JX01-022@2J550×3000双轴搅拌机设计
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JX01-022@2J550×3000双轴搅拌机设计,机械毕业设计全套
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摘 要 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 螺旋轴 搅拌叶片 生产效率 nts Abstract Biaxial mixer spiral mixer to its mixing two symmetrical parts are synchronized helical rotor, two screw shaft rotation speed synchronization, in the opposite direction. Biaxial mixer driven by a motor, can control the rotor rotation speed reducer, to achieve the best mixing results. 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 efficiency helical mixing blade shaftnts 目录 1 前 言 . 1 2 总体方案论证 . 4 2.1 工作原理 . 4 2.2 结构设计特点 . 4 2.2.1 外壳的设计形式 . 5 2.2.2 轴与叶片的安装方法的设计 . 6 2.2.3 传动机构的设计 . 8 2.2.4 密封装置的设计 . 8 2.2.5 雾化装置的设计 . 9 3 预 加水双轴搅拌机主要技术参数的计算 . 11 3.1 生产能力的估算 . 11 3.2 主轴转速 n 的估算 . 13 3.3 主轴直径 D的估算 . 13 3.4 搅拌机内物料轴向运动速度kV的估算 . 14 3.5 物料在搅拌机内停留时间的估算 . 15 3.6 功率的计算 . 16 4 电机的选择 . 19 nts 4.1 选择电动机类型和结构形式 . 19 4.1.1 选择电动机的容量 . 19 4.1.2 确定电动机转速mn. 20 4.2 减速机选择 . 21 4.3 计算传动装置的总传动比并分配各级传动比 . 21 5 传动装置的设计计算与校核（确定带传动、齿 轮传动的主要参数） . 22 5.1 V 带的设计计算 . 22 5.2 齿轮的设计计算 . 26 5.3 轴的设计计算及校核 . 31 5.4 轴承的校核 . 37 6 预加水双轴搅 拌机的安装 . 39 6.1 预加水成球工艺对设备安装的要求 . 39 6.2 双轴搅拌机的安装 . 39 6.3 电动机的安装 . 40 7 设备的使用维护和润滑 . 41 7.1 设备的使用维护 . 41 7.2 设备的润滑 . 41 7.2.1 滑动轴承的润滑 . 42 nts 7.2.2 齿轮传动的润滑 . 42 8 结论 . 43 参考文献 . 44 致谢 . 46 nts 1 前 言 立窑水泥企业的机立窑能否实现优质高产，在一定程度上取决于窑内的锻烧情况，预加水成球技术能改善烧成条件，提高熟料质量。 预加水成球是成球技术的一个重大突破，对改善料球质量、减少窑内阻力、提高熟料产量质量、降低烧成热耗等均有明显作用。 预加水 成球的机理是：将化学 成分合格的生料粉与粒径在 1mm 左右的煤按要求配比被调整定量后，与被控制定量后经离心压力式喷嘴雾化器雾化的、粒径约为 100-500的雾化水同时进入搅拌机。使料水在液固运动中得到充分 的均化，并在较短的时间内使含水率达到12-14%。经过约 55-60s的机械搅拌，使之进一步均化、破团、湿润、渗透。在湿润渗透的过程中，生料粉和水依靠粉体颗粒的表面能和水的表面张力、以及被逐渐激发出来的物料塑料力的综合作用条件下，自由结合为 1-2mm 粒度的料水团 状 混合物，即松散的含水料团。这就是搅拌积聚预加工的半 成品。随即将此半成品经倾斜下料管滑入装置有回转或往复运动式立刮刀和边刮刀的、具有全盘性成球功能的盘式成球机内。入盘后一经滚动即形成 1-2mm 粒径的子球。这些子球在盘转速为 22.5 1exp 1D r/min的倾斜、旋转、离心、大抛物运动中，主要依靠物料的塑性粘结力和部分渗出水的表面张力联合作用条件下相互粘连，而真正成为了 球 的第二个层次。由于筛析效应的作用，当球径停止增长，最后在进料推力的 作用 被推出盘。全部成球过程大约需要140-180s。盘径小需要成球时间短 ，盘径大需要成球时间长。 预加水成球的工艺流程为：提升机 稳流仓 料位指示器 单（双）管螺旋喂料机 冲击式流量计 供水管及雾化器 双轴搅拌机 成球盘； 生料在成球盘内制成成品球由皮带输送机送nts 2 入机械立窑。 实现预加水成球技术的关键设备是双轴搅拌机。其作用是将管式螺旋喂料机喂入的生料首先受水、浸润、渗透后，进行混合、搅拌而成为含水率均匀、粒径为 1-2mm的子球，供成球机成球用。 本课题来源于生产实践。 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。 在赵武 老师的指导下，首先进行方案论证。通过讨论研究，最终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。 2J550 型预加水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 。本课题nts 3 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。 nts 4 2 总体方案论证 2.1 工作原理 双轴搅拌机由两根搅拌轴，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，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，靠搅拌叶旋转时的推力 (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，最后物料经漏料箱进入承 接皮带，进入到下台处理设备中。 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 从结构上看，双轴搅拌机要较单轴搅拌机复杂，但它磨损小，搅拌质量好，生产率高，双轴搅拌机较之立轴式和单轴式搅拌机，具有明显的优越性。 双轴搅拌机优点总结如下 : 1. 搅拌机外形尺寸小、高度低、布置紧凑，装载运输便利，而且nts 5 结构合理坚固，工作可靠性好； 2. 搅拌机 容量大，效率高。与同容量自落式相比，搅拌时间可缩短一半以上，而且物料运动区域位于卸料门上方，卸料时间也比其他机型短，因而生产率高； 3. 拌筒直径比同容量立轴式小一半，搅拌轴转速与立轴式基本相同，但叶片线速度要比立轴式小一半，因此叶片和衬板磨损小、使用寿命长，并且物料不易离析； 4.物料运动区域相对集中于两轴之间，物料行程短，挤压作用充分，频次高，因而搅拌质量好。 2.2.1 外壳的设计形式 传统的 U型槽底容易出现搅拌死角，从而导致两轴负载过大以致断裂。另外他们将两端墙板焊死在机壳上，这样就使得在轴或叶片受 损维修时很不方便，工作量也相当大。 将双轴搅拌机槽底做成欧米嘎型（） ,以防止搅拌死角。两边再焊上钢板制成机槽，槽口两边焊有角钢用以固定机盖，槽机底部焊有支承垫用以支承槽体。机槽两端墙板不是焊死在机壳上，而是通过螺栓与机壳联结，这样做的目的是为了在维修时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，如图 2-2所示。 图 2-2 搅拌槽壳体 nts 6 2.2.2 轴与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的磨损较大，靠进料口槽体端密封处漏灰严重，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。 因此，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。这样有利于防止打坏叶片、折断轴。在搅拌轴上 正确安装带有刀片的叶片，调整好了角度后，再将叶片安装在钻有莫氏锥 度孔的轴上，如图 2-3所示。 叶片在双轴上三个部位的安装角度是各不相同，叶片安装角度一般选用 =20度左右，双轴搅拌机叶片角度必须要与粘土 可塑性相适应，双轴搅拌机工作分三个阶段： 第一阶段是雾化水与原料的混合搅拌阶段；该阶段轴的长度为0.7m 左右（包括螺旋叶片轴段），安装的叶片数是 8只，安装角度为25，通过雾化喷水和机械翻动搅拌两个手段以达到液固均化的目的。 第二阶段是使含煤生料湿润的阶段，为使其能充分湿润，生料在这一阶段的运行速度应慢一些；该阶段轴的长度为 1.5m 左右，安装的叶片数是 20个，安装角度为 15，其主要特征是机械搅拌。 第三阶段是形成球核的阶段；该阶段轴的长度为 1.0m左右，安装的叶片数是 12个，安装角度为 20，其中最后 4只的安装角度是 0，其目的是为了挡料。 nts 7 在调整叶片角度的同时，要注意叶片的转速，这两方面也是相互影响的，在确定转速时首先要确定物料在搅拌机内搅拌的时间，而搅拌时间又影响着形成球核的产量，因此搅拌时间、叶片角度、转速、湿润时间等之间要相互配合好，一般出搅拌机的球核直径为 1-2mm的占20%-75%较好。 其中每个叶片焊牢在叶片杆上，然后按照要求调整角度焊接在方垫片上。经过这样的处理后，叶片在推动物料时就不会出现角度混乱，另外把搅拌轴头的轴肩 R适当调大，减小应力，防止应力集中，如 图 2-4所示。 图 2-4 叶片安装图 图 2-3 搅拌机工作简图 nts 8 2.2.3 传动机构的设计 传动装置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 ZQ减速机 联轴器 齿轮传动装置 搅拌轴。 将双轴搅拌机传动装置整体放置出 料口端，使生料不能进入齿轮和轴承。同时给两传动齿轮制作一个油池，用于齿轮的润滑，能减小磨损，提高使用寿命。 常用的减速机有三种型式，圆柱齿轮减速机、行星减速机和摆线针轮减速机。其中采用圆柱齿轮减速机较合适，而采用行星减速机和摆线针轮减速机常会出现因搅拌机主轴起动时扭矩大，传动系统刚度不足，故障多，有漏油问题。相对而言圆柱齿轮减速机传动稳定，噪音小，齿面接触稳定，在润滑保养良好的条件下，运转稳定。 2.2.4 密封装置的设计 对密封装置的 要求相当高，可采用双道压盖填料密封装置，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，见图 2-5。 1 密封圈； 2 压板 1； 3 密封盖； 4 端面板； 5 垫板； 6 轴套 图 2-5 密封装置 nts 9 2.2.5 雾化装置的设计 水的雾化的好坏，是预加水成球的关键条件之一。它通过雾化器来实现，雾化器设在搅拌机进料口的一端，其作用是担负着生料和水的第一道均匀混合工序的喷水任务，为下一道机械搅拌工序创造良好的均合基础，达到液固均化的目的。 为了保证雾化效果，必须对水压、水质、喷嘴及喷嘴布置有一定的要求： 1.结构简单，制造方便，成本 低， 无特殊工艺装备，维修方便，使用寿命长； 2.在低能量条件运行应保证足够的喷水能力 ,MP 型 550kg/h,以利用于减少喷嘴组合数量 ,便于布置； 3.水 质要干净纯洁，尽量少含泥沙等杂质，以防喷嘴堵塞。水质不好时需在水箱出水口增加过滤网，并定期清洗； 4.喷嘴要有适宜的喷射角度，保持适宜的水量和良好的雾化效果，使布水均匀，直接喷向料层，不能喷向机壳再流向物料；喷嘴离料层距离保持 300 mm左右，不能过近，否则，不能保证接触料层被水 充分雾化。 由于喷嘴的布置形式直接影响搅拌效果和球核的质量 ,因此应注意： 1.喷嘴在搅拌机中的布置原则应分布在进料口落料流及落料区，以实现操作点无粉尘污染； 2.保证喷嘴至料面的垂直距离 S 300 mm，目的是使雾滴同生料粉接触，提高生料的湿润渗透性，否则影响成球的均匀性，并增加清理特大球的工作量； 3.多嘴组合应用喷嘴能进一步提高液固均化程度，但多嘴数量要nts 10 适当； 4.喷嘴喷射方向及覆盖面必须在生料面区域内，不得喷射在机槽侧壁上，否则将造成机槽侧壁粘料严重，难以清理，并增加搅拌叶片的阻力，从而提高搅拌的功率消耗，同时也会造成局部生料过湿，影响成球质量。 综合各方面的条件，选用 MP- 型离心压力喷嘴式雾化器（见表2-1）比较合理，其主要特点有：加大了喷液能力，提高到了 550 kg/h以上，雾化角为 90至 120，效果好，而且可减少喷嘴数量。 MP型喷嘴内衬中心有一冲水孔，出水口有 4个月牙形分水刀，心部 4个螺旋槽与垂线相交成 45至 95角 。 表 2-1 MP-型雾化器规格参数 流量 kg/h 雾化角 喷嘴孔径mm 雾化压力MPa L mm D mm 含水量 % 所需水量 t/h 喷嘴数量 个 550 85 2 0.197 32 M16 1.5 12-14 3.6-4.2 10-12 nts 11 3 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 由于双轴搅拌机是以螺旋的形式推进的，所以可应用螺旋输送机的输送能力的机理来推导其搅拌机的估算公式。 螺旋输送机的生产能力计算公式如下： 4/60 2 nsDQ (3-1) 其中 Q - 生产能力， t/h； D - 螺旋回转直径， m； s - 导程， m； n - 搅拌轴转速， r/min； - 密度， t/ 3m ； - 填充系数。 双轴搅拌机的每相邻搅拌叶片成 90，为不连续装配，物料在间断区不输送物料，只作搅拌运动。所以双轴搅拌机的生产能力要比螺旋输送机小，在上述公式中，还应乘一个小于 1 的系数 K，该系数主要与导程、物料流量、阻力等有关。 4/602 2 nsDQ 搅 KnsD 2.94 2 (3-2) 1.导程系数sK双轴搅拌机在一个导程上等距分布着 4个搅拌叶。当搅拌轴转过一周，物料向前推进，导程设为 4Bsin /s,称它为导程系数。 nts 12 sBK s /)s in4( (3-3) 式中 B - 叶片的平均宽度， m； - 叶片的倾角，； s - 导程， m。 2.流量系数vK搅拌叶片从切入物料到脱离物料的理论流量为 sinAB （ A为物料在搅拌槽中的横截面积）。搅拌机中的物料属于松散物质，它既具有固体的实体性，也具有液态的流动性。物料在搅拌槽内的运动情况是很复杂的。在搅拌中，物料质点并未沿轴线方向直接移动，而是沿近似垂直的叶片表面的方向作复杂的曲线运动，当叶片穿过物料时，其中一部分物料被向前推进，而另一部分则推到两侧或回退，所以物料的实际推进量要少于理论流量。用 1-1/2sin来近似表示此时的推进率。另一方面，在叶片扫过区域留下的空间又很快地被两侧的物料所填满，其中也包括前侧物料的回流，由于叶片的阻力作用，使回流量和叶片角度 有一定关系。 综合以上两个方面可得， c o s)s in2/11( vK (3-4) 3.阻力系数fK推进物料所施加的轴向推力随叶片角度的增大而减少，而推力对物料的作用区域也是有限的，叶片在物料运动中产生相对运动，即物料的相互作用而形成内部摩擦力，物料与搅拌槽和搅拌叶等运动产生外摩擦，这些力均阻碍着物料的向前运动，物料速度快慢关系着生产能力大小。 ）（ 90/1 fK(3-5) 其中 是个经验值，它与导程，摩擦系数和粘度等因素有关，一般可nts 13 取 0.75左右。 fvs KKKK (3-6) 综上所述， KnsDQ 2.94 2 总fvs KKKnsD 2.94 2 ）（ 90/1c o s)s i n2/11()s i n4(2.94 2 BnD(3-7) 已知设计参数 ,如下表 3-1,叶片每相邻两叶片成 90 ,z = 4 , =1.2t/ 3m , =15 25 , =0.3 ， B = 0.15mm ， =0.75，摩擦角 =30。 表 3-1 双轴搅拌机技术性能 型 号 2J5.5 搅拌叶片回转直径 D (mm) 550 进出料口中心距 L (mm) 3000 两轴中心距 a (mm) 360 生产能力 Q (t/h) 30 功率 P (kW) 22 3.2 主轴转速 n 的估算 ）（总 90/1co s)s i n2/11()s i n4(2.94 2 BnDQ)90/151(15c o s)15s in2/11 （ 833.0966.00871.0042.03025.02.9430 n n = 35.8 min)/(r 取 n = 40 min/r 3.3 主轴直径 d 的估算 nts 14 此时，实际Q ）（ 90/1c o s)s i n2/11()s i n4(2.94 2 BnD 15s i n15.0475.03.02.14055.02.94 2实际Q)90/151(15c o s)15s in2/11 （ 实际Q= 33.6 )/( ht 又 )(4602 22 kVdDQ 实际76.22.14.0)55.0(46026.33 22 d d = 0.18 )(m 但是考虑到实际工作时有可能两轴上的叶片会相互干扰，所以将轴径适当的缩小，在保证强度足够的情况下，取 d = 0.16 m 。 3.4 搅拌机内物料轴向运动速度kV的估算 物料既有轴向位移，也有圆周方向的位移，其主 要表现形式为轴向位移，其圆周位移的轨迹近似于一段螺旋线，是搅拌机中物料实际运动的形式，如图 3.1所示。 图 3.1 物料受力图 nts 15 螺旋系数 )ta n (ta n1 1 (3-8) )3015t a n (15t a n1 1 79.0 znbV k s in 1 (3-9) 40 . 5 6 2 50 . 7 940s in 1 50 . 1 5 76.2 min)/(m 式中 kV- 物料运动速度， m/min； b - 叶片平均宽度， b =0.15m； - 叶片安装角度， 15； n - 搅拌轴转速， r/min； - 螺旋系数 0.79； 1 -旁侧阻力系数， 1 =0.5625； z 1个螺距内叶片片数， z =4 片。 3.5 物料在搅拌机内停留时间的估算 kVLt (3-10) 087.176.2 3 (min) 式中 t - 物料停留时间， min； nts 16 L - 搅拌机进出料口中心距， 3m； kV- 物料轴向运动速度， 2.76m/min。 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。 3.6 功率的计算 如下图 2.2所示，单片叶片推动物料前进的轴向推力kF等于1kF。叶 片 对 物 料 的 周 向 推 力sF， 反 作 用 力sF=sF，得)t a n ( kss FFF 。 如图 2.2 中，叶片前方的料柱体积是 sRb cos ，料柱同机槽槽壁的摩擦力 : 2c o s sRbF k (3-11) 式中 2 是旁侧阻力影响系数，取 5.12 ， b 、 s 、 皆为定值，摩 擦系数 tan 。 从图 3.2 中可知，kF作用在叶片上有1kF=kF，sF=sF，摩擦力1sF=kF（ 1 f + 2f ）， 1 f 是滑动摩擦系数， 2f 是止推轴承摩擦系数。 由 1f + 2f =2tan(3-12) 可得叶片周向力： nts 17 2sF 1ss FF 1ss FF 2t a n)t a n ( kk FF 由2sF可以计算出单片叶片消耗的功率 P： 单片P02 9550 RnFs (3-13) 式中 单片P- 单片叶片消耗的功率， KW； 2sF - 叶片的周向力； 0R- 叶片上单片物料重心与搅拌轴中心的距离， m， RR650 。 已知 1z =8， 2z =20，3z=12， 1 =25， 2 =15，3=20， R=0.275 m， =tan， b=0.15m， s=0.15 4=0.6m， =1.2 t/ 3m , 5 7 7.030t a nt a n ， 2 =1.5。 1kF21 cos sRb 8.910005.1577.02.16.0275.025c o s15.0 3.228 ）（ N 2kF22 c os sRb 图 3.2 叶片受力图 nts 18 8.91 0 0 05.1577.02.16.0275.015c o s15.0 3.243 ）（ N 3kF23 c o s sRb8.910005.1577.02.16.0275.020c o s15.0 7.236 ）（ N 2sF 2t a n)t a n ( 111 kk FF 2 30t a n3.228)3025t a n(3.228 392 ）（ N 2sF2t a n)t a n ( 222 kk FF 2 30t a n3.243)3015t a n(3.243 392 ）（ N 2sF2t a n)t a n ( 333 kk FF 2 30t a n7.236)3020t a n(7.236 4.350 ）（ N 1单片P02 9550 RnFs 9 5 5 0 55.02165403 9 2 38.0 ）（ kW 2单片P02 9550 RnFs 9550 55.02165405.313 30.0 ）（ kW 3单片P02 9550 RnFs 9550 55.02165404.350 34.0 ）（ kW 332211 单片单片单片总 PzPzPzP 34.0123.02038.08 12.13 ）（ kW nts 19 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 按工作条件和要求，选用一般用途的 Y系列三相异步电动机，为卧式封闭结构。 经分析计算得双轴搅拌机所需消耗的总功率 12.13总PKW； 电动机所需功率 总PP 0（ 4-1） 由经验及实践选择，整个传动过程中有 6对轴承， 1对齿轮，二级减速器一部，一对联轴器，电机采用 V带传动 ,它们的传动效率可查阅参考资料 15得出如下表 4-1。 表 4-1 机械传动效率 类 别 传 动 形 式 效 率（ %） 圆柱直齿轮传动 7 级精度（稀细润滑） 0.98 0.99 带 传 动 V 带 传 动 0.96 轴 承（一 对） 滚动轴承（球轴承取最大） 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 0.95 0.96 从电动机至搅拌机的主轴的总效率 为 : 联轴器减速器齿轮轴承带 6（ 4-2） 99.095.098.0995.096.0 6 8586.0 nts 20 3.158586.0 12.130 总PP ）（ kW 选取电动机的额定功率mP，使 3.15)3.11()3.11(0 PP m89.193.15 ）（ kW 查参考资料 15得，取mP= 18.5 kW 4.1.2 确定电动机转速mn取 V带传动比 5342 ii 齿轮带 ，（减速器） 总传动比的合理范围 i =18 100，故电动机转速的可选范围为 mn 4010018 ）（主轴 ni400020 min)/(r 查参考资料 13，符合这一转速范围的同步转速有 750r/min,1000 r/min,1500 r/min,3000 四种，由标准查出三种适合的电动机的型号，列表如下 4-2。 表 4-2 传动比方案对照 方案 电动机型号 额定功率mP/KW 电动机转速 / 1min r 电动机的质 量 kg 传动装置的传动比 同步 满载 总传动 比 V带传动 减速 器 1 Y160L-2 18.5 2930 3000 147 73.25 7.325 10 2 Y180M-4 18.5 1460 1500 182 36.5 3.65 10 3 Y200L1-6 18.5 970 1000 220 24.25 2.425 10 4 Y225S-8 18.5 730 750 270 18.25 1.825 10 综合考虑电动机和传动装置的尺寸，结构和带传动及减速器的传动 比，方案二比较适合所以选定电动机的型号为 Y180M-4。 nts 21 4.2 减速机 选择 查参考资料 15，选定减速器的型号为 ZQ500，实i=10.29，其中高i=2.5，低i=4； 中心距： a=500、 a1=200、 a2=300；中心高： Hc= 01300 ；最大外形尺寸： L=986、 B=350、 H=590；主动轴： d1=50、 d2=85；被动轴： d3=80、 d4=90。 4.3 计算传动装置的总传动比并分 配各级传动比 电动机选定后，根据电动机的满载转速mn及工作轴的转速主轴n即可确定传动装置的总传动比 主轴nni m 。 具体分配传动比时，应注意以下几点： a. 各级传动的传动比最好在推荐范围内选取，对减速传动尽可能不超过其允许的最大值。 b. 应注意使传动级数少传动机构数少传动系统简单，以提高和减少精度的降低。 c. 应使各级传动的结构尺寸协调、匀称利于安装，绝不能造成互相干涉。 d. 应使传动装置的外轮廓尺寸尽可能紧 凑。 传动装置的总传动比为 5.36i 分配各级传动比： 65.3带i， 10减速机i， 1齿轮i。 nts 22 5 传动装置的设计计算与校核（确定带传动、齿轮传动的主要参数） 5.1 V 带的设计计算 已知 V带为水平布置，所需功率 P = 18.5 kW，由 Y系列三相异步电动机驱动，转速 1n =1460 r/min,从动轮转速 2n =400 r/min，每天工作 24小时。 表 5-1 V 带的设计计算与校核 设计项目 设计依据及内容 设计结果 1.选择 V带型号 （ 1）确定计算功率caP（ 2）选择 V带型号 查 参考 资料 12 表 4.6 得 工作 系数3.1AK 由 caP= AK 05.245.183.1 P kW 按 KWPca 05.24、 min/14601 rn 查图4.11，选 C型 V带 5.24caP kW 选用 C型 V带 2.确定带轮直径1dd、2dd（ 1）选取小带轮直径1dd（ 2）验算带速 v （ 3）确定从动带轮直径2dd参考图 4.11 及表 4.4，选取小带轮直径mmd d 2001 由式 )1 00 060/(1 ndv dsm /1 0 0 060/1 4 4 02 0 0 ）（ 12 dd did mm7 3 02 0 04 0 0/1 4 6 0 2001 dd mm 3.15v sm/ v 在 200 800 m/s内，合适。 取 7502 dd mm75.3i nts 23 （ 4）计算实际传动比 i 查表 4.4 200/750/ 12 dd ddi （ 5）验算从动轮实际转速2n 75.3/1460/12 inn min/r (389.3-400)/400 100% = 2.67% 5% 3.3892 n min/r允许 3.确定中心距 a 和带长dL（ 1）初选中心距0a由式 )2)(7.0 12012 dddd ddadd （得 续 表 5-1 设计项目 设计依据及内容 设计结果 （ 2）求带的计算 mmamm )7 5 02 0 0(2)7 5 02 0 0(7.0 0 665 mm 0a 1900 mm 取 mma 12000 nts 24 （ 3）基准长度0L（ 4）计算中心距 a （ 5）确定中心距调整范围 由式 02122100 4)()(22 addddaL dddd mm5.395 4)120 04/()200750(2/)750200(120 022 查表 4.2得 mmLd 4000由式 mmaLLaa d)25.395440001200(200 得由式 mmammaLaaLaa dd)4000015.01223()400003.01223(015.0,03.0m i nm a xm i nm a x 得 4000dL mm 1223a mm mmamma11631343m inm ax 4.验算小带轮包角 1 由式 1205.152601 2 0 020075018060180 121add dd， 5.1521 合适 5.确定 V带根数 z （ 1）额定功率0P由 mmdd 2001 、 14601 n 及查表 4.5得单根 C型 V带的额定功率为 86.5 kW 86.50 p kW nts 25 设计项目 设计依据及内容 设计结果 （ 2）确定 V带根数 z 确定0P确定包角系数K由式，Lca KKPP Pz)( 00 查表 4.7得 KWP 27.10 查表 4.8得 93.0KKWP 27.10 93.0K 确定长度系数 LK 计算 V带根数 z 查表 4.2得 02.1LK 根根5.302.193.0)27.186.5(05.24)( 00LcaKKPPpz02.1LK 取 z=4根，合适 6.计算单根 V带初拉力0F查表 4.1得 mkgq /3.0 由式，20 )15.2(5 0 0 qvKvzPF ca NF3.153.0)193.0 5.2(43.15 5.245 0 020 NF 4080 7.计算对轴的压力QF由式 NzFF Q）25.152s in40842(2s in2 10 NFQ 5.3170 nts 26 8.确定带轮结构尺寸，绘制带轮工作图 mmd d 2001 ，采用腹板式结构，工作图如附图 18; mmdd 7502 ，采用辐条式结构，工作图如附图 16 5.2 齿轮的设计计算 已知输入功率 5.13P kW ， min/40 rn ,电动机驱动，两齿轮传动比 1i ,工作寿命 10年，每年工作时间 300天，两班制，工作平稳，齿轮转向不变，要求结构紧凑。 表 5-2 齿轮的设计计算 设计项目 设计依据及内容 设计结果 1.选择齿轮材料热处 理方法、精度等级，齿数1z、2z及齿宽系数d考虑到该功率较大，故两齿轮都调质处理，齿面硬 度分别为 260HBS，属硬齿面闭式传动，载荷轻微冲击，齿轮速度不高，初选 7级精度，两齿轮齿数的 6021 zz ，按照硬齿面齿轮悬臂布置安装 ,查参考资料12表 6.5，取齿宽系数5.0d 两齿轮都选用调 质处理齿面硬度分别260HBS，初选 7 级精度； 6021 zz 取齿宽系数 5.0dnts 27 2.按齿面接触疲劳强度设计 （ 1）确定公式中的各参数值 载荷系数tK 齿轮传递的转矩T 材料系数EZ 大、小齿轮的接触疲劳强度极限2lim1lim HH 、 应力循环系数 接触疲劳寿命系数12HN HN
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