jzc350混凝土搅拌机上料系统设计..docx
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1、JZC350混凝土搅拌机上料系统设计河北建筑工程学院本科毕业设计(论文)题目JZC350混凝土搅拌机上料系统设计说明书 学 院 机械工程学院 专 业 机械设计制造及自动化 班 级 机 154 姓 名 王晓东 指 导 教 师 刘春东 摘要第一章,概述了混凝土搅拌机的发展历史及发展趋势,描述分析了混凝土搅拌机如何在国内兴起和发展的,以及搅拌机的发展为何代表了一个国家工业建筑水平。混凝土设备发展的春天已经过去,何时才能到来,以及对国内企业搅拌机的现状进行了分析描述。第二章,本篇将带领读者更深层次的了解搅拌机,以及如何设计一个搅拌机上料系统。第三章,本篇将简单设计搅拌机上料装置,包括它的结构组成。第四
2、章,料斗的几何容积和上料架的几何参数的计算分析与论证。第五章探讨了钢丝绳的种类对上料装置的影响,并解决如何选择钢丝绳和卷筒类型的问题。关键词混凝土 混凝土搅拌机 上料架 参数优化 上料斗AbstractThe first chapter summarizes the development history and development trend of concrete mixers, describes how the concrete mixers are developed and developed in China, and why the development of mixer
3、s represents a national industrial building level. The spring of the development of concrete equipment has passed, when will it come, and the status of domestic enterprise mixers will be analyzed and described. In the second chapter, this article will lead the reader to a deeper understanding of the
4、 mixer and how to design a mixer feeding system. In Chapter 3, this section will simply design the mixer loading unit, including its structural composition. The fourth chapter is the calculation and analysis of the geometric volume of the hopper and the geometric parameters of the loading frame. The
5、 fifth chapter discusses the influence of the type of wire rope on the feeding device and solves the problem of how to choose the type of wire rope and reel.KeywordsConcrete , concrete mixer , mixing drum , parameter optimization , mixing bladeII目录摘要IAbstractII第一章 概述1.1 设计背景1.1.1搅拌机的发展过程1.1.2搅拌机的发展趋
6、势1.2 已知参数1.3 设计意义第二章 总体设计2.1工作原理2.2 总体参数设计2.2.1搅拌机长宽比的确定2.3关键部件的结构设计2.3.1搅拌系统2.3.2传动系统2.3.3上料系统2.3.4供水系统2.3.5底盘2.4搅拌机生产率设计2.4.1工作时间2.4.2生产率计算第三章 料斗设计3.1基本参数计算3.1.1料斗结构设计3.2料斗几何容积计算第四章 上料架设计4.1上料架结构设计4.2上料架材料4.3上料架受力分析第五章 钢丝绳及卷筒设计5.1钢丝绳选择与计算5.1.1钢丝绳的类型及初选5.1.2 钢丝绳的直径的确定5.1.3钢丝绳在卷筒上的固定5.1.4钢丝绳的出绳方向及其偏
7、角5.1.5延长钢丝绳使用寿命的措施5.2 卷筒设计计算5.2.1卷筒结构5.2.2卷筒材料5.2.3 卷筒基本参数5.2.4卷筒强度校核小结参考文献致谢IV第一章 概述1.1 设计背景1.1.1搅拌机的发展过程混凝土搅拌机多数应用在建筑工地中,作用是搅拌混凝土物料。如今的搅拌机多种多样。不同的搅拌机功能不同,但总的来说所有搅拌机的共同功能是搅拌混凝土物料。现在混凝土搅拌机的类型多种多样。这是因为由于各种建筑使用的材料不尽相同,混凝土物料同样是多种多样,例如混合搅拌塑性混凝土,干硬性混凝土,轻骨料混凝土,流体混凝土和各种砂浆。不同种类的混凝土应用环境也不同。例如房屋建筑和道桥的建筑使用的混凝土
8、材料并不相同。正是由于这个原因,才有了不同种类的搅拌机来搅拌混凝土物料。要想在工作效率高,就需要有对应的搅拌机适合不同物料以及工作环境。各种搅拌机拥有不同的特点优势,今天本次课题设计就分类探讨一下它们的发展历史。早的混凝土搅拌机出现在二十世纪初,其形式是鼓筒式搅拌机,也是我国出现和应用最早的一类搅拌机,以蒸汽机为动力源驱动工作。自二十世纪50年代以来,在上一个技术水平上基础上,搅拌机的设计者研究和采用反转出料和倾翻出料技术,新一代搅拌机就此出现。它们分别是双锥形混凝土搅拌机和梨形混凝土搅拌机。随后呢,随着时代和技术迅猛进步,设计人员在前技术上应用了不同的技术,这也是混凝土搅拌机不可阻挡发展的趋
9、势。然后出现了现在大多数建筑场景仍在使用的自落式和强制式俩种混凝土搅拌机。鼓筒式搅拌机: 其首要特点是设计结构简单,成本低廉。故障率低,工作可靠性好。发明生产后的不长时间内就广泛使用获得欢迎,一致成为各种工业,民用工程建筑施工企业使用范围最广、数量最多的混凝土搅拌机。其缺点也尤为明显,机身重量过重,生产效率低,适用范围窄等原因,不能满足大规模经济建设的需要,跟不上时代进步,在2000年以后基本全部淘汰。自落式混凝土搅拌机是如今建筑行业最常见的一种搅拌机。自落式搅拌机的种类广泛应用于各种工作场景。它机具特点的便是搅拌筒内的几对不同叶片。在进行生产工作的时候,机器运转,拌筒转动起来,在转动的过程中
10、从进料口加入物料,物料被叶片提升到拌筒最高处后受到重力作用自然下落到底部,拌筒不停转动,物料也不断上下翻滚,不断搅拌使物料混合均匀。自落式搅拌机一般情况下在建筑工程中用于搅拌塑性混凝土。强制式搅拌机:自1950年代初以后,加速了混凝土搅拌机迅速发展和发展。机内筒的搅拌叶片与筒搅拌筒的中心线成一定偏转角度,搅拌叶片与搅拌轴互相配合,完成进料混合和搅拌的作用。搅拌过程中,混凝土混合并上下滚动,同时搅拌叶片不断相遇远离过程中物料相互混合分开达到搅拌的目的。该类搅拌机的搅拌质量非常高,动力强劲。在水泥路施工中,因为水泥路要承受不同载重的车辆通过,路面质量一定要高。如果铺设路面的混凝土搅拌不均,质量不好
11、,非常容易导致路面压坏。相对于自落式混凝土搅拌机而言,这种搅拌方式作用更加强烈有效,不管城市楼房建设,还是农村房屋修建,都会应用到这种搅拌机。这种方式的混合比自落式更有效,该种搅拌机主要适用于干硬性混凝土搅拌。连续式混凝土搅拌机,如其名,该搅拌机的特点是,据混合比对材料进行连续称重,然后送入搅拌机。搅拌机拌筒内部安置有螺旋搅拌叶片。搅拌后的混凝土从出料口连续向外出料。该种类混凝土机搅拌时间不长,操作简单,生产率高,发展迅速,且效果较为显著,它的发展令人关注。伴随着混凝土材料和建筑工程技术的提高和科技的迅猛发展,出现的搅拌机功能也越来越强大。混凝土搅拌机的种类也慢慢变的繁多起来。当代出现了蒸汽加
12、热式搅拌机、超临界转速搅拌机、声波搅拌机、无搅拌叶片摆动圆盘式搅拌机、二次搅拌混凝土搅拌机等新型高科技混凝土搅拌机。从最开始的单一种类到现在种类越来越多的搅拌机的出现是混凝土设备迅速发展的见证。1.1.2搅拌机的发展趋势先了解搅拌机发展前,了解一下它们各自的原理,才能准确分析出它们各自的优缺点,有利于预测搅拌机未来的发展趋势。自落式搅拌机是如今建筑行业最常见的一种搅拌机。该种类广泛应用于各种工作场景。体积较早些年笨重的机型更加小巧,且搅拌效率会比早些机型要高得多。大到城市楼房建设,小到农村房屋修建,都会应用到这种搅拌机。它机具特点的便是搅拌筒内的几对不同叶片在进行生产工作的时候,机器运转,拌筒
13、转动起来,在转动的过程中从进料口加入物料,物料被叶片提升到拌筒最高处后受到重力作用自然下落到底部,拌筒不停转动,物料也不断上下翻滚,不断搅拌使物料混合均匀。自落式搅拌机一般情况下在建筑工程中用于搅拌塑性混凝土。强制式搅拌机的原理是在搅拌叶片混合搅拌物料时,桶内的物料紧密搅拌,混凝土混合并上下滚动,同时在搅拌叶片不断相遇远离过程中物料相互混合分开达到搅拌的目的。该类搅拌机的搅拌质量非常高,动力强劲。在水泥路施工中,因为水泥路要承受不同载重的车辆通过,路面质量一定要高。如果铺设路面的混凝土搅拌不均,质量不好,非常容易导致路面压坏。相对于自落式混凝土搅拌机而言,这种搅拌方式作用更加强烈有效,不管城市
14、楼房建设,还是农村房屋修建,都会应用到这种搅拌机。主要适于搅拌干硬性混凝土。随着我国社会主义发展建设日新月异,飞速进步的文明社会不断培育出了无数的人才。多种类型的建筑也被相继设计出来。人民对更高的生活追求促使科技进步发展,建筑领域也在更新迭代。高大的写字楼,巍峨的大型购物商场,广阔的运动体育场,各种建筑都离不开搅拌机。不同的作业场景需要用到不同型号不同种类的搅拌机,有的在高空作业,这用到体积小稳定高的搅拌机,有的工程在水下作业,要用到能直接把混凝土送到目的地的搅拌机。还有随着技术更新,新型工程材料被开发出来,有的处于研究阶段,有的已经进入使用。新型的拌料或许难以适应现有的搅拌机,所以要相应改进
15、新型搅拌机。在配合现有工程技术上,开发研究新型搅拌机,提高建筑领域进步。未来几年混凝土搅拌机主要发展方向在哪,人们又该如何预测。当今时代越来越多的企业兴起,有的企业顺势加入了混凝土行业。面对如此大的市场,混凝土市场竞争越来越激烈。混凝土行业慢慢就变成僧多肉少的现象。国内生产的搅拌机数量巨大,产品种类又多。这时大多厂家只为盈利,不懂进取从而导致生产出来的产品规格不同的生产。产品数量的增多导致市场不能快速消。厂家的产品剩余过多,导致厂家亏损。这种情况发生的主要原因是,这些厂家的创新能力较差,它们大多只顾生产和维护,缺少企业发展的活力。因为它们并不注重产品的研发创新,生产出来的混凝土设备单一,技术含
16、量低。行业内多数厂家的这种状况会影响市场。市场反馈与企业,导致国内企业无法突破高精技术难题。所以很多的高端机械还需要依赖国外的进口,特别是一些搅拌机的重要部件。因此在未来混凝土搅拌机行业需要企业认清现状,从技术入手,提高实用效果;从产品研发下手,提高设备的效率。只有企业不断的开发具有竞争力的产品,得到大家的认可,才算是可靠的新产品。只有这样才能保证新兴技术企业的存活,并且淘汰一批落后的企业。得到大家的认可,才算是可靠的新产品。只有这样才能保证新兴技术企业的存活,并且淘汰一批落后的企业。就近几年我国发展情况看,前方的路还长其发展潜力极大。未来的建设需求会越来越大,质量要求也越来越高。在未来搅拌机
17、或许会加入人工智能,打造智能自动化作业。还有在即将到来的2020冬奥会,运动场地除了北京还有河北张家口,面对张家口多风的环境,打造更加稳固,更加环保的会场尤为重要。新型环保材料的加入必不可少,这更加挑战了搅拌机的性能。为了迎接冬奥会各国运动员,还在张家口南站着手修建高铁。高铁技术也是铁打的黑科技,其行驶时速不会低于250公里,而由于冬奥会的申办成功,更是调整了京张高铁的建设方案,加快了行驶速度。行驶速度的增加与危险系数是相关的,并程几何倍数增长。为了保证高铁安全顺畅运行,对基建有很大要求,也间接关系到搅拌机的性能,把混凝土搅拌均匀,使相关建筑得到最好保证。所以搅拌机的创新开发尤为重要,新型搅拌
18、机的出现更多的是适应新型的建筑工程。这样才能促进社会不断进步,把城建搞好,倡导绿色环保建设,更加激励企业创新开发具有竞争力的产品。图1-1 自落式搅拌机工作原理示意图图1-2 强制式搅拌机工作原理示意图因此在未来的所有行业需要企业认清现状,从技术入手,提高实用效果;从产品研发下手,提高设备的效率。只有企业不断的开发具有竞争力的产品,得到大家的认可,才算是可靠的新产品。只有这样才能保证新兴技术企业的存活,并且淘汰一批落后的企业。1.2 已知参数型号外形尺寸(长宽高)1.3 设计意义作为大学的最后一次对学生能力的检查,本次毕业设计是对机械专业学生的一次专业技能全面的考察,包括的学生的分析思考能力,
19、动手操作能力,总结运用的能力,以及团队交流能力等等。此考察的目的是为了让学生在设计中巩固和复习之前学习的专业基础和加强学生的综合运用知识的联系。加强学生动手和思考的能力,为迈出校园步向社会打下基础,避免学生因死学知识和运用知识能力不足而丧失机会。本次设计培养学生独立工作和创新的能力,在此之上,又加强了学生团队交流的能力,使学生发展为各方面都均衡的优秀毕业生。学生在设计中能够体会设计中遇到难题并解决难题的过程的艰辛,在过程中体会知识运用的乐趣。在本次毕业设计完毕后,学生应深刻理解搅拌机上料系统的结构和原理。包括料斗和上料架的参数设计以及钢丝绳的选型等等,培养学生独立思考联系整体的能力。第二章 总
20、体设计2.1工作原理它极具特点的便是搅拌筒内的几对不同叶片在进行生产工作的时候,机器运转,拌筒转动起来,在转动的过程中从进料口加入物料,物料被叶片提升到拌筒最高处后受到重力作用自然下落到底部,拌筒不停转动,物料也不断上下翻滚,不断搅拌使物料混合均匀。机器内的叶片与轴中心线成一定角度,在搅拌叶片时,在搅拌筒内的物料紧密搅拌,混凝土混合并上下滚动,同时在搅拌叶片不断相遇远离过程中物料相互混合分开达到搅拌的目的。低混合叶,与搅拌筒中心线成一定角度。搅拌混凝土时,搅拌筒向前旋转,物筒体内焊有两对相交的高、料由搅拌叶推动。它动作产生切割和摇摆的效被旋转到搅拌筒的顶部,然后由于自身重量而落在搅拌筒的底部,
21、并轴向移动。这两个,从而实现搅拌筒中材料的均匀性。混凝土搅拌后,搅拌筒反方向旋转。此时进行卸料操作,由于排料叶片的作用,混凝土物料会被搅拌叶片的反向推力作用,从排料口排出筒外。2.2 总体参数设计2.2.1搅拌机长宽比的确定搅拌机长宽比是设计混凝土搅拌机的重要环节,这是因为搅拌长宽比是搅拌机的基本参数,它的取值直接影响了搅拌机的搅拌质量和效率。图 搅拌机的拌筒示意图1.判定长宽比合理与否的原则根据这些年的开发改进,现在市面上应用最多搅拌机的拌筒主体结构形式是双锥圆柱形,如图2-1所示。我们先以进料口端中轴线为原点建立空间直角坐标系。以搅拌筒的进料或出料口的圆心为原点,拌筒轴向方向为轴,垂直于地
22、面为轴,画出坐标系,通过图中所示的三个坐标(x,y,z)来描述拌筒主要几何参数。在文献2中,我们参考扩散方程表示了搅拌筒搅拌物料的过程。方程中得到了搅拌筒搅拌物料过程的目标函数。混凝土搅拌机在搅拌物料时,搅拌筒反方向旋转(从排出方向来看是逆时针旋转)。对搅拌过程进行了综合模拟,对物料在拌筒中做运动解析。 (2.1)在该公式中搅拌平均时间的角标的意思是,搅拌机搅拌筒的笛卡尔坐标系的三个坐标表和三个坐标的排列顺序。这个公式的在实际中的意义是:混凝土搅拌机在搅拌过程完毕后,物料在满足给定均匀性指标的前提下。该搅拌筒几何参数的选取,应保证物料在拌筒内各方向的混合时间接近相同。此时能够明显看出,这个搅拌
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