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碗型混料机的设计【全套CAD图纸+毕业论文】【原创资料】【混合机类型】

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A1-斜齿轮.dwg

A1-轴.dwg

A3-叶轮.dwg

A4-传动轴.dwg

A4-端盖.dwg

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关键词：: 碗型混料机设计全套 cad 图纸毕业论文原创资料

资源描述：

摘要

着生产和流通的日益社会化，现代化，尤其是半个世纪以混料机产品得到了飞速的发展，在市场商品交换的重要地位也越来越来突出，目前，已普遍引起人们的重视。

科技的发展在当代社会各个不同的领域都产生了深远的影响。特别是机械化，自动化设备的普遍应用，更为这些领域增添了活力，机械行业也不例外。现在大部分的混料机过程已有手工作业转变为机械化作业。这不仅仅降低了人的劳动程度，而且也加快了生产速度，提高了生产率，同时也使机械混料机的形式在不断的改进、革新，使广大的消费者普遍能够接受。这在客观上促进了混料机的营销，提高了混料机在市场上的竞争力，也可以为企业带来高额的利润。

粉末冶金既是制造高新材料的重要工艺，有时还是唯一的方法，同时也是多、块、好、省地制造形状复杂、高精度金属零件的先进金属成型技术。锰铁合金粉属于脆性材料，将其制成金属粉末压坯，必须加入粘结剂，而粘结剂选择的是钠水玻璃，它是一种复杂的分散体系，既有离子溶液的性质也有胶体溶液的性质。如果锰铁合金粉与水玻璃不能在极短的时间内达到均匀的混合，将直接影响到其冶金产品的质量和性能。目前混料设备仍无统一的标准，属于“非标”产品。而且粉末冶金行业中所用到的混料机都不同程度的满足不了锰铁合金粉与水玻璃的混制。因此，借鉴铸造行业中的混砂机械，设计一碗型混料机，提高锰铁合金粉与水玻璃的混合质量，满足冶金产品对其混合的要求。

关键词：机械；现代化；碗型；混料机

ABSTRCT

The production and circulation of the increasing socialization, modernization, especially for half a century by mixing machine products has been rapid development, an important position in the market of commodity exchange also becomes more and more outstanding, at present, has been widely attention.The development of science and technology have had a profound impact on the contemporary social different fields. Especially the universal application of mechanization, automation equipment, more of these fields and add a dynamic, mechanical industry is no exception. Now the existing manual mixer most into mechanical work. This not only reduces the labor intensity of people, but also to accelerate the speed of production, enhance productivity, but also the mechanical mixing machine in the form of continuous improvement, innovation, so that the majority of consumers are generally able to accept. This promotes the mixing machine marketing objectively, improves the mixing machine in the market, also can bring high profit for the enterprise.

Powder metallurgy is an important process for manufacturing new materials, sometimes the only way, advanced metal forming technology is also much, block, good, province manufacturing complex shape, high precision metal parts. Ferromanganese alloy powder is a brittle material, be made of metal powder compacts, must join the binder, and the choice of adhesive is sodium water glass, it is a complex distributed system, properties of both ion solution and colloidal solution. If the powder and water glass can not ferromanganese alloys achieve uniform mixing in a very short period of time, will directly affect the quality and performance of the metallurgical products. The mixing device is still no unified standard, belong to "non standard" products. But mixing machine used in powder metallurgy industry in different degree can not meet the ferromanganese alloy powder and water glass mixing. Therefore, from the mechanical mixing sand foundry industry, design a bowl type mixing machine, improve the mixing quality ferromanganese alloy powder glass with water, meet the requirements of metallurgical products.

KEY WORDS：Machine；Modernize Up；Bowl Type; Mixing Machine

摘要1

ABSTRCT2

第1章绪论6

1.1 课题背景6

1.2 混料机概述及发展趋势7

1.2.1混料机械概述7

1.2.2国内外混料机械的现状与发展7

1.2.3混料机械的特点及发展方向10

1.4 混料机设计的重要性12

第2章碗型混料机的设计方案13

2.1研究内容13

2.2碗型混料机的设计方案14

2.2.1总体方案14

2.2.2拟采取的技术措施15

第3章碗型混料机的零部件设计17

3.1 搅拌叶轮的设计17

3.1.1 已知参数和工作条件17

3.1.2确定搅拌叶轮长度和直径17

3.1.3叶轮的速度17

3.1.4叶轮的校核18

3.2生产能力21

3.3功率22

3.4 端盖的设计校核22

3.5轴的设计校核23

3.6 传动轴的设计及强度校核24

3.6.1 传动轴强度计算25

3.6.2 传动轴的疲劳强度校核26

3.6.3 传动轴的接触应力校核20

结论33

致谢34

参考文献35

第1章绪论

1.1 课题背景

高新材料是用于新环境新领域能够有所突破，在使用上能够创新的一种新材料。目前现在很多企业以研发高新材料为其有市场竞争力的重要表现，目前高新材料应用领域很广。从航天飞机到我们的日常用品都有高新材料的影子。目前高新材料涉及的领域很广，比如像陶瓷、纺织。器械的制造都有高新材料的影子。目前高新材料将是将来工业发展必然需要的一个产物，高新材料的出现也人生的生产生活带来了很多便利。粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经过成形和烧结，制取金属材料、复合材料以及各种类型制品的工业技术。

目前，粉末冶金技术已被广泛应用于交通、机械、电子、航空航天、兵器、生物、新能源、信息和核工业等领域，成为新材料科学中最具发展活力的分支之一。粉末冶金技术具备显著节能、省材、性能优异、产品精度高且稳定性好等一系列优点，非常适合于大批量生产。另外，部分用传统铸造方法和机械加工方法无法制备的材料和复杂零件也可用粉末冶金技术制造，因而备受工业界的重视。粉末冶金具有独特的化学组成和机械、物理性能，而这些性能是用传统的熔铸方法无法获得的。运用粉末冶金技术可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品，如含油轴承、齿轮、凸轮、导杆、刀具等，是一种少无切削工艺。

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内容简介：: ntsntsntsntsntsntsntsnts 上海电机学院毕业设计任务书课题碗型混料机的设计专业年级 2010 级姓名学号指导教师（签字）学院院长（签字）年月日 nts课题来源来源于企业课题的目的、意义粉末冶金既是制造高新材料的重要工艺，有时还是唯一的方法，同时也是多、块、好、省地制造形状复杂、高精度金属零件的先进金属成型技术。锰铁合金粉属于脆性材料，将其制成金属粉末压坯，必须加入粘结剂，而粘结剂选择的是钠水玻璃，它是一种复杂的分散体系，既有离子溶液的性质也有胶体溶液的性质。如果锰铁合金粉与水玻璃不能在极短的时间内达到均匀的混合，将直接影响到其冶金产品的质量和性能。目前混料设备仍无统一的标准，属于“非标”产品。而且粉末冶金行业中所用到的混料机都不同程度的满足不了锰铁合金粉与水玻璃的混制。因此，借鉴铸造行业中的混砂机械，设计一碗型混料机，提高锰铁合金粉与水玻璃的混合质量，满足冶金产品对其混合的要求。本课题涉及到学生在大学期间所学的工程制图、机械设计、机械原理等基础知识，通过本次毕业设计，训练学生掌握独立进行科学研究的方法，掌握文献查阅并能综合分析，发现并解决问题的能力。要求课题的主要技术要求：产能：单次 100 公斤；搅拌功率小于等于 7KW；锰铁合金粉与水玻璃能在极短的时间内达到均匀的混合。课题工作量要求：完成包括总装配图、部件图、主要零件图在内的图纸不少于 2 张 A0，主要零件图总图幅不少于一张 A1，部装图不少于 1 张 A1；设计计算说明书不少于 1.5 万字。 nts 课题主要内容及进度课题主要内容：了解锰铁合金粉末与中性水玻璃的混合特性，混合方法与混料机类型，收集相关资料；根据技术要求拟定设计方案，包括传动系统、混料仓以及机架的设计；设计详细结构，画出总装配图、部件图并完成相应的设计计算；挑选部分典型零件设计零件工作图；撰写设计计算说明书。工作进度：第 01 周第 02 周任务布置，查阅资料。第 03 周了解目前锰铁合金粉末与中性水玻璃的混合特性，混合方法与混料机类型，查阅资料。第 04 周第 06 周总体方案设计。主要是确定传动系统和混料仓的设计方案。第 07 周第 08 周初步确定各机构的主要参数，计算所需功率，选择电机、减速器等。第 09 周第 10 周零部件的具体设计，三维建模，绘图。第 11 周第 12 周论文初稿。第 13 周第 14 周完善论文，论文答辩。 nts 毕业设计（论文）开题报告课题名称 _碗型混料机的设计 _ 学院机械学院专业机械设计制造及其自动化班级学号姓名指导教师定稿日期： 2014 年 3 月 1 日 nts 1 碗型混料机的设计 1 选题背景及其意义高新材料是用于新环境新领域能够有所突破，在使用上能够创新的一种新材料。目前现在很多企业以研发高新材料为其有市场竞争力的重要表现，目前高新材料应用领域很广。从航天飞机到我们的日常用品都有高新材料的影子。目前高新材料涉及的领域很广，比如像陶瓷、纺织。器械的制造都有高新材料的影子。目前高新材料将是将来工业发展必然需要的一个产物，高新材料的出现也人生的生产生活带来了很多便利。粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末 (或金属粉末与非金属粉末的混合物 )作为原料，经过成形和烧结，制取金属材料、复合材料以及各种类型制品的工业技术。目前，粉末冶金技术已被广泛应用于交通、机械、电子、航空航天、兵器、生物、新能源、信息和核工业等领域，成为新材料科学中最具发展活力的分支之一。粉末冶金技术具备显著节能、省材、性能优异、产品精度高且稳定性好等一系列优点，非常适合于大批量生产。另外，部分用传统铸造方法和机械加工方法无法制备的材料和复杂零件也可用粉末冶金技术制造，因而备受工业界的重视。粉末冶金具有独特的化学组成和机械、物理性能，而这些性能是用传统的熔铸方法无法获得的。运用粉末冶金技术可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品，如含油轴承、齿轮、凸轮、导杆、刀具等，是一种少无切削工艺。随着社会的进步，经济的发展，冶金工业也得到了蓬勃发展，由于混料机在冶金工业中有着广泛的用途，进而社会对混料机的需求越来越多，规格也越来越大。粉末冶金既是制造高新材料的重要工艺，有时还是唯一的方法，同时也是多、快、好、省地制造形状复杂、高精度金属零件的先进金属成型技术。锰铁合金粉属于脆性材料，将其制成金属粉末压坯，必须加入粘结剂，而粘结剂选择的是钠水玻璃，它是一种复杂的分散体系，既有离子溶液的性质也有胶体溶液的性质。如果锰铁合金粉与水玻璃不能在极短的时间内达到均匀的混合，将直接影响到其冶金产品的质量和性能。目前混料设备仍无统一的标准，属于“非标”产品。而且粉末冶金行业中所用到的混料机都不同程度的满足不了锰铁合金粉与水玻璃的混制。因此，借鉴铸造行业中的混料机械，设计一碗型混料机，提高锰铁合金粉与水玻璃的混合质量，满足冶金产品对其混合的要求。 2 文献综述（国内外研究现状与发展趋势）混料机发展初期，先是世界知名企业在中国建混料机生产企业，如德国 maxit 集团、汉高公司、法国圣哥班等，这些公司不仅给中国带来了先进的技术和设备，同时也带来nts 2 了国际先进的管理经验，对推动我国混料机的发展提供了很大的帮助。随后，我国的企业家也向混料机领域渗透，起初主要是引进国外技术和设备生产、使用混料机，投资大，生产成本较高。我国混料机技术研究始于 20 世纪 80 年代，直到 90 年代末期，才开始出现具有一定规模的混料机生产企业。进入 21 世纪以来，在市场推动和政策干预的双重作用下，我国混料机行业已逐步从市场导入期向快速成长期过渡。随着国家相关政策的推动，国外先进理念和先进技术的引进，以及各级政府、生产企业、用户的积极努力，我国混料机行业稳步发展。混料机科研开发、原料供应、产品生产、物流及产品应用的完整产业链已初步形成。目前我国经济发展较快的长江三角洲、珠江三角洲和环渤海地区仍然是混料机发展最快的三个地区， 80%以上的混料机企业都集中在此。上海市是我国开展科研工作最早的城市之一，也是目前发展混料机生产量最大的地区；北京市近几年混料机市场异常活跃。特别是北京奥运工程对混料机的使用，如国家体育场和国家游泳中心建设都被北京市建委作为混料机应用示范项目率先使用混料机；广州市混料机市场稳步发展；天津市以建筑施工示范工程为市场拉动点，混料机市场发展速度也较为速猛；近两年，郑州、成都、苏州、南昌等地混料机市场得到了较快发展，上海、北京、广州、常州等城市的混料机市场相对趋于成熟。近几年在国家及各级政府的扶持和政策引导下，一些企业协同科研院所和大专院校的科技力量，纷纷投资自主研发混料机生产、流通、使用的相关设施设备，并与相关行业协会共同努力，在标准化、产品认定、市场准入等方面取得了突破性进展。目前全国主要混料机生产设备企业 20 余家，物流设施制造企业十几家，施工设备生产企业 10 余家，技术水平正逐步达到国外先进水平，初步形成了我国混料机相关设施设备的国产化，大大降低了混料机的生产、物流、施工成本，基本满足了国内混料机市场的需求。目前主要使用的混合设备有搅拌机、轮式混合机、圆盘造球机以及圆筒混合机等，搅拌机、轮式混合机和圆筒混合机都属于一次混合设备；其中圆筒混料机除构造简单外还有生产率高、生产可靠等优点，实践证明，用于一次混合是一种行之有效的设备。但目前还存在内壁粘料现象、混合时间不足以及震动较大等缺点。搅拌机是由多个参数决定的，用任何一个单一参数来描述一台搅拌机是不可能的。轴功率、桨叶排液量、压头、桨叶直径及搅拌转速是描述一台搅拌机的五个基本参数。在搅拌槽中，要使微团相互碰撞，唯一的办法是提供足够的剪切速率。从搅拌机理看，正是由于流体速度差的存在，才使流体各层之间相互混合，因此，凡搅拌过程总是涉及到流体剪切速率。剪切应力是一种力，是搅拌应用中气泡分散和液滴破碎等的真正原因。因小槽与大槽相比，小槽搅拌机往往具有 :高转速、小桨叶直径及低叶尖速度等特性，而大槽搅拌机往往具有低转速、大桨叶直径及高叶尖速度等特性。圆盘造球机是球团生产工艺中的制造生球的设备。其结构组成为转动心轴结构，造球机圆盘支承在主轴上，主轴靠前端两支点铰接于设备底座的支承轴上，主轴箱的末端通过倾角调整器于底座相连。其工作原理是，机体上周边圆盘与水平成 30-55 度的倾斜角度，可在规定的范围内任意调节。电机通过齿轮减速机和一对圆锥齿轮来带动圆盘转nts 3 动。盘上装有喷水管及刮料板等装置。粉料加进盘内被水湿润后，不断翻滚形成料粒 -小料球 -大料球，当小球偏向盘的中部继续滚大时，则滚向盘边排出。包括电动机、减速机、圆盘、支架、刮刀、支座、齿轮、底座和机座，圆盘调整装置位于机座上与底座连接，电动机、行星齿轮减速机、小齿轮位于同一直线上，安装在机座上，其中小齿轮安装在行星齿轮减速机轴上，与大齿轮相啮合，大齿轮位于主轴上，与支座、机座相连接，刮刀装置与支架连接位于机座上，圆盘与主轴、大齿轮连接成一体位于底座上。该机用行星齿轮减速机代替减速机，结构简单，与电机直线连接，整体重量轻，电机功率小，节约能源，易加工，制造成本低，且使用寿命长，工作效率高。近年来国外混料机发展很快 , 种类很多 ,结构各异。据我们初步统计 , 不同结构型式的混料机有 30 余种 ; 生产率大小不等 , 有高达 36 0 吨 / 时的 , 有供实验室科研用的小型混料机。各种混料机按其基本作用原理 , 仍可分为混合、辗压、搓研三个工艺过程。当然 , 在各种混料机中行的工艺过程是比较复杂的 , 要在每台混料机内准确区分这兰个过程是很困难的。一般 , 辗轮式混料机是以辗压为主 , 而叶片式混料机则以混合为主。随着目前造型工艺的不断进展 , 出现了高压造型等新工艺 , 但仍以粘土型芯料为主。不过对粘土型芯料的各种性能提出了新的要求 ( 如高压造型用的一般型料湿压强度在 1 公斤 /厘米 2 左右 , 水分为 1.3 、 2.7 拓 , 粘土为 6 、 10 拓 ) , 且需在很短的时间内使水分、粘土与料子充分混制 , 达到所需的性能。另一方面 ,随着铸造生产机械化、自动化程度不断提高 ,单位时间内型芯料的需要量大幅度增加。为此 , 混料机的结构需作较大的改进。混料机按工作方式可分为间歇式混料机和连续式混料机两类。下面分别列举国外几种有代表性的混料机 , 加以介绍。间歇式混料机 , 即为一次加料 , 混制后一次卸料的混料机。本世纪初出现了第一台Si m p s o n 型辗轮式混料机。该机有笨重的辗轮来辗压型芯料 , 主轴转速较低 , 故混制时间长 , 生产率低。该机以辗压与搓研作用为主 ,混制的型芯料质量较高。但沉重的辗轮易使混制的型芯料粒度变细 , 影响料子的质量。同时 , 沉重的辗轮也不利于提高主轴转速 , 阻碍生产率的提高。间歇式混料机有加料和卸料的辅助时间，这个时间约 30 秒左右，因此对单位时间内的生产能力是一个很大的损失。尤其对那些自动化程度高的造型、混料处理系统，更是不利。因此，连续性混料机近几年来受到重视。连续式混料机生产率较高 , 应用也较广。但一般混制质量较低 , 辅助机构较复杂 , 适用于混制大量的单一型芯料及背料。随着我国铸造机械化自动化程度的不断提高 , 对双辗盘混料机等连续混料机 , 也需加以研制。 3 研究内容 3.1 传动系统电动机通过联轴器带动减速器，然后经过斜齿轮传动带动旋转轴，旋转轴内的齿轮nts 4 传动系统带动两侧滚轮绕旋转轴转动。 3.2 混料机构设计混料仓设计为碗型，这样可以扩大容量，并且比较坚固，还可以节省材料。中间的旋转轴为齿轮传动，带动两侧滚轮旋转，滚轮上有叶片，一起旋转，搅拌混合原料，使其达到混合要求 3.3 机架结构机架结构，把机架支腿设计为梯形，像河海边堤坝一样，坚固，不易弯曲，反倒。 3.4 混料仓清洁系统滚轮是可拆卸的，可以取下，并且中性水玻璃是水溶性的，在箱体旁安装一个水箱，连接一个水泵，将水箱里的水通过水泵与旋转轴的管道进入旋转轴，在旋转轴上安装几个出水口，然后可以进行喷水，达到清洗功能。 3.5 传送机构液体中性水玻璃通过料斗，用开关控制流入速度，从管道进入，而固体材料通过滚轮带动皮带输送进混料仓。 4 研究方案 4.1 总体方案图 1 总体方案示意图 1：料斗 2：开关 3：滚轮 4：皮带 5：混料轮 6：旋转轴 7：水箱 8：水泵 9：减速箱 10：电动机总体方案设计图如图 1 所示。工作原理为启动电动机，带动减速器，减速器通过斜齿轮传动使旋转轴旋转，在旋转轴中有齿轮轴，旋转并且使两侧混料轮随着旋转轴的转动而转动，在两侧混料轮上有凸起的叶片，使混合更充分并且快速。中性水玻璃通过料斗进入，用开关控制速度和流量，锰铁合金粉末通过滚轮带动皮带输送进混料仓，进行混合。在旋转轴上有许多出水孔，在混合完成后，将水泵打开，把水箱内的水压进旋转nts 5 轴中，再通过出水孔冲刷混料仓，由于中性水玻璃具有水溶性，并且刚混料完成，原料还没有凝固，所以可以进行清洗。 (1)滚轮结构图 2 滚轮结构示意图 1：叶片 2：齿轮如图 2 所示，如果只是正常的滚轮，不一定能够达到设计要求，所以在滚轮周围设置叶片，使锰铁合金粉和中性水玻璃能够在短时间内达到均匀混合。（ 2）旋转机构图 3 旋转轴及两侧滚轮主视图及俯视图 1：混料轮 2：混料仓 3：旋转轴在混料仓中心的旋转轴以及两边滚轮在混料仓内的位置设计为图 3 所示，如果只是半边的滚轮，不一定能达到设计要求，要使锰铁合金粉和水玻璃快速均匀的混合，使其两边都有滚轮，使效率更高，而如果两边滚轮是对称的，则没有那么大的混合面积，这样的设计使混合更快，并且更均匀，而且剩余的更少，使效率更高，不浪费。 4.2 拟采取的技术措施（ 1）采用电动机带动减速器为动力；（ 2）输送机构采用针对两种不同材质的原料采用不同的进料方式，液体的中性水玻璃用管道进入，而固体的锰铁合金粉末用齿轮皮带传动；（ 3）清洗机构采用水泵，用压力将水打入旋转轴，喷射进行清洗；（ 4）混料机构采用齿轮轴传动，使旋转轴带动两侧滚轮转动，进行混合。 nts 6 5 进度计划 2014 年 1 月 7 日 - 2014 年 1 月 28 日：查阅资料，收集与课题相关的各种材料及书籍文献。了解该课题相关技术的发展情况以及现有设备的开发情况，国外在该技术方面的发展状况。 2014 年 2 月 2 日 - 2014 年 2 月 6：根据所查资料构思所做课题机械的总体结构和功能实现。 2014 年 2 月 7 日 - 2014 年 2 月 10：根据整理的相关文献，形成初步开题报告。 2014 年 2 月 12 日 - 2014 年 2 月 14：根据导师意见进一步修改完善开题报告的内容和形式。准备查阅相关数据，构思关键零件的设计。 2014 年 2 月 15- 2014 年 3 月 15 日：进行关键技术参数确定，设计计算关键零件的参数。完成整机的设计。 2014 年 3 月 16 日 - 2014 年 4 月 23 日：完成整机的三维模型构建及关键零件的工程图。 2014 年 4 月 24 日 -2014 年 5 月 7 日：编写毕业论文。 2014 年 5 月 8 日 - 2014 年 6 月：毕业答辩准备和答辩。参考文献 1 烧结设计参考资料编写组 .烧结设计参考资料 .新华书店北京发行所：冶金工业出版社 ,1978， 2-231 2 化工设备全书编辑委员会金国淼等编 .干燥设备 .化学工业出版社， 1997年 11月，311-336 3 工业部长沙黑色冶金矿山设计研究院 .烧结设计手册 .冶金工业出版社， 1995年 6月，84-311 4 历衡隆等 .回转窑设计应用及维修 .冶金工业出版社， 1998年， 4-139 5 刘鸿文 .材料力学（第 4版） .高等教育出版社， 2004年 9月 6 刘建寿赵红霞 .水泥生产粉碎过程设备 .武汉理工大学出版， 2004年 7 月， 68-150 7 王昆何小柏汪信远 .机械设计课程设计 .高等教育出版社， 1995年 12月， 117-175 8 濮良贵纪名刚 .机械设计（第七版） .高等教育出版社， 2001年 7月， 300-334 9 朱龙根 .简明机械零件设计手册 .机械工业出版社， 1997年 11月， 2-280 10 周明衡 .减速器选用手册 .化学工业出版社， 2002年 6月， 2-23 11 刘希平 .工程机械构造图册 .机械工业出版社， 2001年 9月， 5-90 12 刘朝儒彭福荫等 .机械制图（第四版） .高等教育出版社， 2001年 8月， 2-270 13 甘永立 .几何量公差与检测（第 5版） .上海 :上海科学技术出版社， 2001， 31-215 14 文九巴 .机械工程材料 .北京：机械工业出版社， 88-183 15 朱昆泉 ,许林发 .建材机械工程手册 .武汉工业大学出版社 ,2002， 16 回转窑设计应用及维修，冶金工业出版设， 2000年 9月， 17 Yu n-Chou Kao， GrietC.I.L in .Developmento fa system for 547-553. system. Robotics and Computer-integrated Manufacturing. 1 1998 14: nts 7 CAD/CAM 18 ElishaSacks Leo7o skowicz. Parametrick inematicto lerancea nalysisof general planarsy stems.Computer-AidedD esign.V 61.30.No.9, 1998:701-714. 19 Stanley C.Lennox etc.Mathematiesf or Engineers&Applied Scientists ( Second Edition ) ,1977,HEINEMANN,London 20 Allen S.Halletc.Theory and Problems of Machine Design,1961， McGRAWHILL ,New York 21 StephenJ .ONeil.Takea B iteo utof B acklash,PT design,1999,Mar,21-24 22 Mark R Mine ISAAC : a meta -CAD environments.Computer-Aided Design.1997 ,No.8 : nts 8 指导教师意见指导教师签名：年月日 nts 9 nts 毕业设计（论文）说明书课题名称 _碗型混料机的设计 _ 学院机械学院专业机械设计制造及其自动化班级学号姓名指导教师定稿日期： 2014 年 4 月 14 日 nts 摘要着生产和流通的日益社会化，现代化，尤其是半个世纪以混料机产品得到了飞速的发展，在市场商品交换的重要地位也越来越来突出，目前，已普遍引起人们的重视。科技的发展在当代社会各个不同的领域都产生了深远的影响。特别是机械化，自动化设备的普遍应用，更为这些领域增添了活力，机械行业也不例外。现在大部分的混料机过程已有手工作业转变为机械化作业。这不仅仅降低了人的劳动程度，而且也加快了生产速度，提高了生产率，同时也使机械混料机的形式在不断的改进、革新，使广大的消费者普遍能够接受。这在客观上促进了混料机的营销，提高了混料机在市场上的竞争力，也可以为企业带来高额的利润。粉末冶金既是制造高新材料的重要工艺，有时还是唯一的方法，同时也是多、块、好、省地制造形状复杂、高精度金属零件的先进金属成型技术。锰铁合金粉属于脆性材料，将其制成金属粉末压坯，必须加入粘结剂，而粘结剂选择的是钠水玻璃，它是一种复杂的分散体系，既有离子溶液的性质也有胶体溶液的性质。如果锰铁合金粉与水玻璃不能在极短的时间内达到均匀的混合，将直接影响到其冶金产品的质量和性能。目前混料设备仍无统一的标准，属于“非标”产品。而且粉末冶金行业中所用到的混料机都不同程度的满足不了锰铁合金粉与水玻璃的混制。因此，借鉴铸造行业中的混砂机械，设计一碗型混料机，提高锰铁合金粉与水玻璃的混合质量，满足冶金产品对其混合的要求。关键词：机械；现代化；碗型；混料机 nts 2 ABSTRCT The production and circulation of the increasing socialization, modernization, especially for half a century by mixing machine products has been rapid development, an important position in the market of commodity exchange also becomes more and more outstanding, at present, has been widely attention.The development of science and technology have had a profound impact on the contemporary social different fields. Especially the universal application of mechanization, automation equipment, more of these fields and add a dynamic, mechanical industry is no exception. Now the existing manual mixer most into mechanical work. This not only reduces the labor intensity of people, but also to accelerate the speed of production, enhance productivity, but also the mechanical mixing machine in the form of continuous improvement, innovation, so that the majority of consumers are generally able to accept. This promotes the mixing machine marketing objectively, improves the mixing machine in the market, also can bring high profit for the enterprise. Powder metallurgy is an important process for manufacturing new materials, sometimes the only way, advanced metal forming technology is also much, block, good, province manufacturing complex shape, high precision metal parts. Ferromanganese alloy powder is a brittle material, be made of metal powder compacts, must join the binder, and the choice of adhesive is sodium water glass, it is a complex distributed system, properties of both ion solution and colloidal solution. If the powder and water glass can not ferromanganese alloys achieve uniform mixing in a very short period of time, will directly affect the quality and performance of the metallurgical products. The mixing device is still no unified standard, belong to non standard products. But mixing machine used in powder metallurgy industry in different degree can not meet the ferromanganese alloy powder and water glass mixing. Therefore, from the mechanical mixing sand foundry industry, design a bowl type mixing machine, improve the mixing quality ferromanganese alloy powder glass with water, meet the nts 3 requirements of metallurgical products. KEY WORDS： Machine； Modernize Up； Bowl Type; Mixing Machine nts 4 目录摘要 . 1 ABSTRCT . 2 第 1章绪论 . 6 1.1 课题背景 . 6 1.2 混料机概述及发展趋势 . 7 1.2.1混料机械概述 . 7 1.2.2国内外混料机械的现状与发展 . 7 1.2.3混料机械的特点及发展方向 . 10 1.4 混料机设计的重要性 . 12 第 2章碗型混料机的设计方案 . 13 2.1研究内容 . 13 2.2碗型混料机的设计方案 . 14 2.2.1总体方案 . 14 2.2.2拟采取的技术措施 . 15 第 3章碗型混料机的零部件设计 . 17 3.1 搅拌叶轮的设计 . 17 3.1.1 已知参数和工作条件 . 17 3.1.2确定搅拌叶轮长度和直径 . 17 3.1.3叶轮的速度 . 17 3.1.4叶轮的校核 . 18 3.2生产能力 . 21 3.3功率 . 22 3.4 端盖的设计校核 . 22 3.5轴的设计校核 . 23 3.6 传动轴的设计及强度校核 . 25 nts 5 3.6.1 传动轴强度计算 . 25 3.6.2 传动轴的疲劳强度校核 . 26 3.6.3 传动轴的接触应力校核 . 29 结论 . 33 致谢 . 32 参考文献 . 33 nts 6 第 1 章绪论 1.1 课题背景高新材料是用于新环境新领域能够有所突破，在使用上能够创新的一种新材料。目前现在很多企业以研发高新材料为其有市场竞争力的重要表现，目前高新材料应用领域很广。从航天飞机到我们的日常用品都有高新材料的影子。目前高新材料涉及的领域很广，比如像陶瓷、纺织。器械的制造都有高新材料的影子。目前高新材料将是将来工业发展必然需要的一个产物，高新材料的出现也人生的生产生活带来了很多便利。粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末 (或金属粉末与非金属粉末的混合物 )作为原料，经过成形和烧结，制取金属材料、复合材料以及各种类型制品的工业技术。目前，粉末冶金技术已被广泛应用于交通、机械、电子、航空航天、兵器、生物、新能源、信息和核工业等领域，成为新材料科学中最具发展活力的分支之一。粉末冶金技术具备显著节能、省材、性能优异、产品精度高且稳定性好等一系列优点，非常适合于大批量生产。另外，部分用传统铸造方法和机械加工方法无法制备的材料和复杂零件也可用粉末冶金技术制造，因而备受工业界的重视。粉末冶金具有独特的化学组成和机械、物理性能，而这些性能是用传统的熔铸方法无法获得的。运用粉末冶金技术可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品，如含油轴承、齿轮、凸轮、导杆、刀具等，是一种少无切削工艺。随着社会的进步，经济的发展，冶金工业也得到了蓬勃发展，由于混料机在冶金工业中有着广泛的用途，进而社会对混料机的需求越来越多，规格也越来越大。粉末冶金既是制造高新材料的重要工艺，有时还是唯一的方法，同时也是多、快、好、省地制造形状复杂、高精度金属零件的先进金属成型技术。锰铁合金粉属于脆性材料，将其制成金属粉末压坯，必须加入粘结剂，而粘结剂选择的是钠水玻璃，它是一种复杂的分散体系，既有离子溶液的性质也有胶体溶液的性质。如果锰铁合金粉与水玻璃不能在极短的时间内达到均匀的混合，将直接影响到其冶金产品的质量和性能。目前混料设备仍无统nts 7 一的标准，属于“非标”产品。而且粉末冶金行业中所用到的混料机都不同程度的满足不了锰铁合金粉与水玻璃的混制。因此，借鉴铸造行业中的混料机械，设计一碗型混料机，提高锰铁合金粉与水玻璃的混合质量，满足冶金产品对其混合的要求。 1.2 混料机概述及发展趋势 1.2.1混料机械概述粉末冶金既是制造高新材料的重要工艺，有时还是唯一的方法，同时也是多、块、好、省地制造形状复杂、高精度金属零件的先进金属成型技术。锰铁合金粉属于脆性材料，将其制成金属粉末压坯，必须加入粘结剂，而粘结剂选择的是钠水玻璃，它是一种复杂的分散体系，既有离子溶液的性质也有胶体溶液的性质。如果锰铁合金粉与水玻璃不能在极短的时间内达到均匀的混合，将直接影响到其冶金产品的质量和性能。目前混料设备仍无统一的标准，属于“非标”产品。而且粉末冶金行业中所用到的混料机都不同程度的满足不了锰铁合金粉与水玻璃的混制。因此，借鉴铸造行业中的混砂机械，设计一碗型混料机，提高锰铁合金粉与水玻璃的混合质量，满足冶金产品对其混合的要求。本课题涉及到学生在大学期间所学的工程制图、机械设计、机械原理等基础知识，通过本次毕业设计，训练学生掌握独立进行科学研究的方法，掌握文献查阅并能综合分析，发现并解决问题的能力。 1.2.2国内外混料机械的现状与发展混料机发展初期，先是世界知名企业在中国建混料机生产企业，如德国 maxit集团、汉高公司、法国圣哥班等，这些公司不仅给中国带来了先进的技术和设备，同时也带来了国际先进的管理经验，对推动我国混料机的发展提供了很大的帮助。随后，我国的企业家也向混料机领域渗透，起初主要是引进国外技术和设备生产、使用混料机，投资大，生产成本较高。我国混料机技术研究始于 20 世纪 80 年代，直到 90 年代末期，才开始出现具有一定规模的混料机生产企业。进入 21 世纪以来，在市场推动和政策干预nts 8 的双重作用下，我国混料机行业已逐步从市场导入期向快速成长期过渡。随着国家相关政策的推动，国外先进理念和先进技术的引进，以及各级政府、生产企业、用户的积极努力，我国混料机行业稳步发展。混料机科研开发、原料供应、产品生产、物流及产品应用的完整产业链已初步形成。目前我国经济发展较快的长江三角洲、珠江三角洲和环渤海地区仍然是混料机发展最快的三个地区， 80%以上的混料机企业都集中在此。上海市是我国开展科研工作最早的城市之一，也是目前发展混料机生产量最大的地区；北京市近几年混料机市场异常活跃。特别是北京奥运工程对混料机的使用，如国家体育场和国家游泳中心建设都被北京市建委作为混料机应用示范项目率先使用混料机；广州市混料机市场稳步发展；天津市以建筑施工示范工程为市场拉动点，混料机市场发展速度也较为速猛；近两年，郑州、成都、苏州、南昌等地混料机市场得到了较快发展，上海、北京、广州、常州等城市的混料机市场相对趋于成熟。近几年在国家及各级政府的扶持和政策引导下，一些企业协同科研院所和大专院校的科技力量，纷纷投资自主研发混料机生产、流通、使用的相关设施设备，并与相关行业协会共同努力，在标准化、产品认定、市场准入等方面取得了突破性进展。目前全国主要混料机生产设备企业 20余家，物流设施制造企业十几家，施工设备生产企业 10余家，技术水平正逐步达到国外先进水平，初步形成了我国混料机相关设施设备的国产化，大大降低了混料机的生产、物流、施工成本，基本满足了国内混料机市场的需求。目前主要使用的混合设备有混料机、轮式碗型混料机、圆盘造球机以及圆筒碗型混料机等，混料机、轮式碗型混料机和圆筒碗型混料机都属于一次混合设备；其中圆筒混料机除构造简单外还有生产率高、生产可靠等优点，实践证明，用于一次混合是一种行之有效的设备。但目前还存在内壁粘料现象、混合时间不足以及震动较大等缺点。混料机是由多个参数决定的，用任何一个单一参数来描述一台混料机是不可能的。轴功率、桨叶排液量、压头、桨叶直径及搅拌转速是描述一台混料机的五个基本参数。在搅拌槽中，要使微团相互碰撞，唯一的办法是提供足够的剪切速率。从混料机理看，正是由于流体速度差的存在，才使流体各层之间相互混合，因此，凡搅拌过程总是涉及到流体剪切速率。剪切应力是一种力，是搅拌应用中气泡分散和液滴破碎等的真正原因。nts 9 因小槽与大槽相比，小槽混料机往往具有 :高转速、小桨叶直径及低叶尖速度等特性，而大槽混料机往往具有低转速、大桨叶直径及高叶尖速度等特性。圆盘造球机是球团生产工艺中的制造生球的设备。其结构组成为转动心轴结构，造球机圆盘支承在主轴上，主轴靠前端两支点铰接于设备底座的支承轴上，主轴箱的末端通过倾角调整器于底座相连。其工作原理是，机体上周边圆盘与水平成 30-55度的倾斜角度，可在规定的范围内任意调节。电机通过齿轮减速机和一对圆锥齿轮来带动圆盘转动。盘上装有喷水管及刮料板等装置。粉料加进盘内被水湿润后，不断翻滚形成料粒 -小料球 -大料球，当小球偏向盘的中部继续滚大时，则滚向盘边排出。包括电动机、减速机、圆盘、支架、刮刀、支座、齿轮、底座和机座，圆盘调整装置位于机座上与底座连接，电动机、行星齿轮减速机、小齿轮位于同一直线上，安装在机座上，其中小齿轮安装在行星齿轮减速机轴上，与大齿轮相啮合，大齿轮位于主轴上，与支座、机座相连接，刮刀装置与支架连接位于机座上，圆盘与主轴、大齿轮连接成一体位于底座上。该机用行星齿轮减速机代替减速机，结构简单，与电机直线连接，整体重量轻，电机功率小，节约能源，易加工，制造成本低，且使用寿命长，工作效率高。近年来国外混料机发展很快 , 种类很多 ,结构各异。据我们初步统计 , 不同结构型式的混料机有 30 余种 ; 生产率大小不等 , 有高达 36 0 吨 / 时的 , 有供实验室科研用的小型混料机。各种混料机按其基本作用原理 , 仍可分为混合、辗压、搓研三个工艺过程。当然 , 在各种混料机中行的工艺过程是比较复杂的 , 要在每台混料机内准确区分这兰个过程是很困难的。一般 , 辗轮式混料机是以辗压为主 , 而叶片式混料机则以混合为主。随着目前造型工艺的不断进展 , 出现了高压造型等新工艺 , 但仍以粘土型芯料为主。不过对粘土型芯料的各种性能提出了新的要求 ( 如高压造型用的一般型料湿压强度在 1 公斤 /厘米 2 左右 , 水分为 1.3 、 2.7 拓 , 粘土为 6 、 10 拓 ) , 且需在很短的时间内使水分、粘土与料子充分混制 , 达到所需的性能。另一方面 ,随着铸造生产机械化、自动化程度不断提高 ,单位时间内型芯料的需要量大幅度增加。为此 , 混料机的结构需作较大的改进。混料机按工作方式可分为间歇式混料机和连续式混料机两类。下面分别列举国外几种有代nts 10 表性的混料机 , 加以介绍。间歇式混料机 , 即为一次加料 , 混制后一次卸料的混料机。本世纪初出现了第一台Si m p s o n 型辗轮式混料机。该机有笨重的辗轮来辗压型芯料 , 主轴转速较低 , 故混制时间长 , 生产率低。该机以辗压与搓研作用为主 ,混制的型芯料质量较高。但沉重的辗轮易使混制的型芯料粒度变细 , 影响料子的质量。同时 , 沉重的辗轮也不利于提高主轴转速 , 阻碍生产率的提高。间歇式混料机有加料和卸料的辅助时间，这个时间约 30秒左右，因此对单位时间内的生产能力是一个很大的损失。尤其对那些自动化程度高的造型、混料处理系统，更是不利。因此，连续性混料机近几年来受到重视。连续式混料机生产率较高 , 应用也较广。但一般混制质量较低 , 辅助机构较复杂 , 适用于混制大量的单一型芯料及背料。随着我国铸造机械化自动化程度的不断提高 , 对双辗盘混料机等连续混料机 , 也需加以研制。 1.2.3混料机械的特点及发展方向混料机械是特殊类型的专用机械，由于混料机物品的多样性和人们对混料机质量的较高要求形成了混料机机构复杂。国外混料机械的发展经历了以下几个阶段：简单机械化，初级自动化，自动混料机生产线，电脑控制的高度自动化生产线。经过 50 年的发展，国外混料机械的工业形成了独立完整的体系，成为机械制造业的一个重要分支，有以下几个特点：混料机械生产稳定增长；混料机械门类齐全，品种繁多；混料机械生产自成体系，混料机械的主要用户行业为生产。近年来表明行业对混料机械的需求增大。产业的发展推动了混料机械更新换代，从而推动混料机械科技的投入和科研的快速发展。我国混料机械的发展方向： (1)在发展专用机机种的同时，积极开发通用混料机。混料机械在发展专用机种的同时，为满足现代混料机的实际需要，正在不断扩大其通用能力，积极开发各种通用混料机。研制通用混料机的目的，一是要适合被混料机物品混料机材料和混料机形式的多样化；二是要照顾到制造使用单位的技术力量，设备配备和生产成本，因而国际混料机节日益重视混料机的通用性，以便借助有限的机械设备获得较大的经济效益。（ 2）混料机械日益连动化、高速化、自动化。根据我国的实际情况既nts 11 要大力研制先进的全自动半自动的混料机，还要对某些行之有效，小巧的手动混料机工具与装置给以足够的重视 ,以以发挥其相辅相成的作用。混料机自动化的高低会直接影响混料机的质量，能量的消耗，操作环境和劳动生产率。实践表明搞好混料机自动化不但离不开机电光液气（包括射流）等常规手段相互渗透和配合，同时要因地制宜的吸收对改进混料机械确实有价值的部分，使之保持一定的生命力。混料机械的作用是给有关行业提供必要的技术装备 ,以完成所要求的混料机混料机工艺过程。为了对混料机械的发生和发展找出规律性认识并制订适当的对策，有必要深入地了解它的一些特点。混料机械为特殊类型的专业机械，机种繁多，综合研究工艺、材料、设各乃是开拓混料机新技术的根本途径。首先指出，混料机物品不仅花色品种多，而且大都是可变化的，如不同粘度的液体 ,不同粒度的散体和各种片状、块状、束状、环状及异形的物体等。任何事物之间总有它们的共性与特性。若能按照具体条件探索出一种模块化 (或称积木式 )的混料机械体系，通过适当改变模块的组合使之具有不同的功能和生产能力，那么必会有助于简化设备构造，实现设计制造的计算机化，缩短工作周期，降低生产成本，增强市场竞争能力 ,只配备几种加料装置就实现了一机多用。鉴于大多数混料机机构复杂、动作精确、远行速度快、工位多 ,所以应力求其工作协调可靠 ,尽量少发生故障和误动作。为此，要设法改善自动混料机及自动混料机线的整机造型、总体布局、故障显示和安全防护等措施。机械设备的高速化是实现人类社会高速发展的根本措施，是提高设备生产率的主要途径，故混料机的工作速度是衡量其性能优劣的重要指标。混料机械的高速化，随之对相应设备的联动化和自动化提出了更高的要求。微电子技术和检测元件的发展和利用，提高了混料机的混料机质量，也提高了混料机的自动托程度。通常混料机的生产速度越高，对执行机构的动作同步性和协调性要求越严。为保证混料机作业能够可靠地进行，自动混料机应具有故障诊断和显示功能，推行在线的自动检测与控制。研制和发展混料机时，重视高新技术的应用，是提高其先进性、可靠性的主要途径。今后应大力开发以下技术。 1) 微机控制技术 nts 12 2) 模糊优化控制技术 3) 新型执行机械 4) 新型传动系统 5) 传感器的研究与开发 6) 在线显示技术 7) 现代设计方法 8) 现代制造技术 9) 先进的新工艺将材料 ,工艺 ,技术三结合是开拓发展机械的根本途径 . 1.4 混料机设计的重要性无论在国内和国外，混料机已涉及到各行各业，面广量大，对人民生活，国际贸易以及国防建设等都带来了深刻的影响。随着人民生活水平的不断提高，物质和精神生活上都有了更高的要求，很难想象现代生活中如果没有了混料机会是什么样的，但是我国的混料机业起步相对来说还是比较晚的。为了快速的发展我国的混料机工业，需要加快步伐研制出适合中国国情的先进的混料机设备。对于做毕业设计的学生来说，毕业设计无疑是一次很好的学习和锻炼自己的机会。毕业设计是对四年来所学知识的一个总结和融会贯通。以前所学的全都是课本上的理论性的知识，而这样的一次毕业设计使我们将课本知识和实际问题紧密的联系到一起了，综合的运用了所学的理论知识和技能。另外通过做毕业设计还提高了我们分析问题和解决问题的能力；培养收集、阅读和分析参考资料，运用各种标准和工具书，编写技术工作文件的能力；培养实验研究，运算和数据处理能力；培养翻译外文资料的能力，进一步培养学生的计算和制图等基本技能。对于即将走向工作岗位的同学门来说，无疑是一次很好的锻炼机会，给以后的工作奠定了坚实的基础。所以毕业设计对每位毕业生来说都是非常重要的，是大学生活中不可缺少的一个重要的环节。虽说我们的这次设计只能作为一次练习，但是我个人认为这的确是一次具有实际意义的设计练习。所以我们必需要认真的对待这次的实际任务，努力的完成好这次设计的任务。 nts 13 第 2 章碗型混料机的设计方案本课题涉及到学生在大学期间所学的工程制图、机械设计、机械原理等基础知识，通过本次毕业设计，训练学生掌握独立进行科学研究的方法，掌握文献查阅并能综合分析，发现并解决问题的能力。粉末冶金既是制造高新材料的重要工艺，有时还是唯一的方法，同时也是多、块、好、省地制造形状复杂、高精度金属零件的先进金属成型技术。锰铁合金粉属于脆性材料，将其制成金属粉末压坯，必须加入粘结剂，而粘结剂选择的是钠水玻璃，它是一种复杂的分散体系，既有离子溶液的性质也有胶体溶液的性质。如果锰铁合金粉与水玻璃不能在极短的时间内达到均匀的混合，将直接影响到其冶金产品的质量和性能。目前混料设备仍无统一的标准，属于非标产品。而且粉末冶金行业中所用到的混料机都不同程度的满足不了锰铁合金粉与水玻璃的混制。因此，借鉴铸造行业中的混砂机械，设计一碗型混料机，提高锰铁合金粉与水玻璃的混合质量，满足冶金产品对其混合的要求。 2.1研究内容（ 1）传动系统：电动机通过联轴器带动减速器，然后经过斜齿轮传动带动旋转轴，旋转轴内的齿轮传动系统带动两侧滚轮绕旋转轴转动。（ 2）混料机构设计：混料仓设计为碗型，这样可以扩大容量，并且比较坚固，还可以节省材料。中间的旋转轴为齿轮传动，带动两侧滚轮旋转，滚轮上有叶片，一起旋转，搅拌混合原料，使其达到混合要求（ 3）机架结构：机架结构，把机架支腿设计为梯形，像河海边堤坝一样，坚固，不易弯曲，反倒。（ 4）混料仓清洁系统：滚轮是可拆卸的，可以取下，并且中性水玻璃是水溶性的，在箱体旁安装一个水箱，连接一个水泵，将水箱里的水通过水泵与旋转轴的管道进入旋转轴，在旋转轴上安装几个出水口，然后可以进行喷水，达到清洗功能。（ 5）传送机构：液体中性水玻璃通过料斗，用开关控制流入速度，从管道进入，而nts 14 固体材料通过滚轮带动皮带输送进混料仓。 2.2碗型混料机的设计方案 2.2.1总体方案图 1 总体方案示意图 1：料斗 2：开关 3：滚轮 4：皮带 5：混料轮 6：旋转轴 7：水箱 8：水泵 9：减速箱 10：电动机总体方案设计图如图 1所示。工作原理为启动电动机，带动减速器，减速器通过斜齿轮传动使旋转轴旋转，在旋转轴中有齿轮轴，旋转并且使两侧混料轮随着旋转轴的转动而转动，在两侧混料轮上有凸起的叶片，使混合更充分并且快速。中性水玻璃通过料斗进入，用开关控制速度和流量，锰铁合金粉末通过滚轮带动皮带输送进混料仓，进行混合。在旋转轴上有许多出水孔，在混合完成后，将水泵打开，把水箱内的水压进旋转轴中，再通过出水孔冲刷混料仓，由于中性水玻璃具有水溶性，并且刚混料完成，原料还没有凝固，所以可以进行清洗。 (1)滚轮结构 nts 15 图 2 滚轮结构示意图 1：叶片 2：齿轮如图 2所示，如果只是正常的滚轮，不一定能够达到设计要求，所以在滚轮周围设置叶片，使锰铁合金粉和中性水玻璃能够在短时间内达到均匀混合。（ 2）旋转机构图 3 旋转轴及两侧滚轮主视图及俯视图 1：混料轮 2：混料仓 3：旋转轴在混料仓中心的旋转轴以及两边滚轮在混料仓内的位置设计为图 3 所示，如果只是半边的滚轮，不一定能达到设计要求，要使锰铁合金粉和水玻璃快速均匀的混合，使其两边都有滚轮，使效率更高，而如果两边滚轮是对称的，则没有那么大的混合面积，这样的设计使混合更快，并且更均匀，而且剩余的更少，使效率更高，不浪费。 2.2.2拟采取的技术措施（ 1）采用电动机带动减速器为动力；（ 2）输送机构采用针对两种不同材质的原料采用不同的进料方式，液体的中性水nts 16 玻璃用管道进入，而固体的锰铁合金粉末用齿轮皮带传动；（ 3）清洗机构采用水泵，用压力将水打入旋转轴，喷射进行清洗；（ 4）混料机构采用齿轮轴传动，使旋转轴带动两侧滚轮转动，进行混合。 nts 17 第 3 章碗型混料机的零部件设计 3.1 搅拌叶轮的设计 3.1.1 已知参数和工作条件碗型混料机要求的技术参数为 : 产能：单次 100公斤；搅拌功率小于等于 7KW；锰铁合金粉与水玻璃能在极短的时间内达到均匀的混合。 3.1.2确定搅拌叶轮长度和直径叶轮直径一般根据给料的尺寸来决定，提出叶轮直径与给料块尺寸之比为1.2 5,混料机取低值。 D=794mm。叶轮内径与长度之比值一般为 0.7 2，物料冲击力较强时 ,应取较大的比值 . 22.0 LD 794 8460 . 9 4 0 . 9 4DL m m3.1.3叶轮的速度从混料机的特点可看见，叶轮转速是混料机的重用工作参数，它影响着混料机的破碎效率、破碎比和生产能力。由 Dvn 60v 叶轮的圆周速度， m/s； D 叶轮直径， m。得 3 . 1 4 7 9 4 1 4 1 . 5 5 /6 0 6 0nDv m s nts 18 3.1.4叶轮的校核叶轮如图 4所示：图 4：叶轮零件图视作简支梁，两端支撑的端面在水平面内及垂直面内均为铰支。作用在叶轮体上的载荷有输送带对叶轮的张力 F ，圆周驱动力 uF 以及输送带横向位移产生的轴向力，该力与前两项力相比数值较小，故忽略不计，错误 !未找到引用源。 -叶轮上紧边张力， N ; 2F -叶轮上松边张力， N ; F -叶轮上平均输送带张力 ,N ; 1202FFF K式中 0K -允许过载系数，通常取 0K =1.05； uF -圆周驱动力， N; 因为 12uF F F， 12ueFF 则1 1u eFFe (N) 式中 -叶轮之摩擦系数，按潮湿空气运行取 0.2 （光滑钢叶轮）； - 叶轮的围包角，一般在 002 . 8 4 . 2 ( )1 6 0 2 4 0r a d 之间，现取nts 19 3.5rad 0()200 由此可以得出： 0 .2 3 .5 2 .0ee 。则 1F ， 2F 近似计算式： 1 2 21 2 1u u ueF F F Fe （ N） 21 uuF F F F （ N）从而也就得到平均张力 F 的近似计算式： 12 0 2 1 . 0 5 1 . 5 7 522 uu uF F F FF KF (N) 3M 为叶轮所受之扭矩： 3 5002u D D PMF V()Nmg 式中 uF -圆周驱动力， 321000u P MF vD()N D -叶轮直径， m ; P -功率， kW ; v -带速， /ms; M 为弯矩，力 F 沿叶轮长度 l 均匀地分布在叶轮上，则叶轮单位长度上受的力Fq l 因此 2m a x 0 . 1 2 58 2 4q F ll FlM ()Nmg 式中 l -叶轮长度， m ; 根据第四强度理论，合成弯矩 hM 可以写成： 22334hM M M ()Nmg 或者合成应力（相当应力） h 写成： 223 h 式中错误 !未找到引用源。 -弯矩作用下的正应力， 2/N mm ； -扭矩作用下的剪切应力， 2/N mm ； nts 20 -许用应力，按第四强度理论，取 1.5s 2/N mm 235s MPa ,其许用应力 1 5 6 .7 M P a 而 MW2/N mm 332nMMWW 2/N mm 式中 W -抗弯截面模数，对于内径为 d ,外径为 D 的电动叶轮，其抗弯截面模数应按圆柱壳理论选取： 20 . 1 9 6 316W R t R tR 2()mm 因此 225 . 0 9 30 . 1 9 6 3M M MW t tRR 2( / )N mm 3 3 3222 . 5 4 72 2 ( 0 . 1 9 6 3 )M M MW t tRR 2( / )N mm 式中 R -（简体）的平均半径； t -（简体）的厚度；其他符号意义同前。还可以根据机械设计手册所提供的公式来验算壳的允许临界载荷 c 及 c : 2115 3 (1 )cEtR 2( / )N mm 21 0 .9 0 45()scEKlq 2( / )N mm 式中 E -钢的弹性模量，取 206000E M P a -泊松比，对于 Q235钢， =0.3； l -壳（筒体）长度， mm; sK -系数， 0 .7 50 .8 5sKZ 2 2( ) 1()Z R tlR 20 .1 9 6 3WtR 22 2 22 ( 0 . 0 3 8 8 0 . 1 8 7 5 )uF l DW nts 21 即222 2 22 ( 0 . 0 3 8 8 0 . 1 8 7 5 )( 0 . 1 9 6 3 ) uFt l DR 整理后，叶轮体厚度 t 计算公式： 2 225 0 9 4 . 2 4 0 . 0 3 8 8 0 . 1 8 7 5 Pt l Dv R()mm 式中 P -功率， kW ; v -带速， /ms; l -长， mm ; D -叶轮直径， mm , ()2DR mm; -许用应力， 2/N mm ; 通常取 11 ( )1 .5 4 s ,这里取 1.5s 。对于 235Q 钢， 22 3 5 /s N m m , 则 2 5 8 . 7 5 /N m m 2 228 6 . 7 1 0 . 0 3 8 8 0 . 1 8 7 5Pt l Dv Rmm mmt53.17.234006 5.0500187 5.0460038 8.02506.1 5.771.86 222所以取 12t mm 3.2生产能力 KnrZLbdQ k 60 式中 L 叶轮长度， m； b 卸料间歇， m； kd 出料的粒度， m； Z 卸料间歇的数目，松散与排料不均匀系数 0.02； K 叶轮圆周方向； nts 22 n 叶轮转速， r/min； r 堆积比重， 3/mt 。 6 0 = 6 0 0 . 8 4 6 0 . 0 1 3 2 0 . 0 3 4 7 9 4 1 . 4 = 2 1 . 7kQ L b d Z K n r 3.3功率功率消耗和很多因数有关，但主要取决于物料的性质，叶轮的圆周速度，搅拌和生产能力。 kwefnmRN

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