题    目

小型混凝土搅拌机结构设计

来源

工程实际

1、研究目的和意义

混凝土搅拌机是用于对混凝土和砂石进行搅拌的装置。近年来，随着我国

的经济建设及科学技术的高速发展，基本建设规模不断扩大，大城市基础建设

房地产开发业的迅猛发展，推动了混凝土的生产产量的迅速提高，机械设备在

建设施工中的地位也日益显著。加强建筑施工装备，是改善施工条件提高施工

速度、工程质量和经济效益的保障。

混凝土机械的工作对象是砂石、水泥等混合料，且用量大，工作环境恶劣,

而搅拌是混凝土生产工艺过程中极其重要的一道工序，因此混凝土施工应向机

械化和自动化方向发展。目前，我国已有各种混凝土搅拌机，但小型混凝土搅

拌机是为了满足市场需求，完善产品的系列，适应小型建筑施工和实验室的工

作的要求而设计的。它是在封闭的环境中，实现对物料的搅拌，且搅拌效果良

好，对环境污染少，能够改善施工现场的条件，保障施工人员的身心健康，降

低工人的施工强度，提高工作效率，减少施工中对环境的破坏。

 

2、国内外发展情况(文献综述)

19世纪40年代，在德、美、俄等国家出现了以蒸汽机为动力源的自落式搅拌机；其搅拌桶由多面体状的木板构成，直到19世纪80年代，才用钢材代替木板但形状仍未多面体，到20世纪初，圆柱形的拌桶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的凝固沉积，提高了搅拌质量和效率。1903年德国建造了世界第一个水泥混凝土的预拌工厂^[1]。1908年在美国出现了第一台内燃机驱动的搅拌机，随后电动机成为了主要动力源，从1913年美国开始大量生产预拌混凝土的搅拌机，到1950年日本开始用搅拌机生产预拌混凝土。在这期间，仍以各种有叶片和无叶片式的自落式搅拌机的发明与应用为主^[2]。

    19世纪50年代，自落式搅拌机按拌桶的形状和卸料的方式的不同，有鼓式搅拌机、双锥反转出料式搅拌机、双锥倾翻出料式搅拌机、对开式搅拌机及裂筒式搅拌机等。自落式搅拌机的拌桶内壁有径向布置固定的搅拌叶片^[3]。工作时，半桶绕水平轴线转动物料被叶片提到一定高度后借自重下落，颗粒下落的高度、时间、速度和落点不同，从而物料各颗粒相互渗透、扩散达到均匀混合，这样反复运动达到搅拌的效果^[4]。自落式搅拌机结构简单、可靠性高、维护简单、功率消耗低拌桶和叶片磨损轻，但搅拌强度不高，生产效率低。此种搅拌机适于搅拌普通的塑性混凝土，广泛应用于中小型建筑工地^[5]。

    随着多种商品混凝土的广泛应用以及建筑规模大型化、复杂化和高层化对混凝土的质量、产量不断提出更高要求，有力的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^[6]。

    20世纪40年代后期，德国最先发明了强制式搅拌机，到50年代发展迅速，最先出现的是圆盘立轴式搅拌机，这种搅拌机分为涡浆式和行星式，但随着轻骨料的运用又出现了圆槽立轴式强制搅拌机，它兼有自落式和强制式两者搅拌机的特点，强制式搅拌机和自落式搅拌机的工作原理不同^[7]。强制式混凝土搅拌机拌筒内的转臂架上装有叶片，强制式搅拌机利用旋转的叶片强迫按照规定的轨迹发生剪切、挤压、翻滚和抛出等强制搅拌作用，使物料在剧烈的运动中均匀搅拌，强制式搅拌机和自落式搅拌机相比，强制式搅拌机搅拌剧烈，搅拌质量好，搅拌效率高，但叶片和拌桶磨损大，功率消耗大，此种搅拌机适用于拌制干硬性、轻骨料混凝土以及特种混凝土和专业混凝土，多用于施工现场搅拌站和预拌混凝土搅拌楼^[8]。根据构造不同，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式搅拌机等。随着技术的发展强制式混凝土搅拌机在德国、美国、意大利、日本等企业发展迅速，目前已形成系列产品^[9]。

    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台混凝土搅拌机，进料容量为400L和1000L^[10]。20世纪70年代末至80年代初，我国为适应建筑业商品混凝土大规模发展需要，在引进国外的样机基础上，有关院所厂家陆续的开发出新一代JZ型双锥自落式搅拌机、D型单卧轴式强制式搅拌机^[11]。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10多种混凝土搅拌站，经引进吸收、自主研发等几个阶段，到本世纪末国内混凝土搅拌技术得到长足发展，在产品规格和生产数量上都达到一定的规模，出现了具有自主知识产权的新技术，逐步形成具有一定规模和竞争力的行业，2006年，我国生产装机容量0.5-0.6立方米的搅拌站2100多台，已成为混凝土搅拌设备的生产大国^[12]。

    随着混凝土材料和施工工艺的发展，出现连续式混凝土搅拌机装有螺旋状搅拌叶片，各种材料分别按配合比经连续称量后送入搅拌机里，搅拌好的混凝土连续的向外卸出，这种搅拌机的搅拌时间短，生产率高其发展引人注目^[13]。将来还会有新型结构的混凝土搅拌机，如蒸汽加热式搅拌机、超临界转速搅拌机、超声波搅拌机、无搅拌叶片的摇摆盘式搅拌机和二次搅拌的混凝土搅拌机等^[14]。

3、研究/设计的目标：

（1）. 混凝土搅拌机传动系统的设计；

（2）. 搅拌装置的结构设计；

4、设计方案（研究/设计方法、理论分析、计算、实验方法和步骤等）： 

（1）. 结构包括：电动机、带轮、蜗轮蜗杆减速器、链轮、搅拌装置、支架、 轴等

（2）. 工作原理：

 

5、方案的可行性分析：   

（1）. 对搅拌机的国内外研究现状进行对比，掌握混凝土搅拌机的工作原理，混凝土搅拌机的总体方案的拟定；

（2）. 进行电动机的选择；

（3）. 运动和动力的参数计算；

（4）. 传动系统的设计和确定主要的参数；

（5）. 搅拌装置的设计；

（6）. 绘制总体装配图和主要零件图；

 

6、该设计的创新之处

（1）. 收集资料，分析研究资料，明确设计内容；

（2）. 根据设计技术要求，完成总体结构方案的拟订；

（3）. 运动和动力参数的计算；

（4）. 通过强度等设计计算，完成传动系统、搅拌装置结构的设计；

（5）. 利用CAD绘制总体装配图及零件工作图；

（6）. 整理设计说明书。

 

7、设计产品的主要用途和应用领域：

混凝土搅拌机是用于对混凝土和砂石进行搅拌的装置，可将砂石、水泥、骨料等混合料搅拌成混凝土的搅拌设备。

      小型混凝土搅拌机适应于小型建筑施工和实验室的工作要求而设计的，它是在封闭的坏境下对物料进行搅拌，而且搅拌效果良好，对环境污染小，能够改善施工现场的条件，保障施工人员身心健康，降低工人的施工强度，提高工作效率，较少施工中对环境的破坏。

8、时间进程

2012年3 月12日2012年3 月30 日   唐山市路南区安吉尔厂实习

2012年4月1号~2012年4月6日      整理实习日记、撰写实习总结和开题报告

2012年4月7号~2012年5月4日      设计计算、总体结构草图设计

2012年5月5号~2012年5月25日     总体图和部件图设计

2012年5月26号~2012年5月3日     零件图设计

2012 年 6月4日~2012年6月8日     编写毕业设计说明书、审图、修改

2012 年 6月11日~2012年6月15日   答辩

 

9、参考文献：

1吴宗泽. 机械设计课程设计手册[S]. 北京：高等教育出版社,2007(6):24-18.

2杨可桢. 机械设计基础（第五版）[M]. 北京：高等教育出版社,2006(7):16-18.

3孔庆华,刘传绍. 极限配合与测量技术基础[M]. 上海：同济大学出版社,2006(6):24-28.

4濮良贵,纪名刚. 机械设计[M]. 北京：高等教育出版社,2008(9):33-38.

5成大先. 机械设计手册[S]. 北京：高等教育出版社,2008(3):44-46.

6曾维鑫. 多轴立式搅拌机的设计研究[J]. 煤矿机械,2007(2):17-21.

7李荣旭,郭鹏. 螺旋叶片式连续搅拌机的设计[J]. 起重运输机械,2007(8):25-27.

8田公明. JB-2立轴悬臂立体搅拌机的研制[J]. 隧道建设,2009(4):24-29.

9冯忠绪,王卫中. 搅拌机合理转速的研究[J]. 中国公路学报(自然科学版),2006(4):9-18.

10赵利军,姚运仕. 搅拌机叶片安装角的确定方法[J]. 长安大学学报（自然科学版),2006(5):38-41.

11冯忠绪,李彰,王卫中. 搅拌臂数目与搅拌叶片面积[J]. 工程机械,2008(2):22-26.

12王明磊,陈滔. 混凝土搅拌机叶片结构及曲面形状研究探讨[J]. 建材技术,2007(6):31-33.

13王卫中. 双卧轴搅拌机参数优化及其实验研究[J]. 长安大学学报,2007(1):-18.

14Ping-Kun Chang;Yaw-Peng influnence of mixing techniques on properties of high performance concrete[外文期刊]2007（1）.