小型物料搅拌机的设计开题报告

课题名称小型物料搅拌机的设计

小型物料搅拌机

一、课题研究的目的和意义

物料搅拌机是一种带叶片的轴在圆筒或槽中旋转用以把物料和水混合并拌制成混合料的机械。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。它在家庭中占有重要的地位。

物料搅拌机广泛应用于家庭、农田等工程中。在家庭工作期间，同时也要进行田间作业，这都需要用到物料搅拌机。所以现在正是发展物料搅拌机的大好时机。

在家庭生产中，对于搅拌设备的运用比较多。为此，小型物料搅拌机的设计有望满足家庭生产生活。

本课题采用循环涡轮旋转搅拌机对物料进行搅拌。设备在理论上为提高搅拌速率提供一定技术支撑。课题的实施是为物料的搅拌提供了理论依据。

二、现状及分析

1、国内研究现状及分析

我国混凝土搅拌设备的生产从20世纪50年代开始。1952年，天津工程机械厂和上海建筑机械厂试制出我国第一代混凝土搅拌机，进料容量为400L和1000L。20世纪70年代未至80年代初，我国为适应建筑业商品混凝土大规模发展的需要，在引进国外样机的基础上，有关院所厂家陆续开发了新一代Jz型双锥自落式搅机．D型单卧轴强制式搅拌机。其中，JS型双卧轴搅拌机在80年代初研制成功。80年代末，我国混凝土搅拌产品开发重点转向商品混凝土成套设备，研制出了10多种混凝土搅拌楼(站)。经过引进吸收、自主开发等几个阶段，到本世纪初，国内混凝土搅拌机技术得到长足发展，在产品规格和生产数量上，都达到了一定规模，出现了一批具有自主知识产权的新技术，逐步形成了一个具有一定规模和竞争能力的行业。2006年，我国生产装机容量0.5～6 m³的搅拌站2100多台，已成为混凝土搅拌设备的生产大国。

2、国外研究现状及分析

19世纪40年代，在德、美、俄等国家出现了以蒸气机为动力源的自落式搅拌机，其搅拌腔由多面体状的木制筒构成，一直到19世纪80年代，才开始用铁或钢件代替木板，但形状仍然为多面体。1888年法国申请登记了第一个用于修筑战前公路的混凝土搅拌机专利。20世纪初，圆柱形的拌筒自落式搅拌机才开始普及。形状的改进避免了混凝土在拌筒内壁上的凝固沉积，提高了搅拌质

量和效率。1903年德国在斯太尔伯格建造了世界上第一座水泥混凝土的预拌工厂。1908年，在美国出现了第一台内燃机驱动的搅拌机，随后电动机则成为主要动力源。从1913年，美国开始大量生产预拌混凝土，到1950年，亚洲大陆的日本开始用搅拌机生产预拌混凝土。在这期间，仍然以各种有叶片或无叶片的自落式搅拌机的发明与应用为主。自落式搅拌机依靠被拌筒提升到一定高度的物料的自落完成搅拌。工作时，随着拌筒的转动，物料被搅拌筒内壁固定的叶片提升到一定高度后，依靠自重下落。由于各物料颗粒下落的高度、时间、速度、落点和滚动距离不同，从而物料各颗粒相互穿插、渗透、扩散，最后达到均匀混合。自落式搅拌机结构简单，可靠性高，维护简单，功率消耗小，拌筒和叶片磨损轻，但搅拌强度不高，生产效率低，搅拌质量不易保证。此种搅拌机适于拌制普通塑性混凝土，广泛应用于中小型建筑工地。按拌筒形状和卸料方式的不同，有鼓筒式搅拌机、双锥反转出料搅拌机、双锥倾翻出料搅拌机和对开式搅拌机等，其中鼓简式搅拌机技术性能落后，已于1987年被我国建设部列为淘汰产品。随着多种商品混凝土的广泛使用以及建筑规模的大型化、复杂化和高层化对混凝土质量、产量不断提出的更高要求，有力地促进了混凝土搅拌设备在使用性能和技术水平方面的提高与发展。各国研究人员开始从混凝土搅拌机的结构形式、传动方式、搅拌腔衬板材料以及搅拌生产工艺等方面进行改进和探索。20世纪40年代后期，德国ELBA 公司最先发明了强制式搅拌机，和自落式搅拌机的工作原理不同，强制式搅拌机利用旋转的叶片强迫物料按预定轨迹产生剪切、挤压、翻滚和抛出等强制搅拌作用，使物料在剧烈的相对运动中得到匀质搅拌。强制式搅拌机与自落式搅拌机相比，强制式搅拌机搅拌作用强烈，搅拌质量好，搅拌效率高，但拌筒和叶片磨损大，功耗增大。此种搅拌机适于拌制干硬性、轻骨料混凝土以及特种混凝土和专用混凝土，多用于施工现场的混凝土搅拌站和预拌混凝土搅拌楼。根据构造特征不同，主要有立轴涡浆式搅拌机、立轴行星式搅拌机、立轴对流式搅拌机、单卧轴搅拌机和双卧轴搅拌机等。随着技术的发展，强制式搅拌机在德国的BHS公司和ELBA公司、美国的JOHNSON公司和REX WORKS公司、意大利的SICOMA公司和SIMEN公司、日本的日工株式会社和光洋株式会社等企业发展迅速，目前已形成系列产品。比如德国的EMC系列、EMS系列搅拌站和UBM系列、EMT 系列搅拌楼，意大利的MAO系列搅拌站、MSO系列大型搅拌基地等。

搅拌机的重要性在于它对产品生产过程的效率和质量的影响，操作的好坏直接影响产品质量，从而影响生产和经济效益。我国早年的搅拌技术不如国外，效率、质量上不去，在国际市场竞争中处于劣势。近年来，我国经过引进、自主开发，到现在已经是搅拌设备的生产大国。椐粗略估计，2006年，我国生产装机容量0.5～6 m³的搅拌站2100多台。因此进行搅拌技术研究的任务很重要。

三、任务要求及预期目标的可行性分析

任务要求

1、对搅拌机的国内外研究现状进行对比，掌握其工作原理，确定其总体设计方案；

2、确定传动系统的主要参数；

3、进行电动机的选择；

4、绘制相应的零件图和装配。

预期目标的可行性分析

本装置主要对小型物料进行搅拌，综合国内搅拌技术发展现状分析，国内搅拌技术成熟程度比较成熟，使用电循环涡轮旋转搅拌机进行物料搅拌，对物料进行充分的搅拌。综上所述，该设计是可行的。

四、本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路

本课题重点是物料搅拌机传动系统的设计，包括齿轮、轴及轴上零件的设计；难点是物料搅拌机装配图的绘制。具体的解决的思路如下：查找相关资料进行方案的确定，进行机构的构

想和可行性分析，最后做出总体设计。

五、工作条件及解决方法

（1）通过查阅资料、整理资料获得物料搅拌机的国内外研究现状，同时掌握其工作原理

（2）根据机械设计的相关知识进行传动系统的设计

（3）根据齿轮传动的失效形式与设计准则进行齿轮机构的设计；根据机械设计中轴的设计方法进行轴的设计；

(4) 遇到关键性的问题向老师请教

（5）运用AutoCAD绘制齿轮和轴的零件图以及装配图。

（6）参考资料中的计算方法及公式等进行计算校核。

六、完成本课题的工作方案及进度计划

拟定工作进度

第1周—第2周收集物料搅拌机的相关资料；对相关资料进行整理和分析，掌握物料搅拌机的工作原理，完成开题报告

第2周—第5周确定总体设计方案，同时进行主要传动参数的计算；在主要传动参数的基础上进行行齿轮传动的设计;

第6周—第9周与指导老师交流，就前期设计中存在的问题进行修改，进行轴的设计；进行轴承和键的设计；进行齿轮和轴零件图的绘制；进行装配图的绘制;

第10周—第12周制定论文写作提纲，同时开始撰写论文；完成论文初稿，并与指导老师交流进行修改；

第13周—第14周完成毕业设计工作，准备答辩。

七、主要参考文献

[1] 张展文. 双卧轴强制连续式搅拌机设计[D]. 1999 总第79期16卷

[2] 赵青.最新的搅拌混合技术[J].中国日用化学工业.2001,5:46-48

[3] 斋藤,浩一.最近の搅拌机械[J].化学装置,1986,11:57-68

[4]李刚.工业用码垛机器人[J];2005（24）:40-41

[5]刘中琦,曾维鑫，张帆.型煤搅拌机搅拌机构计算机辅助设计[J].山西:煤矿机械,2000,21