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畢業(yè)設(shè)計開題報告
設(shè) 計 題 目: 飼料自動混合攪拌機(jī)
院 系 名 稱: 機(jī)電工程學(xué)院
專 業(yè) 班 級:
學(xué) 生 姓 名:
導(dǎo) 師 姓 名:
開 題 時 間: 2014 年 3 月 18 日
指導(dǎo)委員會審查意見：
簽字： 年 月 日
1課題研究目的和意義（黑體小二）
隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，人民生活質(zhì)量的顯著提高,畜產(chǎn)品生產(chǎn)和消費量也相應(yīng)的增加；同時，國家也愈來愈重視現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)并加大投入力度，使得粉碎塑料和其他的農(nóng)產(chǎn)品加工機(jī)械的需求量也隨之增長。
目前，隨著奶牛養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)集約化、現(xiàn)代化水平的不斷提高，飼養(yǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，奶牛業(yè)對飼料加工設(shè)備的需求越來越高。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(jī)，這種攪拌機(jī)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.
近年來，在國家一系列發(fā)展的驅(qū)動下，當(dāng)前我國的飼料自動混合攪拌機(jī)工業(yè)正處在歷史上最好的發(fā)展時期，總體形式看好，已經(jīng)連續(xù)五年保持高速增長，出現(xiàn)產(chǎn)銷兩旺的喜人態(tài)勢。同時，在2007年，國家將繼續(xù)加大對購買農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的補(bǔ)貼力度，而且隨著國家及地方政府對粉碎機(jī)科技的研究,各企業(yè)收入將有所增加,負(fù)擔(dān)減輕,支出減少。這些因素將使粉碎塑和其他農(nóng)產(chǎn)品加工機(jī)械的需求量有較大幅度的增長。
2文獻(xiàn)綜述（課題研究現(xiàn)狀及分析）（黑體小二）
該設(shè)計在設(shè)計思想、機(jī)體結(jié)構(gòu)和具體零件等方面都進(jìn)行了創(chuàng)新。目前，國內(nèi)無具體的樣機(jī)，是一種較新穎的產(chǎn)品。它在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面進(jìn)行的創(chuàng)新，提高經(jīng)濟(jì)和社會效益具有重要的意義。因此應(yīng)大力開發(fā)使其朝著高效低能耗方向發(fā)展，以適合我國的發(fā)展需要。
2.1 攪拌機(jī)類型及特點
（1）臥式攪拌機(jī)結(jié)構(gòu)原理及特點
TMR臥式攪拌機(jī)核心部件一般由2 根或3根水平且平行布置的攪龍和攪龍倉構(gòu)成，根據(jù)需要還可以配備自動取料裝置。臥式攪龍飼料攪拌倉如圖1-1，主攪龍轉(zhuǎn)葉上配置有特殊圓刀和長圓刀如圖1-2，主攪龍設(shè)有3段不同形狀的攪拌葉片。第一段是送料段，第二段是混合段，多個葉片按螺旋線間隔排列，第三段為物料出口段，葉片較寬。另外，在主攪龍混合段葉片上裝有動力刀片，轉(zhuǎn)動中與箱體側(cè)面定刀片對物料產(chǎn)生剪切和揉搓作用。
圖1-1 攪龍倉結(jié)構(gòu)圖 圖1-2 主攪龍
物料按配方稱質(zhì)，從底部或上部進(jìn)入箱內(nèi)，靠重力落入箱底。啟動主攪龍旋轉(zhuǎn)，攪龍的第一段將物料向前推進(jìn)到第二段，速度有所減緩，增加了橫向攪拌混合作用，在動、定刀片的共同作用下，切割粉碎物料。物料繼續(xù)向前進(jìn)入第三段，物料向前、向上堆積進(jìn)入副攪龍工作區(qū)，副攪龍為左旋，由物料由前向后輸送，在重力作用下，物料再次進(jìn)入主攪龍工作區(qū)，進(jìn)行再次推進(jìn)、粉碎、并逐漸向后移動至混合均勻。
其優(yōu)點是攪拌時間短，尤其適合比重差異較大、較松散、含水率相對較低的物料混合；另外，臥式TMR 混合攪拌設(shè)備外形通常較窄、較低，通過性好，也易于裝料。其缺點是在處理、切割大草捆時不如立式攪拌機(jī)快速，且攪龍容易磨損；容積相同的情況下，臥式攪拌機(jī)的配套動力一般大于立式攪拌機(jī)[1]。
（2）立式攪拌機(jī)結(jié)構(gòu)原理及特點
立式TMR飼料攪拌機(jī)核心部件主要由料箱、底板、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1-3示。
圖1-3 TMR飼料攪拌機(jī)外部結(jié)構(gòu)
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TMR攪拌機(jī)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(qiáng)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(dāng)?shù)竭_(dá)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(kuò)散混合。以上三種混合方式是立式TMR攪拌機(jī)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，為了提高切割作用，還可在料箱上裝有長度可調(diào)的定刀。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)點是可以迅速打開并切碎大型圓、方形草捆，但混合時間較長(一般20min/批左右)，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(jī)一般使用壽命較長，圓錐型料箱無死角，卸料時排料干凈，不留余料[1]。
2.2 立式和臥式攪拌機(jī)性能比較
下面我們分別從價格、攪拌效果、攪拌時間、結(jié)構(gòu)特點等方面對臥式和立式攪拌機(jī)進(jìn)行比較 ，見表1.1。
表1.1 臥式、立式攪拌機(jī)性能比較
機(jī)型
性能指標(biāo)
臥式攪拌機(jī)
立式攪拌機(jī)
相同容積的TMR攪拌機(jī)價格
較高
較低
攪拌均勻程度
相同
相同
每批次攪拌時間
約為12～15分鐘
約為15～20分鐘
飼料處理能力
整捆草料或大塊青貯甚至?xí)逊e在絞龍上方
能夠處理整捆草料
飼料裝載
相對容易
相對較難
結(jié)構(gòu)特點
臥式機(jī)型需要鏈條傳動，加工過程中負(fù)荷很大，鏈條壽命短，需要不斷更換
立式機(jī)型的每根絞龍只有一個驅(qū)動齒輪箱，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高
相同容積攪拌機(jī)消耗動力
大
小
可靠性
臥式機(jī)型因其絞龍過長，飼料橫壓在絞龍上，絞龍和絞龍軸承容易變形或開焊，加大了維護(hù)成本
立式機(jī)型因其結(jié)構(gòu)簡單，故而故障率低，可靠性高
損耗性
容易損耗
不易損耗
卸料
困難
方便
目前在歐美市場銷售的攪拌機(jī)中，有70～80％是立式機(jī)型。立式絞龍呈錐形，其底部葉片直徑與料箱直徑幾乎相等，絞龍推動飼料轉(zhuǎn)動2至3圈，就可將飼料從底部推至頂部，而料箱頂部的空間很寬大，被推至頂部的飼料落回底部，從而不斷循環(huán)切割、攪拌。它不僅能處理大草捆，而且可以勝任所有飼料配方，容積可以達(dá)到很大，最大可達(dá)45m3。
3設(shè)計基本內(nèi)容、擬解決的主要問題（黑體小二）
本課題設(shè)計的是飼料自動混合攪拌機(jī)，飼料自動混合攪拌機(jī)制備動物飼料的機(jī)器，它的功能包括切割、混合各類飼料原料，該機(jī)擬采用電機(jī)帶動減速系統(tǒng)驅(qū)動機(jī)械傳動實現(xiàn)切割、混合各類飼料原料，通過液壓系統(tǒng)與機(jī)械傳動的結(jié)合，實現(xiàn)各種飼料混料的出料。
對所要設(shè)計的攪拌機(jī)的要求：
混合容量：5m3；
最大負(fù)荷（25km/h）：5000kg
依據(jù)文獻(xiàn)綜述中臥式和立式攪拌機(jī)的性能比較，此次畢業(yè)設(shè)計選擇立式飼料攪拌機(jī)為原型。
飼料自動混合攪拌機(jī)是制備動物飼料的機(jī)器，它的功能包括飼料原料切割、混合及卸料。
本次設(shè)計的是立式攪拌棒攪拌機(jī)。立式機(jī)械沖擊攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)子驅(qū)動軸豎直設(shè)置，在驅(qū)動軸上有不同梯度的攪拌棒回轉(zhuǎn)進(jìn)行物料的攪拌。
機(jī)械沖擊攪拌機(jī)有立式和臥式之分，結(jié)構(gòu)分別如圖2—1（a）、（b）所示
（a）臥式攪拌機(jī) （b）立式攪拌機(jī)
圖2—4 攪拌機(jī)示意圖
從圖中可以看出，立式結(jié)構(gòu)在空間利用率、攪拌機(jī)的安裝穩(wěn)定性等方面都具有明顯的優(yōu)勢。另外，從實踐中可知，立式結(jié)構(gòu)的攪拌機(jī)，物料從進(jìn)料口進(jìn)入攪拌室進(jìn)行攪拌再從出料口出物料，這一過程中物料受重力的作用，可以更方便的攪拌和排出物料，因而攪拌充分且效率高，粒度要求容易滿足；還由于其軸是豎直安裝，因而其軸承及其它密封裝置所受的縱向力要小，使用壽命要長。因此本人選取立式攪拌機(jī)，其圖如下
圖2 立式攪拌機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖[16]
1—電機(jī) 2—變速器 3—小帶輪 4—大帶輪 5—篩網(wǎng) 6—中心軸
7—攪拌棒 8—旋轉(zhuǎn)擋盤9—軸承 10—軸承蓋
2.3攪拌機(jī)的工作原理
破碎理論是解決物料攪拌與能量消耗關(guān)系的理論基礎(chǔ)，探索物料攪拌狀態(tài)與能量消耗之間的內(nèi)在聯(lián)系，對指導(dǎo)制造更有利于攪拌、更節(jié)能的攪拌設(shè)備，對降低能耗、節(jié)約能源有重要的理論研究價值和重大的現(xiàn)實意義。自19世紀(jì)，提出了破碎理論的新概念以來，到上個世紀(jì)80年代加巴洛夫從結(jié)構(gòu)化學(xué)的角度研究了攪拌能耗問題。破碎理論經(jīng)過100多年的發(fā)展與完善，在攪拌領(lǐng)域起著重要的指導(dǎo)作用。但這些理論都在一定程度上存在不足及其局限性，從實際使用出發(fā)，三大攪拌理論都有各自的適用范圍，具有一定的片面性。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)有的理論落后于實踐，傳統(tǒng)破碎理論的缺陷與不足日顯突出，在許多領(lǐng)域已不能起到指導(dǎo)作用。為此，尋求更合理、更準(zhǔn)確、更能反映實際攪拌狀態(tài)的破碎理論已迫在眉睫。物料變形、破碎過程十分復(fù)雜、它不是一個孤立系統(tǒng)，而是一個與外界有物質(zhì)和能量交換的開放系統(tǒng)，也是一個由穩(wěn)態(tài)一漸變一突變的螺旋式演變過程，同時伴隨聲、熱等能量的耗散。要完整建立系統(tǒng)，建立物料攪拌功耗方程，需要多學(xué)科的理論做基礎(chǔ)，在多學(xué)科交叉融合的前提下，來建立功耗方程才可能更完善和全面，才能揭示物料攪拌這一復(fù)雜系統(tǒng)的內(nèi)在演變機(jī)理。
立式攪拌機(jī)采用多口進(jìn)料，增大了物料進(jìn)入攪拌室的第一次打擊面，喂料輪將物料均勻分散地送至攪拌室進(jìn)料口，從而使攪拌過程均勻自如。轉(zhuǎn)子為水平狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)工作，轉(zhuǎn)子財團(tuán)360度范圍及下方均為篩板，因而篩理面積大。進(jìn)料裝置無需配備吸風(fēng)系統(tǒng)，這樣即節(jié)省了這部份電耗，又解決了由于吸風(fēng)系統(tǒng)故障而產(chǎn)生的攪拌效率低下的問題。但當(dāng)篩網(wǎng)孔小于4mm時應(yīng)考慮采用吸風(fēng)裝置。因為溫度較低時容易產(chǎn)生粉塵，出料口采用吸風(fēng)裝置，攪拌效率會有所提高。立式攪拌機(jī)可配變頻器以實現(xiàn)喂料量的自動調(diào)控，使主電機(jī)始終保持在額定負(fù)荷狀態(tài)下工作，以獲得最經(jīng)濟(jì)加工手段。與臥式攪拌機(jī)相比，立式攪拌機(jī)的重要重力作用比較明顯，物料從攪拌室頂部進(jìn)料口萍時，其運動軌跡正好與旋轉(zhuǎn)的攪拌棒的運動軌跡垂直相交，加上有多個進(jìn)料口同時進(jìn)料，因而物料擊中率較高。由于轉(zhuǎn)子上下層存在長短差異，在上層由較短的攪拌棒末端和篩網(wǎng)之間形成的預(yù)攪拌區(qū)內(nèi)，大部分物料就得到了攪拌或半攪拌，攪拌合格的物料迅速通過周圍360范圍的篩孔排出攪拌室。半攪拌或未攪拌的物料繼續(xù)下落，落入轉(zhuǎn)子下層的主攪拌區(qū)，于下層攪拌棒對物料繼續(xù)施加沖擊力外，還入得研磨力等聯(lián)合作用，以使物料得到進(jìn)一步的攪拌。
4技術(shù)路線或研究方法（黑體小二）
1、 設(shè)計準(zhǔn)備
閱讀和研究設(shè)計任務(wù)書，明確設(shè)計內(nèi)容和要求；分析設(shè)計題目了解原始數(shù)據(jù)和工作條件；通過參觀事物和模型和觀看電教片，查閱有關(guān)設(shè)計資料以及必要的調(diào)研等途徑了解設(shè)計對象；準(zhǔn)備設(shè)計所需材料、上機(jī)軟件和設(shè)計用具等；擬定設(shè)計計劃。
2、機(jī)械主體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計
根據(jù)機(jī)器完成工作的工藝動作分析，提出初步的機(jī)構(gòu)設(shè)計方案，通過方案評價，確定出最佳方案，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行機(jī)構(gòu)的尺度綜合，繼而完成機(jī)構(gòu)運動件圖的繪制。
3、 機(jī)械運動分析和動力分析
進(jìn)行機(jī)械運動分析，檢驗設(shè)計機(jī)構(gòu)是否滿足預(yù)期的要求，確定機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的運動參數(shù)。根據(jù)機(jī)械執(zhí)行構(gòu)件上所受的載荷，確定機(jī)械所輸入的扭矩和轉(zhuǎn)速，為選擇原動機(jī)提供數(shù)據(jù)；確定作用反力，為軸承設(shè)計提供依據(jù)。
4、 傳動裝置的總體設(shè)計和傳動件等的設(shè)計
擬定和確定傳動方案；選擇電動機(jī)；分配傳動比；計算各軸上的轉(zhuǎn)速、功率和扭矩；設(shè)計傳動件；初算軸徑；初選聯(lián)軸器、軸承和鍵。
5、 裝配草圖的設(shè)計與繪制
分析和選定傳動裝置的結(jié)構(gòu)方案；根據(jù)機(jī)箱體、機(jī)架與相關(guān)附件的結(jié)構(gòu)；完善裝配草圖。
6、 完成裝配工作圖
在裝配草圖的基礎(chǔ)上繪制裝配圖；標(biāo)注主要尺寸、配合、零件序號；編寫標(biāo)題欄、零件明細(xì)表、技術(shù)特性及技術(shù)要求等。
7、 繪制零件工作圖
繪出零件的必要視圖；標(biāo)注尺寸、公差及表面粗糙度；編寫技術(shù)要求和標(biāo)題欄等。
8、 編寫設(shè)計計算說明書
寫明整個設(shè)計的主要計算和一些技術(shù)說明。
9、 設(shè)計答辯
5設(shè)計進(jìn)度安排（黑體小二）
開學(xué)～3月15日．畢業(yè)實習(xí)階段。
畢業(yè)實習(xí)，查閱資料，市場調(diào)查，到多個公司實踐，撰寫實習(xí)報告。
3月16日～3月31日．論文開題階段。
論文總體構(gòu)思方案，填寫開題報告。
4月1日～5月10日．論文初稿階段。
撰寫畢業(yè)論文初稿。
5月11日～6月4日． 中期工作階段。
充實完善畢業(yè)論文，中期檢查。
6月5日～6月7日．畢業(yè)論文預(yù)答辯。
6月8日～6月13日．論文定稿階段。
論文修改、定稿，材料復(fù)查。
6月14日～6月16日．畢業(yè)答辯。
6月17日～6月18日．材料整理裝袋。
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