关 键 词：

双轴搅拌机结构

资源描述：

双轴搅拌机结构设计.zip,双轴搅拌机结构

内容简介：

一、选题依据 1论文题目：双轴搅拌机结构设计 2. 研究领域：工程应用、工程实际 3论文（设计）工作的理论意义和应用价值：双轴搅拌机利用两根呈对称状的螺旋轴的同步旋转，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，在输送干灰等粉状物料的同时 加水搅拌，均匀加湿干灰粉状物料，达到使加湿物料不冒干灰又不会渗出水滴的目 的。2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（搅拌叶与搅拌轴轴线夹角为 10-20 度)形成物料流，螺旋向前推进，最后物 时的推力料经漏料箱进入承接皮带，进入到下一步的工序中。搅拌机根据结构形式分为单轴搅拌机和双轴搅拌机两种，单轴搅拌机主要输 送效果好，相对搅拌效果较差。双轴搅拌机搅拌效果佳，输送效果平稳。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。鉴于双轴搅拌机的搅拌效果好，效率高的优势，近几年由于搅拌机在众多行 业里担任着必不可少的角色，在不少设备生产线中也是物料搅拌的必备产品，不仅 用于建材、建筑方面，还用于医药、化工、化肥、电力、农业、煤炭等行业。 4目前研究的概况和发展趋势：(1)强制搅拌机强制搅拌机是灰砂砖生产中的混合料搅拌设备，其主要解决双轴搅拌机加水量 不易控制，搅拌力小使物料易结团结仓的问题，该机包括行星搅拌机构，涡流搅拌 机构，搅拌鼓，排料机构，搅拌机架及底架等部分，搅拌鼓的中心位置设有涡流搅 拌机，在涡流搅拌机两侧机架上，对称布置有两行星搅拌机，两行星搅拌机作相对 旋转，涡流搅拌机与搅拌鼓呈反向旋转，该机搅拌力大，解决了结团结仓的问题。 它是一种适用于灰砂砖生产搅拌混合料的搅拌机，包括行星搅拌机构，涡流搅拌机 构，搅拌鼓，搅拌机架及底架等部分组成，其特征在于搅拌鼓位置于底架的大齿圈的轴承座上，搅拌鼓的中心位置没有涡流搅拌机，在涡流搅拌机两侧机架上，对称 布置有两行星搅拌机。(2)混凝土搅拌机 混凝土搅拌机，包括通过轴与传动机构连接的动力机构及由传动机构带动的滚筒，在滚筒筒体上装围绕滚筒筒体设置的齿圈，传动轴上设置与齿圈啮合的齿轮。 本实用新型结构简单、合理，采用齿轮、齿圈啮合后，可有效克服雨雾天气时，拖 轮与搅拌滚筒之间的打滑现象；采用的传动机构又可进一步保证消除拖轮和搅拌机 滚筒之间的打滑现象。(3)立式搅拌机搅拌机包括电动机、搅拌筒、传动轴、搅拌桨叶，其中在传动轴上还松套有 一反向搅拌叶，该反向搅拌叶的轴套通过链条与位于传动轴一侧的中间轴上端的链 条相连，与链轮同轴的被动齿轮则与固定在传动轴下端的主动齿轮啮合。本实用新 型的两个搅拌桨叶是反向转动的，使得在搅拌过程中，原料能够在两个搅拌桨叶之 间形成对流，从而彻底解决了传统搅拌机对原料搅而不拌的问题。(4)卧式搅拌机卧式搅拌机工作时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。混合均匀度高，残留量少，适合 两种以上肥料，添加剂预混料的混合。双轴搅拌机在国内一直被作为一个简单的助力机械设备，在技术已经基本成 熟，产品应用很普遍，由于它只是生产过程中的辅助设备，产品不需要很高的科技 含量就能够满足要求，国内厂家所生产的产品已经能够满足生产中的要求，其中大 多数都是机械传动是双轴搅拌机。但是由于我国的机械制造水平普遍较低，所生产 的产品难以占领国际高端产品市场。在国外，双轴搅拌机研究水平比较高，用两根呈对称形状的螺旋轴的同步旋 转，双轴搅拌机的外壳多采用优质金属结构，具有良好的密封性，在搅拌机搅拌各 种粉料时，可避免灰尘外漏和飞扬的问题，在各种场合都已得到广泛应用。国外一些厂家的生产技术已经比较成熟，例如：德国威克（Wacker）机械公司，美国 KNIGHT 公司，韩国 KOREAHOIST 机械公司等这些技术先进，性能优良的双轴搅拌机已经走 进国内市场。双轴搅拌机的搅拌筒一般呈圆形，垂直或水平设置的搅拌轴通过搅拌筒中心， 搅拌臂沿径向固定在搅拌轴上，搅拌叶片安装在搅拌臂外端。工作时，搅拌轴带动 搅拌叶片旋转，强迫物料按预定的轨迹产生剪切、挤压、翻滚和揉搓等强制搅拌作 用，使物料在剧烈的相对运动中得到均匀搅拌。改进搅拌叶片的结构和曲面形状， 对提高搅拌质量、减小搅拌阻力和降低功率消耗具有重要的意义。双轴搅拌机主轴的断裂，可找出造成叶片受交变应力作用的原因。 a.泥料不 能满槽。在重力作用下向上搅的泥料下落，使上下叶片受力不一样，这是根本原因； b.供料分布不匀。从动轴部位泥料多于主轴部位，使从动轴叶片交变应力变化较小， 所以主动轴寿命远低于从动轴。可以从设计和工艺两个方面进行考虑解决。近年来，由于搅拌机在众多行业里担任着越来越重要的角色，随着经济和科技 的持续发展的，现在的双轴搅拌机在将来肯定不能够满足市场需求，因此需要不断 地发展。双轴搅拌机的发展肯定是要依托技术的，根据目前的搅拌机市场来看，在 未来发展趋势有以下几个大点：a 环保节能设备将成为大趋势。环保节能一直是我国的一个主题，尤其是像搅 拌机这样的设备，工作环境比较复杂，环保节能就更加具有必要性。b 未来双轴搅拌机必然要在各方面性能都有所提高，要比现有的设备质量更加 好，使用寿命更长，工作效率更高。c 未来双轴搅拌机的价格不会更加便宜。在科技的发展下，设备的性能提高已 经成为必然，这样的情况下，搅拌机的价格不会持续增长，很有可能价格还会更加 的便宜。二、论文（设计）研究的内容 1.重点解决的问题1.1 外壳的设计形式传统的 U 型槽容易出现搅拌死角，从而导致两轴负载过大导致断裂。将双轴搅 拌机槽底做成欧米伽（）型，以防止搅拌死角，两边再焊上钢板制成机槽，槽口 两边再焊上角钢用以固定机盖，槽机底部焊有支撑垫用以支撑槽体。1.2 轴和叶片的安装方法的设计 以前，大多在整个轴上都安装叶片，生料进口处叶片角度比较大，用以快速输送物料，但是我们发现这样搅拌叶片磨损较大，靠进料口槽底端密封处漏灰严重， 从而齿轮内进灰较多，加快了传动部件的磨损，影响生产效率。针对这些问题对轴 的结构进行改造，即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。1.3 传动机构的设计 传动机构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。 1.4 密封装置和雾化装置的设计对密封装置的要求相当高可采用双道压盖填料密封装置；水的雾化的好坏，是 欲加水成球的关键条件之一。 2.拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路）2.1 相关文献查阅2.2 原理设计双轴搅拌机利用两根呈对称状的螺旋轴的同步旋转,在输送干灰等粉状物料的 同时加水搅拌,均匀加湿干灰粉状物料,达到使加湿物料不冒干灰又不会渗出水滴 的目的,从而便于加湿灰装车运输或转入其它输送设备。2.3 结构设计及计算校核 叶片的设计计算，轴的设计计算及校核，轴承的校核。2.4 图纸绘制图纸主要包含机构中的零件图，装配图等。 2.5 总结3.本论文（设计）预期取得的成果3.1 一套完整的双轴搅拌机的装配图及零件图；3.2 一份双轴搅拌机的设计说明书；3.3 数据电子版光盘。三、论文（设计）工作安排 1.拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数）1.1 方案设计：（1）机构功能分析 （2）决策及选定方案1.2 技术设计：（1）零部件的设计 （2）总体设计1.3 设计要求：（1）装配草图和总装配图的设计。1.4 论文编制：（1）使用说明书 （2）标准件明细表2.论文（设计）进度计划第 1 周：设计题目的审题以及设计方向的确定；第 2 周：设计题目当前的国内外现状以及发展的前景；第 3 周：设计需要的期刊，论文，会议等方面的准备；第 4 周：开题报告撰写及准备开题答辩；第 5 周：双轴搅拌机功能方案的筛选，确定；第 6 周：双轴搅拌机整体结构的设计；第 7 周：主要零部件的设计，计算，装配；第 8 周：辅助零部件的设计，计算，装配；第 9 周：装配图整体合理性检查；第 10 周：中期检查；第 11 周：设计图纸的绘制与检查；第 12 周：整体的检查，以及不合理设计的微小改动，处理；第 13 周：说明书的撰写，光盘的刻录，电子文件的准备等；第 14 周：准备答辩。四、需要阅读的参考文献1郎桐.双轴搅拌机的结构原理与用途J.砖瓦,2013(07):24-25. 2刘军旭.一种新型双轴搅拌机的设计与应用J.新技术新工艺,2014(04):7-9. 3童海海.双轴搅拌机的正确使用与维护J.砖瓦世界,2008(11):32-35.4 郭学政.关于双轴搅拌机生产能力的理论估算J.中国建材装备,1997(09):31-32.5 颜志武,阎宁霖.双轴搅拌机生产能力的确定J.砖瓦,2009(04):28-29.6 涂文静,胡三恩, 付红栓,谯正武. 基于 SolidWorks 对双轴搅拌机的静力学分析J. 科技资 讯,2017,15(21):103-106.7 吴含,童海海.陶瓷工业双轴搅拌机的使用与维护J.陶瓷,2009(02):48-51.8 汪永强.新型断开螺旋双轴搅拌机优化设计方法J.煤矿机械,2006(03):382-383.9 周建明.双轴搅拌机叶片的固定方法J.水泥,1996(03):46.10 余易茗.双轴搅拌机的改造J.中国建材装备,1995(02):32-33.11 B. Daumann, H. Anlauf, H. Nirschl. Determination of the energy consumption during the production of various concrete recipesJ. Cement and Concrete Research, 2013,(39): 590-59912 Bogdan Cazacliu. In-mixer measurements for describing mixture evolution during concrete mixingJ. Chenical Engineering Research and Design, 2014, (86): 1423-143313 Ferraris C F. Concrete mixing methods and concrete mixers: State of the artJ. Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology, 2015, 106(2): 391-39914 B. Cazacliu, N. Roquet. Concrete mixing kinetics by means of power measurementJ. Cement and Concrete Research, 2012, (39): 182-19415 Alexandre Costa, Antonio Crespo, and Jorge Navarro, et al. A review on the young history of the wind power short-term prediction. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2012, 12(6):17251744.16 Ahmed G. Abo-Khalil, and Dong-Choon Lee. MPPT Control of Wind Generation Systems Based on Estimated Wind Speed Using SVR. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2013, 55(3): 14891491.附：文献综述或报告文献综述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，双轴搅拌机由电机驱动，可用减速机控制转子 速度，达到最佳的搅拌效果。1. 搅拌机的分类1.1 搅拌机根据结构形式分为单轴搅拌机和双轴搅拌机两种 单轴搅拌机主要输送效果好，相对搅拌效果较差。双轴搅拌机搅拌效果佳，输送效果平稳。（1）单轴卧式搅拌机 该类型搅拌机为间歇式出料，它的进料和出料系统按照一定周期循环进行，物料进入搅拌仓中，经过充分搅拌混合后才开启卸料系统排放物料，而连续式出料则是在 物料从进料口往出料口的行进过程中同时进行搅拌作业，因此，从搅拌混合质量上来 说，间歇式搅拌机对物料的混合质量要优于连续式搅拌机的混合质量。物料在混合搅 拌过程中，为了取得较好的混合搅拌效果、节约能源，要求在物料的混合搅拌时不能 被连环抛起 。物料的运动由于受旋转的螺旋叶片影响，物料的运动并非单纯的沿着 螺旋轴线做直线运动，而是沿着螺旋轴线做往复空间运动，物料受到与螺旋叶片间的 摩擦力作用和物料相互间摩擦力的作用。在整个混合搅拌过程中，当螺旋转速超过一 定转速，物料就会因离心力过大沿着垂直于轴向的方向发生跳动，轴向推动减弱会影 响物料对流，从而降低物料混合均匀度。（2）双轴搅拌机 相对于单轴卧式搅拌机，双轴搅拌机则属于连续式出料。它适合大产量生产的情况下使用，因为单轴卧式搅拌机由于自身容积的限制和搅拌时间的限制无法提供足够 的搅拌物料供生产使用，这种情况下能够连续出料的双轴搅拌机则发挥了很大的作 用。类似于双轴螺旋输送机，机器内部的两根水平布置的搅龙是搅拌机的主要工作部 件，电机传递动力通过搅龙轴带动搅龙叶片旋转，搅龙叶片通过丝杆固定在搅龙轴上， 其角度可以根据生产需要进行调整，以控制其出料速度及搅拌质量。双搅龙螺旋叶片 的对中设计，实现了轴向水平搅拌与物料圆周运动等多向循环，混合形式包括多种混 合过程。两根反向旋转的搅龙轴带动叶片做相对 旋转运动，使混合物料实现切向和轴向的复合运动。搅拌装置使混合物料各组成成分实现剪切、揉搓并均匀混合，排出 的物料各组成成分均为颗粒状或粉剂状，是粘附性物料 ，散落性较好，利于后期的 造粒。1.2 根据安装形式又分为立式搅拌机和卧式搅拌机两种 立式搅拌机是不连续搅拌，是定量按时出料的。卧式搅拌机不仅可定量按时出料，还可连续进料搅拌出料。(1) 立式搅拌机立式搅拌机的减速机采用立式摆线针轮减速机。搅拌仓呈一个低矮的圆柱结构， 物料铺成薄薄一层，因此所需的动力也并不是很大，比较适合化肥原料的搅拌。由于 化肥原料及其容易吸潮，而且具有一定的粘性，容易在生产时粘在盘壁上，形成密实 的物料粘结层，造成机器内部摩擦力大，使掺混搅拌机承受过大的负荷，为避免造成 电机过载造成影响生产，投料口都安装有活动式的防护网，一方面防止太大的物料进 入搅拌机，另一方面作为安全防护措施防止操作时造成事故。料仓内部也可以内衬塑 料板，减少物料粘结及摩擦力，也不易造成盘体锈蚀，延长了整机的使用寿命。（2）卧式搅拌机 卧式搅拌机它内部的叶片相对运动形成剪切面，从而对物料进行剪切和揉搓加工。随着搅龙的不断旋转，物料堆积到一定高度时形成纵向落差，由物料自重克服摩 擦力与内聚力而自由落下，或沿饲料混合搅拌 机内壁向下滑移，形成扩散。落下的 物料又与料仓底部的物料混合，混合物料在轴向翻滚运动形成交叉混合运动，实现了 混合物料在料仓中的对流和挤压，从而使粒度、质量以及含水率差别较大的不同物料 在料仓内充分相互滑移和渗透，物料在料仓内三维空间上立体轮回多循环搅拌运动， 并在不断地被剪切、揉搓、扩散、搅拌作用下快速均匀混合，有效防止混合物料产生 结块现象，使得物料更加蓬松，保障后期制粒的质量。1.3 根据用途与动力配比又分为一般搅拌机与强力搅拌机 一般搅拌机是动力消耗小，产能适中的常规搅拌机。强力搅拌机是为达到一定预期目标，采取的强制搅拌，动力消耗相对较大，是一特种搅拌机。1 双轴搅拌机是混合干粉物料的理想设备，利用两根呈对称状的螺旋轴的同步旋转，在输送干灰等粉状物料的同时加水搅拌，2均匀加湿干灰粉状物料，达到使加湿 物料不冒干灰又不会渗出水滴的目的，从而便于加湿灰装车运输或转入其它输送设 备。适用于在输送干粉状物料的同时加水搅拌，避免扬尘，并均匀加湿各种干粉混合 物料。根据物料的特性来决定搅拌的时间，从来确定搅拌槽的长短、螺距及转速。一般双轴搅拌机所搅拌的物料含水率不超过 20 %双轴搅拌机在建材、能源、医药、化 工、矿山等粉状物料加湿或两种以上物料混合时较为常用。在砖瓦行业中主要用于搅 拌并输送破碎后的煤矸石、页岩、尾矿、建筑垃圾、黏土、粉煤灰等原料。2.双轴搅拌机的结构特点及工作原理双轴搅拌机主要由机壳、螺旋轴总成、驱动装置、配管、盖板、链罩等部件组成3， 具体结构性能特点如下：2.1 壳体主要由板材及型钢构成，在制造厂内焊接成形，并与其他部件组装在一起， 是双轴搅拌机的支撑。壳体密封严密，不会有飞灰外扬、漏灰的现象。2.2 螺旋轴总成是双轴搅拌机的主要组成部分，其组成部分主要有左右旋向螺旋轴、 轴承座、轴承套、轴承盖、齿轮、链轮、油杯、叶片等零部件。左右旋向螺旋轴制造 精度要求高，工艺性能好，与轴承座、轴承套、轴承盖有严格的配合要求。齿轮模数 为 8，齿数为 60，齿形角为 20；链轮节距为 50.8，齿数为 25，齿形为 GB1224-85。 齿轮、链轮都有防护罩保护，可以安全有效的运行。油杯为压配式压注油杯，加注润 滑油方便、有效。双轴搅拌机叶片的材料选用耐磨损且不易粘灰的复合陶瓷。叶片结 构设计地合理简单，磨损之后易于更换，使用寿命长。2.3 加水调湿配管主要由接管、接头及喷嘴组成。喷嘴采用不锈钢雾化锥喷嘴，布置 在搅拌机机壳内部上方，沿螺旋轴方向轴向排列，形成水帘以利于物料的加湿搅拌。 喷嘴结构简单，易于更换，不锈钢材质，防腐耐用。通过操作供水管道上的手动调节 阀可以调节湿灰的含水率。2.4 盖板主要包括左盖板、中间盖、右盖板、孔盖及检修孔盖等。双轴搅拌机两侧设 置有六个检修孔，以方便操作人员平时的检修及保养。双轴搅拌机由电动机、三角胶带、离合器、减速器、联轴器、搅槽、衬板、搅拌 轴、搅拌叶、护轴瓦、落料箱等组成，其中，核心部分为两根搅拌轴及轴上按螺旋推 进方向安装的搅拌叶。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。双轴搅拌机具有对物料进行连续搅拌、 混合和输送的功能，其工作过程为：电机通电后，通过三角胶带传动，使大带轮旋转， 通过控制使离合器进入工作状态，驱动两根搅拌轴做相向旋转，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 20 25)形成物料流，螺旋向前推进，对进入搅拌槽中的物料进行搅拌、混合、挤压、均化，最后物料经漏料箱进入承接皮带，进入到下台处理设备中。物料在搅拌槽内搅 拌均匀的停留时间，主要取决于搅拌叶和轴线的角度及轴的转速。如果搅拌叶的角度 大，轴的转速快，则物料很快被送出搅拌机，但这时物料的搅拌均匀程度就差，反之， 均匀程度就好。 所以物料的最佳搅拌时间，应根据搅拌后物料的均匀性及工艺平衡， 予以确定。43.搅拌机的发展趋势及国内外的发展现状3.1 搅拌机应节能环保 针对中国搅拌技术落后,资源浪费严重的现状,进行了节约型搅拌技术的研究,将机械工程、建筑材料与施工工艺有机结合起来,提出了搅拌机参数优化、振动搅拌技术及 双排叶片结构 3 种节约型搅拌技术。对常用双卧轴搅拌机结构、运动和动力学参数进 行了优化,得出了搅拌臂排列及其相位、叶片安装角、拌筒长宽比、搅拌线速度等参数 的匹配关系;双排叶片结构较好地解决了搅拌低效区问题,改善了机构与搅拌物相互作 用的搅拌性能。3.2 搅拌机的高可靠性影响搅拌机可靠性的因素主 要有以下几个方面：（1）衬板和叶片的磨损。搅拌机工作时，衬板和叶片在骨料不断的冲击和磨削下， 导致材料产生裂纹并逐渐扩展，最终造成材料脱落，使其产生磨损。衬板和叶片磨损 后，要进行更换，不仅劳动强度很大，而且浪费了不少工作时间，影响生产正常进行， 根据衬板和叶片的工况，应保证衬板和叶片材料有高的硬度和较高的强度。（2）密封装置搅拌机的轴端是容易发生应力集中的地方，应力过大加快了密封装置 的磨损，润滑装置供油不足也会造成密封的磨损。由此推出一种改进型轴端密封,有效 的解决了漏浆问题,延长了密封时间。3.3 搅拌机的智能化 智能化是所有机械发展的方向，搅拌机当然也不例外，搅拌机的智能化主要有两个方面：（1）控制系统自动化程度高。采用工业计算机控制，完成物料的配料、搅拌、卸料 生产的自动控制和半自动控制。控制系统监控整个生产过程和工作情况，能够及时解 决生产过程中出现的问题时控制台有指示警报及时报警，且能实现全自动供油的润滑 系统。搅拌机控制系统高度自动化 能很大的提高生产率，改善搅拌质量，（2）对不同工况的适应能力。 搅拌设备在搅拌不同配方的物料时， 搅拌机的转速 和搅拌时间却是相同的， 缺乏对不同工况的感知能力。搅拌机转速是重要的作业参 数，搅拌叶片旋转时使物料产生离心力，当离心力大于物料与叶片之间的摩擦力或者 物料与物料单元之 间的内摩擦力时，物料就会发生离析。双轴搅拌机在国内一直被作为一个简单的助力机械设备，在技术已经基本成熟， 产品应用很普遍，由于它只是生产过程中的辅助设备，产品不需要很高的科技含量就 能够满足要求，国内厂家所生产的产品已经能够满足生产中的要求，其中大多数都是 机械传动是双轴搅拌机。但是由于我国的机械制造水平普遍较低，所生产的产品难以 占领国际高端产品市场。在国外，双轴搅拌机研究水平比较高，用两根呈对称形状的螺旋轴的同步旋转， 双轴搅拌机的外壳多采用优质金属结构，具有良好的密封性，在搅拌机搅拌各种粉料 时，可避免灰尘外漏和飞扬的问题，在各种场合都已得到广泛应用。国外一些厂家的 生产技术已经比较成熟，例如：德国威克（Wacker）机械公司，美国 KNIGHT 公司， 韩国 KOREAHOIST 机械公司等这些技术先进，性能优良的双轴搅拌机已经走进国内 市场。综上所述，本次的毕业设计主要是通过对双轴搅拌机结构设计的研究，并分析常 用双轴搅拌机的特点，确定自己所设计的双轴搅拌机机构，运用 CAD 等软件把装配 图及其原理图绘制出。并进行装置的可实施性进行分析判断，最终完成本次双轴搅拌 机的结构设计。审核意见指导教师评阅意见（对选题情况、研究内容、工作安排、文献综述等方面进行评阅）签字：年月日教研室主任意见签字：年月日学院教学指导委员会意见签字：年月日公章：摘 要在世界经济与技术飞速发展的严峻形势下，各行各业都在不断加大科技投入力度，研发更好的产品顺应当前的发展潮流，于是在搅拌行业，为了提高生产效率，节约能源，降低能耗，减少粉尘污染，保护环境，双轴搅拌机便应运而生。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。双轴搅拌机由电机驱动，可用减速机控制转子转动速度，达到最佳的搅拌效果。双轴搅拌机的主要部件包括，机械外壳、两根螺旋转轴、电机驱动装置、联动装置、配管和盖板等，双轴搅拌机的螺旋轴是最重要的工作部分，两根螺旋轴的旋转方向相反，都具有轴承座、轴承套、轴承盖、叶片和联动装置。搅拌机构包括彼此平行的第一和第二搅拌轴、搅拌叶片和卧式搅拌桶，所述搅拌叶片从第一和第二搅拌轴向四周伸出，并在轴向依次等距排列而在圆周方向依顺时针或逆时针彼此相差一固定角度，使在第一和第二搅拌轴上的搅拌叶片分别形成旋向相反的螺旋状排列；所述第一和第二搅拌轴彼此同步转动并且其叶片交错通过由该第一和第二搅拌轴轴线所确定的平面；在所述搅拌桶一端的顶部设有进料口，而在所述搅拌桶另一端的底部设有出料。采用这种结构，搅拌机的搅拌叶片在搅拌干粉砂浆的同时将干粉砂浆从进料口排向进料口，从而实现生产的连续，有效的提高了生产效率。关键词：双轴搅拌机；搅拌轴；搅拌叶片AbstractWith the rapid development of the world economy and technology, all walks of life are constantly increasing their investment in science and technology, and developing better products to conform to the current trend of development.So in the mixing industry, in order to improve production efficiency, save energy, reduce energy consumption, reduce dust pollution, protect the environment, the double shaft mixer came into being. The main components include biaxial mixer, mechanical enclosure, two screw shaft, motor drive, interlocks, piping, and flat tops, dual-axis mixer spiral axis is the most important part, the two helical axis of rotation in the opposite direction , have a bearing, bearing units, bearing caps, leaves and interlocks. Mixing with each other parallel institutions, including the first and second stirring shaft, stirring blades and horizontal mixing barrel, above mixing blade from the first and second axial four weeks out of mixing and axial offset in turn arranged in circle clockwise or counterclockwise direction according to a fixed point of difference with each other, so that in the first and second axis of the mixing blades were stirring the formation of the spiral spin arrangement to the contrary; the first and second mixing shafts rotate simultaneously with each other and their leaves staggered through the mixing of the first and second axes defined plane; in above the top end of the mixing bucket with feed, while the other end of the said mixing drum with the material at the bottom. Using this structure, the mixing blade mixer mixing dry powder in the mortar, while the dry mortar from the inlet to the inlet arrangement in order to achieve continuous production, effectively improve the production efficiency. Keywords: biaxial mixer；mixing shaft；Stirred bladeII双轴搅拌机的结构设计目 录摘 要IAbstractII1绪论11.1双轴搅拌机的工作原理11.2双轴搅拌机的发展现状及趋势11.3双轴搅拌机的类型21.4双轴搅拌机的组成部分31.5本论文主要内容32 总体方案论证52.1 工作原理52.2 结构设计特点53 预加水双轴搅拌机主要技术参数的计算103.1 生产能力的估算103.2 主轴转速n的估算113.3 主轴直径d的估算123.4 搅拌机内物料轴向运动速度的估算123.5 物料在搅拌机内停留时间的估算133.6 功率的计算144 电机的选择174.1 选择电动机类型和结构形式174.2 减速机选择184.3 计算传动装置的总传动比并分配各级传动比195 传动装置的设计计算与校核205.1 V带的设计计算205.2 齿轮的设计计算225.3 轴的设计计算及校核255.4 轴承的校核296 预加水双轴搅拌机的安装316.1 双轴搅拌机的安装316.2 双轴搅拌机的操作要点317 机器的使用维护和润滑327.1 机器的使用维护327.2 机器的润滑328 结论33参考文献34附录1：外文翻译35附录2：外文原文37致 谢41II双轴搅拌机的结构设计- 1 -1绪论1.1双轴搅拌机的工作原理双轴搅拌机利用两根呈对称状的螺旋轴的同步旋转，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，在输送干灰等粉状物料的同时加水搅拌，均匀加湿干灰粉状物料，达到使加湿物料不冒干灰又不会渗出水滴的目的1。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（搅拌叶与搅拌轴轴线夹角为10-20度)形成物料流，螺旋向前推进，最后物时的推力料经漏料箱进入承接皮带，进入到下一步的工序中2。1.2双轴搅拌机的发展现状及趋势 (1)搅拌机应节能环保针对中国搅拌技术落后,资源浪费严重的现状,进行了节约型搅拌技术的研究,将机械工程、建筑材料与施工工艺有机结合起来,提出了搅拌机参数优化、振动搅拌技术及双排叶片结构3种节约型搅拌技术。对常用双卧轴搅拌机结构、运动和动力学参数进行了优化,得出了搅拌臂排列及其相位、叶片安装角、拌筒长宽比、搅拌线速度等参数的匹配关系;双排叶片结构较好地解决了搅拌低效区问题,改善了机构与搅拌物相互作用的搅拌性能。（2）搅拌机的高可靠性 影响搅拌机可靠性的因素主 要有以下几个方面：a.衬板和叶片的磨损。搅拌机工作时，衬板和叶片在骨料不断的冲击和磨削下，导致材料产生裂纹并逐渐扩展，最终造成材料脱落，使其产生磨损。衬板和叶片磨损后，要进行更换，不仅劳动强度很大，而且浪费了不少工作时间，影响生产正常进行，根据衬板和叶片的工况，应保证衬板和叶片材料有高的硬度和较高的强度。b.密封装置搅拌机的轴端是容易发生应力集中的地方，应力过大加快了密封装置的磨损，润滑装置供油不足也会造成密封的磨损。由此推出一种改进型轴端密封,有效的解决了漏浆问题,延长了密封时间。（3）搅拌机的智能化 智能化是所有机械发展的方向，搅拌机当然也不例外，搅拌机的智能化主要有两个方面： a.控制系统自动化程度高。采用工业计算机控制，完成物料的配料、搅拌、卸料生产的自动控制和半自动控制。控制系统监控整个生产过程和工作情况，能够及时解决生产过程中出现的问题时控制台有指示警报及时报警，且能实现全自动供油的润滑系统。搅拌机控制系统高度自动化 能很大的提高生产率，改善搅拌质量，b.对不同工况的适应能力。 搅拌设备在搅拌不同配方的物料时， 搅拌机的转速和搅拌时间却是相同的， 缺乏对不同工况的感知能力。搅拌机转速是重要的作业参数，搅拌叶片旋转时使物料产生离心力，当离心力大于物料与叶片之间的摩擦力或者物料与物料单元之 间的内摩擦力时，物料就会发生离析。 伴随着时代更替的进步，世界经济与技术飞速发展的严峻形势下，各行各业都在不断加大科技投入力度，研发更好的产品顺应当前的发展潮流，于是在搅拌行业，为了提高生产效率，节约能源，降低能耗，减少粉尘污染，保护环境，双轴搅拌机便应运而生。双轴搅拌机在国内一直被作为一个简单的助力机械设备，在技术已经基本成熟，产品应用很普遍，由于它只是生产过程中的辅助设备，产品不需要很高的科技含量就能够满足要求，国内厂家所生产的产品已经能够满足生产中的要求，其中大多数都是机械传动是双轴搅拌机。但是由于我国的机械制造水平普遍较低，所生产的产品难以占领国际高端产品市场。在国外，双轴搅拌机研究水平比较高，用两根呈对称形状的螺旋轴的同步旋转，双轴搅拌机的外壳多采用优质金属结构，具有良好的密封性，在搅拌机搅拌各种粉料时，可避免灰尘外漏和飞扬的问题，在各种场合都已得到广泛应用。国外一些厂家的生产技术已经比较成熟，例如：德国威克（Wacker）机械公司，美国KNIGHT公司，韩国KOREAHOIST机械公司等这些技术先进，性能优良的双轴搅拌机已经走进国内市场。1.3双轴搅拌机的类型（1)搅拌机根据结构形式分为单轴搅拌机和双轴搅拌机两种单轴搅拌机主要输送效果好，相对搅拌效果较差。双轴搅拌机搅拌效果佳，输送效果平稳。(2)根据安装形式又分为立式搅拌机和卧式搅拌机两种立式搅拌机是不连续搅拌，是定量按时出料的。卧式搅拌机不仅可定量按时出料，还可连续进料搅拌出料。(3)根据用途与动力配比又分为一般搅拌机与强力搅拌机一般搅拌机是动力消耗小，产能适中的常规搅拌机。强力搅拌机是为达到一定预期目标，采取的强制搅拌，动力消耗相对较大，是一特种搅拌机3。1.4双轴搅拌机的组成部分双轴搅拌机主要由机壳、螺旋轴总成、驱动装置、配管、盖板、链罩等部件组成4，具体结构性能特点如下： （1） 壳体主要由板材及型钢构成，在制造厂内焊接成形，并与其他部件组装在一起，是双轴搅拌机的支撑。壳体密封严密，不会有飞灰外扬、漏灰的现象。（2）螺旋轴总成是双轴搅拌机的主要组成部分，其组成部分主要有左右旋向螺旋轴、轴承座、轴承套、轴承盖、齿轮、链轮、油杯、叶片等零部件。左右旋向螺旋轴制造精度要求高，工艺性能好，与轴承座、轴承套、轴承盖有严格的配合要求。（3）加水调湿配管主要由接管、接头及喷嘴组成。喷嘴采用不锈钢雾化锥喷嘴，布置在搅拌机机壳内部上方，沿螺旋轴方向轴向排列，形成水帘以利于物料的加湿搅拌。喷嘴结构简单，易于更换，不锈钢材质，防腐耐用。通过操作供水管道上的手动调节阀可以调节湿灰的含水率。（4）盖板主要包括左盖板、中间盖、右盖板、孔盖及检修孔盖等。双轴搅拌机两侧设置有六个检修孔，以方便操作人员平时的检修及保养。1.5本论文主要内容本次设计从生产中来到生产中去，系统本身也要满足节能、高效、环保的新时代理念；系统构成紧凑，做到安全有效的平稳运行，实现利用率的最大化。设计该双轴搅拌机有以下几项技术要求：1.必须结合生产实践；2.生产能力 为Q = 30 t/h；3.进出料口的距离为3000 mm；4.叶片回转直径为550mm；5.结构紧凑，工作连续稳定；6.节能、高效、环保。通过与马宗民老师的讨论与分析，并结合马老师给出的指导建议，确定自己所做课题的研究方向，目的意义；逐步分析自己的题目，解决设计过程中可能遇到的一些问题，确定了叶片的安装方法：在轴上钻有莫氏锥孔以及铣一方槽，先将叶片焊接在叶片杆上，然后再一起以一定角度焊接在一方垫片上，再将搅拌叶片装入莫氏锥孔中；传动装置整体放置出料口端；传动方式为：电机皮带ZQ减速机十字滑块联轴器直齿轮传动双轴搅拌机；雾化器选用MP型离心压力喷嘴式雾化器。然后根据分析的结果，开始对轴向力、径向力、扭矩以及功率等进行计算。分析拟定传动装置的运动简图，分配各级传动比，进而进行传动零件的结构进行设计和强度校核。然后对双轴搅拌机进行总体结构设计。本次所设计的预加水双轴搅拌机相较之前的搅拌机具有较多优势，所成的料球大小均匀，强度可靠；内部可用空间更大，利用率更高，加之以欧米伽型机槽的配置，可以很好的避免搅拌死角的出现，并增大检修空间；沿不同方向转动的两根轴带动上边的螺旋状叶片，能够将湿润的物料进行推进；系统密封性很好可以防漏并无灰尘外扬。本课题新颖实用，在技术上有较大改进，具有较强的竞争力，并且有很大的市场前景。近几年由于搅拌机在众多行业里担任着必不可少的角色，在不少设备生产线中也是物料搅拌的必备产品，在不少设备生产线中也是物料搅拌的必备产品，不仅用于建材、建筑方面，还用于医药、化工、化肥、电力、农业、煤炭等行业。伴随着时代更替的进步，世界经济与技术飞速发展的严峻形势下，各行各业都在不断加大科技投入力度，研发更好的产品顺应当前的发展潮流，于是在搅拌行业，为了提高生产效率，节约能源，降低能耗，减少粉尘污染，保护环境，双轴搅拌机便应运而生。- 55 -双轴搅拌机的结构设计2 总体方案论证2.1 工作原理双轴搅拌机主要结构组成如图2.1所示，搅拌的叶片和搅拌器在螺旋推进方向上。在进料口端增加的加湿装置可以满足成球需要，使得当形成物料时，两个轴的方向由内到外形成较大的球。当物料被搅拌起来，由于力的作用发生翻转流动，并被一步一步运输到前方。而后，通过漏料箱的漏料作用，物料到达承接皮带，再通过承接皮带的过渡作用进入到下一台处理设备。 图2.1 双轴搅拌机结构示意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2.2 结构设计特点双轴搅拌机的搅拌方式是利用了两根左右对称分布的搅拌轴同时起步协调一致的旋转进行物料的搅拌。它较于之前的搅拌机构造相对繁琐，但是它的效率更高，损耗更小，污染更少，更符合现代发展的需求。双轴搅拌机优点总结如下:1.此搅拌机占地面积有限，布局合理紧凑，装卸方便，运行平稳可靠。2. 此搅拌机可一次承载更多物料，动力持续稳定，在搅拌时均匀加湿物料，做到既不扬尘又不外漏。3. 用于搅拌的叶片布置更加合理，磨损更小，并使用更加耐磨的材料制成，可以延长工作期限。4.搅拌的区域相对更加集中，可以充分频繁的混合搅拌物料，因而搅拌质量好。2.2.1 外壳的设计形式之前的槽底大多为U型结构，这样使搅拌轴更容易出现载荷过大而断裂的情况，因为这样的结构容易产生搅拌死角。此外，两侧墙板被焊接在壳体上，拆卸极其不便，也增添了修理维护时的工作量，增添不必要的麻烦。双轴搅拌机槽底利用新式型代替传统的U型结构,避免搅拌死角的产生。壳体通过螺栓连接与其他部件组合到一起，两侧墙板也是通过螺栓连接在机壳上，这样的方式可以方便的在出现损坏时进行拆卸维修，而且也便于一般时候的检查保养工作，减少工作时间和经济成本，内部密封性好，能避免粉尘外扬，漏水漏灰的发生。图2.2所示即为新式搅拌槽壳体。图2.2 搅拌槽壳体2.2.2 轴与叶片的安装方法的设计过去，传统的叶片安装方式是把整个轴上几乎都安装上叶片，为了使物料传递速度加快，使原料入口处的叶片角度较大。在这种情况下，反而是欲速则不达，有很多弊端随之暴露，造成叶片磨损较大，快速行进的物料很多漏在了进料入口密封处，使齿轮内灰分增多，加速了运动部件磨损，严重影响了生产效率。所以，结合这些问题产生的原因，对轴的构造形式进一步改进。将两个螺旋叶片焊接在轴的进料口端，以保持粉料前进，并尽可能使内部末端的粉料积累达到最少化，这有助于防止叶片断裂和断轴。叶片与搅拌轴之间的配合通过锥孔进行连接的。图2.3 搅拌轴三维设计通常双轴搅拌机的两根轴被分为三段，并且每一段在进行物料搅拌时都会起到不同的作用，通常情况下，叶片的安装角度（）为20上下，但也要考虑实际情况，工作进程进行调整，提高搅拌效率。双轴搅拌机在进行搅拌时可分为三个进程：首先是雾化水和物料的混合阶段。在此段上叶片的安装角度略大一点约是25度，可以较快地推动物料，采用雾化喷雾和机械搅拌配合的方式实现液体固体之间的均匀化。而后是使含煤原料润湿的过程，此过程物料在翻转时速度相对平缓，目的是让含煤原料达到更加湿润的要求，因此叶片安装角度相对较小约是15度。此进程表现形式为机械搅拌。最后一步是形成球芯，该段轴的长度，叶片数量适中，叶片安装角度约是20度，运行速度相对而言不快也不慢；为了起到挡料的作用，使末尾四个叶片的安装角度是0度。叶片角度跟叶片的转速也是互为作用彼此制约的，所以当设计叶片角度大小时还要考虑叶片转速的影响。而物料在搅拌机内搅拌时间的长短又决定着生产效率的高低。所以在开始搅拌工作之前要先综合考虑，叶片角度、叶片转速、搅拌时间等之间要互相协调配合，使搅拌进程做到平稳有序，使生产的效率达到最优。叶片按照要求先装在叶片杆上，再按照调整好的角度依次安装到轴上，通过锥孔与轴经螺栓连接协调配合，可以很好地防止搅拌过程中出现角度错乱，而使搅拌进程被迫终止，能够提高搅拌效率，避免应力集中。图2.4即为叶片安装简图。 图2.4 叶片安装图2.2.3 传动机构的设计传动装置可以传递动力，并可以改变运动方向，如果没有传动装置。那么动力就无法传递给工作件，机器就没法运转，运动也就无法完成，所以它在双轴搅拌机的工作过程中起着不可替代的作用。动力由电机提供，依次通过皮带、减速机、联轴器以及齿轮传动等的传递最终将动力传递给两根搅拌轴。 考虑到所加工的物料常为粉状或颗粒状，如果进入到传动系统中会加剧传动装置的磨损，所以在进行添加物料时要特别注意。齿轮在传动是靠齿面间啮合完成的，运行时负载大，齿面温度会升高，但是齿轮的散热空间差，所以为了让齿轮更好地工作，在运行时伴随着润滑油的存在，增加润滑，延长工作时限。常用的减速器有五类分别是：（1）圆柱齿轮减速器（2）圆柱-圆锥齿轮减速器（3）齿轮-蜗杆减速器（4）行星减速器（5）摆线针轮减速器。这里选用的是圆柱齿轮减速器，因为相对而言圆柱齿轮减速器承载能力更高、使用寿命更长、效率更高、运行工作时更具有稳定性的优势。图2.5带轮2.2.4 密封装置的设计为了避免粉尘外扬，漏水漏灰等，造成的污染及物料浪费，双轴搅拌机对密封装置有着严苛的要求。可用一种压盖式填料密封装置，由密封圈、压板、密封盖、端面板、垫板、轴套等几部分组成，能保证在运动时仍能与轴紧密接触，具有良好的密封效果。图2.6所示为密封装置简图。图2.6 密封装置1.密封圈 2.压板 3.密封盖 4.端面板 5.垫板 6.轴套2.2.5 雾化装置的设计由雾化器决定的水的雾化的质量关乎预加水成球的成败。雾化器位于搅拌机进料口的末端，其功能是用来喷射雾化水，使原料和水在搅拌轴的作用下得到互相融合并湿度适中，为接下来机械混合过程的实现做好铺垫。所以，为了达到雾化的效果，保证雾化的质量，对雾化系统过程中的一些要素有着如下要求：1.结构浅显易懂，操作便利稳定，制造维修便利，符合现代工业发展的需要，使用寿命长；2.喷嘴采用不锈钢材料制成，防腐耐用易于更换，布局合理，可使物料受水湿润程度均匀；3.要保证进行雾化的水质干净纯洁，避免较大的杂质泥沙堵塞喷嘴，磨损雾化装置，同时如若发现水质太差时，要及时停止工作，增加过滤网，并做到及时清洁更换；4.在供水管上要有可手动调节水量的阀门，及时控制水量的大小，从而控制物料的含湿率，还要控制喷水的角度，保证经雾化后的物料含水不多不少，均匀充分。在雾化器的选择上，高速离心式雾化器具有较强的喷液能力，能够使液体获得较高的旋转运动，即获得离心惯性力，并且可保证在恶劣条件下连续工作，进料量可达500 kg/h以上，可雾化的范围广，成球质量更高，雾化成效更佳。表2.1为LPG-300雾化器具体参数。表2.1 LPG-300高速离心雾化器参数进料量（kg/h）主电机功率（kW）油泵电机功率（kW）转速（转/分）雾化盘直径（mm)300-5005.50.37155001503 预加水双轴搅拌机主要技术参数的计算3.1 生产能力的估算双轴搅拌机的生产能力并没有准确的公式定义，但是可以根据它的运动形式，进行近似计算。鉴于它螺旋推进的方式，考虑可用螺旋输送机进行近似比对。已知螺旋输送机生产能力： (3-1)式中，Q - 生产能力，单位：t/h；D - 螺旋回转直径，单位：m；s - 导程，单位：m；n - 搅拌轴转速，单位：r/min； - 密度，单位：t/； - 填充系数。而实际上，双轴搅拌机有一段间歇区，此段只做搅拌运动，并没有输送物料的作用，因此，它的生产能力并不全部用来输送物料，所以实际值要比螺旋输送机小。在上式中为保证估算值的准确性，要乘以一个比1小的系数K，其主要受导引范围、材料流动和阻力的影响。 (3-2)3.1.1导程系数双轴搅拌机的轴上，每隔一段距离都安装一个搅拌叶片，四个叶片为一个循环。在搅拌轴翻转360时，物料在搅拌叶片的作用下会被输送一段距离。于是便把它叫做导程系数。 (3-3)其中 B 叶片平均宽度，单位为：m； - 叶片的倾角，单位为：；s - 导程，单位为：m。3.1.2流量系数所搅拌的物料在一定的横截面积C内，由搅拌叶从切入开始到脱离物料结束时向前推进的物料理论流量公式是CBsin。混合的物料在搅拌机内部的搅拌运动形式是杂乱无章的，因为它是固液混合状，流动性和实体性并存，松散的物料在搅拌槽内的运动轨迹较为混乱，有些可能近似为直线，有些则为曲线。实际上，物料在搅拌机内向前推进的量要小于之前的理论流量，这是因为叶片在推进物料时，有一部分物料被转到两侧或者被甩到后面去了，这个时候物料输送率可近似为（1-1/2sin）。另外，由于搅拌运动连续的，搅拌叶片也是一直在运转的，所以物料是源源不断的向前填充的，两侧物料也会及时补充下来，搅拌槽内部总是被物料填满的状态。之前被推进的物料也会有往回流动的趋势，在叶片阻力的影响下，回流的多少与叶片角度之间存在着些许关联。结合以上两方面分析可得， (3-4)3.1.3阻力系数物料的运动速度关乎生产的效率，而物料进行的搅拌运动难以预料，叶片对物料的推力实际上要小于理论的推力，因为在搅拌物料的时候，叶片的角度越大，推力越小，而且叶片的作用面积也受到自身的限制，并不是将所有的力都传递给物料进行推进；所搅拌的物料与搅拌槽，物料与物料之间本身也存在着互相的摩擦力，以上因素的存在，制约了物料的顺利输送。阻力系数 (3-5) 取值的与物料本身有关，按照经验通常取0.75。 (3-6)综上所述， (3-7) 在绪论1.5中，已经列出部分已知的双轴搅拌机的参数大小。其它部分已知参数：两相邻叶片之间夹角为90,叶片数, 密度,叶片的倾角, 填充系数，叶片的平均宽度，系数，摩擦角。3.2 主轴转速n的估算 n = 35.8 取n = 40 3.3 主轴直径d的估算此时： = 33.6 又 d = 0.18 （m）然而，搅拌机在搅拌工作时，在能保证强度要求前提下，常常适当的减小轴径，这是因为搅拌时两轴上的叶片可能存在运动间的相互干涉，造成不必要的麻烦。因此d取0.16m。3.4 搅拌机内物料轴向运动速度的估算物料在搅拌机内的运动表现呈凌乱状态，轴向位移运动与圆周运动的位移并存但以轴向位移为主要表现形式。在搅拌槽里，物料的实际运动轨迹近似为一段螺旋线。图3.1即为物料受力运动情况图。图3.1 物料受力图螺旋系数 (3-8) (3-9) 其中 ，单位为：m/min；=15- 叶片安装角度；，单位为r/min；。3.5 物料在搅拌机内停留时间的估算 (3-10) 其中 ，单位为：min；。确定物料在搅拌槽内的最佳搅拌时间，以减少不必要的工作时间，提高效率是很有必要的。如果物料在搅拌时的叶片角度越小，搅拌时间越长，轴的转速越慢，则搅拌就会越充分，搅拌的效果就会越好；相反的，物料则来不及充分混合，很快输送出来，导致搅拌不充分，搅拌效果极差。在搅拌时要根据搅拌程度，确定最佳搅拌时间，达到理想的搅拌效果。3.6 功率的计算根据图2-2，分析了单个叶片的受力情况，由受力平衡可知，轴向推力。物料的径向推力，所以。图中物料前进线路上的柱体体积是bcosRs，与槽壁之间的摩擦力: (3-11) 其中 =1.5；、R、都是已知确定的数值；摩擦系数。通过受力分析图可知，叶片上的轴向推力，摩擦力=（+）。其中 称为滑动摩擦系数； 称为止推轴承摩擦系数。由 += (3-12)所以叶片径向力的大小为：通过上式能够计算出单个叶片所消耗的功率： (3-13)其中 - 单个叶片消耗的功率，单位为：KW； - 叶片径向力； - 叶片中心与搅拌轴中心之间的距离，单位为：m。图3.2 叶片受力图根据已有的数据：；b=0.15m， ；s=0.6m。 4 电机的选择4.1 选择电动机类型和结构形式4.1.1 选择电动机的容量根据以上计算结果可知，搅拌系统所消耗的总功率为13.12kW。考虑到Y系列三相异步电动机使用维护方便，运行可靠，性能优良的特点，且能满足双轴搅拌机的工作要求，于是在这里，电机便可采取Y系列三相异步电动机。 （4-1）在双轴搅拌机的传动系统中，为了得到最佳的传动效果，选用两个联轴器，一对齿轮，六对轴承，一台二级圆柱齿轮减速器相互配合传动，动力由V带传递,表4.1为查到的相关机械传动效率。表4.1 机械传动效率传动类别传动形式传动效率圆柱齿轮传动（稀油润滑）0.98 0.99 带传动V 带 传 动0.96滚 动 轴 承球 轴 承0.99 0.995联 轴 器弹 性 联 轴 器0.99 0.995 减 速 器两级圆柱齿轮减速器0.950.96因此，搅拌系统的总效率计算公式如下: （4-2） 决定电机的额定功率，使 由相关参考资料资料查，取= 18.5kW4.1.2 确定电动机转速选定V带传动比（减速器）所以总传动比的合理范围为=18100；则电机转速由下列公式 =7204000 可知转速在7204000r/min之间，查阅相关资料，在这个范围内，符合要求的转速有这四个。分别选取符合要求的电机型号进行对比如下表4.2。表4.2 传动方案对比方案型号额定功率（kW）额定电流（A）转速（r/min）效率（%）振动速度（mm/s）重量（kg）1Y160L-87.517.7720861.81402Y160M-67.517970861.81163Y180M-418.535.91470911.81744Y180M-22242.22940892.8173而在双轴搅拌机的实际工作中，要综合考虑，选出最合适的。结合实际情况，这里选取的是方案3的电机。4.2 减速机选择减速机的作用是将来自电机高速运转的动力通过小齿轮的啮合输入到轴上大齿轮，以达到减速。具有减速和增加扭矩的作用，在机械行业得到广泛运用。查阅相关资料15，采用ZQ500型减速机。已知的一些技术参数如下：；。4.3 计算传动装置的总传动比并分配各级传动比系统总的传动比由电机满载转速与主轴转速之比便能确定，即 。 传动比的分配会对传动系统的承受的最大负荷和优先使用期限起着极大的影响，分配时要做到分配的合理化、最优化，原则如下：1. 各级传动所能承受的最大负荷相差不大；2. 尽量保证传动系统简单可靠，布局紧凑；3. 各传动部件之间不存在运动干扰。由表4-2得到传动装置的总传动比；则分配各级传动比：，。5 传动装置的设计计算与校核5.1 V带的设计计算 V带是靠带与轮之间接触产生的摩擦力进行动力与运动的传递。它运行平稳且噪声极小；结构简单，便于安装拆卸。平行安装于地面上，由电机提供动力，运行功率为P=18.5kW；主动轮转速,从动轮转速。24h之中不间歇运转。V带的设计计算与校核如下：查阅相关资料12，由表4.6可知工作系数，通过下式，计算得到 = （5-1）按、由图4.11，可选择C型。通过图示，小带轮直径定为由式 （5-2） （5-3） 所以 （5-4）验算从动轮实际转速 （5-5）=(389.3-400)/400100% = 2.67%5%确定中心距和带长 由式 （5-6）得665 1900 取。基准长度 （5-7） 查表4.2得。计算中心距 由式： （5-8） =1223mm 确定中心距调整范围： （5-9）验算小带轮包角 （5-10）所以合适。由式，通过表4.7得，通过表4.8得,通过表4.2得 （5-11）所以V带取4根。计算单根V带初拉力通过表4.1得，由式 （5-12） 计算对轴的压力 (5-13)5.2 齿轮的设计计算齿轮传动是利用两齿面间的啮合传递动力和运动。它的应用是最广泛，最常见的机械传动方式。齿轮传动时运行稳定牢固；效率高，传动精确。齿轮也是通过电机提供动力，运转速度为40r/min；两个齿轮的齿数相等，起到改变运动方向的作用；使用期限达十年，每年都有300个工作日。受力分析如下： 图5.1 直齿圆柱齿轮受力分析图齿轮的设计计算过程如下：在正常工作环境下，齿轮表面受到机械碰撞，传递功率较大，采用淬火加高温回火处理；齿轮转速相对平缓，精度等级初步定为七级；齿轮齿数相等；查阅相关资料表6.512，。载荷系数由式 (5-14)试选材料系数通过表6.3得 =189.8齿轮的接触疲劳强度极限按齿面硬度由图6.8得 应力循环系数 (5-15) 接触疲劳寿命系数确定许用接触应力 选定安全系数 （5-16） 齿轮分度圆直径 （5-17） 计算圆周速度 （5-18）计算载荷系数K；已知v=0.65m/s，由图6.10可查7级精度等级的；又查得，所以由载荷系数的计算公式可算得：。校正分度圆直径又由公式，算得分度圆直径： （5-19）计算齿轮传动的几何尺寸 模数 取6mm； 两轮分度圆直径 （5-20） 中心矩 （5-21） 齿宽 （5-22）齿高 （5-23）校核齿根弯曲疲劳强度 两齿轮弯曲疲劳强度极限和弯曲疲劳寿命系数，通过图6.9，取 许用弯曲应力 （5-24） 齿形系数和应力修正系数，通过表6.4，取 （5-25） （5-26） ，所以弯曲疲劳强度足够。5.3 轴的设计计算及校核在双轴搅拌机系统中，轴支撑着叶片并与之一起做旋转以传递运动。这里就选用冷热加工性能良好的45号钢作为轴的主要选材，造价成本低，经过淬火加高温回火处理，使其强度、塑性变的更好。 轴的设计计算及其校核如下：齿轮的分度圆直径 （5-27）圆周力 （5-28）径向力 （5-29）叶片径向推力和轴向推力由图3.2的分情况计算：当叶片安装角度为25时， ；当叶片安装角度为15时，；当叶片安装角度为20时， ，。在x-z平面内求轴上的支反力大小；， 在x-y平面内求轴上的支反力大小， 绘制弯矩图和扭矩图，如图5.2。一般情况下，只需要校核哪个截面所受的弯矩和扭力最大即可，取为危险截面。分别计算截面处的应力和扭矩的大小综合搅拌轴所处的运动情况，扭矩情况是脉动循环变应力，所以 （5-30） （5-31）抗弯截面系数 （5-32） 抗扭截面系数 （5-33）截面上的弯曲应力大小 （5-33） 截面上的扭转切应力大小 （5-34）扭转变应力 （5-35）扭转切应力 （5-36）应力幅 （5-37）材料力学性能，通过表11.2可知45号钢的力学性能 （5-38）轴肩理论应力集中系数 ， ，利用插值法计算可求出，材料的敏性系数由，由图2.8经插值法计算得有效应力集中系数 （5-39） （5-40）尺寸及截面形状系数，通过、 ，取；扭转剪切尺寸系数，通过，取；表面质量系数和强化系数，轴按磨削加工，由 参考图得疲劳强度综合影响系数等效系数，45号钢：，取只在扭转切应力作用下的安全系数， （5-41）只在扭转切应力作用下的安全系数， （5-42） 当弯曲正应力与扭转切应力都存在时的安全系数， （5-43）在正常情况下，载荷应力均布时安全系数S=1.3到1.5，这里去1.5.疲劳强度安全系数校核，因为，所以符合要求。图5.2 轴的受力图与弯矩图5.4 轴承的校核在正常工作条件下，搅拌轴转速n=40r/min，轴承受到中等冲击，选用两个型号为7228AC的角接触球轴承，能承担较大的轴向力和径向力，初定使用寿命300000h。7228AC角接触球轴承的主要参数，查表可知：派生轴向力 （5-44）计算轴向负荷 （5-45）所以轴承呈压紧状态，轴承呈放松状态，得： （5-46）确定系数 （5-47） 查表8.10得计算当量动负荷 （5-48） （5-49）计算轴承寿命： （5-50）检验轴承是否合格 （5-51）所以合格。6 预加水双轴搅拌机的安装6.1 双轴搅拌机的安装双轴搅拌机的安装质量关乎到搅拌物料的优劣，影响到操作的顺利进行，所以，必须要妥善做到安装，排除一切安全隐患。由于搅拌轴安装距离较远，安装不当可能会造成搅拌轴折断，所以安装搅拌轴时要平齐，两轴中心线在一条水平线上，相距合适的间隙；因为搅拌叶片是主要运动部件，运行过程中易磨损，折断，在实际生产过程中会不定期更换，所以将叶片与搅拌轴用螺栓连接紧固，并选择好合适的叶片倾角；系统中的减速器在运行过程中会受到较大的冲击；V带安装时，两带轮必须保持在同一条水平线上，保证安装到轴上时不会晃动。安装具体要求是：1.搅拌轴安装妥善后，轴间中心线平行度误差小于或等于1.5mm中心线连线与参考平面上下误差小于或等于2mm；2.搅拌叶片与槽体之间留有的空间；3.齿轮齿顶间隙在间；4.进料口端的倾角需大于60度，但不能垂直投放物料。出料口的安装倾角设计为5560度，也不允许垂直出料；5.电机安装在滑轨上。这样可以方便V带的安装拆卸，节省劳动成本，便于带轮松紧。6.2 双轴搅拌机的操作要点严格按照双轴搅拌机的使用说明进行操作，不仅有利于提高工作效率，而且可以保证双轴搅拌机的使用寿命以及操作人员的安全。操作要点如下：1.开机使用前要首先检查各紧固件是否松动，各传动部件是否卡死，各润滑部位是否缺油少脂；2.转入负载运行前，为防止物料堵塞，先打开下到进程的设备；3.搅拌机内部搅拌物料最高不能超过叶片的上边缘；4.搅拌过程中要防止金属等坚硬物体混入搅拌槽，损伤搅拌系统；5.在搅拌系统运行时，要注意观察搅拌机的运作状态，声音、温度等是否正常；6.停机时要确保槽内的物料倾斜完毕，检查有无预料存留；7.送入到搅拌槽的物料要适宜搅拌系统的生产能力，太多或者太少，都不利于搅拌机的生产。7 机器的使用维护和润滑7.1 机器的使用维护考虑到双轴搅拌机的工作环境，而且它本身承载的负荷比较大、动力消耗比较高，在生产过程中难免会产生磨损、碰撞、挤压等一系列不利于设备的情况发生，这必然会导致效率低下，生产的物料不能满足工业生产的需求。所以，在这种情况下，为了保证生产的有序进行，必须对设备进行一些必要的维护，使其保持良好的运行状态，延长使用期限。1.查看螺纹连接是否拧紧无松动；2.传动设备的润滑油要及时添加更新；3.及时更换磨损严重或出现破裂的叶片；4.经常检查雾化喷嘴防止堵塞；5.每次用完检查是否存在积料，要及时清理搅拌槽；6.及时检查系统的密封性。出现问题都要及时更正，以免造成更大的损失。7.2 机器的润滑设备的润滑在传动系统中有着举足轻重的作用，它可以减小部件间的摩擦阻力和动力损失，并减小部件的磨损；带走运动中的部分热量，防止高温烧坏；防震防锈的作用，隔绝空气，防止氧化。7.2.1 滑动轴承的润滑根据滑动轴承在双轴搅拌机的运转时所受到的载荷强度不高，运行不快，采取的润滑方式为脂润滑。脂润滑主要是经矿物油和稠化剂混合形成，不仅有润滑的作用，而且还可以做到密封。7.2.2齿轮传动的润滑搅拌系统中齿轮传动方式为闭式齿轮传动，齿面接触应力非常高，齿轮间既有滚动摩擦又有滑动摩擦，而且润滑是断续性的。选用50号润滑油配合油浸式法润滑，能起到减少齿间磨损，散热，排除赃物的作用。8 结论物料通过进料口被加入到双轴搅拌机中，在双轴搅拌机内经预加水处理后，可以使其得到充分浸润，在搅拌槽内经过搅拌轴的充分搅拌，使成球效率更高，质量更好。在设计时，主要要完成的一些工作及具有的优势：1.通过讨论研究，确定了叶片的安装方法：在轴上钻有莫氏锥孔以及铣一方槽，先将叶片焊接在叶片杆上，然后再一起以一定角度焊接在一方垫片上，再将搅拌叶片装入莫氏锥孔中；传动装置整体放置进料口端；传动方式为：电机皮带ZQ减速机十字滑块联轴器直齿轮传动双轴搅拌机；雾化器选用LPG-300高速离心雾化器。然后根据分析的结果，开始对轴向力、径向力、扭矩以及功率等进行计算。分析拟定传动装置的运动简图，分配各级传动比，进而进行传动零件的结构进行设计和强度校核。然后对双轴搅拌机进行总体结构设计。2.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。3.双轴搅拌机改变了以往所成料球粒径大，料球耐压强度和孔隙率质量低的缺陷，并且机槽采用型，能防止搅拌死角，这样在维修时可以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，便于密封防漏现代文明对工业生产的要求越来越高，低能耗，高效率，无污染的设备必将越来越受到时代的青睐，而本次设计的双轴搅拌机可谓是其中的一个代表，它新颖实用，在技术上有较大改进，具有较强的竞争力，并且有很大的市场前景。参考文献1 刘军旭.一种新型双轴搅拌机的设计与应用J.新技术新工艺,2014(04):7-9. 2 郭学政.关于双轴搅拌机生产能力的理论估算J.中国建材装备,1997(09):31-32.3 郎桐.双轴搅拌机的结构原理与用途J.砖瓦,2013(07):24-25.4 童海海.双轴搅拌机的正确使用与维护J.砖瓦世界,2008(11):32-35.5 颜志武,阎宁霖.双轴搅拌机生产能力的确定J.砖瓦,2009(04):28-29.6 涂文静,胡三恩,付红栓,谯正武.基于SolidWorks对双轴搅拌机的静力学分析J.科技资讯,2017,15(21):103-106.7 吴含,童海海.陶瓷工业双轴搅拌机的使用与维护J.陶瓷,2009(02):48-51.8 张道锋, 尹聪. 型煤制作技术小结J. 氮肥与合成气, 2017, 45(1):25-26.9 薄雅涛. 沥青混合料搅拌机搅拌臂布置形式的比较J. 工程技术:文摘版, 2016(6):00273-00273.10 章林, 代碧波, 吉万健,等. 基于高强度、低损耗的充填用搅拌机研制与应用J. 金属矿山, 2016, V45(10):120-123.11 黄有丰.预加水成球技术及其应用M.北京：中国建筑工业出版社，1991.912 徐锦康.机械设计M.北京：高等教育出版社，2004.413 王旭，王积森.机械设计课程设计M.北京：机械工业出版社，2003.814 张一公.常用工程材料选用手册M.北京：机械工业出版社，1998.615 王慧强, 董玉刚, 郭健,等. 稳定土搅拌机叶片失效分析及改进J. 山东交通学院学报, 2017, 25(1):76-81.16 吴瑞琴.滚动轴承产品样本M.北京：机械工业出版社，中国石化出版社，200017 刘伟辉.预加水成球常见问题与对策J. 吉林建材.2003(1):21-23.18 孙素贞.对提高预加水成球设备性能的探讨J.Research & Application of Building Materials.2001(2):22-23.19 朱卫权.双轴搅拌机主轴断裂原因J. 砖瓦1998(3):11.20 谢序文.双轴搅拌机断轴原因分析及处理措施J. Cement.1995(5):10-11.21 余易茗.双轴搅拌机的改造 J.中国建材设备.1995(2):32-33.22 蒙强.4503000m 双轴搅拌机的改造 J.四川水泥.2005(2):30.23 张健健, 高力强, 郭健,等. 搅拌机搅拌臂和搅拌叶片受力计算与分析J. 建筑机械, 2017(10):45-47.24