机械设计制造及自动化毕业设计（论文）-混凝土喷射机的设计（全套图纸）

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1、2012届本科生毕业设计 毕 业 设 计（说明书）2012 届全套CAD图纸，加153893706 题 目 混凝土喷射机设计 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 学 号 指导教师 论文字数 15000 完成日期 2012年5月 混凝土喷射机的设计摘要：本次毕业设计主要是完成混凝土喷射机的设计。首先混凝土喷射机做了简单的介绍；接着确立了设计的方案；完成了一系列辅助的计算；然后计算其齿轮的传动比；接着对各个轴的刚度计算；最后对轴承，轴上以及联轴器上键的强度校核。关键词：喷射机； 传动比； 校核。Design of the Concrete jetAbstract: The design is

2、 completed for graduation the concrete jet design; Firstly,the concrete jet is introduced; Then established a design program; Completed a series of auxiliary calculations; And then calculate the gear transmission ratio; Then calculated on each axis stiffness; Last check on the bearings, shaft and co

3、upling bond strength.Keywords: Concrete Sprayer; Drive ratio,Check目录第一章 概述6第二章 方案确定82.2主要技术参数82.3选择方案82.3.1喷射混凝土工艺的选择82.3.2 湿式混凝土喷射机机构型式的选择92.3.3 湿式混凝土喷射机动力源及传动装置的选择132.3.4 湿式混凝土喷射机转子结构的选择132.3.5 湿式混凝土喷射机结合板和衬板的选择132.3.6速凝剂添加系统的选择14第三章 湿喷机的风路系统计算173.1转子式料腔容积的计算173.2 输送管道的换算长度的计算183.3 喷嘴出口处空气速度的计算183

4、.4输送混合料所需压风耗量的计算193.5输送管内径d的计算19第四章 湿喷机的传动系统总体计算214.1传动系统的确定及电动机的选择214.1.2摩擦功率、 总功率的计算方法214.2传动比的计算224.2.1总传动比的计算224.2.2传动装置运动参数的计算22第五章 湿喷机的齿轮传动的计算255.1第一级齿轮传动的计算251）选择齿轮材料252）按齿面接触疲劳强度设计计算255.2第二级齿轮传动的计算271）选择齿轮材料272）按齿面接触疲劳强度设计计算275.3第三级齿轮传动的计算291）选择齿轮材料292）按齿面接触疲劳强度设计计算295.4齿轮参数列表31第六章 湿喷机的轴的刚度计

5、算326.1各轴的最小轴径的计算326.2减速器各级传动轴的设计326.2.1传动轴的径向尺寸的设计326.2.2传动轴的轴向尺寸的设计326.3各级传动轴的轴承的设计336.4各级传动轴的强度校核33第七章 轴承的强度校核377.1 I轴上的轴承371）计算轴承支反力372）轴承的派生轴向力373）轴承所受的轴向载荷377.2 II轴上的轴承371）计算轴承支反力372）轴承的派生轴向力383）轴承所受的轴向载荷387.3 III轴上的轴承381）计算轴承支反力382）轴承的派生轴向力383）轴承所受的轴向载荷397.4 IV轴上的轴承391）计算轴承支反力392）轴承的派生轴向力393）轴

6、承所受的轴向载荷39第八章 键的强度校核418.1 各轴上键的强度校核411）I轴小齿轮的键校核412）II轴大齿轮的键的校核413）II轴小齿轮的键校核414）III轴大齿轮的键的校核415）III轴小齿轮的键的校核416）IV轴大齿轮的键的校核418.2 联轴器上键的强度校核42结 论43参考文献44第一章 概述 混凝土指的是以水泥为胶结材料，把砂子、石子等料按一定的比例搅拌、配合而成的一种建筑粘合剂。刚拌合成的混凝土，在一定的时间内是呈流塑状态的，可以制造成任意大小形状的结构及构件。在成型以后经过一段时间，水泥与水进行化学反应，促使混凝土逐渐硬化。硬化后的混凝土具有石料的性质。混凝土容易

7、制成任意不同形状的构件，抗压强度很大，与少量钢筋一起浇筑能制成抗弯、抗拉较强的构件，造价低、耐火，所以它是目前建筑工程中使用最为广泛的一种材料。 随着我国工业及民用建筑迅速增长，国民经济的发展，混凝土产量也逐年增加，这就刺激了混凝土机械的研发和生产。目前主要的混凝土机械有混凝土搅拌机、混凝土搅拌楼（站）、混凝土泵和混凝土泵车、混凝土搅拌输送车、混凝土振动器、混凝土喷射机等等。其中混凝土喷射机是地下工程、市政工程、岩土工程、水利、煤炭、国防、土木建筑等领域内广泛使用的一种施工设备。它是一种利用压缩空气或其它动力，将按一定比例配合的水泥拌合料通过管道或其他方式输送之后高速喷射到受达喷面上之后凝结硬

8、化，从而形成混凝土支护层。近年来，喷射混凝土技术以其简便的工艺、经济的造价、独特的效应和广泛的用途等等方面的优点，在各种建筑领域内都显示出及其广泛的用途。混凝土喷射机是将混凝土拌合物直接喷向建筑物表面或结构物上，使建筑物表面得到加固或形成新的结构物的一种机械设备。混凝土喷射技术自20世纪50年代在地下开拓工程中应用以来，由于它具有机械化程度高、工艺简单、生产效率高等优点，所以，在建筑、市政、铁道、矿山等行业的地下、地面的混凝土工程中，被许多国家广泛采用。这种工艺与一般的混凝土浇筑工艺相比，进度快l-3倍，节约原材料达40%50%，工程质量高，成本可降低30%以上，且可以节约劳动力60%。当前喷

9、锚支护工艺为各种形状的地下和地面混凝土工程提供了一种较为先进的手段，并充分显示出其优越性，并且在地下建筑工程中已成为一种重要的支护形式，。图5-15所示为用干式喷射机进行地下支护施工的情况。将一定配合比的水泥、砂子和石子等材料搅拌均匀后，通过输送机2送到喷射机3中，然后，借助于高压图1-1 喷锚支护的施上概况1-混凝土干搅合料；2-皮带运输机；3-喷射机,4-压缩空气管路；5-喷嘴；6-压力水箱；7-拟衬砌的工作面；8-输送管路空气的动力，使拌合物连续不断地沿着输送管路8被吹送到喷嘴5处，与来自压力水箱6的压力水混合成半湿的细石混凝土，以80m/s-100m/s的喷射速度喷射到拟衬的作业面7上

10、，使之达到衬砌的效果。这种作业称为混凝土的喷射支护。因为喷射中加的是干拌合料，所以，这种机械则称为干式喷射机一些重要的建筑物地下土壁支护，还要先在表面锚以钢筋，然后再喷射混凝土。喷射后，使得作业面、钢筋及混凝土结合成为了一个整体，所以，常将这种工艺称为喷锚支护。由于喷锚工艺被广泛应用于地下开拓工程和地面特殊工程中，所以，近年来新的喷射机种、机型不断出现。常用的几种混凝土喷射机的主要技术性能见表1-1表1-1 混凝土喷射机的主要技术参数第二章 方案确定2.1设计总则 1、煤矿生产，安全第一； 2、面向生产，力求实效，以满足客户最大实际需求； 3、贯彻执行国家、部、专业的标准以及相关规定； 4、技

11、术比较先进，提高生产效率。2.2主要技术参数生产能力： 5m/h；输送物料： 混凝土，其最大骨粒直径小于20mm；最大输送距离： 水平300m，垂直60 m；输料管内径： 50/60mm；适用混凝土坍落度： 815cm；适用混凝土水灰比： 0.430.5； 工作风压： 0.20.5Mpa；耗风量：15m/min；上料高度：1.35m转子转速：20r/min回弹：平均10%；主电机型号：YB132M-6；主电机功率/电压：5.5KW/380V.2.3选择方案2.3.1喷射混凝土工艺的选择干式喷射混凝土是国内外使用较为广范、发展比较早的一种喷射混凝土工艺，这种工艺所使用的设备便是干式混凝土喷射机，

12、各种材料按照设计的比例要求进行搅拌,拌和好的材料直接喂入喷射机料斗。由空压机提供的压缩空气携带物料通过输料管运送到喷头处，在喷头处加入水与物料混合，在压力风的风压作用下喷射到作业面上。干喷机具有输送距离长、工作风压低、喷头脉冲小、工艺设备简单，以及混合料可以存放较长时间等很多优点。但是干喷机施工回弹率高、粉尘大、作业时产生的粉尘危害工人健康，尤其是在窄巷道工程中，粉尘污染更为严重，工人身体得不到保障，更重要的是拌合料与水的混合不充分，影响了喷射质量。湿式混凝土喷射机是把各种材料按照设计配比要求进行充分搅拌，拌和好的混凝土直接喂入（通过机械或人工上料）湿喷机的强力振动料斗。由空压机提供的压缩空气

13、裹携物料通过输料管输送到喷头处，在此处加入速凝剂与物料混合，在风力作用下喷射到受喷面上而进行喷射的设备。由于混凝土是在拌合机中进行拌制的，因此搅拌质量高，所以回弹量可降至10%（喷壁）以下，喷射后的混凝土强度可提高2560%，而空气中的粉尘含量可降低到2mg/m以下，达到了国家规定的标准，保护了工作人员的身体健康。水砂石搅拌机上料机或人工上料空压机水输料管喷头速凝剂喷射机水泵图2-1干喷混凝土工艺湿喷混凝土的特点：1 回弹少 与干喷相比一般可减少十个百分点以上，既节约了成本又节约原料消耗。2 粉尘小 干喷作业时粉尘浓度可达50mg/m以上；湿喷作业时粉尘浓度在10mg/m以内，大幅度减少了粉尘

14、对人体的伤害。3 喷射层均质性好，强度高 在同样强度要求下，湿喷与干喷相比可节约水泥用量810%。4 利于钢纤维添加和均匀密实。5 易损件消耗少，使用寿命长。综上所述:本次实验选取湿式混凝土喷射机作为研究对象。水水泥砂石搅拌机上料机或人工上料砼料输送单元速凝剂定量输送单元空压机速凝剂(液体或粉状)输料管喷头图2-2湿喷混凝土工艺2.3.2 湿式混凝土喷射机机构型式的选择如果根据湿式混凝土喷射机的工作原理来分类，可将其分为气动型及泵送型两大类：1、泵送型1）柱塞泵式喷射机 如下图2-3所示为柱塞泵式喷射机的喷射部分。这种喷射机是将柱塞式混凝土泵作为机体，在出口装上喷嘴并通入压缩空气，通过气压将混

15、凝土喷射出去。这类湿喷机一般较笨重，不利于在井下使用，但输送距离较长。由于所设计的机型用于井巷中，要求体积尽量小便于移动，故放弃这种型式。图2-3柱塞泵式喷射机的喷射部分2）螺杆泵式喷射机 如图2-4所示，该种是以螺杆与定子套相互啮合时空间容积变化的原理来实现输送物料的。该机型的缺点是螺杆和定子套的磨损严重，生产率低，故而应用范围不广，不作为设计方案。图2-4螺杆泵式喷射机的喷射部分3）软管挤压泵式湿喷机 如图2-5所示，该机种由泵送软管、搅拌斗、泵体和输料管等主要部件组成。泵体则为圆筒形，中部传动机构带动两个滚轮转动，挤压管内的物料，使之进入输料管并且压送喷射出去。但这种机型存在重大缺陷，就

16、是挤压管寿命太短，故也不符我的标准，不选此种型式。2、气送式湿式混凝土喷射机1）并排双罐式湿喷机如图2-6所示，该机有两个罐组成，一个备料，一个喷射。罐内通入压缩空气，罐的底部各有一个螺旋输送器，物料经螺旋送进输料管后，在喷嘴处通过引入的压缩空气使拌合料压出并喷射出去。该种机型喷射无脉冲，无离析，出料连续均匀，缺点是体积较大，向罐内加料比较麻烦，清理罐也不方便，维修操作复杂,故不符合设计要求，放弃该种机型。4123图2-5软管挤压泵式湿喷机的喷射部分1-搅拌斗；2-泵送软管；3-泵体；4-输料管2)立式双罐式湿喷机如图2-7所示，该湿喷机为竖立的两个罐，上罐拌料，下罐喷射，上下罐均有密封阀门，

17、交替开启、关闭，以实现连续喷射。下罐底部有一横卧螺旋驱动湿拌和料至料管内喷射出去，同样该种机型喷射无脉冲，无离析，出料连续均匀，缺点是体积较大，向罐内加料更为麻烦，维修操作复杂,故也不符合设计要求，放弃该种机型。图2-6并排双罐式湿喷机的喷射部分3)转子式湿喷机转子式喷射机由主机、风路系统、传动机构、机架、电器系统组成。 其工作原理是：混合料从料斗口落入料腔内后，料腔旋转到达180，直至主风管下端时，风压随即将物料压入出料扣。当料腔越过主吹风管下端时，余气便可以通过座体上的排气孔排出。电动机通过减速器带动旋转体，旋转体不停转动，混合料不断进入料腔，连续由出料弯头送到输料管，经软管、喷枪喷到工作

18、面。图2-7立式双罐式湿喷机的喷射部分 转子式喷射机机械化程度较高、生产能力较大，体积小、结构紧凑、操作比其他机种方便、省力等优点，正因为如此它目前国内主要的混凝土喷射机机种。但该机依然存在密封板易磨损、粉尘较大、反风等一些缺点，各研究单位和生产厂家都在努力寻找改进办法，并取得了一定的成效。 如图2-8所示是阿利瓦280型机的工作原理图，该机也为转子式结构，设计采用立式直通料孔的结构，工作时料斗中的湿料落入转子的料孔，经旋转后料孔与压缩空气进气口相连，湿料就被气压压至出料管，经喷嘴处与速凝剂充分混合后就从喷嘴喷出。该种机型也有密封易磨损、反风、料尘较大等缺点，尤其是由于出料口在转子下方，势必会

19、增加上料高度，增大施工困难，使整个机型变得不是很紧凑。 图2-8转子式湿喷机的喷射部分如图2-9所示是转子型混凝土喷射机（U型料腔）的简图，由主机、传动机构、风路系统和机架等主要部件组成，旋转体料杯倾斜10度左右，它由气杯、U形料杯组成。该机上料高度低，出料连续均匀，体积小，结构紧凑，操作方便，可用于干喷、潮喷工艺，是煤矿井下巷道应用最广泛的喷射机，故选择该型号为设计方案。图2-9转子型混凝土喷射机（U型料腔）的简图1-电动机，2-减速箱，3-行走部分，4-平面轴承，5-旋转体，6-旋转衬板，7-上座体，8-配料盘，9-定量板，10-搅拌器，11-气路系统，12-出料弯头，13-结合板，14-

20、下座体，15-喷射系统2.3.3 湿式混凝土喷射机动力源及传动装置的选择使用液压马达作为动力源，就要配以液压回路，造成机构复杂，维护麻烦，不如直接选取合适功率的电动机，使用减速器达到减速增扭的目的，结构简单，维护方便，因此选用电动机作为动力源，减速器为传动装置。选取低转速的电动机，使传动比不致过大。由于该机的使用环境在井下，故选择隔爆型异步电动机。减速器是电动机和工作机之间的独立封闭式传动装置，该装置起到降低转速和增大转矩的作用。减速器常用形式有展开式和分流式。分流式结构复杂，齿轮相对于轴承对称布置，相比轴承受载较均匀，载荷沿齿宽分布均匀，因此适用于变载荷的场合。而展开式结构较简单，但齿轮位置

21、并不对称，所以轴要具有较大的刚度，高速级齿轮要在远离转矩输入端，这样轴的扭转变形以及弯曲变形可部分抵消，以减缓载荷分布不均匀的现象，用于载荷比较平稳的机器，适用于本机型。2.3.4 湿式混凝土喷射机转子结构的选择转子为本喷射机的最关键部件，设计采用U型料腔结构，以扇形料腔代替传统的圆形料腔，使料孔的容积效能最大，提高了转子的截面利用率，在同样的转速和转子外径的情况下，由于孔与孔之间的死角面积减少了，使得本机进风和出料连续并且且均匀，消除了出料时的脉冲现象，不存在闭气闭死的现象，从而降低回弹和粉尘。此外，适当加大转子的直径然后减小转子高度，并使料孔横截面上面小下面大，这样有利于湿料在料腔内的流动

22、。2.3.5 湿式混凝土喷射机结合板和衬板的选择转子式喷射机的原理和特征是：带有衬板的转子通过电动机带动旋转，而结合板压在衬板上并且固定住不动，结合板上连有进风管和出料头，当转子中装有物料的各个料腔转动到与出料弯头正好相通时，在高压气体的的气压作用下，物料通过出料弯头和输料管输送到喷嘴，并在喷嘴处与水混合喷射出去。在此过程中，由结合板和衬板组成的密封副起到了密封压气和物料的作用。由于结合板和衬板之间有相对运动，存在摩擦磨损，导致漏风跑尘，严重时密封完全失效，必须更换。衬板和结合板的材质是影响喷射机使用寿命的重要因素之一。衬板要选择耐磨性较好的金属材料，既要有一定的韧性，也要有很高的硬度。因为衬

23、板是在结合板重压高强度之下运转，如果又硬又脆就会断裂，抗磨合金材料是目前较好的衬板。结合板材质既要有耐磨性好、抗疲劳、抗撕裂、抗冲击等特点，又要具有一定的弹性，聚氨酯是目前较好的结合板材质。另外，结合板压紧力的大小及均衡程度，对结合板的磨损也是至关重要的，若压紧力过大，相应磨损增加，减少寿命；若过小，就起不到密封作用；若压紧力不均衡，导致造成的磨损也不一致，将大大影响结合板的使用寿命，而且造成结合板处漏风和跑尘。2.3.6速凝剂添加系统的选择1、系统方案为了将来在应用中方便,把速凝剂添加系统和湿喷机（湿喷机+计量泵模块式组合）分开来，是能实现一机多用，即能湿喷又能干喷。如果用户希望采用干喷技术

24、，把速凝剂添加系统去掉，只用湿喷机即可；若用户希望采用湿喷技术，把速凝剂添加系统通过碰头与湿喷机连接起来即可。2、定量泵选择混凝土水灰比的影响因素像我国正是处在经济发展的重要阶段，混凝土在经济建设中的需求量是很大的，它直接影响我国的经济发展。现在，混凝土商品化引出了混凝土经济性的必要性。水泥是影响经济性的最主要的因素，如何不改变混凝土的性能却能减少水泥的用量，用最少的水泥配出符合要求的混凝土。水灰比就显得尤为重要了。水灰比决定水泥的强度等一系列特点。研究结果表明，水灰比还影响混凝土的孔隙率和力学性能，以及混凝土的综合性能。所以，水灰比对混凝土来说是至关重要的。控制水灰比，在混凝土性能不减少的情

25、况下，合理的搭配水灰比就在经济社会中显得尤为重要。图2-10 速凝剂添加装置影响水灰比的主要因素有拌合条件、施工要求、材料、温度等，施工要求包括强度要求、塌落度要求等等，都会直接影响水灰比。在施工要求相同的情况下，其他各因素是怎样影响水灰比的呢？拌合条件对水灰比的影响拌合条件包括搅拌机类型、搅拌参数等这些都影响着水灰比。混凝土的性能主要受混凝土空间物理结构和水泥粘结强度的决定，拌合条件直接影响混凝土空间物理结构，影响混凝土空间结构的均匀性，从而影响到混凝土的性能。通过改善拌合条件，混凝土空间结构的均匀性得到提高后，可使的混凝土更好地发挥其作用。搅拌机的类型对水灰比有影响，如果搅拌机的料流循环体

26、积占拌合总体积的百分率越大，在相同搅拌容积和搅拌时间，搅拌均匀性就越好。表1 水灰比对强度和渗透系数的影响编号水灰比基准无砂大孔混凝土透水性纤维增强混凝土抗压强度/MPa渗透系数/(cm/s)抗压强度MPa渗透系数/(cm/s)123450.250.300.350.400.4510.914.517.718.911.10.5340.4350.3880.3200.25015.619.226.529.223.20.4890.4100.3700.3280.246 注：为了保证拌合物有较好的流动性，可掺入1%1.5%的高效减水剂。表1结果表明，水灰比对混凝土的强度和渗透度影响很大，在同一灰骨配比条件下，

27、水灰比为0.4时效果最佳，当其小于0.4时，混凝土因干燥而无法搅拌均匀混凝土将无法均匀的分布在骨料表面，达不到强度要求。而当其大于0.4时，混凝土的强度下降，形成的部件下端较密实，但是上端却缺少粘接，强度低。 所以本设计用的材料配比为：水泥：砂：石子：水=1:2:2:0.45，水泥：水=1:0.45,即每吨水泥渗水0.45吨，初期按本配比进行实验，根据实验结果进行调整。调整以混凝土的和易性和强度为控制指标，坍落度保持率大于85%，坍落度须控制在815cm.速凝剂:速凝剂是一种使水泥混凝土快速凝结硬化的外部添加剂,是喷射混凝土施工时的必备材料。无碱、无腐蚀、无毒、无刺激性的液态速凝剂是速凝剂的发

28、展方向，也是必然的发展趋势。北京贝思达工贸有限责任公司正是在这一背景下研制和推出的无碱液体速凝剂，其性能指标除满足国家标准JC477-92规定的指标要求外，速凝剂的碱含量少于0.01%。液体速凝剂适用方法与注意事项： 1 、使用前，必须对施工所用水泥与本剂做最佳掺量的适应性试验。2 、使用时，在喷射机出口添加速凝剂，混凝土的用水量应扣除速凝剂引入时带入的水。 3 、可用流量计或精密水表控制速凝剂的掺量。目前，在隧道、涵洞等地下建筑物的混凝土喷锚支护中，湿喷法以其粉尘含量低，回弹少等优点得到了广泛的使用，而液体速凝剂是湿喷法中的重要组成成分，其效果的好坏直接影响喷射质量。图2-9 喷射机工作流程

29、综上所述所以本设计选用液体速凝剂.液体速凝剂或粉状速凝剂，初凝时间不大于5分钟，终凝时间不大于10分钟，28天强度保持率大于85%。速凝剂的掺量要严格控制，液体速凝剂34%,粉状速凝剂量35%。由以上可知每吨原料中的速凝剂添加量为0.450.04=18升，即速凝剂泵量要达到18L以上。假设在初期的每吨原料中加入水的量为0.45吨，则只需加入0.05吨的速凝剂即可。根据上述计算可选出速凝剂泵的型号为2J-X柱塞式计量泵计量泵主要技术参数如下：额定流量为50L/h,最高排压为5MPa,行程20mm,泵速83次/分，电机功率0.75Kw。 第三章 湿喷机的风路系统计算3.1转子式料腔容积的计算这种喷

30、射机从整个喷射过程来说是连续喷射的，但从局部来看，则是一个料孔、一个料孔地断续吹送的，所以还有一定的脉动现象。设转子上的料孔数为z，则每转过一个料孔所需的时间为t60/nz(秒)，其中n为转子每分钟转数。可见孔数z愈多则转过每个孔间所需的时间愈短，使吹料的连续性提高但是过多的料孔(在一定直径下的转子)，必然导致料孔直径变小，非但能充分利用转子的有效体积、而容易出现粘壁堵塞料孔情况。增大料孔直径，则每个料孔的容积可提高，这对提高生产率是有利的。然而孔径增大，也会带来需要加大上底座与转子间的作用力问题。所以过大的料孔，不是因为底板与转子间的接合力过大造成密封橡胶板磨损严重，就是出现各料扎之间窜风(

31、密封失效)导致堵管。现在一般应用814个料孔。为了减少返风，在设计时，常将吹风口加料口置于对称的位置。配料器为一个格形轮，其格数应等于转子上的料孔数。从格孔与料孔相对到最后脱离，这段时间为(秒)。在此时间内应使拌合料能绝大部分落入料孔中去。所以轮格的容积大小，与转数的高低直接影响着料孔的深度L。如转数太快，常不能把轮格中的拌合料全部落入料孔中或料孔的拌合料吹送不净；如转速太低，吹送脉冲现象加剧且生产率降低，实践证明，转子的转速以9.612r/min时最好。 机器的生产能力与转子料孔高度和转速之间的关系可用下式表示； (3-1)式中 Q喷射机的生产能力，； n喂料转子的转速，； N喂料转子的料孔

32、数； S转子料孔的横截面积，； H喂料转子的高度，； 喷射机正常工作时转子料孔的装满系数，通常取0.8。设计时，首先根据给定的Q值定出N、S值，然后根据确定的n值定出H值转子式喷射机的能力（kg/h） 式中，喷射机正常工作时转子料孔的装满系数，通常取0.8。转子式喂料盘的能力，因为湿喷机的设计生产能力为5m/h，每立方米的混凝土的质量约为2350 kg，根据上式可得：转子式喂料盘的能力（） (3-2) 式中w 转子式料腔容积， m 喂料盘扇形料腔的数量 n 喂料盘的旋转速度， 混凝土的容重， 由前章分析知，适当减小料腔间距，可以使进风连续，出料均匀，则不妨取喂料盘扇形料腔的数量m=18,喂料盘

33、的旋转速度n=20r/min ,一般混凝土容重=2350 ,根据上式可得: 3.2 输送管道的换算长度的计算由管路的直线段和考虑管道弯曲处的等值长度组成的输送管道的换算长度为 (3-3) 式中 输送管道的直线段长度根据输送材料的形状和弯管半径r与管路直径之比，因按表3-1取圆形、旋转角的铸铁弯管和钢弯管的等值长度。因为水平最远距离可达100m，可取输送管的直线段长度，弯管半径r=0.6 m ，管路直径=60mm , ,由上式可得：表3-1管道弯曲处等值长度的取值材料形状当r/为下列各值时的（m）461020粉状材料43510610810均质粒状材料81012161620非均质粒状材料28353

34、845非均质粗粒材料60807090 3.3 喷嘴出口处空气速度的计算气流中湿混凝土混合料的标准密度为 (3-4)式中，喷射机喂料盘的能力， 气压风耗量，为了进行粗略计算，在选择喷射机时最好应用H.C.谢加利曲线图。该曲线图是在整理了大量反映标准密度与管路换算长度的关系的试验数据的基础上获得的，如图3-1所示：1-对于容重大且易松散的干混合料 2-对于容重为、磨损性强和湿度大的材料由图可查得： 出口处压力接近大气压力的垂直段或水平段高压装置的空气计算速度，当时可按下式计算 (3-5)式中材料容重，B=与被运材料质量有关的系数，对于干粉状材料应取最低值a考虑到被运材料的粒度的系数，参照表3-2表

35、3-2粒度系数a的取值材料形状粒度(mm)系数a粉状材料11016均质粒状材料1101620细料材料10202022中粒材料40802825由设计的已知参数知，混凝土最大骨粒直径小于20mm，2040601260010001400200图3-1根据管路换算长度选择混合料标准密度曲线图，故可取a=21，由上式得：3.4输送混合料所需压风耗量的计算选择好的值后，根据喂料盘的能力计算输送混合料所需的压风耗量，可得： 3.5输送管内径d的计算 在喂料盘能力给定的条件下，输送管的内径d用气流连续方程式计算 (3-6) 式中，“标准”空气密度，查手册得，将其他数据带入计算得： 取整得：输送管内径第四章 湿

36、喷机的传动系统总体计算4.1传动系统的确定及电动机的选择1234IIIIIIIV图4-1传动系统平面简图1电动机 2联轴器 3三级展开式圆柱齿轮减速器 4旋转体 由防爆电机作为动力源，用联轴器与减速器输入轴相连，通过减速器达到减速增扭的目的，减速器输出轴通过平键与旋转体相连，带动其旋转。从而实现源源不断地向输送管路输送混凝土的目的。 喷射机在工作中,摩擦板和衬板形成了2个密封面并且是动态的。为了防止高压风夹带水泥从密封面溢出,就要对摩擦板通过施压装置施压。该压力并非一恒定值,它与摩擦板和衬板的完好程度有关。用液压自动压紧装置取代丝杆拉紧装置,对拉紧力进行测量,结果显示,摩擦板的工作比压(总压力

37、/摩擦板实际工作面积) P比= 0.20.32MPa。P比小于0.2MPa,密封面会跑风;大于0.32MPa,摩擦板就处于压力过大的状态,磨损比较严重。工作比压P与操作风压-P关系很大,且大于操作风压。实际上,在摩擦板与衬板之间起密封作用的是二者的有效压差P ,即P比- P ,其值一般为 0.050.15MPa。工作比压P比还与摩擦板和衬板的新旧、磨损等有关。通过工作比压,可用下式计算正压力T,即T = P:S式中: S为摩擦板有效工作面; T 为正压力。试验表明,喷射机从工作到磨损的过程中,摩擦动率不断的变化（降低）,在空转时摩擦功率是最大的,而摩擦板接近报废时摩擦功率则达到最小。摩擦系数u

38、可以表示为u= u1- u2 (4-1)式中: u1为滑动摩擦系数; u2为滚动摩擦系数。由于影响的原因是在太多，摩擦板和衬板之间的摩擦系数一般都是靠经验确定的。尤其是摩擦板一般都是用高聚合物的耐磨材料制成的, 因材质和操作条件不同,其值变化是较大的,如温升愈高,其值愈大,粘性愈大。在摩擦板处于空转、压紧、不通压风、不加物料的条件下,即近似u2=0,u= u1时,测出摩擦板u= 0.350.4,和有关手册上推荐值较为接近。4.1.2摩擦功率、 总功率的计算方法计算电机功率应以较大的摩擦功率来计算,即取P比= 0. 32MPa, u= u1= 0.4, 摩擦力F 可以表示为F = Tu式中: T

39、 为正压力,N。以上摩擦板接触面为例。摩擦功率 (4-2)式中:N为摩擦功率,kW，M为摩擦力矩,Nm，n为转子转速,r/min。因,则 (4-3)式中: k1为摩擦板开孔的系数,k1=开孔面积/圆环面积;R1,R2为圆环半径，cm。转子式混凝土喷射机所需功率,除了主要的摩擦功率外,还有机械传动效率等功耗,这些功耗又很难计算,但是可在功率备用系数中加以考虑,即总功率可按下式计 (4-4)式中:为功率备用系数,可取=1.21.45,对于直腔式喷射机,= 1.2; k3为工作界面系数,工作界面为1时= 1,工作界面为2时= 2;为总功率,根据电机系列向上调整。故本机的电动机选择如下 该机的转子转速

40、为n=20r/min，取=0.32MPa，u=0.4带入（2）得N=2.1kW总功率故取5.5kW的电动机，最后选定电动机的型号为YB132M2-6型，额定功率5.5kW，满载时额定转速为960r/min。4.2传动比的计算4.2.1总传动比的计算 总传动比 式中，n 电动机的转速 取n=960r/min 旋转体的转速 取n=20r/min 由前面的选择代入公式得： 取i=48采用三级展开式圆柱齿轮减速器 分配传动比的基本原则是：1）使各级传动的承载能力接近相等（一般指齿面接触强度）2）使各级传动的大齿轮浸入油中的深度大致相等，以使润滑简便3）使减速器获得最小的外形尺寸和重量 为了使各级传动的

41、大齿轮浸入油中的深度大致相等，以使润滑简便，可取三级传动比之间关系为： 故由上式可得： 故取 故取 故取 4.2.2传动装置运动参数的计算 查资料得各部分机械效率如下： 联轴器 =0.99 取=0.99 滚动轴承 =0.99 取=0.99 8级精度传动齿轮 =0.97 取=0.97 1）转速 I轴 即为电动机额定转速 取 II轴 取 III轴 取IV轴 取2）功率 电动机额定功率，满载时效率为85.3% ，故电动机实际功率。 I轴 取 II轴 取III轴 取IV轴 取3）扭矩I轴 取II轴 取III轴 取IV轴 取4）将以上数据列表轴号转速n(r/min)输出功率P(kW)输出扭矩T()传动比

42、 i效率 电机轴9604.746.75510.99轴9604.645.7604.360.96轴220.184.4190.8443.630.96轴60.664.2661.2273.020.96IV轴204.01910第五章 湿喷机的齿轮传动的计算本章所有公式及计算参数均取自参考文献15.1第一级齿轮传动的计算 1）选择齿轮材料 小齿轮选用45#调质 大齿轮选用45#正火 2）按齿面接触疲劳强度设计计算 确定齿轮传动精度等级，按照公式 ，估取 圆周速度，选取 小齿轮分度圆直径，由公式得： (5-1)齿宽系数查表按齿轮相对轴承为非对称布置，故取 小齿轮齿数，在推荐值2040中选取 大齿轮齿数 圆整取

43、 齿数比 传动比误差 误差在以内 合适小齿轮转矩，由公式得：载荷系数，由公式得：使用系数，查表选取 动载荷系数，查图得初值 齿向载荷分布系数，查图取 齿间载荷分配系数，由公式及得 (5-2)查表并插值得 则载荷系数的初值，由公式得： 弹性系数，查表得 节点影响系数，查图（） 重合度系数，查图（） 许用接触应力，由公式得： 接触疲劳极限应力、查图得： 故取 故取 应力循环次数由公式得： 则查图得接触疲劳强度的寿命系数，（不允许有点蚀）硬化系数，查图得： 接触强度安全系数，查表按一般可靠度查，取 故的设计初值为 齿轮模数m，由公式得：查表可取小分度圆直径的参数圆整值，由公式得：圆周速度，由公式得：

44、与估取很接近，对取值影响不大，故不必修正， 小齿轮的分度圆直径 大齿轮的分度圆直径 中心距 齿宽 大齿轮齿宽 小齿轮齿宽 5.2第二级齿轮传动的计算1）选择齿轮材料 小齿轮选用45#表面淬火 大齿轮选用45#表面淬火 2）按齿面接触疲劳强度设计计算 确定齿轮传动精度等级，按照公式 ，估取 圆周速度，选取 小齿轮分度圆直径，由公式得： (5-3) 齿宽系数查表按齿轮相对轴承为非对称布置，故取 小齿轮齿数，在推荐值2040中选取 大齿轮齿数 圆整取 齿数比 传动比误差 误差在以内 合适小齿轮转矩，由公式得：载荷系数，由公式得：使用系数，查表选取 动载荷系数，查图得初值 齿向载荷分布系数，查图取 齿

45、间载荷分配系数，由公式及得 (5-4) 查表并插值得 则载荷系数的初值，由公式得： 弹性系数，查表得 节点影响系数，查图（） 重合度系数，查图（） 许用接触应力，由公式得： 接触疲劳极限应力、查图得： 故取 故取 应力循环次数由公式得： 则查图得接触疲劳强度的寿命系数，（不允许有点蚀）硬化系数，查图得： 接触强度安全系数，查表按一般可靠度查，取 故的设计初值为 齿轮模数m，由公式得：查表可取 小分度圆直径的参数圆整值，由公式得： 圆周速度，由公式得： 与估取很接近，对取值影响不大，故不必修正 ， 小齿轮的分度圆直径 大齿轮的分度圆直径 中心距 齿宽 大齿轮齿宽 小齿轮齿宽 5.3第三级齿轮传动

46、的计算1）选择齿轮材料 小齿轮选用45#表面淬火 大齿轮选用45#表面淬火 2）按齿面接触疲劳强度设计计算 确定齿轮传动精度等级，按照公式 ，估取 圆周速度，选取 小齿轮分度圆直径，由公式得： (5-5) 齿宽系数查表按齿轮相对轴承为非对称布置，故取 小齿轮齿数，在推荐值2040中选取 大齿轮齿数 圆整取 齿数比 传动比误差 误差在以内 合适小齿轮转矩，由公式得：载荷系数，由公式得：使用系数，查表选取 动载荷系数，查图得初值 齿向载荷分布系数，查图取 齿间载荷分配系数，由公式及得 (5-6)查表并插值得 则载荷系数的初值，由公式得： 弹性系数，查表得 节点影响系数，查图（） 重合度系数，查图（） 许用接触应力，由公式得： 接触疲劳极限应力、查图得： 故取 故取 应力循环次数由公式得： 则查图得接触疲劳强度的寿命系数，（不允许有点蚀） 硬化系数，查图得： 接触强度安全系数，查表按一般可靠度查，取 故的设计初值为 齿轮模数m，由公式得：查表可取 小分度圆直径的参数圆整值，由公式得： 圆周速度，由公式得： 与估取很接近，对取值影响不大，故不必修正 ， 小齿轮的分度圆直径 大齿轮的分度圆直径 中心距 齿宽 大齿轮齿宽 小齿轮齿宽 5.4齿轮参数列表综合前面三节的计算结果，将齿轮参数整理如下表：表5-1 齿轮参数齿轮几何尺寸第一级第二级第三级齿数Z208622802266模