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整理)立式螺旋型混合机

  (整理)立式螺旋型混合机_化学_自然科学_专业资料。精品文档 立式螺旋型混合机 学 生:杨丰赟 指导老师:刘惠恩 (闽南理工学院,学号 101016124) 摘 要:立式混合机是饲料加工厂一种常用的混合机械,特别在一些小型饲料加工厂应用较 广。立式混合

  精品文档 立式螺旋型混合机 学 生:杨丰赟 指导老师:刘惠恩 (闽南理工学院,学号 101016124) 摘 要:立式混合机是饲料加工厂一种常用的混合机械,特别在一些小型饲料加工厂应用较 广。立式混合机由筒体和混合输送两大部分,筒体部分的结构是根据物料的混合量和混合要求确定, 而混合输送部分基于立式螺旋输送机的设计原理。本设计在给定的原始数据的基础上,通过分析和 计算完成了立式混合机的总体设计,传动方案的选择。在此基础上,根据物料的混合要求,进行了 混合机的搅龙、圆筒、电动机、皮带轮等的设计计算。整个机型结构简单,动力消耗少,维护方便 等。 关键词:立式;混合;混合机 Design of Vertical Spiral Mixer Student: Zeng Yusheng Tutor:Tang Chouzhou (Oriental Science & Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128) Abstract : The vertical mixer is a commonly used machinery in feed-processing factory, which is specially widely used in small feed-processing factory. The vertical mixer consist of two major parts including the tube body and the mixer transportation. the tube body is determined by the mixture request and material properties. Based on original data, the total structure and the transmission devices is designed and selected. On that basis, spiral shaft, cylinder, the electric motor, and the pulley was designed and selected. The mixer has such advantages as simple structure, low power consumption and well maintenance. Key words: vertical;mix; mixer 1 前言 精品文档 精品文档 配混合系统是饲料厂的重要工段, 混合机是饲料加工厂的关键设备之一,其中混 合机的性能好坏与使用效果,直接影响生产率和产品质量。近十年来,随着饲料添加剂 工业和成套饲料加工设备的发展,对混合机的要求越来越高。一般说来,要求混合精度 高、混合速度快、能耗低、粉尘密封性好、装载系数大、出料干净、噪音小、操作容 易、运转平稳、清洗维修方便、使用寿命长,对不同物混合料有较好的适应性,混合 后的制剂不产生离析分层现象,对某些混合料还要求不产生混合过热等。 随着经济全球化进程加快,我国已加入 WTO,塑料制品及塑机行业都将面临更加激 烈的市场竞争,面临企业重组,优存劣汰的局面。不断提高混合机品质,全面壮大企 业实力是混合机制造企业的必然选择。与国外先进企业相比,国产混合机无论在理论 设计、制造技术、材料技术、能耗指标、配套器材等方面都存在较大的差距,国内混 合机制造企业要不断壮大,必须研究混合机的技术现状和技术差距,采取有效措施, 不断缩小差距,追赶世界先进水平。国内混合机生产企业应该充分利用中国加入 WTO 的机遇,加强与国外的技术交流,汲取国外先进混合机之长,加快提高我国混合机自 动化控制程度、外观质量、成套性和功能组合性,缩小与国外产品的差距,提高我国 产品在用户中的信任度,使我国混合机不仅在国内市场,而且在国外市场也能占据一 席之地。我国现在已生产的混合机品种日益增加,适用范围不断扩大,产品水平及质 量正在迅速提高,市场竞争能力正在不断增强。特别是我国政府出台了支持产品出口 的各项相关政策,为国内混合机的发展创造了极好的外部条件,这都表明我国混合机 发展前景良好。 1.1 选题研究的目的与意义 混合机是利用机械力和重力等,将两种或两种以上物料均匀混合起来的机械。混 合机械广泛用于各类工业和日常生活中。混合机可以将多种物料配合成均匀的混合物, 如将水泥、砂、碎石和水混合成混凝土湿料等;还可以增加物料接触表面积,以促进 化学反应;还能够加速物理变化,例如粒状溶质加入溶剂,通过混合机械的作用可加 速溶解混匀[1]。 本论文是设计一种立式螺旋混合机,根据其特点设计时要求必须有合理的结构(包 括制造工艺合理,搅龙的连接牢固可靠,检修安装方便等)和足够的强度,同种混合 机可用于几种不同的混合过程,而且螺旋式由于其有可以使物料循环的能力,几乎是 应用中最广泛的一种类型,这就决定了该混合机具有很好的设计和开发价值。 2 混合机的混合机理和类型 2.1 混合机的混合机理 精品文档 精品文档 工作时,将按比例配好的各种物料依次倒入进料斗内。由垂直搅龙将物料向上推 送至搅龙顶部的敞开口后,向四周甩出。物料下落到机器底部,再次被搅龙向上推。 这样经过反复多次循环,饲料得到均匀混合,然后经卸料斗排出[2]。 2.2 混合机的分类 在生产工艺过程中,多采用机械混合。以下所述均为按机械混合的方法来实现物 料混合的混合机。混合机可根据其布置形式、用途、结构、工作原理及与配合器配合 工作的方式来分类。 按混合机的布置形式,可分为立式混合机和卧式混合机;根据其适应的饲料种类, 可分为干粉料,湿拌料和稀饲料混合机;按结构和工作原理,可分为回转筒内无搅拌 部 M 式、固定腔室(内配搅拌部件)式两类,根据被混合物料的物态不同,采用不同工 作部件。用于粉料混合的有螺旋、叶片和螺带式;用于稀饲料搅拌的有螺旋、桨叶和 叶片式;对于潮湿料则用螺旋和叶片式。 混合机主要分两大类,即旋转容器式混合机和固定式容器混合机,其中旋转式混 合机又包括圆筒混型合机、双锥型混合机、V 型混合机、正方体型混合机;固体容器式 混合机分为螺旋带式混合机、立式螺旋混合机,下面对这些混合机进行介绍[3]。 2.2.1 圆筒混型合机 圆筒型混合机按其回转轴线位置可分为水平型及倾斜型两种。图 1 所示为圆筒型 混合机示意图。当水平型圆筒混型合机操作时,物料的流动型简单,它缺乏沿水平轴 线的横向运动,容器两端都有混合死角,且卸料不便,故混合效果不够理想,一般不 采用;倾斜型圆筒混型合机,由于容器与水平轴线间存在一定的角度,这便减小了物 料在水平型容器内运动的缺点,而使流型复杂化,混合能力增强。 2.2.2 双锥型混合机 双锥型混合机,它的容器由两个锥筒和一段短圆柱筒焊接而成,其锥角是根据被混合 散料的逆止角来确定,有 600 和 900 两种结构,其转速底,横流效应良好,对流动性好 的物料混合较快,且消耗功率底。 2.2.3 V 型混合机 V 型混合机,它的旋转容器由两个倾斜圆筒组成,两筒轴线 之间,容 器与回转轴非对称布置。起混合时间为 4 分钟左右,转速在 6~25r/min,主要用于 干粉类食品物料的混合。 2.2.4 正方体型混合机 精品文档 精品文档 正方体型混合机的容器为正立方体,而正方体对角线的位置,即旋转容体的轴线, 混合时间短,混合速度快,且没有死角产生,卸料容易,适用于咖啡等物料的混合。 进口 出口 图 1 双锥型混合机示意图 Fig1 Dicone mixer schemes 图 2 V 型混合机示意图 3 立式混合机结构特点 3.1 立式混合机结构组成 Fig2 V mixer schemes 立式螺旋混合机组要由:受料斗, 搅龙, 圆筒, 搅龙外壳,, 卸料开关[4]。 3.2 立式混合机特点 立式混合机的特点: 1)配用动力小,占地面积小 精品文档 精品文档 2)结构简中紧凑,操作维修方便,噪音小,对物料的适应性广,不需要特殊的生 产场地 3)一次装料量多,调批次数少 4)每批料混合时间长 5)混合精度不高,腔内物料残留量较多。 4 混合机主要技术参数的确定 4.1 原始数据 混合机容量: 1 m3; 主轴转速:360 r/min; 混合时间:15~20 min; 功 率:3.6 kW。 4.2 混合机主要结构参数的确定 4.2.1 立式螺旋混合机结构参数 查《农业机械设计手册》P1222 表 18-1-12 1)混合室容积 V(m3) 0.6~2 2)圆筒直径 D(m) 0.8~1.8 3)圆锥部分的锥角 4)圆筒高度 H(m) 600 (0.4~2)D 5)垂直螺旋的直径 d (0.25~0.35)D 6)螺旋与套管的间隙(mm) 8~10 7)套管顶端与顶板的间距 0.75d 8)套管底端与圆锥内壁板的间距 0.75d 圆筒直径:1000 mm 高度:2166.5mm 4.2.2 生产率 立式螺旋混合机的生产率 Q 为: Q=60V?? /T (kg/h) (1) 式中 V—混合室容积(m3) ? —混合室充满系数,? =0.75~0.85 ? —混合饲料的容积质量, ? =500~550(kg/m3) T—生产一批饲料所用时间,一般为 6~20min 精品文档 精品文档 Q=158400 4.3 电动机选择 1)小型三相异步电动机(封闭式),型号 Y(IP44),作一般用途的驱动源,即用于 驱动对驱动性能、调速性能及转差率无特殊要求的机器和设备;亦用于灰尘较多,水 土飞溅的场所。适用与无特殊要求的机械上,如机床,风机,运输机,搅拌机,农业 机械等,额定电压 380V,频率 50HZ。 2)小型三相异步电动机(防护式),型号 Y(IP23),作一般用途的驱动源,即用于 驱动对驱动性能、调速性能及转差率无特殊要求的机器和设备,但必须要求周围环境 比较干净,防护要求较低的场所。 3)YZR、YZ 系列冶金及起重机用三相异步电动机。YZR 系列为绕线转子电动机, YZ 为笼型转子动机。冶金及起重用电动机大多采用绕线KW 以下电动机 预计在启动不是很频繁而电网量有许可满压启动的场合,也可采用笼型转子。 4)YL 系列单相双值电容余部电动机,具有转矩高,效率高,功率高的特点,但是 适用与启动力矩较大的空气压缩机、木工机械、粉碎及其他小型机械[5]。 4.3.1 工作机所需功率 Pw Pw= 3.6 kW (2) 4.3.2 电动机输出功率 Pd=Pw/η (3) η =η 带η 轴承 =0.96? 0.99=0.9504 (4) Pd=3.787KW 4.3.3 电动机转速的选择 按照工作机转速要求和传动机构的合理传动比范围,推算电动机转速范围,V 带传 动比为 2~4。 nd=(i1’·i2’…in’)nw 初选为异步转速为 1440r/min 的电动机 4.3.4 电动机型号的确定 根据上述对几种常用电动机的分析,综合考虑到立式混合机属于无特殊要求,配 用动力小的一种农业机械,采用小型三相异步电动机(封闭式),型号 Y(IP44)。已知 混合机的功率后,查阅《机械设计手册》,由于考虑到功率应当比计算值大一些,查阅 标准,选取 Y112M-4 型电动机,其额定功率 4KW,额定电压 380V,频率 50HZ,满载转 速 1440r/min。基本符合题目所需的要求[6]。 5 传动方案的确定 精品文档 精品文档 结合本设计的要求,现有三种传动方案如图 3 所示: 1、电动机 2、减速器 3、套筒 4、联轴器 5、联轴器 6、电动机 7、料筒 8、滑块联轴器 9、小带轮 10、大带轮 11、减速器 12、电动机 13、套筒 图 3 三种传动方案简图 Fig3 Three transmissions scheme diagram 方案 a 采用了带有电机的摆线针轮减速器,大大简化了结构,由于减少了功率的 传动环节,功率传递损失较小,工作效率较高。它的缺点是价格较其它减速器稍高、 制造精度要求较高,传相对于链传动较低,使用时需要张紧,作用于轴上的径向压力 较大,不能在高温下使用。 方案 b 是电动机通过带传动和减速器,将动力传至螺旋轴。传动装置的外形尺寸 大,且带传动不适合在低速和大传动比下使用,有弹性滑动或打滑现象,难以保持准 确的传动比。 方案 c 的结构简单,直接用 v 带连接,有很好的过载保护作用,结构简单,易于 安装处理。 经过比较,和考虑本设计立式混合机的实用情况,选用方案 c。 精品文档 精品文档 由于混合搅拌机的工作环境以及外形的要求,传动方案应简化和轻化,且混合机 安装形式的影响,故选择带传动为其驱动方式[7]。 6 三角皮带轮的传动设计 带传动是一种挠性传动。带传动的基本组成零件为带轮(主动轮和从动轮)和传 动带。当主动轮转动时,利用带轮和传动带间的摩擦或啮合作用,将运动和动力通过 传动带传递给从动带轮。带传动具有结构简单、传动平稳、价格低廉和缓冲吸振等特 点。 按照工作原理的不同,带传动可分为摩擦型带传动和啮合型带传动。在摩擦型带 传动中,根据传动带的横截面形状的不同,又可以分为平带传动、圆带传动、V 带传动 和多带传动。 平带传动结构简单,传动效率高,带轮也容易制造,在传动中心距较大的情况下 应用较多。 圆带结构简单,其材料为皮革、棉、麻等多用于小功率传动。 多锲带兼有平带柔性好和 V 带摩擦力大的优点,并解决了多根 V 带长短不一而使 各带受力不均的问题。多锲带主要用于传递功率较大同时要求结构紧凑的场合。 啮合型带传动一般也称为同步带传动。它通过传动带内表面上等距分布的横向齿 和带轮上的相应齿槽的啮合来传递运动。与摩擦型带传动比较,同步带传动的带轮和 传动带之间没有相对滑动,能够保证严格传动比。但同步带传动对中心距及尺寸稳定 性要求较高。 在带传动类型选择中,因为 V 带的横截面呈等腰梯形,带轮上也做了相应的轮槽。 传动时,V 带只与轮槽的两个侧面接触,即以两侧面为工作面。根据槽面摩擦原理,在 同样的张紧力下,V 带传动较平带传动能产生更大的摩擦力。这是 V 带传动性能上的主 要优点。加上 V 带传动允许传动比较大,结构紧凑,以及 V 带传动多已标准化并大量 生产等优点,因而 V 带的传动应用比平带传动广泛的多,故在这里选用 V 带传动。 6.1 设计功率 Pd 的计算 计算功率 Pd= k A P 是根据传递功率 P 和带的工作条件而确定的 式中:Pd―计算功率,KW; k A ―工作情况系数; P―所传递的额定功率,即电动机的额定功率,KW。 根据混合机的工作情况,载荷变动较小。查《机械设计》P156 表 8-7 选择其工况 系数 KA=1.1 精品文档 精品文档 Pd=P? KA=4? 1.1=4.4 KW (P 为电动机功率) 6.2 选择带型 电动机满载转速为 1440 r/min,根据设计功率 Pd 和小带轮的转速即电动机的转速 查《机械设计》P156 图 8-11 确定选用 A 型带[8]。 6.3 计算传动比 传动比大,会减少带轮的包角。当带轮的包角减少到一定程度时,带传动就会打 滑,从而无法传递规定的功率。因此带传动的传动比一般为 i≤7,一般取值 i=2~5。 根据《机械设计》P155。 由电动机的满载转速 n1=1440r/min;大带轮的转速 n2=360r/min;所以带传动的 传动比为: i ? n1 ? 1440 ? 4 n2 360 (5) 6.4 小带轮的尺寸确定 为防止带的弯曲应力过大而导致带的寿命降低,小带轮的基准直径 d1 大于等于最 d 小直径 ? 75mm ,查《机械设计基础》P193 表 11-7 取小带轮直径 d1=90mm[9]。 min 6.5 大带轮的尺寸确定 因为: i = n1 = d 2 n2 d1(1? ? ) (6) 一般取带传动的弹性滑动率ε 为:1%~2%; 我们取带传动的弹性滑动率为:ε =1.5%。 所以: d2 = i · d1·(1-ε ) =4×90×(1-0.015) =354.6 mm 则由《机械设计基础》P193 表 11-7 注取大带轮直径 d2=355mm 6.6 验算传动比误差 ?i 对于 V 带传动的传动比误差范围一般在: ?i ±5% 。 因为: i1 = d2 = 355 =4.004 d1(1 ? ? ) 90(1 ? 0.015 ) ?i = i1 ? i ×100%= 4.004 ? 4 ×100%=0.1 % i 4 (7) 所以:故符合 ?i 的取值范围。 6.7 带轮带速的验算 当带传动的功率一定时,提高带速,可以降低带传动的有效拉力,相应地减少带的 根数或者 V 带的横截面积,总体上减少带传动的尺寸;但是,提高带速,也提高了 V 带的离心应力,增加了单位时间内带的循环次数,不利于提高带传动的疲劳强度和寿 精品文档 精品文档 命。降低带速则有相反地利弊。因此,带速不宜过高或过低,一般 v=5~25 m/s,最高 带速V max<30 m/s。 V 带速度 v= ? ? d1? n1 =6.78 m/s 60 ?1000 带速在 5~25m/s 范围内,符合。 6.8 V 带传动的中心距的确定及小带轮的包角验算 中心距大,可以增加带轮的包角,减少单位时间内带的循环次数,有利于提高带 的寿命。但是中心距过大,则会加剧带的波动,降低带传动的平稳性,同时增大带传 动的整体尺寸[9]。中心距小,则有相反地利弊。一般初选带传动的中心距为 0.7(d1+d2) a a02(d1+d2), 式中, 为初选的带传动中心距。为了考虑到混合机的整体结构的紧 0 a 凑性,所以 a0 的值不宜过大,初定中心距 =700mm 0 6.8.1 计算带的基准长度: 对于 V 带的基准长度我们可以用下公式来进行计算: L0 ? 2 a0 ? ? 2 (d1 ? d 2) ? (d 2 ? d1) 4 a0 2 =2? 700 + ? ? (90+355) + (355 ? 90)2 2 4 ? 700 (8) =2123.73mm 查《机械设计基础》P190 表 11-2 选取带的基准长度 Ld=2240mm。 6.8.2 计算实际中心距 a = a0 + Ld ? L0 = 700 + 2240 ? 2123.73 = 758.135 ≈760mm 2 2 6.9 V 带传动的皮带根数的确定 (9) 为了使各根 V 带受力均匀,带的根数不能过多,一般少于 10 根。否则,应选择横 截面积较大的带型,以减少带的根数。查《机械设计》P158 式(9-25) Z= Pc = 4.4 = 3.55 (P0 ? ?P0 )K? KL (1.06 ? 0.17) ? 0.95 ?1.06 取 Z=4 根 Pc ---计算功率。 P0 ---单根 V 带所能传递的功率。 ?P0 ;单根 V 带的功率增量。 K? ---包角系数。 KL ---V 带长度系数。 6.10 小带轮包角 (10) 精品文档 精品文档 查《机械设计》P148 式(8-7),小带轮上的包角?1 小于大带轮上的包角? 2 。又查 《机械设计》P148 式(8-6),小带轮上的总摩擦力相应地小于大带轮上的总摩擦力。 因此,打滑只可能在小带轮上发生。为了提高带传动的工作能力。应使?1 ≥90 ? 。 [10] ?1 ? 180? ? d 2 ? d1 ? 57.3? = a 160.02 ? ≥120 ? (11) 因此包角合适。 6.11 V 带传动的张紧力 F0 = 500 Pc ( 2.5 ?1) ? qv2 = z ? v K? 136.952 N (12) 6.12 轴上荷载 为了设计带轮轴的轴承,需要计算传动作用在轴上的荷载 FQ(查《机械设计》P159 图 8-13) FQ = 2Z F 0 sin ?1 2 (查《机械设计》P159 式 8-28) FQ = 2Z F 0 sin ?1 2 = 2? 4? 136.952? 0.9848 = 1078.96 N 6.13 V 带传动的带轮结构设计 (13) 根据带轮的基准直径和带轮转速等已知条件,确定带轮的材料,结构形式,轮槽、 轮辐和轮毂的几何尺寸、公差和表面粗糙度以及相关技术要求。 V 带轮由轮缘、轮辐和轮毂组成。根据轮辐结构不同,V 带轮可以分为实心式、腹 板式、孔板式、椭圆轮辐式。对于 V 带轮的设计应满足的要求有:质量小,结构工艺 性好;无过大的铸造内应力;质量分布均匀,转速高时要经过动平衡;轮槽工作面要 精细加工,以减少带的磨损;各槽的尺寸和角度应保持一定的精度,以使载荷分布较 为均匀等。 V 带轮的技术要求:铸造、焊接或烧结的带轮在轮缘、腹板及轮毂上不允许有砂眼、 裂缝、缩孔及气泡;铸造带轮在不提高内部应力的前提下,允许对轮缘、凸台、腹板 及轮毂的表面缺陷进行修补;转速高于极限转速的带轮要做静平衡,反之要做动平衡。 V 带轮的轮槽与所选用的 V 带的型号相对应,查《机械设计》P161 表 8-10. 带轮的材料主要采用铸铁,常用的材料牌号为 HT150 或 HT200;转速较高可以 采用铸钢或用钢板冲压后焊接而成。小功率的可采用铸铝或塑料。带速 V ? 30m/s 的传 动带,其带轮一般用 HT200 制造,高速时宜采用钢制带轮,速度可达到 45m/s。 对于本混合机我们选用 V 带轮的材料为:铸铁 HT200。 小、大带轮的各部分尺寸计算,根据《机械设计》P160 图 8-14。 精品文档 精品文档 小、大带轮的示意图如图 4 和图 5 所示: 图 4 小带轮 Fig4 Small pulley 6.14 V 带传动的键的选择 精品文档 图 5 大带轮 Fig5 Big pulley 精品文档 在本设计当中,选择圆头普通平键联接。因为圆头普通平键宜放在轴在上指状铣 刀铣出的键槽内,从而使键在键槽内固定良好。这种键用途广泛。缺点是键的端部侧 面与轮毂并不接触,不能参与传递转矩,而且轴上键槽端部的应力集中较大。本设计 中加工的键槽用端铣刀加工的,故可选用 A 型键槽[11]。 由上述可知电动机的输出轴的伸出长度为:E=60mm=;轴径为 d28mm;选用平键 来进行 V 带传动的径向定位。 经查表得:小带轮上的为:键 8×7 GB/T1096—2003;表示为:圆头普通平键(A 型);b=8 mm,h=7 mm;L=46 mm,材料为钢,许用挤压应力 [? p ]= 100 MPa; 7 搅龙的设计与计算 一般轴的长度与直径之比均较大,属于相对细长类零件。一般轴所受的力有扭转 力矩和径向力,有时也会受到轴向力。这些力使轴产生切应力和弯曲正应力(以及轴 向压应力)。设计时应考虑这些应力,使轴有足够的承载能力。有些精密的轴要求控制 其在受力以后的弹性变形量,则还应着重考虑其刚度。 但在实际使用过程中,往往会发现某些静强度和刚度足够的轴会发生非预料的失 效(例如断列、过量塑性变形和摩擦表面剥落等现象),致使机器报废、或发生重大事 故。造成失效的原因很多,主要是由于轴的疲劳强度不足等。因此设计轴时除了有足 够的短时承载能力外,还应考虑有长期的使用寿命。 轴可分为回转轴和非回转轴两类: 回转轴一般是两个支点支承(个别也有多支承),作回转运动。它在扭转力矩和径 向力的作用下,产生切应力和弯曲应力。多数轴均属于此类。但有少数轴在理论上不 承受或很少承受径向力和轴向力,仅承受扭转力矩,设计是应另行考虑。软轴也属于 此类,但由于它有其特殊性,故单独考虑。 非回转轴一般是两个支点支承,不作回转运动,理论上只承受径向力和所产生的 弯曲应力。例如销轴和心轴均属于此类。但有时也有轴向力。 设计轴时不能只孤立地考虑一根轴本身,也不能仅仅考虑强度计算。它必须和轴 系以及整个机器整体结合起来。因此设计轴时应考虑下列问题: 1)所选材料的强度、硬度以及热处理状态,在特殊情况下还应考虑耐腐蚀性和高 温性等。此外,还应考虑材料的价格、加工容易程度和采购是否容易等等。 2)轴是否满足强度、刚度要求和规定的使用寿命。 3)轴和轴系的尺寸、结构和配置等是否与整个机器相适应。 精品文档 精品文档 4)轴上各种零件如齿轮、带轮等的联结方法、位置、固定、装配和拆卸等是否合 理。 5)轴的加工。 6)轴及轴系在正常情况下的振动,应在允许的范围内。 7)轴承的装配方案、安装、拆卸及其润滑是否合理。 8)轴的密封装置的选择是否合理。 9)联轴器的形式、位置以及其在轴上的固定方式是否合理。 10)轴上个零件间的相互位置及其安装和拆卸顺序。 11)装配时的轴向位置调整方法和检测手段。 12)运转中出现异常现象如振动、噪声、发热时的处理[12]。 7.1 计算搅龙轴的最小直径 d min 轴的材料选用 45 号钢调质处理。 d≥ C3 P 3.6 = 108 3 = 23.268 mm n1 360 (14) 考虑到键槽对轴强度削弱的影响,轴径应加大 5%,则 d = 23.268*1.05 = 24.43 mm 圆整成标准直径,因 d 为转矩的输入端轴径,属有配合要求的轴段,查表取标准直径 d = 25 mm[13]。 7.2 大带轮上的键选择 大带轮上的为:键 8X7 GB1096—2003;表示为:圆头普通平键(A 型);b=8 mm, h=7 mm;L=40 mm,材料为钢,许用挤压应力[? p ] = 100 MPa。 7.3 轴的结构设计、定位 精品文档 图6 轴 Fig6 Shaft 精品文档 7.4 轴的校核 图 7 扭矩 许用弯曲应力[? ?1b ] = 60 Mpa 叶片上圆周 Ft = 1232.22 N Fig7 Torque picture (15) (16) 轴向力 Fa = 330.17 N F AH = F BH = F t = 616.11 N 2 水平弯矩 M CH = F CH ? L 2 = 585.77 N?m 垂直弯矩 M CV = 25.58N ? m (17) 输入转矩 T = 95.5N? m 合成弯矩 M c = 586.33N ? m 当量弯矩 M e = 587.03N ? m 强度校核? e = Me Wc = Me 0.1d 3 = 587.03 0.1? 603 = 0.027 MPa [? ?1b ] = 60 MPa 所以轴安全[14]。 (18) 精品文档 精品文档 8 轴上螺旋叶片设计 根据混合机的要求,参照《农业机械设计手册》表 18-1-12 立式螺旋混合机的结 构参数,螺旋叶片外径 D = 250 mm,轴 d l = 60 mm,螺距 P = 250 mm[15]。 9 螺栓联接 混合机采用普通螺栓联接,主要考虑轴承盒与槽盖板之间的连接,在外荷载 R 的 作用下,每个螺栓所需的预紧力为: F ≥ Kc ? R = 1.1?1079 = 2967.25 N z ? fc ? m 4 ? 0.1?1 Kc —可靠性系数 (1.1~1.3) (19) R—横向外荷载 Z—螺栓数目 f c —接合面间摩擦系数 (0.10~0.16) m—接合面数 预先选用性能等级为 4.8 的螺栓,其屈服极限? s = 340 Mpa,因不能严格控制预 紧力,螺栓联接的安全系数 S 取 6.5,螺栓许用应力为: [? s ] = ?s = S 340 6.5 = 52.3 Mpa 螺栓小径的计算 (20) d1 ≥ 4 ?1.3? F = ? ?[? s ] 4 ?1.3? 2967.25 = 9.69 mm 3.14? 52.3 查《机械设计基础》P147 表 10-1 得公称直径 d 为 12,即 M12 螺栓。 (21) 因其余螺栓受力要求并不高,只起到联接作用,因此选择 M8 螺栓即可[16]。 10 大小带轮键的校核 要使键满足要求,则要满足挤压应力 _____ ? p ? dhl ? [? p] (22) T—轴传递的转矩 d—轴的直径 h—键的高度 l—键的工作长度 10.1 小带轮键 ? p ≈ 4 ? 26.52 ?1000 28? 7 ? 38 = 14.34 MPa ≤[? p ] = 100 Mpa 精品文档 精品文档 因此适合。 10.2 大带轮键 ? p ≈ 4 ? 95.5 ?1000 25? 7 ? 32 = 28.21 MPa ≤[? p ] = 100 Mpa 因此合适。 11 滚动轴承及轴承座的确定 11.1 类型选择 混合机的螺旋轴在混合物料时受到物料给与其施加的向下的轴向反作用力,因此 轴下的轴承选择推力球轴承。根据轴径的大小 d下 = 35 mm,选择轴承 51207 GB/T 301-1995. 由于螺旋轴的长度与直径之比大,安装时不能很好的确保轴两端的同轴度,且上 端只受径向力,再根据轴径的大小 d上 = 45 mm,选择轴承 1209 GB/T 281-1994[17]。 11.2 滚动轴承座尺寸 图 8 轴承端盖 Fig8 Bearing cover 精品文档 图 9 轴承座 Fig9 Bearing bas 精品文档 图 10 轴承端盖 Fig10 Bearing cover 图 11 轴承座 12 润滑选择 Fig11 Bearing base 轴承处用滚珠轴承润滑,SH0386-1992 13 结论 通过本次毕业设计使我充分认识到,这次设计其实是综合运用机械设计课程和其 它选修课程的知识,分析和解决机械设计问题,进一步巩固、加深和拓宽所学知识的 过程。通过设计实践,我逐步树立了正确的设计思想,增强了创新意识和竞争意识, 熟悉掌握了机械设计的一般规律,培养了我分析和解决问题的能力。通过设计计算、 绘图以及运用技术标准、规范、设计手册等有关设计资料,使我进行了全面的机械设 计基本技能的训练。另外通过本次设计使我领悟出机械设计的一般进程为:设计准备、 传动装置总体设计、传动零件设计计算、装配轩设计、零件工作图设计、编制写设计 说明书。如果随意打乱这个过程则在设计过程中肯定会多走弯路。在设计过程事我们 精品文档 精品文档 在独立完成的同时,要时刻跟指导老师沟通和请教,要掌握设计进度,认真设计。每 个阶段完成后要认真检查,有错误要认真修改,精益求精。毕业设计的和个阶段是相 互联系的。设计时,零、部件的结构尺寸不是完全由计算确定的,还要考虑结构、工 艺性、经济性以及标准化、系列化等要求。由于影响零、部件尺寸的因素很多,随着 设计的进展,考虑的问题要更全面和合理,故后阶段设计要对前阶段设计中的不合理 结构尺寸进行必要的修改所以,设计要边计算、边修改设计计算和绘图交替进行。在 设计中要贯彻标准化、系列化与通用化可以保证互换性、减低成本、缩短设计周期, 是机械设计应遵循的原则之一,也是设计质量的一项评价指标。在课程设计中应熟悉 和正确采用各种有关技术标准与规格,尽量采用标准件,并应注意一些尺寸需圆整为 标准尺寸。同时设计中应减少材料的品种和标准件的规格。 另外,通过本次设计,使我运用和种机械绘图软件的技能得到了很大的提高,也 正是运用了先进绘图软件,才使我整个设计过程大大的简化了,设计速度也得到了很 大的提高。 不能说这次设计是非常圆满的完成的,因为还有一些考虑欠妥的地方,希望老师 批评指教,但至少可以视为一个进步,以后还能因此有更大的进步! 经过三个月的努力,我相信这次毕业设计一定能为四年的大学生涯划上一个圆满 的句号。 参考文献 [1] 沈再春主编.农产品加工机械与设备[M].北京.中国农业出版社.1993:23-56 [2] 李良藻、刘惠恩主编. 农产品加工机械[M].长沙:湖南教育出版社,1989:46-89 [3] 无锡轻工业学院主编. 食品工厂机械与设备 [M].北京:中国轻工业版社,1993:231-460 [4] 第一机械工业部农业机械研究所.农业机械设计手册 [M].北京:机械工业出版社, 1972:266-465 [5] 庞声海 饶应昌. 饲料加工机械使用与维修[M].北京:中国农业出版社,2000:289-311 [6] 农产品加工机械与设备.中国农业出版社,2002.12:225-280 [7] 沈再春.农产品农学专业用.农业生产机械化农学机械分册,1992.5:188-269 [8] 张安云.机械输送设备.中国财政经济出版社,1998.9:154-173 [9] 成大先.机械设计手册.北京:化学工业出版社,1993.9:466-547 [10] 王鹰.连续输送机械设计手册.中国铁道出版社,2001:214-329 [11] 王中发.实用机械设计.北京理工大学出版社,2003.6:332-384 精品文档 精品文档 [12] 王少怀.机械设计师手册(上册)电子工业出版社 2006.7:179_192 [13] 程凌敏.食品加工机械.中国食品出版社,1988.3:96-108 [14] 卜炎,实用轴承技术手册 机械工业出版社 2003.12:12-108 [15] 李传武.新编世界轴承型号对照手册,中国物资出版社 1996.8:46-51 [16] 编辑部委员会,运输机械设计选用手册,化学工业出版社 1999.1:76_81 [17] 濮良贵,纪名刚主编.机械设计手册 高等教育出版社alCutting[M].FourthEdition,1999:77-193 [19] Sors L.Fatigue Design Of Machine Components.Oxford:Pergamon Press,1971:322-359 [20] Mechanical Drive(Reference Issue). Machine Design.52(14),1980:553-597 致谢 本文拟定题目到定稿,历时数月,设计过程中遇到许多问题,在指导老师刘惠恩教 授的帮助下一一解决。 首先要向我的指导老师刘惠恩教授致以最诚挚的感谢。在毕业设计的整个过程中, 刘老师给了我许许多多的帮助和关怀。刘老师学误码渊博、治学严谨,待人平易近人。 在刘老师的悉心指导下,我不仅对以前所学的知识更熟练更扎实,而且更开阔了视野, 更深入,也在怎样处人处事上受益匪浅;同时刘老师对工作的热情、一丝不苟、认真 负责、有条不紊、实事求是,以实际生产应用为前提的态度,给我留下了深刻的印象, 也是我以后参加工作的学习榜样。在此谨向刘老师表示衷心的感谢和深深的敬意。 同时,我要感谢学校给我提供了良好的学习环境和丰富的学习资源,一并感谢为我授 课的各为老师,是他们的传道、授业、解惑,让我学到了知识,培养了能力。也感谢 我的同窗同学,感谢他们的探讨和交流,感谢他们的帮助和支持。 精品文档 精品文档 最后,向我的家人和朋友表示深深的谢意。 附录 附录 1:(装配图 A0 x1) 附录 2:(零件图 A1 x1) 附录 3:(零件图 A2 x4) 附录 4:(零件图 A4 x6) 精品文档

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