雙臥軸強制式混凝土攪拌機設計畢業設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ? 式中： ? ?30 TA ?? 3 2 6 .8 21 4 0 1 4 4 .22 4 .6d m m? ? ? 說明：當軸截面上開有鍵槽時，應增大軸徑以考慮鍵槽對軸的強度的削弱。對于直徑 100d mm? 的軸，有一個鍵槽時，軸徑增大 3%；有兩個鍵槽時，應增大 7%。 則： m in 1. 03 14 4. 2 14 8. 53d m m? ? ? 取軸的最細部分的直徑為 160mm 。 葉片的設計 連續式攪拌機的合理結構，技術參數的確定是一項迫切而急需的任務。在過去，曾研究過的攪拌葉片在軸上布置對混合物均質性的影響。對攪拌機筒體中充填性能及對機器生產率和攪拌過程耗電量的影響，在葉片合理布置下，葉片軸轉速對混合物均質性的影響，在合理的葉片布置和轉速下，攪拌機筒體的安裝傾角對攪拌過程及對混凝土制件強度指標的影響。下面是幾種常見的葉片布置方式和它們的特點。 山東科技大學學生畢業設計（論文） XVIII 優點：可以使物料向箭頭所指方 優點：可以使物料朝著 向做向流動 ，便于卸料。 頭方 環向流動，物料攪拌充分， 缺點：效率較低，不適于大批量 生產效率較高，適用于 連續生產。 大中型攪拌設備。 優點：兩軸葉片在外形上同向布置， 優點：葉片外形同向布置，筒并且筒體向卸料一側傾斜一 體傾斜 安裝，并且在卸料口處 個角度，便于卸料。 安有阻 滯葉片，攪拌均勻， 便 于卸料。 缺點 :結構復雜，生產困難。 缺點：葉片布置比較復雜， 加工維修困難，成本較高。 圖 由于該攪拌機容量為大中型攪拌機，通過以上對各布置形式的分析，該山東科技大學學生畢業設計（論文） XIX 設計選用圖（ b）形結構，物料在攪拌筒內的運動軌跡如圖 所示。 工作時 ,攪拌軸帶動攪拌葉片旋轉 ,強迫物料按預定的軌跡產生剪切、擠壓、翻滾和揉搓等強制攪拌作用 ,使物料在劇烈的相對運動中得到均勻攪拌。改進攪拌葉片的結構和曲面形狀 ,對提高攪拌質量、減小攪拌阻力和降低功率消耗具有重要的意義。 圖 雙臥軸式攪拌機物料運動軌跡 合理的葉片布置不僅可以提高混凝土的硬度和混凝土的生產率。而且可以減少原料的消耗，減少物料對機器的沖擊，還能延長機器的壽命。 由于兩軸的旋轉方向相反 ,兩軸間的料產生擠壓、翻滾和揉搓 ,以達到攪拌混合效果 顯然 ,在不破壞物料流運動的前提下 ,兩軸間物料逆流運動的頻次越高 ,揉搓和擠壓作用就越充分 ,攪拌效果就越好。通過對葉片相對運動分析可知 :攪拌葉片正反排列得到的逆流次數要比攪拌葉片雙正排列得到的次數多 ,因此攪拌作用更強烈 ,攪拌質量也更好。并且隨著攪拌葉片數量的增多 ,這種優勢會更加明顯。但這種情形下，那么攪拌葉片的運動順序破壞了拌筒內物料的大流動。這是因為物料以連續遞推的方式前進。此外，在一根軸上相鄰葉片，同時參加攪拌 ,并且二者對物料推動的 方向相反。由于葉片的反向推動 ,有可能該葉片的相鄰葉片無料可攪 ,從而導致一根軸上葉片內的物料無法推出來。 為了防止物料在機體兩端受到擠壓 ,應在物料進口端只設正向葉片 ,在出口端僅設反向葉片。實體面型螺旋葉片具有攪拌效率高、輸送物料性能好，山東科技大學學生畢業設計（論文） XX 因此在入料口設置這種葉片。但這種葉片容易使物料形成“裹軸”現象。而帶式面型螺旋葉片雖然在輸送效率上，稍差于實體面型螺旋葉片，但物料不會形成低效區。這對物料在沿軸向運動是比較有利的。特別物料在長距離輸送時，帶式面型螺旋葉片充分發揮了自己的優點。 雖然攪拌葉片正反排列得到的逆流次數 要比攪拌葉片雙正排列得到的次數多 ,因此攪拌作用更強烈 ,攪拌質量也更好。但這種情形下，攪拌葉片的運動順序破壞了拌筒內物料的整體流動。這是因為物料以連續遞推的方式前進。此外，在一根軸上相鄰葉片，同時參加攪拌 ,并且二者對物料推動的方向相反。由于葉片的反向推動 ,嚴重時，可能造成該葉片的相鄰葉片無料可攪 ,從而可能導致一根軸上葉片內的物料形成斷料現象。 為了避免這種情形的產生，根據試驗結果 ,反向葉片的長度一般為正向葉片的 1/2～ 2/3 較好。此外，采用螺旋槳葉片，作為反向葉片，各葉片均勻分布在軸上。這種葉片，可以承受較大 的反向推力，攪拌的效率較高。螺旋槳葉片間斷的分布在軸上，不能導致對攪拌軸的斷料形成。 機內的物料被正、反葉片分成兩部分 ,一部分向前推進 ,另一部分則向后推送 ,使物料產生連續不斷的軸向往復運動 ,將處于不同半徑處的物料翻轉 ,在正反葉片的共同作用下 ,物料在機內反復翻動、擴散、攪拌、揉搓 ,使物料混合均勻。由于正向葉片大于反向葉片 ,所以物料在作軸向往復運動的時候 ,總體上是向出料口方向前進的 ,因而可以滿足連續工作的要求。此外 ,物料由通常的單向運動方式改為往復運動 ,使得設備在有限的長度，提高物料的生產率和攪拌效率。 在葉片 的選擇上，根據目前國內外臥軸式攪拌機葉片結構型式看，廣泛采用鏟片式，就單個葉片來說，它是一個平板，他通過攪拌臂與軸形成一體，使全部葉片呈螺旋線分布，葉片間沒有直接聯系，因而這種化整為零的結構方式具有很突出的優點。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，這是因山東科技大學學生畢業設計（論文） XXI 為物料與葉片之間的滑動逐步不均勻，而且波動，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。但鏟片式在以后的維護保養和維修過程中比較方便，并且葉片是標準 化大批量生產，可以降低成本。所以，綜合考慮，該設計應選用鏟片式葉片，整體結構和葉片布置如下： 圖 雙臥軸攪拌機攪拌裝置 攪拌筒 攪拌軸 攪拌臂 攪拌葉片 側葉片 攪拌筒 內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葉片，可刮掉端面上的混凝土，并改變混凝土的流向。葉片與村板間隙 ≤ 5mm，參數如下： ① 單根軸上的葉片數量為 8 片 ② 雙軸攪拌機葉片交錯布置 ③ 單根軸上相鄰攪拌臂的相位角差為 90 山東科技大學學生畢業設計（論文） XXII ④ 兩軸上同序號攪拌臂達到攪拌區域相同位置相位差為 135 ⑤ 攪拌臂與軸的連接方式為剖分式螺栓連接（在攪拌過程中，如有攪拌臂斷裂可以快速更換） 攪拌筒尺寸及卸料方式確定 1）攪拌筒尺寸 為了減少磨損和卡石子現象，除了提高葉片、襯板的材質和及時調整間隙外，有些產品在結構上采用了攪拌軸的回轉中心相對攪拌筒中心略帶偏心安裝。這樣，在卡石子現象發生的區域，葉片的運動方向總是沿著使葉片與襯板間隙由小變大的方向，即使卡入了石子也會減少石子對葉片和襯板的破壞 。 根據設計標準，攪拌機的出料容積與進料容積之比為 1500 = ，幾何容積應大于進料容積，此外攪拌機還應具備 10%的超載能力，所以取容積利用系數為： ? 則攪拌筒幾何容積為： = = 3000VVLj出 料幾 何 取長寬比 = ，尺寸為： 3 31 6 1 . 3 1 6 3 1 . 3= = 2 . 12 2 3 . 1 4Vlm?? ??? ??幾 何 則 2 .1 = 1 .6 51 .3 1 .3ldm?? 。 2）卸料方式 的確定： 目前 臥軸式攪拌機主要采用傾翻室和底開門式兩種卸料方式，由于JS1500 的出料容量為 1500L，相對來說容量較大，故采用底開門式，既可使山東科技大學學生畢業設計（論文） XXIII 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，又節省了勞力，表現出很多自由的特點，操作也方便，故而采用底開門式卸料。 卸料機構是由料門、密封調節板、液壓缸、液壓泵和限位接近開關等部分組成。自動運行時，一般設置為全開、全關、半開三種狀態，它便于控制卸料流速，卸料門的密封通過調整密封板的位置來實現。卸料機構通過液壓系統來進行控制，可以降低工人的勞動強度， 提高設備的安全性。在液壓系統失效的緊急情況下，該系統設有安全裝置，工人可以通過手工操縱安全手柄來打開卸料門。卸料機構如下圖所示： 圖 卸料機構 襯板 攪拌筒弧板 密封板 卸料門 軸端密封 山東科技大學學生畢業設計（論文） XXIV 圖 軸端密封及支承 O 形密封圈 金屬浮封環 長軸套 轉環轂 浮動定位擋環 密封擋圈 擋環 支承座 油杯 油封座 1隔套 1軸承襯套 1軸承 1油封 1軸套 1 軸端透蓋子 1放油螺塞 在轉動的轉環轂 4與浮封環之間及固定的支承座 8與浮封環之間的錐形體處各放置一個大截面 0型密封橡膠圈 1當轉環轂 4與支承座 8相互壓緊后，兩個密封圈就產生彈性變形，被壓扁成橢圓形斷面。這樣，即密封了圓錐體外的空間，又岡密封圈的彈性使兩個浮封環產生相對的軸向力，使兩個摩擦接觸端面互相粘貼的很緊，從而保證足夠的密封作用。當兩個金屬浮封環接觸的端面磨損后，密封橡膠圈的彈性可起一定的補償作用，仍然保證兩者端面互相貼緊，繼續保持良好的密封效果。 強制式臥軸攪拌機其攪拌軸在拌合料面下工作，工作時攪拌 軸相對攪拌筒轉動，砂漿易于侵入攪拌軸運動副中產生磨料磨損及漏漿，所以軸端密封是強制式臥軸攪拌機的特殊結構和重要部件。它支承著攪拌裝置，保護軸端處不漏漿，使攪拌軸支承軸承不受砂漿侵襲，延長軸承等零部件的使用壽命，確保攪拌系統的正常工作。 浮動密封，系屬于端面機械密封的一種特殊形式，其結構簡單，端面密封壓力能自行補償，磨料介質不易侵入，潤滑脂（油）不外泄漏，密封效果好，使用于低速重載，作業條件惡劣處。 浮動密封由配合端面（平面或球面）經過精加工（研磨）的兩個金屬浮動環和兩個 0 型密封橡膠圈組成。金屬浮動環用合金鑄 鐵（鋼）或粉末冶金等材料制成，其外圓為圓錐體。在轉動的轉換轂與浮封環之間及固定的支承座與浮封環之間的錐形體處各放置一個大截面 0 型密封橡膠圈。當轉換轂與支承座相互壓緊后，兩個密封圈就產生彈性變形，被壓扁成橢圓形端面。這樣，即密封了圓錐體外的空間，又因密封圈的彈性使兩個浮封環產生相對的軸向力，使兩個摩擦接觸端面相互粘貼的很緊，從而保證足夠的密封作用。山東科技大學學生畢業設計（論文） XXV 當兩個金屬浮封環接觸的端面磨損后，密封橡膠圈的彈性可起一定的補償作用，仍然保證兩者端面相互貼緊，繼續保持良好的密封效果。 襯板 攪拌機在對骨料進行攪拌的過 程中，由于砂石對攪拌筒壁會產生較大的磨損，所以為了減少磨損對筒壁的傷害，需要在筒壁內添加襯板。雖然磨損現象紛繁復雜，但總的來說都是一個“磨屑”脫離本體的過程，從磨削形成過程的觀點來說，大體分四種磨損類型： 1) 磨料磨損：由于硬顆粒或突出物的作用而造成物料遷移所導致的磨損。 2）粘著磨損：兩個光滑的金屬表面在壓力下作相對滑行時，界面上的實際接觸面及 其可能結合起來而形成粘著，這些粘著點不斷破裂，斷裂可能發生在結合面處，也可能發生在本體的突出部位，這就使某一 表面上產生脫離了本體的金屬磨屑。 1）腐蝕磨損：在腐蝕條件下，金屬表面形成一層腐蝕產物，在有相對滑行時，這層 腐蝕產物將被磨掉，使金屬受到繼續的腐蝕和磨損。 2）表面疲勞磨損：這種磨損是由于多次反復的加載和卸載而導致在接觸面上以及接 觸面的皮下形成垂直于或平行于接觸面的疲勞裂紋，這些裂紋的擴展以及相互交割，可能使金屬表面開裂，以致剝落。 在這些種類的磨損中，其中磨料磨損是最主要的形式。在所有的工業磨損中一半以上的磨損實質主要是磨料磨損，它導致了人力、能源和材料的大量消耗。因此人們越來越認識到對磨料磨損、抗磨 材料及磨料磨損機理研究山東科技大學學生畢業設計（論文） XXVI 的必要性和迫切性。近年來，國內外抗磨材質的發展取得很大進步。 攪拌機襯板通常在有水或其他液體和帶有較高硬度并呈尖銳棱角的固態物料所組成的介質中工作。在工作過程中，襯板除受到卵石等磨料的沖撞外，襯板還受來自磨料的兩種分力：一種是磨料對襯板磨損表面的法向壓力，這種力產生于磨料被鏟片和襯板擠壓過程中，致使其中尖銳棱角的砂石料壓入磨損表面；二是磨料對襯板磨損表面的切向力，這種力產生與磨料被攪拌機鏟片帶動沿圓周以一定速度旋轉運動的過程中，使磨料和襯板磨損表面之間產生相應的切向運動，結果