混凝土配料机设计说明书doc
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1、 毕业设计说明书摘 要随着当今世界经济加快速度进行发展，人们对建筑行业提出了更高的要求。以前仅靠工作人员的实践经验，对混凝泥土进行配料，从效率、质量、节约等方面已经没办法满足建筑行业的发展。建筑行业向机械化、自动化、智能化发展是二十一世纪的一大目标。决定混凝土质量与效率的重点是制造混泥土初期的配料精度，由此我们可知建筑行业拥有机械化、自动化的混凝土配料机特别的重要。我设计的课题是PLD系列混凝土配料机。凝土配料机是一种与搅拌机配套使用的前台自动配料装置。它能够准确的通过用户设计的混凝土配比自动完成砂、石、水泥等3种物料的配料程序。混凝土配料机是由给料系统、称量系统以及电气系统组成。在本设计中详细的设计了给料系
2、统及其各部件，并对现存的各种称料系统进行了论述和比较。给料系统是配料机的重要组成部分，它能够把各种骨料输送至称料料斗中，以备称量，进行配料。称量系统是配料机中主要组成部分，它决定着各种骨料配料的精度。建筑机械的自动化大大解放了劳动生产力，减轻了工人的体力劳动，也为高速发展的房地产业，公路建设等等做出了贡献。本设计首先配料机进行了总体设计，再而详细的设计了料斗、给料机及电动机的选择，比较了不同称量方式的称量系统，还有机架的设计。关键词：PLD系列配料机；给料机； 称量系统；配料。ABSTRACTWith economic development rapidly of the world, peo
9、s batching machine; feeding system ; weighing system; batching. 前 言当今世界已经入智能化时代，现代建设机械是智能化的产物。国民经济的飞速发展，特别是西部大开发政策的实施，要求建设机械制造业提供大量高效能的建设机械。目前，我国建设机械生产企业已经形成为一个产品门类齐全、品种基本完善、技术水平和产量不断提高，产量能够满足国内市场需求的具有一定生产规模的产业。经改革开放30多年来的发展，一批具有技术实力和规模的骨干企业成长壮大起来，并且拥有一支由国家、地方和企业三级梯队的科研设计队伍，具有一定的研究、试验、检测能力和较强的产品开发能力
10、在国外国内经济快速发展这个大局势之下，建筑机械在国民经济当中有着不可替代的作用。借设计PLD系列混凝土配料机的大学本科毕业设计之时机，以使自己能够对建筑机械行业有更多的了解，并能够使自己的专业技能能够有所提高，以适应企业的需要，开阔视野。 2010年5月目 录摘 要IABSTRACTII前 言III1绪论11.1混凝土机械及其发展11.2本设计的内容、任务与目的32混凝土配料机的总体设计53料斗设计73.1储料斗73.2称料斗84给料系统设计94.1给料系统概述94.2带式给料机综述104.3胶带机选型设计114.3.1数据114.3.2带速的确定114.3.3带宽的确定124.3.4托辊选
11、型124.3.5功率和张力的计算124.3.6传动滚筒选型154.3.7电动机选择及传动比配置及相关零件设计174.4结构布置305机架设计315.1机架结构概论315.2机架设计316称量系统设计356.1称料系统概述356.2称料装备设计39结束语43致谢44参考文献45501 绪论1.1 混凝土机械及其发展混凝土的施工工艺过程是：配料搅拌运输捣固养护。这些工序以前都是手工来完成的。这种落后的生产方式造成人力、财力和时间的浪费。由于人工搅拌往往向拌合料中多加水泥和水，降低了混泥土的质量。再则由于材料容重波动范围很大，体积材料不可能实现设计放入配合比。所以，用手工操作不能制成高质量的混凝土结
12、构和构建。目前，我国混凝土施工中，从配料到捣固等一系列工序都已基本采用了机械。混凝土施工的机械化，提高了生产率，改善了人工的劳动条件，提高了工程质量，降低了成本。为了进一步提高某些重要的受力大的混凝土结构的强度，根据尽可能地减少水泥浆的用量和用小水灰比，也就是采用坍落度更小，工作度更高的干硬性混凝土。干硬性混凝土的施工对机械设备提出了更高的要求。它要求配料更精确，搅拌更均匀，振捣更强烈，所以称量设备中采用了各种电子称，以保证称量的准确、迅速。同时还附加上砂含水率的的测量仪器，自动测量砂的含水率，把这部分水从总的用水量中扣除，把砂量补足。这样就精确地保证原设计的水灰比和砂率不会因材料含水率的变化
13、而改变。实践证明，常用的塑性混凝土用自落式搅拌机搅拌，干硬性混凝土用强制式搅拌机搅拌。干硬性混凝土的振捣试验高频振捣器，这种振捣器对塑性混凝土同样有效。在混凝土的运输方面，采用自卸汽车时，若运距稍长或道路不好，则混凝土容易发生离析。即石子下沉水泥浆上浮，塑性那天尤为严重。所以在工程质量要求较高时都采用搅拌车来运送混凝土。混凝土装入搅拌车的拌筒中，边走边搅，以防止混凝土发生离析，或在较长时间的运输途中凝结硬化。当运距较长时，还可往搅拌筒中加配好的干料，在运输过程中加水，边走边搅，在途中完成搅拌工序。混凝土的垂直运输。大量采用混凝土泵。用混凝土泵配上适当长的运送管道，可以连续不断地向施工地点运送混
14、凝土。采用泵送混凝土可以节省劳动力，降低工程造价，提高工程质量。但是目前混凝土泵只能输送坍落度大的塑性混凝土。六十年代以后在地下工程中采用一种叫“混凝土喷射机”的施工机械。它是把混凝土从一个喷嘴中高数喷出，使混凝土在隧洞、巷道等地下构筑无内形成一个支护层。由上可知，混凝土机械种类繁多，但其重要的配套设备有：混凝土搅拌机、混泥土配料机、混凝土搅拌站、装载机、螺旋输送机、混凝土搅拌输送车、混泥土泵等等。为了适应经济建设的需要，混凝土施工应向机械化和自动化发展。混凝土机械是建筑工程中的一种主要材料，用途广，用量大。例如1975年美国生产了两亿m的混凝土。我国混凝土的生产量也必然逐年增加。如何来组织这
15、样大量混凝土的生产，并做到生产率高，质量好，成本低呢?从一些国家成功的经验来看，应当改变现场设置搅拌装置的传统方法，实行工厂集中搅拌，推行商品混凝土制度。在现场临时设置的搅拌装置，大都机械化程度低，称量设备差，生产效率低，混凝土质量不能保证；而且浪费材料，章帝面积大。因此，许多国家都改变了这种做法，把混凝土的生产集中到工厂里进行。工厂把混凝土作为一种商品提供给各施工现场，这些集中生产混凝土的工厂，都有大型机械化骨料堆场，水泥筒仓，有高度机械化自动化的搅拌楼，把最先进的电子技术应用到配料和质量控制系统中，在生产过程的控制和产品的调度方面应用了电子计算机，所以能及时向所定的货工地供应各种混凝土拌和
16、料。商品混凝土制度的推广，大大推动了搅拌机械的发展。从单独生产搅拌机发展成为生产成套机械化、自动化的搅拌楼等搅拌装置。在发展搅拌楼的同时，中小型拆装式和移动式搅拌站也得到发展。这是因为建筑工地有时分散偏僻，靠集中的工厂供应不方便。另外，这类搅拌站投资少、建设快，而且像搅拌楼一样是机械化自动化的，也是一种定型的成套设备。在某些国家已禁止设置单独的搅拌机来生产混凝土。在混泥土的制备过程中，必须严格控制其配料，以保证混凝土硬化后能达到设计标号，有合适的和易性，符合准确使用材料和节约材料的原则。配料是混凝土制备工艺中一个重要环节，各组成材料的称量越准确，就越能保证混凝土拌和料的质量和节约更多的原材料。
17、因此配料机是混凝土机械中一个非常重要的机械装备。以下是混凝土搅拌站的工作示意图图1-1搅拌站工作示意图1.2 本设计的内容、任务与目的混泥土配料机是一种与搅拌机配套使用的前台自动配料设备。他可按照每个用户设计的混凝土配比自动完成砂、石、水泥等3种物料（二级配料混凝土）的配料程序。我所设计的配料机型号是PLD800的混凝土配料机其主要参数如下：表1-1 PLD800配料机参数表项目称料斗容积 (m)储料斗容积 (m)生产率(m/h)配料精度(%)最大称量值(kg)可配骨料种数皮带机带速(m/s)功率(kW)参数0.132.2 本设计的内容与任务主要：1） PLD800整体设计；
18、2） 料斗设计；3） 给料机设计；4） 称料设备的设计。混泥土配料机按照称量装置的不同，分为机械称式，机械电子称式和电子称式三种。电子称式的型号是PLD，其主要参数是称料斗的容积（升），常用的有800、1200、1600、2400和3200L等五种。2 混凝土配料机的总体设计PLD系列的配料机采用了电子称量，微机控制，数字显示，具有称量正确、配料精度高、速度快、控制功能强。操作容易等优点。和搅拌机配合可组成搅拌站，以下是PLD800系列的整体结构图，如下所示图2-1 PLD800混凝土配料机结构图该配料机工作前由装载机（配料机地下安装时可用人工上料）分别向各个储料斗供给砂、石等物料。按配料控制
19、仪说明书要求，向配料控制仪输入配方（不用的物料一定设为零），按下配料按钮后，配料机便开始进入自动配料程序。其工作过程为：首先料I皮带机开始运作（气动给料门打开），将料I输送到称料斗，当称料斗内料I的重量达到设定值时，料I皮带机自动停止（气动给料门自动关闭）；接着料II皮带机自动开启（气动给料门打开），当称料斗中的物料重量达到料I、料II的设定值之时，料II给料机停止（气动扇形卸料门自动关闭），料III皮带机开始工作，如此四种物料配齐后，机器便处于等待出料状态。这是按下出料按钮，出料皮带机工作（称料斗卸料门打开），将配好的混凝土干料卸入搅拌机料斗。出料完毕后，出料皮带机自动停止（称料斗卸料门关闭
20、并自动开始第二个循环配料结束，有等待出料。如此往复。牵引式胶带给料机板式给料机埋刮板给料机回转式圆盘给料机螺旋给料机叶轮式给煤机叶轮给料机振动式电磁振动给料机惯性振动给料机往复式给料机摆动式给料机振动给料机重力式链式给料机表2-2给料机分类表该系列混凝土配料机均由给料系统、称量系统和电气控制管理系统三个大部分组成。给料设备是化工企业机械化贮运系统中的一种辅助性设备。其主要功能是将已加工或尚未加工的物料从某一设备（料斗、贮仓等）连续均匀地喂料给承接设备或运输机械中去。给料设备的种类有很多，目前尚无较完整的分类方法。按其承载机构运动方式的不同，大致分类如右表所示：设计和选择给料机时，除首先要考虑用
21、途和使用以外，还要考虑物料的性质，料仓的形式和结构、给料量及其可调幅度、工作环境、安装位置及设备费用和维修要求等。称料系统是配料机的关键部分，由称料斗、称量系统及称量传感器组成。在搅拌站中，称量主要有骨料的称量、粘接剂和混凝土添加剂的称量，添加水的称量、添加剂的称量等。不同物质的称量的先喝杯是不一样的。电气控制管理系统是配料机的核心部件，它的功能主要是实现整个配料机的称量、显示、操作机完成各种自动配料程序。该系统主要由配料控制仪和强电回路两部分组成。3 料斗设计3.1 储料斗PLD800混凝土配料机包含两个容量为2L方锥形的储料斗。料斗是胶带给料机必要的部件之一。PLD800的储料斗进料口的尺寸为
22、 .根据资料机械化运输工艺设计手册一书选用料斗的下料口长与宽为, 。又由方锥形体积公式：求得储料斗的高度为850 。其具体结构如下图3-1储料斗结构储料斗材料时厚度为4 的钢板焊接而成，焊接方式为三角焊，焊高5mm.表面涂黄漆。3.2 称料斗称料斗是与称料装置的一部分，其容积为800升，也是一方锥形的料斗。现粗定其大口尺寸为, 。下料口尺寸为，。和储料斗一样所用材料的钢板焊接而成，焊高为。料斗的高度由公式：求得其结构图如下图3-2称料斗结构4 给料系统设计4.1 给料系统概述给料机由储料斗和给料装置等组成，基本功能是存储物料和在控制系统的控制下向称料斗加料。储料斗呈方锥形，下端设有给料装置给
23、料装置分给料闸门给料和给料机给料两种，我所设计的为给料机给料，所以无需闸门。常用的给料机有带式给料机、螺旋给料机、鼓筒式给料机和振动给料机四种。螺旋给料机是在卸料口下面安装一短螺旋输送机；鼓筒式给料机是在给料口装一个旋转叶片的鼓筒，用改变鼓筒转速的方法来调节给料量；振动给料机是由给料槽盒电磁铁所组成，通过电磁铁的功能，使物料处于悬浮状态，物料在振动中向出口方向流动；带式给料机是一条短皮带输送机其工作原理如下图所示 图4-1带式给料机1-料斗；2-皮带机；3-调节闸板；4-橡胶刮板带式给料机的皮带是平皮带，但在其两侧有挡板，这样在皮带机上可以有很厚的料层。皮带用托辊支撑或用钢板支撑。当用托辊时，
24、在卸料口下应布置较密，以承受贮料斗内物料的压力。当用钢板时，皮带机连续在钢板上滑动。由于皮带较短，拉紧后回程皮带能不用托辊托住。图中橡胶刮板4在运送潮湿物料或粘性物料时是必不可少的。带式给料机可拿来运送粉末材料、细粒材料或小块（b1的规定，式中b筒皮名义壁厚，单位为毫米。滚筒铸钢件接盘符合下列要求：1) 不允许存在长度大于3倍宽度的线) 单个点缺陷小于6mm；3) 两个相邻点状缺陷的间距大于其中较大缺陷尺寸时，按单个缺陷分开计算，间距小于其中较大缺陷尺寸时，两个缺陷合并计算，其缺陷当量总和不大于6mm；4) 密集性缺陷面积小于90mm，缺陷总面积不允许超出下表4-3的规定；
25、探伤部位厚度1515404060缺陷总面积5) 接盘圆周部分之间的回波高度差应小于12dB；6) 当底波高度降低25%，探测区域大于50mm，视内部有较大的缺陷则不允许存在。传动滚筒的承载能力扭矩与合力，根据计算结果确定。确定传动滚筒的合力滚筒最大合力Sn2170.4初选滚筒直径为240mm，则滚筒的最大扭矩为根据传动滚筒最大张力和最大扭矩Mmax选择图号为QDA31的滚筒，其许用扭矩为500N/。安装尺寸（单位：）如下表表4-4滚筒装配尺寸表A1G8GB/T10595-2009系列的传递滚筒设计时，已考虑了输送
26、机启动和停止的尖峰载荷，因而传动滚筒只需按稳定工况计算出的扭矩和合力做出合理的选择。传动滚筒应为铸胶表面，选用人字形铸胶表面时应注意认字可槽的尖端顺着输送方向。图4- 2滚筒简图4.3.7 电动机选择及传动比配置及相关零件设计4.3.7.1 电动机选择及传动比配置（一）电动机选择由上面的计算可知给料机正常运动所需的功率为1.72kW，却知给料机的转速较小，以此从资料【5】附表9-1选择电机型号Y112M-6，额定功率2.2kW,满载转速为940r/min。（二）传动比配置1确定传动比及传动比分配粗估传动装置的总传动比：滚筒转速式中 v 带速，m/s；D滚筒直径，mm；得： 由此可粗估传动装置的总传动
27、比约为12，传动方案如下图4-2图4-3传动方案2分配传动比第一级减速为V带传动，传动比i为3。第二级减速为标准直齿轮传动，传动比i约为4。4.3.7.2 相关零件设计（一）第一级：V带传动设计1. 确定计算功率由资料【2】表12-1-16查得给料机的工作情况系数KA=1.1 故Pc=KAP 式中Pc为设计功率；P为传动功率；得Pc=1.12.2=2.42kW2. 选取V带截型根据Pc和nw，由资料【5】12-1-1选取普通A型V带。3. 确定带轮的基准直径d1和d2由资料【5】表12-1-26和12-1-27选取主动轮直径d1=90mm；根据式d2=id1(1-) 式中d2从动轮直径，mm；
28、i传动比；弹性滑动系数，取0.02得传动轮的直径：d2=264.6mm根据资料【5】表12-1-27取d2=265mm4. 验算带速故合适5. 确定传动中心距a和带的基准长度Ld根据0.7（d1+d2）a。2(d1+d2) 初步确定a。=400mm根据公式计算带的长度从资料【5】表12-1-4选取带长Ld=1400mm计算实际中心距a=a。+(Ld-Ld。) 式中a为实际中心距；a。为初步确定中心距；Ld。为计算带长；得：计算安装时所需最小中心距amin=a-0.015Ld=391mm张紧或补偿中心距伸长所需最大中心距amax=a+0.03Ld=454mm6. 验算最小包角由式故合适7. 计算
29、V带的根数由式式中K包角修正系数；KL带长修正系数；P0带每楔所传递的基本额定功率；P0带每楔所传递额定功率的增量由资料【5】12-1-18查得P0=0.79；P0=0.11；由资料【5】表12-1-21查得K=0.93；由资料【5】表12-1-22查得KL=0.96；得；故Z取3根。8. 计算初拉力F0由式式中mV带的单位长度质量，有资料【5】表12-1-23查得m=0.1 则9. 计算作用在轴上的力FQ由式10. 带轮的结构设计图4-4带轮结构其主要参数如下表 表4-5带轮参数表槽型槽数A3391594015（二）第二级：直齿轮传动设计有上述可知，第二级的传动比i为3.938.一般的给料机
30、的工作每日工作8小时，预期寿命10年，每年工作254天，载荷平稳。1. 选择齿轮材料、热处理、精度及齿数给料机为一般机器，选小齿轮材料为45号钢，调质，齿面硬度为230HBS；大齿轮材料为45号钢，正火，齿面硬度为190HBS。硬度相差40HBS，合适。从资料【4】表13-10，选8级精度（GB 10095-88）。初选小齿轮齿数z=24,则大齿轮齿数,圆整为95。实际齿数比齿数比误差为（允许） 由于两齿轮均为齿面硬度为小于350HBS的软齿面，故可按齿面接触疲劳强度设计，然后校核齿根弯曲疲劳强度。2. 按齿面接触疲劳强度计算 计算公式：d（1） 确定式中各计算参数，试选载荷系数K=1.4；
31、 Nmm由资料【4】13-26选取齿宽系数=0.8（悬臂配置）由资料【4】13-24查得弹性系数=189.8标准直齿轮=2.5由资料【4】13-18查得=0.81; =0.92; ；又由资料【4】图13-14查得重合系数=0.87；许用接触应力的计算和确定:查得=590Mpa；=470Mpa;由式；式中n为齿轮转速，r/min;j为齿轮每转一圈，齿轮同齿面啮合的次数；为齿轮的工作寿命，h;60313.31102548=3.82;=9.85;由，和资料【4】图13-1-26查得=1(允许有一定的点蚀，对于一般的齿轮传动=1，失效率为1%)，于是可得=590Mpa;=470MPa（2） 设计计算
33、核齿根弯曲疲劳强度校核公式：（1） 确定公式中的各计算参数58 mm;K=2.14;1744 N;查资料【4】表13=25得2.65，1.58；2.19，1.785；计算重合度系数：0.68;计算许用应力，由资料【4】图13-3查得420 Mpa, 380 Mpa;由1744 Ne和资料【4】图13-4查得1；取1.3；于是，（2） 校核计算所以大小齿轮的弯曲强度均足够4. 齿轮的结构设计图4-5齿轮结构（三）轴设计1. 轴上的功率，转速和转矩：为安全起见，假设功率没有损耗，则=2.2kW=940=313.3r/min于是2. 求作用在齿轮和作用在大V带轮的力已知小齿轮的分度圆直径为，则大V带
34、轮的分度圆直径为，则3. 初步确定轴的最小直径按式，初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45号钢，调整处理，许用应力根据表资料【5】表15-3，取，于是得：这根轴的最小直径是安装悬挂小齿轮处轴，追加至4. 轴的结构设计（1） 拟定轴上零件的装配方案图4-6初拟轴结构图（2） 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1） 为满足小齿轮的轴向定位要求，1-2轴的右端需制出一轴肩，故取2-3段的直径=40vmm，左端用圆螺母定位，圆螺母为M30。由于小齿轮的宽度B=63mm，为了能够更好的保证圆螺母能够压在齿轮上，故1-2段的长度取=75mm.其中为装齿轮的轴长为50mm。2） 初步选择滚动轴承。因轴承只受
35、到径向力的作用，故选用深沟球轴承。根据=40vmm，由轴承产品目录中，初步选取0基本游隙组，标准精度级的深沟球轴承轴承号11000，基本尺寸为dDB=406815,故=40，采用轴肩进行轴向定位，由手册查得11000轴承的定位轴肩高度不小于2.2mm,因此取=46mm.3） 确定轴各段长度。依据所选滚筒的安装尺寸来确定轴各段长度，58mm; 657mm; 64mm; .至此，已初步确定轴各段的直径和长度。4） 轴上零件的周向定位。齿轮、皮带轮与轴的周向定位均采用平键连接，按，由资料【6】查得平键截面bh=87,键槽用键槽铣刀加工，长为50mm，同时为了能够更好的保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮
36、轮毂与轴的配合为。同样，轴与带轮的连接选用平键为8725,配合为，滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为5） 确定轴上圆角和倒角的尺寸参考下表进行确定表4-6圆角倒角推荐表直径dC或R0.50.60.81.01.21.62.02.53.05. 轴的受力分析（1） 确定跨距如图所示图4-8 跨距图（2） 求轴的支反力图4-9 轴受力图（3） 做弯矩图图4-10 弯矩图转矩图4-11转矩图（4） 危险截面的强度校核由图可知，截面B处的弯矩最大，故校核该截面的强度，截面A处的当量弯矩为：式中；由式；式中为抗弯截面系数，mm;,故截面B处的强度足够。6. 验算疲劳强度B截面处弯矩值最大，因此验算此截面的疲劳强度。计算中所有参数值均由资料【5】查取：该截面轴径d=40mm.此截面的抗弯，抗扭截面系数、分别为：此截面的弯曲应力幅：；此截面的平均应力幅：（忽略有轴向力作用产生的）；此截面的剪切应力幅：；截面上由于轴肩形成的理论应力集中系数按
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