臥式攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計【說明書+CAD】

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國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r： 在食品工業(yè)中，混合是指兩種或兩種以上不同物料互相混合，成分濃度達(dá)到一定程度均勻性的單元操作?；旌蠙C(jī)應(yīng)用于谷物混合、粉料混合、面粉中加輔料與添加劑、干制食品中加添加劑與調(diào)味粉及速溶飲品的制造等操作中，目的是使兩種或兩種以上的粉料顆粒通過流動作用，成為組分濃度均勻的混合物。 近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和相關(guān)理論的完善和進(jìn)一步成熟，攪拌器的設(shè)計和制造獲得了飛速發(fā)展。但是，它也面臨著必需滿足合理利用資源、節(jié)能降耗和對環(huán)境保護(hù)要求的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。攪拌器在服從裝置規(guī)模經(jīng)濟(jì)化和品種多樣化的同時，正日趨大型化。基于節(jié)能要求，開發(fā)出變頻調(diào)速電機(jī)、小剪切阻力槳葉、以新型密封代替機(jī)械密封和填料密封，以磁力驅(qū)動代替機(jī)械驅(qū)動?；诮档彤a(chǎn)品總體成本、減少維修保養(yǎng)成本和提高設(shè)備品均維修間隔時間的要求，大大提高設(shè)備運(yùn)行壽命?；跐M足衛(wèi)生和降低清洗和殺菌成本的要求，實現(xiàn)CIP（就地清洗）和SIP（就地殺菌），提高自動化水平，避免人與產(chǎn)品接觸，減少人工操作和待機(jī)時間，大大提高產(chǎn)品衛(wèi)生水平。這些都是現(xiàn)代新型攪拌裝置的研究方向，其中有許多方面已經(jīng)取得豐碩成果，有些方面還在進(jìn)一步研究當(dāng)中。 目前市場上常用的臥式攪拌機(jī)，如圖（a）。雙s加厚型槳片，如圖（b） 圖（a） 圖（b） 課題研究的主要內(nèi)容和方法，研究過程中的主要問題和解決辦法： 課題研究的內(nèi)容： 臥式攪拌裝置主要由三部分組成：主傳動部分、攪拌葉片及擺動部分。主傳動部分包括一個異步電機(jī)和減速系統(tǒng)。攪拌葉片為螺帶式攪拌葉片,的是能讓物料在攪拌過程中更高效率的混合。擺動部分包括一個異步電機(jī)和擺動系統(tǒng)。本論文的主要研究內(nèi)容如下： （1）總體方案設(shè)計 通過對國內(nèi)外的攪拌器發(fā)展現(xiàn)狀的研究，以及對食品設(shè)備設(shè)計原則的學(xué)習(xí)，在吸取寶貴經(jīng)驗的同時也加入自己的一些改進(jìn)，制定自己的設(shè)計方案。 （2）臥式攪拌器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 有了總體的設(shè)計方案，將攪拌器的結(jié)構(gòu)分成主傳動系統(tǒng)、擺動系統(tǒng)、攪拌部分和機(jī)架四大部分，然后分別對這四部分進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計， （3）零件安全性校核 當(dāng)完成各部分的零件設(shè)計后，還要進(jìn)行安全性校核。本論文主要對處于最復(fù)雜受力狀態(tài)下的軸、軸承、鍵以及電機(jī)進(jìn)行了校核計算舉例，其他各個零件的校核計算并沒有寫到論文中。 （4）三維建模與運(yùn)動仿真 對所設(shè)計的攪拌器進(jìn)行安全性校核計算后，發(fā)現(xiàn)沒有不符合要求的零件，然后利用PRO/ENGINEER軟件完成三維實體建模。建模的目的便是讓自己的設(shè)計更加直觀，同時還很容易檢查各處結(jié)構(gòu)是否存在干涉現(xiàn)象，再進(jìn)行運(yùn)動仿真，觀察運(yùn)動狀態(tài)是否符合設(shè)計目的。 課題研究的主要方法： （1） 搜集資料，了解并掌握臥式攪拌機(jī)的工作原理和各模塊的功能。 （2） 確定設(shè)計大體思路，撰寫開題報告，按照要求完成具體的設(shè)計內(nèi)容。 （3） 根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，熟悉相關(guān)軟件，確定設(shè)計方法及設(shè)計要點。按要求完成完整的設(shè)計計劃及預(yù)期達(dá)到的結(jié)果，進(jìn)行相關(guān)設(shè)計及計算。 （4） 對所設(shè)計的臥式攪拌機(jī)進(jìn)行樣機(jī)的搭建與調(diào)試。 （5） 對設(shè)計說明書初稿進(jìn)行相關(guān)格式修改，對設(shè)計圖紙并進(jìn)行修改。 研究過程中的主要問題和解決的方法： 1.傳動方式確定 （1）攪拌機(jī)形式選擇，本設(shè)計要求臥式攪拌，考慮攪拌形式與目的，采用容器固定式臥式攪拌機(jī)。 （2）傳動方案確定，因?qū)嚢杷俣纫蟛桓撸袌錾弦延械某墒飚a(chǎn)品攪拌速度約為30~60r/min，過高的轉(zhuǎn)速并不會產(chǎn)生良好的攪拌效果，相反還會造成能量的浪費(fèi)。但是雖然轉(zhuǎn)速低，啟動轉(zhuǎn)矩卻很大，選用符合啟動要求的電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)速約2000r/min，因此傳動系統(tǒng)要采用較大減速比，考慮機(jī)器尺寸和振動噪聲要求，采用帶傳動和齒輪傳動組合機(jī)構(gòu)。初步設(shè)定的減速機(jī)構(gòu) （3）擺動機(jī)構(gòu)確定 擺動運(yùn)動的實現(xiàn)有多種機(jī)構(gòu)形式，四連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動沖擊大，對桿的強(qiáng)度要求高；凸輪通過優(yōu)化運(yùn)動軌跡則可以將運(yùn)動沖擊大幅度降低，所以決定采用擺動從動件凸輪機(jī)構(gòu)。 2、基本尺寸的確定 本設(shè)計為小型攪拌機(jī)，根據(jù)其工作容量和操作人員的最佳操作位置，暫定攪拌機(jī)的外形尺寸為900*500*800mm，其中攪拌軸軸線高度600mm，攪拌容器下半部分為直徑500mm的半圓筒，上半部分為200*500*800mm的長方體，筒壁厚8mm，攪拌器葉片邊緣與筒壁間隙2mm，為了實現(xiàn)更好的攪拌效果，采用雙螺帶式攪拌器，攪拌軸直徑30mm，長1000mm，大螺帶直徑480mm，帶寬40mm，小螺帶直徑240mm，帶寬30mm。還有設(shè)定進(jìn)料方式和出料方式，容器桶上部設(shè)蓋子裝填物料，下部開口卸放物料，為使物料快速卸放，安裝振動裝置使容器桶繞其軸進(jìn)行左右小幅高頻振動，動力由另一個電機(jī)提供，將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成左右擺動。有了以上尺寸設(shè)定，合理布局電動機(jī)的位置，傳動裝置的布局，完成總體結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計，繪制機(jī)構(gòu)簡圖。 3、攪拌器性能指標(biāo)的設(shè)定 攪拌器工作參數(shù)不僅反映其所能勝任的工作，更重要的是決定設(shè)計方向和一些設(shè)計參數(shù)的選擇范圍。 對于主傳動系統(tǒng)，設(shè)定正常工作轉(zhuǎn)速60r/min，啟動時加速時間4s，穩(wěn)定運(yùn)行時間5min，減速時間6s，停歇時間2min。對于擺動系統(tǒng)，設(shè)定擺角幅度15°，擺動周期1s，運(yùn)行時間1min，停歇時間6min。 課題研究所需的參考文獻(xiàn)： [1] 陳志平，章序文，林興華．?dāng)嚢枧c混合設(shè)備設(shè)計選用手冊[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，工業(yè)裝備與信息工程出版社 [2] 許學(xué)勤，王海鷗．食品工廠機(jī)械與設(shè)備[M]．北京：中國輕工業(yè)出版社， [3] 韓丹，李龍，程云山，徐峰．現(xiàn)代攪拌技術(shù)的研究進(jìn)展[J]．OOD＆MACHEINEY [4] 陳登豐．?dāng)嚢杵骱蛿嚢枞萜鞯陌l(fā)展[J]．壓力容器 [5] 成大先．機(jī)械設(shè)計手冊－常用工程材料[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出社 [6] 楊黎明，黃凱，李恩至．機(jī)械零件設(shè)計手冊[M]．北京：國防工業(yè)出版社 [7] 機(jī)械設(shè)計手冊編委會.機(jī)械設(shè)計手冊(第3卷)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社 [8] 王刺梅.基于Pro/E的平面盤形凸輪CAD系統(tǒng)研究[D].蘭州:蘭州理工大學(xué) [9] 姚海蓉.平面凸輪設(shè)計及運(yùn)動仿真系統(tǒng)的研究[D].北京:中國農(nóng)業(yè)大學(xué) [10] 孔凡國,鄒慧君.工業(yè)用和面機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計理論與方法[J].機(jī)械設(shè)計與研究 [11] 趙悟.攪拌裝置參數(shù)優(yōu)化的研究[D].長安:長安大學(xué) [12] 趙利軍.攪拌低效區(qū)及其消除方法的研究[D].長安:長安大學(xué) [13] 顧維憶.臥式螺旋攪拌葉片的螺旋角參數(shù)探討[J].漁業(yè)機(jī)械儀器 [14] Smith J J,Farrar R A.Influence of Microsructure and Composition on Mechanical 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