JZ型混凝土搅拌机总体及提升部分设计(机械CAD图纸).doc

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搅拌是混凝土生产工艺过程中极重要的一道工序，配制混凝土的各种材料经搅拌后成
为均匀的拌和料，而混凝土搅拌机是搅拌机械中最常见的一种
本文主要研究的是 JZ 型混凝土搅拌机总体及提升部分设计。主要任务是提出了系统
设计的设计要求，通过实习调研，提出设计方按。根据整体要求计算出所需的功率，选择
合适的电机，减速器，并提出搅拌筒的计算方法。能够通过手柄的操作使料斗上升和停止
并靠自重降落，能够通过正向回转搅拌筒进行搅拌，反向回转进行出料

关键词
混凝土搅拌机；电机；减速器；搅拌筒

II

徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )
Abstract

Mixing concrete production process is ver y important in a process,The preparation of
concrete by mixing various materials to become a uniform mixing materials,The concrete mixer
mixing machiner y is the most common form of.
This paper is on the JZ-concrete mixer and transmission part of the overall desi.Main task is
to design the proposed system design requir ements,According to calculate the overall demand
for power,Choose the right motor, reducer,And proposed method of calculating mixing tube.Able
to handle the operation of the hopper up and stop relying on themselves and landing,Through
positive rotary cylinder for mixing stirring, for discharging reverse rotation.

Keywords
Concrete mixer
motor
reducer
mixing tube

III

1
徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )
目 录
绪论............................................................................................................................................. 1
1.1 混凝土搅拌机械................................................................................................................. 1
1.2 混凝土搅拌机的周期作业................................................................................................... 3

2 传动部分设计.............................................................................................................................. 5
2.1 搅拌筒设计............................................................................................................................ 5
2.2 减速器的设计........................................................................................................................ 7
2.2.1 电动机的选择.................................................................................................................. 8
2.2.2 传动比的分配................................................................................................................ 11
2.2.3 计算传动装置的运动和动力参数................................................................................ 11
2.2.4 第一级齿轮传动的设计................................................................................................ 13
2.2.5 第二级齿轮传动的设计................................................................................................ 18
2.2.5 轴的校核........................................................................................................................ 22
2.2.6 中轴键的选择................................................................................................................ 25
2.2.7 轴承的选择因素............................................................................................................ 26
2.2.8 联轴器............................................................................................................................ 28
2.2.9 减速器的润滑和密封.................................................................................................... 29
2.2.10 开式齿轮...................................................................................................................... 31
3 提升部分计算............................................................................................................................ 35
3．1 料斗的设计....................................................................................................................... 35
3.2 机架的选择......................................................................................................................... 35
3.3 钢丝绳的选择...................................................................................................................... 36
3.4 卷筒设计计算...................................................................................................................... 38
3.4.1 卷筒结构及常用材料.................................................................................................... 38
3.4.2 卷筒容绳尺寸参数........................................................................................................ 39
3.4.3 卷筒强度计算............................................................................................................... 40
3.4.4 卷筒筒壁的稳定性估算............................................................................................... 43
3.5 滑轮组设计.......................................................................................................................... 44
3.6 离合器的设计计算.............................................................................................................. 45
3.7 制动器的选择...................................................................................................................... 46
4 搅拌机的使用与维护................................................................................................................ 47
4.1 搅拌机使用的注意事项...................................................................................................... 47
4．2 搅拌机的日常保养........................................................................................................... 48
结论............................................................................................................................................... 49
致谢............................................................................................................................................... 50
4

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参考文献....................................................................................................................................... 51
翻译............................................................................................................................................... 52

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1.1
混凝土搅拌机械
1
绪论

3
混凝土搅拌机是将一定配合比的水泥(胶结材料)、砂、石(骨料)和水(有时还加入一
些混合材料或外 An 剂)拌和成匀质混凝土的机械。同人工扑和混凝土相比，混凝土搅拌机
只有生产率向，拌和质量好，减轻工人劳动强度等优点，围巾它是建筑施工现场、混凝土
构件厂及商品混凝土供应站生产混凝土的重要机械设备之一。
混凝土搅拌机是将一定配合比的水泥(胶结材料)、砂、石(骨料)和水(有时还加入一
些混合材料或外 An 剂)拌和成匀质混凝土的机械同人工拌和混凝土相比，混凝土搅拌机只
有生产率高，拌和质量好，减轻上人劳动强度等优点，而且它是建筑施工现场、混凝土构
件厂及商用混凝土供应站等混凝土的至要机械设备之一
混凝土搅拌机的特点及应用
混凝土搅拌机机械搅拌混凝土的原理来分有白落式和强制式两种。自落式混凝土搅拌
机是将物料投入搅拌筒内．靠搅拌筒的旋转，由筒内的搅拌叶片将物料惟到一定的高度后 ，
物料靠自重坠落下来，反复对物料进行搅拌而加下成匀质混凝土。这种搅拌机适合加工普
通塑性混凝土，对粗骨料的粒径要求不严格，广泛地应用小建筑工地。强制式混凝土搅拌
机的搅拌筒固定不动，而是由筒内转轴 L 的叶片旋转来对物料进行强制什的挤压、翻转。
混凝土搅拌机按其搅拌混凝土的原理来分有自落式和强制式两种。自落式混凝土搅拌
机是将物料投入搅拌筒内．靠搅拌筒的旋转，由简内的搅拌叶片将物料惟到一定的高度后 ，
物料靠自重坠落下来，反复对物料进行搅拌而加下成匀质混凝土。这种搅拌机适合加工普
通塑性混凝土，对粗骨料的粒径要求不严格，广泛地应用在中小地建筑工地。强制式混凝
土搅拌机的搅拌筒固定不动，而是由筒内转轴上的叶片旋转来对物料进行强制性的挤压、
翻转，达到均匀拌和的。这种搅拌机适合加上普通塑性和干硬件的混凝土。由于受构造上
的限制，对粗骨料粒径的要求较为严格，施工现场的混凝土搅拌站和混凝土预拌工厂的搅
拌楼中使用的搅拌机均系此种类型
混凝土搅拌机，按其外形又分为鼓形、锥形和盘形二种；按所用功力装置不同又分为
电动式和内燃式两种；由搅拌筒的不同，又将搅拌机分成多种容量型号，目前世界上的混
凝上搅拌机已合 200 种以上。我国混凝土搅拌机的容量、规格的发展也很迅速，
容量仅在 3000L(3n1J)以下的就合 11 种之多，它们是；50，100， 200，250，350，，
750，1000，和 3000L。
根据搅拌机搅拌筒容量参数的小同，又常把混凝土搅拌机划分为大型(出科容量为
1 m —3 m )、中 型 (出料容量为 0.35 m —0．75 m )和小型(出料容量为 0.5 m 一 0.25 m )
二种。
混凝土搅拌机，按其外形不同分为鼓形、锥形和盘形二种；按所用动力装置不同又分

1

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为电动式和内燃式两种；由于搅拌量的不同，又将搅拌机分成多种容量型号，目前世界上
的混凝上搅拌机已有 200 种以上。我国混凝土搅拌机的容量、规格的发展也很迅速，容量
仅在 3000L‘(3m)以下的就有 11 种之多，它们是：50，100，150、200，250，350，500，
750，1000，1500 和 3000L。这些搅拌机都尚属周期作业式，随着混凝土施工工艺的发展
和对搅拌机要求的提高，必将很快推出各种新型的混凝土搅拌机械
我国混凝土搅拌机的生产业已定型，并自成系列，义利号和主
要技术参数的意义：
J——搅拌机：
G——鼓形自治式混凝土搅拌机；
Z——锥形反转出料式混凝土搅拌机；
F——锥形顿翻出料式混凝 1：搅拌机；
D——单卧轴强制式混凝土搅拌机；
JG250 型混凝土搅拌机——表示鼓形自落式混凝土搅拌机，电动机驱动，出料容量并经
捣实后的混凝土体积为 250L。
JZ350 型混凝土搅拌机——表示锥形反转出料自落式混凝土搅拌机，电动机驱功，出料
容量并经捣实后的混凝土体积为 350L。
JDY350 型混凝土搅拌机——表示单卧轴、液压倾翻出料强制式混凝土搅拌机，电动机
驱动，出料容量并经捣实后的混凝土体积为 350L
JGR750 混混凝土搅拌机——表示鼓形自落式混凝土搅拌机，内燃机驱动，出料容量并
经捣实后的混凝土体积为 750L。
我国生产混凝土搅拌机的厂家，搅拌机械的出厂形式主要有两种：一种是作为建筑施
工现场独立使用的搅拌机单机，一种是作为混凝土生产厂或混凝土搅拌楼(站)使用的配套
主机。混凝土搅拌机单机主要出以下机构组成并非附示意图：
搅拌机构.它是混凝上搅拌机的主要工作机构，由搅拌筒、搅拌轴、搅拌叶片和搅拌铲(刮
铲)等组成。
传动装置它是向搅拌机各工作机构传递力和速度的系统。—般有由带条、摩擦轮、齿
轮,、链轮和轴等传动元件组成的机械传动系统和由液压元件组成的液压传动系统两大类。
上料机构,它是向搅拌简内装人混凝土物料的设施一般有卷扬提升式料斗、固定式料斗
和翻转式料斗三种形式 c
配水系统,它的作用是按照混凝土的配合比要求定量供给搅拌用水。搅拌机配水系统的
型式主要有：水泵—配水箱系统、水泵—水表系统和水泵—时间继电器系统三种。
卸料机构,它是将搅拌好的匀质熟料混凝土从搅拌筒中卸出的装置。主要有溜槽式、螺
旋叶片式和倾翻式三种型式。
故在此我选用 JZ350 锥型反转出料混凝土搅拌机,并附示意图:

2

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图 1-1JZ350 锥型反转出料搅拌机 1.供水系统 2.传动装置 3.搅拌与出料装置 4.上料机构
1.2 混凝土搅拌机的周期作业
搅拌筒的基本形状，即有鼓形、双锥形、盘形和圆槽形等。其中，鼓形、双锥形搅拌
机工作原理为自落式，即作业时，搅拌筒旋转，物料靠自重坠落达到搅拌要求；盘形相圆
槽形搅拌机为强制式，作业时搅拌筒固定不动，靠转轴带功筒内的搅拌叶片对混凝土物料
进行强制挤压、翻转和抛掷而达到拌合均匀的目的。
从搅拌原理上看，锥形反转出料式混凝土搅拌机是一种自落式混凝土搅拌机。搅拌筒
正向回转进行搅拌，反向回转进行出料，它是作为取代鼓形自落式混凝土搅拌机的一种机
型，可以用来拌合普通塑性和低流动性的混凝土。搅拌时，双锥形搅拌筒旋转。叶片使物
料作提升、下落运动的同时，还强迫物料作轴向窜动。所以，此种搅拌机同鼓形自落式搅
拌机相比，其搅拌运动比较强烈，生产率高，拌和出来的混凝土质量好。机械构造也比较
简单、操作方便，因而得到了广泛应用。
锥形反转出料式混凝土搅拌机主要有以电动机为动力的 Jz 系列型号和 JzY 系列型号。
JzY 型除进料机构采用液压传动外，其余构造及技术性能均与 JZ 型相同。的前，该系列产
品的出料容量有 150L，200L，3loL,500L 和 750L 等。所示为 JZ350 型棍凝土搅拌机的外
形，其出料混凝土体积为 350L。它主要由动力装置、传动装置、进料系统、搅拌系统、供

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水系统、底盘和电气系统等组成。
在搅拌筒的进料口一端，焊有两块挡料叶片，可防止搅拌时进料口处漏浆；搅拌筒的
出料口一端，焊接着一对出料叶片，出料叶片分成两段，以螺钉固定，搅拌过程中如遇突
然停电或发生故障时，可以卸下靠外边的一段叶片，把筒内的物料扒出来。当混合料拌和
好混凝土后，可通过传动系统改变搅拌筒的旋转方向，筒内的混凝土使可经出料叶片迅速
卸出筒外。
托轮是支承搅拌筒并拖带搅拌筒进行运转的机构。
搅拌筒放在四个橡胶托轮上，电动机的动力，经齿轮减速箱传给托轮主轴，利用轴上
的一对橡胶托轮与搅拌筒滚道之间的摩擦力，带动搅拌筒旋转。
上料机构：JZ350 型混凝土搅拌机的上料机构由上料架、中间料斗、上料斗和传动机
构 等 组 成 ，。
上料时，料斗由钢丝绳牵引沿料架的轨道向上爬行，当行至一定的高度后，其长轴滚
轮进入—料架岔道，料斗随之倾倒，斗门面动开启，斗内物料经中间料斗卸人搅拌筒内。

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2 传动部分设计
传动部分是搅拌机的重要组成部分，通常由滚筒，减速器，电动机以及联接件组成，
在本设计中采用电动机通过联轴器联接减速器，再通过另一联轴器联接搅拌筒上的开式齿
轮，从而达到传递动力的作用。如图
率。先有设计要求计算出搅拌筒的几何尺寸，搅拌筒外形如图所示：

图 2-1 搅拌机的传动系统 1 搅拌筒；2 联轴器；3 减速器；4 电动机

0
2.1 搅拌筒设计
锥形反转出料搅拌机的搅拌筒呈双锥形，筒内中部焊有分别与拌筒轴线成一定夹角交
叉布置的高叶片和低叶片各一对。由于高低叶片与拌筒轴线按一定的角度交叉布置，所以
当拌和料由进料锥端进入，拌筒正转搅拌时，叶片不仅使拌和料作提升、下落的运动，还
能强迫物料作轴向窜动，故能强化搅拌作用。当搅拌筒反向旋转时，叶片将拌和料推向出
料锥端由两条空间交叉成180 的螺旋形出料叶片将拌和料卸出筒外。

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V = (0.6--0.7)V
V = 560L
V /V = 2--4
2 2
V = × ×d × cota - × R R cota
图 2-2 搅拌筒的几何外形
由《混凝土机械》查搅拌几何容积，和出料容量 V1
V0/ V1 = 2--4
出料容积 V2 和进料容积 V1 有 j 为出料系数，对混凝土一般取 0.6—0.7
j1 = V2 /V1
2 1
出料
V2 = 0.35L
所以
V1 = 350/(0.6--0.7) = 583--500L
暂选
2
0 1
V0 = 1040--2080
暂选 1500L
V0 = V1 + V2 + V出
3 4 3 4
式（2.1）
式（2.2）
式（2.3）
式（2.4）
式（2.5）
式（2.6）
式（2.7）
式（2.8）
式（2.9）
式（2.10）

6

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V2
=
1
3
×
p
4
0
×d
2
×cot b -
0
1
3
×
p
4
R2
2
R2 cot b
0
0
式（2.11）
0

b
0
由混凝 土机械 查得进 料锥角 47
= 50
又有
- -50
出料锥 角 30
- -33
，所以选 择 a = 33
，

V1 = ÑV进
é
+ ÑV出
+ V柱
2
2
ù
3
2
式（2.12）

ÑV
进
= s
弓
×Ñx =
ê
(
R
2
+ x tana
)
2
- h
ú
2
3
× x
2
式（2.13）

ÑV
出
= s弓
× Ñx =
19.6
é
(
ê
3
2
R1 + x tan b
2 2
)
- h
ù
ú
× Ñx
式（2.14）

V柱
=
3
(
R
- h
)
×l
2
× sinj
式（2.15）

另参考设 l1
= 0.55m ， l2
= 0.85m ，l3
= 0.5m

其中ρ为拌合料容重
3
r = (1.5 - -1.7) ´10 ( kg / m
3
)
式（2.16）

j 为搅拌时拌合料的自然坡度，
j = 40
0
0
- -45
式（2.17）

综上可得： R1 = 0.393m ， R2
= 0.322m

可整合为： R1 = 0.35m ， R2
2.2 减速器的设计
= 0.4m

减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动，蜗轮传动或齿轮－蜗轮传动所组合的
独立部件，常在动力机与工作机之间为减速的传动装置；在少数情况下也用作增速的传动
装置．减速器由于结构紧凑，效率较高，传递运动正确可靠，使用维修简单，并可成批生
产，故在现代机械中应用最广．减速器类型很多，有圆柱齿轮减速器，圆锥齿轮减速器，
蜗杆减速器等．
由于考虑到所传递的功率和传动比．在本搅拌机设计课题中采用的是二级圆柱齿轮减
速器．
减速器的机体是用于支持和固定轴系的零件，是保证传动零件的啮合精度，良好的润
滑和密封的重要零件，其重量约占减速器总重量的 50%。因此，机体结构对减速器的工作
性能，加工工艺，材料消耗，重量及成本等有很大的影响。机体材料采用灰铁（HT150 或
HT200）制造。
传动装置包括各种类型的零件，其中决定其工作性能，结构简单和尺寸大小的主要是
传动零件。
支撑零件和联接零件都是要根据零件的要求来设计，因此一般应先设计计算传动零
件，确定其尺寸，参数，材料和结构。为了使设计减速器时的原始条件比较准确，应该先

7

p
式（2.18）
p
式（2.19）
p =
sina - f cosa sin 45- 0.62×cos45
n £ 29.9 = 29.9 = 17.5 式（2.20）
min
式中 M ——搅拌时拌合料所产生的偏心阻力矩；
M ——搅拌时托轮所产生的滚动摩擦阻力矩；
式中 G ——拌合物料发质量；
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设计减速器外的传动零件，如联轴器等。
2.2.1 电动机的选择
电动机是常用的原动机，并且是系列化和标准化的产品．机械设计中需要根据工作机
的工作情况和运动，动力参数，合理选择电动机类型，结构形式，传递的功率和转速，确
定电动机的型号．
电动机有交流电动机和直流电动机之分，工业上采用交流电动机．交流电动机有异步
电动机和同步电动机两类，异步电动机又分笼型和绕线型两种，其中以普通笼型异步电动
机应用最广泛．如无特殊需要，一般忧先选用Ｙ型笼型三相异步电动机，因其具有高效，
节能，噪音小，振动小，安全可靠的特点，且安装尺寸和功率等级符合国际标准，适用于
无特殊要求的各种机械设备．
电动机的功率选择是否合适将直间影响到电动机的工作性能和经济性能。如果选用额
定功率小于工作机所需要的功率，就不能保证工作机正常工作，甚至使电动机长期过载过
早损害，如果选用额定功率大于工作机所需要的功率，则电动机的价格高，功率未得到充
分的利用。从而增加电能的消耗，造成浪费。
搅拌机电动机的功率按所需的（单位：KW）计算公式为：
d h
w
h ——由电动机到工作机的总效率。
工作机所需工作效率，应由工作阻力和运动参数计算求得：
w 9550
式中 M ——拌筒搅拌时所需的外力矩，（N.m）。
n ——拌筒转（r/min）。
2
其中双锥反转出料混凝土搅拌机在工作时，其搅拌功率主要用于克服混凝土物料在搅
拌时产生的偏心阻力矩及托轮滚动磨檫阻力矩。为讨论方便，现假定最恶劣的工作状况，
即全部物料倾向拌筒的一侧，呈斜面，球此种情况下的搅拌功率。
外力矩 M 的计算：
M = M摩擦 + M物料 式（2.21）
物料
摩擦
M物料 = G物料 × H ×sina = 9.8×V ×r ×H ×sinj (N.m) 式（2.22）
物料
G物料 = V × r 式（2.23）
V——搅拌筒容积；
8

3 3
r = 1.5 -1.7 ´10 kg / m
2
é ù
2 ( R + x tana ) - h
b ê ú
H = =
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ρ——拌合料容重；
( )
H——拌合料重心至拌筒中心的距离，mm；
12S弓 3S弓
式（2.24）
式（2.25）

3
2 2 2
é ù
( )
3
2 2 2
é ù
( )
M = 9.8×V × r ×H ×sinj
柱
3
2 2 2
= R - h ×l2 × r ×sinj N.m
( )
3
2
2
é ù
M = 9.8´ R + x tana - h ×r ×sina × Dx = 430.1N ×m 式（2.30）
进 1
3
2
2
é ù
M = 9.8´ R + x tan b - h × r ×sin b × Dx = 393.2N ×m 式（2.31）
出 2
3
2
2 2
M = R - h ×l × r ×sinj = 1095N ×m 式（2.32）
2
n m
R r
M = N K 1+ + N K 1+ = 181.5N ×m 式（2.33）
r R
因为混合料在拌筒内为一水面，且以搅拌时进、出料口均不得有溢出为原则，故讨论
时进、出料口相等，均为 h.
进料锥内拌合物所产生的偏心阻力矩
给 x 以微小增量 Dx 则在 X=x 及 X = X + Dx 平面之间的有效容积微元体 DV进 对 X 轴的微
元阻力矩
DM 进 = 9.8DV进 × r × H ×sinj
3 ë û
积分可得进料锥内混合料所产生的偏心阻力矩
DM 进 = 9.8DV进 ×r × H ×sinj
3 ë û
出料锥内拌合物所产生的偏心阻力矩由进料锥公式可直接得出。
柱体内地混合料所产生的偏心阻力矩为
3
综上，搅拌时混合料所产生的总偏心力矩
M物料 = M 进 + M 出 + M 柱 式（2.29）
3 ë û
3 ë û
3
搅拌时托轮所产生的惯性摩擦阻力矩
i =1 i=1
式中 Ni ——一个托轮所受到滚动正压力;
K——滚动摩擦力臂;

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R——滚筒半径,m
r——托轮半径，m;
p =
w
Mn
9550
p
=
2099.8´17.5
9550
3.84
= 3.84Kw
式（2.34）

p
d
=
w
h
=
0.833
= 4.61Kw
式（2.35）

式中
h
h
——传动效率
2 3 4
h = h ×h ×h = 0.8335
w 1 2 3
f——混凝土与钢叶片的磨檫系数 f=0.62
w
h = 0.99
式（2.36）

式中
h
1
2
——联轴器的传动效率，取
——齿轮传动的传动效率，
h
1
2
= 0.97

h
3
——轴承的传动效率，
h
3
= 0.98

确定电动机的转速
经查表：一级开式齿轮的传动比
ia
= 3 ~ 7
,二级圆拄齿轮减速器的传动比

i = 8 ~ 40
，总的传动比合理范围为
i
a
= 24 ~ 280
，故电动机的转速的可选范围为：
r

n
d
= i
a
× n = (24 ~ 280) ´17.5 = 420 ~ 4900
min
式（2.37）

根据工况和计算所选电动机为:
表 2-1 电动机的主要参数

型号
额定功率(KW)
转速 r/min
轴径 mm
Y132S-4
5.5
1440
38

图 2-3 电动机简图