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三维SW 含7张CAD图纸和文档全套资料 LB1系列 桨叶 加湿 调质机 设计 三维 SW CAD 图纸 文档 全套 资料 LB1 系列

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内容简介：

塔里木大学毕业论文（设计）任务书学院机械电气化工程学院班级农机16-4学生姓名张悦悦学号8031212406课题名称双轴桨叶式加湿调质机的设计起止时间 2015年10月15日 2016 年05月28日（共14周）指导教师兰海鹏职称讲 师课题内容本文在介绍国内外加湿调质机的发展现状和动态的基础上，分析了研制价格低、操作简单、使用方便的双轴桨叶式加湿调质机的研究意义和市场需求，制定了系统总体的设计方案，对系统的机壳、旋转结构、喷雾装置等进行了重点研究设计。拟定工作进度（以周为单位）第1周第2周 通过查找文献，了解双轴桨叶式加湿调质机的国内外现状。第2周第5周 设计双轴桨叶式加湿调质机的总体方案。第6周第9周 对双轴桨叶式加湿调质机的结构进行具体设计。第10周第12周 撰写设计说明书，对部分问题修改、调整。第13周第14周 整理资料准备答辩。主要参考文献1顾晓臣研究米饭食用品质促进磨米工业发展粮食与饲料工业，1999（1）：2021 2刘喜珍影响稻米品质的因素北京农业科学，2000,18（2）20-233李成，李福占调质磨米新工艺技术粮油加工与食品机械20024马莺粮油食品分析与检验东北农业大学，1997（12）.5毛广卿粮食输送机械与应用北京：科学出版社，2003（8）：161204.6浓林生农产品加工机械，1988:139C141.7孙加龙稻谷的着水加工华南理工大学学报，2001.16（4）：48-50,548周裔彬浅析提高稻谷加工出米率的新途径粮食与饲料工业1999（12）9南景富,冯晓九,刘延斌,牛广林. 糙米加湿调质机的设计J. 机械设计与制造,2007,09:9-10. 10李艳华. 日本的几种饲料调质机J. 粮油加工与食品械,1984,11:40-43.任务下达人（签字） 年 月 日任务接受人意见任务接受人签名 年 月 日注：1、此任务书由指导教师填写，任务下达人为指导教师。2、此任务书须在学生毕业实践环节开始前一周下达给学生本人。3、此任务书一式三份，一份留学院存档，一份学生本人留存，一份指导教师留存。2016年6月 第 期双轴桨叶式加湿调质机的设计 张悦悦 兰海鹏（塔里木大学机械电气化工程学院，新疆 阿拉尔 843300）摘 要：随着糙米调质机的不断发展，调质工序对混合精度的要求越来越高，生产规模越来越大，因而对调质机的要求也越来越高，近年来在国内外稻米加工厂中逐步推广使用的卧式双轴桨叶式加湿调质机就是适应这种发展形势而研制开发的一种新型高效调质机，与其它类型调质机相比，该机型具有混合能力强，速度快，精度高，残留量小，能耗低，适用范围广等特点。 关键词：糙米；加湿；双轴桨叶式；调质机中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：收稿日期：2016-06-02作者简介：张悦悦（1993-），女，汉族，本科，研究方向为双轴桨叶式加湿调质机。 E-mail:1654219956 Tel：152995994240 引言 在稻米加工过程中,糙米的加湿调质是决定碾米效率及成米质量的关键环节。因此,作为加湿调质工序主导设备的调质机, 其性能的好坏与作业效果如何, 将直接影响大米的产品质量和生产效率1。本文设计一种加湿调质机能将稻谷正常储藏水分含量12%-13%左右，均匀提高到最佳碾磨含水率15.5%-16.5%之间。本机的设计是对糙米的均匀加湿调质，使得糙米的糠层和胚吸水之后膨胀软化，形成外大内小的水分梯度和外小内大的强度梯度，糙米外表面的摩擦系数增大，不必用很大的挤压力和剪切力即可实现碾白，大大减少了碾米过程中的破碎和裂纹，提高整精米率，大幅度降低碾米能耗，并提高大米表面光洁度2。目前双轴桨叶加湿调质机以其独特的混合方式,在国内外稻米加工市场中被广泛应用。本文将对其双轴桨叶的加湿调质设计思路、调质机理及性能特点作一研究3。1 设计原理及机构1.1设计原理双轴加湿调质机主要由两根相反旋转的轴以一定的相位排列及由安装在轴上面的桨叶构成。在电机的驱动下，一侧轴上的桨叶将物料甩起随其一道旋转，另一侧轴上的桨叶利用相位差将一侧甩起的物料反向旋转甩起。这样，两侧的物料便相互落人两轴问的腔内。从而物料在调质机的中央部位形成了一个流态化的失重区（见图1）,且以低圆周速旋转。物料被提升后形成了旋转涡流，这种处于失重状态下的涡流产生混合作用。使物料快速、充分均匀地混台运动着的物料。虽然是固体，但其表现却象流体一样。由于桨叶以一定的角度安装，且以低圆周速转，使物料快速、充分、均匀地混合。桨叶搅拌仓图1 物料混合运动示意图图 2 物料运动速度分解 调质机工作时,机内物料受两相向旋转的转子桨叶作用,在机槽中进行着一个多重复合运动。以图2中分别与两桨叶接触的物料颗粒和为例进行分析,设旋转桨叶面作用在物料颗粒和 上的力分别为、,由于摩擦的原因 ,、的方向分别与桨叶面的法线偏离了角,角由物料对桨叶面的摩擦角及桨叶表面粗糙程度决定, 忽略桨叶表面粗糙程度对角的影响, 可认为。物料颗粒、在 、的作用下,在机槽内进行着一个复合运动, 既有圆周速度 、,又有轴向速度、,其合速度分别为、。依物料混合运动状态 ,双轴桨叶式调质机混合操作的机理有： （1）对流混合由于有、的存在 ,两轴区的物料将分别沿各自轴线按受力方向流动,到达轴端后,由于轴端有一组特殊角度桨叶的作用,物料转而流向另一轴区, 如此反复, 整个调质机内形成了一个水平面的循环流动的物料流, 如图3 所示(按箭头指示方向循环)。图 3 水平面的主物料流由于有、的存在,两轴区的物料将分别绕各自轴线转动,这一方面在各轴区内形成了一个垂直面的循环流动物料流,另一方面,在两轴区交界处的物料还有横向的跨越分界线的流向对方轴区的物料流。与一般调质机相比, 双轴桨叶式调质机由于有这样多方位的复合循环对流物料流 ,将使机内物料更多更快地从某一处向另一处移动, 实现粗略的、团块状的混合,并在此基础上,可以有更多的物料表面进行细致的、颗粒间的混合。（2）剪切混合 由于物料内有速度分布,在物料中彼此形成剪切面,各物料团块或颗粒相互滑动或碰撞,形成剪切混合。一般资料也认为,物料的圆周速度与剪切作用相关,由图1可见,机内物料颗粒的圆周速度又与桨叶面的法线偏离了角), 因此,其剪切混合作用也比较明显。（3）扩散混合主要指相邻两粒子相互改变位置所引起的局部混合, 最终可达到完全均匀混合。扩散混合作用在整个机内都存在,但在机体中线附近区域更显著, 原因是两转子反方向旋转并在机体中线有一个桨叶的运动重叠区,这就使得中线附近的物料受旋转桨叶的作用,比其他部位的物料强烈两倍以上。这个区域中被桨叶翻动的物料在离开桨叶的瞬间 , 由于惯性作用 ,在空中散落, 散落过程中,物料互相摩擦渗透 ,在机体中线附近形成了一个“散式”流态化区域。该区域中的物料 ,对单个颗粒来讲, 它不再依靠与其他邻近颗粒的接触而维持它的空间位置, 相反 ,在失去了以前的机械支承后 ,每个颗粒可在流态化区域中自由运动,物料颗粒在自由运动中充分进行扩散混合。该区域中摩擦力小,混合作用轻而平和 ,混合物无离析现象。物料的扩散混合过程在该区域就类似于液体中的分子扩散过程,它是无规则的运动,特别是微粒物料(微量添加剂等),在流化状态时,扩散作用更为明显。这种现象, 也就是有的资料中所称的“瞬间失重混合运动”。流态化区域的形成 ,加上对流混合和剪切混合作用的更强烈 ,是双轴桨叶式混合机比一般类型混合机的混合速度更快、混合均匀度更高的主要原因。由于固体物料混合操作复杂 ,其理论研究又远落后于实用 ,混合机的混合机理、设计计算等迄今仍带有很大的经验性 , 因此, 上述分析只是一个定性分析探讨, 双轴桨叶式混合机混合机理的定量分析, 还有待于更深入的实验研究。1.2 总体设计双轴桨叶式调质机主要由机体、转子、出料机构、传动装置和控制装置组成。1. 顶盖 2.入料口 3.机架 4.搅拌仓 5.轴承座 6.连杆 7.摇杆 8.摆动气缸9. 电动机 10.减速器 11.联轴器 12.转子轴 13.叶片 14.供水管 15.雾化器图2 双轴桨叶式加湿调质机示意图机体：机体为双槽形,其截面形状呈W形, 机壳用普钢或不锈钢板制造,机体顶盖上有两个大小不一的圆形进料口,用于进料或排气、观察等。两机槽底部各开有一个排料口,用于快速排空机内混合均匀后的物料。两排料口各有一个排料门,排料门的开关控制有气动或电动两种形式。转子：机体内并排装有两个转子,转子由轴和多组桨叶组成, 每组桨叶有两片叶片。大部分桨叶呈45安装在轴上,只有一根轴最左端的桨叶和另一根轴最右端的桨叶与轴线的夹角小于其他桨叶,其目的是让物料在此处获得更大的抛辐而较快地进入另一转子作用区。两轴安装的中心距小于两组桨叶长度之和,由于两轴上的桨叶组对应错开,转子运转时,两根轴上的对应桨叶端部在机体中央部分形成交叉重叠,但又不产生碰撞干涉。出料机构：该机型在底部设有两个出料门 ,采用大开门结构,门框周围装有橡胶密封件,门关闭时,门体侧面紧贴密封件,防止机内物料泄漏, 密封件设计时应考虑更换问题, 以便橡胶条损坏或老化后更换方便。每个出料门一般都各自配有独立的控制机构 ,分别控制出料门的开关 ,出料门控制机构主要由气缸、主动摇杆、连杆、从动摇杆、行程开关、限位块等组成。出料门装在联动轴上, 联动轴与从动摇杆连接在一起 ,气缸头与主动摇杆铰接,连杆分别与主动摇杆、从动摇杆铰接,气缸往复运动时,通过连杆机构使联动轴转动,从而带动出料门开关,迅速排料,排空后立即关门。该结构采用一个与气缸活塞杆相连接的双联主动摇杆,其两端分别与两连杆铰接。当气缸活塞往复运动时 ,带动双联主动摇杆转动,并通过连杆分别带动两从动摇杆同时相向转动, 从而带动两出料门同时开关动作。传动装置：传动部分采用两台电机直联型减速器分别驱动两轴同步相向旋转的型式。控制装置：主要是控制电机的启停及排料门的开关,排料门的开关控制可与进出料控制联锁。2 关键部件设计2.1机体混合室的设计根据调质机的理论，调质机的最佳混合批量应以物料刚好达到转子中心线为佳、而对于新型独特的双轴机，要求其能在满负荷下工作(即其生产能力超过其设计能力)，则其充满系数应在0.60.8范围内，依据公式： 式中：V 调质机有效容积（)；G批次混合量(500kg批)；混合物容重，容重大小需要根据具体混合物料来测定，其容重受物料粒度、水分等因素影响，经测定=0.832t/m3 ；充满系数，即糙米所占容积与发芽仓容积之比，其充填系数= 0.60.8，本文取=0.6； 图3调质机壳体示意图调质机的混合室有效容积结构如图3中所示。将混合室容积分成圆柱体与长方体的组合，依据几何关系得： 式中： 混合室有效容积（ ）；混合室下半部体积,即物料与转子顶部平齐时的体积 ；混合室上半部体积；半边“W”型壳体半径(mm)；“W”型壳体直径(mm)； 壳体长度(m)。为了造型美观，将壳体的长宽比定为黄金分割比， 即： 由上式得：根据对壳体的设计计算，得出的数据如下：调质机有效容积：； w型壳体内径： ；壳体的长度：。2.2 叶片的设计根据物料特性及工艺要求定，对于有液体添加的混合物料，桨叶应选用结构简单的形状，以减少卸料及清理困难。此外，为减小物料阻力，还应尽量缩短桨叶切割边长度，由于在面积相同的情况下，正方形的周长较短，所以桨叶的形状应设计成正方形或接近正方形为宜。同时为减少桨叶叶片在搅拌物料中所受到的摩擦阻力，桨叶底端设计为弧形，比顶端长度要短些。 图4(a)叶片的示意图图4(b)桨叶示意图叶片的安装方式是保证双轴调质机性能的关键，安装不恰当，就不能达到期望的忧越性能。又根据物料流态化失重区的形成机理及轴的受力均衡情况，初定每螺距上安装四个叶片。安装角为45度。图5 径向的转子形状2.3 桨叶与轴的配合轴一般在中段采用空心轴，两端为实心轴端，以减轻自重，改善受力状况。桨叶通过支撑杆固定在轴上，每根轴都有两个可自动调心的圆锥滚子轴承支承。为了方便转子与机壳内壁的工作间隙大小进行调节，轴承支座可以设计成可调结构。机体内并排装有两个转子，转子由轴和多组桨叶组成，每组桨叶有两片叶片，桨叶一般呈45角安装在轴上，只有一根轴最左端的桨叶和另一根轴最右端的桨叶与轴线的夹角小于其它桨叶，参考文献，该角度设计为35。目的是让物料在此处获得更大的抛牺而较快地进入另一转子作用区。桨叶与轴的配合如图6所示。图6 桨叶与轴的配合示意图2.4 出料机构设计 图7 控制机构示意图 该机底部设有两个出料门，两个出料门由控制机构控制，分别控制出料门的开关。该机构采用一只气缸同时控制两排料门开关的结构，如图7所示。该结构采用一个与气缸塞杆铰接的双联主动摇杆，其两端分别与两连杆铰接，气缸往复运动时，通过连杆机构带动两从动摇杆同时相向转动，从而带动两排料门同步开关动作。出料门装在联动轴上，该轴与从动摇杆连接。如图8所示，控制放料口开关的机构示意简图。1.支杆 2.连杆3.双联主动摇杆 4.连杆 5.支杆 6.气缸座 7.气缸 8.活塞杆图8控制放料口开关的机构示意简图计算该连杆机构的自由度：式中：自由度；活动构件；低副；高副；得出结果：,所以该机构的是运动稳定的可动机构，原动件为活塞杆。9-放料门 10-密封圈 11-壳体图9 出料门示意图支杆1和支杆2分别与两个联动轴铰接，同时联动轴与放料口连接在一起。当气缸往复运动，双联主动摇杆从而推动从动摇杆带动放料口的开关。2.5 进料机构各零件的设计和选择 选用弹簧复位气缸，参考机械设计手册，气缸的尺寸设计如下：图10 气缸活塞杆运动示意图根据力平衡原理，如图10所示的单向作用气缸活塞杆上输出推力必须克服弹簧的反作用力和活塞杆工作时的总阻力，其公式为：式中：-弹簧反作用力（单位：N）；-活塞杆上的推力（单位：N）；-活塞直径(单位：mm)；-气缸工作压力(单位：N)；-气缸工作时的总阻力(单位：N)；-载荷率，主要考虑保证气缸动态特性参数及总阻力。若气缸动态参数要求较高，且工作频率高，其载荷率一般取=0.30.5，速度高时取小值，速度低时取大值；若气缸动态要求一般，且工作频率低，基本是匀速运动，可只考虑其总阻力，其载荷率可取=0.70.85。根据机械设计手册，选取D=100mm。由于和相对于非常小，可取它们为0。又因为调质机在工作时转子匀速转动，=0.70.85，所以：2.6 电机的选取 本设计动力传动部分采用两台电机直联型减速器分别驱动两轴同步相向旋转的型式。根据电动机工作环境、湿度、温度等的具体要求，我们选择Y系列的三相异步电动机。 标准电动机的容量由额定功率表示。所选电动机的额定功率应等于或稍大于工作要求的功率。所需电动机功率为式中：-调质机实际需要的电动机输出功率，单位 ；-调质机需要的输入功率,单位；-总效率。式中：-工作机阻力，单位；-工作机的线速度,单位；-工作机的阻力矩，单位；-工作机即转子转速，；-工作机的效率。传动装置总效率的计算：其中查机械设计课程设计手册表1-5可得：-蜗杆的传动效率，=0.40.45；-轴承的传动效率，=0.99；-联轴器的传动效率，=0.950.97；对于Y系列的电机，转子输出转速为47.14rmin，叶片轴的转速为n=47.14rmin。 在34.31(r/min)n47.14(r/min)的范围内。查机械工程设计手册，选用Y系列电磁制动三相异步电动机YEJ90S-6-0.75kW。 额定转速：910-3600r/min,额定功率：0.37-22kw。Y系列三相异步电动机具有效率高、能耗少、噪声低、振动小、重量轻、体积小、性能优良、运行可靠、维护方便等优点。2.7 其它部件 机架的设计说明本机机架的作用是支撑壳体和传动系统的，为传动动力过程中提供支架，保证整个调质机有个骨架，也为调质机工作提供基础。机架由角铁焊接而成。参考文献1朱永义稻谷加工与综合利用M北京，中国轻工业出版社1999:2-62 吴锦圃Forberg公司及其双轴桨叶式混合机J粮食与饲料工业，1992，5:22-263张麟双轴桨叶式混合机的混合机理及其结构设计探讨J粮食与饲料工业，1998，4:19-224 徐灏主编.机械设计手册M.第二版.北京，机械工业出版社.1999:200-231.5 席伟光主编.机械设计课程设计M. 北京.高等教育出版社.2003.6 孙向东发芽糙米最新研究进展J中国稻米，2005，3: 5-87 张守文糙米的营养保健功能J粮食与饲料工业2003，(12):38-418 严霖元主编，机械制造基础M.北京，中国农业出 版社.2004. 9刘梅英，谭鹤群，牛智有，宗力基于Pro/E的双轴桨叶式混合机转子的建模与仿真J粮加工，200710贾耀卿，夏恭忱主编.机械零件手册M.第二版.北京，中国标准出版社.1998:200-246.11 蔡兰主编.机械零件工艺性手册M.第三版.北京，机械工业出版社.2001：150-195.双轴桨叶式加湿调质机一、课题研究的目的和意义1 研究目的本课题主要研究稻谷碾米加工前的糙米加湿调质环节，糙米加湿调质技术可以利用适宜水分与糙米的混合降低碎米率、提高糙米碾米的整精米率、降低碾米能耗、改善大米食用及外观品质，这些问题的解决可提高大米加工企业效益、增强竞争力、增加农民收入、改善人民生活尤其对于稻米加工行业具有重要的经济价值。2 研究意义稻米是我国的主要粮食作物之一，产量居世界首位。大米是全球至少半数人口的基本物，约有39个国家以大米为主要食物，人口高达10亿以上。我国作为大米消费大国，约有67%的居民以大米为主食。如何使稻谷在加工环节保值和增值，确保优质稻谷碾出优质大米，对大米加工业具有重要意义。2、 现状及分析1 国外研究现状及分析国际上糙米流通加工以日本的技术最先进，糙米的调质研究起步较早。日本是主要生产稻谷的国家之一，由于有发达的工业和科学技术作后盾，加上国家对发展农业有一系列的扶植政策，包括对农田基本建设及农户购置大型农业机械政府给予补贴（高达50%）及优惠贷款等，使日本的农业机械化发展十分迅速且具有较高的水平。日本稻谷处理加工技术与设备具有世界领先水平，其加工工艺有很多值得借鉴之处。 2 国内研究现状及分析我国糙米加湿调质工艺和设备的研究起步较晚,政府一直将包括稻米在内的粮食作物生产放在高产的研究上。近年国内企业和业界人士开始研究糙米加湿调质工艺和设备，苏州楚天自控设备研究所有限公司设计的MCT-6型糙米调质器，其水雾发生器能产生散开角大于60的超微水雾粒子，该调质器已在江苏、浙江、黑龙江、甘肃等省的十多家米厂得到应用（孟楚年，2003）。哈尔滨双硕盛粮机技术工程有限公司开发生产了SCS系列糙米调质自动加湿机。 目前，我国糙米加湿调质技术的应用还存在许多问题。如国内很长时期没有专用的糙米微量调质设备和较少研究糙米加湿调质机的技术参数对加湿调质效果的影响规律。所以研究适合我国稻米品种特性的专用调质设备及其技术参数是该项技术推广应用的关键。 三、任务要求及预期目标的可行性分析1 任务要求本课题任务主要在两方面，一是对加湿调质机的设计，二是对双轴桨叶的设计。加湿调质机的主要部件喷头，采用微细雾化喷雾喷头，这种喷头适用于小流量低粘度的液体，该类喷嘴能产生分布均匀、非常细微的液滴，能够获得良好的喷雾效果，同时也易于拆卸检查或清洗。双轴桨叶式的设计理念是在机体内并排装有两个转子，转子由轴和多组桨叶组成，每组桨叶有两片叶片，大部分桨叶呈45安装在轴上，只有一根轴最左端的桨叶和另一根轴最右端的桨叶与轴线的夹角小于其它桨叶，目的在于让物料在此处获得更大的抛幅而较快地进入另一个转子作用区。2 预期目标的可行性分析糙米加湿调质技术关键在于均匀性。设计采用了双螺旋结构的双轴桨叶混合原理，该双轴混合机主要由两根相反旋转的轴以一定的相位排列及由安装在轴上面的桨叶构成。虽然是固体，但其表现却象流体一样。由于桨叶以一定的角度安装，且以低圆周匀速转，使物料快速、充分、均匀地混合。四、本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路 本课题重点研究双轴桨叶式加湿调质机的设计、及其设计成品的性能。解决这类问题关键在于糙米加工的过程中设计并采用加湿调质设备, 以减少大米的精裂纹、降低碎米率、提高出米率、提高品质、降低能耗。具体的解决的思路如下：查找相关资料进行方案的确定，进行机构的构想和可行性分析，最后做出总体设计方案。五、工作条件及解决方法 （1）万方数据库和图书馆查阅相关资料，了解双轴式加湿调质机设计原理（2）初步拟定双轴桨叶、加湿调质设备的结构设计方案。（3）查阅相关资料，了解两个重点部分双轴桨叶与调质器设计的结构并拟出草图。 （4）画出装配图。利用CAD软件绘制二维装配图和零件图。 （5）遇到关键性的问题向指导老师请教、交流。（6）对设计机构参考尺寸的计算及公式等进行校核。6、 完成本课题的工作方案及进度计划1 工作方案 根据自己的情况选论文题目，然后和指导老师交流沟通，确定自己的论文题目，然后再梳理写作思路和准备开题报告，通过收集、整理资料，对所收集的资料进行分析研究，写出论文的初稿，在指导老师的指导下，写作第二稿、第三稿，最后撰写论文至定稿。2 工作进度 第1周第2周 通过查找文献资料，了解双轴桨叶和调质机的设计结构。 第2周第5周 设计总体方案。 第6周第9周 结构进行具体设计。 第10周第12周 撰写设计说明书，对部分问题修改、调整。 第13周第14周 整理资料准备答辩。七、主要参考文献1顾晓臣研究米饭食用品质促进磨米工业发展粮食与饲料工业，1999（1）：2021 2刘喜珍影响稻米品质的因素北京农业科学，2000,18（2）20-233李成李福占调质磨米新工艺技术粮油加工与食品机械20024马莺粮油食品分析与检验东北农业大学，1997（12）.5毛广卿粮食输送机械与应用北京：科学出版社，2003（8）：161204.6浓林生农产品加工机械，1988:139C141.7孙加龙稻谷的着水加工华南理工大学学报，2001.16（4）：48-50,548周裔彬浅析提高稻谷加工出米率的新途径粮食与饲料工业1999（12）9南景富,冯晓九,刘延斌,牛广林. 糙米加湿调质机的设计J. 机械设计与制造,2007,09:9-10. 10李艳华. 日本的几种饲料调质机J. 粮油加工与食品械,1984,11:40-43. 学生签名 年 月 日指导教师审阅意见指导教师签名 年 月 日 16 届毕业设计双轴桨叶式加湿调质机的设计学生姓名 张悦悦 学 号 8031212406 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 农业机械化及其自动化班 级 16-4班 指导老师 兰海鹏 日 期 2016.05 塔里木大学机械电气化工程学院制前 言稻米是我国的主要粮食作物之一，产量居世界首位。我国作为大米消费大国，约有67%的居民以大米为主食。如何确保优质稻谷碾出优质大米，对大米加工业具有重要意义。本课题主要研究稻谷碾米加工前的糙米加湿调质环节，糙米加湿调质技术可以利用适宜水分与糙米的混合降低碎米率、提高糙米碾米的整精米率、降低碾米能耗、改善大米食用及外观品质【8】。随着糙米调质机的不断发展，调质工序对混合精度的要求越来越高，生产规模越来越大，因而对调质机的要求也越来越高，近年来在国内外稻米加工厂中逐步推广使用的卧式双轴桨叶式加湿调质机就是适应这种发展形势而研制开发的一种新型高效调质机，与其它类型调质机相比，该机型具有混合能力强，速度快，精度高，残留量小，能耗低，适用范围广等特点。该机混合时不受物料比重粒度形状等影响，不产生离析，对粉料间配比小到1:10000 时或液体添加量达20%以上时也可保证得到均匀混合，其混合过程柔和，不破坏物料原始物理特性，其吨料能耗比目前饲料厂中普遍使用的主要机型螺带式混合机低60% 以上，其混合均匀度变异系数小于5%，最佳可达3%，每批混合时间为 30秒到60秒，显著缩短了混合周期，提高了混合精度，为促进这种高效混合机的发展及推广应用，本文将对卧式双轴桨叶式加湿调质机的结构特点工作机理及结构设计等作简介。 关键词：糙米；加湿；双轴桨叶式；调质机目 录1引言11.1课题研究的意义11.2国内外双轴桨叶式加湿调质机的发展状况11.3国内外双轴桨叶式加湿调质机存在的问题11.4研究的内容和方法21.5预期目标21.6重点研究的关键问题及解决思路22双轴桨叶式加湿调质机总体设计22.1双轴桨叶式加湿调质机结构特点及调质机理32.2双轴桨叶式加湿调质机的原理73混合度评价方法73.1 标准差评价法73.2 变异系数评价法83.3 设计的主要任务84加湿调质机关键结构设计84.1机体的设计84.2叶片的设计104.3桨叶与轴的配合134.4桨叶与轴的材料选择和连接方式144.5转子设计144.6转子转速n的确定155出料机构设计155.1出料机构工作原理155.2进料机构各零件的设计和选择175.3连杆的强度校核185.4轴承的选择196动力装置的选用197机架的设计说明20总 结21致 谢22参考文献23 塔里木大学毕业论文1.引言1.1课题研究的意义 在稻米加工过程中,糙米的加湿调质是决定碾米效率及成米质量的关键环节。因此,作为加湿调质工序主导设备的调质机, 其性能的好坏与作业效果如何, 将直接影响大米的产品质量和生产效率。本文设计一种加湿调质机能将稻谷正常储藏水分含量12%-13%左右，均匀提高到最佳碾磨含水率15.5%-16.5%之间。本机的设计是对糙米的均匀加湿调质，使得糙米的糠层和胚吸水之后膨胀软化，形成外大内小的水分梯度和外小内大的强度梯度，糙米外表面的摩擦系数增大，不必用很大的挤压力和剪切力即可实现碾白，大大减少了碾米过程中的破碎和裂纹，提高整精米率，大幅度降低碾米能耗，并提高大米表面光洁度。目前双轴桨叶加湿调质机以其独特的混合方式,在国内外稻米加工市场中被广泛应用。本文将对其双轴桨叶的加湿调质设计思路、调质机理及性能特点作一研究。1.2国内外双轴桨叶式加湿调质机的发展状况1.2.1国外双轴桨叶式加湿调质机的发展现状国外的双轴桨叶式加湿调质机在20世纪80年代末已经开始研制,国际上糙米流通加工以日本的技术最先进，糙米的调质研究起步较早。日本是主要生产稻谷的国家之一，由于有发达的工业和科学技术作后盾，加上国家对发展农业有一系列的扶植政策，包括对农田基本建设及农户购置大型农业机械政府给予补贴（高达50%）及优惠贷款等，使日本的农业机械化发展十分迅速且具有较高的水平。日本稻谷处理加工技术与设备具有世界领先水平，其加工工艺有很多值得借鉴之处。挪威 Forberg 公司在上20世纪90年代初推出了双轴桨叶式系列加湿调质机,其有效容积25-5000L,结构特点、加湿调质机理、传动方式与国内双轴桨叶式加湿调质机基本相同。1.2.2国内双轴桨叶式加湿调质机的发展现状我国糙米加湿调质工艺和设备的研究起步较晚,政府一直将包括稻米在内的粮食作物生产放在高产的研究上。近年国内企业和业界人士开始研究糙米加湿调质工艺和设备，苏州楚天自控设备研究有限公司设计的MCT-6型糙米调质器，其水雾发生器能产生散开角大于60度的超微水雾粒子，该调质器已在江苏、浙江、黑龙江、甘肃等省的十多家米厂得到应用。哈尔滨双硕盛粮机技术工程有限公司开发生产了SCS系列糙米调质自动加湿机。国内各企业、科研部门所研制的卧式双轴桨叶调质机机型结构基本相同, 例如 SLHSJ 系列卧式双轴桨叶高效调质机,其每批产量为25-4000kg,功率为0.75-55kw,产品已形成系列化。1.3国内外双轴桨叶式加湿调质机存在的问题我国研究糙米加湿调质技术起步较晚发展缓慢，和发达国家相比只能望其项背，目前我国对糙米调质机的发展存在如下问题。(1)国内糙米调质设备很少。(2)研究糙米加湿调质机的技术参数对加湿调质效果的影响这方面的技术很少。(3)我国的调质设备都是仿国外先进的，还存在技术的缺陷和缺乏创新的设计。因此研究适合我国稻米品种特性的专用调质设备及其技术参数是该项技术推广应用的关键。1.4研究的内容和方法根据我国糙米加湿调质机的发展现状和存在问题以及未来对调质机的发展要求，设计一种加湿调质机能将稻谷正常储藏水分含量12%-13%左右，均匀提高到最佳碾磨含水率15.5%-16.5%之间的双轴桨叶式加湿调质机。双轴桨叶式加湿调质机主要由动力输入装置、加湿调质装置、控制装置、混合搅拌装置、进出料装置组成。其中，动力装置是通过两个发动机带动两轴转动，传输动力给转子，桨叶以一定圆周速度旋转。加湿调质装置是由安装在进料口处的传感器和BSPT-1/4 LNN3型外螺纹微细雾化喷头组成，当糙米由进料口落入时，传感器感应到物料下落的信号，雾化喷头开始向下落糙米均匀喷水，当物料完全进入搅拌仓内，传感器接收不到物料下落信号，雾化喷头自动停止喷水。这样的设计既能够将水均匀的附着在糙米表面，又降低了水源的消耗。 在导师的指导以及预备试验的基础上，确定了以下主要内容：（1）双轴桨叶式调质机内轴向混合机理依据混合机理，设计了双轴桨叶式加湿调质机。重点分析双轴桨叶式混合机的轴向混合机理，得到了不同转速下的不同混合效果。并建立了相关数学模型，同时研究了转速对能耗的影响规律。研究结果表明双轴桨叶式加湿调质机轴向混合良好，是一种高效的混合装置。（2）加湿调质机的辅助部件设计 在以上研究的基础上，依据得到的技术参数，分别对搅拌仓、搅拌装置、喷淋装置等进行设计，为双轴桨叶式加湿调质机的实际应用服务。1.5预期目标（1） 调质机操作方便，结构简单，通用性好，噪音小，使用寿命长。（2）混合速度快，混合过程温和，运转平稳，混合效率高，混合后糙米水分刚好达到预期含水量，同时动力上要消耗少。（3）减少碾米过程中的破碎和裂纹，提高整精米率，并提高大米表面光洁度。 (4)不污染环境，安装、使用、维修保养方便的特点。1.6重点研究的关键问题及解决思路（1）选择合适动力传递方式，设计工作装置和传动装置。（2）利用Solidworks进行虚拟样机绘制，完成整机各零部件的三维建模。（3）运用Auto CAD软件，绘制二维零件图和装配图。2双轴桨叶式加湿调质机总体设计 固体混合设备按照对颗粒作用力的方式分为容器固定型、容器回转型和复合型三类。容器固定型混合器主要是通过电机带动混合容器的内部构件来混合颗粒，外围的混合容器是固定不动的，主要有螺带式、犁刀式，流化床，双轴桨叶式等。容器回转型混合器主要是通过电机带动整个混合设备转动来实现颗粒的混合均匀，有滚筒式，V型，双锥型等。复合型混合器是在容器回转型的基础上，在其容器内部设置有内构件，内构件和容器一起转动，如在混合器内设有挡板。其中，容器固定型混合器具有装载量大、类型多、满足不同物性颗粒的混合、实现颗粒中添加液体的混合等优点。双轴桨叶式混合机是一种容器固定型混合设备，具有混合均匀度高，混合速度快，混合能力强、能耗低，残留量小，适用范围广等特点。颗粒的大小、形状、容重等严重影响混合效果，而双轴桨叶式混合机不受这些因素影响，工作时不产生离析和分级，在液体添加量20%以上，或者物料间配比小到1:10000时，不破坏物料原始物理特性，混合过程比较温和。其吨料能耗比比目前饲料厂中普遍使用的主要机型螺带式混合机低64%左右；其混合均匀度变异系数5% ,最佳可达3% ,每批混合时间为30秒到60秒。显著缩短了混合周期，提高了混合精度，也能保证混合均匀，综上所述，双轴桨叶式混合机属于新型高效的混合设备，其大大缩短了混合时间，生产率显著提高，混合性能优越，为国内混合相关行业掀开新的一页。2.1双轴桨叶式加湿调质机结构特点及调质机理2.1.1双轴桨叶式加湿调质机结构特点双轴桨叶式调质机主要由机体、转子、出料机构、传动装置和控制装置组成。动力装置机体转子液压控制装置出料门图2-1 双轴桨叶式加湿调质机的整体结构示意图1. 顶盖 2.入料口 3.机架 4.搅拌仓 5.轴承座 6.连杆 7.摇杆 8.摆动气缸9. 电动机 10.减速器 11.联轴器 12.转子轴 13.叶片 14.供水管 15.雾化器图2-2 双轴桨叶式加湿调质机二维示意图机体：机体为双槽形 ,其截面形状呈 W 形, 机壳用普钢或不锈钢板制造, 机体顶盖上有两个大小不一的圆形进料口 , 用于进料或排气、观察等。两机槽底部各开有一个排料口, 用于快速排空机内混合均匀后的物料。两排料口各有一个排料门 ,排料门的开关控制有气动或电动两种形式。转子：机体内并排装有两个转子,转子由轴和多组桨叶组成, 每组桨叶有两片叶片。大部分桨叶呈45安装在轴上, 只有一根轴最左端的桨叶和另一根轴最右端的桨叶与轴线的夹角小于其他桨叶,其目的是让物料在此处获得更大的抛辐而较快地进入另一转子作用区。两轴安装的中心距小于两组桨叶长度之和, 由于两轴上的桨叶组对应错开, 转子运转时 ,两根轴上的对应桨叶端部在机体中央部分形成交叉重叠, 但又不产生碰撞干涉。出料机构：该机型在底部设有两个出料门 ,采用大开门结构,门框周围装有橡胶密封件,门关闭时,门体侧面紧贴密封件,防止机内物料泄漏, 密封件设计时应考虑更换问题, 以便橡胶条损坏或老化后更换方便。每个出料门一般都各自配有独立的控制机构 ,分别控制出料门的开关 ,出料门控制机构主要由气缸、主动摇杆、连杆、从动摇杆、行程开关、限位块等组成。出料门装在联动轴上, 联动轴与从动摇杆连接在一起 ,气缸头与主动摇杆铰接,连杆分别与主动摇杆、从动摇杆铰接,气缸往复运动时 ,通过连杆机构使联动轴转动,从而带动出料门开关 ,迅速排料,排空后立即关门。该结构采用一个与气缸活塞杆相连接的双联主动摇杆,其两端分别与两连杆铰接。当气缸活塞往复运动时 ,带动双联主动摇杆转动, 并通过连杆分别带动两从动摇杆同时相向转动, 从而带动两出料门同时开关动作。传动装置：传动部分采用两台电机直联型减速器分别驱动两轴同步相向旋转的型式。控制装置：主要是控制电机的启停及排料门的开关,排料门的开关控制可与进出料控制联锁。2.1.2 双轴桨叶式加湿调质机调质机理调质机工作时,机内物料受两相向旋转的转子桨叶作用,在机槽中进行着一个多重复合运动。以图2-3中分别与两桨叶接触的物料颗粒和为例进行分析,设旋转桨叶面作用在物料颗粒和 上的力分别为、,由于摩擦的原因 ,、的方向分别与桨叶面的法线偏离了角,角由物料对桨叶面的摩擦角及桨叶表面粗糙程度决定, 忽略桨叶表面粗糙程度对角的影响, 可认为。物料颗粒、在 、的作用下,在机槽内进行着一个复合运动, 既有圆周速度 、,又有轴向速度、,其合速度分别为、。依物料混合运动状态 ,双轴桨叶式调质机混合操作的机理有:(1)对流混合由于有、的存在,两轴区的物料将分别沿各自轴线按受力方向流动,到达轴端后,由于轴端有一组特殊角度桨叶的作用,物料转而流向另一轴区, 如此反复, 整个调质机内形成了一个水平面的循环流动的物料流, 如图2-3 所示(按箭头指示方向循环)。图2-3水平面的物料流 由于有、的存在,两轴区的物料将分别绕各自轴线转动,这一方面在各轴区内形成了一个垂直面的循环流动物料流,另一方面,在两轴区交界处的物料还有横向的跨越分界线的流向对方轴区的物料流。与一般调质机相比, 双轴桨叶式调质机由于有这样多方位的复合循环对流物料流 ,将使机内物料更多更快地从某一处向另一处移动, 实现粗略的、团块状的混合,并在此基础上,可以有更多的物料表面进行细致的、颗粒间的混合。(2)剪切混合 由于物料内有速度分布,在物料中彼此形成剪切面,各物料团块或颗粒相互滑动或碰撞,形成剪切混合。一般资料也认为,物料的圆周速度与剪切作用相关,由图2-4可见,机内物料颗粒的圆周速度又与桨叶面的法线偏离了角), 因此,其剪切混合作用也比较明显。图2-4 物料运动速度分解(3)扩散混合主要指相邻两粒子相互改变位置所引起的局部混合,最终可达到完全均匀混合。扩散混合作用在整个机内都存在,但在机体中线附近区域更显著,原因是两转子反方向旋转并在机体中线有一个桨叶的运动重叠区,这就使得中线附近的物料受旋转桨叶的作用,比其他部位的物料强烈两倍以上。这个区域中被桨叶翻动的物料在离开桨叶的瞬间,由于惯性作用,在空中散落, 散落过程中,物料互相摩擦渗透 ,在机体中线附近形成了一个“散式”流态化区域。该区域中的物料,对单个颗粒来讲, 它不再依靠与其他邻近颗粒的接触而维持它的空间位置,相反,在失去了以前的机械支承后,每个颗粒可在流态化区域中自由运动,物料颗粒在自由运动中充分进行扩散混合。该区域中摩擦力小,混合作用轻而平和 ,混合物无离析现象。物料的扩散混合过程在该区域就类似于液体中的分子扩散过程,它是无规则的运动,这种现象,也就是有的资料中所称的“瞬间失重混合运动” 。2.2双轴桨叶式加湿调质机的原理该双轴加湿调质机主要由两根相反旋转的轴以一定的相位排列及由安装在轴上面的桨叶构成。在电机的驱动下，一侧轴上的桨叶将物料甩起随其一道旋转，另一侧轴上的桨叶利用相位差将一侧甩起的物料反向旋转甩起。这样，两侧的物料便相互落人两轴问的腔内。从而物料在调质机的中央部位形成了一个流态化的失重区（见图2-5）,且以低圆周速旋转。物料被提升后形成了旋转涡流，这种处于失重状态下的涡流产生混合作用。使物料快速、充分均匀地混台运动着的物料。虽然是固体，但其表现却象流体一样。由于桨叶以一定的角度安装，且以低圆周速转，使物料快速、充分、均匀地混合。图2-5 物料混合运动示意图3.混合度评价方法 标准差和应用变异系数作为检测混合机混合力及功能的参数。变异系数可反应混合度的变化，值越小代表混合越充分，颗粒群分布越均匀。3.1 标准差评价法 标准差评价法计算简单，一般采用多个样本数据的标准偏差S来评价颗粒混合程度，其大小受评定次数的影响。而且，S大小与各测定值相对于平均值的残差有关，不受各测定值的大小影响。混合物料中各组分含量相差较大，采用标准偏差反应混合程度比较困难，所以标准差法具有局限性。标准偏差数学表达公式如下： (3-1)其中n为试验样本总数，为任一样本中某指定成分的含量，为所有样本中某种指定成分含量的算术平均值。混合过程中的标准偏差是不断减小的，S越小表示混合效果越好。当样本中混合物料某种成分含量与样本大小无关，且符合正态分布时，标准差就可以评价其混合程度，该成分含量的均值是其控制值。3.2 变异系数评价法又称离散度，针对标准偏差评价法的不足，在标准差方法的基础上提出变异系数评价方法，不仅能客观地反映混合程度，而且平均值这一参数也能突显出来。变异系数是在上述标准偏差的基础上利用数学公式（3-1）进行计算，表达式如下： (3-2)式中：变异系数；标准偏差；样本中某种指定成分含量的算术平均值。采用变异系数法能正确反应各组分的混合程度。本文将采用变异系数作为轴向运动颗粒混合度作为评判指标。3.3 设计的主要任务3.3.1 一次糙米工作量 本设计初定调质机一次工作量定为100kg。3.3.2 着水量计算式中： 2着水后糙米含水率，=16.0%； 1未初始糙米含水率，=12.0%； Q 一次所需调质的糙米总重量，Q=100kg； Q水糙米加湿所需的水量。4加湿调质机关键结构设计4.1机体的设计4.1.1混合室体积V根据调质机的理论，调质机的最佳混合批量应以物料刚好达到转子中心线为佳、而对于新型独特的双轴机，要求其能在满负荷下工作(即其生产能力超过其设计能力)，则其充满系数应在06 0.8范围内，依据公式： （4-1）式中： V 调质机有效容积（)；G批次混合量(500kg批)；混合物容重，容重大小需要根据具体混合物料来测定，其容重受物料粒度、水分等因素影响，经测定=0.832t/m3 ； 充满系数，即糙米所占容积与发芽仓容积之比，其充填系数= 0.60.8，本文取=0.6；4.1.2 混合室有效容积各部分尺寸的确定图4-1 调质机壳体示意图 调质机的混合室有效容积结构如图4-1中所示。将混合室容积分成圆柱体与长方体的组合，依据几何关系得： (4-2) 式中： 混合室有效容积（ ）； 混合室下半部体积,即物料与转子顶部平齐时的体积 ； 混合室上半部体积； 半边“W”型壳体半径(mm)； “W”型壳体直径(mm)； 壳体长度(m)。为了造型美观，将壳体的长宽比定为黄金分割比， 即： （4-3）由(4-2)和(4-3)得： （4-4）根据对壳体的设计计算，得出的数据如下：调质机有效容积：； w型壳体内径： ；壳体的长度：。4.2叶片的设计4.2.1桨叶的形状的设计根据物料特性及工艺要求定，对于有液体添加的混合物料，桨叶应选用结构简单的形状，以减少卸料及清理困难。此外，为减小物料阻力，还应尽量缩短桨叶切割边长度，由于在面积相同的情况下，正方形的周长较短，所以桨叶的形状应设计成正方形或接近正方形为宜。同时为减少桨叶叶片在搅拌物料中所受到的摩擦阻力，桨叶底端设计为弧形，比顶端长度要短些。图4-2叶片的示意图图4-3桨叶示意图4.2.2 叶片的安装方式叶片的安装方式是保证双轴调质机性能的关键，安装不恰当，就不能达到期望的忧越性能。又根据物料流态化失重区的形成机理及轴的受力均衡情况，初定每螺距上安装四个叶片。安装角为45度。4.2.3 叶片参数的确定图4-4 叶片安装示意图如图4-4所示，设叶片长为L，宽为c，轴向投影长度为b，径向投影为a，叶片安装角为，考虑叶片转子的平衡稳定性，叶片在轴上的安装数目应取偶数，又因为每螺距上有四个叶片。故： (4-5)式中：a叶片径向投影长度(单位：mm)；L调质机壳体长度(L=1235.2mm)；k偶数因子(取k=4)。则式(4-5)得： 根据图4-1的几何关系： （4-6）4.2.4叶片安装角的确定 混合室内的物料颗粒除了受电机驱动轴叶片上力的作用外，还受物料粒子问的摩擦力及物料粒子与壳体的摩擦作用而产生复杂的复合运动，设其合成运动速度为、在轴线上的速度为，圆周上的速度为。如图3-5所示为物料颗粒运动示意图。 图4-5物料颗粒运动示意图如图4-5所示，依据几何关系 (4-7)式(4-7)中： 叶片轴转速(rmin)； 半边壳体的半径(mm)；叶片安装角；物料颗粒的摩擦角（=2328）；对于双轴调质机，要达到其最佳的混合效果，最大限度地降低动力消耗，使物料能形成流态化的失重区，应使物料的离心力小于重力， 即 （4-8） (4-9)由上式(4-8)和(4-9)得： n(R=402.44mm)n47.14(rmin)即调质机转于的临界转速47.14(r/min)那么由转速n导致的物料颗粒轴向速度V也应有一个极大值。显然，要求得式(4-6)的的极大值，只需对安装角求 一阶导数。然后令即可。所以 得： 或(舍去)取=24，叶片的安装角度：=33则上式(4-6)得： 4.3桨叶与轴的配合4.3.1 转子轴的设计轴一般在中段采用空心轴，两端为实心轴端，以减轻自重，改善受力状况。桨叶通过支撑杆固定在轴上，每根轴都有两个可自动调心的圆锥滚子轴承支承。为了方便转子与机壳内壁的工作间隙大小进行调节，轴承支座可以设计成可调结构。4.3.2 轴与桨叶的安装位置机体内并排装有两个转子，转子由轴和多组桨叶组成，每组桨叶有两片叶片，桨叶一般呈45角安装在轴上，只有一根轴最左端的桨叶和另一根轴最右端的桨叶与轴线的夹角小于其它桨叶，参考文献，该角度设计为35。目的是让物料在此处获得更大的抛牺而较快地进入另一转子作用区。桨叶与轴的配合如图4-6所示。图4-6 桨叶与轴的配合示意图4.4桨叶与轴的材料选择和连接方式桨叶与支承杆间采用焊接方式连接。焊接件加工简单、裕量小、受力也较明确、同时焊接的刚度大、整体性好。在此桨叶与支撑杆选用30号钢，该材料有较高的强度和较好的韧性，焊接性中等，热处理方式为正火。轴采用45号钢，该材料具有良好的综合力学性能，热处理方式为调质。支撑杆与轴间采用过渡配合，使支撑杆固定在轴上。4.5转子设计4.5.1 两转子的安装关系根据两转子的受力分析及叶片的受力对性，采用两转子叶片间相切及相位为180的安装方式，如图4-7和图4-8所示。 a 轴向的转子形状 b 径向的转子形状 图4-7 两转子的安装形状 图4-8 两转子三维安装示意图4.6 转子转速n的确定据有关资料介绍，调质机叶片末端线速度范围国内为V=081. 62(ms)；日本RM 公司为V=1 1.2(ms)；美国SW公司为V=0.91.25(ms)；挪威Forberg公司为0.851.28(m/s)； 由于挪威Forberg公司生产的双轴调质机最早取得成功，这里取V=0.851.28进行计算。由上式(4-7)知：因为即为叶片末端的线速度。所以： 0.851.28 解上式得：34.31(r/min)47.68(r/min)又因为：47.14(r/min)所以34.31(r/min)47.14(r/min)即该(500kg批)调质机转子的转速应在34.31(r/min)47.14(r/min)范围内。两轴中一个轴顺时针转动, 而另一轴逆时针转动,使桨叶的转动呈齿轮式转动, 两者均以小于47.14 (r/min)的速度旋转。具体转速要视电动机及传动比而定。5出料机构设计5.1出料机构工作原理图5-1 控制机构示意图该机底部设有两个出料门，两个出料门由控制机构控制，分别控制出料门的开关。该机构采用一只气缸同时控制两排料门开关的结构，如图5-1所示。该结构采用一个与气缸塞杆铰接的双联主动摇杆，其两端分别与两连杆铰接，气缸往复运动时，通过连杆机构带动两从动摇杆同时相向转动，从而带动两排料门同步开关动作。出料门装在联动轴上，该轴与从动摇杆连接。如图5-2所示，控制放料口开关的机构示意简图。1.支杆 2.连杆3.双联主动摇杆 4.连杆 5.支杆 6.气缸座 7.气缸 8.活塞杆图5-2 控制放料口开关的机构示意简图计算该连杆机构的自由度：式中：自由度；活动构件；Pl低副；Ph高副；得出结果：,所以该机构的是运动稳定的可动机构，原动件为活塞杆。9-放料门 10-密封圈 11-壳体图5-3 出料门示意图 支杆1和支杆2分别与两个联动轴铰接，同时联动轴与放料口连接在一起。当气缸往复运动，双联主动摇杆从而推动从动摇杆带动放料口的开关。5.2进料机构各零件的设计和选择5.2.1 气缸的设计与计算选用弹簧复位气缸，参考机械设计手册，气缸的尺寸设计如下：图5-4 气缸活塞杆运动示意图根据力平衡原理，如图4-4所示的单向作用气缸活塞杆上输出推力必须克服弹簧的反作用力和活塞杆工作时的总阻力，其公式为：式中：-弹簧反作用力（单位：N）；-活塞杆上的推力（单位：N）；-活塞直径(单位：mm)；-气缸工作压力(单位：N)；-气缸工作时的总阻力(单位：N)；-载荷率，主要考虑保证气缸动态特性参数及总阻力。若气缸动态参数要求较高，且工作频率高，其载荷率一般取=0.30.5，速度高时取小值，速度低时取大值；若气缸动态要求一般，且工作频率低，基本是匀速运动，可只考虑其总阻力，其载荷率可取=0.70.85。根据机械设计手册，选取D=100mm。由于和相对于非常小，可取它们为0。又因为调质机在工作时转子匀速转动，=0.70.85，所以： =0.01500000.7=274.755.2.2 活塞杆的设计根据机械设计手册，按强度条件计算活塞杆的直径。式中：-气缸的推力（单位：N）；-活塞杆材料的许用应力，=（单位：Mpa）；-材料的抗拉强度；-安全系数，1.4。选用材料Q235，Q235的抗拉强度为370500MPa，取=400MPa.可得：d 34.37mm所以活塞杆的直径取35mm。根据机械零件手册，选用型号为QGS的气缸，设计行程为400mm。于是在计算时我们认为活塞杆的长度为400mm，直径为35mm。在实地测量后得出了该机构其他零件的数据，详见各零件的零件图纸。这些杆件均由自由锻造加工成型。自由锻造是采用通用工具或在锻造设备的上下跕间进行锻造，金属只有部分表面受到工具的限制。材料选用Q235，该材料的强度与韧性有较好的配合、锻造性、冲压性以及良好的焊接性，热处理为淬火加回火。5.3连杆的强度校核：根据固定铰链的中心位置,计算连杆的强度=，故安全。 各杆间通过螺栓和螺母进行铰接，规格选用M20。由于螺母为标准件，直接选用。杆1和杆5是通过两根轴控制放料门的开关，在设计时所用的轴为光轴。光轴形状简单，容易加工，应力集中源少。该轴两端有两个键槽，用来安装键，一端连接连杆机构，一端连接放料门。材料选用40cr，热处理方式为调质，=400Mpa，=286Mpa。光轴的长度为箱体的长度为1235.2mm，光轴的直径由经验选取60mm。5.4轴承的选择轴承的作用是支撑轴及轴上的零件，保持轴的旋转精度，减少转轴与支撑之间的摩擦和磨损。因为滚动轴承已经标准化，所以我们只需要选型就可以了。滚动轴承的类型应根据所受的载荷大小、性质、方向、转速及工作要求来选择。由于本设计的轴基本上只承受径向载荷且承载能力不要求很高，所以我们选择深沟球轴承6000系列。由于轴的直径为60mm，所以我选取滚动轴承代号为61312。6动力装置的选用6.1电机的选取6.1.1选择电动机类型本设计动力传动部分采用两台电机直联型减速器分别驱动两轴同步相向旋转的型式。根据电动机工作环境、湿度、温度等的具体要求，我们选择Y系列的三相异步电动机。6.1.2选择电动机功率标准电动机的容量由额定功率表示。所选电动机的额定功率应等于或稍大于工作要求的功率。所需电动机功率为式中：-调质机实际需要的电动机输出功率，单位；-调质机需要的输入功率,单位；-总效率。式中：-工作机阻力，单位；-工作机的线速度,单位；-工作机的阻力矩，单位；-工作机即转子转速，；-工作机的效率。传动装置总效率的计算：其中查机械设计课程设计手册表1-5可得：-蜗杆的传动效率，=0.40.45；-轴承的传动效率，=0.99；-联轴器的传动效率，=0.950.97；6.1.2选择电动机转速对于Y系列的电机，转子输出转速为47.14rmin，叶片轴的转速为n=47.14rmin。而此转速与我在计算转