第一篇：攪拌機設計流程

摘要

攪拌機是攪拌設備的心臟。在攪拌機設計及使用過程中，合理的選取攪拌機的結構，運動和工作參數，直接關系到混凝土等材料的攪拌質量和攪拌效率。論文對攪拌臂的排列、攪拌葉片的安裝角、拌筒長寬比、攪拌機轉速和攪拌時間等主要參數的選取進行分析與試驗研究。通過歸納，給出了雙臥軸攪拌機的主要參數，包括攪拌臂排列、葉片安裝角、拌筒長寬比、攪拌線速度等；給出了評價攪拌機參數合理與否的準則；給出了攪拌臂排列的基本原則。論文通過試驗研究，建議用葉片推動的物料量與該攪拌機的公稱容量的比值rl，來綜合評定攪拌臂的個數，葉片面積和其他參數匹配的合理性，并作為設計時的參考；雙臥軸攪拌機的葉片的安裝角范圍為3l一45，對國內廣泛使用的寬短型雙臥軸攪拌機葉片安裝角度推薦為45；對目前國內外普遍使用的雙臥軸攪拌機，它的長寬比的選擇范圍為0．7—1．3，推薦使用值為小于1；攪拌機的轉速主要受攪拌過程中混合料不發生離析現象所限制，對目前常用的雙臥軸攪拌機，推薦的葉片線速度為1．4m／s-1．7m／s／；合理的攪拌時間是保證攪拌質量符合要求條件下的最短攪拌時間，它受充盈率等多種因素影響，合理的攪拌時間應通過試拌來確定。[關鍵詞]：攪拌機、主要參數、合理性、實驗研究

第1章 前言

1．1國內外研究現狀及發展趨勢

19世紀40年代，在德、美、俄等國家出現了以蒸氣機為動力源的白落式攪拌機，其攪拌腔由多面體狀的木制筒構成，一直到19世紀80年代，才開始用鐵或鋼件代替木板，但形狀仍然為多面體。1888年法國申請登記了第一個用于修筑戰前公路的混凝土攪拌機專利。20世紀初，圓柱形的拌筒自落式攪拌機才開始普及，其工作原理如圖1．2所示。形狀的改進避免了混凝土在拌筒內壁上的凝固沉積，提高了攪拌質量和效率。1903年德國在斯太爾伯格建造了世界上第一座水泥混凝土的預拌工廠。1908年，在美國出現了第一臺內燃機驅動的攪拌機，隨后電動機則成為主要動力源。從1913年，美國開始大量生產預拌混凝土，到1 950年，亞洲大陸的日本開始用攪拌機生產預拌混凝土。在這期間，仍然以各種有葉片或無葉片的自落式攪拌機的發明與應用為主?。自落式攪拌機依靠被拌筒提升到一定高度的物料的自落完成攪拌。工作時，隨著拌筒的轉動，物料被攪拌筒內壁固定的葉片提升到一定高度后，依靠自重下落。由于各物料顆粒下落的高度、時問、速度、落點和滾動距離不同，從而物料各顆粒相互穿插、滲透、擴散，最后達到均勻混合。自落式攪拌機結構簡單，可靠性高，維護簡單，功率消耗小，拌筒和葉片磨損輕，但攪拌強度不高，生產效率低，攪拌質量不易保證。此種攪拌機適于拌制普通塑性混凝土，廣泛應用于中小型建筑工地。按拌筒形狀和卸料方式的不同，有鼓筒式攪拌機、雙錐反轉出料攪拌機、雙錐傾翻出料攪拌機和對開式攪拌機等，其中鼓簡式攪拌機技術性能落后，已于1987年被我國建設部列為淘汰產品。隨著多種商品混凝土的廣泛使用以及建筑規模的大型化、復雜化和高層化對混凝土質量、產量不斷提出的更高要求，有力地促進了混凝土攪拌設備在使用性能和技術水平方面的提高與發展。各國研究人員開始從混凝土攪拌機的結構形式、傳動方式、攪拌腔襯板材料以及攪拌生產工藝等方面進行改進和探索。20世紀40年代后期，德國ELBA公司最先發明了強制式攪拌機，和自落式攪拌機的工作原理不同，強制式攪拌機利用旋轉的葉片強迫物料按預定軌跡產生剪切、擠壓、翻滾和拋出等強制攪拌作用，使物料在劇烈的相對運動中得到勻質攪拌。強制式攪拌機工作原理如圖1．3，與自落式攪拌機相比，強制式攪拌機攪拌作用強烈，攪拌質量好，攪拌效率高，但拌筒和葉片磨損大，功耗增大。此種攪拌機適于拌制干硬性、輕骨料混凝土以及特種混凝土和專用混凝土，多用于施工現場的混凝土攪拌站和預拌混凝土攪拌樓。根據構造特征不同，主要有立軸渦漿式攪拌機、立軸行星式攪拌機、立軸對流式攪拌機、單臥軸攪拌機和雙臥軸攪拌機等。

圖1．2 自落式攪拌機工作原理示意圖圖1．3強制式攪拌機工作原理示意圖

隨著技術的發展，強制式攪拌機在德國的BHS公司和ELBA公司、美國的JOHNSON 公司和REX WORKS公司、意大利的SICOMA公司和SIMEN公司、日本的日工株式會社和光洋株式會社等企業發展迅速，目前已形成系列產品。比如德國的EMC系列、EMS系列攪拌站和UBM系列、EMT系列攪拌樓，意大利的MAO系列攪拌站、MSO 系列大型攪拌基地等。我國混凝土攪拌設備的生產從20世紀50年代開始。1952年，天津工程機械廠和上海建筑機械廠試制出我國第一代混凝土攪拌機，進料 容量為400L和1000L。20世紀70年代未至80年代初，我國為適應建筑業商品混凝土大規模發展的需要，在引進國外樣機的基礎上，有關院所廠家陸續開發了新一代Jz型雙錐自落式攪拌機、．D型單臥軸強制式攪拌機。其中，JS型雙臥軸攪拌機在80年代初研制成功。80年代末，我國混凝土攪拌產品開發重點轉向商品混凝土成套設備，研制出了10多種混凝土攪拌樓(站)。經過引進吸收、自主開發等幾個階段，到本世紀初，國內混凝土攪拌機技術得到長足發展，在產品規格和生產數量上，都達到了一定規模，出現了一批具有自主知識產權的新技術，逐步形成了一個具有一定規模和競爭能力的行業。2006年，我國生產裝機容量O．5～6m3的攪拌站2100多臺，已成為混凝土攪拌設備的生產大國。1．2國內外攪拌機參數的研究現狀

對攪拌設備來說，攪拌機構是核心裝置，混凝土攪拌質量的好壞，攪拌機生產率的高低以及使用維修費用的多少都與它有關，目前，雙臥軸攪拌機是國內的主導機型，因此，國內外對臥軸攪拌機技術進行了比較廣泛、深入的研究。國外對臥軸攪拌機技術的研究起因于對瀝青混和料拌和抽樣和方法準確度的分析，由于試驗中采用的1t間歇式臥軸強制攪拌器，抽取的樣品測試數據顯示了在攪拌器的一種設計與另一種設計之間，由于槳葉的排列方式不同，有可能成為造成混合料均勻度的明顯差別的主要原因。研究人員分析認為：所用的雙軸槳葉式攪拌器中，材料的主要運動是一種在與軸垂直的平面內，圍繞著每根軸的不規則轉動。在槳葉相遇或重疊的部位，材料在一根軸之間的區域內相互交換著，材料的輔助運動是與兩根軸平行的，從攪拌軸的一個旋轉平面到另一旋轉平面。在用來構成輔助運動方面，不同設計方案的攪拌器，變化是很廣泛的。混合料在兩根軸之間的區域內運動是不規則的，但是在軸的兩側，物料則圍繞著攪拌器內壁在水平面內作某種循環運動，運動的程度都會受到槳葉端面與它們移動方向的夾角的影響。為了找到在攪拌器其它設計特點保持不變的情況下，由于改變槳葉端面的角度和安裝方式而產生的不同方案的輔助運動，以及對被攪拌的混和料均勻度的影響程度，研究人員制造了一套帶有可調槳葉的特殊槳臂。通過央緊作用，將槳葉緊固到槳臂的圓柱部分，并可按任意角度調整，而且可按根右旋或左旋螺距來安裝于攪拌軸上。在一些攪拌器中，將垂直于它們移動方向的平面槳葉，向左和向右交替地轉一定角度，使這些槳葉的排列方式不是按照產生一種有規則的輔助運動，所以在攪拌器內材料的輸送不是始終如一地從一端到另一端。當使物料由軸的兩端向中心運動時。物料向中心堆積，有一些物料則從堆積料的頂端溢出，再從兩端返回，那旱物料的水平面要低得多。在另外一些攪拌器中，槳葉的排列可使物料產生有規則的輔助運動。一軸上的所有槳葉端面都使物料朝一個方向運動，而另一根軸上的所有槳葉端面部使物料朝相反的方向運動。在槳葉相對于攪拌軸不同的傾斜角度情況下，分別采用兩種槳葉排列方式進行試驗：①將所有槳葉調至使物料向攪拌器的中心運動：②將一根軸上的所有槳葉都安裝成使物料向右運動，而另一根軸上的所有槳葉都安裝成使物料向左運動，以便能使物料 在平面內圍繞著攪拌器產生順時針方向的循環或旋轉運動。這兩種排列方式被稱為“向心”方式和“旋轉”方式。試驗按18批物料作為一個系列來進行，它覆蓋的變化因素包括：三種槳葉角度（15、30和45)、兩種槳葉排列方式和三種攪拌時間(1min、2min和4min)。獲得拌和勻質性分析的樣品總數為213個。分別計算出每批混和料樣品中粘結料的百分比標準離差和通過給定篩子的物料百分比標準離差，將標準離差轉換為離差系數，以便提供不同混和料之間合理有效的比較。

第2章攪拌機主要參數

2．1雙臥軸攪拌機的主要參數

本文以目前廣泛使用的雙臥軸攪拌機為主，對攪拌裝置幾何和運動參數的合理取值范圍進行分析和試驗研究。攪拌裝置參數主要有：攪拌臂的排列、攪拌葉片的安裝角、拌筒的長寬比及攪拌線速度等，其結構如圖2 1(a)所示，主要參數如圖2 1(b)所列：

圖2．1(a)雙臥軸攪拌機結構

圖2．1雙臥軸攪拌機主要參數 2．2攪拌機參數選取的準則

目前國內外廣泛使用的自落式和強制式攪拌機己沿用了50余年。但在攪拌機設計 和使用中，仍采用類比法這樣的經驗方法，缺乏合理性；由于對攪拌過程的機理研究不夠，對如何選擇這一參數，說法不一，缺乏科學性；在攪拌過程中，混合料的物理一化學性能都發生了變化，這一過程極其復雜而影響因素又較多，但由于對諸參數綜合優化的試驗研究不深入，且設計和使用者在選擇轉速值時缺少依據。攪拌機是混凝土制備設備的心臟，它必須滿足攪拌質量與攪拌效率等性能要求。攪拌質量就是生產出符合國家標準要求的新拌混凝土；攪拌效率就是在滿足攪拌質量的前提下，攪拌時間要盡量短，以提高設備的生產率和設備的利用率，降低生產成本。百年大計，質量第一。混凝土是重要的建筑材料，新拌混凝土質量是對攪拌機性能的最基本的要求，也是首要的性能要求。混凝土質量用其宏觀及其微觀均勻度來評價，宏觀均勻性用拌和物中砂漿密度的相對誤差塒

式中，攪拌的平均時間f的角標表示拌缸(或拌筒)三維坐標(x，y，z)或(z，r，由)及其順序。該式的物理意義是：合理的攪拌機參數應保證在滿足給定的均勻度指標的前提下，在拌缸內各個方向的攪拌時間相接近。這時選取的攪拌機的主要參數較合理。可利用實驗來調整攪拌機的參數，使其趨于合理。在不同的攪拌時間，按三維坐標方向測攪拌的均勻度就可知道，在所有方向都達到給定的均勻度的時間。一般來}兌，在三個方向同時都達到給定的均勻度指標是不可能的，總會有先有后。應根據實驗結果，調整攪拌機結構及相應的參數，使得能夠在攪拌室內所有方向上能接近同時達到給定的均勻度。2．3試驗樣機與實驗條件

2．3．l試驗樣機

試驗樣機主要攪拌參數見表2 l，主體結構見圖2．2 表2．1試驗樣機主要攪拌性能參數

圖2．2雙臥軸攪拌機主體結構圖

該試驗樣機攪拌的基本工作原理與普通雙臥軸攪拌機一樣，動力從電機通過擺線針輪減速器，變速后由彈性畦軸器直接傳遞給一對同步齒輪，從而帶動兩根攪拌軸作反向同步轉動。軸端密封共采用三道密封技術，印迷宮環、浮封環O型圈和骨架油封。卸料采用手動方式，通過攪拌筒底部的偏心旋轉扇形閘門來控制。由于試驗條件的限制．也為了簡化設計，該樣機沒有設計耐磨襯板和L料機構，試驗中采用人上料，這雖然會對攪拌質爵和攪拌時捌產生一些影響，但由于是在相同條件下進行試驗．所以仍然能夠完成試驗任務。

攪拌機構是本次試驗研究的重點。由于試驗中要分別比較拌筒不同長寬比和攪拌臂不同排列形式以及攪拌葉片不同安裝角度對攪拌質量的影響，因此要求拌筒的長寬比、攪拌臂的排列和攪拌葉片的安裝必須能夠調節，而且要求拆裝、維護方便。

2．3．2攪拌機構的設計 ●攪拌葉片的設計

攪拌葉片的形狀是根據拌簡直徑、葉片安裝角度(軸向和徑向安裝角度)、葉片在軸向和徑向所占攪拌區域長度和葉片設定高度等參數設計的。其中，側攪拌葉片分左旋和右旋兩種。攪拌葉片的外緣利用拌簡直徑構成的圓柱體，通過曲線擬合得到。考慮葉片與拌筒內壁的間隙大小對葉片使用壽命和攪拌能耗的影響，設計攪拌葉片的外緣與拌筒內壁的間隙≤4mm，并且成變間隙的楔形，見圖2．3。先接觸物料的前端間隙小于后端，相差1--2mm，利于集料一旦被卡后的釋放。對于攪拌臂和攪拌葉片的安裝設計，則都采用了抱瓦結構，通過螺栓的央緊作用分別固定在相應的攪拌軸和攪拌臂上，具體結構如圖2．4所示。試驗中，根據拌 筒長寬比的不同和試驗研究的要求，攪拌葉片的數量可以相應的增減；通過調節攪拌軸抱瓦，可以調節單軸攪拌臂相位和雙軸攪拌臂相位差；通過調節攪拌臂抱瓦，可以調節攪拌葉片的軸向安裝角。●拌簡長寬比

拌筒長寬比變化是通過在攪拌筒中橫置擋板實現圖2．4攪拌臂和攪拌葉片結構 的，即保持拌筒寬度不變而對拌筒長度進行調節。擋板的形狀與攪拌筒橫截面是一致的，可以通過螺栓固定在與拌筒焊接的角鋼上，從而將拌筒由窄長形分隔為寬短形。樣機設計窄長形拌筒的長寬比為1．11，寬短形拌筒的長寬比為O．78。2．3．3試驗用混凝土配合比的設計

混凝土配合比設計必須滿足四項基本要求；a)施工性能一混凝土拌和物應具備滿足施工操作的和易性；b)力學性能一硬化后的混凝土應滿足工程結構設計或施工進度所要求的強度和其它有關力學性能；c)耐久性能一硬化后的混凝土必須滿足抗凍性、抗滲

圖2．4攪拌臂和攪拌葉片結構 圖2．3楔形間隙示意圖

性等耐久性要求；d)經濟性能一應在保證混凝土全面質量的前提下，盡量節約水泥，合理利用原材料，降低成本。影響水泥混凝土性能的因素很多，其中各組成材料的質量和其配合比是影響混凝土性能的內因。一個合理的配合比，對提高水泥混凝土在各方面的性能，有著重要的作用。混凝土的配合比設計，實質上就是確定四項材料用量之間的三個對比關系，即三個參數。

(1)水灰比W／C：水與水泥之間的比例關系，用水與水泥用量的質量比表示。(2)砂率廈：砂子與石子之間的比例關系，用砂子重量占砂石總重的百分數表示。(3)單位用水量mwD：水泥凈漿與骨料之間的比例關系，用lm3混凝土的用水量 表示。水灰比、砂率、單位用水量三個參數與混凝土的各項性能之間有著密切的關系，如圖2．5所示(圖中，粗實線表示直接關系，細實線表示主要關系，虛線表示次要關系)。正確地確定這三個參數，就能保證混凝土滿足一定的設計要求。

圖2．5配合比參數與混凝土性能關系

考慮本次試驗研究的目的，因此在試驗過程中保持混凝土組成材料及其配合比的恒定，即各組試驗所用的混凝土均采用同一配合比設計： 水泥31kg，水17kg，砂66kg，石子127kg。

第3章攪拌臂的排列

對于雙臥軸攪拌機，攪拌臂的排列形式主要包括攪拌臂的料流排列和攪拌臂的相對位置關系。其中攪拌臂的相對位置關系主要是指單根軸上相鄰兩個攪拌臂之間的相對位置關系和雙軸上攪拌臂之間的相對位置關系。本節主要討論攪拌臂的料流排列。攪拌臂的不同排列形式，可使拌筒內的混凝土混合料產生不同的料流運動形式。臥軸攪拌機拌筒內的料流形式因攪拌軸數量和混凝土攪拌生產的方式不同有所差別。分析拌筒內的料流形式，可以知道影響雙臥軸攪拌機攪拌筒內物料運動的主要因素是攪拌臂的排列以及葉片參數。對于雙臥軸攪拌機拌簡內的物料運動形式，通過初步試驗及分析，認為由于攪拌臂的排列及其葉片的安裝形式不同，使物料表現“對流"和“圍流”兩種不同的運動軌跡。這兩種料流形式孰優孰劣，可以通過理論分析和試驗研究得出結論。

3．1對流和圍流

對流攪拌臂的排列如圖3．1所示。在攪拌葉片推動下，混合料由攪拌機兩端向中央運動，并在中央處以錐體形狀堆積。這時有些物料就會從料堆頂部溢出，流向拌筒的兩端，然后再由葉片將其從兩端推回中央，從而完成物料的一個循環。圍流攪拌臂的排列如圖3．2所示。其中一根軸上的葉片推動混合料沿軸朝一個方向運動，而另一根軸上的葉片推動混合料沿軸朝另一個相反方向運動。在兩軸末端，各有返回葉片把混合料扒離拌筒端面，并從一根軸處轉送到另一根軸處，使混合料完成大循環運動。在兩軸之間的區域，左邊軸上的葉片將混合料推向右邊，右邊軸上的葉片將混合料推向左邊，完成混合料的小循環運動。

圖3．1攪拌臂對流排列圖 圖3．2攪拌臂圍流排列

3．2分析與試驗

分析物料的運動形式可知，兩種攪拌臂排列都實現了物料的循環流動，理論上任一物料質點都能到達拌筒內任意位置，但兩種排列使物料在拌筒中的分布狀態是不一樣的。對流排列中，物料主要積存在拌筒的中央，而兩端卻較少，因此中央的攪拌葉片受載大，兩端處的葉片受載小，容易造成個別攪拌臂和葉片過載損壞。而圍流排列可使混合料在拌筒內均勻分布，從而保證沿軸全長上的攪拌葉片受載相同，拌筒底部和葉片的磨損均勻。從這一點來看，攪拌臂圍流排列要比對流排列更具優勢。對其攪拌質量的影響可依靠試驗研究進行比較。通過對攪拌臂及葉片的不同排列、安裝，在不同形狀的拌筒內，進行關于逆流和圍流的比較試驗，測定相應的混凝土拌和物勻質性和28d的硬化混凝土標準試塊的抗壓強度。試驗采用相同的混凝土配合比，mco(水泥)：mwo(水)：mso(砂)：mGo(石子)=1：0．55： 2．13：4．096。混凝土的強度等級為C20，混凝土拌和物坍落度為10、30mm，水泥用425號普通硅酸鹽水泥，細骨料用中砂，粗骨料用5--一40mm連續級配碎石。試驗結果見表分析物料的運動形式可知，兩種攪拌臂排列都實現了物料的循環流動，理論上任一物料質點都能到達拌筒內任意位置，但兩種排列使物料在拌筒中的分布狀態是不一樣的。對流排列中，物料主要積存在拌筒的中央，而兩端卻較少，因此中央的攪拌葉片受載大，兩端處的葉片受載小，容易造成個別攪拌臂和葉片過載損壞。而圍流排列可使混合料在拌筒內均勻分布，從而保證沿軸全長上的攪拌葉片受載相同，拌筒底部和葉片的磨損均勻。從這一點來看，攪拌臂圍流排列要比對流排列更具優勢。對其攪拌質量的影響可依靠試驗研究進行比較。通過對攪拌臂及葉片的不同排列、安裝，在不同形狀的拌筒內，進行關于逆流和圍流的比較試驗，測定相應的混凝土拌和物勻質性和28d的硬化混凝土標準試塊的抗壓強度。試驗采用相同的混凝土配合比，mco(水泥)：mwo(水)：mso(砂)：mGo(石子)=1：0．55：2．13：4．096。混凝土的強度等級為C20，混凝土拌和物坍落度為10,、,30mm，水泥用425號普通硅酸鹽水泥，細骨料用中砂，粗骨料用5--一40mm連續級配碎石。試驗結果見表3．1。

表3．1 對流與圍流的比較試驗測試指標值

由表3．1可見，不同拌筒內物料運動呈現對流時，混凝土的勻質性指標全都不合格，即不滿足AM<0．8％、AG<5％的國標要求，而對于攪拌臂圍流排列，雖然這兩個指標會隨著其他攪拌參數的改變而變化，但是卻都滿足塒

3．3基于圍流形式的攪拌臂排列原則

目前國內外魯廠家幾乎也都采用攪拌臂圉流排列的形式。其典型特征可歸納為： 物料的流向應當符合右(占：)手定則，即當有(左)手四指順著攪拌軸旋轉方向時，拇指的指向就是物料的流動方向：并且兩軸上攪拌葉片推動物料軸向流動分量和徑向流動分量的方向相反，如圖3．3所示。此時，物科不但有大范圍的循環流動f可以是逆時針也可以是順時針，如圖3．4所示)，而且中央主攪拌區，兩軸問的物料還有強烈的高頻次逆流。

圖30逆時鐘圍濰圖3順時針圍流

如果以I、II來表示軸的序號，以n來表示葉片的序號，那么之間這種運動就稱為逆流。拌區的次序有先有后，所上必然存在相位差。相位差太大．造成作用時間上的延遲，進而逆流作用的效果就比較弱；相位差太小，甚至為零時，意味著兩攪拌臂幾乎同時到達攪拌區，并且二者對物料推動的方向相反，類似于在周向形成一堵“墻”，即彤成局部“死循環”現象，料流的大循環運動被阻斷。所以．逆流相位差大小應該有一個合理的取值范圍，在此范圍的逆流才被認為足合理的。若能通過合理布置和兩攪拌臂，使其到達攪拌區的相位時間差更合理，頻次更多，那么物料揉搓和擠壓的作用就越充分，攪拌效果就越好。同時，由于這種逆流是在兩攪拌軸之間的強制作用，如果柿黃合理，使得物料作用頻次快，強度大，靠近攪拌軸音|f分的物料就會充分運動起柬．就能在某種程度上改善普通強制式攪拌機所固有的，園速度梯度所產生的攪拌低效區問題。但逆流是以不破壞物料的大循環流動為前提的。另外，由于I和II之間的相互關系又與單軸及雙軸上攪拌臂的相位及其排列有關，如果布置合理，那么這種逆流運動不但起不到強化攪拌的作用，反而有可能破壞整體的大循環運動，會惡化攪拌質量。因此，攪拌臂排列形式優化的最終目的就是盡可能加快物料軸向大循環的頻次，同時增加物料合理逆流，從而增加物料與攪拌葉片直接接觸并發生強制作用的機會，提高攪拌質量。由此可以得到雙臥軸拌筒內攪拌臂及葉片布置的基本原則如下： ①物料在拌筒內合理流動，在盡量短的時間內把物料拌成勻質混凝土； ②在攪拌軸旋轉的過程中，盡量讓參與攪拌的葉片數目相等，以達到攪拌電機負荷均勻，減少沖擊的目的；

⑧物料在拌筒內分布均勻，不要在拌筒的局部區段產生堆積，避免個別葉片和攪 拌臂過載而損壞。

3．4單軸攪拌臂的排列形式

單軸攪拌臂排列形式取決于其上相鄰兩個攪拌臂之間的相位布置，包括相鄰拌臂間的相位角及其正、反排列形式。3．4．1相位角及其正、反排列形式

單根軸上相鄰兩個攪拌臂之間的相位布置，國內外不盡相同。目前，用于攪拌普通混凝土的攪拌機中，比較主流的布置相位角是900和60。也有采用其他角度布置的，比如日本日工公司的產品就是450。用于攪拌大骨料混凝土時，會采用1200甚至1800相位角。從單軸上攪拌臂的相位方向與攪拌軸旋轉方向的關系來看，同一相位角在單根軸上的攪拌臂排列可以有兩種形式：一種稱為正排列，另一種稱為反排列。其中對于正排列的規定是：當逆著混合料流動方向看，攪拌臂排列的相位方向應與攪拌軸轉向相同；若順著混合料流動方向看，二者方向則相反。相反的情況就是反排列。

圖l所示為單軸上900相位角的攪拌臂排列形式，圖中“·”表示物料流出紙面，其中，圖3．5(a)為攪拌臂正排列，圖3．5(b)為攪拌臂反排列。

圖3．5單根軸上90相位角的攪拌臂排列形式

3．4．2分析與試驗

以攪拌臂相位角900為例，對正、反排列做比較分析。先討論反排列布置。依據物料連續遞推式地前進，當第四攪拌臂上的葉片將混合料向前推攪后，同軸的第三攪拌臂上的葉片需要旋轉270。才能繼續將混合料向前推動，然后再經過一個270。旋轉輪到第二攪拌臂。顯然，混合料從一個攪拌臂處被推攪到下一個相鄰的攪拌臂處，每一次攪拌軸都要旋轉270。，如果有n個攪拌臂，那么就需要n一1 倍的2700。而對于正排列布置，由第四攪拌臂上的葉片向前推攪的混合料，只需要經過90。就可被同軸的第三攪拌臂上的葉片繼續推攪。同樣，當混合料輪到第二攪拌臂推攪時，仍然只需要旋轉90。于是混合料從第一個攪拌臂傳到第n個攪拌臂，只需經過n一1倍的900就能實現。圖3．6所示為單軸上600相位角的攪拌 臂排列形式，圖中“·”表示物料流出紙面，圖3．6(a)為反排列，圖3．6(b)為正排列。在圖3．6(a)的反排列布置下物料被連續遞推式前進，當第七攪拌臂上的葉片將物料向前推攪后，同軸第六攪拌臂上的葉片需要。相位角的攪拌臂排列3000才能繼續將物料向前推進。顯然，如果有n個攪拌臂，那么就需要n一1倍的3000；對于圖3．6(b)的正排列：則只需經過n一1倍的60。就能實現。由此可見，在攪拌時間、拌臂數目及相位角一定的情況下，攪拌臂正排列要比反排列推攪的快，物料獲得的軸向流動次數更多，攪拌裝置的利用率更高。這對攪拌臂圍流排列的攪拌機，完成物料從拌筒的一端運動到另一端的作用則更加明顯。但同時也說明單軸上采用較小的相位角可使物料得到較多的流動次數。但相位角太小，物料在拌筒內周向翻動的劇烈程度降低，它還要受制于混凝土拌和物粗骨料最大粒徑的限制。現在選用國內某廠生產的JS500型雙臥軸攪拌機為例進行計算分析。該機每根軸上有7個攪拌臂，圍流排列，相位角為90。，轉速35r／rain，攪拌周期45s。于是在一個攪拌周期內，攪拌軸轉過的圈數為

圖3.6單根軸上60相位角的攪拌臂排列

對于攪拌臂反排列，物料完成一個軸向的推攪需要轉過

那么，一個周期內物料在單根軸上完成的流動次數為

若采用攪拌臂正排列，物料完成一個軸向的推攪需要轉過

于是，一個周期內物料在單根軸上完成的流動次數為

可見，這種JSS00型雙臥軸攪拌機單根軸上攪拌臂正排列得到的流動次數是反排列的(17．5／5．8≈)3倍。這同時也表明單根軸上采用較小的相位角可以獲得較多的流動次數。但也不是說單根軸上攪拌臂問的相位角越小，攪拌質量就越好。因為較小的相位角雖然可以實現物料沿軸向的快速均布，但物料在拌筒內翻動的劇烈程度卻相應變差，即物料的周向流動變差，這顯然不利于物料在整個空間方向的均布。顯然，單根軸上相鄰攪拌臂間的相位角是與軸上攪拌臂的數量密切相關的。對于圍流排列，若以11表示單根軸上攪拌臂的數目，0表示相鄰攪拌臂間的相位角，則理論上對于相位角的取值范圍應滿足關系式：3600≤noO≤7200。從前面對對流、圍流的比較試驗數據(參見表3．1)來看，對于所攪拌的混凝土來 說，單軸上相鄰拌臂間60。相位角要比90。的攪拌質量好。為了進一步研究對普通混凝土攪拌時單軸上相鄰攪拌臂相位角的較優值，選擇450、60。和900，在不同長寬比的拌筒中，取滿足上述關系式的不同數目的攪拌臂，在攪拌葉片不同的安裝角和工作線速度下，攪拌粗骨料最大粒徑為40mm的普通混凝土，測得試驗數據列于表3．2中。從表中數據可以看出：攪拌臂相位角600布置時，能夠得到相對較好的攪拌效果，對應的各項測試指標的均值都優于900和450相位角的情況，尤其是混凝土的7天抗壓強度平均值，都在20MPa以上。從前面的理論分析也可以知道，相同條件下，60。相位角時物料在軸向獲得比900布置時更多的流動次數，因而更容易實現物料在軸向的均勻分布。

由此可知，就試驗中采用的粗骨料最大粒徑為40ram的普通混凝土來說，攪拌臂相位600布置是較合理的。

表3．2單軸上相鄰拌臂間相位角的比較試驗

表3．2單軸上相鄰拌臂間相位角的比較試驗(續)

3．2．3小結 3．5葉片安裝角的定義

攪拌葉片安裝角是攪拌機的主要結構和工作參數之一。對攪拌質量和攪拌效率都有著直接的影響。本文以雙臥軸攪拌機的葉片安裝角為研究對象，其方法也可用來確定其它類型攪拌機的葉片安裝角。它是指攪拌葉片斜面與攪拌軸線間所夾的銳角，見圖4．1中的Q角。

圖4．1物料單元受力圖圖4．2葉片前的密實核心 ●定性分析

攪拌機工作時，拌缸內的攪拌葉片應推動混合料沿拌缸的縱向和橫向循環運動，實現混合料在三維空間內的流動。當安裝角Q過小時，葉片主要帶動混合料圍繞攪拌軸轉動，而缺乏必要的軸向運動；極限情況是當a=0時，攪拌葉片變成和軸平行的一塊平板，不起攪拌作用。當安裝角a過大時，葉片推動混合料的橫向運動就很弱；當Q=90。時，葉片就成為與攪拌軸垂直的平板，和Q=0。時一樣也喪失了攪拌功能。因此，攪拌葉片一定要相對于攪拌軸成一定角度安裝。為了使混合料的橫向和軸向運動都較大，目前國內外葉片安裝角的常用值為Q=45。若將某一瞬間攪拌葉片對某單元混合料的作用情況簡化為圖4．1所示，可以看出，要使混合料能夠沿葉片寬度方向運動，實現軸向運動，必須滿足E—E≥0，即：

對于普通的塑性混凝土。攪拌機T作時，葉片的前面將形成密實的核心，混合料沿著密實核心的側棱運動，見圖4．2，圖中AB、BC為密實核心側棱；口為葉片的安裝角；y為密實核心側棱與攪拌軸間的夾角。由于AB和BC兩側棱間的夾角180。．2y為混合料穩定堆放的安息角，葉片的橫向攪拌速度系數6：就是口≠00時密實核心的截面積與口=00時密實核心最大面積之比：

葉片的軸向攪拌速度系數％就是密實核心兩側棱在攪拌軸上的投影差與葉片在攪拌軸上投影之比

為了兼顧混合料在橫向和軸向都有較大的運動速度，葉片的安裝角應使總的攪拌速度系數6具有最大值。總攪拌速度系數6為

致謝

本文在***老師的悉心指導下完成，導師對專業的一絲不茍，對學生嘔心瀝血，使我很受感動，在此向尊敬的***老師致以最崇高的敬意和衷心的感謝。在理論和課題研究過程中，得到相關實驗室老師的鼎力協助和輔導，得到授課老師的寬容和幫助，同時也得到****老師的大力支持，還有許多在讀碩士和博士 的無私幫助，在此一致表示誠摯的謝意。

由于本人水平有限，論文中錯誤在所難免，敬希各位老師和同學不吝指正。

第二篇：攪拌機操作規程

攪拌機操作規程

1.混凝土攪拌機在進料時嚴禁將頭或伸手與料斗與機架之間察看工探摸進料情況，運轉中不得有手或工具等物伸入攪拌筒內扒料出料。

2.作業中如發生故障不能繼續運轉時應立即切斷電源，將攪拌筒內的混凝土清除干凈，然后進行檢修。

3.作業后應將料斗降落到料斗坑，如須升起則用鏈條扣牢。

4.使用砂漿攪拌機作業前，檢查攪拌機的傳動部分、工作裝置等均應牢固可靠，操作靈活。啟動后，先經空運轉，檢查攪拌葉旋轉方向正確，方可加料加水攪拌。5.運轉中不得用手或木棒等伸進攪拌機內外的清洗、保養及場地的清潔工作。

第三篇：自動攪拌機控制系統及其監控系統設計（推薦）

圖書分類號： 密 級：

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自動攪拌機控制系統及其監控系統設計 AUTOMATIC MIXER CONTROL SYSTEM AND MONITORING SYSTEM DESIGN

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學位論文原創性聲明

本人鄭重聲明： 所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經注明引用或參考的內容外，本論文不含任何其他個人或集體已經發表或撰寫過的作品或成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標注。

本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。

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I

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摘要

由PLC和計算機共同組成的控制系統是目前控制領域最廣泛應用的控制模式,由PLC實現的控制系控制現混凝土攪拌的工作流程,相比于傳統的混凝土攪拌，擁有生產率高，不易發生故障，自動化程度高，產品質量高等優點。

本論文對攪拌機的產生，發展歷史，未來的發展趨勢等方面進行了詳細的分析，自動攪拌機在未來的社會建設中還會發揮著重要作用。本論文要設計自動攪拌機的控制系統，主要做了兩方面的工作，即攪拌機的硬件系統設計，一個是攪拌機的軟件系統設計。硬件方面，要了解有哪些控制對象，根據具體要求，進行元器件的選型設計等。設計出控制電路，畫出硬件電路圖，各種接線圖等。軟件方面，首先要明確控制要求，根據要求來進行軟件設計。利用西門子系列S7-200PLC作為控制器。利用梯形圖進行程序的編寫，要有控制程序，同時還要有監控程序。利用整個控制系統，對攪拌機攪拌混凝土的整個過程實現自動控制。

本文針對PLC和配料控制器結合控制的攪拌站來設計其控制及監控程序設計中主要要完成的任務有系統構造、PLC的I/O分配、工作流程圖及PLC程序的編寫。

關鍵詞：混凝土攪拌機 ； I/O分配 ；可編程控制器（PLC）；自動控制

I

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Abstract The control system consists of PLC and computer composed of field control mode is the most widely used, the control system implemented by the PLC control now concrete mixing workflows, compared to traditional concrete mixing, with high productivity, less prone to failure, high degree of automation, product quality advantages.In this paper, the generation of the mixer, history, future trends and other aspects of a detailed analysis, automatic mixer in society in the future will play an important role.In this paper, to design automated mixer control system, mainly to do the work of two aspects, namely mixer hardware system design, software system design a mixer.Hardware, to understand what the control object, depending on requirements, the selection and design of components and so on.Design a control circuit, draw a hardware circuit, various wiring diagrams.The software side, we must first clear control requirements, according to the requirements for software design.Siemens Series S7-200PLC use as a controller.Use a ladder diagram program preparation, to have control procedures, but also have monitoring programs.Use of the entire control system, the whole process of concrete mixer mixing to achieve automatic control.In this paper, and ingredients controllers combine PLC controlled mixing station designed for controlling and monitoring program design of the main tasks to be accomplished in a systematic structure, PLC's I / O assignments, preparation of flow chart and PLC program.Keywords

I / O assignment programmable logic controller(PLC)automatic control mixer

II

畢業設計(論文)

目 錄

摘要..................................................................................................................................................I Abstract..........................................................................................................................................II 1 緒論.............................................................................................................................................1 1.1 選題背景及意義..................................................................................................................1 1.2 攪拌機的現狀分析..............................................................................................................1 1.3本論文的主要的主要研究內容...........................................................................................2 2系統整體設計方案......................................................................................................................3 2.1自動攪拌機的組成...............................................................................................................3 2.2 電控系統的組成................................................................................錯誤！未定義書簽。2.3系統器件的選型設計.........................................................................錯誤！未定義書簽。2.3.1 PLC的選型設計..........................................................................錯誤！未定義書簽。2.3.2 行程開關的選型.........................................................................錯誤！未定義書簽。2.3.3交流接觸器的選型......................................................................錯誤！未定義書簽。2.3.4熱繼電器的選型..........................................................................錯誤！未定義書簽。2.3.5熔斷器的選型..............................................................................錯誤！未定義書簽。2.3.6斷路器選型..................................................................................錯誤！未定義書簽。2.3.7導線及開關按鈕的選用..............................................................錯誤！未定義書簽。2.3.8電壓表頭，電流表頭的選型......................................................錯誤！未定義書簽。2.3.9傳感器的選型..............................................................................錯誤！未定義書簽。2.3.10變頻器的選型............................................................................錯誤！未定義書簽。3 系統硬件系統設計...................................................................................錯誤！未定義書簽。3.1 控制系統設計的基本原則及步驟....................................................錯誤！未定義書簽。3.2 硬件電路設計....................................................................................錯誤！未定義書簽。3.2.1 混凝土攪拌機主電路設計.........................................................錯誤！未定義書簽。3.2.2 PLC外部接線圖..........................................................................錯誤！未定義書簽。3.2.3 I/O分配表..................................................................................錯誤！未定義書簽。4系統軟件設計............................................................................................錯誤！未定義書簽。4.1 軟件設計的主要任務........................................................................錯誤！未定義書簽。4.2 系統功能模塊化分析........................................................................錯誤！未定義書簽。4.3 程序設計............................................................................................錯誤！未定義書簽。5程序的下載與調試....................................................................................錯誤！未定義書簽。5.1 調試準備............................................................................................錯誤！未定義書簽。5.2 仿真調試..............................................................................................................................3

I

畢業設計(論文)結論.................................................................................................................................................5 致謝.................................................................................................................................................6 參考文獻.........................................................................................................................................6 附錄.................................................................................................................................................7 附錄1 主程序.............................................................................................................................7 附錄2 報警程序.......................................................................................................................12

II

畢業設計(論文)緒論

1.1 選題背景及意義

隨著現代化進程的不斷加快，基礎設施建設，房地產業發展越來越快，人們對于所建住宅或其他建筑的要求也越發的嚴格，只有上好的建筑材料才能保證建造出高質量，滿足要求的建筑。原來那種在工地自己生產混凝土的情況下，由于攪拌時的認為因素多，攪拌質量很難得到保障。同時傳統攪拌機還攪拌時還具有噪音大，粉塵多的缺點，且生產效率也不高。而混凝土攪拌站則沒有上述缺點，必將取代傳統攪拌機成為主流生產方式。混凝土攪拌站采用控制系統，由電腦控制整個的生產流程，并且對生產流程進行監控、與傳統方式相比，具有生產效率高，噪音小，粉塵少等特點，受到越來越多的生產企業的親睞。

攪拌機作為核心部件，從上個世紀50年代興起后，因其穩定的產品質量，自動控制，極高的生產效率得到了迅猛的發展。圓盤立軸式強制混凝土攪拌機作為最早出現的品類。圓盤立軸式擁有窩漿式和行星式兩種運行方式。從1870年往后，輕骨料進入人們視野并迅速得到應用，從而又發展出了臥式強制式攪拌機，根據攪拌軸的多少又分為兩種，分別為單臥軸式和雙臥軸式，此種攪拌機具有自落的優點，同時具有強制的優點。臥式攪拌機攪拌葉片的線速度小，擁有較好的耐磨性能和耗能少的特點，得到快速發展。強制式混凝土攪拌機的攪拌葉片裝在拌筒內的轉軸臂架上，待攪拌材料加入到攪拌罐內之后，攪拌葉片由攪拌電機帶動旋轉，對物料進行攪拌，臥式攪拌機的攪拌方式的攪拌效果遠遠好于自落方式攪拌的混凝土，對攪拌干硬性混凝土，圓盤立軸式的攪拌效果不如臥式攪拌機。

1.2 攪拌機的現狀分析

從上個世紀世界上第一個混凝土攪拌站出現以來，混凝土的攪拌歷史已經發展了一百多年。隨著生產要求的不斷提高，企業與科研單位也在不斷的改進，通過吸收和借鑒國外先進的混凝土攪拌技術，我國雖然在商品混凝土機械上面起步較晚，通過吸收學習外國的設計經驗，得到的長足的發展。生產的許多品種，甚至達到了世界領先。在“十五”乃至

畢業設計(論文)2010年期間，隨著現代化進程的不斷加快，基礎設施建設，房地產業發展越來越快，還要建設一批高鐵，高速公路等重點工程。在城市化進程的道路上，住宅，道路等都需要大量地優質混凝土，所以得發展前景依然良好。

雖然混凝土機械發展了很久，但仍舊面臨著許多的問題:過去的設備大多是自動化不足，現在的設備要求自動控制，向這方面轉化又困難重重。經過企業和科研機構多年的努力，在混凝土攪拌設備方面型號與規格上已經比較全面，所以企業的決策者們就理所當然的認為不再需要創新，已經滿足需要了，不明白接下來的發展方向。

現在市場競爭激烈，科技發展日新月異，攪拌機械要想在如此激烈的市場下生存，應該具有如下的幾個方面：

（1）設計人員要具有獨特的理解和設計能力。進行混凝土攪拌機械的生產企業必須要有一個堅實的人才儲備，要有一定的高水平高素養的創新設計人才。顯而易見，混凝土攪拌機械的入門標準較低，要有一定的閑散資金，再擁有專業技術人才，此行業經過這么多年的發展有效的驗證了上述理論的真實性。同時，這也是這類企業不可回避的重要條件，是混凝土攪拌機械企業的生存要素。

（2）不光具有設計能力，還要有生產能力。自動攪拌機是整個混凝土攪拌站的核心部件，攪拌機的好壞決定了整個攪拌站的好壞，進而直接影響生產出混凝土的質量好壞，也就是說，商品混凝土的質量好壞，取決于攪拌機的質量，一旦攪拌機的質量差，肯定也生產不出高品質的混凝土。攪拌機的價值就體現在這里。企業就是通過生產，服務等經濟活動賺錢的組織。所以，混凝土攪拌機械也是要賺錢來貢獻社會，維持企業運轉，攪拌機作為核心部件，無疑是利潤最為豐厚的一部分。由此看來，加入一個混凝土攪拌企業放棄了攪拌機這一塊，就相當于放棄了生存下去的機會。

（3）不光要能生產攪拌機，還要能夠設計并制作配套的控制系統。控制系統作為混凝土攪拌站的另一個核心，地位與攪拌機是一樣的，作為整個系統的大腦，控制系統根據不同要求控制著不同的機構，什么時間做什么事，有條不紊的進行生產。源源不斷的生產出高品質的混凝土。控制系統的利潤同樣也不必攪拌機差。現在市場競爭如此激烈，很大程度上已經不是產品的競爭，而是售后服務的競爭，一個好的控制系統，是占領市場的制勝法寶。此類企業也只有在擁有了設計與制作控制系統的能力之后，才能說具有了完善的售后服務體系，有了對系統進行維護，升級改造的能力，這樣在市場競爭中，才有了競爭力。

1.3本論文的主要的主要研究內容

（1）自動攪拌機硬件電路設計

此控制系統要求對整個混凝土的攪拌過程就是控制并監控攪拌各機構狀態。首先要對整個系統的硬件設施有一個清晰的了解和認識，然后對不同的各個方面，如PLC，攪拌機的各個組成部件，按鈕開關等進行分析。根據要求設計出控制電路，對電路中需要的各個

畢業設計(論文)元器件進行選型。

（2）自動攪拌機軟件系統設計

按照混凝土攪拌機生產混凝土的工藝流程畫出程序設計流程圖，合理的分配I/O端口以及寫出梯形圖程序，用PLC，通過交流接觸器控制各執行機構電機，控制混凝土的生產過程，并對整個生產過程進行監控。

2系統整體設計方案

2.1自動攪拌機的組成

5.2 仿真調試

第一步：從做基本的開始測試，測試程序啟動和停止是否符合要求。程序下載完成后，找到工具欄上的有一個綠色的小三角形按鈕，點擊，就可以轉換到RUN模式了。在RUN模式下，點擊I0.0(啟動按鈕)，則Q0.0（循環開始指示燈）的LED亮；點擊I0.1（手動開始），各電機啟動信號燈亮，這是因為具備開始條件：點擊I0.3（緊急停止按鈕），所有執行機構都要停止工作，代表各輸出的信號燈要全部滅掉。就可以看出是否符合要求。符合，進行下一步測試，不符合，改進。

第二步：開始測各個單元，測試各個執行機構是否符合要求。再點擊手動開始按鈕后，然后點擊各個行程開關，測試各個執行電機是否能夠正常起動和停止。

第三步：產生“加水完成”信號的程序調試。加水完成信號對整個控制系統來說至關重要，用內存監視來調試此信號。

報警程序的調試：

第一步：點擊I1.1（試燈、試鈴按鈕），而后Q1.0、Q1.1??Q1.4都是輸出狀態，即報警鈴聲，所有表示故障的指示燈都由熄滅狀態變為亮狀態，否則程序就有錯誤，需要進行修改。

第二步：承接著第一步，點擊各個故障按鈕，而后Q1.0為亮，且與該故障對應的故障指示燈閃爍，說明程序正確，不然程序為錯誤，需要進一步修改。

第三步：承接第二步，點擊I1.1，Q1.0為輸出狀態，燈由亮轉為熄滅狀態，所有的故障指示燈轉為常亮，程序就是正確的，不然程序有錯，需要進行修改。

第四步：承接第三步，第三步完成以后，各個故障觸點都處于閉合狀態，挨個的斷開這些故障觸點，步該故障對應的指示燈就由常亮轉為熄滅狀態。程序就是正確的，否則為

畢業設計(論文)錯誤。需要進行修改。

畢業設計(論文)

結論

由PLC和計算機共同組成的控制系統是目前控制領域最廣泛應用的控制模式,由PLC實現的控制系控制現混凝土攪拌的工作流程,相比于傳統的混凝土攪拌，擁有生產率高，不易發生故障，自動化程度高，產品質量高等優點。

本論文對攪拌機的產生，發展歷史，未來的發展趨勢等方面進行了詳細的分析，自動攪拌機在未來的社會建設中還會發揮著重要作用。本論文要設計自動攪拌機的控制系統，主要做了兩方面的工作，即攪拌機的硬件系統設計，一個是攪拌機的軟件系統設計。硬件方面，要了解有哪些控制對象，根據具體要求，進行元器件的選型設計等。設計出控制電路，畫出硬件電路圖，各種接線圖等。軟件方面，首先要明確控制要求，根據要求來進行軟件設計。利用西門子系列S7-200PLC作為控制器。利用梯形圖進行程序的編寫，要有控制程序，同時還要有監控程序。利用整個控制系統，對攪拌機攪拌混凝土的整個過程實現自動控制。

通過這次設計,大大增強了自己獨立發現和解決實際問題的能力,提高了自己的動手能力,學會了把所學的知識運用到實踐當中去,加深了對理論知識的理解和運用。對PLC各系列有了更深的了解,能夠獨立的編寫一些PLC程序。還有就是最后的測試,雖然這個測試與真正的項目相比還有很大差別,但是它讓我了解到做一個項目,付出的汗水固然重要，但細心在以后的工作生活中尤為重要。

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致謝

參考文獻

[1]焦予民.混凝土攪拌機械企業核心競爭力與走出國門之路[J] ,建設機械技術與管理 2009.1 [2] New trends in European ready-mixed concrete production,United States Patent, Appl.No.:647834, May 15, 1996,1～14 [3]高佳珍.混凝土攪拌站(樓)綜述(三)[J]，建設機械技術與管理，2000.3.[4]高佳珍.混凝土攪拌站(樓)綜述(四)[J]，建設機械技術與管理，2000.4 [6]朱蘊璞，孔德仁等.傳感器原理及應用[A].國防工業出版社，2005.8

畢業設計(論文)[7]童占榮，張翔生.攪拌設備用稱重傳感器選型的探討[M].工程機械，2005,(11)[8]曲波，尚圣兵，呂建平.工業常用傳感器選型指南[M].清華大學出版社.2002.1 [9] A method of and device for improving the quality of fresh concrete and preventing adhesion and hardening of fresh concrete in a rotary mixer drum of a concrete mixer truck and of a concrete mixing plant,Canadian Patent Database(CA 2236627), 1～7 [10]張德仁.DCS, PLC的現狀與展望[J].山西電子技術，1999,(3).[11]張建文，徐瓊，馮林.PLC控制系統工作方式的分析和研究[M].華東地質學院學報，2003(03)[12]董油海.PLC在混凝土攪拌站計量系統的應用[J].自動化與儀表，2000 ,(4).[13]劉士陽.基于PLC和組態軟件的攪拌站控制系統[[J].建筑機械，2005,(5).[14]李丹，許少云.用于工業過程控制的一種新工具一組態軟件[J].計算技術與自動化，1995(3).[15]王立明.基于PLC和工控機的混凝土攪拌站測控系統設計[J].西安建筑科技大學，2006(3).[16]廖常初.PLC編程及應用[M].—2版.北京：機械工業出版社，2005.5 [17]吳作明.工控組態軟件與PLC應用技術[M].北京：北京航空航天大學出版社，2007.1

附錄

附錄1 主程序

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畢業設計(論文)附錄2 報警程序

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第四篇：攪拌機設計--筑路機械化與施工機械化

筑路機械化與施工機械化

Roda Mhcanieyr & Conurtsoitcn Mhceazinaoitn

1999年 第16卷 第2期 Vo1.16 No.2 1999 摘要 在修筑各級公路和城市道路中，雙臥軸強 制連續式攪拌機被廣泛用于各種級配混合料的攪拌。在介紹了該型攪拌機的結構特點，并對 其攪拌槳葉拌料時的動力與運動進行分析后，較為詳實地闡述了攪拌機主要技術參數的確定 方法，以及此設計方法用于穩定土廠拌設備后的實際應用情況。

關鍵詞 穩定土廠拌設備 攪拌機 攪拌槳葉 拌缸 混合料 受力分析

Design of Forced Continuous Mixer with Double Axle

The double axle forced continuous mixer is used in construction of different highway.This paper introduces the structure of the machine, analyzes the mixing oars movement, and expounds the determination of main technical parameters, finally, gives the practical application to stabilized soil mixing plant.Key words: Stabilized Soil Mixing Plant, Mixer, Oar, Mixing Vat, Mixture, Acting Force Analysis 攪拌機結構特點

如圖1，攪拌機主要由攪拌裝置、拌缸、驅動系統、機架等部分組成。其中攪拌裝置由兩根 臥軸、攪拌臂、攪拌槳葉等部件組成，如圖2。拌缸由殼體、襯板、蓋板等部件組成。進料 口設置在拌缸一端蓋板的上部，卸料口可設置在拌缸另一端的下部或端部，如圖3。

圖1 攪拌機結構

圖2 攪拌裝置結構

圖3 拌缸結構 槳葉拌料時的動力與運動分析

拌和時，松散的混合料在槳葉作用下，其動力與運動形態極為復雜。為進行定性分析，將某 一瞬間槳葉對混合料的作用情況簡化為圖

4、圖5所示。

圖4 槳葉動力圖

圖 5 槳葉運動圖

2.1 動力分析

如圖4所示，設槳葉工作表面對混合料的作用力的合力為F，則混合料對槳葉的反作用力F′=F。F′分解成兩分力：沿槳葉工作表面寬度方向的滑移力F1和垂直于槳葉工作 表面的正壓力F2。F1、F2按下式計算：

F1=F′sinλ, F2=F′cosλ，式中，λ為槳葉在攪拌軸上的投影與軸中心線夾角。

此外，混合料與槳葉表面作相對運動時，在相對運動表面有一摩擦力Ff。Ff計 算公式為

Ff=F2f，式中，f為混合料與槳葉工作表面的摩擦系數，可查閱《機械設計手冊》確定。

從圖4可知，當F1-F2f>0時，混合料即沿槳葉工作表面移動；當F1-F2f≤0，即 F1≤F2f時，混合料在槳葉寬度方向不會移動，此時，攪拌機生產率等于0。將F1≤ F2f變換后得：F′ sinλ≤F′ cosλf，即當λ≤arctgf時，槳葉的運動不 能推動混合料沿攪拌軸方向移動。2.2 運動分析

如圖5所示，混合料在槳葉的作用下，一方面與槳葉一起作圓周運動，另一方面沿槳葉工作 表面的寬度方向滑動。

混合料沿槳葉工作表面寬度方向的滑動速度v可分解為兩個分速度：軸向速度v1和切向速 度v2。圖5中各速度計算方法如下：

v1=v cosλ，v2=v sinλ，VL=V-v2=V-v sinλ；

式中：V-槳葉線速度(設計時確定)； VL-混合料的線速度； λ-與動力分析時相同。

將動力與運動綜合起來分析，可以得出：當λ一定時(大于arctgf)，V增大→F增大→F1-F2f=F(sinλ-f cosλ)增 大→v增大→v1增大→混合料沿軸向的運動速度加快；反之，V減小→…混合料沿軸向的運 動速度降低。

當V為定值，λ=arctgf～40°時，λ增大→F(sinλ-f cosλ)增大→v增大； 此時，由于v的增大速度比cosλ的減小速度快(經驗結論)，v1=v cosλ增大，混 合料沿軸向的運動速度加快。

當V為定值，λ=40°～50°時，λ增大→F(sinλ-f cosλ)增大→v增大；此時，由于v的增大速度與cosλ的減小速度相當，v1=v cosλ基本不變，混合料沿軸向 的運動速度基本不變。

當V為定值，λ=50°～90°時，λ增大→F(sinλ-f cosλ)增大→v增大；此時，由于v的增大速度小于cosλ的減小速度，v1=v cosλ減小，混合料沿軸向的運動 速度減小。

以上結果表明：(1)混合料的攪拌時間與槳葉的線速度、安裝角密切相關。(2)槳葉的安裝 角λ=40°～45°時，攪拌效率最佳。鑒于此，國外許多廠家的攪拌機上，將槳葉設計成安 裝角可調的形式，傳動系統也采用液壓無級調速方式，通過對安裝角和轉速的調節，改變 混合料的攪拌時間，以適應攪拌不同的混合料。

但是，槳葉線速度和安裝角的變化，會改變攪拌機生產率，而生產率的變化將影響設備其它 系統的工況，而且，槳葉速度的調整也有一定的限制(待后敘述)，因此，初步設計攪拌機時，一般先確定攪拌機生產率，然后再計算和確定其它技術參數。攪拌機主要技術參數的確定 3.1 拌缸橫截面流量Q

攪拌機工作時，混合料在攪拌裝置的作用下，不斷翻動、摻合，其流態非常復雜，但從宏 觀上分析，由于攪拌機是連續工作的，根據連續性原理，拌缸內各橫截面的流量相等。

Q=［Q進+q液］／γ(m3／h)，式中：Q進-進料口流量，t/h;γ-混合料密度，t/m；

q液-加入拌缸的液體質量t/h。3.2 拌缸的有效容積G

G是指在攪拌機工作時，攪拌槳葉能夠翻動、攪拌到的那部分混合料所占有的體積。此體積 與拌缸的大小、槳葉結構尺寸和安裝角度以及槳葉線速度等密切相關，不易計算。初步設 計時，可按下式計算：

G=Qt(m3)，式中：Q-拌缸橫截面流量，m3/h，t-攪拌時間，h;據有關資料，穩定土t=20～30s，水泥混凝土 t=40～60 s，3當Q大時(150m/h以上)取大值，Q小時取小值。

3.3 槳葉線速度V

根據國內外產品的經驗，攪拌機葉片頂部線速度V應為1.5～1.7m/s。當V大于此經驗 速度 時，攪拌機襯板和槳葉端部的間隙中將產生大量的碎石楔住現象，這不僅增加功率消耗和 槳葉、襯板的磨損，而且會不適當地粉碎石料，降低混合料的質量。當然，采用無襯板技 術 的穩定土攪拌機不存在以上問題，因而這一結構的槳葉頂部線速度可在2.5～3m/s間 選取。

3.4 攪拌裝置各幾何尺寸的計算

參考國內有關資料，攪拌裝置(如圖2)各幾何尺寸按如下公式計算。

(1)攪拌槳葉最大旋轉半徑

式中：ψ-殼體形狀系數，ψ=1.1～1.4；當拌缸橫截面為雙圓弧 形時，ψ取小值，其它形狀時取大值；

β-充滿系數，通常取β=0.8～1.0；當槳葉安裝角為40°～45°時，β取小值； 其他角度時，β取大值；

G-拌缸有效容積，m3。

(2)槳葉寬度W

W=(0.4～0.57)R(m)。

槳葉寬度根據液體噴灑壓力取值，當噴入拌缸的液體壓力在1.5～2MPa時，W取大 值；當液體自流和小壓力噴入拌缸時，W取小值。

圖6 槳葉尺寸圖

(3)槳葉高度b b=(0.6～0.8)W(m)。

b的取值方法與W相同。

槳葉的形狀可以是長方形、方形、帶圓角方形等。以上槳葉參數是初步設計值。

(4)兩軸中心距a

a=Rctgα(m)，式中，α為攪拌軸中心和槳葉最大旋轉半徑交點的聯線與攪拌軸中心水平線的夾角(如圖2 所示)。根據國內有關資料，通常取α=34°～40°。3.5 拌缸幾何尺寸的計算

拌缸尺寸如圖7所示。

圖7 拌缸幾何尺寸圖

(1)進料口尺寸M、N

進料口尺寸應與送料機械的卸料口相匹配。當送料機械為皮帶輸送機時(圖8)，可初定N=B(B 為皮帶寬度)，然后按下式計算M。

M=(2～4)h(m)，式中：h-輸送機橫截面料高，m，如圖8；當皮帶機為V型托時，h=(B)/(2)sinθ，其中θ為V型托傾角；當皮帶機為槽形托時，h(2B)/(5)sinθ。

圖8 輸送機械截面圖

Ｍ值的大小還與送料機械的卸料高度有關。當卸料高度較大時，可將進料口設計成漏斗狀，這時M取小值；當卸料高度較小時，為避免皮帶回料，M取大值。

(2)出料口尺寸E、F

如圖7所示，當攪拌機出料口設置在拌缸端部下面時，尺寸E的大小對攪拌時間有一定的影響，因此在保證出料順暢的情況下，E應盡量小。參照水力學的有關知識，E與物料粒度有關，初步設計時，按下式計算：

E=(2.5～3.5)d(m)，式中，d為物料最大粒徑，m。

如圖7所示，尺寸F的計算公式為

F=a+2R sinξ(m)，式中：ξ-物料安息角，ξ=180°-2φ，可查閱《機械設計手冊》確定；

a-兩軸中心距，m；

R-槳葉最大旋轉半徑，m。

(3)拌缸長度L

在以上參數確定后，L按下試計算：

式中：G-拌缸有效容積；

S1-混合料在攪拌軸以上占有的截面面積，m2，S1=H(2R+a)；其中，H 是 攪拌過程中，假設混合料在攪拌軸以上占有的平均高度，參考有關資料，H=(1/4～2/5)R；

S2-在攪拌軸以下混合料占有的截面面積，m2，(4)拌缸寬度K

K=a+2R+2C(m)，式中：C-槳葉頂部與拌缸襯板表面的間隙；根據實際應用經驗，C=5～8mm，當 采用無襯板結構時，C=混合料最大粒徑+20mm。攪拌機驅動功率的初步計算

4.1 受力工況

如圖9，槳葉旋轉時，在q段，粒料在重力作用下有向下運動趨勢，而槳葉從底部向上旋轉，此 時槳葉被碎石楔緊的可能性最大。設攪拌裝置裝有x對槳葉(單臂時為x把)，則x/2把槳葉同 時被楔形碎石楔緊時，拌和負荷最大。

圖9 槳葉受力圖 4.2 槳葉受力分析(楔緊時)

在上述工況，攪拌槳葉受攪拌混合料的力Fj和楔緊力Fx的作用，如圖9。4.3 受力計算

(1)攪拌力Fj

為簡化計算，設攪拌裝置工作時，將拌缸有效容積混合料整體推動。這時，總攪拌力為

∑Fj=Gγf，式中：∑Fj-總攪拌力，kg；

G-拌缸有效容積，m3；

γ-混合料密度，kg/m3；

f-混合料與拌缸襯板表面的摩擦系數，查閱《機械設計手冊》確定。

(2)楔緊力Fx

槳葉被楔緊時，必須將楔石擠碎才能繼續運動，如圖10。Fx按下式計算：

Fx=lbσf(kg)，式中：l-槳葉與楔石的接觸長度，mm;為了使槳葉端部輪廓與拌缸襯板 表面的 間隙處處相等，槳葉端部為弧形，經實際測量，l=5～10mm，弧度大時取大值，弧度小 時取小值；

b-槳葉與楔石接觸寬度，經實際測量，b=4mm;σ-碎石抗壓強度，kgf/mm；

f-碎石與鋼的摩擦系數。

圖10 槳葉碎石圖

4.4 攪拌軸扭矩Mq的計算

∑Fj和Fx確定后，按下式計算Mq：

Mq=［∑Fj+(x2)Fx］R(kg*m)，式中：x-攪拌裝置槳葉對數，單臂時為把數；

R-槳葉最大旋轉半徑，m。4.5 驅動功率P的計算 P=Mqn/975η(kW)，式中：n-攪拌軸轉速，r/min，n=60V/2πR;

η-總傳動效率。5 應用情況

本設計已先后用于我廠WBS-50型穩定土廠拌設備攪拌機主要技術參數的校核和修正，WBS-200型穩定土廠拌設備和HBS300型連續式水泥混凝土廠拌設備攪拌機的初步設計。這三種機 型中，除HBS300型尚未經過工業性試驗外，WBS-50型，WBS-200型已通過省級鑒定。至目 前為止，WBS-50型已銷售近百套，WBS-200型銷售近20套。所有投入使用的攪 拌機均達到設計和使用要求，故障率不到1%(不計槳葉、襯板等易損件的更換)。

通過檢測，本設計尚有不足之處，主要有：

(1)按本設計確定的驅動功率比攪拌機工作時的實測值大1/3，富余量過大。

(2)初步設計時，攪拌機各主要技術參數是根據生產率確定的，但按本設計計算確定的各主 要技術參數制造的攪拌機，其生產率比理論值大1/2。

對于功率富余過大問題，可根據實測值重新選配電機(電機功率應大于高峰值10%～20%)。

實際生產率過大，會影響攪拌質量，實際應用時只要配料系統生產率不超過設計值，就可 保證攪拌質量。

由本設計可知，在主要技術參數確定的條件下，拌缸長度與攪拌時間成正比。當混合料攪拌 時間需要增加時，拌缸長度也應增加；拌缸長度的增加既增加了功率消耗，又增大了制造難 度和成本。為了解決這一問題，國內外某些廠家設計制造了內循環攪拌機。所謂內循環就是 混合料沿軸向來回循環，就象繞∞字一樣，這種攪拌機可用較短的拌缸獲得較長的攪拌時間。本設計是否適合內循環攪拌機正在探索中。

作者單位：張展文 汕頭市公路局機械修配廠

作者地址：(515041)廣東省汕頭市東廈北路汕頭市公路局機械修配廠技術股

(收稿日期：1998.04.14)

第五篇：攪拌機畢業設計論文

目錄 概述...........................................................................................................................2 2 文獻綜述...................................................................................................................3 2.1 國外路面銑刨機與發展趨勢.............................................................................3 2.2國內路面銑刨機與發展趨勢..............................................................................4 3.課題的研究與意義....................................................................................................6 4.設計方案的論證........................................................................................................7 4.1原始條件及數據..................................................................................................7 4.2設計的技術要求..................................................................................................7 4.3路面銑刨機的總體設計......................................................................................7

4.3.1 路面銑刨機的選型...............................................................................................................7 4.3.2 傳動方式的選擇...................................................................................................................8

5.進度安排：..............................................................................................................10 6.參考文獻：..............................................................................................................11

概述

路面銑刨機是在瀝青路面養護施工機械的主要機種之一，主要用于公路、城市道路等瀝青砼面層清除擁包、油浪、網紋、車轍等。

用路面銑刨機銑削損壞的舊鋪層，再鋪設新面層是一種最經濟的現代化養護方法，由于它工作效率高、施工工藝簡單、銑削深度易于控制、操作方便靈活、機動性能好、銑削的舊料能直接回收利用等，因而廣泛應用于城鎮市政道路和告訴公路養護工程中。

文獻綜述

2.1 國外路面銑刨機與發展趨勢

國外路面銑刨機起源于20 世紀50年代，經過50 年的發展，積累了豐富的研制、應用經驗。隨著機、電、液一體化技術的成功應用，其技術參數、整機性能、外觀形象等得到突破性進展，形成了以德國維特根（Wirtgen）公司產品為代表的歐洲風格和以美國卡特彼勒公司、RoadTec 公司、CIM 公司產品為代表的北美風格。作為實現路面銑刨的設備，國外銑刨機經歷了由熱銑到冷銑，由無集料到有自動集料裝置的發展過程。如50 年代，日本研制了1 號電熱式銑刨機，它是在平地機上安裝了一個加熱裝置，后部裝備銑刨機，邊加熱邊銑刨，加熱寬度為2m，銑深只有20mm，工作速度也只有0-12km/h。60 年代后，日本又在平地機上改裝成了世界上第一臺冷式瀝青路面銑刨機，銑刨寬度為2m，深度30-50mm。首臺銑刨機出現在1971 年的德國，這是由維特根公司開發的裝有紅外預加熱系統的小型銑刨機，它的出現開創了道路養護施工的新紀元。到20世紀70 年代中期，全歐洲已有一百多臺這樣的銑刨機在使用。十年后，維特根公司又開發了帶直接收集舊料裝置的小型冷銑刨機。90 年代初，維特根公司的銑刨機在大型化、系統化、液壓及控制技術上得到顯著提高，其中W2200 就是冷銑刨技術的典型代表。意大利的Bitelli公司、Madni 公司，美國的CMI 公司、卡特彼勒公司均在二十世紀9 0 年代初開發了自己的冷銑刨機。目前國外銑刨機市場形成了以維特根公司的產品為代表的歐洲風格和以美國R o a d t e c 公司、CMI 公司和卡特彼勒公司的產品為代表的北美風格。區別在于歐洲的銑刨機采用四履帶行走方式，外型結構緊湊、精巧，更多地采用電子控制技術；而北美的銑刨機采用的是履帶行走方式，造型粗曠，更加堅固。目前全球范圍內冷銑刨機的年產量超過2000 臺；銑刨寬度在1500mm 以上的中寬型冷銑刨機占30%以上；以維特根公司的產量最大，約占總量的55% 以上；其次為CMI 公司的產量，約占總量的13% 以上；其余的產量主要被Bitelli公司、Madni公司、卡特彼勒公司、Roadtech 等公司瓜分。國外銑刨機的工作原理相同，發動機的裝機容量基本相當；區別在于歐洲的銑刨機采用四履帶行走方式，外形結構緊湊、精巧，更多地采用電子控制技術，特別是目前的數字電子網絡控制技術。而北美的銑刨機均采用履帶行走方式，造型粗曠，更加堅固。其產品已形成系列化，生產效率一般為150 m2/h～2000 m2/h，銑刨寬度為0.3m～4.2m，最大銑刨深度可達350mm。作為實現銑刨工藝的設備，國外銑刨機經歷了由熱銑（帶有路面預加熱裝置）到冷銑（無需加熱路面），由無集料到有自動集料裝置的發展過程。目前全世界冷銑刨機的年產量超過2600臺。銑刨寬度在1500mm 以上的中寬型冷銑刨機占30% 以上，而維特根公司的產量最大，約占總量的55% 以上；其次為CMI 公司，約占總量的13% 以上；其余的產量被Bitelli公司、Madni公司、卡特彼勒公司、Roadtec 等公司瓜分。

2.2國內路面銑刨機與發展趨勢

國內銑刨機產業自20 世紀80 年代末起步，到90 年代才初具規模，自20 世紀90 年代以后，國內企業通過引進、消化和吸收德國W i r t g e n 公司、瑞典Dynapac 公司的先進制造技術，經過多年的發展，目前國內已經形成了以徐工筑路、中聯重科、鎮江華通、天津鼎盛和西安宏大為代表的20 多家銑刨機生產制造企業，銑刨機產業規模化已初現。主要產品有：徐工筑路X M 1 0 0、X M 1 0 1、X M 2 1 0 ；鎮江華通 L X Z Y 5 0 0、L X Z Y 1 0 0 0 B、L X Z Y H 1 0 0 0、L X Z Y H 1 3 0 0 ；天津鼎盛 L X 1 0 0 0、LX1300、LX2000；西安宏大 CM1000、CM1300、CM1600、CM1900、CM2000；沈陽北方 K F X 2 2 0 0、K F X 2 0 0 0、K F X 1 2 0 0、K F X 1 0 0 0 Q ；陜西建設CM2000；西安筑路 LX200；中聯重科BG2000、BG2100。

到目前為止，國內已有徐工筑路，中聯重科、陜建股份、西安宏大、北方交通和西筑等企業可以生產制造銑刨寬度為2 m，最大銑刨深度為3 0 0 m m，具有自動切深控制和收料裝置的中大型路面銑刨機。其中陜建股份和西安宏大生產的CM2000、CM1900 型路面銑刨機，其整機的結構設計、系統設計以及數字網絡控制系統的軟件設計都是自行設計完成的，在這些方面不但擁有自主的知識產權，而且達到了國際先進水平。從單個產品種類上來看，0.5 米、1 米規格的銑刨機由于技術檔次較低，價格低廉，因此受到國內中小客戶的歡迎，銷售業績較佳，銷售收入和利潤指標都較好；而2 米規格的銑刨機由于可靠性和技術水平的原因，國內產品還無法跟國外同類產品抗衡，雖然單臺產品利潤率較高，但由于銷量較少，自然銷售收入和利潤指標狀況也不容樂觀。從技術角度來看，我國2米以上銑刨機技術幾乎全部為引進技術，普遍缺少核心技術，尤其是發動機等關鍵配套件技術更是如此。因此銑刨機產業的技術升級極其緩慢。如果今后國內企業要涉足高端產品市場或推進國際化戰略，就無法擺脫在國際銑刨機產業鏈上的下游企業地位，增值能力有限。很多人所倡導的所謂“國際化配套”雖然可以一時滿足國內企業的生存性需求，但如果真的有一天國內市場需求層次普遍提高，恐怕國內企業的厄運就要來了，因為隨著外資企業本土化戰略的推進實施，國內和外資企業的原材料成本和人工成本則完全站在同一水平線上，而國內企業在技術、品牌等主要因素上卻處于劣勢地位。因此，鑒于我國銑刨機市場的巨大潛力，國內的銑刨機主機生產廠家應該和關鍵件配套企業，尤其是有實力的工程機械發動機生產企業聯合攻關，從而擁有自己的核心技術。在全球范圍內看，包括銑刨機產品在內的養護機械產品和養護機械產業已處于成熟期，但從國內情況看，養護機械產業尚處于發展期。產品技術仍需發展完善、產品使用范圍和使用量尚未得到足夠拓展、市場經濟環境下的產業自然調整仍處于初級階段、用戶使用意識和企業研發意識、能力尚且落后，國外用戶和企業現在考慮的是如何把銑刨機用得更好，尋求更好的解決方案，而我國很多用戶因為現實的國情還在人力和銑刨機間取舍難斷，生產企業也不能很好的滿足多樣化的需求。總體來看，我國銑刨機產業市場前景廣闊，國內銑刨機制造企業大有可為。

3.課題的研究與意義

伴隨著國內公路建設的快速發展,市場對路面養護設備的需求量也越來越大。瀝青路面冷銑刨機作為路面維修和養護的主要設備,以其高質量、高效率的施工效果,越來越受到施工單位的重視,市場需求也越來越大。盡管國內銑刨機,尤其是2米左右大型銑刨機經過這幾年的發展已有了很大變化,但是無論從技術性能、可靠性、外觀質量、人性化設計及自動化程度等方面來說,國產銑刨機還有很長一段路需要走。

瀝青混凝土路面銑刨機是一種高效的瀝青路面維修養護設備，其原理是利用滾動銑削的方法把瀝青混凝土路面局部或全部破碎，銑削下來的瀝青碎料經再生處理后，可直接用于路面表層的重新鋪筑。主要用于公路、城市道路、機場、貨場、停車場等瀝青混凝土砼面層開挖翻新；瀝青路面擁包、油浪、網紋、車轍等的清除；水泥路面的拉毛及面層錯臺銑平等。作為路面養護和再生設備的主要機種之一的路面銑刨機正越來越引起道路養護專家和施工單位的關注。公路建設部門對路面銑刨機等成套設備的需求會越來越迫切，需求量也會越來越多。

4.設計方案的論證

4.1原始條件及數據

重量：150kg 銑削寬度：20cm 銑削厚度：0-10cm 工作速度：0-1.2km/h 4.2設計的技術要求

1.掌握銑刨機的工作原理； 2.熟悉銑刨機的轉子結構； 3.設計一種深度調節裝置； 4.能熟練使用CAD軟件繪圖

4.3路面銑刨機的總體設計

路面銑刨機的總體設計，就是根據其主要用途、作業條件、使用場合及生產情況等，合理的選擇和確定機型、各總成的結構型式、性能參數及整機尺寸等，并進行合理的布置。這些組成和部件相互依賴又相互制約，因此，路面銑刨機的性能不僅取決與每個部件的好壞，而更重要的是取決于各總成性能的相互協調 4.3.1 路面銑刨機的選型

路面銑刨機結構型式的選擇，主要是根據其用途和作業場合。路面銑刨機的結構型式按銑刨機行走方式不同，可分為輪胎式和履帶式。

輪胎式的優點：重量輕、速度快、機動靈活、效率高、行走時不破壞路面及維修方便等。由于以上特點，輪胎式路面銑刨機一般以中小型居多，運行方便、快捷靈活。適用于小面積的路面維修、刮除噴涂標線、銑刨小型溝槽等，一般不帶廢料回收裝置。在工作量不大、作業地點不太集中、轉移性頻繁的情況下，生產率大大超過了履帶式。

輪胎式的缺點：輪胎接地比壓較大、通過性能差、重心較高，穩定性較差。履帶式的優點：履帶接地面積大，使得接地比壓小，通過性能好、重心低、穩定性好、重量大、附差性好、牽引力大、比切入力大。因此，大中型路面銑刨機一般為履帶全液壓式，主要用于大規模路面養護作業。

履帶式的缺點：速度低、不夠靈活機動、制造成本高、維修較難、行走時易破壞路面，轉移工作場地時需用拖車托運

根據本次課題的要求，主要針對小范圍路面的維修和養護，于是選擇輪胎式

4.3.2 傳動方式的選擇

路面銑刨機的傳動型式可分為液壓、液壓機械混合、機械三種傳動方式。液壓傳動

液壓傳動對于小型銑刨機充分體現了它的優越性，具有傳動與控制簡單、結構緊湊且銑刨鼓可輕易實現左右移動（切邊）等特點。其動力傳遞路線一般如下所示：

發動機→彈性聯軸器→分動箱或簡易的泵安裝板→液壓泵→液壓馬達→銑刨鼓

液壓傳動的特點：

（1）實現無級變速且變速范圍大，并能實現微動；（2）操縱簡單方便；

（3）可用液壓系統進行制動；

（4）可采用行走履帶分別驅動的系統，能方便地實現彎道行駛和原地轉向；（5）便于實現自動； 液壓傳動的主要缺點如下：（1）傳動效率低

（2）可能導致整體布置困難（3）相對機械傳動而言可靠性低 2.液壓機械混合傳動

液壓機械混合傳動是國內廠家節約成本的產物。其動力傳遞路線一般如下所示：

發動機→彈性聯軸器→液壓泵→液壓馬達→減速箱→ 鏈傳動→銑刨鼓 采用這種傳動方式的液壓馬達為高速馬達，所以成本較液壓傳動低；由于還采用了鏈傳動，因而這種傳動方式的效率比液壓傳動要低，而且銑刨作業時阻力變化很大，沖擊大，還會導致鏈傳動、減速箱高故障的發生。這種傳動方式雖然可以降低一些成本，但相對整個機器是得不償失的。

3.機械傳動 機械傳動的動力傳遞路線目前市場上存在兩種，如下所示： 第一種： 發動機→彈性聯軸器或彈性聯軸器加分動箱→液壓離合器→皮帶傳動→行星減速機→銑刨鼓

第二種： 發動機→彈性聯軸器→機械式離合器→分動箱→傳動軸→變速箱→鏈傳動→銑刨鼓

第一種傳遞路線也可稱作機械皮帶傳動，主要包括液壓離合器、皮帶傳動、行星減速機、銑刨鼓等，具有傳動效率高、穩定性好、可靠性高等優點。由于這種傳動中離合器、分動箱比較特殊，價格昂貴，因而相對成本較高是這種傳動的缺點。

第二種傳遞路線由于成本非常低，只有國內的一些低檔次型號的機器采用。由于該傳遞路線剛性太大，緩沖性能差，容易出現斷齒、斷軸等問題；離合器為機械式常閉離合器，銑刨系統的啟動與停止操作麻煩；因此也是不適合大功率高檔次銑刨機。

比較上述幾種傳動方式，發現液壓傳動更適合我們所選擇的輪胎式路面銑刨機

5.進度安排：

9.13-9.23：調查研究，閱讀文獻，查找資料，擬定設計方案； 9.24-9.27：整理資料，完成開題報告；

9.28-10.11：擬定各部分方案，繪制銑刨機總稱圖； 10.12-10.26：翻譯外文資料；

10.27-11.18：銑刨設計計算，并完成各部分零件圖紙的繪制； 11.19-12.07：進行關鍵元件校核，完成畢業設計說明書； 12.08-12.21：整理論文和圖紙，提交論文； 12.22-12.27：修改論文，準備答辯； 12.28-1.08：完成答辯及成績評定

6.參考文獻：

1.孫桓等.機械原理.高等教育出版社,2001.2.濮良貴等.機械設計.高等教育出版社,2001.3.鄭訓等.路基與路面機械.北京市：機械工業出版社,2001.4．王松根等.公路瀝青路面養護機械化作業.北京市：人民交通出版社,2009.5.李育錫.機械設計課程設計.西北工業大學, 2008.6.6．王先奎.機械制造工藝學.北京市：機械工業出版社,2006.7．劉鴻文.材料力學.北京：高等教育出版社,2004.8．于鳳河.道路改擴建工程設計與施工技術.北京市：人民交通出版社,2004.9．Hu Yong-biao,Zhang Xin-rong.Research on adaptive power control parameter of a cold milling machine Ma Peng-yu.Simulation Modelling Practice and Theory.2008 10．Wang Limei,Guo Qinging.Principles and plementation of Permanent Magnet Synchronous Motor Zero-Speed orless Control.Advanced Motion Contro1.2002