臥式攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【說(shuō)明書+CAD】

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攪拌混合設(shè)備是各種工業(yè)暗影不可或缺的重要工具。然而，由于攪拌目的多樣性和混合反應(yīng)的復(fù)雜性，當(dāng)前，攪拌混合技術(shù)還存在著一些問(wèn)題。例如攪拌效率低，功耗大，鑄造成本高，在自動(dòng)化選型和設(shè)計(jì)問(wèn)題上，長(zhǎng)期以來(lái)一直依靠專家根據(jù)經(jīng)驗(yàn)知識(shí)人工完成，智能化水平不高。設(shè)計(jì)周期較長(zhǎng)，資金和人力物力消耗巨大，等等。因此研制新型攪拌裝置和采用先進(jìn)流場(chǎng)測(cè)量技術(shù)一直是攪拌過(guò)程所研究的主要課題。 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r： 在食品工業(yè)中，混合是指兩種或兩種以上不同物料互相混合，成分濃度達(dá)到一定程度均勻性的單元操作?；旌蠙C(jī)應(yīng)用于谷物混合、粉料混合、面粉中加輔料與添加劑、干制食品中加添加劑與調(diào)味粉及速溶飲品的制造等操作中，目的是使兩種或兩種以上的粉料顆粒通過(guò)流動(dòng)作用，成為組分濃度均勻的混合物。 近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和相關(guān)理論的完善和進(jìn)一步成熟，攪拌器的設(shè)計(jì)和制造獲得了飛速發(fā)展。但是，它也面臨著必需滿足合理利用資源、節(jié)能降耗和對(duì)環(huán)境保護(hù)要求的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。攪拌器在服從裝置規(guī)模經(jīng)濟(jì)化和品種多樣化的同時(shí)，正日趨大型化?；诠?jié)能要求，開發(fā)出變頻調(diào)速電機(jī)、小剪切阻力槳葉、以新型密封代替機(jī)械密封和填料密封，以磁力驅(qū)動(dòng)代替機(jī)械驅(qū)動(dòng)。基于降低產(chǎn)品總體成本、減少維修保養(yǎng)成本和提高設(shè)備品均維修間隔時(shí)間的要求，大大提高設(shè)備運(yùn)行壽命?；跐M足衛(wèi)生和降低清洗和殺菌成本的要求，實(shí)現(xiàn)CIP（就地清洗）和SIP（就地殺菌），提高自動(dòng)化水平，避免人與產(chǎn)品接觸，減少人工操作和待機(jī)時(shí)間，大大提高產(chǎn)品衛(wèi)生水平。這些都是現(xiàn)代新型攪拌裝置的研究方向，其中有許多方面已經(jīng)取得豐碩成果，有些方面還在進(jìn)一步研究當(dāng)中。 目前市場(chǎng)上常用的臥式攪拌機(jī)，如圖（a）。雙s加厚型槳片，如圖（b） 圖（a） 圖（b） 課題研究的主要內(nèi)容和方法，研究過(guò)程中的主要問(wèn)題和解決辦法： 課題研究的內(nèi)容： 臥式攪拌裝置主要由三部分組成：主傳動(dòng)部分、攪拌葉片及擺動(dòng)部分。主傳動(dòng)部分包括一個(gè)異步電機(jī)和減速系統(tǒng)。攪拌葉片為螺帶式攪拌葉片,的是能讓物料在攪拌過(guò)程中更高效率的混合。擺動(dòng)部分包括一個(gè)異步電機(jī)和擺動(dòng)系統(tǒng)。本論文的主要研究?jī)?nèi)容如下： （1）總體方案設(shè)計(jì) 通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外的攪拌器發(fā)展現(xiàn)狀的研究，以及對(duì)食品設(shè)備設(shè)計(jì)原則的學(xué)習(xí)，在吸取寶貴經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)也加入自己的一些改進(jìn)，制定自己的設(shè)計(jì)方案。 （2）臥式攪拌器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 有了總體的設(shè)計(jì)方案，將攪拌器的結(jié)構(gòu)分成主傳動(dòng)系統(tǒng)、擺動(dòng)系統(tǒng)、攪拌部分和機(jī)架四大部分，然后分別對(duì)這四部分進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)， （3）零件安全性校核 當(dāng)完成各部分的零件設(shè)計(jì)后，還要進(jìn)行安全性校核。本論文主要對(duì)處于最復(fù)雜受力狀態(tài)下的軸、軸承、鍵以及電機(jī)進(jìn)行了校核計(jì)算舉例，其他各個(gè)零件的校核計(jì)算并沒有寫到論文中。 （4）三維建模與運(yùn)動(dòng)仿真 對(duì)所設(shè)計(jì)的攪拌器進(jìn)行安全性校核計(jì)算后，發(fā)現(xiàn)沒有不符合要求的零件，然后利用PRO/ENGINEER軟件完成三維實(shí)體建模。建模的目的便是讓自己的設(shè)計(jì)更加直觀，同時(shí)還很容易檢查各處結(jié)構(gòu)是否存在干涉現(xiàn)象，再進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，觀察運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否符合設(shè)計(jì)目的。 課題研究的主要方法： （1） 搜集資料，了解并掌握臥式攪拌機(jī)的工作原理和各模塊的功能。 （2） 確定設(shè)計(jì)大體思路，撰寫開題報(bào)告，按照要求完成具體的設(shè)計(jì)內(nèi)容。 （3） 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，熟悉相關(guān)軟件，確定設(shè)計(jì)方法及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。按要求完成完整的設(shè)計(jì)計(jì)劃及預(yù)期達(dá)到的結(jié)果，進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)及計(jì)算。 （4） 對(duì)所設(shè)計(jì)的臥式攪拌機(jī)進(jìn)行樣機(jī)的搭建與調(diào)試。 （5） 對(duì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書初稿進(jìn)行相關(guān)格式修改，對(duì)設(shè)計(jì)圖紙并進(jìn)行修改。 研究過(guò)程中的主要問(wèn)題和解決的方法： 1.傳動(dòng)方式確定 （1）攪拌機(jī)形式選擇，本設(shè)計(jì)要求臥式攪拌，考慮攪拌形式與目的，采用容器固定式臥式攪拌機(jī)。 （2）傳動(dòng)方案確定，因?qū)嚢杷俣纫蟛桓?，市?chǎng)上已有的成熟產(chǎn)品攪拌速度約為30~60r/min，過(guò)高的轉(zhuǎn)速并不會(huì)產(chǎn)生良好的攪拌效果，相反還會(huì)造成能量的浪費(fèi)。但是雖然轉(zhuǎn)速低，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩卻很大，選用符合啟動(dòng)要求的電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)速約2000r/min，因此傳動(dòng)系統(tǒng)要采用較大減速比，考慮機(jī)器尺寸和振動(dòng)噪聲要求，采用帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)組合機(jī)構(gòu)。初步設(shè)定的減速機(jī)構(gòu) （3）擺動(dòng)機(jī)構(gòu)確定 擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)有多種機(jī)構(gòu)形式，四連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)沖擊大，對(duì)桿的強(qiáng)度要求高；凸輪通過(guò)優(yōu)化運(yùn)動(dòng)軌跡則可以將運(yùn)動(dòng)沖擊大幅度降低，所以決定采用擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)。 2、基本尺寸的確定 本設(shè)計(jì)為小型攪拌機(jī)，根據(jù)其工作容量和操作人員的最佳操作位置，暫定攪拌機(jī)的外形尺寸為900*500*800mm，其中攪拌軸軸線高度600mm，攪拌容器下半部分為直徑500mm的半圓筒，上半部分為200*500*800mm的長(zhǎng)方體，筒壁厚8mm，攪拌器葉片邊緣與筒壁間隙2mm，為了實(shí)現(xiàn)更好的攪拌效果，采用雙螺帶式攪拌器，攪拌軸直徑30mm，長(zhǎng)1000mm，大螺帶直徑480mm，帶寬40mm，小螺帶直徑240mm，帶寬30mm。還有設(shè)定進(jìn)料方式和出料方式，容器桶上部設(shè)蓋子裝填物料，下部開口卸放物料，為使物料快速卸放，安裝振動(dòng)裝置使容器桶繞其軸進(jìn)行左右小幅高頻振動(dòng)，動(dòng)力由另一個(gè)電機(jī)提供，將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成左右擺動(dòng)。有了以上尺寸設(shè)定，合理布局電動(dòng)機(jī)的位置，傳動(dòng)裝置的布局，完成總體結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)，繪制機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。 3、攪拌器性能指標(biāo)的設(shè)定 攪拌器工作參數(shù)不僅反映其所能勝任的工作，更重要的是決定設(shè)計(jì)方向和一些設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇范圍。 對(duì)于主傳動(dòng)系統(tǒng)，設(shè)定正常工作轉(zhuǎn)速60r/min，啟動(dòng)時(shí)加速時(shí)間4s，穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間5min，減速時(shí)間6s，停歇時(shí)間2min。對(duì)于擺動(dòng)系統(tǒng)，設(shè)定擺角幅度15°，擺動(dòng)周期1s，運(yùn)行時(shí)間1min，停歇時(shí)間6min。 課題研究所需的參考文獻(xiàn)： [1] 陳志平，章序文，林興華．?dāng)嚢枧c混合設(shè)備設(shè)計(jì)選用手冊(cè)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，工業(yè)裝備與信息工程出版社 [2] 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