总体设计方案确定及动力元件选择
n1w——实际输入转速（r/min）。 （2）热功率的校核计算
Pt=P1w K1K2K3≤Pg
式中： Pt——计算热功率（kW）；
K1——额定功率利用系数，见《机械设计手册》图19-3； K2——负荷率系数，见《机械设计手册》图19-4； K3——环境温度系数/℃, 见《机械设计手册》图19-5; Pg——许用热功率(kW),见《机械设计手册》表19-13~19-15。
当式中（19-3）不成立时，应改进冷却措施或改进较大型号减速器。 (3) 瞬时尖峰载荷的校核计算
P max≤1.8 P1w (19-4)
式中： P max——瞬时尖峰载荷（kW）
2. 本设计JS混凝土搅拌机用第Ⅰ种装配型式的硬齿面三级展开式硬齿面齿轮减速器。由电动机的选型可知，输入转速为1480 r/min，输入功率380 kW，传动比i=22.4,每天工作24小时，最高环境温度45℃，在户外露天。
按机械强度初选减速器型号 由《机械设计手册》(表19—16 减速器载荷分类) 知
JS强制式混凝土搅拌机属于中等冲击载荷，据《机械设计手册》（表19-17减速器的工作情况系数Ka) 查得工况系Ka=1.75；
由式（19-1）知，计算输入功率为:
P1c=P1w Ka
=380×1.75 kW=665 kW
据 P1c、i和与实际输入转速1480 r/min接近的公称转速1000 r/min由表19-9初选ZSY630型，其额定输入功率P1=1865 kW.。
相对转速误差△n=︳(n1-n1w)/n1︱=︳(1000-1480)/1000︱=︳48%︱≥4%,需进行额定功率的折算，由式19-2知:
P′1= P1 n1w/n1
=1865×1480/1000 kW =2760kW
因为P′1>P1,所以ZSY630型减速器仍满足机械强度要求。
2.热功率的校核计算 由《机械设计手册》（图19-3额定利用功率系数K1 ）知：
功率利用率 P1w/P1=380/1480=0.257≈26%, 则额定利用功率系数K1=1.5，
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总体设计方案确定及动力元件选择
由《机械设计手册》（图19-4负荷率载荷系数K2）知K2=0.65； 由《机械设计手册》（图19-5知环境温度系数K3）知K3=1.1；
由《机械设计手册》 (表19-15 ZSY型三级展开式硬齿面齿轮减速器热功率Pg1 ）知Pg1=600kW；
由《机械设计手册》（19-3）知，计算热功率为：
Pt = P1w K1K2K3≤Pg = 380×1.5×0.65×1.1 kW = 407.55 kW < Pg1
则热平衡校核通过。因本设计没过载，故不进行过载校核计算。
结论：选用减速器代号为：ZSY630—22.4—JB/T8853—1999。
2.4 联轴器的选择与计算
当轴与轴要联接传达动力时，一般有用皮带轮或齿轮做联接，但若要求两轴要在一直线上且要求等速转动的话，则必须使用联轴器来联接。而因加工精度、轴受热膨张或运转中轴受力弯曲等，将使两轴间的同心度产生变化，因此可用柔性联轴器当作混凝土搅拌机来维持两轴间的动力传达，并达到吸收两轴间的径向、角度及轴向偏差，进而延长机械的寿命，提高机械的品质。
联轴器的选型
（机械式联轴器的简称）是机械产品的传动装置中，轴系最常用的 连接部件。联轴器分类 见《机械设计手册》（表26-2联轴器分类 ）
(1)联轴器的选用计算 联轴器的转矩Tn
联轴器的主要参数是公称转矩Tn，选用时各转矩间应符合以下关系： 联轴器的理论转矩计算：
T＜Tc≤Tn≤[T]＜[Tmax] ＜Tmax
式中： T ——理论转矩（N.m） ；
Tc——计算转矩（N.m） ； Tn——公称转矩（N.m） ； [T]——许用转矩（N.m） ；
[T max]——最大许用转矩（N. m） ； T max ——最大转矩（N. m） ；
(2)联轴器的理论转矩计算是由功率和工作转速计算而得，即：
T=9550 Pw/n
=9550×103×37/1480 N. m
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总体设计方案确定及动力元件选择
=2.437×105N.m
式中： Pw ——驱动功率（kW）；
N ——工作转速（ r/min ）； (3) 联轴器的计算转矩计算
联轴器的计算转矩是由理论转矩（T）、和动力机系数（Kw=1）、工况系数（K=1.75）、启动系数（Kz=1.3）、温度系数（Kt=1.1）计算而得，即：
Tc =T Kw K Kz Kt
= 243.7×1×1.75×1.3×1.1 N.m = 609.9 N. m
式中： T——理论转矩；
Kw ——动力机系数；（见《机械设计手册》表26-6 动力机系数Kw） K ——工况系数；（见《机械设计手册》表 26-8工况系数K） Kz ——启动系数；（见《机械设计手册》表 26-8启动系数Kz） （4） 动力机为发动机，由《机械设计手册》（表 26-7 联轴器载荷类别）可知：属于均匀载荷下弹性联轴器选用。
2）弹性联轴器计算
由《机械设计手册》（表 26-2 常用联轴器性能比较 ）可知：
应选用弹性联轴器，且机组系统中联轴器位唯一弹性部件，主、从动机可 简化为两个质量系统，采用以下计算：
在均匀载荷时 在各种温度不同的情况下，动力机计算转矩T ac（主动端）不得小于工作机计算转矩（从动端），即：
T ac≥Tlc Kt
= 243.7×1.1 N.m = 268 N.m
式中： Tac——动力机计算转矩；
Tlc——工作机计算转矩； Kt——温度系数；
初选GB4323中TL5型T n=350 N. m弹性套柱销联轴器，弹性套为天然橡胶
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叶片的设计与计算
3. 叶片的设计与计算
3.1叶片的布置
1.改进卧轴式搅拌机叶片结构及曲面形状通用的卧轴式搅拌机的叶片结构为单螺旋带式, 其曲面形状为标准螺旋面。工作时, 物料在叶片推动下沿螺旋面移动, 单轴运动方式和螺旋输送机相同。由于两轴的旋转方向相反, 两轴间的物料产生挤压、翻滚和揉搓, 以达到搅拌混合效果。
长期的生产实践证明, 通用的卧轴式搅拌机的叶片结构和曲面形状都很不合理, 应该加以改进和创新。
2. 搅拌叶片的排列方式为正反排列的双轴搅拌机。
双轴搅拌机的叶片排列结构改为正反排列,可大幅度提高物料混合搅拌效果。
3. 双轴搅拌机单根轴搅拌叶片的排列分析
目前现有的双卧轴搅拌机, 其叶片排列具有涡旋搅拌特征, 物料的流向符合右(左)手定则, 即当右(左)手四指顺着搅拌轴旋转方向时, 拇指的指向就是物料的流动方向;并且两轴上搅拌叶片推动物料轴向流动分量和径向流动分量的方向相反。
此时, 物料不但在拌筒内有大范围的循环流动, 而且在中央主搅拌区, 两轴之间的物料还有强烈的高频次逆流从而使物料产生强烈的碰撞和揉搓,快速实现均匀拌合。
但这是叶片的总体形式, 而对于叶片在搅拌轴上的具体排列, 则还需要进一步分析。这主要包括两方面, 一是单根轴上相邻两个搅拌叶片的排列, 二是双根轴上搅拌叶片的对应排列。
单根轴上相邻两个搅拌叶片的排列可以有两种方式:一种称其为正排列; 另一种为反排列。当逆着物料流动方向看, 搅拌叶片的排列顺序方向与搅拌轴转向相同的为正排列;搅拌叶片的排列顺序方向与搅拌轴转向相反的则是叶片的反排列。
对于单根轴上相邻的两个搅拌叶片, 正排列要比反排列推搅得快。因此在搅拌时间一定的情况下, 物料得到的搅拌次数也就更多, 也就更容易达到匀质。
卧轴搅拌机双根轴搅拌叶片的对应排列, 卧轴搅拌机双根轴搅拌叶片的对应排列有交错布置和平行布置两种形式, 分析双根轴上搅拌叶片的排列。考虑到单根轴搅拌叶片正排列有较好的搅拌效果, 那么双轴搅拌叶片的排列就有两种组合:一正一反排列( 简称正反排列) 和双正排列。显然, 在不破坏物料流大循环的前提下, 两轴间物料逆流运动的频次越高, 揉搓和挤压作用就越充分, 搅
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叶片的设计与计算
拌效果就越好。因此,双轴上搅拌叶片的排列应以此作为依据。当然也要兼顾在搅拌的任何瞬间参与搅拌的叶片数量相同, 以达到电机负荷均匀, 减少冲击的目的。
通过对叶片相对运动分析可知:无论两轴上的叶片是交错布置还是平行布置,搅拌叶片正反排列得到的逆流次数(3次)要比搅拌叶片双正排列得到的次数(2次)多,因此搅拌作用更强烈, 搅拌质量也更好。并且随着搅拌叶片数量的增多,这种优势会更加明显。
同时在双正排列中, 由于两轴上的叶片同时到达主搅拌区, 那么搅拌叶片的运动顺序破坏了拌筒内物料的大循环流动。这是因为物料以连续递推的方式前进, 工作时两根搅拌轴中会有一根轴上相邻叶片;同时参加搅拌, 并且二者对物料推动的方向相反。由于叶片的反向推动, 该叶片的相邻叶片无料可搅, 从而导致一根轴上叶片内的物料无法推出来, 而另
一根轴上的叶片内的料也无法推进去。所以, 双正排列叶顺序对物料沿轴向的均匀拌合是极为不利的
通过搅拌性能对比试验进一步验证, 试验的结论与理论分析是一致的, 搅拌叶片正反排列既能增加物料逆流运动的频次, 也能保证物料获得较多的轴向流动次数和在拌筒内翻动的剧烈程度,从而使物料在拌筒的不同坐标方向都能够快速达到宏观和微观上的匀质, 这正说明搅拌叶片正反排列可以使物料达到较好的宏观和微观均。
3.2叶片的主要参数
双排叶片搅拌机理和结构参数分析
双卧轴搅拌机是目前混凝土搅拌设备中广泛使用的主导机型，其搅拌装置作为该机型的核心部分，直接影响着整机的搅拌质量和效率。常规的搅拌装置普遍采用单排的桨式叶片结构，并且构成一种围流排列的形式，以保证拌筒内混合料的均匀拌和。近年来，包括双螺旋搅拌装置（图3.1）和多叶片搅拌装置（图3.2）等在内的新型双卧轴搅拌机不断涌现，在提高搅拌质量和效率方面有了新的突破。这些新机型有一个共同特点，就是它们的搅拌装置都采用了双排叶片结构来提高机器的搅拌性能。本文针对这种新型搅拌装置，对双排叶片的结构特点和搅拌机理进行有益的探讨，并分析和给出了这种搅拌装置的主要结构参数和其合理取值。
1、结构特点和搅拌机理分析
与其他类型强制式搅拌机一样，双卧轴搅拌机也是借助于搅拌叶片实现对物料的强制导向搅拌。目前普通采用的搅拌装置都是由水平安置的双圆槽形拌筒以
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