2J550X3000双轴搅拌机设计【11张CAD图纸】
喜欢这套资料就充值下载吧。资源目录里展示的都可在线预览哦。下载后都有,请放心下载,文件全都包含在内,【有疑问咨询QQ:414951605 或 1304139763】=喜欢这套资料就充值下载吧。资源目录里展示的都可在线预览哦。下载后都有,请放心下载,文件全都包含在内,【有疑问咨询QQ:414951605 或 1304139763】=
河南理工大学万方科技学院本科毕业设计(论文)中期检查表指导教师: 赵武 职称: 副教授 所在院(系): 机械与动力工程学院 教研室(研究室): 机械制造教研室 题 目0-2J5503000双轴搅拌机学生姓名马磊专业班级07机制2班学号0720150127一、选题质量: 该生此次所选择的题目为双轴搅拌机设计,内容涉及到对搅拌机的总体布置和理论研究,还有一些机械零件和机械结构的设计计算与校核,与专业课程紧密联系,符合专业培养目标,在设计工作中,需要对所学知识综合地加以运用,使之能够熟练应用有关参考资料、计算图表、手册;熟悉有关的国家标准和部颁标准,体现了综合训练的要求。工作量大与生产,经济,社会等的结合紧密,选题质量较高。二、开题报告完成情况:从适合实际工作环境出发,确定了明确的课题设计方向;并对双轴搅拌机在使用中经常出现的问题有一定的研究,且应用在设计计算中;已经开始对课题进行设计计算,并有了突破性的进展,设计过程已经快速地展开,确定了工作的内容和方法;同时,已完成了对相关资料的查阅,对课题有了总体的分析。开题报告顺利完成。三、阶段性成果:总体布置方案和主要结构参数已确定,并完成一些标准件的选型及和大多数零部件的设计计算工作。结构设计和校核工作正在进行中,部分零件图的绘制已经基本完成,英文翻译工作还未完成,已着手开始制作设计说明书的工作。四、存在主要问题:1.因为是通过轴带动叶片进行工作,对安装叶片角度和材料选择不是很确定;2.预加水双轴搅拌机可以使水的雾化和双轴的搅拌,使物料得到充分的浸润,并搅拌成球,能为成球机成球提供有利条件,对改善料球性能,提高料球质量,降低能耗,提高立窑产量具有十分重要的作用。3.局部结构设计思路不清晰;设计内容不够连贯,系统性不强;在整体结构及零部件结构上存在一定问题;在选用零件和确定结构工艺参数时缺少经验和参考;4.对资料搜集方法比较少,获得资料不够充分,得到的资料比较陈旧;五、指导教师对学生在毕业实习中,劳动、学习纪律及毕业设计(论文)进展等方面的评语: 指导教师: (签名) 年 月 日河南理工大学万方科技学院本科毕业(论文)设计开题报告题目名称2J5503000双轴搅拌机设计学生姓名马磊专业班级07机制2班学号0720150127一 选题的目的和意义:双轴搅拌机为螺旋式搅拌机,它的搅拌部件是两根形状对称的同步螺旋转子,两根螺旋轴在旋转时速度同步、方向相反。双轴搅拌机由电机驱动,可用减速机控制转子转动速度,达到最佳的搅拌效果。双轴搅拌机的主要部件包括,机械外壳、两根螺旋转轴、电机驱动装置、联动装置、配管和盖板等,必要时双轴搅拌机还可搭配减速机使用。双轴搅拌机的螺旋轴是最重要的工作部分,两根螺旋轴的旋转方向相反,都具有轴承座、轴承套、轴承盖、叶片和联动装置。包括彼此平行的第一和第二搅拌轴、搅拌叶片和卧式搅拌桶,所述搅拌叶片从第一和第二搅拌轴向四周伸出,并在轴向依次等距排列而在圆周方向依顺时针或逆时针彼此相差一固定角度,使在第一和第二搅拌轴上的搅拌叶片分别形成旋向相反的螺旋状排列;所述第一和第二搅拌轴彼此同步转动并且其叶片交错通过由该第一和第二搅拌轴轴线所确定的平面;在所述搅拌桶一端的顶部设有进料口,而在所述搅拌桶另一端的底部设有出料。采用这种结构,搅拌机的搅拌叶片在搅拌干粉砂浆的同时将干粉砂浆从进料口排向进料口,从而实现生产的连续,有效的提高了生产效率。双轴搅拌机的螺旋轴在运行过程中受到的磨损最为严重,可采用刚玉陶瓷等耐磨材料制造。双轴搅拌机在工作时,物料通过进料口进入筒体,两根螺旋轴在电机驱动下反向现转,物料受旋转作用而随之运动,相互混合完成搅拌。双轴搅拌机的两根螺旋轴之间的区域,旋转方向不同的物料相互挤压作用,能提高混合搅拌效果。双轴搅拌机是混合干燥物料的理想设备,适用于在输送干粉状物料的同时加水搅拌,从而均匀加湿各种干粉物料。一般来说,双轴搅拌机所搅拌的物料含水分不超过20%。双轴搅拌机在火力发电厂、矿山等粉状物料加湿场合较为常见。鉴于双轴搅拌机所具有的标准的机械特性,我选择了这个设计课题。这是我们毕业前的最后一次作业,这让我们对以前学过的相关机械方面的课程进行了一次全面系统复习。这次设计我将独立完成一台双轴搅拌机的完整设计,这对我来说是一个不小的挑战,但也是一次重要的锻炼机会。课题的主要内容是结合生产实际,完成一台生产能力 为Q = 30 t/h的2J5503000双轴搅拌机设计。二 国内外研究现状简述:强制搅拌机强制搅拌机,本实用新型属于灰砂砖生产中的混合料搅拌设备,其主要解决双轴搅拌机加水量不易控制,搅拌力小,使物料易结团结仓的问题,该机包括行星搅拌机构,涡流搅拌机构,搅拌鼓,排料机构,搅拌机架及底架等部分,搅拌鼓的中心位置设置有涡流搅拌机,在涡流搅拌机两侧机架上,对称布置有两行星搅拌机,两行星搅拌机作相对旋转,涡流搅拌机与搅拌鼓呈反向旋转,该机搅拌力大,解决了结团结仓等问题。 一种适用于灰砂砖生产搅拌混合料的强制搅拌机,包括行星搅拌机构,涡流搅拌机构,搅拌鼓,搅拌机架,排料机构及底架等部分组成,其特征在于搅拌鼓位置于底架上的大齿圈的轴承座上,搅拌鼓的中心位置设有涡流搅拌机,在涡流搅拌机两侧机架上,对称布置有两行星搅拌机。 JW350型强制式搅拌机主要技术参数出料容量 350L 进料容量 560L 额定功率 5.5kw 最大粒径 40mm 主轴转速 35转/分 外形尺寸 13001200 混凝土搅拌机混凝土搅拌机,包括通过轴与传动机构连接的动力机构及由传动机构带动的滚筒,在滚筒筒体上装围绕滚筒筒体设置的齿圈,传动轴上设置与齿圈啮合的齿轮。本实用新型结构简单、合理,采用齿轮、齿圈啮合后,可有效克服雨雾天气时,托轮和搅拌机滚筒之间的打滑现象;采用的传动机构又可进一步保证消除托轮和搅拌机滚筒之间的打滑现象。 搅拌机还可衩被分为: 星式搅拌机 防险搅拌机 立式搅拌机 混凝土搅拌机 双轴搅拌机 单轴搅拌机 防滑混凝土搅拌机 JS双卧轴混凝土搅拌机 主要技术参数 出料容量 500L 进料容量 800L 生产能力 2428m3/h 骨料最大粒径 60 搅拌轴转 36转/分 搅拌叶片 27 搅拌电机型号 Y180m4 (B3) 功率 18.5kw 卷扬电机型号 YEZ13254 (B5) 功率 5.5kw 水泵电机型号 50DWB208A 功率 0.75KW 料斗提升速度 18m/分 外形尺寸运输 305023002680 工作 446130505225 整机重量 4100kg 卸料高度 1500mm 立式搅拌机搅拌机包括有电动机、搅拌筒、传动轴、搅拌桨叶,其中在传动轴上还松套有一反向搅拌桨叶,该反向搅拌桨叶的轴套通过链条与位于传动轴一侧的中间轴上端的链轮相连,与链轮同轴的被动齿轮则与固定在传动轴下端的主动齿轮相啮合。本实用新型的两个搅拌桨叶是反向转动的,使得在搅拌过程中,原料能在两个搅拌桨叶之间形成对流,从而彻底解决了传统搅拌机对原料搅而不拌的问题。 新型搅拌机系换代产品,是化工和建材行业搅拌设备无可替代的产物,实现了正确“搅和拌”的问世,从而淘汰其它搅拌设备所以承但的重任。它以其超常规的构思和精锐的技术含量,合理的设计水准,填补了国际空白。其广泛用于油漆、涂料、染料、制革、医药、饮料、粘胶剂、食品、洗涤品、化妆品及各种固态物体等。有取之不尽的财富。对物体分散、乳化、均质、调色等较之传统搅拌机的搅拌效果更加理想、直观、是搅拌行业的一次革命。 双轴搅拌机用于预加水成球工艺流程中,其工作原理是,当定量的生料粉由下料口流入搅拌槽中,经若干个具有一定压力的水雾化洒向生料粉,由定性长度的轴经搅拌叶搅拌匀后形成含一致的球核,并输送到预加水盘式成球机中去。整个搅拌机的搅拌时间分为雾化区,拌匀区,卸料区三个区域。搅拌叶片上焊硬质合金刀头,耐磨性能好,使用寿命长。 主要参数 单位 型号 2J40 2J45 2J50 2J55 2J60 搅拌叶直径 mm 400 450 500 550 600 进出料口中心距 mm 3000-3260 搅拌轴速度 r.p.m 50.4 50.4 48 45 41 生产能力 t/h 11-15 15-20 20-25 25-30 40-50 使用螺旋角 12-21 12-21 12-21 12-21 12-21 配用电机 型号 Y160M-4 Y160L-4 Y180M-4 Y180L-4 Y250M-6 功率 kw 11 15 18.5 22 37 配用减速机 ZQ40-VI-2Z ZQ50-VI-4Z ZQ50-VI-Z ZQ65-VI-4Z ZQ75-VI-2Z 搅拌湿度 % 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 外形尺寸 mm 5614*850*880 4870*900*1130 5683*890*1430 5225*1286*828双轴搅拌机在国内一直被作为一个简单的助力机械装备,双轴搅拌机在技术已经基本成熟,产品应用很普遍,由于它只是生产过程中的辅助设备,产品不需要很高的科技含量就能够满足要求,国内厂家所生产的产品已经能够满足生产中的要求,其中大多数都是机械传动式双轴搅拌机。但由于我国的机械制造水平普遍较低,所生产的产品难以占领国际高端产品市场。在国外,双轴搅拌机研究水平比较高,用两根呈对称状的螺旋轴的同步旋转,双轴搅拌机的外壳多采用优质金属结构,具备良好的密封性,在搅拌机搅拌各种粉状物料时,可避免灰尘外漏和飞扬的问题,在各种场合都已经得到广泛应用。国外一些厂家的生产技术已经比较成熟,例如:德国威克(Wacker)机械公司,美国KNIGHT机械公司,韩国KOREA HOIST机械公司等这些技术先进,性能优良的双轴搅拌机已经走进国内市场。双轴搅拌机的设计制造比较普遍,一般的机械厂都可以生产,我国陕西中隆建材机械公司,上海申银机械有限公司,江苏总能电力设备有限公司,四川射洪通用机械有限公司,巩义市环城机械有限公司,河南荥阳万山矿山机械厂,河南省锐泰机械制造有限公司,郑州天一机械有限公司等三、毕业设计(论文)所采用的研究方法和手段:1工作原理双轴搅拌机由两根搅拌轴,轴上按螺旋推进方向安装搅拌叶及搅拌槽组成的搅拌系统,为使原料达到成型的需要,在搅拌机入料端稍后处的上部,设有加水装置,使得物料形成较大的球状块料旋转时两轴的方向由内向外,将物料搅起,靠搅拌叶旋转时的推力(搅拌叶与搅拌轴轴线夹角为10-20度)形成物料流,螺旋向前推进,最后物料经漏料箱进入承接皮带,进入到下台处理设备中。图2-1 双轴搅拌机结构示意1 轴承座; 2 出料口; 3 搅拌叶; 4 搅拌轴;5 搅拌槽;6 齿轮座;7 联轴器;8 减速器;9 三角带轮;10 驱动电动机2 结构设计特点合格生料粉经稳流计量后进入双轴搅拌机。双轴搅拌机由电机通过三角皮带传动,经ZQ圆柱齿轮减速机、十字滑块联轴器带动主动轴旋转,由配对齿轮带动从动轴转动。主、从动轴上装有可以转动角度的浆叶式搅拌叶,在轴向力和一定圆周力作用下作螺旋状旋转在进料端约1.2米处装有雾化喷嘴,物料被搅拌同时喷雾受湿并向前推进。物料在挤压揉磋等力的作用下形成团粒母核。物料被搅拌叶推动在槽内向前运动至出料口。 从结构上看,双轴搅拌机要较单轴搅拌机复杂,但它磨损小,搅拌质量好,生产率高,双轴搅拌机较之立轴式和单轴式搅拌机,具有明显的优越性。双轴搅拌机优点总结如下:1. 搅拌机外形尺寸小、高度低、布置紧凑,装载运输便利,而且结构合理坚固,工作可靠性好;2. 搅拌机容量大,效率高。与同容量自落式相比,搅拌时间可缩短一半以上,而且物料运动区域位于卸料门上方,卸料时间也比其他机型短,因而生产率高;3. 拌筒直径比同容量立轴式小一半,搅拌轴转速与立轴式基本相同,但叶片线速度要比立轴式小一半,因此叶片和衬板磨损小、使用寿命长,并且物料不易离析;4.物料运动区域相对集中于两轴之间,物料行程短,挤压作用充分,频次高,因而搅拌质量好。2.1外壳的设计形式传统的U型槽底容易出现搅拌死角,从而导致两轴负载过大以致断裂。另外他们将两端墙板焊死在机壳上,这样就使得在轴或叶片受损维修时很不方便,工作量也相当大。将双轴搅拌机槽底做成欧米嘎型(),以防止搅拌死角。两边再焊上钢板制成机槽,槽口两边焊有角钢用以固定机盖,槽机底部焊有支承垫用以支承槽体。机槽两端墙板不是焊死在机壳上,而是通过螺栓与机壳联结,这样做的目的是为了在维修时便于将损坏的轴吊起,省去拆叶片麻烦,检修空间增大,工作量减小,还可缩小两端轴孔直径,便于密封防漏,如图2-2所示。图2-2 搅拌槽壳体2.2 轴与叶片的安装方法的设计以前,大多在整个轴上都安装叶片,生料进口处叶片角度比较大,用以快速输送物料,但是我们发现这样搅拌叶片的磨损较大,靠进料口槽体端密封处漏灰严重,从而齿轮内进灰较多,加快了传动部件的磨损,影响生产效率。因此,针对这些问题对轴的结构进行改造,即在轴的搅拌进口端焊接两螺旋叶片使粉料不断向前输送,减少槽体端部密封处的积料。这样有利于防止打坏叶片、折断轴。在搅拌轴上正确安装带有刀片的叶片,调整好了角度后,再将叶片安装在钻有莫氏锥度孔的轴上,如图2-3所示。叶片在双轴上三个部位的安装角度是各不相同,叶片安装角度一般选用=20度左右,双轴搅拌机叶片角度必须要与粘土可塑性相适应,双轴搅拌机工作分三个阶段:第一阶段是雾化水与原料的混合搅拌阶段;该阶段轴的长度为0.7m 左右(包括螺旋叶片轴段),安装的叶片数是8只,安装角度为25,通过雾化喷水和机械翻动搅拌两个手段以达到液固均化的目的。第二阶段是使含煤生料湿润的阶段,为使其能充分湿润,生料在这一阶段的运行速度应慢一些;该阶段轴的长度为1.5m左右,安装的叶片数是20个,安装角度为15,其主要特征是机械搅拌。第三阶段是形成球核的阶段;该阶段轴的长度为1.0m左右,安装的叶片数是12个,安装角度为20,其中最后4只的安装角度是0,其目的是为了挡料。图2-3 搅拌机工作简图在调整叶片角度的同时,要注意叶片的转速,这两方面也是相互影响的,在确定转速时首先要确定物料在搅拌机内搅拌的时间,而搅拌时间又影响着形成球核的产量,因此搅拌时间、叶片角度、转速、湿润时间等之间要相互配合好,一般出搅拌机的球核直径为1-2mm的占20%-75%较好。其中每个叶片焊牢在叶片杆上,然后按照要求调整角度焊接在方垫片上。经过这样的处理后,叶片在推动物料时就不会出现角度混乱,另外把搅拌轴头的轴肩R适当调大,减小应力,防止应力集中,如图2-4所示。 图2-4 叶片安装图2.3 传动机构的设计传动装置是双轴搅拌机工作过程中的关键。设计的传动路线 为电机皮带ZQ减速机联轴器齿轮传动装置搅拌轴。 将双轴搅拌机传动装置整体放置出料口端,使生料不能进入齿轮和轴承。同时给两传动齿轮制作一个油池,用于齿轮的润滑,能减小磨损,提高使用寿命。常用的减速机有三种型式,圆柱齿轮减速机、行星减速机和摆线针轮减速机。其中采用圆柱齿轮减速机较合适,而采用行星减速机和摆线针轮减速机常会出现因搅拌机主轴起动时扭矩大,传动系统刚度不足,故障多,有漏油问题。相对而言圆柱齿轮减速机传动稳定,噪音小,齿面接触稳定,在润滑保养良好的条件下,运转稳定。2.4 密封装置的设计对密封装置的要求相当高,可采用双道压盖填料密封装置,填料采用橡胶石墨石棉盘根,两边采用压盖压紧,内压盖、外压盖和密封盖固定采用沉头螺栓紧固,见图2-5。图2-5 密封装置1 密封圈;2 压板1;3 密封盖;4 端面板;5 垫板;6 轴套2.5 雾化装置的设计水的雾化的好坏,是预加水成球的关键条件之一。它通过雾化器来实现,雾化器设在搅拌机进料口的一端,其作用是担负着生料和水的第一道均匀混合工序的喷水任务,为下一道机械搅拌工序创造良好的均合基础,达到液固均化的目的。为了保证雾化效果,必须对水压、水质、喷嘴及喷嘴布置有一定的要求:1.结构简单,制造方便,成本低,无特殊工艺装备,维修方便,使用寿命长;2.在低能量条件运行应保证足够的喷水能力,MP型550kg/h,以利用于减少喷嘴组合数量,便于布置;3.水质要干净纯洁,尽量少含泥沙等杂质,以防喷嘴堵塞。水质不好时需在水箱出水口增加过滤网,并定期清洗;4.喷嘴要有适宜的喷射角度,保持适宜的水量和良好的雾化效果,使布水均匀,直接喷向料层,不能喷向机壳再流向物料;喷嘴离料层距离保持300 mm左右,不能过近,否则,不能保证接触料层被水充分雾化。由于喷嘴的布置形式直接影响搅拌效果和球核的质量,因此应注意:1.喷嘴在搅拌机中的布置原则应分布在进料口落料流及落料区,以实现操作点无粉尘污染;2.保证喷嘴至料面的垂直距离S300 mm,目的是使雾滴同生料粉接触,提高生料的湿润渗透性,否则影响成球的均匀性,并增加清理特大球的工作量;3.多嘴组合应用喷嘴能进一步提高液固均化程度,但多嘴数量要适当;4.喷嘴喷射方向及覆盖面必须在生料面区域内,不得喷射在机槽侧壁上,否则将造成机槽侧壁粘料严重,难以清理,并增加搅拌叶片的阻力,从而提高搅拌的功率消耗,同时也会造成局部生料过湿,影响成球质量。综合各方面的条件,选用MP-型离心压力喷嘴式雾化器(见表2-1)比较合理,其主要特点有:加大了喷液能力,提高到了550 kg/h以上,雾化角为90至120,效果好,而且可减少喷嘴数量。MP型喷嘴内衬中心有一冲水孔,出水口有4个月牙形分水刀,心部4个螺旋槽与垂线相交成45至95角;表2-1 MP-型雾化器规格参数流量kg/h雾化角 喷嘴孔径mm雾化压力MPaLmmDmm含水量%所需水量t/h喷嘴数量个5508520.19732M161.512-143.6-4.210-12 四、主要参考文献:1 许林发主编. 建筑材料机械设计(一) .武汉:武汉工业大学出版社, 19902 褚瑞卿主编. 建材通用机械与设备.武汉:武汉理工大学出版社, 19963 朱昆泉,许林发.建材机械工业手册.M.武汉:武汉工业大学出版社,2000.74 胡家秀主编.机械零件设计实用手册.北京:机械工业出版社,1999.105 李益民主编.机械制造工艺设计手册.北京:机械工业出版社,1995.106 甘永立.几何量公差与检测M.上海:上海科学技术出版社,2001.47 钱志锋,刘苏工程图学基础教程M.北京:科学出版社,2001.98 徐灏.机械设计手册M.北京:机械工业出版社,1991.99 赵忠.金属材料与热处理M.北京:机械工业出版社,1991.510 阎瑞敏,常敏.水泥工业自动控制预加水成球技术及装备M.江苏科学技术出版社,1990.1011 黄有丰.预加水成球技术及其应用M.北京:中国建筑工业出版社,1991.912 徐锦康.机械设计M.北京:高等教育出版社,2004.413 王旭,王积森.机械设计课程设计M.北京:机械工业出版社,2003.814 张一公.常用工程材料选用手册M.北京:机械工业出版社,1998.615 盛君豪.减速机使用技术手册M.北京:机械工业出版社,199216 吴瑞琴.滚动轴承产品样本M.北京:机械工业出版社,中国石化出版社,200017 刘伟辉.预加水成球常见问题与对策J. 吉林建材.2003(1),21-23.18 孙素贞.对提高预加水成球设备性能的探讨J.Research & Application of Building Materials.2001(2),22-23.19 朱卫权.双轴搅拌机主轴断裂原因J. 砖瓦1998(3),11.20 谢序文.双轴搅拌机断轴原因分析及处理措施J. Cement.1995(5),10-11.21 余易茗.双轴搅拌机的改造 J.中国建材设备.1995(2),32-33.22 蒙强.4503000m 双轴搅拌机的改造 J.四川水泥.2005(2),30.23 潘村禾.对预加水双轴搅拌机结构改进J.水泥.1997(10),21-22.24 彭其雨.提高立窑预加水成球质量的情况介绍J. 福建建材.2002(4),18-19.25 刘玉金.亦谈双轴搅拌机进料端密封装置的改进J. 水泥.1995(12),23.五、毕业设计(论文)进度安排(按周说明):第57周 毕业实习,收集资料,完成开题报告。第810周 完成实习报告,总体方案设计,初步完成设计计算,外文翻译第1113周 完成总装图和零件图的绘制和设计说明书。第1415周 修改和完善,准备毕业答辩。六、指导教师审批意见(对选题的可行性、研究方法、进度安排作出评价,对是否开题作出决定): 指导教师: (签名)年 月 日 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 摘 要 双轴搅拌机为螺旋式搅拌机,它的搅拌部件是两根形状对称的同 步螺旋转子,两根螺旋轴在旋转时速度同步、方向相反。双轴搅拌机 由电机驱动,可用减速机控制转子转动速度,达到最佳的搅拌效果。 双轴搅拌机的主要部件包括,机械外壳、两根螺旋转轴、电机驱 动装置、联动装置、配管和盖板等,双轴搅拌机的螺旋轴是最重要的 工作部分,两根螺旋轴的旋转方向相反,都具有轴承座、轴承套、轴 承盖、叶片和联动装置。搅拌机构包括彼此平行的第一和第二搅拌轴、 搅拌叶片和卧式搅拌桶,所述搅拌叶片从第一和第二搅拌轴向四周伸 出,并在轴向依次等距排列而在圆周方向依顺时针或逆时针彼此相差 一固定角度,使在第一和第二搅拌轴上的搅拌叶片分别形成旋向相反 的螺旋状排列;所述第一和第二搅拌轴彼此同步转动并且其叶片交错 通过由该第一和第二搅拌轴轴线所确定的平面;在所述搅拌桶一端的 顶部设有进料口,而在所述搅拌桶另一端的底部设有出料。采用这种 结构,搅拌机的搅拌叶片在搅拌干粉砂浆的同时将干粉砂浆从进料口 排向进料口,从而实现生产的连续,有效的提高了生产效率。 关键词:双轴搅拌机 螺旋轴 搅拌叶片 生产效率 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 Abstract Biaxial mixer spiral mixer to its mixing two symmetrical parts are synchronized helical rotor, two screw shaft rotation speed synchronization, in the opposite direction. Biaxial mixer driven by a motor, can control the rotor rotation speed reducer, to achieve the best mixing results. 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 efficiency helical mixing blade shaft 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 目录 1 前 言 .1 2 总体方案论证 .4 2.1 工作原理 .4 2.2 结构设计特点 .4 2.2.1 外壳的设计形式 .5 2.2.2 轴与叶片的安装方法的设计 .6 2.2.3 传动机构的设计 .8 2.2.4 密封装置的设计 .8 2.2.5 雾化装置的设计 .9 3 预加水双轴搅拌机主要技术参数的计算 .11 3.1 生产能力的估算 .11 3.2 主轴转速 n的估算 .13 3.3 主轴直径 D的估算 .13 3.4 搅拌机内物料轴向运动速度 kV的估算 .14 3.5 物料在搅拌机内停留时间的估算 .15 3.6 功率的计算 .16 4 电机的选择 .19 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 4.1 选择电动机类型和结构形式 .19 4.1.1 选择电动机的容量 .19 4.1.2 确定电动机转速 mn.20 4.2 减速机选择 .21 4.3 计算传动装置的总传动比并分配各级传动比 .21 5 传动装置的设计计算与校核(确定带传动、齿轮传动的 主要参数) .22 5.1 V 带的设计计算 .22 5.2 齿轮的设计计算 .26 5.3 轴的设计计算及校核 .31 5.4 轴承的校核 .37 6 预加水双轴搅拌机的安装 .39 6.1 预加水成球工艺对设备安装的要求 .39 6.2 双轴搅拌机的安装 .39 6.3 电动机的安装 .40 7 设备的使用维护和润滑 .41 7.1 设备的使用维护 .41 7.2 设备的润滑 .41 7.2.1 滑动轴承的润滑 .42 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 7.2.2 齿轮传动的润滑 .42 8 结论 .43 参考文献 .44 致谢 .46 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 1 前 言 立窑水泥企业的机立窑能否实现优质高产,在一定程度上取决于 窑内的锻烧情况,预加水成球技术能改善烧成条件,提高熟料质量。 预加水成球是成球技术的一个重大突破,对改善料球质量、减少 窑内阻力、提高熟料产量质量、降低烧成热耗等均有明显作用。 预加水成球的机理是:将化学成分合格的生料粉与粒径在 1mm 左 右的煤按要求配比被调整定量后,与被控制定量后经离心压力式喷嘴 雾化器雾化的、粒径约为 100-500 的雾化水同时进入搅拌机。使料 水在液固运动中得到充分的均化,并在较短的时间内使含水率达到 12-14%。经过约 55-60s 的机械搅拌,使之进一步均化、破团、湿润、 渗透。在湿润渗透的过程中,生料粉和水依靠粉体颗粒的表面能和水 的表面张力、以及被逐渐激发出来的物料塑料力的综合作用条件下, 自由结合为 1-2mm 粒度的料水团状混合物,即松散的含水料团。这就 是搅拌积聚预加工的半成品。随即将此半成品经倾斜下料管滑入装置 有回转或往复运动式立刮刀和边刮刀的、具有全盘性成球功能的盘式 成球机内。入盘后一经滚动即形成 1-2mm 粒径的子球。这些子球在盘 转速为 22.5 r/min 的倾斜、旋转、离心、大抛物运动中,主1expD 要依靠物料的塑性粘结力和部分渗出水的表面张力联合作用条件下相 互粘连,而真正成为了球的第二个层次。由于筛析效应的作用,当球 径停止增长,最后在进料推力的作用被推出盘。全部成球过程大约需 要 140-180s。盘径小需要成球时间短,盘径大需要成球时间长。 预加水成球的工艺流程为:提升机 稳流仓 料位指示器 单(双)管螺旋喂料机 冲击式流量计 供水管及雾化器 双轴搅拌机 成球盘; 生料在成球盘内制成成品球由皮带输送机 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 2 送入机械立窑。 实现预加水成球技术的关键设备是双轴搅拌机。其作用是将管式 螺旋喂料机喂入的生料首先受水、浸润、渗透后,进行混合、搅拌而 成为含水率均匀、粒径为 1-2mm 的子球,供成球机成球用。 本课题来源于生产实践。 设计该双轴搅拌机有以下几项技术要求: 1.必须结合生产实践; 2.生产能力 为 Q = 30 t/h; 3.进出料口的距离为 3000 mm; 4.叶片回转直径为 550mm; 5.结构紧凑,工作连续稳定; 6.节能、高效、环保。 在赵武老师的指导下,首先进行方案论证。通过讨论研究,最终 确定了叶片的安装方法:在轴上钻有莫氏锥孔以及铣一方槽,先将叶 片焊接在叶片杆上,然后再一起以一定角度焊接在一方垫片上,再将 搅拌叶片装入莫氏锥孔中;传动装置整体放置出料口端;传动方式为: 电机 皮带 ZQ 减速机 十字滑块联轴器 直齿轮传动 双轴搅 拌机;雾化器选用 MP 型离心压力喷嘴式雾化器。然后根据分析的结 果,开始对轴向力、径向力、扭矩以及功率等进行计算。分析拟定传 动装置的运动简图,分配各级传动比,进而进行传动零件的结构进行 设计和强度校核。然后对双轴搅拌机进行总体结构设计。 2J550 型预加水双轴搅拌机改变了以往所成料球粒径大,料球耐 压强度和孔隙率质量低的缺陷,并且机槽采用 型,能防止搅拌死 角,这样在维修时可以便于将损坏的轴吊起,省去拆叶片麻烦,检修 空间增大,工作量减小,还可缩小两端轴孔直径,便于密封防漏。本 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 3 课题新颖实用,在技术上有较大改进,具有较强的竞争力,并且有很 大的市场前景。 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 4 2 总体方案论证 2.1 工作原理 双轴搅拌机由两根搅拌轴,轴上按螺旋推进方向安装搅拌叶及搅 拌槽组成的搅拌系统,为使原料达到成型的需要,在搅拌机入料端稍 后处的上部,设有加水装置,使得物料形成较大的球状块料旋转时两 轴的方向由内向外,将物料搅起,靠搅拌叶旋转时的推力(搅拌叶与 搅拌轴轴线夹角为 10-20 度)形成物料流,螺旋向前推进,最后物料 经漏料箱进入承接皮带,进入到下台处理设备中。 图 2-1 双轴搅拌机结构示意 1 轴承座; 2 出料口; 3 搅拌叶; 4 搅拌轴;5 搅拌槽;6 齿轮座; 7 联轴器;8 减速器;9 三角带轮;10 驱动电动机 2.2 结构设计特点 从结构上看,双轴搅拌机要较单轴搅拌机复杂,但它磨损小,搅 拌质量好,生产率高,双轴搅拌机较之立轴式和单轴式搅拌机,具有 明显的优越性。 双轴搅拌机优点总结如下: 1. 搅拌机外形尺寸小、高度低、布置紧凑,装载运输便利,而 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 5 且结构合理坚固,工作可靠性好; 2. 搅拌机容量大,效率高。与同容量自落式相比,搅拌时间可 缩短一半以上,而且物料运动区域位于卸料门上方,卸料时间也比其 他机型短,因而生产率高; 3. 拌筒直径比同容量立轴式小一半,搅拌轴转速与立轴式基本 相同,但叶片线速度要比立轴式小一半,因此叶片和衬板磨损小、使 用寿命长,并且物料不易离析; 4.物料运动区域相对集中于两轴之间,物料行程短,挤压作用充 分,频次高,因而搅拌质量好。 2.2.1 外壳的设计形式 传统的U型槽底容易出现搅拌死角,从而导致两轴负载过大以致 断裂。另外他们将两端墙板焊死在机壳上,这样就使得在轴或叶片受 损维修时很不方便,工作量也相当大。 将双轴搅拌机槽底做成欧米嘎型(),以防止搅拌死角。两边 再焊上钢板制成机槽,槽口两边焊有角钢用以固定机盖,槽机底部焊 有支承垫用以支承槽体。机槽两端墙板不是焊死在机壳上,而是通过 螺栓与机壳联结,这样做的目的是为了在维修时便于将损坏的轴吊起, 省去拆叶片麻烦,检修空间增大,工作量减小,还可缩小两端轴孔直 径,便于密封防漏,如图 2-2 所示。 图 2-2 搅拌槽壳体 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 6 2.2.2 轴与叶片的安装方法的设计 以前,大多在整个轴上都安装叶片,生料进口处叶片角度比较大, 用以快速输送物料,但是我们发现这样搅拌叶片的磨损较大,靠进料 口槽体端密封处漏灰严重,从而齿轮内进灰较多,加快了传动部件的 磨损,影响生产效率。 因此,针对这些问题对轴的结构进行改造,即在轴的搅拌进口端焊接 两螺旋叶片使粉料不断向前输送,减少槽体端部密封处的积料。这样 有利于防止打坏叶片、折断轴。在搅拌轴上正确安装带有刀片的叶片, 调整好了角度后,再将叶片安装在钻有莫氏锥度孔的轴上,如图2-3 所示。 叶片在双轴上三个部位的安装角度是各不相同,叶片安装角度一 般选用=20度左右,双轴搅拌机叶片角度必须要与粘土可塑性相适 应,双轴搅拌机工作分三个阶段: 第一阶段是雾化水与原料的混合搅拌阶段;该阶段轴的长度为 0.7m 左右(包括螺旋叶片轴段),安装的叶片数是8只,安装角度为 25,通过雾化喷水和机械翻动搅拌两个手段以达到液固均化的目的。 第二阶段是使含煤生料湿润的阶段,为使其能充分湿润,生料在 这一阶段的运行速度应慢一些;该阶段轴的长度为 1.5m 左右,安装 的叶片数是 20 个,安装角度为 15,其主要特征是机械搅拌。 第三阶段是形成球核的阶段;该阶段轴的长度为1.0m左右,安装 的叶片数是12个,安装角度为20,其中最后4只的安装角度是0, 其目的是为了挡料。 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 7 在调整叶片角度的同时,要注意叶片的转速,这两方面也是相 互影响的,在确定转速时首先要确定物料在搅拌机内搅拌的时间,而 搅拌时间又影响着形成球核的产量,因此搅拌时间、叶片角度、转速、 湿润时间等之间要相互配合好,一般出搅拌机的球核直径为1-2mm的 占20%-75%较好。 其中每个叶片焊牢在叶片杆上,然后按照要求调整角度焊接在方 垫片上。经过这样的处理后,叶片在推动物料时就不会出现角度混乱, 另外把搅拌轴头的轴肩R适当调大,减小应力,防止应力集中,如图 2-4所示。 图2-3 搅拌机工作简图 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 8 图 2-4 叶片安装图 2.2.3 传动机构的设计 传动装置是双轴搅拌机工作过程中的关键。设计的传动路线为电 机 皮带 ZQ减速机 联轴器 齿轮传动装置 搅拌轴。 将双轴搅拌机传动装置整体放置出料口端,使生料不能进入齿轮 和轴承。同时给两传动齿轮制作一个油池,用于齿轮的润滑,能减小 磨损,提高使用寿命。 常用的减速机有三种型式,圆柱齿轮减速机、行星减速机和摆线 针轮减速机。其中采用圆柱齿轮减速机较合适,而采用行星减速机和 摆线针轮减速机常会出现因搅拌机主轴起动时扭矩大,传动系统刚度 不足,故障多,有漏油问题。相对而言圆柱齿轮减速机传动稳定,噪 音小,齿面接触稳定,在润滑保养良好的条件下,运转稳定。 2.2.4 密封装置的设计 对密封装置的要求相当高,可采用双道压盖填料密封装置,填料 采用橡胶石墨石棉盘根,两边采用压盖压紧,内压盖、外压盖和密封 盖固定采用沉头螺栓紧固,见图2-5。 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 9 1 密封圈;2 压板1;3 密封盖;4 端面板;5 垫板;6 轴套 2.2.5 雾化装置的设计 水的雾化的好坏,是预加水成球的关键条件之一。它通过雾化器 来实现,雾化器设在搅拌机进料口的一端,其作用是担负着生料和水 的第一道均匀混合工序的喷水任务,为下一道机械搅拌工序创造良好 的均合基础,达到液固均化的目的。 为了保证雾化效果,必须对水压、水质、喷嘴及喷嘴布置有一定 的要求: 1.结构简单,制造方便,成本低,无特殊工艺装备,维修方便, 使用寿命长; 2.在低能量条件运行应保证足够的喷水能力,MP 型550kg/h, 以利 用于减少喷嘴组合数量,便于布置; 3.水质要干净纯洁,尽量少含泥沙等杂质,以防喷嘴堵塞。水质 不好时需在水箱出水口增加过滤网,并定期清洗; 4.喷嘴要有适宜的喷射角度,保持适宜的水量和良好的雾化效果, 图2-5 密封装置 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 10 使布水均匀,直接喷向料层,不能喷向机壳再流向物料;喷嘴离料层 距离保持300 mm左右,不能过近,否则,不能保证接触料层被水充分 雾化。 由于喷嘴的布置形式直接影响搅拌效果和球核的质量,因此应注 意: 1.喷嘴在搅拌机中的布置原则应分布在进料口落料流及落料区, 以实现操作点无粉尘污染; 2.保证喷嘴至料面的垂直距离S300 mm,目的是使雾滴同生料 粉接触,提高生料的湿润渗透性,否则影响成球的均匀性,并增加清 理特大球的工作量; 3.多嘴组合应用喷嘴能进一步提高液固均化程度,但多嘴数量要 适当; 4.喷嘴喷射方向及覆盖面必须在生料面区域内,不得喷射在机槽 侧壁上,否则将造成机槽侧壁粘料严重,难以清理,并增加搅拌叶片 的阻力,从而提高搅拌的功率消耗,同时也会造成局部生料过湿,影 响成球质量。 综合各方面的条件,选用MP-型离心压力喷嘴式雾化器(见表 2-1)比较合理,其主要特点有:加大了喷液能力,提高到了550 kg/h以上,雾化角为90至120,效果好,而且可减少喷嘴数量。 MP型喷嘴内衬中心有一冲水孔,出水口有4个月牙形分水刀,心部4个 螺旋槽与垂线相交成45至95角。 表2-1 MP-型雾化器规格参数 流量 kg/h 雾化 角 喷嘴孔径 mm 雾化压力 MPa L mm D mm 含水量 % 所需水量 t/h 喷嘴数量 个 550 85 2 0.197 32 M161.5 12-14 3.6-4.2 10-12 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 11 3 预加水双轴搅拌机主要技术参数的计算 3.1 生产能力的估算 由于双轴搅拌机是以螺旋的形式推进的,所以可应用螺旋输送机 的输送能力的机理来推导其搅拌机的估算公式。 螺旋输送机的生产能力计算公式如下: (3-1) 4/602nsDQ 其中 - 生产能力,t/h; D - 螺旋回转直径,m; s - 导程,m; n - 搅拌轴转速,r/min; - 密度,t/ ;3 - 填充系数。 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 12 双轴搅拌机的每相邻搅拌叶片成 90,为不连续装配,物料在 间断区不输送物料,只作搅拌运动。所以双轴搅拌机的生产能力要比 螺旋输送机小,在上述公式中,还应乘一个小于 1 的系数 K,该系数 主要与导程、物料流量、阻力等有关。 4/6022nsDQ搅 (3-2)K.94 1.导程系数 sK 双轴搅拌机在一个导程上等距分布着 4 个搅拌叶。当搅拌轴转过 一周,物料向前推进,导程设为 4Bsin/s,称它为导程系数。 (3-3) sBs /)sin( 式中 B - 叶片的平均宽度,m; - 叶片的倾角,; s - 导程,m。 2.流量系数 vK 搅拌叶片从切入物料到脱离物料的理论流量为 (A 为物sinB 料在搅拌槽中的横截面积) 。搅拌机中的物料属于松散物质,它既具 有固体的实体性,也具有液态的流动性。物料在搅拌槽内的运动情况 是很复杂的。在搅拌中,物料质点并未沿轴线方向直接移动,而是沿 近似垂直的叶片表面的方向作复杂的曲线运动,当叶片穿过物料时, 其中一部分物料被向前推进,而另一部分则推到两侧或回退,所以物 料的实际推进量要少于理论流量。用 1-1/2sin 来近似表示此时的 推进率。另一方面,在叶片扫过区域留下的空间又很快地被两侧的物 料所填满,其中也包括前侧物料的回流,由于叶片的阻力作用,使回 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 13 流量和叶片角度有一定关系。 综合以上两个方面可得, (3-4)cos)sin2/1(vK 3.阻力系数 f 推进物料所施加的轴向推力随叶片角度的增大而减少,而推力对 物料的作用区域也是有限的,叶片在物料运动中产生相对运动,即物 料的相互作用而形成内部摩擦力,物料与搅拌槽和搅拌叶等运动产生 外摩擦,这些力均阻碍着物料的向前运动,物料速度快慢关系着生产 能力大小。 (3-5) )( 90/1fK 其中 是个经验值,它与导程,摩擦系数和粘度等因素有关,一般 可取 0.75 左右。 (3-6) fvs 综上所述, KnDQ2.94总 fvs )( 90/1cos)in2/1()i4(.2 B (3-7) 已知设计参数,如下表 3-1,叶片每相邻两叶片成 90,z = 4 , =1.2t/ ,=15 25, =0.3 ,B = 0.15mm ,=0.75,3m 摩擦角 =30。 表 3-1 双轴搅拌机技术性能 型 号 2J5.5 搅拌叶片回转直径 D (mm) 550 进出料口中心距 L (mm) 3000 两轴中心距 a (mm) 360 生产能力 Q (t/h) 30 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 14 功率 P (kW) 22 3.2 主轴转速 的估算n )(总 90/1cos)in2/1()sin4(2.94 BDQ905co15i/( 83.6.87.0.3.30 n = 35.8 min)/(r 取 n = 40 3.3 主轴直径 d 的估算 此时, 实 际Q )( 90/1cos)in2/1()sin4(2.94 BD 5i.0475.30.5.0实 际 )9/1(cos)1sin2/( = 33.6 实 际Q(ht 又 )4602kVdD实 际 76.14.05.(2.3 d = 0.18 )m 但是考虑到实际工作时有可能两轴上的叶片会相互干扰,所以将 轴径适当的缩小,在保证强度足够的情况下,取 d = 0.16 m 。 3.4 搅拌机内物料轴向运动速度 的估算kV 物料既有轴向位移,也有圆周方向的位移,其主要表现形式为轴向 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 15 位移,其圆周位移的轨迹近似于一段螺旋线,是搅拌机中物料实际运 动的形式,如图 3.1 所示。 螺旋系数 (3-8) )tan(1)3015t( 79.0 (3-9) znbVksi1 40.5627945. 762mi)/( 式中 - 物料运动速度,m/min;kV - 叶片平均宽度,b =0.15m; - 叶片安装角度,15; 图 3.1 物料受力图 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 16 - 搅拌轴转速,r/min;n - 螺旋系数 0.79; -旁侧阻力系数, =0.5625;11 1 个螺距内叶片片数,z =4 片。 3.5 物料在搅拌机内停留时间的估算 kVLt (3-10) 087.16.23(min) 式中 t - 物料停留时间,min; L - 搅拌机进出料口中心距,3m; - 物料轴向运动速度,2.76m/min。kV 物料在搅拌槽内搅拌均匀的停留时间,主要取决于搅拌叶和轴线 的角度及轴的转速。如果搅拌叶的角度大,轴的转速快,则物料很快 被送出搅拌机,但这时物料的搅拌均匀程度就差,反之,均匀程度就 好。所以物料的最佳搅拌时间,应根据搅拌后物料的均匀性及工艺平 衡予以确定。 3.6 功率的计算 如下图 2.2 所示,单片叶片推动物料前进的轴向推力 等于kF 。叶片对物料的周向推力 ,反作用力 = ,得1kFsFs 。)tan(ks 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 17 如图 2.2 中,叶片前方的料柱体积是 ,料柱同机槽槽sRbco 壁的摩擦力: (3-11) 2cosRbFk 式中 是旁侧阻力影响系数,取 , 、 、 皆为定值,25.12bs 摩擦系数 。tan 从图 3.2 中可知, 作用在叶片上有 = , = ,摩擦力kF1kFs = ( + ) , 是滑动摩擦系数, 是止推轴承摩擦系数。1sFk1f21f 2f 由 + = f2tan (3-12) 可得叶片周向力: 2sF1s1sF2tan)tan(kkF 由 可以计算出单片叶片消耗的功率 P: s (3-13)单 片P0295Rns 式中 - 单片叶片消耗的功率,KW;单 片 - 叶片的周向力;2sF - 叶片上单片物料重心与搅拌轴中心的距离,0R m, 。65 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 18 已知 =8, =20, =12, =25, =15, =20,1z23z123 R=0.275 m,=tan,b=0.15m, s=0.154=0.6m,=1.2 t/ ,3m , =1.5。57.0tant2 1kF1cosRb 8.9105.7.016. 328)( N k 22cs .75.01o5.0 4)( 3kF23csRb 8.9105.7.016. 726)( N s 2tan)tan(11kkF 3t.8305.8 392)( 图 3.2 叶片受力图 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 19 2sF2tan)tan(2kkF 30.43015.43 9)( N 2s 2tan)tan(33kk 0t7.6027.6 450)( 1单 片P029RnFs 950.2143 8.)( kW 2单 片 05s 5.6.1 3.)( k 3单 片P029RnFs 950.214. 4.)( kW 321单 片单 片单 片总 Pzz4.038. )( k 4 电机的选择 4.1 选择电动机类型和结构形式 4.1.1 选择电动机的容量 按工作条件和要求,选用一般用途的 Y 系列三相异步电动机,为 卧式封闭结构。 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 20 经分析计算得双轴搅拌机所需消耗的总功率 KW;12.3总P 电动机所需功率 (4-1)总P0 由经验及实践选择,整个传动过程中有 6 对轴承,1 对齿轮,二 级减速器一部,一对联轴器,电机采用 V 带传动,它们的传动效率可 查阅参考资料 15得出如下表 4-1。 表 4-1 机械传动效率 类 别 传 动 形 式 效 率(%) 圆柱直齿轮传动 7 级精度(稀细润滑) 0.98 0.99 带 传 动 V 带 传 动 0.96 轴 承(一 对) 滚动轴承(球轴承取最大) 0.99 0.995 联 轴 器 弹性联轴器 0.99 0.995 减 速 器 两级圆柱齿轮减速器 0.95 0.96 从电动机至搅拌机的主轴的总效率 为: (4-2) 联 轴 器减 速 器齿 轮轴 承带 6 9.058.95.0 8 3.16.20总P)( kW 选取电动机的额定功率 ,使 mP3.15).()3.1(0P 895)( kW 查参考资料 15得,取 = 18.5 k 4.1.2 确定电动机转速 mn 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 21 取 V 带传动比 (减速器)5342ii齿 轮带 , 总传动比的合理范围 =18100,故电动机转速的可选范围 为 mn4018)(主 轴i 2min)/(r 查参考资料 13,符合这一转速范围的同步转速有 750r/min,1000 r/min,1500 r/min,3000 四种,由标准查出三种适合的电动机的型号, 列表如下 4-2。 表 4-2 传动比方案对照 电动机转速/ 1minr传动装置的传动比方 案 电动机型 号 额定功率 /KWmP 同步 满载 电动机的 质 量 kg 总传动 比 V 带传动 减速 器 1 Y160L-2 18.5 2930 3000 147 73.25 7.325 10 2 Y180M-4 18.5 1460 1500 182 36.5 3.65 10 3 Y200L1-6 18.5 970 1000 220 24.25 2.425 10 4 Y225S-8 18.5 730 750 270 18.25 1.825 10 综合考虑电动机和传动装置的尺寸,结构和带传动及减速器的传 动比,方案二比较适合所以选定电动机的型号为 Y180M-4。 4.2 减速机选择 查参考资料 15,选定减速器的型号为 ZQ500, =10.29,其中实i =2.5, =4;中心距: a=500、a 1=200、a 2=300;中心高:Hc=高i低i ;最大外形尺寸:L=986 、B=350、H=590 ;主动轴:013 d1=50、 d2=85;被动轴: d3=80、d 4=90。 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 22 4.3 计算传动装置的总传动比并分配各级传动比 电动机选定后,根据电动机的满载转速 及工作轴的转速mn 即可确定传动装置的总传动比 。主 轴n 主 轴i 具体分配传动比时,应注意以下几点: a. 各级传动的传动比最好在推荐范围内选取,对减速传动尽可 能不超过其允许的最大值。 b. 应注意使传动级数少传动机构数少传动系统简单,以提 高和减少精度的降低。 c. 应使各级传动的结构尺寸协调、匀称利于安装,绝不能造成 互相干涉。 d. 应使传动装置的外轮廓尺寸尽可能紧凑。 传动装置的总传动比为 5.36i 分配各级传动比: , , 。带 10减 速 机i齿 轮i 5 传动装置的设计计算与校核(确定带传动、齿轮 传动的主要参数) 5.1 V 带的设计计算 已知 V 带为水平布置,所需功率 P = 18.5 kW,由 Y 系列三相异 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 23 步电动机驱动,转速 =1460 r/min,从动轮转速 =400 r/min,每天1n2n 工作 24 小时。 表 5-1 V 带的设计计算与校核 设计项目 设计依据及内容 设计结果 1.选择 V 带型号 (1)确定计算功率 caP (2)选择 V 带型号 查参考资料 12表 4.6 得工作系数 由3.1AK = ca 05.24.18PkW 按 、 查ca05.24min/61rn 图 4.11,选 C 型 V 带 5.24caPk 选用 C 型 V 带 2.确定带轮直径 、1d2 (1)选取小带轮直径 1d (2)验算带速 v (3)确定从动带轮直径 2d (4)计算实际传动比 i参考图 4.11 及表 4.4,选取小带轮直径md01由式 )106/(1nvds/420)(1di m732/查表 4.4 0/5/12di 201dm 3.5vs/在 200800 m/s 内,合适。取 7502dm.3i (5)验算从动轮实际转速 2n 7.3/460/12inin/r (389.3-400)/400100% = 2.67%5% .892nin/r 允许 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 24 3.确定中心距 和带长adL (1)初选中心距 0由式 得)2)(7. 1012 dda( 续 表 5-1 设计项目 设计依据及内容 设计结果 (2)求带的计算 mam)7502()7502(.0 665 1900 取 ma120 (3)基准长度 0L (4)计算中心距 a (5)确定中心距调整范围 由式 0212104)()(2addam5.39)4/()75(/72 查表 4.2 得 Ld0 由式 mad)25.39401(0得 由式 maLaLdd)4015.23(15.,.minxina得 40dLm 123ama1634minx 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 25 4.验算小带轮包角 1由式 1205.60127580121 ad 合适,5.21 5.确定 V 带根数 z (1)额定功率 0P 由 、 及查表md141n 4.5 得单根 C 型 V 带的额定功率为 86.5kW 86.50pkW 设计项目 设计依据及内容 设计结果 (2)确定 V 带根数 z 确定 0P 确定包角系数 K由式, LcaKPz)(0查表 4.7 得 W27.10查表 4.8 得 93. KWP27.1093. 确定长度系数 L 计算 V 带根数 z 查表 4.2 得 02.1LK根 根5.302.193)27.186(40LcaPpz 02.1LK 取 z=4 根,合适 6.计算单根 V 带初拉力 0F查表 4.1 得 mkgq/. 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 26 由式, 20)15.(qvKvzPFcaN3.150)93.0(4.2 NF408 7.计算对轴的压力 QF由式 NzFQ)25.1sin4082(NFQ5.3170 8.确定带轮结构尺寸,绘制 带轮工作图 ,采用腹板式结构,工作图md1 如附图 18; ,采用辐条式结d7502 构,工作图如附图 16 5.2 齿轮的设计计算 已知输入功率 , ,电动机驱动,两齿轮5.13PkWmin/40r 传动比 ,工作寿命 10 年,每年工作时间 300 天,两班制,工作平1i 稳,齿轮转向不变,要求结构紧凑。 表 5-2 齿轮的设计计算 设计项目 设计依据及内容 设计结果 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 27 1.选择齿轮材料热处 理方法、精度等级,齿 数 、 及齿宽系数1z2d考虑到该功率较大,故两齿轮都调质处理,齿面硬度分别为 260HBS,属硬齿面闭式传动,载荷轻微冲击,齿轮速度不高,初选 7 级精度,两齿轮齿数的 ,按照硬齿面齿轮悬臂布置6021z 安装,查参考资料 12表 6.5,取齿宽系数5.d 两齿轮都选用调 质处理齿面硬度分别 260HBS,初选 7 级精 度; 6021z 取齿宽系数 5.d 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 28 2.按齿面接触疲劳强度 设计 (1)确定公式中的各参 数值 载荷系数 tK 齿轮传递的转矩T 材料系数 EZ 大、小齿轮的接 触疲劳强度极限 2lim1liH、 应力循环系数 接触疲劳寿命系 数 12HNK、 由式, 3211 2. HEdt ZiKTd 试选 5.t mNnPT403.15.9.6 查表 6.3 得 =189.8EZMPa 按齿面硬度查图 6.8 得 H5602lim1li821 1052.630460hnjLN95.0 21HNK 5.1tKmNT1065.3 =189.8EZMPaH5602lim182105.N95.0 21HNK 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 29 确定许用接触应力 21H、 取安全系数 1HsMPasKHN5609. /1lim21 MPaH5321 (2)设计计算 齿轮分度圆直径1td 计算圆周速度 v 计算载荷系数 K 校正分度圆直径1d 3 261 538.195.02. tdsmnt /6.0164.16 查表 6.2 得使用系数 ;根据AK ,7 级精度查图 6.10 得:动sm/. 载系数 ;查 6.13 图得:1.v5 则 265.1.1KvA 由式: mdtt ./5.3/1 5.31tdm 6.0vs/265.1K 3.941dm 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 30 (3)计算齿轮传动的几 何尺寸 计算模数 m 两轮分度圆直径12d、 中心矩 a 齿宽 b 齿高 h 9.460/3.2/1zdm21z60/)(211835.121dbm6.m取 6m3021d6a821bm5.3h 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 31 3.校核齿根弯曲疲劳强 度 (1) 确定公式中各参数 值 两齿轮弯曲疲劳 强度极 lim1li2F、 弯曲疲劳寿命 系数 12FNK、 许用弯曲应力 21F、 齿形系数 12FaY、 和应 力修正系数 12Sa、 计算两齿轮的 和1F SaY 2F Sa (2) 校核计算 由式 231FSaFdFYmzKT 查图6.9得 :取 MPF20li1li 9.21NK MPaSYFSTFNF8.24.1/90. /1lim21 查表6.4得取 7.121SaFY014.86.2721FSaFSa53.407.12617. 32FFMPaMPa MPaF20lim 19.21NKMPaF8.217.12 1SaFY53.4021FFa 弯曲疲劳强度足够 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 32 5.3 轴的设计计算及校核 轴的材料选用 45 钢调质,它的结构尺寸与装配图见附图 表 5-3 轴的校核计算 设计项目 设计依据及内容 设计结果 1求轴上的载荷 (1)计算齿轮受力 参见齿轮设计参数及附图 2J55.00.03-04 齿轮的分度圆直径 601mzd 3601dm 圆周力 NTFt 360/15.2/1 NFt42. 径向力 2tan0.tan4r r4107. (1) 计算搅拌叶片 受力 叶片的周向推力 参见图 3.2 叶片安装角度为 25时, NFs392 ;叶片安装角度为 15时,NFk3.28 392sFN5.1s图 5-1 直齿圆柱齿轮受力分析图 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 33 ,轴向推力sFk , ;叶片安NFs5.31Fk3.24 4.350sFN 装角度为 20时, ,4.350sN7.236kFN3.28k.4kFN7.236k (1) 求支反力 求 zx平面内作 用在轴上的支反力 求 平面内作yx 用在轴上的支反力 , 0AM5.7BzFN,B12z ,A.8By,0B64FN5.Bz12AzFN7.8By64A 2绘制弯矩图和扭矩 图 见图 5.2 3弯矩合成强度校核 通常只校核轴上受最大弯矩和扭矩的截面的强度。 危险截面 截面处计算弯矩 截面处计算应力 强度校核 考虑启动、停机影响,扭矩为脉动循环变应 力, ,6.0221)(TMcaPa2223650.785154Wcac )1/(19/ 45 钢调质,由表 11.2 查得 mNMca21934.5c 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 34 1ca 弯矩合成强度满足要 求 4疲劳强度安全系数 校核 不计轴向力产生的压应力 的影响va (1)截面 C 左侧强度 校核 抗弯截面系数 抗扭截面系数 33160.0mdW332.T 34096mW812T 截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力 MPaMb4096/WT812/35/ MPab49.0T6. 平均应力 弯曲正应力为对称循环弯应力, ,扭转切应力为脉动/)(minaxm 循环变应力, 。MPa23./)(inax 0mMPa23. 应力幅 ba/)(minax2ia a49.0Pm6 材料的力学性能 45 钢调质,查表 11.2 MaB1527 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 35 轴肩理论应力集中系 数 ,036.14/5dr ,查附表 1.6,并经6/D 插值计算 MPa05.231 材料的敏性系数 由 , ,查图 2.8 并mr5MPaB40 经插值 8.0 q 有效应力集中系数 )105.2(8.1)(1qk3. 9.k26 尺寸及截面形状系数 由 、 查图 2.9mh6d1405.0 扭转剪切尺寸系数 由 查图 2.10D 62. 表面质量系数和强化 系数 轴按磨削加工,由 查图MPaB640 2.12 19.0q 疲劳强度综合影响系 数 92.0/16./21/ 58kK 2.53K 等效系数 45 钢: ,.01.5 取 ,1.05 仅有弯曲正应力时的 计算安全系数 01.49.23751 maKS 19S 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 36 仅有扭转切应力时的 计算安全系数 46.0523.11 maKS 3.1S 弯扭联合时的计算安 全系数 2223.159Sca 71.30caS 设计安全系数 材料均匀,载荷与应力计算精确时: .13取 5. 疲劳强度安全系数校 核 Sca 轴的疲劳强度合格 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 37 图 5-2 轴的受力图与弯矩图 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 38 5.4 轴承的校核 现选一对角接触球轴承 7228AC,轴转速 n=40r/min,轴向力 ,径向负荷分别为 。工作时KNF39.512.2.1rFKNr、 有中等冲击,脂润滑,正常工作温度,预期寿命 200000h。 表 5-4 轴承的校核计算 设计项目 设计内容及依据 设计结果 1 确定 7228AC 轴承 的主要性能参数 查滚动轴承产品样本得 87.0,6. ,235,2350YeKNCrr, 2 计算派生轴向 力 12SF、 FrS2.51.21 NFS8.170632 3 算轴向负荷 12a、 11 6.4)0763( Sae N 故轴承被压紧,轴承被放松,得: NFSaae8.2121 a8.7064512 4 确定系数 122XY1、 、 、 eFrar 17.03.4561 查表 8.10 得 0,8.,4. 211 YX 0,1,87.4.2YX 5 计算当量动负 荷 12P、 NFNYar 6.41287.45222P107.532 6 计算轴承寿命 已知 =3,查表 8.7、8.8 得: .Ptff、 hLh496 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 39 hPfCnLpth 37.5.184067167 7 验算轴承是否 合适 hh20495该轴承合格。 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 40 6 预加水双轴搅拌机的安装 6.1 预加水成球工艺对设备安装的要求 由于桨叶式双轴搅拌机在机械结构上看,其双轴是不可能用等位 提升的方法卸出机壳,它必需从机体纵向水平抽出机壳。因此,为了 方便检修,搅拌机在平台上的布置位置在纵向必需留有双轴水平抽出 的位置。 入搅拌机的进料管应与水平线呈 55以上的角,以便生料粉从 搅拌机的进料端部滑入机内,为实现无粉尘操作环境创造有利条件。 搅拌机的出料口应配置有“地方”大于“天圆”的“天圆地方” 过渡管接头下部采用直径不小于 300mm 的圆管,其水平线的夹角不得 小于 60,以免含水物料在管内的粘结。 6.2 双轴搅拌机的安装 双轴搅拌机都具有整体槽钢机座,安装时应首先时壳体与机座吊 装就位,然后将双轴放置在准确的位置,再将端面板焊接壳体上,装 好轴承座,接着在轴的主动端装上一对齿轮及齿轮罩或罩壳;将减速 机、电动机以及联轴器连接,最后装上搅拌叶片。根据现场条件传动 装置可装在进料端。安装具体要求是: 1.双轴就位后,其两轴中心线的平行度误差不大于 1.5mm,两轴 中心线的连线的水平误差不大于 2mm; 2.搅拌叶片与壳体的间隙应保证在 58mm 以内。间隙小,壳体 上的集料易清理,双轴旋转运动阻力较小;间隙大,集料难以清理, 运动阻力大,易在操作中发生震动; 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 41 3.齿轮齿顶间隙应控制在 2.53mm; 4.双轴两端轴承轴向游隙应不小于 1.5; 5.搅拌机进料管的安装必须呈大于 60的倾角,不得垂直进料。 出料管的安装必须根据工艺要求呈 6065的倾斜状态,亦不得垂 直出料。 6.机壳密封性能应良好、可靠,不得漏水漏灰; 7.为防止机壳集料增加运动阻力和清料的劳动强度,机壳内可附 设 35 厚的工程塑料料板,或涂以耐磨树脂,改变含水生料在壳体 上的吸附性质; 8.轴旋转方向应呈自上从外侧向下的形式。 6.3 电动机的安装 电动机安装时要考虑到 V 带的安装与拆换方便。由于考虑到实际 工作过程中空间的布置的需要,将电动机安装在电动机滑轨上面,这 样不仅避免了拆换不方便的问题,而且还有助于带轮的张紧,非常实 用。 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 42 7 设备的使用维护和润滑 7.1 设备的使用维护 由于双轴搅拌机属于大型、重载、低速、高能耗的设备,且它的 工作条件由工艺过程中的工艺特性决定,都具有高温、高磨损、高粉 尘的工作特点。因此,及时进行调整、紧固、润滑,使之保持良好的 工作条件,延长设备的寿命有重要意义。 1.检查所有螺钉和螺栓的紧固情况,发现松动应及时拧紧; 2.每班给加油点注油一次以及检查圆柱齿轮减速机油标上的油位 的高低; 3.因搅拌机叶片磨损严重,未经碳化钨喷涂的叶片使用寿命仅有 一个月,经喷涂处理后的叶片寿命可提高数倍。因此,要经常检查叶 片的磨损情况,在更换搅拌叶片时,应严格控制叶片的安装角度,以 免影响搅拌机的产量和搅拌质量。 要特别注意搅拌叶片的断裂,断裂时应及时停机取出断裂部分,以免 进入下道工序引起连锁反应造成更大的破坏。 4.经常检查雾化喷嘴水路系统的水量和水压以及喷嘴是否堵塞。 5.要经常检查齿轮减速机和传动齿轮箱的润滑和磨损情况,发现 异常现象要及时处理。 6.在正常工作中,搅拌机机壳边缘经常有积料,要求每班下班前 应将积料清除干净,以免积料硬化于下一次开机时搅拌轴卡死,引起 设备损坏。 7.经常检查搅拌轴进料端的密封,发现密封处漏灰应及时修理。 7.2 设备的润滑 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 43 预加水成球设备的润滑工作是维护工作中及其重要组成部分和关 键环节,及时、正确、合理地润滑个零件部分,能减少摩擦阻力,降 低动力消耗,减少磨损,延长使用寿命,充分发挥设备效能,并有助 于安全运行。 双轴搅拌机是在高温、干粉尘的环境中工作,因而它的减速机、 轴承、齿轮等润滑部位要经常的清洗和换油。 7.2.1 滑动轴承的润滑 滑动轴承的润滑剂,一般情况采用普通矿物润滑剂和润滑脂,高 温重载时可用合成油、水和其他液体。在双轴搅拌机工作时滑动轴承 的速度低、中等负载,因此,选用润滑脂润滑。 7.2.2 齿轮传动的润滑 双轴搅拌机的齿轮传动采用的是闭式齿轮传动,齿轮采用粘度为 3846 cst50的 50 号的润滑油以及油池浸浴法进行润滑。 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 44 8 结论 预加水双轴搅拌机可以使水的雾化和双轴的搅拌,使物料得到充 分的浸润,并搅拌成球,能为成球机成球提供有利条件,对改善料球 性能,提高料球质量,降低能耗,提高立窑产量,具有十分重要的作 用。它的主要创新特点在于搅拌叶片的安装方法,壳体两端焊接盖板, 目的是为了在叶片损坏或轴断裂时方便拆装,减少工作量,有利于节 省成本,有一定的经济性。 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 45 参考文献 1 许林发主编. 建筑材料机械设计(一) .武汉:武汉工业大 学出版社, 1990 2 褚瑞卿主编. 建材通用机械与设备.武汉:武汉理工大学 出版社, 1996 3 朱昆泉,许林发.建材机械工业手册.M.武汉:武汉工业 大学出版社,2000.7 4 胡家秀主编.机械零件设计实用手册.北京:机械工业出版 社,1999.10 5 李益民主编.机械制造工艺设计手册.北京:机械工业出版 社,1995.10 6 甘永立.几何量公差与检测M.上海:上海科学技术出版 社,2001.4 7 钱志锋,刘苏工程图学基础教程M.北京:科学出版社, 2001.9 8 徐灏.机械设计手册M.北京:机械工业出版社,1991.9 9 赵忠.金属材料与热处理M.北京:机械工业出版社, 1991.5 10 阎瑞敏,常敏.水泥工业自动控制预加水成球技术及装备 M.江苏科学技术出版社,1990.10 11 黄有丰.预加水成球技术及其应用M.北京:中国建筑工 业出版社,1991.9 12 徐锦康.机械设计M.北京:高等教育出版社,2004.4 13 王旭,王积森.机械设计课程设计M.北京:机械工业出 版社,2003.8 14 张一公.常用工程材料选用手册M.北京:机械工业出版 社,1998.6 15 盛君豪.减速机使用技术手册M.北京:机械工业出版社, 1992 16 吴瑞琴.滚动轴承产品样本M.北京:机械工业出版社, 中国石化出版社,2000 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 46 17 刘伟辉.预加水成球常见问题与对策J. 吉林建材. 2003(1),21-23. 18 孙素贞.
收藏