臥式油渣混合機(jī)的設(shè)計(jì)

臥式油渣混合機(jī)的設(shè)計(jì)摘要攪拌設(shè)備使用歷史悠久，應(yīng)用范圍廣，大量應(yīng)用于化工、石化、輕工、醫(yī)藥、食品、采礦、造紙、冶金等行業(yè)中。攪拌設(shè)備可以從各種不同角度進(jìn)行分類,如按照攪拌裝置的安裝形式簡(jiǎn)單分為立式和臥式，其中臥式主要是指攪拌容器軸線與混合機(jī)回轉(zhuǎn)軸線都處于水平位置。飼料工業(yè)是現(xiàn)代畜牧業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)直接關(guān)系著農(nóng)業(yè)、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，已 成為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一?；旌鲜桥浜巷暳仙a(chǎn)過程中將按一定比例配合好的各種粉裝物料攪拌均勻的一道工序，是確保配合飼料質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。本論文在國(guó)內(nèi)外混合機(jī)的研究與發(fā)展的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種臥式混合機(jī)，電機(jī)通過鏈條帶動(dòng)攪拌軸實(shí)現(xiàn)油渣混合攪拌。本文對(duì)臥式混合機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、基本尺寸進(jìn)行了設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：臥式攪拌機(jī)；混合設(shè)備；油渣混合ABSTRACTStirring device has a long history and wide scope of application, a large number of applications in chemical, petrochemical, light industry, medicine, food, mining, paper making, metallurgy and other industries. Mixing equipment can be classified from different angles, such as according to the installation of the mixing plant form simple divided into vertical and horizontal, the horizontal axis refers primarily to the mixing container with agitator rotary axis are in a horizontal position.Feed industry is the material basis for the development of modern animal husbandry and aquaculture is directly related with the development of agriculture and rural economy, has become one of the important basic industry of national economy in our country. Mixing is compound feed production process according to certain proportion coordination loading good powder material mix process, is an important link to ensure the quality of compound feed. This thesis mixer on the basis of the research and development at home and abroad, a horizontal mixer is designed, the motor oil residue mixture stirring was achieved by chain drives the stirring shaft. In this paper, the basic structure, basic dimensions of horizontal mixer has carried on the design.Key words：Horizontal mixer; Mixing equipment; Diesel hybrid horizontal mixer；目 錄摘要 .2ABSTRACT1第 1 章 緒論 .11.1 課題研究意義 11.2 混合機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 11.3 論文主要內(nèi)容 4第 2 章 臥式混合機(jī)方案設(shè)計(jì) .52.1 混合機(jī)分類 52.2 臥式混合機(jī)設(shè)計(jì)原理 52.3 基本尺寸的確定 .7第 3 章 臥式混合機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .93.1 電機(jī)選取 93.2 傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) 103.2.1 傳動(dòng)部分方案 103.2.2 減速器的設(shè)計(jì) 113.2.3 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 133.3 攪拌部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 143.3.1 攪拌槳機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 143.3.2 攪拌容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 153.3.3 聯(lián)軸器的選用 16第 4 章 安全性計(jì)算與校核 .184.1 軸承的校核 184.2 軸的校核 184.3 鍵的校核 214.4 本章小結(jié) 21結(jié) 論 .23參考文獻(xiàn) .24致 謝 .260第 1 章 緒論1.1 課題研究意義理論上把任何狀態(tài)（固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)和半液態(tài)）下物料均勻摻和在一起的操作稱為混合，但習(xí)慣上常把固態(tài)物料之間摻和或者固態(tài)物料加濕的操作稱為混合；而把固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)物料與液態(tài)物料混合的操作稱為攪拌 1。攪拌與混合操作是應(yīng)用最廣的過程單元操作之一，大量應(yīng)用于化工、石化、輕工、醫(yī)藥、食品、采礦、造紙、農(nóng)藥、涂料、冶金、廢水處理等行業(yè)中。近年來(lái)，攪拌與混合技術(shù)發(fā)展很快、攪拌與混合設(shè)備正向著大型化、標(biāo)準(zhǔn)化、高效節(jié)能化、機(jī)電一體化、智能化和特殊化方向發(fā)展。在這種形式下，技術(shù)人員如何借鑒已有經(jīng)驗(yàn)，掌握新的變化情況，正確設(shè)計(jì)與選用不同工藝條件下操作的攪拌與混合設(shè)備，使其滿足安全、可靠、高效和節(jié)能的要求，就變得十分重要了。攪拌混合設(shè)備是各種工業(yè)反應(yīng)不可或缺的重要工具。然而，由于攪拌目的多樣性和混合反應(yīng)的復(fù)雜性，當(dāng)前，攪拌混合技術(shù)還存在著一些問題。例如攪拌效率低，功耗大，鑄造成本高，在自動(dòng)化選型和設(shè)計(jì)問題上，長(zhǎng)期以來(lái)一直依靠專家根據(jù)經(jīng)驗(yàn)知識(shí)人工完成，智能化水平不高，設(shè)計(jì)周期較長(zhǎng)，資金和人力物力消耗巨大。飼料工業(yè)的發(fā)展對(duì)畜牧業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要，而飼料混合機(jī)作為飼料工業(yè)的關(guān)鍵 設(shè)備之一，在飼料生產(chǎn)過程中，混合工序是決定飼料產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此， 作為混合工序主導(dǎo)設(shè)備的混合機(jī)，其性能的好壞與作業(yè)效果如何，將直接影響飼料廠的產(chǎn)品 質(zhì)量和生產(chǎn)效率。1.2 混合機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀歐洲的一些國(guó)家和美國(guó)走在前列。而我國(guó)對(duì)于這方面的研究雖然時(shí)間沒有他們長(zhǎng)，但是也取得了一定的成果。英國(guó) Clare Mixers 公司推出的 RB 型臥式螺旋環(huán)帶式飼料混合機(jī)，采用新型直聯(lián)式驅(qū)動(dòng)方式和連續(xù)式螺條。特殊設(shè)計(jì)的端部密封，滿足水沖洗、真空上料、耐壓等工藝要求，設(shè)備運(yùn) 轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠，易損件少，使用壽命長(zhǎng)，維修方便操作簡(jiǎn)單。1opspack 公司設(shè)計(jì)的 TDPM 型混合機(jī)采用了電氣控制控制系統(tǒng)，優(yōu)點(diǎn)是可以使混合更加精確和安全。同時(shí)在底座安裝滑輪可以使混合機(jī)移動(dòng)更加方便和快捷。其結(jié)構(gòu)采用 U 型機(jī)殼，減速電動(dòng)機(jī)直聯(lián)。Ross 公司產(chǎn)品的型號(hào) 42A（C ）系列，機(jī)體 U 型，采用直聯(lián)式驅(qū)動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)是混合快速、均勻、無(wú)偏析; 卸料門電動(dòng)或氣動(dòng)控制，敞口大，物料極少殘留。國(guó)內(nèi)對(duì)鏈輪飼料混合機(jī)的研究時(shí)間雖然不長(zhǎng)，但也取得了一定成果，其中以下幾種比較 有代表性。陰雙誠(chéng)公司生產(chǎn)的 WLDH 型臥式鏈輪飼料混合機(jī)，動(dòng)力傳動(dòng)采用電動(dòng)機(jī)聯(lián)接2減速機(jī)后， 直接將動(dòng)力接到工作軸上，這樣使混合機(jī)的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單和緊湊。廣州宏基機(jī)械廠生產(chǎn)的 250 型臥式混合機(jī)采用新穎的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子與殼體的最小間隙可調(diào)至接近零位，有效地減少了物料殘留量。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和相關(guān)理論的完善和進(jìn)一步成熟，混合機(jī)的設(shè)多功能化和攪拌過程的自動(dòng)化是二十一世紀(jì)提高攪拌產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量和滿足環(huán)境保護(hù)要求的主導(dǎo)方向,目前有如下幾個(gè)發(fā)展趨勢(shì)：（1）多軸攪拌機(jī)，它配備三套獨(dú)立傳動(dòng)的攪拌裝置。一套是沿著攪拌容器周邊慢速轉(zhuǎn)動(dòng)的三翼錨式攪拌槳,使物料產(chǎn)生激烈的軸向和徑向流動(dòng),促使物良好的混合和傳熱；第二套是定/轉(zhuǎn)子式剪切裝置和高速分散頭。（2）雙行星混合機(jī)與變速驅(qū)動(dòng)裝置的組合，使得即使在極低轉(zhuǎn)速下也可獲得極大扭矩。（3）行星槳葉與高速分散器的組合，行星槳葉和分散頭在環(huán)繞容器轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)各有自己的轉(zhuǎn)軸,行星槳葉將物料傳送到分散頭。高速分散頭則對(duì)物料施加剪切力。3（4）自動(dòng)卸料和互換攪拌容器，由于粘稠材料人工卸料很困難,很多廠家都采取自動(dòng)卸料措施。不但大大提高了產(chǎn)量,消滅次品。1.3 論文主要內(nèi)容臥式攪拌裝置主要由三部分組成：主傳動(dòng)部分、攪拌葉片及傳動(dòng)部分。主傳動(dòng)部分包括一個(gè)異步電機(jī)和減速系統(tǒng)。攪拌葉片為鏈輪式攪拌葉片，為的是能讓物料在攪拌過程中更高效率的混合。本論文的主要研究?jī)?nèi)容如下：（1）總體方案設(shè)計(jì)通過對(duì)國(guó)內(nèi)外的混合機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀的研究，制定傳動(dòng)方案。（2）臥式混合機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通過總體的設(shè)計(jì)方案，主傳動(dòng)系統(tǒng)、攪拌部分和機(jī)架部分的設(shè)計(jì)（3）傳動(dòng)部件強(qiáng)度校核4第 2 章 臥式混合機(jī)方案設(shè)計(jì)2.1 混合機(jī)分類混合機(jī)根據(jù)螺帶的個(gè)數(shù)將螺帶混合設(shè)備分為單螺帶混合設(shè)備和多螺帶混合設(shè)備，根據(jù)螺帶的安裝方式又可分為臥式螺帶混合設(shè)備(見圖1)、立式螺帶混合設(shè)備(見圖2)和斜式螺帶混合設(shè)備(見圖3), 通常以臥式為主。本文針對(duì)臥式螺帶混合機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖2.1臥式螺帶混合機(jī)圖2.2立式螺帶混合機(jī) 圖2.3斜式螺帶混合機(jī)2.2 臥式混合機(jī)設(shè)計(jì)原理臥式雙螺帶混合機(jī)結(jié)構(gòu)由 U 形容器、螺帶攪拌葉片和傳動(dòng)部件組成；U 形的長(zhǎng)體筒體結(jié)構(gòu)，保證了被混合物料（粉體、半流體）在筒體內(nèi)的小阻力運(yùn)動(dòng)。5正反旋轉(zhuǎn)螺條安裝于同一水平軸上，形成一個(gè)低動(dòng)力高效的混合環(huán)境，臥式雙螺帶混合機(jī)出料方式粉體物料采用氣動(dòng)大開門結(jié)構(gòu)形式，具有卸料快、無(wú)殘余等優(yōu)點(diǎn)，螺帶狀葉片一般做成雙層或三層，外層螺旋將物料從兩側(cè)向中央?yún)R集，內(nèi)層螺旋將物料從中央向兩側(cè)輸送，可使物料在流動(dòng)中形成更多的渦流，加快了混合速度，提高混合均勻度。根據(jù)螺帶的個(gè)數(shù)將螺帶混合設(shè)備分為單螺帶混合設(shè)備和多螺帶混合設(shè)備目前，傳動(dòng)方案主要有 4 種，分別為鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、帶傳動(dòng)。1）鏈傳動(dòng)其優(yōu)點(diǎn)為：沒有滑動(dòng)；傳動(dòng)尺寸比較緊湊；張緊力?。粋鲃?dòng)效率高。缺點(diǎn)為：瞬時(shí)速度不均勻；只能用于平行間的傳動(dòng)：不宜在載衙很大和急促反向的傳動(dòng)中應(yīng)用：工作時(shí)有噪音；制造費(fèi)用較高。適用于農(nóng)業(yè)、采礦、冶金、起重、運(yùn)輸、石油、化工等各種機(jī)械的動(dòng)力傳動(dòng)中。2）齒輪傳動(dòng)其優(yōu)點(diǎn)為：工作可靠；使用壽命條；瞬時(shí)傳動(dòng)比為常數(shù)；傳動(dòng)效率高；結(jié)構(gòu)緊湊；功率和速度適用范圍廣。缺點(diǎn)為：齒輪制造需用專用機(jī)床和設(shè)備，成本較高；精度低時(shí)，振動(dòng)和噪音較大；不宜用于軸間距離大的傳動(dòng)。適用于各類機(jī)械中。3）蝸桿傳動(dòng)其優(yōu)點(diǎn)為：結(jié)構(gòu)緊湊；工作平穩(wěn)，無(wú)噪音；沖擊振動(dòng)小；有很大的單級(jí)傳動(dòng)比。缺點(diǎn)為：效率低；價(jià)格昂貴?？蓮V泛用于機(jī)床、機(jī)車、儀器、冶金機(jī)械以及其它機(jī)械制造部門中。4）帶傳動(dòng)其優(yōu)點(diǎn)為：能緩和載荷沖擊；運(yùn)行平穩(wěn)，無(wú)噪音：制造安裝精度6低；過載時(shí)，帶輪上的帶打滑，防止其他零件的損壞。缺點(diǎn)為：有彈性滑動(dòng)和打滑，使效率降低和不能保持準(zhǔn)確的傳動(dòng)比；帶的壽命短。其應(yīng)用范圍廣，可用于各類傳動(dòng)中。對(duì)攪拌速度要求不高，市場(chǎng)上已有的成熟產(chǎn)品攪拌速度約為 3060r/min，過高的轉(zhuǎn)速并不會(huì)產(chǎn)生良好的攪拌效果，相反還會(huì)造成能量的浪費(fèi)。但是雖然轉(zhuǎn)速低，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩卻很大，選用符合啟動(dòng)要求的電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)速約 1440r/min，功率 7.5kW，因此傳動(dòng)系統(tǒng)要采用較大減速比，考慮機(jī)器尺寸和振動(dòng)噪聲要求，采用帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)組合機(jī)構(gòu)。初步設(shè)定的減速機(jī)構(gòu)示意圖如圖 2.1 所示。1-齒輪箱 2-小齒輪 3-大齒輪 4-攪拌容器 5-副電機(jī)圖 2.4 總體機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖2.3 主要參數(shù)的確定混合機(jī)混合室容積的尺寸計(jì)算首先依據(jù)加工工藝要求確定每批混合飼料的重量，然后按下式計(jì)算容積： 3V=q/()m式中：123557帶入重量 250kg 得： 3 3V=q/()250/.60.8()mm國(guó)產(chǎn)混合機(jī)每批質(zhì)量（Kg）已經(jīng)有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為：50、100、250、500、1000、2000、3000 等?；旌鲜业拈L(zhǎng)度 a、寬度 b 和軸中心以上高度 h 見圖。圖 2.5 混合室各部位尺寸1）混合室的長(zhǎng)度 aa=（1.52.2）b一般大型混合機(jī)選取大的值，本文取 22）混合室的寬度 bb 一般在 0.41.4m 范圍，一般根據(jù)混合機(jī)的每批質(zhì)量 q 來(lái)確定，見表：3）軸中心以上高度 hh=（0.60.8）b84）外環(huán)帶與混合室為了減少混合室內(nèi)飼料的殘留，要求 ，對(duì)于生產(chǎn)預(yù)混合料的混合機(jī)=510m:，本文取 5mm。=1.56m:本設(shè)計(jì)為小型攪拌機(jī)，根據(jù)其工作容量和操作人員的最佳操作位置，根據(jù)生產(chǎn)效率 Q 為 250Kg/h 玉米。 Q=60V/()Tkgh式中：V混合室容積（m 3）充滿系數(shù)， ，本文取 0.50.56:混合飼料密度（ kg/m3)，T混合一批飼料所需要的時(shí)間配套電機(jī)功率 P 計(jì)算 P=kQW（ ）式中：k經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，k=0.0020.005，當(dāng)生產(chǎn)效率高時(shí)取小值。對(duì)于主傳動(dòng)系統(tǒng)，設(shè)定正常工作轉(zhuǎn)速 50r/min，容器固定型攪拌裝置的充滿系數(shù)一般為 0.50.6，本設(shè)計(jì)取 0.5。根據(jù)生產(chǎn)效率 250Kg/h,飼料密度為 500550kg/m 3,確定攪拌機(jī)的外形尺寸為 mm，其中攪拌軸軸線高度 370mm，攪拌容器下半部分為直徑10560500mm 的半圓筒，上半部分為 mm 的長(zhǎng)方體，筒壁厚 10mm，10520混合機(jī)葉片邊緣與筒壁間隙 5mm，為了實(shí)現(xiàn)更好的攪拌效果，采用雙鏈輪式混合機(jī)，攪拌軸直徑 50mm，長(zhǎng) 1200mm。還有設(shè)定進(jìn)料方式和出料方式，容器桶上部設(shè)蓋子裝填物料，下部開口卸放物料，為使物料快速卸放，底部卸料開口做大。攪拌容器為半圓柱形，尺寸如圖 2.5 所示。有了以上尺寸設(shè)定，合理布局電動(dòng)機(jī)的位置，傳動(dòng)裝置的布局，完成總體結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)。9圖 2.5 攪拌容器外殼尺寸選材方案:混合機(jī)可采用碳鋼、錳鋼、304 不銹鋼、316L 不銹鋼鋼、321 不銹鋼以及其它材質(zhì)的鋼材定制，并且不同材質(zhì)也可以結(jié)合使用；設(shè)備選材時(shí)區(qū)分：與物料接觸部分以及非與物料接觸部分；混合機(jī)內(nèi)部還可以針對(duì)性增加如防腐、防粘結(jié)、隔離、耐磨等功能性的涂層或保護(hù)層；不銹鋼表面處理分噴砂、拉絲、拋光、鏡面等處理方式，并可分別應(yīng)用于不同的使用部位；10第 3 章 臥式混合機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 電機(jī)選取攪拌設(shè)備的攪拌軸通常由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)選用一般依據(jù)以下幾個(gè)原則：（1）根據(jù)攪拌設(shè)備的負(fù)載性質(zhì)和工藝條件對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)、調(diào)速等要求，選擇電動(dòng)機(jī)類型。（2）根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速變化范圍和啟動(dòng)頻繁程度等要求，考慮電動(dòng)機(jī)的溫升限制、過載能力和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，合理選擇電動(dòng)機(jī)容量，并確定冷卻通風(fēng)方式。（3）根據(jù)使用場(chǎng)所大的環(huán)境條件，如溫度、濕度、灰塵、雨水、瓦斯和腐蝕及易燃易爆氣體等，考慮必要的防護(hù)方式和電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式，確定電機(jī)的防爆等級(jí)和防護(hù)等級(jí)。（4）根據(jù)攪拌設(shè)備的最高轉(zhuǎn)速和對(duì)電力傳動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的過渡過程的性能要求，以及機(jī)械減速的復(fù)雜程度，選擇電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。除此之外，選擇電機(jī)還必須符合節(jié)能要求，并綜合考慮運(yùn)行可靠性、供貨情況、備品備件通用性、安裝檢修難易程度、產(chǎn)品價(jià)格、運(yùn)行和維修費(fèi)用等因素。根據(jù)上述原則，綜合考慮本設(shè)計(jì)的工作條件要求，確定電機(jī)類型為異步電機(jī)，防護(hù)方式防塵、防水濺以及防異物伸入。選取電機(jī) Y132M-4 三相異步電機(jī)，其滿載轉(zhuǎn)速為 1440r/min,功率為7.5kw。圖 3.1 電機(jī)安裝尺寸113.2 傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)3.2.1 傳動(dòng)部分方案根據(jù)混合機(jī)的攪拌轉(zhuǎn)速 50r/min 的速度，在電機(jī)與攪拌軸之間需要傳動(dòng)裝置減速。傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比要求為： 14028.5i減速可有很多種搭配，本文選取減速機(jī)加鏈傳動(dòng)達(dá)到減速目的，鏈傳動(dòng)比帶傳動(dòng)能承受較大的載荷，一般放在減速器后，其基本方案如下：12圖 3.2 傳動(dòng)部分傳動(dòng)比分配：選取減速器的傳動(dòng)比為 7.1，由于總傳動(dòng)比為 28.8，則鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比約為4。3.2.2 減速器的設(shè)計(jì)減速器為 2 級(jí)減速，分配傳動(dòng)比，一般第一級(jí)傳動(dòng)比大于第二級(jí)傳動(dòng)比，分配原則為： 122,(.315)iii為方便計(jì)算，取第一級(jí)傳動(dòng)比為 3，第二級(jí)傳動(dòng)比為 2.37，則總傳動(dòng)比為 7.1。（1）各軸轉(zhuǎn)速40/minmnr21/38/iir32/.72.5n（2）各軸功率=7.5 kW1dpl0.9.4=7.425 0.99 0.97=7.13kW2球 1齒= kW3球 2齒 7.3.76.85（3）各軸轉(zhuǎn)矩11950/5.42/109.24TpnNm229738533/06./選擇小齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為 280HBS，大齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為 240HBS，初選小齒輪齒數(shù)為 21，則大齒輪齒數(shù)1z。2136z第二級(jí)小齒輪齒數(shù)為 則 ，圓整為 50。321z49.713模數(shù)的選取，根據(jù) 21132.tEtdHKTZud試選載荷系數(shù) =1.3，選取區(qū)域系數(shù) =2.43，查得t=0.76， =0.87，材料的彈性影響系數(shù) = 12 EZ1289.MPa按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 ；大齒輪的接1650Hlin觸疲勞強(qiáng)度極限 。計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力250HlinMPa取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1，得1lim0.86572HNKaS2li2.931.MP=541.7512Ha計(jì)算小齒輪分度圓直徑直徑 為1td2313.4920189.2. 50.647td m得出模數(shù)為 50.6m21dz取模數(shù)為 2.5mm，第二級(jí)模數(shù)為 3mm。表 3.1 各齒輪副的幾何尺寸的計(jì)算結(jié)果項(xiàng)目 計(jì)算公式 a-c 齒輪副分度圓直徑 d1zm234z12.5.d6373450d14基圓直徑 bdcos1db23b4cosd149.3bd253.b48d齒頂圓直徑 ad)(21yxhmaa2c3()aad4hxy157.a2639ad45齒根圓直徑 fd)(2*1aaf cm2fd*3()f achxf 16.2ffd35.f42f3.2.3 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)1）選擇鏈輪齒數(shù)由鏈傳動(dòng)速比 ，由表 3.2 選小鏈輪齒數(shù) =25。4i1z表 3.2 齒數(shù)推薦值傳動(dòng)比 i 12 34 56 6齒數(shù) z1 31 27 25 23 21 17 17大鏈輪齒數(shù) z2=i×z1=4×25=100。2）初定中心距 為 500mm，取定鏈節(jié)數(shù) 初定中心距，推薦 =(3050)0apL0a，則：p2112L=80+6.5314.639.5pzzaa選取偶數(shù)鏈節(jié) =146 節(jié)p153）中心距=500mm22121184ppzzzaLL 符合要求。4）驗(yàn)算鏈速 1p25.0.5v1606zn5）作用在軸上的壓軸力 ' 10106.85.25214PFNv3.3 攪拌部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)攪拌部分包括攪拌槳、攪拌容器以及附屬的止動(dòng)扳手、聯(lián)軸器等零件。攪拌槳是機(jī)械攪拌設(shè)備的關(guān)鍵部件，攪拌操作涉及流體的流動(dòng)、傳質(zhì)和傳熱，所進(jìn)行的物理和化學(xué)過程對(duì)攪拌效果的要求也不同；攪拌容器是物料攪拌操作的場(chǎng)所，設(shè)計(jì)時(shí)要求體積符合工作需要，但是質(zhì)量不能太大，否則會(huì)造成不必要的材料浪費(fèi)和功率損失；止動(dòng)扳手是用來(lái)限制攪拌容器運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)；聯(lián)軸器是用來(lái)連接攪拌槳和傳動(dòng)系統(tǒng)輸出軸的。3.3.1 攪拌槳機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)臥式螺帶攪拌機(jī)的傳動(dòng)主軸上布置雙層螺旋葉片，通過傳動(dòng)軸的運(yùn)轉(zhuǎn)，使內(nèi)外螺旋帶在較大范圍內(nèi)翻動(dòng)物料，內(nèi)螺旋帶推動(dòng)物料向兩側(cè)運(yùn)動(dòng)，外螺旋帶推動(dòng)物料由兩側(cè)向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)部分物料在螺旋帶推動(dòng)下，沿軸向徑向運(yùn)動(dòng)，從而形成對(duì)流剪切，實(shí)現(xiàn)全方位無(wú)死角深度混合，使物料在較短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)快16速均勻混合?；旌蠙C(jī)的設(shè)計(jì)工作均帶有一定的經(jīng)驗(yàn)性，從已有的產(chǎn)品選用或適當(dāng)改進(jìn)。混合機(jī)的選用設(shè)計(jì)應(yīng)從以下幾方面考慮：有類似應(yīng)用，而且攪拌效果較滿意的可以選用相同混合機(jī)；生產(chǎn)過程對(duì)攪拌有嚴(yán)格要求又無(wú)類似混合機(jī)型式可以參考時(shí)，則應(yīng)對(duì)工藝、設(shè)備、攪拌要求、經(jīng)濟(jì)性等作全面評(píng)價(jià)，找出操作的主要控制因素，選擇合適的混合機(jī)型式；生產(chǎn)規(guī)模較大或新開發(fā)的攪拌設(shè)備，需進(jìn)行一定的試驗(yàn)研究，尋求最佳的混合機(jī)型式、尺寸及操作條件，并經(jīng)中試后才能應(yīng)用于工業(yè)裝置中。轉(zhuǎn)子的主要參數(shù)確定混合機(jī)轉(zhuǎn)子由內(nèi)外螺旋環(huán)帶組成，主要設(shè)計(jì)參數(shù)有：外環(huán)帶外徑 D1，內(nèi)環(huán)帶外徑 D2，外環(huán)帶寬度 b1,內(nèi)環(huán)帶寬度 b2,螺距 S、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n，內(nèi)環(huán)帶各個(gè)尺寸。 1D250124bm內(nèi)環(huán)帶外徑 D2混合作業(yè)時(shí)，一般要求在混合室內(nèi)飼料的料面盡量水平，其斜角應(yīng)該小于5°，根據(jù)這一要求，內(nèi)外環(huán)帶推動(dòng)飼料應(yīng)該相等。攪拌槳的大鏈輪槳葉半徑 240mm，小鏈輪槳葉半徑 120mm，槳葉傾角27.36°，螺距 302mm，攪拌槳離輸出口距離為 5mm，離入口面距離 30mm，攪拌軸中心支撐軸為空心桿，外徑為 8mm，內(nèi)徑為 5mm，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖 3.3所示。17圖 3.3 攪拌槳結(jié)構(gòu)尺寸圖 3.4 攪拌槳離出口距離中間的軸鑄造，軸上的支撐架焊接上去，鏈輪為不銹鋼板彎曲后焊接到支架上，焊接后對(duì)接縫處進(jìn)行處理，使表面盡可能光滑。183.3.2 攪拌容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)攪拌容器作用是為物料攪拌提供合適的空間，攪拌容器的幾何尺寸主要指容器的容積 V，筒體的高度 H、內(nèi)徑 D，以及壁厚 等。前面在設(shè)定工作參數(shù)時(shí)已經(jīng)初步確定了容器的容積，在這里以前面的設(shè)定為基礎(chǔ)進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)，由于攪拌槳運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)是一個(gè)圓柱形的工作空間，而且為了達(dá)到較好的攪拌效果，槳片與容器壁之間的距離又不能太大，一般是在 25mm 之間，本設(shè)計(jì)屬于中小型機(jī)械，取用 2mm 的間隙，容器底部因此大致為一個(gè)半圓柱形狀；為了裝料方便，容器上面采用揭蓋式結(jié)構(gòu)；為了出料方便省力，在容器底部設(shè)置出料口；為了減輕容器的重量同時(shí)還要保證必要的強(qiáng)度，取用 10mm 的壁厚；容器采用鑄造的制造方式，最后表面鍍上防腐金屬材料。攪拌容器的 U 型箱體結(jié)構(gòu)如圖 3.4 所示。圖 3.4 攪拌容器結(jié)構(gòu)3.3.3 聯(lián)軸器的選用本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)需要使用 2 個(gè)聯(lián)軸器。第 1 個(gè)是主傳動(dòng)系統(tǒng)中電機(jī)與減速器之間的連接，由于電機(jī)軸伸出部分比較長(zhǎng)，所以減速器與電機(jī)軸之間需要連接聯(lián)軸器，采用普通剛性聯(lián)軸器即可；第 2 個(gè)連軸器為攪拌軸和主傳動(dòng)系統(tǒng)之間，為主傳動(dòng)系統(tǒng)的拆裝方便以及系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)零件的靈活拆裝，攪拌軸余主傳動(dòng)系統(tǒng)之間有較大的距離，如果使用一根軸的話就要求加工和安裝精度很高，否則軸上就會(huì)產(chǎn)生很大的附加約束力，因此在此處將軸斷開，此處采用彈性聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)，對(duì)連接兩軸的同軸度要求降低了，且有吸震作用，降低了傳動(dòng)系統(tǒng)中鏈條受的沖擊力。519圖 3.5 連軸器的位置減速器與電機(jī)軸的第一個(gè)聯(lián)軸器采用如圖 3.6 所示的凸緣聯(lián)軸器，即利用螺栓聯(lián)接兩半聯(lián)軸器的凸緣以實(shí)現(xiàn)兩軸聯(lián)接的聯(lián)軸器。圖 3.6 剛性聯(lián)軸器攪拌軸和主傳動(dòng)系統(tǒng)之間的第二個(gè)聯(lián)軸器采用大扭矩的彈性聯(lián)軸器。圖 3.7 彈性聯(lián)軸器20第 4 章 安全性計(jì)算與校核為了保障機(jī)械零件的強(qiáng)度和剛度，使混合機(jī)運(yùn)行時(shí)具有足夠的安全性和可靠性，需要對(duì)其關(guān)鍵部分零件進(jìn)行校核。本章就軸，軸承等關(guān)鍵零件進(jìn)行剛度，強(qiáng)度校核。4.1 軸承的校核本文攪拌軸兩端采用滾動(dòng)軸承，電機(jī)輸入端的軸承轉(zhuǎn)速較高，攪拌軸處扭矩較大，為保證混合機(jī)能在規(guī)定的工作壽命內(nèi)正常工作,不能盲目進(jìn)行安裝使用,本文不討論減速器中的軸承校核，本文校核攪拌軸兩端的軸承，計(jì)算內(nèi)容如下。對(duì)于攪拌軸直徑為50mm，速度為50r/min低速轉(zhuǎn)動(dòng)，因此此處適合采用圓錐滾子軸承，選用軸承30210圓錐滾子軸承,其尺寸為 ,50920dDBm可畫出輸入軸草圖軸承的壽命計(jì)算 其參數(shù)為(油浴);19.rCKN013.7rlim10inrn取載荷系數(shù) ;2.pfP7.5950=1432.Nmn0rF當(dāng)量動(dòng)載荷 17prPfN軸承的壽命計(jì) 036()846hCLhn符合要求，可以正常工作。4.2 軸的校核本設(shè)計(jì)的軸要么承受明顯的轉(zhuǎn)矩，要么承受明顯的徑向力，受力情況比較簡(jiǎn)單。當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)軸時(shí)雖然考慮到了在載荷影響下的最小軸徑，但是有些軸承受很大的轉(zhuǎn)矩，上面附加的各種傳動(dòng)零件在運(yùn)動(dòng)中也會(huì)產(chǎn)生更大的載荷影響，因此需要對(duì)軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核。21下面以攪拌軸為例，進(jìn)行扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核。軸的載荷分析圖如下圖 4.1 所示。圖 4.1 軸的載荷分析圖扭矩計(jì)算 950/7.509/138.5TpnNmFt FaGFNH2FNH1FNV1 FNV2FtFNH2FNH1 MHMaFaFNV1 FNV2F'NV1=FaMV1MV2M1M2T22攪拌半徑 ，所以作用在攪拌葉片上的力可以粗略計(jì)算為，m24.0R5789.6NTFR圖 4.2 扭矩示意圖攪拌軸重量粗略估計(jì)為 ，那么NG80N4021GFNV攪拌軸有效長(zhǎng)度 ，所以上述載荷分析圖中各個(gè)參數(shù)值計(jì)算如下，1ml mN806.47295.617.4211 VHVatHMRFl軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核公式為（4.1）)(122WTca確定公式中各個(gè)參數(shù)， 。， 查 表許 用 彎 曲 應(yīng) 力 ，對(duì) 稱 循 環(huán) 變 應(yīng) 力 時(shí) 軸 的；，軸 的 抗 彎 截 面 系 數(shù) ，；扭 矩 ， ；為 靜 應(yīng) 力 時(shí) 值 為折 合 系 數(shù) ， 扭 轉(zhuǎn) 切 應(yīng) 力；彎 矩 ， ；軸 的 計(jì) 算 應(yīng) 力 ， MPa70a m164032mN.P1 333 dwWTMca將參數(shù)帶入上述校核公式（4.3）中，得到2363.)(122 MPaWTca所以，攪拌軸是安全的。4.3 鍵的校核本設(shè)計(jì)中在齒輪軸、鏈輪以及攪拌軸上均使用了普通平鍵，有些部位傳遞的扭矩較大，對(duì)于鍵的安全性需要校核。對(duì)于采用常見的材料組合和按照標(biāo)準(zhǔn)選取尺寸的普通平鍵聯(lián)結(jié)，其主要失效形式是工作面被壓潰，除非有嚴(yán)重的過載，一般不會(huì)出現(xiàn)鍵的剪斷。因此，只按照工作面上的擠壓力進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。平鍵連接傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí),其主要失效形式是工作面被壓潰因此,通常只按工作面上的擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算普通平鍵連接的強(qiáng)度條件按 (3-2)式計(jì)算pp20kldT式中 -轉(zhuǎn)矩,N.mm；T-軸頸,mm；d-鍵與輪轂鍵槽的接觸高度, ,此處 為鍵的高度,mm；k hk5.0-鍵的工作長(zhǎng)度,mm, 型鍵 ; 型鍵 ; 型鍵 ,l AbLlBLlC/2lb其中 為鍵的長(zhǎng)度, 為鍵的寬度；Lb電機(jī)輸出軸上扭矩為 11950/57.42/109.24TpnNm攪拌軸上的扭矩為 389.T電機(jī)軸選用 型鍵,其型號(hào)為A740bhL攪拌軸選用 型鍵,其型號(hào)為 21帶入以上數(shù)據(jù)得到電機(jī)軸鍵3087.9MPap pTkld攪拌軸鍵321p pl24所以鍵的強(qiáng)度符合要求。4.4 本章小結(jié)本章對(duì)設(shè)計(jì)后的電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、軸承壽命以及載荷、鍵受力參數(shù)以及攪拌軸等軸類零件進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算，對(duì)部分初選的關(guān)鍵零件進(jìn)行了校核分析，充分保證臥式混合機(jī)的可靠運(yùn)行。