攪拌器設計

- 1 - 哈爾濱理工大學榮成學院 ?？粕?畢業(yè) 設計 題 目： 攪拌器設計 專業(yè)年級 ： 機電 09-2 學生姓名 ： 學 號 ： 指導教師 ： 哈爾濱理工大學榮成 學院 完成時間： 2011 年 6 月 15 日 - 2 - 哈爾濱理工大學榮成學院 ?？粕厴I(yè)設計（論文）評語 學生姓名： 學號 學 院： 專業(yè)：機電 09-2 任務起止時間： 2012 年 5 月 13 日至 2012 年 6 月 15 日 畢業(yè)設計（論文）題目：攪拌器設計 指導教師對畢業(yè)設計（論文）的評語： 指導教師簽名： 指導教師職稱： 評閱教師對畢業(yè)設計（論文）的評語： 評閱教師簽名： 評閱教師職稱： 答辯委員會對畢業(yè)設計的評語： 答辯委員會評定，該生畢業(yè)設計（論文）成績?yōu)椋?答辯委員會主席簽名： 職稱： 年 月 日 - 3 - 哈爾濱理工大學榮成學院 ?？粕厴I(yè)設計（論文）任務書 學生姓名： 學 院： 專業(yè)：機電 09-2 任務起止時間： 2012 年 5 月 13 日至 2012 年 6 月 15 日 畢業(yè)設計（論文）題目：攪拌器設計 畢業(yè)設計工作內容： 1. 分析國內外穩(wěn)定土廠拌設備的基本特點和發(fā)展趨勢分析； 2. 對穩(wěn)定土廠拌設備總體方案進行布置； 3. 對穩(wěn)定土廠拌設備的主要部件 攪拌機進行結構設計和計算； 4. 對穩(wěn)定土廠拌設備的保養(yǎng)和維修提出要求； 。 5. 了解畢業(yè)設計內容，查閱資料（ 5 月 13 日 5 月 20 日） 6. 確定硅鋼板沖裁工序，完成總裝圖和零件圖的設計。（ 5 月21 日 6 月 3 日） 7. 撰寫論文，準備畢業(yè)答辯（ 6 月 4 日 6 月 15 日）。 資料： 1）、生產能力： 200t 2）、總裝容量： 70KW 3）、最大電機功率： 18.5KW*2 4）、允許骨料最大直徑： 60mm 5）、成品料倉容積： 10 立方米 6）、占地面積： 38m*7m 7）、整機重量： 10t 8）、配料精度土壤，骨料： 2.5% - 4 - 9）、配料精度石灰，水泥： 1% 10）配料精度水： 0.5% 本設計穩(wěn)定土廠拌設備采用可搬式結構，雙臥軸連續(xù)攪拌式有襯板機型，傳動方式采用鏈傳動，容積式計量方式，采用 4 個料斗。 指導教師意見： 簽名： 年 月 日 指導教師意見： 簽名： 年 月 日 - 5 - 第一章 緒論 . 6 1.1 課題的意義 . 6 1.2 國外水平及發(fā)展趨勢 . 6 1.3 國內水平及發(fā)展趨勢 . 9 第二章 穩(wěn)定土廠拌設備簡介 . 10 2.1 穩(wěn)定土廠拌設備的用途和和分類 . 10 2.1.1 穩(wěn)定土廠拌設備的用途 . 10 2.1.2 穩(wěn)定土廠拌設備的分類。 . 11 2.2 穩(wěn)定土廠拌設備的結構與工作原理 . 13 2.3 穩(wěn)定土廠拌設備的基本特點與要求 . 14 2.4 穩(wěn)定土廠拌設 備的發(fā)展方向與趨勢 . 15 2.4.1 常見國內外的穩(wěn)定土廠拌設備的比較 . 15 2.4.2 國內市場主導產品使用中存在的問題 . 16 2.4.3 穩(wěn)定土廠拌設備結構的發(fā)展方向 . 17 第三章 穩(wěn)定土廠拌設備的總體設計 . 19 3.1 穩(wěn) 定土廠拌設備的總體計算與參數確定 . 19 3.2 穩(wěn)定土廠拌設備的結構組成 . 19 3.2.1 集料配給系統(tǒng) . 19 3.2.2 粉料配料系統(tǒng) . 21 3.2.3 供水系統(tǒng) . 23 3.2.4 攪拌機 . 23 3.2.5 成品料皮帶輸送機 . 24 3.2.6 電氣系統(tǒng) . 25 第四章 穩(wěn)定土廠拌設備攪拌機的設計與計算 . 25 4.1 攪拌機傳動方式的選擇 . 25 4.2 攪拌機變速箱齒輪的設計與計算 . 26 4.3 攪拌機的設計與計算 . 34 4.3.1 攪拌機性能參數的確定與計算 . 34 4.3.2 攪拌軸的設計與計算 . 41 4.3.3 軸上軸承的選用與校核 . 42 4.3.4 滾子鏈傳動的設計與計算 . 44 4.3.5 滾子鏈輪的設計與計算 . 46 第五章 穩(wěn)定土廠拌設備的使用 與維修 . 49 5.1 穩(wěn)定土廠拌設備的使用技術與操作 . 49 5.2 穩(wěn)定土廠拌設備的維修與保養(yǎng) . 50 5.3 穩(wěn)定土廠拌設備常見故障分析與處理 . 51 - 6 - 結束語 . 54 致 謝 . 56 參 考 文 獻 . 57 第一章 緒論 1.1 課題的意義 在我國的公路建設中，為了滿足交通量和車輛負載日益增長的需要，對道路的整體強度、水穩(wěn)性以及平整度等質量要求越來越高。經過多年的研究和施工實踐，證明采用穩(wěn)定土補強道路的基層和底基層，對提高道路的整體強度、水穩(wěn)性以及延長道路的使用壽命等性能是一種非常有效的措施。因此，在我國的高等級公路施工建設中，規(guī)定了必須采用穩(wěn)定土混合料補強道路的基層和底基層，同時還規(guī)定了高等級公路基層的穩(wěn)定土混合料必須使用穩(wěn)定土廠拌設備進行拌制。 穩(wěn)定土廠拌設備是用來拌制各種以水硬性材料為結合劑的穩(wěn)定混合料，如水泥穩(wěn)定砂礫、石灰穩(wěn)定土、石灰粉煤灰土 (二灰土 )、石灰粉煤灰碎石 (二灰石 )等等。它具有對各種物料計量精度高、級配準確、拌和均勻、產量大、節(jié)省材料、便于計算機自動控制、統(tǒng)計打印各種數據等特點，是當前高等 級公路修筑中的一種高效能的路面基層修筑機械，也是機場、停車場、建筑物等基層、底基層施工的重要機種之一。 本設計是通過研究參考已有的國內外的穩(wěn)定土廠拌設備，結合生產設計需要，在設計中進行了多方面改造，使其更具有實用性和可靠性。同時參考了各類文獻中關于穩(wěn)定土廠拌設備在使用中出現的問題以及改進方法的研究，對設計的穩(wěn)定土廠拌設備的保養(yǎng)和維護方面做了一些具體說明，在施工中將會發(fā)揮更大的優(yōu)勢。 1.2 國外水平及發(fā)展趨勢 國外工業(yè)發(fā)達的國家研制穩(wěn)定土廠拌設備比較早，廠拌設備在公路工程中的使用也占有很大的比例。目前 生產穩(wěn)定土廠拌設備的- 7 - 主要有澳大利 ARAN、美國的 IOWA、 BARBER-GREEN,意大利的 MARINI,英國的 PARKER,日本的 NIGATA、 TANAKARON WORKS、德國的 BHS,法國的 SAE 等廠家。他們生產的廠拌設備已形成系列產品，生產率一般為 200-1200t/h。其總體布局有整體移動，分部件移動式，可搬式，固定式等多種結構形式。集料計量大多采用自動控制的連續(xù)稱量技術，級配準確且精度高。攪拌器結構隨廠家不同各有特點，但都具有傳動合理，適應性強、拌和效率高、使用壽命長和易于保養(yǎng)等優(yōu)點，同時重視 采用計量、防污染、防離析等方面的新技術，并在不斷的改進和發(fā)展，總趨勢可歸納如下幾點： （ 1） 細粒料含水率快速連續(xù)檢測技術 水量的多少對水硬性結合料的力學性能和施工性能有著重要的影響，因此所有廠拌設備都必須能進行精確的計量和控制。原始材料中含水率受氣候影響變化大，特別是砂料、粉煤灰等細料的含水率變化更大，含水率的變化直接影響到攪拌過程中的供水量和骨料級配的準確性，因而，必須及時檢測出原材料中的含水率，才能準確控制供水量和供料量，使成品混合料的各項配比保持一定。目前各廠家生產的廠拌設備，幾乎都是采用連續(xù)強制攪拌方式， 這就要求廠拌設備的供料系統(tǒng)不僅具有快速檢測原材料含水率的能力，而且必須是連續(xù)式的檢測，只有這樣才能實現有效的自動控制，從而保證成品料的質量。 （ 2） 既能連續(xù)又能間歇強制拌和的多用途廠拌設備 為了擴大廠拌設備的使用范圍，使廠拌設備不僅能拌制穩(wěn)定材料，也能拌制各種水泥混凝土混合料，國外一些生產廠家正在研制多用途的廠拌設備。這種廠拌設備具有連續(xù)攪拌作業(yè)和間歇作業(yè)兩種功能。通過在操作室操作鍵盤可方便的轉換物料計量程序，實現物料的連續(xù)計量與輸送。在連續(xù)計量時，攪拌器中的攪拌漿葉安裝角度一致，構成常用的雙臥軸強制連續(xù)攪拌器， 可滿足連續(xù)生產穩(wěn)定土材料的需要，在間歇計量時，攪拌器中的幾個槳葉通過改變安裝角度，能使物料在攪拌器中循環(huán)運動，因而變成雙臥軸強制間歇- 8 - 攪拌器，其攪拌時間可可隨意設定，這種分批計量與攪拌的工作方式，能滿足控制水泥混凝土或其他需要長時間攪拌特殊材料的的需要。該設備的關鍵技術在于物料的計量控制技術及特殊攪拌器的多功能特性，目前該設備還處在研究階段，預計不久可以推向市場。 （ 3） 無襯板攪拌器 攪拌器在工作時由于材料的摩擦作用，其槳葉和襯板必然產生磨損，磨損的程度將隨著攪拌速度的增加而增加。因此，提高攪拌器的性能及耐磨性是生 產廠家努力追求的目標之一。近年來，國外一些廠家針對穩(wěn)定材料的特性和連續(xù)攪拌的特點，并結合多年的使用經驗，對強制連續(xù)攪拌器進行大膽的改進，取消襯板，研制成新型無襯板攪拌器。這種無襯板攪拌器的工作原理和有襯板攪拌器基本相同。但是，兩者的抗磨原理卻既然不同。無襯板攪拌器最大限度的增加可槳葉和殼體之間的間隙，攪拌器工作時，在該間隙中通常會形成一層不移動的混合料層，此混合料層停留在殼體上起到了襯板的作用，保護著殼體不受磨損，同時也減輕了槳葉的磨損。這種無襯板攪拌器，其殼體一般設計成平底斗型，具有結構簡單，加工制造容易 的特點，在相同體積的情況下，比有襯板攪拌器的重量輕，造價低，攪拌速度可以提高 1 倍，因而提高了生產效率 ；混合料拌和效果好，不產生楔住、擠碎等現象。無襯板攪拌器通過實驗和使用，已經達到了實用階段，現正在應用于穩(wěn)定土廠拌設備中。 （ 4） 各主要組成部件的組合搭配 多數廠家生產的穩(wěn)定土廠拌設備，都由多個總成相互組配而成。因此在保證設備基本性能的前提下，其部件可以根據用戶的實際需求進行不同的組合，其總體布局亦可以根據用戶施工現場的要求而變化。例如，在生產率為 300t/h 的條件下，根據用戶需求，生產廠可提供 2-4 個配料斗為一組 的配料裝置，粉料倉可提供立式料倉和臥式料倉，總體布局可布置成“一”字型或“丁”字型等多種形式。因此，研究和開發(fā)結構多樣、布局更為靈活的廠拌設備，也是各生產制造廠家普遍重視的課題之一。 - 9 - （ 5） 建立用戶聯絡控制中心 國際上通訊技術發(fā)展很快，一些廠家便充分利用國際電話網絡等先進可靠的通訊手段與電子計算機技術，同用戶建立直接的聯系。在生產制造廠家設立控制中心，控制中心的計算機和用戶廠拌設備的計算機通過國際通訊網絡聯網，在控制中心的計算機能及時查詢用戶設備的工作運轉情況，亦能方便的調節(jié)和改變用戶設備的工作狀態(tài)，及時解決設備 在生產中出現的問題，盡可能的為用戶提供保障服務，并幫助落后地區(qū)或缺乏技術人員的用戶盡快掌握廠辦設備的使用技術。目前，這種利用控制中心為用戶提供服務的機構在發(fā)達國家已經出現，并越來越多的被實際應用。 1.3 國內水平及發(fā)展趨勢 我國于 80 年代開始研制穩(wěn)定土廠拌設備，至今已經有一定的基礎，在我國公路建設中發(fā)揮著重要作用。國產的穩(wěn)定土廠拌設備，大都采用組合可搬移式或部分部件可移動的結構布局形式，產品種類規(guī)格較少，生產率在 50-300t/h。國產設備基本技術性能一般都能達到施工技術規(guī)范所規(guī)定的要求，但是在技術性能和 外觀質量，耐用性，制造精度上和國際先進設備相比還有一段差距，但是，通過十多年來的努力，已使產品的性能有了很大的提高，特別是通過“八五”攻關而研制成的主要用于拌和碾壓混凝土混合料的廠拌設備，其技術性能已達到了國外同類產品 90 年代初的世界先進水平。提高我國產品技術性能和質量，發(fā)展新品種、多規(guī)格的系列產品及大型化是我國今后開發(fā)研究廠拌設備的主要方向。 - 10 - 第二章 穩(wěn)定土廠拌設備簡介 2.1 穩(wěn)定土廠拌設備的用途和和分類 2.1.1 穩(wěn)定土廠拌設備的用途 穩(wěn)定土拌和設備是用來拌制各種以 水硬性材料為結合劑的穩(wěn)定混合料，如水泥穩(wěn)定砂礫、石灰穩(wěn)定土、石灰粉煤灰土 (二灰土 )、石灰粉煤灰碎石 (二灰石 )等等，是當前高等級公路修筑中的一種高效能的路面基層修筑機械，也是機場、停車場、建筑物等基層、底基層施工的重要機種之一。 穩(wěn)定土拌和設備以廠拌形式、集中拌和為特征，故也稱作穩(wěn)定土廠拌設備。它一般采用連續(xù)作業(yè)式攪拌機進行混合料的強制攪拌，在布置上采用組合可搬遷式結構，能迅速地拆遷、移場、拼裝，全部設備可拆成若干個功能單元分別運輸，具有較高的機動性。移動式穩(wěn)定土拌和設備則以一個拖掛單元集計量、集料、 輸送、攪拌、提升、儲料等多功能于一體，具有更高的機動性。穩(wěn)定土廠拌設備與穩(wěn)定土拌和機相比具有以下特點： 1拌和均勻性好 材料的拌和均勻性主要由兩方面保證：一是拌和之前對各種原材料進行精確的計量；二是采用強制攪拌，使其進行充分混合。穩(wěn)定土廠拌設備集中備料和精確計量比穩(wěn)定土拌和機更能保證各種物料的級配準確，保證整個路段材料的一致性。 2適用范圍廣 - 11 - 一般每臺設備由多個配料斗組成，可對不同規(guī)格、不同品種的物料進行級配，故能生產出多種類型的穩(wěn)定土基層材料，具有較廣的適用范圍。 3可獲得滿意的級配比 各種物料的級配可通過轉速和出料口大小的調整，簡單易行地滿足施工要求，從而獲得滿意的物料級配比。含水量的多少可通過流量計的控制來實現。 4自動化程度高 穩(wěn)定土廠拌設備均采用集中控制，控制方式可設置多種，自動化程度高。 5運輸安裝方便 穩(wěn)定土廠拌設備多采用模塊化設計，拆遷、運輸靈活方便。設備可根據場地的大小，采用多種形式靈活布置，具有良好的適應性能。 2.1.2 穩(wěn)定土廠拌設備的分類。 1根據生產率大小，穩(wěn)定土廠拌設備可分為小型 (生產率 50th)、中型 (生產率 200-300t/h)、大型 (生產率 600t h)和特大型 (生產率 600t h以上 )四種。 2根據設備拌和工藝和方式可分為非強制跌落間歇式、非強制跌落連續(xù)式、強制間歇式、強制連續(xù)式等。現在的穩(wěn)定土廠拌設備多采用強制連續(xù)式。強制連續(xù)式中又可分為單臥軸強制攪拌式和雙臥軸強制攪拌式。在諸多的形式中，雙臥軸強制攪拌式是最常用的攪拌形式。 3根據穩(wěn)定土廠拌設備的布局及機動性可分為移動式、部分移動式、可搬遷式、固定式等結構形式。 移動式拌廠拌設備是將全部裝置安裝在一個專用的拖式 底盤上，形成一個較大型的半掛車，可以及時轉移施工地點。設備從運輸狀態(tài)轉到工作狀態(tài)時不需要吊裝機具，僅依靠自身液壓機構就可實現部件的折疊和就位，從運輸狀態(tài)轉到工作狀態(tài)時只需很短的時- 12 - 間即可完成，且不需專門預制混凝土基礎。這種拌和設備大多是中、小型生產能力的設備，多用于工程分散、頻繁移動的公路施工工程。 部分移動式廠拌設備是將各主要總成分別安裝在幾個專用底盤上，形成兩個或多個半掛車或全掛車形式。各掛車分別被拖到施工場地，依靠吊裝機具使設備組合安裝成工作狀態(tài)，并可根據實際施工場地的具體條件合理布置各總成。這 種形式多在中、大生產率設備中采用，適用于工程量較大的公路施工和城市道路工程。 可搬遷式廠拌設備是將各主要總成相對獨立，各自裝車運輸實現工地轉移，再依靠吊裝機具將幾個總成安裝組合成工作狀態(tài)。這種設備大多需要少量的混凝土基礎，在轉場時拆裝比較麻煩，安裝調試周期較長 (7-15 天 )。為了減少設備的拆裝工作量，近幾年各廠大力發(fā)展模塊式拌和設備，它是將各主要總成集中安裝在幾個底架上，到工地后像搭積木一樣依靠吊裝機具可以快速組裝。這種設備一般不需要混凝土基礎，安裝調試周期較短 (2-4 天 )?？砂徇w式拌和設備是我國采 用最多的拌和設備，在大、中、小生產率設備中采用，具有造價較低、維護保養(yǎng)方便等特點，適用于各種工作量的城市道路和公路施工工程。 固定式廠拌設備固定安裝在預先選好的場地上，大多固定在預制的混凝土基礎上，一般不需要搬遷，是一個穩(wěn)定的材料生產工廠，因此，一般規(guī)模較大，具有大、特大生產能力，適用于城市道路施工或工程量大且集中的施工工程。 4根據物料計量形式可分為容積 (體積 )計量和電子動態(tài)稱重計量廠拌設備。 容積計量拌和設備其級配精度為 3 5，由于精度較低，現在多用于一級以下公路的建設。電子秤動態(tài)計量的級配精度 在 0 5 1 5，可以滿足高級配精度要求，提高施工質量，在高等級公路建設中使用十分廣泛。 - 13 - 2.2 穩(wěn)定土廠拌設備的結構與工作原理 穩(wěn)定土拌和設備大部分都為強制連續(xù)式的，其組成主要有以下幾個部分：集料 (碎石、砂礫、土壤、粉煤灰等 )配料系統(tǒng)、集料皮帶輸送機、粉料配料系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、攪拌機、成品料皮帶輸送機、成品儲料倉、電器控制系統(tǒng)等。 穩(wěn)定土拌和設備的工作原理：用裝載機把不同規(guī)格的集料裝入配料系統(tǒng)各料斗中，料斗底部的計量裝置按規(guī)定量連續(xù)均勻地將物料導人集料皮帶輸送機中，再由集料皮帶輸送機輸送到攪拌機中；粉 料由粉料倉底部的配料計量裝置按規(guī)定量連續(xù)均勻地導人集料皮帶輸送機中或直接輸送到攪拌機中；水經供水系統(tǒng)流量計計量直接連續(xù)泵送到攪拌機中；攪拌機將各種物科連續(xù)拌制成均勻的成品混合料，成品混合料通過成品料皮帶輸送機輸送到成品儲料倉中，成品儲料倉通過控制料門裝車運往工地。示意圖如圖 2.1所示 圖 2.1 穩(wěn)定土廠拌設備示意圖 1 集料配料系統(tǒng)， 2 集料皮帶輸送機， 3 粉料配料系統(tǒng)， 4 供水系統(tǒng)， 5 攪拌機， 6 成品皮帶輸送， 7 成品儲料倉， 8 電氣- 14 - 控制系統(tǒng) 2.3 穩(wěn)定土廠拌設備的基本特點與要求 穩(wěn)定土是以水硬性材 料為結合劑，以土、砂、砂礫、碎石、礦渣和工業(yè)廢渣等材料為集料，通過拌和而成的混合材料。 按我國公路路面基層施工技術規(guī)范規(guī)定，穩(wěn)定土可劃分為：水泥穩(wěn)定土、石灰穩(wěn)定土、石灰 、 工業(yè)廢渣穩(wěn)定土等三大類。根據集料的不同，又可細化為數種，如：水泥砂土、石灰碎石土、二灰砂礫等。還可根據材料的需要，用水泥和石灰聯合做穩(wěn)定劑，稱之為水泥綜合穩(wěn)定土或石灰綜合穩(wěn)定土等。 穩(wěn)定土廠拌設備主要構成為：貯料系統(tǒng)、計量系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)、成品料中貯料系統(tǒng)、聯接各系統(tǒng)的輸送設備和控制系統(tǒng)等部分。穩(wěn)定土廠拌設備采用連續(xù)的生產方式進行作業(yè)。 目前 ，穩(wěn)定土廠拌設備所用的攪拌主機多為雙臥軸連續(xù)強制式，結構形式分為有襯板和無襯板兩種。無襯板型式的攪拌主機雖是一較新的技術，但已得到普遍的應用。穩(wěn)定土廠拌設備的配料方式為連續(xù)式，計量方式為容積式、稱重式和容積與稱重混合式?？刂品绞綖槎蝺x表、工業(yè)計算機等控制形式。 公路工程對穩(wěn)定土廠拌設備有以下幾方面的基本要求： （ 1） 應能適應穩(wěn)定土的多種原材料特點，穩(wěn)定土用原材料為 2-6種，不同的工程有不同的組合。適應原材料的不規(guī)范性，如材料粒徑異常、土的含水量偏高。 （ 2） 動態(tài)連續(xù)計量應準確可靠、配比調整設置方便，計量系統(tǒng)有較寬的計 量范圍。 （ 3） 攪拌主機的拌和性能要好、拌和均勻度高。成品料的色澤應均勻，無灰團、離析、拌和不足或過度等現象。 （ 4） 控制系統(tǒng)以使用為主，人機關系友好，并可對生產過程進行自動控制和運行狀態(tài)的實時監(jiān)測。 （ 5） 設備的養(yǎng)護維修應方便，平均無故障時間等可靠性指標較高。 - 15 - （ 6） 場地適應能力強，公路工程拌和場地在形狀和平整方面不規(guī)則，要求穩(wěn)定圖廠拌設備應能進行多種平面的布置和高差的調整。 （ 7） 整套穩(wěn)定土廠拌設備的拆、裝、吊、運等性能應符合公路工程工期緊張和轉場頻繁的特點。 2.4 穩(wěn)定土廠拌設備的發(fā)展方向與趨勢 2.4.1 常見國內外的穩(wěn)定土廠拌設 備的比較 1.國內外同類產品的比較 （ 1）國內移動式與國外高移動形式 項目內容 國外高移動形式 國內移動式 底盤 專用汽車底盤 非專用汽車底盤 通過性 通過性好，適用于各種類型的路面 通行性差，僅適用于等級路面 轉場速度 允許高速拖行，可實現高速轉場 允許拖行速度慢，只能低速行走 首次安裝 依靠自身動力進行頂升，快捷迅速 需吊裝機具前來協(xié)助完成，工作量和難度較大 整體布局 一字型結構 層疊式布置 可維修性 好 差 離地間隙 大，便于撒落物料的清除 小，灑落物料需停機清除 轉場狀態(tài) 停機后可自 動進行轉場 ，到位后即可進行正常生產 上料皮帶機需進行折疊處理，到位后需重新恢復 （ 2）國內可搬式與國外可移動式 項目內容 國外可移動式 國內可搬式 - 16 - 結構布局 在滿足運輸要求和良好的可維修性的前提下，采用高度集成的箱型結構 各功能級配單元相互獨立，集成性差，離散性大 可搬運性 可搬運性好，集裝箱型結構，極少數車輛即可完成 可搬運性差，需要多臺車輛，不宜吊裝和車內布置 可安裝性 可安裝性好，極少的時間內就可完成，工作量少，勞動強度低 可安裝性差，工作量大，勞動強度高，時間長 生產準備 生產準備周期 短，設備運抵后即可在較短的時間內安裝并投入生產 生產準備周期長，需預置安裝用混凝土基礎，可安裝性差，時間長 安裝難度 集裝箱式結構，現場安裝量小，難度低 各功能級配單元相互獨立，需現場進行協(xié)調，工作量大，難度較高 可轉場性 差，一旦定型就不易改變 差，各功能級配單元需與安裝基礎予以拆除，且各功能級配單元間及其內部需拆除的硬性連接點較多 配置靈活性 好，按用戶需求靈活布置 2.4.2 國內市場主導產品使用中存在的問題 1.移動式穩(wěn)定土廠辦設備 移動式穩(wěn)定土廠拌設備以一個拖掛單元 , 集中了集料、計量、輸 送、攪拌、提升和儲料等多種作業(yè)于一體 , 具有結構緊湊等- 17 - 特點。 缺點：由于移動式廠拌結構緊湊 , 并采用二灰二石的配料結構形式在級配材料的適應性上大打折扣 , 同時也造成了可維修性差，如攪拌機內物料的清除及機內零部件的更換、配料機皮帶的更換等、適用范圍不廣等特點。由于采用兩面上料 , 當其生產率大于一定值時 , 需配置多臺上料機械 , 故給生產的組織、協(xié)調造成了一定的難度由于整機的最低點離地面間隙較小 , 故在設備運行時無法對撒落于其底部的物料進行清除 , 需停機完成設備的第一次安裝存在較大的難度和工作量。設備轉場時要對其 料皮帶機進行折疊處理。拖行速度慢 , 輪胎容易發(fā)熱。拖行僅適用于等級路面 , 通過性較差。 優(yōu)點：結構緊湊 , 便于布置。一停就用 ,不需預制安裝基礎 , 快捷方便。除第一次安裝需用吊裝機具外 , 以后不再需要吊裝機具 , 便可完成短距離轉場間的正常生產。 2.可搬式穩(wěn)定土廠拌設備 缺點：各功能單元相互獨立 , 呈“一”字形排列 , 不利于布置。每次轉場需用吊裝機具和大量的運輸車輛 , 并需預先做好安裝基礎 , 準備周期長且繁瑣。轉場后需重新安裝 , 工作量大且重復設備結構龐大 , 運輸費用較高。 優(yōu)點：各功能單元相互獨立排列 , 維 修保養(yǎng)便利。布局靈活 , 各功能單元可根據施工實際情況予以增添。設備離地間隙大 , 便于清除撒落底部的物料 , 且不需停機進行。采用一面或兩面上料 ,便于上料機械的作業(yè)和調配。 2.4.3 穩(wěn)定土廠拌設備結構的發(fā)展方向 通過市場調研情況來看 , 在高等級公路的工程施工及市、縣道路的大面積改造中 , 移動式廠拌設備本身所固有的“ 一拉即走” 的靈活性 , 并沒有得到切實有效的體現。 （ 1） 高等級公路的工程施工及大面積的市、縣道路改造 , 均為全線分段招投標式施工 , 各標段的施工距離有限。若取得多個標段的施工權 , 需配備多臺相應的施工 設備方能取得投標資- 18 - 格。 （ 2） 在施工中 , 除劃定的道路占地外 , 施工單位特別是外地的施工單位在料場的征地及道路通行上存在相當的難度 , 故用多個料場來完成標段的施工的可能性極小。 （ 3） 設備的轉場要對其上料皮帶機進行折疊處理 , 并將其周圍撒落的物料清除干凈后方能拖行。 （ 4） 由于各標段的施工進程存在差異 , 且該設備的通行能力較差因此將其拖行出施工腹地的可能性極小。 （ 5） 設備允許的拖行速度低 , 速度較高時容易造成輪胎發(fā)熱和爆胎。 鑒于上述客觀事實 , 因此認為造成移動式廠拌設備熱銷的原因不在于其機動性能而是在于其“ 不需安裝 ,一停即用 ” 的良好的快捷性能和優(yōu)良品質 , 并由此掩蓋其維修保養(yǎng)嚴重不便的缺陷。 針對移動式穩(wěn)定土廠拌設備和可搬式穩(wěn)定土廠拌設備的優(yōu)缺點 , 應該采取“ 優(yōu)勢互補、揚長避短” 的原則 ,向無基礎、緊湊型結構的穩(wěn)定上廠拌設備方向發(fā)展。 （ 1）快速安裝 , 結構緊湊 , 不需要水泥基礎，各總成部件采用框架式結構 , 減少現場拼裝環(huán)節(jié) , 縮短安裝時間 , 降低勞動強度 , 但同時要便于日常的維修保養(yǎng)并做到設備運抵現場后直接吊裝到位。 （ 2）預安裝電氣和氣動連接管路 ,采用插接件連接方式。 （ 3）高強度結構設計 , 適用于頻繁的搬遷和移動。 （ 4）用最短的時間完成整套設備的折疊和安裝一一盡量減少主要部件的總成數量 , 減少運輸環(huán)節(jié)。 （ 5）最佳的移動性能 , 最大可能的節(jié)省移動和服務費用。 （ 6）采用最先進的電氣控制技術。 - 19 - 第三章 穩(wěn)定土廠拌設備的總體設計 3.1 穩(wěn)定土廠拌設備的總體計算與參數確定 一般說來，穩(wěn)定土廠拌設備的總體設計應包括： 1確定設備的總體布置型式，是采用固定式、可搬組裝式還是移動式； 2確定額定生產率； 3確定配料料斗 (包括集料和粉料 )的數量； 4確定配料計量和控制方式，是采用容積式配料還是采用按質量進行稱量配 料； 5確定各總成的最大外形尺寸和設備的占地面積等。 在設計中還應注意貫徹執(zhí)行標準化、系列化和通用化方針，注重產品的先進性、可靠性、耐用性、安全性和可維修性等。在滿足使用所要求的技術性能和經濟性能的前提下，應盡量采用新技術和新材料。 根據設計任務書，本設計的穩(wěn)定土廠拌設備采用可搬組裝式布置型式，額定生產率為 200t/h，配料斗數量為 4 個，配料計量方式采用容積式計量，整機重量 10t，占地面積 25m 7m。 3.2 穩(wěn)定土廠拌設備的結構組成 3.2.1 集料配給系統(tǒng) 集料配料系統(tǒng)的功能是對各種集料進行計量并按工程 的要求進行級配。集料配料系統(tǒng)一般由幾個料斗和相對應的配料機、機架等組成。配料機的出料方式有兩種，一種為縱向的出料，一種為橫向的出料 （見圖 3.1） 。本設計采用縱向出料的方式 。 - 20 - 圖 3.1配料系統(tǒng)示意圖 1 料斗， 2 集料帶， 3 立柱， 4 配料機 本設計的料斗由鋼板焊接而成，在上口周邊裝有擋板，增加料斗容量；斗壁上裝有倉壁振動器，消除物料拱起現象。裝粘性材料的料斗內部裝有強制破拱器，破拱器料斗上部裝有柵網，保證安全生產。料斗的下部一側有一出料口，裝有可調節(jié)的出料閘門，調節(jié)開啟高度就可改變配料機的供料 量，操作十分方便。 斗壁上裝的倉壁振動器即振動電機，它由無級可調偏心距的旋轉重錘式激振機構與驅動電機為一體的激振源，其激振力可以無級調節(jié)。它有螺栓連接在斗壁上，通過激振力帶動斗壁振動，作用到物料上起到拱料作用。這種設計具有結構緊湊，激振力大，噪聲低，節(jié)能，易于維護，使用方便等優(yōu)點， 結構如圖 4.2所示 圖 3.2 穩(wěn)定土廠拌設備配料機 1 加高航板， 2 料斗， 3 斗架， 4 斗門調節(jié)， - 21 - 5 集料皮帶機， 6 加高支腿， 7 振蕩器 主要適用于含水量較高的砂石料和含水量較低的土，石灰，粉煤灰。對粘性較大的粉料破拱效果 不好，在使用時應該注意這一點。 強制破拱器通過破拱臂上的 T 形刮板在料倉中旋轉直接作用于物料，強制把物料攪松，使物料落入輸料皮帶上帶出料斗。它的組成復雜，成本較高，適用于含水率較高、粘性較大的土、石灰、粉煤灰等粉料。 在我國生產并廣泛應用的穩(wěn)定土廠拌設備中，配料機的計量方式有容積式和電子稱重式兩種。本設計采用容積式計量方式。容積式計量是一個以出料單元容積的大小為基礎（如集料口出料口的容積大小、螺旋管中一個螺距長度的有效容積），而后與通過該單元的物料速度相乘，便可得到物料單位時間的配給料，它是用調節(jié)料門開啟高度 和不同給料機的給料速度來改變配料的容積量。這種計量也叫靜態(tài)計量，不具有反饋和修正功能，其級配精度受物料在出料單元中的填充系數影響較大，故其級配誤差較大，一般在 3%-5%之間。每個配料機又是一個完整的獨立的部分，可根據用戶的需要進行組配。斗門的開啟可用手輪操作，齒條傳動，開啟高度可在 1-20mm 范圍內調節(jié)，一般最小開啟高度應大于所裝物料最大粒徑的 2 倍。在實際作業(yè)中，相應選擇斗門開啟高度和皮帶機轉速，并注意調速電機應避免在低于 500r/min的工況下工作。 本設計的機架為型鋼焊成的框架結構，起支撐作用。在整個配料機組中，還包括有輪系、制動裝置、托架裝置、燈光系統(tǒng)等。 集料皮帶輸送機用于將配料機組供給的各種物料輸送到攪拌機中，其結構和工作原理與通用的皮帶輸送機相同，主要由接料斗、機架、改向滾筒、張緊裝置、驅動裝置、托輥、清掃裝置等組成。為防止灰塵和粉料的飛揚，在皮帶的上方加有裝罩殼。 3.2.2 粉料配料系統(tǒng) 粉料配料系統(tǒng)的結構分為立式儲料倉和臥式儲料倉兩種形式。立式儲料倉具有占地面的小、容量大、儲料順暢等優(yōu)點，適用于可搬- 22 - 遷、固定式穩(wěn)定土拌和設備使用。 粉料供給系統(tǒng)的工作原理是：由散裝水泥運輸車運來的結合料(水泥或生 石灰粉 )通過運輸車上的氣力輸送裝置輸送到粉料筒倉內；而粉料筒倉的出料口與螺旋輸送機的進料口相連接，進入螺旋輸送機的結合料被輸送到小粉料倉中；小粉料倉的出口裝有葉輪給料機，葉輪給料機由調速電動機驅動，根據工程設計要求的配合比調好轉速后，可以均勻連續(xù)地供給結合料。 在粉料供給系統(tǒng)中，設置小粉料倉的目的是為了使葉輪給料機上方的粉料保持一定的高度。這樣，既可以使葉輪給料機免受直接與粉料筒倉連接所產生的過大壓力，以保證葉輪給料機的安全、穩(wěn)定、持久的工作，同時又可以使粉料供應壓力保持基本穩(wěn)定，從而保證粉料供給乃至配料的 精度。螺旋輸送機的運轉與停止由設在小粉料倉中的料位計自動控制。在小粉料倉的料位上限和下限兩個位置各設一個料位計，當小粉料倉中的結合料料位低于下限時，料位計便發(fā)出信號啟動螺旋輸送機運轉，使之向小粉料倉供料；當小粉料倉中的結合料料位達到上限位置時，料位計便發(fā)出信號關閉螺旋輸送機，使之停止向小粉料倉供料。這樣可以保證小粉料倉中所存結合料的數量只在一定的范圍內變化，以此保證葉輪給料機免受過大的壓力和維持穩(wěn)定的供料壓力，葉輪給料機給出的結合料直接落在斜置集料皮帶輸送機上。 本設計采用立式儲料倉給料系統(tǒng)，它主要由立式料 倉，螺旋輸送機或葉輪給料機，計量裝置等組成。水泥、石灰粉等粉料用散裝輸送車運到現場，依靠氣動輸送到儲料倉中去。工作時布置在底部的螺旋輸送機將粉料輸送到計量裝置，計量后再輸送到集料皮帶機上或直接輸送到攪拌機中。粉料計量裝置和集料計量相同，也分為容積式計量和電子稱重式計量兩種。本設計的粉料計量裝置仍采用容積式計量，配有葉輪給料機，用改變葉輪給料機的轉速的方法來調節(jié)粉料的輸出量。 立式儲料倉主要由筒體、上料口、出料口、除塵透氣上下料位- 23 - 儀、支腿等組成，支腿安裝在預先準備好的混凝土上，并用地腳螺栓來連接固定。 葉輪給 料機主要由葉輪、殼體、接料口、動力驅動裝置等組成。 3.2.3 供水系統(tǒng) 供水系統(tǒng)是拌和設備的必要組成部分，它由水箱、管路、水泵、調節(jié)閥、流量計、噴頭等組成。供水量的控制有手動和自動兩種形式。本設計采用自動控制調節(jié)方法，在控制器上按預先設定的供水流量進行操作，作業(yè)過程中的含水量及集料量中的含水量的變化自動調節(jié)供水量。這種自動檢測和調節(jié)的方式較為先進，能保證成品料中的含水量的恒定。 如圖 3.3 所示。 圖 3.3 穩(wěn)定土廠拌設備的供水系統(tǒng) 1 出水管， 2 水箱， 3 回水閥， 4 三通， 5 水泵， 6 分旋塞閥， 7 供 水閥， 8 流量計， 9 噴水管 3.2.4 攪拌機 攪拌機是設計中的主要部件，也是關鍵部件，它有多種結構形式。本設計采用雙臥軸強制連續(xù)式攪拌機，它具有適應性強、體積小、效率高、生產能力大等特點，是現代攪拌設備的常用結構形式。 雙臥軸強制連續(xù)式攪拌機主要由殼體、攪拌軸、攪拌臂、攪拌葉片、噴水裝置、進料口、出料口、蓋板、軸承、驅動及傳動系統(tǒng)等- 24 - 組成。這種攪拌機的工作原理為：級配料和粉料從進料口連續(xù)進入攪拌機，攪拌機的雙軸由里向外作相反轉動，帶動攪拌葉片旋轉。在攪拌葉片的作用下，各種級配料和水快速摻合。攪拌葉片沿軸向安 裝成一定的角度，使物料沿軸向和橫向快速移動拌和，到達出料口時已被攪拌成均勻的混和料并從出料口推出。有些拌和設備的攪拌葉片與攪拌軸的安裝角度是可以調節(jié)的，以適應不同工況的要求。 帶襯板攪拌機的殼體通常制作成雙圓弧底（ W）型，由鋼板焊制而成。殼體內側裝有耐磨襯板，保證殼體不受磨損。襯板和攪拌葉片間的間隙設計較小，不易發(fā)生物料卡石、擠碎現象，減少了攪拌葉片和襯板的磨損。 攪拌軸采用圓形鋼管制成。攪拌臂焊接在攪拌軸上，減少了制造成本。攪拌機用電動機驅動經減速成器后采用鏈傳動的方式來驅動攪拌軸旋轉。 如圖 3.4 所示： 圖 3.4 鏈傳動示意圖。 1 攪拌軸， 2 被動鏈輪， 3 鏈條， 4 張緊輪， 5 動力機減速機 3.2.5 成品料皮帶輸送機 成品料皮帶輸送機是將攪拌機拌制好的成品料輸送到成品儲料倉中，以備運輸車輛裝載運往工地。與集料皮帶機一樣，其結構和工作原理與通用的皮帶輸送機相同。成品料儲料斗是拌和設備的一個獨立部分，其功能是在運輸車輛交替或短時間內無運輸車輛時，- 25 - 為使設備連續(xù)工作而將成品料暫時儲存起來。它的結構形式有多種，本設計將帶固定支腿的成品料儲料斗安裝在預先設置好的水泥混凝土基礎上。為了防止在卸料時混合料產生離析現象 ，控制卸料高度保持在合適的范圍內。成品料儲料斗的容積設計成 6 立方米的儲量。由于斗容量較小，運輸車輛的調度等生產組織管理必須要精確安排，否則會發(fā)生停機等車的現象。 3.2.6 電氣系統(tǒng) 電氣系統(tǒng)主要包括控制系統(tǒng)、電源、各執(zhí)行電器元件及電器顯示系統(tǒng)。本設計的控制系統(tǒng)主要由計算機集中控制和常規(guī)電器元件控制兩種相結合。在控制系統(tǒng)的電路中都設有過載和短路保護裝置及工作機構的工作狀態(tài)指示燈，用來保護電路和直接顯示設備的運轉情況。為了防止發(fā)生意外，本設計的電氣系統(tǒng)還裝有自動控制和手動控制兩套控制裝置，操作時可自由切換。為確 保操作的安全性，在攪拌機蓋板上裝有位置開關，蓋板打開時，整個設備不能啟動工作，以保證安安全生產。 第四章 穩(wěn)定土廠拌設備攪拌機的設計與計算 4.1 攪拌機傳動方式的選擇 本設計的攪拌機采用電動機通過聯軸器驅動二級減速器，然后采用鏈傳動攪拌器的兩個軸來進行攪拌的。 如下圖 4.1所示： - 26 - 圖 4.1 攪拌機傳動示意圖 4.2 攪拌機變速箱齒輪的設計與計算 一、齒輪計算 1、選擇齒輪類型、材料、精度等級及齒數。 （ 1） 選齒輪類型：采用直齒圓柱齒輪來傳動。 （ 2） 由于轉速不高，故選用 7 級精度的齒輪。 （ 3） 小齒輪材 料選擇 40Cr，硬度為 280HBS，大齒輪的材料為 45鋼（調制），硬度為 240HBS，二者材料硬度差為 40HBS。 （ 4） 初選小齒輪的齒數 錯誤 !未找到引用源。 ，大齒輪的齒數 錯誤 !未找到引用源。 。 2、按齒面接觸疲勞強度設計。 由設計計算公式進行試算，即 錯誤 !未找到引用源。 （ 1）確定公式內的各計算數值 1）試選載荷系數 錯誤 !未找到引用源。 。 2）計算小齒輪傳遞的轉矩。 錯誤 !未找到引用源。 3）由設計手冊選取齒寬系數 錯誤 !未找到引用源。 。 - 27 - 4）由設計手冊查得材料的彈性影響系數 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 。 5）由設計手冊查得小齒輪的接觸疲勞強度極限 錯誤 !未找到引用源。 ；大齒輪的接觸疲勞強度極限 錯誤 !未找到引用源。 。 6）計算應力循環(huán)次數。 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 7)由設計手冊查取接觸疲勞壽命系數 錯誤 !未找到引用源。 8)計算接觸疲勞許用應力。取失效概率為 1%，安全系數 S=1，有設計手冊中的公式計算得 錯誤 !未找到引用源。 （ 2）計算 1）試算小齒輪分度圓直徑 錯誤 !未找到引用源。 ，代入 錯誤 !未找到引用源。 中較小的值。 錯誤 !未找到引用源。 2）計 算圓周速度 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 3）計算齒寬 b。 錯誤 !未找到引用源。 4）計算齒寬和齒高之比 錯誤 !未找到引用源。 模數 錯誤 !未找到引用源。 齒高 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 5）計算載荷系數。 根據 錯誤 !未找到引用源。 ,7 級精度，由設計手冊得動載荷系數 錯誤 !未找到引用源。 ； 直齒輪， 錯誤 !未找到引用源。 ； 從設計手冊查得使用系數 錯誤 !未找到引用源。 ； 從設計手冊用插值法查得 7 級精度、小齒輪相對支承非對稱布置，- 28 - 錯誤 !未找到引用源。 。 由 錯誤 !未找到引用源。 ， 錯誤 !未找到引用源。 ,從設計手冊查得 錯誤 !未找到引用源。 ；故載荷系數 錯誤 !未找到引用源。 6)按實際的載荷系數校正所得的分度圓直徑，由計算公式得 錯誤 !未找到引用源。 7）計算模數 m。 錯誤 !未找到引用源。 3.按齒根彎曲強度設計 由設計手冊查得彎曲強度的設計公式為 錯誤 !未找到引用源。 （ 1）確定公式內各計算數值 1）由設計手冊查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限 錯誤 !未找到 引用源。 ；大齒輪的彎曲強度極限 錯誤 !未找到引用源。 ； 2）由設計手冊取彎曲疲勞壽命系數 錯誤 !未找到引用源。 ； 3)計算彎曲疲勞許用應力。 取彎曲疲勞安全系數 錯誤 !未找到引用源。 ，按照公式得， 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 4）計算載荷系數 錯誤 !未找到引用源。 . 錯誤 !未找到引用源。 5)查齒形系數。 查表得， 錯誤 !未找到引用源。 6)查取應力校正系數。 查表得， 錯誤 !未找到引用源。 7）計算大小齒輪的 錯誤 !未找到引用源。 并加以比較。 錯誤 !未找到引用源。 (2)設計計算。 錯誤 !未找到引用源。 - 29 - 對比計算結果，有齒面接觸疲勞強度計算的模數 m 大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數，由于齒輪模數 m 的大小主要取決于彎曲強度所決定于 彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數與齒數的乘積）有關，可取由彎曲強度算得的模數 1.46 并就近圓整為標準值 錯誤 !未找到引用源。 ，按接觸強度算得的分度原直徑 錯誤 !未找到引用源。 ，計算小齒輪齒數 錯誤 !未找到引用源。 大齒輪齒數 錯誤 !未找到引用源。 這樣設計出來的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根疲勞強度，并做到了結構 緊湊，避免浪費。 4.幾何尺寸計算 （ 1）計算分度圓直徑 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 （ 2）計算中心距 錯誤 !未找到引用源。 （ 3）計算齒輪寬度 錯誤 !未找到引用源。 取 錯誤 !未找到引用源。 。 1、選擇齒輪類型、材料、精度等級及齒數。 （ 1）選齒輪類型：采用直齒圓柱齒輪來傳動。 （ 2）由于轉速不高，故選用 7 級精度的齒輪。 （ 3）小齒輪 材料選擇 40Cr，硬度為 280HBS，大齒輪的材料為 45 鋼（調制），硬度為 240HBS，二者材料硬度差為 40HBS。 （ 4）初選小齒輪的齒數 錯誤 !未找到引用源。 ，大齒輪的齒數 錯誤 !未找到引用源。 。 2、按齒面接觸疲勞強度設計。 由設計計算公式進行試算，即 - 30 - 錯誤 !未找到引用源。 （ 1）確定公式內的各計算數值 1）試選載荷系數 錯誤 !未找到引用源。 。 2）計算小齒輪傳遞的轉矩。 錯誤 !未找到引用源。 3）由設計手冊選取齒寬系數 錯誤 !未找到引用源。 。 4）由設計手冊查得材料的彈性影響系數 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 。 5）由設計手冊查得小齒輪的接觸疲勞強度極限 錯誤 !未找到引用源。 ；大齒輪的接觸疲勞強度極限 錯誤 !未找到引用源。 。 6）計算應力循環(huán)次數。 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 7)由設計手冊查取接觸疲勞壽命系數 錯誤 !未找到引用源。 8)計算接觸疲勞許用應力。取失效概率為 1%，安全系數 S=1，有設計手冊中的公式計算得 錯誤 !未找到引用源。 （ 2）計算 1）試算小齒輪分度圓直徑 錯誤 !未找到引用源。 ，代入 錯誤 !未找到引用源。 中較小的值。 錯誤 !未找到引用源。 2）計算圓周速度 v 錯誤 !未找到引用源。 3）計算齒寬 b。 錯誤 !未找到引用源。 4）計算齒寬和齒高之比 錯誤 !未找到引用源。 模數 錯誤 !未找到引用源。 齒高 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 - 31 - 5）計算載荷系數。 根據 錯誤 !未找到引用源。 ,7 級精度，由設計手冊得動載荷系數 錯誤 !未找到引用源。 ； 直齒輪， 錯誤 !未找到引用源。 ； 從設計手冊查得使用系數 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 從設計手冊用插值法查得 7 級精度、小齒輪相對支承非對稱布置，錯誤 !未找到引用源。 。 由 錯誤 !未找到引用 源。 ， 錯誤 !未找到引用源。 ,從設計手冊查得 錯誤 !未找到引用源。 ；故載荷系數 錯誤 !未找到引用源。 6)按實際的載荷系數校正所得的分度圓直徑，由計算公式得 錯誤 !未找到引用源。 7）計算模數 m。 錯誤 !未找到引用源。 3、按齒根彎曲強度設計 由設計手冊查得彎曲強度的設計公式為 錯誤 !未找到引用源。 （ 1）確定公式內各計算數值 1）由設計手冊查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限 錯誤 !未找到引用源。 ；大齒輪的彎曲強度極限 錯誤 !未找到引用源。 ； 2）由設計手冊取彎曲疲勞壽命系數 錯誤 !未找到引用源。 ； 3)計算彎曲疲勞許用應力。 取彎曲疲勞安全系數 錯誤 !未找到引用源。 ，按照公式得， 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 4）計算載荷系數 錯誤 !未找到引用源。 . 錯誤 !未找到引用源。 5)查齒形系數。 - 32 - 查表得， 錯誤 !未找到引用源。 6)查取應力校正系數。 查表得， 錯誤 !未找到引用源。 7）計算大小齒輪的 錯誤 !未找到引用源。 并加以比較。 錯誤 !未找到引用源。 (2)設計計算。 錯誤 !未找到引用源。 對比計算結果，有齒面接觸疲勞強度計算的模數 m 大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數，由于齒輪模數 m 的大小主要取決于彎曲強度所決定于彎曲強度 所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數與齒數的乘積）有關，可取由彎曲強度算得的模數 1.892 并就近圓整為標準值 錯誤 !未找到引用源。 ，按接觸強度算得的分度原直徑， 錯誤 !未找到引用源。 計算小齒輪齒數 錯誤 !未找到引用源。 大齒輪齒數 錯誤 !未找到引用源。 這樣設計出來的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根疲勞強度，并做到了結構緊湊， 避免浪費。 4.幾何尺寸計算 （ 1）計算分度圓直徑 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 （ 2）計算中心距 錯誤 !未 找到引用源。 （ 3）計算齒輪寬度 錯誤 !未找到引用源。 取 錯誤 !未找到引用源。 。 - 33 - 4.3 攪拌機的設計與計算 4.3.1 攪拌機性能參數的確定與計算 1 生產率 根據設計任務書，本設計的穩(wěn)定土廠拌設備的生產率為200t/h，屬于中型設備。 2 攪拌葉片的旋轉線速度 v 攪拌葉片旋轉線速度是指攪拌葉片旋轉時端部的最大線速度，是攪拌機的主要技術參數。根據動力和運動學分析，在一定范圍內提高攪拌葉片的線速度，可加速混合料的拌和過程，減少拌和時間。在一定容量的攪拌機中，增大攪拌葉片線速度，可提高攪拌機的生產能力。依據理論分析、實際使用經驗、國內外有關資料，在有襯板攪拌機中，攪拌葉片端部線速度為 1.5-2.0m/s 是有良好的攪拌效果。當先速度提高時，在攪拌機襯板和攪拌葉片端部之間的間隙中可能產生大量的碎石楔住的現象。這種現象的發(fā)生，必須增加功率的消耗，加快攪 拌葉片的磨損。本設計采用的攪拌葉片的線速度為 2.0m/s。 3 攪拌葉片相對攪拌軸的安裝角度的選擇 攪拌葉片在攪拌機旋轉時，將推動混合料作橫向和縱向的移動，達到均勻拌和的目的。合適的攪拌葉片的安裝角度可以是混合料能夠被強烈的橫向和縱向摻合，依據理論分析，實際使用經驗和國內外的有關資料，當攪拌葉片的安裝角度為 錯誤 !未找到引用源。為 38 -45時攪拌效率最佳。通過改變安裝攪拌葉片的安裝角度即可改變攪拌機的拌和時間和生產率。本設計的攪拌葉片相對攪拌軸的安裝角度為 42。 4 拌和時間 t 拌和時間的長短直接關系到攪拌機的生產率。確定攪拌時間的原則是在負荷施工要求和規(guī)范的條件下，使集料拌和時間最短。如圖 4.2所示是攪拌時間和均勻性關系的試驗曲線。 - 34 - 圖 4.2攪拌時間和均勻性的關系 拌和時間是依據攪拌葉片線速度和攪拌葉片安裝角度，攪拌機尺寸等參數來共同決定的，初步設計時，參照上述曲線來選取，并且用類比法參照國內外同類產品選取拌和時間是 20s。 5 攪拌器有效容積的計算。 拌缸的有效容積是指攪拌機工作時攪拌葉片能夠翻動攪拌到的那部分混合料所占有的體積。此體積與拌缸的大小、攪拌機的葉片結構尺寸和安裝角 度以及攪拌葉片的線速度等密切相關，且 錯誤 !未找到引用源。 式中： 錯誤 !未找到引用源。 拌缸應有的有效容積， 錯誤 !未找到引用源。 ； 錯誤 !未找到引用源。 攪拌機生產率（即設備生產率），錯誤 !未找到引用源。 /錯誤 !未找到引用源。 ； 錯誤 !未找到引用源。 攪拌時 間， s； 錯誤 !未找到引用源。 混合料密度（松方）， 錯誤 !未找到引用源。 /錯誤 !未找到引用源。 ； 根據設計要求，本設計的 錯誤 !未找到引用源。 =200錯誤 !未找到引用源。 /錯誤 !未找到引用源。 ,錯誤 !未找到引用源。 =1.58錯誤 !未找到引用源。 /錯誤 !未找到引用源。 ,錯誤 !未找到引用源。 =20s。 - 35 - 通過計算可得本設計的 錯誤 !未找到引用源。 6 攪拌裝置的幾何尺寸計算。 （ 1）葉片最大旋轉半徑 R的計算。 根據公式 錯誤 !未找到引用源。 式中： 錯誤 !未找到引用源。 攪拌葉片最大旋轉半徑， 錯誤 !未找到引用源。 ； 錯誤 !未找到引用源。 殼體形狀系數， 錯誤 !未找到引用源。 =01.11.4；由于拌缸橫截面積為雙圓弧形，故 錯誤 !未找到引用源。 取較小值 1.2； 錯誤 !未找到引用源。 充滿系數，通常取 錯誤 !未找到引用源。 =0.81.0，由于本設計攪拌軸的安裝角度在 40 -45之間，故 錯誤 !未找到引用源。 取較小值 0.9； 根據上述數據計算可得 錯誤 !未找到引用源。 （ 2）攪拌葉片寬度的計算。 如圖 4.3所示 圖 4.3 計算公式： 錯誤 !未找到引用源。 攪拌葉片寬度根據液體噴灑壓力取值，本設計噴入拌缸的液體壓力較大，故 錯誤 !未找到引用源。 取較大值 0.57。 - 36 - 通過計算可得： 錯誤 !未找到引用源。 0.57錯誤 !未找到引用源。 =0.57錯誤 !未找到引用源。 0.402=0.2293 （ 3）攪拌葉片高度的計算。 錯誤 !未找到引用源。 攪拌葉片高度也是根據液體噴灑壓力取值，本設計噴入拌缸的液體壓力較大，故 錯誤 !未找到引用源。 取較大值 0.8。 通過計算可得： 錯誤 !未找到引用源。 =0.8錯誤 !未找到引用源。0.2293=0.1834錯誤 !未找到引用源。 （ 4） 兩攪拌軸中心距的計算。 錯誤 !未找到引用源。 式中 :錯誤 !未找到引用源。 為攪拌軸中心和攪拌葉片旋轉半徑交點的連線與攪拌軸的中心水平線的夾角； 該設計中的 錯誤 !未找到引用源。 取 40。通過計算可得： 錯誤 !未找到引用源。 （ 5）拌缸長度的計算。 錯誤 !未找到引用源。 式中： 錯誤 !未找到引用源。 為混合料在攪拌軸以上占有的截面面積， 錯誤 !未找到引用源。 ； 錯誤 !未找到引用源。 ,錯誤 !未找到引用源。 是攪拌過程中假設混合料在攪拌軸以上所占的平均高度，通常 錯誤 !未找到 引用源。 ；通過計算 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 ； 錯誤 !未找到引用源。 攪拌軸一下混合料占有的截面面積， 錯誤 !未找到引用源。 ；通常用下式計算： 錯誤 !未找到引用源。 ，通過計算可得 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 ； 這樣可以計算得 錯誤 !未找到引用源。 m （ 6）拌缸寬度的計算。 - 37 - 錯誤 !未找到引用源。 式中： 錯誤 !未找到引用源。 為攪拌 葉片頂部與拌缸襯板表面的間隙；通常取 錯誤 !未找到引用源。 =3錯誤 !未找到引用源。 7錯誤 !未找到引用源。 ，本設計中的 錯誤 !未找到引用源。 取 6錯誤 !未找到引用源。 ； 通過計算： 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 （ 7）優(yōu)化設計過程。 通過上面的計算和參考同類產品以及經驗，為保證攪拌器 的有效容積和生產率，對參數進行了優(yōu)化選擇，以達到最佳效果和生產效率。 優(yōu)化選擇的參數如下： 錯誤 !未找到引用源。 取 0.3錯誤 !未找到引用源。 葉片寬度的重新計算 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 葉片高度的計算 錯誤 !未找到引用源。 兩軸中心距的計算 錯誤 !未找到引用源。 拌缸長度的計算 錯誤 !未找到引用源。 拌缸寬度的計算 錯誤 !未找到引用源。 一根軸上的葉片對數的計算 錯誤 !未找到引用源。 式中： 錯誤 !未找到引用源。 為攪拌器的長度， 錯誤 !未找到引用源。 ； 錯誤 !未找到引用源。 為攪拌軸兩頭槳葉的和攪拌器端壁間的間隙， 錯誤 !未找到引用源。 ；本設計中 錯誤 !未找到引用源。 取10錯誤 !未找到引用源。 。 錯誤 !未找到引用源。 為兩相鄰槳葉側緣間沿軸方向的間隙， 錯誤 !未找到引用源。 ；本設計中取 43錯誤 !未找到引用源。 . 錯誤 !未找到引用源。 為槳葉相對攪拌軸的傾角；本設計的 錯誤 !未找到引用源。 取 42。 - 38 - 攪拌器驅動功率計算 連續(xù)式雙 臥軸攪拌器和間歇式雙臥軸攪拌器在阻力形成機理和驅動方式上有著相同之處，因而對驅動功率的計算，采用相同的方法進行即可。驅動功率的計算按下式進行： 錯誤 !未找到引用源。 式中： 錯誤 !未找到引用源。 攪拌機驅動功率， 錯誤 !未找到引用源。 ； 錯誤 !未找到引用源。 槳葉數量； 錯誤 !未找到引用源。 混合料密度； 錯誤 !未找到引用源。 攪拌軸旋轉角速度； 錯誤 !未找到引用源。 ； 錯誤 !未找到引用源。 實驗系數，它在很大程度上取決與攪拌軸轉速，根據經驗本設計的 錯誤 !未找到引用源。 取 6； 錯誤 !未找到引用源。 傳動系統(tǒng)總效率，本設計的傳動總效率為 0.868； 通過計算可得 錯誤 !未找到引用源。 =45.823錯誤 !未找到引用源。 根據經驗公式： 錯誤 !未找到引用源。 可計算得： 錯誤 !未找到引用 源。 故最后取驅動功率 錯誤 !未找到引用源。 為 42錯誤 !未找到引用源。 攪拌軸扭矩 錯誤 !未找到引用源。 的計算 由于 錯誤 !未找到引用源。 （式中 錯誤 !未找到引用源。 為攪拌軸的轉速， 錯誤 !未找到引用源。 ；）可得： 錯誤 !未找到引用源。 計算得： 錯誤 !未找到引用源。 進料口尺寸和出料口尺寸的計算 進料口的尺寸（ 錯誤 !未找到引用源。 ， 錯誤 !未找到引用源。 ）計算： - 39 - 進料口的尺寸應和送料機械的卸料口相匹配，由于本設計的送料機械為皮帶輸送機，可初定 錯誤 !未找到引用源。 （ 錯誤 !未找到引用源。 為皮帶寬度） 錯誤 !未找到引用源。 0mm 然后按下式計算 錯誤 !未找到引用源。 ： 錯誤 !未找到引用源。 式中： 錯誤 !未找到引用源。 輸送機橫截面料高， 錯誤 !未找到引用源。 ；因為本設計采用槽型托，故 錯誤 !未找到引用源。 通過計算可得 錯誤 !未找到引用源。 0mm 出料口尺寸（ E,F） 當攪拌機出料口在拌 缸端部下面時，尺寸 E 的大小對拌和時間有一定的影響，因此在保證出料順暢的情況下， E 應該盡量小，參照水力學的有關知識， E與物料粒度有關，按下式計算： 錯誤 !未找到引用源。 式中： 錯誤 !未找到引用源。 為物料最大粒徑。通過計算可得： 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 尺寸 錯誤 !未找到引用源。 的計算公式如下： 錯誤 !未找到引用源。 式中： 錯誤 !未 找到引用源。 兩軸中心距。 錯誤 !未找到引用源。 槳葉最大旋轉半徑。 錯誤 !未找到引用源。 物料安息角，可查閱機械設計手冊得本設計的物料安息角取 35 . 通過計算可得： 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 mm。 4.3.2 攪拌軸的設計與計算 由于該攪拌軸為單向旋轉，軸上的功率 P 為 3.469KW，轉速n=63.16r/min 1、 計算軸上的轉矩 T. 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 - 40 - 2、 初步確定軸上的最小直徑。 選取軸的材料為 45 鋼，調質處理。根據機械設計手冊取 錯誤 !未找到引用源。 =112,于是得 錯誤 !未找到引用源。 mm 輸出軸的最小直徑顯然是安裝鏈輪的最小軸頸，由于設計可靠性的要求，在設計中取 50mm。故鏈輪的最小軸孔選擇 50mm。 3、 擬定軸上零件的裝配方式。 （ 1）根據軸向定位的要求 確定軸上各段直徑和長度。 由于鏈輪的設計參數的選擇中可得鏈輪的寬度為 76mm，故軸的一個軸段選擇 76mm。 軸上的安裝要求，調心滾子軸承的選擇參數可定第二軸段的長度為82mm，軸向定位的需要和加工的要求此段的軸頸取 55mm。 （ 2）按照油封的選擇標準，此軸段的長度取 56mm，軸頸取58mm。 （ 3）按照安裝的要求，下一軸段的長度取 55mm，軸頸取 62mm。 最后一節(jié)軸段由于要與圓鋼進行連接，此軸段取長度為10mm，軸頸取 68mm。 軸上零件的周向定位。 軸與鏈輪的連接采用鍵連接，取平鍵截面 錯誤 !未找到引用源。=10mm錯誤 !未找到引用源。 60mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為60mm。調心滾子軸承與軸的周向定位是通過過渡配合來保證的，此處選擇軸的直徑尺寸公差為 h6。 （ 4）確定軸上圓角和倒角尺寸。 參照機械設計手冊，取軸段倒角為 2錯誤 !未找到引用源。 45錯誤 !未找到引用源。 ，各軸肩處的圓角半徑見設計圖紙。 由于此軸采用兩端用短軸與中間的圓鋼相接而成，經彎扭合成應力校核軸的強度，由機 械設計手冊查得 錯誤 !未找到引用源。 。因此是安全的。 - 41 - 4.3.3 軸上軸承的選用與校核 本設計采用調心滾子軸承。調心滾子軸承內圈有兩列滾道，外圈為球面滾道，外圈滾道面與軸承中心一致，具有自動調心性能，一般所允許的調心角度為 1-2.5，適用于轉軸出現撓曲或偏斜的場合，也可在有一定永久偏斜的情況下使用。 該類軸承承受徑向載荷的能力較大，同時也能承受任一方向的軸向載荷，但不能承受純軸向載荷，在軸向力特別大的情況下還常常附加軸向承載軸承。調心滾子軸承的滾子與滾道的密合度很高，其摩擦遠 大于圓柱滾子軸承，因此，一般來說，調心滾子軸承所允許的工作轉速較低。 因此本設計中使用了一個調心滾子軸承，應用調心滾子軸承可以及時調整因為安裝誤差引起的偏心。下面對軸承進行校核： 表 4.1 軸承代號 尺寸 D 尺寸 d 尺寸 B 22311C/W33 120 55 43 基本額定動載荷Cr 極限轉速（油潤滑） r/min 208 3800 - 42 - 圖 4.3 調心滾子軸承 由軸承的載荷 壽命曲線得出公式： 錯誤 ! 未 找 到 引 用 源 。 (3.10) 式中： 錯誤 !未找到引用源。 的單位為 錯誤 !未找到引用源。 r ，錯誤 !未找到引用源。 為指數。對于球軸承 錯誤 !未找到引用源。 ，對于滾子軸承 錯誤 !未找到引用源。 。 實際計算時，用小時表示壽命比較方便。這時，可把上式改寫。令 n代表軸承的轉速（單位 r/min） ,則以小時數表示的軸承壽命錯誤 !未找到引用源。 （單位為 h） 為： 錯誤 ! 未 找 到 引 用 源 。 (3.11) 所選軸承為滾子軸承 所以公式中 錯誤 !未找到引用源。 =10/3 基本額定動載荷 Cr = 208 對于 22311C/W33 型調心滾子軸承 e=0.37 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 tan10 =1566.25錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 軸承壽命 錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 20266錯誤 !未找到引用源。 對于攪拌機，按照每日 8錯誤 !未找到引用源。 工作的要求，軸承的預期計算壽命 錯誤 !未找到引用源。 20000 30000，所 以該軸承能夠滿足要求。 4.3.4 滾子鏈傳動的設計與計算 1、 鏈傳動的工作條件：有輕微的沖擊，傳遞的功率 錯誤 !未找到引- 43 - 用源。 =3.462錯誤 !未找到引用源。 。主動鏈輪的轉速 錯誤 !未找到引用源。 =126.32錯誤 !未找到引用源。 。傳動比 錯誤 !未找到引用源。 =2，傳動布置圖如下圖 4.4 所示： 圖 4.4 鏈傳動布置圖 2、 滾子鏈的計算 （ 1） 選擇鏈輪齒 數 錯誤 !未找到引用源。 、 錯誤 !未找到引用源。 。 小鏈輪的齒數 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 29-2錯誤 !未找到引用源。 =25 大鏈輪的齒數 錯誤 !未找到引用源。 =2錯誤 !未找到引用源。 25=50，由于偶數齒的磨損較大，故選用奇數齒 51。 （ 2） 計算當量的單排鏈的計算功率 錯誤 !未找到引用源。 。 錯誤 !未找到引用源。 式中： 錯誤 !未找到引用源。 工況系數。參照機械設計手冊可得 錯誤 !未找到引用源。 取 1.4； 錯誤 !未找到引用源。 主動鏈輪齒數系數。參照機械設計手冊可得 錯誤 !未找到引用源。 取 1； 錯誤 !未找到 引用源。 多排鏈系數。本設計采用單排鏈，故 錯誤 !未找到引用源。 =1； 錯誤 !未找到引用源。 鏈傳動傳遞的功率。 錯誤 !未找到引用源。 =3.762kw； 故計算可得： 錯誤 !未找到引用源。 。 - 44 - （ 3） 查表選擇鏈條型號和節(jié)距。 鏈條型號根據當量的單排鏈的計算功率和主動鏈輪的轉速來確定的，查機械設計手冊可得：需選擇 錯誤 !未找到引用源。 A 系列標準滾子鏈 16A 節(jié)距 P=25.4，具體參數如下： 滾子直徑 錯誤 !未找到引用源。 =15.88mm，內鏈節(jié)寬 錯誤 !未找到引用源。 =15.75mm，鏈軸直徑 錯誤 !未找到引用源。 =7.94mm， 內鏈板高度 錯誤 !未找到引用源。 =24.13mm，排距 錯誤 !未找到引用源。 =29.29mm，單排抗拉載荷 55.6KN. （ 4） 計算鏈節(jié)數和中心距。 初選中心距 錯誤 !未找到引用源。 =1000mm，相應的鏈長節(jié)數為 錯誤 !未找到引用源。 經過計算可得 錯誤 !未找到引用源。 =116.3 故取 錯誤 !未找到引用源。 =117 節(jié)。 查表得中心距計算系數 錯誤 !未找到引用源。 =0.24796，則鏈傳動的最大中心距為 錯誤 !未找到引用源。 =460mm。 （ 5） 計算鏈速。 計算鏈速的公式為： 錯誤 !未找到引用源。 由 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 和鏈號 16A 查機械設計手冊可得應采用滴油潤滑。 （ 6） 計算壓軸力 錯誤 !未找到引用源。 。 有效圓周力為 錯誤 !未找到引用源。 鏈輪水平布置時的壓軸力系數為 錯誤 !未找到引用源。 =1.18。 則壓軸力 錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 =1.18錯誤 !未找到引用源。 2807=3312.8N。 4.3.5 滾子鏈輪的設計與計算 1選擇鏈輪的齒數 取小鏈輪齒數 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 ； 大鏈輪的齒數為 錯誤 !未找到引用源。 ，取 錯誤 !未找到引用源。 - 45 - 2. 查工程機械手冊得， 錯誤 !未找到引用源。 ，單排鏈，則計算功率， 錯誤 !未找到引用源。 3. 選擇鏈條型號和節(jié)距 錯誤 !未找到引用源。 ，故選擇 ISOA 系列 16A 節(jié)距 錯誤 !未找到引用源。 滾子直徑 錯誤 !未找到引用源。 ，內鏈節(jié)寬 錯誤 !未找到引用源。 銷軸直徑 錯誤 !未找到引用源。 內鏈板高度 錯誤 !未找到引用源。 ，排距 錯誤 !未找到引用源。 ，單排抗拉載荷 55.6kN。 4計算鏈輪尺寸 依據圖 4.5 所示，查機械設計手冊得，滾子鏈輪的各尺寸計算公式如下： 圖 4.5 滾子鏈輪的計算尺寸 分度圓直徑 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 齒頂圓直徑 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 齒根圓直徑 錯誤 !未找到引用源。 齒高 錯誤 !未找到引用源。 根據圖 4.6 所示， - 46 - 圖 4.6 滾子鏈輪軸向齒廓尺寸 可得本設計鏈輪的數據如下： 錯誤 !未找到引用源。 根據機械設計手冊得滾子鏈鏈輪軸向齒廓尺寸： 錯誤 !未找到引用源。 由上述數據可以畫出大鏈輪，見設計圖紙。 - 47 - 第五章 穩(wěn)定土廠拌設備的使用與維修 5.1 穩(wěn)定土廠拌設備的使用技術與操作 1.使用技術 穩(wěn)定土廠拌設備在正常使用前