【摘 要】：本产品主要针对饲料的搅拌而设计。根据产品的主要搅拌对象与其内部结构命名为块状物质立式搅拌棒饲料自动混合搅拌机。文章首先介绍了饲料的现状及一些相关内容，然后说明饲料自动混合搅拌机的发展史以及目前国内现状和未来的发展方向，并根据产品的性能等要求，说明产品的设计方案由来。在饲料自动混合搅拌机的设计过程中，对主要的部件进行了详细的设计，并根据饲料自动混合搅拌机的性能确定了V带、齿轮、电机、轴的具体参数。再根据这些参数绘制出了饲料自动混合搅拌机的装配图，同时论文对其他的部件也进行了说明，如：进料口、搅拌棒等。此产品的主要优点在于物料搅拌均匀，能耗低等。详细信息请参考本文。
【关键词】：块状物质 饲料自动混合搅拌机 搅拌棒 结构设计
[Abstract]: This product mainly for feed and mixing design. According to the product's main stirring object and its internal structure named clumps of vertical mixing rod mixer. This paper firstly introduces the present situation of feed and some related content, then explains the development history and the current status of the mixer and the future direction of development, and according to the product performance requirements, the design scheme of product origin. In the design process of mixer, the main part of the detailed design, and to determine the specific parameters of the V belt, gear, electric motor, shaft according to the performance of mixer. Then according to the parameter drawing assembly drawing mixer, the other parts are also described, such as: inlet, a stirring bar. The main advantage of this product is uniform mixing of materials, low energy consumption.
[keyword]: rod structure design of bulk material mixer
目 录
绪论 1
1 设计概述 2
1.1传动方案的选择 2
1.1.1 链传动 2
1.1.2齿轮传动 2
1.1.3 蜗杆传动 2
1.1.4 带传动 2
1.2 饲料自动混合搅拌机类型及特点 3
1.3立式和卧式饲料自动混合搅拌机性能比较 4
1.4饲料自动混合搅拌机的发展方向 5
1.5本次设计思路 7
2饲料自动混合搅拌机的理论与要求 8
2.2饲料自动混合搅拌机的结构设计 8
2.3饲料自动混合搅拌机的工作原理 9
3饲料自动混合搅拌机的设计（这部分传动件的计算数据能不能解释下，我们老师重点要求这部分，谢谢。亲） 10
3.1电机 11
3.2传动装置设计 11
3.2.1动力学和运动学计算 11
3.2.2带传动设计计算 （这个转矩怎么来的啊） 13
六、V带设计传动零件的设计 13
3.2.3齿轮结构与传动的设计计算 16
3.2.4轴的初步计算 21
3.2.5初选联轴器和轴承 25
3.3饲料自动混合搅拌机的主体设计 26
3.3.1中心轴及搅拌棒 26
3.3.2筒体 27
3.3.3进料口和出料口 27
3.3.4搅拌棒 28
3.3.5旋转挡板 28
4 机体的设计 30
4.1对机架结构的基本要求 30
4.2 机架的结构 31
4.3 横梁设计 33
4.4 机架的基本尺寸的确定 33
4.5 架子材料的选择确定 34
4.6 主要梁的强度校核 34
总 结 37
参考文献 38
致 谢 39
绪论
随着中国经济的持续快速发展，人民生活质量的提高，生产和畜产品消费量也相应增加；同时，国家也越来越重视现代农业和增加投资建设，迫使塑料饲料和其他农产品加工机械的需求增加。
目前，奶牛养殖生产集约化，现代化水平的不断提高，饲养规模不断扩大，饲料加工设备的乳品业的要求越来越高。然而，在这一阶段，我国大部分地区中小企业仍采用传统的饲料混合器，混合器老，设备陈旧，技术落后，生产水平很低，显然不能满足现代市场竞争
近年来，在一系列国家发展的带动下，当前的自动送料机产业是历史上最好的时期，一般认为，在五年的持续快速增长中，出现了蓬勃发展的生产和销售的喜人形式。同时，2007年以来国家继续增加补贴购买农产品，并鼓励地方科研单位与企业合作研发新产品，企业的收入将增加，减轻企业负担，减少企业开支。这些因素将使饲料搅拌机和其他农产品加工机械有较大幅度的增长。
近10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(混合变异系数CV 为5% )、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、清洗维修方便和使用寿命长, 以及对不同物性混合料有较好的适应性和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。
为了适应混合要求, 饲料加工中使用的混合机型多样。按不同分类观点划分, 有单轴结构与双轴结构, 有立式与卧式, 有分批式与连续式, 有锥形、V 形或圆筒形, 有搅拌式与无搅拌式。另外, 还可划分为两大类: 一是容器回转型, 如滚筒型、V 型、双圆锥型、正立方型或S 型; 二是容器固定型, 如卧式螺带型、立式螺带型、行星型、犁刀型、锥式螺带型和无重力型。
这些类型的混合机各有各的特点及其适用范围,混合速度有快有慢, 混合精度有高有低。其中, 双轴浆叶式、螺带式、螺带和浆叶组合式混合机、双螺带混合机等机型是近年来普遍选用的机型。
基于混合机性能和价值等各方面的考虑, 卧式混合机的性能条件和要求为: 混合均匀度高( CV 可达3% ) , 速度快; 装填量可变范围大; 出料采用底卸大开门结构, 排料迅速、无残留; 出料门密封可靠, 无漏料现象; 出料可采用气动和电动两种形式; 混合过程温和, 不会产生偏析, 不会破坏物料的原始物状态; 在同一混合机内能混合不同批量物料, 占用空间少, 易与电子秤实现连锁控制; 可用于全价料、补充料和预混料的生产。该类混合机已是一般饲料厂选用混合机的理想目标。
1 设计概述
1.1传动方案的选择
1.1.1 链传动
1)优点: 没有滑动, 传动尺寸比较紧凑, 张紧力小, 传动效率高。
2)缺点: 瞬时速度不均匀, 只能用于平行间的传动, 不宜在载荷很大和急促反向的传动中应用, 工作时有噪音, 制造费用较高。
3)适用范围: 适用于农业、采矿、冶金、起重、运输、石油和化工等各种机械的动力传动。
1.1.2齿轮传动
1)优点: 工作可靠, 使用寿命长, 瞬时传动比为常数, 传动效率高, 结构紧凑, 功率和速度的适用范围十分广泛。
2)缺点: 齿轮制造需用专用机床和设备, 成本较高, 精度低时振动和噪音较大, 不宜用于轴间距离大的传动。
3)适用范围: 适用于各类机械。
1.1.3 蜗杆传动
1)优点: 结构紧凑、工作平稳、无噪音、冲击振动小, 有很大的单级传动比。
2)缺点: 效率低, 价格昂贵。
3)适用范围: 广泛用于机床、机车、仪器、冶金机械以及其它机械制造部门中。
1.1.4 带传动
1)优点: 能缓和载荷冲击, 运行平稳, 无噪音, 制造安装精度低, 过载时带轮上的带打滑, 防止其他零件的损坏。
2)缺点: 有弹性滑动和打滑, 使效率降低, 且不能保持准确的传动比, 带的寿命短。
3)适用范围: 应用范围十分广泛, 可用于各类传动中。通过对各传动(链传动、齿轮传动、蜗杆传动、带传动等)的优缺点及适用范围的比较, 以及对各传动的适用性和经济性的比较, 选择比较适合该混合机的带传动。
1.2 饲料自动混合搅拌机类型及特点
（1）卧式饲料自动混合搅拌机结构原理及特点
TMR卧式饲料自动混合搅拌机核心部件一般由2 根或3根水平且平行布置的搅龙和搅龙仓构成，根据需要还可以配备自动取料装置。卧式搅龙饲料搅拌仓如图1-1，主搅龙转叶上配置有特殊圆刀和长圆刀如图1-2，主搅龙设有3段不同形状的搅拌叶片。第一段是送料段，第二段是混合段，多个叶片按螺旋线间隔排列，第三段为物料出口段，叶片较宽。另外，在主搅龙混合段叶片上装有动力刀片，转动中与箱体侧面定刀片对物料产生剪切和揉搓作用。
物料按配方称质，从底部或上部进入箱内，靠重力落入箱底。启动主搅龙旋转，搅龙的第一段将物料向前推进到第二段，速度有所减缓，增加了横向搅拌混合作用，在动、定刀片的共同作用下，切割搅拌物料。物料继续向前进入第三段，物料向前、向上堆积进入副搅龙工作区，副搅龙为左旋，由物料由前向后输送，在重力作用下，物料再次进入主搅龙工作区，进行再次推进、搅拌、并逐渐向后移动至混合均匀。
其优点是搅拌时间短，尤其适合比重差异较大、较松散、含水率相对较低的物料混合；另外，卧式TMR 混合搅拌设备外形通常较窄、较低，通过性好，也易于装料。其缺点是在处理、切割大草捆时不如立式饲料自动混合搅拌机快速，且搅龙容易磨损；容积相同的情况下，卧式饲料自动混合搅拌机的配套动力一般大于立式饲料自动混合搅拌机[1]。
（2）立式饲料自动混合搅拌机结构原理及特点
立式TMR饲料饲料自动混合搅拌机核心部件主要由料箱、底板、螺旋套筒、锥形螺旋叶片和刀片组成。螺旋套筒中安装有传动轴，用来传递动力，带动螺旋套筒旋转。其结构如图1-3示。
混合时饲料以先粗后精的加料顺序，按照干草、青贮、糟渣类、精料顺序加入，边加料边混合，其混合过程包含多种混合形式。立式TMR饲料自动混合搅拌机的螺旋搅龙呈锥形，通常由2～ 3片螺旋叶片焊接在螺旋套筒上组成，其底部叶片直径与料箱直径几乎相等。搅龙推动饲料转动2—3圈，可将饲料从底部推至顶部，由于搅龙的锥形结构，物料在上升过程中，叶片承载面积逐渐减小，而料箱顶部的空间很宽大，使得一部分物料被推至顶部下落到料箱底部，而另一部分在上升过程中就向周围抛洒，落至料箱底部。随着搅龙的旋转，物料不断被翻运，形成强烈的对流混合。由于搅龙周围也填满了物料，所以物料在随搅龙旋转和上升的过程中，与周围物料摩擦形成剪切面，物料在升运过程中与周围物料发生剪切混合。物料在随搅龙旋转的过程中，当到达某一转速时，由于离心力的作用使物料沿螺旋套筒径向方向具有一分速度，受周围物料的阻碍，而与周围物料发生扩散混合。以上三种混合方式是立式TMR饲料自动混合搅拌机物料混合的主要形式。为了在混合时能够处理长草，通常在螺旋搅龙上安装有动刀片，为了提高切割作用，还可在料箱上装有长度可调的定刀。饲料在搅龙、切刀的综合作用下不断的被剪切、揉搓、搅拌作用下快速混合均匀。
其优点是可以迅速打开并切碎大型圆、方形草捆，但混合时间较长(一般20min/批左右)，比较适合含水率相对较高、粘附性好的物料混合。立式饲料自动混合搅拌机一般使用寿命较长，圆锥型料箱无死角，卸料时排料干净，不留余料[1]。
1.3立式和卧式饲料自动混合搅拌机性能比较
下面我们分别从价格、搅拌效果、搅拌时间、结构特点等方面对卧式和立式饲料自动混合搅拌机进行比较 ，见表1.1。
表1.1 卧式、立式饲料自动混合搅拌机性能比较
机型性能指标
卧式饲料自动混合搅拌机
立式饲料自动混合搅拌机
相同容积的TMR饲料自动混合搅拌机价格 较高 较低
搅拌均匀程度 相同 相同
每批次搅拌时间 约为12～15分钟 约为15～20分钟
饲料处理能力 整捆草料或大块青贮甚至会堆积在绞龙上方 能够处理整捆草料
饲料装载 相对容易 相对较难
结构特点 卧式机型需要链条传动，加工过程中负荷很大，链条寿命短，需要不断更换 立式机型的每根绞龙只有一个驱动齿轮箱，结构简单，可靠性高
相同容积饲料自动混合搅拌机消耗动力 大 小
可靠性 卧式机型因其绞龙过长，饲料横压在绞龙上，绞龙和绞龙轴承容易变形或开焊，加大了维护成本 立式机型因其结构简单，故而故障率低，可靠性高
损耗性 容易损耗 不易损耗
卸料 困难 方便
目前在欧美市场销售的饲料自动混合搅拌机中，有70～80％是立式机型。立式绞龙呈锥形，其底部叶片直径与料箱直径几乎相等，绞龙推动饲料转动2至3圈，就可将饲料从底部推至顶部，而料箱顶部的空间很宽大，被推至顶部的饲料落回底部，从而不断循环切割、搅拌。它不仅能处理大草捆，而且可以胜任所有饲料配方，容积可以达到很大，最大可达45m3。
1.4饲料自动混合搅拌机的发展方向
未来饲料原料或材料总的发展趋势是高纯、超细和功能化。以高纯超细饲料深加工原料为龙头，综合开发利用各种非金属矿产。虽然可以通过化学合成法制备高纯超细粉体，但成本过高，至今未能用于工业化生产。获得超细粉体的主要手段仍然是机械搅拌方式，用机械方式制取超细粉体所依赖的超细搅拌与分级技术的难度不断增大，其研究深度永无止境。超细搅拌技术是多方面技术的综合，其发展也有赖于相关技术的进步，如高硬高韧耐磨构件的加工、高速轴承、亚微米级颗粒粒度分布测定等。因此，超细搅拌技术的发展应集中在以下几个方面：
（1）开发与超细搅拌设备相配套的精细分级设备及其它配备设备。超细搅拌与分级设备相结合的闭路工艺，可以提高生产效率，降低能耗，保证合格产品粒度。可以说，大处理量、高精度分级设备是超细搅拌技术发展的关键。要更多地从整个工艺系统的角度来进行研究与开发，在现有搅拌设备的基础上改进、配套和完善分级设备、产品输送设备等其它辅助工艺设备。
（2）提高效率，降低能耗，不断提高和改进超细搅拌设备。超细搅拌技术的关键是设备，因此，首先要开发新型超细搅拌设备及其相应的分级设备，后者似乎更为迫切。助磨剂和表面活性分散剂将应用于超细搅拌工艺中。
（3）设备与工艺研究开发一体化。超细搅拌与分级设备必须适应具体物料特性和产品指标，规格型号多样化，而不存在对任何物料都是万能的超细搅拌与分级设备。
（4）开发多功能超细搅拌和表面改性设备。如将超细搅拌和干燥等工序结合、超细搅拌与表面改性相结合、机械力化学原理与超细搅拌技术相结合，可以扩大超细搅拌技术的应用范围。借助于表面包覆、固态互溶现象，可制备一些具有独特性能的新材料。
（5）开发研究与超细搅拌技术相关粒度检测和控制技术。超细搅拌的粒度检测和控制技术是实现超细粉体工业化连续生产的重要条件之一。粒度测试仪器和测定的控制技术，是与超细搅拌技术密切相关的，必须与这些领域的专家联合攻关。
现代工程技术将需要越来越多的高纯超细粉体,超细搅拌技术在高新技术研究开发中将起着越来越重要的作用。
在未来相当长的时间内仍将以机械搅拌方式为主，多种搅拌设备和搅拌工艺同时发展，产品功能多和产品品种多这一特点决定了饲料搅拌加工技术和设备的多样性发展。
1.5本次设计思路
由于搅拌技术及其设备的应用广泛，所涉及的领域有化工、建材、电子、医药、农业、造纸等，被搅拌的物料也是多种多样，再加上现代高新技术的发展对材料的深加工提出的要求越来越高，如粒度为均匀化、品质高纯度、粉体形状的特护要求等等，这些因素都促使超细搅拌技术及其设备向跟高更远的方向发展。虽然各个领域的超细搅拌设备个不一样，但其设计思路主要围绕以下几点：
1)原理上考虑提高有效搅拌能，大多采用冲击、剪切、摩擦等力的综合作用进行超细搅拌；
2)结构采用超细搅拌一分级一体型式，利用高效气流分级装置不仅可以提高其微细化粒度，而且可以实现粒度分布均匀化或特定化；
3)搅拌产品流动性好、纯度高。
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