机械毕业设计（论文）-粘土制浆机的设计（全套图纸）.doc

目目 录录 摘 要 .I ABSTRACT.II 第 1 章 绪 论.1 1.1 引言.1 1.2 注浆工程.1 1.2.1 注浆概述.1 1.2.2 注浆技术发展史.1 1.2.3 注浆的分类.2 1.3 注浆技术在岩土工程中的应用.3 1.4 注浆材料.4 1.4.1 水泥浆材.4 1.4.2 有机高分子化学注浆材料.5 1.4.3 有机高分子复合化学注浆材料.5 第 2 章 粘土制浆机的设计.6 2.1 课题设计要求.6 2.2 总体设计.6 2.3 电机选择.7 2.3.1 功率计算.7 2.3.2 电动机的选择.7 2.4 传动部分设计.8 2.4.1 轴承座的选择.9 2.4.2 搅拌传动轴的设计.10 2.4.3 搅拌叶片的设计.11 2.5 搅拌桶设计.11 2.5.1 搅拌桶设计.11 2.5.2 机架设计.11 2.5.3 带轮设计.14 2.5.4 螺旋轴.16 2.5.5 储浆桶及其过滤筛系统.16 2.6 本章小结.18 第 3 章 总 结.19 图纸内容.20 参考文献.21 摘摘 要要 煤炭资源作为一种主要资源在国民经济中起着非常重要的作用。近年来， 煤炭的价格持续飚升，形成大力开采之势，与此同时，矿井事故也频繁发生， 经济损失巨大，人员伤亡之事故非常惨痛，煤矿安全日益成为重中之重，急待 加强。 粘土制浆系统被广泛用于煤矿企业的产煤一线，在煤矿企业中扮演着井下 灭火和预防性灌浆的重要角色，所以是煤矿企业不可缺少的重要系统之一。也 可以用于其他行业的混凝土制浆，所以，它的设计有着广泛的前景和丰富的可 鉴的经验。本设计的主要内容是设计一个制浆系统，用于实现矿上用的预防性 灌浆，设计关键在于一个制浆机的设计。在完成总体的设计方案以后，就指出 各个零部件的设计、安装、定位的等问题，并对个别零件进行强度校核。以往 设计一个制浆系统要设计好多部分，例如，设计给料机、破碎机、制浆机等一 些重要系统组成部分，本设计没有抛开基本组成部分的设计，只是把它们进行 一体化设计，把各个分散的主体，结合成一个大的主体，安装方便，操作简单， 维护也很轻松。 关键词：粘土制浆系统 ；制浆机 ; 资源 全套图纸加全套图纸加 153893706 A ABSTRACTBSTRACT Coal resources as a main resource, in the national economy plays an important role. In recent years, coal prices have continued to soar and the potential exploitation of the formation of strong, at the same time, mine accidents have been frequent reports of huge economic losses, casualties of a very tragic accident, mine safety has increasingly become the most important, urgent need to strengthen. Clay systems have been widely used in pulp and coal mining enterprises of the coal line, in the coal mining enterprises play an underground fire and filling an important preventive role, it is coal an important and indispensable enterprise systems in the world. Other industries can also be used for concrete making, therefore, it is designed with a wide range of prospects and a wealth of experience to be learned. The main contents of this design is the design of a pulping system for the realization of the preventive use of the mine grouting, design lies in the design of a pulping machine. Upon completion of the overall design scheme, would be pointed out that the various parts of the design, installation, positioning and so on, Strength of individual parts of the check. The past to design a system to design a lot of pulp in part, for example, the design of feeder, crusher, pulping machine, such as a number of important components of the system, the design did not set aside an integral part of the basic design, only the integration of them design, the main body of the various scattered light into the main body of a large, easy to install, simple operation, is also very easy to maintain. Keywords：Pulping system clay ； Pulping machine ; Resources 1 第第 1 章章 绪绪 论论 1.1 引言引言 注浆技术是与地下水害作斗争的一门关键技术，主要包括堵水和加固两个 方面。 当今，传统的注浆防渗加固技术在土木工程的各个领域中，尤其是在水利 水电、堤坝防汛、边坡整治、隧道及巷口码头等工程中获得到了日益广泛的应 用，并已成为一种相当有效而不可缺少的工程灾害及自然灾害治理与防御措施。 二十世纪以来，因各种新型注浆机械和施工工艺的不断涌现，注浆防渗加固随 之取得了重大进展且在工程中的应用卓有成效。 为了进一步改良现行防渗粘土 固化浆液的性能，本论文考虑现代先进的双液注浆技术，研制出一种新型的功 效较高、造价低廉且施工简便易行的改进粘土制浆机同时给出浆液材料造浆工 艺、施工步序与技术关键等。 1.2 注浆工程 1.2.1 注注浆浆概述概述 注浆技术是岩土工程学的一个分支，属于地基处理的范畴。象土力学发展 一样，注浆技术由经验方法逐步完善成为一门具有理论的技术。 注浆（Injection Grout） ，又称为灌浆（Grouting）它是将一定材料配制成浆 液，用压送设备将其灌入地层或缝隙内使其扩散、胶凝或固化，以达到加固地 层或防渗堵漏的目的。注浆技术涉及化学、流体力学、工程地质学、水文地质 学、土力学、岩石力学、材料力学、工程机械学、勘探地球物理学等学科，而 且还和液压技术、泵技术、射流技术、电子技术息息相关。 1.2.2 注注浆浆技技术发术发展史展史 注浆技术的历史大致可分为四个阶段：原始粘土浆液阶段（18021857 年） ， 初级水泥浆液注浆阶段（18581919 年） ，中级化学浆液注浆阶段 （19201969 年） ，现代注浆阶段（1969 年之后） 。 1802 年，法国人查理斯贝里格尼在修理第厄普（Dieppe）冲刷闸时，用 一种木制冲击筒装置，人工锤击方法向地层挤压粘土浆液，被称为注浆的开始。 此后，法国在 19 世纪中叶，应用这种注浆方法对建筑物的地基处理加固。这种 方法相继传入英国和埃及。从 1802 年到 1857 年期间，注浆技术处于原始萌芽 阶段，注入的方法比较原始，浆液主要是由粘土、火山灰、生石灰等简单材料。 2 1826 年，英国的阿斯普丁研制成功硅酸盐水泥。1845 年，美国沃森在一个 溢洪道陡槽基础下灌注水泥砂浆。英国的基尼普尔在 18561858 年间，用水泥 做为注浆材料进行了一系列注浆试验，并获得成功，这是第一次用水泥材料注 浆。1864 年，巴洛利用水泥浆液在隧洞衬砌背后充填注浆并用于伦敦巴黎地铁。 1876 年，美国的托马斯、霍克斯莱利用浆液下流方式向腾斯托尔水坝的岩石地 基注入硅酸盐水泥浆液。18801905 年，他们又相继研制了压缩空气和类似目 前采用的压力注浆泵等注浆设备。同时，在法国北部和秘鲁煤矿工作的罗伊曼 克斯、玻蒂埃尔、萨克雷埃尔、弗兰士等人，在涌水量大的立井施工中，用硅 酸盐水泥进行注浆试验，对注浆材料的配方注浆泵和注浆工艺做了不少改进， 为现在岩层注浆技术奠定了基础。日本最早于 1915 年在长崎县松岛煤矿的立井 施工中，采用水泥注浆。1924 年，为了处理旧丹那隧道的涌水事故，也使用了 水泥浆液。硅酸盐水泥的发明和注浆泵的相继出现，为注浆技术的应用创造了 条件。 荷兰采矿工程师尤斯登在 1920 年首次采用水玻璃、氯化钙双液双系统二次 压注法，被人为是应用化学注浆技术的开始。实际上，化学注浆的历史比这还 要早。1884 年英国的豪斯古德（Hosagood）在印度建桥时就用化学药品固砂。 1886 年，WR奎尼普尔（WRKinniple）采用粘土水泥浆阻止尼罗河的达梅塔 （Dmietta）和罗萨塔(Rosetta)坝基下的渗流。同时，英国研制了“压缩空气注浆 泵”，促进了水泥注浆法的发展。 注浆技术的进一步发展和广泛应用是在矿井建设工程中，主要用于防止竖 井开挖时地下水渗入，所采用的浆液是水泥浆液。1910 年采用了自动记录压力 表，对记录的注浆性状作了系统的研究，建立了注浆压力和渗透性之间的关系。 1920 年荷兰采矿工程师 EJ尤斯登（Joosten）首次论证了化学注浆的可靠性， 采用了水玻璃、氯化钙双液双系统的两次压注法，并于 1926 年取得了专利。 注浆技术有系统的改进始于美国科罗拉多河上的胡佛（Hoover）坝基的帷幕注 浆，为了补救因开挖基坑引起的裂缝，进行了加固注浆。根据胡佛坝基的注浆 工程实践，首次制定了注浆工程设计和施工规范。 本世纪 40 年代，注浆技术的研制和应用得到了迅速的发展，各种水泥浆材 和化学浆材相继问世。特别是 60 年代以来，各国大力发展新型注浆材料，注浆 工艺和设备得到了空前的进步，其应用范围越来越广泛。我国对注浆技术的研 究和应用起步较晚，但发展较快，某些方面已达到世界先进水平。50 年代初我 国开始了矽化法的研究，在固砂、防止湿陷性黄土的湿陷和加固构筑物方面作 了大量的工作。同时，矿山行业逐渐采用了井巷注浆技术。50 年代后期，在水 坝的防渗和加固工程中逐渐应用。60 年代以后，我国已开始注意化学注浆的毒 害及环境污染问题，并提出一系列的改进方法，其应用范围日益广泛。 3 1.2.3 注注浆浆的分的分类类 静压注浆一般压力较低，注浆压力随着浆流遇到的阻力增大而升高，浆液 注入后为流动状态。因此，将其称为静压注浆，通常所说的注浆泛指静压注浆。 根据地质条件、注浆压力、浆液对土体的作用机理、浆液的运动形式和替代方 式可将静压注浆分为四种： (1).充填或裂隙注浆（Fill or Fissure Grouting） 大洞穴、构造断裂带、隧道衬砌壁后注浆。岩土层面、岩体裂隙、节理和 断层的防渗、固结注浆。 (2).渗透注浆（Perneation Grouting） 在不破坏地层颗粒排列的条件下，浆液充填于颗粒间隙中，将颗粒胶结成 整体。渗透注浆的必要条件是浆液的粒径远小于土颗粒的粒径。 (3).压密注浆（Compaction Grouting） 压密注浆是注入极稠的浆液，形成球形或圆柱体浆泡，压密周围土体，使 土体产生塑性变形，但不使土体产生劈裂破坏。 (4). 劈裂注浆（Hydrofracture Grouting） 劈裂注浆是浆液在孔内随着注浆压力的增加，先压密周围土体，当压力大 到一定程度时，浆液流动使地层产生劈裂，形成脉状或条带状胶结体。劈裂注 浆主要用于土体加固，但是在 6070 年代，水电部门将劈裂注浆用于土坝坝体 和软弱地基的防渗处理。 劈裂注浆也用于裂隙岩体的防渗和补强。高压劈裂注浆在软弱岩层内多发 生水力劈裂后的浆液充填。在裂隙岩体内浆液在缝隙内流动给两壁岩石以压缩 应力，产生扩缝效应使浆液继续充填。高压劈裂注浆可提高注浆效果。 1.3 注浆技术在岩土工程中的应用 注浆技术的应用范围很广，而且它的应用规模还在不断扩大，只要涉及岩 土工程和土木工程的各个领域，都可使用注浆技术。具体地说，静压注浆法适 用于处理砂土、粉土、粘性土、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土以及 风化岩等地基，静压注浆法也可用于处理含土或溶洞的地层；高压喷射注浆法 适用于处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土、碎石土、人工填土等地基。 当土中含有较多的大粒径块石、坚硬粘性土、大量植物根茎或有过多的有机质 时，应慎用高压喷射注浆。其主要用于以下方面： (1).治水防渗 矿山巷道、竖井、隧道、海底隧道、地铁等地下工程开挖时采用注浆防渗 帷幕可控制涌水或防渗堵漏。坝体坝基的防渗堵漏、基坑周边渗水和基底涌水 4 涌砂都可采用注浆法处理。 (2).地层加固 注浆可用于地下工程开挖时防止基础或地面沉陷、掌子面塌方，隧洞、巷 道、竖井围岩加固，开挖基坑时对附近已有构筑物的防护，挡土构筑物背后加 固，滑坡地层加固，岩溶地层加固，流砂层加固等。 (3).地基加固 注浆和高压喷射注浆广泛应用于各种地基加固，提高地基承载力，已建构 筑物沉陷地基加固和抬升，桩底注浆加固、提高桩基承载力，铁路、公路路基 和机场跑道下沉的加固等。 防渗工程用的粘土浆(粘土 80水泥 20)中加人极少量的粘土浆液固化剂 ( 总配料重量的 3 ) 使注人浆液迅速结石、渗透系数 1 0 6 1 0 、 抗压强度 3 - - 6 2 MP a 。 性能优于水泥浆和水泥粘土浆 。打破了水 泥浆析水性与胶凝体积收缩性大且造价偏高的传统格局。粘土固化浆无析水性、 可泵性好， 具有高效固化性、 胶凝体积微膨胀性 、抗地下水稀释性 、抗冻 性、凝结时间短且可控、早期强度上升快、可重复灌注、无任何污染。 用传统 注浆设备施工应用于地基、路基、堤坝、边坡、隧道、地铁、港、码头等工程 注浆防渗加固。 还可用于灌注桩 。能在地下水较高动水压力、较大流速下填 堵岩溶和大裂隙。 在水库大坝透水层中有效建造防渗帷幕切断地下水渗流通道。 粘土固化浆液是一种以水、粘土、水泥及固化剂等组成的具有特殊加固和 堵水效果的浆液，主要特点是浆液粘度和浆液固化时间可以控制；浆液不易被 水稀释；注浆时浆液扩散半径易于控制；浆液固化后，其固结体抗渗性能良好。 固化收缩率比纯水泥浆小。评价粘土固化浆液性能的主要参数有原浆性能 ( 粘 度、密度、固相含量 )、掺加水泥及 结构剂后的流变参数及固化速度，固化时 塑性强度的 增长率以及后期强度。国内采用粘土固化浆液注浆施工较成功的 有广州地铁杨体区问隧道含水砂层 注浆堵水加固 、江西城门山铜矿堵水 、洞 庭湖大堤渗漏加固以及十八河尾矿坝堵漏工程等。而较大规模采用粘土固化浆 液对铁路岩溶洞穴路基进行水平帷幕注浆加固试验在国内尚属首例。 目前国内注浆施工中大量采用的是水泥净浆、水泥砂浆及部分化学浆液。 水泥浆液耗量大，成本高，特别是遇到较大溶洞、大裂隙时浆液遇水稀释而不 易固结，很难形成整体的堵水帷幕，堵水效率低，一般仅 5 0 一 6 0。而化 学浆液成本更高，并污染地下水，难以推广。采用价格低廉的粘土固化浆液作 为主要材料注浆，可在路基土层与岩溶之间形成一隔水层，堵断地下水对路基 土的侵蚀，并能提高路基的承载力。 5 1.4 注浆材料 1.4.1 水泥水泥浆浆材材 水泥浆材具有固结体强度高、耐久性好、材料来源丰富、工艺设备简单、 成本较低等优点，所以在各类工程中得以广泛应用。但这种浆液容易离析和沉 淀，稳定性较差。此外，因固体颗粒较大，使浆液难以注入土层的细小裂隙或 孔隙中。为改善水泥浆材的性质，以适应各种不同工程的需要，可在浆液中加 入各种添加剂。近年来，超细水泥的开发克服了普通水泥浆材难以渗入较细(小 于 06 mm)颗粒土层中的缺点，并具有水泥浆材和化学浆材的优点，且对环境 无污染。这种新型水泥为注浆界开辟了新的领域，有逐步取代化学浆材的趋势。 在用于封堵地下水、加固坝基及隧道防渗、堵漏、复杂地基的处理和深基坑开 挖中的基坑支护等工程中取得了良好的效果。如浙江新安江大坝及济南铁矿采 用超细水泥灌注裂缝均达到了预期的加固目的。但目前我国的超细水泥价格较 贵，另外，对超细水泥的渗透机理还有待于进一步研究。 化学浆材化学浆材有三大类：一是水玻璃类化学注浆材料，分为碱性水玻 璃和酸性水玻璃。碱性水玻璃浆材的主要缺点是凝胶体有脱水收缩和腐蚀现象， 耐久性较差及对环境有污染。酸性水玻璃可在中性区域内凝胶，凝胶体没有碱 溶出，不存在碱性水玻璃的腐蚀现象和环境污染问题，耐久性较好。前几年， 铁道科学研究院西南分院研制出的抗干缩和耐久性强的水泥一水玻璃浆材，即 在水泥一水玻璃浆材中加入 XN 型浆液增塑剂(硅酸盐体系：低钙铝酸盐和单质 膨胀剂)，耐久性可达 10 a 以上。 1.4.2 有机高分子化学注有机高分子化学注浆浆材料材料 此类浆材具有渗透能力强、固结性能好、抗渗性高和凝胶时间可调的优点， 可以解决水泥浆液无法解决的工程问题。近年来，对原有高分子浆材进行了有 效的改进，如出现了无酸及甲醛溶出的矿用脲醛树脂浆材、无单体溶出的丙烯 酰胺系浆材及毒性仅为丙烯酰胺浆材 1%的丙烯酸盐浆材等。中化789 浆材在 青海龙羊峡大坝泥化夹层地基中的应用，使化学注浆材料的研究与应用进入了 新的阶段。 1.4.3 有机高分子复合化学注有机高分子复合化学注浆浆材料材料 高分子聚合物等除单独用作化学注浆材料以外，为了降低成本和满足单一 浆液不能实现的性能，有时与水玻璃或水泥配制成高分子复合化学注浆材料。 聚合物与水泥的复合物聚合物水泥是目前世界各国非常感兴趣的建筑材料。 6 聚合物作为水泥的添加剂，可提高水泥浆材的可注性和固结体的强度。用部分 聚合物代替水泥组成聚合物水泥的复合胶结料，可显著提高水泥固结体的抗压 强度和抗拉强度。在水泥中加入丙烯酸盐单体，能实现快速凝结，对于有激烈 涌水的地方，用此法堵水很有效，在混凝土的裂缝中注入有机单体或聚合物溶 液可使混凝土中的裂缝得到充分填充，从而显著提高混凝土的整体性和密实性。 7 第第 2 2 章章 粘土制浆机的设计粘土制浆机的设计 2.12.1 课题设计要求课题设计要求 本设计论文为粘土制浆机的计算机辅助设计，由于计算机具有运算速度快、 数据处理准确、存储量大和具有逻辑判断功能等特点，因此，它已经成为现代 工程设计中分析、计算、综合、决策、数据处理、图形处理和与各种现代设计 法结构的不可替代的重要工具。这种人机交互式的设计方法，就是计算机辅助 设计 CAD（Computer Aided Design） 。 产品的生产分设计与制造两大部分，设计过程中除了需求分析及可行性研 究与分析这两个环节很难用计算机实现外，其余从概念设计到设计结果都可用 计算机实现，从而构成了 CAD 过程。制造过程是指从工艺过程设计开始，经产 品装配直到进入市场为止。 2.22.2 总体设计总体设计 根据设计要求，粘土制浆机结构及工作原理 粘土制浆机由传动系统、 供料系统 、搅拌系统和除渣系统组成， 其结构 见附图。 图 1 制浆机主视图 8 粘土制浆机运转时 ， 原始土由皮带运输机送入料斗并与水混合后， 由转 子刮刀、 研磨盘及颚板对其进行碾磨、 搅拌后形成浆液。在离心力的作用下， 当浆液流到过滤网上时， 合格的浆液经滤网进入出浆箱后流出，流至粘土储 浆桶；剩余杂质、砂石等与浆液分离， 沉淀到积渣箱内排出。 在这个过程中，工艺设计以及采用数控机床时的加工编程等，从工艺过程 设计到装配的一系列环节同样也可以用计算机实现，由此构成了广义的 CAM 过程。因此：要求我们对设计的制浆机参数进行分析： 设备额定制浆量为 12m/h； 制备浆液密度为 1.10-1.20g/cm； 装备设计合理，结构简单，易制造，易工业放大。 2.32.3 电机选择电机选择 2.3.1 功率功率计计算算 就目前的研究水平而言，无论是搅拌器功率还是搅拌作业功率都没有很准 确的求法，基本上都是先用实验模型来研究，然后再比拟放大到工业生产装置 上去，这是搅拌器设计的常用方法。因此，就搅拌桶而言，也一样只能采用近 似经验算法来求得搅拌功率。 电机与搅拌轴直接用刚性联轴器联接，实验要求搅拌轴转速在 3001500r/min，则搅拌棒最大角加速度 300/s。 根据过载能力选择电机： Pe16.818kw,由于电动机应在静摩擦情况下带负载启动，需校验启动 能力，Tzq=16.87N.m 2.3.2 电动电动机的机的选择选择 电动机的功率应根据生产机械所需要的功率来选择，尽量使电动机在额 定负载下运行。选择时应注意以下两点： 如果电动机功率选得过小就会出现“小马拉大车”现象，造成电动机长 期过载使其绝缘因发热而损坏甚至电动机被烧毁。如果电动机功率选得过 大就会出现“大马拉小车”现象其输出机械功率不能得到充分利用，功率因 数和效率都不高，不但对用户和电网不利。而且还会造成电能浪费。 要正确选择电动机的功率，必须经过以下计算或比较： 9 (1)对于恒定负载连续工作方式，如果知道负载的功率(即生产机械轴上的 功率)Pl(kw)可按下式计算所需电动机的功率 P(kw)： P=P1/n1n2 式中 n1 为生产机械的效率；n2 为电动机的效率。即传动效率。按上式求 出的功率，不一定与产品功率相同。因此所选电动机的额定功率应等于或稍 大于计算所得的功率。 由于防止设备意外卡死或过载现象，所以选择电动机的额定功率 18.5Kw，P ed 型号Y2-200L1-6的 Y2 系列三相异步电动机，其有关参数如下 表 3 YCT1324A 电机参数 型 号Y2-200L1-6 额定转短/(Nm)7.0 转速/(r/min)980 效率(%)90.0 额定电流38.6 重量/kg214 额定功率/kW18.5 Y2 系列三相异步电动机是采用新技术而开发的新产品，是 Y 系列电动机 的升级换代产品。 Y2 系列电动机系全封闭，外扇冷式，鼠笼型结构。具有设计新颖、造型 美观、效率和转矩较高、起动性能好、结构紧凑、使用维护方便等特点。整机 采用 F 级绝缘，且按国际惯例的绝缘结构评定方法设计，从而大大提高了整机 安全可靠性，达到了国外同类产品九十年代初期先进水平。 Y2 系列电动机可广泛用于机床，风机，水泵，压缩机和交通运输，农业， 食品加工等各类机械传动设备。电机的底座安装尺寸和中心高等对应指标与 Y 系列异步电机完全一致。 2.42.4 传动部分设计传动部分设计 由于搅拌叶片工作时转速很高，因此进行一段长时间的运行之后，与浆液 激烈碰撞的叶片部分可能会出现损耗现象，为了易于维护，检修和更换搅拌叶 片，将搅拌棒分解成搅拌传动轴与搅拌叶片两部分，通过销钉与轴端挡圈固定， 这样若搅拌叶片损耗一定程度时，只需更换搅拌叶片部分，无需更换搅拌传动 轴，易于维护，节省成本。我 国冶金 、 电力、 煤炭和农机部 门， 每年 由 于 10 工件磨损而造成 的经济损失达几百亿元人民币左右。注浆工程中，造成粘土制 浆机工作效率降低的主要原因也是主要部件磨损 。目前国产粘土制浆机的刮刀 和颚板都是采用普通钢板加工的，研磨盘为普通铸钢材料 。制浆过程中，粘土 中的粗颗粒 ，特别是砂粒 ， 会使这些部件产生不同程度的磨损，影响整机工 作可靠性 。制浆过程中，转子刮刀是磨损最快的部 件； 一般工作 6 5 h 或制 浆 量达到 1 0 0 0 m。左右后 ，就需要对刮刀间隙进行调 整 ，否则 就会 因 刮刀 与研磨 盘之间的问隙太大而使制浆效率明显降低。粘土制浆机运转时，粘土颗 粒是在转子刮刀与研磨盘及颚板的间隙中被碾磨的；长期运转 ，研磨盘上的突 起部分就会被磨平，颚板也会在受磨集中区域出现凹槽 。 为了保证粘土制浆机正常运转， 转子刮刀、 研磨盘及颚板需要协调工作 ， 尽管它们的耐磨程度存在一定差异。当其中任何一个部件磨损到一定程度后 ， 整机制浆效率就会明显下降。现场试验表明，粘土制浆机转子刮刀、研磨盘 及颚板的经济寿命均在 3 2 5 h 左右， 制浆量约为 4000 m。 。 2.4.1 轴轴承座的承座的选择选择 向一个公区轴上安装两套轴承时，设计一种容许由于温升引起轴的线性膨胀 和在装配期间造成的安装间隙误差的结构是必要的，为达此目的，安装时要将 其中的一套轴承用于支承径向和轴向载荷。固定内圈和外圈于轴上和轴承座中， 以致没有套圈可轴向移动。安装另外一套轴承使其可以象支承径向载荷能力的 “游动”端进口轴承那样轴向移动。若选择用于游动端轴承的轴承结构形式不 适应因热膨胀引起轴的直线移动，就要选择一个允许外圈在轴承座中作轴向移 动的轴承座配合。若 NF 或 NJ 型圆柱滚子轴承用于一根轴的两端，必须防止轴 向游隙变得太小。 若一有 N、NU 或 RNU 结构型式的圆柱滚子轴承被用作游动端 轴承，那么由于温升引起的轴的膨胀可通过轴承内圈的轴向移动来释放。由于 载荷关系，如果对内、外圈二者都要求过盈配合时，如果圆柱滚子轴承用于游 动端轴承，那么便于轴承安装的。所以根据选择，采用如图 2 所示滚动轴承座， 内置调心球轴承： 11 图 2 轴承座 2.4.2 搅搅拌拌传动轴传动轴的的设计设计 搅拌定位梢滚动轴承零件以点接触或线接触的形式,在接触应力下长期工作。 其工作部位多处于主机的心脏或关节搅拌等要害处。主机的精度、寿命和可靠 性很大程度上决定于轴承。作为各种机械运动的支承,轴承的工作环境可能超高 温(1000)、超低温(-253)、强腐蚀(酸、碱、王水等)以及超高真空搅拌真 空(1.33l0-9Pa),也可能是强冲击、强磨料磨损、无磁和超高速等等。苛刻环 境要求不论是普通轴承还是特种专用轴承搅拌,主机对其寿命、性能和可靠性都 提出很高的要求。轴承寿命的影响因素很多,其中材料与热处理所占的份量很大。 轴承的结构特点和工作条件要求轴承材料必须具备高的硬度、高的耐磨性、 高的接触疲劳强度、高的弹性极限、良好的冲击韧度、良好的断裂韧度、良好 的尺寸稳定性、良好的防锈性能。 轴的材料选择 选择轴的材料为 45 号钢，调质处理。由机械设计手册第三版第二卷 表 6-1-1 查得：，。 2 590/ b N mm 2 295/ s N mm 2 1 255/N mm 初步确定轴端直径 取 A=126（按机械设计手册第三版第二卷32表 6-1-3 选取，因转速高 故取大值）轴端输入端直径考虑到轴端有键槽，轴径应增大 45，故 21.8mm min d 而为了保证轴的强度，在此取轴端直径 d24mm。 取第二轴段直径 d31mm，与标准角接触球轴承 7205C 的安装固定尺寸 12 相等，第三轴段直径与轴承内径大小相同 d25mm，此轴段与轴承配合为h7/ m6；第四段轴径取 d21mm； 第五段轴截面设计成下图轴截面状 因为轴高速旋转，普通键连接寿命短，若将轴设计如上图截面状，这样轴 的侧平面面可传递较高的力矩给搅拌叶片，提高零件使用寿命。轴端还设计两 个紧定螺钉槽以及螺纹孔，通过紧定螺钉和轴端挡圈与搅拌叶片装配固定。 键联接的强度校核 选择 A 型平建（GB109679） ，与联轴器联接处键的尺寸。8 7 46b hL 因此处轴径较小且受载大，故对其进行校验。按机械设计手册第三版第 2 卷表 5316 公式计算，式中各参数为：， 2 90/pN mm ，0.50.5 73.5khmm mm。最后设计如图 3：46838lLb （1） （2） 图 3 搅拌轴和储浆桶轴 2.4.3 搅搅拌叶片的拌叶片的设计设计 搅拌叶片要求保证硬度，以防止出现搅拌叶片与磨球介质强烈撞击后轻易 磨损的情况，保证物料不被污染。搅拌叶片的材料为马氏体不锈钢，热处理淬 火+低温回火，硬度须达到 5862HRC。搅拌叶片分三层：第一层搅拌棒截面 为梯形，以保证充分将磨球介质搅拌起来；第二层和第三层搅拌棒截面为圆形， 带动研磨介质和料浆旋转，使其充分碰撞。三层搅拌叶片之间分别间隔 25、35mm，第一层搅拌叶片一字形，第二层和第三层搅拌棒夹角为 120，而 且第二层和第三层交错角为 60。搅拌叶片在工作中的主要作用为：带动研 磨介质和料浆做顺时针或逆时针运动，使其能充分碰撞；搅拌棒自身也与研 磨介质及料浆碰撞，增加研磨效果。 13 2.52.5 搅拌桶设计搅拌桶设计 2.5.1 搅搅拌桶拌桶设计设计 桶体设计：根据一次性产量，考虑到搅拌作业时，物料将被搅拌形成旋涡 状，筒壁边缘液面较高，且设计搅拌桶总容积在 35L 左右，故设计搅拌桶内径 为 350mm，外径为 360mm，高 405mm，材料为马氏体不锈钢，热处理后硬度 为 4852 HRC，防止在高速球磨中桶体材料磨损腐蚀导致物料受到杂质污染。 2.5.2 机架机架设计设计 所谓机架，即在机器(或仪器)中支承或容纳零、部件的零件。按制造方法， 机架可分为铸造机架、焊接机架和螺栓联接或铆接机架，而注塑机机架一般为 框架式的焊接金属机架。 机架设计的准则 1、工况要求：即任何机架的设计首先必须保证机器的特定工作要求。例如， 保证机架上安装的零部件能顺利运转，机架的外形或内部结构不致有阻碍运动 件通过的突起；设置执行某一工况所必需的平台；保证上下料的要求、人工操 作的方便及安全等。 2、刚度要求：在必须保证特定的外形条件下，对机架的主要要求是刚度。 如果基础部件的刚性不足，则在工作的重力、夹紧力、摩擦力、惯性力和工作 载荷等的作用下，就会产生变形，振动或爬行，而影响产品定位精度、加工精 度及其它性能。例如机床的零部件中，床身的刚度则决定了机床的生产率和加 工产品的精度。 3、强度要求：对于一般设备的机架，刚度达到要求，同时也能满足强度的 要求 4、稳定性要求：对于细长的或薄壁的受压结构及受弯-压结构存在失稳问 题，某些板壳结构也存在失稳问题或局部失稳问题。失稳对结构会产生很大的 破坏，设计时必须校核。 5、美观：目前对机器的要求不仅要能完成特定的工作，还要使外形美观。 6、其它：如散热的要求，防腐蚀及特定环境的要求。 机架设计的一般要求 14 在满足机架设计准则的前提下，必须根据机架的不同用途和所处环境，考 虑下列各项要求，并有所偏重。 1、机架的重量轻，材料选择合适，成本低。 2、结构合理，便于制造。 3、结构应使机架上的零部件安装、调整、修理和更换都方便。 4、结构设计合理，工艺性好，还应使机架本身的内应力小，由温度变化引 起的变形应力小。 5、抗振性能好。 6、耐腐蚀，使机架结构在服务期限内尽量少修理。 7、有导轨的机架要求机架导轨面受力合理，耐磨性良好。 设计步骤 1、初步确定机架的形状和尺寸。根据设计准则和一般要求，初步确定机架 结构的形状和尺寸，以保证其内外部零件能正常运转。 2、根据机架的制造数量、结构形状及尺寸大小，初定制造工艺。例如非标 准设备单件的机架、机座、可采用焊接代替铸造。 3、分析载荷情况，载荷包括机架上的设备重量、机架本身重量、设备运转 的动载荷等。 4、确定结构的形式，例如采用桁架结构还是板结构等。再参考有关资料， 确定结构的主要参数(即高、宽、板厚与材料等)。 5、画出结构简图。 6、参照类似设备的有关规范、规程，确定本机架结构所允许的挠度和应力。 7、进行计算，确定尺寸。 8、有必要时，进行详细计算并校核或做模型试验，对设计进行修改，确定 最终尺寸.如图 4： 15 图 4 机架 2.5.3 带轮设计带轮设计 由于制浆机涉及到带轮传动 设计 V 带轮应满足的要求有：质量小、结构工艺性好、无过大的铸造内应 力、质量分布均匀，转速高时要经过动平衡；轮槽工作面要精细加工（表面粗 糙度一般为 ），以减少带的磨损；各轮槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以 使载荷分布较为均匀等。 带轮的材料主要采用铸铁，常用材料的牌号为 HT150 和 HT200；转速较高 时宜采用铸钢（或用钢板冲压后焊接而成）；小功率时可用铸铝或塑料。 铸铁制 V 带轮的典型结构有以下几种：实心式、 腹板式、 孔板式和轮辐 式。 带轮基准直径dd2.5d（d为轴的直径，单位为 mm）时，可采用实心式结 构。 当 2.5ddd300mm 时，带轮常采用腹板式带轮结构 当D1-d1100mm 时，带轮通常采用孔板式结构。 16 当dd300mm 时，带轮常采用轮辐式带轮结构。 带轮的结构设计，主要是根据带轮的基准直径选择结构形式；根据带的截 型确定槽轮尺寸；带轮的其它结构尺寸通常按经验公式计算确定。确定了带轮 的各部分尺寸后，即可绘制出零件图，并按工艺要求注出相应的技术要求等。 如图 5： 图 5 带轮 带轮轮毂部分通常采用键联接。带轮轮毂部分通常采用键联接。 电动机选定后，根据电动机的满载转速及工作轴的转速即可确定传动装置 的总传动比 即可确定传动装置的总传动比。总传动比数值不大的可 用一级传动，数值大的通常采用多级传动而将总传动比分配到组成传动装置的 各级传动机构。若传动装置由多级传动串联而成，必须使各级分传动比 i1、 i2、 i3 、ik 乘积与总传动比相等，即 合理分配传动比是传动装置设计中的又一个重要问题。它将影响传动装置的 外廓尺寸、重量及润滑等很多方面。具体分配传动比