干粉混拌机设计【卧式轴旋转物料上下翻转】【双轴桨叶混合机】
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黄河科技学院本科毕业设计(论文)任务书工 学院 系 机械设计制造及其自动化 专业 08 级 2 班学 号 学生 指导教师 毕业设计(论文)题目 干粉混拌机设计 毕业设计(论文)工作内容与基本要求(目标、任务、途径、方法,应掌握的原始资料(数据)、参考资料(文献)以及设计技术要求、注意事项等)(纸张不够可加页)一、设计技术要求、原始资料(数据)、参考资料(文献)通过实习调研搜集资料,运用所学知识,借助CAXA或AutoCAD软件,对整机主体结构、搅拌机构、传动形式以及链传动进行设计与计算;对电机、减速器和轴承进行计算与选择等。主要参数容 积:2 m3。产 量:次混1100kg/3min。结构形式1) 卧式轴旋转,物料上下翻转。 2) 双轴相反方向旋转,物料左右交替,相互剪切。 3) 叶片成一定角度推动,使物料在筒体内做周向循环流动。通过该毕业设计,使学生对大学四年里学到和未学到的知识进行综合强化训练,为其走向工作岗位奠定良好基础。二、设计目标与任务1.查阅文献资料12种以上,外文资料不少于两种。写出3000字以上文献综述,单独装订成册。2.翻译外文科技资料,不少于3000汉字,单独装订成册。3.完成总体方案设计。4. 选择并论证设计传动方案、整机结构草图,完成主要零部件的强度校核计算等。5.绘制装配图、主要零部件图,折合零号图纸两张以上。6.编写摘要,英中文完全对照,中文不少于300字。7.编写设计说明书,不少于8000字符。三、时间安排1-3周 完成文献综述及英文资料翻译。完成毕业实习。4-9周 总体结构设计、计算,用CAXA或AutoCAD等软件绘制总装图、部装图、典型零件图。10-11周 编写设计说明书,进一步修改完善毕业设计,准备并完成毕业答辩稿。12周 毕业答辩。毕业设计(论文)时间: 2012 年 02 月 13 日至 2012 年 05 月 15 日计 划 答 辩 时 间: 2012 年 05 月 19 日专业(教研室)审批意见:审批人签名:黄河科技学院毕业设计(论文)开题报告表课题名称干粉混拌机设计课题来源教师拟订课题类型AX指导教师学生姓名专 业机械设计制造及其自动化学 号一、调研资料的准备根据任务书的要求,在做本课题前,查阅了与课题相关的资料有:机电一体化技术与系统,液压与气压传动,CAD软件制图,机械设计手册等相关教材。二、设计的目的与要求 毕业设计是大学教学中最后一个实践性教学环节,通过该设计过程,可以检验我们在大学期间所学的知识,同时培养我们处理工程中实际问题的能力,因此意义特别重大。通过对题目的理解,查阅各种资料,设计干粉混拌机,以满足实际的工作需求! 三、设计的思路与预期成果 1、设计思路1) 首先:根据本次设计相关要求查找资料,做好准备。2) 其次:依据要实现的功能要求计算并选择或设计合适的电机,画出装配图。3) 最后:根据装配图画出零件图!2、预期的成果(1)完成文献综述一篇,不少于3000字,与专业相关的英文翻译一篇,不少于3000字。 (2)完成内容与字数都不少于规定量的毕业设计说明书一份。(3)绘制装配图,部分零件图。四、任务完成的阶段内容及时间安排 1周 4周 收集设计资料并完成开题报告,完成英文资料翻译并写出文献综述 5周 10周 进行总体设计和部分零部件的选择与设计 7周11周 绘制装配图和部分零件图、编写毕业设计说明书,修改整理,准备答辩五、完成设计(论文)所具备的条件因素具备机械设计、气压与液压传动、能有效借助图书馆的相关文献资料,相关的网络等资源,查阅机械设计手册、组合机床设计手册毕业设计指导手册并且具有良好的计算机绘图(CAD)操作能力。指导教师签名: 日期: 2012-2-22 课题来源:(1)教师拟订;(2)学生建议;(3)企业和社会征集;(4)科研单位提供课题类型:(1)A工程设计(艺术设计);B技术开发;C软件工程;D理论研究;E调研报告 (2)X真实课题;Y模拟课题;Z虚拟课题要求(1)、(2)均要填,如AY、BX等。黄河科技学院毕业设计(论文) 第 III 页 干粉混拌机设计摘 要随着科学技术的发展,制造技术的进步,以及社会对产品质量和品种多样化的要求越来越强烈。中、小批量生产的比例明显增加,要求现代干粉混拌机成为一种高效、复合、集成功能和低成本的自动化加工设备。同时,为满足制造业向更高层次发展,为柔性制造单元、柔性制造系统,以及计算机集成制造系统提供基础设备,也要求干粉混拌机向更高水平发展。在干粉混拌机行业制造中,混拌机的效率都不是很高,尤其是大批量生产的时候。为了解决这类问题,现在采用的办法是:设计一种双轴的干粉混拌机,这样一来双轴桨叶混合机有强烈、高效的特点,而且混合时间短。卧式筒体内两根搅拌轴等速反向旋转,轴上特殊角度布置的桨叶确保物料径向、环向、轴向三向抛洒运动,形成复合循环,在极短的时间内达到均匀混合。本设计通过对干粉混拌工艺分析,确定了无重力双轴干粉混拌机设计方案。根据设计参数,选择了电动机,对主要结构进行了详细地设计,并对位置调节机构、联接机构等也进行了简单地设计。关键字:双轴桨叶、干粉混拌机机、电动机Dry powder mixing machine design Author:Luo Guanzhong Tutor:Kang HongweiAbstractWith the development of science and technology, the improvement of manufacturing technology, as well as social on product quality and variety of the increasingly strong demand. In small batch production, the proportion increased significantly, the demands of modern dry powder mixing machine becomes a kind of high efficient, complex, integrated function and low cost automatic processing equipment. At the same time, in order to satisfy the manufacturing industry to a higher level of development, as the flexible manufacturing unit, flexible manufacturing system, computer integrated manufacturing system provides the basic equipment, also called dry powder mixing machine to develop to higher level.In the dry powder mixing machine manufacturing industry, mixing machine efficiency is not very high, especially when large batch production. In order to solve this problem, now used approach is: design a gravity biaxial powder mixing machine, thus the gravity-free twin-shaft paddle mixer with strong, high efficiency, and short mixing time. In horizontal tube the two stirring shafts isokinetic reverse rotation, axis angle arrangement to ensure that materials special blade radial, circumferential, axial three to throwing motion, to form a composite circulation, in a very short time to achieve uniform mixing.Through the design of the dry powder mixing process analysis, identified the gravity-free twin-shaft powder mixing machine design scheme. According to the design parameters, selection of the motor, the main structure was designed in detail, and the position adjusting mechanism, coupling mechanism are simply design.Keywords: twin-shaft paddle, dry powder mixing machine, motor目录1绪 论21.1 课题的背景及目的21.2 国内干粉砂浆技术发展的状况41.3 干粉混拌机的分类及特点61.4 干粉混拌机的适用范围72 总体方案设计82.1 工艺方案的分析与设计82.2 传动方案分析与设计92.3 电动机的选择102.4 减速器的选择102.5 链轮的计算及链条的选择102.6 轴的设计与计算14结 论17致 谢18参考文献19黄河科技学院毕业论文(文献综述) 第 6 页 干粉混拌机的应用与发展摘要: 本文首先叙述了搅拌机及其系统的一般情况,讨论了干粉混拌机的组成和分类,分析了干粉混拌机的工作原理及结构特点,最后论述了搅拌机在各个领域的应用。关键词:干粉混拌机,双轴搅拌,提高生产效率 前言无重力双轴桨叶混合机有强烈、高效的特点,混合时间短,设计混合时间13分钟,1:1000投放比例均匀度大于95%;卧式筒体内两根搅拌轴等速反向旋转,轴上特殊角度布置的桨叶确保物料径向、环向、轴向三向抛洒运动,形成复合循环,在极短的时间内达到均匀混合。A、混合效果即使物料有比重、粒径的差异,在交错布置的搅拌叶片快速剧烈的翻腾抛洒下,也能达到很好的混合效果。B、破碎装置物料有抱团结块现象时,需增加破碎装置,带三角形齿罩的“破碎棒”保持1400rpm以上的高转速,在物料失重区将团聚料粉碎、解聚。C、出料形式出料形式一般为气动(手动)翻板阀,圆弧阀门紧密嵌入筒内,与筒内壁齐平,无物料堆积和混合死角现象;标准型有大开门小开门之分,大开门开口到筒边,放料干净快捷,残留少。干粉砂浆之所以优于传统工艺配制砂浆产品,在于它有以下特点:首先是产品质量高。干粉砂浆解决了传统工艺配制砂浆配比难以把握导致影响质量的问题,计量十分准确,质量可靠。因为不同用途砂浆对材料的抗收缩、抗龟裂、保温、防潮等特性的要求不同,且施工要求的和易性、保水性 、凝固时间也不同。这些特性是需要按照科学配方严格配制才能实现的,只有干粉砂浆的生产过程可满足这一要求。因为计量精确、质量保证,所以使用干粉砂浆后的工程质量都明显提高、工期明显缩短、用工量减少。其次是品种全。根据建筑施工的不同要求,开发了许多产品和规格。单就产品来分,就有适应各类建筑需求而分的砌筑砂浆、抹面砂浆、地坪砂浆;根据建筑质量的不同要求,规格可分为M25、M5、MIO、M15、M20、M25、M30各种规格:质量方面有不同的稠度、分层度、密度、强度的要求,根据不同用户的需求量,包装也可分为5kg、20kg、25kg、50kg几种,还可用散装车密封运送。再就是使用方便。就像食用方便面一样,随取随用,加水15左右,搅拌5-6分钟即成,余下的干粉作备用,有3个月的保质期,但试验中放置了6个月,强度也没有明显变化。目前市场价在200元吨左右。1.干粉混拌机的发展当前,国内干粉砂浆发展很快,特别是建筑节能法规的强制执行,更使得干粉砂浆成为新一轮的投资热点。但是,目前非常现实和严峻的问题却是,伴随建筑市场的飞快发展,与使用干粉砂浆密切相关的建筑质量问题也越来越突出,政府主管部门、房地产开发商、施工单位以及干粉砂浆生产商面临的压力也逐渐增加。从干粉砂浆生产的角度,结合国际著名的干粉砂浆设备企业德国mtee公司的相关技术和应用,阐述选择高质量的干粉砂浆的生产设备所必须考虑的一些关键问题. 全国主要的五家干粉砂浆设备生产企业,都是过去从事砖瓦或者搅拌站等大中小型机械生产企业在近三年内转改为生产干粉砂浆设备的企业,无论在软件、硬件上还有待提高,虽然有些建厂5O周年,有的25周年,有的才35年。2.干粉砂浆的应用由于瓷砖具有良好的装饰性和功能性如耐久、防水和易 清洁等特点 ,它的应用非常普遍 :包括墙面 、地板 、天花 板、壁炉、壁画和游泳池等,而且室内外均可使用。现代粘 贴瓷砖的方法基本上都是使用薄层法 ,即使用齿形抹刀预先 将经聚合物改性的瓷砖胶批刮到待贴砖的基层表面上使其形 成有凸起条纹且厚度均匀的砂浆层,然后将瓷砖按压在它的 上面并略加扭转,砂浆层的厚度大约在 2到 4mm。要使薄层 砂浆具有足够的粘结性和柔韧性 ,必须添加聚合物粘结 剂可再分散胶粉 ,对水泥进行改性。可再分散胶粉赋予 聚合物粘结剂以优 良的抗垂挂性和优秀的施工性能 ,使得瓷 砖粘结剂受到熟练的砌筑工以及专业的贴砖工的欢迎。可再分散胶粉的应用非常广泛,如 自流平地面找平层 , 混凝土修补和修复砂浆 ,不同类型的抹灰砂浆、批荡砂浆和 矿物饰面层,石灰水泥和非水泥基粉末涂料、密封浆料、填 缝剂、慢抹平滑砂浆等。3. 干粉砂浆的生产工艺流程(1)砂的预处理分为破碎砂处理和河砂处理过程:从砂矿运回粗料 ,然后进行破碎 、干燥 、(碾磨 )、筛分 、储存。河沙的处理过程:干燥 、筛分。部分有条件的厂家可直接采购成品砂 然后将胶结料 、填料以及添加剂灌入储料仓或入仓储存;(2)配料与称量;(3)混合;(4)产品包装和运输。4.干粉砂浆设备生产线系统主要有七大系统:l、砂干燥 、筛分、输送系统 2、粉状物料仓储系统 3、配料称量称重系统 4、混合搅拌系统(主机) 5、包装系统 6、收尘系统(环保必备)7、控制系统(进口原件组装为宜)5.干粉混拌机的实践问题5.1轻型特种干粉砂浆生产线 轻型生产线并不是说设备性能和工艺合理性可以降低或不加考虑。相反地,如何保证产品质量更应该放在首先考虑的位置上。这种生产线对计量系统、 混合系统的要求仍然是很高的。一般来讲,也需要配 置电脑操作系统,只是在产量、生产效率方面有所牺牲 。可生产外墙外保温砂浆、自流平地坪材料、修补砂浆、防水砂浆、彩色装饰砂浆、无收缩灌浆 、内外墙腻子、瓷砖黏结剂、填缝剂等等。适合于中小型的干粉生 产厂商提高产品质量和生产效率。在保证计量精 度 、混合性能的前提下 ,该种生产线 : 特别适合于中小型外墙外保温砂浆生产企业 , 可保证其产品具备稳定的高质量; 可作为低成本进入砂浆行业并生产 高质量砂 浆产品的有利工具;可作为普通砂浆生产线的补充,用以生产特种砂浆 ;可作为大型塔式生产线的补充,用于生产大型生产线不方便生产的特种砂浆产品。5.2主要粉体材料的上料 粉砂浆生产线进行了全面改造 。通过改造 ,该生产线主要粉体材料中 。水泥 、粉煤灰 、矿粉 分别能够散进散出 既能生产普通干粉砂浆 又能生产特专用散装输送管道 由散装运输车直接气泵入相应种干粉砂浆 。而且其配料过程实现了全电脑控制 。本 的料仓 内;灰钙 、重钙 、石膏等包装进 厂的物料 ,由专用的独立的气力泵通过专用管道 气吹入相应的料相关问题略为叙述。仓 内 为 了提高上料速度 。5.3配料方面当生产特种干粉砂浆且年产量在数万吨以上时 ,其配料过程是劳动强度最大且要求最高的一个环节。配料过程的 自动化程度是干粉砂浆 生产线 自动度的决定因素 。同时也是决定一条砂浆生产线的产量质量的重要 因素 敬业达公司在多年生产实践 的基础上 。根据公司实际 自行组织设计 ,对 原有生产线进行 了全方位改造 。使配料过程实现了全 电脑控制。其配料方式采用螺旋喂料机+计量料斗的方式 。共使用 了29条螺旋喂 料机和4台计量秤 。整个控制系统 由公司整体设计 。并由协作单位完成软件的编制及相关硬件的配套工作 。 其 电子元器件分别采用西门子 、托利 多和施耐德的产 品。控制系统上 ,将传感器 、称重仪表、触摸屏 、PLC和工控机结合为一体 使得该系统既可全 自动配料 。又 可半 自动配料 。还可以手动人工按纽配料。控制系统的基本工作原理是:称重传感器检测物料的重量通过 称重显示仪显示放大并将信号传送 给PLC,PLC根据预先设置的配方通过变频器 、中间继 电器 、交 流接触器控制喂料螺旋喂料机 当物料达到慢下料值 时调整变频器频率改变喂料速度 。当物料达到设定值时停 止给料 。同时检查是否到混合时间 ,混合机 门是否关 好 。检查无误后 ,打开秤 门开始放料。秤内物料放空 后 ,秤门 自动关闭 。随后 ,开始又一次配料 ,循环往复至达到设定批次或接受到 “停止配料”或“预停 ”命 令。本系统还有动态显示 、局部显示 、数据库管理 、报 警记录等功能 ,并与公司ERP系统相连接 。不同原料的物理性能差别较大 ,其料仓和配料螺 旋的形式须与其料性相适应 。例如 ,砂的容重较大,常 规螺旋输送时功率可能变小 所 以应灵活地采用变频 器+大小螺旋计量方式 :对于精度要求较高的原料 可采用带倾角的螺旋 :对于纤维状材料 。则须采用专用 的特殊 的料仓和螺旋 。由于喂料采用的是管螺旋、其物料填充系数较大 一般可达0809,因此 ,它的输送量和所需功率等的计算方法 与一般U型螺旋不同 否 则就会 出现问题 ;如果采用变螺距(螺距逐渐增大 )螺除尘器 )、小料仓 、计螺旋 (带蝶阀)和专用计 量秤。旋 。则可 以有效地防止在喂料处超负荷或堵料。当螺 其中 ,设立 了一个专用的投料平 台和十余个活 动料 旋 喂料机长度较大时 。其 中间吊轴承处 易堵料。参考文献1 王 凯. 搅拌设备M. 北京: 化学工业出版社, 2003 2 陈工宇. 搅拌设备设计M. 上海: 上海科学技术出版社, 19853 濮良贵.机械设计(第6版).北京:高等教育出版社,1996. 4 王凯,冯连芳。混合设备设计M.北京:机械工业出版社,2000;52. 5 陈志平,章序文,林兴华。搅拌预混合设备设计选用手册K. 北京: 化学工业出版社,2004:4046 白明华,何云华。大型橡胶轮胎传动圆筒混合机力学性能及传动形式研究.中国机械工程,2002,13(2):108-1107 汪用澎,张信.大型烧结设备。 北京:机械工业出版社,1997;11-578 白明华,关益民。圆筒混合机内物料运动分析。东北重型机械学院学报,1992,16(2):110-1169 纪名刚,机械设计(第八版),北京:高等教育出版社,2006.10 孙 桓,陈作模主编. 机械原理. 北京:高等教育出版社 2000.11 李振清主编.机械设计简明手册.北京:机械工业出版社.1993.12王新民,李颂。新型建筑干拌砂浆指南M.北京:中国建筑出版社,200413 Jakob Wolfisberg,张量.用于干拌砂浆产品的添加剂和可分散聚合物粉末的作用M. 14 李盛彪,黄世强,王石泉。建筑用胶粘剂M.北京:化学工业出版社材料科学与工程出版中心,200215肖力光,罗兴国。可再分散乳胶粉在水泥砂浆中的应用J. 混凝土,2003,(4).16 鞠艳丽,张雄。干粉砂浆的组成及其作用机理J. 混凝土,2002,Nol:50-53.17 粉体工程与设备.陶珍东,主编。化学工业出版社,2003.8单位代码 0 2 学 号 080105088 分 类 号 TH6 密 级 毕业论文 文献综述 院(系)名称工学院机械系 专业名称机械设计制造及其自动化 学生姓名 指导教师2012年3月10 日 黄河科技学院毕业论文 第 20 页单位代码 0 2 学 号 080105088 分 类 号 TH6 密 级 毕业设计说明书干粉混拌机设计 院(系)名称工学院机械系 专业名称机械设计制造及其自动化 学生姓名 指导教师2012年5月15日1绪 论1.1 课题的背景及目的干粉混拌机有强烈、高效的特点,混合时间短,设计混合时间不等,卧式筒体内两根搅拌轴等速反向旋转,轴上特殊角度布置的桨叶确保物料径向、环向、轴向三向抛洒运动,形成复合循环,在极短的时间内达到均匀混合。干粉混拌机可以使两种或多种不同的物质在彼此之中互相分散,从而达到均匀混合;也可以加速传热和传质过程。在工业生产中,搅拌操作时从化学工业开始的,围绕食品、纤维、造纸、石油、水处理等,作为工艺过程的一部分而被广泛应用。在工业生产中,大多数的搅拌操作均系机械搅拌,以中、低压立式钢制容器的搅拌设备为主。搅拌设备主要由搅拌装置、轴封和搅拌罐三大部分组成。其中干粉砂浆混拌机结构形式如下图:搅拌设备在工业生产中的应用范围很广,尤其是化学工业中,很多的化工生产都或多或少地应用着搅拌操作。搅拌设备在许多场合时作为反应器来应用的。例如在三大合成材料的生产中,搅拌设备作为反应器约占反应器总数的99%。搅拌设备的应用范围之所以这样广泛,还因搅拌设备操作条件(如浓度、温度、停留时间等)的可控范围较广,又能适应多样化的生产。搅拌设备的作用如下:使物料混合均匀;使气体在液相中很好的分散;使固体粒子(如催化剂)在液相中均匀的悬浮;强化相间的传质(如吸收等);强化传热。从上述情况看出,干粉混拌机是今后机械干粉砂浆混合行业发展的趋势,干粉混拌机的应用会越来越广泛,发展干粉混拌技术有着十分重要的意义。1.2 国内干粉砂浆技术发展的状况我国干粉混拌技术研究始于20世纪80年代,直到90年代末期,才开始出现具有一定规模的干粉砂浆生产企业。进入21世纪以来,在市场推动和政策干预的双重作用下,我国干粉砂浆行业已逐步从市场导入期向快速成长期过渡。随着国家相关政策的推动,国外先进理念和先进技术的引进,以及各级政府、生产企业、用户的积极努力,我国干粉砂浆行业稳步发展。干粉砂浆科研开发、装备制造、原料供应、产品生产、物流及产品应用的完整产业链已初步形成。2007年统计数据显示,全国两万吨规模以上的干粉砂浆生产企业196家,设计能力2177.1万吨,实际产量为640.06万吨,干粉砂浆罐车252辆,移动筒仓646个。具体体现在以下几方面:(一)在政策和管理层面上。2007年6月6日,商务部、公安部、建设部、交通部、质检总局、环保总局等6部门联合颁布了关于在部分城市限期禁止现场搅拌砂浆工作的通知(商改发2007205号).要求北京市等127个城市将从2007年9月1日起,分3年时间、先后分3批分别实施禁止在施工现场搅拌砂浆。8月1日,商务部在北京召开“全国部分城市限期禁止现场搅拌砂浆工作现场会”,姜增伟副部长在会上作了贯彻节能减排方针抓好城市“禁现”工作促进散装水泥发展再上新台阶的讲话,进一步强调了充分认识开展“禁现”和发展散装水泥的重要意义,对全国“禁现”工作作了全面部署并提出了具体要求。为做好“禁现”;工作,各地采取了一系列有效措施将“禁现”工作落实到位。相继建立了相应的部门协调机制;出台了切实可行的政策法规;根据试点先行、稳妥起步的原则,组织开展干粉砂浆工程项目应用试点工作;将使用干粉砂浆纳入工程建设项目相关要求中;编制操作规程和技术标准;大力开展科研攻关,为干粉砂浆产业发展提供技术支撑;编写培训教材,组织人员培训等。到2007年末,全国干粉砂浆生产企业已发展到196家,设计生产能力2177.13万吨,实际产量为640.06万吨,干粉砂浆罐车252辆,移动筒仓646个。目前已有江苏等20余个地区制定、颁布了使用干粉砂浆的相关政策法规。特别是在2008年8月29日正式颁布的中华人民共和国循环经济促进法中明确规定了“鼓励使用散装水泥,推广使用预拌混凝土和干粉砂浆”.这就为干粉砂浆的发展提供了有力的法律依据和行政执法保证,对进一步提高干粉砂浆的推广力度起到极为重要的积极作用;在组织管理上,全国941家散装水泥办公室的5000多专职管理人员,积极配合各级政府部门,全面落实科学发展观。坚持以促进发展循环经济,实施节能减排战略为指导思想,为推动干粉砂浆产业发展扎实工作,成为促进我国干粉砂浆健康快速发展最积极、最活跃的力量。 (二)在技术层面上。干粉砂浆发展初期,先是世界知名企业在中国建干粉砂浆生产企业,如德国maxit集团、汉高公司、法国圣哥班等,这些公司不仅给中国带来了先进的技术和设备,同时也带来了国际先进的管理经验,对推动我国干粉砂浆的发展提供了很大的帮助。随后,我国的企业家也向干粉砂浆领域渗透,起初主要是引进国外技术和设备生产、使用干粉砂浆,投资大,生产成本较高。近几年在国家及各级政府的扶持和政策引导下,一些企业协同科研院所和大专院校的科技力量,纷纷投资自主研发干粉砂浆生产、流通、使用的相关设施设备,并与相关行业协会共同努力,在标准化、产品认定、市场准入等方面取得了突破性进展。目前全国主要干粉砂浆生产设备企业20余家,物流设施制造企业十几家,施工设备生产企业10余家,技术水平正逐步达到国外先进水平,初步形成了我国干粉砂浆相关设施设备的国产化,大大降低了干粉砂浆的生产、物流、施工成本,基本满足了国内干粉砂浆市场的需求。无锡江加科技发展有限公司、南京天印科技有限公司等企业已成为干粉砂浆设施设备的领军企业,产品的市场份额相当高。 (三)在市场层面上。目前我国经济发展较快的长江三角洲、珠江三角洲和环渤海地区仍然是干粉砂浆发展最快的三个地区,80%以上的干粉砂浆企业都集中在此。上海市是我国开展建筑砂浆科研工作最早的城市之一,也是目前发展干粉砂浆生产量最大的地区;北京市近几年干粉砂浆市场异常活跃。特别是北京奥运工程对干粉砂浆的使用,如国家体育场(鸟巢)和国家游泳中心(水立方)建设都被北京市建委作为干粉砂浆应用示范项目率先使用干粉砂浆;广州市干粉砂浆市场稳步发展;天津市以建筑施工示范工程为市场拉动点,干粉砂浆市场发展速度也较为速猛;近两年,郑州、成都、苏州、南昌等地干粉砂浆市场得到了较快发展,上海、北京、广州、常州等城市的干粉砂浆市场相对趋于成熟。1.3 干粉混拌机的分类及特点该干粉混拌机由两个旋转方向相反的转子组成,转子上焊有多个特殊角度的桨叶,桨叶带动物料一方面沿着机曹内壁逆时针旋转:一方面带动物料左右翻动;在两转子的交叉重叠处,形成了一个失重区,在此区域内,不论物料的形状、大小和密度如何,都能使物料上浮,处于瞬间失重状态,以此使物料在机槽内形成全方位连续循环翻动,相互交错剪切,从而达到快速柔和混合均匀的效果。混合设备市场常用的设备有双螺旋混拌机,犁刀混拌机,螺带混拌机,无重力混拌机。双螺旋锥形混拌机的工作原理及应用:双螺旋锥形混拌机是适用于固体粉末与液体物料、固体粉末之间混合的一种搅拌设备,双螺旋锥形混拌机的料筒倒锥形,内设有两个非对称的提升螺旋,在物料混合时两只螺旋自转对物料产生提升力,于是物料随螺旋运动到料筒上部向中心凹陷处汇合下落,填充混拌机底部的物料空缺,之后再受到螺旋的提升形成往复过程。双螺旋锥形混拌机是采用螺旋旋转方式完成物料搅拌和混合,不会对搅拌的颗粒性物料挤压和碾磨而造成颗粒物料的粉碎。转臂也会延筒壁呈慢速转动状态,推动未进入螺旋的物料,在不同高度上进入螺柱,使料筒内的物料能全方位的得到混合和搅拌,也加快了物料的更新和扩散速度。双螺旋锥形混拌机的广泛应用:在化工、食品、建材、稀土、食品、农药和染料等生产行业都有非常广泛的应用。卧式犁刀混拌机是一种新型、高效粉体混合设备。卧式犁刀混拌机可应用于化工、涂料、医药、食品、饲料、燃料、冶金、矿山等行业的固-固(即粉体内添加液体)混合,以及湿造粒、干燥、浓缩等复合工艺。卧式犁刀混拌机结构主要由传动部分、卧式筒体、犁刀组轴、飞刀组、出料阀、喷液装置等组成。传动部分包括带电机摆线针轮减速机、联轴器,主要把电机的运动变为需要的速度和扭矩传给复杂刀轴。卧式筒体由钢板卷制而成,作盛物料用,筒体上开有若干孔,供进出料,观察用。犁刀轴支承座固定在筒体二端的盖。犁刀组轴由犁刀,犁刀臂和主轴组成,犁刀用犁刀臂安装在主轴上,并作为哈夫结构,便于拆装。飞刀组由多把飞刀组成,通过付电机直接驱动,安装在筒体侧面,为了防止粉尘进入轴承,飞刀轴采用多道密封结构。出料阀装在筒体的底部(连续出料除外),用于关闭和放出物料,其工作是通过手柄和四连杆机构来实现的。喷液装置固定筒体圆周上,喷嘴采用农用喷头,喷散效果好。卧式螺带混拌机的工作原理:卧式螺带混拌机以高效、快速混合物料,在搅拌轴的螺旋带运动下,使内外螺旋带在较大范围内翻动物料,内螺旋带将物料向两侧运动,外螺旋带将物料由两侧向内运动,使物料来回掺混,另部分物料在螺旋带推动下,沿轴向径向运动,从而形成对流循环。上述运动的搅拌,物料在较短时间内获得快速均匀混合。卧式螺带混拌机的广泛应用:广泛适用于化工、医药、食品、复合肥、保健品、染料、颜料、橡胶、建材、奶粉、饲料、添加剂、养殖业、生物工程、精细化工、陶瓷、耐火材料、稀土、塑料玻璃以及新材料、核能材料等行业的固固(即粉体与粉体)、粉体与胶桨液的物料混合。卧式螺带混拌机的性能特点:1、该机为卧式筒体,内外二层螺旋带具有独特的结构,运转平稳、质量可靠,噪音低,使用寿命长,安装维修方便,并有多种搅拌器结构,用途广泛的多功能混合设备。2、混合速度快,混合均匀度高,特别是粘性,螺旋带上可以安装刮板,更适应稠状、糊状的混合。3、在不同物料的混合要求下(特殊物料必须每次混合清洗),采用不同螺旋带结构,可加热、干燥的夹套型。4、特种雾化液体,可设特种喷头。卧式机体上也可以设有活动门,以便供用户清洗。无重力混拌机的工作原理:无重力混拌机为卧式机体,内装双轴多浆叶的反向旋转的转子,浆叶成一定角度,带动物料旋转。每根搅拌轴有多根迫使物料作螺旋运动的叶片,物料到达机体一侧时搅拌轴有一根改向浆叶将物料翻向另一根搅拌轴一侧,同样另一根搅拌轴迫使物料做相同运动。同时两根搅拌轴上的浆叶相互交叉,中央部分形成一个流态化的失重区和旋转涡流区。总之,无重力混拌机中,物料的运动轨迹可分为三个区:自转区(旋转运动)、公转区(环向运动)和失重区。从而形成一个全方位复合循环运动,迅速达到混合均匀之目的。无重力混拌机的广泛应用:化工、化妆品、精细化工、化肥、农药、冶金、矿山、建材、陶瓷、耐火材料、干粉砂浆、食品、饲料、涂料、染料等粉体、固与液、固与浆的物料混合设备。1.4 干粉混拌机的适用范围适用范围:主要用于化工、建材、涂料、农药、油漆、电缆、电线、塑料、陶瓷、玻璃、干粉砂浆、干粉腻子等,多种干粉物料的配比搅拌混合。全自动立式干粉机,有不锈钢和普通型两种产品,亦可根据用户需要定做加工。主要用于各种干粉原料的搅拌混合。设备适用于建筑砌筑砂浆抹灰砂浆、粘结砂浆、抗裂砂浆、自流平砂浆、飞机跑道、修补砂浆、高速公路修补砂浆、瓷砖勾缝剂、填缝剂、外墙柔性腻子、内墙装饰腻子等多种物料的干粉混合。干粉混拌机是利用机械力和重力等,将两种或两种以上粉体料均匀混合起来的机械。干粉混拌机广泛用于干粉砂浆、化工、农药、洗涤剂、颜料食品、味精、奶粉、食盐、饲料、化学品、陶瓷、塑料、橡胶添加剂等粉料的干燥与混合。干粉混拌机混合时要求所有参与混合的物料均匀分布。混合的程度分为理想混合、随机混合和完全不相混三种状态。各种物料在混拌机械中的混合程度,取决于待混物料的比例、物理状态和特性,以及所用混拌机械的类型和混合操作持续的时间等因素。 干粉混拌机可以将多种物料配合成均匀的混合物;还可以增加物料接触表面积,以促进化学反应;还能够加速物理变化,例如粒状溶质加入溶剂,通过混拌机械的作用可加速溶解混匀。可移动升降分散机主要是汇龙混合设备针对不同粘度浆状的液体原料进行粉碎、分散、混合,通过分散盘上下剧齿的高速运转,从而达到迅速混合、溶解、分散、细化的功能。同时让你彻底摆脱多桶多机性的操作,完全实现一机多桶操作,节省消耗,更环保。粒子和液体基料之间的特性互动决定了湿润和絮凝的助力.固体颗粒和液体基料之间的互动关系决定了湿润和抗絮凝效果.运转稳定、噪音小,可连续使用,对物料可进行快速分散和溶解。针对不同物料的粘度及处理量有不同的功率及型号。用液体的基料把固体的粒子表面湿润.用机械能把颗粒打散成为较小的粒子.。2 总体方案设计2.1 工艺方案的分析与设计根据干粉混拌原理,就其粉末易粘连搅拌桨叶这一情况,本设计考虑到了链传动具有的多变性效应,故采用链传动有效地解决了粉末粘连桨叶的问题。本设计共有两次搅拌,即预搅拌和总体搅拌。所谓预搅拌即失重粒子混拌机主要用在保温砂浆,抗裂砂浆,粘结砂浆,抹面砂浆,地坪砂浆,混凝土外加剂,化工粉体,饲料等各种混合均匀度要求高的场合。投入纤维量较大的场合,可以在无重力混拌机上添加高效飞刀组,飞刀组可以在较短的时间内将纤维类物料打散、分散,从而得到更加满意的混合效果。图1-1 双卧轴搅拌机结构 2.2 传动方案分析与设计传动方案有两个:一,预搅拌传动,即(电机链传动搅拌系统);二,主搅拌传动,即(电机减速器链传动搅拌系统)。其传动简图分别如下: 图1-2 预搅拌示意图图1-3 主搅拌示意图2.3 电动机的选择主电机初步选定型号为:Y160L-4,额定功率15KW,满载转速为1460r/min小电机选定型号为:Y132M1-6,额定功率4KW,满载转速为960r/min2.4 减速器的选择型号:MX50微型行星齿轮减速器:外径50mm行星齿轮减速器,速比为1:5.5-1:5032,效率68%。2.5 链轮的计算及链条的选择本设计涉及到的链传动共计两种,一种是预搅拌的单链条传动,另一种是主搅拌的三链条搅拌。链轮的端面齿形是标准齿形,由弧aa、ab、cd、和直线bc构成-三圆弧一直线齿形。当选用这种齿形并用相应的标准刀具加工时,链轮齿形在工作图上不画出,只需注明链轮的基本参数和主要尺寸(节距p,节圆直径d,齿顶圆直径da,齿根圆直径df和齿数z),并注明“齿形按3R GB124485规定制造”即可。节圆链轮上链条的销轴中心所在的圆,直径用d表示。若已知p、z 链轮轴向齿廓及尺寸,应符合GB124485的规定。在零件的工作图上应绘出链轮的轴面齿形,以便制造链轮切齿前的毛坯。链条整体是一挠性体,但对单个链节,却是刚性体。所以链条绕在链轮上时,并非沿轮周弯曲成圆弧性,而是折成正多边形的一部分,此正多边形的边长为,边数为链轮的齿数。链轮每转一周,带动链条转过的长度为zp,所以链条的速度为 实际工作时,即使主动链轮以等角速转动,瞬时速度和瞬时传动比是变化的。一 单链条滚子链传动的设计计算已知;传动用途、工作情况、原动机种类、传递的功率P、链轮转速n1、n2(或i),结构尺寸要求等。设计内容:链条节距p、列数、链条链节数Lp、传动中心距a;大、小链轮齿数z1 、z2;轴压力Q;润滑方式。设计步骤:1 链轮齿数z1 、z2和传动比i小链轮齿数z1对链传动的平稳性和使用寿命有较大影响。齿数少,外廓尺寸小,但齿数过少,运动不均匀性加剧,动载荷和冲击加大;链条进入和退出啮合时,链节间的相对转角增大,铰链的磨损加剧;链传递的圆周力增大,加速了链条和链轮的损坏。齿数过多,将增大传动尺寸和质量,链条磨损后节距的伸长容易发生跳齿和脱链,同样会缩短链条的使用寿命。齿数的选取原则:(1)链传动速度高时,齿数多些;(2)为考虑磨损均匀,链轮齿数应取与链节数互为质数的奇数,并优先选用以下数列:17、19、21、23、25、38、57、76、95、114。(取整),且。试选v选取z1,z1尽量用奇数。,推荐=23.5。当v2m/s且载荷平稳时,可达10。过大时,链条在小链轮上的包角过小,将减少啮合齿数,因而易出现跳齿或加速轮齿的磨损,故可用二级或二级以上的传动。这里取Z1=21=Z22 确定计算功率Pca计算功率Pca是根据传递的功率P,并考虑到载荷性质和原动机的种类而确定,即KZ Kw由表查得KA=1.4,KZ=1.25,单排链,则计算功率KZ=1.4*1.25*4=6.08KW3 初选中心距a0a小,传动结构紧凑,但a太小,链条总长太短,单位时间里每一链节参与啮合次数过多,加剧链的磨损和疲劳。a过大,承载好,但链条长,横向振动大。一般(张紧或托板),中心距不可调时,。根据Pca =6.08及n1=960r/min,可选10A-1,查表得p=15.875mm。这里取a0=(30-50)p=(30-50)*15.875=476.25-793.75mm,取a0=700mm。4 链节数Lp=2*700/15.875+(21+21)/2+0=109.2取整,最好取偶数即108节。5 节距和排数的确定一定条件下,节距越大,链传动承载能力越强,但节距越大,链传动的多边形效应越严重,动载荷、冲击、振动越严重。所以,为使链传动结构紧凑、寿命长,尽量取小节距的单排链。若传动速度高,传递的功率大;或传动中心距小,传动比大,取小节距的多排链。若传动中心距大而传动比小,取大节距的单排链。设计时,先定传动的列数查表9-11得Kp由上式计算得P0由图9-13查得链号查表9-1得节距p。6 验算链速 由=960*21*15.875/60000=5.33可判断与假设符。7 确定实际中心距=690mm。8 小链轮毂孔最大直径当确定了链条节距和小链轮齿数后,链轮的结构和各部分尺寸已可定出(表9-3),毂孔的最大直径dkmax也可定出,但dkmax不小于安装链轮处的轴径;若不能满足要求时,可采用特殊结构的链轮(如链轮轴)或重新选择链传动参数(增大z1或p)。9 计算压轴力QFe=P/v=1000*4/5.33=750N=750*1.05=787.5N式中:Fe-链传递的有效圆周力,N; KQ-压轴力系数,对于水平传动,KQ=1.15;对于垂直传动KQ=1.05。二 单链条滚子链传动的设计计算1.链轮齿数z1 、z2和传动比i齿数的选取原则:(1)链传动速度高时,齿数多些;(2)为考虑磨损均匀,链轮齿数应取与链节数互为质数的奇数,并优先选用以下数列:17、19、21、23、25、38、57、76、95、114。(取整),且。由表9-8,试选v选取z1,z1尽量用奇数。,推荐=23.5。当v2m/s且载荷平稳时,可达10。过大时,链条在小链轮上的包角过小,将减少啮合齿数,因而易出现跳齿或加速轮齿的磨损,故可用二级或二级以上的传动。这里取Z1=21,Z2=57,i=Z2/Z1=57/21=2.72.确定计算功率Pca计算功率Pca是根据传递的功率P,并考虑到载荷性质和原动机的种类而确定,即Kz/Kp Kw由表查得KA=1.4,Kz=1.25,三排链,取Kp=2.5,P=15*68%=10.2KW则计算功率Kz/Kp=1.4*1.25*10.2=17.85KW3.初选中心距a0a小,传动结构紧凑,但a太小,链条总长太短,单位时间里每一链节参与啮合次数过多,加剧链的磨损和疲劳。a过大,承载好,但链条长,横向振动大。一般(张紧或托板),中心距不可调时,。根据Pca =17.85及n1=1460/5.5=265r/min,可选24A-1,查表得p=38.1mm。这里取a0=(30-50)p=(30-50)*38.1=1143-1905mm,取a0=1500mm。4.链节数Lp=2*1500/25.4+(21+57)/2+0.9=158取整,最好取偶数即158节。5.节距和排数的确定一定条件下,节距越大,链传动承载能力越强,但节距越大,链传动的多边形效应越严重,动载荷、冲击、振动越严重。由于本设备的特殊性采用三排链。设计时,先定传动的列数查表9-11得Kp由上式计算得P0由图9-13查得链号查表9-1得节距p。6.验算链速 由=265*21*38.1/60000=3.53可判断与假设符。7.确定实际中心距=1500mm。8.小链轮毂孔最大直径当确定了链条节距和小链轮齿数后,链轮的结构和各部分尺寸已可定出(表9-3),毂孔的最大直径dkmax也可定出,但dkmax不小于安装链轮处的轴径;若不能满足要求时,可采用特殊结构的链轮(如链轮轴)或重新选择链传动参数(增大z1或p)。9.计算压轴力QFe=P/v=1000*10.2/3.53=2890N=2890*1.15=3323N式中:Fe-链传递的有效圆周力,N; KQ-压轴力系数,对于水平传动,KQ=1.15;对于垂直传动KQ=1.05。2.6 轴的设计与计算这里就主搅拌轴进行设计计算其危险截面在连接链轮那一轴段,即外径为58mm的有键槽的地方。下面对其进行计算:1.弯矩受力计算 由上一步骤已经算出链轮的压轴力,即:Q=3323N。(1) 轴上的扭矩=609421(2) 作用在链轮上的圆周力 Ft(3) 作用在齿轮上的径向力Fr(4) 作用在齿轮上的轴向力Fa2,计算作用于轴上的支反力,弯矩。(1) 求垂直面的支承反力(2) 求水平面的支承反力(3) 绘垂直面的弯矩图(4) 水平面的弯矩(5) 合成弯矩2.轴的校核计算(1)1轴上的圆周力,径向力,轴向力(2) 求垂直面的支承反力(3) 求水平面的支承反力(4) 绘垂直面的弯矩图(5) 绘水平面的弯矩图(6) 合成弯矩3.校核轴的强度由轴的扭距、弯距图可知,齿轮轴的轮齿处存在危险截面,因此在该处计算应力 (因扭转切应力不是对称循环应力,故引入折合系数)取抗弯截面系数 截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力 轴的弯扭强度条件为 查表15-1得 MPa所以 符合弯扭强度条件。结 论 干粉混拌机是现代机械制造发展的方向,干粉混拌技术又为机械加工提供了新的、高效的加工方法。本文设计的无重力双轴干粉混拌机为制造业提供了一种全新的设备方案。在设计的开始,因为对干粉混拌机不太了解,不知道干粉混拌机应是什么样的,总体设计也就不知道应该从那里入手。后来,在导师的带领下见到了干粉混拌机,并亲眼目睹了干粉混拌机的工作过程,以及选用链传动是因为其多边形效应,对干粉混拌机机架总体设计有了基本概念。设计过程中我遇到一些问题,如干粉混拌机电机的选择,链条的设计,轴承座的选用等等。在老师和同学们的帮下我解决了电机、链传动系统设计中所遇见的问题,以及轴承座的选择。由于本设计中用到不少标准件,通过设计我学会了怎样去选择一些标准件,什么地方用什么样的标准件更合适。经过一个多月的忙碌,我已设计出基本符合要求的干粉混拌机机架。由于能力有限,又是初次设计加工机械,我的设计之中难免有一些不足之处,还望老师给予指导。 致 谢本文在康红伟老师的悉心指导下完成,导师对专业的一丝不苟,对学生呕心沥血,使我很受感动,在此向尊敬的康红伟老师致以最崇高的敬意和衷心的感谢。感谢与我共同学习的冯伟、王涛、刘贝等同学!在毕业设计过程中我们不止一次的对各种遇到的问题进行讨论,我们的相互促进和提高使得我们不断克服很多难题。感谢所有曾经给我理解、关心和帮助的朋友们!参考文献1 王 凯. 搅拌设备M. 北京: 化学工业出版社, 2003 2 陈工宇. 搅拌设备设计M. 上海: 上海科学技术出版社, 19853 濮良贵.机械设计(第6版).北京:高等教育出版社,1996. 4 王凯,冯连芳。混合设备设计M.北京:机械工业出版社,2000;52. 5 陈志平,章序文,林兴华。搅拌预混合设备设计选用手册K. 北京: 化学工业出版社,2004:4046 白明华,何云华。大型橡胶轮胎传动圆筒混拌机力学性能及传动形式研究.中国机械工程,2002,13(2):108-1107 汪用澎,张信.大型烧结设备。 北京:机械工业出版社,1997;11-578 白明华,关益民。圆筒混拌机内物料运动分析。东北重型机械学院学报,1992,16(2):110-1169 纪名刚,机械设计(第八版),北京:高等教育出版社,2006.10 孙 桓,陈作模主编. 机械原理. 北京:高等教育出版社 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