臥式雙螺旋混合機設計【全套含CAD圖紙和SW三維模型】

臥式雙螺旋混合機設計【全套含CAD圖紙和SW三維模型】,全套含CAD圖紙和SW三維模型,臥式,雙螺旋,混合,設計,全套,cad,圖紙,以及,sw,三維,模型 畢業(yè)論文（設計）中期檢查記錄表 學生姓名 班級 課題名稱 臥式雙螺旋混合機設計 課題完成進度（學生自述） 1.三維圖已經(jīng)基本完成； 2.二維圖用solidworks軟件導出尚未開始修改； 3.畢業(yè)設計說明書已經(jīng)開始，已將部分裝置的設計寫出 存在的問題及整改措施（學生自述） 1. 三維圖中傳動系統(tǒng)處的帶輪傳動沒有畫出，后期需要將其補充完整； 2. 由于二維圖是用三維軟件導出，存在一定的問題，后期需要進行仔細的修改； 3. 畢業(yè)設計說明書不全，缺少計算和參考文獻，后期需要繼續(xù)完成 指導教師意見（課題進展情況、優(yōu)缺點、整改措施等） 指導教師簽名 年 月 日 學院意見 負責人簽名 年 月 日 臥式雙螺旋混合機設計 收稿日期：2016-06-06 作者簡介：趙珠（1993-），女，漢族，學生，本科，研究方向為臥式雙螺旋混合機。 E-mail:1498270068 @qq.com Tel：18911724251 摘要： 攪拌設備使用歷史悠久，大量應用于化工、石化、輕工、醫(yī)藥、食品、采礦、冶金等行業(yè)中。攪拌設備可以從各種不同角度進行分類，如按照攪拌裝置的安裝形式簡單的可分為立式和臥式，其中臥式是指攪拌容器軸線與混合機回轉軸線都處于水平位置。臥式混合機的基本結構、基本尺寸進行了詳細設計，并利用SOLIDWORKS對混合機結構進行三維建模，以便更直觀地展現(xiàn)設計思想和進行結構分析；并對設計零件進行了分析校核，保證混合機的可靠運行。 關鍵詞：臥式；混合機；混合；食品工業(yè) 中圖分類號： 文獻標識碼：A 文章編號： 0 引言 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用最廣的過程操作之一，大量應用于化工、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，攪拌與混合技術發(fā)展很快、攪拌與混合設備向著大型化、標準化、高效節(jié)能化、機電一體化、智能化和特殊化方向發(fā)展。在這種形式下，技術人員如何借鑒已有經(jīng)驗，掌握新的變化情況，正確設計與選用不同工藝條件下操作的攪拌與混合設備，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。 攪拌混合設備是各種工業(yè)反應不可或缺的重要機械。然而，由于攪拌目的多樣性和混合反應的復雜性，當前，攪拌混合技術還存在著一些問題。例如攪拌效率低，功耗大，鑄造成本高，在自動化選型和設計問題上，長期以來一直依靠專家根據(jù)經(jīng)驗知識人工完成，智能化水平不高，設計周期較長，資金和人力物力消耗巨大等。因此研制新型攪拌裝置和采用先進流場測量技術一直是攪拌過程所研究的主要課題。 在食品工業(yè)中，混合是指兩種或兩種以上不同物料互相混合，成分濃度達到一定程度均勻性的單元操作[2]?；旌蠙C應用于谷物混合、粉料混合、面粉中加輔料與添加劑、干制食品中加添加劑與調(diào)味粉及速溶飲品的制造等操作中，目的是使兩種或兩種以上的粉料顆粒通過流動作用，成為組分濃度均勻的混合物。 近年來，隨著科學技術的發(fā)展和相關理論的完善進一步成熟，混合機的設計和制造獲得了飛速發(fā)展。但是，它也面臨著必需滿足合理利用資源、節(jié)能降耗和對環(huán)境保護要求的嚴峻挑戰(zhàn)。混合機在服從裝置規(guī)模經(jīng)濟化和品種多樣化的同時，正日趨大型化。基于節(jié)能要求，開發(fā)出變頻調(diào)速電機、小剪切阻力槳葉、以新型密封代替機械密封和填料密封，以磁力驅動代替機械驅動?；诮档彤a(chǎn)品總體成本、減少維修保養(yǎng)成本和提高設備品均維修間隔時間的要求，大大提高設備運行壽命?；跐M足衛(wèi)生和降低清洗和殺菌成本的要求，實現(xiàn)CIP（就地清洗）和SIP（就地殺菌），提高自動化水平，避免人與產(chǎn)品接觸，減少人工操作和待機時間，大大提高產(chǎn)品衛(wèi)生水平。這些都是現(xiàn)代新型攪拌裝置的研究方向，其中有許多方面已經(jīng)取得豐碩成果，有些方面還在進一步研究當中[3]。 傳統(tǒng)的混合機密封裝置基本有四種，填料密封、機械密封、液壓密封和唇狀密封。前兩種密封同泵的密封類似。液壓密封最簡單，在混合機中用得最少。唇狀密封只適用于低壓、防塵、防蒸汽的密封，這種密封，結構也很少采用，最常用的密封是前兩種。其中機械密封成本較高，但泄漏率低，維修頻度是填料密封的二分之一到四分之一。 磁力驅動混合機的特點是以靜密封結構取代動密封，混合機與電極傳動之間采用磁力偶合器聯(lián)結，不存在接觸傳遞力矩，能徹底解決機械密封與填料密封的泄漏問題。在國內(nèi)威海自控反應釜公司、開原化工機械磁力反應釜廠、溫州中偉的磁密封設備廠等均生產(chǎn)磁力混合機。國外的瑞典NA型磁力攪拌反應釜，混合機安裝在反應釜底部，混合機與釜底齊平，易于拆卸，可靠、耐用和便于維修。磁力混合機的缺點是對于一些粘稠液體或有大量固體參加或生成的反應尚不能順利使用，此時必須使用機械混合機作為驅動能源。 1 臥式混合機的總體設計及結構 1.1 臥式混合機總體結構方案 臥式混合機的攪拌容器軸線與混合機回轉軸線都處于水平位置；其結構簡單，造價低廉，卸料、清洗、維修方便，可與其他設備配合完成連續(xù)生產(chǎn)，但占地面積一般較大。這類機器生產(chǎn)能力（一次調(diào)粉容量）范圍大，通常在25～400kg/次左右。它是國內(nèi)大量生產(chǎn)各種面食制品的各食品廠應用最廣泛的一種加工設備。所以在食品加工中，如面包，餅干，糕點及一些飲食行業(yè)的面食生產(chǎn)中均得到了廣泛應用。 1.2 傳動方式確定 （1）攪拌機形式選擇，本設計要求臥式攪拌，考慮攪拌形式與目的，采用容器固定式臥式攪拌機。 （2）傳動方案確定，因對攪拌速度要求不高，市場上已有的成熟產(chǎn)品攪拌速度約為30~60r/min，過高的轉速并不會產(chǎn)生良好的攪拌效果，相反還會造成能量的浪費。但是雖然轉速低，啟動轉矩卻很大，選用符合啟動要求的電機，電機轉速約2000r/min，因此傳動系統(tǒng)要采用較大減速比，考慮機器尺寸和振動噪聲要求，采用帶傳動和齒輪傳動組合機構。初步設定的減速機構示意圖如圖1-1所示。 1-小帶輪 2-大帶輪 3-攪拌軸 4-大齒輪 5小齒輪 6電機 圖1-1 傳動系統(tǒng)機構簡圖 1.3 基本尺寸的確定 本設計為小型攪拌機，根據(jù)其工作容量和操作人員的最佳操作位置，攪拌機的外形尺寸為mm，其中攪拌軸軸線高度600mm，攪拌容器下半部分為直徑500mm的半圓筒，上半部分為mm的長方體，筒壁厚8mm，混合機葉片邊緣與筒壁間隙2mm，為了實現(xiàn)更好的攪拌效果，采用雙螺帶式混合機，攪拌軸直徑30mm，長1000mm，大螺帶直徑480mm，帶寬40mm，小螺帶直徑240mm，帶寬30mm。還有設定進料方式和出料方式，容器桶上部設蓋子裝填物料，下部開口卸放物料，有了以上尺寸設定，合理布局電動機的位置，傳動裝置的布局，完成總體結構方案的設計，繪制機構簡圖。總體機構簡圖如圖1-2所示。 1-主電機 2-小帶輪 3-大帶輪 4-齒輪5-攪拌容器 圖1-2 總體機構簡圖 1.4 本章小結 本章通過分析研究食品工業(yè)機械的設計制造要求，確定了用于面粉攪拌的臥式混合機基本結構方案和基本結構尺寸，并對臥式混合機的部分工作參數(shù)進行了設定，為下一步的詳細計算做好了準備。 2 關鍵部件設計 2.1 攪拌機構的設計 至今對混合機的研究還不夠，因而混合機的設計工作均帶有一定的經(jīng)驗性，從已有的產(chǎn)品選用或適當改進?；旌蠙C的選用設計應從以下幾方面考慮： ①有類似應用，而且攪拌效果較滿意的可以選用相同混合機； ②生產(chǎn)過程對攪拌有嚴格要求又無類似混合機型式可以參考時，則應對工藝、設備、攪拌要求、經(jīng)濟性等作全面評價，找出操作的主要控制因素，選擇合適的混合機型式； ③生產(chǎn)規(guī)模較大或新開發(fā)的攪拌設備，需進行一定的試驗研究，尋求最佳的混合機型式、尺寸及操作條件，并經(jīng)中試后才能應用于工業(yè)裝置中[8]。 為了獲得較好的混合效果，本設計采用了雙螺帶式混合機，因為此種混合機有較好的循環(huán)性能，使得整個容器內(nèi)的混合效果比較好[9]。 攪拌槳的大螺帶槳葉半徑240mm，小螺帶槳葉半徑120mm，槳葉傾角27.36°，螺距 240mm[4]，結構設計如下圖1-3所示。 圖1-3 雙螺帶式攪拌槳結構 中間的軸鑄造，軸上的支撐架焊接上去，螺帶為不銹鋼板彎曲后焊接到支架上，焊接后對接縫處進行處理，使表面盡可能光滑[5]。 2.2 攪拌容器的結構設計 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。前面在設定工作參數(shù)時已經(jīng)初步確定了容器的容積，在這里以前面的設定為基礎進行詳細的設計，由于攪拌槳運轉起來是一個圓柱形的工作空間，而且為了達到較好的攪拌效果，槳片與容器壁之間的距離又不能太大，一般是在2~5mm之間，本設計屬于中小型機械，取用2mm的間隙，容器底部因此大致為一個半圓柱形狀；為了裝料方便，容器上面采用揭蓋式結構；為了出料方便省力，在容器底部設置出料口；為了減輕容器的重量同時還要保證必要的強度，取用10mm的壁厚[6]；容器采用鑄造的制造方式，最后表面鍍上防腐金屬材料[7]。 3 結論 　　本課題結合目前國內(nèi)外臥式混合機的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向，具體闡述了一種用于食品加工產(chǎn)業(yè)的臥式混合機的設計和開發(fā)過程。本文主要完成的工作如下： 1．臥式混合機總體結構方案的確定。分析了臥式混合機的特點，確定了設計的基本結構，并根據(jù)工作參數(shù)確定一些必要的設計基本尺寸。 2．驅動元件的選擇。通過計算選出滿足混合機使用要求的交流異步電動機，并詳細列出其技術參數(shù)。 3．主傳動系統(tǒng)的詳細設計。對混合機主運動進行分析計算，設計主傳動系統(tǒng)的各個零件，并利用SOLIDWORKS進行三維建模。 4．混合機其他重要零部件的詳細設計，如機架和外殼等，確定零件結構，繪制零件圖和裝配圖，并利用SOLIDWORKS進行三維建模。 5．零件的強度和剛度計算與校核。對各個已設計零件進行強度和剛度計算，確保滿足使用要求，使混合機具有足夠的可靠性。 參考文獻： [1] 陳志平，章序文，林興華.攪拌與混合設備設計選用手冊[M] .北京:化學工業(yè)出版社，工業(yè)裝備與信息工程出版社，2004:383. 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[9] 趙利軍.攪拌低效區(qū)及其消除方法的研究 [D] .長安:長安大學，2005:13-47. . 臥式雙螺旋混合機設計 一、課題研究的目的和意義 1.研究的目的 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，而此次的目的是為了把我研究的有關的食品加工延生到工廠里去。 1.研究的意義 攪拌與混合操作是應用最廣的過程單元操作之一，大量應用于化工、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，攪拌與混合技術發(fā)展很快、攪拌與混合設備正向著大型化、標準化、高效節(jié)能化、機電一體化、智能化和特殊化方向發(fā)展。在這種形式下，技術人員如何借鑒已有經(jīng)驗，掌握新的變化情況，正確設計與選用不同工藝條件下操作的攪拌與混合設備，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。 攪拌混合設備是各種工業(yè)反應不可或缺的重要工具。然而，由于攪拌目的 多樣性和混合反應的復雜性，當前，攪拌混合技術還存在著一些問題。例如攪拌效率低，功耗大，鑄造成本高，在自動化選型和設計問題上，長期以來一直依靠專家根據(jù)經(jīng)驗知識人工完成，智能化水平不高，設計周期較長，資金和人力物力消耗巨大，等等。因此研制新型攪拌裝置和采用先進流場測量技術一直是攪拌過 程所研究的主要課題。 二、國內(nèi)外現(xiàn)狀及分析 1、混合及國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀及分析 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]。 傳統(tǒng)的混合機密封裝置基本有四種,填料密封、機械密封、液壓密封和唇狀密封。前兩種密封同泵的密封類似。液壓密封最簡單,在混合機中用得最少。唇狀密封只適用于低壓、防塵、防蒸汽的密封，這種密封結構也很少采用，最常用的密封是前兩種。其中機械密封成本較高,但泄漏率低；維修頻度是填料密封的二分之一到四分之一。 磁力驅動混合機的特點是以靜密封結構取代動密封,混合機與電極傳動間采用磁力偶合器聯(lián)結,不存在接觸傳遞力矩,能徹底解決機械密封與填料密封的泄漏問題。國內(nèi),威海自控反應釜公司、開原化工機械磁力反應釜廠、溫州中偉磁傳密封設備廠等均生產(chǎn)磁力混合機。瑞典NA型磁力攪拌反應釜,混合機安裝在反應釜底部,混合機與釜底齊平,易于拆卸,可靠、耐用和便于維修。磁力混合機的缺點是對于一些粘稠液體或有大量固體參加或生成的反應尚不能順利使用,此時必須使用機械混合機作為驅動能源。 一、國外研究及分析 在新型攪拌槳葉的開發(fā)方面，很多公司都在積極開發(fā)具有適合于高黏度物料的槳葉的混合機,其中美國ROSS公司開發(fā)的新型雙行星式混合機是其中之一。同傳統(tǒng)的矩形長條形行星槳葉不同,新型的高黏度攪拌槳葉有一個精確的空間角度，使槳葉的轉動軌跡不但有力地推動高黏度物料向前運動,而且推動它向下運動,不產(chǎn)生爬升,而且比傳統(tǒng)的行星式垂直槳葉的阻力要小得多。傳統(tǒng)的行星式垂直槳葉有兩組,每組兩片垂直的扁長槳葉,當這兩片槳葉在容器里面轉動時,產(chǎn)生極大剪切阻力,功耗大增,電流猛升。這個問題一直是傳統(tǒng)行星式垂直槳葉的要害所在。新型HV槳葉由于是螺旋式設計,兩組HV槳葉在交替轉過一個截面時幾乎是連續(xù)地在切斷物料,負荷是連續(xù)地處于平衡狀態(tài),從而消滅了電流的浪涌現(xiàn)象。德國INOTECH公司采用錐形攪拌原理的攪拌頭,既可攪拌低黏度,也可攪拌高黏度物料。 一、任務要求及預期目標的可行性分析 1. 任務要求： （1）總體方案設計 通過對國內(nèi)外的混合機發(fā)展現(xiàn)狀的研究，以及對食品設備設計原則的學習，在吸取寶貴經(jīng)驗的同時也加入自己的一些改進，制定自己的設計方案。 （2）臥式混合機的結構設計 有了總體的設計方案，將混合機的結構分成主傳動系統(tǒng)、擺動系統(tǒng)、攪拌部分和機架四大部分，然后分別對這四部分進行詳細設計， （3）零件安全性校核 當完成各部分的零件設計后，還要進行安全性校核。本論文主要對處于最復雜受力狀態(tài)下的軸、軸承、鍵以及電機進行了校核計算舉例，其他各個零件的校核計算并沒有寫到論文中。 （4）三維建模與運動仿真 對所設計的混合機進行安全性校核計算后，發(fā)現(xiàn)沒有不符合要求的零件，然后利用Solidworks軟件完成三維實體建模。建模的目的便是讓自己的設計更加直觀，同時還很容易檢查各處結構是否存在干涉現(xiàn)象，再進行運動仿真，觀察運動狀態(tài)是否符合設計目的。 2. 預期目標的可行性分析 臥式混合機的攪拌容器軸線與混合機回轉軸線都處于水平位置；其結構簡單，造價低廉，卸料、清洗、維修方便，可與其他設備完成連續(xù)生產(chǎn)，但占地面積一般較大。這類機器生產(chǎn)能力（一次調(diào)粉容量）范圍大，通常在25～400kg/次左右。它是國內(nèi)大量生產(chǎn)各種面食制品的各食品廠應用最廣泛的一種加工設備。它的特點是，結構簡單，制造成本較低，卸料清洗方便等，所以在食品加工中，如面包，餅干，糕點及一些飲食行業(yè)的面食生產(chǎn)中均得到了廣泛應用。 四、本課題需要重點研究的、關鍵的問題及解決的思路 本課題重點研究混合機的攪拌、混合、卸料、控制修理、其關鍵的問題就是混合機機構的設計及其他輔助機構的設計。具體的解決的思路如下：查找相關資料進行方案的確定，進行機構的構想和可行性分析，最后做出總體設計。 五、工作條件及解決方法 （1）萬方數(shù)據(jù)庫和圖書館查閱相關資料，了解臥式混合機及混合機行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀。 ?。?）從了解的信息中確定設計方案。 　（3）查閱相關資料，了解混合機構，以確定方案中所需的混合機構。 (4) 遇到關鍵性的問題向老師請教 ?。?）畫出裝配圖。利用AutoCAD軟件繪制二維裝配圖和零件圖。 ?。?）參考資料中的計算方法及公式等進行計算校核。 6、 完成本課題的工作方案及進度計劃 工作方案： （1） 查找資料，了解該機器的原理和工作條件等，初步設計該機器。 （2） 用三維軟件繪制所有零部件，根據(jù)資料得到合適的各零件尺寸。 （3） 組裝裝配圖并生成三維立體模型，觀察效果并加以改進。 擬定工作進度： 第1周—第2周 通過查找文獻資料，了解國內(nèi)外現(xiàn)狀。 第2周—第5周 設計總體方案。 第6周—第9周 結構進行具體設計。 第10周—第12周 撰寫設計說明書，對部分問題修改、調(diào)整。 第13周—第14周 整理資料準備答辯。 七、主要參考文獻 [1]王君玲,高玉芝,李成華.旱地缽苗移栽機械化生產(chǎn)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].農(nóng)業(yè)機械化與電氣化.2003(5):5-6. 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[6]于向濤,胡良龍,胡志超,張延化,計福來.我國旱地移栽機械概況與發(fā)展趨勢[J].安徽農(nóng)業(yè)科學.2012(1):614-616. 畢業(yè)設計答辯,臥式雙螺旋混合機的設計,學生姓名 指導老師： 時 間：,,,課題研究的目的及意義,課題研究的主要內(nèi)容,主要部件結構的設計,創(chuàng)新與改進,,畢業(yè)設計答辯,1 課題研究的目的及意義 本課題理論上把任何狀態(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。目的是使兩種或兩種以上的粉料顆粒通過流動作用，成為組分濃度均勻的混合物。 攪拌與混合設備正向著大型化、標準化、高效節(jié)能化、機電一體化、智能化和特殊化方向發(fā)展。,畢業(yè)設計答辯,2 課題研究的主要內(nèi)容 根據(jù)我國混合機的發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問題以及食品加工生產(chǎn)對機械化要求，本設計為小型混合機。小型混合機主要由傳動裝置、動力裝置、工作裝置等組成。 （1）傳動裝置：同步帶輪、攪拌軸等 （2）動力裝置：異步電動機 （3）工作裝置：雙螺旋攪拌槳,畢業(yè)設計答辯,畢業(yè)設計答辯,傳動系統(tǒng)機構簡圖 傳動系統(tǒng)三維圖,畢業(yè)設計答辯,該設計的重要的部件為兩部分，這是其中之一，它由U型槽，兩側板和蓋組成。,混合機箱體的三維圖,，,畢業(yè)設計答辯,總體機構簡圖 總體機構三維圖,畢業(yè)設計答辯,雙螺帶攪拌器三維圖,此零件為該設計的第二個主要部件，它的兩根螺帶的螺旋方向是相反的，當螺帶的轉軸旋轉時，兩根螺帶同時攪動物料上下翻動。,攪拌槳的大螺帶槳葉半徑240mm，小螺帶槳葉半徑120mm，槳葉傾角27.36，螺距240mm，中間的軸鑄造，軸上的支撐架焊接上去，螺帶為不銹鋼板彎曲后焊接到支架上，焊接后對接縫處進行處理，使表面盡可能光滑,畢業(yè)設計答辯,通過對對臥式混合機的研究設計，可以得出以下的結論以及需要改進的地方。 （1）臥式混合機對食品加工方面混合是可行的，基本能夠滿足混合均勻度的要求。 （2）該機具有結構簡單，效率高，清洗方便。 （3）改進卸料方式，從而節(jié)省工作時間與食品衛(wèi)生問題。,畢業(yè)設計答辯,謝謝大家！ 誠請各位老師指正！, 畢業(yè)設計 臥式雙螺旋混合機的設計 學生姓名 學 號 所屬學院 專 業(yè) 班 級 指導老師 日 期 2 前 言 攪拌設備使用歷史悠久，大量應用于化工、石化、輕工、醫(yī)藥、食品、采礦、冶金等行業(yè)中。攪拌設備可以從各種不同角度進行分類，如按照攪拌裝置的安裝形式簡單的可分為立式和臥式，其中臥式是指攪拌容器軸線與混合機回轉軸線都處于水平位置。 本課題在國內(nèi)外混合機的研究與發(fā)展的基礎上，設計了一種新的帶有攪拌功能的臥式混合機結構設計方案，以用于食品工業(yè)的面粉攪拌操作。該臥式混合機具有的傳動系統(tǒng)，采用V帶和齒輪傳動實現(xiàn)攪拌任務。 本文對臥式混合機的基本結構、基本尺寸進行了詳細設計，并利用SOLIDWORKS對混合機結構進行三維建模，以便更直觀地展現(xiàn)設計思想和進行結構分析；并對設計零件進行了分析校核，保證混合機的可靠運行。 關鍵詞：臥式；混合機；混合；食品工業(yè) 目 錄 1 緒論 1 1.1　課題研究意義 1 1.2　混合機國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.3　臥式混合機發(fā)展趨勢 3 1.4　論文主要完成的工作 3 2 臥式混合機總體方案設計 4 2.1　臥式混合機總體結構方案 4 2.2　混合機性能指標的設定 5 3 臥式混合機結構設計 6 3.1　驅動元件的選擇與計算 6 3.2 傳動系統(tǒng)的結構設計 8 3.3　攪拌部分結構設計 11 4 安全性計算與校核 13 4.1　軸承的校核 13 4.2　軸的校核 14 總 結 15 致 謝 16 參考文獻 17 17 1 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用最廣的過程操作之一，大量應用于化工、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，攪拌與混合技術發(fā)展很快、攪拌與混合設備向著大型化、標準化、高效節(jié)能化、機電一體化、智能化和特殊化方向發(fā)展。在這種形式下，技術人員如何借鑒已有經(jīng)驗，掌握新的變化情況，正確設計與選用不同工藝條件下操作的攪拌與混合設備，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。 攪拌混合設備是各種工業(yè)反應不可或缺的重要機械。然而，由于攪拌目的多樣性和混合反應的復雜性，當前，攪拌混合技術還存在著一些問題。例如攪拌效率低，功耗大，鑄造成本高，在自動化選型和設計問題上，長期以來一直依靠專家根據(jù)經(jīng)驗知識人工完成，智能化水平不高，設計周期較長，資金和人力物力消耗巨大等。因此研制新型攪拌裝置和采用先進流場測量技術一直是攪拌過程所研究的主要課題。 1.2　混合機國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 在食品工業(yè)中，混合是指兩種或兩種以上不同物料互相混合，成分濃度達到一定程度均勻性的單元操作[2]?；旌蠙C應用于谷物混合、粉料混合、面粉中加輔料與添加劑、干制食品中加添加劑與調(diào)味粉及速溶飲品的制造等操作中，目的是使兩種或兩種以上的粉料顆粒通過流動作用，成為組分濃度均勻的混合物。 近年來，隨著科學技術的發(fā)展和相關理論的完善進一步成熟，混合機的設計和制造獲得了飛速發(fā)展。但是，它也面臨著必需滿足合理利用資源、節(jié)能降耗和對環(huán)境保護要求的嚴峻挑戰(zhàn)?；旌蠙C在服從裝置規(guī)模經(jīng)濟化和品種多樣化的同時，正日趨大型化。基于節(jié)能要求，開發(fā)出變頻調(diào)速電機、小剪切阻力槳葉、以新型密封代替機械密封和填料密封，以磁力驅動代替機械驅動?；诮档彤a(chǎn)品總體成本、減少維修保養(yǎng)成本和提高設備品均維修間隔時間的要求，大大提高設備運行壽命?；跐M足衛(wèi)生和降低清洗和殺菌成本的要求，實現(xiàn)CIP（就地清洗）和SIP（就地殺菌），提高自動化水平，避免人與產(chǎn)品接觸，減少人工操作和待機時間，大大提高產(chǎn)品衛(wèi)生水平。這些都是現(xiàn)代新型攪拌裝置的研究方向，其中有許多方面已經(jīng)取得豐碩成果，有些方面還在進一步研究當中[3]。 傳統(tǒng)的混合機密封裝置基本有四種，填料密封、機械密封、液壓密封和唇狀密封。前兩種密封同泵的密封類似。液壓密封最簡單，在混合機中用得最少。唇狀密封只適用于低壓、防塵、防蒸汽的密封，這種密封，結構也很少采用，最常用的密封是前兩種。其中機械密封成本較高，但泄漏率低，維修頻度是填料密封的二分之一到四分之一。 磁力驅動混合機的特點是以靜密封結構取代動密封，混合機與電極傳動之間采用磁力偶合器聯(lián)結，不存在接觸傳遞力矩，能徹底解決機械密封與填料密封的泄漏問題。在國內(nèi)威海自控反應釜公司、開原化工機械磁力反應釜廠、溫州中偉的磁密封設備廠等均生產(chǎn)磁力混合機。國外的瑞典NA型磁力攪拌反應釜，混合機安裝在反應釜底部，混合機與釜底齊平，易于拆卸，可靠、耐用和便于維修。磁力混合機的缺點是對于一些粘稠液體或有大量固體參加或生成的反應尚不能順利使用，此時必須使用機械混合機作為驅動能源。 在新型攪拌槳葉的開發(fā)方面，很多公司都在積極開發(fā)具有適合于高黏度物料的槳葉的混合機，其中美國ROSS公司開發(fā)的新型雙行星式混合機是其中之一。同傳統(tǒng)的矩形長條形行星槳葉(見圖1-1 a)不同，新型的高黏度攪拌槳葉(見圖1-1 b)有一個精確的空間角度，使槳葉的轉動軌跡不但有力地推動高黏度物料向前運動，而且推動它向下運動，不產(chǎn)生爬升，而且比傳統(tǒng)的行星式垂直槳葉的阻力要小得多。傳統(tǒng)的行星式垂直槳葉有兩組，每組兩片垂直的扁長槳葉，當這兩片槳葉在容器里面轉動時，產(chǎn)生極大剪切阻力，功耗大增，電流猛升。這個問題一直是傳統(tǒng)行星式垂直槳葉的要害所在。 （a） 傳統(tǒng)的行星式槳葉 （b） 新型HV槳葉 圖1-1 新舊攪拌槳葉對比 新型HV槳葉由于是螺旋式設計，兩組HV槳葉在交替轉過一個截面時幾乎是連續(xù)地在切斷物料，負荷是連續(xù)地處于平衡狀態(tài)，從而消滅了電流的浪涌跡象。德國INOTECH公司采用錐形攪拌原理的攪拌頭，既可攪拌低黏度，也可攪拌黏度高的物料，其形狀如圖1.2所示。 圖1-2 攪拌低粘度和高粘度物料的慢速轉動的攪拌頭 這種攪拌頭的顯著優(yōu)點是:以比較慢的速度攪拌，但攪拌時間短，攪拌時未吸入空氣，不起泡沫，無須加熱，對物料的動作比較柔和的，節(jié)省能量，一次完成，便于安裝，既可用于攪拌化學品，也可用于攪拌食品。 在新型轉子-定子攪拌技術方面進展也很迅速，轉子-定子攪拌技術可制造亞微米級的各種乳化劑，美國ROSS和IKA公司生產(chǎn)的這種混合機，其產(chǎn)量約比相同功率的膠體磨或均質機大十倍。其原理是令轉子在極高速度下轉動，使轉子尖端速度極大，由于轉子和定子之間的速度差，在轉、定子間隙中產(chǎn)生極大的剪切能，可使物料在被攪拌的同時，被破碎到亞微米級。 多功能化和攪拌過程的自動化是二十一世紀提高攪拌產(chǎn)品質量、產(chǎn)量和滿足環(huán)境保護要求的主導方向，目前有如下幾個發(fā)展趨勢[4] ： （1）多軸攪拌機，它配備三套獨立傳動的攪拌裝置。一套是沿著攪拌容器周邊慢速轉動的三翼錨式攪拌槳，使物料產(chǎn)生激烈的軸向和徑向流動，促使物料良好的混合和傳熱；第二套是定/轉子式剪切裝置和高速分散頭。 （2）雙行星混合機與變速驅動裝置的組合，這一構想使得即使在極低轉速下也可獲得極大扭矩。而低轉速攪拌對于制造高性能的硅膠、樹脂、橡膠添加劑、牙科材料、金屬和陶瓷粉等是非常重要的。 （3）行星槳葉與高速分散器的組合，采用這種組合的混合機，被處理物料的黏度可高達120萬厘泊。行星槳葉和分散在環(huán)繞容器轉動時各有自己的轉軸，行星槳葉將物料傳送到分散頭。高速分散則對物料施加剪切力。 （4）自動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卸料措施。自動卸料系統(tǒng)大大減少了人工卸料的停機時間。不但大大提高了產(chǎn)量，減小次品，還保證了產(chǎn)品質量的一致性。同時操作人員與產(chǎn)品的接觸大大減少，產(chǎn)品不受污染的安全性也大大提高了。 1.3　臥式混合機發(fā)展趨勢 隨著近幾年科學技術的迅猛發(fā)展和相關理論的進一步完善，完全可以相信混合機的設計和制造將會取得更大發(fā)展，其在社會生產(chǎn)中也會發(fā)揮越來越重要的作用。并且混合機在服從裝置規(guī)模經(jīng)濟化和品種多樣化的同時，未來的新型產(chǎn)品也會越來越滿足合理利用資源、節(jié)能降耗和對環(huán)境保護的眾多要求。 1.4　論文主要完成的工作 臥式攪拌裝置主要由兩個部分組成：主傳動部分、攪拌葉片。主傳動部分包括一個異步電機和減速系統(tǒng)。攪拌葉片為螺帶式攪拌葉片，為的是能讓物料在攪拌過程中更高效率的混合。本論文的主要研究內(nèi)容如下： （1）總體方案設計 通過對國內(nèi)外混合機發(fā)展現(xiàn)狀的研究，以及對食品設備設計原則的學習，在吸取寶貴經(jīng)驗的同時也加入了自己的一些改進措施，制定自己的設計方案。 （2）臥式混合機的結構設計 有了總體的設計方案，將混合機的結構分成主傳動系統(tǒng)、攪拌部分和機架三大部分，然后分別對這三部分進行詳細設計。 （3）零件安全性校核 當完成各部分的零件設計后，還要進行安全性校核。本論文主要對處于最復雜受力狀態(tài)下的軸、軸承、鍵以及電機進行了校核計算舉例，其他各個零件的校核計算并沒寫到論文中。 2 臥式混合機總體方案設計 2.1　臥式混合機總體結構方案 臥式混合機的攪拌容器軸線和混合機回轉軸線都處于水平位置；其結構簡單，造價低廉、卸料、清洗、維修方便，可與其他設備配合完成連續(xù)生產(chǎn)，但占地面積一般較大。這類機器生產(chǎn)能力（一次調(diào)粉容量）范圍大，通常在25-400kg/次左右，如面包，餅干，糕點及一些飲食行業(yè)的面食生產(chǎn)中均得到了廣泛應用。 2.1.1　傳動方式確定 （1）混合機形式選擇，本設計要求臥式混合，考慮臥式混合與目的，采用容器固定式臥式混合機。 （2）傳動方案確定，因對攪拌速度要求不高，市場上已有的成熟產(chǎn)品混合速度約為60r/min，過高的轉速并不會產(chǎn)生良好的攪拌效果，相反還會造成能量的浪費。但是雖然轉速低，啟動轉矩卻很大，選用符合啟動要求的電機，電機轉速約2840r/min，因此傳動系統(tǒng)要采用較大減速比，考慮機器尺寸和振動噪聲要求，采用帶傳動和齒輪傳動組合機構。 初步設定的傳動機構示意圖如圖2-1所示 1.小帶輪 2.大帶輪 3.攪拌軸 4.大齒輪 5.小齒輪 6.電機 圖2-1 傳動系統(tǒng)機構簡圖 2.1.2基本尺寸的確定 本設計為小型混合機，根據(jù)其工作容量和操作人員的最佳操作位置，混合機的外形尺寸為mm，其中攪拌軸軸線高度600mm，混合容器下半部分為直徑500mm的半圓筒，上半部分為mm的長方體，筒壁厚8mm，混合機葉片邊緣與筒壁間隙2mm，為了實現(xiàn)更好的攪拌效果，采用雙螺帶混合機，攪拌軸直徑30mm，長1000mm，大螺帶直徑480mm，帶寬40mm，小螺帶直徑240mm，帶寬30mm。還有設定進料方式和出料方式，容器桶上部設蓋子裝填物料，下部開口卸放物料，有了以上尺寸設定，合理布局電動機的位置，傳動裝置的布局，完成總體結構方案的設計，繪制機構簡圖?？傮w機構簡圖如圖2-2所示。 1.主電機 2.小帶輪 3.大帶輪 4.齒輪 5.攪拌容器 圖2-2 總體機構簡圖 2.2　混合機性能指標的設定 混合機工作參數(shù)不僅反映其所能勝任的工作，更重要的是決定設計方向和一些設計參數(shù)的選擇范圍。 對于主傳動系統(tǒng)，設定正常工作轉速60r/min，啟動時加速時間4s，穩(wěn)定運行時間5min，減速時間6s，停歇時間2min。 攪拌容器為半圓柱形，尺寸如圖2-3所示。容器固定型攪拌裝置的裝料系數(shù)一般為0.5-0.6，本設計取0.58。 圖2-3 攪拌容器外殼尺寸 3 臥式混合機結構設計 3.1　驅動元件的選擇與計算 3.1.1　驅動元件選擇原則 攪拌設備的攪拌軸通常由電動機驅動，電動機選用一般依據(jù)以下幾個原則： 根據(jù)攪拌設備的負載性質和工藝條件對電動機的啟動、制動、運轉、調(diào)速等要求，選擇電動機類型。 (1)根據(jù)負載轉矩、轉速變化范圍和啟動頻繁程度等要求，考慮電動機的溫升限制、過載能力和啟動轉矩，合理選擇電動機容量，并確定冷卻通風方式。 (2)根據(jù)使用場所大的環(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，考慮必要的防護方式和電動機的結構形式，確定電機的防爆等級和防護等級。 (3)根據(jù)攪拌設備的最高轉速和對電力傳動調(diào)速系統(tǒng)的過渡過程的性能要求，以及機械減速的復雜程度，選擇電動機的額定轉速。 除此之外，選擇電機還必須符合節(jié)能要求，并綜合考慮運行可靠性、供貨情況、備品備件通用性、安裝檢修難易程度、產(chǎn)品價格、運行和維修費用等因素。 根據(jù)上述原則，綜合考慮本設計的工作條件要求，確定電機類型為異步電機，防護方式防塵、攪拌以及防異物伸入。 3.1.2　電機的選擇及電機參數(shù)的確定 1）攪拌功率的計算 在正常情況下，混合設備運轉時所消耗的功率包括以下幾部分： 使容器內(nèi)的粉粒體運動消耗的功率。 （1） 軸承、減速裝置和傳動裝置摩擦消耗的功率。 （2） 連續(xù)驅動容器本身或攪拌槳葉等回轉消耗的功率。 （3） 其他附屬裝置，如控制器等消耗的功率。 對于容器固定型混合設備，當這類混合設備的螺帶葉片或攪拌槳葉回轉時，對于流動良好的粉粒體，可以通過實驗得到軸力矩。 （3-1） 式中： K-實驗系數(shù)，查表取K=45； -粒子直徑，m，查表取m； -表觀密度，kg/m3，查表取kg/m3； -內(nèi)摩擦系數(shù)，查表取=1.19； Z -接觸螺帶粉粒體層的高度或長度，m，本設計Z=0.78m； d-葉片外徑，m，本設計d=0.48m； s-螺帶的節(jié)距，m，本設計s=0.78m； b-葉片寬度，m，本設計b=0.04m； f-裝料系數(shù)，本設計取值f=0.58。 參考已有實驗測出的參數(shù)表格，選擇機型為臥式螺帶，則指數(shù)值如下： =0；=1.0；=1.2；=1.0；=3.3；=-0.3；=0.7；=1.2； 對于本設計，物料設定為面粉和砂糖的混合物，攪拌葉片與攪拌桶內(nèi)壁間隙為2mm，根據(jù)查詢的資料，估算混合物料的表觀密度，粒子直徑等參數(shù)，最后計算數(shù)值確定如下： 大螺帶轉矩 而對于小螺帶，計算時只需將葉片外徑d這一參數(shù)值替換為0.24即可，小螺帶的轉矩 攪拌軸上總轉矩 攪拌軸功率 （3-2） 式中各參數(shù) P-功率，W； n-回轉速度，r/s，本設計取值n=1r/s； T-攪拌軸力矩，。 所以攪拌軸功率 2）電動機額定功率的計算 電動機額定功率是根據(jù)它的發(fā)熱情況來選擇的，在允許范圍內(nèi)，電動機絕緣材料的壽命為15-25年。如果超過了容許溫度，電動機使用壽命就要縮短。而電動機的發(fā)熱情況，又與負載大小及運行時間長短有關。 攪拌設備的電動機功率必須同時滿足混合機運轉及傳動裝置和密封系統(tǒng)功率損耗的要求，此外還需考慮在操作過程中出現(xiàn)的不利條件造成功率過大等因素。 電動機額定功率可按下式確定： （3-3） 式中各參數(shù)： PN-電動機功率，kW； P-混合機功率，kW，由前面計算P=0.852447kW； PS-軸承裝置的摩擦損失功率，kW； -傳動裝置的機械效率。 軸封裝置摩擦造成的功率損失因密封系統(tǒng)的機構而異，一般來說，填料密封功率損失大，機械密封的功率損失相對較小。但是考慮到設計的目標功能與成本有機結合，最終采用了填料密封，作為粗略的估算，填料密封功率損失約為混合機功率的5%-10%，本次計算取5.8%，軸承摩擦損失功率為 傳動機構的效率是齒輪軸承帶這些零部件的效率乘積，開放式圓柱齒輪傳動效率取0.9，帶傳動效率取0.96，滾動軸承效率取0.99，所以 電機額定效率 3）電動機的選擇 為保證系統(tǒng)滿足啟動要求和穩(wěn)定運行要求，選擇的電機額定功率為1.5kW，具體參數(shù)如下表3-1所示 表3-1 交流異步電機的部分技術參數(shù) 名 稱 額定功率 kW 額定電流 A 額定轉速 r/min 效率 % 質量 kg Y2-90S-2 1.65 3.4 2840 79 2.3 1.5 22 3.2 傳動系統(tǒng)的結構設計 電動機已經(jīng)初步選定，轉速2840r/min，攪拌軸的轉速60r/min，考慮到電機和攪拌軸的距離以及整個攪拌機的體積，采用一級帶輪傳動，傳動比初定為3，兩級傳動比為4的齒輪傳動。下面將進行詳細計算。 3.2.1　基本結構的確定與選材 對于傳動比為3的帶傳動，傳動比不是很高，傳遞的功率也不是很大，使用普通V帶輪，材料HT200；齒輪傳動比為4，材料40Cr[5]。 3.2.2　帶輪的詳細設計 1）帶輪的詳細設計 為計算帶傳動的結構參數(shù)，首先設定一些工作條件，本設計載荷變動微小，帶負載啟動，每天工作小于10小時。 （1）計算帶輪的計算功率[6] （3-4） 式中 -計算功率，kW； -動載荷系數(shù)，查表選取1.1； P -電機額定功率，kW。 所以 （2）選擇帶型，普通V帶Z型，節(jié)寬bp=8.5mm，頂寬b=10mm，高度h=6mm，截面積A=47mm2 （3）初選小帶輪的基準直徑，因此外徑，轉速為=2840r/min，驗算帶的速度 其中的取值范圍是25-30m/s。 （4）確定V帶的根數(shù) （3-5） 式中 所以， （5）V帶輪設計，關于V帶輪的形式：當帶輪基準直徑小于等于2.5倍的軸徑時，帶輪一般采用實心式；當帶輪基準直徑小于等于300mm時可以采用腹板式；當帶輪基準直徑大于300mm時，可以采用輪輻式。 帶輪槽型Z型，基準寬度，基準線上槽深，下槽深，槽間距，第一槽對稱面至端面的距離，最小輪緣厚，輪槽角小帶輪34°，大帶輪38°。 所以，帶輪寬 小帶輪設計，小帶輪軸徑d=34mm，，采用實心式。 以下圖3-1 和圖3-2所示為小帶輪的設計結構 圖3-1 小帶輪結構尺寸 圖3-2 小帶輪三維仿真 大帶輪設計，，由于其基準直徑已經(jīng)非常大，為了減少質量，更重要的是降低轉動慣量，采用孔板式。 以下圖3-3和圖3-4所示為大帶輪的設計結構 圖3-3 大帶輪結構尺寸 圖3-4大帶輪三維仿真 3.2.3　軸的結構設計 通過以上計算，傳動零件計算完畢，現(xiàn)在進行傳動系統(tǒng)中軸的計算，軸的最小直徑由下述公式確定 軸徑最大值必然會小于100mm，而且在某些截面上會有鍵槽，根據(jù)規(guī)定，最小軸徑要增大5%-7%，即最小軸徑在9.5-9.68mm之間，在設計時將軸的最小直徑設計為24mm，設計出安裝帶輪、聯(lián)軸器以及軸承所需要的軸肩和鍵槽。 大帶輪所用的軸就是前面涉及過的齒輪軸。所以大齒輪所用的軸的材料為45號鋼，調(diào)質處理，A0取最大值126，功率。 轉速，所以齒輪軸的最小直徑 截面會有一個鍵槽，最小軸徑增大7%，，以此為依據(jù)設計軸的結構。 （3-6） 考慮到小帶輪厚度大于驅動電機軸伸出的長度，小帶輪在這需要設計一根軸，材料定為45號鋼，調(diào)質處理，查表可知A0的取值范圍在126-103，本設計取112，則小帶輪軸的最小直徑 3.2.4　傳動系統(tǒng)的支架設計 通過以上計算，主傳動系統(tǒng)的主要零件設計完畢，合理布局各傳動件的位置，然后設計減速系統(tǒng)的支架，設計時除了要考慮安裝方便與否外還要考慮鑄造加工的難易程度，最終經(jīng)過仔細的設計之后，再利用SOLIDWORKS進行了整個傳動系統(tǒng)的組裝，這樣可以更直觀地表達出設計理念，并且也更容易看出其中的問題來。圖3-5為傳動系統(tǒng)的三維結構外觀圖。 圖3-5 傳動系統(tǒng)三維結構 3.3　攪拌部分結構設計 攪拌部分包括攪拌槳、攪拌容器以及附屬的止動扳手、聯(lián)軸器等零件。攪拌槳是機械攪拌設備的關鍵部件，攪拌操作涉及流體的流動、傳質和傳熱，所進行的物理和化學過程對攪拌效果的要求也不同[7]；攪拌容器是物料攪拌操作的場所，設計時要求體積符合工作需要，但是質量不能太大，否則會造成不必要的材料浪費和功率損失；止動扳手是用來限制攪拌容器運動的機構；聯(lián)軸器是用來連接攪拌槳和傳動系統(tǒng)輸出軸的，以下為設計過程。 3.3.1　攪拌槳機構設計 至今對混合機的研究還不夠，因而混合機的設計工作均帶有一定的經(jīng)驗性，從已有的產(chǎn)品選用或適當改進?；旌蠙C的選用設計應從以下幾方面考慮： ①有類似應用，而且攪拌效果較滿意的可以選用相同混合機； ②生產(chǎn)過程對攪拌有嚴格要求又無類似混合機型式可以參考時，則應對工藝、設備、攪拌要求、經(jīng)濟性等作全面評價，找出操作的主要控制因素，選擇合適的混合機型式； ③生產(chǎn)規(guī)模較大或新開發(fā)的攪拌設備，需進行一定的試驗研究，尋求最佳的混合機型式、尺寸及操作條件，并經(jīng)中試后才能應用于工業(yè)裝置中[8]。 為了獲得較好的混合效果，本設計采用了雙螺帶混合機，因為此種混合機有較好的循環(huán)性能，使得整個容器內(nèi)的混合效果比較好[9]。 攪拌的大槳葉半徑240mm，攪拌的小槳葉半徑120mm，槳葉傾角27.36°，螺距240mm[10]，結構設計如下圖3-6所示 圖3-6 雙螺旋攪拌結構 中間的軸鑄造，軸上的支撐架焊接上去，帶由不銹鋼板彎曲后焊接到支架上，焊接后對接縫處進行處理，使表面盡可能的光滑[11]。 3.3.2　攪拌容器的結構設計 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。前面在設定工作參數(shù)時已經(jīng)初步確定了容器的容積，在這里以前面的設定為基礎進行詳細的設計，由于攪拌葉片運轉起來是一個圓柱形的工作空間，而且為了達到較好的攪拌效果，槳片與容器壁之間的距離又不能太大，一般是在2~5mm之間，本設計屬于中小型機械，取用2mm的間隙，容器底部大致為一個半圓柱形狀；為了裝料方便，容器上面采用揭蓋式結構；為了出料方便省力，在容器底部設置出料口；為了減輕容器的重量同時還要保證必要的強度，取用10mm的壁厚[12]；容器采用鑄造的制造方式，最后表面鍍上防腐金屬材料[13]。5 4 3 3.3.3　聯(lián)軸器的選用 本設計結構需要使用兩個聯(lián)軸器。第一個是主傳動系統(tǒng)中電機與小帶輪之間，因為小帶輪對電機軸伸出部分而言較長，所以小帶輪的軸和電機兩個軸與軸需要連接聯(lián)軸器，這里沒有什么特殊結構上的要求，使用普通聯(lián)軸器即可；第二個聯(lián)軸器用在攪拌軸和主傳動系統(tǒng)之間，此處為了主傳動系統(tǒng)的拆裝方便以及系統(tǒng)內(nèi)各個零件的靈活拆裝，攪拌軸和主傳動系統(tǒng)之間有較大的距離，這么長的距離如果使用一根軸就要求加工和安裝精度很高，否則軸上就會產(chǎn)生很大的附加約束力，因此在此處將軸斷開，用一個彈性聯(lián)軸器聯(lián)結，這樣對兩個軸的同軸度要求降低了，并且還有吸震作用，降低了傳動系統(tǒng)中齒輪受到的沖擊力[14]。 3.3.4　止動扳手的機構設計 本設計的攪拌容器是可以擺動的，但是在攪拌運動進行時是不需要也不允許攪拌容器擺動的，因此需要設計一處止動裝置，使得混合機在運轉時，攪拌容器被固定，當攪拌運動結束后，打開裝置，容器能夠恢復運動。 3 對于自動化程度沒有要求的設計產(chǎn)品，此功能可以簡單的由一個扳手實現(xiàn)，此結構圖如下圖3-7所示 4 5 6 2 1 1.攪拌桶 2.支架 3.扳手支座 4.彈簧 5.插銷 6.扳手 圖3-7 止動扳手結構 圖中狀態(tài)攪拌容器沒有被卡住，可以擺動，當扳手向右或左扳動時，扳手的轉軸與彈簧安裝底座的距離就會拉小，銷在彈簧力的作用下就會向左移動，深入到容器壁的孔中去，攪拌箱體被卡住，當扳手復位后，銷又伸出來，攪拌容器的運動又恢復正常。 4 安全性計算與校核 4.1　軸承的校核 本設計中多處采用滾動軸承，且有些地方的軸承轉速很高，有些地方徑向力很大，為了保證混合機能在規(guī)定的工作壽命內(nèi)正常工作，不能盲目進行安裝使用，否則可能會出現(xiàn)一些意想不到的事故和現(xiàn)象。因此，必須對軸承進行一系列的校核和驗算，具體驗算內(nèi)容如下。 對于小帶輪軸處的深溝球軸承，軸承軸向載荷，徑向載荷 當量動載荷 選擇載荷系數(shù)，定為無沖擊或輕載荷，1.0-1.2。 設軸承工作壽命與機器的設定壽命相同， 軸承應有的基本額定動載荷 而本設計選用的軸承61907，其基本額定動載荷，符合要求。 對于其他的軸承也采用類似的方法校核，均可以正常工作。 4.2　軸的校核 本設計的軸要么承受明顯的轉矩，要么承受明顯的徑向力，受力情況比較簡單。當時設計軸時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矩，上面附加的各種傳動零件在運動中也會產(chǎn)生更大的載荷影響，因此需要對軸的強度進行校核。 由前面的計算已經(jīng)知道，攪拌半徑，所以作用在攪拌葉片上的力可以粗略計算為， 此力為Fa和Ft的合力，螺旋帶傾角30°，所以， 攪拌軸重量粗略估計為，那么 所以，攪拌軸是安全的。 總 結 本課題結合目前國內(nèi)外臥式混合機的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向，具體闡述了一種用于食品加工產(chǎn)業(yè)的臥式混合機的設計和開發(fā)過程。本文主要完成的工作如下： （1）臥式混合機總體結構方案的確定。分析了臥式混合機的特點，確定了設計的基本結構，并根據(jù)工作參數(shù)確定一些必要的設計基本尺寸。 （2）驅動元件的選擇。通過計算選出滿足混合機使用要求的交流異步電動機，并詳細列出其技術參數(shù)。 （3）主傳動系統(tǒng)的詳細設計。對混合機主運動進行分析計算，設計主傳動系統(tǒng)的各個零件，并利用SOLIDWORKS進行三維建模。 （4）混合機其他重要零部件的詳細設計，如機架和外殼等，確定零件結構，繪制零件圖和裝配圖，并利用SOLIDWORKS進行三維建模。 （5）零件的強度和剛度計算與校核。對各個已設計零件進行強度和剛度計算，確保滿足使用要求，使混合機具有足夠的可靠性。 致 謝 這次畢業(yè)設計能夠完成，首先感謝母校---塔里木大學的辛勤栽培，感謝學校給我一個難得的學校環(huán)境和機會。 這次畢業(yè)設計，讓我學到了新的知識，讓我開闊眼界，對農(nóng)業(yè)機械行業(yè)有了一個全新的認識，明白了學習的可貴和艱辛。在此，我深深的感謝蘭海鵬導師給我的幫助，在他的建議下，我確定設計的整體方案。蘭老師督促我的畢業(yè)設計，給我耐心的指導和幫助，讓我能夠跟上設計進度。同時也感謝這幾年給予我?guī)椭睦蠋煟撬麄冃燎诘慕虒?，我才有了設計知識的基礎和理論，是他們的培育，我才有今天的成就。 這次畢業(yè)設計，我深深感到理論知識的重要性，在多次對設計的方案和數(shù)據(jù)的修改中，明白理論和實際相結合的重要。做設計的過程中，我向老師和同學請教，把自己不明白的地方弄明白，同學向我提問的時候我也耐心解答，大家形成一個很好的互相學習氛圍。這次的畢業(yè)設計，讓我感到平時對農(nóng)業(yè)機械了解的程度不夠，對農(nóng)業(yè)機械知識的欠缺，在老師和同學的講解下，我對農(nóng)業(yè)機械有一個全面的了解。在設計過程中，遇到種種困難，沒有老師和同學的幫助，我絕對不可能完成，他們的幫助我會銘記在心。 最后，真誠的感謝學校給我學習的機會，感謝各位老師的幫助，學校和老師給予的知識讓我受用一生。 參考文獻 [1] 陳志平，章序文，林興華.攪拌與混合設備設計選用手冊[M] .北京:化學工業(yè)出版社，工業(yè)裝備與信息工程出版社，2004:383. 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