双轴桨叶式高效混合机工作机构设计课件

江西农业大学学士学位答辩

双轴桨叶式高效混合机工作机构设计指导教师:严霖元姓名:汪奇超班级:机制051班江西农业大学学士学位答辩

双轴桨叶式高效混合机工作机构设计1第一章设计任务设计一种适用于食品、医药、化工、建材、塑料、饲料等行业的粉体混合，可进行固-固混合、喷加液体混合的混合机。并具有适用物料范围广，混合精度高，混合速度快，混合过程温和，运转平稳，噪声低，不污染环境，安装、使用、维修保养方便的特点。根据参考有关书籍，我们设定主要技术参数如下：产量500KG电动机功率11KW参与设计的共三个人，本人负责的是混合机构带有桨叶轴和控制放料口的连杆机构的设计第一章设计任务设计一种适用于食品、医药、化工、建材、塑料、2第二章工作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。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。从而物料在混合机的中央部位形成了一个流态化的失重区(见图1)度安装，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安装，且以低圆周速转，使物料快速、充分、均匀地混合。图1物料混合运动示意图第二章工作原理该双轴混合机主要由两根相反旋转的轴以一定的3第三章混合机壳体的计算根据孙楠同学对壳体的设计计算，得出的数据如下：混合机有效容积V=1.67W型壳体内径=802.88mm壳体的长度L=1235.2mm第三章混合机壳体的计算根据孙楠同学对壳体的设计计算，得出的4第四章叶片设计

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。为保证桨叶与机体内壁的间隙均匀一致，桨叶顶端边线应设计成椭圆弧线。第四章叶片设计1.桨叶的形状的设计5

2.叶片的安装方式叶片的安装方式是保证双轴混合机性能的关键，安装不恰当，就不能达到期望的忧越性能；叉根据物料流态化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(待定)．如图3所示。3.叶片参数的确定如图3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α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：a=L/4K(K=2,4,6…)(4)上式中：a—叶片径向投影长度(mm)L—混合机壳体长度(L=1235.2mm)k～偶数因子(取k=4)则式(4)：a=1235.2/16=77.2(mm)根据图2的几何关系：c=a/SINα图3叶片安装示意图2.叶片的安装方式图3叶片安装示意图64.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V、在轴线上的速度为．圆周上的速度为运动示意图如图4：通过计算得出角α=33C=a/SINα=77.2/SIN33°=141.65（mm）图4物料颗粒运动示意图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75.桨叶与轴的配合

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，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。桨叶通过支撑杆固定在轴上，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。桨叶与轴的配合如图5所示6.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。图5桨叶与轴的配合示意图5.桨叶与轴的配合机体内并排装有两个转子，转子由轴和多组桨8第五章转子的设计转子的安装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错及相位为180°的安装方式．如图6所示图6两转子安装关系示意图第五章转子的设计转子的安装图6两转子安装关系示意图9第六章出料机构工作原理该机底部设有两个出料门．一般采取大开门结构，门体设计时应考虑位置微调结构，必要时，可方便地调节门体位置，使门体紧贴于机槽底部，保证出料门位置正确，密封可靠。门框周围还应设置橡胶密封件，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。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，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。支杆1和支杆5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。第六章出料机构工作原理该机底部设有两个出料门．一般采取大10第七章放料机构各零件的设计和选择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：根据力平衡原理，如图9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：-弹簧反作用力-活塞杆上的推力D-活塞直径P-气缸工作压力-气缸工作时的总阻力-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=0.3~0.5，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=0.7~0.85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。又因为混合机在工作时转子匀速转动，=0.7~0.85，所以：==274.75N图9第七章放料机构各零件的设计和选择1.气缸的设计与计算根据112.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。d式中-气缸的推力-活塞杆材料的许用应力=/S-材料的抗拉强度S-安全系数S1.4选用材料Q235，Q235的抗拉强度为370-500MPA，取=400.可得：d34.37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400，直径为35。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，冲压性以及焊接性良好，热处理为淬火加回火。2.活塞杆的设计12根据固定铰链的的中心位置，通过作图法设计出各杆的长度尺寸，各杆的尺寸详见零件图。经过校核后连杆的强度符合要求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5和杆1与轴通过键相连接，采用A型普通平键。平键的尺寸如下：B·H·L=32·18·100（mm）R=b/2杆1和杆5是通过两根直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，加工容易，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，бB=640Mpa，бS=355Mpa。光轴的长度为箱体的长度1235.2mm，光轴的直径由经验选取60mm。根据固定铰链的的中心位置，通过作图法设计出各杆的长度尺寸，各13第八章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。第八章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14第九章电动机的选择及叶片轴转速的确定

由于该混合机适合于添加高液态糖脂，相对电机功率要大些．笔者建议选用电机功率不应低于7．5k，设主从链轮传动比为1：1，初步选择电动机为JXJ5—35一ll的摆线针轮减速电动机，电机功率为l1kw输出转速为41．7r／min，则叶片轴的转速为n=41．7r／min。而此转速与我在计算转子的转速符合，在34.31(r/min)<n<47.21(r/min)的范围内。第九章电动机的选择及叶片轴转速的确定由于该混合机适合于添加15致谢在做毕业设计的过程中，我得到了严霖元老师的悉心指导，在此我表示衷心地感谢！同时感谢本组成员孙楠同学和葛青松同学的帮助，是我们的团结协作才顺利完成了本次毕业设计。最后还要感谢各位评委老师，您们辛苦了！致谢在做毕业设计的过程中，我得到了严霖元老师的悉心指导，在此16江西农业大学学士学位答辩

双轴桨叶式高效混合机工作机构设计指导教师:严霖元姓名:汪奇超班级:机制051班江西农业大学学士学位答辩

双轴桨叶式高效混合机工作机构设计17第一章设计任务设计一种适用于食品、医药、化工、建材、塑料、饲料等行业的粉体混合，可进行固-固混合、喷加液体混合的混合机。并具有适用物料范围广，混合精度高，混合速度快，混合过程温和，运转平稳，噪声低，不污染环境，安装、使用、维修保养方便的特点。根据参考有关书籍，我们设定主要技术参数如下：产量500KG电动机功率11KW参与设计的共三个人，本人负责的是混合机构带有桨叶轴和控制放料口的连杆机构的设计第一章设计任务设计一种适用于食品、医药、化工、建材、塑料、18第二章工作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。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。从而物料在混合机的中央部位形成了一个流态化的失重区(见图1)度安装，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安装，且以低圆周速转，使物料快速、充分、均匀地混合。图1物料混合运动示意图第二章工作原理该双轴混合机主要由两根相反旋转的轴以一定的19第三章混合机壳体的计算根据孙楠同学对壳体的设计计算，得出的数据如下：混合机有效容积V=1.67W型壳体内径=802.88mm壳体的长度L=1235.2mm第三章混合机壳体的计算根据孙楠同学对壳体的设计计算，得出的20第四章叶片设计

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。为保证桨叶与机体内壁的间隙均匀一致，桨叶顶端边线应设计成椭圆弧线。第四章叶片设计1.桨叶的形状的设计21

2.叶片的安装方式叶片的安装方式是保证双轴混合机性能的关键，安装不恰当，就不能达到期望的忧越性能；叉根据物料流态化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(待定)．如图3所示。3.叶片参数的确定如图3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α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：a=L/4K(K=2,4,6…)(4)上式中：a—叶片径向投影长度(mm)L—混合机壳体长度(L=1235.2mm)k～偶数因子(取k=4)则式(4)：a=1235.2/16=77.2(mm)根据图2的几何关系：c=a/SINα图3叶片安装示意图2.叶片的安装方式图3叶片安装示意图224.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V、在轴线上的速度为．圆周上的速度为运动示意图如图4：通过计算得出角α=33C=a/SINα=77.2/SIN33°=141.65（mm）图4物料颗粒运动示意图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235.桨叶与轴的配合

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，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。桨叶通过支撑杆固定在轴上，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。桨叶与轴的配合如图5所示6.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。图5桨叶与轴的配合示意图5.桨叶与轴的配合机体内并排装有两个转子，转子由轴和多组桨24第五章转子的设计转子的安装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错及相位为180°的安装方式．如图6所示图6两转子安装关系示意图第五章转子的设计转子的安装图6两转子安装关系示意图25第六章出料机构工作原理该机底部设有两个出料门．一般采取大开门结构，门体设计时应考虑位置微调结构，必要时，可方便地调节门体位置，使门体紧贴于机槽底部，保证出料门位置正确，密封可靠。门框周围还应设置橡胶密封件，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。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，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。支杆1和支杆5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。第六章出料机构工作原理该机底部设有两个出料门．一般采取大26第七章放料机构各零件的设计和选择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：根据力平衡原理，如图9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：-弹簧反作用力-活塞杆上的推力D-活塞直径P-气缸工作压力-气缸工作时的总阻力-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=0.3~0.5，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=0.7~0.85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。又因为混合机在工作时转子匀速转动，=0.7~0.85，所以：==274.75N图9第七章放料机构各零件的设计和选择1.气缸的设计与计算根据272.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。d式中-气缸的推力-活塞杆材料的许用应力=/S-材料的抗拉强度S-安全系数S1.4选用材料Q235，Q235的抗拉强度为370-500MPA，取=400.可得：d34.37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400，直径为35。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，冲压性以及焊接性良好，热处理为淬火加回火。2.活塞杆的设计28根据固定铰链的的中心位置，通过作图法设计出各杆的长度尺寸，各杆的尺寸详见零件图。经过校核后连杆的强度符合要求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5和杆1与轴通过键相连接，采用A型普通平键。平键的尺寸如下：