河南质量工程职业学院
毕业设计（论文）
题目JDY500搅拌机搅拌装置
系别机电工程系
专业机电一体化技术
班级11现代控制班
学生姓名陈鹏
学号020*******
指导教师魏波
定稿日期 2014年 5 月 30 日
河南质量工程职业学院
毕业设计（论文）任务书
JDY500搅拌机搅拌装置
摘要：JDY500型单卧轴式强制式搅拌机是随着混凝土施工工艺的改进而发展起来的新型机。强制式单卧轴搅拌机兼有自落式和强制式两种机型的特点，即搅拌质量好、生产效率高耗能低，不仅能搅拌干硬性、塑性或低流动性混凝土，还可以搅拌轻骨料混凝土、砂浆或硅酸盐等物料。
单卧轴式混凝土搅拌机搅拌筒内主要由一根搅拌轴，耐磨板和在搅拌轴的轴向上安装的两组搅拌叶片组成。每组叶片各自成为一个单元，而且每相邻的搅拌叶片都相互错开一定的角度，从而使拌合料在搅拌筒内轮番地得到搅拌。一方面将搅拌筒底部和中间的拌和料向上翻滚，一方面又将拌和料沿轴线分别向前后推压，从而使拌合料得到快速、均匀的搅拌。
关键词：混凝土搅拌机；搅拌装置；搅拌轴
Abstract：With the improvement and construction technology to develop a new type of aircraft. JDY500 single spot Coaxial compulsory concrete mixer come forth.。Compulsory single horizontal axis mixer-style have both compulsory and the characteristics of the two models，namely mixing good quality and high production efficiency of low energy-consuming，can not only stir dry hard，plastic or low mobility of concrete，can also stir light Aggregate concrete，mortar or Portland, and other materials。
Coaxial-lying concrete mixer mixing barrel compose mainly by a stirring shaft，wear-resistant plate and two groups mixing blade which installed on the axial shaft 。Each of their blades as a unit, and each adjacent mixing blades are staggered a certain angle，so that mixing materials in the mixing barrel turns to be stirring。On the one hand，at the bottom of the mixing materials and intermediate will be rolling upward，on the other hand mixing materials will be along the axis where they were pushed forward and after with pressure ，so that mixing materials can be rapid ，uniform mixing。
Keywords：Fork, processing technology, special fixtures
目录
1绪论
1.1搅拌机的现状及发展： (1)
1.2单卧轴混凝土搅拌机的组成： (1)
2 JDY500主要结构参数设计及计算 (2)
2.1结构尺寸的确定 (2)
2.1.1JDY500型单卧轴强制式混凝土搅拌机技术参数 (2)
2.1.2结构尺寸的计算： (3)
2.2 搅拌机搅拌机叶片的设计 (3)
2.2.1叶片大小及叶片角度的选择 (3)
2.2.2叶片的最大线速度 (7)
2.2.3容积利用系数j的分析 (8)
3 JDY500搅拌机搅拌功率的计算及电机的选择 (8)
4 JDY500传动比及轴动力参数计算 (9)
4.1传动比计算： (9)
4.2高速轴动力参数计算： (10)
5 JDY500搅拌机减速器的选择及带的计算 (11)
5.1减速器的选择： (11)
5.1.1确定所需减速器的额定功率 (11)
5.1.2校核热平衡许用功率 (12)
5.2 带的计算 (12)
6 JDY500搅拌机联轴器的选择 (15)
6.1联轴器的选择： (15)
6.2键的选择： (16)
6.2.1选择键联接的类型和尺寸 (16)
6.2.2校核键的连接强度 (16)
6.3搅拌轴的设计： (17)
7 JDY500搅拌机搅拌轴与搅拌臂受力计算及校核 (19)
7.1搅拌轴受力计算及校核 (19)
7.1.1确定各叶片所受阻力作用在轴上的位置、大小及方向 (19)
7.1.2搅拌轴上各力分析： (20)
7.1.3搅拌轴上弯矩和扭矩分析 (21)
7.1.4校核轴的强度： (25)
7.2 搅拌臂的受力计算 (26)
7.2.1搅拌臂的受力分析 (26)
7.2.2搅拌臂的设计 (27)
7.3搅拌臂连接螺栓的选择 (28)
7.4轴承的选择及校核： (29)
8安装说明 (31)
9使用说明 (31)
9.1准备工作 (32)
9.1.2操作要点 (33)
9.1.3试运行 (34)
10 JDY500搅拌机常见故障及排除方法： (34)
11 维护保养 (34)
致谢 (35)
参考文献 (36)
附录 (37)
1绪论
1.1搅拌机的现状及发展：
近年以来，随着我国经济建设的高速增长，基本建设规模不断扩大，建筑队伍不断增加，机械设备在建设施工中的地位也日益显著。加之我国是世界第一水泥生产大国，每年大约有3亿吨水泥用于水泥混凝土生产，年产混凝土大约10亿吨，搅拌机生产为世界之最。在科技发展日益迅猛发展的21世纪，人民文化素质不断提高，对环境保护越来越重视。在社会生产中，人们的生活对工业的要求也越来越高。尤其是机械行业，不仅要求设计的机器设备有很好的性能，而且还要有很高的效率以及追求最低的环境污染，即环保机械。因此对机械设计的要求也越来越高，致使机械领域发展方向有了新的转变，以满足人们的各种需要。
混凝土搅拌机的种类主要有：自落式，强制式搅拌机，分批式，连续式搅拌机等。目前应用的主要机型有：JD强制式单卧轴混凝土搅拌机，JS系列强制式双卧轴混凝土搅拌机，JZC系列自落式双锥反转出料搅拌机等。由于混泥土机械的工作对象是沙石、水泥等混合料，且用量大，工作环境恶劣。因此，现代混泥土搅拌机已经在向高技术、高效能、多品种、自动化和智能化的方向发展，以改善工作条件及提高生产率搅拌机的种类很多，本文主要介绍JDY500强制式单卧轴混凝土搅拌机。。
现在国内的搅拌机在自动化程度不是很理想，JDY搅拌机弥补了这些不足，JDY500型单卧轴式强制式搅拌机随着混凝土施工工艺的改进而发展起来的新型机。现今强制式单卧轴搅拌机兼有自落式和强制式两种机型的特点，即搅拌质量好、生产效率高耗能低，不仅能搅拌干硬性、塑性或低流动性混凝土，还可以搅拌轻骨料混凝土、砂浆或硅酸。它不仅可以满足一般的搅拌机需要，而且它采用了液压执行很多的操作，在一定程度上减轻了工人的劳动强度，更是使自动控制易于进行，适合现代工地混凝土的生产。而且JDY系列混凝土搅拌机是集机械、液压、电气为一体的单卧轴搅拌机。搅拌系统由圆柱齿轮传动，工作可靠，有很大发展。
1.2单卧轴混凝土搅拌机的组成：
单卧轴混凝土搅拌机目前使用较多的有出料容量为350L和500L两种机型，本文介
绍的为500L.主要用于单机作业场合。单卧轴混凝土搅拌机已从原有的机械型发展到现今广泛使用的液压—机械型（即JDY型）。单卧轴混凝土搅拌机主要由上料系统，搅拌传动系统，搅拌装置，卸料机构，电控箱及供水，行走，支撑装置等装置组成。
1 . 搅拌装置：
搅拌装置由搅拌筒和搅拌轴等组成。搅拌筒由钢板卷制焊接而成，筒内的弧形衬板及侧衬板均用耐磨材料制成，并与筒内壁、侧壁用沉头螺栓连接，使用中可视磨损情况更换。搅拌轴与搅拌桶筒由转动副支承在支座和减速器上，搅拌筒相对搅拌轴可以转动。搅拌轴上装有搅拌臂、搅拌叶片及侧叶片（刮板）。
工作时呈螺旋带状布置的搅拌叶片把靠近搅拌筒壁的混凝土拌合料推向搅拌筒的中间及另一端，迫使混凝土拌合料作强烈的对流运动，另外叶片的圆周运动，又使拌合料受到挤压、剪切后产生一个分散抛料过程，使拌合料在较短的时间内被搅拌均匀。
JDY型搅拌机供水系统采用时间继电器控制离心水泵电机供水量的结构，可参照自落式搅拌机系统。
2JDY500 主要结构参数设计及计算
2.1结构尺寸的确定
2.1.1JDY500型单卧轴强制式混凝土搅拌机技术参数
进料容量：800L
出料容量：500L
搅拌功率：15KW
搅拌轴转速：32r/min
M/h
生产率：253
最大骨料粒径：卵石80mm 碎石 60mm
整机质量：4000kg
最大拖行速度：20Km/h
2.1.2结构尺寸的计算： 进料容积：1V =800L （1）
01V V =2—4， 取 01
V
V =2 ?0V =1600L 长经比： L
D
=1.1 — 1.3 取
L
D
=1.28 （2） 0V =2
2D L π??
??? （3）
由()1()2()3解得
63
01016004
28.1 V ?=??=D π ?D=1167.74()mm 取D=1200mm ，则搅拌桶半径R=2
D
=600 mm 。 代入()2中，求得 L=1200=?28.11536 mm 其中：
0V ——搅拌桶的容积
L ——搅拌桶长度
D ——搅拌桶直径
2.2搅拌机搅拌机叶片的设计
2.2.1叶片大小及叶片角度的选择
叶片大小与叶片数量的多少有关，原则上叶片的有效工作长度为1.2L ，其中0.2L 为叶片的大小在轴向方向上的重叠尺寸，这样，一方面可以保证出料干净，同时又能使
叶片具有一定的磨损寿命，计算时可以近似为：
c o s 0.62
m
R L β??=
R —— 叶片中心回转半径 m —— 叶片数目,取m=6 L —— 搅拌桶长 取 β= 50
代入数据，求得 ()0.61500
466.73c o s
R m m β?=
=?
叶片高度h ，综合搅拌机功率和质量两方面的因素考虑。 sin 6
d
h γ?=
取 γ= 75
则 h=207.05mm ，取h=210 ()mm
图1.1
为保证叶片能将整个筒底部都能刮到，则平均每个叶片在搅拌桶轴线方向上的投影长度
mm h 2566
1536
1==
今设计叶片为两组，即三块叶片为一组，一组中包括侧叶片，中间叶片，中间倾斜叶片。其中侧叶片，中间倾斜叶片与搅拌轴成50，中间叶片与搅拌轴平行。根据设计思想中间叶片设计为
图1.2 中间叶片
叶片面积390210
S=?
叶=819002
mm
由图1.2叶片的结构图计算中间叶片的形心为：
x=390
2
=185mm，
210
105
2
y==mm
设计侧叶片：
考虑到侧叶片的作用特点及实际考查，对其设计如下：
图1.3 侧叶片 由图1.3侧叶片的结构图计算侧叶片的形心如下：
()()501002001
3003030020015015020022
S +=?+
+?+?+侧
=9002500030000750071500+++=2mm
5
21
11003003025025020010010020023110010050501005010023i i i A x =??=??+??+?+ ?
????
+??+???+ ?
??
∑
=1350000+5000000+333333+250000+666666 =75790003mm
i x =5
1
106i i
i A x
S ==∑侧
mm
()()25
1
10010030030152002503012530235050100502802510028023i i i A y =??
=??+?+++ ?
???
?+?++
?+ ??
?∑
=135000+7750000+316666+1525000+741666 =104683323mm
()5
1
146.41i i
i i A y
y mm S ===∑侧
2.2.2叶片的最大线速度
sin cos n mg ma mgf αα=+ ?()s i n c o s n a g f αα=-
2
n v a R
=
∴
m a x v =
式中：g ——重力加速度()2/m s R ——叶片中心回转半径m α——物料下滑的初始水平夹角 f ——物料滚动时的阻力系数
1.1.1
取 α=40 f =0.05
∴
m a x c o s 40v =()/m
s 取 v 端=1.5/m s ?max v
2.2.2容积利用系数j 的分析
容积利用系数的选择，主要以搅拌机的优劣为依据。在确定搅拌机质量的前提下，
j 越大越好，这样几何容积能充分的利用。此外，j 的大小还受到其它条件的约束，第
一，搅拌机的设计需要考虑应具备超载10%的能力，第二，按设计标准规定，出料体积与进料体积之比为0.125，而几何容积应大于进料体积，故以上两个约束使得j 的上限不得大于0.58
即： j =
2
0V V =
()
2220.10.625
V V V +=0.58
3 JDY500搅拌机搅拌功率的计算及电机的选择
由公式9550
M n
N ?=
又由《混泥土机械》得到形式简单、运用方便、精度与实际较吻合的单卧轴搅拌机工作阻力距M 的近似表达式：
()11,cos sin 2
v f m
M S K R B h f R βγ=??=
????? 其中; 600v
n d
π=
cos 0.62
m
B L β?= sin 6
d
h γ?=
1sin 52212
d h d
R γ=-=
将参数整理得
(),1
3820v f N L v f π
=??
式中：()2, 2.2160.26826.00518.45 2.08f v f v j j v j =-+--?
代入数据：
()2, 2.2160.268 1.626.0050.5818.450.58 2.08 1.60.58v j f =-?+?-?-??=8.7 ∴ kW N 38.1414.338201
7.858.06.15314.31050046.16.1533=????????
?= 其中：v —— 叶片最大线速度()/m s N —— 计算搅拌功率()KW M —— 工作阻力距()N m ? 2V —— 额定容量()3cm
选取减速器的效率η=0.9，联轴器效率取η联=0.95，皮带传动效率η带=0.96 则 17.520.90.950.96
N
N =
=??电 KW
根据理论计算选用功率为17.52KW 的电机可满足要求，但根据实际工作状态及实际现场考察，则选用功率为18.5KW 电机即可满足工作要求。 选用180Y M --4电机。其基本参数如下：
4 JDY500传动比及轴动力参数计算
4.1传动比计算：
根据实际要求（搅拌机搅拌轴的转速n =35/min r ，电机转速为0n =1470/min r ）
01470
35
n i n =
=总=42
i i i =?总减带， （i 减代表减速器的传动比） 由前面计算可知，i 减=16 所以带的传动比为 i i i =
总带减=42
16
=2.625 4.2高速轴动力参数计算：
各轴运动及动力参数：
由前面计算可知，电动机的功率为18.5KW 1. 0轴：即电动机轴
0P =P 电
=18.5 KW ，0n =1470 /min r 0T = 00
9.55P n = 3
18.5109.55
1470?=120.18 N m ? 2. 1轴：即减速器高速轴
查手册，得带传动的效率为η带 =0.96 1P = 01P η?= 0P η?带=18.5 ?0.96=17.76 KW
1n =
1n i =0n i 带
= 14702.625=560/min r
3
11117.7610
9.559.55
560
P T n ?===302.87N m ? 3. 2轴：即搅拌机轴
查手册，得减速器的传动效率为9.0=减η
kW P P P 984.159.076.171212=?=?=?=减ηη min /352r n =
kW n P T 33.436135
1598455.955.9222===
5 JDY500搅拌机减速器的选择及带的计算
5.1减速器的选择：
5.1.1确定所需减速器的额定功率
JDY 强制式搅拌机为中等冲击，查《机械设计手册》得，A K =1.5,考虑到搅拌机每天24小时工作，将A K 在加大10%，选取启动系数S K 和可靠度系数R K ,查表得S K =1.12，
R K =1。得出计算功率K P 。
K P =2P A K S K R K N P ≤ K P ——计算功率，
2P ——载荷功率，
N P ——减速器公称输入功率 A K ——工况系数， S K ——启动系数， R K ——可靠度系数，
K P =17.76?1.5?1.1112.1??=32.82kW 为满足机械强度要求N K P P ≤
按i=16, n=560r/min ， 接近公称转速750r/min ，查表，初选ZLY224-16型, 其中， i=16，n=750r/min ，N P =71KW ，当1n =560r/min 时，折算公称功率，
1N P =750
560
71?
=53.01KW ?K P , 符合要求，因此选用ZLY224-16减速器。
5.1.2校核热平衡许用功率 热平衡许用功率应满足t P 2=13212G P f f f P ≤或2G P
式中t P 2——计算热功率，KW 。
1G P ，2G P ——减速器热功率，无冷却装置为1G P ，有冷却装置为2G P 。 1f ——环境温度系数。
2f ——载荷率系数。 3f ——公称功率利用系数。
查表得：1f =1.35，2f =1（每天24小时连续工作），3f =1.25。得出热平衡许用功率t P 2：
t P 2=25.194.035.176.17???=29.97（KW ）
查表对于ZLY224-16型1G P =60—110KW ?t P 2，故热平衡达到要求。
5.2带的计算
一．确定计算功率ca P ：
ca P =A K P ?， A K ——工作情况系数 查《机械设计》课本表得，A K =1.2
ca P =1.2?18.5=22.2 KW 二．选择带型：
根据计算功率ca P 和小带轮转速n 查课本图，选定带型为B 型，
1d d =90—180mm （以d d 代p d ） 三．确定带的基准直径1d d 和2d d ：
()1. 初选小带轮的基准直径
1d d ，根据v 带截型，参考《机械设计》课本选取基准
直径1d d =140mm ，外经a d =145.5mm 。
()2. 验算带的速度v
根据V=1000
60???p
d n π来计算带的速度
V=
1000
601470
14014.3???=10.77（m/s ）对于窄V 带max V =35—40m/s ，易知V ?max V ,
且V ?5m/s 。
()3. 计算从动轮的基准直径
2d d
2d d =带i ?2d d =2.625?140=367.5mm ，取2d d =400mm,2a d =405.5mm 。 四．确定中心距a 和带的基准长度d L
取0.7?（1d d +2d d ）? 0a ? 2?（1d d +2d d ）
即 0.7?（140+400） ?0a ? 2?（140+400）?378 ?0a ?1080 取0a =700 mm ，
,
d L =20a +2π
（1d d +2d d ）+
2214)(a d d d d - =2?700+2π（140+400）+700
4)140400(2
?-=2271.9 mm
查表选取和,
d L 相近的V 带的基准直径长度d L =2500 mm ， 极限偏差25±。
由于V 带的中心距一般是可以调整的，故可以采用下式作近似计算：
a =0a +
2
,
d
d L L -=700+
2
9
.22712500-=814.05 mm ， 取a =850 mm 。
min a =a — 0.015d L =850 — 37.5=812.5 mm
max a =a + 0.03d L =850 + 75 =925 mm 。 五．验算主动轮上的包角α： 根据1α≈5.571801
2?--a
d d d d （至少 90） 得 1α≈ 5.57850
140
400180?--
= 41.162 120≥ 。 六． 确定带的根数Z ：
()1. 查表8-8 ，取包角系数αK =0.96，
()2. 查《机械设计标准应用手册》表 ，取长度系数L K =1.0， ()3. 查表8-5a ，取单根V 带的基本功率0P =4.91 KW ， ()4. 查表， 取0P ?=0.56 KW ， Z =
L
ca
K K P P P α)(00?+
=0
.196.0)56.091.4(2
.22??+=4.227
取带的根数为5，即Z =5。