干粉混拌机设计本科毕业论文.doc

毕业论文 第 19 页干粉混拌机设计1绪 论1.1 课题的背景及目的干粉混拌机有强烈、高效的特点，混合时间短，设计混合时间不等，卧式筒体内两根搅拌轴等速反向旋转，轴上特殊角度布置的桨叶确保物料径向、环向、轴向三向抛洒运动，形成复合循环，在极短的时间内达到均匀混合。干粉混拌机可以使两种或多种不同的物质在彼此之中互相分散，从而达到均匀混合；也可以加速传热和传质过程。在工业生产中，搅拌操作时从化学工业开始的，围绕食品、纤维、造纸、石油、水处理等，作为工艺过程的一部分而被广泛应用。在工业生产中，大多数的搅拌操作均系机械搅拌，以中、低压立式钢制容器的搅拌设备为主。搅拌设备主要由搅拌装置、轴封和搅拌罐三大部分组成。其中干粉砂浆混拌机结构形式如下图：搅拌设备在工业生产中的应用范围很广，尤其是化学工业中，很多的化工生产都或多或少地应用着搅拌操作。搅拌设备在许多场合时作为反应器来应用的。例如在三大合成材料的生产中，搅拌设备作为反应器约占反应器总数的99%。搅拌设备的应用范围之所以这样广泛，还因搅拌设备操作条件（如浓度、温度、停留时间等）的可控范围较广，又能适应多样化的生产。搅拌设备的作用如下：使物料混合均匀；使气体在液相中很好的分散；使固体粒子（如催化剂）在液相中均匀的悬浮；强化相间的传质（如吸收等）；强化传热。从上述情况看出，干粉混拌机是今后机械干粉砂浆混合行业发展的趋势，干粉混拌机的应用会越来越广泛，发展干粉混拌技术有着十分重要的意义。1.2 国内干粉砂浆技术发展的状况我国干粉混拌技术研究始于20世纪80年代，直到90年代末期，才开始出现具有一定规模的干粉砂浆生产企业。进入21世纪以来，在市场推动和政策干预的双重作用下，我国干粉砂浆行业已逐步从市场导入期向快速成长期过渡。随着国家相关政策的推动，国外先进理念和先进技术的引进，以及各级政府、生产企业、用户的积极努力，我国干粉砂浆行业稳步发展。干粉砂浆科研开发、装备制造、原料供应、产品生产、物流及产品应用的完整产业链已初步形成。2007年统计数据显示，全国两万吨规模以上的干粉砂浆生产企业196家，设计能力2177.1万吨，实际产量为640.06万吨，干粉砂浆罐车252辆，移动筒仓646个。具体体现在以下几方面：（一）在政策和管理层面上。2007年6月6日，商务部、公安部、建设部、交通部、质检总局、环保总局等6部门联合颁布了关于在部分城市限期禁止现场搅拌砂浆工作的通知（商改发2007205号）.要求北京市等127个城市将从2007年9月1日起，分3年时间、先后分3批分别实施禁止在施工现场搅拌砂浆。8月1日，商务部在北京召开“全国部分城市限期禁止现场搅拌砂浆工作现场会”,姜增伟副部长在会上作了贯彻节能减排方针抓好城市“禁现”工作促进散装水泥发展再上新台阶的讲话，进一步强调了充分认识开展“禁现”和发展散装水泥的重要意义，对全国“禁现”工作作了全面部署并提出了具体要求。为做好“禁现”;工作，各地采取了一系列有效措施将“禁现”工作落实到位。相继建立了相应的部门协调机制；出台了切实可行的政策法规；根据试点先行、稳妥起步的原则，组织开展干粉砂浆工程项目应用试点工作；将使用干粉砂浆纳入工程建设项目相关要求中；编制操作规程和技术标准；大力开展科研攻关，为干粉砂浆产业发展提供技术支撑；编写培训教材，组织人员培训等。到2007年末，全国干粉砂浆生产企业已发展到196家，设计生产能力2177.13万吨，实际产量为640.06万吨，干粉砂浆罐车252辆，移动筒仓646个。目前已有江苏等20余个地区制定、颁布了使用干粉砂浆的相关政策法规。特别是在2008年8月29日正式颁布的中华人民共和国循环经济促进法中明确规定了“鼓励使用散装水泥，推广使用预拌混凝土和干粉砂浆”.这就为干粉砂浆的发展提供了有力的法律依据和行政执法保证，对进一步提高干粉砂浆的推广力度起到极为重要的积极作用；在组织管理上，全国941家散装水泥办公室的5000多专职管理人员，积极配合各级政府部门，全面落实科学发展观。坚持以促进发展循环经济，实施节能减排战略为指导思想，为推动干粉砂浆产业发展扎实工作，成为促进我国干粉砂浆健康快速发展最积极、最活跃的力量。 （二）在技术层面上。干粉砂浆发展初期，先是世界知名企业在中国建干粉砂浆生产企业，如德国maxit集团、汉高公司、法国圣哥班等，这些公司不仅给中国带来了先进的技术和设备，同时也带来了国际先进的管理经验，对推动我国干粉砂浆的发展提供了很大的帮助。随后，我国的企业家也向干粉砂浆领域渗透，起初主要是引进国外技术和设备生产、使用干粉砂浆，投资大，生产成本较高。近几年在国家及各级政府的扶持和政策引导下，一些企业协同科研院所和大专院校的科技力量，纷纷投资自主研发干粉砂浆生产、流通、使用的相关设施设备，并与相关行业协会共同努力，在标准化、产品认定、市场准入等方面取得了突破性进展。目前全国主要干粉砂浆生产设备企业20余家，物流设施制造企业十几家，施工设备生产企业10余家，技术水平正逐步达到国外先进水平，初步形成了我国干粉砂浆相关设施设备的国产化，大大降低了干粉砂浆的生产、物流、施工成本，基本满足了国内干粉砂浆市场的需求。无锡江加科技发展有限公司、南京天印科技有限公司等企业已成为干粉砂浆设施设备的领军企业，产品的市场份额相当高。 （三）在市场层面上。目前我国经济发展较快的长江三角洲、珠江三角洲和环渤海地区仍然是干粉砂浆发展最快的三个地区，80%以上的干粉砂浆企业都集中在此。上海市是我国开展建筑砂浆科研工作最早的城市之一，也是目前发展干粉砂浆生产量最大的地区；北京市近几年干粉砂浆市场异常活跃。特别是北京奥运工程对干粉砂浆的使用，如国家体育场（鸟巢）和国家游泳中心（水立方）建设都被北京市建委作为干粉砂浆应用示范项目率先使用干粉砂浆；广州市干粉砂浆市场稳步发展；天津市以建筑施工示范工程为市场拉动点，干粉砂浆市场发展速度也较为速猛；近两年，郑州、成都、苏州、南昌等地干粉砂浆市场得到了较快发展，上海、北京、广州、常州等城市的干粉砂浆市场相对趋于成熟。1.3 干粉混拌机的分类及特点该干粉混拌机由两个旋转方向相反的转子组成，转子上焊有多个特殊角度的桨叶，桨叶带动物料一方面沿着机曹内壁逆时针旋转：一方面带动物料左右翻动；在两转子的交叉重叠处，形成了一个失重区，在此区域内，不论物料的形状、大小和密度如何，都能使物料上浮，处于瞬间失重状态，以此使物料在机槽内形成全方位连续循环翻动，相互交错剪切，从而达到快速柔和混合均匀的效果。混合设备市场常用的设备有双螺旋混拌机，犁刀混拌机，螺带混拌机，无重力混拌机。双螺旋锥形混拌机的工作原理及应用：双螺旋锥形混拌机是适用于固体粉末与液体物料、固体粉末之间混合的一种搅拌设备，双螺旋锥形混拌机的料筒倒锥形，内设有两个非对称的提升螺旋，在物料混合时两只螺旋自转对物料产生提升力，于是物料随螺旋运动到料筒上部向中心凹陷处汇合下落，填充混拌机底部的物料空缺，之后再受到螺旋的提升形成往复过程。双螺旋锥形混拌机是采用螺旋旋转方式完成物料搅拌和混合，不会对搅拌的颗粒性物料挤压和碾磨而造成颗粒物料的粉碎。转臂也会延筒壁呈慢速转动状态，推动未进入螺旋的物料，在不同高度上进入螺柱，使料筒内的物料能全方位的得到混合和搅拌，也加快了物料的更新和扩散速度。双螺旋锥形混拌机的广泛应用：在化工、食品、建材、稀土、食品、农药和染料等生产行业都有非常广泛的应用。卧式犁刀混拌机是一种新型、高效粉体混合设备。卧式犁刀混拌机可应用于化工、涂料、医药、食品、饲料、燃料、冶金、矿山等行业的固-固（即粉体内添加液体）混合，以及湿造粒、干燥、浓缩等复合工艺。卧式犁刀混拌机结构主要由传动部分、卧式筒体、犁刀组轴、飞刀组、出料阀、喷液装置等组成。传动部分包括带电机摆线针轮减速机、联轴器，主要把电机的运动变为需要的速度和扭矩传给复杂刀轴。卧式筒体由钢板卷制而成，作盛物料用，筒体上开有若干孔，供进出料，观察用。犁刀轴支承座固定在筒体二端的盖。犁刀组轴由犁刀，犁刀臂和主轴组成，犁刀用犁刀臂安装在主轴上，并作为哈夫结构，便于拆装。飞刀组由多把飞刀组成，通过付电机直接驱动，安装在筒体侧面，为了防止粉尘进入轴承，飞刀轴采用多道密封结构。出料阀装在筒体的底部（连续出料除外），用于关闭和放出物料，其工作是通过手柄和四连杆机构来实现的。喷液装置固定筒体圆周上，喷嘴采用农用喷头，喷散效果好。卧式螺带混拌机的工作原理：卧式螺带混拌机以高效、快速混合物料，在搅拌轴的螺旋带运动下，使内外螺旋带在较大范围内翻动物料，内螺旋带将物料向两侧运动，外螺旋带将物料由两侧向内运动，使物料来回掺混，另部分物料在螺旋带推动下，沿轴向径向运动，从而形成对流循环。上述运动的搅拌，物料在较短时间内获得快速均匀混合。卧式螺带混拌机的广泛应用：广泛适用于化工、医药、食品、复合肥、保健品、染料、颜料、橡胶、建材、奶粉、饲料、添加剂、养殖业、生物工程、精细化工、陶瓷、耐火材料、稀土、塑料玻璃以及新材料、核能材料等行业的固固（即粉体与粉体）、粉体与胶桨液的物料混合。卧式螺带混拌机的性能特点：1、该机为卧式筒体，内外二层螺旋带具有独特的结构，运转平稳、质量可靠，噪音低，使用寿命长，安装维修方便，并有多种搅拌器结构，用途广泛的多功能混合设备。2、混合速度快，混合均匀度高，特别是粘性，螺旋带上可以安装刮板，更适应稠状、糊状的混合。3、在不同物料的混合要求下（特殊物料必须每次混合清洗），采用不同螺旋带结构，可加热、干燥的夹套型。4、特种雾化液体，可设特种喷头。卧式机体上也可以设有活动门，以便供用户清洗。无重力混拌机的工作原理：无重力混拌机为卧式机体，内装双轴多浆叶的反向旋转的转子，浆叶成一定角度，带动物料旋转。每根搅拌轴有多根迫使物料作螺旋运动的叶片，物料到达机体一侧时搅拌轴有一根改向浆叶将物料翻向另一根搅拌轴一侧，同样另一根搅拌轴迫使物料做相同运动。同时两根搅拌轴上的浆叶相互交叉，中央部分形成一个流态化的失重区和旋转涡流区。总之，无重力混拌机中，物料的运动轨迹可分为三个区：自转区（旋转运动）、公转区（环向运动）和失重区。从而形成一个全方位复合循环运动，迅速达到混合均匀之目的。无重力混拌机的广泛应用：化工、化妆品、精细化工、化肥、农药、冶金、矿山、建材、陶瓷、耐火材料、干粉砂浆、食品、饲料、涂料、染料等粉体、固与液、固与浆的物料混合设备。1.4 干粉混拌机的适用范围适用范围：主要用于化工、建材、涂料、农药、油漆、电缆、电线、塑料、陶瓷、玻璃、干粉砂浆、干粉腻子等，多种干粉物料的配比搅拌混合。全自动立式干粉机，有不锈钢和普通型两种产品，亦可根据用户需要定做加工。主要用于各种干粉原料的搅拌混合。设备适用于建筑砌筑砂浆抹灰砂浆、粘结砂浆、抗裂砂浆、自流平砂浆、飞机跑道、修补砂浆、高速公路修补砂浆、瓷砖勾缝剂、填缝剂、外墙柔性腻子、内墙装饰腻子等多种物料的干粉混合。干粉混拌机是利用机械力和重力等，将两种或两种以上粉体料均匀混合起来的机械。干粉混拌机广泛用于干粉砂浆、化工、农药、洗涤剂、颜料食品、味精、奶粉、食盐、饲料、化学品、陶瓷、塑料、橡胶添加剂等粉料的干燥与混合。干粉混拌机混合时要求所有参与混合的物料均匀分布。混合的程度分为理想混合、随机混合和完全不相混三种状态。各种物料在混拌机械中的混合程度，取决于待混物料的比例、物理状态和特性，以及所用混拌机械的类型和混合操作持续的时间等因素。 干粉混拌机可以将多种物料配合成均匀的混合物；还可以增加物料接触表面积，以促进化学反应；还能够加速物理变化，例如粒状溶质加入溶剂，通过混拌机械的作用可加速溶解混匀。可移动升降分散机主要是汇龙混合设备针对不同粘度浆状的液体原料进行粉碎、分散、混合，通过分散盘上下剧齿的高速运转，从而达到迅速混合、溶解、分散、细化的功能。同时让你彻底摆脱多桶多机性的操作，完全实现一机多桶操作，节省消耗，更环保。粒子和液体基料之间的特性互动决定了湿润和絮凝的助力.固体颗粒和液体基料之间的互动关系决定了湿润和抗絮凝效果.运转稳定、噪音小，可连续使用，对物料可进行快速分散和溶解。针对不同物料的粘度及处理量有不同的功率及型号。用液体的基料把固体的粒子表面湿润.用机械能把颗粒打散成为较小的粒子.。2 总体方案设计2.1 工艺方案的分析与设计根据干粉混拌原理，就其粉末易粘连搅拌桨叶这一情况，本设计考虑到了链传动具有的多变性效应，故采用链传动有效地解决了粉末粘连桨叶的问题。本设计共有两次搅拌，即预搅拌和总体搅拌。所谓预搅拌即失重粒子混拌机主要用在保温砂浆，抗裂砂浆，粘结砂浆，抹面砂浆，地坪砂浆，混凝土外加剂，化工粉体，饲料等各种混合均匀度要求高的场合。投入纤维量较大的场合，可以在无重力混拌机上添加高效飞刀组，飞刀组可以在较短的时间内将纤维类物料打散、分散，从而得到更加满意的混合效果。图1-1 双卧轴搅拌机结构 2.2 传动方案分析与设计传动方案有两个：一，预搅拌传动，即（电机链传动搅拌系统）；二，主搅拌传动，即（电机减速器链传动搅拌系统）。其传动简图分别如下： 图1-2 预搅拌示意图图1-3 主搅拌示意图2.3 电动机的选择主电机初步选定型号为：Y160L-4，额定功率15KW,满载转速为1460r/min小电机选定型号为：Y132M1-6，额定功率4KW,满载转速为960r/min2.4 减速器的选择型号：MX50微型行星齿轮减速器：外径50mm行星齿轮减速器，速比为1:5.5-1:5032，效率68%。2.5 链轮的计算及链条的选择本设计涉及到的链传动共计两种，一种是预搅拌的单链条传动，另一种是主搅拌的三链条搅拌。链轮的端面齿形是标准齿形，由弧aa、ab、cd、和直线bc构成-三圆弧一直线齿形。当选用这种齿形并用相应的标准刀具加工时，链轮齿形在工作图上不画出，只需注明链轮的基本参数和主要尺寸（节距p，节圆直径d，齿顶圆直径da，齿根圆直径df和齿数z），并注明“齿形按3R GB124485规定制造”即可。节圆链轮上链条的销轴中心所在的圆，直径用d表示。若已知p、z 链轮轴向齿廓及尺寸，应符合GB124485的规定。在零件的工作图上应绘出链轮的轴面齿形，以便制造链轮切齿前的毛坯。链条整体是一挠性体，但对单个链节，却是刚性体。所以链条绕在链轮上时，并非沿轮周弯曲成圆弧性，而是折成正多边形的一部分，此正多边形的边长为，边数为链轮的齿数。链轮每转一周，带动链条转过的长度为zp，所以链条的速度为 实际工作时，即使主动链轮以等角速转动，瞬时速度和瞬时传动比是变化的。一 单链条滚子链传动的设计计算已知；传动用途、工作情况、原动机种类、传递的功率P、链轮转速n1、n2（或i），结构尺寸要求等。设计内容：链条节距p、列数、链条链节数Lp、传动中心距a；大、小链轮齿数z1 、z2；轴压力Q；润滑方式。设计步骤：1 链轮齿数z1 、z2和传动比i小链轮齿数z1对链传动的平稳性和使用寿命有较大影响。齿数少，外廓尺寸小，但齿数过少，运动不均匀性加剧，动载荷和冲击加大；链条进入和退出啮合时，链节间的相对转角增大，铰链的磨损加剧；链传递的圆周力增大，加速了链条和链轮的损坏。齿数过多，将增大传动尺寸和质量，链条磨损后节距的伸长容易发生跳齿和脱链，同样会缩短链条的使用寿命。齿数的选取原则：（1）链传动速度高时，齿数多些；（2）为考虑磨损均匀，链轮齿数应取与链节数互为质数的奇数，并优先选用以下数列：17、19、21、23、25、38、57、76、95、114。（取整），且。试选v选取z1，z1尽量用奇数。，推荐=23.5。当v2m/s且载荷平稳时，可达10。过大时，链条在小链轮上的包角过小，将减少啮合齿数，因而易出现跳齿或加速轮齿的磨损，故可用二级或二级以上的传动。这里取Z1=21=Z22 确定计算功率Pca计算功率Pca是根据传递的功率P，并考虑到载荷性质和原动机的种类而确定，即KZ Kw由表查得KA=1.4,KZ=1.25，单排链，则计算功率KZ=1.4*1.25*4=6.08KW3 初选中心距a0a小，传动结构紧凑，但a太小，链条总长太短，单位时间里每一链节参与啮合次数过多，加剧链的磨损和疲劳。a过大，承载好，但链条长，横向振动大。一般（张紧或托板），中心距不可调时，。根据Pca =6.08及n1=960r/min，可选10A-1，查表得p=15.875mm。这里取a0=（30-50）p=（30-50）*15.875=476.25-793.75mm，取a0=700mm。4 链节数Lp=2*700/15.875+(21+21)/2+0=109.2取整，最好取偶数即108节。5 节距和排数的确定一定条件下，节距越大，链传动承载能力越强，但节距越大，链传动的多边形效应越严重，动载荷、冲击、振动越严重。所以，为使链传动结构紧凑、寿命长，尽量取小节距的单排链。若传动速度高，传递的功率大；或传动中心距小，传动比大，取小节距的多排链。若传动中心距大而传动比小，取大节距的单排链。设计时，先定传动的列数查表9-11得Kp由上式计算得P0由图9-13查得链号查表9-1得节距p。6 验算链速 由=960*21*15.875/60000=5.33可判断与假设符。7 确定实际中心距=690mm。8 小链轮毂孔最大直径当确定了链条节距和小链轮齿数后，链轮的结构和各部分尺寸已可定出（表9-3），毂孔的最大直径dkmax也可定出，但dkmax不小于安装链轮处的轴径；若不能满足要求时，可采用特殊结构的链轮（如链轮轴）或重新选择链传动参数（增大z1或p）。9 计算压轴力QFe=P/v=1000*4/5.33=750N=750*1.05=787.5N式中：Fe-链传递的有效圆周力，N； KQ-压轴力系数，对于水平传动，KQ=1.15；对于垂直传动KQ=1.05。二 单链条滚子链传动的设计计算1.链轮齿数z1 、z2和传动比i齿数的选取原则：（1）链传动速度高时，齿数多些；（2）为考虑磨损均匀，链轮齿数应取与链节数互为质数的奇数，并优先选用以下数列：17、19、21、23、25、38、57、76、95、114。（取整），且。由表9-8，试选v选取z1，z1尽量用奇数。，推荐=23.5。当v2m/s且载荷平稳时，可达10。过大时，链条在小链轮上的包角过小，将减少啮合齿数，因而易出现跳齿或加速轮齿的磨损，故可用二级或二级以上的传动。这里取Z1=21，Z2=57，i=Z2/Z1=57/21=2.72.确定计算功率Pca计算功率Pca是根据传递的功率P，并考虑到载荷性质和原动机的种类而确定，即Kz/Kp Kw由表查得KA=1.4,Kz=1.25，三排链，取Kp=2.5，P=15*68%=10.2KW则计算功率Kz/Kp=1.4*1.25*10.2=17.85KW3.初选中心距a0a小，传动结构紧凑，但a太小，链条总长太短，单位时间里每一链节参与啮合次数过多，加剧链的磨损和疲劳。a过大，承载好，但链条长，横向振动大。一般（张紧或托板），中心距不可调时，。根据Pca =17.85及n1=1460/5.5=265r/min，可选24A-1，查表得p=38.1mm。这里取a0=（30-50）p=（30-50）*38.1=1143-1905mm，取a0=1500mm。4.链节数Lp=2*1500/25.4+(21+57)/2+0.9=158取整，最好取偶数即158节。5.节距和排数的确定一定条件下，节距越大，链传动承载能力越强，但节距越大，链传动的多边形效应越严重，动载荷、冲击、振动越严重。由于本设备的特殊性采用三排链。设计时，先定传动的列数查表9-11得Kp由上式计算得P0由图9-13查得链号查表9-1得节距p。6.验算链速 由=265*21*38.1/60000=3.53可判断与假设符。7.确定实际中心距=1500mm。8.小链轮毂孔最大直径当确定了链条节距和小链轮齿数后，链轮的结构和各部分尺寸已可定出（表9-3），毂孔的最大直径dkmax也可定出，但dkmax不小于安装链轮处的轴径；若不能满足要求时，可采用特殊结构的链轮（如链轮轴）或重新选择链传动参数（增大z1或p）。9.计算压轴力QFe=P/v=1000*10.2/3.53=2890N=2890*1.15=3323N式中：Fe-链传递的有效圆周力，N； KQ-压轴力系数，对于水平传动，KQ=1.15；对于垂直传动KQ=1.05。2.6 轴的设计与计算这里就主搅拌轴进行设计计算其危险截面在连接链轮那一轴段，即外径为58mm的有键槽的地方。下面对其进行计算：1.弯矩受力计算 由上一步骤已经算出链轮的压轴力，即：Q=3323N。（1） 轴上的扭矩=609421（2） 作用在链轮上的圆周力 Ft（3） 作用在齿轮上的径向力Fr(4) 作用在齿轮上的轴向力Fa2,计算作用于轴上的支反力，弯矩。（1） 求垂直面的支承反力（2） 求水平面的支承反力（3） 绘垂直面的弯矩图（4） 水平面的弯矩（5） 合成弯矩2.轴的校核计算（1）1轴上的圆周力，径向力，轴向力（2） 求垂直面的支承反力（3） 求水平面的支承反力（4） 绘垂直面的弯矩图（5） 绘水平面的弯矩图（6） 合成弯矩3.校核轴的强度由轴的扭距、弯距图可知，齿轮轴的轮齿处存在危险截面，因此在该处计算应力 （因扭转切应力不是对称循环应力，故引入折合系数）取抗弯截面系数 截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力 轴的弯扭强度条件为 查表15-1得 MPa所以 符合弯扭强度条件。此处省略NNNNNNNNNNNN字。如需要完整说明书和相应的设计图纸等.请联系在线扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套机械毕业设计下载！结 论 干粉混拌机是现代机械制造发展的方向，干粉混拌技术又为机械加工提供了新的、高效的加工方法。本文设计的无重力双轴干粉混拌机为制造业提供了一种全新的设备方案。在设计的开始，因为对干粉混拌机不太了解，不知道干粉混拌机应是什么样的，总体设计也就不知道应该从那里入手。后来，在导师的带领下见到了干粉混拌机，并亲眼目睹了干粉混拌机的工作过程，以及选用链传动是因为其多边形效应，对干粉混拌机机架总体设计有了基本概念。设计过程中我遇到一些问题，如干粉混拌机电机的选择，链条的设计，轴承座的选用等等。在老师和同