斜式单螺带混合机的设计

本科毕业论文说明书（论文）题目：斜式单螺带混合机作者：邢银龙指导老师：谢文华安徽农业大学经济技术学院07机制合肥230036摘要：螺带混合机是由U形容器、螺带搅拌叶片和传动部件组成；U形的长体筒体结构，保证了被混合物料（粉体、半流体）在筒体内的小阻力运动。正反旋转螺条安装于同一水平轴上，形成一个低动力高效的混合环境，螺带状叶片一般做成双层或三层，外层螺旋将物料从两侧向中央汇集，内层螺旋将物料从中央向两侧输送，可使物料在流动中形成更多的涡流。加快了混合速度，提高混合均匀度；螺带混合机出料方式：粉体物料采用气动大开门结构形式，具有卸料快、无残余等优点；高细度物料或半流体物料采用采用手动蝶阀或者气动蝶阀。可配置加热或冷却夹套。加热方式有电加热和导热油加热两种方式。冷却工艺可直接向夹套内注入冷却水，夹套换热面积大，冷却速度快。小型号混合机采用减速机直联方式，结构简单，运行可靠度高，维护方便。大型号混合机采用皮带轮带动摆线减速机驱动，皮带传动的弹性连接有在超载时保护传动部件的优势。关键词：传动装置，悬挂轴承，斜式单螺带，1引言为了适应粮食工程在国民经济各部门的高速发展，螺带混合机的设计、新技术、新设备不断涌现，本次设计主要设计斜式螺带混合机，主要用于混合各种材料。螺带混合机仅能实现生产过程中各工段的连接，组成流水生产线，而且可以在混合物料的同时进行其他工艺作业，如对物料搅拌、筛分、干燥、装卸、堆码等。还可以结合其他控制物料的流量，达到控制整个生产节奏和速度的目的。混合机械的选用是否合理、技术性能是否良好，技术状态是否正常，不仅对企业的生产效率、经济效益起重要作用，而且还影响着企业生产的现代化程度、工人的劳动强度和劳动条件、安全生产和环境保护等。对社会来讲，高效率的混合机械还能节省能源、减少污染，提高车站、码头、仓库的利用率，促进工农业的发展，创造社会效益。2斜式单螺带混合机的基本设计本科毕业论文说明书（论文）2.1设计要求1、螺带混合机应用于农药、兽药、食品、化学品、生物、养殖业、陶瓷、耐火材料、塑胶、复合肥等固-固（即粉体与粉体）固-浆（即粉体与胶浆液）的混合，还特别适应粘稠的物料混合。2、使用限期为10年，小批量生产，两班制工作。2.2工作运动简图和装配图如下图2-1所示，动力由电动机输出，通过联轴器把动力传给了减速装置（圆柱圆锥减速器），减速装置通过输出轴和花键把动力传递给了螺旋轴，最终带动了机器的工作旋转。图2-1单螺带混合机运动简图1-电动机2-联轴器3-齿轮4-轴5-圆锥齿轮6-花键7-进料口8-螺旋叶片9-螺旋轴10-出料口本科毕业论文说明书（论文）图2-2斜式单螺带混合机的装配图1—齿轮轴2--轴承盖3—圆锥滚子轴承4—密封圈5—斜齿轮6—中间轴7—锥齿轮8—花键9—端盖10—进料口11—筒壳12—端盖13—出料口2.3．斜式单螺带混合机的选用1．如何选择混合设备（1）、根据精度要求选择混合设备。混合设备的精度是保证粉体产品质量的基本要素，其内涵一般包括混合均匀度、自然残留量、以及密封性能等。象食品、饲料预混料和部分化工添加料在这一方面一般都有比较高的要求。以饲料预混料为例，其生产设备按国标要求必须达到混合均匀度变异系数cv≤5％，自然残留量≤0．8％，无明显泄料现象，有些企业的标准更高一些，其可供选择的常用设备有双轴桨叶混合机、锥型双螺旋混合机、容器和转子同时旋转的混合设备，部分高速粉碎和气流搅拌等异形混合设备在一定条件下也能满足这些要求。另外，本科毕业论文说明书（论文）有些混合设备在一般情况下不能达到某一指标，但当采用一些特殊结构后往往会得到有效地改善。如单轴高效混合机在采用立体桨叶转子结构后会把混合均匀度变异系数CV从8％降低到5％，甚至3％以内；又如大部分卧式混合设备在采用90°全常大开门和喷吹自清系统后能够极大地降低物料的自然残留量，在采用斜锲式出料门结构和轴端气密封结构后能够基本杜绝混合机漏料现象。（2）根据工况条件选择混合设备。工况条件的内容比较广泛，包括物料的各项物理特性和化学特性及其对设备的影响、物料在混合过程有无特殊处理要求以及设备的安装空间等等，更由于各种条件限制的程度都不尽相同（3）根据经济状况选择混合设备。经济费用往往是用户在选择设备时优先考虑的因素之一2.混合机的分类1.可搬式可采用夹钳扳手将其安装在容器任何位置边缘，安装和拆卸比较方便。可以由电动机直接驱动。转速为300-1800R/MIN，配用动力通常为2KW左右。2.立式小型多用0.2KW电动机，转速为350R/MIN，大型为4-150KW，转速为10-120R/MIN3.喷流式在贮槽下部插进一根喷管，其形式呈直线或Y型，大型为4-150KW。4.喷气式又称气体吹入式。它工作原理是利用空压机中气体吹入箱体中，利用气泡剧烈运动起搅拌作用3斜式单螺带混合机零部件的设计3.1进料口形状见图3-1，尺寸见表3-1本科毕业论文说明书（论文）图3-1进料口表3-1进料口尺寸mm螺旋直径DABC1Ctd重量kg250270356330120394.803.2出料口出料口形状见图3-2，其尺寸见表3-2所示。本科毕业论文说明书（论文）图3-2出料口表3-2方形料口尺寸mm螺旋直径DABC1CEtd重量kg25027637433019510497.523.3底座底座形状见图3-3，其尺寸见表3-3所示。本科毕业论文说明书（论文）图3-3底座表3-3底座尺寸mm螺旋直径D装配尺寸重量kgABCEFGHR1RJmrt2502607520017405220138160252020206.063.4螺旋轴设计螺带混合机的轴一般采用空心轴（钢管）制成。这是因为轴体承受相同扭矩的情况下，空心轴所需的材料和重量都要比实心轴节省，且相互之间的连接也较方便。为了便于制造和装配，螺旋体一般制成2~4m长的节段，使用时将各节段连接起来。在轴与轴的连接处和安装轴承处所需使用一小段实心轴，其联接方法如下图所示。即在联接处将实心轴伸入实心轴内，再在空心轴外面套一段长约200mm的套筒，然后再用螺栓按相互垂直方向对穿套筒与两轴紧固。当采用此本科毕业论文说明书（论文）图3-4螺带混合机轴的联接种联接时，螺旋叶片应与套筒连接在一起。考虑到轴的长度比较长对轴刚度和强度的影响，我们在螺旋轴的中间加上组合式的滑动轴承3.5混合机叶片设计根据输送工艺的要求，混合即叶片有多种形式，常用的有平叶片、倾斜叶片、和弯曲叶片等种。我所选用的为弯曲叶片适合搅拌多种物料尤其对中等粘度特别有效，混合声场能力较高，能量消耗少，搅拌效率较高，有较高的局部剪切效应，容易清洗。根据使用要求，我们采用弯曲混合机叶片。标准螺旋3.6联轴器的选择选用弹性柱销联轴器，此联轴器结构简单，制造容易，装拆更换弹性元件方便，有微量补偿两轴线偏移和缓冲吸振能力，主要用于载荷平稳，启动频繁，对缓冲要求不高的中、低速轴系传动3.7轴承的选择高速轴：由机械设计手册，选用30205中间轴：由机械设计手册，选用30205低速轴：由机械设计手册，选用30211螺旋轴：由机械设计手册，两端选用30211，其中考虑到下面的轴承受力比较大,因此我们采用一对轴衬背靠背使用。考虑到螺旋轴比较长，为了提高轴的刚度和强度我们在螺旋轴的中间加上组合式滑动轴承。4斜式单螺带混合机的计算分析4.1螺旋直径及螺旋轴转速的计算（1）螺旋直径的计算本科毕业论文说明书（论文）螺旋直径为：)(5.2mCQKD式中：Q---输送能力，t/h；K---物料特性系数，常用物料的K值，见表1----填充系数，见表4-1C---倾角系数，见表4-2根据公式4-1，及表4-1.4-2代入数值得：)(236.065.0*3.1*35.015*049.05.25.2mCQKD取螺旋轴直径D=0.250m。表4-1常用物料的填充，特性，综合系数物料的粒度物料的磨琢性物料的典型例子推荐填充系数-推荐螺旋面型式特性系数K综合系数A粉状无磨琢性半磨琢性面粉,石灰0.35-0.40实体螺旋面0.041575粉状磨琢性水泥,石膏粉0.25-0.30实体螺旋面0.056535粒状无磨琢性半磨琢性谷物,颗粒状食盐0.25-0.35实体螺旋面0.049050粒状磨琢性砂,造型土0.25-0.30实体螺旋面0.060030小块a60mm无磨琢性半磨琢性煤,石灰石0.25-0.30实体螺旋面0.053740小块A60mm磨琢性卵石,砂岩0.20-0.25实体螺旋面或带式螺旋面0.064525中等及大块a60mm无磨琢性半磨琢性块煤0.20-0.25实体螺旋面或带式螺旋面0.060030中等及大块a60mm磨琢性干黏土,焦碳0.125-0.20实体螺旋面或带式螺旋面0.079515固状粘性.易含水的糖0.125-0.20带式螺旋0.0710204-1本科毕业论文说明书（论文）结块面表4-2倾角系数表（2）螺旋轴转速的计算螺旋轴转速在满足输送能力的条件下不宜过高以免物料受过大的切向力而被抛起,以至无法向前输送。因此，螺旋转速n不能超过某一极限值min)/(rDAjnn式中：A---表示物料综合系数，见表1。A值与K值对应，计算时应成组选用。按上式计算的转速n应圆整为下列转速：20，30，35，45，60，75，90，120，150，190r/min。根据公式4-2代入数值得：min)/(103236.050rDAnnj转速圆整后取n=90r/min。（3）验算用螺旋直径D及转速n圆整后的数值，还必须对填充系数进行验算：tCnDQ247式中：t----螺旋节距t=0.8D，m。若按公式4-3求出的值在表1所推荐的范围内，则圆整值D及n是适当的；若值高于表列数值上限，则应加大螺旋直径；若值低于表列数值下限，则应降低螺旋轴转速。倾斜角0°≤5°≤10°≤15°≤20°螺旋输送机倾斜布置时的输送量校正系数1.00.90.80.70.654-24-3本科毕业论文说明书（论文）将所得数值代入公式4-3验算得：336.065.0*25.0*8.0*3.1*90*25.0*47154722tCnDQ由表4-1可知为（0.25~0.35）时，验算结果符合要求。4.2螺旋轴直径螺旋轴径的大小与螺距有关，因为两者共同决定了螺旋叶片的升角，也就决定了物料的划移方向及速度分布，所以应确定最合理的轴径与螺距之间的关系。一般轴径的计算公式为：d=（0.2----0.35）D根据公式4-4代入数值得：d=（0.2~0.35）D=（50~87.5）mm圆整取d=65mm。4.3功率计算（1）螺带混合机轴功率0p)(36700HLQp)(KW式中H------螺带混合机倾斜布置时在垂直平面上的投影高度，m；L------螺带混合机倾斜布置时在水平投影长度，m；0------物料阻力系数，见表4-3。由公式4-5及表4-3得)(564.0)39*2.1(36715)(36700KWHLQP表4-3物料阻力系数4-44-5本科毕业论文说明书（论文）物料特征物料的典型例子物料阻力系数0干的，无磨琢性粮食，谷物，面粉1.2湿的，无磨琢性棉子，麦芽，糖块1.5半磨琢性食盐，纯碱，块煤2.5磨琢性卵石，砂，水泥，焦碳3.2强磨琢性或粘性炉灰，石灰，矿砂4.05.电动机的设计由上述计算数据得)(68.0Pkw水取)(3Pkw水min)/(100rn水)(104.3kwP垂取)(5.3kwP垂min)/(120rn垂wP水P+垂P=5.5(kw)2为滚动轴承的效率2=0.983为闭式齿轮传动效率3=0.984为圆锥齿轮传动效率4=0.945弹性联轴器效率5=0.98所需电动机功率为)kw(96.67898.05.5PPwd查机械设计手册知，按工作要求和条件，选用Y132M-4型电动机，额定功率为kwPde5.76．斜齿轮设计齿面接触疲劳强度计算因传动尺寸无严格限制，批量较小，小齿轮用40Cr,调质处理，硬度为241HB～本科毕