固体物料混合机设计毕业设计说明书

毕业设计(论文)题目：固体物料混合机设计

学生姓名学号专业班级机械专2001二级学院机械学院指导教师年月诚信承诺书本人谨此承诺，本人所写毕业设计（论文）均由本人独立撰写，无任何抄袭行为。凡涉及他人的观点材料，均作了注释。如出现抄袭或侵犯他人知识产权的情况，愿承担由此引起的任何责任，并接受相应的处分。学生签名：年月日毕业设计（论文）中文摘要PAGEV固体物料混合机【摘要】畜禽饲养实践表明，喂饲畜禽的很多饲料，需按一定比例进行配料，然后进行混合。只有在均匀混合的条件下才能满足畜禽每天从饲料中得到应有的营养成分。配台饲料中的各种组份如果混合不均匀。将显著影响畜禽生长发育，轻者降低饲养效果，重者造成畜禽死亡。在饲料生产过程中，混合工序是决定饲料生产质量及生产效率的关键环节。因此，饲料混合机作为混合工序的主导设备，其性能的好坏对饲料产品的质量和生产效率起着决定性的作用，被誉为饲料厂的“心脏”。而饲料的混合均匀度是加工生产饲料产品过程一项重要指标通过一组饲料中某组分含量差异性，反映饲料产品的质量，评价混合设备性能及加工工艺的合理性。我同现有的立式混合机占地面积小，价格低廉，深受广大农户的欢迎；但与卧式混合机相比，仍存在许多缺陷，如混合均匀度较低、混合时间较长和残留量较高等，故有必要对屯式饲料混合机进行襟层次的研究。【关键词】饲料，混合机，高效，实用浙江工业大学之江学院毕业设计（论文）英文摘要浙江工业大学之江学院毕业设计（论文）英文摘要Abstract【Abstract】Withthedevelopmentofmodernscienceandtechnology,feedmixerapplicationsareincreasinglywidespread.Mixerconsistsofthefollowingmaincomponents:motor,feedhopper,stripperplate,bins,viewingport,auger,sprinkleplate.Thefeedcanbemixedaccordingtoacertainproportion,made​​inlinewithpigseatingnutritiousfodderforsmallandmediumsizedfarmsforworkloaddemandlargefarms,greatlyimproveworkefficiency,andsavelabor,reducelaborintensity.Efficientfarming,meetpeopleformaterialrequirements.Thisdesignhasaverticalfeedmixeravailableinthemarketastheresearchobject,itsimprovements.Thedesignwillbeincreasedto400mmdiameteraugerinordertoimprovethemixingefficiency;andinordertosolvetheexistingmixerfeedingdevicereliesongravityfeedandlesseasilystuckindeadmaterialinthehopperaddlateralauger;sametimeinorderimprovethedegreeofmixingaugerstillspouttheadditionoftheupperplateCaesar,improvedthrowmixingefficiency.【KeyWords】feed;mixer;screwauger;design浙江工业大学之江学院毕业设计（论文）目录浙江工业大学之江学院毕业设计（论文）目录目录1绪论 11.1选题的背景与意义 11.2国内外研究现状 11.3研究内容 11.3.1基本框架 31.3.2研究的重点和难点 32总体方案设计 22.1立式饲料混合机改进设计 22.2卸料方式的改进 32.3改进设计后立式混合机混合处理 32.2搅龙与搅龙壳体间物料的运动 33传动系统设计 63.1绞龙传动系统设计 63.1.1电动机的选择 93.1.2传动比计算 93.1.3运动和动力参数计算 93.1.4V带传动的设计 93.1.5搅龙螺旋叶片的设计 93.1.6搅龙轴的设计 93.1.7轴承及键的校核 93.1.8轴承的润滑与密封 94立式混料机主体设计 94.1料箱设计 94.2搅龙套筒的设计 94.3撒料板设计 104.4进、出料斗设计 104.4.1进料斗设计 114.4.2出料斗设计 114.5机架设计 10结论 15参考文献 16附录 19致谢 20浙江工业大学之江学院毕业设计（论文）图目录图目录TOC\h\z\t"题注"\c图2.1混合机的结构简图 3图3.1传动系统示意图 4图3.2电动机简图 7图4.1料箱设计 10图4.2撒料板设计 10图4.3机架设计 10附录图1固体物料混合机总装图 32附录图2减速器装配图 32附录图3混料桶 33附录图4主轴 33附录图5左侧板 34附录图6带轮 34浙江工业大学之江学院毕业设计（论文）表目录浙江工业大学之江学院毕业设计（论文）表目录表目录TOC\h\z\t"表样式"\c表3.1电动机的型号 5表3.2v带传动比值参数 8表3.3运动和动力参数 10表3.6轴MH、MV、及M的值 14浙江工业大学之江学院毕业设计（论文）PAGE301绪论1.1选题的背景和意义畜禽饲养实践表明，喂饲畜禽的各种饲料，需按一定比例进行配料，然后进行混合。只有在混合均匀的条件下才能满足畜禽每天从饲料中得到应有的营养成分。配台饲料中的各种组份如果混合不均匀。将显著影响畜禽生长发育，轻者降低饲养效果，重者造成畜禽死亡。在饲料生产过程中，混合工序是决定饲料生产质量及生产效率的关键环节。因此，饲料混合机作为混合工序的主导设备，其性能的好坏对饲料产品的质量和生产效率起着决定性的作用，被誉为饲料厂的“心脏”。而饲料的混合均匀度是加工生产饲料产品过程一项重要指标通过一组饲料中某组分含量差异性，反映饲料产品的质量，评价混合设备性能及加工工艺的合理性。我同现有的立式混合机占地面积小，价格低廉，深受广大农户的欢迎；但与卧式混合机相比，仍存在许多缺陷，如混合均匀度较低、混合时间较长和残留量较高等，故有必要对屯式饲料混合机进行襟层次的研究。1.2国内外研究现状最早的饲料加工机械是从粮食加工业发展而来的。其中英国饲料加工机械最早，自1860年世界上第一台锤片式粉碎机被发明出来，1875年美国成立了世界上最早的饲料公司，直到1910年出现了第一台体积式饲料混合机问世，到1913年蜜糖饲料混合机之后5年第一台立式饲料混合机问世。世纪三十年代到四十年代，是饲料工业发展较为迅速的阶段。到1927年批次混合系统问世，1957年第一台活底（drop—bottom）卧式混合机问世。国外饲料混合机研究起步较早，技术处于领先地位。国外企业已研发出回转筒式和固定腔式两大类多品种、系列化的饲料混合机；同时国外学者对混合机开展了应用研究，如混合机混合性能及混合均匀度试验研究；但针对饲料混合机(包括预混合，饲料混合机)混合机理的研究报道较少。我国饲料混合机研究起步较晚，但近20年来企业已研发出多种类的混合机，如双轴桨叶式、单轴双层桨叶式、行星双螺旋锥形、回转简式混合机等；同时我国学者围绕其应用性能进行了较多研究，并利用数值模拟、运动学与动力学分析方法对回转筒式混合机等进行了机理研究；我国对饲料混合机的混合性能研究较多而机理研究较少。因此，针对预混合饲料混合机存在的结构复杂、混合时间长、物料残留多等问题，开展混合机理研究进而研制新型预混合饲料混合机非常必要。1.3研究内容1.3.1基本框架本文利用设计的立式饲料混合机，进行（1）混合机改进设计；（2）混合机卸料方式改进；（3）混合运动的改进。1.3.2研究的重点和难点（1）混合机的结构设计（2）搅龙运动方向的设计（3）混合机各部位的设计2总体方案设计2.1立式饲料混合机改进设计常用立式混合机的混合过程主要是扩散混合，增加一个转向相反的搅龙后，不但使搅龙的提升能力增加了1倍，而且在升运物料的过程中，搅龙叶片外圈与搅龙壳体之间的物料并不是绕某一个搅龙上升，而是沿整个壳体的内壁运动，使两个搅龙所携带的物料不断的进行对流和渗透混合。强化了混合机的混合作用，进一步缩短了混合时间，提高了混合效率。因此，双搅龙对物料升运作用的加强及物料在输送中的复杂运动路线，有利于改善混合质量和提高混合速度。图1为单搅龙饲料混合机搅龙工作示意图，图2为双搅龙混合机搅龙工作示意图。图1常用立式混合机搅龙工作示意图图2立式双搅龙混合机搅龙工作示意图2.2卸料方式的改进由于原立式混合机的卸料口在圆柱筒的上端，卸料后圆柱筒内物料无法排出，使整机的物料残留率很高；取消圆柱筒部分后，在圆锥筒下端卸料，在混合机底部安装卸料板，饲料混合机将饲料混合均匀后，将底部电机反转，卸料板抽回即可卸下所有饲料。这样饲料比较彻底，物料残留率显著降低。图3为改进后的双搅龙立式混合机结构示意图图3双搅龙立式混合机结构示意图1-电机2-进料斗3-卸料板4-密封板5-观察口6-皮带7-齿轮8-搅龙9-撒料板10-带轮11-皮带2.3改进设计后立式混台机混合机理物料在进料口处产生扩散混合的同时，由于受到搅龙的作用而产生物料问的相对滑动进行剪切混合；而物料在与壁壳碰撞的作用下，还产生了物料与混合机壁壳的冲击混合。物料进入混台机后，不同币的物料成份旱层状分布。在搅龙的强制提升作用下，靠近搅龙壳件的物料首先进入垂直搅龙，而混合窜外圈的物料既离搅龙远叉受到锥彤壳体的摩擦作用，因此混合槽内不同半径上的物料将形成速度大小和方向的差别，从而产生对流混台，结果打破了物料的层状结构。同时，由于搅龙壳体与混合机壳体在两个互相垂直的方向形成不等距混台槽间隙，使这个作用进一步加强。在物料与搅龙叶片刚接触区，物料在压力作用下要进入搅龙，而搅龙的离心力卫向外推，所以在此区形成不稳定的物料运动，发生扩散和剪切混台，不过这个混合作用很小。2.4揽龙与搅龙壳体间物料的运动物料在搅龙中的运动是很复杂的。由于搅龙壳体中有两个搅龙，所以壳体与搅龙叶片间的间隙是不等的，并且存在两个搅龙的公共作用区，因此物料在升运过程中搅龙叶片外圈与搅龙壳体间的物料并不是绕某一个搅龙上升，而是沿整个壳体的内壁运动，结果使两个搅龙所携带的物料不断地进行对流交换混台。同时，由于两个搅龙的转向相反，各自携带的一部分物料分别试图沿l和2的方向运动(如图4所示)，由此引起公共区内的物料形成一个剪切面，产生剪切和扩散混合。图4双搅龙混合过程示意图3传动系统设计3.1竖直绞龙传动系统设计3.1.1电动机的选择（1）选择电动机类型电动机是标准部件。因为室内工作，运动载荷冲击不大，所以选择Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。（2）电动机容量的选择立式混料机在动力方面的优点就是配套动力小，目前市场上1t容量的立式混合机约需配置3.75KW的动力，电动机额定功率只需略大于即可，查《机械设计手册》表19-1选取电动机额定功率为4kw。（3）电动机转速的选择立式混合机中搅龙竖直安装，为使竖直的螺旋有效地提升和提高运输效率（在一定时间内增加饲料循环次数），螺旋应采用较高的转数，一般为200~400r/min。而搅龙转数与单位时间内运输的饲料成正比，因此适当地提高搅龙转数可以加快饲料的循环速度，提高生产率。本立式混合机竖直搅龙选用转数300r/min。V带推荐的传动比为：所以电动机实际转速的推荐值为：符合这一范围的同步转速为750、1000r/min。综合考虑经济性，选用同步转速1000r/min的电机。综合上述（1）（2）（3）电机型号为Y132M1-6，其额定功率4，满载转速。3.1.2传动比计算（1）总传动比满载转速。故传动比为：满足V带推荐的传动比为：的范围，因此竖直搅龙可以直接采用单级V带传动，不需再增加其他减速传动装置。即3.1.3运动和动力参数计算（1）各轴的转速电机轴搅龙轴（2）各轴的输入功率电机轴；搅龙轴；（3）各轴的输入转矩电机轴；搅龙轴；（4）整理列表轴名功率转矩转速传动比电机轴439.89603.2搅龙轴3.84122.243003.1.4V带传动的设计（1）V带的基本参数1）确定计算功率：已知：；；查《机械设计基础》表13-8得工况系数：；则：2）选取V带型号：根据、查《机械设计基础》图13-15选用A型V带，3）确定大、小带轮的基准直径（1）初选小带轮的基准直径：；（2）计算大带轮基准直径：圆整取标准值，误差小于5%，是允许的。4）验算带速：带的速度合适。5）确定V带的基准长度和传动中心距：中心距：初选中心距（2）基准长度：对于A型带选用（3）实际中心距：6）验算主动轮上的包角：由得主动轮上的包角合适。7）计算V带的根数：，查《机械设计基础》表13-3得：；（2），查表得：；（3）由查表得，包角修正系数（4）由，与V带型号A型查表得：综上数据，得取合适。8）计算预紧力（初拉力）：根据带型A型查《机械设计基础》表13-1得：9）计算作用在轴上的压轴力：其中为小带轮的包角。10）V带传动的主要参数整理并列表：带型带轮基准直径(mm)传动比基准长度(mm)A3.22240中心距（mm）根数初拉力(N)压轴力(N)6954169.11326.4（2）带轮结构的设计1）带轮的材料：采用铸铁带轮（常用材料HT200）2）带轮的结构形式：V带轮的结构形式与V带的基准直径有关。小带轮接电动机，较小，所以采用腹板式结构；大带轮较大采用轮辐式结构。查机械设计手册带轮宽度，详细结构如下图示：图3-1竖直搅龙大小带轮结构3.1.5搅龙螺旋叶片的设计根据连续输送机生产率的公式；式中：F——被输送饲料层的横断面积[m2]；ρ——被输送饲料的堆积密度[kg/m3]；ν——被输送物材的轴向输送速度[m/s]。料层横断面面为：式中：D——螺旋直径[m]；ψ——充填系数，其值与物材的特性有关，见下表中的ψ、K及A的值；c——倾斜修正系数，见表4－5。在料槽中，饲料的充填系数影响输送过程和能量的消耗。当充填系数较小(即ψ=5%)时，饲料堆积的高度低矮且大部分饲料靠近槽壁并且具有较低的圆周速度，运动的滑移面几乎平行于输送方向(图4－10a)。饲料颗粒沿轴向的运动要较圆周方向显著得多。所以，这时垂直于输送方向的附加饲料流不严重，单位能量消耗也较小。但是，当充填系数提高(即ψ=13%或40%)时，则饲料运动的滑移面将变陡(图4－10b、c)。此时，在圆周方向的运动将比输送方向的运动强，导致输送速度的降低和附加能量的消耗。因而，对于水平立式混料机来说，饲料的充填系数并非越大越好，相反取小值有利，一般取ψ＜50%。各种微粒饲料的充填系数ψ值可参考表4－4。饲料的轴向输送速度ν按下式计算：式中：h螺旋节距[m]；ns螺旋转速[r/min]；螺距h通常为：h1=k1D式中：k1螺旋节距与螺旋直径的比值，与饲料性质有关，通常取k1=0.7~1，对于摩擦系数大的饲料，取小值（k1=0.7~0.8）；对于流动性较好，易流散的饲料，可取k1=1。表4－5立式混料机倾斜修正系数c倾斜角β0°≤5°≤10°≤15°≤20°c1.000.900.800.700.65图3-2不同充填系数时饲料层堆积情况及其滑移面将上式结合起来，则有：Q=47ψck1D3nsρ即：（1）螺旋直径根据设计要求该立式混合机搅龙直径选用400mm即：D=400mm（2）螺距h1=D取h1=D=400mm，所以螺距为400mm。（3）轴径d=(0.2~0.35)D取d=0.2D=0.2×400=80mm，所以轴径为80mm。3.1.6搅龙轴的设计（1）尺寸与结构设计计算1）搅龙轴上的功率P，转速n和转矩T，，2）初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径。选取轴的材料45钢，调质处理。根据机械设计表11.3，取，于是得：该轴需焊接螺旋搅龙，连接搅龙部分轴径应满足d=(0.2~0.35)D，其中D为搅龙直径，该轴连接搅龙部分轴径选d=0.2D=0.2×400=80mm，因此考虑到轴的连续性，最小直径选最小直径显然是安装大带轮处的直径。为了保证大带轮的轴向定位准确，该段轴长应比轮毂短1~2mm，前述已算得带轮宽，因此选大带轮与轴配合的长度。3）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度（a）为了满足半联轴器的轴向定位的要求2轴段左端需制出轴肩，轴肩高度轴肩高度，取故取2段的直径，长度。(b)初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用角接触球轴承。根据，查机械设计手册选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承7212C，其尺寸为，故，，轴承采用轴肩进行轴向定位，轴肩高度，取，因此，取。4）轴上零件的周向定位查机械设计表，联接大带轮的平键截面；搅龙与轴采用焊接连接。（2）强度校核计算1）求作用在轴上的力已知大带轮的直径为，则2）求轴上的载荷首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。在确定轴承支点位置时，从手册中查取a值。对于7212C型角接触球轴承，由手册中查得a=21mm。因此，轴的支撑跨距为根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出截面C是轴的危险截面。先计算出截面C处的MH、MV及M的值列于下表。载荷水平面H垂直面V支反力F，，C截面弯矩M总弯矩扭矩3）按弯扭合成应力校核轴的强度根据式(15-5)及上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力，取，轴的计算应力已选定轴的材料为45Cr，调质处理。由表15-1查得。因此，故安全。3.1.7轴承及键的校核（1）轴承的校核1）选择的轴承为7212C型角接触球轴承，尺寸为，基本额定动载荷。2）当量动载荷前面已求得，，，轴承1、2受到的径向载荷为：轴承1、2受到的轴向载荷为：查简明机械工程手册-表7.7-39得轴承的当量动载荷为：按机械设计查得3）验算轴承寿命因为，所以按轴承1的受力验算。对于滚子轴承，。预定寿命，合适。（2）键的校核1）选择键联接的类型和尺寸大带轮处选用单圆头平键，尺寸为2)校核键联接的强度键、轴材料都是钢，由机械设计查得键联接的许用挤压力为。键的工作长度：合适3.1.8轴承的润滑与密封（1）润滑方式轴承润滑选用ZL－3型润滑脂（GB7324－1987）用油量为轴承间隙的1/3～1/2为宜。（2）密封方式由于轴与轴承接触处的线速度，故选用半粗羊毛毡加以密封。4立式混料机主体设计4.1料箱设计料箱主要影响装料量，即批次混合质量。本混合机要求最大装料量：1000kg（饲料容量为500Kg/m3），考虑到饲料混合时需要有一定的富余空间便于饲料混合过程中的抛撒，因此取料箱容积为2.5m3。料箱采用整体式结构，为了便于卸料设计成上半部分为圆柱体下半部分为圆锥体，由5mm冷轧钢板卷制后焊接而成，料箱整体结构及尺寸如下图4-1示：图4-1料箱4.2搅龙套筒的设计搅龙套筒与搅龙之间的距离通常为8~12mm，间距过大搅龙对饲料运输的效率下降，间距过小则会导致搅龙与套筒磨损加剧，为了兼顾效率与磨损，本立式混合机搅龙套筒与搅龙之间的距离取10mm。由于搅龙套筒只是在搅龙对饲料向上运输的过程中起到导向作用，所承受的压力和扭矩均比较小，因此采用5mm冷轧钢板卷制焊接而成，而后通过六根连接杆焊接连接于料箱内壁。如图4-1所示：4.3撒料板设计饲料被搅龙提升到顶端后到达撒料板处，在离心力和撒料板的作用下，向整个混合室的四周抛撒。因为撒料板不同半径处的离心力不同，食饲料被抛出的速度大小和方向不尽相同，因此各饲料颗粒的飞行距离和路线也不一样。就是相同半径上的饲料颗粒，由于其大小不同，所受空气阻力的影响也不一样，飞行路线也不同。这样，饲料颗粒在飞行和下落中混合，即抛撒混合。这就是混合机的主要混合左右之一。撒料板采用叶片式结构，由5mm冷轧钢板焊接而成，通过螺钉固定于搅龙轴上，随搅龙一同转动，撒料板半径应大于搅龙半径才便于饲料的抛撒，取300mm。撒料板的结构和尺寸如下图示：图4-2撒料板4.4进、出料斗设计为了使装卸饲料更加方便，减少死角，采用圆筒形进出料口。料斗均采用5mm冷轧钢板焊接而成。立式混料机进料口、出料口同用户现场开设，一般应从尾部进料，头部出料，但也可以从头部进料尾部出料，如需要中部进料，头部、尾部出料，或头部进料，中间出料，则为非标准制法，须由用户提供简图。出料口横截面的计算因为输送量为30m3/h轴向输送速度为ν=所以截面积为s=因此进、出料口的横截面要大于0.01m24.4.1进料斗设计进料口是用以连接立式混料机和进料漏斗的部件，其由盖寸口夹紧在机盖上，也可用焊接的方法与机盖相联，装置进料口时应在所装的机盖上按进料口内孔开尺寸。4.4.2出料斗设计出料口由钢板及扁钢焊接而成，使用时将出料口焊在机壳上，其法兰石与溜槽法兰相连接，出料口的机壳应按出料口的内孔尺寸开孔。图4-2进料斗4.5机架设计机架采用四角支架，使用M20的地脚螺栓固定，支架采用5号等边角钢焊接而成，料箱与机架也通过焊接连接。详细结构如下图示：图4-3机架结论随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声。经过几周的奋战我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。我的心得也就这么多了，总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。在此要感谢我的指导老师对我悉心的指导，感谢老师给我的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。参考文献[1]李宏文，吴杰，赵永满.TMR计量饲料搅拌机在新疆奶牛饲养中的应用[J].农业化研究，2008，（6）：72-7