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J550
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搅拌机
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2J550×3000双轴搅拌机设计,J550,3000,搅拌机,设计
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河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文摘摘 要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：关键词：双轴搅拌机 螺旋轴 搅拌叶片 生产效率河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文AbstractAbstractBiaxial 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 shaft河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文目录目录1 前 言.12 总体方案论证 .42.1 工作原理 .42.2 结构设计特点 .42.2.1 外壳的设计形式 .52.2.2 轴与叶片的安装方法的设计 .62.2.3 传动机构的设计 .82.2.4 密封装置的设计 .82.2.5 雾化装置的设计 .93 预加水双轴搅拌机主要技术参数的计算 .113.1 生产能力的估算 .113.2 主轴转速n的估算 .133.3 主轴直径D的估算.133.4 搅拌机内物料轴向运动速度kV的估算 .143.5 物料在搅拌机内停留时间的估算 .153.6 功率的计算 .164 电机的选择 .19河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文4.1 选择电动机类型和结构形式 .194.1.1 选择电动机的容量 .194.1.2 确定电动机转速mn.204.2 减速机选择 .214.3 计算传动装置的总传动比并分配各级传动比 .215 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） .225.1 V 带的设计计算 .225.2 齿轮的设计计算 .265.3 轴的设计计算及校核 .315.4 轴承的校核 .376 预加水双轴搅拌机的安装 .396.1 预加水成球工艺对设备安装的要求 .396.2 双轴搅拌机的安装 .396.3 电动机的安装 .407 设备的使用维护和润滑 .417.1 设备的使用维护 .417.2 设备的润滑 .417.2.1 滑动轴承的润滑 .42河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文7.2.2 齿轮传动的润滑.428 结论 .43参考文献 .44致谢 .46河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文1 1 前前 言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 22.5r/min 的倾斜、旋转、离心、大抛物运动中，主1exp1D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河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文2送入机械立窑。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。本河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文3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。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文42 2 总体方案论证总体方案论证2.12.1 工作原理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2.22.2 结构设计特点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，而河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文5且结构合理坚固，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。2.2.12.2.1 外壳的设计形式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 搅拌槽壳体河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文62.2.22.2.2 轴与叶片的安装方法的设计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。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文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2-3 搅拌机工作简图河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文8图 2-4 叶片安装图2.2.32.2.3 传动机构的设计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。2.2.42.2.4 密封装置的设计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。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文91 密封圈；2 压板1；3 密封盖；4 端面板；5 垫板；6 轴套2.2.52.2.5 雾化装置的设计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，图2-5 密封装置河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文10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S300 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MPaLmmDmm含水量%所需水量t/h喷嘴数量个5508520.19732M161.512-143.6-4.210-12河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文113 3 预加水双轴搅拌机主要技术参数的计算预加水双轴搅拌机主要技术参数的计算3.13.1 生产能力的估算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： (3-1) 4/602nsDQ 其中 - 生产能力，t/h；QD - 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。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文12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。4/6022nsDQ搅 (3-2)KnsD2 .9421.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。 (3-3) sBKs/)sin4(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（A 为物sinAB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，使回河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文13流量和叶片角度有一定关系。综合以上两个方面可得， (3-4)cos )sin2/11( vK3.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。 (3-5) ）（90/1fK其中 是个经验值，它与导程，摩擦系数和粘度等因素有关，一般可取 0.75 左右。 (3-6) fvsKKKK 综上所述，KnsDQ2 .942总fvsKKKnsD2 .942）（90/1cos )sin2/11 ( )sin4( 2 .942BnD (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/,=15 25, =0.3 ，B = 0.15mm ，=0.75，3m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河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文14功率 P (kW)223.23.2 主轴转速主轴转速 的估算的估算n ）（总90/1cos )sin2/11 ( )sin4( 2 .942BnDQ)90/151 (15cos)15sin2/11 （833. 0966. 00871. 0042. 03025. 02 .9430n n = 35.8 min)/(r取 n = 40 min/r3.33.3 主轴直径主轴直径 d d 的估算的估算此时，实际Q）（90/1cos )sin2/11 ( )sin4( 2 .942BnD 15sin15. 0475. 03 . 02 . 14055. 02 .942实际Q)90/151 (15cos)15sin2/11 （ = 33.6 实际Q)/(ht又 )( 460222kVdDQ实际76. 22 . 14 . 0)55. 0(46026 .3322d 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 。3.43.4 搅拌机内物料轴向运动速度搅拌机内物料轴向运动速度的估算的估算kV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河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文15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。螺旋系数 (3-8) )tan(tan11)3015tan(15tan11 79. 0 (3-9) znbVksin1 40.56250.7940sin150.15 76. 2min)/(m式中 - 物料运动速度，m/min；kV - 叶片平均宽度，b =0.15m；b- 叶片安装角度，15；图 3.1 物料受力图河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文16- 搅拌轴转速，r/min；n- 螺旋系数 0.79；-旁侧阻力系数， =0.5625；11 1 个螺距内叶片片数，z =4 片。z3.53.5 物料在搅拌机内停留时间的估算物料在搅拌机内停留时间的估算 kVLt (3-10) 087. 176. 23(min)式中 t - 物料停留时间，min；L - 搅拌机进出料口中心距，3m；- 物料轴向运动速度，2.76m/min。kV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。3.63.6 功率的计算功率的计算如下图 2.2 所示，单片叶片推动物料前进的轴向推力等于kF。叶片对物料的周向推力，反作用力=，得1kFsFsFsF。)tan(kssFFF河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文17如图 2.2 中，叶片前方的料柱体积是，料柱同机槽槽sRbcos壁的摩擦力: (3-11) 2cossRbFk式中 是旁侧阻力影响系数，取，、 、皆为定值，25 . 12bs摩擦系数。tan从图 3.2 中可知，作用在叶片上有=，=，摩擦力kF1kFkFsFsF=（+） ，是滑动摩擦系数，是止推轴承摩擦系数。1sFkF1f2f1f2f由+= 1f2f2tan(3-12)可得叶片周向力：2sF1ssFF 1ssFF 2tan)tan(kkFF由可以计算出单片叶片消耗的功率 P： 2sF (3-13)单片P029550RnFs式中 - 单片叶片消耗的功率，KW；单片P - 叶片的周向力；2sF - 叶片上单片物料重心与搅拌轴中心的距离，0Rm，。RR650河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文18已知 =8，=20，=12，=25，=15，=20，1z2z3z123R=0.275 m，=tan，b=0.15m， s=0.154=0.6m，=1.2 t/,3m，=1.5。577. 030tantan2 1kF21cossRb 8 . 910005 . 1577. 02 . 16 . 0275. 025cos15. 0 3 .228）（N 2kF22cossRb 8 . 910005 . 1577. 02 . 16 . 0275. 015cos15. 0 3 .243）（N 3kF23cossRb 8 . 910005 . 1577. 02 . 16 . 0275. 020cos15. 0 7 .236）（N 2sF2tan)tan(111kkFF 230tan3 .228)3025tan(3 .228 392）（N图 3.2 叶片受力图河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文192sF2tan)tan(222kkFF 230tan3 .243)3015tan(3 .243 392）（N 2sF 2tan)tan(333kkFF 230tan7 .236)3020tan(7 .236 4 .350）（N 1单片P029550RnFs955055. 0216540392 38. 0）（kW 2单片P 029550RnFs955055. 02165405 .313 30. 0）（kW 3单片P 029550RnFs955055. 02165404 .350 34. 0）（kW 332211单片单片单片总PzPzPzP34. 0123 . 02038. 08 12.13）（kW4 4 电机的选择电机的选择4.14.1 选择电动机类型和结构形式选择电动机类型和结构形式4.1.14.1.1 选择电动机的容量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。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文20经分析计算得双轴搅拌机所需消耗的总功率 KW；12.13总P电动机所需功率 （4-1）总PP 0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: （4-2） 联轴器减速器齿轮轴承带6 99. 095. 098. 0995. 096. 06 8586. 0 3 .158586. 012.130总PP）（kW选取电动机的额定功率，使 mP3 .15)3 . 11 ()3 . 11 (0PPm 89.193 .15 ）（kW查参考资料15得，取= 18.5 mPkW4.1.24.1.2 确定电动机转速确定电动机转速mn河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文21取 V 带传动比（减速器）5342ii齿轮带，总传动比的合理范围=18100，故电动机转速的可选范围i为 mn4010018）（主轴ni 400020min)/(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 传动比方案对照电动机转速/1minr传动装置的传动比方案电动机型号额定功率/KWmP同步满载电动机的质 量 kg 总传动比V 带传动减速器1Y160L-218.52930300014773.257.325102Y180M-418.51460150018236.53.65103Y200L1-618.5970100022024.252.425104Y225S-818.573075027018.251.82510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。4.24.2 减速机选择减速机选择查参考资料15，选定减速器的型号为 ZQ500，=10.29，其中实i=2.5，=4；中心距：a=500、a1=200、a2=300；中心高：Hc=高i低i；最大外形尺寸：L=986、B=350、H=590；主动轴：01300d1=50、d2=85；被动轴：d3=80、d4=90。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文224.34.3 计算传动装置的总传动比并分配各级传动比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及工作轴的转速mn即可确定传动装置的总传动比 。主轴n主轴nnim 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i10减速机i1齿轮i5 5 传动装置的设计计算与校核（确定带传动、齿轮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）传动的主要参数）5.15.1 V V 带的设计计算带的设计计算 已知 V 带为水平布置，所需功率 P = 18.5 kW，由 Y 系列三相异河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文23步电动机驱动，转速=1460 r/min,从动轮转速=400 r/min，每天1n2n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 得工作系数由3 . 1AK=caPAK05.245 .183 . 1PkW按、查KWPca05.24min/14601rn 图 4.11，选 C 型 V 带 5 .24caPkW选用 C 型 V 带2.确定带轮直径、1dd2dd（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（4）计算实际传动比i参考图 4.11 及表 4.4，选取小带轮直径mmdd2001由式)100060/(1ndvdsm/100060/1440200）（12dddidmm730200400/1460查表 4.4 200/750/12ddddi 2001ddmm 3 .15vsm/在 200800 vm/s 内，合适。取7502ddmm75. 3i（5）验算从动轮实际转速2n 75. 3/1460/12innmin/r(389.3-400)/400100% = 2.67%5%3 .3892nmin/ r允许河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文243.确定中心距和带长adL（1）初选中心距0a由式得)2)(7 . 012012ddddddadd（ 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)750200(2)750200(7 . 00665 1900 mm0amm取mma12000（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021221004)()(22addddaLddddmm5 .3954)12004/()200750(2/)750200(120022查表 4.2 得mmLd4000由式mmaLLaad)25 .395440001200(200得由式mmammaLaaLaadd)4000015. 01223()400003. 01223(015. 0,03. 0minmaxminmax得4000dLmm 1223ammmmamma11631343minmax河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文254.验算小带轮包角1由式1205 .15260120020075018060180121adddd合适，5 .15215.确定 V 带根数 z（1）额定功率0P由、及查表mmdd200114601n4.5 得单根 C 型 V 带的额定功率为86. 5kW86. 50pkW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，LcaKKPPPz)(00查表 4.7 得KWP27. 10查表 4.8 得93. 0KKWP27. 1093. 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河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文26由式，20) 15 . 2(500qvKvzPFcaNF3 .153 . 0) 193. 05 . 2(43 .155 .2450020NF40807.计算对轴的压力QF由式NzFFQ）25 .152sin40842(2sin210NFQ5 .31708.确定带轮结构尺寸，绘制带轮工作图，采用腹板式结构，工作图mmdd2001如附图 18;，采用辐条式结mmdd7502构，工作图如附图 165.25.2 齿轮的设计计算齿轮的设计计算已知输入功率，,电动机驱动，两齿轮5 .13PkWmin/40rn 传动比,工作寿命 10 年，每年工作时间 300 天，两班制，工作平1i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河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文271.选择齿轮材料热处理方法、精度等级，齿数、及齿宽系数1z2zd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，按照硬齿面齿轮悬臂布置6021 zz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 . 0d河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文282.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2lim1limHH、 应力循环系数 接触疲劳寿命系数12HNHNKK、由式， 3211132. 2HEdtZiiKTd试选5 . 1tKmmNnPT403 .151055. 91055. 9616查表 6.3 得 =189.8EZMPa按齿面硬度查图 6.8 得 MPaHH5602lim1lim82110152. 116300101406060hnjLNN95. 021HNHNKK5 . 1tKmmNT1065. 36=189.8EZMPaMPaMPaHH5605602lim1lim828110152. 110152. 1NN95. 021HNHNKK河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文29 确定许用接触应力21HH、取安全系数1HsMPasKHHNHH56095. 0/1lim121MPaMPaHH53253221（2）设计计算 齿轮分度圆直径1td 计算圆周速度v 计算载荷系数 K 校正分度圆直径1d32615328 .1891115 . 01065. 35 . 132. 2tdsmndvt/65. 0100060405 .31110006011 查表 6.2 得使用系数；根据1AK，7 级精度查图 6.10 得：动smv/66. 7载系数；查 6.13 图得：1.1vK 15. 1K则265. 115. 11 . 11KKKKvA由式：mmKKddtt5 . 1/265. 15 .311/11 5 .3111tdmm 65. 0vsm/265. 1K 3 .2941dmm河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文30（3）计算齿轮传动的几何尺寸 计算模数 m 两轮分度圆直径12dd、 中心矩a 齿宽 b 齿高 h9 . 460/3 .294/11zdmmm60621mzddmmmmzzma6062/ )(211803605 . 0121dbbdmm625. 225. 2mhmm取 6mmm36021 ddmm360amm18021 bbmm5 .13hmm河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文313.校核齿根弯曲疲劳强度 (1) 确定公式中各参数值 两齿轮弯曲疲劳强度极lim1lim2FF、 弯曲疲劳寿命系数12FNFNKK、 许用弯曲应力21FF、齿形系数12FaFaYY、和应力修正系数12SaSaYY、计算两齿轮的和111FSaFaYY 222FSaFaYY（2） 校核计算 由式 2321FSaFadFYYmzKT查图6.9得 ：取 MPaFF2202lim1lim 90. 021FNFNKK MPaSYKFFSTFNFF8 .2824 . 1/290. 0220/1lim121查表6.4得取77. 122. 22121SaSaFaFaYYYY014. 086.28277. 122. 2222111FSaFaFSaFaYYYY53.4077. 122. 266011017. 3265. 1232621FFFMPaMPa MPaMPaFF2202202lim1lim90. 021FNFNKKMPaMPaFF8 .2828 .2822177. 122. 22121SaSaFaFaYYYY53.4021FFFMPa弯曲疲劳强度足够河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文325.35.3 轴的设计计算及校核轴的设计计算及校核 轴的材料选用 45 钢调质，它的结构尺寸与装配图见附图 表 5-3 轴的校核计算设计项目设计依据及内容设计结果1求轴上的载荷（1）计算齿轮受力参见齿轮设计参数及附图 2J55.00.03-04齿轮的分度圆直径60611 mzdmm3601dmm圆周力NdTFt360/1065. 32/261NFt41002. 2径向力20tan1002. 2tan4trFFNFr41074. 0（1）计算搅拌叶片受力叶片的周向推力参见图 3.2叶片安装角度为 25时， NFs392；叶片安装角度为 15时，NFk3 .228392sFN5 .313sFN图 5-1 直齿圆柱齿轮受力分析图河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文33，轴向推力sFkF，；叶片安NFs5 .313NFk3 .2434 .350 sFN装角度为 20时， ，4 .350 sFN7 .236 kFN3 .228kFN3 .243kFN7 .236 kFN（1）求支反力 求zx 平面内作用在轴上的支反力 求平面内作yx 用在轴上的支反力， 0AM5 .75BzFN, 0BM5 .112AzFN，0AM7 .187ByFN, 0BM6 .224AyFN5 .75BzFN5 .112AzFN7 .187ByFN6 .224AyFN2绘制弯矩图和扭矩图见图 5.23弯矩合成强度校核通常只校核轴上受最大弯矩和扭矩的截面的强度。危险截面截面处计算弯矩截面处计算应力强度校核考虑启动、停机影响，扭矩为脉动循环变应力，, 6 . 0221)(TMMcaMPa222)36500006 . 0(127853154065MPaWMcaca)1601 . 0/(2199132/345 钢调质，由表 11.2 查得MPa601mmNMca21991324 . 5ca河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文341ca弯矩合成强度满足要求4疲劳强度安全系数校核不计轴向力产生的压应力的影响va（1）截面 C 左侧强度校核抗弯截面系数抗扭截面系数3331601 . 01 . 0mmdW3331602 . 02 . 0mmdWT3409600mmW 3819200mmWT截面上的弯曲应力截面上的扭转切应力MPaWMb409600/200206/MPaWTTT819200/3650000/MPab49. 0MPaT46. 4平均应力弯曲正应力为对称循环弯应力，扭转切应力为脉动2/ )(minmaxm循环变应力，。MPam23. 22/ )(minmax0mMPam23. 2应力幅ba2/ )(minmaxma2/ )(minmaxMPaa49. 0MPam46. 4材料的力学性能45 钢调质，查表 11.2MPaMPaMPaB15527564011河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文35轴肩理论应力集中系数，036. 0140/5/dr，查附表 1.6，并经14. 1140/160/dD插值计算MPa05. 2MPa30. 1材料的敏性系数由，查图 2.8 并mmr5MPaB640经插值88. 085. 0qq有效应力集中系数) 105. 2(85. 01) 1(1qk) 13 . 1 (88. 01) 1(1qk89. 1k26. 1k尺寸及截面形状系数由、 查图 2.9mmh6mmd14055. 0扭转剪切尺寸系数由查图 2.10mmD16062. 0表面质量系数和强化系数轴按磨削加工，由 查图MPaB6402.12192. 0q疲劳强度综合影响系数192. 0/162. 0/26. 11/1/192. 0/155. 0/89. 11/1/kKkK12. 252. 3KK等效系数45 钢：，2 . 01 . 01 . 005. 0取，1 . 005. 0仅有弯曲正应力时的计算安全系数01 . 049. 052. 32751maKS159S河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文36仅有扭转切应力时的计算安全系数46. 405. 023. 212. 21551maKS3 .31S弯扭联合时的计算安全系数22223 .311593 .31159SSSSSca71.30caS设计安全系数材料均匀，载荷与应力计算精确时：5 . 13 . 1 S 取5 . 1S疲劳强度安全系数校核SSca轴的疲劳强度合格河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文37图 5-2 轴的受力图与弯矩图河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文385.45.4 轴承的校核轴承的校核现选一对角接触球轴承 7228AC，轴转速 n=40r/min，轴向力，径向负荷分别为。工作时KNF39. 5112.22.1rFKNKNr2、F有中等冲击，脂润滑，正常工作温度，预期寿命 200000h。表 5-4 轴承的校核计算设计项目设计内容及依据设计结果1 确定 7228AC轴承的主要性能参数查滚动轴承产品样本得87. 0,68. 0,235,230250YeKNCKNCrr，2 计算派生轴向力12SSFF、NFeFNFeFrSrS2 .25168. 03 .20268. 02211NFNFSS8 .1706 .137213 算轴向负荷12aaFF、 116 .4212)40756 .137(SaeSFNNFF故轴承被压紧，轴承被放松，得：NFFNFFFSaaeSa8 .1706 .42122221NFNFaa8 .1706 .4215124 确定系数122XXY1、Y、eFFeFFrara17. 010008 .17003. 140756 .42122211查表 8.10 得0, 1,87. 0,41. 02211YXYX0, 1,87. 0,41. 02211YXYX5 计算当量动负荷12PP、NFYFXPNFYFXParar100016 .421287. 0407541. 02222211111NPNP10007 .5335216 计算轴承寿命已知 =3，查表 8.7、8.8 得：1.61Ptff、hLh495606河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文39hPfCfnLpth37 .53355 . 1848004016667166677 验算轴承是否合适hhLh200000495606 该轴承合格。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文406 6 预加水双轴搅拌机的安装预加水双轴搅拌机的安装6.16.1 预加水成球工艺对设备安装的要求预加水成球工艺对设备安装的要求由于桨叶式双轴搅拌机在机械结构上看，其双轴是不可能用等位提升的方法卸出机壳，它必需从机体纵向水平抽出机壳。因此，为了方便检修，搅拌机在平台上的布置位置在纵向必需留有双轴水平抽出的位置。入搅拌机的进料管应与水平线呈 55以上的角，以便生料粉从搅拌机的进料端部滑入机内，为实现无粉尘操作环境创造有利条件。搅拌机的出料口应配置有“地方”大于“天圆”的“天圆地方”过渡管接头下部采用直径不小于 300mm 的圆管，其水平线的夹角不得小于 60，以免含水物料在管内的粘结。6.26.2 双轴搅拌机的安装双轴搅拌机的安装双轴搅拌机都具有整体槽钢机座，安装时应首先时壳体与机座吊装就位，然后将双轴放置在准确的位置，再将端面板焊接壳体上，装好轴承座，接着在轴的主动端装上一对齿轮及齿轮罩或罩壳；将减速机、电动机以及联轴器连接，最后装上搅拌叶片。根据现场条件传动装置可装在进料端。安装具体要求是：1.双轴就位后，其两轴中心线的平行度误差不大于 1.5mm，两轴中心线的连线的水平误差不大于 2mm；2.搅拌叶片与壳体的间隙应保证在 58mm 以内。间隙小，壳体上的集料易清理，双轴旋转运动阻力较小；间隙大，集料难以清理，运动阻力大，易在操作中发生震动；河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文413.齿轮齿顶间隙应控制在 2.53mm；4.双轴两端轴承轴向游隙应不小于 1.5；5.搅拌机进料管的安装必须呈大于 60的倾角，不得垂直进料。出料管的安装必须根据工艺要求呈 6065的倾斜状态，亦不得垂直出料。6.机壳密封性能应良好、可靠，不得漏水漏灰；7.为防止机壳集料增加运动阻力和清料的劳动强度，机壳内可附设 35 厚的工程塑料料板，或涂以耐磨树脂，改变含水生料在壳体上的吸附性质；8.轴旋转方向应呈自上从外侧向下的形式。6.36.3 电动机的安装电动机的安装 电动机安装时要考虑到 V 带的安装与拆换方便。由于考虑到实际工作过程中空间的布置的需要，将电动机安装在电动机滑轨上面，这样不仅避免了拆换不方便的问题，而且还有助于带轮的张紧，非常实用。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文427 7 设备的使用维护和润滑设备的使用维护和润滑7.17.1 设备的使用维护设备的使用维护由于双轴搅拌机属于大型、重载、低速、高能耗的设备，且它的工作条件由工艺过程中的工艺特性决定，都具有高温、高磨损、高粉尘的工作特点。因此，及时进行调整、紧固、润滑，使之保持良好的工作条件，延长设备的寿命有重要意义。1.检查所有螺钉和螺栓的紧固情况，发现松动应及时拧紧；2.每班给加油点注油一次以及检查圆柱齿轮减速机油标上的油位的高低；3.因搅拌机叶片磨损严重，未经碳化钨喷涂的叶片使用寿命仅有一个月，经喷涂处理后的叶片寿命可提高数倍。因此，要经常检查叶片的磨损情况，在更换搅拌叶片时，应严格控制叶片的安装角度，以免影响搅拌机的产量和搅拌质量。要特别注意搅拌叶片的断裂，断裂时应及时停机取出断裂部分，以免进入下道工序引起连锁反应造成更大的破坏。4.经常检查雾化喷嘴水路系统的水量和水压以及喷嘴是否堵塞。5.要经常检查齿轮减速机和传动齿轮箱的润滑和磨损情况，发现异常现象要及时处理。6.在正常工作中，搅拌机机壳边缘经常有积料，要求每班下班前应将积料清除干净，以免积料硬化于下一次开机时搅拌轴卡死，引起设备损坏。7.经常检查搅拌轴进料端的密封，发现密封处漏灰应及时修理。7.27.2 设备的润滑设备的润滑河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文43预加水成球设备的润滑工作是维护工作中及其重要组成部分和关键环节，及时、正确、合理地润滑
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