机械毕业设计（论文）-φ3600×13000混合机设计【全套图纸】 .pdf

第 i 页 360013000 混合机 摘要 混合机在现代工厂中起着越来越重要的作用， 它将配好的混合料混匀、 润湿、 制粒, 使之达到成分均匀、水分适中、通气性良好的要求。为实现烧结原料的组分均匀,取得 最佳制粒效果,本次设计的混合机在参考鞍钢烧结厂混合机的基础上，设计出了更为实 用、新型的混合机，并且结构简单，使用寿命长，混料均匀，无粘结现象发生，成型性 能好，非常适合于烧结厂中使用。本设计根据设备的生产率，选择了合适的电机，减速 器，传动齿轮等部件，并且对选择的联轴器、液力耦合器、轴承等主要零部件进行了校 核。最后对混合机的安装、维护等方面做了相当的介绍。本次设计出的混合机安装维护 方便，操作简单，成本低廉，是一部值得推广的烧结设备。 关键词： 混合机，齿轮传动，烧结设备 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 第 ii 页 mixer 3600 13000 abstract in a modern factory mixer plays an increasingly important role, it will mixes with good mixing, wetting, granulation, to achieve uniform composition, moderate water, good ventilation requirements. sintering of raw materials for the realization of uniform composition, to achieve the best results granulating, the design of the mixer in the reference mixer iron and steel sintering plant, based on a more practical design, a new type of mixer, and simple structure, long service life, mixing evenly, without bond occurred, forming a good performance, very suitable for use in the sintering plant. according to the design of equipment productivity, choose the right motor, reducer, transmission gears and other components, as well as choice of coupling, hydraulic coupling, bearings and other major components for the check. finally, mixer installation, maintenance, etc. have done a considerable introduction. the mixer designed to facilitate installation and maintenance, simple operation, low cost, is a device worthy of promotion。 keyword:mixer; gear driving ；sintering equipment 第 iii 页 1 绪 论 . 1 1.1 毕业设计的选题背景及目的 1 1.1.1 毕业设计的选题背景 1 1.1.2 毕业设计的目的 1 1.2 混合机技术的发展 2 1.3 课题的研究方法及研究内容 . 7 2.1 混合机的分类及特点 8 2.1.1 混合机的分类及特点 . 8 2.1.2 混合机的结构及特点 9 2.2 混合机的工作原理 11 2.3 360013000m 混合机的设计参数 13 3 混合机的传动设计 . 14 3.1 电机的选择 14 3.1. 电动机的选择 14 3.2 传动轴上的动力参数计算 . 14 3.3 齿轮传动设计 15 3.3.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 15 3.3.2 按齿面接触强度设计 15 3.3.3 按齿根弯曲强度校核 18 3.4 齿轮设计 . 18 4 轴的设计与校核 . 19 4.1 电机伸出轴的结构设计 . 19 4.2 延伸轴的结构设计 19 4.3 齿轮轴的结构设计与校核 20 4.3.1 齿轮轴的结构设计 20 4.3.2 齿轮轴的强度校核 20 4.3.3 齿轮轴的弯曲刚度校核 22 4.3.4 齿轮轴的扭转刚度校核 25 5 主要零部件的选择与校核 . 26 5.1 滚动轴承的选择与校核 . 26 5.1.1 滚动轴承的概况 26 5.1.2 滚动轴承类型的选择 . 26 5.1.3 滚动轴承的寿命校核 26 5.2 键的选择与校核 27 5.2.1 键连接的功能、分类、结构型及应用 27 5.2.2 齿轮轴上键的选择 . 28 5.2.3 齿轮轴上键的校核 28 5.3 液力耦合器的选择与校核 29 第 iv 页 5.4 联轴器的选择与校核 29 5.4.1 联轴器的分类及特点 29 5.4.2 联轴器的类型选择 30 5.4.3 联轴器载荷计算 30 5.4.3 联轴器型号选择 . 30 5.5 慢速驱动装置的设计 30 5.6 托辊的装置和校核 . 30 6 混合机的安装、使用操作、维修、润滑及密封 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 6.1 混合机的安装 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 6.2 磨机的使用操作 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 6.2.1 启动顺序 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 6.2.2 停机顺序 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 6.2.3 紧急停车 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 6.3 混合机的维修 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 6.4 混合机设备的润滑 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 6.4.1 润滑方法 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 6.4.2 润滑剂的种类 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 6.4.3 齿轮传动的润滑 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 6.4.4 轴承的润滑 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 6.5 混合机设备的密封 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 7 经济性与可靠性分析 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 7.1 设备的经济性分析 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 7.2 设备的可靠性 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 7.3 设备的有效度 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 结 束 语 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 致 谢 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 参 考 文 献 . 32 第 1 页 1 绪绪 论论 1.1 毕业设计的选题背景及目的毕业设计的选题背景及目的 1.1.1 毕业设计的选题背景毕业设计的选题背景 本混合机作为一次混合机,主要作用是将物料混匀并湿润. 混合料的进料由皮带机和漏斗两种形式，将料送入圆筒混合机的进料端，通过 筒体的旋转，物料在筒体内呈螺旋状运动，在运动的过程中使混合料形成“滚落”状， 从而完成物料的混合、湿润、制粒、混匀后通过圆筒混合机排料端的溜槽排到皮带输送 机上。 传动形式主要分齿式传动和胶轮传动两种形式，按工艺需要而定。齿式传动 一般适用于 3.2m 以上规格圆筒混合机， 胶轮传动一般适用于 3.2m 以下规格圆筒混 合机。但不能一概而论，也有 3m 采用齿式传动，3.2m 采用胶轮传动的。 圆筒混合机由筒体、给（排）料端支承托轴、传动装置、喷水装置、排料端 漏斗、给（排）料托辊罩、齿轮罩、检修平台等组成，筒体支承在支承托辊上，由主电 机通过硬齿面减速机及筒体上的大、小齿轮带动筒体旋转。为了便于检修和调整，在减 速机主电机的对侧设有微动装置以使筒体能缓慢转动，并按要求准确定位。 在四年的机械专业学习中，我对烧结机械的理论和实际设计产生了浓厚的兴趣，而 混合机在烧结工艺中占有这么重要的地位，于是我选择了混合机设计这个题目。 1.1.2 毕业设计的目的毕业设计的目的 毕业设计是培养学生综合运用本学科的基本理论、专业知识和基本技能，提高分析 和解决实际问题的能力，是从事科学研究工作和专业工程技术工作的基本训练。由于我 选的是混合机设计，希望通过该设计，熟悉冶金机械设备设计的全过程，深入理解力能 参数计算基本理论，并能在各设计环节中准确应用，深入体会理论联系实际。 通过毕业设计巩固和发展四年来所学的专业基础知识， 学习设计一般机械设备的方 法和步骤，并且熟练掌握设计的基本技能，如计算、绘图、使用机械设计资料、手册、 标准和规范等。 第 2 页 1.2 混合机技术的发展混合机技术的发展 在世界各国烧结厂的烧结原料作业中， 不论一次混合还是二次混合均选用圆筒混合 机。经过长期实践和改进，随着烧结机向大型化方向发展，与之相配套圆筒混合机的规 格也相应增大，结构也有了很大发展新型圆筒混合机就是这一发展的产物。新技术带 来新的动力，新的动力创造更好的价值。创新是一个行业发展的动力，混合机技术也随 着各方面的发展而不断创新。 1.3 混合机类型简介混合机类型简介 1 v 型混合机型混合机 v 型混合机是由两个圆筒成 v 型焊接起来的容器组成，容器的形状相对于轴是非 对称的。由于回转运动，粉体粒在倾斜圆筒中，连续的反复交替、分割、合并；物料随 机地从 v 形一区传递到另一区，同时粉粒体粒子间产生滑移，进行空间多次叠加，粒子 不断分布在新产生的表面上，这样反复进行剪切、扩散运动，从而达到混合目的。适用 于物料流动性良好、物性差异小的粉粒体的混合，以及混合度要求不高而又要求混合时 间短的物料混合，由于 v 型混合容器内的物料流动平稳，不会破坏物料原形，因此 v 型混合机也适用于易破碎、易磨损的粒状物料的混合，或较细的粉粒、块状、含有一定 水份的物料混合之用，广泛应用于制药、化工、食品等行业。 它是旋转容器式混合机的一种。如下图所示， v 型混合机的操作过程与双锥型混 合机类似，只是由于 v 型容器的非对称性，使得被混物料时紧时散，其混合效果和混合 时间比双锥型混合机更好更短。 第 3 页 2 饲料混合机 根据配方的要求将各种饲料组份混合均匀的机械。.常用的饲料混合机有立式螺旋 混合机、卧式环带混合机和立式螺旋行星混合机，它们都属于间歇式。 3 三维混合机 hd 系列多向运动混合机在工作时，由于采用了混合桶体，具备多方向运转方式， 使各种物料在混合过程中，加速了流动和扩散作用，同时又避免了一般混合机因离心力 作用所产生的物料比重偏析和积聚现象， 所以可以取得比一般混合机相对较好的混合效 果。这也是制药行业中广泛使用的混合机的原因之一。 三维运动混合机是向 xyz 三个方向做旋转运动的混合机， 其中 hd 系列多向运动混合 机是三维运动混合机的一种，是一种广泛应用于制药、化工、食品、轻工等行业及科技 第 4 页 单位的新颖物料混合的机器， hd 系列机型能非常均匀地混合流动性较好的或颗粒状的物 料，使混合后的物料达到最佳效果。 三维混合机是旋转容器式混合机的一种，三维型混合机有正方体型混合机、“金字 塔”型混合机、六角型混合机、y 型混合机等。 4 双锥型混合机 cone mixer 通过回转罐体将各种粉料混合均匀的混合设备。双锥型混合机结构 示意图 1滑环箱；2罐体；3驱动装置；4支撑台架 6 行星式轮碾混合机 第 5 页 行星式轮碾混合机是近年来出现的一种先进混合设备。主要用于耐火材料、陶瓷、 灰砂砖、化.行星式轮碾混合机与传统轮碾混合机相比，其特点是：搅拌周期短，生产 效率高，混合 35min 即均匀；便于控制产品细度，混合质量好，物料不成团；能耗低。 行星式轮碾混合机包括机架、收尘管、上壳体、碾盘、进料口、出料口等，电机通 过传动带与减速箱相连，减速箱上部的立轴设在上壳体与碾盘中，立轴与行星齿轮箱相 连一起转动，碾轮、侧刮板安装在行星齿轮箱的两侧，随行星齿轮箱转动，行星齿轮箱 下部安装行星搅拌铲， 进水管、 收尘管设在上壳体上， 进水管与上壳体内的活接头相连。 7 卧式螺带混合机 卧式混合机工作原理无重力混合机卧式筒体内装有双轴旋转反向的浆叶，浆 叶成一定角度将物料沿轴向、径向循环翻搅，使物料迅速混合均匀卧式混合机性能 特点减速机带动轴的旋转速度与桨叶的结构会使物料重力减弱，随着重力的缺乏， 各物料存在颗粒大小、比重悬殊的差异在混合过程中被忽略。激烈的搅拌运动缩短 了一次混合的时间，更快速、更高效。 即使物料有比重、粒径的差异，在交错布 置的搅拌叶片快速剧烈的翻腾抛洒下，也能达到很好的混合效果。 卧式混合机由 u 形容器、 螺带搅拌叶片和传动部件组成； u 形的长体筒体结构， 保证了被混合物料（粉体、半流体）在筒体内的小阻力运动。正反旋转螺条安装于 同一水平轴上， 形成一个低动力高效的混合环境， 螺带状叶片一般做成双层或三层， 外层螺旋将物料从两侧向中央汇集，内层螺旋将物料从中央向两侧输送，可使物料 在流动中形成更多的涡流，加快了混合速度，提高混合均匀度；采用皮带轮带动摆 线减速机驱动，相对于齿轮减速机的大扭矩，皮带传动的弹性连接有在超载时保护 传动部件的优势。 卧式混合机出料方式：粉体物料采用气动大开门结构形式，具有卸料快、无残 余等优点；高细度物料或半流体物料采用采用手动蝶阀或者气动蝶阀，手动蝶阀经 济适用，气动蝶阀对半流体的密封性好，但造价比手动蝶阀高。在需要加热或冷却 的场合，可配置夹套。加热方式有电加热和导热油加热两种方式可选：电加热方便， 但升温速度慢，能耗高；导热油加热需要配置油锅和导油动力、管道，投资较大， 但升温速度快，能耗较低。冷却工艺可直接向夹套内注入冷却水，夹套换热面积大， 冷却速度快。电机与搅拌主轴之间通过摆线针轮式减速机直联，结构简单，运行可 靠度高，维护方便。 第 6 页 卧式混合机应用于农药、兽药、食品、化学品、生物、养殖业、陶瓷、耐火材 料、塑胶、复合肥等固- 固（即粉体与粉体）固- 浆（即粉体与胶浆液）的混合，还 特别适应粘稠的物料混合。 7 犁刀混合机 犁刀式混合机由主动减速机带动犁刀组轴向运动，一方面将物料沿筒体圆周作径向 周向湍动，同时将物料沿犁刀两侧的法线方向抛出，另一方面被抛出物料经飞刀组时， 被高速旋转的飞刀剪切搅拌而强烈的抛散， 物料在犁刀和飞刀的复合作用下， 不断更叠、 扩散。 犁刀式混合机广泛用于干粉砂浆、化工原料、制药原料、建筑材料、塑料、胶粘原 料、 食品原料、 粉末冶金、 矿山材料、 石油原料等行业的固固(粉体与粉体)、 固液(粉 体与胶浆液)、块状- 粘稠状的物料混合搅拌，并设有夹套加温干燥型的粉体设备。 8 高速混合机 高速混合机依靠混合器的旋转将物料翻动和旋转，槽壁的混合器高速旋转，对翻动 的物料切向高速搅拌，在较短时间将物料混合均匀。 高速(加热)混合机是塑料行业中各种树脂，如：聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、聚氯乙 烯(pvc)等塑料成型加工必不可少的设备之一。高速混合机主要应用于各种树脂与其他 粉状、糊状、液状物体的均匀混合、着色、干燥以及 abs 聚碳酸酯等工程塑料成型前 的干燥、脱挥等工艺。 高速混合机也适用于：再生胶、碳酸钙、石棉、消防药剂、粉末涂料、电碳、染料、 食品、日用化工等各种物料的均匀混合、搅拌。 高速加热混合机具有混合均匀、混合速度快，混合容器内壁及搅拌浆叶均采用优质 不锈钢 1cr18ni9ti（锅内壁厚度6mm）制造，具有较高的耐腐蚀性及使用寿命。本混 合机采用数控仪表控温，其控温精度 较高，操作方便，安全可靠等优点。高速混合机 是最理想的橡塑混合设备之一。 第 7 页 1.3 课题的研究方法及研究内容课题的研究方法及研究内容 现阶段，随着混合机理论和技术的不断发展和完善要求混合机就有更高的使用性 能，更长的使用寿命。本次课题主要研究360013000mm 混合机，通过以这种混合 机的设计来掌握机械设备设计的原理及一般步骤。其中包括：混合机装机功率的计算、 主传动系统的设计计算、电动机的计算与选择、滚动轴承的选择与校核等。 电机是整个系统的主要驱动装置，由于筒体的载荷大，转速小等特点，选择同步电 动机。传动比不大可以采用单级传动，电机轴和小齿轮轴之间应加上延伸轴以便于产物 的运出。 通过对该类混合机的设计，可以达到应有的目的。 第 8 页 2 混合机系统方案的确定 2.1 混合机的分类及特点混合机的分类及特点 2.1.1 混合机的分类及特点混合机的分类及特点 常用的混合机械分为气体和低粘度液体混合器、中高粘度液体和膏状物混合机 械、热塑性物料混合机、粉状与粒状固体物料混合机械四大类。 气体和低黏度液体混合机械的特点是结构简单， 且无转动部件， 维护检修量小， 能耗低。 这类混合机械又分为气流搅拌、管道混合、射流混合和强制循环混合等四种。 中、高黏度液体和膏状物的混合机械，一般具有强的剪切作用；热塑性的物料混合机主 要用于热塑性物料(如橡胶和塑料)与添 加剂混合；粉状、粒状固体物料混合机械多为间 歇操作，也包括兼有混合和研磨作用的机械，如轮辗机等。混合时要求所有参与混合的 物料均匀分布。混合的程度分为理想混合、随机混合和完全不相混三种状态。各种物料 在混合机械中的混合程度，取决于待混物料的比例、物理状态和特性，以及所用混合机 械的类型和混合操作持续的时间等因素。 液体的混合主要靠机械搅拌器、气流和待混液体的射流等，使待混物料受到搅动，以达 到均匀混合。搅动引起部分液体流动，流动液体又推动其周围的液体，结果在溶器内形 成循环液流，由此产生的液体之间的扩散称为主体对流扩散。当搅动引起的液体流动速 度很高时，在高速液流与周围低速液流之间的界面上出现剪切作用，从而产生大量的局 部性漩涡。这些漩涡迅速向四周扩散，又把更多的液体卷进漩涡中来，在小范围内形成 的紊乱对流扩散称为涡流扩散。 机械搅拌器的运动部件在旋转时也会对液体产生剪切作用， 液体在流经器壁和安装在容 器内的各种固定构件时， 也要受到剪切作用， 这些剪切作用都会引起许多局部涡流扩散。 搅拌引起的主体对流扩散和涡流扩散， 增加了不同液体间分子扩散的表面积减少了扩散 距离，从而缩短了分子扩散的时间。若待混液体的粘度不高，可以在不长的搅拌时间内 达到随机混合的状态；若粘度较高，则需较长的混合时间。对于密度、成分不同、互不 相溶的液体， 搅拌产生的剪切作用和强烈的湍动将密度大的液体撕碎成小液滴并使其均 匀地分散到主液体中。搅拌产生的液体流动速度必须大于液滴的沉降速度。少量不溶解 第 9 页 的粉状固体与液体的混合机理，与密度成分不同，互不相溶的液体的混合机理相同，只 是搅拌不能改变粉状固体的粒度。 若混合前固体颗粒不能使其沉降速度小于液体的流动 速度，无论采用何种搅拌方式都形不成均匀的悬浮液。 不同膏状物的混合主要是将待混物料反复分割并使其受到压、辗、挤等动作所产生的强 剪切作用，随后又经反复合并、捏合，最后达到所要求的混合程度。这种混合很难达到 理想混合，仅能达到随机混合。粉状固体与少量液体混合后为膏状物，其混合机理与膏 状物料混合的机理相同。不同的热塑性物料以及热塑性物料与少量粉状固体的混合，需 要依靠强剪切作用，反复地揉搓和捏合，才能达到随机混合。 流动性好的颗粒状固体物主要是靠容器本身的回转，或靠装在容器内运动部件的作用， 反复地翻动、掺和而得以混合，这类物料也可用气流产生对流或湍流以达到混合。固体 颗粒的对流或湍流不易产生涡流，混合速度远低于液体的混合，混合程度一般也只能达 到随机混合。流动性很差的、互相发生粘附的颗粒或粉状固体，则常需用带有机械翻动 和压、辗等动作的混合机。 2.1.2 混合机的结构及特点混合机的结构及特点 1、圆筒混合机的结构 圆筒混合机主要有给料部、主轴承、筒体部、传动部、主电机、慢速驱动装置、顶起装 置及润滑、电控等部分组成。如图所示。 图 2.1 混合机 第 10 页 （1） 筒体 筒体是混合机的主要部件，由两端的端盖及圆筒组成，为防止端盖及同体的过快磨 损，在进出料端盖及筒体内部装有衬板，且筒体衬板都铸成波浪形断面，端部衬板有提 升条，衬板用螺栓固定。筒体衬板与筒体之间及端盖衬板和端盖间垫有橡胶垫，有缓冲 钢球对筒体的冲击和有助于衬板与筒体内壁紧密贴合的作用， 混合机筒体外面的螺母下 垫有橡胶环和金属压圈，以防止矿浆流出。 进、出料端盖的中空轴径内装有铸造的进出料口，以防止中空轴径的磨损。 （2）传动装置 本混合机采用同步电动机直接带动磨机转动。优点是传动效率高、系统紧凑、占地 面积小、在机械维修方面较省力。 （3）给料器 物料通过给料器向混合机里输送，给料器的形式有鼓形、蜗形及联合给料器。 （4）地基部 地基部中给出了各部地脚螺栓的相互位置和基面标高，给出了各部分的负荷。地基 部包括混合机地脚螺栓及相关的埋设件。 （5）慢速驱动装置 慢速驱动装置由电机、行星减速器等组成，自带安装底板，该装置用于混合机检修 及更换衬板用，当停机超过 4 小时以上时，筒体内的物料有可能结块，在启动电机前应 用慢速驱动装置盘车，可以达到松动物料的目的，慢速驱动装置的电机为制动电机。矩 形式离合器使用时具有单向性，在使用时应防止筒体的偏心，重量超过上端极限位置， 而依靠自重迅速下滑回转，影响维修人员的安全。 在启动慢速驱动装置时，主电机不能结合，主电机工作时，慢速驱动装置不能接合， 两者配置有连锁装置， 在启动慢速驱动装置前， 必须先开启高压润滑油泵使中空轴顶起， 防止擦伤轴瓦。 （6）顶起装置 第 11 页 顶起装置由托辊和托辊座架等组成，在停机检修时，可将顶起装置安置在筒体下部， 将筒体顶起，方便检查，在顶起完成检修后，将筒体下落时，应注意不能迅速卸压，应 逐步关停，将筒体缓慢下来。 2.2 混合机的工作原理混合机的工作原理 混合机械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。 混合机械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。 常用的混合机械分为气体和低粘度液体混合器、中高粘度液体和膏状物混合机械、 热塑性物料混合机、粉状与粒状固体物料混合机械四大类。 气体和低黏度液体混合机械的特点是结构简单，且无转动部件，维护检修量小，能 耗低。这类混合机械又分为气流搅拌、管道混合、射流混合和强制循环混合等四种。 中、高黏度液体和膏状物的混合机械，一般具有强的剪切作用；热塑性的物料混合机主 要用于热塑性物料(如橡胶和塑料)与添加剂混合；粉状、粒状固体物料混合机械多为间 歇操作，也包括兼有混合和研磨作用的机械，如轮辗机等。 混合时要求所有参与混合的物料均匀分布。混合的程度分为理想混合、随机混合和 完全不相混三种状态。各种物料在混合机械中的混合程度，取决于待混物料的比例、物 理状态和特性，以及所用混合机械的类型和混合操作持续的时间等因素。 液体的混合主要靠机械搅拌器、气流和待混液体的射流等，使待混物料受到搅动， 以达到均匀混合。搅动引起部分液体流动，流动液体又推动其周围的液体，结果在溶器 内形成循环液流，由此产生的液体之间的扩散称为主体对流扩散。 当搅动引起的液体流动速度很高时，在高速液流与周围低速液流之间的界面上出现 剪切作用，从而产生大量的局部性漩涡。这些漩涡迅速向四周扩散，又把更多的液体卷 进漩涡中来，在小范围内形成的紊乱对流扩散称为涡流扩散。 机械搅拌器的运动部件在旋转时也会对液体产生剪切作用， 液体在流经器壁和安装 在容器内的各种固定构件时，也要受到剪切作用，这些剪切作用都会引起许多局部涡流 扩散。 第 12 页 搅拌引起的主体对流扩散和涡流扩散， 增加了不同液体间分子扩散的表面积减少了 扩散距离，从而缩短了分子扩散的时间。若待混液体的粘度不高，可以在不长的搅拌时 间内达到随机混合的状态；若粘度较高，则需较长的混合时间。 对于密度、成分不同、互不相溶的液体，搅拌产生的剪切作用和强烈的湍动将密度 大的液体撕碎成小液滴并使其均匀地分散到主液体中。 搅拌产生的液体流动速度必须大 于液滴的沉降速度。 少量不溶解的粉状固体与液体的混合机理，与密度成分不同，互不相溶的液体的混 合机理相同，只是搅拌不能改变粉状固体的粒度。若混合前固体颗粒不能使其沉降速度 小于液体的流动速度，无论采用何种搅拌方式都形不成均匀的悬浮液。 不同膏状物的混合主要是将待混物料反复分割并使其受到压、辗、挤等动作所产生 的强剪切作用，随后又经反复合并、捏合，最后达到所要求的混合程度。这种混合很难 达到理想混合，仅能达到随机混合。粉状固体与少量液体混合后为膏状物，其混合机理 与膏状物料混合的机理相同。 不同的热塑性物料以及热塑性物料与少量粉状固体的混合，需要依靠强剪切作用， 反复地揉搓和捏合，才能达到随机混合。 流动性好的颗粒状固体物主要是靠容器本身的回转， 或靠装在容器内运动部件的作 用，反复地翻动、掺和而得以混合，这类物料也可用气流产生对流或湍流以达到混合。 固体颗粒的对流或湍流不易产生涡流，混合速度远低于液体的混合，混合程度一般也只 能达到随机混合。 流动性很差的、互相发生粘附的颗粒或粉状固体，则常需用带有机械翻动和压、辗 等动作的混合机械。 第 13 页 2.3 360013000m 混合机的设计参数混合机的设计参数 设计参数： 物料堆密度1.7t/ 3 m 物料安息角35 筒体规格360013000 生产能力750t/min 筒体工作转速7 r/min 第 14 页 3 混合机的传动设计混合机的传动设计 混合机的传动设计是整个设计过程的重要部分， 它通过同步电机直接带动直齿轮传 动，效率高，占地面积小。 3.1 电机的选择电机的选择 电动机容量的选择是电力传动系统经济和可靠运行的重要过程。 如果电动机容量太 小， 使设备长期处于过载状态运行， 会导致电动机绝缘装置过早的损坏； 如果容量过大， 不仅造成设备上的浪费，而且运行效率又较低，对电能的利用也很不经济。所以，要综 合各方面的因素，选择合适的电动机。 电动机的选择范围应该包括：电动机的种类、型式、容量、额定电压、额定转速及 其各项经济指标等，而且对这些参数还应该综合进行考虑。 3.1. 电动机的选择电动机的选择 根据装额定功率 pr=380 kw，选同步电动机 tr1410-6，额定转速 n=985 r/min，额定 电压 u=6000v。 3.2 传动轴上的动力参数计算传动轴上的动力参数计算 t =9.55 p n （3.2） 0 轴（电机轴） 00 380,985 / min r ppkw nr= 0 t =9.55 0 0 p n =9.55 33 380 103.68 10 n m 985 = 轴（减速器） 1011 33 1 1 1 380 0.95361,985 / min p361 t9.559.55103.5 10 n m n150 ppkw nr= = 轴（齿轮轴） 211223 34 12 22 2 p361 0.97 0.99346.67kw np985346.67 n=36.34r/mint9.559.55109.1 10 nm 27.11n36.34 p i = = 第 15 页 3.3 齿轮传动设计齿轮传动设计 3.3.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 1. 传动类型为直齿圆柱齿轮传动。 2. 混合机为一般工作机器，速度不高，故选用 7 级精度。 3. 根据文献【2，表 10-1】选择齿轮轴的材料 45 钢，正火处理，硬度为 240hbs，大 齿轮用 45 钢 ，正火处理，硬度为 200hbs，二者材料硬度差为 40hbs。 4. 选 小 齿 轮 齿 数 1 z28=， 传 动 比 36.34 5.19 7 i =， 大 齿 轮 齿 数 21 5.19 28145.32ziz=，取大齿轮齿数 2 z146=，齿数比 2 1 146 5.286 28 z u z =。 相对误差 736.34/5.19 0.028% 5% 7 i = =，故合格。 3.3.2 按齿面接触强度设计按齿面接触强度设计 2 1 3 1 21 thh t dh k tz zu d u + （3.3） 1. 确定公式内的各计算值 1） 试选1.3 t k = 2） 选取区域系数2.48 h z= 3） 弹性影响系数 12 188.9 e zmpa= 2. 计算许用接触应力 根据文献【2，表 10-7】选齿宽系数：1.1 d =； 计算应力循环次数 () 11 8 60 60 985 124 3605.11 10 h nn jl= = = （3.4） 第 16 页 8 7 1 2 5.11 10 9.7 10 5.286 n n u = （3.5） 根据文献【3，图 10-19】 查得接触疲劳寿命系数 12 0.95;0.92 hnhn kk= 根据文献 【3， 图 10-21d】 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限： hlim1 380mpa=， 大齿轮的接触疲劳强度极限： hlim2 320mpa=； 取失效概率为 1%, 安全系数1,s =得接触疲劳许用应力 hn1hlim1 h 1 0.95 380361mpa k s = （3.6） hn2hlim2 h 2 0.92 320294.4mpa k s = （3.7） () hh 12 / 2(361294.4)/ 2327.7mpa h =+=+= （3.8） 3. 计算齿轮各部分参数 1） 试算小齿轮分度圆直径 1t d 2 2 3 1 2 7 3 1 2.32 1.3 9.7 105.286 1188.9 2.32872.315 1.15.286294.4 te t dh k tzu d u mm + + = gg 2）计算圆周速度 m v 12 3.14 872.315 36.34 1.659/ 60 100060000 t m d n vm s = （3.9） 3） 计算齿宽b及模数 nt m 1 1.1 872.315959.547 dt bdmmmm= （3.10） 1 1 872.315 31.155 28 t nt d mmm z = （3.11） 2.252.25 31.15569.032 nt hm= （3.12） 959.547 13.9 69.032 b h = （3.13） 第 17 页 4） 计算载荷系数k 已知使用系数1.25 a k =； 根据1.659/vm s=，7 级精度，查得动载系数1.05 v k =；得 23 0.780.180.23 10 hd kb =+ （3.14） 23 0.780.18 1.10.23 10498.8021.218 =+= 由文献【3，图 10-13】查得1.186 f k =； 有文献【3，表 10-3】1 hf kk = ； 故载荷系数 1.25 1.05 1 1.2181.402 avhh kk k kk = = （3.15） 6）按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，得 3 11 31.402 872.315894.557 1.3 t t k dd k = = （3.16） 7）计算模数 n m 1 1 894.557 31.948 28 n d mmm z = （3.17） 取标准模数32 n mmm= 10） 确定传动尺寸 分度圆直径 11 32 28896 n dm zmm= （3.18） 22 32 1464672 n dm zmm= 齿宽 11 1.1 894.557983.013 d bdmm= （3.19） 取 1 980bmm= 2 970bmm= 第 18 页 中心距 12 8964672 2784 22 dd amm + = （ 3.20） 3.3.3 按齿根弯曲强度校核按齿根弯曲强度校核 0 teasa ffsa kfy y y b m = 1.文献【2，表 10-5】查取齿形系数和应力校正系数 2.55 fa y= 1.61 sa y= 2. 计算圆周力 4 2 1 2t 2 9.1 1020.313 t f d = （3.21） 3. 校核弯曲应力 1.402 20.313 2.55 1.61 381 959.547 32 f mpa = （3.22） 由图 10-20（b）得 f = 390 390 1 fe n = 因为 f f 故所设计的齿轮合格。 3.4 齿轮设计齿轮设计 经由上面的计算可得齿轮传动的参数如表 3.1 所示 表表 3.1 齿轮传动参数齿轮传动参数 1 z 2 z i /a mm 28 146 5.19 2784 附表附表 3- 1 齿轮参数齿轮参数 齿轮轴 大齿轮 模数 / n mmm 32 32 齿顶圆直径/ a dmm 960 4736 齿底圆直径/ f dmm 816 4592 第 19 页 4 轴的设计与校核轴的设计与校核 轴是组成机器的主要零件之一。一切做回转运动的零件，都必须安装在轴上才能进 行运动和动力的传递。 混合机设计中， 延伸轴和齿轮轴是主要的传递运动和动力的零件。 延伸轴只受扭矩作用，而齿轮轴受到弯矩和扭矩的共同作用，进行结构设计后，必须对 齿轮轴进行强度校核。 同时由于齿轮受载大， 可能会使轴弯曲， 因此还要进行刚度校核。 4.1 电机伸出轴的结构设计电机伸出轴的结构设计 （1） 材料选择，选 45 钢 （2）由 3 0 p da n （4.1） d轴最小轴段处的直径，mm； p 轴传递的功率，kw； n轴的转速， r/min； 3 0 9550000 0.2 t a =，由文献【2，表 15- 3】可知对 45 钢取 0 a =100 得 0 3 3 00 0 1354.6 100208.2 150 p damm n = 伸出轴上有一个键槽，应增大 3%，得 () 0 1 3%1.03 208.2214.5ddmm=+= 取 0 280dmm= 4.2 延伸轴的结构设计延伸轴的结构设计 （1） 材料选择，选 45 钢； （2）由 1 3 3 0 1 1313.96 110226.755 150 p damm n =， 有一个键槽，增大 3%，得 () 1 1 3%1.03 226.755233.56ddmm=+= 第 20 页 取 1 280dmm= 4.3 齿轮轴的结构设计与校核齿轮轴的结构设计与校核 4.3.1 齿轮轴的结构设计齿轮轴的结构设计 ( 1) 材料选择，和小齿轮选同样的材料 45 钢，调质。 （2） 结构设计如下图所示 图 4.3 4.3.2 齿轮轴的强度校核齿轮轴的强度校核 1） 对小齿轮轴进行受力分析，绘制计算简图，如图 4.3a 所示 7 2 1 1 22 9.1 10 203.125 896 t t fkn d = （4.2） 2） 对水平方向进行受力分析，画出弯矩图，如图 4.3b 所示 121 11 203.125101.563 22 rrt fffkn= （4.3） 5 1 1 11 203.125 12001.219 10 22 rr mf ln mm= (4.4) 3） 校核危险截面，根据载荷分析，可知在齿轮右侧受最大载荷，为危险截面，进行 强度校核 扭转切应力为脉动循环变应力，取折合系数 0.6 =。 轴的抗弯截面系数 第 21 页 ()() 22 33 63 63 20340203.14 340 322322 340 3.838 10 bt dtd w d mm = = (4.5) 轴的计算应力 ()()() 22 287 2 2 6 1 1.219 100.6 9.1 10 4.266 10 34.7860 ca mt w mpampa + + = =5年 （5.3） 故该轴承合格。 5.2 键键的选择与校核的选择与校核 5.2.1 键连键连接的接的功能功能、分类、结构型及、分类、结构型及应用应用 键是一种标准件，通常用来实现轴与轮毂之间的周向固定用以传递扭矩，有的还能 实现轴上零件的固定或轴向滑动的导向。 键连接的主要类型有： 平键连接、 半圆键连接、 楔键连接和切向键连接。各种键联接类型的特点如下： 1. 平键可分为普通平键、导向平键和滑键三种 普通平键联接的特点：靠侧面传递转矩。对中良好，结构简单，拆装方便；但不能 第 28 页 实现轴上零件的轴向固定。普通平键分为 a 型、b 型和 c 型。a 型用于端铣刀加工的轴 槽，键在槽中固定良好，但轴上槽引起的应力集中较大；b 型用于盘铣刀加工的轴槽， 轴的应力集中较小；c 型用于轴端。普通平键应用最广，也适用于高精度、高速或承受 变载、冲击的场合。 2. 半圆键联接的特点：靠侧面传递转矩。键在轴槽中能绕槽底圆弧曲率中心摆动， 装配方便。键槽较深，对轴的削弱较大。一般可用于轻载。 3. 楔键联接的特点： 键的上下两面是工作面。 键的上表面和毂槽的底面各有1100的 斜度，装配时需打入，靠楔紧作用传递转矩，可轴向固定零件和传递单方向的轴向力， 但使轴上零件与轴的配合产生偏心与偏斜。 用于精度要求不高、 转速较低时传递较大的、 双向的或有振动的转矩。 4. 切向键联接的特点：由两个斜度为1100的楔键组成。其上下两面（窄面）为工 作面，其中一面在通过轴心线的平面内。工作面上的压力沿轴的切线方向作用，能传递 很大的转矩。一个切向键只能传递一个方向的转矩，传递双向转矩时，须用互成 135120角的两个键， 用于载荷很大， 对中要求不严的场合。 由于键槽对轴削弱较大， 所以常用于直径大于100mm 的轴上, 如大型带轮及飞轮， 矿用大型绞车及齿轮等与轴的 联接。 5.2.2 齿轮轴上齿轮轴上键键的选择的选择 键的选择包括类型选择和尺寸选择两个方面，键的类型应根据键联接的结构特点、 使用要求和工作条件来选择；键的尺寸则按符合标准规格和强度要求来取定。 根据上面分析，可知选取圆头普通平键（a 型） 。由于280dmm=，根据文献【4，表 4-3-18】查得键的截面尺寸为6332bhmmmm=，键长为360lmm=。 5.2.3 齿轮轴上齿轮轴上键键的校核的校核 由文献【2，103】得 3 210 pp t kld = （5.4） 第 29 页 轴上传递的扭矩 4 9.1 10tn m= k键与键槽的接触高度，0.50.5 3216khmm= l建的工作长度，36063297llbmm= p 健、轴、轮毂中最弱材料的许用挤压应力， p =150mpa。 343 2102 9.1 1010 136.8150 16 297 280 pp t mpampa kld = 故所选的键合格。 5.3 液液力力耦耦合合器器的选择与校核的选择与校核 离合器是机器在运转过程中，可使两轴随时结合或分离的装置。常用的离合器类型 机械离合器、液力耦合器和空气离合器。球磨机延伸轴和电机伸出轴接合面使用频繁， 传递扭矩大，振动也大。根据使用要求选择空气离合器，与机械操纵相比，除传递扭矩 大，结合平稳等优点外，离合迅速，使用寿命长，吸振，能够自动补偿磨损间隙，并且 便于远距离控制和自动控制。由参考文献由【9，表 5-2-76】选用 y