0單軸面筋脫水機論文解析

福建工程學院畢業(yè)設計（論文）1Fujian University of Technology本科生畢業(yè)論文單軸面筋脫水機結構設計院 系：機械與汽車工程學院專業(yè)：機械設計制造及其自動化學生姓名：_ 陳澤熹_學 號：3130111209扌旨導教師：_ 劉斌彬_二一五年六月福建工程學院本科畢業(yè)設計（論文）作者承諾保證書福建工程學院畢業(yè)設計（論文）2本人鄭重承諾： 本篇畢業(yè)設計（論文）的內容真實、可靠。如 果存在弄虛作假、抄襲的情況，本人愿承擔全部責任。學生簽名：年 月 日福建工程學院本科畢業(yè)設計（論文）指導教師承諾保證書本人鄭重承諾：我已按有關規(guī)定對本篇畢業(yè)設計（論文）的選題與 內容進行了指導和審核，且提交的畢業(yè)設計（論文）終稿與上傳至“大 學生論文管理系統(tǒng)”檢測的電子文檔相吻合，未發(fā)現(xiàn)弄虛作假、抄襲 的現(xiàn)象，本人愿承擔指導教師的相關責任。指導教師簽名：年 月 日目錄摘要.51 引言.71.1 選題背景. 71.2 畢業(yè)設計的目的.71.3 畢業(yè)設計的任務 .82 單軸面筋脫水機結構設計.92.1 單軸面筋脫水機的工作原理 .92.2 面筋脫水機的類型.9福建工程學院畢業(yè)設計（論文）32.3 單軸面筋脫水機的結構簡圖. 113 脫水環(huán)節(jié)設計 .113.1 螺旋葉片參數(shù)的確定 .113.1.1 螺旋葉片選型.113.1.2 螺旋葉片直徑的確定 .113.1.3 螺旋輸送機的極限轉速的確定 . 143.1.4 驗算生產率及充填系數(shù) 書.153.1.5 螺旋軸軸徑初選 .163.1.6 實體式螺旋葉片的展開尺寸 . 163.1.7 螺旋面厚度S取值.173.1.8 螺旋升角的計算.173.1.9 壓縮比的計算.183.1.10 空余體積的計算.193.1.11 錐形螺旋軸螺距數(shù)目與錐度的確定 .193.1.12 自創(chuàng) proe 測繪法定 6 個變螺距.203.2 螺旋軸參數(shù)的確定 . 233.2.1 驅動軸所需功率計算.233.2.2 螺旋軸材料的選擇.233.2.3 螺旋軸軸徑選擇.243.2.4 絞龍螺旋軸的受力分析 .253.3 螺旋軸的強度校核 . 263.3.1 由扭矩 T 產生的剪應力. 263.3.2 由軸向力產生的壓縮應力.263.3.3 由螺旋軸自重 G 產生的彎曲應力 .273.3.4 螺旋軸的合成應力Z.283.4 自創(chuàng)進料口計算.294 軸承的選擇及校核計算.304.1 軸承的選擇.304.2 軸承的組合結構設計.304.3 軸承的潤滑與密封.324.4 軸承的校核計算. 324.4.1 壽命計算.324.4.2 靜載荷計算.334.4.3 許用轉速驗算. 345 減速環(huán)節(jié)的設計.355.1 電動機的選擇.355.2 所要設計減速器示意圖 .365.3 減速器設計計算.365.3.1 電動機部分.365.3.2 傳動比的分配.365.3.3 計算各軸轉速.365.3.4 計算各軸功率.37福建工程學院畢業(yè)設計（論文）45.3.5 計算各軸轉矩.375.4 帶輪的傳動設計.375.4.1 確定計算功率 Pc.375.4.2 選取 V 帶型號.375.4.3 確定帶輪基準直徑 ddl, dd2.375.4.4 驗算帶速 V.375.4.5 確定 V 帶的基準長度和傳動中心距 .375.4.6 驗算主動輪上包角a1.375.4.7 確定 V 帶的根數(shù) z.385.4.8 計算 V 帶合適初拉力 F0 及作用在帶輪軸上的壓力 FQ.385.4.9 確定帶輪結構類型. 385.4.10 確定主動輪結構尺寸 . 385.5 齒輪傳動設計計算.395.5.1 選擇齒輪材料及精度等級.395.5.2 按齒輪抗彎強度設計.405.5.3 驗算齒面接觸強度. 405.5.4 驗算精度.405.5.5 小齒輪的結構設計 .405.5.6 齒廓圖. 415.6 主動軸的設計計算. 425.6.1 選擇軸的材料，確定許用應力 .425.6.2 按抗扭強度計算軸的直徑.425.6.3 齒輪上作用力的計算 .425.6.4 畫軸的草圖.425.6.5 畫出軸的受力圖 . 425.6.6 水平支反力，畫出水平面彎矩圖.435.6.7 計算垂直面支反力，畫垂直彎矩圖 .435.6.8 畫合成彎矩圖.435.6.9 畫轉矩圖.435.6.10 計算當量彎矩.445.6.11 校核強度.445.7 單軸面筋脫水機結構總裝圖.45總結.46致謝語.46參考文獻.47制造業(yè)發(fā)展中的脫水機摘 要：隨著國內外市場對谷朊粉需求量的增加，人民生活質量的提高，越來越多的人對小麥制品有了更多的要求，從而推動了機械制造行業(yè)的發(fā)展。好的機械設備將生產出好的福建工程學院畢業(yè)設計（論文）5產品。而好的單軸面筋脫水機將為后續(xù)的干燥造粒節(jié)約大半的時間。高效的生產恰恰符合了人們快的生活節(jié)奏。從三維軟件PROEWildfire 的使用到二維 CAD 的運用，從機械設計基礎到機械制圖，制造業(yè)與機械這些學科的關聯(lián)日益密切，正因此孕育出了各種脫水機的設計理念與圖紙。從最初的電機、聯(lián)軸器、支承、絞龍及其殼體方案的確立，到加進變速環(huán)節(jié)，即 帶輪傳動與齒輪傳動后普適脫水機的誕生，無不給人們的生活帶來了很多便利。傳統(tǒng)的面筋脫水機一般是在一根軸上安裝幾片漿葉，按主軸的安裝形式， 可分為立式和臥式兩種，立式脫水機機對面筋的拉伸作用較強，適應于調制韌性面團，臥式脫水機對面筋的拉伸作用較弱。適用于調制酥性面團。而臥式面筋脫水機主要是指絞龍殼體軸線與絞龍回轉軸線都處于水平 位置，它的特點是，結構簡單，制造成本低，卸料清洗方便，所以在食品加工中，如面筋、 餅干、糕點及一些飲食行業(yè)的面食中得到了廣泛的應用。關鍵字：面筋、脫水機、變速環(huán)節(jié)、臥式福建工程學院畢業(yè)設計（論文）6DEWATERING MACHINE CHINE IN THE DEVELOPMENT OFMANUFACTURING INDUSTR YAbstract:With the in crease of domestic and intern ati onal market dema nd for wheat glute n, theimproveme nt of peoples life quality, more and more people have more request for wheat products, soas to promote the development of the mechanical manufacturing industry. Good mechanical equipment will produce good products. And good glute nmach ine is provided for the subseque ntdrying granulation to save most of the time. Efficient manufacturing is precisely what the people fastrhythm of life. Design process with the aid of the topic, I review previously learned kno wledge, aga infrom the 3 d software Wildfire use to the use of 2 d CAD, from mecha ni cal desig n basis to the mechani cal draw ing, the fusion of the discipli ne mon ths fin ally made as see n below gluten machine of thistype. It is from the original motor, coupling, bearing, twisted dragon and the establishment of housingscheme, the teacher guidanee, in variable speed link, n amely the pulley tran smissi on and gear transmissi on after forming in the end. Traditi onal glute n dehydrator are typically in stalled on a shaft in acouple of the blades, accord ing to the in stallati on of the spin dle form, can be divided into vertical andhoriz on tal two kin ds, vertical dryer mach ine tensile effect of gluten is stronger, adapted to themodulation toughness dough, horizontal machine is provided with weak gluten stretching function.Suitable for modulation cake dough. And horiz on tal glute n dryer mai nly refers to the twisted axisdrago n shell and twisted drago n rotary axis are in a horizontal position, its characteristic is, simplestructure, low manufacture cost, uni oadi ng convenient clea ning, so in the food process ing, such asglute n, cookies, cakes and some of the food in dustry has bee n widely used in the pasta.Key words: single shaft, gluten, DEWATERING machine, variable speed, horizontal, PROE Wildfire福建工程學院畢業(yè)設計（論文）71 引言1.1 選題背景小麥中分離出來的高蛋白聚合物-谷朊粉，是在食品、糧食工業(yè)、和飼料 等生產制造業(yè)領域一種理想的天然添加劑。比如在食品工業(yè)的水面筋、油面筋、 古老肉、素雞、罐頭、火腿腸等。其制取工藝可分為 5 個部分，即面筋分離部- 纖維分離部分-淀粉分級- 精制部分- 谷朊粉和淀粉的烘干部分。其中，脫 水機是谷朊粉烘干之前最重要的一環(huán)。針對目前國內小麥淀粉和谷朊粉的加工工 藝過程，多采用進口或國內不完善的設備，不是資金昂貴就是設備達不到生產要 求。未能正常地實現(xiàn)淀粉與谷朊粉的現(xiàn)代化生產工藝，造成資金的外流與資源的 浪費?，F(xiàn)根據(jù)所收集的有關資料設計單軸面筋脫水機這一設備。1.2 畢業(yè)設計的目的此課題的設計的主要目的在于讓我們懂得綜合運用所學的理論知識并將其合理巧妙地應用于專業(yè)技能上，這就要求我們了解并掌握機械設計基礎， 要具備 較全較新的機械專業(yè)知識，改變傳統(tǒng)的設計思想與理念，既懂得一般的程序、規(guī) 范和方法，也要懂得創(chuàng)新。在設計過程中遇到的問題要及時反饋和查閱相關資料， 對于那些計算的設計過程，更是要保證計算數(shù)據(jù)的準確，同時也要考慮設計的情 況能否符合實際運用中的要求。本設計對于單軸面筋脫水機結構、 傳動方案及主 要機械結構，是對我們這兩年來的本科學習的一次綜合性檢驗，又是理論與實際相互結合的一次訓練。我已努力通過這一次的畢業(yè)設計提升了自己各方面能力， 而且能夠靈活地去查找并運用有關機械手冊，并使自己的CAD 制圖和 proe 等軟件的使用更加的熟練。本論文設計的單軸式變螺距結構脫水機結構主要由電動機、帶輪、齒輪、鉸龍及其外殼、機架等部分組成。脫水的基本原理該設備采用變速電機做為驅動動 力，結構緊湊，鉸龍葉片采用變螺距結構，與鉸龍殼體高度雙重產生壓縮比，推 擠物料前進壓縮，由嵌有透孔篩板的滲水殼排出水分，脫水后的物料經(jīng)出料口落 料。滲水壁殼及篩板采用對開式螺栓緊固結構， 便于維護拆裝。進料口及滲水壁 下部均設有引流殼體。在擠壓過程中物料體積逐段縮小， 充分排出積水，形成松 散、低含水量的理福建工程學院畢業(yè)設計（論文）8想狀態(tài)。為下一步的干燥造粒打下基礎。1.3 畢業(yè)設計的任務設計內容：1）、擬定合理的設計方案；2）、完成該裝置的主體結構設計；3）、對主要零部件進行強度分析； 提交材料要求：1）、設計說明書 1 份（不少于 8000 字）；2）、非標零件圖紙若干；3）、裝配圖 1 張；4）、根據(jù)英文參考文獻完成英文翻譯一份；福建工程學院畢業(yè)設計（論文）92 單軸面筋脫水機結構設計2.1 單軸面筋脫水機的工作原理單軸面筋脫水機是利用螺旋軸在固定的圓筒形濾鼓（斜槽）內旋轉，使?jié)衩?筋在濾鼓內軸向推進中受擠壓而脫水、 濃縮。螺旋軸是脫水環(huán)節(jié)中主要的工作機 構。其在與面筋的摩擦力及各種阻力下工作，主要失效形式表現(xiàn)為為磨損，。若設 計不當,容易因強度不夠而破壞的。螺旋軸設計計算時，要根據(jù)面筋脫水機的生產 能力和所處的工作環(huán)境來選擇材料和結構，并進一步確定螺旋葉片大徑與軸徑、壓縮比、螺距等系列參數(shù)，最后還要進行部分危險截面與構件的受力分析和強度 校核。螺旋軸的根據(jù)其實現(xiàn)的作用的不同可以分為輸送段、壓縮段和出料段（以下設計簡化為出料口）三個區(qū)段。其中，輸送段起到計量和喂料的作用，它的設計確定了給料的能力。起先濕面筋從進料口以一定的供料量由泵打入， 到達機內的 濾鼓和螺旋軸之間的間隙處，然后濕面筋被輸送段強行推進到壓縮段，壓縮段的 長度較長，此段設計成定外徑、變根徑和變螺距的結構，因此壓縮段起到輸送、壓 縮物料進行脫水的作用。物料再向前進入出料段，物料在出料段進一步受到均勻 壓縮,最后將料定壓、定量地由出口擠出。出料段由裝料小車在下方接脫水后的 面筋，由人工或自動感應重量裝置進行自動裝料并在控制程序的作用下，實現(xiàn)裝料，位移，卸料的循環(huán)過程。2.2 面筋脫水機的類型面筋脫水機根據(jù)螺旋軸的有無可以分為有軸螺旋脫水機和無軸螺旋脫水機 兩種。有軸螺旋脫水機由 U 型斜槽，蓋板，螺旋桿，進、出料口以及驅動裝置六 大塊組成。而無軸脫水機是在 U 型槽內裝置可換襯體，并將螺旋桿改為無軸螺旋 而制成的，結構相對比較簡單。 無軸螺旋脫水機與傳統(tǒng)有軸螺旋脫水機相比,轉 距大，能耗低，排料口不堵塞，環(huán)保性能好。與有軸螺旋輸送機相比，重量和成 本都會減少不少。但對于壓縮性的面筋來講，它易變形，變螺距與壓縮比的缺點 是不可變力。故 通常，我們所說的面筋脫水機都是指有軸的脫水機而根據(jù)其輸送擠壓物料安裝形式的不同，又可以分為傾斜式（2-2-1 ）、垂福建工程學院畢業(yè)設計（論文）10直式（2-2-2 ）和水平式（2-2-3 ）三種類型其中，傾斜式脫水機由于面筋與水的分離部分設計需要嚴格的密封性，且由于對稱性較差，不但設計麻煩，且容易造成人工誤差，故在實際中很少采用；而 垂直式脫水機，現(xiàn)多采用離心的原理，在加料環(huán)節(jié)，容易因為加料不均勻，而因 偏重造成機器振動過大，不易用于連續(xù)作業(yè)的面筋脫水。本論文設計的單軸面筋 脫水機屬于水平式的脫水機，常被稱作臥式或普通的脫水機，其傾角為0，它是最具代表性的一種脫水機，其結構也是所有螺旋輸送機結構的基礎。 其中的壓 縮段，常用的有等距變深螺旋，等深變螺距螺旋，和變深變距螺旋三種類型。其 中，等距變深螺旋是從壓縮段起始第一個螺旋到最后一個螺旋間，螺旋軸呈現(xiàn)錐度變化,這種形式不僅加工方便，還能使螺旋面具有一定的光潔度；等深變螺距是 指螺旋軸壓縮段直徑不變，螺距壓縮段第一個螺距開始至壓縮段末端是從寬逐漸圖（2-2-2 ）垂直式福建工程學院畢業(yè)設計（論文）11變窄。該形式在軸徑較大時，會因出口端面筋層太厚，易造成內外干度不均勻。變 深變距螺旋是前面二者的結合體，故其具有前兩種螺旋軸的特點，雖然加工比較麻煩，但可以獲得比只收斂螺距或減小螺槽深度具有更大優(yōu)點。本論文設計即采 用這種形式的螺旋。2.3 單軸面筋脫水機的結構簡圖單軸面筋脫水機由脫水環(huán)節(jié)、 支承環(huán)節(jié)、 驅動環(huán)節(jié)和減速環(huán)節(jié)這四個大環(huán)節(jié) 組成，其中脫水環(huán)節(jié)是整個設計的重點。由于對于機械，簡單實用是它的優(yōu)點，而且越簡單，出錯的可能性就越小，故本次單軸面筋脫水機的結構簡圖如圖（2-3） 所示：圖（2-3）單軸面筋脫水機的結構簡圖1脫水環(huán)節(jié)徴9旋蓋式福建工程學院畢業(yè)設計（論文）123 脫水環(huán)節(jié)設計3.1 螺旋葉片參數(shù)的確定3.1.1 螺旋葉片選型脫水機絞龍部分的螺旋是輸送與擠壓共有的基本構件。其分類與選用如表（3-1-1）：表 3-1-1 螺旋葉片分類按旋向右旋（普通的形式）左旋按線型單線雙線三線等實際生產中一般較常使用較少使用，只在卸車機中用。按輸送擠壓物料的種類實體帶式葉片式齒形1a耳IT用于粉狀物料或流動性好的干燥小顆粒物料用于塊狀的或粘滯性的物料用于壓縮性的物料而對于擠壓面筋，最常用的是實體式的螺旋葉片，其又被稱作全 葉式的螺旋。這里設計的絞龍螺旋部分，便采用實體式。3.1.2 螺旋葉片直徑的確定由于， 濕面筋具有一定的粘性， 所以其螺旋直徑可初步按下式計算:(3.1)福建工程學院畢業(yè)設計（論文）13式中二一輸送能力，t/h ；福建工程學院畢業(yè)設計（論文）14K 物料特性系數(shù)，常用物料的 K 值見非標準機械設備設計 手冊表 3-1-2 ；填充系數(shù)，見表 3-1-2；-物料的堆積比重（t/m3）；C傾斜系數(shù)，見表 3-1-3；表 3-1-2 螺旋形狀應用舉例物料塊度螺旋形式填充系數(shù)2特性系數(shù) K綜合系數(shù) A面團狀全葉式、帶式的0.200.400.071020表 3-1-3 螺旋輸送機傾斜修正系數(shù) C傾斜角30 5 10 1530t/h 符合生產要求。綜上所述，我們可以得到螺旋軸葉片直徑 D=500mm0.5m）,螺距 S=400mm螺旋軸轉速 n=30r/min （亦即 0.5s/min ）。3.1.5 螺旋軸軸徑初選d=（0.20.35）D 取 d= （0.2 +0.35 ） D/2=0.55X500 2 =137.5mmd 值取整為 140mm3.1.6 實體式螺旋葉片的展開尺寸(3.5 )nS60m/s(3.6)止福建工程學院畢業(yè)設計（論文）18圖（3-1-6 ）實體式/全葉式螺旋葉片的展開圖福建工程學院畢業(yè)設計（論文）19全葉式葉片下料鋼板圓周的大小，可用如下方法確定：L=+S5）（ 3.7）（m）（ 3.8）代入數(shù)值，得L= * （0.5 二）2+0.42=1.621m22=* （ 0.14 二）+0.4 =0.595m又 di=- - - (D-d )vl -VlD-d)（3.10）式中：螺旋面展開圖圓環(huán)內徑， mDL螺旋面展開圖圓環(huán)外徑，m代入數(shù)值，得 di=_0.595(0.5-0.14) =0.553mJ1.621 -70.595D=-1.62!(0.5-0.14) =0.913m4621 - 0.595要對鋼板圓周進行下料，首先要分析 DL 和 d 的大小，然后再依照展開圓環(huán) 切除部分的周心角a切開，最后再沖壓使其成為單個的葉片。兀DLL0 913兀一1 621a的大小為：二L360=哼 360=156.55HDL0.913 兀3.1.7 螺旋面厚度S取值厚 48mm 勺薄鋼板經(jīng)沖壓而成型為螺旋軸的葉片，接著焊接到螺旋軸上，且 在相互之間也逐一焊接。對輸送磨損性大和粘性大的物料，螺旋面用扁鋼軋成或 用鑄鐵鑄成。直徑 D500mr 為偏大值，物料為柔性，故螺旋面厚度S取 8mm螺旋的葉片一般那是做成標準形式的，即螺旋面的母線是一垂直于螺旋軸線的直線。螺距 h 一定時，在同一螺旋面上各點的螺旋角明顯是不一樣的，因為其螺旋外徑 D 遠大于其內徑 do3.1.8 螺旋升角的計算：(3.9 )DL=福建工程學院畢業(yè)設計（論文）20螺旋升角可以根據(jù)螺紋升角公式計算出來：福建工程學院畢業(yè)設計（論文）21:：ret：n（3.11 ）江 d在計算螺旋內升角時，d 等于螺旋軸直徑 d ;當計算螺旋外升角時，d 等于 螺旋直徑 D，而計算螺旋葉片中間的升角時，d 則等于。2所以，可以計算出螺旋葉片的內升角為：0.4用內-匚 ret：n=42.29n 0.14螺旋葉片的外升角為：A0.4:-外=：rct、m=14.29螺旋葉片中間處的螺旋升角為:中V：.（O.5O.I4）/2=21.7。3.1.9 壓縮比的計算壓縮比是螺旋軸進料處第一導程與最后一個導程的空余體積比，脫水機理論壓縮比公式：雹；(3.12 )Vn式中：VI第一個導程空余體積，Vn 最后一個導程空余體積。因為濕面筋的含水量一般為 38%r70%而脫水后面筋極限含水量理論值為14%亦即脫水率分別為 24%56%則設所需設計的壓縮比為 x: 1y: 1。有: 7=24% 山=56%xy1 1解得：x=-=1.316，y=- =2.273。故所設計的壓縮比；可整合為：；=2.3 :0.760.441。用 proe 螺旋掃描的方法，繪制，得到軸徑為 140mm 螺旋葉片直徑為 500mm 螺距為 400mm 勺輸送端的一部分如下：福建工程學院畢業(yè)設計（論文）22圖（3-1-9 ）螺旋葉片圖（3-1-10 ）螺旋葉片（消隱）福建工程學院畢業(yè)設計（論文）233.1.10 空余體積的計算由空余體積計算公式：V+6也-6叫+d；-龍）（3.13）式中：Sn螺距，S葉片厚度；D2大端螺旋軸葉片直徑（500mm, D大端軸直徑；di小端軸直徑，d2小端葉片直徑（500mm?？伤愕寐菪S進料處第一導程空余體積Vi= ：(400-8)(5002-1402+500 500-140 140+5002-1402)=70934648.84mm3= 1270.93(dm3)驗算：自創(chuàng)法測等螺距輸送端第一導程空余體積：利用proe 軟件，在軸端繪制底徑為 500mn 高 100mm 的圓柱，測其體積（分析-測量-體積）。將其高變成 500mm由 119103457-48168809=70934648mm3=70.93(dm 說明公式與自創(chuàng)法合理,可采用。故 V 仁 70.93dm3 3.1.11 錐形螺旋軸螺距數(shù)目與錐度的確定在螺旋輥直徑和壓縮比一定的條件下，螺距數(shù)多，壓縮段長，即長徑比大，結果增加物料在壓縮段內停留時間，使?jié)衩娼钪鸩綁嚎s和逐漸排出水。同時對面筋送進量波動的緩沖能力增加。但是長徑比太大會使面筋產生過壓打滑，內摩擦力增加引起末端阻力增大，使電耗增加，而且使面筋發(fā)熱，甚至過干引起堵塞。因此長徑 比（增加一個螺距） 的圓柱時， 再測其體積二者的體積變化量即為求。圖如下:圖（3-1-11 ）拉伸前圖（3-1-12 ）拉伸后模型體穆福建工程學院畢業(yè)設計（論文）24不能太大，但太短又容易跑料。錐形螺旋軸的長徑比一般為 45,螺距的數(shù)目為 67 個。又因為所要設計的面筋脫水機的壓縮比較小， 為 2.3,故壓縮段選用螺 距數(shù)目為 6。（為了傳輸與壓縮的平穩(wěn)，螺旋軸錐度選用 1:25。）3.1.12 自創(chuàng) proe 測繪法定 6 個變螺距因為壓縮比；=2.3 : 1,Vi=70.93dm3，為了傳輸與壓縮的平穩(wěn)，各壓縮段內；相對于V1的變化應該是等差的。其各不同螺距內體積理論變化值如下表：表 3-1-12各螺距內體積理論變化值VnV1V2V3V4V5V6V7體積值 170.9358.2849.4642.9637.9734.0230.81體積變化12.658.826.54.993.953.211:11.217:11.434:11.651:11.868:12.085:12.302:1名變化0.2170.2170.2170.2170.2170.217V2段螺距選擇與 V2體積變化如下:表 3-1-13第二螺距及相應體積理論變化值螺距選擇 S2350340330圓柱高 mm904125490412449041234測得總體積 dm331.1037.2931.1037.1131.1036.93V2(dm3)61.8760.0758.264過程記錄：螺距 400mm 的終止長度定為 904mm，故當壓縮段螺距選 350mm時，測繪用圓柱高值由 904mm 變?yōu)?1254mm，體積由 311020861 變?yōu)?372888636，此時 V2=61.87dm3;螺距選擇 340mm 時，體積由 311027472 變 為 371094759mm3,此時 V2=60.07dm3;螺距選擇 330mm 時，體積由 311033171 變?yōu)?369297508，此時V2=58.264dm3。與理論值相近，可采用。故 S2=330mm V3段螺距選擇與 V3體積變化如下：表 3-1-14第三螺距及相應體積理論變化值螺距選擇 S3300290280286圓柱高 mm12341534123415241234151412341520測得總體積 dm336.93 42.1136.9341.9436.9341.7636.9341.87V3(dm3)51.8350.0948.3449.392871234152136.93 U1.8849.56具體數(shù)值組：369269017 , 421102221 ; 369269233 , 419355413 ;369268437 , 417605513 ; 369269038 , 418655826 ; 369269102 , 418830769福建工程學院畢業(yè)設計（論文）25由上表可知，當螺距選Sa=286mm 時，V3=49.39 與理論值更接近，可采用。V4段螺距選擇與 V4體積變化如下:表 3-1-15第四螺距及相應體積理論變化值螺距選擇 S4250251258圓柱高 mm15201 17701520177115201778測得總體積 dm341.8746.0341.8746.0541.87 146.17V4（dm3）41.6541.8243.00具體數(shù)值組：418650193, 460299714; 418650906, 460469799; 418655584,461659426 由上表可知， 當螺距選 S=258mn 時， V4=43.00 與理論值接近， 可采 用。 （注：觀察螺距欄與體積 U 欄的情況，可以發(fā)現(xiàn) S 從 350 開始每減少一個 毫米，V 從 0.18 漸漸變?yōu)?0.17，而且還在逐漸減小，故后期表格中 S 的初選值 可以此為依據(jù)，如下面 Ss初選值可約等于 258-V4-V5=258-43.00-37.97=228.41，故選 230）0.170.17V5段螺距選擇與 V5體積變化如下:表 3-1-16第五螺距及相應體積理論變化值螺距選擇 S5230237236圓柱高 mm177820081778201517782014測得總體積 dm349.8646.1746.1749.9746.17 J49.96V5（dm3）36.9238.0737.91具體數(shù)值組：461658987, 498583766; 461667473, 499736523; 461666295,499571956 由上表可知，當螺距選 S=236mn 時，V5=37.91 與理論值更接近，可采用。（S 初選值可約等于 236-空兇=236-（ 37.91-34.02 ） 0.16=211.69 ,0.16故選 212）V6段螺距選擇與 V6體積變化如下:福建工程學院畢業(yè)設計（論文）26表 3-1-17第六螺距及相應體積理論變化值螺距選擇 S6212218220圓柱高 mm201422262014223220142234測得總體積 dm349.9653.2349.9653.3349.9653.36V6（dm3）32.7433.6934.00具體數(shù)值組：499562783, 532304195; 499573379, 533260616; 499576815,533579104 由上表可知，當螺距選 S=220mm 寸，V6=34.00 與理論值接近，可采用。（S7初選值可約等于 220-（ V6-V7）0.156=220-（ 34.00-30.81）0.156=199.55，故選 200）V7段螺距選擇與V體積變化如下：表 3-1-18 第七螺距及相應體積理論變化值螺距選擇 S7200208圓柱高 mm2234243422342442測得總體積 dm353.3656.3253.3653.33V7（dm3）29.6730.88具體數(shù)值組：533553949，563222722 ; 533571977，564453449。由上 表可知，當螺距選 S7=208mm 時，V7=30.88 與理論值接近，可采用。綜上可得脫水機絞龍螺距 Sn、各導程內空余體積 Vn、各導程內壓縮情況； 表 3-1-19螺距及相應空余體積值SnS1S2S3S4S5S6S7螺距400330286258236220208VnV1V2V3V4VsV6V7體積值70.9358.2649.3943.0037.9134.0030.88Z1:11.217:11.436:11.650:11.871:12.086:12.300:1名變化0.2170.2190.2140.2210.2150.214綜上，可繪得軸如下圖:圖（3-1-13 ）光軸福建工程學院畢業(yè)設計（論文）27圖（3-1-14 ）螺旋軸圖（3-1-15 ）螺旋軸（消隱）3.2 螺旋軸參數(shù)的確定3.2.1 驅動軸所需功率計算脫水機螺旋軸上所需功率：No=KQ 止 _H）/367（ 3.14）式中：Q輸送量，t/h , Q=30t/h ;K 功率備用系數(shù)在 2.73.4 之間選取，此處選 3.1 ,（因壓縮段功率 變化，有所調整）0物料的阻力系數(shù)，由物料的阻力系數(shù)表，濕面筋粘性較大，0=5；L 脫水機螺旋部分水平投影長度，L 目前約為 2.7m；H脫水機螺旋部分傾斜布置時，其在垂直平面上投影的高度m 水平布置時 H=0.故 N0=KQ（0L_H） /367=3 30 （5 2.7 _ 0） “ 367=3.42kw又因為額定功率：N =N0一 =3.42 ：一 0.8=4.275kw式中： 一一驅動裝置的總效率，一般在 0.8 到 0.9 之間，此處取 0.8 ;綜上，可選用 4.3kw 以上的電動機。但考慮脫水機下料的不均勻性，一般選福建工程學院畢業(yè)設計(論文)常見的 5kw 型電機。322 螺旋軸材料的選擇脫水機絞龍螺旋軸的材料除了要求滿足強度和剛度外，還應具備良好的耐磨 性。螺旋軸從結構上大致可以分成鑄造、焊接兩種。鑄造是一般采用鑄鋼與球墨鑄鐵這兩種拆料。其中的鑄鋼，像ZG270-500,不僅具有良好的鑄造性能而且切削性能也很優(yōu)異，強度跟塑性都還可以，通常情況下比較大的螺旋脫水機的設計都會優(yōu)先考慮鑄鋼。焊接結構是指分別對軸與螺旋葉片進行加工，加工步驟完成后再焊在一 起。它具有加工方便，成本低等特點但由于螺旋葉片厚度通常不改變，在壓縮段后 程螺旋葉片磨損不慢，因而對螺旋軸的使用壽命影響較大。焊接結構的材料一般 采用 45 號鋼和 40Cr鋼。45 號鋼的切削加工性能較好,成本較低,而耐磨性和耐 腐蝕性較低。40Cr 鋼的強度比 45 號鋼高 20%加工后進行表面淬火，其硬度可達 HRc45 ,為提高其耐磨性,壓縮段螺旋工作面和出料段表面應噴焊 23mm 厚的 耐磨硬質合金，噴焊后的表面硬度可達HRC52-58;本次設計采用焊接法，材料 為 40Cr，經(jīng)調制處理3.2.3 螺旋軸軸徑選擇由 表 3-2-3 查得軸的材料、熱處理方法及材料的主要力學性能 為：表 3-2-3 軸的材料性能毛坯直徑(mm)硬度(HB)抗拉強度極 限Z( MPa )屈服點ZsMPa彎曲疲勞 極限Z-1MPa扭轉疲勞 極限n-1MPa101-300241-286686490343181根據(jù) P291 表 15-2 幾種常見材料的n和 A 值公式初步算軸徑，由于材料為 40Cr，由表 38.3-2表 3-2-4 軸的材料允許應力軸的材料40Cr41Cr18Ni9Tin/Nmm-2355515-25A97112148-125注：當彎矩相對較小或只受轉矩時，n取較大值，A 取較小值； 反之n取較小值，A 取較大值。所以脫水機選取 A=97，n= 45， 則得：24福建工程學院畢業(yè)設計（論文）29=973V(3.42 “ 30)=45.04為了減輕機器重量及降低制造成本，螺旋軸可以是實心的或空心的，這里采 用空心軸，因為它在承受相同扭矩的情況下空心材料所用的材料較少， 而且抗扭 能力更好，相互間的連接更為方便。初步設計采取空心軸方式。內、外徑比為 1： 1.25。由機械零件設計手冊 第 13 章表 3-2-5 空心軸計算系數(shù) b軸內徑/軸外徑1/41/31/21/1.61/1.41/1.25b0.99610.98770.93750.8470.730.59對于空心軸須將實際傳遞的功率 P 除以空心軸計算系數(shù) b 后由上式得：d=47.04/0.59=76.34mm；按上式計算的軸徑、未考慮鍵槽對軸強度的影響，若當 d24000h4.4.2 靜載荷計算X0, Y0查手冊 X0=0.6，Y0=0.5當量靜載荷：Por1=XoFr1YoFa1=0.6 1838+0.5 593=1400NPor1= Fr1兩者取大值 ；Por2=X0Fr2Y0Fa2=0.6 1079+0.5 233 二 1838NPor2= Fr2兩者取大值 ；安全系數(shù) Sb查表得So=2.5計算額定靜載荷Cor1-So Rr1Cor1=4598N因為Por1- For2，只計算軸承 1 ,得，C0r1 -C0r14.4.3 許用轉速驗算載荷分布系數(shù) f1P1. 一=0.064查圖得 f11= 116670n6670 連】3=72090h305000 !福建工程學院畢業(yè)設計（論文）39Cr135200P2=1295=0.036查圖得 f12 =1Cr235200載荷分布系數(shù) f2Fa1 二593=0.032查圖得 f21=0.96Fr1183840福建工程學院畢業(yè)設計（論文）Fa2一233= 0.22查圖得 f22= 1.0Fr21079許用轉速：N =f11f21N0=1 0.96 8000=7680NN2=fi2f22No=1 1 8000=8000N均大于許用轉速結論：所選用軸承能滿足壽命、靜載荷與許用轉速的要求。福建工程學院畢業(yè)設計（論文）415 減速環(huán)節(jié)的設計5.1 電動機的選擇選擇電動機的額定功率要等于或稍大于工作要求的功率。容量小于工作要求 則不能保證工作機正常工作，或使電動機長期過載發(fā)熱而過早損壞； 容量大，則 增加成本，并且由于效率和功率因數(shù)低而造成浪費。對于市面上常見的臥式脫水 機這種類型，現(xiàn)在普遍都是使用 YCT 系列電磁調整異步電動機，故本設計也采用 它進行驅動和后面減速環(huán)節(jié)的計算。YCT 系列電磁調整異步電動機有兩個滑機械硬性的旋轉部分組成。異步電動直接拖動鑄鋼電樞旋轉，內部有勵磁線圈的磁極與輸出軸相聯(lián)， 通以直流電流時 產生磁通。由于磁場及感應電流的作用在輸出軸上產生轉矩。在某一負載時，磁極的勵磁電流越大轉速越高，其自然機械特性較軟，適用于有張力要求的收卷裝 置。為得到較硬的機械特性，可把 YCT 電磁調速異步電動機與測速發(fā)電機、JD 型控制器相配套，組成閉環(huán)控制的交流無級調速裝置， 適用于恒轉矩或變轉矩無 級調速，如帶式輸送機等摩擦負荷以及紡織、印染、冶金、造紙，也適用于風機 水泵的調速節(jié)能。型號含義：Y C T交蛙電機一 電斑調速 -圖（5-1-1）電機型號含義因為之前計算得螺旋軸所要的額定功率為4.275kw，所以考慮到功率損失和傳動中的效率應該選大些功率的電機。查螺旋運輸設計手冊，選定電機為型號為：YCT200-4A-5KW 電磁調速電機。它是采用改變勵磁電流大小的方 法來調節(jié)輸出轉速的一種調速電機，由全國統(tǒng)一設計的最新產品，具有效率 高，噪音低、振動小、調速范圍廣、無失控區(qū)，具有速度負反饋等優(yōu)點，功160 - 4 A翻電機功率檔機座申心髙福建工程學院畢業(yè)設計（論文）42率等級和安裝尺寸符合 JB/T7123-93 及 IEC 標準、被國家計經(jīng)委、財政部、 機電部、中國工商銀行聯(lián)合列為第六界、第七界、第十界節(jié)能產品。表 5-1-1 電機的基本參數(shù)型號額定功率kW調速范圍，r/mi n額定轉矩，N. m轉速變化率，S%重量，kgYCT200-4A5.5125-125036.13%248圖（5-1-2）電機模型圖查表得電機軸的相關尺寸參數(shù)為：E=80 D=38 F=10; G=335.2 所要設計減速器示意圖（設計結果為一級圓柱斜齒輪減速器）5.3.1 電動機部分見選擇電機部分，因為電動機型號：YCT200-4An 在 125 到 1250 之間，令:n滿載=341r/min5.3.2 傳動比的分配因為螺旋軸轉速:E C W8_ 料2_福建工程學院畢業(yè)設計（論文）43n 螺旋軸=30r/min，故 i總=門滿載/n滾筒=11.37，查表取 i=3,則 i齒=11.37/3=3.79，故 i帶=3 , i齒=3.79533 計算各軸轉速no= n滿載=341r/minn= n滿載/i帶=341/3=113.67r/minn=n 螺旋軸=30r/min5.3.4 計算各軸功率P0= Pd=2.969 kwPi=F0n帶=2.969*0.96=2.85kwPn=Pin軸承n齒輪=2.74kw5.3.5 計算各軸轉矩To=955O Po/n滿載=9550*2.969/341=83.15N mmTi=9550R/ni=9550*2.85/113.67=239.44N mmTn=9550Pn/nn=9550*2.74/30=872.23N mm5.4 帶輪的傳動設計5.4.1 確定計算功率 Pc查機械設計基礎 P143 表 11-7 得 KA=1.2 則 Pc=KA- Pd=1.2*2.969=3.564kw5.4.2 選取 V 帶型號根據(jù) Pc, n由教材 P143圖 11-6 選用 A 型 V 帶5.4.3 確定帶輪基準直徑 dd1, dd2由表 11-8，圖 11-6 選 dd1=80mm 故 dd2=i帶 dd1(1- ) =235.2mm由表 11-8 取 dd2=236mm故：dd1=80mm dd2=236mm5.4.4 驗算帶速 VV=ndd1n/60*1000=5.945m/s 在 525m/s 范圍內，帶速符合5.4.5 確定 V 帶的基準長度和傳動中心距由機械設計基礎 P144 公式 11-4 得0.7 (dd計 dd2)a02(dd1+ dd2)即 221.2mmg1205.4.7 確定 V 帶的根數(shù) z由 n1, dd1查教材 P141表 11-3 得 P=0.81kw查機械設計基礎 P141表 11-4 得 P0=0.17查機械設計基礎 P142 表 11-6 得 KL=0.975查機械設計基礎表 11-5 得 K=0.954.故 z=Pc/ (P0+AR) KKL,3.91 (根)故：取 z=4 根05.4.8 計算 V 帶合適初拉力 F。及作用在帶輪軸上的壓力 FQ查機械設計基礎 P136 表 11-1 得 q=0.1kg/m一 一2由機械設計基礎 P145公式 11-9 得 V 帶初拉力：F=500Pc(2.5/Ka-1 )/zv+qv =125.05N則帶輪軸上壓力 FQ=2Fzsina1/2=988.04N故：F=125.05N; FQ=988.04N5.4.9 確定帶輪結構類型由于 dd1=80mrfi于小直徑故主動輪采用實心式；dd2=236mrfi于中等直徑，故 從動輪采用腹板式5.4.10 確定主動輪結構尺寸由機械設計基礎 P148,表 11-9 得：bd=11, h=12, ha=2.75 , e=15, f=10 , ho=12,6 =20, =34; B= (z-1 ) e+2f=3*15+2*10=65mm da1=dd1+2ha,=85.5mm；軸選用鋼 45 依書 P21915-2 公式及表得：ds1=c(p/n)取 c=110Mpa 則ds1=110(2.969/1420)1/3=14.065mm 故可取 ds1=20mmL=(1.52)d,取 70mm 故：主動輪：bd=11, h0=12, ha=2.75 , e=15; f=10; ho=12;=10 ; B=65mm福建工程學院畢業(yè)設計(論文)45da1=85.5mmd=20mm L=70mm綜上，得小帶輪的結構示意圖如下：福建工程學院畢業(yè)設計（論文）46圖（5-4-1 ）小帶輪草圖得大帶輪的結構示意圖如下:圖（5-4-2）大帶輪草圖故，可得設計后的小帶輪與大帶輪三維圖如下:圖（5-4-3）小帶輪左、大帶輪右三維模型福建工程學院畢業(yè)設計（論文）475.5 齒輪傳動設計計算5.5.1 選擇齒輪材料及精度等級小齒輪選用 45 鋼，調質，齒面硬度為 230MP大齒輪選用 45 鋼正火，齒面 硬度為 190MPa 由表 12-2 選 9 級精度5.5.2 按齒輪抗彎強度設計(1)轉矩：Ti=9.55*106Pni=5.75*10A4N mm(2)載荷系數(shù)：查表 12-4 取 k=1.1(3)齒數(shù) Z,螺旋角B和齒寬系數(shù)書 a：小齒輪的齒數(shù) Z1=20,則大齒輪齒數(shù)Z2=i齒Z1=3.79*20=75.8 取 76,初選螺旋角B=15, ZV1= z1/cos3p=22.192ZV2= Z2/ cos3p=84.33，由表 12-25 查得齒形系數(shù) 治=2.82 YF2=2.23 取書d=0.4 故：p=15; Z1=20;乙=76;書d=0.4(4) 許用彎曲應力ZF由圖 12-26 查得ZFiim1=190MPaZFiim2=170MPa 由表 12-5 查得 S=1.35ZF1=ZFiim1/1.35=140.74MPa;ZF2=ZFim2/1.35=130.77MPa因 W/ZF1WZF2故將 YF1/ZF1代入(12-34)計算 m=3.2kT 1cos2p/ 書a(u+1)Z2ZF11/3=1.4875mm 由表 12-1 取 m=2mm故：ZF1=140.74MPa ZF2=130.77MPQm=2mm(5) 確定中心距及螺旋角中心距 a=m( Z1+Z2) /2cosp=2* (20+76) /2cos15 =99.5mm 螺旋角p=arcosm (Z1+ Z2) /2a=15.24 ，齒寬 b=d a=0.4*99.5=39.8 經(jīng)圓整后取 b 仁 50mmb2=45mm故：a=99.5mmp=15.24 ; b 仁 50mm b2=45mm5.5.3 驗算齒面接觸強度由圖 12-23 查得ZHiim1=570MPa,ZHim2=530MPs 由表查得 SH=1.05ZH1=ZHiim1/SH=542.86MPa ZH2=ZHiim2/SH=504.76MPaZH=305 (u+1)3KT/ubd21/3=656.388MPa902MPa故：齒面安全。5.5.4 驗算精度福建工程學院畢業(yè)設計（論文）48齒輪的圓周速度：V=nd1n1/60*1000=1.0274m/s福建工程學院畢業(yè)設計（論文）49由表 12-2 可知，選 9 級精度是合適的5.5.5 小齒輪的結構設計由上得 bi=50, b2=45, zi=20mm Z2=76mmB=15.24 , m=2mm 分度圓直徑：di=mz= mnzi/cos B =41.458mm 取 di=45;d2=157.54 取 158;齒頂高：ha1= mn=2mm;齒根高：hf1=1.25mn=2.5mm全齒高：h1= ha1+ hf1=4.5mm 頂隙：C1= ha1-hf1=0.5mm齒距 p=二m=6.28mm端面齒厚：s=0.5 二 m=3.14mm實心式齒輪齒輪軸 e=C（P/n）=（107-118）（2.74/124.88）=3033m m,考慮到鍵槽對軸的削落，將直徑增大 3 %-5%，取為 30.9-34.65mm。由設計手冊取 dD=35mm5.6.3 齒輪上作用力的計算14苗頂髙山,2齒報高伽 齒頂圓圖（5-5-1 ）小齒輪0.齒頂髙42 l齒根高棟禱f齒頂囲鮎42. 29世朋40曲祀卩輪翻曲面齒寬R応.2850齒胞卩輪酩曲血齒寬B50158基霽148,47世稅同153圖（5-5-2 ）大齒輪故，可得設計后的小齒輪與大齒輪三維圖如下:圖（5-5-3 ）小齒輪圖（5-5-4 ）大齒輪福建工程學院畢業(yè)設計（論文）51齒輪所受的轉矩 T=9.55*106pn/nn=2.1*105N- mm 分度圓直徑 d=45mm 從動輪的壓力角a=20,螺旋角B=15.24 0圓周力 Ft=2T/d=2328.2N徑向力 Fr=Ftanan/cosB=882.7N軸向力 Fa=FtanB=679.05N故：T=2.1*105N- mm Ft=2328.2N; Fr=882.7N; Fa=679.05N5.6.4 畫軸的草圖I；丨圖（5-6-1 ）主動軸其中，兩支乘為 6307 深溝球軸承，查表得：內徑 35 外徑 80 厚度 215.6.5 畫出軸的受力圖（TAL J圖（5-6-2 ）主動軸受力圖5.6.6 水平支反力，畫出水平面彎矩圖福建工程學院畢業(yè)設計（論文）52圖（5-6-3 ）主動軸水平面彎矩圖水平面支反力：FAH=FBH=F/2=1164.1N取兩軸承間 L=200mmC-C 截面處的水平面彎矩為：MCH=1164.1*200/2=116410N mm5.6.7 計算垂直面支反力，畫垂直彎矩圖圖（5-6-4 ）主動軸垂直面彎矩圖垂直面支反力為 FAV*200-Fr*100+Fa*d/2=0,其中 d=180mm 故 FAV=135.8N,FBV=746.9N,C-C 截面的左側垂直面彎矩：MCV左=135.8*200/2N.mm=13580N.mmC-C 截面的右側垂直面彎矩：MCV右=746.9*200/2N.mm=74690N.mm5.6.8 畫合成彎矩圖圖（5-6-5 ）合成彎矩圖Mc 左= :（MCH+MCV左）2=117199 N - mmM右=（MCH+MCV右）1/2=138311 N - mm5.6.9 畫轉矩圖圖（5-6-6 ）轉矩圖T=209537 N - mm5610 計算當量彎矩福建工程學院畢業(yè)設計（論文）53因減速器單向運轉，故取系數(shù):=0.6，由圖可知:C-C、D-D 截面最危險，MC=【Me 右+ (aT)22=186911.8 N mmMD=aT=125722.3 N mm5.6.11 校核強度ZeC=Mc/Wz=13.8MPaZ-1b=60MPaZeD=MD/Wz= MD/0.1dd3=43.6MPaZ-1b=60MPa故：軸的強度足夠。圖（5-6-7 ）減速環(huán)節(jié)三維模型福建工程學院畢業(yè)設計（論文）545.7 單軸面筋脫水機結構總裝圖圖（5-7-1）主視圖圖（5-7-2）斜側圖圖（5-7-3）俯瞰圖福建工程學院畢業(yè)設計（論文）55總結在選擇此課題之前，對于單軸面筋脫水機的了解，還只是停留在表面階段， 并沒有深入去研究和學習其內部結構，也沒有想到自己參與到設計內部結構過程 當中。但是經(jīng)過半個多學期時間的學習，我最終還是在老師的指導與對手頭所有 資料細致的的分析與對比下，完成了對單軸面筋脫水機整體結構的設計， 從二維 到三維，從機械設計到機械制圖，這是個點動成線的過程。從最簡易的單軸面筋脫水機發(fā)展至今，經(jīng)歷了無數(shù)次的設計、創(chuàng)新和修改， 旨在滿足當前生產力發(fā)展的要求以及更高層次的要求。無論如何脫水機的設計， 都需要遵循一定的方法和規(guī)則。在設計脫水機之前，首先應該了解當前市場主流 脫水機廠商的設計理念，對于脫水機原理與結構要有大概了解