3474 雙軸槳葉式高效混合機(jī)工作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),槳葉,高效,混合,機(jī)工,機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì)
學(xué)校代碼：10410序 號(hào)：本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)題目： 雙軸槳葉式高效混合機(jī)工作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 工 學(xué) 院 姓 名： 汪 奇 超 學(xué) 號(hào)： 20050380 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化年 級(jí)： 機(jī)制 051 指導(dǎo)教師： 嚴(yán) 霖 元 二 OO 九年 五 月江西農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)摘 要隨 著 現(xiàn) 代 化 飼 料 工 業(yè) 的 發(fā) 展 ， 飼 料 廠 規(guī) 模 不 斷 擴(kuò) 大 ， 對 混 合 機(jī)混 合 均 勻 度 的 要 求 不 斷 提 高 隨 著 飼 制 液 體 添 加 量 增 加 ， 傳 統(tǒng) 的 臥 式 雙 螺 帶 混 合 機(jī) 已 不 能 滿 足 上 述 要 求 ． 于 是 新 一 代 高 性 能雙 軸 槳 葉 式 混 合 機(jī) 便 應(yīng) 運(yùn) 而 生 從 而 雙 軸 槳 葉 式 混 合 機(jī) 應(yīng) 運(yùn) 而 生 。該 機(jī) 器 廣 泛 用 于 飼 料 、 糧 食 、 化 工 、 醫(yī) 藥 、 農(nóng) 藥 等 行 業(yè) 中 粉 狀 、 顆粒 狀 、 片 狀 、 雜 狀 及 粘 稠 狀 物 料 的 混 合 ； 混 合 周 期 短 、 混 合均 勻 度 高 ： 一 般 物 料 在 50～ 90S時(shí) 間 內(nèi) 混 合 均 勻 度 CV≤ 5%，減 少 了 混 合 時(shí) 間 ， 提 高 了 飼 料 廠 生 產(chǎn) 效 率 ； 裝 填 量 可 變 范 圍大 ： 裝 填 系 數(shù) 可 變 范 圍 為 0.3～ 0.8， 適 用 與 多 行 業(yè) 中 不 同 比 重 、粒 度 等 物 料 的 混 合 ； 混 合 不 產(chǎn) 生 偏 析 ： 該 機(jī) 在 1分 鐘 內(nèi) 混 合均 勻 后 ， 繼 續(xù) 混 合 物 料 不 發(fā) 生 分 級(jí) 現(xiàn) 象 ， 且 不 會(huì) 因 為 比 重 、 粒 度 等物 性 差 別 大 而 產(chǎn) 生 偏 析 ； 出 料 快 、 殘 留 量 小 ： 底 部 采 用 四 開 門結(jié) 構(gòu) ， 排 料 迅 速 、 殘 留 少 ； 液 體 添 加 量 大 ： 添 加 30%的 液 體仍 能 將 物 料 混 合 均 勻 ， 即 能 混 合 粘 稠 物 料 ； 采 用 獨(dú) 特 的 鏈 條張 緊 機(jī) 構(gòu) ， 裝 拆 、 調(diào) 節(jié) 快 捷 而 方 便 ； 排 料 門 密 封 可 靠 ： 排 料門 采 用 氣 囊 密 封 ， 密 封 可 靠 、 使 用 壽 命 長 ， 更 換 方 便 ； 采用 W形 混 合 室 ， 內(nèi) 置 風(fēng) 道 ， 整 體 式 機(jī) 座 ， 側(cè) 置 檢 修 門 ， 造 型 美 觀 ，裝 拆 檢 修 方 便 。關(guān)鍵詞：槳葉式 飼料 混合機(jī)Biaxial blades efficient mixing machine江西農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)Abstract: Along with the development of modern industry, animal feed factory continues to expand the scale of mixer, mixing with requirement of improving forage additive quantity of liquid, traditional horizontal double screw with mixer already cannot satisfy the requirement of new generation of high performance. Then biaxial blades mixer produce and biaxial blades mixer arises at the historic moment. This machine is widely used in the food, feed, chemical, pharmaceutical, pesticide, and other industries powder, granule, flake, miscellaneous and mixed sticky materials, Mixed cycle is short, mixed uniformity: general materials in 50 ~ 90S time mixing degree than 5%, reduce CV hybrid time and improve production efficiency, animal feed factory. Loading quantity variable range: loading coefficient for 0.3 ~ 0.8 variable range, and many different proportion and granularity in materials such as mixing, Mixing machine: do not produce segregation in 1 minute after mixing, continue to mix materials not occurred phenomenon, and not because of classification, such as sexual difference is big size and segregation, A fast, residues by four small: bottom door structure, discharging quick, residues, Liquid add quantity: 30% of the liquid can 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)still be mixing materials, which can be mixed sticky materials, Adopt unique chain tensioner, installation, fast and convenient adjustment, Discharging door sealing is reliable, discharging the airbag seal, sealing is reliable, long service life, easy to change, Adopting W shaped the mixing chamber, built-in duct, the integral base-plate, side for the access door, beautiful modelling, installation maintenance convenience.Key words: Biaxial blades mixing machine目錄前言 .............................................................................................5第一章 設(shè)計(jì)任務(wù) .....................................................................5第二章 設(shè)計(jì)內(nèi)容 .....................................................................62．1 結(jié)構(gòu)與原理 ----------------------------------------------------------------------------------------62．2 混合機(jī)殼體的計(jì)算 -------------------------------------------------------------------------------62 2．1 容積(V)的計(jì)算 ---------------------------------------------------------------------------62 2．2 混合室有效容積各部分尺寸的確定 -------------------------------------------------72．3 葉片設(shè)計(jì) -------------------------------------------------------------------------------------------72 3.1 槳葉的形狀的設(shè)計(jì) ------------------------------------------------------------------------72 3.2 葉片的安裝方式 ---------------------------------------------------------------------------72 3.3 葉片參數(shù)的確定 ---------------------------------------------------------------------------82 3.4 葉片安裝角的確定 ------------------------------------------------------------------------82 3.5 槳葉與軸的配合 ---------------------------------------------------------------------------9江西農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)2 3.6 槳葉與軸的材料選擇和連接方式 -----------------------------------------------------102．4 轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì) ------------------------------------------------------------------------------------------102 4.1 兩轉(zhuǎn)子的安裝關(guān)系 ----------------------------------------------------------------------102 4.2 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n 的確定 ----------------------------------------------------------------------102．5 出料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ------------------------------------------------------------------------------------112 5.1 出料機(jī)構(gòu)工作原理 -----------------------------------------------------------------------112 5.2 放料機(jī)構(gòu)各零件的設(shè)計(jì)和選擇 -------------------------------------------------------122．6 鏈傳動(dòng)方式的設(shè)計(jì) ------------------------------------------------------------------------------152 .7 電動(dòng)機(jī)的選擇及葉片軸轉(zhuǎn)速的確定 ---------------------------------------------------------16第三章 工藝效果 ...................................................................163．1 混合時(shí)間短，混合均勻度高 ------------------------------------------------------------------163．2 液體添加量大 ------------------------------------------------------------------------------------163. 3 產(chǎn)品的成型圖 ------------------------------------------------------------------------------------17第四章 總結(jié) .............................................................................18參 考 文 獻(xiàn) .............................................................................19致謝 ...........................................................................................19前言廣泛用于飼料、糧食、化工、醫(yī)藥、農(nóng)藥等行業(yè)中粉狀、顆粒狀、片狀、雜狀及粘稠狀物料的混合； 混合周期短、混合均勻度高：一般物料在 50～90S時(shí)間內(nèi)混合均勻度 CV≤5%，減少了混合時(shí)間，提高了飼料廠生產(chǎn)效率； 裝填量可變范圍大：裝填系數(shù)可變范圍為 0.3～0.8，適用與多行業(yè)中不同比重、粒度等物料的混合； 混合不產(chǎn)生偏析：該機(jī)在 1 分鐘內(nèi)混合均勻后，繼續(xù)混合物料不發(fā)生分級(jí)現(xiàn)象，且不會(huì)因?yàn)楸戎?、粒度等物性差別大而產(chǎn)生偏析； 出料快、殘留量?。旱撞坎捎盟拈_門結(jié)構(gòu)，排料迅速、殘留少； 液體添加量大：添加30%的液體仍能將物料混合均勻，即能混合粘稠物料； 采用獨(dú)特的鏈條張緊機(jī)構(gòu)，裝拆、調(diào)節(jié)快捷而方便； 排料門密封可靠：排料門采用氣囊密封，密封可靠、使用壽命長，更換方便； 采用 W 形混合室，內(nèi)置風(fēng)道，整體式機(jī)座，側(cè)置檢修門，造型美觀，裝拆檢修方便。目前國內(nèi)臥式混合機(jī)，均向著混合精度高、速度快、殘留量小、低耗高效、系列化和適用范圍廣等方向研制和發(fā)展，其中以雙軸槳葉臥式混合機(jī)的發(fā)展尤為迅速。國外的雙軸槳葉式混合機(jī)在上世紀(jì)80年代末已經(jīng)開始研制，挪威FORBERG公司在上20世紀(jì)90年代初推出了雙軸槳葉式系列混合機(jī)，其有效容積25~5000L，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、混合機(jī)理、傳動(dòng)方式與國內(nèi)雙軸槳葉式混合機(jī)基本相同。江西農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)目前國外流行的翻轉(zhuǎn)雙軸槳葉混合噴涂機(jī)是在普通雙軸槳葉式混合機(jī)基礎(chǔ)之上研制而成的。但需要增加一系列的液體噴涂和真空管道以及一套機(jī)體翻轉(zhuǎn)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)略顯復(fù)雜。通過對國內(nèi)外雙軸槳葉式混合機(jī)系列產(chǎn)品的性能進(jìn)行測試，有如下結(jié)論：雙軸槳葉式混合機(jī)混合能力強(qiáng)，速度快（一般配合飼料，其批量混合周期為30~120S），混合均勻度高，殘留量?。ㄖ挥?.5%左右），能耗較低、適用范圍廣等特點(diǎn)。據(jù)資料介紹：雙軸槳葉式混合機(jī)在混合作業(yè)時(shí)，不受物料密度、粒度、形狀等的影響，不產(chǎn)生離析和分級(jí)，粉料間配比小到1:10000 時(shí)，或液體添加量達(dá)20%以上時(shí)，也可保證均勻混合。而且混合過程柔和，不破壞物料原始物理特性，其噸料能耗比螺帶式混合機(jī)低64%左右，其混合均勻度變異系數(shù)CV<5%,最佳可達(dá)3%以下。在設(shè)計(jì)的過程中，我得到了指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)，同時(shí)也得到了其他同學(xué)的幫助，在此表示衷心地感謝。由于本人的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)有限，此說明書肯定有不妥之處，懇請?jiān)u審老師批評(píng)指正。汪奇超2008 年 5 月第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一種適用于食品、醫(yī)藥、化工、建材、塑料、飼料等行業(yè)的粉體混合，可進(jìn)行固-固混合、噴加液體混合的混合機(jī)。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(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低，不污染環(huán)境，安裝、使用、維修保養(yǎng)方便的特點(diǎn)。根據(jù)參考有關(guān)書籍，我們設(shè)定主要技術(shù)參數(shù)如下：產(chǎn)量 500KG 電動(dòng)機(jī)功率 11KW 參與設(shè)計(jì)的共三個(gè)人，本人負(fù)責(zé)的是混合機(jī)構(gòu)帶有槳葉軸和控制放料口的連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第二章 設(shè)計(jì)內(nèi)容2．1 結(jié)構(gòu)與原理該雙軸混合機(jī)主要由兩根相反旋轉(zhuǎn)的軸以一定的相位排列及由安裝在軸上面的槳葉構(gòu)成。在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，一側(cè)軸上的槳葉將物料甩起隨其一道旋轉(zhuǎn)，另一側(cè)軸上的槳葉利用相位差將一側(cè)甩起的物料反向旋轉(zhuǎn)甩起。這樣，兩側(cè)的物料便相互落人兩軸問的腔內(nèi)。從而物料在混合機(jī)的中央部位形成了一個(gè)流態(tài)化的失重區(qū)(見圖1) 度安裝，且以低圓周速旋轉(zhuǎn)。物料被提升后形成了旋轉(zhuǎn)渦流，這種處于失重狀態(tài)下的渦流產(chǎn)生混合作用。使物料快速、充分均勻地混臺(tái)運(yùn)動(dòng)著的物料。雖然是固體，但其表現(xiàn)卻象流體一樣。由于槳葉以一定的角安裝，且以低圓周速轉(zhuǎn)，使物料快速、充分、均勻地混合。江西農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)— 一 圖-1 物料混合運(yùn)動(dòng)示意圖2．2 混合機(jī)殼體的計(jì)算依據(jù)該餛合機(jī)兩根槳葉軸的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)殼體為獨(dú)特的 w 型結(jié)構(gòu)， 外型框如圖2圖-2 雙軸混合機(jī)殼體示意圖2．2．1 容積(V)的計(jì)算根據(jù)混合機(jī)的理論，混合機(jī)的最佳混合批量應(yīng)以物料剛好達(dá)到轉(zhuǎn)子中心線為佳、而對于新型獨(dú)特的雙軸機(jī)，要求其能在滿負(fù)荷下工作(即其生產(chǎn)能力超過其設(shè)計(jì)能力)，則其充滿系數(shù)應(yīng)在0．2～ 1．4范圍內(nèi)，依據(jù)公式：············（1）1rGV??式中： V —混合機(jī)有效容積( )3mG—批次混合量(500公斤／批)r—物料容重(飼料r=500kg／ )—充滿系數(shù)(取 =0．6)?2．2．2 混合室有效容積各部分尺寸的確定混合機(jī)的混合室有效容積結(jié)構(gòu)如圖2中所示。將混合室容積分成圓柱體與長方體的組合，依據(jù)幾何關(guān)系得：江西農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)···········(2)222111()44VDLL??????式中： —混合室有效容積（ = =1.67 ）?13mD —半邊“W”型殼體內(nèi)徑(mm)L —?dú)んw長度(m)為了造型美觀，將殼體的長寬比定為黃金分割比， 即： D1：L=0．6l8 （3）由(2)(3)得：= =1.67= ············V?121380.68D??（ ）···（4）根據(jù)孫楠同學(xué)對殼體的設(shè)計(jì)計(jì)算，得出的數(shù)據(jù)如下：混合機(jī)有效容積 V=1.67 2mW型殼體內(nèi)徑 =802.88mm 殼體的長度L=1235.2mm1D2．3 葉片設(shè)計(jì)2 3.1槳葉的形狀的設(shè)計(jì)根據(jù)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(yīng)選用結(jié)構(gòu)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(yīng)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(yīng)設(shè)計(jì)成正方形或接近正方形為宜。為保證槳葉與機(jī)體內(nèi)壁的間隙均勻一致，槳葉頂端邊線應(yīng)設(shè)計(jì)成橢圓弧線。2 3．2 葉片的安裝方式葉片的安裝方式是保證雙軸混合機(jī)性能的關(guān)鍵，安裝不恰當(dāng)，就不能達(dá)到期望的憂越性能；叉根據(jù)物料流態(tài)化區(qū)的形成機(jī)理及圖-3 葉片安裝示意圖江西農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)軸的受力均衡情況，初定每螺距上安裝四個(gè)葉片．安裝角為 (待定)． 如圖3所示。2 3．3 葉片參數(shù)的確定如圖3示，設(shè)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(zhuǎn)子的平衡穩(wěn)定性，葉片在軸上的安裝數(shù)目應(yīng)取偶數(shù)，又因?yàn)槊柯菥嗌嫌兴膫€(gè)葉片 故：a=L/4K(K=2,4,6…)···········(5)上式中： a—葉片徑向投影長度(mm)L—混合機(jī)殼體長度(L=1235.2mm)k～偶數(shù)因子(取k=4)則式(5)：a=1235.2/16=77.2(mm)根據(jù)圖2的幾何關(guān)系：c=a/SINα··········（6）2 3．4 葉片安裝角的確定混合室內(nèi)的物料顆粒除了受電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(chǎn)生復(fù)雜的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，設(shè)其合成運(yùn)動(dòng)速度為V 、在圖-4 物料顆粒運(yùn)動(dòng)示意圖軸線上的速度為 ，圓周上的速度為V軸 V周運(yùn)動(dòng)示意圖如圖4：如圖4所示，依據(jù)幾何關(guān)系V合=AB×SINα÷COSρAB=2ΠRn/60V合=2ΠRn/60·SINα÷COSρV軸=V合COS(α+β)= · COS(α+β)········(7)160nD?sicoa?式(7)中： n—葉片軸轉(zhuǎn)速(r／min)D1—半邊殼體的內(nèi)徑(mm)α—葉片安裝角江西農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)ρ—物料顆粒的摩擦角角（ρ=23°∽28°）對于雙軸混合機(jī)，要達(dá)到其晟佳的混合效果，最大限度地降低動(dòng)力消耗，使物料能形成流態(tài)化的失重區(qū)，應(yīng)使物料的離心力 (m R)小于重力(m g)，2Wm R
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