双轴搅拌机的设计【全套CAD图纸+毕业论文答辩资料】

需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 河北科技师范学院  本科毕业 论文（设计）  双轴搅拌机的设计  院（系、部） 名  称  ：                              专  业  名  称 ：                                   学  生  姓  名 ：                             学  生  学  号：                                          指  导  教  师：                         2016 年 5 月 20 日  河北科技师范学院教务处制  摘   要  I 摘  要  双轴搅拌机为螺旋式搅拌机，它的搅拌部件是两根形状对称的同步螺旋转子，两根螺旋轴在旋转时速度同步、方向相反 。 双轴搅拌机的主要部件包括 :底架、搅拌槽体、两根搅拌轴、搅拌刀片、前后支承体、齿轮、联轴器、减速机、离合器、传动三角带、电动机、水管和盖板等。  本次设计主要针对 双轴搅拌机 进行设计。首先，通过对 双轴搅拌机 结构及原理进行分析，在此分析基础上提出了总体结构方案；接着，对主要技术参数进行了计算选择；然后，对各主要零部件进行了设计与校核；最后，通过 图软 件绘制了 双轴搅拌机 装配图及主要零部件图。  通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等；掌握了普通机械产品的设计方法并能够熟练使用图软件，对今后的工作于生活具有极大意义。  关键词 :搅拌机 ， 混凝土 ，齿轮，电机  摘   要  he is a is a a a a a  at to on of on of is on of to of of  of of of of be to in is of     录      录  摘  要  . I .  绪论  . 1 究背景与意义  . 1 轴搅拌机结构及工作原理  . 1 构特点  . 1 作原理  . 2 内外研究及发展现状  . 2 2 总体方案设计  . 4 计要求  . 4 案选定  . 4 动机构方案  . 4 与叶片安装方案  . 4 封装置方案  . 5 壳形式方案  . 5 终方案及原理  . 5 3 整机参数选定与计算  . 7 机参数选定  . 7 轴转速 n 计算  . 7 轴直径 . 7 料轴向运动速度  算  . 7 率计算  . 8 4 主要零部件设计  . 10 . 10 . 10 择电动机容量  . 10 择电动机转速  . 10 动参数计算  . 10 动比  . 10 . 11 目   录  各轴的输入功率  . 11 . 11 带传动的设计  . 11 带的基本参数  . 11 轮结构的设计  . 13 轮传动设计  . 14 速器低速级齿轮设计  . 14 速器高速级齿轮设计  . 17 . 17 速器轴及轴上零件的设计  . 18  1的设计  . 18  2的设计  . 20  3的设计  . 21 体和搅拌轴的设计  . 22 体  . 22 拌轴  . 22 结论  . 23 参考文献  . 24 致谢  . 25 河北科技师范学院 2015届本科毕业 论文 （设计）  1 1 绪论  究背景与意义  随着工业化发展的日益加剧，国内外搅拌设备的发展也异常激烈。以前人们都用人工搅拌，现在发展为机械搅拌 或磁力搅拌。由于每一种搅拌器都不是万能的，只有在某一特定的应用范围内才是高效的。因此人们在不断的探索和研究，希望开发出更高效的搅拌设备，以便于能够更好的提高产品的质量，降低设备能耗和生产成本。近年来，各国学者采用各种理论和方法对搅拌设备进行了深入的探讨和研究，并取得了卓越的成就，并不断把新的技术应用实际。比如，世界著名的美国莱宁（ 司新研制出了新型轴向流搅拌叶轮 轮，这是一种新型高节能、低造价且易于大型化的轴向流叶轮， 必使用铣或精密浇铸 等成型工艺。且三枚叶片用螺栓固定在轮毂上，易于装配出较大型叶轮。尺寸较小的 轮也有铸造成型的。当用于固液悬浮操作时，达到同样悬浮效果。 5折叶蜗轮要节能 50%。又如，近些年日本开发出数种在很宽的粘度范围均能进行高效混合的搅拌叶轮，且叶轮结构相当简单，还不需要复杂的传动机构。其粘度适用范围为 1100000m 。与此同时，欧洲和日本又相继开发了很多种卧式搅拌设备，这些设备大多是用于高粘度物质的反应设备。如瑞士 司开发的卧式单轴自清洁型搅拌设备和日本住友重机公司开发的 全相型自清洁卧式双轴搅拌设备。这些搅拌设备都是一种全相型，它们对粘性液体和粉体都能够高效的进行混合。更有特点的是美国 司开发的真空乳化釜搅拌器，它是目前搅拌设备中机电一体化程度最高的搅拌设备之一，全自动的真空乳化釜已经能在无人操作条件下，自动准确的履行原料的计量、加热、溶解、乳化及冷却等制造工艺中的温度控制、搅拌机变速、真空吸收、脱气等全部操作。并能使冷却过程按一定的冷却曲线进行，以正确的重现冷却速度过程。这比传统的搅拌设备技术先进的多，是一种多功能高智能化的生产搅拌设备。但是，这种技术在世界范围内 应用的较少。由此可以看出，国外搅拌混合技术水平在搅拌设备日益更新的前提下不断提高。混合技术的发展不断推动工业化脚步迅猛向前 1。  轴搅拌机 结构及工作原理  构特点  双轴搅拌机的主要部件包括 :底架、搅拌槽体、两根搅拌轴、搅拌刀片、前后支承体、齿轮、联轴器、减速机、离合器、传动三角带、电动机、水管和盖板等。双轴搅拌机的搅拌槽体为结构件，外加盖板，密封性较好，在搅拌机搅拌各种粉状物料时，可避免物料粉尘外漏和飞扬的问题。双轴搅拌机的搅拌轴是重要的部件，两根搅拌轴的旋转方向相反，都具有轴承座、 轴承套、轴承盖、护轴套、搅拌刀片和保持同步相反运动的河北科技师范学院 2015届本科毕业 论文 （设计）  2 齿轮。双轴搅拌机的搅拌轴在运行过程中受到的磨损较为严重，在轴上安装耐磨材料护套来保证搅拌轴的使用寿命。  作原理  当定量的生料粉由下料口流入搅拌槽中，经若干个具有一定压力的水（ 20化洒向生料粉，由定性长度的轴经搅拌均匀后，形成大小不等松散的球核，将整个搅拌机的搅拌时间分为三个区域，即雾化区、搅拌区、卸料区。这样使料粉在充分湿润又松散的状况下完成它的工作后，迅速地转入下道工序。  内外研究 及发展 现状  20 世纪 90 年代末，四川西 昌锌业公司在中浸工段使用了一台美国莱宁公司的搅拌机，浸出槽容积 50m，配备电机功率 715代了原国产 1815k 搅拌机。经过试用，该机性能优越。此后，美国莱宁搅拌机在国内许多工厂得到应用，均获得一致好评。进口高效节能搅拌机得到了充分的肯定，其优越的运行性能及节能性能为有目共睹。然而，其市场普及应用速度远不如想像的快，国内低效能搅拌机仍然占据主要地位。究其原因，其实很简单 :进口高效搅拌机价格不菲，大量使用令生产厂家不堪承受。同时，国内许多厂家并不期望长的使用效果，更主关心尽可能小的投资及短期的经济效益。另 外，过高的价格大大削弱了高效搅拌机的节能性能。国内厂家迫切需要一种新型的搅拌机，它具有与进口高效搅拌机相同或接近的运行性能及节能性能，同时具有与常规搅拌机竞争的市场价格。  浙江恒丰泰减速机制造有限公司是一家颇具实力的国内减速机及搅拌机制造公司在向市场推销其产品时，他们看到了国外先进的搅拌机，也意识到了与别人的差距，立志开发高效节能型搅拌机，与国外企业竞争。昆明有色冶金设计研究院长期从事有色冶金工厂的设计工作，对冶炼工艺及搅拌机有着丰富的技术资源及实践经验，可与恒丰泰一起进行高效节能搅拌机的开发。罗平锌电股份 有限公司长期进行电锌生产，有着丰富的经验，他们在 2002 年使用了 5 台美国莱宁公司的高效节能搅拌机，对高效节能搅拌河北科技师范学院 2015届本科毕业 论文 （设计）  3 机体会颇深，希望看到国产高效节能且价格便宜的搅拌机投入使用。上述 3 家单位决定共同开发新型高效节能搅拌机，由恒丰泰公司进行投资试制，昆明院提供技术支持，罗平锌电提供试验槽及样机测试并提供运行报告，对样机提出修改意见等。  2002年初，恒丰泰生产的第一台高效节能搅拌机抵达罗平，安装在 50m 搅拌槽上，取代原 1815拌机。经过一段时间的试运行，其运行性能良好，搅拌性能基本达到设计要求。然而，这台机器 离大家的期望值尚远。主要缺点是 :机体大而高，外形与原用的摆线针轮式搅拌机相差不大，与相邻的莱宁搅拌机更是不堪一比 ;搅拌效果不如原来使用的好，与莱宁机也有一定的差距。虽然电机功率达到国外先进水平，但此机尚不能称为成功。在第一台样机的基础上，三方提出了各自的看法及改进意见，经过充分讨论及技术分析，产生了一个综合的改进方案 :减速机部分重新设计，采用体积小、性能优越的 搅拌机外观小巧，提高转速增加搅拌强度 ;搅拌浆叶进行改进，提高搅拌性能。 2002年 9 月，恒丰泰公司制造的第一台 机配备该公司研制的高效 旋搅拌器抵达罗平安装在另一台 50备电机功率为 715代原 1815拌机。经过试运行，该机的各项性能均达到设计要求。经过几个月的生产使用，罗平锌电公司对该机作出运行使用报告，确认其具有运行 (平稳、噪声小其附近操作人员无明显噪声 )感觉、搅拌性能优越的特点。该机的整体性能已基本达到进口机的水平。罗平锌电公司随后向恒丰泰公司订购了一批 取得成功后，恒丰泰公司再接再厉，进一步对样机进行了局部的改进，使该机更为小巧美观。在产品推向市场的过程中，该机 受到使用厂家的重视，许多厂家纷纷订购，表示出今后购买的意向。目前，该机已在国内十几个厂家使用。  20 世纪 90 年代以后，世界先进的搅拌机制造公司陆续亮相中国，美国、德国、法国、芬兰等国际知名的搅拌机制造公司，逐渐被国人所了解。它们的产品美观精致、噪声小、经久耐用，更为令人惊叹的是，这些机器异乎寻常地节能。以 50内普遍生产使用的搅拌机配备的电动机功率为 1815 22美国莱宁公司配备的电机只需 715 11如 100m 净化槽，国内产品配备 37 45电动机，美国莱宁公司只配备 22电机。以德国 司及瑞士 司为代表的欧洲各国，在搅拌、分散、混合的技术领域，创新与发展走在了世界的前列。从流体力学的角度分析流动混合特性，可将欧洲搅拌机分为二类。一类是以改善宏观循环状态为目的，在搅拌机上装有抽气罩壳。另一类是以流体内部的局部区域产生剪切流为目的的高剪切搅拌机。  河北科技师范学院 2015届本科毕业 论文 （设计）  4 2 总体方案设计  计要求  设计建筑用双轴搅拌机 。  案 选定  动机构 方案  传动装置是双轴搅拌机工作过程中的关键。  设计的传动路线为电机 皮 带 减速机 联轴器 齿轮传动装置 搅拌轴。                               与叶片安装 方案  在轴的搅拌进口端焊接两螺旋叶片使粉料不断向前输送，减少槽体端部密封处的积料。这样有利于防止打坏叶片、折断轴。在搅拌轴上正确安装带有刀片的叶片，调整好了角度后，再将叶片安装在钻有莫氏锥度孔的轴上，如图 2 叶片在双轴上三个部位的安装角度是各不相同 ，叶片安装角度一般选用 =20 度左右，双轴搅拌机叶片角度必须要与粘土可塑性相适应 。  图 2拌机工作简  其中每个叶片焊牢在叶片杆上，然后按照要求调整角度焊接在方垫片上。经过这样的处理后，叶片在推动物料时就不会出现角度混乱，另外把搅拌轴头的轴肩 小应力，防止应力集中，如图 2 图 2片安装图  河北科技师范学院 2015届本科毕业 论文 （设计）  5 封装置 方案  对密封装置的要求相当高，可采用双道压盖填料密封装置，填料采用橡胶石墨石棉盘根，两边采用压盖压紧，内压盖、外压盖和密封盖固定采用 沉头螺栓紧固，见图 2 图 2封装置  1 密封圈； 2 压板 1； 3 密封盖； 4 端面板； 5 垫板； 6 轴套  壳形式 方案  传统的 而导致两轴负载过大以致断裂。另外他们将两端墙板焊死在机壳上，这样就使得在轴或叶片受损维修时很不方便，工作量也相当大。  将双轴搅拌机槽底做成欧米嘎型（） ,以防止搅拌死角。机槽两端墙板不是焊死在机壳上，而是通过螺栓与机壳联结，这样做的目的是为了在维修时便于将损坏的轴吊起，省去拆叶片麻烦，检修空间增大，工 作量减小，还可缩小两端轴孔直径，便于密封防漏，如图 2 图 2拌槽壳体  终方案及原理  根据上述选定的各分总成方案，最终得到如下图 2原理为： 双轴搅拌机由两根搅拌轴，轴上按螺旋推进方向安装搅拌叶及搅拌槽组成的搅拌系统，为使原料达到成型的需要，在搅拌机入料端稍后处的上部，设有加水装置，使得物料形成较大的球状块料旋转时两轴的方向由内向外，将物料搅起，靠搅拌叶旋转时的推力 (搅拌叶与搅拌轴轴线夹角为 10形成物料流，螺旋向前推进 ，最后物料经漏料箱进入承接皮带，进入到下台处理设备中。  河北科技师范学院 2015届本科毕业 论文 （设计）  6 图 2轴搅 拌机结构示意  1 轴承座；  2 出料口；  3 搅拌叶；  4 搅拌轴； 5 搅拌槽； 6 齿轮座；  7 联轴器； 8 减速器； 9 三角带轮； 10 驱动电动机  河北科技师范学院 2015届本科毕业 论文 （设计）  7 3 整 机参数选定与计算  机参数选定  本次设计 参照如下 整机参数 进行 ：  表 3轴搅拌机技术性能  型                       号  拌叶片回转直径  D       (550 进出料口中心距  L         (3000 两轴中心距  a             (360 生产能力  Q               (t/h) 30 功率  P                   ( 22 轴转速 n 计算    ）（总 90/1co s)s i 1()s i n4( )90/151(15c o s)15s 1 （   n  n = 35.8 (r  取 n = 40 r  轴直径 d 计 算  此时， 实际Q ）（ 90/1c o s)s i 1()s i n4(   15s i 实际Q  )90/151(15c o s)15s 1 （    实际Q  = ( 又  )(4602 22 实际602 d  d = (m  但是考虑到实际工作时有可能两轴上的叶片会相互干扰，所以将轴径适当的缩小，在保证强度足够的情况下，取 d = m 。  料轴向运动速度  算  物料既有轴向位移，也有圆周方向的位移，其主要表现形式为轴向位移，其圆周位移的轨迹近似于一段螺旋线，是搅拌机中物料实际运动的形式，如图  河北科技师范学院 2015届本科毕业 论文 （设计）  8 图 料受力图  螺旋系数   )ta n (ta   )3015t a n (15t a   79.0k s 1 40 . 5 6 2 50 . 7 940s  50 . 1 5  (m  式中   物料运动速度， m/ b  - 叶片平均宽度， b = - 叶片安装角度， 15；  n - 搅拌轴转速， r/ - 螺旋系数  1 1  = z  1个螺距内叶片片数， z =4片。  率计算  如下图 片叶片 推动物料前进的轴向推力 于 1叶片对物料的周向推力 反作用力 = 得 )ta n (   如图 片前方的料柱体积是 ，料柱同机槽槽壁的摩擦力 : 2c o s k  式中   2  是旁侧阻力影响系数，取 ， b 、 s 、 皆为定值，摩擦系数 。  从图 用在叶片上有 1  = 摩擦力 1 （ 1 f + 2f ），1 f 是滑动摩擦系数， 2f 是止推轴承摩擦系数。  由 1f + 2f =2得叶片周向力：  2F 1F 2t a n)t a n ( F  由 2以计算出单片叶片消耗的功率 P：   单片9550  式中  单片P - 单片叶片消耗的功率，  河北科技师范学院 2015届本科毕业 论文 （设计）  9 2- 叶片的周向力；  0R  - 叶片上单片物料重心与搅拌轴中心的距离， m， 50 。  图 片受力  已知  1z =8， 2z =20， 3z =12， 1 =25， 2 =15， 3 =20， R=m， =b= s=4= =1.2 t/ 3m , 5 7 a nt a n ， 2 =  121 o   ）（ N  222 c 0 o   ）（ N  323 c o s o   ）（ N  22t a n)t a n ( 111 F 2 30t a 025t a n( 392  ）（ N  2t a n)t a n ( 222 F 2 30t a 015t a n( 392  ）（ N  2  2t a n)t a n ( 333 F 2 30t a 020t a n(   ）（ N    1单片P  02 9550  5  2  ）（ 2单片P   02 9550  ）（ 3单片P   02 9550  ）（  332211 单片单片单片总  ）（ 河北科技师范学院 2015届本科毕业 论文 （设计）  10 4 主要零部件设计  动机 的选择  择电动机类型  电动机是标准部件。因为 室内工作 ，运动载荷平稳，所以选择  择 电动机容量  经分析计算得双轴搅拌机所需消耗的总功率  P  电动机所需功率  总0由经验及 实践选择，整个传动过程中有 6 对轴承， 1 对齿轮，二级减速器一部，一对联轴器，电机采用 它们的传动效率可查阅参考资料 15得出如下表 4 从电动机至搅拌机的主轴的总效率 为 : 联轴器减速器齿轮轴承带 6     总（ 选取电动机的额定功率 使 0 PP m  ）（ 查参考资料 15得，取  18.5 择 电动机转速  取 342 ii 齿轮带 ， （减速器）  总传动比的合理范围 i =18 100，故电动机转速的可选范围为  010018 ）（主轴 00020  (r  查 参考资料 13，符合这一转速范围的同步转速有 750r/000 r/500 r/000四种。  综合考虑传动装置机构紧凑性和经济性，选用同步转速 1500r/ 型号为 载转速 460 rn m ，功率   动参数计算  动比  满载转速 440 rn m 。故总传动比为：   4 0 015届本科毕业 论文 （设计）  11 为使传动装 置尺寸协调、结构匀称、不发生干涉现象，选 i ；  则减速器的传动比为： 带减   考虑两级齿轮润滑问题，两级大齿轮应该有相近的浸油深度。则两级齿轮的高速级与低速级传动比的值取为  21 3.1   则：    ；  轴的转速  1轴   m m 带；  2轴   m   4112 ；  3轴  m  8223  鼓轮轴  m w  轴的输入功率  1轴    0   ；  2轴     ；  3轴   ；  轴的输入转矩  电机 轴      4  5 09 5 5 0000 ；  1轴      03 6  5 09 5 5 0111 ；  2轴       41 9  5 09 5 5 0222 ；  3轴      2  5 09 5 5 0333 ；   带传动的设计   带的基本参数  1） 确定计算功率   已知： ； 440 rn m ；  查机械设计基础表 13K ；  河北科技师范学院 2015届本科毕业 论文 （设计）  12 则： 2） 选取  根据cP、械设计基础图 13型  3） 确定大、小带轮的基准直径 （ 1）初选小带轮的基准直径：  d 1061 ；  （ 2）计算大带轮基准直径：  112 ）（带 ；  圆整取 d 3152 ，误差小于 5%，是允许的。  4） 验算带速：  )25,5(/ 带的速度合适。  5） 确定  中心距：  )(2)(1021  初选中心距 00  （ 2）基准长度：  06315()315106()(22202122100对于 d 1800  （ 3）实际中心距：  602 0 6） 验算主动轮上的包角 1 ：  由 1 8 0121 得 06315(1801 主动轮上的包角合适。  7） 计算 z ：  河北科技师范学院 2015届本科毕业 论文 （设计）  13 c)( 00  440 rn m ， d 1061 查机械设计基础表 13 ：  ；  （ 2） 3m  4 4 0 带， m，查表得： ；  （ 3）由 查表得，包角修正系数 K  （ 4）由 d 1800 ，与 型查表得：  01.1综上数据，得 z  取 104 z 合适。  8） 计算预紧力 0F （初拉力）：  根据带型 械设计基础表 13    02209） 计算作用在轴上的压轴力   1 2 0  0s  2422s 0其中 1 为小带轮的包角。  10）  带型  带轮基准直径 (传动比  基准长度 (A 1121 600 中心距（  根数  初拉力 (N) 压轴力 (N) 485 4 201 轮结构的设