979_无轴搅拌机传动系统的设计

1 绪论

1.1 无轴式搅拌机研究发展现状

改革开放35年以来，中国混凝土搅拌机市场从无到有、从小到大。目前，我国年产 水泥混凝土约为15亿 3

m ，搅拌机的年产量也居世界前列。相比较而言，我国具有的自主 知识产权技术也很少。但随着商品混凝土的大力推广、工程建设施工的高效率化、高质量 化和高效益化，推动了混凝土搅拌设备向高效率、高质量的方向不断发展，一些传统设备 己经无法满足施工要求。

在现有的搅拌机的基础上，对新型搅拌设备的研究和开发，提高混凝土搅拌机的设计 水平，同时带动相关技术的发展，创造一个良好的生产空间；对高效混凝土搅拌机的开发， 推动搅拌及机事业性能的快速发展，生产出适应市场要求、具有高可靠性和较强竞争力的 搅拌机。依据新的搅拌原理，采用理论探讨和试验分析相结合的办法，能方便解决大型双 卧轴搅拌机存在的低效率问题，如果生产工业化成功应用，一定为研制具有自主知识产权 的高效搅拌机做出重大贡献。

长期以来，国内外搅拌设备虽然种类很多，但他们的共同特点：有一根轴贯穿整个搅 拌空间。“双螺旋轴搅拌机”是一种新型的“无轴”搅拌机，它具有双倍的径向进给料流， 双倍的轴向进给料流，双倍的剪切力，使搅拌效率达到普通搅拌机的两倍，能耗更小。 “双 螺旋轴搅拌机”无水平的主轴，不会产生混凝土黏合中心轴并产生结块形成抱轴的现象， 更适合于加工粘性强和添加有纤维的混凝土材料。

20世纪70年代未至80年代初，我国为了适应建筑业有关方面混凝土发展的需要，在 引进国外搅拌机的基础上，研制出了10多种混凝土搅拌楼（站）。经过引进研究、自主 开发生产等几个阶段，到本世纪初，我国搅拌机技术得到更大的发展，在产品型号和生产 数量上，都达到了一定规模，出现了一批更具有自主知识产权的新产品，并开始形成了一 个具有一定规模和竞争能力的产业。2006年，我国生产装机容量0.5～6 3

m 的搅拌站2100 多台，已成为搅拌设备的研究和生产大国。

自上世纪八十年代初已经开始研制JS系列双卧轴混凝土搅拌机，一直到现在，已研制 出从JS35～JS6000系列搅拌机，一直处于国际领先水平，尤其从2000年开始采用UG等 三维软件，对搅拌机研究进行优化设计，对搅拌设备进行了动力分析和受力分析，大大提 高产品的可靠性，达到国际先进水平。这些搅拌机的研制，基本满足了我国混凝土发展的 需求，但随着主机市场的不断发展，新型主机的需求越来越多。无轴式搅拌机在国外也处 在研究发展阶段。

1.2 搅拌机的各种类型及特点

目前使用的搅拌机就其原理而言，其基本上可分为自落式和强制式两大类。

自落式搅拌机有较长的历史，早在20世纪初，混凝土搅拌设备开始不断出现。50年 代后，人们研发出反转出料式和倾翻出料式的双锥形搅拌机，同时，其他一些搅拌机，如 裂筒式搅拌机等相继问世。运作时，拌筒绕着水平轴线旋转，加入搅拌筒内的物料，叶片 将物料提升至一定高度，然后借助自重下落，这样不断的循环运动，达到搅拌的理想效果。 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。但自落式搅拌机已不符合 国家的有关标准，属于淘汰产品，所以本文不作研究。

强制式搅拌机从20世纪50年代初兴起后，得到了迅速的发展和生产推广。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，随着轻骨料的出现，研制出了圆槽卧轴式强制搅拌机。

实践证明，在上述混凝土搅拌设备的搅拌主机在工作中经常出现混凝土 “抱轴”现 象。如果不及时停机清除，“抱轴”的混凝土会越来越多，将会引发搅拌机电机因过载而 堵转，造成电机烧毁。

1.3 无轴式搅拌机特点

无轴式搅拌机与以上所述的各种卧轴式搅拌机相比有以下一些优点：

（1）解决了搅拌机运作中普遍存在的抱轴现象；

（2）减小了因搅拌臂的重量产生的大量弯矩；

（3）解决了因搅拌臂的安装而产生的偏心力，缓解了对轴端的冲击；

（4）搅拌机上安装搅的拌臂和连接套数量大，占用搅拌筒的空间大，减少了筒内的 有效容积，无轴搅拌机搅拌装置结构简单，构思灵活，有效提高了搅拌筒的搅拌容积；

（5）无轴式搅拌机不需搅拌臂的更换，维修也方便，大大降低了工人的工作量；

（6）减少了由于抱轴引起的冲洗次数，节约用水量，同时也减少了对环境的污染， 成本得到降低；

1.4 搅拌机的分析及设计任务

1.4.1 搅拌机常见问题的原因分析

实际工作中，搅拌机的搅拌主体在工作中经常出现混凝土“抱轴”现象。如果不及时 停机清除，“抱轴”的混凝土会越来越多，将会引起电机过载而发生堵转，造成电机烧毁 或产生破坏。

经过调查和研究，普遍赞同搅拌机 “抱轴”产生的原因是可以避免的，原因可以分 为两大类：设计不当和使用不规范。表现形式如下：

(1) 投料设备设计的不合理。比如物料和进水口位置及方向设计不合理，导致轴上堆 积大量物料，粘结在轴上的物料卡住转轴；

(2)进水口方向和冲洗方向不得当，另外冲水压力过低也是原因之一。冲洗搅拌筒时， 搅拌器上粘着的大量物料清理不掉；

(3) 搅拌筒的容积存在不合理利用率，容积利用率太小，搅拌时，搅拌轴在混凝土上 面，粘附在上面的物料得不到搅拌，从而慢慢凝固，阻碍轴的转动；

（4）操作人员在设备搅拌卸料后，没有及时清理搅拌罐，同时搅拌轴上残留的混凝土 发生凝固，搅拌轴的表面上残留粗糙不平的物料，干燥后凝固在轴上，以后就会越聚越多 影响搅拌轴转动。

1.4.2 无轴搅拌的理念

长期以来，国内外搅拌机虽难种类繁多，但他们的共同特点就是有一跟轴贯穿整个搅 拌空间。

“双螺旋轴搅拌机”是一种新型的“无轴”搅拌机，其叶片形状如图1.1所示。它具 有双倍的径向物料流，双倍的轴向物料流，双倍的剪切力，使搅拌效率是普通搅拌机两倍 多，能耗更小。“双螺旋轴搅拌机”无水平的主轴，不会产生混凝土骨料黏合中心轴上结 块形成抱轴现象，利于加工粘性较强和添加有纤维的特种混凝土材料。无搅拌臂的阻碍， 使其空间更大。

但是仅对其搅拌部分进行的改进还是不能达到真正的提高效率、节约能源的效果，所 以这次我们在对一些公司、 工厂进行调研后， 对其传动部件进行深入研究确定了最初方案， 对机器进行改良，并达到理想效果。

1.4.3 基本设计任务

毕业设计的主要任务主要有：

1、拟定传动方案；

2、对减速器进行设计计算；

3、绘制搅拌机装配部件装配总图一份和组要零件图六份；

4、按指定格式和要求撰写毕业设计计算说明书。

1.4.4 毕业设计的目的 毕业设计是对学生进行工程师基本训练的重要环节，通过毕业设计能达到以下目的： 图 1.1

“无轴”搅拌机叶片形式