小型混凝土搅拌机的设计.docx

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1、小型混凝土搅拌机的设计1 引言1 1 项目研究的目的意义近年来随着我国经济建设及科学技术的高速增长， 基本建设规模不断扩大， 建设队伍不断增加，大城市基础建设、房地产开发业的迅猛发展，推动了混凝土生产产量的迅速提高，机械设备在建设施工中的地位也日益显著。加强施工队伍的装备，是改善施工条件，提高施工速度、工程质量和经济效益的保障1 。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生产的高度专业化和集中化等特点大大提高了混凝土工程质量，节约原材料，加快，提高劳动生产率，减轻劳动强度，同时也因其节省施工用地，改善劳动条件，减少环境污染而使

2、人类受益。由于混凝土机械的工作对象是砂石、水泥等混合料，且用量大，工作环境恶劣。因此，现代混凝土施工机械已经在向高技术、高效能、多品种、自动化和智能化的方向发展，以改善工作条件及提高生产率。由于这些搅拌输送机全部都是利用单运动方式 , 因而普遍存在拌和物料不充分, 搅拌效果不太理想； 另外 , 其噪音也较大, 特别是在煤炭行业的工业型煤等新工艺上使用的搅拌输送机 , 根本满足不了其工艺设计要求而严重制约了其新技术新工艺的推广使用 , 因而急需一种结构新颖、效果明显的全新机型的搅拌机来逐步代替旧式搅拌机, 并且也可广泛地使用于其他行业。搅拌是混凝土生产工艺过程中极重要的一道工序，所以应尽可能的使

3、处在搅拌过程中的拌合料各组分的运动轨迹在相对集中区域内互相交错穿插， 在整个拌合料体积中最大限度的产生相互摩擦， 并尽可能提高各组分的体积参与运动的次数和运动轨迹的交叉频率，为混凝土拌合实现宏观和微观匀质性创造最有利的条件，因此混凝土施工应向机械化和自动化方向发展2 。小型混凝土搅拌机的设计，是为了满足市场需求，完善产品的系列，适应小型建筑施工和实验室工作的要求。它是在封闭的环境中，实现对物料的搅拌和输送，搅拌及输送效果良好，对环境污染少，能够改善施工现场施工条件，保障施工人员身心健康，降低工人的施工强度，提高工作效率，减少施工中对环境的破坏。1.1.1 混凝土的组成混凝土作为当今最大宗的建筑

4、材料，广泛地用于工业、农业、交通、国防、水利、市政和民用等基本建设工程中，在国民经济中占有重要地位。一般混凝土指水泥混凝土而言，它是由水泥和砂、石集料，加水按规定的配合比，经过搅拌、浇注和凝结而成的一种人造石材。其中，水泥和水起胶凝作用，砂、石起骨架填充作用，水泥浆包裹在砂的表面， 并填充到砂的空隙成为砂浆， 砂浆又包裹在石子的表面， 也能填充石子的空隙。当水泥浆硬化后，就将砂、石集料颗粒牢固地粘结成一个整体，使混凝土具有一定的强度和其他许多重要性能 4 。1.1.2 搅拌的任务强度是混凝土最主要的力学性能，混凝土强度主要取决于混合料间的界面结构。一般认为混凝土搅拌的主要任务是；(l)组分均匀

5、分布，达到宏观及微观上的匀质；(2)破坏水泥粒子团聚现象，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颗粒的结合，形成理想的水化生成物；(4)由于物料表面常覆盖上一薄层灰尘及粘土，有碍界面结合层的形成，故应使物料颗粒间多次碰撞和互相摩擦，以减少灰尘薄膜的影响 5 ；(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 搅拌机设计的意义由以上分析可以给合理的搅拌机理一个解释： 应尽可能使处在搅拌过程中的混合料各组分的运动轨迹在相对集中区域内互相交错穿插， 在整个混合料体积中最大限度地产生相互

6、摩擦，尽可能提高各组分参与运动的次数和运动轨迹的交叉频率，为混合料实现宏观和微观匀质性创造最有利的条件。强制式混凝土搅拌机一般筒身固定，搅拌机片旋转，对物料施加剪切、挤压、翻滚、滑动、混合使混凝土各组分搅拌均匀。因此，为了获得搅拌均匀的混凝土，混凝土搅拌机必须具备下列条件：(1) 能对混凝土各种组分均匀搅拌，并使水泥浆或沥青均匀包裹骨料表面;(2) 能将搅拌后的混凝土均匀的卸出 ;(3) 搅拌和出料的时间短;(4) 占地面积小 ;(5)功率消耗小，符合环保要求。而影响混凝土搅拌质量的与搅拌机有关的主要因素有:(1)混凝土搅拌机的结构形式和它的搅拌速度;(2)混凝土搅拌机出料容量与搅拌筒几何容积

7、的比率，即容积利用系数;(3) 搅拌叶片和衬板的磨损状况;(4)各种混合材料的加料顺序。(5) 搅拌时间 7 。1.2 国内外混凝土搅拌机的发展状况在搅拌机出现的时期，是以自落式搅拌的形式出现。随着对混凝土要求的不断增多，出现了强制式搅拌机。强制式搅拌机又可分为立轴式和卧轴式两类。国内几乎都是这两种形式的搅拌机8 。立轴式搅拌机，又称涡浆式强制搅拌机，这种搅拌机的形式是在固定放置的圆盘中央， 装有一个由减速机驱动的转子臂架， 在臂架上装有搅拌叶片和内外壁铲刮叶片，依靠各组搅拌叶片不同的安装位置和安装角度便能对在圆盘和转子之间环形工作容积的物料进行剧烈搅拌13 。卧轴式搅拌机又称圆槽式搅拌机，是

8、七十年代发展起来的一种新型搅拌机，它可分为单轴式和双轴式，这种形式的搅拌机兼有自落和强制两种搅拌的机能，搅拌叶片的线速度比涡浆式小，因而耐磨性要比涡浆式小高 14 。单卧轴搅拌机是由德国ELB心司研制生产。它具有结构紧凑、消耗功率小、叶片衬板耐磨性好，能满载启动和具有搅拌轻质混凝土能力的优点。我国也向该公司引进了样机。双卧轴搅拌机是随着混凝土施工工艺的改进而逐渐发展起来的新机型。国外从二十世纪四十年代后期开始在美国和德国出现，但因轴端密封技术的不成熟，其发展基本处于停顿状态。直到七十年代初，由于这项技术得到突破，双卧轴搅拌机在不少国家右重新发展起来， 目前已形成系列产品。 我国于二十世纪八十年

9、代初研制成功， 但发展迅速，在产品规格和产品数量上，都远远超过了其它机型15 。搅拌机构是双卧轴搅拌机的核心部分，混凝土搅拌质量的好坏，生产率的高低，使用维修费用的多少都与它有关。搅拌机构是由水平安置的双圆槽形伴筒、两根按相反方向转动的搅拌轴和其上安装的搅拌叶片组成的。搅拌叶片的作用半径是相互交叉的，叶片与轴中心线成一定角度，当搅拌轴转动时，叶片一方面带动混和料在两个拌筒内轮番地作圆周运动，上下翻滚，同时在搅拌叶片相遇或重叠的部分，混和料在两轴之间的共域相互交换；另一方面推动混和料沿着搅拌轴方向，不断地从旋转平面向另一个旋转平面运动 10 。1.3 设计内容（ 1）搅拌机的结构方案分析与总体设

10、计本搅拌机的结构是由机架、 搅拌装置、 传动系统所主成。 机架是整个设备的支撑部分，由槽钢和钢管焊接而成。搅拌装置由搅拌筒、搅拌轴、搅拌铲片所主成，搅拌铲片固定在搅拌臂上，并且与搅拌轴主成一体，搅拌铲与搅拌筒底间隙可微量调整。传动系统由电动机、减速器、带传动、链传动所组成。（2）搅拌装置的设计搅拌装置是安装在轴套上的铲片式叶片，叶片随轴的旋转而转动，对筒内物料进行搅拌，是物料混合均匀，搅拌臂向上伸出，可起到搅拌上方物料的作用。（ 3）传动系统的设计传动系统是由 V 带传动和链传动来传递运动的。 电动机输出转速通过V 带传动传递到减速器，减速器又通过链传动将转速传递给搅拌机的主轴，主轴带动轴套转

11、动，从而使搅拌叶片旋转，来完成搅拌的工作。2 技术任务书（JR）2.1 设计的依据及要求目前在我国已有混凝土搅拌机种类很多，但是根据搅拌原理和搅拌机结构形式、搅拌物料的不同，对搅拌机的要求也不尽相同，参照已有搅拌机的结构型式和工作原理，- 4 -由于搅拌机工作的对象是砂石等建筑材料，为了延长搅拌机的寿命，轴承处的密封很重 要，搅拌质量要好，设计结构合理，使用维修方便，接地稳固，根据这些依据和要求设 计了该混凝土搅拌机。2.2 产品的用途及使用范围由于我国建筑行业的高速发展，推动了混凝土生产的迅速提高，所以混凝土机械在 施工中的地位日益显著。混凝土搅拌机的用途就是机械化的拌制混凝土，适用于建筑科

12、研、检测中心、大专 院校及混凝土构件、施工单位试验室、可搅拌普通混凝土和轻质混凝土，也可用到其它 行业试验室对不同物料进行搅拌。2.3 主要技术指标和参数表1技术参数表.进料容量80L最大出料容量50L.搅拌筒内径800mm搅拌叶片转速30r/min叶片距筒底的间隙小于5mm拌料粒径530mm电动机功率4kw2.4 总体布局及结构概述结构由机架、搅拌装置、传动系统所主成。机架是整个设备的支撑部分，由槽钢和钢管焊接而成。搅拌装置由搅拌筒、搅拌轴、搅拌铲片所主成，搅拌铲片固定在搅拌臂 上，并且与搅拌轴主成一体，搅拌铲与搅拌筒底间隙可微量调整。传动系统由电动机、 减速器、带传动、链传动所组成。2 .

13、 5关键技术（1） 传动部件材料选择与加工技术：传动部件选用的材料其强度和硬度要合理，不 必太大，以免造成不必要的浪费，而其结构形式要简单，降低零件的加工难度，尽量选 用国家标准零件，便于更换修理。（2） 结构的布局技术：混凝土搅拌机主要是靠机架的支撑而站立在地上工作的，故 其高度不宜太高，以保证它的稳固，结构也应尽可能的紧凑合理。（3） 粉尘及噪声控制技术：为了减少分尘和噪声对工作环境的污染，在搅拌机筒体 的上方加了一个筒盖，这样虽然不能起到最好的控制噪声的作用，但对粉尘还是有一定 的控制作用，也可以对噪声有一定的减弱作用。（4） 安全技术。3 设计计算说明书（SS）3.1 总体设计方案3.

14、1.1 混凝土搅拌机种类和功能比较混凝土搅拌机主要由拌筒、加料和卸料机构、供水系统、原动机、传动机构、机架和支承装置等组成。从其运动方式及其主要结构上来看, 它们可分为两大类型: 一种形式为单运动的轴式传动轴上 （ 有单轴和双轴 ） 安装各式各样的搅拌叶片 （ 有长锥形、螺旋形等）, 并利用叶片来搅拌物料；而另一类则是通过钢齿轮传动带动某一形状的筒体（ 有圆锥体、圆柱体等） 的自身旋转而使物料产生搅拌效果。按工作性质分间歇式 （ 分批式 ） 和连续式；按搅拌原理分自落式、强制式和连续式；按安装方式分固定式和移动式；按出料方式分倾翻式和非倾翻式；按拌筒结构形式分梨式、鼓筒式、双锥、圆盘立轴式和圆

15、槽卧轴式等。自落式搅拌机有较长的历史，早在20 世纪初，由蒸汽机驱动的鼓筒式混凝土搅拌机已开始出现。 50 年代后， 反转出料式和倾翻出料式的双锥形搅拌机以及立筒式搅拌机等相继问世并获得发展。自落式混凝土搅拌机的拌筒内壁上有径向布置的搅拌叶片。工作时，拌筒绕其水平轴线回转，加入拌筒内的物料，被叶片提升至一定高度后，借自重下落，这样周而复始的运动，达到均匀搅拌的效果。自落式混凝土搅拌机的结构简单，一般以搅拌塑性混凝土为主。连续式混凝土搅拌机装有螺旋状搅拌叶片，各种材料分别按配合比经连续称量后送入搅拌机内，搅拌好的混凝土从卸料端连续向外卸出。这种搅拌机的搅拌时间短，生产率高、其发展引人注目。强制式

16、搅拌机从 20 世纪 50 年代初兴起后，得到了迅速的发展和推广。最先出现的是圆盘立轴式强制混凝土搅拌机。这种搅拌机分为涡桨式和行星式两种。 19 世纪 70年代后，随着轻骨料的应用，出现了圆槽卧轴式强制搅拌机，它又分单卧轴式和双卧轴式两种， 兼有自落和强制两种搅拌的特点。 其搅拌叶片的线速度小， 耐磨性好和耗能少，发展较快。 强制式混凝土搅拌机拌筒内的转轴臂架上装有搅拌叶片， 加入拌筒内的物料，在搅拌叶片的强力搅动下， 形成交叉的物流。 这种搅拌方式远比自落搅拌方式作用强烈，主要适于搅拌干硬性混凝土 12 。3.1.2 混凝土搅拌机的结构型式选择立轴式搅拌机的搅拌工作主要靠叶片对物料的强制式

17、的搅拌作用使物料拌和均匀。另外立轴搅拌机的拌筒中央部分有一轴套，用于放置搅拌装置，连接传动装置，结构紧凑，传动装置下置，润滑性能好。卧轴式搅拌机，拌筒内径做的都比较大，骨料被抛向拌筒外壁，产生混凝土离析，加水量不易控制，搅拌力小，使物料结团结仓。综合比较，立轴搅拌机的结构简单，易于控制与操作。故本次设计的是一台小型 立轴式搅拌机。3.2 总体结构及工作3.2.1 结构组成及工作原理本设计混凝土搅拌机的主要组成部分为：传动部分、搅拌部分、机架等。整体结构如图 1 所示：- 7 -图1总体结构示意图1.主动链轮2.电动机3.主动带轮4.从动带轮5.减速器6.筒体7.从动链轮8.搅拌体9.搅拌轴10

18、.圆锥滚子轴承11.机架12.出料抖本设计的工作原理是：电动机通过带传动带动减速器，减速器与搅拌轴通过链传动 带动轴的旋转，轴上安装有搅拌叶片随轴转动对物料进行搅拌作用。3.2.2 主要技术参数搅拌机主要技术参数见表2。表2技术参数表.进料容量80L最大出料容量50L.搅拌筒内径800mm搅拌叶片转速30r/min叶片距筒底的间隙小于5mm拌料粒径530mm电动机功率4kw3.3 主要工作部件的设计3.3.1 搅拌装置的设计立轴强制式搅拌机是借助于搅拌叶片对物料进行强制导向搅拌。其搅拌叶片绕垂直轴旋转；搅拌叶片的形式可以是铲片式，也可以是螺旋带式。普通的立轴强制搅拌机的铲片式叶片表面形状一般为

19、平面，在搅拌过程中，物料对平面叶片的运动阻力很大，混合搅拌的功率消耗高。平面铲片对物料只有推动作用，没有翻动效果，所以搅拌混合效率较低。搅拌叶片安装角也是搅拌机的主要结构和工作参数之一，对搅拌质量和搅拌效率都 有着直接的影响，由于叶片安装角与其他搅拌机参数相互关联，每一个参数的变化都会 引起搅拌机性能的变化。叶片安装角是指搅拌叶片斜面与搅拌轴线间的夹角。叶片安装的定性分析：当安装角过小时叶片主要带动混合料围绕搅拌轴转动而缺乏必要的轴向运动，搅拌叶片变成与轴平行的一块平板不起搅拌作用；当安装角过大时叶片推动混合料的横向运动就很弱，叶片就成为与搅拌轴垂直的平板一样也丧失了搅拌功能。因此，搅拌叶片一

20、定要相对于搅拌轴成一定角度安装，使混合料的横向和轴向运动都较大，达到搅拌的最大效率。本次设计的搅拌机采用的叶片安装角为45度60图2叶片安装角3.3.2 机架的设计筒体由热压钢板卷曲焊接而成，在筒体上端有盖，筒底部有卸料口，当需要卸料时 转动料门手柄，使料门打开，拌合物即沿出料口卸下。搅拌筒的内径为 D=800mm筒体 高H=310mm筒壁厚3mm机架是混凝土搅拌机的主要支撑部件，他是承担所有来自电动机、减速器、筒体和 轴的应力。机架是搅拌机的稳固是搅拌机工作稳定运转平稳的基础。因此，机架无论是 从结构还是材料上都应该采用坚固的稳定的结构。机架的支腿是用钢管和槽钢焊接在筒 底来起到支撑作用的。

21、3.4 传动系统的设计3.4.1 传动比分配及电动机选型本搅拌机体积比较小，结构比较简单，结构要紧凑。电动机的转速为1440r/min而搅拌轴的转速是30r/min,所以搅拌机的总传动比为48。各级出动比分配为：带传动的 传动比是2,减速器的传动比是12,链传动的传动比是2。由于搅拌机从结构上看，主要靠电动机的旋转，带动减速器的转动，进而带动搅拌 轴的旋转。因此，电动机是整个装置的动力元件。在搅拌过程中，由于混凝土在不断地 搅拌过程中消耗动力，所以，混凝土搅拌机的生产能力决定着电动机的功率 3o而此混凝土搅拌机所需的功率为 4kw ,综合考虑暂选带动机型号为 Y112M -4,其 额定功率为4

22、kw,转速n为1140r/min ,额定转矩2.2kw ,最大转矩2.3kw3.4.2 V带传动的设计带传动是一种挠性传动。带传动的基本组成零件为带轮（主动带轮和从动带轮）和传动带。主动带轮转动时，利用带轮和传动带间的摩擦或啮合作用，将运动和动力通过传动 带传递给从动轮。带传动具有结构简单、传动平稳、价格低廉和缓冲吸震等特点，在近代机械中广泛 应用。按照工作原理的不同，带传动可分为摩擦型带传动和啮合型带传动。在摩擦型带传动中，根据传动带的横截面形状不同，又可分为平带传动、圆带传动、V带传动和楔带传动。本次毕业设计选用的是 V带传动。V带的横截面呈等腰梯形，带轮上也做出相应的轮槽。传动时，V带的

23、两侧和轮槽接触， 槽面摩擦可以提供更大的摩擦力。另外，V带传动允许的传动比大，结构紧凑。（1）设计计算确定计算功率，查机械设计书表8-7查得工况系数Ka=1.3由公式：Pea = Ka p代入数据得Pca=1.1 =4.4kw,又因为转速为1140r/min故由机械设计书图8-11可 以选择V带型号为A型。确定带轮的基准直径dd并验算带速v初选小带轮的直径dd1根据V带带型由机械设计书表8-6和表8-8选取小带轮直径dd1又因为dd1dmin =75mm ,故取小带轮直径dd 二 90mm验算带速，按机械设计书式（8-13）验算带的速度m/ s = 6.78m/ s一二 dd1nl二 90 1

24、440V=60 100060 1000带速一般为 v=25m/s, 5m/s E6.78m/s E25m/s故带速适合。计算大带轮的基准直径dd2根据机械设计书式（815a）计算大带轮的基准直径dd2V带的传动比ii =25,取 =2。则dd2 =ix dd1 = 2 父 90mm=180mm。根据机械设计书表8-8圆整dd2 = 180mm确定V带的中心距a和基准长度Ld ,根据机械设计书式（8-20）0.7(dd1dd2)-a0 -2(dd1dd2)初定中心距a0= 500mm。由机械设计书式（8-22）兀Ld02%2(dd1dd2).(dd1 dd2)24%- 29 -二(180-90)

25、=2 500 (90 180) (180 90) mm 1427.95mm24 500由机械设计书表8-2选带的基准长度Ld=1400mm按机械设计书式（8-23）计算实 际中心距aa a0Ld -Ld01400 -1427.95-d0 =500 = 486 mm中心距的变化范围:aminamax= a-0.015Ld=a 0.03Ld计算得:465mm (F0)minO计算压轴力，压轴力的最小值为o169(Fp)min =2Z(F0)min sin=2M3Msin 父132.55 =1055.5N 。P22(2)带轮的结构V带轮的设计要求带轮的各轮槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使带的载荷

26、分布较为均匀，结构 工艺性好，无过大的铸造内应力，质量分布均匀，轮槽工作面要精细加工，以减少带的 磨损。V带轮材料的选择因为V带轮的转速v 9.6m/s则v 2.5m/s ,转速较低，因此材料通常采用铸铁，常用材料为HT150或HT200。带轮的结构与尺寸带轮的结构设计主要是根据带轮的基准直径选择带轮的结构形式，根据带的型号来确定带轮轮槽的尺寸。设计如下：当dd 2.5d （d轴径）时，可用实心式；当dd E300mm时，可采用腹板式；当dd w300mm同时D1-d1至100mm时，可采用孔板式；当 dd之300mm时可采用轮辐式。V带轮的轮槽V带轮的轮槽与所选的 V带的型号相对应，查机械设

27、计书表 8-10V带绕在带轮上以后发生弯曲变形，使 V带工作面的夹角发生变化，为了使 V 带的工作面与带轮的轮槽工作面紧密结合，将V带轮轮槽的工作面的夹角做成小于40。V带轮安装到轮槽中以后，一般不应超出带轮的外圆，也不应与轮槽底部接触， 为此规定了轮槽基准直径到外圆和底部的最小高度hamin和hf min。轮槽工作表面粗糙度为1.6或3.2。表3带轮参数YZAB项目符号SPYSPZSPASPB基准宽度bp5.38.511.014.0基准线上槽深度hamin1.62.02.753.5槽间距e8 ,0.312 _0.315 . 0.319 . 0.4A槽对称面f7 _ 1818112.5；至端面

28、的距离最小轮缘厚min55.567.5带轮宽BB =(Z -1)e 2f外径dwdw = D 2ha主动带轮计算：根据dd=90mm,第一槽对称面至端面的距离：f =101mm,槽间距：e=150.3mm,基准线上槽深度：ham. = 2.75mm, hfm. =8.7mm,最小轮 缘厚：6min =6mm,基准宽：bd = 11.0mm。Wha=3mm, hf=9mm, 6 =6mm轮缘宽度：B=(z-1)e 2f =(4-1) 15 2 10=65mmf = B 一(z -1)e/ 2 =65 -(4 -1产15/ 2=10 mm。在总要求范围内。槽宽：b=bd +2ha +tan(Q/2

29、) =11 +2x3+tan17o =12.83mm。顶圆直径：da =dd1 +2ha =90+2父3 =96mm。根据电动机轴径：d=38mm,轴伸长度：E=80mm。d1 =(1.82)d =(1.82)父38=68.4 76mm ,取a=70mm,取轮缘宽；L = E =80mm。而ddi =90 2.5d减，所以采用腹板式。3.4.3减速器选型由于混凝土搅拌机在搅拌时，为了使混凝土搅拌的比较均匀，搅拌轴的转速不 宜过快，但考虑到生产力，搅拌轴的转速又不可以太慢。综合考虑，有根据搅拌轴 的实际转速为 30r/min。查机械设计手册选择减速器为蜗杆减速器。型号为 WHX16，该减速器传动

30、比 i=12.5 ,又因为大带轮转速n2 =720r/min主轴转速n3 =30r/min。减速器尺寸：中心距：a=160mm,中心高：h 0 =125mm ;最大外形尺寸：L=3 mm36, B=190mm, H=148mm；主动轴：d| =40mm , l1=82mm；被动轴：d2 =65mm, l2=70mm。通过以上计算可知传动装置的总传动比i = 48在整个过程中电动机与减速器之间采用的是V带传动，减速器与搅拌轴之间采用联轴器连接，轴上有一对轴承，查机械设计手册得如下表：表4各传动部件的传动效率类别传动形式效率(%带传动V带传动0.96轴承滚动轴承0.98链传动双排链0.99减速器蜗

31、杆减速器0.95从而可计算出从电动机至搅拌机主轴传递的总效率为11 = 带轴承链传动减速器=0.96 x 0.98 x 0.99 父 0.95 =0.885则主轴功率P = Pd =4 0.885 =3.54kw 3.4.4链传动的设计链传动是一种挠性传动，他又链条和链轮组成，通过链轮轮齿与链条节的啮合来传 递运动和动力，链传动在机械制造中广泛应用。链传动主要用在要求工作可靠，两舟相距较远，低速重载，工作环境恶劣，以及其 他不宜采用齿轮传动的场合。链条按用途不同可分为传动链、输送链和起重链。在一般机械传动中，采用的是传 动链。传动链又可分为短节距精密滚子链、齿形链等。其中滚子链常用于传动系统的

32、低速 级。滚子链的结构是由滚子、套筒、销轴、内链板和外链板所组成，内链板与套筒之间， 外链板与销轴之间为过盈配合；滚子与套筒之间，套筒于销轴之间为间隙配合。考虑到我国链条的生产历史和现状，以及国际上许多国家的链节距均用英制单位， 我国链条标准GB/T1243-1997中规定节距用英制折算成米制的单位。链轮的结构小直径的链轮可制成整体式；中等尺寸的链轮可制成孔板式；大直径的 链轮，常可将齿圈用螺栓连接或焊接在轮毂上。链轮的材料：链轮轮齿要具有足够的耐磨性和强度，由于小链轮的轮齿啮合次数比 大链轮多，所受到的冲击也大，故小链轮应采用较好的材料制造。本次设计采用滚子链 传动。滚子链传动的设计计算：(

33、1)选择链轮齿数取小链轮齿数z1=17,大链轮的齿数为Z2 =i乙=2父17 = 34。(2)确定计算功率：由表9-6查得Ka=1.0，由图9-13查得Kz=1.52,用双排链,则计算功率为PCa =KaKz PKp1.0 1.52 3.361.75= 2.9184kw(3)选择链条型号和节距根据pca =2.9184kw及n=60r/min查图9-11 ,可选16A。查表9-1 ,链条节距为p = 25.4mm。(4)计算链节数和中心距初选中心距 %=(3050)p = (3050)M25.4mm=7621270mm。Wa0 = 780mm。相应的链长节数为34-17)2髭876Lp0 =2

34、更 乙 Z2 (Z2-Zi)2 . 2 780 17 34 (P p 22 二a025.42取链长节数Lp =88节。查表97得到中心距计算系数f 1=0.24907 ,则传动的最大中心距为a = f 何2 LP YZ1 Z2H =024907 25.4 2 88 - (17 34)mm ： 791mm(5)计算链速v,确定润滑方式nZp60 17 25.4v=10.4318m/s60 100060 1000查v =0.4318m/s和链号16A ,查图9-14可知采用定期人工润滑。(6)计算压轴力f pP 1000 3.36有效圆周力为：Fe =1000 二7781 Nv 0.4318链轮水

35、平布置时的压轴力系数KFP =1.15,则压轴力为FP KFPFe =1.15 7781 8949N3.5主轴设计与计算3.5.1 轴的计算过程(1)初步估算轴的直径选取45号钢作为搅拌机主轴的材料，调制处理，查表得仃=640N/mm2 ,由表差 得材料的许用应力：，=60N/mm2,由公式P- mm。式中，P一轴传递的功率(kw);n一轴的转速(r/min);A取决于轴材料的许用扭矩切应力*的系数。查表得知A=115计算轴的最小直径并加大3%已考虑键槽的影响。3 -354贝dmin _115 , 30 = 56.45mm在轴的最细部分轴的直径取60mm 0（2）轴结构的设计确定各轴段直径和长

36、度L=70mm。所以第二段轴的直径应比第一段轴的直径稍大一些，根据实际情况取第二段轴的直径d（2）=70mm。因为要考虑到轴承的安装，联轴器与轴承盖之间还要有一定空隙，第二段轴的长度取为 L=74mm。根据轴承的安装尺寸以及轴承的定位要求，确定第三段轴的直径为d（3）=60mm,由于搅拌机的搅拌轴总长度比较长，为使平衡性和轴的安全系数高，取第三段轴的长度L=60mm。又因为第四段轴上（3）要安装第二个轴承，所以第四段轴的直径应和第二段轴的直径相同，d=70mm。该段轴的上方要安装搅拌机的筒体，此处轴段长度适中即可，取L=74mm。最后一段轴上要安装搅拌装置，根据搅拌机的筒体结构，取这一段轴的直

37、径d（5）=60mm, （5）长度.L（5）= 100mm至此，轴的各段直径和长度已基本确定。3.5.2 键与轴承的选择为满足轴上零件的周向定位要求，链轮与轴采用平键连接，根据轴段的公称直径 选第一段轴与从动链轮之间的键按 d=60mm ,查机械设计书上表6-1得平键截 面d ,键宽b m键高h =18x11 ,键长L =56mm。减速器低速轴伸出段与主动链轮相连， 其中的键由减速器轴d2=65mm, l2= 70mm选择，则选键宽b父键高h = 18父11 mm,长L =56mm。减速器高速轴与主动带轮连接处的键根据 d1 = 40mm, 11 = 82mm,选键宽b父 键高h =12x8,

38、长L=70mm。电动机伸出轴与主动带轮连接处的键由电动机轴 d0=38mm, E =80mm选择此处的键为选键宽 bx键高h=10M8,长L=65mm。与搅拌装置连接处的轴段也是用键将轴与轴套连接的。这一段轴段较长为了稳固采 用两个键连接。由 d=60mm, L(5) = 100mm选择键，键宽b键高h =18父11 ,键长 L =56mm。键槽用键槽铳刀加工。轴承的选择：初步选择滚动轴承，因为轴承要既能承受径向力又能承受轴向力的 作用，根据这些要求选用圆锥滚子轴承，参照工作要求，并根据d=70mm由 GB/T297-1995轴承产品目录中初步选取圆锥滚子轴承型号30214。尺寸为 d MD父

39、丁 = 70父125 M 26.25。圆锥滚子轴承的定位是由过度配合来保证的，此处选轴承的直径尺寸公差为m60确定轴上圆角和倒角尺寸。参考机械设计书表15-2,取轴端倒角2父45。各轴肩处的圆角半径见图3。3.5.3 轴的强度校核求轴上的载荷：搅拌轴受到扭转作用而发生扭转，轴上各段都有受到力矩的影响， 选择其中受力较大，应力较集中的截面。(1)受力分析：轴上传递的转矩：Td =9550 包= 26.53N m ndT =Tdi=1126.99Nm所受圆周力：Ft =2Td2 1126.99 =11.27 N200所受的轴向力：因为轴是竖直的所以轴向力F0f = 0径向力:FrFt tan 二a

40、 =20 , P =800634”Fr = Ft 匕20 =28.79N cs8 0634(2)计算支反力:FnH142 =Ft(l23)FNH 2 l 2 = Ft l3FnH 2Ft(l2 I3)l211.27 (60.9 99.9)60.9= 29.76NFNV2FNH 1二口 J.27 99.9 8.49nl260.9FNV2 l2 = Fr (l2l3)FNV1 I2 = Fr I3Fr(l2 I3)l228.79 (60.9 99.9)60.9二 76NFrlNV1 一l228.79 99.960.9= 47.23NM F h =50.65 99.9 =2973N mmH NH 2

41、3MV = FNV2 l3 =129.39 99.9 -7592.4N mmM 二 JMH2 MV2 = J297327592.42 =8154N mm表5危险截面载荷值载荷水平面H垂直面VFnhi =18.49Fnvi =47.23支反力F(N)Fnh2 =29.76Fnv2=76弯矩 M (N mm)M H =2973MV =7592.4扭矩 T(N m)1126.99总弯矩8154按弯矩扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度。根据机械设计书式(5-15)及上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环应变力，取a =0.6 ,轴的计算应力。ca ca,M2 （： T）2WM 2 （： T）20.1d3.81542 （0.6 1126.99）23=0.379MPa0.1 603之前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由机械设计书表15- 1查得仃,=6MPa。因此仃ca。,所以此轴是安全的FrI1/ _*1F