水泥攪拌裝置設計【2013年最新整理畢業(yè)論文】

重慶理工大學 水泥攪拌裝置設計 1 目 錄 摘 要 .1 Abstract .2 1.引言 .7 1.1 背景技術 .8 1.2 水泥攪拌機的功能以及原理 .8 1.3 我國水泥攪機的現(xiàn)狀及種類 .8 1.3.1.1 鼓筒 式 .9 1.3.1.2 盤式 .9 2.整體方案的分析和確定 . 10 2.1 攪拌機的選型 . 10 2.2 傳動機構分析 . 12 2.3 執(zhí)行機構分析 . 12 2.4 最終方案的確定 . 13 3. 電動機及減速器的選型 . 14 3.1 電動機的選型 . 14 3.2 傳動比的分配 . 16 3.3 計算傳動裝配的運動和動力參數(shù) . 16 3.4 減速器的選擇 . 17 4.鏈接部分以及其他零件設計 . 20 4.1 主要部分連接固定設計 . 20 4.2 卸料裝置 . 21 4.3 攪拌軸的設計及其結果驗證 . 22 5.畢業(yè)設計總結 .25 致謝 .26 重慶理工大學 水泥攪拌裝置設計 1 摘 要 混凝土攪拌機就是把具有一定配合比的砂、石、水泥和水等物料攪拌成均勻的符合質量要求的混凝土的機械。本文主要體現(xiàn)的是小型水泥攪拌機的傳動機構的分析設計以及強度的校核過程。 關鍵詞：機構分析、傳動設計、二級減速器； 重慶理工大學 水泥攪拌裝置設計 2 Abstract Concrete mixer is to have a certain mix of sand , stone, cement and water into a uniform mixing of materials meet the quality requirements of concrete machinery. This paper reflects a small cement mixer drive mechanism analysis and design as well as the intensity of the process of checking Key words： Institutional analysis、 Transmission design、 Two reducer 重慶理工大學 水泥攪拌裝置設計 3 重慶理工大學 水泥攪拌裝置設計 4 重慶理工大學 水泥攪拌裝置設計 5 重慶理工大學 水泥攪拌裝置設計 6 重慶理工大學 水泥攪拌裝置設計 7 1.引言 攪拌機在化工、建筑、食品、環(huán)保等工業(yè)生產中應用極為廣泛。從其操作的作用來看，攪拌可以促使兩種或兩種以上的物料相互分散，充分接觸，進而達到密度場、濃度場、溫度場的均勻一致。 本次設計的水泥攪拌主要考慮的是機構傳動的設計，還有主軸、齒輪尺寸的選擇以及強度校核，以及電動機功率的選擇，傳動比的分配，各個零件之間的鏈接以及匹配，還有如何上料卸料等。 畢業(yè)設計是一次綜合性的設計。設計中需要結合大學四年中所學的相關課程的知識，并且在課程設計的基礎上拓展開來，綜合 所學的知識來考慮各種問題。首先的能夠分析課題最后想出方案實現(xiàn)傳動和最后的攪拌動作，然后使用 CAD 繪圖繪制正確的水泥攪拌機的裝配圖、零件圖。最終能過清楚表達自己的設計意圖。但由于專業(yè)知識的缺乏，能力有限，要想設計一個復雜的水泥攪拌難以實現(xiàn)，所以我設計的攪拌機屬于日常比較簡單的直立式小型攪拌機。如果在繪圖和尺寸計算上有問題，希望老師給予指出和指導。 設計中查閱了大量的文獻資料以及各類有關的書籍，并且得到了指導老師大力支重慶理工大學 水泥攪拌裝置設計 8 持與幫助，在此深表謝意。 1.1 背景技術 水泥攪拌機是建筑設備的重要組成部分，由于建筑事業(yè)越 來越產業(yè)化，對攪拌機的要求也越來越高，傳統(tǒng)攪拌機效率低，運輸不便，上料出料麻煩，攪拌量過于有限，沒有自動化控制系統(tǒng)，供水量不便于把握等一系列的不足，以及很難滿足當今建筑產業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)在的建筑事業(yè)越來越對新型攪拌越來越渴求。隨著科技水平的進步，發(fā)達國家看到了水泥攪拌機落后的現(xiàn)在，正在極力推進攪拌機產業(yè)變革，正極力研究新型攪拌機，比如高效攪拌機、新型立式可升降泥漿攪拌機、移動式自裝料混凝土攪拌機等。 1.2 水泥攪拌機的功能以及原理 水泥 攪拌機是用來混合各種砂漿、物料、 水泥、 粘合劑的攪拌設備，可廣泛應用在建筑砂 漿混合、膩子粉混合、干粉涂料混合等領域。砂漿攪拌機的工作原理砂漿攪拌機的核心攪拌部件是兩個轉子與螺旋帶，在砂漿攪拌機運行時，兩個轉子同時轉動、方向相反 。 攪拌機內的物料在旋轉運動的過程中還伴隨有自身的滾動翻轉。攪拌機兩個轉子分別帶動物料轉動時，存在有交叉重疊區(qū)域，在這個區(qū)域內物料，無論形狀大小，都會因受到相互交錯剪切的力而處于瞬間的失重狀態(tài)。砂漿攪拌機的轉子運動，可以達到令物料全方位連續(xù)循環(huán)翻動而快速混合的效果 .攪拌機的結構特點砂漿攪拌機為臥式筒體攪拌設備，內部設有兩個反方向轉子和內外兩層的螺旋帶，這種設計結構令砂漿攪拌機獲得了更佳的物料混合效果、更好的運行穩(wěn)定性和更長的使用壽命。攪拌機的螺旋帶上可以安裝刮板，以適應粘稠、糊狀物料的攪拌工作 。 1.3 我國水泥攪拌機的現(xiàn)狀及種類 我國水泥攪拌主要以錐形反轉出料攪拌機和各類攪拌車為主，反轉出料型是筒體兩端都敞著，一端正轉進料，攪拌也正轉，一端反轉出料，這是目前國內主要的自落式機重慶理工大學 水泥攪拌裝置設計 9 型，經常能在小型建筑工地上見到。 根據(jù)攪拌機旋轉軸的定位方式不同，可以將間歇式攪拌機分為水平式、傾斜式（鼓筒式攪拌機）、垂直式（盤式或鍋式攪拌機）。 1.3.1 間歇式攪拌機 1.3.1.1 鼓筒式 鼓筒式攪拌機拌筒截面見圖 1-1，攪拌葉片固定在可旋轉的鼓筒內壁，鼓筒旋轉的過程中提升物料，攪拌筒每轉一圈，被葉片提升到一定高度的物料將自落回拌筒底部，如此循環(huán)。主要有 3 類：非翻轉式鼓筒、反轉鼓筒、翻轉式鼓筒。非翻轉式鼓筒是固定的，骨料從投料端投入，從卸料端卸出，見圖 1-1。反轉式攪拌機與非傾翻式攪拌機相似，不同之處是，反轉式攪拌機的入料與卸料口是統(tǒng)一的。反轉式攪拌機一般用于攪拌小于 1m3的混凝土；翻轉式鼓筒攪拌機的 圖 1-1 鼓筒式攪拌機 鼓筒傾角是可以變 化的。攪拌過程中鼓筒軸線一般與水平線成 15傾角，而在卸料時鼓筒軸線向水平線負方向傾斜。傾翻式攪拌機是實驗室和施工現(xiàn)場攪拌小批量（小于 0.5m3）混凝土最常用的機型。 1.3.1.2 盤式 盤式攪拌機工作原理基本一致：物料在拌筒內受旋轉葉片作用進行攪拌，刮料葉片將拌筒內壁上的粘料刮去。圖 1-2 給出了不同形式葉片和拌筒的組合情況，一種情況是葉片旋轉軸線與拌筒的軸線是重合的（單漿攪拌機 )；另一種情況是攪拌機的葉片旋轉軸線與拌筒的軸線有偏距 (行星式攪拌機和逆流式攪拌機 )，這時葉片既繞自身軸線旋轉，同時又繞拌筒中心線旋轉；還有一種情況是 2 根軸同步反向旋轉 (雙軸攪重慶理工大學 水泥攪拌裝置設計 10 拌機 )，在靠近拌筒內壁附近的葉片與軸線成一定角度，作用是將拌筒內壁上粘結的物料刮去，并推向拌筒中心，以便與攪拌葉片產生沖擊 4。 圖 1-2 盤式的不同葉片組合 1.3.2 連續(xù)式攪拌機 連續(xù)式攪拌機工作過程中骨料被持續(xù)加入拌筒以恒定速率進行攪拌、卸料。通常具有螺旋帶狀的攪拌葉片，鼓筒向下傾斜，朝向卸料端，攪拌時間取決于拌筒傾角（通常取 15）。適用于工作時間短、卸料時間長、施工現(xiàn)場偏遠并且運輸量較小的情況，主要用于低坍落度混凝土 (如路面攤鋪 )。 2.整體方案的分析和確定 2.1 攪拌機的選型 常見的水泥攪拌機主要有兩種形式： 一、直立式小型攪拌機，如圖 2-2所示。 圖 2-2 直立式小型攪拌機 該攪拌機體型小，造價便宜，適用于小型建筑工程，但由于攪拌量有限，生產效率低，重慶理工大學 水泥攪拌裝置設計 11 上料不方便，一般不在大型建筑工地使用。 二、錐型反轉出料移動式水泥攪拌機。如圖 2-3 圖 2-3 錐型反轉出料移動式水泥攪拌機 本機的主要特 點有上料方便，攪拌量大，便于運輸，適用于大型建筑工程，但供水控制也不方便，傳動結構復雜，造價高。 綜上結合自身能力以及專業(yè)知識考慮，我所選擇要設計的是第一種直立式小型攪拌機。但同于第一種小型立式水泥攪拌機有一個致命的缺點 -底部容易堆積，于是通過結構改良，設計了一種，適合小型規(guī)模生產的立式水泥攪拌機。裝配圖如下圖 2-4 。 圖 2-4 小規(guī)模立式水泥攪拌機裝配圖 重慶理工大學 水泥攪拌裝置設計 12 2.2 傳動機構分析 直立式小型攪拌機是一個組成比較簡單的水泥攪拌機，它主要有以下幾個 部分組成：攪拌鍋、腳架、電動機、減速器、皮帶輪、皮帶、聯(lián)軸器及攪拌葉片。所以其傳動部分的主要電動機 皮帶輪 帶 皮帶輪 減速器 主軸 攪拌葉片。以這樣的一個傳動過程最終實現(xiàn)攪拌動作，其傳動簡單高效。由于電動機的轉速比較高，功率較大，所以在整個傳動過程中一定得有個減速器，對于減速器我們大家多知道有一級減速器和多級減速器，考慮到我所設計的攪拌機的電動機轉速大概是 1440 轉每分鐘，最終要達到主軸轉速 30 來轉左右，所以減速器應該選擇渦輪蝸桿傳動或二級減速器，對于渦輪蝸桿傳動，考慮到對于攪拌機的變速不太適 合，所以我選擇二級減速器，二級減速器常見的主要有直齒圓柱齒輪二級減速器、斜齒圓柱齒輪二級減速器。兩者之間的區(qū)別在于斜齒圓柱齒輪的穩(wěn)定性較好，傳動平穩(wěn)，但考慮到對于水泥攪拌機沒那么高的要求，所以我選擇了用直齒圓柱齒輪二級減速器，然后直齒圓柱齒輪二級減速器于主軸之間采用常用的聯(lián)軸器鏈接，以下就是水泥攪拌機的機構傳動簡圖 ；如圖 2-5 所示。 圖 2-5 機構傳動簡圖 2.3 執(zhí)行機構分析 水泥攪拌機的執(zhí)行機構主要的就是鋼管和攪拌葉片，通過電動機的帶動最終使攪拌葉片轉動實現(xiàn)對混凝土的攪拌。所以對于攪拌機的葉片主要考 慮的問題就是空間分布問重慶理工大學 水泥攪拌裝置設計 13 題以及葉片的強度問題，還有問了實現(xiàn)攪拌葉片的平穩(wěn)轉動，還得考慮到鏈接以及一些安裝問題。對于葉片的空間位置關系，我采用是 90夾角的空間位置關系，然后每個離攪拌軸圓心的半徑不一樣，使其能達到充分攪拌的效果。如圖 2-6： 圖 2-6 攪拌葉片、葉片與連桿的連接 另外為了有足夠的強度和剛度及連接方便連桿采用方形鋼，葉片與連桿之間采用螺釘連接，四個連桿分別固定在兩個圓盤上，同樣采用螺釘連接。如圖： 2-7 圖 2-7 連桿與旋轉盤的固定 當然除了空間分布、剛度以及連接固定，執(zhí)行件的轉 速也是很重要的，這就需要電動機、減速器和皮帶之間來調節(jié)。 2.4 最終方案的確定 經過對水泥攪拌機的類型、傳動機構和執(zhí)行機構的分析，最終我擬定了 如下方案： 方案 1：電動機 皮帶輪 二級圓柱齒輪減速器 攪拌軸，電動機 重慶理工大學 水泥攪拌裝置設計 14 首先通過皮帶輪一級減速，再通過減速器經過二級減速將動力以及轉矩傳送到攪拌軸上。 方案 2：電動機 二級圓錐齒輪減速器 攪拌軸，使用減速器直接 減速將動力以及轉矩傳送到攪拌軸上。 首先，已知各種傳動的傳動比 u，圓錐齒輪傳動單級傳動比 u 常用 2-3；圓柱直齒輪傳動單級傳動比 u常用 2-5；皮帶輪 單級傳動比 u 常用 2-4。然后估算電動機至攪拌軸之間的傳動比，初選同步轉速為 1000r/min 的原動機，攪拌軸轉速為 30r/min，則 u=1000/30=33.3。 方案 1使用皮帶輪進行一級減速，使用二級圓柱齒輪減速器二級減速，電動機軸與攪拌軸雖然在同一方向上，但電動機不直接連接減速器，同樣可以避免安裝分布范圍過大。同時其傳動比 u最大為 4 5 5=100，大于本次設計所需要的最大傳動比。 方案 2中只使用二級圓錐齒輪減速器，第二級使用圓柱齒輪傳動。優(yōu)點在于圓錐齒輪具有換向性，避免了電動機軸與攪拌軸在同一方向上，避免造成安裝分布范圍過大。其傳動比 u 最大為 3 5=15，遠遠小于 33.3。 綜上考慮，選擇方案一是比較合理的，多級減速避免了一次性速度變化過大，而且使用二級減速器照樣可以達到電動機、主軸和減速器在同一方向上，只要到時候電動機豎直放置即可。 3. 電動機及減速器的選 型 3.1 電動機的選型 按工作條件和工作要求選用一般用途的 Y系列三相異步電動機，它為臥式封閉結構。 計算電機所需功率 dP ： 查手冊第 3頁表 1-7： 1 帶傳動效率： 0.96 2 每對軸承傳動效率： 0.99 3 圓柱齒輪的傳動效率： 0.96 重慶理工大學 水泥攪拌裝置設計 15 4 聯(lián)軸器的傳 動效率： 0.993 5 葉片傳動效率： 0.96 (1)攪拌軸的輸出功率 初選電動機為 P=5KW KWKWw 52.496.099.096.05.5 23221 (2) 電動機的輸出功率 Pd /wd pP 傳動裝置的總效率81.05423421 則 Pd = Pw / =4.52 / 0.81KW=5.5KW (3)電動機額定功率的選擇 由機械設計課程設計 P272 表 22-1選取電動機額定功率 PW =5.5KW （ 4）確定電機轉速：取 V帶傳動比 i=2 4,二級圓柱齒輪減速器傳動比 i=8 40所以電動機轉速的可選范圍是： m i n/7 8 0 04 8 0)4084230in rn （）（總主軸電動機 符合這一范圍的轉速有： 750、 1000、 1500、 3000 根據(jù)電動機所需功率和轉速查機械 設計課程設計第 272 頁表 22-1有 4種適用的電動機型號如下表： 表 3-1 5.5KW 攪拌機的不同型號 方案 電動機型號 額定功率 同步轉速 r/min 額定轉速 r/min 重量 總傳動比 1 Y132S1-2 5.5KW 3000 2900 64Kg 96.7 2 Y132S-4 5.5KW 1500 1440 68Kg 48 3 Y132M2-6 5.5KW 1000 960 84Kg 32 4 Y160M2-8 5.5KW 750 720 119Kg 24 綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸 、重量、和帶傳動、減速器的傳動比，可見第 2種方案比較合適，因此選用電動機型號為 Y132S-4。 重慶理工大學 水泥攪拌裝置設計 16 3.2 傳動比的分配 電動機轉速 1440r/min，最終主軸轉速 30r/min，所以總的傳動比 4830/1 4 4 0/ 軸nni r/min 由于 V帶傳動比 i=2-4，所以取 3帶vi 則減速器的總出動比： 163/48i/i v1 帶i 一級變速的傳動比 7.44.112 ii 二級變速的傳動比 4.37.4/16/213 iii 以上就是整個攪拌機傳動比的分配。 3.3 計算傳動裝配的運動和動力參數(shù) (1)各軸轉速 假設電動機軸為 0軸，減速器高速 1軸，中間軸為 2軸，低速軸為 3 軸，攪拌軸4軸。各軸轉速為 no =1440r/min n1= no /i1 =1440/3=480r/min n2= n1/i2=480/4.7=102.1/min n3= n2/ i3 =102.1/3.4=30.02r/min n4 = n3=30.02r/min (2)軸輸入的轉矩 按電動機額定功率計算軸輸入的功率 P0 =Pd =5.5KW P = P0 1=5.5 0.99=5.45kw 重慶理工大學 水泥攪拌裝置設計 17 P2 =5.45 0.97 =5.28kw p3 =5.28 0.98=5.17kw P4 = P3=5.17kw 軸轉矩： mdd nPT 9550 5.36/9550 00 npT d N M 5.1 0 8/9 5 5 0 111 npT N M 8.493/9550 222 npT N M 6.1 6 4 4/9 5 5 0333 npTN M T4 = T3 =1664.6N M 運動和動力參數(shù)結果如下表： 表 3-2 運動和動力參數(shù)表 項目 電動機軸 減速器輸入軸 中間軸 輸出軸 攪拌軸 轉速 r/min 1440 480 102.1 30.02 30.02 功率 kw 5.5 5.45 5.28 5.17 5.17 轉矩 N M 36.5 108.5 493.8 1644.6 1644.6 傳動比 i 3 4.7 3.4 1 效率 0.99 0.97 0.99 0.99 3.4 減速器的選擇 3.4.1減速器的分析 減速 器 是專用的是一種動力傳達機構，它利用齒輪的速度轉換器，將馬達的回轉數(shù)減速到所要的回轉數(shù)，并得到較大轉矩的機構 。而之前分析過了本次用于水泥攪拌重慶理工大學 水泥攪拌裝置設計 18 機的是二級圓柱齒輪減速器，其主要的組成有減速器箱體、高速軸、中間軸、低速軸、高速軸大齒輪、 高速軸小齒輪、低轉速軸大齒輪、低轉速軸小齒輪。 3.4.2選擇減速器應注意得問題 1、盡量選用接近理想減速比： 減速比 =輸入轉速 /輸出轉速； 2、扭矩計算：對減速機的壽命而言，扭矩計算非常重要，并且要注意加速度的最大 。轉矩值 (TP)，是否超過減速機之最大負載扭力； 3、減速機的適用性很高，工作系數(shù)都能維持在 1.2 以上，但在選用上也可以根據(jù)自己的需要來決定； 4、輸入軸 直徑 不能大于提供的最大使用軸徑； 5、根據(jù)選擇的機型號、負載轉距、傳動比、輸出轉速確定所需的電機規(guī)格 ； 規(guī)格選擇要滿足強度、熱平衡、軸伸部位承 受徑向載荷等條件。具體選擇時從以下幾點考慮： 按機械功率或轉矩選擇規(guī)格（強度校核） 通用減速器和專用減速器設計選型方法的最大不同在于，前者適用于各個行業(yè)，但減速只能按一種特定的工況條件設計，故選用時用戶需根據(jù)各自的要求考慮不同的修正系數(shù)，工廠應該按實際選用的電動機功率（不是減速器的額定功率）打銘牌；后者按用戶的專用條件設計，該考慮的系數(shù)，設計時一般已作考慮，選用時只要滿足使用功率小于等于減速器的額定功率即可，方法相對簡單。 通用減速器的額定功率 一般是按使用（工況）系數(shù) KA=1（電動機或汽輪機為原動機，工作機載荷平穩(wěn)，每天工作 310h，每小時啟動次數(shù) 5 次，允許啟動轉矩為工作轉矩的 2 倍），接觸強度安全系數(shù) SH 1、單對齒輪的失效概率 1 ,等條件計算確定的。 所選減速器的額定功率應滿足 PC=P2 KA KS KR PN 式中 PC 計算功率（ KW）； PN 減速器的額定功率（ KW）； P2 工作機功率（ KW）； KA 使用系數(shù)，考慮使用工況的影響； KS 啟動系數(shù)，考慮啟動次數(shù)的影響； 重慶理工大學 水泥攪拌裝置設計 19 KR 可靠度系數(shù)，考慮不同可靠度要求。 目前世界各國所用的使用系數(shù)基本相同。雖然許多樣本上沒有反映出 KS KR 兩個系數(shù)， 但由于知己（對自身的工況要求清楚）、知彼（對減速器的性能特點清楚），國外選型時一般均留有較大的富裕量，相當于已考慮了 KR KS 的影響。 由于使用場合不同、重要程度不同、損壞后對人身安全及生產造成的損失大小不同、維修難易不同，因而對減速器的可靠度的要求也不相同。系數(shù) KR 就是實際 需要的可靠度對原設計的可靠度進行修正。它符合 ISO6336、 GB3480 和 AGMA2001 B88（美國齒輪制造者協(xié)會標準）對齒輪強度計算方法的規(guī)定。目前，國內一些用戶對減速器的可靠度尚提不出具體量的要求，可按一般專用減速器的設計規(guī)定（ SH 1.25，失效概率 1/1000），較重要場合取 KR=1.25=1.56 左右。 因此本次設計中 PC= P2 KA KS KR=1.1 2 0.8 1.25=2.2 KW PN 故選取額定功率為 2.2 KW 的減速器。 .熱平衡校核 通用減速器的許用熱功率值是在特定工況條件下（一般環(huán)境溫度 20，每小時 100 ,連續(xù)運轉、功率利用率 100），按潤滑油允許的最高平衡溫度（一般為 85）確定的。條件不同 時按相應系數(shù)（有時綜合成一個系數(shù)）進行修正。 所選減速器應滿足 Pct=P2 KT KW KP Pt 式中 Pct 計算熱功率（ KW）； KT 環(huán)境溫度系數(shù)； Kw 運轉周期系數(shù)； Kp 功率利用率系數(shù)； Pt 減速器許用熱功率（ KW）。 因此本次設計中 PCt=P2 KT KW KP=1.1 0.9 1 1.5=1.485 KW .校核軸伸部位承受的徑向載荷 通用減速器常常須對輸入軸、輸出軸軸伸中間部位允許承受的最大徑向載荷給予限制，應予校核，超過時應向制造廠提出加粗軸徑和加大軸承等要求。 重慶理工大學 水泥攪拌裝置設計 20 4.鏈接部分以及其他零件設計 4.1 主要部分連 接固定設計 水泥攪拌機是一個裝配體，其主要由攪拌機機架、攪拌葉片、主軸、減速器、電動機、皮帶輪。每個部分多是按照一定的要求連接固定的，最終達到整個攪拌機實現(xiàn)攪拌動作。所以只有合理的設計各部分的連接和固定才能實現(xiàn)攪拌動作。機械鏈接有兩大類：一類是機器工作時，被連接的零件可以有相對運動的鏈接，稱為機械鏈接，如機械原理課程中討論的各種運動副；另一類則是在機器工作時，被連接的零件間不允許產生相對運動的鏈接，稱為機械靜鏈接。 那么個部分怎么連接的呢，下面來依次分析，首先攪拌葉片與主軸之間采用的是螺紋連接，如圖 4-1 圖 4-1 主軸與旋轉裝置的鏈接 這樣既可以方便安裝拆卸，也有很強的預緊防松作用。 主軸與減速器的鏈接方式，由于是兩個豎直軸之間的鏈接，所以我們采用聯(lián)軸器鏈接，但由于機器的工況各異，因而對聯(lián)軸器提出了各種不同的要求，如傳遞轉矩的大小、轉速高低、扭轉剛度變化的情況、體積大小、緩沖吸震能力等，為了適應不同的要求，聯(lián)軸器有很多類型，那到底選擇哪個呢，綜合考慮我選用的是凸緣聯(lián)軸器， 如圖 4-2 重慶理工大學 水泥攪拌裝置設計 21 圖 4-2 聯(lián)軸器簡圖 上下聯(lián)軸器之間采用的雙頭螺柱鏈接，軸與聯(lián)軸器之間采用鍵鏈接。 考慮到機架是不需要拆卸 的，而且還需要很強的強度和剛度所以機架采用的是焊接，其他部分采用螺紋鏈接。 4.2 卸料裝置 攪拌機的卸料裝置主要采用的是手搖方式，通過手柄搖動使閥門打開如下圖狀態(tài)，然后使電動機反轉把混泥土轉出攪拌鍋，從而實現(xiàn)卸料的過程，手柄與閥門之間采用螺母鏈接固定。 圖 4-4卸料裝置 重慶理工大學 水泥攪拌裝置設計 22 4.3 攪拌軸的設計及其結果驗證 4.3.1攪拌軸外形結構裝配方案設計 軸的結構主要取決于以下因素：軸在機器中的安裝位置和形式；軸上安裝的零件的類型、尺寸、數(shù)量以及和軸連接的方法；載荷的性質、大小、方向、及分布情況；軸的加工工 藝等；由于影響軸的結構因素較多，且其結構形式又要隨其具體情況的不同而異，軸是沒有標準的結構形式。設計時，必須針對不同的情況進行具體的分析。但是，不論何種具體條件，軸的結構應該滿足：軸和裝在軸上的零件要有準確的位置：軸上的零件應便于裝拆和調整；軸應具有良好的制造工藝性等。 圖 4-6攪拌軸 根據(jù)傳動簡圖，攪拌軸上裝有聯(lián)軸器，軸承端蓋，軸承，旋轉盤依次從軸的右端向左端安裝，擋油環(huán)左軸承從左向右裝入。軸與聯(lián)軸器之間采用鍵鏈接，所以在軸上挖鍵槽，同樣軸上端也挖有鍵槽便于與攪拌鋼管之間的固定，同時為了防止鋼管上下跳 動，軸上還有螺紋預緊。 4.3.2攪拌軸的材料選擇 和結構設計 由機械設計表 10-1 選擇 45 號鋼，調質處理，硬度 217-255HBS,由機械設計表 15-3查得 45 號鋼取 Ao=112,由 P = 5.17kw, n = 30.02r/min 式中： p-軸所傳遞的功率， KW N-軸的轉速， r/min A-由軸的許用切應力所確定的系數(shù) 重慶理工大學 水泥攪拌裝置設計 23 得 d 56.72mm 軸最小端安裝聯(lián)軸器，考慮補償軸的可能位移，選用彈性柱銷聯(lián)軸器，查 GB5014-85 選用 HL3 彈性柱銷聯(lián)軸器，標準孔徑 d=60mm，即軸伸端 直徑d1=60mm。 如圖 4-6，從左到右長度分別為 L1 到 L7,直徑分別為 D1 到 D7。聯(lián)軸器的計算轉矩TkT aca 。 nPT 9550000 由機械設計表 14-1 查得 Ka=1.7 得 T=2795968N.mm 按照計算的轉矩 Tca應小于聯(lián)軸器公稱轉矩的條件，查標準 GB/T5014-2003 或手冊，選用聯(lián)軸器轉矩 2800000N.mm 聯(lián)軸器的孔徑 d=60mm，故取 D1=60mm，半聯(lián)軸器的長度L=100mm 1）為了滿足聯(lián)軸器的軸向定位要求，第 1 軸端需制出軸肩，故取第 2端的直徑D2=80mm；左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑 D=80mm，半聯(lián)軸器與軸配合的縠孔長度 L=45mm，為了保證軸擋位圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故第一段的長度 L1 應比 L 稍短，取 L1=42mm。 2） 初步選擇滾動軸承。因軸承同時受 有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù) D3=60mm，由軸承產品目錄中的初步選擇取 0基本游隙組、標準精度的單列圓錐滾子軸承 30209，其尺寸為 d*D*T=60 85 20.75,所以D3=60mm， L3=20.75mm。 3） 右端滾動軸承采用軸肩進行定向定位。由手冊上查的 30209 型的定位軸肩高度 h=2.5mm，因此取 D4=72mm，考慮的攪拌機攪拌鍋的高度以及上面蓋板的厚度等，取 L4=270mm。 4） 因為軸套的高度為 15mm，直徑為 45mm，所以 D5=80mm， L5=15mm。 5） 因為上軸承蓋的高度為 25mm，滾子軸承的高度為 20mm，上蓋板與軸承蓋的距離為 30mm，所以 L6=75mm， 直徑等于軸承直徑，所以 D6=40mm。 7）最后一段存在軸肩定向定位，由于軸肩定向高度 2.5mm，所以取 D7=35mm， 考慮到上蓋板高度，螺母的高度等取 L7=62mm 重慶理工大學 水泥攪拌裝置設計 24 4.3.3輸出軸的強度校核 計算攪拌架受力 轉矩 T4=9550* P / n =388.8 N M 攪拌架切向力 Ft1=2T1/d1=2 388.8/60 10-3N=1296N 攪拌架徑向力 Fr1=Ft1 tan =1296 tan20N=71.3N 攪拌架軸向力 Fx= Ft1tan =0 軸的受力簡圖 如圖 5(a) 計算支承反力 如圖 5(b)及 （ d） 水平平面 ： Fh1=( F d/2+65Fr)/125=37.1N Fh2 = Fr - Fh1 =71.3-37.1=34.2N 垂直平面 ： Fv = Fv = Ft1 /2=1296/2=648N 繪制彎矩圖 水平平面彎矩圖 如圖 5(c) b 截面 Mhb1=65 Fh1=2411.5N mm Mhb2=Mbh1-F d/2= 2411.5 N mm 垂直平面彎矩圖 如圖 5(e) Mvb=65Fv =65 648=42120 N mm 合成彎矩圖 如圖 5(f) Mb1=42188.9N mm Mb2= Mb1=42188.9N mm 繪制轉矩圖 如圖 5(g) T4 = T3 =388800N mm 繪制當量彎矩圖 如圖 5(h) 單向運轉 ，轉矩為脈動循環(huán)， =0.6 T=0.6 388800=233280N mm b 截面 Mb1=237064 N mm Mb2=237064 N mm a 截面和 I截面 Mea=Met= T=0.6 388800=233280N mm 重慶理工大學 水泥攪拌裝置設計 25 分別校核 a和 b截面 da=56.72mm db=72mm 考慮鍵槽， da=105% 56.72=59.2mm， db=80mm