混凝土攪拌站輸送攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì)【雙缸雙軸式攪拌機(jī)和一個(gè)相匹配的輸送機(jī)】
混凝土攪拌站輸送攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì)【雙缸雙軸式攪拌機(jī)和一個(gè)相匹配的輸送機(jī)】,雙缸雙軸式攪拌機(jī)和一個(gè)相匹配的輸送機(jī),混凝土攪拌站輸送攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì)【雙缸雙軸式攪拌機(jī)和一個(gè)相匹配的輸送機(jī)】,混凝土,攪拌,輸送,系統(tǒng),設(shè)計(jì),雙缸雙軸式,攪拌機(jī),以及,一個(gè),匹配
湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
誠(chéng) 信 聲 明
本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名：
年 月 日
混凝土攪拌站輸送攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì)
學(xué) 生：
指導(dǎo)老師：
(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128)
摘 要:混凝土攪拌站主要由稱量系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)、貯存系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成，本次設(shè)計(jì)目標(biāo)是設(shè)計(jì)出一種雙缸雙軸式攪拌機(jī)和一個(gè)相匹配的輸送機(jī)。通過對(duì)生產(chǎn)率的要求來設(shè)計(jì)輸送系統(tǒng)，再通過計(jì)算出來的相關(guān)數(shù)據(jù)確定攪拌系統(tǒng)的數(shù)據(jù)從而進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過查閱資料，在設(shè)計(jì)過程中有詳細(xì)的計(jì)算設(shè)計(jì)，讓攪拌站各個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)一協(xié)調(diào)。
關(guān)鍵詞:混凝土攪拌站；雙缸雙軸攪拌機(jī)；帶式輸送機(jī)
The Design of Conveyor Systems and Mixing Systems of
Concrete Mixing Plant
Student:Zhang Lijuan
Tutor:Quan Lazhen
(College of Engineering , Hunan Agricultural University, ChangSha 410128)
Abstract: Concrete mixing plant consists of weighing system, conveyor system, mixing system, storage system and a control system. The design is to be aimed at creating two-cylinder two axle mixer and matching belt conveyor. The conveyor system design is based on the requirement of productivity, and the mixing system is based on data which is calculated from relevant statistics got from the former steps. By consulting sources, the whole design derives from sophisticated calculation to make sure that systems in the mixing plant are working in coordination.
Key words: Concrete mixing plant; Double-horizontal-shaft concrete mixer; Belt conveyor
1 前言
1.1 發(fā)展歷史及其國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r
第一座混凝土攪拌站由德國(guó)于1903年建立，此后，商品混凝土便作為獨(dú)立的產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)，隨后美國(guó)、法國(guó)分別于1913年、1933年建立了自己的攪拌站。二次世界大戰(zhàn)后，尤其在20世紀(jì)60年代到70年代，由于戰(zhàn)后重建工作，各國(guó)急需混凝土，使混凝土攪拌站迎來了一個(gè)黃金發(fā)展時(shí)期。目前德國(guó)、美國(guó)、日本等國(guó)在混凝土攪拌技術(shù)方面處于領(lǐng)先地位，而我國(guó)的混凝土機(jī)械發(fā)展在解放前是一片空白，即使在解放初也只是仿造國(guó)外落后的攪拌機(jī)。1951年，上海市建筑機(jī)械廠生產(chǎn)了JG250型混凝土攪拌機(jī)，它成為我國(guó)早期建設(shè)的主力軍；1978年后，我國(guó)采取以經(jīng)濟(jì)建設(shè)為中心的方針，這一措施促進(jìn)了工程建設(shè)的發(fā)展，同時(shí)使發(fā)展混凝土機(jī)械成為一項(xiàng)重要任務(wù)，我國(guó)花重金引進(jìn)多套攪拌站設(shè)備并組織多家領(lǐng)頭機(jī)械廠對(duì)攪拌站進(jìn)行攻關(guān)、研發(fā)，取得了一定的成就。隨后我國(guó)在不斷引進(jìn)外國(guó)攪拌站技術(shù)的同時(shí)，加大自身對(duì)混凝土攪拌站的研發(fā)，到21世紀(jì)我國(guó)的攪拌站技術(shù)已較為先進(jìn)。
由于我國(guó)的城市化進(jìn)程不斷向前推進(jìn)，預(yù)拌混凝土在全國(guó)大中城市得到了迅速發(fā)展和推廣應(yīng)用，混凝土攪拌站也得到了高速發(fā)展。目前我國(guó)混凝土攪拌站生產(chǎn)企業(yè)眾多，產(chǎn)品已形成系列化，但技術(shù)水平參差不齊，只有部分產(chǎn)品接近國(guó)際先進(jìn)水平，有些技術(shù)已經(jīng)超過進(jìn)口混凝土攪拌站的水平，其中部分產(chǎn)品具有自動(dòng)化程度高、生產(chǎn)能力高、稱量精度高、投資少、攪拌質(zhì)量好，能實(shí)現(xiàn)多倉(cāng)號(hào)、多配合比、不間斷地連續(xù)生產(chǎn)以及主機(jī)及其主要元器件的國(guó)產(chǎn)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，但我國(guó)的混凝土攪拌站還存在著整體技術(shù)含量不高、普及率不高、地區(qū)差異較大、智能化程度不高和環(huán)保性能不高等缺點(diǎn)。
1.2 發(fā)展趨勢(shì)及其研究意義
近年來隨著我國(guó)城市基礎(chǔ)建設(shè)、房地產(chǎn)開發(fā)業(yè)的迅猛發(fā)展，推動(dòng)了混凝土生產(chǎn)產(chǎn)量的迅速提高?；炷辽a(chǎn)是改變傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)分散攪拌混凝土的生產(chǎn)方式，實(shí)現(xiàn)建筑工業(yè)化的一項(xiàng)重要改革?；炷恋纳唐坊a(chǎn)因其生產(chǎn)的高度專業(yè)化和集中化等特點(diǎn)大大提高了混凝土工程質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善勞動(dòng)條件，減少環(huán)境污染而使人類受益。我國(guó)的混凝土攪拌站雖然已取得了很大的成就，但與發(fā)達(dá)國(guó)家的攪拌技術(shù)還存在很大的差異，我國(guó)的混凝土發(fā)展道路還很長(zhǎng)，總體發(fā)展方向是實(shí)現(xiàn)混凝土攪拌站的智能化、環(huán)?；?、高精度化、標(biāo)準(zhǔn)化、國(guó)產(chǎn)化、中小型化、普及化。
混凝土攪拌站主要由攪拌主機(jī)、物料稱量系統(tǒng)、物料輸送系統(tǒng)、物料貯存系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等5大系統(tǒng)和其他附屬設(shè)施組成。國(guó)外在攪拌主機(jī)的質(zhì)量和物料稱量系統(tǒng)的精確度上的研究更加趨于完善，這兩個(gè)方面的技術(shù)水平相比于國(guó)內(nèi)高出不少。從整體上看，混凝土攪拌站在向著結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量輕、噪音小、無污染、使用方便、自動(dòng)化程度高、生產(chǎn)效率高等方面發(fā)展。
2 混凝土攪拌站整體結(jié)構(gòu)分析
本次對(duì)混凝土攪拌站的設(shè)計(jì)主要包括兩個(gè)系統(tǒng)，輸送系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)。
不同的物料需要不同的輸送設(shè)備，除了水還有其他液體添加劑需要通過泵輸送外，還需要另外兩套輸送設(shè)備，其中一套用來輸送骨料，主要有皮帶運(yùn)輸機(jī)、拉鏟、裝載機(jī)、提升斗；另一套用來輸送水泥等粉料物質(zhì)，主要有螺旋運(yùn)輸機(jī)、斗式提升機(jī)、氣力輸送設(shè)備等。皮帶運(yùn)輸機(jī)是最常用的物料輸送設(shè)備，它的運(yùn)輸速度快，工作連續(xù)，輸送平穩(wěn)，沒有噪音，消耗功率小，工作可靠；拉鏟結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方面；裝載機(jī)常用于移動(dòng)式和拆遷式攪拌站，其運(yùn)輸量比較大，速度較快，自裝自卸，使用非常方便；提升斗常用于二次提升。螺旋輸送機(jī)式輸送水泥的理想設(shè)備，其料槽是封閉的，因此可以減少對(duì)環(huán)境的污染；斗式提升機(jī)常用于垂直方向輸送水泥，其占地面積小，輸送能力大、輸送高度高、密封性較好；氣力輸送設(shè)備具有占地面積小、容易布置、速度快、輸送量大、沒噪音的優(yōu)點(diǎn)，但它能量消耗大。
攪拌系統(tǒng)則是將有一定配合比的骨料、水和粉料攪拌均勻，成為混凝土熟料。攪拌機(jī)是混凝土攪拌站中的重要設(shè)備，攪拌機(jī)以作業(yè)方式來劃分可分為周期式和連續(xù)式兩類攪拌機(jī)以攪拌原理來劃分可分為強(qiáng)制式和自落式兩類。強(qiáng)制式的罐體不動(dòng)，攪拌軸旋轉(zhuǎn)，通過攪拌臂帶動(dòng)攪拌葉片對(duì)罐體內(nèi)的物料進(jìn)行強(qiáng)制導(dǎo)向攪拌；自落式拌筒旋轉(zhuǎn)，借助安裝在拌筒內(nèi)的攪拌葉片，使物料抬起，物料靠自身重力跌落，并產(chǎn)生軸向串動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)攪拌效果。兩者相比，強(qiáng)制式的攪拌作用強(qiáng)烈，一般在30-60秒的攪拌時(shí)間就可將混合物拌成勻質(zhì)性混凝土，制備專用或特種混凝土?xí)r，則需較長(zhǎng)時(shí)間；自落式的攪拌時(shí)間需翻倍甚至更長(zhǎng)，攪拌特種混凝土困難甚至不可能。在相同的攪拌容量下，強(qiáng)制式與自落式相比攪拌機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率較大，相應(yīng)的設(shè)備裝機(jī)總功率及配電設(shè)施要增加，但是工作周期較短，所以生產(chǎn)混凝土的單位能耗增加不大。以雙臥軸強(qiáng)制式與錐形傾翻出料自落式為例兩者相比，攪拌機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率約為2.4倍，單位能耗則約為1.3倍。綜合攪拌的效率、功能、質(zhì)量、能耗各方面因素，攪拌站應(yīng)選擇強(qiáng)制式攪拌機(jī)作為主機(jī)，只有在骨料采用較大粒徑如150㎜以上的碎石時(shí)才優(yōu)先選用自落式攪拌機(jī)。
強(qiáng)制式攪拌機(jī)按結(jié)構(gòu)型式區(qū)分為兩類，一類是立式攪拌軸，有渦漿式和行星式兩種，另一類是臥式攪拌軸，有單臥軸和雙臥軸兩種。立軸與臥軸型式的攪拌效果都很良好，兩者相比立軸型式的功率消耗要高于臥軸型式，同一規(guī)格機(jī)型的攪拌額定功率一般要高20﹪。對(duì)骨料粒徑的適應(yīng)范圍立軸型式最大粒徑一般為60㎜，規(guī)格1500L以上為80㎜，臥軸型式最大粒徑一般為80㎜，規(guī)格1500L以上可達(dá)100㎜，增大驅(qū)動(dòng)功率時(shí)可達(dá)120-150㎜。立軸型式的規(guī)格最大可達(dá)4m3,受拌筒直徑運(yùn)輸尺寸的限制，大規(guī)格的機(jī)型應(yīng)用較少。臥軸型式的規(guī)格最大可達(dá)6m3,雙臥軸甚至做到9m3。兩者的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，立軸攪拌機(jī)的上蓋部位受驅(qū)動(dòng)裝置安裝位置與維修條件的限制，用作攪拌站的主機(jī)，不利于骨料投料裝置和粉料計(jì)量裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，而臥軸攪拌機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置在罐體旁側(cè)位置，罐體上方可合理布置骨料投料和粉料計(jì)量裝置，驅(qū)動(dòng)裝置的維護(hù)保養(yǎng)工作也更方便。綜合各方面因素，臥軸攪拌機(jī)更適合用作攪拌站主機(jī)。雙臥軸與單臥軸型式相比，攪拌葉片的線速度低，耐磨損；罐體各部位襯板的磨損程度比較接近，襯板的使用壽命長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)性好；驅(qū)動(dòng)裝置可采用雙套同步運(yùn)行，更有利于大規(guī)格機(jī)型的配套條件和產(chǎn)品系列化發(fā)展，因此，雙臥軸攪拌機(jī)成為應(yīng)用最廣泛的攪拌站主機(jī)。
雙臥軸攪拌機(jī)由罐體、攪拌軸裝置、軸端密封和支承裝置、驅(qū)動(dòng)裝置、卸料門裝置和上蓋等組成。雙臥軸攪拌機(jī)采用整體的罐體結(jié)構(gòu)，鑄鋼的攪拌臂、座與方管狀攪拌軸螺栓聯(lián)接，相鄰攪拌臂夾角90°，大尺寸攪拌葉片的歐式攪拌罐結(jié)構(gòu)形式，對(duì)混凝土坍落度和骨料粒徑的適應(yīng)范圍大。
考慮到攪拌完成后需要卸料到混凝土攪拌車上，當(dāng)今混凝土攪拌車普遍高度在3.6到3.8米，故卸料高度需要4米，攪拌機(jī)的高度約為1.3到2米，普通帶式輸送機(jī)的輸送傾角最大為20°，所以要將骨料輸送到高于5米以上的地方，帶式輸送機(jī)帶長(zhǎng)需要12米以上。據(jù)此，對(duì)混凝土攪拌站有如圖1所示的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。骨料從A出開始運(yùn)輸，到B處進(jìn)入攪拌機(jī)C，在攪拌機(jī)中完成攪拌，成為混凝土熟料后，經(jīng)過卸料裝置進(jìn)入混凝土攪拌車。
圖1 混凝土攪拌站結(jié)構(gòu)
Fig1 The structure of concrete mixing plant
3 混凝土攪拌站輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1 方案比較與選擇
方案一：料斗提升，其優(yōu)點(diǎn)是占地面積下，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單。
方案二：皮帶輸送，其優(yōu)點(diǎn)是輸送距離大、效率高、故障率低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耗能低，輸送平穩(wěn)，物料與輸送帶沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，能夠避免對(duì)輸送物的損壞。
從物料的性質(zhì)、環(huán)保、節(jié)能及性價(jià)比等方面考慮，本設(shè)計(jì)選用帶式輸送機(jī)作為骨料的輸送設(shè)備。
3.2 帶式輸送機(jī)工作原理及結(jié)構(gòu)組成
帶式輸送機(jī)是以無極撓性輸送帶載運(yùn)物料的連續(xù)輸送機(jī)械。輸送帶即是牽引機(jī)構(gòu)又是承載機(jī)構(gòu)，用旋轉(zhuǎn)的托輥支撐，運(yùn)行阻力較小。主動(dòng)滾筒在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，通過主動(dòng)滾筒與輸送帶之間的摩擦力帶動(dòng)帶及帶上的貨載一同連續(xù)運(yùn)行，當(dāng)貨載運(yùn)動(dòng)到端部后，由于輸送帶換向而卸載。
帶式輸送機(jī)主要由輸送帶、滾筒、托輥、張緊裝置、驅(qū)動(dòng)裝置機(jī)架等組成。輸送帶是承載和牽引構(gòu)件由上下托輥支承，繞過頭部、尾部滾筒形成閉合環(huán)路，借助傳動(dòng)托輥同于輸送帶間的摩擦傳遞動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)物料的連續(xù)輸送。
輸送機(jī)可以根據(jù)地形和工藝要求進(jìn)行布置，一般可布置成水平輸送、向上直線輸
送、向上凸弧輸送、向上凹弧輸送和向下輸送等多種形式。因該帶式輸送機(jī)應(yīng)用于混凝土攪拌站中對(duì)于骨料的輸送部分，故選擇單電動(dòng)機(jī)、單滾筒凸凹弧的典型布置方式，如圖2所示。
圖2 帶式輸送機(jī)布置圖
Fig2 The dispose of belt conveyor
3.3 帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)及計(jì)算
3.3.1 輸送能力計(jì)算
（1）
式中：Q——————輸送機(jī)的輸送能力，t/h；
q——————單位長(zhǎng)度輸送質(zhì)量，kg/m；
S——————輸送帶上物料的最大橫截面面積，m2；
v——————輸送機(jī)運(yùn)行速度，m/s；
k——————傾斜輸送機(jī)面積折減系數(shù)；
ρ——————被輸送散裝物料的堆積密度，kg/m3。
由設(shè)計(jì)要求可知，最大塊度為amax=120mm，查表初選帶寬B=650mm,帶速V=1m/s。
根據(jù)查《帶式輸送機(jī)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》表3.1.3可得運(yùn)行堆積角θ=15o，查《帶式輸送機(jī)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》表A.1可得S=0.03763m2。輸送機(jī)在輸送方向的傾斜角度可取δ=20o，根據(jù)《帶式輸送機(jī)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》表1，查得ρ=1200kg/m3。查表1，可得k=0.81。
帶入數(shù)據(jù)可得：
Q=3.6×0.03763×1×0.81×1200=132.72t/h
混凝土熟料的密度一般可取ρ=1.5t/m3，生產(chǎn)率的要求為120m3/h，故每小時(shí)可生產(chǎn)180t混凝土熟料,而混凝土中骨料比重占80%以上，故可視輸送機(jī)輸送骨料質(zhì)量小于但接近于170t。由此可以發(fā)現(xiàn)輸送能力不符合要求，故需調(diào)整所選數(shù)據(jù)。選取帶寬B=800mm，帶速V=1.6m/s故可查得S=0.05890m2，帶入數(shù)據(jù)可得：
Q=3.6×0.05890×1.6×0.81×1200=329.76t/h>240t/h
故帶寬B=800mm，是符合設(shè)計(jì)要求的[1][2][3]。
3.3.2 輸送帶的選用及其張力的計(jì)算
輸送帶的選用：
輸送帶作為承載構(gòu)件及牽引構(gòu)件，它不僅要具有足夠的承載能力，而且要具有足夠的抗拉強(qiáng)度。輸送帶由帶芯和覆蓋層組成。輸送帶的壽命由輸送帶的物料和使用條件決定，對(duì)輸送帶的要求是：
（1） 具有足夠的抗張強(qiáng)度和模量、伸長(zhǎng)率低；
（2） 強(qiáng)度和寬度要滿足需要；
（3） 要有柔性，但伸長(zhǎng)率有一定限制；
（4） 承載的覆蓋膠能滿足沖擊負(fù)荷的沖擊和耐磨性好，耐疲勞性高。
由此可見，選擇輸送帶的骨架層為帶式輸送機(jī)最關(guān)鍵的一步，對(duì)帶式輸送機(jī)的功能起著決定性的作用。輸送帶的類型主要有四種：普通輸送帶、鋼繩芯輸送帶、鋼絲繩牽引輸送帶及擋邊帶。此次設(shè)計(jì)選用的是普通輸送帶。
輸送帶張力的計(jì)算：
輸送帶的張力在整個(gè)長(zhǎng)度上是變化的，其影響因素有很多，為保證其正常運(yùn)行，運(yùn)輸帶的張力需滿足以下兩個(gè)條件：
（1）輸送帶張力在任何負(fù)載作用下，作用到滾筒上的圓周力是通過摩擦力傳遞到輸送帶上，且保證輸送帶與滾筒間不打滑；
（2）作用到輸送帶上的張力應(yīng)使輸送帶在兩組托輥間的垂度小于一定值。
為限制輸送帶在兩組托輥間的下垂度，應(yīng)使作用在輸送帶上的最小張力滿足下式
(2)
其中：為托輥間距（單位：m)；
為輸送帶每米質(zhì)量；
為每米輸送物料的質(zhì)量；
g為重力加速度，取9.81N/kg；
輸送帶容許的最大下垂度應(yīng)滿足h/a=0.01；
輸送帶每米質(zhì)量=[布層數(shù)×每層質(zhì)量+（上膠厚+下膠厚）×每毫米厚膠料質(zhì)量]×帶寬，即：
每米輸送物料的質(zhì)量：
(3)
（1）圓周驅(qū)動(dòng)力Fu的計(jì)算
傳動(dòng)滾筒上所需圓周驅(qū)動(dòng)力Fu為所有阻力之和，可按以下公式計(jì)算
= (4)
當(dāng)輸送機(jī)傾角=時(shí)，
對(duì)于長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)，附加阻力明顯小于主要阻力，可引起系數(shù)C，來考慮阻力，它取決于輸送機(jī)的長(zhǎng)度：
式中：C----系數(shù)，按TSO5048式（6）計(jì)算或按《DT_Ⅱ型固定式帶式輸送機(jī)_設(shè)計(jì)選
用手冊(cè)》表18進(jìn)行查取，取C=2.4
f----模擬摩擦系數(shù)，根據(jù)工作條件及制造、安裝水平選取，參見《DT_Ⅱ型固
定式帶式輸送機(jī)_設(shè)計(jì)選用手冊(cè)》表19進(jìn)行查取，取0.022
L----輸送機(jī)長(zhǎng)度，L=1.43m
g----重力加速度，g=9.8
---承載分支托輥每米長(zhǎng)度旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量，kg/m，見《DT_Ⅱ型固定式帶式輸
送機(jī)_設(shè)計(jì)選用手冊(cè)》第二部分型譜表6.1,6.2,經(jīng)計(jì)算，
= =18.9kg/m
---回程分支托輥每米長(zhǎng)度旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量，kg/m，見《DT_Ⅱ型固定式帶式輸
送機(jī)_設(shè)計(jì)選用手冊(cè)》第二部分型譜表6.1,6.3,6.4，經(jīng)計(jì)算，
----每米長(zhǎng)輸送帶質(zhì)量，kg/m,取8.36kg/m
----每米長(zhǎng)度輸送物料質(zhì)量，取=57.16kg/s
----主要阻力，N
----附加阻力
----特種主要阻力，即托輥前傾摩擦阻力及導(dǎo)料槽摩擦阻力，N，參見《DT_
Ⅱ型固定式帶式輸送機(jī)_設(shè)計(jì)選用手冊(cè)》表21，計(jì)算得：=4083N
----特種附加阻力，即清掃器。卸料器及翻轉(zhuǎn)回程分支輸送帶的阻力，N，見
《DT_ Ⅱ型固定式帶式輸送機(jī)_設(shè)計(jì)選用手冊(cè)》表21，計(jì)算得：=3360N
----傾斜阻力，N，，計(jì)算得：=3249N
所以：
=10766.7N
（2）輸送帶工作時(shí)不打滑需保持的最小張力
由《DT_Ⅱ型固定式帶式輸送機(jī)_設(shè)計(jì)選用手冊(cè)》的公式（15）得：
(5)
按《DT_Ⅱ型固定式帶式輸送機(jī)_設(shè)計(jì)選用手冊(cè)》公式（28）來啟動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)滾筒最大圓周力：
其中取1.5
計(jì)算得：
由《DT_Ⅱ型固定式帶式輸送機(jī)_設(shè)計(jì)選用手冊(cè)》的表22查得：
由《DT_Ⅱ型固定式帶式輸送機(jī)_設(shè)計(jì)選用手冊(cè)》的表23查得：
所以輸送帶最大張力為：
3.4 輸送部分主要部件的選用與計(jì)算
3.4.1 驅(qū)動(dòng)裝置及減速器的選取
根據(jù)帶寬和帶速在傳動(dòng)滾筒可取直徑范圍內(nèi)，選取傳動(dòng)滾動(dòng)直徑D=800mm，查《DTII型固定式帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)選用手冊(cè)》得驅(qū)動(dòng)裝置組合139，該組合中電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y180M-4，聯(lián)軸器 。該電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速1470r/min，額定功率18.5kw。
帶速v=1.6m/s，又傳動(dòng)滾筒的直經(jīng)D=800mm，所以可算出傳動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)速為39r/min。故傳動(dòng)比約為36。查 《DTII型固定式帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)選用手冊(cè)》可選用三級(jí)硬齒面圓錐圓柱齒輪減速器DCY180。改減速器傳動(dòng)比為37.5，公稱輸入轉(zhuǎn)速1500r/min，公稱輸出轉(zhuǎn)速42r/min。
3.4.2 托輥選擇與計(jì)算
托輥是帶式輸送機(jī)的重要部件， 托輥組的結(jié)構(gòu)在很大程度上決定了輸送帶和托輥所受載荷的大小和性質(zhì)。托輥在輸送機(jī)中起著支撐的作用，托輥能夠隨著輸送帶的運(yùn)行而轉(zhuǎn)動(dòng)，可以降低輸送機(jī)的運(yùn)輸阻力。
托輥通常用無縫鋼管制成外殼，其壁厚為0.1mm，軸為20-45鋼制成，但也有使用PVC管材、玻璃鋼、橡膠、陶瓷管做外殼，后幾種的好處是耐腐蝕，不生銹，密度小。托輥軸注入長(zhǎng)效潤(rùn)滑油，保證修理前的使用期達(dá)到3年或18000h，與軸承的壽命相當(dāng)。
托輥直徑的大小與帶寬及被運(yùn)送物料的松散比重和塊度有關(guān)。被運(yùn)物料的松散比重和塊度越大，托輥的直徑也越大。托輥直徑增大，其重量也相應(yīng)增大，打同時(shí)使輸送帶的運(yùn)轉(zhuǎn)條件改善，促使輸送帶的運(yùn)行阻力系數(shù)減小。高速輸送機(jī)用托輥的直徑應(yīng)適當(dāng)增大，使托輥的轉(zhuǎn)速和震動(dòng)減小，以避免軸承過早的損壞。
托輥布置的原則是使輸送帶在托輥間距所產(chǎn)生的撓度盡可能的小。一般情況下，用于輸送散狀物料的帶式輸送機(jī)，其承載段的托輥間距一般為0.8~1.5m，空載段的托輥間距一般為2~3m。并且在輸送機(jī)的特殊部位間距需要根據(jù)具體情況另外考慮，如在輸送機(jī)頭部和尾部可以安裝一組過度托輥，用來減少過渡段膠帶邊緣的應(yīng)力，從而降低對(duì)膠帶邊緣的損害；另外在受料處承載托輥間距應(yīng)為正常間距的二分之一，或者安裝緩沖托輥，其間距應(yīng)該根據(jù)物料的松散密度、粒度及落料高度而定，一般按承載分支托輥間距的，當(dāng)松散密度較大、落差較高時(shí)可取間距。
根據(jù)帶速查表，可以選取φ108mm的托輥。上側(cè)負(fù)載托輥選用35o槽式托輥，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。下側(cè)空回選用平行下托輥[4][5]。。根據(jù)輸送機(jī)長(zhǎng)度及相關(guān)因素考慮，查表取上托輥間距l(xiāng)1=1m,下托輥間距l(xiāng)2=2m。因只有上側(cè)托輥有在和作用，故只需對(duì)上側(cè)托輥進(jìn)行載荷計(jì)算并校核。
圖3 托輥形式
Fig3 Style of tuogun
上托輥所受靜載荷：
（6）
式中： a0——————托輥間距，m；
e——————輥?zhàn)拥妮d荷系數(shù)；
V——————帶速，m/s；
qB——————每米輸送帶的質(zhì)量，kg/m；
——————輸送帶的輸送能力，kg/s。
查表可得e=0.8，托輥間距為1m，帶入數(shù)據(jù)得
上側(cè)托輥所受動(dòng)載荷：
(7)
式中：fs——————運(yùn)行系數(shù)；
fd——————沖擊系數(shù)；
fa——————工況系數(shù)。
查表可得fs=1.1,fd=1.02,fa=1.1。帶入公式可計(jì)算得P=427N。
上托輥選用φ108mm的的槽型托輥，輥長(zhǎng)L查《DTII型固定式帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)選用手冊(cè)》可知為315mm，軸承4G204，此型號(hào)軸承為舊標(biāo)準(zhǔn)，它對(duì)應(yīng)的新標(biāo)準(zhǔn)為6024/C4，承載能力為2340N，遠(yuǎn)大于理論計(jì)算載荷，故托輥的直徑選擇沒有問題。
3.4.3 滾筒選擇與計(jì)算
電動(dòng)滾筒是一種將電動(dòng)機(jī)和減速器共同至于滾筒體內(nèi)部的新型驅(qū)動(dòng)裝置。主要應(yīng)用固定式和移動(dòng)式輸送機(jī)。
傳動(dòng)滾筒的表面形式有鋼制光面滾筒、鑄膠滾筒等，鋼制光面滾筒主要缺點(diǎn)是表面摩擦系數(shù)下，所以一般用在周圍環(huán)境濕度小的短距離輸送機(jī)上。鑄膠滾筒的主要優(yōu)點(diǎn)是表面摩擦系數(shù)大，適用于環(huán)境濕度大、運(yùn)距長(zhǎng)的運(yùn)輸機(jī)[7]。根《DTII型固定式帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)選用手冊(cè)》 ，此次設(shè)計(jì)的傳動(dòng)滾筒直徑選用D=800mm，改向滾筒直徑選用d=400mm。由?電動(dòng)滾筒設(shè)計(jì)與選用手冊(cè)?表6-3，
選電動(dòng)滾筒壁厚為7mm，
滾筒直徑的驗(yàn)算:
根據(jù)滾筒表面的壓強(qiáng)進(jìn)行滾筒直徑的驗(yàn)算,限制傳送帶下垂度的最小張力：
由《DT_Ⅱ型固定式帶式輸送機(jī)_設(shè)計(jì)選用手冊(cè)》中公式（16）得承載分支：
（8）
取,
則：
由《DT_Ⅱ型固定式帶式輸送機(jī)_設(shè)計(jì)選用手冊(cè)》中公式（17）得回程分支：
其中
（9）
式中：Fmax——————最大拉力，N；
[σ]—————平均接觸面壓，對(duì)于織物帶芯取[σ]≤0.4MPa。
故取0.4MPa
帶入數(shù)字得：
故可知傳動(dòng)滾筒選擇800mm是符合要求的。
3.4.4 拉緊裝置
拉緊裝置的作用是張緊輸送帶，限制輸送帶在各支撐托輥間的垂度和保證膠帶有必要的張緊力，使輸送帶與驅(qū)動(dòng)裝置之間產(chǎn)生足夠的摩擦力，以保證能正常進(jìn)行牽引工作。
拉緊裝置有三種形式：螺桿拉緊裝置、墜重拉緊裝置及自動(dòng)拉緊裝置。常用的是前兩種，這里選用墜重拉緊裝置。
拉緊力的計(jì)算：
（10）
計(jì)算得：F=4200N，由F=G=mg,則有配重重量為420kg。
3.4.5 清掃裝置
輸送帶清掃器的作用是清除輸送帶上的粘附物質(zhì)，如果不能清掃干凈輸送帶上的粘附物料，這些物料在經(jīng)過回程托輥時(shí)會(huì)被碰落并堆積，當(dāng)堆積高度過高時(shí)，會(huì)與輸送帶回程所接觸，造成停機(jī)事故，同時(shí)，物料被帶到回程段時(shí)，會(huì)引起輸送帶的強(qiáng)烈磨損。對(duì)清掃器的要求.
（1） 能夠有效的清掃粘附物質(zhì)，不影響輸送機(jī)的正常工作；
（2） 能承受高溫且對(duì)輸送帶的損傷較?。?
（3） 能夠確保與輸送帶橫截面各點(diǎn)相接觸。
（4） 使用簡(jiǎn)單、維修方便；
因此，為保證帶式輸送機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，在進(jìn)入增面輪之間，必須將輸送帶上的附著物清掃干凈。輸送帶清掃器安裝位置應(yīng)方便使輸送帶上清掃下料溜槽來的物料能入卸內(nèi)或能方便收集起來進(jìn)行處理[9]。
3.4.6 制動(dòng)裝置
對(duì)于傾斜輸送物料的帶式輸送機(jī)，其平均傾角大于4o時(shí)，當(dāng)滿載停車時(shí)會(huì)發(fā)生上運(yùn)物料時(shí)帶的逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象，從而引起物料的堆積、飛車等事故，所以應(yīng)設(shè)置制動(dòng)裝置。
輸送機(jī)向上運(yùn)輸時(shí)，在停車時(shí)需防止輸送帶的反向倒退，此時(shí)的制動(dòng)一般稱為逆止，必須設(shè)置逆止裝置和制動(dòng)裝置。傳動(dòng)滾筒所需的逆止力（制動(dòng)力）應(yīng)按輸送機(jī)的最不利逆止工況計(jì)算。本次設(shè)計(jì)選擇制動(dòng)器型號(hào)為YWZ5-250/30。
4 混凝土攪拌站攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì)
在此次設(shè)計(jì)中，混凝土攪拌站攪拌系統(tǒng)選用雙臥軸攪拌機(jī)。攪拌機(jī)主要由攪拌裝置、拌缸、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)架等部分組成。其中攪拌裝置由兩根臥軸、攪拌臂、攪拌槳葉等部分組成，如圖4所示。拌缸由殼體、襯板、蓋板等部件組成。進(jìn)料口設(shè)置在拌缸一端蓋板的上部，卸料口可設(shè)置在拌缸另一端的下部或端部[10]。
圖4 攪拌裝置
Fig4 Mixing equipment
4.1 攪拌機(jī)主要技術(shù)參數(shù)確定
4.1.1 拌缸橫截面流量
攪拌機(jī)工作時(shí)，混合料在攪拌裝置的作用下，不斷翻動(dòng)、摻和，其流態(tài)非常復(fù)雜，但從宏觀上分析，由于攪拌機(jī)是連續(xù)工作的，根據(jù)連續(xù)性原理，拌缸內(nèi)各橫截面積的流量相等。其計(jì)算公式為：
（11）
式中：Q進(jìn)——————進(jìn)料口流量，t/h；
C———————混合料密度，t/m3；
q液——————加入拌缸的液體質(zhì)量，t/h。
假設(shè)骨料在混凝土所占比重為80%，由于攪拌機(jī)生產(chǎn)率為120m3/h，故Q進(jìn)約為144t，混合料密度即為混凝土熟料密度，取C=1.5t/m3，q液約為26t，帶入數(shù)據(jù)得Q=113.3m3/h。
4.1.2 攪拌缸的有效容積
G是指在攪拌機(jī)工作時(shí)，攪拌槳葉能夠翻動(dòng)、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、槳葉結(jié)構(gòu)尺寸和安裝角度以及槳葉線速度等密切相關(guān)，不易計(jì)算。初步設(shè)計(jì)時(shí)[14]，可按下式計(jì)算：
（12）
式中：Q——————拌缸橫截面流量，m3/h；
t——————攪拌時(shí)間，h。
根據(jù)查閱資料，水泥混凝土t=40~60s，當(dāng)Q大時(shí)（大于150m3/h）取大值，Q小時(shí)取小值。根據(jù)之前計(jì)算的Q值，這里t取40s，帶入公式計(jì)算得：G=1.26m3。
4.1.3 槳葉線速度
根據(jù)國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品的經(jīng)驗(yàn)，攪拌機(jī)葉片頂部線速度V應(yīng)為1.5~1.7m/s。當(dāng)V大于此經(jīng)驗(yàn)速度時(shí)，攪拌機(jī)襯板和槳葉端部的間隙中將產(chǎn)生大量的碎石楔住現(xiàn)象，這不僅增加功率消耗和槳葉、襯板的磨損，而且會(huì)不適當(dāng)?shù)姆鬯槭?，降低混合料的質(zhì)量。
4.2攪拌機(jī)主要組成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.2.1 攪拌葉片幾何尺寸計(jì)算
參考相關(guān)資料，通過計(jì)算可以確定作用于每根槳葉上的壓強(qiáng)為25000，G=PS=1500N。槳葉各幾何尺寸按如下公式計(jì)算：
攪拌槳葉最大旋轉(zhuǎn)半徑R
（13）
式中：W——————?dú)んw系數(shù)；
B——————充滿系數(shù)；
W=1.1~1.4，當(dāng)拌缸橫截面為雙圓弧形時(shí)，W取小值。通常B=0.8~1.0，當(dāng)槳葉安裝角在40o~45o時(shí)，B取小值；其他角度時(shí)，B取大值。故W=1.1，B=0.8，帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得：R=0.52m。
槳葉寬度W
W=(0.4~0.57)R （14）
槳葉寬度根據(jù)液體噴灑壓力取值，當(dāng)噴入拌缸的液體壓力在1.5~2MPa時(shí)，W取大值；當(dāng)液體自流和小壓力噴入拌缸時(shí)，W取小值[15]。本次設(shè)計(jì)中，取W=0.5R=0.26m。
槳葉高度b
b=（0.15~0.2）W （15）
b的取值方法與W相同。本次設(shè)計(jì)中，取b=40mm。
兩軸中心距a
a=R×cotA （16）
式中，A為攪拌軸中心和槳葉最大旋轉(zhuǎn)半徑焦點(diǎn)的聯(lián)線與攪拌軸中心水平線的夾角。查資料可知，通常取A=34o~40o。取35o，帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得a=0.74m。
將b分為四等份，在第一、三兩根等分線上分別攻出兩個(gè)螺紋孔，孔徑為24mm，兩孔中心距52mm,對(duì)稱布置,如圖所示：
圖5 槳葉示意圖
Fig5 Stirs the leaf blade
4.2.2 拌缸幾何尺寸計(jì)算
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，攪拌應(yīng)該盡量均勻，且攪拌量應(yīng)達(dá)到2，攪拌缸體采用雙缸雙軸的形式，每個(gè)缸體采用復(fù)合缸體，即由兩個(gè)圓弧形的攪拌筒和矩形支架復(fù)合，這樣既保證了攪拌的均勻性，又保證了缸體的強(qiáng)度、剛度。缸筒的圓弧半徑為520mm，因?yàn)楣橇献畲箢w粒徑為120mm，攪拌主軸的半徑為100mm，若缸體半徑取太小，則對(duì)攪拌均勻度影響較大，攪拌質(zhì)量迅速下降。
(1)進(jìn)料口尺寸M和N
進(jìn)料口尺寸應(yīng)與送料機(jī)械的卸料口相匹配。當(dāng)送料機(jī)械為皮帶輸送機(jī)時(shí)，可初定N=B=0.8m，然后按下式計(jì)算M：
M=（2-4）h
式中h為輸送機(jī)橫截面料高，當(dāng)皮帶機(jī)為槽型托輥時(shí)， ，其中a為槽型托輥傾角，由帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)可知a=30o，帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得：M=0.48m。
（2） 出料口尺寸E和F
如圖5所示，當(dāng)攪拌機(jī)出料口設(shè)置在拌缸端部下面時(shí)，尺寸E的大小對(duì)攪拌時(shí)間有一定的影響，因此在保證出料順暢的情況下，E應(yīng)盡量小。參照水力學(xué)的有關(guān)知識(shí)，E與物料粒度有關(guān)，初步設(shè)計(jì)時(shí)，按下式計(jì)算：
E=（2.5-3.5）d
式中，d為物料最大粒徑,經(jīng)計(jì)算可得E=0.36。
尺寸F的計(jì)算公式為：
F=a+2R×sinN （17）
式中：N——————物料安息角；
a——————兩軸中心距,m；
R——————槳葉最大旋轉(zhuǎn)半徑，m。
查表得混凝土熟料的安息角為30o-40o，帶入數(shù)據(jù)計(jì)算可得F=1.24m。
（3） 拌缸長(zhǎng)度L
(18)
式中：G——————拌缸有效容積；
S1——————混合料在攪拌軸以上占有的截面面積，m2；
S2——————在攪拌軸以下混合料占有的截面面積，m2；
S1=H（2R+a），其中H是攪拌過程中，假設(shè)混合料在攪拌軸以上占有的平均高度，查資料有H=（0.25~0.4）R；故經(jīng)計(jì)算可得S1=0.28m2。當(dāng)A=34o~40o時(shí)，S2=（2.94~3）R2，計(jì)算可得S2=0.8m2。則帶入全部數(shù)據(jù)，L=1.565m。根據(jù)缸體強(qiáng)度、剛度要求取壁厚為50mm，則缸筒總長(zhǎng)為1.665m。
（4） 拌缸寬度K
K=a+2×R+2×C （19）
式中，C為槳葉頂部與拌缸襯板表面的間隙；根據(jù)實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，C=5~8mm，K=1.780m，再加上缸筒壁厚，則缸筒總寬為1880mm。
為了避免攪拌過程阻力過大，以及泄露等問題，每次攪拌不可能將缸體全部裝滿。攪拌主軸、攪拌桿、攪拌葉片等需要占用一定空間，還有兩個(gè)缸體重疊部分對(duì)體積的影響，設(shè)計(jì)缸體高為1090mm，再加上缸體底座與缸體蓋，整個(gè)攪拌機(jī)高為1392mm。
4.4.3 攪拌臂在攪拌主軸上的布置與連接
攪拌臂在主軸上若呈一字排列，容易導(dǎo)致應(yīng)力集中，且攪拌不均勻。故讓攪拌臂在主軸上呈螺旋線排列，之前對(duì)于拌缸的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)可知，長(zhǎng)寬比為0.886，長(zhǎng)高比為1.2，屬于明顯的短寬型拌缸。經(jīng)過資料的查閱，知對(duì)于此類拌缸，單軸相鄰攪拌臂相位角取90o，雙軸攪拌臂排列形式為正正組合，攪拌臂合理數(shù)目是5個(gè)。
攪拌臂和主軸怎樣連接，一種方法是在攪拌軸上開通孔，但這樣會(huì)大大削弱軸的強(qiáng)度，且連接也不容易。可以把攪拌臂的一端以兩個(gè)半圓抱住攪拌桿，其中一個(gè)半圓鑄造在攪拌臂體上，另一個(gè)半圓分開鑄造，用螺栓將這兩個(gè)半圓連接，使之固定在攪拌主軸上。攪拌主軸與攪拌臂連接部位直徑設(shè)為200mm，旁邊部位直徑設(shè)為226mm，這樣就防止攪拌臂在主軸上的軸向竄動(dòng)。
4.2.4 攪拌臂的設(shè)計(jì)
攪拌桿上的力對(duì)攪拌桿的作用有彎曲和剪切兩種。由前述條件可知，作用于攪拌臂上的力F=1500N，T=420，即力矩最大處=420。由于攪拌臂相當(dāng)于懸臂梁，故彎曲剪力：
(20)
同時(shí)考慮彎曲作用，螺孔對(duì)桿強(qiáng)度的削弱作用，攪拌桿的寬度取為b=150mm，厚度h=30mm.缸的半徑為R=520mm，石子粒徑最大為D=120mm，攪拌軸軸徑為200mm,據(jù)此確定攪拌桿長(zhǎng)度L=R-D-d/2=520-120-200/2=300mm。攪拌桿通過末端兩個(gè)半圓抱住攪拌主軸。攪拌主軸粗200mm，故實(shí)際安裝部位軸徑為200mm，確定兩個(gè)半圓內(nèi)徑均為100mm，外徑可憑經(jīng)驗(yàn)取為120mm。為保證攪拌桿不相對(duì)于軸產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，必須有足夠的預(yù)緊力：
(21)
取摩擦系數(shù), 則 。
由于有四個(gè)螺栓同時(shí)作用，所以 每一個(gè)螺栓至少要承受的力，經(jīng)查表可得螺栓的型號(hào)為M24×85。
攪拌桿與葉片之間也采用螺栓連接，并根據(jù)葉片上已經(jīng)確定的螺紋孔位置來確定攪拌桿上螺紋孔的位置，以保證配合需要。裝配時(shí)將螺栓頭部指向攪拌方向，葉片壓于螺栓頭部之下，如下圖所示。這樣的螺栓只需要有一定的預(yù)緊力保證葉片的緊固即可，而無須承受外力，故可不用校核，亦采用M24×130的普通螺栓。如圖所示：
圖6 攪拌臂示意圖
fig6 Schematic the stirring arm
4.2.5 攪拌軸設(shè)計(jì)
P1=P×η12×η2 （22）
式中： P——————電機(jī)功率，kw；
η1——————聯(lián)軸器的效率；
η2——————減速器的效率；
已知電機(jī)的功率為18.5kw，聯(lián)軸器的效率為0.99，減速器的效率為0.91。帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得P1=17.85kw。
選取45號(hào)鋼作為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理。軸徑的估算公式為：
（23）
式中：P1——————軸傳遞的功率，kw；
n——————軸的轉(zhuǎn)速；
A——————取決于軸材料的許用扭矩切應(yīng)力的系數(shù)，取A=115；
帶入數(shù)據(jù)得d≥91.6mm。此為軸的最小軸徑，但考慮到在混凝土攪拌中，軸的四周為攪拌低效區(qū)，如果軸徑太小，則軸與槳葉之間的距離增大，攪拌低效區(qū)過大，則會(huì)出現(xiàn)裹軸的現(xiàn)象，即攪拌物粘著在攪拌軸上。故本次設(shè)計(jì)中，軸徑最小部分取200m。軸的整體結(jié)構(gòu)如圖8所示。軸中間區(qū)域的5段直徑200mm的地方安裝攪拌臂，安裝相位角為90°。在軸上選用軸承型號(hào)為200KBE3201+L，內(nèi)徑為200mm，外徑為320mm，寬度為142mm的復(fù)合圓錐滾子軸承。
圖7 攪拌軸
Fig7 The mixing axis
(1)圓軸扭轉(zhuǎn)角的計(jì)算和校核
經(jīng)判斷，危險(xiǎn)截面出現(xiàn)在直徑最小的軸段上，即直徑為200mm的軸段，故取直徑最小的軸段進(jìn)行扭轉(zhuǎn)剛度校核，校核過程如下：軸的扭轉(zhuǎn)變形用每米長(zhǎng)的扭轉(zhuǎn)角來表示。圓軸扭轉(zhuǎn)角的計(jì)算公式為
（24）
式中：T----軸所受到的扭矩，Nmm；
G----軸的材料剪切彈性模量，MPa，對(duì)于鋼材，；
Ip---軸截面的極慣性矩，，對(duì)于圓軸，；
（25）
式中： =17.85kw；n=40r/min；
計(jì)算得：T=Nmm
又有公式 ，其中d=200mm；
計(jì)算得： =
故經(jīng)計(jì)算
=0.45<[]
其中，對(duì)于一般傳動(dòng)軸，可取[]=0.5---1（）/m
（2）軸的強(qiáng)度應(yīng)力計(jì)算及校核
對(duì)軸進(jìn)行力學(xué)分析，首先做出受力分析圖，因?yàn)檩S上相鄰兩葉片之間夾角為,所以可假設(shè)將第1、3、5個(gè)葉片看成水平布置，第2、4個(gè)葉片看成是豎直布置，故其受力分析圖如下圖所示
由 得：
由 得：
由 得：
由 得：
又因?yàn)? (26)
同理可以求出
所以 ,，，，
,,
從而可以求出軸各處的彎矩：
圖8 攪拌機(jī)主軸受力分析及載荷圖
Fig8 Blender spindle force analysis and the load diagram
通過以上所做分析，畫出軸的彎矩和扭矩圖，從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩圖和扭矩圖可知：
第四根攪拌桿處截面是危險(xiǎn)截面，第四根攪拌桿處總彎矩為：
軸的強(qiáng)度校核：
軸的強(qiáng)度校核通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩截面（即第四根攪拌桿）的強(qiáng)度。
根據(jù)設(shè)計(jì)資料和求得的數(shù)值，并a=0.6.
軸的計(jì)算應(yīng)力：
其中
所以：
前面已選定軸的材料為45#鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表得：
故：
所以經(jīng)校核后符合條件，安全。
4.3 攪拌機(jī)驅(qū)動(dòng)部分選擇
4.3.1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)選型
由于連續(xù)式混凝土攪拌機(jī)從結(jié)構(gòu)上看，主要就是依靠電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)減速機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)攪拌軸的旋轉(zhuǎn)。因此，電機(jī)是整個(gè)裝置的動(dòng)力元件。由于在露天工作，工作時(shí)灰塵較多，土揚(yáng)水濺的工作場(chǎng)合。在攪拌的過程中，由于混凝土在不斷的攪拌過程中消耗動(dòng)力，因此連續(xù)式混凝土攪拌機(jī)的生產(chǎn)能力決定著電機(jī)的功率。此處電動(dòng)機(jī)選型計(jì)算不詳細(xì)涉及功率計(jì)算，而依據(jù)工作裝置轉(zhuǎn)速進(jìn)行電機(jī)選型。異步電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、工作效率高、重量較輕、成本較低、負(fù)載特性較硬等特點(diǎn)，是應(yīng)用較廣、需求較多的一類電機(jī)。綜合考慮各個(gè)條件，暫選電機(jī)為Y180M-4型電機(jī)。查表知該電機(jī)功率為18.5KW。轉(zhuǎn)速為1470rad/min。效率為90％ ,最大轉(zhuǎn)矩為2.2KNm。
4.3.2 減速器選型
由于混凝土攪拌機(jī)在攪拌時(shí)，為了使混凝土攪拌的比較均勻，攪拌軸的轉(zhuǎn)速不宜過快。但考慮到該機(jī)器的生產(chǎn)能力，攪拌軸的轉(zhuǎn)速又不可太慢。綜合考慮一下，參考其它機(jī)器的轉(zhuǎn)速，該攪拌軸的轉(zhuǎn)速在40rad/min左右。通過查表知暫選減速器的型號(hào)為ZSY224。額定功率為64KW。
4.3.3 聯(lián)軸器選擇
由于電機(jī)與減速器和減速器與攪拌軸之間需要傳遞扭矩和運(yùn)動(dòng)，因此需要聯(lián)軸器來保持它們一同回轉(zhuǎn)而不脫開。
由于凸緣聯(lián)軸器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，成本較低，裝拆、維護(hù)簡(jiǎn)便，可傳遞大扭矩。因此，我們可以選擇該聯(lián)軸器作為該機(jī)器的聯(lián)軸器。由于電機(jī)和減速器已經(jīng)選定，減速器連接的軸已經(jīng)確定。因此聯(lián)軸器的基本尺寸參照機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)，可以確定下來。然后根據(jù)安裝和配合需要的尺寸，來確定最終的加工的大小和尺寸[17]。
4.4 攪拌系統(tǒng)密封件和潤(rùn)滑的設(shè)計(jì)和選擇
由于本次設(shè)計(jì)針對(duì)的是工程機(jī)械，工作環(huán)境惡劣，所以密封必須嚴(yán)格，否則會(huì)導(dǎo)致軸過快磨損，影響功能的實(shí)現(xiàn)。最外面的密封是以端蓋密封，用以阻擋大顆粒雜質(zhì)進(jìn)入，根據(jù)缸體和軸的設(shè)計(jì)，確定厚度為50mm，并在25mm處有一個(gè)階梯。第二道密封是選擇橡膠密封圈，阻擋微小顆粒和水進(jìn)入。第三道是氈圈密封，是最后一道密封。密封與密封之間以墊圈確定相對(duì) 位置。在缸體外部的端蓋上離中心20mm處，開兩個(gè)對(duì)稱的圓孔，用來安裝油管。
攪拌部分潤(rùn)滑條件是高負(fù)荷、高壓力、低轉(zhuǎn)速，并要求耐一定的潮濕，故選用石墨鈣基潤(rùn)滑脂（ZBE36002-88）。
5 結(jié)論
在本次混凝土攪拌站的設(shè)計(jì)中，輸送系統(tǒng)采用帶式輸送機(jī)，方案簡(jiǎn)單易行，性價(jià)比高，后期維護(hù)簡(jiǎn)單。在設(shè)計(jì)過程中由給定的生產(chǎn)力計(jì)算骨料輸送量，進(jìn)而對(duì)帶寬、帶速進(jìn)行選擇并計(jì)算校核，之后選取了各種托輥、傳動(dòng)滾筒、轉(zhuǎn)向滾筒等部件的型號(hào)，最后完成對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速器、聯(lián)軸器的選取，從而完成對(duì)輸送機(jī)的設(shè)計(jì)。
攪拌系統(tǒng)采用強(qiáng)制式雙臥軸攪拌機(jī)，由生產(chǎn)率這一給定條件，對(duì)攪拌機(jī)進(jìn)行由外到里的設(shè)計(jì)，先確定攪拌缸的容積和相關(guān)數(shù)據(jù)，在進(jìn)一步對(duì)拌缸里面的攪拌軸、攪拌臂、槳葉進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。最后選取驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速器、聯(lián)軸器、軸承等部件，并進(jìn)行相關(guān)的校核，從而完成對(duì)攪拌裝置的設(shè)計(jì)。
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