臥式攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【說(shuō)明書(shū)+CAD】
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哈爾濱理工大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
開(kāi) 題 報(bào) 告
學(xué)生姓名 李業(yè)成
學(xué) 號(hào) 1230120113
專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械電子工程
班 級(jí) 12-1
指導(dǎo)教師 張中然
2016年2月29日
課題題目及來(lái)源:
題目: 臥式攪拌機(jī)設(shè)計(jì)
題目來(lái)源: 自擬
課題研究的意義和國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀:
課題研究的意義:
理論上把任何狀態(tài)下物料均勻摻和在一起的操作稱(chēng)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(chēng)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(chēng)為攪拌。
攪拌與混合操作是應(yīng)用最廣的過(guò)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。在這種形勢(shì)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)暗影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(wèn)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(wèn)題上,長(zhǎng)期以來(lái)一直依靠專(zhuān)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,等等。因此研制新型攪拌裝置和采用先進(jìn)流場(chǎng)測(cè)量技術(shù)一直是攪拌過(guò)程所研究的主要課題。
國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r:
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(dá)到一定程度均勻性的單元操作?;旌蠙C(jī)應(yīng)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(guò)流動(dòng)作用,成為組分濃度均勻的混合物。
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,攪拌器的設(shè)計(jì)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(duì)環(huán)境保護(hù)要求的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。攪拌器在服從裝置規(guī)模經(jīng)濟(jì)化和品種多樣化的同時(shí),正日趨大型化?;诠?jié)能要求,開(kāi)發(fā)出變頻調(diào)速電機(jī)、小剪切阻力槳葉、以新型密封代替機(jī)械密封和填料密封,以磁力驅(qū)動(dòng)代替機(jī)械驅(qū)動(dòng)。基于降低產(chǎn)品總體成本、減少維修保養(yǎng)成本和提高設(shè)備品均維修間隔時(shí)間的要求,大大提高設(shè)備運(yùn)行壽命。基于滿足衛(wèi)生和降低清洗和殺菌成本的要求,實(shí)現(xiàn)CIP(就地清洗)和SIP(就地殺菌),提高自動(dòng)化水平,避免人與產(chǎn)品接觸,減少人工操作和待機(jī)時(shí)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(jìn)一步研究當(dāng)中。
目前市場(chǎng)上常用的臥式攪拌機(jī),如圖(a)。雙s加厚型槳片,如圖(b)
圖(a) 圖(b)
課題研究的主要內(nèi)容和方法,研究過(guò)程中的主要問(wèn)題和解決辦法:
課題研究的內(nèi)容:
臥式攪拌裝置主要由三部分組成:主傳動(dòng)部分、攪拌葉片及擺動(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)。攪拌葉片為螺帶式攪拌葉片,的是能讓物料在攪拌過(guò)程中更高效率的混合。擺動(dòng)部分包括一個(gè)異步電機(jī)和擺動(dòng)系統(tǒng)。本論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:
(1)總體方案設(shè)計(jì)
通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外的攪拌器發(fā)展現(xiàn)狀的研究,以及對(duì)食品設(shè)備設(shè)計(jì)原則的學(xué)習(xí),在吸取寶貴經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)也加入自己的一些改進(jìn),制定自己的設(shè)計(jì)方案。
(2)臥式攪拌器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
有了總體的設(shè)計(jì)方案,將攪拌器的結(jié)構(gòu)分成主傳動(dòng)系統(tǒng)、擺動(dòng)系統(tǒng)、攪拌部分和機(jī)架四大部分,然后分別對(duì)這四部分進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì),
(3)零件安全性校核
當(dāng)完成各部分的零件設(shè)計(jì)后,還要進(jìn)行安全性校核。本論文主要對(duì)處于最復(fù)雜受力狀態(tài)下的軸、軸承、鍵以及電機(jī)進(jìn)行了校核計(jì)算舉例,其他各個(gè)零件的校核計(jì)算并沒(méi)有寫(xiě)到論文中。
(4)三維建模與運(yùn)動(dòng)仿真
對(duì)所設(shè)計(jì)的攪拌器進(jìn)行安全性校核計(jì)算后,發(fā)現(xiàn)沒(méi)有不符合要求的零件,然后利用PRO/ENGINEER軟件完成三維實(shí)體建模。建模的目的便是讓自己的設(shè)計(jì)更加直觀,同時(shí)還很容易檢查各處結(jié)構(gòu)是否存在干涉現(xiàn)象,再進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真,觀察運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否符合設(shè)計(jì)目的。
課題研究的主要方法:
(1) 搜集資料,了解并掌握臥式攪拌機(jī)的工作原理和各模塊的功能。
(2) 確定設(shè)計(jì)大體思路,撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告,按照要求完成具體的設(shè)計(jì)內(nèi)容。
(3) 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求,熟悉相關(guān)軟件,確定設(shè)計(jì)方法及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。按要求完成完整的設(shè)計(jì)計(jì)劃及預(yù)期達(dá)到的結(jié)果,進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)及計(jì)算。
(4) 對(duì)所設(shè)計(jì)的臥式攪拌機(jī)進(jìn)行樣機(jī)的搭建與調(diào)試。
(5) 對(duì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)初稿進(jìn)行相關(guān)格式修改,對(duì)設(shè)計(jì)圖紙并進(jìn)行修改。
研究過(guò)程中的主要問(wèn)題和解決的方法:
1.傳動(dòng)方式確定
(1)攪拌機(jī)形式選擇,本設(shè)計(jì)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(jī)。
(2)傳動(dòng)方案確定,因?qū)嚢杷俣纫蟛桓撸袌?chǎng)上已有的成熟產(chǎn)品攪拌速度約為30~60r/min,過(guò)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2000r/min,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)
(3)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)確定
擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)有多種機(jī)構(gòu)形式,四連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)沖擊大,對(duì)桿的強(qiáng)度要求高;凸輪通過(guò)優(yōu)化運(yùn)動(dòng)軌跡則可以將運(yùn)動(dòng)沖擊大幅度降低,所以決定采用擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)。
2、基本尺寸的確定
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,暫定攪拌機(jī)的外形尺寸為900*500*800mm,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200*500*800mm的長(zhǎng)方體,筒壁厚8mm,攪拌器葉片邊緣與筒壁間隙2mm,為了實(shí)現(xiàn)更好的攪拌效果,采用雙螺帶式攪拌器,攪拌軸直徑30mm,長(zhǎng)1000mm,大螺帶直徑480mm,帶寬40mm,小螺帶直徑240mm,帶寬30mm。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(kāi)口卸放物料,為使物料快速卸放,安裝振動(dòng)裝置使容器桶繞其軸進(jìn)行左右小幅高頻振動(dòng),動(dòng)力由另一個(gè)電機(jī)提供,將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成左右擺動(dòng)。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),繪制機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
3、攪拌器性能指標(biāo)的設(shè)定
攪拌器工作參數(shù)不僅反映其所能勝任的工作,更重要的是決定設(shè)計(jì)方向和一些設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇范圍。
對(duì)于主傳動(dòng)系統(tǒng),設(shè)定正常工作轉(zhuǎn)速60r/min,啟動(dòng)時(shí)加速時(shí)間4s,穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間5min,減速時(shí)間6s,停歇時(shí)間2min。對(duì)于擺動(dòng)系統(tǒng),設(shè)定擺角幅度15°,擺動(dòng)周期1s,運(yùn)行時(shí)間1min,停歇時(shí)間6min。
課題研究所需的參考文獻(xiàn):
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指導(dǎo)教師審查意見(jiàn):
課題選擇可以使學(xué)生充分運(yùn)用所學(xué)知識(shí),符合學(xué)生專(zhuān)業(yè)發(fā)展方向,對(duì)于提高學(xué)生的基本技能有幫助。該學(xué)生前期資料查閱充分,對(duì)課題理解較好。研究方法和研究計(jì)劃基本合理,難度合適,學(xué)生能夠在預(yù)定時(shí)間內(nèi)完成該課題的設(shè)計(jì)。同意該課題進(jìn)入下一階段,同意進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)。
指導(dǎo)教師簽字:
20 年 月 日
指導(dǎo)委員會(huì)意見(jiàn)審核意見(jiàn):
組長(zhǎng)簽字:
20 年 月 日
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