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立式飼料混合機設計
摘 要
隨著現(xiàn)代科學技術的日益發(fā)展，飼料混合機的應用也越來越廣泛。飼料混合機主要有以下部分組成：電機、進料斗、卸料板、料箱、觀察口、攪龍，撒料板?？蓪暳习凑找欢ǖ谋壤旌?，制成符合豬食用的，營養(yǎng)豐富的飼料，適用于中小型的養(yǎng)殖場，適用于工作量大，需求量大的養(yǎng)殖場，大大提高的工作效率，和節(jié)省勞動力，減輕勞動強度。高效的養(yǎng)殖，滿足人們對物質的要求。
本設計已市場現(xiàn)有的立式飼料混合機為研究對象，對其進行了改進。本設計將攪龍直徑增大到400mm以便于提高混合效率；并且為了解決了現(xiàn)有混合機送料裝置依靠重力進料而物料容易卡在死角的不足在進料斗添加了橫向攪龍；同時為了提高混合程度還在攪龍上端出料口增設了撒料板，提高了拋撒混合效率。
關鍵詞：飼料；混合機；螺旋攪龍；設計
Abstract
With the development of modern science and technology, feed mixer applications are increasingly widespread. Mixer consists of the following main components: motor, feed hopper, stripper plate, bins, viewing port, auger, sprinkle plate. The feed can be mixed according to a certain proportion, made ??in line with pigs eating nutritious fodder for small and medium sized farms for workload demand large farms, greatly improve work efficiency, and save labor, reduce labor intensity. Efficient farming, meet people for material requirements.
This design has a vertical feed mixer available in the market as the research object, its improvements. The design will be increased to 400mm diameter auger in order to improve the mixing efficiency; and in order to solve the existing mixer feeding device relies on gravity feed and less easily stuck in dead material in the hopper add lateral auger; same time in order improve the degree of mixing auger still spout the addition of the upper plate Caesar, improved throw mixing efficiency.
Keywords: feed; mixer; screw auger; design
目 錄
摘 要 1
Abstract 1
第一章 緒論 3
1.1課題的背景及意義 3
1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)況及發(fā)展趨勢 4
第二章 總體設計 5
2.1設計要求 5
2.2立式混料機原理分析 5
2.3立式混料機的改進設計 6
2.4改進后的立式混料機混合原理分析 7
第三章 傳動系統(tǒng)設計 8
3.1豎直絞龍傳動系統(tǒng)設計 8
3.1.1電動機的選擇 8
3.1.2傳動比計算 9
3.1.3運動和動力參數(shù)計算 9
3.1.4 V帶傳動的設計 10
3.1.5 攪龍螺旋葉片的設計 13
3.1.6 攪龍軸的設計 14
3.1.7軸承及鍵的校核 17
3.1.8 軸承的潤滑與密封 19
3.2橫向絞龍傳動系統(tǒng)設計 19
3.2.1電動機的選擇 19
3.2.2傳動比計算 20
3.2.3運動和動力參數(shù)計算 20
3.2.4 V帶傳動的設計 20
3.2.5 攪龍螺旋葉片的設計 23
3.2.6 攪龍軸的設計 25
3.2.7軸承及鍵的校核 28
3.2.8 軸承的潤滑與密封 28
第四章 立式混料機主體設計 29
4.1料箱設計 29
4.2攪龍?zhí)淄驳脑O計 29
4.3撒料板設計 29
4.4進、出料斗設計 30
4.4.1進料斗設計 30
4.4.2出料斗設計 31
4.5機架設計 31
第五章 立式混料機的維護與保養(yǎng) 32
結 論 34
致 謝 35
參考文獻 36
第一章 緒論
1.1課題的背景及意義
為了滿足對人們對豬肉的需求，就得擴大養(yǎng)殖場，從而就加大了飼料的需求，飼料混合機在這個時候問世了，為了能給好給豬配置營養(yǎng)豐富、均勻的飼料，豬是種雜食動物，很多飼料都可以喂養(yǎng)，通過利用飼料混合機將多種飼料按照一定的比例混合，來達到均衡營養(yǎng)的作用，極大的提高了工作效率和生產(chǎn)效率。
飼料混合機主要有以下部分組成：電機、進料斗、卸料板、料箱、觀察口、攪龍，撒料板?？蓪暳习凑找欢ǖ谋壤旌?，制成符合豬食用的，營養(yǎng)豐富的飼料，適用于中小型的養(yǎng)殖場，適用于工作量大，需求量大的養(yǎng)殖場，大大提高的工作效率，和節(jié)省勞動力，減輕勞動強度。高效的養(yǎng)殖，滿足人們對物質的要求。
現(xiàn)代生活中，人們對豬肉的需求越來越多。在傳統(tǒng)的養(yǎng)殖過程中，切割飼草和混合配方是不連續(xù)的。單靠人工將這些不連續(xù)的養(yǎng)殖工序銜接起來，不但需要耗費很多勞動力而且效率不高，配出的配方營養(yǎng)程度不高。顯然這嚴重影響了養(yǎng)殖的質量和數(shù)量，飼料混合機的應用很好的解決了這一問題。
在養(yǎng)殖過程中，飼料混合機的應用具有以下意義：
（1）可以提高養(yǎng)殖過程中的自動化程度。
（2）可以改善勞動條件，減少勞動強度。
（3）可以減少勞動力，提高養(yǎng)殖質量。
（4）可以為豬配置營養(yǎng)均勻的養(yǎng)殖配方。
對于目前的飼料混合機而言，攪拌直徑不是很完善可以適當增大，而且送料裝置還是靠重力進料，飼料容易卡在死角上。飼料混合機一般都是由執(zhí)行機構、驅動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成的，其中執(zhí)行系統(tǒng)包括料斗、料箱、攪龍螺旋葉片等。而驅動系統(tǒng)是驅動攪龍轉動。它由動力裝置、調(diào)節(jié)裝置組成。一般采用電機當動力源，至于控制系統(tǒng)電閥控制器。
1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)況及發(fā)展趨勢
（1） 國外研究現(xiàn)況
最早的飼料加工機械是從糧食加工業(yè)發(fā)展而來的。其中英國飼料加工機械最早，自1860年世界上第一臺錘片式粉碎機被發(fā)明出來，1875年美國成立了世界上最早的飼料公司，直到1910年出現(xiàn)了第一臺體積式飼料混合機問世，到1913年蜜糖飼料混合機之后5年第一臺立式飼料混合機問世。世紀三十年代到四十年代，是飼料工業(yè)發(fā)展較為迅速的階段。到1927年批次混合系統(tǒng)問世，1957年第一臺活底（drop—bottom）臥式混合機問世。
（2）國內(nèi)研究現(xiàn)況
從1890年，我國從英國引進了瓜式粉碎機。上世紀20—30年代，英國、法國、德國分別在上海建立了奶牛飼料加工廠。1949年后，新中國成立，為了發(fā)展我國的養(yǎng)豬業(yè)各地開始研究飼料混合機，1965年建立了中國第一個飼料加工廠，生產(chǎn)混合飼料。（1）七十年代中后期：我國飼料加工業(yè)開始興起。（2）到八十年代中后期：成飛速發(fā)展階段，到1981年第一臺加工機組研制成功。（3）到九十年代中后期：蓬勃發(fā)展，中國成為世界上第二飼料生產(chǎn)國。
（3）國內(nèi)外發(fā)展趨勢
圖1.2自落式攪拌機工作原理圖 圖1.3強制式混合機工作原理圖
隨著技術的發(fā)展強制式攪拌機在德國BHS公司和ELBA公司、美國的JOHNSON公司和REX WORKS公司、意大利的SICOMA公司和SIMEN公司、等企業(yè)快速發(fā)展。到80年代末我國已經(jīng)制造出了三種飼料混合機；第一代：
漿式飼料混合機，因其結構簡單、所需動力小和攪拌動作輕柔而受到青睞，但因其不能處理成捆飼草，一旦飼草過多機器無法承受，而且攪拌時間較長。第二代：臥式飼料混合機有臥式雙攪龍、三攪龍、四攪龍和滾輪式等類型，臥式機的多個刀可以有效快速的切割飼料，臥式機型無法太大，因更大的機器需更大的攪龍，從而使料箱容量減少。臥式機型還在于切割太快在處理纖維類飼料時一旦把握不好，就會過短的切割纖維，無法刺激動物的胃；第三代：立式飼料混合機，有立式單攪龍、雙攪龍、三攪龍等。一經(jīng)問世，就因其結構簡單、可靠行強等特點得到用戶的認可。飼料可在料箱內(nèi)，從底部到頂部，再從頂部到底部，不斷循環(huán)切割。不但能處理成捆飼草，更適用也多種配方，但其料箱較高，且沒有后部料斗。
自攪拌混合機問世到飼料混合機生產(chǎn)制造至今已有50多年，經(jīng)過這么多年發(fā)展，飼料混合機已經(jīng)成為禽畜養(yǎng)殖業(yè)中重要的機械設備，目前還有很多養(yǎng)殖戶再用臥式飼料混合機，這代混合機容量大，高度較矮，但成本較高，動力需求大。
第二章 總體設計
2.1設計要求
（1）最大裝料量：1000kg左右；
（2）進料斗處：添加橫向攪龍，電機和皮帶；
（3）攪龍直徑：400mm。
2.2立式混料機原理分析
立式飼料混合機又稱垂直螺旋式混合機，適用于粉狀配合飼料的混合。其結構如下圖示，圓柱部分用來容納飼料，圓錐部分用來集中飼料。
圖2-1 立式飼料混合機
1-進料口 2-豎直攪龍 3-圓筒 4-攪龍?zhí)淄?5-卸料口
工作時，將已計量好的各種飼料分組依次倒入進料口，由攪龍將飼料垂直向上運送，到達螺旋角龍端部后拋出，再沿殼體圓筒和錐形部分的內(nèi)壁下滑，流至底部，并再一次由垂直攪龍向上提升拋撒，如此經(jīng)過多次反復循環(huán)，能獲得混合均勻的飼料?；旌贤戤吅蟠蜷_卸料活門，將飼料卸出。
機殼與上下兩部分組成，上部為圓柱形，主要用來容納物料，下部分為圓錐形用來集中飼料。機殼正中間有垂直安裝的螺旋攪龍，用來在殼體內(nèi)連續(xù)提升飼料。為使垂直螺旋有效地提升和提高輸送效率，攪龍應采用較高轉速，一般為200~400r/min。傳動裝置設置在機殼圓柱部分的頂部，由三角帶或錐齒輪傳動，機架由角鋼焊接而成。
2.3立式混料機的改進設計
（1）適當增加攪龍直徑
根據(jù)立式混合機機理可知，攪龍直徑與混合效率正正比關系，適當?shù)奶岣邤圐堉睆?，可減少混合時間，提高混合機的工作效率?，F(xiàn)市面上的混合機攪龍直徑多為200mm，現(xiàn)增加到400mm。
（2）進料斗添加橫向攪龍
普通立式混合機采取自流喂入式，物料流動緩慢加之螺旋攪龍的旋轉對側邊喂入的飼料有排斥作用，不利于攪龍的抓取，因而在進料口底部增設一個橫向攪龍強制喂料，提高了原有的自流喂入的裝料效率，縮短時間，從而縮短混合周期，也避免在進料斗內(nèi)存在的喂入死角。
（3）增設撒料板
在攪龍上部飼料出口處上部設計一個葉片狀的撒料板，由于撒料板能將飼料及時拋出，有助于降低攪龍?zhí)淄矁?nèi)飼料充程度，從而使轉矩在一定范圍內(nèi)降低。物料的拋撒情況變好，拋撒距離也增加，改善了物料在整個混合室的分布，加強拋撒飼料的能力，混合速度有所提高，增大飼料的運動空間，提高混合效果。
2.4改進后的立式混料機混合原理分析
圖2-1 立式飼料混合機結構示意圖
飼料在攪龍和撒料板的作用下不斷地進行循環(huán)拋撒，因而打破了飼料在混合室中的層狀結構，改變了同一平面上飼料顆粒的相互位置而達到混合。
大直徑的攪龍?zhí)岣吡藬圐堖\輸速度，因而減少了混合時間，提高了混合機的工作效率；而進料斗添加橫向攪龍了提高了原有的自流喂入的裝料效率，縮短時間，從而縮短混合周期，也避免在進料斗內(nèi)存在的喂入死角；增設撒料板又提高混合效果，因此改進后的混合機不僅混合效率得到較好的改善，也很好的增強了混合效果。
改進后的立式飼料混合機工作流程為：開機→飼料原材料→進料斗→橫向攪龍→混合室圓錐部分→豎直攪龍→撒料板→混合室圓柱部分→混合室圓錐部分→豎直攪龍→撒料板→混合室圓柱部分→（多次循環(huán)）→混合室圓錐部分→停機→卸料口→混合完成的飼料，詳細工作流程圖如圖2-2所示。
圖2-2 立式飼料混合機工作流程圖
第三章 傳動系統(tǒng)設計
3.1豎直絞龍傳動系統(tǒng)設計
3.1.1電動機的選擇
（1）選擇電動機類型
電動機是標準部件。因為室內(nèi)工作，運動載荷沖擊不大，所以選擇Y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動機。
（2）電動機容量的選擇
立式混料機在動力方面的優(yōu)點就是配套動力小，目前市場上1t容量的立式混合機約需配置3.75KW的動力，電動機額定功率只需略大于即可，查《機械設計手冊》表19-1選取電動機額定功率為4 kw。
（3）電動機轉速的選擇
立式混合機中攪龍豎直安裝，為使豎直的螺旋有效地提升和提高運輸效率（在一定時間內(nèi)增加飼料循環(huán)次數(shù)），螺旋應采用較高的轉數(shù)，一般為200~400r/min。而攪龍轉數(shù)與單位時間內(nèi)運輸?shù)娘暳铣烧?，因此適當?shù)靥岣邤圐堔D數(shù)可以加快飼料的循環(huán)速度，提高生產(chǎn)率。本立式混合機豎直攪龍選用轉數(shù)300r/min。
V帶推薦的傳動比為：
所以電動機實際轉速的推薦值為：
符合這一范圍的同步轉速為750、1000r/min。
綜合考慮經(jīng)濟性，選用同步轉速1000r/min的電機。
綜合上述（1）（2）（3）電機型號為Y132M1-6，其額定功率4，滿載轉速。
3.1.2傳動比計算
（1）總傳動比
滿載轉速。故傳動比為：
滿足V帶推薦的傳動比為：的范圍，因此豎直攪龍可以直接采用單級V帶傳動，不需再增加其他減速傳動裝置。即
3.1.3運動和動力參數(shù)計算
（1）各軸的轉速
電機軸
攪龍軸
（2）各軸的輸入功率
電機軸 ；
攪龍軸 ；
（3）各軸的輸入轉矩
電機軸 ；
攪龍軸 ；
（4）整理列表
軸名
功率
轉矩
轉速
傳動比
電機軸
4
39.8
960
3.2
攪龍軸
3.84
122.24
300
3.1.4 V帶傳動的設計
（1）V帶的基本參數(shù)
1）確定計算功率：
已知：；；
查《機械設計基礎》表13-8得工況系數(shù)：；
則：
2）選取V帶型號：
根據(jù)、查《機械設計基礎》圖13-15選用A型V帶，
3）確定大、小帶輪的基準直徑
（1）初選小帶輪的基準直徑：
；
（2）計算大帶輪基準直徑：
圓整取標準值，誤差小于5%，是允許的。
4）驗算帶速：
帶的速度合適。
5）確定V帶的基準長度和傳動中心距：
中心距：
初選中心距
（2）基準長度：
對于A型帶選用
（3）實際中心距：
6）驗算主動輪上的包角：
由
得
主動輪上的包角合適。
7）計算V帶的根數(shù)：
，查《機械設計基礎》表13-3 得：
；
（2），查表得：；
（3）由查表得，包角修正系數(shù)
（4）由，與V帶型號A型查表得：
綜上數(shù)據(jù)，得
取合適。
8）計算預緊力（初拉力）：
根據(jù)帶型A型查《機械設計基礎》表13-1得：
9）計算作用在軸上的壓軸力：
其中為小帶輪的包角。
10）V帶傳動的主要參數(shù)整理并列表：
帶型
帶輪基準直徑(mm)
傳動比
基準長度(mm)
A
3.2
2240
中心距（mm）
根數(shù)
初拉力(N)
壓軸力(N)
695
4
169.1
1326.4
（2）帶輪結構的設計
1）帶輪的材料：
采用鑄鐵帶輪（常用材料HT200）
2）帶輪的結構形式：
V帶輪的結構形式與V帶的基準直徑有關。小帶輪接電動機，較小，所以采用腹板式結構；大帶輪較大采用輪輻式結構。查機械設計手冊帶輪寬度，詳細結構如下圖示：
圖3-1 豎直攪龍大小帶輪結構
3.1.5 攪龍螺旋葉片的設計
根據(jù)連續(xù)輸送機生產(chǎn)率的公式；
式中：F——被輸送飼料層的橫斷面積[m2]；
ρ——被輸送飼料的堆積密度[kg/m3]；
ν——被輸送物材的軸向輸送速度[m/s]。
料層橫斷面面為：
式中：D——螺旋直徑[m]；
ψ——充填系數(shù)，其值與物材的特性有關，見下表中的ψ、K及A的值；
c——傾斜修正系數(shù)，見表4－5。
在料槽中，飼料的充填系數(shù)影響輸送過程和能量的消耗。當充填系數(shù)較小(即ψ=5%)時，飼料堆積的高度低矮且大部分飼料靠近槽壁并且具有較低的圓周速度，運動的滑移面幾乎平行于輸送方向(圖4－10a)。飼料顆粒沿軸向的運動要較圓周方向顯著得多。所以，這時垂直于輸送方向的附加飼料流不嚴重，單位能量消耗也較小。但是，當充填系數(shù)提高(即ψ=13%或40%)時，則飼料運動的滑移面將變陡(圖4－10b、c)。此時，在圓周方向的運動將比輸送方向的運動強，導致輸送速度的降低和附加能量的消耗。因而，對于水平立式混料機來說，飼料的充填系數(shù)并非越大越好，相反取小值有利，一般取ψ＜50%。各種微粒飼料的充填系數(shù)ψ值可參考表4－4。
飼料的軸向輸送速度ν按下式計算：
式中：h---螺旋節(jié)距[m]；
ns---螺旋轉速[r/min]；
螺距h通常為：h1=k1D
式中：k1---螺旋節(jié)距與螺旋直徑的比值，與飼料性質有關，通常取k1=0.7~1，對于摩擦系數(shù)大的飼料，取小值（k1=0.7~0.8）；對于流動性較好，易流散的飼料，可取k1=1。
表4－5立式混料機傾斜修正系數(shù)c
傾斜角β
0°
≤5°
≤10°
≤15°
≤20°
c
1.00
0.90
0.80
0.70
0.65
圖3-2 不同充填系數(shù)時飼料層堆積情況及其滑移面
將上式結合起來，則有：
Q=47ψck1D3nsρ
即：
（1）螺旋直徑
根據(jù)設計要求該立式混合機攪龍直徑選用400mm
即：D=400mm
（2）螺距
h1=D
取h1=D=400mm，所以螺距為400mm。
（3）軸徑
d=(0.2~0.35)D
取d=0.2D=0.2×400=80mm，所以軸徑為80mm。
3.1.6 攪龍軸的設計
（1）尺寸與結構設計計算
1）攪龍軸上的功率P，轉速n和轉矩T
，，
2）初步確定軸的最小直徑
先按式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料45鋼，調(diào)質處理。根據(jù)機械設計表11.3，取，于是得：
該軸需焊接螺旋攪龍，連接攪龍部分軸徑應滿足d=(0.2~0.35)D，其中D為攪龍直徑，該軸連接攪龍部分軸徑選d=0.2D=0.2×400=80mm，因此考慮到軸的連續(xù)性，最小直徑選
最小直徑顯然是安裝大帶輪處的直徑。為了保證大帶輪的軸向定位準確，該段軸長應比輪轂短1~2mm，前述已算得帶輪寬，因此選大帶輪與軸配合的長度。
3）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度
（a）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位的要求2軸段左端需制出軸肩，軸肩高度軸肩高度，取故取2段的直徑，長度。
(b) 初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用角接觸球軸承。根據(jù)，查機械設計手冊選取0基本游隙組，標準精度級的單列圓錐滾子軸承7212C，其尺寸為，故，，軸承采用軸肩進行軸向定位，軸肩高度，取，因此，取。
4）軸上零件的周向定位
查機械設計表，聯(lián)接大帶輪的平鍵截面；攪龍與軸采用焊接連接。
（2）強度校核計算
1）求作用在軸上的力
已知大帶輪的直徑為，則
2）求軸上的載荷
首先根據(jù)軸的結構圖作出軸的計算簡圖。在確定軸承支點位置時，從手冊中查取a值。對于7212C型角接觸球軸承，由手冊中查得a=21mm。因此，軸的支撐跨距為
根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結構圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面C是軸的危險截面。先計算出截面C處的MH、MV及M的值列于下表。
載荷
水平面H
垂直面V
支反力F
，
，
C截面彎矩M
總彎矩
扭矩
3）按彎扭合成應力校核軸的強度
根據(jù)式(15-5)及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉，扭轉切應力，取，軸的計算應力
已選定軸的材料為45Cr，調(diào)質處理。由表15-1查得。因此，故安全。
3.1.7軸承及鍵的校核
（1）軸承的校核
1）選擇的軸承為7212C型角接觸球軸承，尺寸為，基本額定動載荷。
2）當量動載荷
前面已求得
，，，
軸承 1、2受到的徑向載荷為：
軸承 1、2受到的軸向載荷為：
查簡明機械工程手冊-表7.7-39得
軸承的當量動載荷為：
按機械設計查得
3）驗算軸承壽命
因為，所以按軸承1的受力驗算。
對于滾子軸承，。
預定壽命
，合適。
（2）鍵的校核
1）選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸
大帶輪處選用單圓頭平鍵，尺寸為
2)校核鍵聯(lián)接的強度
鍵、軸材料都是鋼，由機械設計查得鍵聯(lián)接的許用擠壓力為。
鍵的工作長度：
合適
3.1.8 軸承的潤滑與密封
（1）潤滑方式
軸承潤滑選用ZL－3型潤滑脂（GB 7324－1987）用油量為軸承間隙的1/3～1/2為宜。
（2）密封方式
由于軸與軸承接觸處的線速度，故選用半粗羊毛氈加以密封。
3.2橫向絞龍傳動系統(tǒng)設計
3.2.1電動機的選擇
（1）選擇電動機類型
電動機是標準部件。因為室內(nèi)工作，運動載荷沖擊不大，所以選擇Y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動機。
（2）電動機容量的選擇
立式混料機在動力方面的優(yōu)點就是配套動力小，目前市場上1t容量的立式混合機橫向進給電機約需配置1.5KW的動力，電動機額定功率只需略大于即可，查《機械設計手冊》表19-1選取電動機額定功率為1.5kw。
（3）電動機轉速的選擇
攪龍轉數(shù)與單位時間內(nèi)運輸?shù)娘暳铣烧龋虼诉m當?shù)靥岣邤圐堔D數(shù)可以加快飼料的循環(huán)速度，提高生產(chǎn)率。本立式混合機橫向進給攪龍選用轉數(shù)500r/min。
V帶推薦的傳動比為：
所以電動機實際轉速的推薦值為：
符合這一范圍的同步轉速為1000、1500r/min。
綜合考慮經(jīng)濟性，選用同步轉速1500r/min的電機。
綜合上述（1）（2）（3）電機型號為Y90L-4，其額定功率1.5，滿載轉速。
3.2.2傳動比計算
（1）總傳動比
滿載轉速。故傳動比為：
滿足V帶推薦的傳動比為：的范圍，因此橫向攪龍可以直接采用單級V帶傳動，不需再增加其他減速傳動裝置。即
3.2.3運動和動力參數(shù)計算
（1）各軸的轉速
電機軸
攪龍軸
（2）各軸的輸入功率
電機軸 ；
攪龍軸 ；
（3）各軸的輸入轉矩
電機軸 ；
攪龍軸 ；
（4）整理列表
軸名
功率
轉矩
轉速
傳動比
電機軸
1.5
10.23
1400
2.8
攪龍軸
1.44
27.5
500
3.2.4 V帶傳動的設計
（1）V帶的基本參數(shù)
1）確定計算功率：
已知：；；
查《機械設計基礎》表13-8得工況系數(shù)：；
則：
2）選取V帶型號：
根據(jù)、查《機械設計基礎》圖13-15選用A型V帶，
3）確定大、小帶輪的基準直徑
（1）初選小帶輪的基準直徑：
；
（2）計算大帶輪基準直徑：
圓整取標準值，誤差小于5%，是允許的。
4）驗算帶速：
帶的速度合適。
5）確定V帶的基準長度和傳動中心距：
中心距：
初選中心距
（2）基準長度：
對于A型帶選用
（3）實際中心距：
6）驗算主動輪上的包角：
由
得
主動輪上的包角合適。
7）計算V帶的根數(shù)：
，查《機械設計基礎》表13-3 得：
；
（2），查表得：；
（3）由查表得，包角修正系數(shù)
（4）由，與V帶型號A型查表得：
綜上數(shù)據(jù)，得
取合適。
8）計算預緊力（初拉力）：
根據(jù)帶型A型查《機械設計基礎》表13-1得：
9）計算作用在軸上的壓軸力：
其中為小帶輪的包角。
10）V帶傳動的主要參數(shù)整理并列表：
帶型
帶輪基準直徑(mm)
傳動比
基準長度(mm)
A
2.8
1400
中心距（mm）
根數(shù)
初拉力(N)
壓軸力(N)
392
2
109
424.6
（2）帶輪結構的設計
1）帶輪的材料：
采用鑄鐵帶輪（常用材料HT200）
2）帶輪的結構形式：
V帶輪的結構形式與V帶的基準直徑有關。小帶輪接電動機，較小，所以采用腹板式結構；大帶輪較大采用輪輻式結構。查機械設計手冊帶輪寬度，詳細結構如下圖示：
圖3-3 橫向攪龍大小帶輪結構
3.2.5 攪龍螺旋葉片的設計
根據(jù)連續(xù)輸送機生產(chǎn)率的公式；
式中：F——被輸送飼料層的橫斷面積[m2]；
ρ——被輸送飼料的堆積密度[kg/m3]；
ν——被輸送物材的軸向輸送速度[m/s]。
料層橫斷面面為：
式中：D——螺旋直徑[m]；
ψ——充填系數(shù)，其值與物材的特性有關，見下表中的ψ、K及A的值；
c——傾斜修正系數(shù)，見表4－5。
在料槽中，飼料的充填系數(shù)影響輸送過程和能量的消耗。當充填系數(shù)較小(即ψ=5%)時，飼料堆積的高度低矮且大部分飼料靠近槽壁并且具有較低的圓周速度，運動的滑移面幾乎平行于輸送方向(圖4－10a)。飼料顆粒沿軸向的運動要較圓周方向顯著得多。所以，這時垂直于輸送方向的附加飼料流不嚴重，單位能量消耗也較小。但是，當充填系數(shù)提高(即ψ=13%或40%)時，則飼料運動的滑移面將變陡(圖4－10b、c)。此時，在圓周方向的運動將比輸送方向的運動強，導致輸送速度的降低和附加能量的消耗。因而，對于水平立式混料機來說，飼料的充填系數(shù)并非越大越好，相反取小值有利，一般取ψ＜50%。各種微粒飼料的充填系數(shù)ψ值可參考表4－4。
飼料的軸向輸送速度ν按下式計算：
式中：h---螺旋節(jié)距[m]；
ns---螺旋轉速[r/min]；
螺距h通常為：h1=k1D
式中：k1---螺旋節(jié)距與螺旋直徑的比值，與飼料性質有關，通常取k1=0.7~1，對于摩擦系數(shù)大的飼料，取小值（k1=0.7~0.8）；對于流動性較好，易流散的飼料，可取k1=1。
表4－5立式混料機傾斜修正系數(shù)c
傾斜角β
0°
≤5°
≤10°
≤15°
≤20°
c
1.00
0.90
0.80
0.70
0.65
圖3-4 不同充填系數(shù)時飼料層堆積情況及其滑移面
將上式結合起來，則有：
Q=47ψck1D3nsρ
即：
（1）螺旋直徑
選定橫向進給攪龍的=30m3/h，取ψ=0.25，取k1=1.0，c=1，ns=500r/min.
代入式(4.14)得：30=47×0.25×1×1.0×D3×500
求得：D=172.2mm，
因為立式混料機的螺旋直徑應根據(jù)下列的標注系列進行圓整：
D=150；200；250；300；400；500；600[mm]
取D=200mm
所以螺旋直徑為200mm。
（2）螺距
h1=D
取h1=D=200mm，所以螺距為200mm。
（3）軸徑
d=(0.2~0.35)D
取d=0.2D=0.2×40=40mm，所以軸徑為40mm。
3.2.6 攪龍軸的設計
（1）尺寸與結構設計計算
1）攪龍軸上的功率P，轉速n和轉矩T
，，
2）初步確定軸的最小直徑
先按式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料45鋼，調(diào)質處理。根據(jù)機械設計表11.3，取，于是得：
該軸需焊接螺旋攪龍，連接攪龍部分軸徑應滿足d=(0.2~0.35)D，其中D為攪龍直徑，該軸連接攪龍部分軸徑選d=0.2D=0.2×200=40mm，因此考慮到軸的連續(xù)性，最小直徑選
最小直徑顯然是安裝大帶輪處的直徑。為了保證大帶輪的軸向定位準確，該段軸長應比輪轂短1~2mm，前述已算得帶輪寬，因此選大帶輪與軸配合的長度。
3）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度
（a）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位的要求2軸段左端需制出軸肩，軸肩高度軸肩高度，取故取2段的直徑，長度。
(b) 初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用角接觸球軸承。根據(jù)，查機械設計手冊選取0基本游隙組，標準精度級的單列圓錐滾子軸承7206C，其尺寸為，故，，軸承采用軸肩進行軸向定位，軸肩高度，取，因此，取。
4）軸上零件的周向定位
查機械設計表，聯(lián)接大帶輪的平鍵截面；攪龍與軸采用焊接連接。
（2）強度校核計算
1）求作用在軸上的力
已知大帶輪的直徑為，則
2）求軸上的載荷
首先根據(jù)軸的結構圖作出軸的計算簡圖。在確定軸承支點位置時，從手冊中查取a值。對于7206C型角接觸球軸承，由手冊中查得a=17mm。因此，軸的支撐跨距為
根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結構圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面C是軸的危險截面。先計算出截面C處的MH、MV及M的值列于下表。
載荷
水平面H
垂直面V
支反力F
，
，
C截面彎矩M
總彎矩
扭矩
3）按彎扭合成應力校核軸的強度
根據(jù)式(15-5)及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉，扭轉切應力，取，軸的計算應力
已選定軸的材料為45Cr，調(diào)質處理。由表15-1查得。因此，故安全。
3.2.7軸承及鍵的校核
（1）軸承的校核
初步選擇滾動軸承型號7206C角接觸球軸承，其基本額定動載荷為Cr=51.8KN，基本額定靜載荷為C0r=63.8KN。
徑向當量動載荷
動載荷為，查得，則有
滿足要求。
（2）鍵的校核
1）選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸
聯(lián)軸器處選用單圓頭平鍵，尺寸為
2)校核鍵聯(lián)接的強度
鍵、軸材料都是鋼，由機械設計查得鍵聯(lián)接的許用擠壓力為
鍵的工作長度
，合適
3.2.8 軸承的潤滑與密封
（1）潤滑方式
軸承潤滑選用ZL－3型潤滑脂（GB 7324－1987）用油量為軸承間隙的1/3～1/2為宜。
（2）密封方式
由于軸與軸承接觸處的線速度，故選用半粗羊毛氈加以密封。
第四章 立式混料機主體設計
4.1料箱設計
料箱主要影響裝料量，即批次混合質量。本混合機要求最大裝料量：1000kg（飼料容量為500Kg/m3），考慮到飼料混合時需要有一定的富余空間便于飼料混合過程中的拋撒，因此取料箱容積為2.5m3。
料箱采用整體式結構，為了便于卸料設計成上半部分為圓柱體下半部分為圓錐體，由5mm冷軋鋼板卷制后焊接而成，料箱整體結構及尺寸如下圖4-1示：
圖4-1 料箱
4.2攪龍?zhí)淄驳脑O計
攪龍?zhí)淄才c攪龍之間的距離通常為8~12mm，間距過大攪龍對飼料運輸?shù)男氏陆担g距過小則會導致攪龍與套筒磨損加劇，為了兼顧效率與磨損，本立式混合機攪龍?zhí)淄才c攪龍之間的距離取10mm。
由于攪龍?zhí)淄仓皇窃跀圐垖︼暳舷蛏线\輸?shù)倪^程中起到導向作用，所承受的壓力和扭矩均比較小，因此采用5mm冷軋鋼板卷制焊接而成，而后通過六根連接桿焊接連接于料箱內(nèi)壁。如圖4-1所示：
4.3撒料板設計
飼料被攪龍?zhí)嵘巾敹撕蟮竭_撒料板處，在離心力和撒料板的作用下，向整個混合室的四周拋撒。因為撒料板不同半徑處的離心力不同，食飼料被拋出的速度大小和方向不盡相同，因此各飼料顆粒的飛行距離和路線也不一樣。就是相同半徑上的飼料顆粒，由于其大小不同，所受空氣阻力的影響也不一樣，飛行路線也不同。這樣，飼料顆粒在飛行和下落中混合，即拋撒混合。這就是混合機的主要混合左右之一。
撒料板采用葉片式結構，由5mm冷軋鋼板焊接而成，通過螺釘固定于攪龍軸上，隨攪龍一同轉動，撒料板半徑應大于攪龍半徑才便于飼料的拋撒，取300mm。撒料板的結構和尺寸如下圖示：
圖4-2 撒料板
4.4進、出料斗設計
為了使裝卸飼料更加方便，減少死角，采用圓筒形進出料口。料斗均采用5mm冷軋鋼板焊接而成。
立式混料機進料口、出料口同用戶現(xiàn)場開設，一般應從尾部進料，頭部出料，但也可以從頭部進料尾部出料，如需要中部進料，頭部、尾部出料，或頭部進料，中間出料，則為非標準制法，須由用戶提供簡圖。
出料口橫截面的計算
因為輸送量為30m3/h；
軸向輸送速度為ν=
所以截面積為s=
因此進、出料口的橫截面要大于0.01m2。
4.4.1進料斗設計
進料口是用以連接立式混料機和進料漏斗的部件，其由蓋寸口夾緊在機蓋上，也可用焊接的方法與機蓋相聯(lián)，裝置進料口時應在所裝的機蓋上按進料口內(nèi)孔開尺寸。
4.4.2出料斗設計
出料口由鋼板及扁鋼焊接而成，使用時將出料口焊在機殼上，其法蘭石與溜槽法蘭相連接，出料口的機殼應按出料口的內(nèi)孔尺寸開孔。
圖4-2 進料斗
4.5機架設計
機架采用四角支架，使用M20的地腳螺栓固定，支架采用5號等邊角鋼焊接而成，料箱與機架也通過焊接連接。詳細結構如下圖示：
圖4-3 機架
第五章 立式混料機的維護與保養(yǎng)
立式混料機是用來輸送粉狀、粒狀、小塊狀飼料的一般用途的輸送設備，各種軸承均處于灰塵中工作，因此在這樣工況條件下的立式混料機的合理操作與保養(yǎng)就具有更大的意義，立式混料機的操作和保養(yǎng)主要要求如下：
（1）立式混料機應無負載起動，即在機殼內(nèi)沒有飼料時起動，起動后方能向立式混料機給料。
（2）立式混料機初始給料時，應逐步增加給料速度至達到額定輸送能力，給料應均勻，否則容易造成輸送飼料的積塞，驅動裝置的過載，使整臺機器早日損壞。
（3）為了保證立式混料機無負載起動的要求，輸送機在停車前應停止加料，等機殼內(nèi)飼料完全輸盡后方可停止運轉。
（4）被輸送飼料內(nèi)不得混入堅硬的大塊飼料，避免螺旋卡死而造成立式混料機的損壞。
（5）在使用中經(jīng)常檢視立式混料機各部位的工作狀態(tài)，注意各緊固機件是否松動，如果發(fā)現(xiàn)機件松動，則應立即擰緊螺釘，使之重新緊固。
（6）應當特別注意螺旋管與聯(lián)接軸間的螺釘是否松動，如發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象應立即停止，矯正之。
（7）立式混料機的機蓋在機器運轉時不應取下，以免發(fā)生事故。
（8）立式混料機運轉中發(fā)生不正常現(xiàn)象均應加以檢查，并消除之，不得強行運轉。
（9）立式混料機各運動機件應經(jīng)常加潤滑油。
1)驅動裝置的減速器應按其說明書要求潤滑。
2)立式混料機兩端軸承箱內(nèi)用鋰基潤滑脂，每半月注入一次約5克。
3)立式混料機吊軸承，選用M1類別，其中80000型軸承浸在融化了潤滑脂中，與潤滑脂一道冷卻，重新裝好后使用；如尼龍密封圈損壞應及時更換，使用一年，用以上方法再保養(yǎng)一次，可獲良好效果。
4)立式混料機吊軸承，選用M2類別，每班加注潤滑脂，每個吊軸承瓦注脂約5克，高溫飼料應使用ZN2鈉基潤滑脂《GB492-77》，采用自潤滑軸瓦，也應加入少量潤滑脂。
（10）提高螺旋葉片耐磨性的措施
立式混料機的壽命取決于螺旋葉片的耐磨性．螺旋葉片磨損最嚴重的地方是它的頂部．磨損主要是磨粒磨損、氧化磨損和熱磨損．提高螺旋葉片的耐磨性，可采取下列措施：
1)表層強化處理．表層強化并不僅僅提高表層硬度，還可使金屬材料表面具有某種特殊的化學性能．表面強化處理可以采用電弧和火焰方法來提高金屬材料表面的硬度．一般來說，硬度高，耐磨性好．
2)在靠螺旋葉片上部裝上耐磨鋼片或覆蓋增強高分子耐磨片，磨損后可很快地更換．
3)刷涂耐磨涂層，如ＨＮＴ耐磨涂料，這種涂料粘結力強，成型好，穩(wěn)定性高，摩擦系數(shù)小，具有一定的機械強度，刷涂工藝簡單，適合于溫度小于100℃的場合，但抗沖擊性差．試驗證明這種耐磨涂料的耐磨性比鑄鐵高2.5倍．
4)以聚四氟乙烯為基材，填充高分子粉或合金粉和氧化物等材料，采用粉末冶金燒結成型的螺旋葉片，其耐磨性很高，年磨損量只有0.002～0.004mm．
（11）機械密封的防護
1)選材? 環(huán)境不同，選材不同，既要照顧選材的一致性，又要照顧環(huán)境腐蝕差異；溫度、濃度、壓力不同，選材不同；同一介質溫度，濃度、壓力不同，腐蝕情況各異，要對腐蝕性有所了解，酌情選材；腐蝕形式不同，選材不同。
2)結構設計? ①避免與介質接觸的設計。采用內(nèi)裝式、外裝式、隔離液等機械密封，涂層、保護套也可起到與介質隔離的作用。②端面設計。采用鑲嵌結構，端面為壓應力，可避免應力腐蝕破裂。③彈簧防腐設計。從結構上使彈簧不與介質接觸是較好的方法，如外裝上噴涂保護層、加保護套等。改旋轉型為靜止結構。④輔助密封圈。只要縫隙足夠小，所有材料都可能產(chǎn)生縫隙腐蝕。波紋管與軸套接觸面寬且取消輔助密封圈，是一種好的密封。
3)維護與使用? 建立封液及冷卻系統(tǒng)，并經(jīng)常更換封液及冷卻液，加強對端面冷卻。檢修與安裝時，嚴禁敲擊密封件，以防止局部相變而為腐蝕提供條件。密封件安裝前，應嚴格地清洗干凈。
結 論
隨著畢業(yè)日子的到來，畢業(yè)設計也接近了尾聲。經(jīng)過幾周的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設計以前覺得畢業(yè)設計只是對這幾年來所學知識的單純總結，但是通過這次做畢業(yè)設計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。畢業(yè)設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學習的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次畢業(yè)設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質。
在這次畢業(yè)設計中也使我們的同學關系更進一步了，同學之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學。
我的心得也就這么多了，總之，不管學會的還是學不會的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負的感覺。此外，還得出一個結論：知識必須通過應用才能實現(xiàn)其價值！有些東西以為學會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學會了。
在此要感謝我的指導老師對我悉心的指導，感謝老師給我的幫助。在設計過程中，我通過查閱大量有關資料，與同學交流經(jīng)驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設計做的也不太好，但是在設計過程中所學到的東西是這次畢業(yè)設計的最大收獲和財富，使我終身受益。
致 謝
長達數(shù)月的畢業(yè)設計終于告一段落了。通過這次設計我對四年來學習的各門功課進一步加深了了解，并給予一定的總結。對于各方面知識之間的有機結合有了實際體會，同時也深深的感到了自己所掌握的知識與實際生產(chǎn)應用之間還有相當大的差距，在以后的學習中有待進一步加強。綜合運用本專業(yè)以及其它有關課程的理論，結合生產(chǎn)知識，培養(yǎng)理論聯(lián)系實際以及分析和解決工程實際問題的能力，并使大學四年所學的知識得到進一步鞏固、深化和擴展。
本設計是在指導老師***老師的悉心指導下完成的。在本設計的過程中，侯老師給了我很大的幫助，使我受益非淺。尤其是設計完成的最后階段，他多次審閱我的設計并提出寶貴的修改意見，使我的設計不斷完善。***老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，勤奮的敬業(yè)精神，以及他的博學與熱忱，令我敬佩。在此，我首先要向他表示我最忠心的感謝！
當然，設計中也難免出現(xiàn)一些錯誤、疏漏和不盡如人意的地方。在此，我衷心的懇請各位老師和同學給予批評、指正，我會虛心接受所有的意見和建議，不斷總結，使自己在今后的學習和工作中日臻完善。
感謝我的同學們，在設計的過程中，是你們幫助了我，給了我不少的意見和建議，在和同學討論的過程中學到了很多有用的知識。
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