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立式单轴螺旋饲料混合机结构设计（含CAD图纸和说明书）,立式,螺旋,饲料,混合,结构设计,CAD,图纸,说明书

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立式单轴螺旋饲料混合机结构设计摘 要在配合饲料的工艺中，饲料的混合是一项很重要的工序，因为它直接关系到配合饲料质量，所以这个过程必须由饲料搅拌机来完成。饲料搅拌机主要由电机、进料斗、卸料板、搅拌箱、观察口、螺旋，撒料板组成。可将饲料按照一定的比例搅拌，制成符合猪食用的，营养丰富的饲料，适用于中小型的养殖场，适用于工作量大，需求量大的养殖场，大大提高的工作效率，和节省劳动力，减轻劳动强度。高效的养殖，满足人们对物质的要求。本次设计首先，根据饲料搅拌机的功用，确定其方案及主要参数；接着，根据其结构特点和工作方式进行分析，对主要工作装置进行相关的设计计算；然后，对螺旋搅拌机构的结构与分布、确定传动比，对螺旋搅拌机构进行设计计算，并对搅拌机箱体、箱体支架进行设计；最后，运用AutoCAD制图软件绘制其装配图及主要零部件图。关键词：饲料；搅拌机；螺旋；设计AbstractIn the process of feeding, the mixing of feed is a very important process, because it is directly related to the quality of the feed, so this process must be done by the feed mixer. Feed mixer mainly consists of motor, hopper, unloading plate, mixing box, observation port, screw and distributor. The feed can be stirred in a certain proportion to make the feed in accordance with the pigs edible and nutritious feed. It is suitable for small and medium farms. It is suitable for large farms with large workload and large demand, greatly improving work efficiency, saving labor and reducing labor intensity. Efficient breeding to meet peoples material requirements.First of all, the scheme and main parameters are determined according to the function of the feed mixer. Then, according to its structural characteristics and working methods, the related design and calculation of the main work device are carried out. Then, the structure and distribution of the screw stirring mechanism, the transmission ratio are determined, and the spiral agitator is set up. Finally, the AutoCAD drawing software is used to draw up the assembly drawing and the main parts map.Key words: Feed; Blender; Helix; Design目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1课题的背景及意义11.2国内外研究现况及发展趋势1第2章 总体方案设计32.1设计要求及整机参数选定32.2搅拌机原理分析32.3饲料搅拌机方案选定4第3章 传动系统设计63.1螺旋搅拌机构传动系统设计63.1.1电动机的选择63.1.2传动比计算63.1.3运动和动力参数计算73.1.4 V带传动的设计73.1.5螺旋叶片的设计103.1.6 螺旋轴的设计123.1.7轴承及键的校核143.1.8 轴承的润滑与密封163.2横向进料螺旋传动系统设计163.2.1电动机的选择163.2.2传动比计算173.2.3运动和动力参数计算173.2.4 V带传动的设计173.2.5 螺旋螺旋叶片的设计203.2.6 螺旋轴的设计223.2.7轴承及键的校核243.2.8 轴承的润滑与密封253.3搅拌箱设计253.4螺旋套筒的设计263.5撒料板设计263.6进、出料斗设计273.6.1进料斗设计273.6.2出料斗设计273.7机架设计28第4章 搅拌机的维护与保养29结 论31致 谢32参考文献3333第1章 绪论1.1课题的背景及意义近些年来，随着我国的畜牧业迅速发展，养殖规模的日益扩大，也伴随着许多问题。我国畜牧业生产结构存在的问题主要表现在:以猪为主的耗粮型畜牧业生产格局使得饲料供需矛盾日益尖锐；奶牛业是我国畜牧业发展最薄弱的环节；优质安全的畜产品供给少；畜牧生产区域布局没有充分挖掘饲料资源的利用潜力,如南方草山草坡资源没有得到充分利用,东北地区的粮仓潜力没有得到充分发挥等。畜产品生产结构与消费结构不相适应主要表现为:畜产品结构缺乏多层次与多样化，畜产品质量与消费者需求之间存在着显著差距，落后的生产效率与旺盛的需求之间存在着矛盾。 饲料搅拌的充分利用是畜牧业发展的关键。而我国的饲料搅拌机市场主要由外国垄断，并且这些机器在我国的价格昂贵，将会影响畜牧业的发展前景。本设计通过对国内外的饲料搅拌机的价格、性能的了解，进行对饲料搅拌机的改动，最终设计成适合我国使用并且价格合理、操作方便的饲料搅拌机，解决饲料搅拌营养不均匀、饲料不能充分利用的问题，提升畜牧业的技术水平，促进畜牧业的发展。在配合饲料的工艺中，饲料的混合是一项很重要的工序，因为它直接关系到配合饲料质量，所以这个过程必须由饲料搅拌机来完成。本课题重点研究饲料搅拌机的叶片，实现饲料充分搅拌。研究内容是在有动力输入的情况下本装置根据螺旋叶片上的剪切面对多种成份的饲料进行混合加工。其具有一定的实用意义，基本解决饲料搅拌不均匀的实际问题。在养殖过程中，饲料搅拌机的应用具有以下意义：（1）可以提高养殖过程中的自动化程度。（2）可以改善劳动条件，减少劳动强度。（3）可以减少劳动力，提高养殖质量。（4）可以为猪配置营养均匀的养殖配方。1.2国内外研究现况及发展趋势（1） 国外研究现况最早的饲料加工机械是从粮食加工业发展而来的。其中英国饲料加工机械最早，自1860年世界上第一台锤片式粉碎机被发明出来，1875年美国成立了世界上最早的饲料公司，直到1910年出现了第一台体积式饲料搅拌机问世，到1913年蜜糖饲料搅拌机之后5年第一台立式饲料搅拌机问世。世纪三十年代到四十年代，是饲料工业发展较为迅速的阶段。到1927年批次搅拌系统问世，1957年第一台活底（dropbottom）卧式搅拌机问世。（2）国内研究现况从1890年，我国从英国引进了瓜式粉碎机。上世纪2030年代，英国、法国、德国分别在上海建立了奶牛饲料加工厂。1949年后，新中国成立，为了发展我国的养猪业各地开始研究饲料搅拌机，1965年建立了中国第一个饲料加工厂，生产搅拌饲料。（1）七十年代中后期：我国饲料加工业开始兴起。（2）到八十年代中后期：成飞速发展阶段，到1981年第一台加工机组研制成功。（3）到九十年代中后期：蓬勃发展，中国成为世界上第二饲料生产国。（3）国内外发展趋势 图1.2自落式搅拌机工作原理图 图1.3强制式搅拌机工作原理图随着技术的发展强制式搅拌机在德国BHS公司和ELBA公司、美国的JOHNSON公司和REX WORKS公司、意大利的SICOMA公司和SIMEN公司、等企业快速发展。到80年代末我国已经制造出了三种饲料搅拌机；第一代：浆式饲料搅拌机，因其结构简单、所需动力小和搅拌动作轻柔而受到青睐，但因其不能处理成捆饲草，一旦饲草过多机器无法承受，而且搅拌时间较长。第二代：卧式饲料搅拌机有卧式双螺旋、三螺旋、四螺旋和滚轮式等类型，卧式机的多个刀可以有效快速的切割饲料，卧式机型无法太大，因更大的机器需更大的螺旋，从而使搅拌箱容量减少。卧式机型还在于切割太快在处理纤维类饲料时一旦把握不好，就会过短的切割纤维，无法刺激动物的胃；第三代：立式饲料搅拌机，有立式单螺旋、双螺旋、三螺旋等。一经问世，就因其结构简单、可靠行强等特点得到用户的认可。饲料可在搅拌箱内，从底部到顶部，再从顶部到底部，不断循环切割。不但能处理成捆饲草，更适用也多种配方，但其搅拌箱较高，且没有后部料斗。自搅拌搅拌机问世到饲料搅拌机生产制造至今已有50多年，经过这么多年发展，饲料搅拌机已经成为禽畜养殖业中重要的机械设备，目前还有很多养殖户再用卧式饲料搅拌机，这代搅拌机容量大，高度较矮，但成本较高，动力需求大。第2章 总体方案设计2.1设计要求及整机参数选定为完成饲料搅拌机的设计，根据饲料搅拌机的功用，确定其主要参数；根据其结构特点和工作方式进行分析，对主要工作装置进行相关的设计计算；螺旋搅拌机构的结构与分布；传动部分的设计；确定传动比；螺旋搅拌机构的设计；搅拌机箱体、箱体支架的计算及工作量计算；轴的校核；运用AutoCAD制图软件，绘制饲料搅拌机装配图及主要零件图。本次整机选定参数如下：（1）最大装料量：1000kg左右；（2）进料斗处：添加横向进料螺旋，电机和皮带；（3）螺旋直径：400mm。2.2搅拌机原理分析立式饲料搅拌机又称垂直螺旋式搅拌机，适用于粉状配合饲料的搅拌。其结构如下图示，圆柱部分用来容纳饲料，圆锥部分用来集中饲料。图2-1 立式饲料搅拌机1-进料口 2-螺旋搅拌机构 3-圆筒 4-螺旋套筒 5-卸料口工作时，将已计量好的各种饲料分组依次倒入进料口，由螺旋将饲料垂直向上运送，到达螺旋角龙端部后抛出，再沿壳体圆筒和锥形部分的内壁下滑，流至底部，并再一次由垂直螺旋向上提升抛撒，如此经过多次反复循环，能获得搅拌均匀的饲料。搅拌完毕后打开卸料活门，将饲料卸出。机壳与上下两部分组成，上部为圆柱形，主要用来容纳物料，下部分为圆锥形用来集中饲料。机壳正中间有垂直安装的螺旋螺旋，用来在壳体内连续提升饲料。为使垂直螺旋有效地提升和提高输送效率，螺旋应采用较高转速，一般为200400r/min。传动装置设置在机壳圆柱部分的顶部，由三角带或锥齿轮传动，机架由角钢焊接而成。2.3饲料搅拌机方案选定本次设计的饲料搅拌机在现有常用立式饲料搅拌机基础上做如下改进优化即得到本次设计方案：（1）适当增加螺旋直径根据饲料搅拌机机理可知，螺旋直径与搅拌效率正正比关系，适当的提高螺旋直径，可减少搅拌时间，提高搅拌机的工作效率。现市面上的搅拌机螺旋直径多为200mm，现增加到400mm。（2）进料斗添加横向进料螺旋普通饲料搅拌机采取自流喂入式，物料流动缓慢加之螺旋螺旋的旋转对侧边喂入的饲料有排斥作用，不利于螺旋的抓取，因而在进料口底部增设一个横向进料螺旋强制喂料，提高了原有的自流喂入的装料效率，缩短时间，从而缩短搅拌周期，也避免在进料斗内存在的喂入死角。（3）增设撒料板在螺旋上部饲料出口处上部设计一个叶片状的撒料板，由于撒料板能将饲料及时抛出，有助于降低螺旋套筒内饲料充程度，从而使转矩在一定范围内降低。物料的抛撒情况变好，抛撒距离也增加，改善了物料在整个搅拌室的分布，加强抛撒饲料的能力，搅拌速度有所提高，增大饲料的运动空间，提高搅拌效果。（4）原理分析图2-1 立式饲料搅拌机结构示意图饲料在螺旋和撒料板的作用下不断地进行循环抛撒，因而打破了饲料在搅拌室中的层状结构，改变了同一平面上饲料颗粒的相互位置而达到搅拌。大直径的螺旋提高了螺旋运输速度，因而减少了搅拌时间，提高了搅拌机的工作效率；而进料斗添加横向进料螺旋了提高了原有的自流喂入的装料效率，缩短时间，从而缩短搅拌周期，也避免在进料斗内存在的喂入死角；增设撒料板又提高搅拌效果，因此改进后的搅拌机不仅搅拌效率得到较好的改善，也很好的增强了搅拌效果。改进后的立式饲料搅拌机工作流程为：开机饲料原材料进料斗横向进料螺旋搅拌室圆锥部分螺旋搅拌机构撒料板搅拌室圆柱部分搅拌室圆锥部分螺旋搅拌机构撒料板搅拌室圆柱部分（多次循环）搅拌室圆锥部分停机卸料口搅拌完成的饲料，详细工作流程图如图2-2所示。图2-2 立式饲料搅拌机工作流程图第3章 传动系统设计3.1螺旋搅拌机构传动系统设计3.1.1电动机的选择（1）选择电动机类型电动机是标准部件。因为室内工作，运动载荷冲击不大，所以选择Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。（2）电动机容量的选择饲料搅拌机在动力方面的优点就是配套动力小，目前市场上1t容量的饲料搅拌机约需配置3.75KW的动力，电动机额定功率只需略大于即可，查机械设计手册表19-1选取电动机额定功率为4 kw。 （3）电动机转速的选择饲料搅拌机中螺旋竖直安装，为使竖直的螺旋有效地提升和提高运输效率（在一定时间内增加饲料循环次数），螺旋应采用较高的转数，一般为200400r/min。而螺旋转数与单位时间内运输的饲料成正比，因此适当地提高螺旋转数可以加快饲料的循环速度，提高生产率。本饲料搅拌机螺旋搅拌机构选用转数300r/min。V带推荐的传动比为：所以电动机实际转速的推荐值为：符合这一范围的同步转速为750、1000r/min。综合考虑经济性，选用同步转速1000r/min的电机。综合上述（1）（2）（3）电机型号为Y132M1-6，其额定功率4，满载转速。3.1.2传动比计算（1）总传动比满载转速。故传动比为：满足V带推荐的传动比为：的范围，因此螺旋搅拌机构可以直接采用单级V带传动，不需再增加其他减速传动装置。即3.1.3运动和动力参数计算（1）各轴的转速电机轴 螺旋轴 （2）各轴的输入功率电机轴 ；螺旋轴 ；（3）各轴的输入转矩电机轴 ；螺旋轴 ；（4）整理列表轴名功率转矩转速传动比电机轴439.89603.2螺旋轴3.84122.243003.1.4 V带传动的设计（1）V带的基本参数1）确定计算功率：已知：；查机械设计基础表13-8得工况系数：；则：2）选取V带型号：根据、查机械设计基础图13-15选用A型V带，3）确定大、小带轮的基准直径（1）初选小带轮的基准直径：；（2）计算大带轮基准直径：圆整取标准值，误差小于5%，是允许的。4）验算带速：带的速度合适。5）确定V带的基准长度和传动中心距：中心距：初选中心距（2）基准长度：对于A型带选用（3）实际中心距：6）验算主动轮上的包角：由得主动轮上的包角合适。7）计算V带的根数：，查机械设计基础表13-3 得：；（2），查表得：；（3）由查表得，包角修正系数（4）由，与V带型号A型查表得： 综上数据，得取合适。8）计算预紧力（初拉力）：根据带型A型查机械设计基础表13-1得：9）计算作用在轴上的压轴力：其中为小带轮的包角。10） V带传动的主要参数整理并列表：带型带轮基准直径(mm)传动比基准长度(mm)A3.22240中心距（mm）根数初拉力(N)压轴力(N)6954169.11326.4（2）带轮结构的设计1）带轮的材料：采用铸铁带轮（常用材料HT200）2）带轮的结构形式：V带轮的结构形式与V带的基准直径有关。小带轮接电动机，较小，所以采用腹板式结构；大带轮较大采用轮辐式结构。查机械设计手册带轮宽度，详细结构如下图示：图3-1 螺旋搅拌机构大小带轮结构3.1.5螺旋叶片的设计根据连续输送机生产率的公式； 式中：F被输送饲料层的横断面积m2； 被输送饲料的堆积密度kg/m3； 被输送物材的轴向输送速度m/s。料层横断面面为：式中：D螺旋直径m； 充填系数，其值与物材的特性有关，见下表中的、K及A的值； c倾斜修正系数，见表45。在料槽中，饲料的充填系数影响输送过程和能量的消耗。当充填系数较小(即=5%)时，饲料堆积的高度低矮且大部分饲料靠近槽壁并且具有较低的圆周速度，运动的滑移面几乎平行于输送方向(图410a)。饲料颗粒沿轴向的运动要较圆周方向显著得多。所以，这时垂直于输送方向的附加饲料流不严重，单位能量消耗也较小。但是，当充填系数提高(即=13%或40%)时，则饲料运动的滑移面将变陡(图410b、c)。此时，在圆周方向的运动将比输送方向的运动强，导致输送速度的降低和附加能量的消耗。因而，对于水平饲料搅拌机来说，饲料的充填系数并非越大越好，相反取小值有利，一般取50%。各种微粒饲料的充填系数值可参考表44。饲料的轴向输送速度按下式计算：式中：h-螺旋节距m；ns-螺旋转速r/min；螺距h通常为：h1=k1D式中：k1-螺旋节距与螺旋直径的比值，与饲料性质有关，通常取k1=0.71，对于摩擦系数大的饲料，取小值（k1=0.70.8）；对于流动性较好，易流散的饲料，可取k1=1。表45饲料搅拌机倾斜修正系数c倾斜角05101520c1.000.900.800.700.65图3-2 不同充填系数时饲料层堆积情况及其滑移面将上式结合起来，则有：Q=47ck1D3ns即：（1）螺旋直径根据设计要求该饲料搅拌机螺旋直径选用400mm即：D=400mm（2）螺距h1=D取h1=D=400mm，所以螺距为400mm。（3）轴径d=(0.20.35)D取d=0.2D=0.2400=80mm，所以轴径为80mm。3.1.6 螺旋轴的设计（1）尺寸与结构设计计算1）螺旋轴上的功率P，转速n和转矩T，2）初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径。选取轴的材料45钢，调质处理。根据机械设计表11.3，取，于是得：该轴需焊接螺旋螺旋，连接螺旋部分轴径应满足d=(0.20.35)D，其中D为螺旋直径，该轴连接螺旋部分轴径选d=0.2D=0.2400=80mm，因此考虑到轴的连续性，最小直径选最小直径显然是安装大带轮处的直径。为了保证大带轮的轴向定位准确，该段轴长应比轮毂短12mm，前述已算得带轮宽，因此选大带轮与轴配合的长度。3）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度（a）为了满足半联轴器的轴向定位的要求2轴段左端需制出轴肩，轴肩高度轴肩高度，取故取2段的直径，长度。(b) 初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用角接触球轴承。根据，查机械设计手册选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承7212C，其尺寸为，故，轴承采用轴肩进行轴向定位，轴肩高度，取，因此，取。4）轴上零件的周向定位查机械设计表，联接大带轮的平键截面；螺旋与轴采用焊接连接。（2）强度校核计算1）求作用在轴上的力已知大带轮的直径为，则2）求轴上的载荷首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。在确定轴承支点位置时，从手册中查取a值。对于7212C型角接触球轴承，由手册中查得a=21mm。因此，轴的支撑跨距为根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出截面C是轴的危险截面。先计算出截面C处的MH、MV及M的值列于下表。载荷水平面H垂直面V支反力F，C截面弯矩M总弯矩扭矩3）按弯扭合成应力校核轴的强度根据式(15-5)及上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力，取，轴的计算应力已选定轴的材料为45Cr，调质处理。由表15-1查得。因此，故安全。3.1.7轴承及键的校核（1）轴承的校核1）选择的轴承为7212C型角接触球轴承，尺寸为，基本额定动载荷。2）当量动载荷前面已求得，轴承1、2受到的径向载荷为：轴承1、2受到的轴向载荷为：查简明机械工程手册-表7.7-39得轴承的当量动载荷为：按机械设计查得 3）验算轴承寿命因为，所以按轴承1的受力验算。对于滚子轴承，。预定寿命 ，合适。（2）键的校核1）选择键联接的类型和尺寸大带轮处选用单圆头平键，尺寸为2)校核键联接的强度键、轴材料都是钢，由机械设计查得键联接的许用挤压力为。键的工作长度： 合适3.1.8 轴承的润滑与密封（1）润滑方式轴承润滑选用ZL3型润滑脂（GB 73241987）用油量为轴承间隙的1/31/2为宜。（2）密封方式由于轴与轴承接触处的线速度，故选用半粗羊毛毡加以密封。3.2横向进料螺旋传动系统设计3.2.1电动机的选择（1）选择电动机类型电动机是标准部件。因为室内工作，运动载荷冲击不大，所以选择Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。（2）电动机容量的选择饲料搅拌机在动力方面的优点就是配套动力小，目前市场上1t容量的饲料搅拌机横向进给电机约需配置1.5KW的动力，电动机额定功率只需略大于即可，查机械设计手册表19-1选取电动机额定功率为1.5kw。 （3）电动机转速的选择螺旋转数与单位时间内运输的饲料成正比，因此适当地提高螺旋转数可以加快饲料的循环速度，提高生产率。本饲料搅拌机横向进给螺旋选用转数500r/min。V带推荐的传动比为：所以电动机实际转速的推荐值为：符合这一范围的同步转速为1000、1500r/min。综合考虑经济性，选用同步转速1500r/min的电机。综合上述（1）（2）（3）电机型号为Y90L-4，其额定功率1.5，满载转速。3.2.2传动比计算（1）总传动比满载转速。故传动比为：满足V带推荐的传动比为：的范围，因此横向进料螺旋可以直接采用单级V带传动，不需再增加其他减速传动装置。即3.2.3运动和动力参数计算（1）各轴的转速电机轴 螺旋轴 （2）各轴的输入功率电机轴 ；螺旋轴 ；（3）各轴的输入转矩电机轴 ；螺旋轴 ；（4）整理列表轴名功率转矩转速传动比电机轴1.510.2314002.8螺旋轴1.4427.55003.2.4 V带传动的设计（1）V带的基本参数1）确定计算功率：已知：；查机械设计基础表13-8得工况系数：；则：2）选取V带型号：根据、查机械设计基础图13-15选用A型V带，3）确定大、小带轮的基准直径（1）初选小带轮的基准直径：；（2）计算大带轮基准直径：圆整取标准值，误差小于5%，是允许的。4）验算带速：带的速度合适。5）确定V带的基准长度和传动中心距：中心距：初选中心距（2）基准长度：对于A型带选用（3）实际中心距：6）验算主动轮上的包角：由得主动轮上的包角合适。7）计算V带的根数：，查机械设计基础表13-3 得：；（2），查表得：；（3）由查表得，包角修正系数（4）由，与V带型号A型查表得： 综上数据，得取合适。8）计算预紧力（初拉力）：根据带型A型查机械设计基础表13-1得：9）计算作用在轴上的压轴力：其中为小带轮的包角。10）V带传动的主要参数整理并列表：带型带轮基准直径(mm)传动比基准长度(mm)A2.81400中心距（mm）根数初拉力(N)压轴力(N)3922109424.6（2）带轮结构的设计1）带轮的材料：采用铸铁带轮（常用材料HT200）2）带轮的结构形式：V带轮的结构形式与V带的基准直径有关。小带轮接电动机，较小，所以采用腹板式结构；大带轮较大采用轮辐式结构。查机械设计手册带轮宽度，详细结构如下图示：图3-3 横向进料螺旋大小带轮结构3.2.5 螺旋螺旋叶片的设计根据连续输送机生产率的公式； 式中：F被输送饲料层的横断面积m2； 被输送饲料的堆积密度kg/m3； 被输送物材的轴向输送速度m/s。料层横断面面为：式中：D螺旋直径m； 充填系数，其值与物材的特性有关，见下表中的、K及A的值； c倾斜修正系数，见表45。 在料槽中，饲料的充填系数影响输送过程和能量的消耗。当充填系数较小(即=5%)时，饲料堆积的高度低矮且大部分饲料靠近槽壁并且具有较低的圆周速度，运动的滑移面几乎平行于输送方向(图410a)。饲料颗粒沿轴向的运动要较圆周方向显著得多。所以，这时垂直于输送方向的附加饲料流不严重，单位能量消耗也较小。但是，当充填系数提高(即=13%或40%)时，则饲料运动的滑移面将变陡(图410b、c)。此时，在圆周方向的运动将比输送方向的运动强，导致输送速度的降低和附加能量的消耗。因而，对于水平饲料搅拌机来说，饲料的充填系数并非越大越好，相反取小值有利，一般取50%。各种微粒饲料的充填系数值可参考表44。饲料的轴向输送速度按下式计算：式中：h-螺旋节距m；ns-螺旋转速r/min；螺距h通常为：h1=k1D式中：k1-螺旋节距与螺旋直径的比值，与饲料性质有关，通常取k1=0.71，对于摩擦系数大的饲料，取小值（k1=0.70.8）；对于流动性较好，易流散的饲料，可取k1=1。表45饲料搅拌机倾斜修正系数c倾斜角05101520c1.000.900.800.700.65图3-4 不同充填系数时饲料层堆积情况及其滑移面将上式结合起来，则有：Q=47ck1D3ns即：（1）螺旋直径选定横向进给螺旋的=30m3/h，取=0.25，取k1=1.0，c=1，ns=500r/min.代入式(4.14)得：30=470.2511.0D3500求得：D=172.2mm，因为饲料搅拌机的螺旋直径应根据下列的标注系列进行圆整：D=150；200；250；300；400；500；600mm取D=200mm所以螺旋直径为200mm。（2）螺距h1=D取h1=D=200mm，所以螺距为200mm。（3）轴径d=(0.20.35)D取d=0.2D=0.240=40mm，所以轴径为40mm。3.2.6 螺旋轴的设计（1）尺寸与结构设计计算1）螺旋轴上的功率P，转速n和转矩T，2）初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径。选取轴的材料45钢，调质处理。根据机械设计表11.3，取，于是得：该轴需焊接螺旋螺旋，连接螺旋部分轴径应满足d=(0.20.35)D，其中D为螺旋直径，该轴连接螺旋部分轴径选d=0.2D=0.2200=40mm，因此考虑到轴的连续性，最小直径选最小直径显然是安装大带轮处的直径。为了保证大带轮的轴向定位准确，该段轴长应比轮毂短12mm，前述已算得带轮宽，因此选大带轮与轴配合的长度。3）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度（a）为了满足半联轴器的轴向定位的要求2轴段左端需制出轴肩，轴肩高度轴肩高度，取故取2段的直径，长度。(b) 初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用角接触球轴承。根据，查机械设计手册选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承7206C，其尺寸为，故，轴承采用轴肩进行轴向定位，轴肩高度，取，因此，取。4）轴上零件的周向定位查机械设计表，联接大带轮的平键截面；螺旋与轴采用焊接连接。（2）强度校核计算1）求作用在轴上的力已知大带轮的直径为，则2）求轴上的载荷首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。在确定轴承支点位置时，从手册中查取a值。对于7206C型角接触球轴承，由手册中查得a=17mm。因此，轴的支撑跨距为根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出截面C是轴的危险截面。先计算出截面C处的MH、MV及M的值列于下表。载荷水平面H垂直面V支反力F，C截面弯矩M总弯矩扭矩3）按弯扭合成应力校核轴的强度根据式(15-5)及上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力，取，轴的计算应力已选定轴的材料为45Cr，调质处理。由表15-1查得。因此，故安全。3.2.7轴承及键的校核（1）轴承的校核初步选择滚动轴承型号7206C角接触球轴承，其基本额定动载荷为Cr=51.8KN，基本额定静载荷为C0r=63.8KN。径向当量动载荷动载荷为，查得，则有满足要求。（2）键的校核1）选择键联接的类型和尺寸联轴器处选用单圆头平键，尺寸为2)校核键联接的强度键、轴材料都是钢，由机械设计查得键联接的许用挤压力为键的工作长度，合适3.2.8 轴承的润滑与密封（1）润滑方式轴承润滑选用ZL3型润滑脂（GB 73241987）用油量为轴承间隙的1/31/2为宜。（2）密封方式由于轴与轴承接触处的线速度，故选用半粗羊毛毡加以密封。3.3搅拌箱设计搅拌箱主要影响装料量，即批次搅拌质量。本搅拌机要求最大装料量：1000kg（饲料容量为500Kg/m3），考虑到饲料搅拌时需要有一定的富余空间便于饲料搅拌过程中的抛撒，因此取搅拌箱容积为2.5m3。搅拌箱采用整体式结构，为了便于卸料设计成上半部分为圆柱体下半部分为圆锥体，由5mm冷轧钢板卷制后焊接而成，搅拌箱整体结构及尺寸如下图3-4示：图3-4 搅拌箱3.4螺旋套筒的设计螺旋套筒与螺旋之间的距离通常为812mm，间距过大螺旋对饲料运输的效率下降，间距过小则会导致螺旋与套筒磨损加剧，为了兼顾效率与磨损，本饲料搅拌机螺旋套筒与螺旋之间的距离取10mm。由于螺旋套筒只是在螺旋对饲料向上运输的过程中起到导向作用，所承受的压力和扭矩均比较小，因此采用5mm冷轧钢板卷制焊接而成，而后通过六根连接杆焊接连接于搅拌箱内壁。如图3-4所示：3.5撒料板设计饲料被螺旋提升到顶端后到达撒料板处，在离心力和撒料板的作用下，向整个搅拌室的四周抛撒。因为撒料板不同半径处的离心力不同，食饲料被抛出的速度大小和方向不尽相同，因此各饲料颗粒的飞行距离和路线也不一样。就是相同半径上的饲料颗粒，由于其大小不同，所受空气阻力的影响也不一样，飞行路线也不同。这样，饲料颗粒在飞行和下落中搅拌，即抛撒搅拌。这就是搅拌机的主要搅拌左右之一。撒料板采用叶片式结构，由5mm冷轧钢板焊接而成，通过螺钉固定于螺旋轴上，随螺旋一同转动，撒料板半径应大于螺旋半径才便于饲料的抛撒，取300mm。撒料板的结构和尺寸如下图示：图3-5 撒料板3.6进、出料斗设计为了使装卸饲料更加方便，减少死角，采用圆筒形进出料口。料斗均采用5mm冷轧钢板焊接而成。饲料搅拌机进料口、出料口同用户现场开设，一般应从尾部进料，头部出料，但也可以从头部进料尾部出料，如需要中部进料，头部、尾部出料，或头部进料，中间出料，则为非标准制法，须由用户提供简图。出料口横截面的计算因为输送量为30m3/h；轴向输送速度为=所以截面积为s=因此进、出料口的横截面要大于0.01m2。3.6.1进料斗设计进料口是用以连接饲料搅拌机和进料漏斗的部件，其由盖寸口夹紧在机盖上，也可用焊接的方法与机盖相联，装置进料口时应在所装的机盖上按进料口内孔开尺寸。3.6.2出料斗设计出料口由钢板及扁钢焊接而成，使用时将出料口焊在机壳上，其法兰石与溜槽法兰相连接，出料口的机壳应按出料口的内孔尺寸开孔。图3-6 进料斗3.7机架设计机架采用四角支架，使用M20的地脚螺栓固定，支架采用5号等边角钢焊接而成，搅拌箱与机架也通过焊接连接。详细结构如下图示：图3-7 机架第4章 搅拌机的维护与保养饲料搅拌机是用来输送粉状、粒状、小块状饲料的一般用途的输送设备，各种轴承均处于灰尘中工作，因此在这样工况条件下的饲料搅拌机的合理操作与保养就具有更大的意义，饲料搅拌机的操作和保养主要要求如下：（1）饲料搅拌机应无负载起动，即在机壳内没有饲料时起动，起动后方能向饲料搅拌机给料。（2）饲料搅拌机初始给料时，应逐步增加给料速度至达到额定输送能力，给料应均匀，否则容易造成输送饲料的积塞，驱动装置的过载，使整台机器早日损坏。（3）为了保证饲料搅拌机无负载起动的要求，输送机在停车前应停止加料，等机壳内饲料完全输尽后方可停止运转。（4）被输送饲料内不得混入坚硬的大块饲料，避免螺旋卡死而造成饲料搅拌机的损坏。（5）在使用中经常检视饲料搅拌机各部位的工作状态，注意各紧固机件是否松动，如果发现机件松动，则应立即拧紧螺钉，使之重新紧固。（6）应当特别注意螺旋管与联接轴间的螺钉是否松动，如发现此现象应立即停止，矫正之。（7）饲料搅拌机的机盖在机器运转时不应取下，以免发生事故。（8）饲料搅拌机运转中发生不正常现象均应加以检查，并消除之，不得强行运转。（9）饲料搅拌机各运动机件应经常加润滑油。1)驱动装置的减速器应按其说明书要求润滑。 2)饲料搅拌机两端轴承箱内用锂基润滑脂，每半月注入一次约5克。3)饲料搅拌机吊轴承，选用M1类别，其中80000型轴承浸在融化了润滑脂中，与润滑脂一道冷却，重新装好后使用；如尼龙密封圈损坏应及时更换，使用一年，用以上方法再保养一次，可获良好效果。4)饲料搅拌机吊轴承，选用M2类别，每班加注润滑脂，每个吊轴承瓦注脂约5克，高温饲料应使用ZN2钠基润滑脂GB492-77，采用自润滑轴瓦，也应加入少量润滑脂。（10）提高螺旋叶片耐磨性的措施饲料搅拌机的寿命取决于螺旋叶片的耐磨性螺旋叶片磨损最严重的地方是它的顶部磨损主要是磨粒磨损、氧化磨损和热磨损提高螺旋叶片的耐磨性，可采取下列措施：1)表层强化处理表层强化并不仅仅提高表层硬度，还可使金属材料表面具有某种特殊的化学性能表面强化处理可以采用电弧和火焰方法来提高金属材料表面的硬度一般来说，硬度高，耐磨性好2)在靠螺旋叶片上部装上耐磨钢片或覆盖增强高分子耐磨片，磨损后可很快地更换3)刷涂耐磨涂层，如耐磨涂料，这种涂料粘结力强，成型好，稳定性高，摩擦系数小，具有一定的机械强度，刷涂工艺简单，适合于温度小于100的场合，但抗冲击性差试验证明这种耐磨涂料的耐磨性比铸铁高2.5倍4)以聚四氟乙烯为基材，填充高分子粉或合金粉和氧化物等材料，采用粉末冶金烧结成型的螺旋叶片，其耐磨性很高，年磨损量只有0.0020.004mm（11）机械密封的防护1)选材 环境不同，选材不同，既要照顾选材的一致性，又要照顾环境腐蚀差异；温度、浓度、压力不同，选材不同；同一介质温度，浓度、压力不同，腐蚀情况各异，要对腐蚀性有所了解，酌情选材；腐蚀形式不同，选材不同。 2)结构设计 避免与介质接触的设计。采用内装式、外装式、隔离液等机械密封，涂层、保护套也可起到与介质隔离的作用。端面设计。采用镶嵌结构，端面为压应力，可避免应力腐蚀破裂。弹簧防腐设计。从结构上使弹簧不与介质接触是较好的方法，如外装上喷涂保护层、加保护套等。改旋转型为静止结构。辅助密封圈。只要缝隙足够小，所有材料都可能产生缝隙腐蚀。波纹管与轴套接触面宽且取消辅助密封圈，是一种好的密封。3)维护与使用 建立封液及冷却系统，并经常更换封液及冷却液，加强对端面冷却。检修与安装时，严禁敲击密封件，以防止局部相变而为腐蚀提供条件。密封件安装前，应严格地清洗干净。结 论大学生涯的最后一学期马上就过完了，经过将近两个月的努力，毕业设计终于接近了尾声。这段时间的奋战，从一开始的查阅资料、选定题目，到后面数周的埋头计算、设计，每天的日子过得都很充实。在我完成毕业设计之前，我觉得毕业设计只是对多年来学到的知识的一个简单总结，但通过毕业设计还是找到我在专业知识上的不足之处。毕业设计不仅要对以前的知识进行一次测试，还要对自己的四年来专业知识的检验，通过毕业设计使我了解到自己的专业知识和电脑操作能力还比较欠缺，自己要学习的东西还太多，潜意识里以为自己四年来的专业知识已经足够完成这次的毕业设计，等到真正上手去做的时候才发现自己还差得很多。在最后毕业设计快要做完时，自己脑中的感受有太多太多，也明白了一些道理，明白了到底怎样有效的学习，怎样快速的理解并掌握新知识，这些不仅在毕业设计中有用，在我自己毕业后所要面对的工作和生活中都将用处很大。在做毕业设计的这段时间，由于知识上的欠缺找到了自己的一位学习搭档，两人之间相互提出问题、探讨问题，甚至说是互相争论，都有效的促进了双方对专业知识的掌握程度和毕业设计进度，所以在毕业设计的这段时间虽然辛苦，但更多的是激情和喜悦。我心里的感受很多很多，无论怎么学还是不学都比较难，实在是很难开始，不知道该怎么开始，最后完成了一种解脱的感觉，用一句话简单来讲，那就是知识必须应用才能达到它的价值！最后要感谢我的指导老师余斌老师在整个毕业设计过程中对我们悉心的指导，非常感谢老师在自己忙碌的工作中抽出时间来给我们答疑解惑并督促我们。经过这段时间的毕业设计过程，自己掌握了更好的