PLD800混凝土配料机设计说明书

摘要

随着当今世界经济快速发展，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、节约等方面已经无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关键在于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尤为重要。

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。它可以根据用户设计的混凝土配比自动完成砂、石、水泥等3～６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。

ABSTRACT

With economic development rapidly of the world, people have put a higher requirements forwart construction industry. Concerning about batching efficiency, quality and conservation, it has been unable to meet the development of the construction by staffs`experience only. What is a major goal of the Construction industry is that to be mechannization, automation, intelligent in twenty-first century. The mixed initial accuracy determine concrete quality and efficiency of manufacturing,.So we know that the construction industry become to mechanization, automation, the concrete batching machine is especially important.

This design issue is the PLD series concrete batching machine. Concrete batching machine is a front for use as sand, automatic dosing device. It can be designed according to the user automatically match the concrete sand, stone, cement and other materials from 3 to 6 ingredients procedures. Concrete batching machine is component with feeding system, weighing system and electrical system components. It detailed design the feeding system and its components, and all the existing material systems that are discussed and compared In this design. Feeding system is an important part of batching machine, it can bring a variety of aggregate delivered to said feed hopper, ready for weighing, for ingredients. Weigh batching machine system is the main component, which determines the precision of the various aggregate ingredients. Construction machinery automation greatly liberated the labor productivity, reduce worker's manual, also contribute to the rapid development of real estate, road construction.

The design of batching machine include the overall design firstly, then detailed design of the hopper, feeder and motor selection, and further compare different weighing system, and also the rough frame design.

Keywords: PLD series 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。

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...................................................................... I ABSTRACT................................................................... I I 前言..................................................................... III 1绪论 . (1)

1.1混凝土机械及其发展 (1)

1.2本设计的内容、任务与目的 (3)

2混凝土配料机的总体设计 (5)

3料斗设计 (7)

3.1储料斗 (7)

3.2称料斗 (8)

4给料系统设计 (9)

4.1给料系统概述 (9)

4.2带式给料机综述 (10)

4.3胶带机选型设计 (11)

4.3.1数据 (11)

4.3.2带速的确定 (11)

4.3.3带宽的确定 (12)

4.3.4托辊选型 (12)

4.3.5功率和张力的计算 (13)

4.3.6传动滚筒选型 (15)

4.3.7电动机选择及传动比配置及相关零件设计 (17)

4.4结构布置 (31)

5机架设计 (32)

5.1机架结构概论 (32)

5.2机架设计 (32)

6称量系统设计 (36)

6.1称料系统概述 (36)

6.2称料装备设计 (41)

结束语 (45)

致谢 (46)

参考文献 (47)

1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m3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。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。他可根据用户设计的混凝土配比自动完成砂、石、水泥等3～６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 3)

储料斗容积 (m 3)

生产率(m 3/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0.8 2×2 40 ±2 1500 2 1 3×2.2

本设计的内容与任务主要：

1） PLD800整体设计；

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

料一料

二

料

三

料

四

出

料

总

电

源传

感

器

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），并自动开始第二个循环配料结束，有等待出料。如此往复。

该系列混凝土配料机均由给料系统、称量系统和电气控制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。

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

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2800A mm =, 1830B mm =.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1200a mm =, 380b mm =。又由方锥形体积公式：

()

3

h

v A B A B a b a b =

?+???+? 求得储料斗的高度为850 mm 。 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 mm 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`1000A mm =, `1200B mm =。下料口尺寸为`500a mm =，`380b mm =。和储料斗一样所用材料4mm 的钢板焊接而成，焊高为5mm 。料斗的高度由公式：

()

`

``````````1003

h v A B A B a b a b A B =

?+???+?+?? 求得`1000h mm =

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，主要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，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，拉紧后回程皮带可以

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。

带式给料机可以用来运送粉末材料、细粒材料或小块（<50mm）材料。也可以运送干料或湿料。当运送细粒物料时，用闸板调节给料量；当运送粒度较大的的物料时，则应当采用改变皮带的线速度的方法来调节给料量。所以，带式给料机常常是通过一个无级变速器来驱动的。

PLD800-1600型机为皮带给料机给料；PLD800Q、PLD1200Q型机为气动给料闸门给料；PLD2400型机为气动弧形门给料。

由此可知我所设计的PLD800混凝土配料机为皮带给料机给料

4.2带式给料机综述

胶带给料机是使用很广泛的一种给料设备，其结构及工作原理与带式输送机基本相同。它的许多部件与普通带式输送机通用，所以制造和维修均很方便。除此之外，它具有以下几个特点：1）给料能力大，并能方便地进行调节；2）既可单向，也可双向给料，且给料均匀；3）给料距离可长可短，在配置上有很大的灵活性。缺点是不能承受较大的料柱压力以及当输送粒度大和坚硬的物料时，胶带磨损较快。

胶带给料机适用于输送干的从粉状到中块状的散状物料，如配置使用效果好的清扫装置，还可输送潮的或较粘的物料和带式输送机一样，胶带给料机不能输送70°C以上的热物料，也不能输送具有酸性、碱性、含油的和含有机溶剂等成分的物料。输送这类物料时，应采用专用的（如耐热、耐油、耐酸碱等）橡胶带或塑料带。

胶带给料机的布置形式多为水平布置，但也有倾斜布置。

表4-1带宽推荐表

带宽500 650 800 100

筛分过100 130 180 250 物料的最大粒度

未筛分150 200 300 400 化工企业所用的给料机其带宽通常为500、650、800和1000四种。不同带宽推荐输送

的最大粒度见表4-1。

不同宽带时的b值和h?值列于表4-2，供设计时参考。

表4-2导槽推荐表

带宽500 650 800 1000

导料槽两侧板之间的距离380 500 600 800

导料槽侧板的高度200 260 280 300

由于PLD800混凝土配料机为轻型机械，所受负载不会很大，所以其给料机采用QD80轻型固定式带式输送机。

4.3胶带机选型设计

4.3.1数据

一. 原始数据

1)物料：砂、石；

2)最大运输量40m3/h

3)物料性质：最大粒度100mm；磨损性小，物料较重；松散密度ρ=2.6t/m3

二. 输送带速度选择

1)输送散状物料，一般取带速v=0.8～2m/s。

2)输送成件物品，一般取带速v=0.25～1m/s。

3)输送易碎、易飞扬的物料，一般取带速v=0.8～1m/s

4.3.2带速的确定

与普通胶带确定带速不同的是不仅仅以运量和带宽来确定。从以上分析可知，处在底层的物料将随胶带座初速度几乎为零的加速度运动，直到与带速一致。从资料《胶带给料

机的设计方法》一书分析表明，加速行程与带速的平方成正比，从这个观点出发，带速的降低，加速行程的减少，缩短物料与胶带的相对一点时间，无疑减少胶带的磨损，所以胶带给料机的带速应尽可能低一些。另一方面必须具有一定的速度才能带动物料向前运动。其具体数值可按下列公式确定：

2

3600Q v B y

式中Q 。—最大输送能力，m 3/h ； B ——V 带宽度，m ；

y ——断面系数，由资料【1】查得y=0.04

据于混凝土配料机中胶带机的运量，每台胶带给料机的最大给料量Q=40 m3/h，给料机的带速取v=1.0 m/s 。

4.3.3 带宽的确定

根据下料口宽度（b=380 mm ）和干线胶带机的宽度，确定给料机的宽度B=500 mm 。

4.3.4 托辊选型

受仓压重力以及物料的物料的冲击作用，托辊的受力状况最为严重，为了使托辊具有一定的强度和刚度，又能正常运转，保证使用寿命。托辊的间距不宜过大，过大易引起胶带的撕裂。所以托辊的间距设计为200 mm 。

每组托辊近似看成静定梁，按照材料力学理论及《GB/T10595-2009》，可确定托辊直径为φ60 mm ，托辊长度580mm 。

4.3.5 功率和张力的计算

4.3.

5.1 功率计算

一．传动滚筒功率计算

传动滚筒功率P 。有资料【1】公式：

()000123443.6()367367367

fQ L L fwlv L L HQ

P P P P P P ++=+++=

+±+ 式中P 。——传动滚筒功率，kW ； P 1——空载滚筒功率，kW ； P 2——水平负载功率，kW ； P 3——垂直负载功率，kW ； P 4——附加功率，kW ；

ｆ——托辊阻力系数，由资料【１】取得ｆ＝０.０３ Ｌ——传动滚筒至尾部滚筒的中心距，取２ｍ； Ｌ０——中心距修正值，ｍ，Ｌ０＝４９ｍ；

Ｈ——垂直提升高度，ｍ，由于给料机在垂直高度上没有做功，因此Ｈ＝０； ｗ——除物料外，输送机单位长度内所有运动部件质量之和，kg/m ，有资料【1】3-19，查得w=25kg/m ；

Q ——输送量t/h,Q=ρ·Q 0=104 t/h 得：

()()043.60.032512490.03104249P 0367367

P ????+??+=

+±+ =0.809kW+ P 4

二.附加功率计算

()2

1234()P 1.6710010001028G s v F F F Bq v B L a B ρ?+++???????=

=?++++ ???????

式中F1——导料槽两侧阻力，N ； F2——犁式卸料器阻力，N ； F3——内外清扫机阻力，N

q G ——输送带每米长度物质的质量kg/m,有资料【9】计算得115.6kg/m ； a ——犁式卸料器阻力，由于混凝土配料机中的给料机不带卸料器，所以a=0； L 3——为下料口与导料槽长度之和，m ； 得：

()2

410.5115.6P 1.60.5 2.67 1.551000.51028???=

??+?++?????

=0.68kW

P 。=0.809+0.68=1.49kW 三.电动机功率计算

kP P=

η

式中Ｐ——电动机功率，kW ； η——传动效率，取为0.95；

ｋ——备用系数，因为P 。＜5kW ，所以ｋ取为1.1 得：

1.1 1.49

P=

1.720.95

kW ?=

所以电动机的功率选为２.２kW 。

4.3.

5.2 最大张力计算

在单驱动的带式输送机中，驱动滚筒的趋入点Sn 的张力，通常输送带的最大张力，如图％％％，Sn 与传动轴功率P 。的关系，可按式

1000(1)

n e S P v e μθ

μθ=- 式中ｅ——自然对数底

μ——输送带与滚筒的摩擦系数有资料【１】得 μ＝0.35；

ψ——输送带在滚筒的上的包角，rad ， ψ＝180?； 查得e μθ

＝3.19

得：

Ｆｍａｘ＝Sn ＝2170.4Ｎ

4.3.

5.3 胶带选取

QD80轻型带式给料机系列设计中选用了较小直径的传动滚筒、改向滚筒和较大的托辊槽角，为此选用了带芯薄、重量轻、成槽性好的

通过胶带张力计算，不必选取高强度胶带也能满足要求，选用多层棉帆布带。计算如下：

max F 2170.411

1.950025

n N B σ??=

==??（层）

式中n 为安全系数，n=11;σ为扯断强度，由资料【１】查得σ=25 N/mm 层，取N=２层。

我们选择２层普通棉帆布带，考虑到仓压作用，胶带承受冲击压力较大以及物料的硬度和磨琢性，根据资料【1】选下层覆盖层厚度1.5mm ，上层覆盖层厚度3 mm,芯层厚度1.3mm 这样既延长来人使用寿命，而且价格便宜。

4.3.6 传动滚筒选型

滚筒筒皮最小壁厚b1应符合式b1>b －1的规定，式中b —筒皮名义壁厚，单位为毫米。