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由于部分原因，说明书已删除大部分，完整版说明书，CAD图纸等，联系153893706 立式螺旋型混合机摘 要：立式混合机是饲料加工厂一种常用的混合机械，特别在一些小型饲料加工厂应用较广。立式混合机由筒体和混合输送两大部分，筒体部分的结构是根据物料的混合量和混合要求确定，而混合输送部分基于立式螺旋输送机的设计原理。本设计在给定的原始数据的基础上，通过分析和计算完成了立式混合机的总体设计，传动方案的选择。在此基础上，根据物料的混合要求，进行了混合机的搅龙、圆筒、电动机、皮带轮等的设计计算。整个机型结构简单，动力消耗少，维护方便等。关键词：立式；混合；混合机Design of Vertical Spiral Mixer (Oriental Science & Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)Abstract : The vertical mixer is a commonly used machinery in feed-processing factory, which is specially widely used in small feed-processing factory. The vertical mixer consist of two major parts including the tube body and the mixer transportation. the tube body is determined by the mixture request and material properties. Based on original data, the total structure and the transmission devices is designed and selected. On that basis, spiral shaft, cylinder, the electric motor, and the pulley was designed and selected. The mixer has such advantages as simple structure, low power consumption and well maintenance. Key words: vertical；mix; mixer1 前言配混合系统是饲料厂的重要工段, 混合机是饲料加工厂的关键设备之一，其中混合机的性能好坏与使用效果，直接影响生产率和产品质量。近十年来,随着饲料添加剂工业和成套饲料加工设备的发展，对混合机的要求越来越高。一般说来,要求混合精度高、混合速度快、能耗低、粉尘密封性好、装载系数大、出料干净、噪音小、操作容易、运转平稳、清洗维修方便、使用寿命长，对不同物混合料有较好的适应性，混合后的制剂不产生离析分层现象，对某些混合料还要求不产生混合过热等。随着经济全球化进程加快，我国已加入WTO，塑料制品及塑机行业都将面临更加激烈的市场竞争，面临企业重组，优存劣汰的局面。不断提高混合机品质，全面壮大企业实力是混合机制造企业的必然选择。与国外先进企业相比，国产混合机无论在理论设计、制造技术、材料技术、能耗指标、配套器材等方面都存在较大的差距，国内混合机制造企业要不断壮大，必须研究混合机的技术现状和技术差距，采取有效措施，不断缩小差距，追赶世界先进水平。国内混合机生产企业应该充分利用中国加入WTO的机遇，加强与国外的技术交流，汲取国外先进混合机之长，加快提高我国混合机自动化控制程度、外观质量、成套性和功能组合性，缩小与国外产品的差距，提高我国产品在用户中的信任度，使我国混合机不仅在国内市场，而且在国外市场也能占据一席之地。我国现在已生产的混合机品种日益增加，适用范围不断扩大，产品水平及质量正在迅速提高，市场竞争能力正在不断增强。特别是我国政府出台了支持产品出口的各项相关政策，为国内混合机的发展创造了极好的外部条件，这都表明我国混合机发展前景良好。1.1 选题研究的目的与意义混合机是利用机械力和重力等，将两种或两种以上物料均匀混合起来的机械。混合机械广泛用于各类工业和日常生活中。混合机可以将多种物料配合成均匀的混合物，如将水泥、砂、碎石和水混合成混凝土湿料等；还可以增加物料接触表面积，以促进化学反应；还能够加速物理变化，例如粒状溶质加入溶剂，通过混合机械的作用可加速溶解混匀1。本论文是设计一种立式螺旋混合机，根据其特点设计时要求必须有合理的结构（包括制造工艺合理，搅龙的连接牢固可靠，检修安装方便等）和足够的强度，同种混合机可用于几种不同的混合过程，而且螺旋式由于其有可以使物料循环的能力，几乎是应用中最广泛的一种类型，这就决定了该混合机具有很好的设计和开发价值。2 混合机的混合机理和类型2.1 混合机的混合机理工作时，将按比例配好的各种物料依次倒入进料斗内。由垂直搅龙将物料向上推送至搅龙顶部的敞开口后，向四周甩出。物料下落到机器底部，再次被搅龙向上推。这样经过反复多次循环，饲料得到均匀混合，然后经卸料斗排出2。2.2 混合机的分类在生产工艺过程中，多采用机械混合。以下所述均为按机械混合的方法来实现物料混合的混合机。混合机可根据其布置形式、用途、结构、工作原理及与配合器配合工作的方式来分类。按混合机的布置形式，可分为立式混合机和卧式混合机；根据其适应的饲料种类，可分为干粉料，湿拌料和稀饲料混合机；按结构和工作原理，可分为回转筒内无搅拌部M式、固定腔室(内配搅拌部件)式两类，根据被混合物料的物态不同，采用不同工作部件。用于粉料混合的有螺旋、叶片和螺带式；用于稀饲料搅拌的有螺旋、桨叶和叶片式；对于潮湿料则用螺旋和叶片式。混合机主要分两大类，即旋转容器式混合机和固定式容器混合机，其中旋转式混合机又包括圆筒混型合机、双锥型混合机、V型混合机、正方体型混合机；固体容器式混合机分为螺旋带式混合机、立式螺旋混合机，下面对这些混合机进行介绍3。2.2.1 圆筒混型合机圆筒型混合机按其回转轴线位置可分为水平型及倾斜型两种。图1所示为圆筒型混合机示意图。当水平型圆筒混型合机操作时，物料的流动型简单，它缺乏沿水平轴线的横向运动，容器两端都有混合死角，且卸料不便，故混合效果不够理想，一般不采用；倾斜型圆筒混型合机，由于容器与水平轴线间存在一定的角度，这便减小了物料在水平型容器内运动的缺点，而使流型复杂化，混合能力增强。2.2.2 双锥型混合机双锥型混合机，它的容器由两个锥筒和一段短圆柱筒焊接而成，其锥角是根据被混合散料的逆止角来确定，有和两种结构，其转速底，横流效应良好，对流动性好的物料混合较快，且消耗功率底。2.2.3 V型混合机V型混合机，它的旋转容器由两个倾斜圆筒组成，两筒轴线夹角在之间，容器与回转轴非对称布置。起混合时间为4分钟左右，转速在625r/min，主要用于干粉类食品物料的混合。2.2.4 正方体型混合机正方体型混合机的容器为正立方体，而正方体对角线的位置，即旋转容体的轴线，混合时间短，混合速度快，且没有死角产生，卸料容易，适用于咖啡等物料的混合。 图1 双锥型混合机示意图Fig1 Dicone mixer schemes图2 V型混合机示意图Fig2 V mixer schemes3 立式混合机结构特点3.1 立式混合机结构组成立式螺旋混合机组要由：受料斗, 搅龙, 圆筒, 搅龙外壳, 卸料开关4。3.2 立式混合机特点立式混合机的特点：1）配用动力小，占地面积小2）结构简中紧凑，操作维修方便，噪音小，对物料的适应性广，不需要特殊的生产场地3）一次装料量多，调批次数少4）每批料混合时间长5）混合精度不高，腔内物料残留量较多。4 混合机主要技术参数的确定4.1 原始数据混合机容量： 1 m3；主轴转速：360 r/min；混合时间：1520 min；功 率：3.6 kW。4.2 混合机主要结构参数的确定4.2.1 立式螺旋混合机结构参数 查农业机械设计手册P1222表18-1-12 1）混合室容积V(m3) 0.622）圆筒直径D（m） 0.81.83）圆锥部分的锥角 4）圆筒高度H（m） （0.42）D5）垂直螺旋的直径d （0.250.35）D6）螺旋与套管的间隙（mm） 8107）套管顶端与顶板的间距 0.75d8）套管底端与圆锥内壁板的间距 0.75d圆筒直径：1000 mm高度：2166.5mm 4.2.2 生产率立式螺旋混合机的生产率Q为：Q=60V/T (kg/h) （1）式中 V混合室容积（m3） 混合室充满系数，=0.750.85 混合饲料的容积质量，=500550（kg/m3） T生产一批饲料所用时间，一般为620minQ=1584004.3 电动机选择 此处删除部分小、大带轮的示意图如图4和图5所示： 图4 小带轮Fig4 Small pulley 图5 大带轮Fig5 Big pulley6.14 V带传动的键的选择在本设计当中，选择圆头普通平键联接。因为圆头普通平键宜放在轴在上指状铣刀铣出的键槽内，从而使键在键槽内固定良好。这种键用途广泛。缺点是键的端部侧面与轮毂并不接触，不能参与传递转矩，而且轴上键槽端部的应力集中较大。本设计中加工的键槽用端铣刀加工的，故可选用A型键槽11。由上述可知电动机的输出轴的伸出长度为：E=60mm=；轴径为d28mm；选用平键来进行V带传动的径向定位。经查表得：小带轮上的为：键87 GB/T10962003；表示为：圆头普通平键（A型）；b=8 mm，h=7 mm；L=46 mm，材料为钢,许用挤压应力 = 100 MPa；7 搅龙的设计与计算一般轴的长度与直径之比均较大，属于相对细长类零件。一般轴所受的力有扭转力矩和径向力，有时也会受到轴向力。这些力使轴产生切应力和弯曲正应力（以及轴向压应力）。设计时应考虑这些应力，使轴有足够的承载能力。有些精密的轴要求控制其在受力以后的弹性变形量，则还应着重考虑其刚度。但在实际使用过程中，往往会发现某些静强度和刚度足够的轴会发生非预料的失效（例如断列、过量塑性变形和摩擦表面剥落等现象），致使机器报废、或发生重大事故。造成失效的原因很多，主要是由于轴的疲劳强度不足等。因此设计轴时除了有足够的短时承载能力外，还应考虑有长期的使用寿命。轴可分为回转轴和非回转轴两类：回转轴一般是两个支点支承（个别也有多支承），作回转运动。它在扭转力矩和径向力的作用下，产生切应力和弯曲应力。多数轴均属于此类。但有少数轴在理论上不承受或很少承受径向力和轴向力，仅承受扭转力矩，设计是应另行考虑。软轴也属于此类，但由于它有其特殊性，故单独考虑。非回转轴一般是两个支点支承，不作回转运动，理论上只承受径向力和所产生的弯曲应力。例如销轴和心轴均属于此类。但有时也有轴向力。设计轴时不能只孤立地考虑一根轴本身，也不能仅仅考虑强度计算。它必须和轴系以及整个机器整体结合起来。因此设计轴时应考虑下列问题：1）所选材料的强度、硬度以及热处理状态，在特殊情况下还应考虑耐腐蚀性和高温性等。此外，还应考虑材料的价格、加工容易程度和采购是否容易等等。2）轴是否满足强度、刚度要求和规定的使用寿命。3）轴和轴系的尺寸、结构和配置等是否与整个机器相适应。4）轴上各种零件如齿轮、带轮等的联结方法、位置、固定、装配和拆卸等是否合理。5）轴的加工。6）轴及轴系在正常情况下的振动，应在允许的范围内。7）轴承的装配方案、安装、拆卸及其润滑是否合理。8）轴的密封装置的选择是否合理。9）联轴器的形式、位置以及其在轴上的固定方式是否合理。10）轴上个零件间的相互位置及其安装和拆卸顺序。11）装配时的轴向位置调整方法和检测手段。12）运转中出现异常现象如振动、噪声、发热时的处理12。7.1 计算搅龙轴的最小直径轴的材料选用45号钢调质处理。d = = 23.268 mm （14）考虑到键槽对轴强度削弱的影响，轴径应加大5%，则d = 23.268*1.05 = 24.43 mm圆整成标准直径，因d为转矩的输入端轴径，属有配合要求的轴段，查表取标准直径d = 25 mm13。7.2 大带轮上的键选择大带轮上的为：键 8X7 GB10962003；表示为：圆头普通平键（A型）；b=8 mm，h=7 mm；L=40 mm，材料为钢,许用挤压应力 = 100 MPa。7.3 轴的结构设计、定位图6 轴Fig6 Shaft7.4轴的校核 图7 扭矩 Fig7 Torque picture许用弯曲应力 = 60 Mpa （15）叶片上圆周 = 1232.22 N （16）轴向力 = 330.17 N （17）= = = 616.11 N 水平弯矩= = 585.77 Nm 垂直弯矩= 25.58Nm 输入转矩T = 95.5Nm 合成弯矩= 586.33Nm 当量弯矩= 587.03Nm 强度校核 = = = = 0.027 MPa = 60 MPa所以轴安全14。 （18）8 轴上螺旋叶片设计根据混合机的要求，参照农业机械设计手册表18-1-12 立式螺旋混合机的结构参数，螺旋叶片外径D = 250 mm，轴 = 60 mm,螺距P = 250 mm15。9 螺栓联接混合机采用普通螺栓联接，主要考虑轴承盒与槽盖板之间的连接，在外荷载R的作用下，每个螺栓所需的预紧力为： = = 2967.25 N （19）可靠性系数 （1.11.3）R横向外荷载Z螺栓数目接合面间摩擦系数 （0.100.16）m接合面数预先选用性能等级为4.8的螺栓，其屈服极限 = 340 Mpa，因不能严格控制预紧力，螺栓联接的安全系数S取6.5，螺栓许用应力为： = = = 52.3 Mpa （20）螺栓小径的计算= = 9.69 mm （21）查机械设计基础P147表10-1得公称直径d为12，即M12螺栓。因其余螺栓受力要求并不高，只起到联接作用，因此选择M8螺栓即可16。10 大小带轮键的校核要使键满足要求，则要满足挤压应力 （22）T轴传递的转矩d轴的直径h键的高度l键的工作长度10.1 小带轮键= 14.34 MPa = 100 Mpa因此适合。10.2 大带轮键= 28.21 MPa = 100 Mpa因此合适。11 滚动轴承及轴承座的确定11.1 类型选择混合机的螺旋轴在混合物料时受到物料给与其施加的向下的轴向反作用力，因此轴下的轴承选择推力球轴承。根据轴径的大小 = 35 mm，选择轴承51207 GB/T 301-1995.由于螺旋轴的长度与直径之比大，安装时不能很好的确保轴两端的同轴度，且上端只受径向力，再根据轴径的大小 = 45 mm,选择轴承1209 GB/T 281-199417。11.2 滚动轴承座尺寸 图8 轴承端盖Fig8 Bearing cover图9 轴承座Fig9 Bearing bas图10 轴承端盖Fig10 Bearing cover图11轴承座Fig11 Bearing base12 润滑选择 轴承处用滚珠轴承润滑,SH0386-199213 结论通过本次毕业设计使我充分认识到，这次设计其实是综合运用机械设计课程和其它选修课程的知识，分析和解决机械设计问题，进一步巩固、加深和拓宽所学知识的过程。通过设计实践，我逐步树立了正确的设计思想，增强了创新意识和竞争意识，熟悉掌握了机械设计的一般规律，培养了我分析和解决问题的能力。通过设计计算、绘图以及运用技术标准、规范、设计手册等有关设计资料，使我进行了全面的机械设计基本技能的训练。另外通过本次设计使我领悟出机械设计的一般进程为：设计准备、传动装置总体设计、传动零件设计计算、装配轩设计、零件工作图设计、编制写设计说明书。如果随意打乱这个过程则在设计过程中肯定会多走弯路。在设计过程事我们在独立完成的同时，要时刻跟指导老师沟通和请教，要掌握设计进度，认真设计。每个阶段完成后要认真检查，有错误要认真修改，精益求精。毕业设计的和个阶段是相互联系的。设计时，零、部件的结构尺寸不是完全由计算确定的，还要考虑结构、工艺性、经济性以及标准化、系列化等要求。由于影响零、部件尺寸的因素很多，随着设计的进展，考虑的问题要更全面和合理，故后阶段设计要对前阶段设计中的不合理结构尺寸进行必要的修改所以，设计要边计算、边修改设计计算和绘图交替进行。在设计中要贯彻标准化、系列化与通用化可以保证互换性、减低成本、缩短设计周期，是机械设计应遵循的原则之一，也是设计质量的一项评价指标。在课程设计中应熟悉和正确采用各种有关技术标准与规格，尽量采用标准件，并应注意一些尺寸需圆整为标准尺寸。同时设计中应减少材料的品种和标准件的规格。另外，通过本次设计，使我运用和种机械绘图软件的技能得到了很大的提高，也正是运用了先进绘图软件，才使我整个设计过程大大的简化了，设计速度也得到了很大的提高。不能说这次设计是非常圆满的完成的，因为还有一些考虑欠妥的地方，希望老师批评指教，但至少可以视为一个进步，以后还能因此有更大的进步！经过三个月的努力，我相信这次毕业设计一定能为四年的大学生涯划上一个圆满的句号。参考文献1 沈再春主编.农产品加工机械与设备M.北京.中国农业出版社.1993:23-562 李良藻、汤楚宙主编. 农产品加工机械M.长沙：湖南教育出版社，1989:46-893 无锡轻工业学院主编. 食品工厂机械与设备 M.北京：中国轻工业版社，1993:231-4604 第一机械工业部农业机械研究所.农业机械设计手册 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Machine Design.52(14),1980:553-597致 谢 本文拟定题目到定稿，历时数月，设计过程中遇到许多问题，在指导老师汤楚宙教授的帮助下一一解决。首先要向我的指导老师汤楚宙教授致以最诚挚的感谢。在毕业设计的整个过程中，汤老师给了我许许多多的帮助和关怀。汤老师学误码渊博、治学严谨，待人平易近人。在汤老师的悉心指导下，我不仅对以前所学的知识更熟练更扎实，而且更开阔了视野，更深入，也在怎样处人处事上受益匪浅；同时汤老师对工作的热情、一丝不苟、认真负责、有条不紊、实事求是，以实际生产应用为前提的态度，给我留下了深刻的印象，也是我以后参加工作的学习榜样。在此谨向汤老师表示衷心的感谢和深深的敬意。同时，我要感谢学校给我提供了良好的学习环境和丰富的学习资源，一并感谢为我授课的各为老师，是他们的传道、授业、解惑，让我学到了知识，培养了能力。也感谢我的同窗同学，感谢他们的探讨和交流，感谢他们的帮助和支持。最后，向我的家人和朋友表示深深的谢意。附录附录1：（装配图x1）附录2：（零件图x1）附录3：（零件图x4）附录4：（零件图x6）
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