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购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 16届毕业设计 精粗饲料混合搅拌机的设计 学生姓名 何亮清 学 号 8011212237 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 机械设计 16 指导教师 王龙 日 期 塔里木大学教务处制 前 言 随着我国畜牧业的迅速发展，养殖业科技水平不断提高，对饲料提出了更高的要求，原有的饲料厂的成料已无法同时满足每家每户的不同要求。饲料工业是现代畜牧业和水产养殖业发展的物质基础，直接关系着农业、农村经济发展和人民群众生活水平的提高，己成为中国国民经济的重要基础产业之一。为了进一步提高养殖质量，养殖户需要自行对饲料进行调整，这样能够满足养殖户的要求的占地面积小、制造成本低的饲料混合搅拌机便迅速在市场中热销。 饲料混合搅拌机的发展至今已在饲料机械行业占有重要位置，对其所开展的理论分析和实验研究也更加深入。对混合搅拌技术的研究主要围绕着两个方面展开：一方面是开发新型、高效的混合设备，另一方面是合理地选择混合设备。为了提高饲料混合搅拌机的混合质量，本课题对市场上现有的精粗饲料混合搅拌机的进行改进研究，并设计了立式电机驱动精粗饲料混合搅拌机。 关键词 ：养殖业；饲料；混合搅拌机；立式 目 录 1 概述 . 1 题综述 . 1 计任务分析及方案选择 . 3 2 结构设计 . 4 拌机总体结构设计 . 4 拌机主要结构详细设计 . 4 3 传动系统总体设计 . 8 动方案的拟定 . 8 龙转速的确定 . 8 机的选择 . 9 动装置总传动比的计算和各级传动比的分配 . 11 动装置运动和动力参数的计算 . 11 4 传动零件的设计计算 . 13 轮传动设计 . 13 速器传动设计 . 14 轮传动设计 . 16 轴的设计与校核 . 20 承的选定及校核 . 25 5 其他结构设计、密封及润滑 . 28 仓门设计 . 28 片的选择 . 28 滑和密封 . 29 总 结 . 30 致 谢 . 31 参考文献 . 32 工程概况 本文首先分析了养殖业的发展状况及当今饲料混合搅拌机的发展，根据设计要求，本课题设计的是电机驱动立式饲料混合搅拌机，饲料自动混合搅拌机制备动物饲料的机器，它的功能包括切割、混合搅拌各类饲料原料，该机拟采用电机带动减速系统驱动机械传动实现切割、混合各类饲料原料，通过机械传动的结合，实现各种饲料混料的出料。 本次设计的精粗饲料混合搅拌机与传统混合搅拌机相比，其叶片是锥形螺旋叶片，在混合搅拌的过程可以实现径向及周向双向混合搅 拌，以达到快速混合搅拌均匀的目的。 塔里木大学毕业设计 11 概述 目前，随着我国畜牧业的迅速发展，养殖业科技水平不断提高，对饲料提出了更高的要求，原有的饲料厂的成料已无法同时满足每家每户的不同要求。饲料工业是现代畜牧业和水产养殖业发展的物质基础，直接关系着农业、农村经济发展和人民群众生活水平的提高，为了进一步提高养殖质量，养殖户需要自行对饲料进行调整，这样能够满足养殖户的要求的占地面积小、制造成本低的饲料混合搅拌机便迅速在市场中热销。然而，现阶段在我国大部分地区中小企业仍然使用传统的搅拌机，这种搅拌机设备陈旧，工艺落后，生产水 平很低，显然是不能够满足现代社会市场的竞争要求。 课题综述 料混合搅拌机的类型及特点 饲料混合搅拌机根据搅龙的特点分为立式和卧式，根据动力源的不同又分牵引式，自走式和固定式。 （ 1）立式混合搅拌机 1。立式混合搅拌机的加工部件由 1 2 根垂直布置的搅龙构成，其优点是可迅速打开并切碎大型圆、方形草捆，但混合时间较长（一般 20/左右），适合含水率相对高，粘附性较好的物料混合。立式搅拌机一般使用寿命较长，圆锥型料箱无死角，卸料干净，不留余料。 （ 2）自走式混合搅拌机。自走式混合搅拌机 能完成除精料加工外的所有工作，即自动取料、自动称质计量、混合搅拌、运输和饲喂等，具有自动化程度高，效率高，视野开阔和驾驶舒适等优点，是混合搅拌机中的理想产品，适合现代化畜牧业使用，但缺点是制造成本高。这种搅拌机由于可移动，因此又被称为搅拌车。 （ 3）卧式混合搅拌机 2。卧式混合搅拌机由 2 3 根水平且平行布置的搅龙构成，优点是搅拌时间短（一般 6 10），适合体积质量比差异大，松散和含水率相对较低的物料混合。另外，卧式混合搅拌设备外形通常较窄、较低，通过性好，也易于装料。缺点是在处理，切割大草捆时不如立式搅拌机效率高，且搅龙容易磨损。容积相同的情况下，卧式搅拌机的配套动力一般大于立式搅拌机。 （ 4）固定式混合搅拌机。固定式混合搅拌机一般以三相电动机为动力，常见机型为卧式结构，通常放置在各种饲料储存相对集中，取运方便的地点，将各种精粗饲料加工搅拌后，用手推车或小型机动车运至养殖场进行饲喂。该机型适合饲料加工配送中心和养殖地通道狭窄的养牛小区使用。 （ 5）牵引式混合搅拌机。牵引式混合搅拌机由拖拉机牵引作业，物料混合及运送的动力来自拖 塔里木大学毕业设计 2 拉机动力输出轴和液压控制系统。送料时，边行走边进行物料混合，行至养殖地时， 即可饲喂。该机可使搅拌和饲喂连续完成，并根据需要可加装取料系统。牵引式混合喂料机适合通道较宽的饲料厂（宽度大于 喂作业。 立式混合搅拌机结构原理及特点 立式混合饲料搅拌机核心部件主要由料桶、箱体、螺旋套筒、锥形螺旋叶片和刀片组成。螺旋套筒中安装有传动轴，用来传递动力，带动螺旋套筒旋转。其结构如图 1。 混合时饲料以先粗后精的加料顺序，按照干草、青贮、糟渣类、精料顺序加入，边加料边混合，其混合过程包含多种混合形式。立式混合搅 拌机的螺旋搅龙呈锥形，通常由 2 3 片螺旋叶片焊接在螺旋套筒上组成，其底部叶片直径与料箱直径几乎相等。搅龙推动饲料转动 2 3 圈，可将饲料从底部推至顶部，由于搅龙的锥形结构，物料在上升过程中，叶片承载面积逐渐减小，而料箱顶部的空间很宽大，使得一部分物料被推至顶部下落到料箱底部，而另一部分在上升过程中就向周围抛洒，落至料箱底部。随着搅龙的旋转，物料不断被翻运，形成强烈的对流混合。由于搅龙周围也填满了物料，所以物料在随搅龙旋转和上升的过程中，与周围物料摩擦形成剪切面，物料在升运过程中与周围物料发生剪切混合。物料在随 搅龙旋转的过程中，当到达某一转速时，由于离心力的作用使物料沿螺旋套筒径向方向具有一分速度，受周围物料的阻碍，而与周围物料发生扩散混合。以上三种混合方式是立式混合搅拌机物料混合的主要形式。为了在混合时能够处理长草，通常在螺旋搅龙上安装有动刀片。饲料在搅龙、切刀的综合作用下不断的被剪切、揉搓、搅拌作用下快速混合均匀。 其优点是可以快速打开并切碎大型圆、方形草捆，但混合时间较长 (一般 20左右 )，比较适合含水率相对较高、粘附性好的物料混合。立式搅拌机一般使用寿命较长，圆锥型料桶无死角，卸料时排料干净，不留 余料。 图 1料搅混合拌机外部结构 塔里木大学毕业设计 3 设计任务分析及方案选择 械设计的基本原则 强度准则 要求机械零件的工作应力不超过许用应力 ，即 。 刚度准则 要求机械零件在载荷作用下的弹性变形 y 在允许的极限值 y以内，即 y y。 可靠性准则 对于重要的机械零件要求计算其可靠度，作为可靠性的性能指标。 振动稳定性准则 对于高速运动的机械零件，就避免发生振动。要求其激振源的频率与零件的固有频率错开 。 此外，还有耐热性准则、寿命准则等。 务要求 本课题设计的是电机驱动立式饲料混合搅拌机，饲料自动混合搅拌机制备动物饲料的机器，它的功能包括切割、混合搅拌各类饲料原料，该机拟采用电机带动减速系统驱动机械传动实现切割、混合各类饲料原料，通过机械传动的结合，实现各种饲料混料的出料。 塔里木大学毕业设计 4 2 结构设计 拌机总体结构设计 立式饲料混合搅拌机主要由料桶和一个垂直的锥形螺旋搅龙组成，其结构如图 2示。其搅龙的螺旋叶片焊接在螺旋套筒上，螺旋套筒中安装有传动轴，用来传递动力，带动螺旋套筒旋转。螺旋 叶片上安装有刀片，从而实现对干草的剪切加工，因此，这种混合机几乎能够直接加工所有粗饲料皆为长草的全混合日粮。 图 2粗饲料混合搅拌机 拌机主要结构详细设计 桶材料尺寸的设计计算 物料的特性主要包括容重、摩擦系数、休止角都将影响到混合的过程，因此，参数的确定首先要确定研究的物料。饲料主要由粗料和精料组成。粗料：包括青干草、青绿饲料，农作物秸杆等。精料：包括能量饲料、蛋白质饲料、以及糟渣类饲料。根据物料特性，确定物料的休止角为 55，物料与螺旋叶片间摩擦角为 35 (系数为 为使合物料沿壁面顺利下滑的要求，搅拌机的料仓壁与料仓底夹角取 100 (根据物料的结拱因素，料仓壁与料仓底夹角应在 105 120之间），螺旋叶片锥角取 60。 塔里木大学毕业设计 5 料箱结构尺寸如图 2示，根据料箱容积 计算公式： )4 / 3V 212221 （ 2 其中： h 装料高度； 料箱底部半径； 装料高度 h 处半径。 根据料仓壁与料仓底夹角 100，可推出 801 （ 2 即 ）（ 21 若取 ,1 则 825.0h , v= 综合计算方便，加工容易和外形等因素，取 8 2 2 1 h，这样装料高度小于料箱高度，饲料不会从箱顶飞出。 选料箱材料为 35 号钢，料桶壁厚为 10厚为 80 尺寸结构如图 2示 图 2箱结构尺寸图 塔里木大学毕业设计 6 图 2桶结构尺寸 龙螺旋叶片参数的确定 立式混合搅拌机的螺旋搅龙呈锥形，通常由 2 3 片螺旋叶片（图 2接在螺旋套筒上组成。而螺旋叶片的直径、锥角、螺距是立式混合搅拌机核心部件 搅龙的关键结构参数。根据对饲料中纤维饲料尺寸（ 4 10要求，一般取底部螺旋叶片最大直径与料 箱壁面间隙为 15右，以避免对干草等纤维饲料过度切割，所以取叶片最大直径 850。根据搅龙推动饲料转动 2 3 圈，可将饲料从底部推至顶部的要求和螺旋锥角 =60及搅龙总体高度 790参数，取螺旋叶片 1、 2螺距 300料用螺旋叶片 3 螺距 400此设计螺旋叶片样图，与套筒焊接效果如图 2示。 图 2龙螺旋叶片 图 2龙 筒参数的确定 螺旋套筒用于焊接叶片，并能适于刚度的要求及螺旋叶片内径的安装要求。 为了节省材料和减 塔里木大学毕业设计 7 少功耗，把套筒设计成由直径不同的两部分组成。据此，设计下部螺旋套简直径 400度 550部螺旋套简直径 250度 790料选 60 钢。形式如图 2示。 图 2套筒结构尺寸 塔里木大学毕业设计 8 3 传动系统总体设计 动方案的拟定 搅拌机的传动系统与整机的技术经济指标有密切关系，它影响搅拌机的结构、布局、包装精度、传动效率、制造以及制造成本、操作与调整是否方便等， 因此，设计传动系统时必须注意满足下列要求： （ 1）电机输出轴和全部传动机构需能满足足够的功率和扭矩，并且具有较高的传动效率。 （ 2）各执行件的位置、速度应有比较准确的相对关系 ,又要便于独立调整。 （ 3）结构简单、润滑与密封良好 , 操作方便可靠 ,便于加工装配 ,成本低。 （ 4）为便于调整试搅拌机 ,传动系统中应设有调整机构。 该饲料搅拌机采用电机驱动，其进给与动力系统的动力均是由电机提供。其具体传动形式如图3： 图 3动系统框图 龙转速的确定 临界转速是螺旋叶片 某一位置处的物料能被升运的最低转速，同普通的垂直升运搅龙不同的是，物料在上升过程中，搅龙叶片任意物料所受到的摩擦力不是物料与料箱壁面的摩擦力，而是物料与物料之间的内摩擦力。根据垂直搅龙的临界转速 1公式可以计算出立式混合搅拌机工作的临界转速范围。 假定螺旋叶片某点处有 1 个质量为 m 的物料粒，设此处螺旋直径为 D，螺距为 S，螺旋升角为， 搅龙以顺时针旋转，角速度为为，（ 3数为 f ，根据垂直搅龙的临界转速公式： )2f （ 3 得： 搅龙的临界转速 602n )ta n ( 电机 带轮 减速器 齿轮 绞龙 塔里木大学毕业设计 9 )ta n (（转 / （ 3 式中：为锥形搅龙任意点处的螺旋升角；s错误 !未找到引用源。 为物料与螺旋叶片间的摩擦角。 由于旋叶片各点处的临界转速各不相同，由此式可计算出搅龙临界转速范围，根据此搅龙的相关参数： 螺距 S=料与叶片间摩擦角s=35，物料休止角 f =55 。 d=算搅龙的临界转速。 a n 得 = )t a n ( 53（ r/ ，计算搅龙的临界转速。 a n 得 = )t a n ( 23（ r/ 由于螺旋搅龙有锥 角，与普通搅龙不同，旋叶片各点处的临界转速各不相同，此搅拌机的临界转速范围为 23 53r 由于饲料搅拌机是用于物料混合，当搅拌机结构参数确定后，转速及其效率之间的关系与用于物料升运的螺旋搅龙有所区别，其最佳转速的确定还需要通过试验进一步分析。 机的选择 因为本传动的工作状况是：工作机空载启动，有轻微振动；按功能工作要求选择 压为 380V。 塔里木大学毕业设计 10 根据本次设计要求设备重量为 250 300轴叶片最低载荷 4机所 需工作效率，按式计算为 wP P （ 3 4321a （ 3 查表机械传动和摩擦副效率概略值，确定部分效率为：带轮效率 ， ，圆锥滚子轴承传动效率 ，齿轮传动效率 4=入得 0 =0 0 0 0 = a 所需电机功率为 错误 !未找到引用源。 500r/合以上信息，最终选择型号为 可选取电机参数如下表所示：外形结构如图 3 外形参数如表 3 表 3机外形参数 型号 A B C D E F G H K 16 178 89 38 80 10 33 132 12 图 3机结构及尺寸 塔里木大学毕业设计 11 技术参数如表 3表 3机技术参数 电机型号 额定功率 /载转速 /(r/额定转矩 最大转矩 440 动装置总传动比的计算和各级传动比的分配 由于该搅拌机的动力传动系统的传递相对较简单，传递的构建比较少，由于，电机选择为速为 1440r 终搅龙的转速要求为 23 53r 合到实际情况，确定总传动比为 42，选择带轮传动比为 2，减速器传动比为 14，齿轮传动比为 减速系统后搅龙转速为 34.3 r 符合搅龙临界转速要求。 动装置运动和动力参数的计算 在选定电动机的型号、分配传动比之后，应计算传动装置的运动和动力参数，即各轴的转速，功率和转矩，为后面进行传动零 件的设计计算提供计算数据。 计算各轴运动和动力参数时，先将传动装置中各轴从高速到低速依次编号为电动机轴、轴（减速器输入轴）、轴（减速器输出轴）、轴（工作机轴）。 并设： 321 i,i,i 相邻两轴间的传动比； 231201 , 相邻两轴间的传动效率； 321 ， 各轴的输入功率（ 321 T,T,T 各轴的输入转矩（ N m）； 321 n,n,n 各轴的转速（ r/ 则可由电机轴至工作机轴方向依次推算，计算得到各轴的参数。 (1)各轴的速度 01n 3 式中： 电机的满载转速（ r/ 塔里木大学毕业设计 12 0i 电机轴至轴的传动比 。 同理 112n 23n 余类推 (2)各轴输入功率 01 电机的实际输出功率（ 01 电机与一轴间的传动效率。 同理 1212 其余类推 (3)各轴输入转矩 001d1 式中： 电动机轴的输出转矩（ N m）。 其中： 电动机实际输出功率（ 电动机转速（ r/ 所以 001d1 11212 其余类推 将上述结果列入表 3后面的合计计算使用 。 表 3运动和动力参数 轴号 功率 P/矩 T（ N m） 转速 n（ r/ 传动比 i 效率 电动机轴 440 2 速器传入轴 20 14 速器传出轴 4 作机轴 塔里木大学毕业设计 13 4 传动零件的设计计算 轮传动设计 (1) 计算设计功率 由表查得工作情况系数 K 故 c (2) 选择带型号 根据 3kw,470r/手册初步选用 A 型带 (3) 选取带轮基准直径 由表选取小带轮基准直径 0d 1 ，则（设滑动率 ，传动比 i=2） 1 5 8280)d)1(d 12 取直径系列值： 158(4) 验算带速 0060 1 4 70801 0 0060v 11 nd d(4在 (5s)范围内，带速合适。 (5) 确定中心 a 和带的 基准长度 在 ）（）（ 选中心距 a=400 704121d ）（ 查图选取 A 型带的标准基准长度 670d 8)(8)(2)(2a 2122121 (4代入数据可得， a400m
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