卡料，使磨損加劇，攪拌效果有所下降，故從磨損和攪拌效果來看，鏟片式比螺旋帶式差。
攪拌裝置由兩根水平軸和安裝在該軸上的兩段相距1800的反向螺旋帶組成，兩根軸上的螺旋方向也不一樣，這樣可以保證混合料在筒內(nèi)循環(huán)運(yùn)動(dòng)。從理論上講，當(dāng)一端的螺旋帶葉片開始從上向罐內(nèi)的混凝土拌合料切入時(shí)，另一端螺旋帶葉片從混凝土拌合料中抄起，在兩組葉片相互交替作業(yè)過程中，排出葉片把拌合料挑起在該端下底部形成無料或少料空間，同時(shí)切入葉片把拌合料從一端向另一端進(jìn)行軸向和周向的復(fù)合位移，而另一根軸上的葉片則把混凝土拌合料向相反的方向移動(dòng)，使得筒內(nèi)的混凝土循環(huán)移動(dòng)。另外被挑起的混凝土拌合料在螺旋帶片后部的空擋處落下，使拌合料之間產(chǎn)生連續(xù)的摩擦，先落下的拌合料不斷受到后落下的拌合料沖擊，使水泥活性不斷提高。在葉片切入端由于各點(diǎn)線速度不同，拌合料在受擠壓的同時(shí)，相互間有較大的相對(duì)位移，所以較大的水泥團(tuán)粒將被分散細(xì)化。由于這種機(jī)型的結(jié)構(gòu)緊湊，容積利用系數(shù)較大，砼拌合料的位移行程達(dá)最小值。而各顆粒之間相互作用的時(shí)間則達(dá)最大值，這是雙軸強(qiáng)制攪拌機(jī)綜合性能較好的關(guān)鍵所在。
圖3.2 攪拌裝置
1.軸Ⅰ 2.側(cè)葉片Ⅰ 3.攪拌葉片支承臂Ⅱ 4.攪拌葉片 5.攪拌葉片支承臂Ⅰ 6. 側(cè)葉片Ⅱ 7.攪拌葉片支承臂Ⅲ 8. 軸Ⅱ
由以上分析可以看出，鏟片式不如螺旋帶式好，但考慮加工安裝要求及目前廠家現(xiàn)有的生產(chǎn)技術(shù)條件，我們決定采用鏟片式，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)、簡便，生產(chǎn)效率高的效果。
本次設(shè)計(jì)采用兩組鏟片，第一根軸上采用右螺旋鏟片，第二根軸上采用左螺旋鏟片。每根軸上的葉片數(shù)目定為6（包括兩片側(cè)葉片及四片攪拌葉片）。
②攪拌軸
攪拌軸的主要尺寸經(jīng)過初步驗(yàn)算，考慮安全裕量，直徑定為90mm, 軸的結(jié)構(gòu)型式，就目前廠家生產(chǎn)狀況來看，一般采用實(shí)心軸，空心軸一般都具有省材，重量輕，受力效果號(hào)等優(yōu)點(diǎn)，但加工困難，裝置要求高，造成生產(chǎn)率低，一般不被采用。采用實(shí)心軸加工方便，而且也可靠實(shí)用，鏟片式攪拌軸系統(tǒng)存在攪拌臂與攪拌軸的聯(lián)接方式問題，現(xiàn)有的插孔焊接式、抱軸式、卡軸式，考慮插孔焊接式有簡單優(yōu)勢(shì)，又對(duì)軸的強(qiáng)度無削弱，因而采用焊接式。
③支承結(jié)構(gòu)
考慮本次設(shè)計(jì)采用底開門的卸料方式，所以此支承與傳統(tǒng)支承不一樣，先把筒體固定在底座上，而把兩根軸通過軸承支承在筒體上。
由于攪拌筒內(nèi)裝流塑態(tài)的混凝土拌合料，因此攪拌軸必須采用軸端密封，以防止砂漿污損軸承。浮動(dòng)密封是經(jīng)過實(shí)踐證明了的被公認(rèn)是較理想的密封，本機(jī)即采用這種密封。
3.2.2 傳動(dòng)系統(tǒng)
傳動(dòng)按傳動(dòng)方式可分為兩種：機(jī)械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)。液壓傳動(dòng)具有重量輕，體積小，結(jié)構(gòu)緊，驅(qū)動(dòng)力大等特點(diǎn)，但考慮到目前國內(nèi)狀況，液壓馬達(dá)雖然比以前在質(zhì)量上提高了，但價(jià)格昂貴，用于一般的攪拌機(jī)上，成本太高，不經(jīng)濟(jì)，故而我們選用傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)。傳動(dòng)系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)、皮帶輪、減速箱、開式齒輪等組成，如圖3.3所示。電動(dòng)機(jī)8通過皮帶輪7、5帶動(dòng)二級(jí)齒輪減速箱，減速箱兩軸通過由兩個(gè)開式小齒輪10和兩個(gè)開式大齒輪9組成的兩對(duì)開式齒輪副分別帶動(dòng)兩根水平布置的攪拌軸反向等速回轉(zhuǎn)。
圖3.3 攪拌傳動(dòng)系統(tǒng)
1—箱體；2—第二級(jí)大齒輪；3—第一級(jí)大齒輪；4—第二級(jí)小齒輪；
5—大皮帶輪；6—第一級(jí)小齒輪；7—小皮帶輪；8—電動(dòng)機(jī)；
9—開式大齒輪；10—開式小齒輪
3.2.3 上料系統(tǒng)
上料系統(tǒng)由卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)、上料架、料斗、進(jìn)料料斗、滑輪等組成，如圖3.4所示。
(1)上料架：斜置角度為600，它是綜合考慮了上料架的位置及攪拌筒銜接，而且考慮底架的寬度不能超過規(guī)定的長度及上料架的寬度，行程等綜合因素后得出的。上料架的上料軌道（下料軌道）為槽鋼，滾輪的上滾輪置于槽鋼內(nèi)側(cè)，而下滾輪置于槽鋼外側(cè)，這樣可保證料斗上下安全平穩(wěn)。
(2)卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)
(3)上料動(dòng)力及卸料
制動(dòng)式電機(jī)通過減速箱帶動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，鋼絲繩通過滑輪牽引料斗沿上料架軌道向上爬升，當(dāng)爬升到一定高度時(shí)，料斗底部都門上的一對(duì)滾輪進(jìn)入上料架水平通道，斗門自動(dòng)打開，物料經(jīng)過進(jìn)料漏斗投入桶內(nèi)。為保證料斗準(zhǔn)確就位，在上料架上裝有限位開關(guān)，上行程有兩個(gè)限位開關(guān)，下行程有一個(gè)限位開關(guān)，當(dāng)料斗下降至地坑底部時(shí)，鋼絲繩稍松，彈簧鋼桿機(jī)構(gòu)使下限位開關(guān)動(dòng)作，卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)自動(dòng)停車。制動(dòng)式電機(jī)可保證料斗在滿足負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，可靠地停在任意位置，制動(dòng)力矩的大小由電機(jī)后座的大螺母調(diào)整。
圖3.4 上料系統(tǒng)
1.滑輪2.料斗3.進(jìn)料料斗 4卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)5.上料架
卸料系統(tǒng)由卸料門、操作柄等機(jī)構(gòu)組成，如圖3.5所示。卸料門安裝在攪拌罐底部，通過操作柄可以使其繞水平軸迥轉(zhuǎn)以達(dá)到啟閉目的，通過調(diào)整出料。兩側(cè)的密封條的位置來保證卸料門的密封。
圖3.5 攪拌機(jī)卸料機(jī)構(gòu)
1—襯板；2—攪拌筒弧板；3—密封板；4—卸料門
3.2.4 供水系統(tǒng)
(1)供水系統(tǒng)的組成及結(jié)構(gòu)
供水系統(tǒng)是電動(dòng)機(jī)、水泵、節(jié)流閥及管路等組成，見圖3.6。啟動(dòng)水泵，即可將注入攪拌筒，水的流量通過閘閥調(diào)節(jié)，供水總量由時(shí)間繼電器控制。當(dāng)按鈕轉(zhuǎn)到“時(shí)控”位置時(shí)，水泵會(huì)按設(shè)定的時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)和自動(dòng)停止，當(dāng)按鈕轉(zhuǎn)到“手動(dòng)”位置時(shí)，可連續(xù)供水。
(2)供水方式的選擇
在混凝土攪拌機(jī)生產(chǎn)混凝土?xí)r，對(duì)混凝土質(zhì)量影響較大的除了攪拌機(jī)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%的范圍內(nèi)，故如何更好的滿足精度問題是供水方式的選擇，應(yīng)加以認(rèn)真考慮。目前，國內(nèi)運(yùn)用的主要是時(shí)間繼電器或虹吸式水箱控制供水精度。但由于虹吸式水箱在不配備站的情況下有諸多不便，故而選用混凝土攪拌機(jī)專用水泵配以時(shí)間繼電器控制，在誤差允許范圍內(nèi)讓供水時(shí)間略大一些，如果砂石過濕則供水時(shí)間相對(duì)短一些。
(3)供水系統(tǒng)的設(shè)備配置
時(shí)間繼電器，供水開關(guān)控制，帶防塵罩的電機(jī)。
(4)供水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖3.6所示
圖 3.6 供水系統(tǒng)
1.噴水管 2.進(jìn)水管 3.水源 4.吸水管 5.水泵
3.2.5 電氣控制系統(tǒng)
圖3.7 電氣原理圖
電氣控制系統(tǒng)需要控制JS750混凝土攪拌機(jī)的主傳動(dòng)電機(jī)，供水系統(tǒng)電機(jī)，上料，下料等的電機(jī)。所有電器控制元件都設(shè)在配電箱中。電器元件控制滿足的使用要求：主電機(jī)可以點(diǎn)動(dòng)以滿足安裝修理過程的要求。電氣控制線路設(shè)有空氣開關(guān)，熔斷器，熱繼電器具有短路保護(hù)，過載保護(hù)，斷相保護(hù)的功能，所有控制按鈕及空氣開關(guān)手柄和指示燈均布置在配電箱門上，并設(shè)有門鎖。配電箱內(nèi)的電器元件安裝在一塊鐵板上，安全可靠，操作維修方便。其原理圖如上圖3.7所示。
3.2.6 機(jī)架與支腿
（1）機(jī)架：根據(jù)整體的布置情況和尺寸要求，按整體具體要求用槽鋼，角鋼焊接而成的，并按強(qiáng)度組裝焊鉚在一起，支承主機(jī)，并且使各部件空間位置固定形成一整體。
（2）支腿：由于本機(jī)容量較大，按國家城建法規(guī)要求卸料高度大于1.5m,采用長短腿配合使用。攪拌時(shí)長支腿支承達(dá)到使用要求。運(yùn)輸時(shí)可將支腿卸掉。短支腿則用于運(yùn)輸狀態(tài)，卸去長支腿防止機(jī)架上各部件與車輛接觸而受損。
第四章 電動(dòng)機(jī)選型和主要參數(shù)計(jì)算
傳動(dòng)路線：電機(jī)→電機(jī)帶輪→大帶輪→十字萬向聯(lián)軸節(jié)→減速機(jī)→聯(lián)軸器→攪拌軸，十字萬向聯(lián)軸節(jié)、減速機(jī)、聯(lián)軸器只進(jìn)行選型不進(jìn)行設(shè)計(jì)，現(xiàn)先進(jìn)行電機(jī)設(shè)計(jì)：
4.1．電機(jī)選型
4.1.1．選擇電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式
選我國推廣采用的Y系列的交流三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，適用于不易燃，不易爆，無腐蝕性氣體的場(chǎng)合，具有較好的啟閉性能。結(jié)構(gòu)采用防護(hù)式。
4.1.2．選擇電動(dòng)機(jī)的容量
標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)的容量由額定功率表示。所選電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)等于或稍大于工作要求的功率，電動(dòng)機(jī)的容量主要由運(yùn)行時(shí)的發(fā)熱條件限定，在不變或變化很小的載荷下長期連續(xù)運(yùn)行的機(jī)械，只要其電動(dòng)機(jī)的負(fù)載不超過額定值，電動(dòng)機(jī)便不會(huì)過熱，通常不必校核發(fā)熱和啟動(dòng)力矩所需電動(dòng)機(jī)功率為
Pd = /η （4—1）
= 22.4/0.87=25.75KW
式中 Pd—工作機(jī)實(shí)際需要的電動(dòng)機(jī)輸出功率，KW；
PW—工作機(jī)所需輸入功率，KW；
η—電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)之間傳動(dòng)裝置的總效率。
工作機(jī)所需功率PW應(yīng)由機(jī)器工作阻力和運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算求得，混凝土攪拌機(jī)的PW計(jì)算如下：
PW=T nw/9550ηw （4—2）
式中 T—工作機(jī)的阻力矩，N.m;
nw 為—工作機(jī)的轉(zhuǎn)速, r/min; 給定25r/min
ηw 為—工作機(jī)的效率。一般為0.95
其中總效率η計(jì)算如下：η=η1η2η3……ηn, 而η1 ，η2……ηn分別為傳動(dòng)裝置中每一傳動(dòng)副（齒輪、渦桿、帶或鏈）、每對(duì)軸承、每個(gè)聯(lián)軸器的效率，從［1］中表1—7選中間值如下：
η1=η帶=0.96, η2=η減=0.94, η3=η聯(lián)軸器=0.975, η4=η軸承=0.99(一對(duì))
所以 η=η1η2η3η4 =0.96×0.94×0.975×0.99=0.87。
4.1.3．雙臥軸強(qiáng)制攪拌機(jī)軸上功率的計(jì)算
強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)的功率計(jì)算目前還沒有一個(gè)嚴(yán)格的計(jì)算公式，這里推薦一種簡化的計(jì)算方法。對(duì)于一個(gè)臥式的強(qiáng)制式攪拌機(jī)，某一攪拌葉片的受力和運(yùn)動(dòng)情況見圖1，葉片的寬度為bi,葉片與半徑的夾角為αi,作用在dρ面積上的力為
dFi =kbi dρ。
式中 k 單位面積上的運(yùn)動(dòng)阻力，稱為阻力系數(shù)，單位為N/cm2.該阻力系數(shù)在葉片的轉(zhuǎn)速確定后取決于混凝土的水灰比，見表1-1
表1-1 攪拌阻力系數(shù)k的取值
混凝料的性質(zhì)
K值（N/cm2）
干硬性混凝土
68~85
塑性混凝土
25~35
流動(dòng)性小的砂漿
30~40
流動(dòng)性大的砂漿
10~20
由所dFi產(chǎn)生的阻力矩
dMi = ρcosαi dFi
這一葉片上的總阻力矩
（4—3）
式中 bi , r2和r1均以cm為單位，則Mi以N.cm為單位.考慮到所有葉片上的阻力矩,則攪拌機(jī)的功率
（4—4）
式中η—機(jī)械的傳動(dòng)效率
z —攪拌葉片的數(shù)量
n —攪拌葉片的轉(zhuǎn)速(r/min)
現(xiàn)取k=80，取bi=3.0cm，取r2=58.4cm,r1= 44.02cm, αi =60o,一根軸上設(shè)計(jì)成8個(gè)攪拌軸,即z=8,代入上面第一式得:
Mi = 88424.5Nm
代入上面第二式得:
P=25.75 KW
4.1.4. 電動(dòng)機(jī)的功率計(jì)算
P’=K1*P （4—5）
式中：K1——電動(dòng)機(jī)容量儲(chǔ)備系數(shù)，一般取K1=1.1~1.25；
P—攪拌機(jī)軸上功率，KW。
現(xiàn)取K1=1.1 , P=25.75KW;代入的 P’28.325=KW ,故取30kw的電機(jī)。
4.1.5. 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速
對(duì)Y系列電動(dòng)機(jī),通常多選用同步轉(zhuǎn)速為1500r/min或1000r/min的電動(dòng)機(jī),現(xiàn)依據(jù)選定的類型結(jié)構(gòu)容量和轉(zhuǎn)速從從［1］中表12—1~~12—11查出電動(dòng)機(jī)型號(hào)如下：Y200L—4 ,其額定功率為30KW，額定頻率：50Hz，滿載轉(zhuǎn)速為1420r/min, 額定電壓：380V。
主要安裝尺寸: 電機(jī)軸徑為60mm,長為140mm,軸上鍵寬為18mm,鍵槽低部到軸另一素線為53mm.
4.2 重要參數(shù)的計(jì)算
攪拌機(jī)是攪拌設(shè)備的核心組成部分，其結(jié)構(gòu)的好壞，會(huì)直接影響到混凝土攪拌的均勻性能和整套設(shè)備的生產(chǎn)率。其性能參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算和部分結(jié)構(gòu)的確定方法。
4.2.1. 攪拌時(shí)間的確定
根據(jù)每小時(shí)循環(huán)次數(shù)n、攪拌時(shí)間s及小時(shí)轉(zhuǎn)換到秒關(guān)系：
s=（1/n）*3600 （4—6）
n—每小時(shí)循環(huán)次數(shù)。
解：
攪拌時(shí)間s=（1/50）*3600
=72秒〈=86秒
符合設(shè)計(jì)要求
4.2.2.周期性混凝土攪拌機(jī)的生產(chǎn)率Q 計(jì)算
生產(chǎn)率是攪拌設(shè)備的主參數(shù)，也是確定其他技術(shù)參數(shù)的主要依據(jù)。生產(chǎn)率的確定一般應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品系列和配套需要合理的抉擇。為了滿足路面施工的配套要求，所設(shè)計(jì)的攪拌設(shè)備的最低生產(chǎn)率應(yīng)不低于/h。經(jīng)驗(yàn)公式如下：
（4—7）
式中：V攪拌筒的公稱容量,取750L；
t1 為上料時(shí)間取25s；
t2為攪拌時(shí)間取72s；
t3為卸料時(shí)間取8s；
代入式中并單位換算得：
4.2.3．?dāng)嚢铏C(jī)的容量
攪拌機(jī)的容量是指周期式攪拌機(jī)設(shè)備每轉(zhuǎn)一次能生產(chǎn)新鮮混凝土的實(shí)方數(shù)——公稱容量。設(shè)計(jì)參數(shù)中給定750L
4.2.4．強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速的校核
合理確定強(qiáng)制式攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速，關(guān)系到攪拌混凝土的質(zhì)量和生產(chǎn)率，若轉(zhuǎn)速偏低，使攪拌時(shí)間增加，會(huì)降低生產(chǎn)率；若轉(zhuǎn)速過高，又會(huì)形成較大的離心力，促使混凝土產(chǎn)生離析現(xiàn)象，破壞均勻性，導(dǎo)致質(zhì)量降低。一般在設(shè)計(jì)中，除了要考慮物料在拌和中產(chǎn)生離心力外，還宜考慮被攪拌物料與攪拌葉片之間的摩擦系數(shù)，推薦采用下式進(jìn)行近似計(jì)算：
（2—8）
式中 n—攪拌機(jī)主軸轉(zhuǎn)速，r/min；
R—攪拌筒內(nèi)腔的半徑m。
計(jì)算得r/min ，而給定的25r/min小于31.18r/min滿足，故不會(huì)發(fā)生共振。
4.2.5.攪拌筒的容積利用系數(shù)的確定
容積利用系數(shù)是指出料容積和筒體幾何溶劑之比，它的確定主要以攪拌質(zhì)量的優(yōu)劣為依據(jù)。在確保攪拌質(zhì)量的前提下，容積利用系數(shù)越大越好。但是，容積利用系數(shù)的大小還受到其它的條件的制約，其一，攪拌機(jī)的設(shè)計(jì)需要考慮應(yīng)具備10%的超載能力；其二，按設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，出料體積與進(jìn)料體積之比為0.625，而幾何容積應(yīng)大于進(jìn)料體積，這樣容積系數(shù)最大不得超過0.58。一般雙臥軸攪拌機(jī)的容積利用系數(shù)取0.32~0.35。
4.2.6.攪拌筒長度L與直徑D之比L/D的確定
在出料容積一定時(shí)，應(yīng)考慮以最小的結(jié)構(gòu)尺寸獲得最大的空間容積。以利用收到節(jié)省制造材料材料、外性美觀和攪拌質(zhì)量好的綜合效益。因此長徑比L/D一般不宜過大，因物料的軸向運(yùn)動(dòng)主要靠葉片的螺旋角產(chǎn)生有限的軸向推力，如果物料的軸向流動(dòng)距離過長，很難快速達(dá)到勻質(zhì)效果。通常長徑比宜控制在3以內(nèi)，一般情況下取L/D=1.05~1.15。
4.3．計(jì)算總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比
4.3.1 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比為
τ總=nm/nw=1420/25=56.8 （2—9）
式中 nm—電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速r/min
nw—攪拌軸的轉(zhuǎn)速r/min
多級(jí)傳動(dòng)中，總傳動(dòng)比應(yīng)為τ總=τ1τ2……τn，其中τ1，τ2，……τn為各級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比。
4.3.2 分配各級(jí)傳動(dòng)
參考［1］中表1—8的傳動(dòng)比和［1］表13—2，
當(dāng)選V帶傳動(dòng)時(shí)，在滿足2~4范圍內(nèi),初選τ1=3.7,故減速器減速比
τ2=56.8/3.7=5.35
滿足8~40范圍內(nèi)單級(jí)錐齒輪減速器.
4.4 計(jì)算傳動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)速和動(dòng)力參數(shù)
設(shè)計(jì)計(jì)算傳動(dòng)件時(shí),需要知道各軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩或功率,因此應(yīng)將工作機(jī)上的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩或功率折算到各軸上,設(shè)從電機(jī)到工作機(jī)的各軸依次記為Ⅰ電，Ⅱ減，Ⅲ主軸，則
4.4.1各軸轉(zhuǎn)速
n電=1420 (r/min)
n減=nm/τ1=1420/3.7=383.78 (r/min) (4—10)
n主=383.75/16=24 (r/min)
4.4.2. 各軸功率
Pd= 25.75 kw
P減= Pd ×η電減 （4—11）
=25.75×0.96=24.72kw
P主 = Pd ×η電減×η主減
= 24.72×0.94×0.975×0.99
=22.43 kw
式中 Pd —電動(dòng)機(jī)輸出功率,KW；
P減 —減速器輸入功率,KW；
P主 —攪拌軸輸入功率，KW;
η電減 —電機(jī)與皮帶之間的傳動(dòng)效率;
η減主—減速箱與主軸之間的傳動(dòng)效率.
4.4.3. 各軸轉(zhuǎn)矩
Td=9550Pd/nm=9550×25.75/1420 （4—12）
=180.43 (N.m);
T減 = Td×τ1 ×η電減 =180.43×3.7×0.96
= 640.89 (N.m)
T主= T減×τ2×η主減= Td×τ1×τ2× η主減×η減×η聯(lián)軸器×η軸承
=180.43×3.7×0.96×16×0.94×0.975×0.99
=9304 (N.m)
式中 Td—電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩Nm;
T減—減速箱輸入轉(zhuǎn)矩Nm;
T主—攪拌主軸輸入轉(zhuǎn)矩N.m.
為簡明起見,現(xiàn)列表如下:
轉(zhuǎn)速 (r/min)
功率(KW)
轉(zhuǎn)矩(Nm)
電機(jī)軸
1420
25.75
180.43
減速箱軸
384
24.72
640.89
攪拌軸
24
22.43
9304
第 五 章 聯(lián)軸器選型和攪拌軸的設(shè)計(jì)與校核
5.1 軸的相關(guān)設(shè)計(jì)內(nèi)容
軸是組成機(jī)器的主要零件之一，一切作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件（例如齒輪、蝸輪等），都必須安裝在軸上才能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力的傳遞。因此軸的主要功能是支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力。
軸按照承受載荷的不同，可分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動(dòng)軸三類。工作中既承受彎矩又承受扭矩的軸稱為轉(zhuǎn)軸，只承受彎矩而不承受扭矩的軸稱為心軸，心軸又分為轉(zhuǎn)動(dòng)心軸和固定心軸兩種。只承受扭矩而不承受彎矩的軸稱為傳動(dòng)軸。
軸按軸線形狀的不同，可分為曲軸和直軸兩大類。曲軸通過連桿可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)改變?yōu)橥鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)，或作相反的運(yùn)動(dòng)變換。直軸根據(jù)外形的不同，可分為光軸和階梯軸兩種。光軸形狀簡單，加工容易，應(yīng)力集中源少，但軸上的零件不容易裝配及定位；階梯軸則正好與光軸相反。因此光軸主要用于心軸和傳動(dòng)軸，階梯軸則常用于轉(zhuǎn)軸。
直軸可做成實(shí)心或空心，在那些由于機(jī)器結(jié)構(gòu)的要求而需在軸中裝設(shè)其他零件或者減小軸的質(zhì)量具有特別重大做用的場(chǎng)合，軸可作成空心。空心軸內(nèi)徑與外徑的比值通常為0.5~0.6,以保證軸的剛度和扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定性.
此外,還有一種鋼絲軟軸又稱鋼絲撓性軸，它是由多組鋼絲分層卷成的，具有良好的撓性，可以把回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)靈活地傳到不開敞的空間位置。
軸的設(shè)計(jì)包括軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力設(shè)計(jì)。
1） 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安裝定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，會(huì)影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會(huì)增加軸的制造成本和軸上零件裝配的困難等，因此，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是軸設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。
2）. 軸的工作能力計(jì)算是指軸的強(qiáng)度剛度和穩(wěn)定性等方面的計(jì)算.多數(shù)情況下,軸的工作能力主要取決于軸的強(qiáng)度.這時(shí)對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算,以防止軸的斷裂或塑性變形。而對(duì)剛度要求高的軸（如車床主軸）和受力大的細(xì)長軸，還應(yīng)進(jìn)行剛度計(jì)算，以防止工作時(shí)產(chǎn)生過大的彈性變形，對(duì)于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸，還應(yīng)進(jìn)行振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算，以防止發(fā)生共振而破壞。
5.2 軸設(shè)計(jì)：
5.2.1 初步確定軸的最小直徑
先按［2］中式15-2初步估計(jì)軸的最小直徑。選取軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處
根據(jù)［2］中表15-3，取A0=108，于是有
dmin= （5—1）
==117.65mm
又因?yàn)閷?duì)于軸徑大于100mm的軸,有兩個(gè)鍵槽時(shí),軸徑應(yīng)增大7%,故
dmin=117.65x(1+7%)=125.89mm,
輸入軸的最小直徑要取決于安裝聯(lián)軸器處軸的直徑dⅠ-Ⅱ,為了使所選的軸直徑dⅠ-Ⅱ與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng),故需同時(shí)選取聯(lián)軸器的型號(hào)。
5.2.2 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca
Tca=KAT主 （5—2）
式中: KA可查［2］中表14-1,考慮到轉(zhuǎn)矩變化中等,故取KA=1.7, 則
Tca=KA主=1.7x8272.33=14062.96N.M
按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca應(yīng)小聯(lián)軸公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查標(biāo)準(zhǔn)GB5014-85或機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第三版第二卷表6-2-29，選用GⅡCL10型鼓形齒式聯(lián)軸器（JB/ZQ4379-86），其公稱轉(zhuǎn)矩為2000N.M, 半聯(lián)軸器Ⅰ的孔徑dⅠ=130mm,故取dⅠ-Ⅱ= 130mm,半聯(lián)軸器長度L=128mm,其標(biāo)記示例：GⅡCL10型鼓形齒式聯(lián)軸器：
主動(dòng)端：Y型軸孔，A型鍵槽，dⅠ=130mm，L=128mm
5.2.3 裝配方案比較與設(shè)計(jì).
軸上零件的裝配方案對(duì)軸的結(jié)構(gòu)形式起著決定性的作用,所謂裝配方案,就是預(yù)定出軸上主要零件的裝配方向,順序和相互關(guān)系.
圖一
圖二
從以上攪拌軸的兩種裝配方案比較中，圖一比圖二多了緊定螺釘，它可使套筒隨軸一起旋轉(zhuǎn)，當(dāng)由于摩擦損害軸徑時(shí)，便于替換，這樣就沒有必要換整根軸，節(jié)省了材料和成本，所以決定采用第一種方案。
5.3 根據(jù)軸向定位的要求確定各段軸徑和長度.
5.3.1 Ⅱ-Ⅲ段長度和直徑的確定
為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求,Ⅰ-Ⅱ段右端需制出一軸肩,故?、?Ⅲ的直徑dⅡ-Ⅲ=140mm ;左端用減速器的輸出軸端定位, 半聯(lián)軸器與軸的配合長度L1=128mm,為了不與悶蓋接觸 ，故可取
lⅠ-Ⅱ=126mm.
5.3.2 初步選擇滾動(dòng)軸承
a. 從負(fù)荷大小和方向考慮, 既受到徑向又有軸向還存在軸或殼體變形較大以及安裝對(duì)中性差的情況且要求具有調(diào)心功能,故選用調(diào)心軸承.
b. 從軸承的剛性考慮,一般滾子軸承大于球軸承, 故選用滾子軸承.
c. 從軸向游動(dòng)考慮,一是可選用內(nèi)或外圈無擋邊的軸承,二是在內(nèi)圈與軸或外圈與軸座孔之間用間隙配合.
d. 從安裝與拆卸角度考慮,裝卸頻繁時(shí),可選用分離型軸承或選用內(nèi)圈為圓錐孔的、帶緊定套或退卸套的調(diào)心軸承.
綜上,采用裝在緊定套上的調(diào)心滾子軸承.
參照工作要求并根據(jù)dⅠ-Ⅱ= 130mm,由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組,標(biāo)準(zhǔn)精度等級(jí)的調(diào)心滾子軸承,從［3］中表7-2-69中找到裝在緊定套上的調(diào)心滾子軸承.,其型號(hào)為3013728,尺寸為d x D x B=140x270x86,基本額定負(fù)荷Cr=1530kN
Cor=1854KN,計(jì)算系數(shù)為e=0.34,Y1= 2.0 Y2=2.9 Y0=2.0
故dⅡ-Ⅲ=140mm,相應(yīng)地查的緊定套長度B1=119mm,考慮到拆卸軸承和安裝軸上零件的方便性及參考經(jīng)驗(yàn)尺寸,取lⅡ-Ⅲ=217mm.
(3). 根據(jù)軸間的高度要求單邊軸肩取5mm故取dⅢ-Ⅳ=150, 為滿足安裝軸端密封的長度要求和參考滑轂等零件長度尺寸，取
lⅢ-Ⅳ=198mm.
(4). 安裝攪拌臂的軸徑暫取dⅣ-Ⅴ=180mm,其長度lⅣ-Ⅴ=8x195=1560mm,由于安裝和制造的誤差,故取lⅣ-Ⅴ=1582mm.
(5). 由安裝零件對(duì)稱性，故尺寸設(shè)計(jì)可用對(duì)稱法取dⅤ-Ⅵ=150mm, lⅤ-Ⅵ=198mm,dⅥ-Ⅶ=140mm, lⅥ-Ⅶ=120mm.
5.4 確定軸上圓角和倒角尺寸
參考［2］中表15-2,取軸端倒角為3 x 45°,各軸肩處的圓半徑見圖.
5.5 求軸上載荷
按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算，通過軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，軸的主要結(jié)構(gòu)尺寸，軸上零件的位置，以及外載荷和支反力的作用位置均已確定。軸上載荷（彎矩和扭矩）已可以求得，因而可按彎扭合成強(qiáng)度條件對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。
5.5.1 作出軸的計(jì)算簡圖（即力學(xué)模型）
根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡圖如下：在作計(jì)算簡圖時(shí)，應(yīng)先求出軸上受力零件的載荷，并將其分解為水平分力和垂直分力，然后求出各支承處的水平反力和垂直反力。
根據(jù)總計(jì)算簡圖，作出XOY面上的受力圖如下：
5.5.2 求出水平面（XOY面）上各力
由扭矩平衡得，且由分析的Fx1 = Fx3 = Fx5 = Fx7, 有
Fx1 x 0.575 x 4 = T =8272.33 (Nm) （5—3）
得
Fx1 = Fx3 = Fx5 = Fx7=3596.67≈3.597 (KN)
由y方向平衡有：
FAX + FBX = -4 x Fx1 = -14.387 (KN) (5—4)
由對(duì)A點(diǎn)力矩平衡有：
FBX（L1+L2+L3+L4+L5）+ Fx7（L1+L2+L3+L4）+Fx5（L1+L2+L3）+ Fx3（L1+L2）+ Fx1 x L1=0 （5—5）
由（5—4），（5—5）兩式解得：
FAX = -8.417（KN），F(xiàn)BX = -5.970（KN）
根據(jù)上述簡圖，按水平面計(jì)算各力產(chǎn)生的彎矩，作出彎矩MH圖如下：
根據(jù)總計(jì)算簡圖，作出YOZ面上的受力圖如下：
5.5.3 求出垂直面（YOZ面）上各力
由前面算得葉片總彎矩M=98542.4Nm，且由分析的Fy1 = Fy3 = Fy5 = Fy7, 有
Fy1 x 0.575 x 4 = M =98542.4(Nm) （5—6）
得
Fy1 = Fy3 = Fy5 = Fy7,= 98542.4/4≈42.845 (KN)
由X方向平衡有：
FAy–Fy1–Fy3–Fy5–Fy7=0 (KN) （5—7）
得
FAy = 171.378（KN）
由攪拌臂的質(zhì)量為100kg，且攪拌臂的轉(zhuǎn)速n為25r/min，半徑為0.575m，可算的向心力：
FZ1= FZ3 = FZ5 = FZ7 = m r w2
= 100 x 0.575x（nπ/30）2
=0.394 KN （5—8）
由Z方向平衡有：
FAZ + FBZ= 4 FZ1 （5—9）
由對(duì)A點(diǎn)力矩平衡有：
FBZ（L1+L2+L3+L4+L5）- FZ7（L1+L2+L3+L4）-FZ5（L1+L2+L3）- FZ3（L1+L2）- FZ1 x L1=0 (5—10）
由（5—8），（5—9）兩式解得：
FAZ = -0.922（KN），F(xiàn)BZ = -0.654（KN）
根據(jù)上述簡圖，按垂直面計(jì)算各力
收藏