摘 要
在世界經(jīng)濟(jì)與技術(shù)飛速發(fā)展的嚴(yán)峻形勢(shì)下，各行各業(yè)都在不斷加大科技投入力度，研發(fā)更好的產(chǎn)品順應(yīng)當(dāng)前的發(fā)展潮流，于是在攪拌行業(yè)，為了提高生產(chǎn)效率，節(jié)約能源，降低能耗，減少粉塵污染，保護(hù)環(huán)境，雙軸攪拌機(jī)便應(yīng)運(yùn)而生。
雙軸攪拌機(jī)為螺旋式攪拌機(jī)，它的攪拌部件是兩根形狀對(duì)稱(chēng)的同步螺旋轉(zhuǎn)子，兩根螺旋軸在旋轉(zhuǎn)時(shí)速度同步、方向相反。雙軸攪拌機(jī)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可用減速機(jī)控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)速度，達(dá)到最佳的攪拌效果。
雙軸攪拌機(jī)的主要部件包括，機(jī)械外殼、兩根螺旋轉(zhuǎn)軸、電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置、聯(lián)動(dòng)裝置、配管和蓋板等，雙軸攪拌機(jī)的螺旋軸是最重要的工作部分，兩根螺旋軸的旋轉(zhuǎn)方向相反，都具有軸承座、軸承套、軸承蓋、葉片和聯(lián)動(dòng)裝置。攪拌機(jī)構(gòu)包括彼此平行的第一和第二攪拌軸、攪拌葉片和臥式攪拌桶，所述攪拌葉片從第一和第二攪拌軸向四周伸出，并在軸向依次等距排列而在圓周方向依順時(shí)針或逆時(shí)針彼此相差一固定角度，使在第一和第二攪拌軸上的攪拌葉片分別形成旋向相反的螺旋狀排列；所述第一和第二攪拌軸彼此同步轉(zhuǎn)動(dòng)并且其葉片交錯(cuò)通過(guò)由該第一和第二攪拌軸軸線(xiàn)所確定的平面；在所述攪拌桶一端的頂部設(shè)有進(jìn)料口，而在所述攪拌桶另一端的底部設(shè)有出料。采用這種結(jié)構(gòu)，攪拌機(jī)的攪拌葉片在攪拌干粉砂漿的同時(shí)將干粉砂漿從進(jìn)料口排向進(jìn)料口，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的連續(xù)，有效的提高了生產(chǎn)效率。
關(guān)鍵詞：雙軸攪拌機(jī)；攪拌軸；攪拌葉片
Abstract
With the rapid development of the world economy and technology, all walks of life are constantly increasing their investment in science and technology, and developing better products to conform to the current trend of development.So in the mixing industry, in order to improve production efficiency, save energy, reduce energy consumption, reduce dust pollution, protect the environment, the double shaft mixer came into being.
The main components include biaxial mixer, mechanical enclosure, two screw shaft, motor drive, interlocks, piping, and flat tops, dual-axis mixer spiral axis is the most important part, the two helical axis of rotation in the opposite direction , have a bearing, bearing units, bearing caps, leaves and interlocks. Mixing with each other parallel institutions, including the first and second stirring shaft, stirring blades and horizontal mixing barrel, above mixing blade from the first and second axial four weeks out of mixing and axial offset in turn arranged in circle clockwise or counterclockwise direction according to a fixed point of difference with each other, so that in the first and second axis of the mixing blades were stirring the formation of the spiral spin arrangement to the contrary; the first and second mixing shafts rotate simultaneously with each other and their leaves staggered through the mixing of the first and second axes defined plane; in above the top end of the mixing bucket with feed, while the other end of the said mixing drum with the material at the bottom. Using this structure, the mixing blade mixer mixing dry powder in the mortar, while the dry mortar from the inlet to the inlet arrangement in order to achieve continuous production, effectively improve the production efficiency.
Keywords: biaxial mixer；mixing shaft；Stirred blade
II
雙軸攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
目 錄
摘 要 I
Abstract II
1緒論 1
1.1雙軸攪拌機(jī)的工作原理 1
1.2雙軸攪拌機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì) 1
1.3雙軸攪拌機(jī)的類(lèi)型 2
1.4雙軸攪拌機(jī)的組成部分 3
1.5本論文主要內(nèi)容 3
2 總體方案論證 5
2.1 工作原理 5
2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn) 5
3 預(yù)加水雙軸攪拌機(jī)主要技術(shù)參數(shù)的計(jì)算 10
3.1 生產(chǎn)能力的估算 10
3.2 主軸轉(zhuǎn)速n的估算 11
3.3 主軸直徑d的估算 12
3.4 攪拌機(jī)內(nèi)物料軸向運(yùn)動(dòng)速度的估算 12
3.5 物料在攪拌機(jī)內(nèi)停留時(shí)間的估算 13
3.6 功率的計(jì)算 14
4 電機(jī)的選擇 17
4.1 選擇電動(dòng)機(jī)類(lèi)型和結(jié)構(gòu)形式 17
4.2 減速機(jī)選擇 18
4.3 計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比并分配各級(jí)傳動(dòng)比 19
5 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 20
5.1 V帶的設(shè)計(jì)計(jì)算 20
5.2 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 22
5.3 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 25
5.4 軸承的校核 29
6 預(yù)加水雙軸攪拌機(jī)的安裝 31
6.1 雙軸攪拌機(jī)的安裝 31
6.2 雙軸攪拌機(jī)的操作要點(diǎn) 31
7 機(jī)器的使用維護(hù)和潤(rùn)滑 32
7.1 機(jī)器的使用維護(hù) 32
7.2 機(jī)器的潤(rùn)滑 32
8 結(jié)論 33
參考文獻(xiàn) 34
附錄1：外文翻譯 35
附錄2：外文原文 37
致 謝 41
II
雙軸攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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1緒論
1.1雙軸攪拌機(jī)的工作原理
雙軸攪拌機(jī)利用兩根呈對(duì)稱(chēng)狀的螺旋軸的同步旋轉(zhuǎn)，由兩根攪拌軸，軸上按螺旋推進(jìn)方向安裝攪拌葉及攪拌槽組成的攪拌系統(tǒng)，在輸送干灰等粉狀物料的同時(shí)加水?dāng)嚢?，均勻加濕干灰粉狀物料，達(dá)到使加濕物料不冒干灰又不會(huì)滲出水滴的目的[1]。
為使原料達(dá)到成型的需要，在攪拌機(jī)入料端稍后處的上部，設(shè)有加水裝置，使得物料形成較大的球狀塊料旋轉(zhuǎn)時(shí)兩軸的方向由內(nèi)向外，將物料攪起，靠攪拌葉旋轉(zhuǎn)（攪拌葉與攪拌軸軸線(xiàn)夾角為10-20度)形成物料流，螺旋向前推進(jìn)，最后物時(shí)的推力料經(jīng)漏料箱進(jìn)入承接皮帶，進(jìn)入到下一步的工序中[2]。
1.2雙軸攪拌機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)
(1)攪拌機(jī)應(yīng)節(jié)能環(huán)保
針對(duì)中國(guó)攪拌技術(shù)落后,資源浪費(fèi)嚴(yán)重的現(xiàn)狀,進(jìn)行了節(jié)約型攪拌技術(shù)的研究,將機(jī)械工程、建筑材料與施工工藝有機(jī)結(jié)合起來(lái),提出了攪拌機(jī)參數(shù)優(yōu)化、振動(dòng)攪拌技術(shù)及雙排葉片結(jié)構(gòu)3種節(jié)約型攪拌技術(shù)。對(duì)常用雙臥軸攪拌機(jī)結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,得出了攪拌臂排列及其相位、葉片安裝角、拌筒長(zhǎng)寬比、攪拌線(xiàn)速度等參數(shù)的匹配關(guān)系;雙排葉片結(jié)構(gòu)較好地解決了攪拌低效區(qū)問(wèn)題,改善了機(jī)構(gòu)與攪拌物相互作用的攪拌性能。
（2）攪拌機(jī)的高可靠性
影響攪拌機(jī)可靠性的因素主 要有以下幾個(gè)方面：
a.襯板和葉片的磨損。攪拌機(jī)工作時(shí)，襯板和葉片在骨料不斷的沖擊和磨削下，導(dǎo)致材料產(chǎn)生裂紋并逐漸擴(kuò)展，最終造成材料脫落，使其產(chǎn)生磨損。襯板和葉片磨損后，要進(jìn)行更換，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度很大，而且浪費(fèi)了不少工作時(shí)間，影響生產(chǎn)正常進(jìn)行，根據(jù)襯板和葉片的工況，應(yīng)保證襯板和葉片材料有高的硬度和較高的強(qiáng)度。
b.密封裝置攪拌機(jī)的軸端是容易發(fā)生應(yīng)力集中的地方，應(yīng)力過(guò)大加快了密封裝置的磨損，潤(rùn)滑裝置供油不足也會(huì)造成密封的磨損。由此推出一種改進(jìn)型軸端密封,有效的解決了漏漿問(wèn)題,延長(zhǎng)了密封時(shí)間。
（3）攪拌機(jī)的智能化
智能化是所有機(jī)械發(fā)展的方向，攪拌機(jī)當(dāng)然也不例外，攪拌機(jī)的智能化主要有兩個(gè)方面：
a.控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度高。采用工業(yè)計(jì)算機(jī)控制，完成物料的配料、攪拌、卸料生產(chǎn)的自動(dòng)控制和半自動(dòng)控制?？刂葡到y(tǒng)監(jiān)控整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程和工作情況，能夠及時(shí)解決生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題時(shí)控制臺(tái)有指示警報(bào)及時(shí)報(bào)警，且能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)供油的潤(rùn)滑系統(tǒng)。攪拌機(jī)控制系統(tǒng)高度自動(dòng)化 能很大的提高生產(chǎn)率，改善攪拌質(zhì)量，
b.對(duì)不同工況的適應(yīng)能力。 攪拌設(shè)備在攪拌不同配方的物料時(shí)， 攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速和攪拌時(shí)間卻是相同的， 缺乏對(duì)不同工況的感知能力。攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速是重要的作業(yè)參數(shù)，攪拌葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)使物料產(chǎn)生離心力，當(dāng)離心力大于物料與葉片之間的摩擦力或者物料與物料單元之 間的內(nèi)摩擦力時(shí)，物料就會(huì)發(fā)生離析。
伴隨著時(shí)代更替的進(jìn)步，世界經(jīng)濟(jì)與技術(shù)飛速發(fā)展的嚴(yán)峻形勢(shì)下，各行各業(yè)都在不斷加大科技投入力度，研發(fā)更好的產(chǎn)品順應(yīng)當(dāng)前的發(fā)展潮流，于是在攪拌行業(yè)，為了提高生產(chǎn)效率，節(jié)約能源，降低能耗，減少粉塵污染，保護(hù)環(huán)境，雙軸攪拌機(jī)便應(yīng)運(yùn)而生。
雙軸攪拌機(jī)在國(guó)內(nèi)一直被作為一個(gè)簡(jiǎn)單的助力機(jī)械設(shè)備，在技術(shù)已經(jīng)基本成熟，產(chǎn)品應(yīng)用很普遍，由于它只是生產(chǎn)過(guò)程中的輔助設(shè)備，產(chǎn)品不需要很高的科技含量就能夠滿(mǎn)足要求，國(guó)內(nèi)廠(chǎng)家所生產(chǎn)的產(chǎn)品已經(jīng)能夠滿(mǎn)足生產(chǎn)中的要求，其中大多數(shù)都是機(jī)械傳動(dòng)是雙軸攪拌機(jī)。但是由于我國(guó)的機(jī)械制造水平普遍較低，所生產(chǎn)的產(chǎn)品難以占領(lǐng)國(guó)際高端產(chǎn)品市場(chǎng)。
在國(guó)外，雙軸攪拌機(jī)研究水平比較高，用兩根呈對(duì)稱(chēng)形狀的螺旋軸的同步旋轉(zhuǎn)，雙軸攪拌機(jī)的外殼多采用優(yōu)質(zhì)金屬結(jié)構(gòu)，具有良好的密封性，在攪拌機(jī)攪拌各種粉料時(shí)，可避免灰塵外漏和飛揚(yáng)的問(wèn)題，在各種場(chǎng)合都已得到廣泛應(yīng)用。國(guó)外一些廠(chǎng)家的生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)比較成熟，例如：德國(guó)威克（Wacker）機(jī)械公司，美國(guó)KNIGHT公司，韓國(guó)KOREAHOIST機(jī)械公司等這些技術(shù)先進(jìn)，性能優(yōu)良的雙軸攪拌機(jī)已經(jīng)走進(jìn)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。
1.3雙軸攪拌機(jī)的類(lèi)型
（1)攪拌機(jī)根據(jù)結(jié)構(gòu)形式分為單軸攪拌機(jī)和雙軸攪拌機(jī)兩種
單軸攪拌機(jī)主要輸送效果好，相對(duì)攪拌效果較差。雙軸攪拌機(jī)攪拌效果佳，輸送效果平穩(wěn)。
(2)根據(jù)安裝形式又分為立式攪拌機(jī)和臥式攪拌機(jī)兩種
立式攪拌機(jī)是不連續(xù)攪拌，是定量按時(shí)出料的。臥式攪拌機(jī)不僅可定量按時(shí)出料，還可連續(xù)進(jìn)料—攪拌—出料。
(3)根據(jù)用途與動(dòng)力配比又分為一般攪拌機(jī)與強(qiáng)力攪拌機(jī)
一般攪拌機(jī)是動(dòng)力消耗小，產(chǎn)能適中的常規(guī)攪拌機(jī)。強(qiáng)力攪拌機(jī)是為達(dá)到一定預(yù)期目標(biāo)，采取的強(qiáng)制攪拌，動(dòng)力消耗相對(duì)較大，是一特種攪拌機(jī)[3]。
1.4雙軸攪拌機(jī)的組成部分
雙軸攪拌機(jī)主要由機(jī)殼、螺旋軸總成、驅(qū)動(dòng)裝置、配管、蓋板、鏈罩等部件組成[4]，具體結(jié)構(gòu)性能特點(diǎn)如下：
（1） 殼體主要由板材及型鋼構(gòu)成，在制造廠(chǎng)內(nèi)焊接成形，并與其他部件組裝在一起，是雙軸攪拌機(jī)的支撐。殼體密封嚴(yán)密，不會(huì)有飛灰外揚(yáng)、漏灰的現(xiàn)象。
（2）螺旋軸總成是雙軸攪拌機(jī)的主要組成部分，其組成部分主要有左右旋向螺旋軸、軸承座、軸承套、軸承蓋、齒輪、鏈輪、油杯、葉片等零部件。左右旋向螺旋軸制造精度要求高，工藝性能好，與軸承座、軸承套、軸承蓋有嚴(yán)格的配合要求。
（3）加水調(diào)濕配管主要由接管、接頭及噴嘴組成。噴嘴采用不銹鋼霧化錐噴嘴，布置在攪拌機(jī)機(jī)殼內(nèi)部上方，沿螺旋軸方向軸向排列，形成水簾以利于物料的加濕攪拌。噴嘴結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于更換，不銹鋼材質(zhì)，防腐耐用。通過(guò)操作供水管道上的手動(dòng)調(diào)節(jié)閥可以調(diào)節(jié)濕灰的含水率。
（4）蓋板主要包括左蓋板、中間蓋、右蓋板、孔蓋及檢修孔蓋等。雙軸攪拌機(jī)兩側(cè)設(shè)置有六個(gè)檢修孔，以方便操作人員平時(shí)的檢修及保養(yǎng)。
1.5本論文主要內(nèi)容
本次設(shè)計(jì)從生產(chǎn)中來(lái)到生產(chǎn)中去，系統(tǒng)本身也要滿(mǎn)足節(jié)能、高效、環(huán)保的新時(shí)代理念；系統(tǒng)構(gòu)成緊湊，做到安全有效的平穩(wěn)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)利用率的最大化。
設(shè)計(jì)該雙軸攪拌機(jī)有以下幾項(xiàng)技術(shù)要求：
1.必須結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐；
2.生產(chǎn)能力 為Q = 30 t/h；
3.進(jìn)出料口的距離為3000 mm；
4.葉片回轉(zhuǎn)直徑為550mm；
5.結(jié)構(gòu)緊湊，工作連續(xù)穩(wěn)定；
6.節(jié)能、高效、環(huán)保。
通過(guò)與馬宗民老師的討論與分析，并結(jié)合馬老師給出的指導(dǎo)建議，確定自己所做課題的研究方向，目的意義；逐步分析自己的題目，解決設(shè)計(jì)過(guò)程中可能遇到的一些問(wèn)題，確定了葉片的安裝方法：在軸上鉆有莫氏錐孔以及銑一方槽，先將葉片焊接在葉片桿上，然后再一起以一定角度焊接在一方墊片上，再將攪拌葉片裝入莫氏錐孔中；傳動(dòng)裝置整體放置出料口端；傳動(dòng)方式為：電機(jī)→皮帶→ZQ減速機(jī)→十字滑塊聯(lián)軸器→直齒輪傳動(dòng)→雙軸攪拌機(jī)；霧化器選用MP型離心壓力噴嘴式霧化器。然后根據(jù)分析的結(jié)果，開(kāi)始對(duì)軸向力、徑向力、扭矩以及功率等進(jìn)行計(jì)算。分析擬定傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，分配各級(jí)傳動(dòng)比，進(jìn)而進(jìn)行傳動(dòng)零件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核。然后對(duì)雙軸攪拌機(jī)進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
本次所設(shè)計(jì)的預(yù)加水雙軸攪拌機(jī)相較之前的攪拌機(jī)具有較多優(yōu)勢(shì)，所成的料球大小均勻，強(qiáng)度可靠；內(nèi)部可用空間更大，利用率更高，加之以歐米伽型機(jī)槽的配置，可以很好的避免攪拌死角的出現(xiàn)，并增大檢修空間；沿不同方向轉(zhuǎn)動(dòng)的兩根軸帶動(dòng)上邊的螺旋狀葉片，能夠?qū)駶?rùn)的物料進(jìn)行推進(jìn)；系統(tǒng)密封性很好可以防漏并無(wú)灰塵外揚(yáng)。本課題新穎實(shí)用，在技術(shù)上有較大改進(jìn)，具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，并且有很大的市場(chǎng)前景。近幾年由于攪拌機(jī)在眾多行業(yè)里擔(dān)任著必不可少的角色，在不少設(shè)備生產(chǎn)線(xiàn)中也是物料攪拌的必備產(chǎn)品，在不少設(shè)備生產(chǎn)線(xiàn)中也是物料攪拌的必備產(chǎn)品，不僅用于建材、建筑方面，還用于醫(yī)藥、化工、化肥、電力、農(nóng)業(yè)、煤炭等行業(yè)。伴隨著時(shí)代更替的進(jìn)步，世界經(jīng)濟(jì)與技術(shù)飛速發(fā)展的嚴(yán)峻形勢(shì)下，各行各業(yè)都在不斷加大科技投入力度，研發(fā)更好的產(chǎn)品順應(yīng)當(dāng)前的發(fā)展潮流，于是在攪拌行業(yè)，為了提高生產(chǎn)效率，節(jié)約能源，降低能耗，減少粉塵污染，保護(hù)環(huán)境，雙軸攪拌機(jī)便應(yīng)運(yùn)而生。
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雙軸攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2 總體方案論證
2.1 工作原理
雙軸攪拌機(jī)主要結(jié)構(gòu)組成如圖2.1所示，攪拌的葉片和攪拌器在螺旋推進(jìn)方向上。在進(jìn)料口端增加的加濕裝置可以滿(mǎn)足成球需要，使得當(dāng)形成物料時(shí)，兩個(gè)軸的方向由內(nèi)到外形成較大的球。當(dāng)物料被攪拌起來(lái)，由于力的作用發(fā)生翻轉(zhuǎn)流動(dòng)，并被一步一步運(yùn)輸?shù)角胺?。而后，通過(guò)漏料箱的漏料作用，物料到達(dá)承接皮帶，再通過(guò)承接皮帶的過(guò)渡作用進(jìn)入到下一臺(tái)處理設(shè)備。
圖2.1 雙軸攪拌機(jī)結(jié)構(gòu)示意
1.軸承座 2.出料口 3.攪拌葉 4 攪拌軸 5.攪拌槽 6.齒輪座
7.聯(lián)軸器 8.減速器 9.三角帶輪 10.驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)
2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)
雙軸攪拌機(jī)的攪拌方式是利用了兩根左右對(duì)稱(chēng)分布的攪拌軸同時(shí)起步協(xié)調(diào)一致的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行物料的攪拌。它較于之前的攪拌機(jī)構(gòu)造相對(duì)繁瑣，但是它的效率更高，損耗更小，污染更少，更符合現(xiàn)代發(fā)展的需求。
雙軸攪拌機(jī)優(yōu)點(diǎn)總結(jié)如下:
1.此攪拌機(jī)占地面積有限，布局合理緊湊，裝卸方便，運(yùn)行平穩(wěn)可靠。
2. 此攪拌機(jī)可一次承載更多物料，動(dòng)力持續(xù)穩(wěn)定，在攪拌時(shí)均勻加濕物料，做到既不揚(yáng)塵又不外漏。
3. 用于攪拌的葉片布置更加合理，磨損更小，并使用更加耐磨的材料制成，可以延長(zhǎng)工作期限。
4.攪拌的區(qū)域相對(duì)更加集中，可以充分頻繁的混合攪拌物料，因而攪拌質(zhì)量好。
2.2.1 外殼的設(shè)計(jì)形式
之前的槽底大多為U型結(jié)構(gòu)，這樣使攪拌軸更容易出現(xiàn)載荷過(guò)大而斷裂的情況，因?yàn)檫@樣的結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生攪拌死角。此外，兩側(cè)墻板被焊接在殼體上，拆卸極其不便，也增添了修理維護(hù)時(shí)的工作量，增添不必要的麻煩。
雙軸攪拌機(jī)槽底利用新式ω型代替?zhèn)鹘y(tǒng)的U型結(jié)構(gòu),避免攪拌死角的產(chǎn)生。殼體通過(guò)螺栓連接與其他部件組合到一起，兩側(cè)墻板也是通過(guò)螺栓連接在機(jī)殼上，這樣的方式可以方便的在出現(xiàn)損壞時(shí)進(jìn)行拆卸維修，而且也便于一般時(shí)候的檢查保養(yǎng)工作，減少工作時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本，內(nèi)部密封性好，能避免粉塵外揚(yáng)，漏水漏灰的發(fā)生。
圖2.2所示即為新式攪拌槽殼體。
圖2.2 攪拌槽殼體
2.2.2 軸與葉片的安裝方法的設(shè)計(jì)
過(guò)去，傳統(tǒng)的葉片安裝方式是把整個(gè)軸上幾乎都安裝上葉片，為了使物料傳遞速度加快，使原料入口處的葉片角度較大。在這種情況下，反而是欲速則不達(dá)，有很多弊端隨之暴露，造成葉片磨損較大，快速行進(jìn)的物料很多漏在了進(jìn)料入口密封處，使齒輪內(nèi)灰分增多，加速了運(yùn)動(dòng)部件磨損，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)效率。
所以，結(jié)合這些問(wèn)題產(chǎn)生的原因，對(duì)軸的構(gòu)造形式進(jìn)一步改進(jìn)。將兩個(gè)螺旋葉片焊接在軸的進(jìn)料口端，以保持粉料前進(jìn)，并盡可能使內(nèi)部末端的粉料積累達(dá)到最少化，這有助于防止葉片斷裂和斷軸。葉片與攪拌軸之間的配合通過(guò)錐孔進(jìn)行連接的。
圖2.3 攪拌軸三維設(shè)計(jì)
通常雙軸攪拌機(jī)的兩根軸被分為三段，并且每一段在進(jìn)行物料攪拌時(shí)都會(huì)起到不同的作用，通常情況下，葉片的安裝角度（α）為20°上下，但也要考慮實(shí)際情況，工作進(jìn)程進(jìn)行調(diào)整，提高攪拌效率。雙軸攪拌機(jī)在進(jìn)行攪拌時(shí)可分為三個(gè)進(jìn)程：
首先是霧化水和物料的混合階段。在此段上葉片的安裝角度略大一點(diǎn)約是25度，可以較快地推動(dòng)物料，采用霧化噴霧和機(jī)械攪拌配合的方式實(shí)現(xiàn)液體固體之間的均勻化。
而后是使含煤原料潤(rùn)濕的過(guò)程，此過(guò)程物料在翻轉(zhuǎn)時(shí)速度相對(duì)平緩，目的是讓含煤原料達(dá)到更加濕潤(rùn)的要求，因此葉片安裝角度相對(duì)較小約是15度。此進(jìn)程表現(xiàn)形式為機(jī)械攪拌。
最后一步是形成球芯，該段軸的長(zhǎng)度，葉片數(shù)量適中，葉片安裝角度約是20度，運(yùn)行速度相對(duì)而言不快也不慢；為了起到擋料的作用，使末尾四個(gè)葉片的安裝角度是0度。
葉片角度跟葉片的轉(zhuǎn)速也是互為作用彼此制約的，所以當(dāng)設(shè)計(jì)葉片角度大小時(shí)還要考慮葉片轉(zhuǎn)速的影響。而物料在攪拌機(jī)內(nèi)攪拌時(shí)間的長(zhǎng)短又決定著生產(chǎn)效率的高低。所以在開(kāi)始攪拌工作之前要先綜合考慮，葉片角度、葉片轉(zhuǎn)速、攪拌時(shí)間等之間要互相協(xié)調(diào)配合，使攪拌進(jìn)程做到平穩(wěn)有序，使生產(chǎn)的效率達(dá)到最優(yōu)。
葉片按照要求先裝在葉片桿上，再按照調(diào)整好的角度依次安裝到軸上，通過(guò)錐孔與軸經(jīng)螺栓連接協(xié)調(diào)配合，可以很好地防止攪拌過(guò)程中出現(xiàn)角度錯(cuò)亂，而使攪拌進(jìn)程被迫終止，能夠提高攪拌效率，避免應(yīng)力集中。圖2.4即為葉片安裝簡(jiǎn)圖。
圖2.4 葉片安裝圖
2.2.3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
傳動(dòng)裝置可以傳遞動(dòng)力，并可以改變運(yùn)動(dòng)方向，如果沒(méi)有傳動(dòng)裝置。那么動(dòng)力就無(wú)法傳遞給工作件，機(jī)器就沒(méi)法運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)動(dòng)也就無(wú)法完成，所以它在雙軸攪拌機(jī)的工作過(guò)程中起著不可替代的作用。動(dòng)力由電機(jī)提供，依次通過(guò)皮帶、減速機(jī)、聯(lián)軸器以及齒輪傳動(dòng)等的傳遞最終將動(dòng)力傳遞給兩根攪拌軸。
考慮到所加工的物料常為粉狀或顆粒狀，如果進(jìn)入到傳動(dòng)系統(tǒng)中會(huì)加劇傳動(dòng)裝置的磨損，所以在進(jìn)行添加物料時(shí)要特別注意。齒輪在傳動(dòng)是靠齒面間嚙合完成的，運(yùn)行時(shí)負(fù)載大，齒面溫度會(huì)升高，但是齒輪的散熱空間差，所以為了讓齒輪更好地工作，在運(yùn)行時(shí)伴隨著潤(rùn)滑油的存在，增加潤(rùn)滑，延長(zhǎng)工作時(shí)限。
常用的減速器有五類(lèi)分別是：（1）圓柱齒輪減速器（2）圓柱-圓錐齒輪減速器（3）齒輪-蝸桿減速器（4）行星減速器（5）擺線(xiàn)針輪減速器。這里選用的是圓柱齒輪減速器，因?yàn)橄鄬?duì)而言圓柱齒輪減速器承載能力更高、使用壽命更長(zhǎng)、效率更高、運(yùn)行工作時(shí)更具有穩(wěn)定性的優(yōu)勢(shì)。
圖2.5帶輪
2.2.4 密封裝置的設(shè)計(jì)
為了避免粉塵外揚(yáng)，漏水漏灰等，造成的污染及物料浪費(fèi)，雙軸攪拌機(jī)對(duì)密封裝置有著嚴(yán)苛的要求。可用一種壓蓋式填料密封裝置，由密封圈、壓板、密封蓋、端面板、墊板、軸套等幾部分組成，能保證在運(yùn)動(dòng)時(shí)仍能與軸緊密接觸，具有良好的密封效果。圖2.6所示為密封裝置簡(jiǎn)圖。
圖2.6 密封裝置
1.密封圈 2.壓板 3.密封蓋 4.端面板 5.墊板 6.軸套
2.2.5 霧化裝置的設(shè)計(jì)
由霧化器決定的水的霧化的質(zhì)量關(guān)乎預(yù)加水成球的成敗。霧化器位于攪拌機(jī)進(jìn)料口的末端，其功能是用來(lái)噴射霧化水，使原料和水在攪拌軸的作用下得到互相融合并濕度適中，為接下來(lái)機(jī)械混合過(guò)程的實(shí)現(xiàn)做好鋪墊。
所以，為了達(dá)到霧化的效果，保證霧化的質(zhì)量，對(duì)霧化系統(tǒng)過(guò)程中的一些要素有著如下要求：
1.結(jié)構(gòu)淺顯易懂，操作便利穩(wěn)定，制造維修便利，符合現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要，使用壽命長(zhǎng)；
2.噴嘴采用不銹鋼材料制成，防腐耐用易于更換，布局合理，可使物料受水濕潤(rùn)程度均勻；
3.要保證進(jìn)行霧化的水質(zhì)干凈純潔，避免較大的雜質(zhì)泥沙堵塞噴嘴，磨損霧化裝置，同時(shí)如若發(fā)現(xiàn)水質(zhì)太差時(shí)，要及時(shí)停止工作，增加過(guò)濾網(wǎng)，并做到及時(shí)清潔更換；
4.在供水管上要有可手動(dòng)調(diào)節(jié)水量的閥門(mén)，及時(shí)控制水量的大小，從而控制物料的含濕率，還要控制噴水的角度，保證經(jīng)霧化后的物料含水不多不少，均勻充分。
在霧化器的選擇上，高速離心式霧化器具有較強(qiáng)的噴液能力，能夠使液體獲得較高的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即獲得離心慣性力，并且可保證在惡劣條件下連續(xù)工作，進(jìn)料量可達(dá)500 kg/h以上，可霧化的范圍廣，成球質(zhì)量更高，霧化成效更佳。表2.1為L(zhǎng)PG-300霧化器具體參數(shù)。
表2.1 LPG-300高速離心霧化器參數(shù)
進(jìn)料量
（kg/h）
主電機(jī)功率
（kW）
油泵電機(jī)功率（kW）
轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）
霧化盤(pán)直徑（mm)
300-500
5.5
0.37
15500
150
3 預(yù)加水雙軸攪拌機(jī)主要技術(shù)參數(shù)的計(jì)算
3.1 生產(chǎn)能力的估算
雙軸攪拌機(jī)的生產(chǎn)能力并沒(méi)有準(zhǔn)確的公式定義，但是可以根據(jù)它的運(yùn)動(dòng)形式，進(jìn)行近似計(jì)算。鑒于它螺旋推進(jìn)的方式，考慮可用螺旋輸送機(jī)進(jìn)行近似比對(duì)。
已知螺旋輸送機(jī)生產(chǎn)能力：
(3-1)
式中， Q - 生產(chǎn)能力，單位：t/h；
D - 螺旋回轉(zhuǎn)直徑，單位：m；
s - 導(dǎo)程，單位：m；
n - 攪拌軸轉(zhuǎn)速，單位：r/min；
Ρ - 密度，單位：t/；
φ - 填充系數(shù)。
而實(shí)際上，雙軸攪拌機(jī)有一段間歇區(qū)，此段只做攪拌運(yùn)動(dòng)，并沒(méi)有輸送物料的作用，因此，它的生產(chǎn)能力并不全部用來(lái)輸送物料，所以實(shí)際值要比螺旋輸送機(jī)小。在上式中為保證估算值的準(zhǔn)確性，要乘以一個(gè)比1小的系數(shù)K，其主要受導(dǎo)引范圍、材料流動(dòng)和阻力的影響。
(3-2)
3.1.1導(dǎo)程系數(shù)
雙軸攪拌機(jī)的軸上，每隔一段距離都安裝一個(gè)攪拌葉片，四個(gè)葉片為一個(gè)循環(huán)。在攪拌軸翻轉(zhuǎn)360°時(shí)，物料在攪拌葉片的作用下會(huì)被輸送一段距離。于是便把它叫做導(dǎo)程系數(shù)。
(3-3)
其中 B – 葉片平均寬度，單位為：m；
- 葉片的傾角，單位為：°；
s - 導(dǎo)程，單位為：m。
3.1.2流量系數(shù)
所攪拌的物料在一定的橫截面積C內(nèi)，由攪拌葉從切入開(kāi)始到脫離物料結(jié)束時(shí)向前推進(jìn)的物料理論流量公式是CBsinα?；旌系奈锪显跀嚢铏C(jī)內(nèi)部的攪拌運(yùn)動(dòng)形式是雜亂無(wú)章的，因?yàn)樗枪桃夯旌蠣?，流?dòng)性和實(shí)體性并存，松散的物料在攪拌槽內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡較為混亂，有些可能近似為直線(xiàn)，有些則為曲線(xiàn)。實(shí)際上，物料在攪拌機(jī)內(nèi)向前推進(jìn)的量要小于之前的理論流量，這是因?yàn)槿~片在推進(jìn)物料時(shí)，有一部分物料被轉(zhuǎn)到兩側(cè)或者被甩到后面去了，這個(gè)時(shí)候物料輸送率可近似為（1-1/2sinα）。另外，由于攪拌運(yùn)動(dòng)連續(xù)的，攪拌葉片也是一直在運(yùn)轉(zhuǎn)的，所以物料是源源不斷的向前填充的，兩側(cè)物料也會(huì)及時(shí)補(bǔ)充下來(lái)，攪拌槽內(nèi)部總是被物料填滿(mǎn)的狀態(tài)。之前被推進(jìn)的物料也會(huì)有往回流動(dòng)的趨勢(shì)，在葉片阻力的影響下，回流的多少與葉片角度之間存在著些許關(guān)聯(lián)。
結(jié)合以上兩方面分析可得，
(3-4)
3.1.3阻力系數(shù)
物料的運(yùn)動(dòng)速度關(guān)乎生產(chǎn)的效率，而物料進(jìn)行的攪拌運(yùn)動(dòng)難以預(yù)料，葉片對(duì)物料的推力實(shí)際上要小于理論的推力，因?yàn)樵跀嚢栉锪系臅r(shí)候，葉片的角度越大，推力越小，而且葉片的作用面積也受到自身的限制，并不是將所有的力都傳遞給物料進(jìn)行推進(jìn)；所攪拌的物料與攪拌槽，物料與物料之間本身也存在著互相的摩擦力，以上因素的存在，制約了物料的順利輸送。阻力系數(shù)
(3-5)
取值的與物料本身有關(guān)，按照經(jīng)驗(yàn)通常取0.75。
∴ (3-6)
綜上所述，
(3-7)
在緒論1.5中，已經(jīng)列出部分已知的雙軸攪拌機(jī)的參數(shù)大小。其它部分已知參數(shù)：兩相鄰葉片之間夾角為90°,葉片數(shù), 密度,葉片的傾角, 填充系數(shù)，葉片的平均寬度，系數(shù)，摩擦角。
3.2 主軸轉(zhuǎn)速n的估算
∵
∴
∴ n = 35.8
取n = 40
3.3 主軸直徑d的估算
此時(shí)：
∴
∴ = 33.6
又
∴ d = 0.18 （m）
然而，攪拌機(jī)在攪拌工作時(shí)，在能保證強(qiáng)度要求前提下，常常適當(dāng)?shù)臏p小軸徑，這是因?yàn)閿嚢钑r(shí)兩軸上的葉片可能存在運(yùn)動(dòng)間的相互干涉，造成不必要的麻煩。因此d取0.16m。
3.4 攪拌機(jī)內(nèi)物料軸向運(yùn)動(dòng)速度的估算
物料在攪拌機(jī)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)呈凌亂狀態(tài)，軸向位移運(yùn)動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng)的位移并存但以軸向位移為主要表現(xiàn)形式。在攪拌槽里，物料的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡近似為一段螺旋線(xiàn)。圖3.1即為物料受力運(yùn)動(dòng)情況圖。
圖3.1 物料受力圖
螺旋系數(shù) (3-8)
(3-9)
其中 ，單位為：m/min；
；
α=15°- 葉片安裝角度；
，單位為r/min；
；
。
3.5 物料在攪拌機(jī)內(nèi)停留時(shí)間的估算
(3-10)
其中 ，單位為：min；
；
。
確定物料在攪拌槽內(nèi)的最佳攪拌時(shí)間，以減少不必要的工作時(shí)間，提高效率是很有必要的。如果物料在攪拌時(shí)的葉片角度越小，攪拌時(shí)間越長(zhǎng)，軸的轉(zhuǎn)速越慢，則攪拌就會(huì)越充分，攪拌的效果就會(huì)越好；相反的，物料則來(lái)不及充分混合，很快輸送出來(lái)，導(dǎo)致攪拌不充分，攪拌效果極差。在攪拌時(shí)要根據(jù)攪拌程度，確定最佳攪拌時(shí)間，達(dá)到理想的攪拌效果。
3.6 功率的計(jì)算
根據(jù)圖2-2，分析了單個(gè)葉片的受力情況，由受力平衡可知，軸向推力。物料的徑向推力，，所以。
圖中物料前進(jìn)線(xiàn)路上的柱體體積是b·cosα·R·s，與槽壁之間的摩擦力:
(3-11)
其中 =1.5；
、R、、都是已知確定的數(shù)值；
摩擦系數(shù)。
通過(guò)受力分析圖可知，葉片上的軸向推力，，摩擦力=·（+）。
其中 稱(chēng)為滑動(dòng)摩擦系數(shù)；
稱(chēng)為止推軸承摩擦系數(shù)。
由 += (3-12)
所以葉片徑向力的大小為：
通過(guò)上式能夠計(jì)算出單個(gè)葉片所消耗的功率：
(3-13)
其中 - 單個(gè)葉片消耗的功率，單位為：KW；
- 葉片徑向力；
- 葉片中心與攪拌軸中心之間的距離，單位為：m。
圖3.2 葉片受力圖
根據(jù)已有的數(shù)據(jù)：
；b=0.15m， ；s=0.6m。
∴
∴
∴
4 電機(jī)的選擇
4.1 選擇電動(dòng)機(jī)類(lèi)型和結(jié)構(gòu)形式
4.1.1 選擇電動(dòng)機(jī)的容量
根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果可知，攪拌系統(tǒng)所消耗的總功率為13.12kW。
考慮到Y(jié)系列三相異步電動(dòng)機(jī)使用維護(hù)方便，運(yùn)行可靠，性能優(yōu)良的特點(diǎn)，且能滿(mǎn)足雙軸攪拌機(jī)的工作要求，于是在這里，電機(jī)便可采取Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。
（4-1）
在雙軸攪拌機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)中，為了得到最佳的傳動(dòng)效果，選用兩個(gè)聯(lián)軸器，一對(duì)齒輪，六對(duì)軸承，一臺(tái)二級(jí)圓柱齒輪減速器相互配合傳動(dòng)，動(dòng)力由V帶傳遞,表4.1為查到的相關(guān)機(jī)械傳動(dòng)效率。
表4.1 機(jī)械傳動(dòng)效率
傳動(dòng)類(lèi)別
傳動(dòng)形式
傳動(dòng)效率
圓柱齒輪傳動(dòng)
（稀油潤(rùn)滑）
0.98 ～ 0.99
帶傳動(dòng)
V 帶 傳 動(dòng)
0.96
滾 動(dòng) 軸 承
球 軸 承
0.99 ～ 0.995
聯(lián) 軸 器
彈 性 聯(lián) 軸 器
0.99 ～ 0.995
減 速 器
兩級(jí)圓柱齒輪減速器
0.95～0.96
因此，攪拌系統(tǒng)的總效率計(jì)算公式如下:
（4-2）
∴
決定電機(jī)的額定功率，使
由相關(guān)參考資料資料查，取= 18.5kW
4.1.2 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速
選定V帶傳動(dòng)比（減速器）
所以總傳動(dòng)比的合理范圍為=18～100；則電機(jī)轉(zhuǎn)速由下列公式
=720～4000
可知轉(zhuǎn)速在720～4000r/min之間，查閱相關(guān)資料，在這個(gè)范圍內(nèi)，符合要求的轉(zhuǎn)速有這四個(gè)。分別選取符合要求的電機(jī)型號(hào)進(jìn)行對(duì)比如下表4.2。
表4.2 傳動(dòng)方案對(duì)比
方案
型號(hào)
額定功率
（kW）
額定電流
（A）
轉(zhuǎn)速
（r/min）
效率
（%）
振動(dòng)
速度（mm/s）
重量（kg）
1
Y160L-8
7.5
17.7
720
86
1.8
140
2
Y160M-6
7.5
17
970
86
1.8
116
3
Y180M-4
18.5
35.9
1470
91
1.8
174
4
Y180M-2
22
42.2
2940
89
2.8
173
而在雙軸攪拌機(jī)的實(shí)際工作中，要綜合考慮，選出最合適的。結(jié)合實(shí)際情況，這里選取的是方案3的電機(jī)。
4.2 減速機(jī)選擇
減速機(jī)的作用是將來(lái)自電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力通過(guò)小齒輪的嚙合輸入到軸上大齒輪，以達(dá)到減速。具有減速和增加扭矩的作用，在機(jī)械行業(yè)得到廣泛運(yùn)用。
查閱相關(guān)資料[15]，采用ZQ500型減速機(jī)。已知的一些技術(shù)參數(shù)如下：
；
。
4.3 計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比并分配各級(jí)傳動(dòng)比
系統(tǒng)總的傳動(dòng)比由電機(jī)滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速與主軸轉(zhuǎn)速之比便能確定，即 。
傳動(dòng)比的分配會(huì)對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的承受的最大負(fù)荷和優(yōu)先使用期限起著極大的影響，分配時(shí)要做到分配的合理化、最優(yōu)化，原則如下：
1. 各級(jí)傳動(dòng)所能承受的最大負(fù)荷相差不大；
2. 盡量保證傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠，布局緊湊；
3. 各傳動(dòng)部件之間不存在運(yùn)動(dòng)干擾。
由表4-2得到傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比；
則分配各級(jí)傳動(dòng)比：，，。
5 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核
5.1 V帶的設(shè)計(jì)計(jì)算
V帶是靠帶與輪之間接觸產(chǎn)生的摩擦力進(jìn)行動(dòng)力與運(yùn)動(dòng)的傳遞。它運(yùn)行平穩(wěn)且噪聲極??；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于安裝拆卸。平行安裝于地面上，由電機(jī)提供動(dòng)力，運(yùn)行功率為P=18.5kW；主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速,從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速。24h之中不間歇運(yùn)轉(zhuǎn)。V帶的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核如下：
查閱相關(guān)資料[12]，由表4.6可知工作系數(shù)，通過(guò)下式，計(jì)算得到
=· （5-1）
按、由圖4.11，可選擇C型。
通過(guò)圖示，小帶輪直徑定為
由式 （5-2）
（5-3）
所以 （5-4）
驗(yàn)算從動(dòng)輪實(shí)際轉(zhuǎn)速
（5-5）
=(389.3-400)/400×100% = 2.67%＜5%
確定中心距和帶長(zhǎng) 由式
（5-6）
得
665 ≤≤1900
取。
基準(zhǔn)長(zhǎng)度
（5-7）
查表4.2得。
計(jì)算中心距 由式：
（5-8）
=1223mm
確定中心距調(diào)整范圍：
（5-9）
驗(yàn)算小帶輪包角
（5-10）
所以合適。
由式，，通過(guò)表4.7得，通過(guò)表4.8得,通過(guò)表4.2得
（5-11）
所以V帶取4根。
計(jì)算單根V帶初拉力
通過(guò)表4.1得，由式 （5-12）
計(jì)算對(duì)軸的壓力
(5-13)
5.2 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算
齒輪傳動(dòng)是利用兩齒面間的嚙合傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)。它的應(yīng)用是最廣泛，最常見(jiàn)的機(jī)械傳動(dòng)方式。齒輪傳動(dòng)時(shí)運(yùn)行穩(wěn)定牢固；效率高，傳動(dòng)精確。齒輪也是通過(guò)電機(jī)提供動(dòng)力，運(yùn)轉(zhuǎn)速度為40r/min；兩個(gè)齒輪的齒數(shù)相等，起到改變運(yùn)動(dòng)方向的作用；使用期限達(dá)十年，每年都有300個(gè)工作日。受力分析如下：
圖5.1 直齒圓柱齒輪受力分析圖
齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程如下：
在正常工作環(huán)境下，齒輪表面受到機(jī)械碰撞，傳遞功率較大，采用淬火加高溫回火處理；齒輪轉(zhuǎn)速相對(duì)平緩，精度等級(jí)初步定為七級(jí)；齒輪齒數(shù)相等；查閱相關(guān)資料表6.5[12]，。
載荷系數(shù)
由式 (5-14)
試選
材料系數(shù)
通過(guò)表6.3得 =189.8
齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限
按齒面硬度由圖6.8得
應(yīng)力循環(huán)系數(shù)
(5-15)
接觸疲勞壽命系數(shù)
確定許用接觸應(yīng)力
選定安全系數(shù)
（5-16）
齒輪分度圓直徑
（5-17）
計(jì)算圓周速度
（5-18）
計(jì)算載荷系數(shù)K
；已知v=0.65m/s，由圖6.10可查7級(jí)精度等級(jí)的；又查得，所以由載荷系數(shù)的計(jì)算公式可算得：。
校正分度圓直徑
又由公式，算得分度圓直徑：
（5-19）
計(jì)算齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸
① 模數(shù) 取6mm；
② 兩輪分度圓直徑 （5-20）
③ 中心矩 （5-21）
④ 齒寬 （5-22）
⑤齒高 （5-23）
校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
兩齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限和彎曲疲勞壽命系數(shù)，通過(guò)圖6.9，取
許用彎曲應(yīng)力
（5-24）
齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)，通過(guò)表6.4，取
（5-25）
（5-26）
，所以彎曲疲勞強(qiáng)度足夠。
5.3 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核
在雙軸攪拌機(jī)系統(tǒng)中，軸支撐著葉片并與之一起做旋轉(zhuǎn)以傳遞運(yùn)動(dòng)。這里就選用冷熱加工性能良好的45號(hào)鋼作為軸的主要選材，造價(jià)成本低，經(jīng)過(guò)淬火加高溫回火處理，使其強(qiáng)度、塑性變的更好。
軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及其校核如下：
齒輪的分度圓直徑 （5-27）
圓周力 （5-28）
徑向力 （5-29）
葉片徑向推力和軸向推力
由圖3.2的分情況計(jì)算：
當(dāng)葉片安裝角度為25°時(shí)， ；當(dāng)葉片安裝角度為15°時(shí)，，；當(dāng)葉片安裝角度為20°時(shí)， ，。
在x-z平面內(nèi)求軸上的支反力大??；
，
在x-y平面內(nèi)求軸上的支反力大小
，
繪制彎矩圖和扭矩圖，如圖5.2。
一般情況下，只需要校核哪個(gè)截面所受的彎矩和扭力最大即可，取為危險(xiǎn)截面Ⅰ。
分別計(jì)算截面Ⅰ處的應(yīng)力和扭矩的大小
綜合攪拌軸所處的運(yùn)動(dòng)情況，扭矩情況是脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，所以
（5-30）
（5-31）
抗彎截面系數(shù) （5-32）
抗扭截面系數(shù) （5-33）
截面上的彎曲應(yīng)力大小 （5-33） 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力大小 （5-34）
扭轉(zhuǎn)變應(yīng)力 （5-35）
扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 （5-36）
應(yīng)力幅
（5-37）材料力學(xué)性能，通過(guò)表11.2可知45號(hào)鋼的力學(xué)性能
（5-38）
軸肩理論應(yīng)力集中系數(shù) ， ，
利用插值法計(jì)算可求出，
材料的敏性系數(shù)
由，，由圖2.8經(jīng)插值法計(jì)算得
有效應(yīng)力集中系數(shù) （5-39）
（5-40）
尺寸及截面形狀系數(shù)，通過(guò)、 ，??；
扭轉(zhuǎn)剪切尺寸系數(shù)，通過(guò)，取；
表面質(zhì)量系數(shù)和強(qiáng)化系數(shù)，軸按磨削加工，由 參考圖得
疲勞強(qiáng)度綜合影響系數(shù)
等效系數(shù)，45號(hào)鋼：，，取只在扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力作用下的安全系數(shù)，
（5-41）
只在扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力作用下的安全系數(shù)，
（5-42）
當(dāng)彎曲正應(yīng)力與扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力都存在時(shí)的安全系數(shù)，
（5-43）
在正常情況下，載荷應(yīng)力均布時(shí)安全系數(shù)S=1.3到1.5，這里去1.5.
疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核，因?yàn)椋苑弦蟆?
圖5.2 軸的受力圖與彎矩圖
5.4 軸承的校核
在正常工作條件下，攪拌軸轉(zhuǎn)速n=40r/min，軸承受到中等沖擊，，選用兩個(gè)型號(hào)為7228AC的角接觸球軸承，能承擔(dān)較大的軸向力和徑向力，初定使用壽命300000h。
7228AC角接觸球軸承的主要參數(shù)，查表可知：
派生軸向力
（5-44）
計(jì)算軸向負(fù)荷
（5-45）
所以軸承Ⅰ呈壓緊狀態(tài)，軸承Ⅱ呈放松狀態(tài)，得：
（5-46）
確定系數(shù)
（5-47）
查表8.10得
計(jì)算當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷
（5-48）
（5-49）
計(jì)算軸承壽命
：
（5-50）
檢驗(yàn)軸承是否合格
（5-51）
所以合格。
6 預(yù)加水雙軸攪拌機(jī)的安裝
6.1 雙軸攪拌機(jī)的安裝
雙軸攪拌機(jī)的安裝質(zhì)量關(guān)乎到攪拌物料的優(yōu)劣，影響到操作的順利進(jìn)行，所以，必須要妥善做到安裝，排除一切安全隱患。由于攪拌軸安裝距離較遠(yuǎn)，安裝不當(dāng)可能會(huì)造成攪拌軸折斷，所以安裝攪拌軸時(shí)要平齊，兩軸中心線(xiàn)在一條水平線(xiàn)上，相距合適的間隙；因?yàn)閿嚢枞~片是主要運(yùn)動(dòng)部件，運(yùn)行過(guò)程中易磨損，折斷，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)不定期更換，所以將葉片與攪拌軸用螺栓連接緊固，并選擇好合適的葉片傾角；系統(tǒng)中的減速器在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)受到較大的沖擊；V帶安裝時(shí)，兩帶輪必須保持在同一條水平線(xiàn)上，保證安裝到軸上時(shí)不會(huì)晃動(dòng)。
安裝具體要求是：
1.攪拌軸安裝妥善后，軸間中心線(xiàn)平行度誤差小于或等于1.5mm
中心線(xiàn)連線(xiàn)與參考平面上下誤差小于或等于2mm；
2.攪拌葉片與槽體之間留有的空間；
3.齒輪齒頂間隙在間；
4.進(jìn)料口端的傾角需大于60度，但不能垂直投放物料。出料口的安裝傾角設(shè)計(jì)為55—60度，也不允許垂直出料；
5.電機(jī)安裝在滑軌上。這樣可以方便V帶的安裝拆卸，節(jié)省勞動(dòng)成本，便于帶輪松緊。
6.2 雙軸攪拌機(jī)的操作要點(diǎn)
嚴(yán)格按照雙軸攪拌機(jī)的使用說(shuō)明進(jìn)行操作，不僅有利于提高工作效率，而且可以保證雙軸攪拌機(jī)的使用壽命以及操作人員的安全。
操作要點(diǎn)如下：
1.開(kāi)機(jī)使用前要首先檢查各緊固件是否松動(dòng)，各傳動(dòng)部件是否卡死，各潤(rùn)滑部位是否缺油少脂；
2.轉(zhuǎn)入負(fù)載運(yùn)行前，為防止物料堵塞，先打開(kāi)下到進(jìn)程的設(shè)備；
3.攪拌機(jī)內(nèi)部攪拌物料最高不能超過(guò)葉片的上邊緣；
4.攪拌過(guò)程中要防止金屬等堅(jiān)硬物體混入攪拌槽，損傷攪拌系統(tǒng)；
5.在攪拌系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，要注意觀察攪拌機(jī)的運(yùn)作狀態(tài)，聲音、溫度等是否正常；
6.停機(jī)時(shí)要確保槽內(nèi)的物料傾斜完畢，檢查有無(wú)預(yù)料存留；
7.送入到攪拌槽的物料要適宜攪拌系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，太多或者太少，都不利于攪拌機(jī)的生產(chǎn)。
7 機(jī)器的使用維護(hù)和潤(rùn)滑
7.1 機(jī)器的使用維護(hù)
考慮到雙軸攪拌機(jī)的工作環(huán)境，而且它本身承載的負(fù)荷比較大、動(dòng)力消耗比較高，在生產(chǎn)過(guò)程中難免會(huì)產(chǎn)生磨損、碰撞、擠壓等一系列不利于設(shè)備的情況發(fā)生，這必然會(huì)導(dǎo)致效率低下，生產(chǎn)的物料不能滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)的需求。所以，在這種情況下，為了保證生產(chǎn)的有序進(jìn)行，必須對(duì)設(shè)備進(jìn)行一些必要的維護(hù)，使其保持良好的運(yùn)行狀態(tài)，延長(zhǎng)使用期限。
1.查看螺紋連接是否擰緊無(wú)松動(dòng)；
2.傳動(dòng)設(shè)備的潤(rùn)滑油要及時(shí)添加更新；
3.及時(shí)更換磨損嚴(yán)重或出現(xiàn)破裂的葉片；
4.經(jīng)常檢查霧化噴嘴防止堵塞；
5.每次用完檢查是否存在積料，要及時(shí)清理攪拌槽；
6.及時(shí)檢查系統(tǒng)的密封性。
出現(xiàn)問(wèn)題都要及時(shí)更正，以免造成更大的損失。
7.2 機(jī)器的潤(rùn)滑
設(shè)備的潤(rùn)滑在傳動(dòng)系統(tǒng)中有著舉足輕重的作用，它可以減小部件間的摩擦阻力和動(dòng)力損失，并減小部件的磨損；帶走運(yùn)動(dòng)中的部分熱量，防止高溫?zé)龎?；防震防銹的作用，隔絕空氣，防止氧化。
7.2.1 滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑
根據(jù)滑動(dòng)軸承在雙軸攪拌機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所受到的載荷強(qiáng)度不高，運(yùn)行不快，采取的潤(rùn)滑方式為脂潤(rùn)滑。脂潤(rùn)滑主要是經(jīng)礦物油和稠化劑混合形成，不僅有潤(rùn)滑的作用，而且還可以做到密封。
7.2.2齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑
攪拌系統(tǒng)中齒輪傳動(dòng)方式為閉式齒輪傳動(dòng)，齒面接觸應(yīng)力非常高，齒輪間既有滾動(dòng)摩擦又有滑動(dòng)摩擦，而且潤(rùn)滑是斷續(xù)性的。選用50號(hào)潤(rùn)滑油配合油浸式法潤(rùn)滑，能起到減少齒間磨損，散熱，排除贓物的作用。
8 結(jié)論
物料通過(guò)進(jìn)料口被加入到雙軸攪拌機(jī)中，在雙軸攪拌機(jī)內(nèi)經(jīng)預(yù)加水處理后，可以使其得到充分浸潤(rùn)，在攪拌槽內(nèi)經(jīng)過(guò)攪拌軸的充分?jǐn)嚢?，使成球效率更高，質(zhì)量更好。在設(shè)計(jì)時(shí)，主要要完成的一些工作及具有的優(yōu)勢(shì)：
1.通過(guò)討論研究，確定了葉片的安裝方法：在軸上鉆有莫氏錐孔以及銑一方槽，先將葉片焊接在葉片桿上，然后再一起以一定角度焊接在一方墊片上，再將攪拌葉片裝入莫氏錐孔中；傳動(dòng)裝置整體放置進(jìn)料口端；傳動(dòng)方式為：電機(jī)→皮帶→ZQ減速機(jī)→十字滑塊聯(lián)軸器→直齒輪傳動(dòng)→雙軸攪拌機(jī)；霧化器選用LPG-300高速離心霧化器。然后根據(jù)分析的結(jié)果，開(kāi)始對(duì)軸向力、徑向力、扭矩以及功率等進(jìn)行計(jì)算。分析擬定傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，分配各級(jí)傳動(dòng)比，進(jìn)而進(jìn)行傳動(dòng)零件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核。然后對(duì)雙軸攪拌機(jī)進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
2.對(duì)密封裝置的要求相當(dāng)高，可采用雙道壓蓋填料密封裝置，填料采用橡膠石墨石棉盤(pán)根，兩邊采用壓蓋壓緊，內(nèi)壓蓋、外壓蓋和密封蓋固定采用沉頭螺栓緊固。
3.雙軸攪拌機(jī)改變了以往所成料球粒徑大，料球耐壓強(qiáng)度和孔隙率質(zhì)量低的缺陷，并且機(jī)槽采用ω型，能防止攪拌死角，這樣在維修時(shí)可以便于將損壞的軸吊起，省去拆葉片麻煩，檢修空間增大，工作量減小，還可縮小兩端軸孔直徑，便于密封防漏
現(xiàn)代文明對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的要求越來(lái)越高，低能耗，高效率，無(wú)污染的設(shè)備必將越來(lái)越受到時(shí)代的青睞，而本次設(shè)計(jì)的雙軸攪拌機(jī)可謂是其中的一個(gè)代表，它新穎實(shí)用，在技術(shù)上有較大改進(jìn)，具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，并且有很大的市場(chǎng)前景。
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