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ZRJ-350A真空乳化机传动系统和搅拌系统设计目 录摘要 1ABSTRACT 20 引言 41 概述 41.1 乳化机的发展现状 52 设计任务 102.1 ZRJ-350真空乳化机的结构和特点 102.2 设计内容 122.3 设计目的 122.4 主要技术指标132.5 设计步骤133 设计方案拟定143.1 参考方案143.2 两套参考方案的比较153.3设计方案的最终确定154 ZRJ-350A真空乳化机各系统分析154.1传动系统分析164.2搅拌系统分析175 传动方案确定 185.1传动方案185.1.1 电动机的选择 186 传动零件的强度校核256.1 蜗轮蜗杆传动256.1.1 主要传动参数 256.1.2 蜗轮蜗杆的强度校核计算257 轴的结构设计和强度校核277.1 最外轴的结构设计和强度校核277.2 中间轴的结构设计和强度校核317.3 蜗杆轴的结构设计和强度校核 338轴承的寿命验算378.1各轴上所用的轴承378.2各个轴承的寿命验算389 键连接工作能力验算509.1 各轴上所用的键509.2 各键的工作能力验算5010 联轴器 5310.1 联轴器的选型说明 5310.2 联轴器的选择与型号尺寸 5311 结论54参考文献57致谢 60译文61原文说明74附录：机械装配图（0号图纸2张）附录1 传动系统装配图附录2 搅拌系统装配图摘 要真空乳化机是一种在食品、化工、药品的生产过程中得到广泛应用的设备。但由于目前国内的一些乳化设备与国外先进水平还有很大差距，需要我们进一步的研究和开发。本文所主要介绍的是ZRJ-350A真空乳化机的搅拌系统和传动系统。该文介绍了设计ZRJ-350A真空乳化机搅拌系统和传动系统的一系列过程：先是前期调研，再设计总体方案并加以比较，然后确定方案，再进行装配设计，对主要零件进行设计校核，最后提供传动系统和搅拌系统的装配图。整个设计中搅拌系统是整个设计中最重要的部分之一：主要由搅拌桨和均质器这两部分组成。物料在搅拌桨的低速搅拌下，不断地被切割，翻转，再重新组合。外侧搅拌桨的周围还有一些刮板，用于把黏结在锅壁上的物料刮下，重新搅拌。均质器则用于高速搅拌，在高速的旋转中重复着将物料吸入，剪切，分割，送出，再重新吸入这一过程，是乳化机最重要的部件。传动系统也是最重要的部分之一：在机器顶端有一台高速电机，它是用来驱动高速轴，而另一台横放的低速电机通过蜗杆传动来带动低速轴。作者巧妙地应用高、低速两套搅拌系统，以便提高乳化效果。关键词：乳化机，均质器，传动系统，搅拌系统The Design of ZRJ-350A Emulsifying Machine Complexs Transmission System and Mixing System ABSTRACTThe Vacuum Emulsifying Complex is a equipment which is widely used in food, chemic products and medicine. But now there is a large distance between the emulsifying machines made in china and the machines made in foreign countries in technique, so we need researching and empoldering further. ZRJ-350A Emulsifying Machine Complexs mixing system and transmission system is mainly introduced by this article. The whole design process of the ZRJ-350A Emulsifying Machine Complexs mixing system and transmission system has been introduced in this article: firstly we make the former investigation, and design and compare the total project, then confirm the project, after that design the assemblage and calibrate some primary parts, finally offer the drawing of mixing system and transmission system.The mixing system is one of the most important parts in the whole design: it is mainly composed by the stirrer and homogenizer. the materiel is incised, overturned, and then compounded again continually by the low speed mill of the stirrer. There are some scrappers around the outboard stirrers, which can scrape off the materiel felting on the cauldron and then mill again. The homogenizer is fixed in the high speed shaft, and the materiel is inbreathed, cut, divided, sended and inbreathed again by the homogenizer which is the most important part of the emulsifying machine.Transmission system is also one of the most important parts: there is a high speed electromotor which can drive the high speed shaft, and another thwart low speed electromotor can drive the low speed shaft connecting the worms transmission. The designer uses the high and low speed mixing system dexterously to improve the effect of the emulsification. Key words: emulsifying machine，homogenizer，transmission system，mixing systemZRJ-350A真空乳化机传动系统和搅拌系统设计0 引言搅拌混合设备是化工、冶金、医药、食品、饲料等各种工业反应所不可缺少的重要工具。随着整个社会的发展以及人们对工业产品质量要求的日益苛刻，普通的搅拌混合技术已经难以满足人们的需要，然而乳化作为搅拌混合技术中较为先进的技术将会在很大程度上满足这一需要，乳化机作为能产生乳化效果的设备正被越来越多的厂商所应用。乳化是将一种（或几种）液体以液珠形式分散在另一种不相混溶的液体之中构成分散体系。制备乳状液的机械设备乳化机，它是一种使油、水两相混合均匀的乳化设备，目前乳化机的类型主要有三种：乳化搅拌机、胶体磨和均质器。乳化机的类型及结构、性能等与乳状液微粒的大小（分散性）及乳状液的质量（稳定性）有很大的关系。而能决定乳状液微粒大小和乳状液质量高低是乳化设备中的搅拌系统以及传动系统，所以为了达到良好的乳化效果，本次课题的研究设计对象正是这两大系统。71 概述人们进行混合操作时,首先想到的是传统的搅拌方法，它既简单又直观，但搅拌的效率往往不是很高，不能很好的充分混合，分散技术则不然，它能将液相或固相破碎成极小的颗粒，然后分散到连续的液相介质中去，形成均匀而稳定的混合体，它导入介质的能量是搅拌的1000倍，因此往往只需几分钟,甚至几秒钟。而能实现这一高速搅拌方法的机器就是乳化机。乳化机是搅拌机的另一形态，它将水和油的一方分散到另一方中。而均质乳化过程是依靠搅拌装置的机械作用所产生的剪切力，将分散相撕碎成微小颗粒而分散在连续相中，形成乳状均化物。因此，不同的均质搅拌装置制得的乳状液其分散相的粒度差别很大，而延长搅拌时间也不能提高分散效果。粒度的大小影响着乳体的内在质量。好的均质搅拌装置主要应满足乳化力强，分散性能好。粒度直径一般要小于2微米。乳化机的用途十分广泛，适用于目前化妆品、生物制药、霜类产品、石油化工、涂料以及一些精细化工的生产，尤其对基质粘度大，固料含量比较高的物料乳化配制更显功效。61.1乳化机的发展现状 1.1.1乳化机的分类目前乳化机的类型按工作原理来分主要有三种：乳化搅拌机、胶体磨和均质器。乳化机的类型及结构、性能等与乳状液微粒的大小（分散性）及乳状液的质量（稳定性）有很大的关系。一般如现在还在化妆品厂广泛使用的搅拌式乳化机，所制得的乳状液其分散性差，微粒大且粗糙，稳定性也较差，也较易产生污染。胶体磨和均质器是比较好的乳化设备，它们所制得的乳状液微粒小，分散性好，稳定性也不错。近年来乳化机械有很大进步，如真空混合乳化机，如图1.1所示，其制备出的乳状液的分散性和稳定性极佳。图1.1 真空混合乳化机除了以上的分类，一般还有按乳化燃料来分有重油乳化机、煤焦油乳化机、柴油乳化机，按工作方式来分有高剪切乳化机、多功能混合乳化机等，按用途来分有沥青乳化机、果汁饮料乳化机、涂料油墨乳化机、油脂化乳化机等。如图1.2所示。6 （a）高剪切混合乳化机 （b）VME-10C真空均质乳化机 （c）SVME-C型多功能真空均质乳化机 （d）VME-80C型真空均质乳化机图1.2 各类乳化机1.1.2 乳化机的应用乳化机是现代国际上普遍采用的一种在真空状态下无菌制造乳、膏状均相产品的设备，通常被广泛应用在化妆品、医药、食品、化工等行业。如食品工业的番茄酱、花生酱、调味剂、婴儿食品等；化妆品行业的雪花膏、美容霜等；医药工业的油膏、软膏、乳剂、洗剂、栓剂等；化学工业的某些涂料、染色剂等。基于乳化机生产的产品大多是给人们直接食用或者外敷的，因此对其卫生状况要求很高，一般都要通过GMP认证，GMP是英文good manufacturing practice 的缩写，中文的意思是良好作业规范，或是优良制造标准，是一种特别注重制造过程中产品质量与卫生安全的自主性管理制度。它是一套适用于制药、食品等行业的强制性标准，要求企业从原料、人员、设施设备、生产过程、装运输、质量控制等方面按国家有关法规达到卫生质量要求，形成一套可操作的作业规范帮助企业改善企业卫生环境，及时发现生产过程中存在的问题，加以改善。191.1.3 国内乳化机的发展1988年，第一台高剪切乳化机在中国试制成功（原国营启东长江厂）。2000年，第一台高剪切乳化机在纳米碳酸钙的合成中成功应用（内蒙蒙西高新技术）。2001年，第一台高剪切乳化机应用于沥青 （上海威宇和长安大学合作）。2002年，中国最大的200KW乳化机应用成功（克拉玛依炼油厂）。2004年，中国最快的生产用管线式乳化机（泵）以8000rpm的高转速在威宇公司研制成功（北京某研究所）。1.1.4 国外乳化机的发展要制造优质稳定的乳状体产品，除选用合格的原料，适当的配方，合理的工艺技术路线外，设备的先进性就成为关键因素。均质乳化机的技术关键是其罐内三种不同类型的均质搅拌装置。目前在世界上通行的乳化机代表基本上分为三大派系，即美国ROSS公司，日本TK公司及德国IKA公司。国内虽然已有仿制进口的均质乳化机，但某些性能上仍有一定差距。 美国ROSS公司是由美国查理斯罗斯父子于1841年创建，是专业性混合设备制造公司，以生产混合器、混合机和研磨机而闻名于世。ROSS公司的乳化机具有分散、混合、乳化、剪切、均质的功能，其特点是中心吸料径向喷射式，以湍流混合为主体，液体的翻动剧烈，分散、混合、乳化作用明显，用户代表有扬州肤美灵。 日本TK公司，其公司正式名称叫特殊机化工业株式会社，创立于1927年（大阪福鸟区）。其乳化机的特点是轴流式剪切乳化，主要考虑流体上下翻动，呈周期复合分散、乳化、均质、混合系统。其产品主要用于化妆品及医药行业，在中国的典型应用代表是北京资生堂。 德国IKA公司，具有上百年历史的德国IKA公司在全球有很多分公司，中国广州的IKA公司就是其中之一。IKA产品主要在实验室分析设备方面有着独到的一面，产品注重以分散为主体的功能，因而，在需要进行剪切的工况下，就明显的力不从心，另外在大型工业设备方面不具有优势，其用户代表有深圳小护士。16171.1.5乳化机的发展趋势随着工业技术的发展，产品趋向高档，乳化设备外形结构紧凑、精巧，尤其是智能控制技术的成功运用，使得乳化设备的技术水平得到了进一步的提升。环保型的乳化设备产品的开发成为企业重要的一项工作。节能技术和机电一体化技术的应用已到了必须直面的时候。采用人机工程学设计，提高操作的智能化，减少噪声和振动，注重外观造型设计的要求更高。例如生产食品的乳化机，通常，用于乳壮物均质乳化的乳化机压力是150kg/cm左右，若压力是200-300 kg/cm，在食品方面则可以满足任何要求。但近来由于肠胃营养剂等乳化安定，微粒化能促进体内吸收，要求的压力更高，这样就需要高压乳化机，高压乳化机主要用于延长保存时间，改善口感，食感，保持风味，抑制氧化，稳定香和色，减少添加剂，高附加值的材料和商品的个性化。现在一些混合设备还根据混合专家的经验和常识，将搅拌混合设备与自动控制技术相结合，在混合设备选型和设计中运用人工智能技术（AI）和基于知识的系统（KBS），即实现了混合设备选型和设计的智能化。15212 设计任务2.1 ZRJ-350真空乳化机的结构和特点ZRJ是真空乳化机的中文拼音缩写，350是其工作容积的大小。ZRJ-350真空乳化机是根据化妆品、药膏类产品的制膏工艺而专门设计的较为先进的产品，本机组由预处理锅、真空乳化搅拌锅、真空泵、液压系统、倒料系统、电器控制系统、工作平台等部分组成。 本机组搅拌器采用变频无级调速，能满足不同粘度物料需求，操作简便，性能稳定，均质性好，乳化效果好，生产效率高，清洗方便，结构合理，占地面积少，自动化程度高等特点。用途：适用于化妆品厂，药厂的膏、霜类产品的生产，尤其对基质粘度大，固料含量比较高的物料乳化配制更显功效，如图2.1，图2.2是ZRJ真空乳化机设计的最终效果图，而表2.1是ZRJ真空乳化机在各个工作容积下的主要技术参数。图2.1 ZRJ350真空乳化机全图1.挡流板2.刮板3.框式搅拌桨4.均质器5.乳化锅6.乳化锅夹套7.保温材料8.中间（固定）搅拌桨9.温度传感器图2.2 ZRJ系列真空乳化均质锅内部结构表2.1 主要技术参数型式全容量乳化马达搅拌马达外型尺寸H.P.R.P.MH.P.R.P.M长宽高全高BX-ZRJ1002300-3600119-75180080020002650BX-ZRJ1503500-3600119-75190080021002900BX-ZRJ2003500-3600219-75200095022003100BX-ZRJ3005500-3600319-752200105024003400BX-ZRJ5005500-3600319-752500110026003600BX-ZRJ6507.5500-3600519-752750120029503950BX-ZRJ8007.5500-36007.519-752950140030504150BX-ZRJ100010500-36007.519-753100152031004250其工作原理：物料在水锅、油锅内通过加热、搅拌溶解后，采用抽真空的方式吸入乳化锅内，再经过乳化锅内的刮壁搅拌浆叶混合搅拌后，再被吸入高速旋转的均质器后，经过高速旋转的切割轮与固定的切割套之间所产生的强力的剪断、冲击、乱流等过程，物料在剪切缝中被迅速切割破碎成微粒，由于乳化锅内处于真空状态，物料在搅拌过程中产生的气泡会被及时的抽走。其特点：料锅盖为自动升降式，乳化锅锅体是翻转可倾式，便于清洗，并可通过电热管对锅夹层内的导热介质进行加热来实现对物料的加温，加热温度任意设定，自动控制。在夹层内接入冷却水即可对物料进行冷却，操作简单、方便，夹层外设有保温层。均质器与桨叶搅拌可分开使用，也可同时使用。而锅内刮板搅拌器的作用就是将罐壁上的物料不断刮下，使全部物料能进行均衡而充分的热交换，防止过热或过冷，从而保证产品受到均匀的搅拌和混合。乳化设备对乳化有很大影响，其中之一是搅拌速度对乳化的影响。搅拌速度适中是为使油相与水相充分的混合，搅拌速度过低，显然达不到充分混合的目的，但搅拌速度过高，会将气泡带入体系，使之成为三相体系，而使乳状液不稳定。因此在设计过程中要注意转速的控制和密封条件的保持。122.2 设计内容本课题来自于上海贝思特包装机械有限公司。乳化机主要就是为了搅拌混合所加的物料，使物料能够得到充分均匀的混合，因此本文所要设计的内容就是ZRJ-350A真空乳化机的搅拌系统和传动系统。2.3 设计目的真空乳化机是食品、药品、化妆品等生产过程中的专用设备，而我国现今的乳化设备在设计和机械性能方面还有一些缺陷，所以该课题目的在于通过设计新颖的搅拌系统和传动系统，提高真空乳化机的乳化效果并能在卫生要求方面顺利通过国家的GMP认证。2.4 主要技术指标工作容积：350L刮板浆转速：(1060)r/min，无级调速，功率0.92KW均质器转速：(5002900) r/min，无级调速，功率4.62KW使用年限：5年2.5 设计步骤2.5.1 调研并写出开题报告作者通过各种渠道查找与本课题相关的资料文献，仔细研读后，了解并熟悉掌握相关的知识和内容乳化机的工作原理以及工作方式，然后在知道设计任务后开始构思设计过程，并着手撰写开题报告以及英文文献的翻译。2.5.2 总体方案的论证 在前期调研的基础上，设计一些总体方案并且对这些方案的优缺点加以比较，从中选出最符合本课题要求的方案确定为最终方案。2.5.3 传动系统和搅拌系统设计设计并绘制合理的传动系统和搅拌系统的原理图。2.5.4 电动机的选择、运动参数和动力参数计算根据给定的刮板桨转速和均质器转速和转矩，选择适当功率的电机，计算并记录运动参数和动力参数。2.5.5 传动零件的设计计算由搅拌轮单向转动搅拌，采用蜗轮蜗杆传动，计算蜗轮蜗杆的传动比，并计算和校核蜗轮蜗杆的强度。2.5.6 轴系的结构设计根据所选电动机的功率以及蜗轮蜗杆的传动比来设计各个转动轴的机械结构，并根据搅拌轴及其叶轮所受到的力计算最大扭矩和最大弯矩，校核所设计的轴系结构的强度，以达到适当的结构。2.5.7 轴承类型的选择和寿命计算根据传动轴的机械结构选择合理的轴承，并选择合理的密封和润滑措施，并计算校核其强度。2.5.8 键的强度校核根据轴和联轴器的结构特点选择适当的键，并计算校核其强度。2.5.9 撰写论文和答辩由所设计的各参数和机构图撰写论文，并做到熟悉掌握每一个部件的设计过程及原理，充分做好答辩的准备。3 设计方案的拟定3.1参考方案在对本课题的调研和研究后，了解了真空乳化机的搅拌系统，传动系统和一些技术要求，于是确定了两套参考方案。方案一：传动系统设计采用蜗轮蜗杆传动，搅拌系统设计采用单向转动搅拌。方案二：传动系统设计采用圆锥齿轮传动，搅拌系统设计采用双向转动搅拌。3.2两套参考方案的比较第一套方案中传动系统设计采用蜗轮蜗杆传动，这样就能带动搅拌的叶轮，使其能够进行单个方向的搅拌转动，这样就可以使中间搅拌转动轴只有两层，这种方案可以使乳化机的内部结构较为紧凑，这样就能减低一定的生产成本，而且这种结构有助于润滑油的密封，使得在乳化过程中，产品不被污染。第二套方案中的传动系统设计采用圆锥齿轮传动，这样可以带动搅拌叶轮进行双向的搅拌转动，为了达到这样的效果，中间的转动轴就要有三层，这种方案由于可以进行相反两个方向的搅拌转动，可以使物料充分得到均匀混合，但同时会使得结构较为复杂，这样就使生产成本提高，而且结构越复杂产生润滑油泄露的几率也越大，这样就会造成在乳化过程中，产品受到污染。3.3设计方案的最终确定通过对两套方案的比较，最终本文决定采用第一套方案。因为第一套方案在结构上较为紧凑，尤其是中心转动轴部分夹层只有两层，这样一来可以明显减少润滑油泄露的几率，虽然单向搅拌没有双向搅拌来得能使物料得到很充分的混合，但由于真空乳化机生产的大多是食品，药物等供人们食用的产品，所以很忌讳其产品受到污染。4 ZRJ-350A真空乳化机各系统分析由于本文设计的是ZRJ-350A真空乳化机的搅拌系统和传动系统，所以作者就对这两大系统作必要的分析，如图4.1。图4.1 ZRJ-350A真空乳化机搅拌系统和传动系统的简图4.1 传动系统分析ZRJ-350A真空乳化机的传动系统：由电动机2输出相应的转矩，通过联轴器连接电机轴和蜗杆轴，再由蜗轮蜗杆作为传动零件分配适当的传动比，通过键使蜗杆能使轴1转动，又因为电动机2有着变频功能，能够实现无级调速，从而使得轴1能够在规定的技术指标内转动，同时轴1能带用搅拌浆2以及外侧搅拌桨周围的刮板浆转动。由电动机1输出相应的转矩，通过联轴器使得电机轴与轴3相连接，由于电动机1有变频功能，能够实现无级调速，所以轴3能够在规定的技术指标内转动。而轴2是不转动的。4.2 搅拌系统分析图4.2 轴2的固定方式ZRJ-350A真空乳化机的搅拌系统：主要由搅拌桨和均质器这两部分组成。搅拌桨主要负责低速搅拌，把物料不断切割，翻转，再重新组合。外侧搅拌桨的周围还有一些刮板，用于把黏结在锅壁上的物料刮下，重新搅拌。均质器则用于高速轴的搅拌，在高速的旋转中重复着把物料吸入剪切分割送出在重新吸入这一过程，是乳化机最重要的部件。如图4.1，轴1与搅拌浆2以及外侧搅拌桨周围的刮板浆相连接的，于是轴1的转动带动了搅拌浆2和刮板浆相应的转动。又如图4.2，液面板用于固定轴2使之不转动，而搅拌浆1与轴2相连接，所以是固定不转动的，因此搅拌浆2在转动的同时和搅拌浆1会产生一定的剪切力，达到一定的混合搅拌的功能，而轴3是与均质器直接相连的，轴3的转动带动均质器的转动，由于均质器是达到500-2900r/min，属于高速转动，搅拌浆2的转速只有10-60 r/min，所以物料的高速搅拌主要是靠均质器。5 传动方案确定5.1 传动方案本传动装置是由均质器部分电动机直接传动均质搅拌叶，和单向搅拌系统蜗轮蜗杆传动的传动方式组合而成的。均质器的搅拌是高速且可无级调速的，而单向搅拌系统是慢速且可无级调速的。5.1.1 电动机的选择 选型说明工业上一般采用三相交流电源，无特殊要求一般选三相交流异步电动机。本设计中均质器部分的传动采用YVP系列变频调速三相异步电动机，YVP系列变频调速三相异步电动机采用AMCAD设计而成，可实现电动机的无级调速，具有运行噪声低，转动平稳，节能效果明显，调整性能好，调整比宽等优点，能和国内外各类变频装置相配套。电动机的结构形式，按安装位置不同，有卧式和立式两类。本设计中均质器传动采用立式安装，单向搅拌部分采用卧式安装。 电动机容量的选择合理的确定电动机的额定功率，决定电动机的功率时要考虑电动机的发热过载能力和起动能力。（一） 均质器部分(1) 工作机所需功率（均质器输入功率） (2) 电动机输出功率：由资料2 p.7式（2-4）得：(5.1)联轴器的传动效率： ；滚动轴承的传动效率：；传动装置总效率：故电动机输出功率： (5.2)(3) 电动机额定功率选择由于 由资料5的表1选：(4) 电动机转速的确定： 由资料2 p.8式（2-6）得：(5.3)式中: 电动机转速可选范围； 传动比范围；由传动设计，可知：i=1电动机转速为：因此参照YVP系列电动机的技术数据，外形和安装尺寸，综合考虑其传动装置的尺寸、重量、价格等因素后，决定选用同步转速为2900r/min的电动机。(5) 电动机型号及安装尺寸：根据选定的电动机的类型，结构型式，功率为5.5 kw，转速为2900r/min，结合YVP系列电动机的主要参数，选用YVP132S1-2型的电动机，如表5.1，表5.2，和图5.1。表5.1 电动机的主要技术数据电动机型号额定功率（kw）同步转速（r/min）电流（A）额定转矩（Nm）YVP132S1-25.5290010.917.5 表5.2 电动机的外型和安装尺寸电动机型号MTNEDFGDLGYVP132S2654230803810853033ACADHFS2752103154X15 图5.1 电动机外形示意图(6) 传动比分配：总传动比：(5.5)(7) 计算传动装置的运动和动力参数：设：电动机轴为0轴与联轴器联接的高速轴为I轴各轴的转速：第0轴： 第I轴：各轴的输入功率：第0轴：第I轴：各轴的输入转矩：第0轴：(5.6)第I轴：数据整理成表5.3：表5.3 运动和动力参数汇总表轴号转速n(r/min)功率（kw）转矩T(Nm)传动比i效率输入输出输入输出第0轴29005.518.1110.99第I轴29005.55.4518.1117.9510.98（二） 搅拌浆部分：(1) 工作机所需功率：(2) 蜗轮蜗杆轴输出功率：由资料2的表2-4得：滚动轴承传动效率：；蜗轮蜗杆传动效率：；(3) 电动机输出功率：由资料2 p.7式（2-4）：由资料2的表2-4得：联轴器的传动效率：滚动轴承的传动效率：传动装置总效率：故电动机输出功率：(4) 电动机额定功率选择由于 由资料5选：(5) 电动机转速的确定： 由资料2 p.8式（2-6）得：式中： 电动机转速可选范围； 蜗轮蜗杆传动比范围；由传动设计可知：可选择电动机转速为：参照YVP系列电动机的技术数据，外形和安装尺寸，综合考虑其传动装置的尺寸、重量、价格等因素后，决定选用输出转速为720 r/min的电动机。 (6) 电动机型号及安装尺寸：根据选定的电动机的类型，结构型式，功率为1.5 kw，转速为720r/min，结合YVP系列电动机的主要参数，选用YVP100L-6型的电动机，如表5.4，表5.5，和图5.2。表5.4 电动机的主要技术数据电动机型号额定功率（kw）输出转速（r/min）电流（A）输出转矩（Nm）YVP100L-61.57204.414.0 表5.5 电动机的外型和安装尺寸电动机型号HABCDELGYVP100L10016014063286043024KABADACHDFGD1220518021524587 图8.1轴系部件受力简图 (2) 求轴承当量动载荷P1和P2：由资料3的表13-5得： 由资料3的表13-6得：(3) 验算轴承的寿命： 则：该轴承寿命合格。8.2.3轴承2的寿命验算(1) 受力分析：如图8.2图8.2 轴系部件受力简图(2) 求轴承当量动载荷P1和P2：由资料1的表6-7得： 由资料3的表13-7得：式中： 轴向派生力当时，则轴有向左窜动的趋势，相当于轴承1被压紧，轴承2被放松，但实际上轴必须处于平衡位置（轴承座必然要通过轴承元件施加一个附加的轴向力来阻止轴的窜动），所以被压紧的轴承1所受的总轴向力：由资料1的表6-7得： 由资料3的表13-6得：(3) 验算轴承的寿命： 则：该轴承寿命合格。8.2.4 轴承3的寿命验算(1) 受力分析：如图8.3图8.3轴系部件受力简图(2) 求轴承当量动载荷P1和P2：由资料1的表6-7得： 由资料3的表13-6得：(3) 验算轴承的寿命： 则：该轴承寿命合格。8.2.5轴承4的寿命验算(1) 受力分析：如图8.4图8.4轴系部件受力简图(2) 求轴承当量动载荷P1和P2：由资料1的表6-7得： 由资料3的表13-6得：(3) 验算轴承的寿命： 则：该轴承寿命合格。 8.2.6 轴承5的寿命验算(1) 受力分析：(2) 求轴承当量动载荷P：由资料3的表13-6得：(3) 验算轴承的寿命：则：该轴承寿命合格。8.2.7 轴承6的寿命验算(1) 受力分析：(2) 求轴承当量动载荷P：由资料3的表13-6得：(3) 验算轴承的寿命：则：该轴承寿命合格。8.2.8 轴承7的寿命验算(1) 受力分析：(2) 求轴承当量动载荷P：由资料3的表13-6得：(3) 验算轴承的寿命：则：该轴承寿命合格。8.2.9 轴承8的寿命验算(1) 受力分析：(2) 求轴承当量动载荷P：由资料3的表13-6得：(3) 验算轴承的寿命：则：该轴承寿命合格。9 键连接工作能力验算9.1 各轴上所用的键各轴所用键代号见下表9.1表9.1 各轴上的键编号明细表编号键尺寸（bhL）1115单圆头普通平键（C）型8750229单圆头普通平键（C）型201285339单圆头普通平键（C）型12820498单圆头普通平键（C）型8725520单圆头普通平键（C）型87259.2 各键的工作能力验算9.2.1 键1的工作能力验算(1) 选择键的类型和尺寸：选用单圆头普通平键，C型键，轴的材料为45号钢, 联轴器的材料为低碳碳素钢Q235。查资料2的表6-2得：取中间值键的工作长度l，键与轮毂槽的接触高度k(9.1)(9.2)(2) 校核键连接的强度：(9.3)键联接挤压强度满足。9.2.2 键2的工作能力验算(1) 选择键的类型与尺寸：选用单圆头普通平键，C型键，轴的材料为1Cr18Ni9Ti。查资料2的表6-2得：取中间值键的工作长度l，键与轮毂槽的接触高度k(2) 校核键连接的强度：键联接挤压强度满足。9.2.3 键3的工作能力验算(1) 选择键的类型与尺寸：选用单圆头普通平键，C型键，轴的材料为1Cr18Ni9Ti。查资料2的表6-2得：取中间值键的工作长度l，键与轮毂槽的接触高度k(2) 校核键连接的强度：键联接挤压强度满足。9.2.4 键4的工作能力验算(1) 选择键的类型与尺寸选用单圆头普通平键，C型键，轴的材料为45#钢。查资料2的表6-2得：取中间值键的工作长度l，键与轮毂槽的接触高度k(2) 校核键连接的强度：键联接挤压强度满足。9.2.5 键5的工作能力验算(1) 选择键的类型与尺寸选用单圆头普通平键，C型键，轴的材料为45#钢。查资料2的表6-2得：取中间值键的工作长度l，键与轮毂槽的接触高度k(2) 校核键连接的强度：键联接挤压强度满足。10 联轴器10.1联轴器的选型说明根据联轴器对各种相对位移有无补偿能力（即能否在相对位移条件下保持连接的功能）联轴器可分为刚性联轴器（无补偿能力）和挠性联轴器（有补偿能力）两大类。本传动装置中所用的是有弹性元件的挠性联轴器。选择有弹性元件的挠性联轴器的原因是其不仅可以补偿两轴间的相对位移，而且有减振和缓冲的性能，广泛适用于一般的中小功率的传动，且结构简单，转动惯量小。10.2 联轴器的选择与型号尺寸(1) 计算联轴器的计算转矩：由资料3的表141中查得：KA=1.5；则：(2) 选型：由上式得，由2的表174得合适的型号是HL2，如图10.1，表10.1。图10.1 弹性柱销联轴器表10.1 弹性柱销联轴器的技术参数类型公称扭矩（Nm）许用转速n（r/min）轴孔直径d1、d2、d3（mm）HL2315560025、3011 结论这次课题要求作者对ZRJ-350A真空乳化机的搅拌系统和传动系统进行设计：(1) ZRJ-350A真空乳化机的传动系统采用蜗轮蜗杆传动，而其搅拌系统采用单向转动搅拌的总体设计方案，采用这套方案能使得乳化机的结构较为紧凑，能够降低成本，和占地面积，还能很好的做到密封，因为真空乳化机生产的产品大多是食品，药品，化妆品，所以对于卫生要求十分的高，这就意味着在能达到混合搅拌要求的同时，还要兼顾严密的密封，要使得润滑油泄露的几率降到最低。使其能够顺利的通过国家GMP认证。(2)在电动机的选择方面，本次设计选择了YVP系列变频调速三相异步电动机，该电动机具有运行噪声低，转动平稳，节能效果明显，调整性能好等优点，最重要的是它能实现无极调速，这样就能使转速任意连续的变化，从而达到满足不同粘度物料需求。 (3)该真空乳化机的传动系统由一个YVP系列变频调速三相异步电动机通过联轴器的连接来驱动蜗杆，然后再由蜗杆通过键的连接来带动搅拌浆轴的转动，由于选择了YVP系列变频调速三相异步电动机和蜗杆传动，所以传动比较平稳而且噪音很小(4)该真空乳化机的搅拌系统主要由搅拌桨和均质器这两部分组成。搅拌桨主要负责低速搅拌，把物料不断切割，翻转，再重新组合。外侧搅拌桨的周围还有一些刮板，用于把黏结在锅壁上的物料刮下，重新搅拌。均质器则用于高速轴的搅拌，在高速的旋转中重复着把物料吸入，剪切，分割，送出，在重新吸入这一过程。由于有了搅拌桨的低速搅拌和均质器的高速搅拌，所以能够很好的提升乳化的效果。(5)对一些主要零件进行设计和校核：电动机的选择，轴的设计与校核，轴承的寿命计算，蜗轮蜗杆的校核以及键的强度验算。结果证明这些零件都达到原定的主要技术参数的要求。当然，作者的设计不可能完美无缺，在设计的过程中也遇到了不少困难和一些不尽人意的地方，本文所确定的方案虽然在密封方面做的不错，但因为是单个方向的搅拌转动，所以在物料的充分混合这一点上还略显不足。在遇到需要生产精度很高的产品时可能不太适用。还有对电动机的选择上，为了达到无极调速和达到所给技术指标的要求，要选择变频而且带减速的电动机，这就需要作者到处查找资料，但由于作者手头资料的限制，最后所选择的电动机虽然达到了要求，但未必是最适当的选择。参考文献1 张展.机械设计通用手册M.中国劳动出版社，1994.2 王昆，何小柏，汪信远.机械设计机械设计基础课程设计M.高等教育出版社,2003.3 濮良贵，纪名刚.机械设计（第七版）M.高等教育出版社,2001.4 江耕华，胡来容，陈启松.机械传动设计手册M.煤炭工业出版社,1997.5 YVP系列变频调速三相异步电动机EB/OL./cpzs/cpzs1.html.6 班省华.国外均质乳化机搅拌系统的技术特征分析J.甘肃轻纺科技，1996，04：10.7 裘炳毅.乳化作用及其在化妆品工业的应用(五) 各种乳化剂体系和乳化工艺技术(续1)J.日用化学工业，2000，30(1)：23-26.8 沈志昌.高剪切混合乳化机J.化工机械，2000，18(6)：359.9 胡长鹰，王有伦.高剪切均质机机理研究J.化学装备技术，1997，01：56-61.10V. 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