江西農業大學學士學位答辯

雙軸槳葉式高效混合機工作機構設計指導教師:嚴霖元姓名:汪奇超班級:機制051班江西農業大學學士學位答辯

雙軸槳葉式高效混合機工作機構設計1第一章設計任務設計一種適用于食品、醫藥、化工、建材、塑料、飼料等行業的粉體混合，可進行固-固混合、噴加液體混合的混合機。并具有適用物料范圍廣，混合精度高，混合速度快，混合過程溫和，運轉平穩，噪聲低，不污染環境，安裝、使用、維修保養方便的特點。根據參考有關書籍，我們設定主要技術參數如下：產量500KG電動機功率11KW參與設計的共三個人，本人負責的是混合機構帶有槳葉軸和控制放料口的連桿機構的設計第一章設計任務設計一種適用于食品、醫藥、化工、建材、塑料、2第二章工作原理該雙軸混合機主要由兩根相反旋轉的軸以一定的相位排列及由安裝在軸上面的槳葉構成。在電機的驅動下，一側軸上的槳葉將物料甩起隨其一道旋轉，另一側軸上的槳葉利用相位差將一側甩起的物料反向旋轉甩起。這樣，兩側的物料便相互落人兩軸問的腔內。從而物料在混合機的中央部位形成了一個流態化的失重區(見圖1)度安裝，且以低圓周速旋轉。物料被提升后形成了旋轉渦流，這種處于失重狀態下的渦流產生混合作用。使物料快速、充分均勻地混臺運動著的物料。雖然是固體，但其表現卻象流體一樣。由于槳葉以一定的角安裝，且以低圓周速轉，使物料快速、充分、均勻地混合。圖1物料混合運動示意圖第二章工作原理該雙軸混合機主要由兩根相反旋轉的軸以一定的3第三章混合機殼體的計算根據孫楠同學對殼體的設計計算，得出的數據如下：混合機有效容積V=1.67W型殼體內徑=802.88mm殼體的長度L=1235.2mm第三章混合機殼體的計算根據孫楠同學對殼體的設計計算，得出的4第四章葉片設計

1.槳葉的形狀的設計根據物料特性及工藝要求定，對于有液體添加的混合物料，槳葉應選用結構簡單的形狀，以減少卸料及清理困難。此外，為減小物料阻力，還應盡量縮短槳葉切割邊長度，由于在面積相同的情況下，正方形的周長較短，所以槳葉的形狀應設計成正方形或接近正方形為宜。為保證槳葉與機體內壁的間隙均勻一致，槳葉頂端邊線應設計成橢圓弧線。第四章葉片設計1.槳葉的形狀的設計5

2.葉片的安裝方式葉片的安裝方式是保證雙軸混合機性能的關鍵，安裝不恰當，就不能達到期望的憂越性能；叉根據物料流態化區的形成機理及軸的受力均衡情況，初定每螺距上安裝四個葉片．安裝角為(待定)．如圖3所示。3.葉片參數的確定如圖3示，設葉片長為L，寬為c．軸向投影長度為b，徑向投影為a．葉片安裝角為α考慮葉片轉子的平衡穩定性，葉片在軸上的安裝數目應取偶數，又因為每螺距上有四個葉片故：a=L/4K(K=2,4,6…)(4)上式中：a—葉片徑向投影長度(mm)L—混合機殼體長度(L=1235.2mm)k～偶數因子(取k=4)則式(4)：a=1235.2/16=77.2(mm)根據圖2的幾何關系：c=a/SINα圖3葉片安裝示意圖2.葉片的安裝方式圖3葉片安裝示意圖64.葉片安裝角的確定混合室內的物料顆粒除了受電機驅動軸葉片上力的作用外，還受物料粒子問的摩擦力及物料粒子與殼體的摩擦作用而產生復雜的復合運動，設其合成運動速度為V、在軸線上的速度為．圓周上的速度為運動示意圖如圖4：通過計算得出角α=33C=a/SINα=77.2/SIN33°=141.65（mm）圖4物料顆粒運動示意圖4.葉片安裝角的確定混合室內的物料顆粒除了受電機驅動軸葉片上75.槳葉與軸的配合

機體內并排裝有兩個轉子，轉子由軸和多組槳葉組成，每組槳葉有兩片葉片，槳葉一般呈45°角安裝在軸上，只有一根軸最左端的槳葉和另一根軸最右端的槳葉與軸線的夾角小于其它槳葉，目的是讓物料在此處獲得更大的拋犧而較快地進入另一轉子作用區。槳葉通過支撐桿固定在軸上，軸一般在中段采用空心軸，兩端為實心軸端，以減輕自重，改善受力狀況。槳葉與軸的配合如圖5所示6.槳葉與軸的材料選擇和連接方式槳葉與支承桿間采用焊接方式連接。焊接件加工簡單，裕量小，受力也較明確，同時焊接的剛度大，整體性好。在此槳葉與支撐桿選用30號鋼，該材料有較高的強度和較好的韌性，焊接性中等，熱處理方式為正火。軸采用45號鋼，該材料具有良好的綜合力學性能，熱處理方式為調質。支撐桿與軸間采用過渡配合，使支撐桿固定在軸上。圖5槳葉與軸的配合示意圖5.槳葉與軸的配合機體內并排裝有兩個轉子，轉子由軸和多組槳8第五章轉子的設計轉子的安裝根據兩轉子的受力分析及葉片的受力對性．采用兩轉子葉片間相錯及相位為180°的安裝方式．如圖6所示圖6兩轉子安裝關系示意圖第五章轉子的設計轉子的安裝圖6兩轉子安裝關系示意圖9第六章出料機構工作原理該機底部設有兩個出料門．一般采取大開門結構，門體設計時應考慮位置微調結構，必要時，可方便地調節門體位置，使門體緊貼于機槽底部，保證出料門位置正確，密封可靠。門框周圍還應設置橡膠密封件，門關閉時，門體側面緊貼密封件，防止機內物料泄漏，密封件設計時應考慮更換問題，以便橡膠條損壞或老化后更換方便。兩個出料門由控制機構控制，分別控制出料門的開關．該機構采用一只氣缸同時控制兩排料門開關的結構，該結構采用一個與氣缸塞桿鉸接的雙聯主動搖桿，其兩端分別與兩連桿鉸接，氣缸往復運動時，通過連桿機構帶動兩從動搖桿同時相向轉動，從而帶動兩排料門同步開關動作。出料門裝在聯動軸上，該軸與從動搖桿連接。支桿1和支桿5分別與兩個聯動軸鉸接，同時聯動軸與放料口連接在一起。當氣缸往復運動，雙聯主動搖桿從而推動從動搖桿帶動放料口的開關。第六章出料機構工作原理該機底部設有兩個出料門．一般采取大10第七章放料機構各零件的設計和選擇1.氣缸的設計與計算選用彈簧復位氣缸，參考機械設計手冊，氣缸的尺寸設計如下：根據力平衡原理，如圖9所示的單向作用氣缸活塞桿上輸出推力必須克服彈簧的反作用力和活塞桿工作時的總阻力，其公式為：-彈簧反作用力-活塞桿上的推力D-活塞直徑P-氣缸工作壓力-氣缸工作時的總阻力-載荷率，主要考慮保證氣缸動態特性參數及總阻力。若氣缸動態參數要求較高，且工作頻率高，其載荷率一般取=0.3~0.5，速度高時取小值，速度低時取大值；若氣缸動態要求一般，且工作頻率低，基本是勻速運動，可只考慮其總阻力，其載荷率可取=0.7~0.85根據機械設計手冊，選取D=100mm。由于和相對于非常小，可取它們為0。又因為混合機在工作時轉子勻速轉動，=0.7~0.85，所以：==274.75N圖9第七章放料機構各零件的設計和選擇1.氣缸的設計與計算根據112.活塞桿的設計根據機械設計手冊，按強度條件計算活塞桿的直徑。d式中-氣缸的推力-活塞桿材料的許用應力=/S-材料的抗拉強度S-安全系數S1.4選用材料Q235，Q235的抗拉強度為370-500MPA，取=400.可得：d34.37所以活塞桿的直徑取35mm。根據機械零件手冊，選用型號為QGS的氣缸，設計行程為400mm。于是在計算時我們認為活塞桿的長度為400，直徑為35。在實地測量后得出了該機構其他零件的數據，詳見各零件的零件圖紙。這些桿件均由自由鍛造加工成型。自由鍛造是采用通用工具或在鍛造設備的上下跕間進行鍛造，金屬只有部分表面受到工具的限制。材料選用Q235，該材料的強度與韌性有較好的配合，鍛造性，沖壓性以及焊接性良好，熱處理為淬火加回火。2.活塞桿的設計12根據固定鉸鏈的的中心位置，通過作圖法設計出各桿的長度尺寸，各桿的尺寸詳見零件圖。經過校核后連桿的強度符合要求各桿間通過螺栓和螺母進行鉸接，規格選用M20。由于螺母為標準件，直接選用。桿5和桿1與軸通過鍵相連接，采用A型普通平鍵。平鍵的尺寸如下：B·H·L=32·18·100（mm）R=b/2桿1和桿5是通過兩根直軸控制放料門的開關，在設計時所用的軸為光軸。光軸形狀簡單，加工容易，應力集中源少。該軸兩端有兩個鍵槽，用來安裝鍵，一端連接連桿機構，一端連接放料門。材料選用40cr，熱處理方式為調質，бB=640Mpa，бS=355Mpa。光軸的長度為箱體的長度1235.2mm，光軸的直徑由經驗選取60mm。根據固定鉸鏈的的中心位置，通過作圖法設計出各桿的長度尺寸，各13第八章軸承的選擇軸承的作用是支撐軸及軸上的零件，保持軸的旋轉精度，減少轉軸與支撐之間的摩擦和磨損。因為滾動軸承已經標準化，所以我們只需要選型就可以了。滾動軸承的類型應根據所受的載荷大小、性質、方向、轉速及工作要求來選擇。由于本設計的軸基本上只承受徑向載荷且承載能力不要求很高，所以我們選擇深溝球軸承6000系列。由于軸的直徑為60mm，所以我選取滾動軸承代號為61312。第八章軸承的選擇軸承的作用是支撐軸及軸上的零件，保持軸的旋14第九章電動機的選擇及葉片軸轉速的確定

由于該混合機適合于添加高液態糖脂，相對電機功率要大些．筆者建議選用電機功率不應低于7．5k，設主從鏈輪傳動比為1：1，初步選擇電動機為JXJ5—35一ll的擺線針輪減速電動機，電機功率為l1kw輸出轉速為41．7r／min，則葉片軸的轉速為n=41．7r／min。而此轉速與我在計算轉子的轉速符合，在34.31(r/min)<n<47.21(r/min)的范圍內。第九章電動機的選擇及葉片軸轉速的確定由于該混合機適合于添加15致謝在做畢業設計的過程中，我得到了嚴霖元老師的悉心指導，在此我表示衷心地感謝！同時感謝本組成員孫楠同學和葛青松同學的幫助，是我們的團結協作才順利完成了本次畢業設計。最后還要感謝各位評委老師，您們辛苦了！致謝在做畢業設計的過程中，我得到了嚴霖元老師的悉心指導，在此16江西農業大學學士學位答辯

雙軸槳葉式高效混合機工作機構設計指導教師:嚴霖元姓名:汪奇超班級:機制051班江西農業大學學士學位答辯

雙軸槳葉式高效混合機工作機構設計17第一章設計任務設計一種適用于食品、醫藥、化工、建材、塑料、飼料等行業的粉體混合，可進行固-固混合、噴加液體混合的混合機。并具有適用物料范圍廣，混合精度高，混合速度快，混合過程溫和，運轉平穩，噪聲低，不污染環境，安裝、使用、維修保養方便的特點。根據參考有關書籍，我們設定主要技術參數如下：產量500KG電動機功率11KW參與設計的共三個人，本人負責的是混合機構帶有槳葉軸和控制放料口的連桿機構的設計第一章設計任務設計一種適用于食品、醫藥、化工、建材、塑料、18第二章工作原理該雙軸混合機主要由兩根相反旋轉的軸以一定的相位排列及由安裝在軸上面的槳葉構成。在電機的驅動下，一側軸上的槳葉將物料甩起隨其一道旋轉，另一側軸上的槳葉利用相位差將一側甩起的物料反向旋轉甩起。這樣，兩側的物料便相互落人兩軸問的腔內。從而物料在混合機的中央部位形成了一個流態化的失重區(見圖1)度安裝，且以低圓周速旋轉。物料被提升后形成了旋轉渦流，這種處于失重狀態下的渦流產生混合作用。使物料快速、充分均勻地混臺運動著的物料。雖然是固體，但其表現卻象流體一樣。由于槳葉以一定的角安裝，且以低圓周速轉，使物料快速、充分、均勻地混合。圖1物料混合運動示意圖第二章工作原理該雙軸混合機主要由兩根相反旋轉的軸以一定的19第三章混合機殼體的計算根據孫楠同學對殼體的設計計算，得出的數據如下：混合機有效容積V=1.67W型殼體內徑=802.88mm殼體的長度L=1235.2mm第三章混合機殼體的計算根據孫楠同學對殼體的設計計算，得出的20第四章葉片設計

1.槳葉的形狀的設計根據物料特性及工藝要求定，對于有液體添加的混合物料，槳葉應選用結構簡單的形狀，以減少卸料及清理困難。此外，為減小物料阻力，還應盡量縮短槳葉切割邊長度，由于在面積相同的情況下，正方形的周長較短，所以槳葉的形狀應設計成正方形或接近正方形為宜。為保證槳葉與機體內壁的間隙均勻一致，槳葉頂端邊線應設計成橢圓弧線。第四章葉片設計1.槳葉的形狀的設計21

2.葉片的安裝方式葉片的安裝方式是保證雙軸混合機性能的關鍵，安裝不恰當，就不能達到期望的憂越性能；叉根據物料流態化區的形成機理及軸的受力均衡情況，初定每螺距上安裝四個葉片．安裝角為(待定)．如圖3所示。3.葉片參數的確定如圖3示，設葉片長為L，寬為c．軸向投影長度為b，徑向投影為a．葉片安裝角為α考慮葉片轉子的平衡穩定性，葉片在軸上的安裝數目應取偶數，又因為每螺距上有四個葉片故：a=L/4K(K=2,4,6…)(4)上式中：a—葉片徑向投影長度(mm)L—混合機殼體長度(L=1235.2mm)k～偶數因子(取k=4)則式(4)：a=1235.2/16=77.2(mm)根據圖2的幾何關系：c=a/SINα圖3葉片安裝示意圖2.葉片的安裝方式圖3葉片安裝示意圖224.葉片安裝角的確定混合室內的物料顆粒除了受電機驅動軸葉片上力的作用外，還受物料粒子問的摩擦力及物料粒子與殼體的摩擦作用而產生復雜的復合運動，設其合成運動速度為V、在軸線上的速度為．圓周上的速度為運動示意圖如圖4：通過計算得出角α=33C=a/SINα=77.2/SIN33°=141.65（mm）圖4物料顆粒運動示意圖4.葉片安裝角的確定混合室內的物料顆粒除了受電機驅動軸葉片上235.槳葉與軸的配合

機體內并排裝有兩個轉子，轉子由軸和多組槳葉組成，每組槳葉有兩片葉片，槳葉一般呈45°角安裝在軸上，只有一根軸最左端的槳葉和另一根軸最右端的槳葉與軸線的夾角小于其它槳葉，目的是讓物料在此處獲得更大的拋犧而較快地進入另一轉子作用區。槳葉通過支撐桿固定在軸上，軸一般在中段采用空心軸，兩端為實心軸端，以減輕自重，改善受力狀況。槳葉與軸的配合如圖5所示6.槳葉與軸的材料選擇和連接方式槳葉與支承桿間采用焊接方式連接。焊接件加工簡單，裕量小，受力也較明確，同時焊接的剛度大，整體性好。在此槳葉與支撐桿選用30號鋼，該材料有較高的強度和較好的韌性，焊接性中等，熱處理方式為正火。軸采用45號鋼，該材料具有良好的綜合力學性能，熱處理方式為調質。支撐桿與軸間采用過渡配合，使支撐桿固定在軸上。圖5槳葉與軸的配合示意圖5.槳葉與軸的配合機體內并排裝有兩個轉子，轉子由軸和多組槳24第五章轉子的設計轉子的安裝根據兩轉子的受力分析及葉片的受力對性．采用兩轉子葉片間相錯及相位為180°的安裝方式．如圖6所示圖6兩轉子安裝關系示意圖第五章轉子的設計轉子的安裝圖6兩轉子安裝關系示意圖25第六章出料機構工作原理該機底部設有兩個出料門．一般采取大開門結構，門體設計時應考慮位置微調結構，必要時，可方便地調節門體位置，使門體緊貼于機槽底部，保證出料門位置正確，密封可靠。門框周圍還應設置橡膠密封件，門關閉時，門體側面緊貼密封件，防止機內物料泄漏，密封件設計時應考慮更換問題，以便橡膠條損壞或老化后更換方便。兩個出料門由控制機構控制，分別控制出料門的開關．該機構采用一只氣缸同時控制兩排料門開關的結構，該結構采用一個與氣缸塞桿鉸接的雙聯主動搖桿，其兩端分別與兩連桿鉸接，氣缸往復運動時，通過連桿機構帶動兩從動搖桿同時相向轉動，從而帶動兩排料門同步開關動作。出料門裝在聯動軸上，該軸與從動搖桿連接。支桿1和支桿5分別與兩個聯動軸鉸接，同時聯動軸與放料口連接在一起。當氣缸往復運動，雙聯主動搖桿從而推動從動搖桿帶動放料口的開關。第六章出料機構工作原理該機底部設有兩個出料門．一般采取大26第七章放料機構各零件的設計和選擇1.氣缸的設計與計算選用彈簧復位氣缸，參考機械設計手冊，氣缸的尺寸設計如下：根據力平衡原理，如圖9所示的單向作用氣缸活塞桿上輸出推力必須克服彈簧的反作用力和活塞桿工作時的總阻力，其公式為：-彈簧反作用力-活塞桿上的推力D-活塞直徑P-氣缸工作壓力-氣缸工作時的總阻力-載荷率，主要考慮保證氣缸動態特性參數及總阻力。若氣缸動態參數要求較高，且工作頻率高，其載荷率一般取=0.3~0.5，速度高時取小值，速度低時取大值；若氣缸動態要求一般，且工作頻率低，基本是勻速運動，可只考慮其總阻力，其載荷率可取=0.7~0.85根據機械設計手冊，選取D=100mm。由于和相對于非常小，可取它們為0。又因為混合機在工作時轉子勻速轉動，=0.7~0.85，所以：==274.75N圖9第七章放料機構各零件的設計和選擇1.氣缸的設計與計算根據272.活塞桿的設計根據機械設計手冊，按強度條件計算活塞桿的直徑。d式中-氣缸的推力-活塞桿材料的許用應力=/S-材料的抗拉強度S-安全系數S1.4選用材料Q235，Q235的抗拉強度為370-500MPA，取=400.可得：d34.37所以活塞桿的直徑取35mm。根據機械零件手冊，選用型號為QGS的氣缸，設計行程為400mm。于是在計算時我們認為活塞桿的長度為400，直徑為35。在實地測量后得出了該機構其他零件的數據，詳見各零件的零件圖紙。這些桿件均由自由鍛造加工成型。自由鍛造是采用通用工具或在鍛造設備的上下跕間進行鍛造，金屬只有部分表面受到工具的限制。材料選用Q235，該材料的強度與韌性有較好的配合，鍛造性，沖壓性以及焊接性良好，熱處理為淬火加回火。2.活塞桿的設計28根據固定鉸鏈的的中心位置，通過作圖法設計出各桿的長度尺寸，各桿的尺寸詳見零件圖。經過校核后連桿的強度符合要求各桿間通過螺栓和螺母進行鉸接，規格選用M20。由于螺母為標準件，直接選用。桿5和桿1與軸通過鍵相連接，采用A型普通平鍵。平鍵的尺寸如下：