一种实验用搅拌机上料装置的制作方法

本发明属于实验设备技术领域，特别涉及一种实验用搅拌机上料装置。

背景技术：

现有的混凝土室内搅拌设备中，其上料口大多设置在距离地面1.4m以上，上料口设置高度较高；在40l以上的室内搅拌设备中，单次搅拌所需用料(例如：水泥、石子、砂子及粉煤灰等)均在50kg以上；目前，在进行室内实验时，大都采用人力进行上料，上料过程费时费力，上料效率低下。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种实验用搅拌机上料装置，以解决现有技术中上料过程费时费力，上料效率低下的技术问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提供了一种实验用搅拌机上料装置，包括机架、载料机构、驱动机构及料斗限位机构；载料机构滑动设置在机架上，驱动机构固定设置在机架上，驱动机构用于带动载料机构在机架上竖直升降；

载料机构包括料斗、料斗架及气弹簧，料斗转动设置在料斗架上，料斗架滑动设置在机架上；料斗限位机构水平设置在机架上，料斗限位机构的轴线方向与料斗的转动轴平行；

料斗限位机构包括第一料斗限位机构及第二料斗限位机构，第一料斗限位机构设置在第二料斗限位机构的上方，料斗的出口端能够在第一料斗限位机构及第二料斗限位机构之间转动；料斗的出口端与搅拌机的进料口连接；气弹簧设置在料斗与料斗架之间，气弹簧的一端与料斗底板的底部转动连接，另一端与料斗架转动连接。

进一步的，料斗包括两个料斗侧板、料斗底板及料斗延伸板，两个料斗侧板竖向平行设置，料斗底板设置在两个料斗侧板之间，料斗底板为圆弧形结构板；料斗延伸板设置在料斗底板的一侧，料斗延伸板的一端与料斗底板相切固定连接，另一端为自由端，料斗延伸板的自由端能够与料斗限位机构连接；料斗侧板与料斗架转动连接。

进一步的，还包括接料机构；接料机构倾斜设置在机架的一侧，接料机构的一端与料斗的出口端连接，另一端与搅拌机的进料口连接；接料机构采用导料槽，导料槽倾斜设置在料斗的出口端与搅拌机的进料口之间，导料槽的一端与第二料斗限位机构连接，另一端与搅拌机的进料口连接。

进一步的，还包括第一行程开关及第二行程开关，第一行程开关设置在机架的上端，且位于载料机构的最高行程点处；第二行程开关设置在机架的下端，第一行程开关及第二行程开关均与驱动机构连接。

进一步的，机架包括底盘、支架、横梁及两个纵梁，底盘水平设置，支架竖向固定设置在底盘的上方；

支架包括竖向平行设置的第一支架、第二支架、第三支架及第四支架，第一支架、第二支架、第三支架及第四支架呈矩形分布；横梁水平设置在第一支架及第四支架的上端，其中一个纵梁水平设置在第一支架及第二支架之间，另一个纵梁水平设置在第三支架及第四支架之间；料斗限位机构水平设置在第二支架及第三支架的上端；支架的侧壁上设置有滚轮槽，滚轮槽的轴线与支架的轴线平行；料斗架的端部设置有滚轮，滚轮滑动设置在滚轮槽内。

进一步的，机架上还设置有四个承台，承台的下端固定设置在底盘上方，四个承台分别布设在第一支架、第二支架、第三支架及第四支架下端附近处，且位于料斗架的正下方；承台的上端设置有橡胶垫。

进一步的，驱动机构包括电机、皮带、大带轮、第一传动轴、第二传动轴、第一齿轮、第二齿轮、两个第一绕缆筒、两个第二绕缆筒、第一钢缆、第二钢缆及导向轮；

电机固定设置在机架的下端，电机的输出轴通过皮带与大带轮连接，大带轮固定套设在第一传动轴上；第一传动轴与第二传动轴水平平行设置，第一齿轮固定套设在第一传动轴上，第二齿轮固定套设在第二传动轴上，第一齿轮与第二齿轮啮合连接；两个第一绕缆筒对称设置在第一传动轴的两端，两个第二绕缆筒对称设置在第二传动轴的两端；两个第一绕缆筒上分别设置有第一钢缆，第一钢缆的一端缠绕在第一绕缆筒上，第一钢缆的另一端与料斗架的中间底部连接；两个第二绕缆筒上分别设置有第二钢缆，第二钢缆的一端缠绕在第二绕缆筒上，第二钢缆的另一端绕过导向轮后与料斗架的中间顶部连接；导向轮固定设置在机架的上端中部。

进一步的，第一料斗限位机构及第二料斗限位机构的结构相同，第一料斗限位机构或第二料斗限位机构包括圆柱滚子轴、圆柱滚子及人字架；圆柱滚子轴水平设置在机架的上端，圆柱滚子轴的两端分别通过人字架固定在机架上；圆柱滚子活动套设在第一圆柱滚子轴上。

进一步的，还包括行走机构，行走机构设置在机架的底部；行走机构包括两个可固定式滑轮和两个自由滑轮，两个可固定式滑轮设置在机架的一端，两个自由滑轮设置在机架的另一端。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明所述的一种实验用搅拌机上料装置，通过将料斗架滑动设置在机架上，在驱动机构的带动下料斗架竖直向上移动，将装有搅拌物料的料斗设置在料斗架上，实现了搅拌物料的竖直上下移动；将料斗与料斗架转动设置，当料斗上升至设定高度后，在第一料斗限位机构的作用下，料斗向一侧倾斜转动；在第二料斗限位机构的作用下，保持料斗倾斜，使搅拌物料从料斗内滚落进入搅拌机内；本发明无需采用人力对搅拌物料进行垂直搬运，省时省力，上料效率较高；料斗在料斗架的作用下竖向升降，结构简单，占用空间小，操作方便。

进一步的，通过采用料斗进行搅拌物料搬运，降低了运载水泥或粉煤灰时，灰尘的飞扬，确保了作业现场的清洁，降低了操作人员的职业病风险；将料斗的底部设置为圆弧形结构，确保了搅拌物料能完全倒出，提高了上料效率。

进一步的，通过在料斗与料斗架之间设置气弹簧，在料斗转动过程中，在气弹簧伸出和收缩动作下，实现了对料斗的支撑和复位回收，同时由于气弹簧的弹性作用，消除了料斗与料斗限位机构之间碰撞时的碰撞能量，提高了料斗的稳定性。

进一步的，通过倾斜设置接料机构，实现了对不同高度搅拌机进行上料，提高了上料装置的使用范围。

进一步的，通过在机架上设置滚轮槽，料斗架的端部设置滚轮，并将滚轮滑动安装在滚轮槽内，降低了料斗架与机架之间的摩擦，使载料机构平稳运行，避免了载料机构在升降过程中出现卡死现象。

进一步的，通过在底盘上设置带有橡胶垫的承台，确保了载料机构的平稳落地，避免了载料机构与机架之间的刚性碰撞。

进一步的，驱动机构采用电机及钢缆，通过电机的正反转，实现了对载料机构的竖向升降驱动，无需采用液压、气压及电气元件的辅助，实现料斗的上升及倾倒，结构简单，操作方便，成本较低。

进一步的，料斗限位机构采用圆柱滚子，将料斗与料斗限位机构之间的摩擦转化为滚动摩擦，降低了摩擦阻力，避免了料斗与料斗限位机构的卡滞，使料斗更容易实现翻转，倾倒搅拌物料。

进一步的，通过在机架底部设置行走机构，便于上料结构的搬运，通过设置两种活动轮，实现了上料装置的移动和固定，使用方便，且稳定性好。

附图说明

图1为本发明所述的一种实验用搅拌机上料装置的轴测图；

图2为本发明所述的一种实验用搅拌机上料装置的正视图；

图3为本发明所述的一种实验用搅拌机上料装置的右视图；

图4为本发明所述的一种实验用搅拌机上料装置中的载料机构正视图；

图5为本发明所述的一种实验用搅拌机上料装置中的载料机构的轴测图；

图6为本发明所述的一种实验用搅拌机上料装置中的载料机构的爆炸图。

其中，1机架，2载料机构，3驱动机构，4料斗限位机构，5接料机构，6行走机构，7第一行程开关，8第二行程开关；11底盘，12支架，13横梁，14纵梁，15承台，16橡胶垫，17盖板；121第一支架，122第二支架，123第三支架，124第四支架；21料斗，22料斗架，23气弹簧，24滚轮；211料斗侧板，212料斗底板，213料斗延伸板；31电机，32皮带，33大带轮，34第一传动轴，35第二传动轴，36第一齿轮，37第二齿轮，38第一绕缆筒，39第二绕缆筒，310第一钢缆，311第二钢缆，312导向轮；41第一料斗限位机构，42第二料斗限位机构；401人字架，402圆柱滚子，403圆柱滚子轴；61可固定式滑轮，62滑轮。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

如附图1-6所示，本发明提供了一种实验用搅拌机上料装置，包括机架1、载料机构2、驱动机构3、料斗限位机构4、接料机构5、行走机构6、第一行程开关7及第二行程开关8；

机架1设置在地面上，且位于搅拌机的附近；载料机构2滑动设置在机架1上，驱动机构3固定设置在机架1的下端；驱动机构3的输出端与载料机构2连接，用于带动载料机构2在机架1上竖直升降；料斗限位机构4水平设置在机架1的一侧的预设高度位置处，用于限制载料机构2向上或向下移动，使载料机构2中的搅拌物料倾倒出；接料机构5设置在载料机构2的一侧，接料机构5的一端与载料机构2连接，另一端与搅拌机的进料口连接；行走机构6设置在机架1的底部，便于上料装置的移动；第一行程开关7及第二行程开关8均设置在机架1，并分别与驱动机构3连接，用于控制驱动机构3的启闭。

机架1包括底盘11、支架12、横梁13、两个纵梁14、四个承台15、橡胶垫16及盖板17；底盘11水平设置，支架12竖向固定设置在底盘11的上方，支架12与底盘11之间采用焊接固定；支架12包括竖向平行设置的第一支架121、第二支架122、第三支架123及第四支架124，第一支架121、第二支架122、第三支架123及第四支架123呈矩形分布；横梁12水平焊接设置在第一支架121及第四支架122的上端，其中一个纵梁14水平焊接设置在第一支架121及第二支架122之间，另一个纵梁14水平焊接设置在第三支架123及第四支架124之间；料斗限位机构4水平设置在第二支架122及第三支架123的上端；支架12的侧壁上设置有滚轮槽，滚轮槽的轴线与支架12的轴线平行；料斗架22的端部设置有滚轮24，滚轮24滑动设置在滚轮槽内，盖板17扣合设置在滚轮槽内，确保了滚轮24在滚轮槽内的稳定运行，盖板17与支架12之间采用螺栓固定连接。

四个承台15分别布设在第一支架121、第二支架122、第三支架123及第四支架124下端附近处，且位于料斗架22的正下方；承台15的下端焊接固定在底盘11上方，承台15与底盘11之间采用焊接固定，承台15的上端设置有橡胶垫16，承台15的高度大于驱动机构2的高度，避免了料斗架22下降过程中与驱动机构2的接触，保证了驱动机构2的结构完整，运行良好；通过设置橡胶垫16，使料斗架22与承台15之间形成软接触，避免了两者的刚性碰撞。

载料机构2包括料斗21、料斗架22及气弹簧23，料斗21转动设置在料斗架22上，料斗架22滑动设置在机架1上，料斗21的出口端与搅拌机的进料口连接。

料斗21包括两个料斗侧板211、料斗底板212及料斗延伸板213，两个料斗侧板211竖向平行设置，料斗底板212设置在两个料斗侧板211之间，料斗底板212为圆弧形结构板；料斗延伸板213设置在料斗底板212的一侧，料斗延伸板213的一端与料斗底板212相切固定连接，另一端为自由端，料斗延伸板213的自由端能够与料斗限位机构4连接；料斗侧板211与料斗架22转动连接。

料斗侧板211的外侧分别设置有伸出轴，伸出轴配合轴瓦安装在料斗架22的下轴承座上，上轴承座盖在轴瓦的上方，上轴承座与下轴承座之间采用螺钉紧固连接，确保料斗21通过伸出轴发生倾斜翻转；气弹簧23设置在料斗21与料斗架22之间，气弹簧23的一端与料斗底板212的底部转动连接，另一端与料斗架22转动连接；气弹簧23的伸出端通过销轴与开口销装在料斗31底部的销轴孔上，气弹簧23的基座端通过销轴和开口销装在料斗架上的销轴孔上。

驱动机构3包括电机31、皮带32、大带轮33、第一传动轴34、第二传动轴35、第一齿轮36、第二齿轮37、两个第一绕缆筒38、两个第二绕缆筒39、第一钢缆310、第二钢缆311及导向轮312；

电机31固定设置在机架1的下端，电机31的输出轴通过皮带32与大带轮33连接，大带轮33固定套设在第一传动轴34上；第一传动轴34与第二传动轴35水平平行设置，第一齿轮36固定套设在第一传动轴34上，第二齿轮37固定套设在第二传动轴35上，第一齿轮36与第二齿轮37啮合连接；两个第一绕缆筒38对称设置在第一传动轴34的两端，两个第二绕缆筒39对称设置在第二传动轴35的两端；两个第一绕缆筒38上分别设置有第一钢缆310，第一钢缆310的一端缠绕在第一绕缆筒38上，第一钢缆310的另一端与料斗架22的中间底部连接；两个第二绕缆筒39上分别设置有第二钢缆311，第二钢缆311的一端缠绕在第二绕缆筒39上，第二钢缆311的另一端绕过导向轮312后与料斗架22的中间顶部连接；导向轮312固定设置在机架1的上端中部。

电机31采用伺服电机，皮带32采用v带，导向轮312采用定滑轮，定滑轮固定设置在纵梁14上；传动过程中，伺服电机通过v带将动力传递给大带轮，大带轮带动第一传动轴转动，在第一齿轮和第二齿轮的啮合条件下，将第一传动轴的动力传递至第二传动轴；第一传动轴和第二传动轴两端各装有绕缆筒，第一钢缆一端顺时针绕在第一绕缆筒上，另一端系在料斗架的底部上；第二钢缆的一端顺时针绕在第二绕缆筒上，另一端穿过定滑轮组系在料斗架上部上；因此，动力通过绕缆筒和钢缆传递载料机构，实现了载料机构的上下移动。

料斗限位机构4包括第一料斗限位机构41及第二料斗限位机构42，第一料斗限位机构41设置在第二料斗限位机构42的上方，料斗21的出口端能够在第一料斗限位机构41及第二料斗限位机构42之间转动；料斗限位机构4包括圆柱滚子轴401、圆柱滚子402及人字架403；圆柱滚子轴401水平设置在机架1的上端，圆柱滚子轴401的两端分别通过人字架403固定在机架1上；圆柱滚子402活动套设在圆柱滚子轴401上。

接料机构5倾斜设置在机架1的一侧，接料机构5的一端与料斗21的出口端连接，另一端与搅拌机的进料口连接；接料机构5的倾斜角度可调；接料机构5采用导料槽，导料槽倾斜设置在料斗21的出口端与搅拌机的进料口之间，导料槽的一端与第二料斗限位机构42连接。

行走机构6设置在机架1的底部；行走机构6包括两个可固定式滑轮61和两个自由滑轮62，两个可固定式滑轮61设置在机架1的一端，两个自由滑轮62设置在机架1的另一端。

第一行程开关7设置在横梁12的中部下端，且位于载料机构2的最高行程点处，第一行程开关7与电机连接；第二行程开关8设置在橡胶垫16中，第二行程开关8与驱动机构3连接；当上料架上升至最高点处时，上料架的上端触碰到第一行程开关，第一行程开关发出信号，使电机抱轴停机，载料机构悬停；载料机构下落到最低位置时，上料架的底部与橡胶垫接触，触碰第二行程开关，使伺服电机断电，抱轴停机。

工作原理及使用方法

本发明所述的一种实验用搅拌机上料装置中载料机构在驱动机构的带动下实现了沿机架竖向上升和下降动作，启动电机正转带动料斗及料斗架竖直向上移动；料斗及料斗架在竖直上升阶段，当料斗上升至预设位置时，料斗的料斗延伸板与固定设置在支架上的第一料斗限位机构的圆柱滚子碰触，此时，料斗架继续上升，第一料斗限位机构的圆柱滚子将迫使料斗在料斗架上发生翻转，设置在料斗与料斗架之间的气弹簧将先收缩后伸张，气弹簧伸张时，促使料斗发生翻转；当料斗架继续上升过程中，触碰到设置在机架上端的第一行程开关，第一行程开关发出信号，使电机抱轴停机，载料机构悬停；料斗的出口端与第二料斗限位机构触碰，装在料斗内的搅拌物料，将从料斗内倾倒出；搅拌物料经过设置在支架上的接料机构进入搅拌机中，进行搅拌。

料斗在翻转状态下，其水平面上的投影会变长，使料斗延伸板能够接触到第一料斗限位机构的圆柱滚子；完成搅拌物料倾倒后，电机反转，带动料斗及料斗架向下移动；料斗及料斗架竖直下降过程中，第二料斗限位机构的圆柱滚子作用于料斗延伸板上，在气弹簧的作用下，迫使料斗复位；此过程中，气弹簧先缩短后伸张，当气弹簧伸张时会促进料斗的复位，并且当料斗复位后，气弹簧会使料斗更稳定；待料斗架刚好落在承台上方时，触碰橡胶垫内的第二行程开关，关闭电机，完成上料。

料斗的旋转翻转原理：

以料斗旋转中心为原点o，以水平向右为x轴正方向，竖直向上为y轴正方向，建立坐标系xoy；料斗延伸板213顶点为a；料斗延伸板的顶点在x轴上的投影与原点之间的距离记为a，oa与y轴正方向的夹角为β，料斗延伸板顶点在第一象限和第二四象限区域内转动；第一料斗限位机构的圆柱滚子在x轴上投影到原点o距离记为b；第二料斗限位机构的圆柱滚子在x轴上投影到原点o距离记为c；料斗在初始状态下，应满足条件：b<a<c，以使第一料斗限位机构的圆柱滚子可以在载料机构上升时与料斗延伸板接触并使料斗顺时针翻转，并且第二料斗限位机构的圆柱滚子不会接触到料斗；记料斗初始状态下的oa与y轴的夹角为β0，则oa的转动的最大角度βmax；即料斗最大角度倾料时，应满足条件：90°<βmax<180°－β0。若βmax>180°－β0，有可能出现在载料机构未到达最高指定位置时，料斗延伸板失去了第一料斗限位机构的圆柱滚子的阻挡作用，即a<b，料斗未完全倾料就开始复位。当料斗以最大角度倾料时，应满足条件：a>c，即料斗延伸板能够倾斜搭在第二料斗限位机构的圆柱滚子上；本发明中90°<α≤180°，0°<γ<90°；料斗延伸板在第一料斗限位机构及第二料斗限位机构的圆柱滚子之间运动时，第一料斗限位机构和第二料斗限位机构的圆柱滚子之间的高度差应能使载料机构达到指定最高点。

本发明所述的一种实验用搅拌机上料装置，在混凝土拌合实验时进行上料操作时，首先将上料装置安置在合适的场地；将导料槽的一端挂设在第二料斗限位机构的圆柱滚子上，另一端搭设在搅拌机的进料口上；将搅拌物料装在料斗内，启动电机，通过第一钢缆和第二钢缆的作用下，带动装有搅拌物料的料斗及料斗架垂直上升，当料斗到达设定位置时，料斗延伸板与第一料斗限位机构的圆柱滚子触碰，此时料斗架继续上升，料斗在第一料斗限位机构的圆柱滚子的作用下，发生倾斜翻转；当载料机构上升到最高点时，触碰第一行程开关发出信号，使电机抱轴停机，载料机构悬停。此时料斗倾斜最大，且搭在第二料斗限位机构的圆柱滚子上，搅拌物料从料斗中缓缓划入导料槽中，随后进入搅拌机中；当料斗中的搅拌物料倾倒完后，反向启动伺服电动机，载料机构下落，第二料斗限位机构的圆柱滚子给与料斗延伸板向上作用力使料斗反向旋转，气弹簧将促使料斗恢复初始状态；载料机构下落到最低位置时触碰第二行程开关，使伺服电机断电，抱轴停机，完成物料运输。

本发明所述的一种实验用搅拌机上料装置，通过简单的气压和电气元件的辅助即可实现料斗的倾倒与复位动作；料斗及料斗架竖直升降上料，相对于现有的工程中的使上料部件倾斜的输送带式上料设备来说，占用空间少，节约实验场地；本发明中采用料斗进行载料，运载水泥和粉煤灰时，扬起的灰尘较少，使作业现场更干净，降低了操作人员发生职业病的风险。料斗架在上升和下降时，料斗架端部的滚轮在既定的滚轮槽区域内滚动，使料斗及料斗架运作更加平稳；由于滚轮的滚动作用，避免了载料组件在升降过程中的卡死现象；通过在底盘下装有两种活动轮，可实现设备的移动和固定，使用方便；本发明使用时只需要按下电机的正转按钮或者反转按钮即可实现物料的提升、倾倒、料斗复位、载料组件下降动作；本发明中通过设置两个行程开关，当载料组件到达规定位置时，触碰行程开关，关闭电源，电机锁死，载料机构位置固定，中间过程不需要人为控制，操作方便，省时省力。本发明使用圆柱滚轮与料斗延伸板接触，行成滚动摩擦，降低了摩擦阻力，使料斗翻转更容易；本发明附有导料槽，能够为不同高度的搅拌机上料，使本发明的应用范围更广泛；本发明中的料斗，造型新颖，容量大，料斗底部的圆弧与伸长部分槽底相切，使倾倒物料更干净；本发明中的橡胶承垫使料斗组件的落地更平稳，避免了金属间的刚性碰撞；本发明中料斗载料上升时，虽然料斗延伸板与圆柱滚轮碰触，但由于气弹簧的弹性作用，消除一部分碰撞能量，使整个设备运作更加平稳。

以上所述仅表示本发明的优选实施方式，任何人在不脱离本发明的原理下而做出的结构变形、改进和润饰等，这些变形、改进和润饰等均视为在本发明的保护范围内。