精粗飼料混合攪拌機的設(shè)計【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計論文】

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購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 16屆畢業(yè)設(shè)計 精粗飼料混合攪拌機的設(shè)計 學生姓名 何亮清 學 號 8011212237 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級 機械設(shè)計 16 指導教師 王龍 日 期 塔里木大學教務(wù)處制 前 言 隨著我國畜牧業(yè)的迅速發(fā)展，養(yǎng)殖業(yè)科技水平不斷提高，對飼料提出了更高的要求，原有的飼料廠的成料已無法同時滿足每家每戶的不同要求。飼料工業(yè)是現(xiàn)代畜牧業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，直接關(guān)系著農(nóng)業(yè)、農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展和人民群眾生活水平的提高，己成為中國國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一。為了進一步提高養(yǎng)殖質(zhì)量，養(yǎng)殖戶需要自行對飼料進行調(diào)整，這樣能夠滿足養(yǎng)殖戶的要求的占地面積小、制造成本低的飼料混合攪拌機便迅速在市場中熱銷。 飼料混合攪拌機的發(fā)展至今已在飼料機械行業(yè)占有重要位置，對其所開展的理論分析和實驗研究也更加深入。對混合攪拌技術(shù)的研究主要圍繞著兩個方面展開：一方面是開發(fā)新型、高效的混合設(shè)備，另一方面是合理地選擇混合設(shè)備。為了提高飼料混合攪拌機的混合質(zhì)量，本課題對市場上現(xiàn)有的精粗飼料混合攪拌機的進行改進研究，并設(shè)計了立式電機驅(qū)動精粗飼料混合攪拌機。 關(guān)鍵詞 ：養(yǎng)殖業(yè)；飼料；混合攪拌機；立式 目 錄 1 概述 ........................................................................................................................................................... 1 題綜述 ........................................................................................................................................... 1 計任務(wù)分析及方案選擇 .............................................................................................................. 3 2 結(jié)構(gòu)設(shè)計 .................................................................................................................................................. 4 拌機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 ...................................................................................................................... 4 拌機主要結(jié)構(gòu)詳細設(shè)計 .............................................................................................................. 4 3 傳動系統(tǒng)總體設(shè)計 ................................................................................................................................ 8 動方案的擬定 .............................................................................................................................. 8 龍轉(zhuǎn)速的確定 .............................................................................................................................. 8 機的選擇 ...................................................................................................................................... 9 動裝置總傳動比的計算和各級傳動比的分配 ......................................................................... 11 動裝置運動和動力參數(shù)的計算 ................................................................................................. 11 4 傳動零件的設(shè)計計算 ......................................................................................................................... 13 輪傳動設(shè)計 ................................................................................................................................ 13 速器傳動設(shè)計 ............................................................................................................................ 14 輪傳動設(shè)計 ................................................................................................................................ 16 軸的設(shè)計與校核 ........................................................................................................................ 20 承的選定及校核 ........................................................................................................................ 25 5 其他結(jié)構(gòu)設(shè)計、密封及潤滑 ........................................................................................................... 28 倉門設(shè)計 .................................................................................................................................... 28 片的選擇 .................................................................................................................................... 28 滑和密封 .................................................................................................................................... 29 總 結(jié) ........................................................................................................................................................... 30 致 謝 ........................................................................................................................................................... 31 參考文獻 .................................................................................................................................................... 32 工程概況 本文首先分析了養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展狀況及當今飼料混合攪拌機的發(fā)展，根據(jù)設(shè)計要求，本課題設(shè)計的是電機驅(qū)動立式飼料混合攪拌機，飼料自動混合攪拌機制備動物飼料的機器，它的功能包括切割、混合攪拌各類飼料原料，該機擬采用電機帶動減速系統(tǒng)驅(qū)動機械傳動實現(xiàn)切割、混合各類飼料原料，通過機械傳動的結(jié)合，實現(xiàn)各種飼料混料的出料。 本次設(shè)計的精粗飼料混合攪拌機與傳統(tǒng)混合攪拌機相比，其葉片是錐形螺旋葉片，在混合攪拌的過程可以實現(xiàn)徑向及周向雙向混合攪 拌，以達到快速混合攪拌均勻的目的。 塔里木大學畢業(yè)設(shè)計 11 概述 目前，隨著我國畜牧業(yè)的迅速發(fā)展，養(yǎng)殖業(yè)科技水平不斷提高，對飼料提出了更高的要求，原有的飼料廠的成料已無法同時滿足每家每戶的不同要求。飼料工業(yè)是現(xiàn)代畜牧業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，直接關(guān)系著農(nóng)業(yè)、農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展和人民群眾生活水平的提高，為了進一步提高養(yǎng)殖質(zhì)量，養(yǎng)殖戶需要自行對飼料進行調(diào)整，這樣能夠滿足養(yǎng)殖戶的要求的占地面積小、制造成本低的飼料混合攪拌機便迅速在市場中熱銷。然而，現(xiàn)階段在我國大部分地區(qū)中小企業(yè)仍然使用傳統(tǒng)的攪拌機，這種攪拌機設(shè)備陳舊，工藝落后，生產(chǎn)水 平很低，顯然是不能夠滿足現(xiàn)代社會市場的競爭要求。 課題綜述 料混合攪拌機的類型及特點 飼料混合攪拌機根據(jù)攪龍的特點分為立式和臥式，根據(jù)動力源的不同又分牽引式，自走式和固定式。 （ 1）立式混合攪拌機 [1]。立式混合攪拌機的加工部件由 1～ 2 根垂直布置的攪龍構(gòu)成，其優(yōu)點是可迅速打開并切碎大型圓、方形草捆，但混合時間較長（一般 20/左右），適合含水率相對高，粘附性較好的物料混合。立式攪拌機一般使用壽命較長，圓錐型料箱無死角，卸料干凈，不留余料。 （ 2）自走式混合攪拌機。自走式混合攪拌機 能完成除精料加工外的所有工作，即自動取料、自動稱質(zhì)計量、混合攪拌、運輸和飼喂等，具有自動化程度高，效率高，視野開闊和駕駛舒適等優(yōu)點，是混合攪拌機中的理想產(chǎn)品，適合現(xiàn)代化畜牧業(yè)使用，但缺點是制造成本高。這種攪拌機由于可移動，因此又被稱為攪拌車。 （ 3）臥式混合攪拌機 [2]。臥式混合攪拌機由 2～ 3 根水平且平行布置的攪龍構(gòu)成，優(yōu)點是攪拌時間短（一般 6～ 10），適合體積質(zhì)量比差異大，松散和含水率相對較低的物料混合。另外，臥式混合攪拌設(shè)備外形通常較窄、較低，通過性好，也易于裝料。缺點是在處理，切割大草捆時不如立式攪拌機效率高，且攪龍容易磨損。容積相同的情況下，臥式攪拌機的配套動力一般大于立式攪拌機。 （ 4）固定式混合攪拌機。固定式混合攪拌機一般以三相電動機為動力，常見機型為臥式結(jié)構(gòu)，通常放置在各種飼料儲存相對集中，取運方便的地點，將各種精粗飼料加工攪拌后，用手推車或小型機動車運至養(yǎng)殖場進行飼喂。該機型適合飼料加工配送中心和養(yǎng)殖地通道狹窄的養(yǎng)牛小區(qū)使用。 （ 5）牽引式混合攪拌機。牽引式混合攪拌機由拖拉機牽引作業(yè)，物料混合及運送的動力來自拖 塔里木大學畢業(yè)設(shè)計 2 拉機動力輸出軸和液壓控制系統(tǒng)。送料時，邊行走邊進行物料混合，行至養(yǎng)殖地時， 即可飼喂。該機可使攪拌和飼喂連續(xù)完成，并根據(jù)需要可加裝取料系統(tǒng)。牽引式混合喂料機適合通道較寬的飼料廠（寬度大于 喂作業(yè)。 立式混合攪拌機結(jié)構(gòu)原理及特點 立式混合飼料攪拌機核心部件主要由料桶、箱體、螺旋套筒、錐形螺旋葉片和刀片組成。螺旋套筒中安裝有傳動軸，用來傳遞動力，帶動螺旋套筒旋轉(zhuǎn)。其結(jié)構(gòu)如圖 1。 混合時飼料以先粗后精的加料順序，按照干草、青貯、糟渣類、精料順序加入，邊加料邊混合，其混合過程包含多種混合形式。立式混合攪 拌機的螺旋攪龍呈錐形，通常由 2～ 3 片螺旋葉片焊接在螺旋套筒上組成，其底部葉片直徑與料箱直徑幾乎相等。攪龍推動飼料轉(zhuǎn)動 2～ 3 圈，可將飼料從底部推至頂部，由于攪龍的錐形結(jié)構(gòu)，物料在上升過程中，葉片承載面積逐漸減小，而料箱頂部的空間很寬大，使得一部分物料被推至頂部下落到料箱底部，而另一部分在上升過程中就向周圍拋灑，落至料箱底部。隨著攪龍的旋轉(zhuǎn)，物料不斷被翻運，形成強烈的對流混合。由于攪龍周圍也填滿了物料，所以物料在隨攪龍旋轉(zhuǎn)和上升的過程中，與周圍物料摩擦形成剪切面，物料在升運過程中與周圍物料發(fā)生剪切混合。物料在隨 攪龍旋轉(zhuǎn)的過程中，當?shù)竭_某一轉(zhuǎn)速時，由于離心力的作用使物料沿螺旋套筒徑向方向具有一分速度，受周圍物料的阻礙，而與周圍物料發(fā)生擴散混合。以上三種混合方式是立式混合攪拌機物料混合的主要形式。為了在混合時能夠處理長草，通常在螺旋攪龍上安裝有動刀片。飼料在攪龍、切刀的綜合作用下不斷的被剪切、揉搓、攪拌作用下快速混合均勻。 其優(yōu)點是可以快速打開并切碎大型圓、方形草捆，但混合時間較長 (一般 20左右 )，比較適合含水率相對較高、粘附性好的物料混合。立式攪拌機一般使用壽命較長，圓錐型料桶無死角，卸料時排料干凈，不留 余料。 圖 1料攪混合拌機外部結(jié)構(gòu) 塔里木大學畢業(yè)設(shè)計 3 設(shè)計任務(wù)分析及方案選擇 械設(shè)計的基本原則 強度準則 要求機械零件的工作應(yīng)力σ不超過許用應(yīng)力 [σ ]，即σ ? [σ ]。 剛度準則 要求機械零件在載荷作用下的彈性變形 y 在允許的極限值 [y]以內(nèi)，即 y? [y]。 可靠性準則 對于重要的機械零件要求計算其可靠度，作為可靠性的性能指標。 振動穩(wěn)定性準則 對于高速運動的機械零件，就避免發(fā)生振動。要求其激振源的頻率與零件的固有頻率錯開 。 此外，還有耐熱性準則、壽命準則等。 務(wù)要求 本課題設(shè)計的是電機驅(qū)動立式飼料混合攪拌機，飼料自動混合攪拌機制備動物飼料的機器，它的功能包括切割、混合攪拌各類飼料原料，該機擬采用電機帶動減速系統(tǒng)驅(qū)動機械傳動實現(xiàn)切割、混合各類飼料原料，通過機械傳動的結(jié)合，實現(xiàn)各種飼料混料的出料。 塔里木大學畢業(yè)設(shè)計 4 2 結(jié)構(gòu)設(shè)計 拌機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 立式飼料混合攪拌機主要由料桶和一個垂直的錐形螺旋攪龍組成，其結(jié)構(gòu)如圖 2示。其攪龍的螺旋葉片焊接在螺旋套筒上，螺旋套筒中安裝有傳動軸，用來傳遞動力，帶動螺旋套筒旋轉(zhuǎn)。螺旋 葉片上安裝有刀片，從而實現(xiàn)對干草的剪切加工，因此，這種混合機幾乎能夠直接加工所有粗飼料皆為長草的全混合日糧。 圖 2粗飼料混合攪拌機 拌機主要結(jié)構(gòu)詳細設(shè)計 桶材料尺寸的設(shè)計計算 物料的特性主要包括容重、摩擦系數(shù)、休止角都將影響到混合的過程，因此，參數(shù)的確定首先要確定研究的物料。飼料主要由粗料和精料組成。粗料：包括青干草、青綠飼料，農(nóng)作物秸桿等。精料：包括能量飼料、蛋白質(zhì)飼料、以及糟渣類飼料。根據(jù)物料特性，確定物料的休止角為 55°，物料與螺旋葉片間摩擦角為 35° (系數(shù)為 為使合物料沿壁面順利下滑的要求，攪拌機的料倉壁與料倉底夾角取 100° (根據(jù)物料的結(jié)拱因素，料倉壁與料倉底夾角應(yīng)在 105°～ 120°之間），螺旋葉片錐角α取 60°。 塔里木大學畢業(yè)設(shè)計 5 料箱結(jié)構(gòu)尺寸如圖 2示，根據(jù)料箱容積 計算公式： )4 / 3V 212221 ???? ? （ 2 其中： h—— 裝料高度； 料箱底部半徑； 裝料高度 h 處半徑。 根據(jù)料倉壁與料倉底夾角 100°，可推出 ?801 ??? （ 2 即 ）（ 21 ? 若取 ,1 ?? 則 825.0?h , v= 綜合計算方便，加工容易和外形等因素，取 8 2 2 1 ??? h，這樣裝料高度小于料箱高度，飼料不會從箱頂飛出。 選料箱材料為 35 號鋼，料桶壁厚為 10厚為 80 尺寸結(jié)構(gòu)如圖 2示 圖 2箱結(jié)構(gòu)尺寸圖 塔里木大學畢業(yè)設(shè)計 6 圖 2桶結(jié)構(gòu)尺寸 龍螺旋葉片參數(shù)的確定 立式混合攪拌機的螺旋攪龍呈錐形，通常由 2～ 3 片螺旋葉片（圖 2接在螺旋套筒上組成。而螺旋葉片的直徑、錐角、螺距是立式混合攪拌機核心部件 —— 攪龍的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)。根據(jù)對飼料中纖維飼料尺寸（ 4～ 10要求，一般取底部螺旋葉片最大直徑與料 箱壁面間隙為 15右，以避免對干草等纖維飼料過度切割，所以取葉片最大直徑 850。根據(jù)攪龍推動飼料轉(zhuǎn)動 2～ 3 圈，可將飼料從底部推至頂部的要求和螺旋錐角α =60°及攪龍總體高度 790參數(shù)，取螺旋葉片 1、 2螺距 300料用螺旋葉片 3 螺距 400此設(shè)計螺旋葉片樣圖，與套筒焊接效果如圖 2示。 圖 2龍螺旋葉片 圖 2龍 筒參數(shù)的確定 螺旋套筒用于焊接葉片，并能適于剛度的要求及螺旋葉片內(nèi)徑的安裝要求。 為了節(jié)省材料和減 塔里木大學畢業(yè)設(shè)計 7 少功耗，把套筒設(shè)計成由直徑不同的兩部分組成。據(jù)此，設(shè)計下部螺旋套簡直徑 400度 550部螺旋套簡直徑 250度 790料選 60 鋼。形式如圖 2示。 圖 2套筒結(jié)構(gòu)尺寸 塔里木大學畢業(yè)設(shè)計 8 3 傳動系統(tǒng)總體設(shè)計 動方案的擬定 攪拌機的傳動系統(tǒng)與整機的技術(shù)經(jīng)濟指標有密切關(guān)系，它影響攪拌機的結(jié)構(gòu)、布局、包裝精度、傳動效率、制造以及制造成本、操作與調(diào)整是否方便等， 因此，設(shè)計傳動系統(tǒng)時必須注意滿足下列要求： （ 1）電機輸出軸和全部傳動機構(gòu)需能滿足足夠的功率和扭矩，并且具有較高的傳動效率。 （ 2）各執(zhí)行件的位置、速度應(yīng)有比較準確的相對關(guān)系 ,又要便于獨立調(diào)整。 （ 3）結(jié)構(gòu)簡單、潤滑與密封良好 , 操作方便可靠 ,便于加工裝配 ,成本低。 （ 4）為便于調(diào)整試攪拌機 ,傳動系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)有調(diào)整機構(gòu)。 該飼料攪拌機采用電機驅(qū)動，其進給與動力系統(tǒng)的動力均是由電機提供。其具體傳動形式如圖3： 圖 3動系統(tǒng)框圖 龍轉(zhuǎn)速的確定 臨界轉(zhuǎn)速是螺旋葉片 某一位置處的物料能被升運的最低轉(zhuǎn)速，同普通的垂直升運攪龍不同的是，物料在上升過程中，攪龍葉片任意物料所受到的摩擦力不是物料與料箱壁面的摩擦力，而是物料與物料之間的內(nèi)摩擦力。根據(jù)垂直攪龍的臨界轉(zhuǎn)速 [1]公式可以計算出立式混合攪拌機工作的臨界轉(zhuǎn)速范圍。 假定螺旋葉片某點處有 1 個質(zhì)量為 m 的物料粒，設(shè)此處螺旋直徑為 D，螺距為 S，螺旋升角為α， 攪龍以順時針旋轉(zhuǎn)，角速度為為ω，（ 3數(shù)為 f? ，根據(jù)垂直攪龍的臨界轉(zhuǎn)速公式： ? )2f ???? （ 3 得： 攪龍的臨界轉(zhuǎn)速 602n ?? ?? ??? )ta n (? 電機 帶輪 減速器 齒輪 絞龍 塔里木大學畢業(yè)設(shè)計 9 ?? )ta n (?（轉(zhuǎn) / （ 3 式中：α為錐形攪龍任意點處的螺旋升角；s?錯誤 !未找到引用源。 為物料與螺旋葉片間的摩擦角。 由于旋葉片各點處的臨界轉(zhuǎn)速各不相同，由此式可計算出攪龍臨界轉(zhuǎn)速范圍，根據(jù)此攪龍的相關(guān)參數(shù)： 螺距 S=料與葉片間摩擦角s?=35°，物料休止角 f? =55° 。 d=算攪龍的臨界轉(zhuǎn)速。 a n ????? ??? 得 ? = ? ?? )t a n (? ≈ 53（ r/ ? ，計算攪龍的臨界轉(zhuǎn)速。 a n ????? ??? 得 ? = ? ?? )t a n (? ≈23（ r/ 由于螺旋攪龍有錐 角，與普通攪龍不同，旋葉片各點處的臨界轉(zhuǎn)速各不相同，此攪拌機的臨界轉(zhuǎn)速范圍為 23～ 53r／ 由于飼料攪拌機是用于物料混合，當攪拌機結(jié)構(gòu)參數(shù)確定后，轉(zhuǎn)速及其效率之間的關(guān)系與用于物料升運的螺旋攪龍有所區(qū)別，其最佳轉(zhuǎn)速的確定還需要通過試驗進一步分析。 機的選擇 因為本傳動的工作狀況是：工作機空載啟動，有輕微振動；按功能工作要求選擇 壓為 380V。 塔里木大學畢業(yè)設(shè)計 10 根據(jù)本次設(shè)計要求設(shè)備重量為 250～ 300軸葉片最低載荷 4機所 需工作效率，按式計算為 wP P ?? （ 3 4321a ????? ???? （ 3 查表機械傳動和摩擦副效率概略值，確定部分效率為：帶輪效率 ? ，? ，圓錐滾子軸承傳動效率 ? ，齒輪傳動效率 η 4=入得 0 =0 ×0 ×0 ×0 =η a 所需電機功率為 錯誤 !未找到引用源。 500r/合以上信息，最終選擇型號為 可選取電機參數(shù)如下表所示：外形結(jié)構(gòu)如圖 3 外形參數(shù)如表 3 表 3機外形參數(shù) 型號 A B C D E F G H K 16 178 89 38 80 10 33 132 12 圖 3機結(jié)構(gòu)及尺寸 塔里木大學畢業(yè)設(shè)計 11 技術(shù)參數(shù)如表 3表 3機技術(shù)參數(shù) 電機型號 額定功率 /載轉(zhuǎn)速 /(r/額定轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 440 動裝置總傳動比的計算和各級傳動比的分配 由于該攪拌機的動力傳動系統(tǒng)的傳遞相對較簡單，傳遞的構(gòu)建比較少，由于，電機選擇為速為 1440r／ 終攪龍的轉(zhuǎn)速要求為 23～ 53r／ 合到實際情況，確定總傳動比為 42，選擇帶輪傳動比為 2，減速器傳動比為 14，齒輪傳動比為 減速系統(tǒng)后攪龍轉(zhuǎn)速為 34.3 r／ 符合攪龍臨界轉(zhuǎn)速要求。 動裝置運動和動力參數(shù)的計算 在選定電動機的型號、分配傳動比之后，應(yīng)計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)，即各軸的轉(zhuǎn)速，功率和轉(zhuǎn)矩，為后面進行傳動零 件的設(shè)計計算提供計算數(shù)據(jù)。 計算各軸運動和動力參數(shù)時，先將傳動裝置中各軸從高速到低速依次編號為電動機軸、Ⅰ軸（減速器輸入軸）、Ⅱ軸（減速器輸出軸）、Ⅲ軸（工作機軸）。 并設(shè)： 321 i,i,i—— 相鄰兩軸間的傳動比； 231201 ,, ???—— 相鄰兩軸間的傳動效率； 321 ，—— 各軸的輸入功率（ 321 T,T,T—— 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩（ N· m）； 321 n,n,n—— 各軸的轉(zhuǎn)速（ r/ 則可由電機軸至工作機軸方向依次推算，計算得到各軸的參數(shù)。 (1)各軸的速度 01n 3 式中： 電機的滿載轉(zhuǎn)速（ r/ 塔里木大學畢業(yè)設(shè)計 12 0i—— 電機軸至Ⅰ軸的傳動比 。 同理 112n 23n 余類推 (2)各軸輸入功率 01?? 電機的實際輸出功率（ η 01—— 電機與一軸間的傳動效率。 同理 1212 ??? 其余類推 (3)各軸輸入轉(zhuǎn)矩 001d1 ?? ?式中： —— 電動機軸的輸出轉(zhuǎn)矩（ N· m）。 其中： —— 電動機實際輸出功率（ 電動機轉(zhuǎn)速（ r/ 所以 001d1 ?? ?11212 ?? ? 其余類推 將上述結(jié)果列入表 3后面的合計計算使用 。 表 3運動和動力參數(shù) 軸號 功率 P/矩 T（ N· m） 轉(zhuǎn)速 n（ r/ 傳動比 i 效率η 電動機軸 440 2 速器傳入軸 20 14 速器傳出軸 4 作機軸 — —— 塔里木大學畢業(yè)設(shè)計 13 4 傳動零件的設(shè)計計算 輪傳動設(shè)計 (1) 計算設(shè)計功率 由表查得工作情況系數(shù) K 故 c ???? (2) 選擇帶型號 根據(jù) 3kw,470r/手冊初步選用 A 型帶 (3) 選取帶輪基準直徑 由表選取小帶輪基準直徑 0d 1 ? ，則（設(shè)滑動率 ，傳動比 i=2） 1 5 8280)d)1(d 12 ???????? 取直徑系列值： 158(4) 驗算帶速 0060 1 4 70801 0 0060v 11 ?? ????? ?? nd d(4在 (5s)范圍內(nèi)，帶速合適。 (5) 確定中心 a 和帶的 基準長度 在 ）（）（??? 選中心距 a=400 704121d ?????? ）（? 查圖選取 A 型帶的標準基準長度 670d ?8)(8)](2[)(2a 2122121 ??????? ?? (4代入數(shù)據(jù)可得， a≈400m