精粗飼料混合攪拌機的設計【立式電機驅動精粗飼料混合攪拌機】【優(yōu)秀含SW三維3D建模及9張CAD圖紙機械設計制造及其自動化課程畢業(yè)設計+帶任務書+開題報告+35頁加正文10500字】
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精粗飼料混合攪拌機的設計【立式電機驅動精粗飼料混合攪拌機設計】
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精粗飼料混合攪拌機的設計【立式電機驅動精粗飼料混合攪拌機設計】
前 言
隨著我國畜牧業(yè)的迅速發(fā)展,養(yǎng)殖業(yè)科技水平不斷提高,對飼料提出了更高的要求,原有的飼料廠的成料已無法同時滿足每家每戶的不同要求。飼料工業(yè)是現代畜牧業(yè)和水產養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的物質基礎,直接關系著農業(yè)、農村經濟發(fā)展和人民群眾生活水平的提高,己成為中國國民經濟的重要基礎產業(yè)之一。為了進一步提高養(yǎng)殖質量,養(yǎng)殖戶需要自行對飼料進行調整,這樣能夠滿足養(yǎng)殖戶的要求的占地面積小、制造成本低的飼料混合攪拌機便迅速在市場中熱銷。
飼料混合攪拌機的發(fā)展至今已在飼料機械行業(yè)占有重要位置,對其所開展的理論分析和實驗研究也更加深入。對混合攪拌技術的研究主要圍繞著兩個方面展開:一方面是開發(fā)新型、高效的混合設備,另一方面是合理地選擇混合設備。為了提高飼料混合攪拌機的混合質量,本課題對市場上現有的精粗飼料混合攪拌機的進行改進研究,并設計了立式電機驅動精粗飼料混合攪拌機。
關鍵詞:養(yǎng)殖業(yè);飼料;混合攪拌機;立式
目 錄
1 概述 1
1.1課題綜述 1
1.2 設計任務分析及方案選擇 3
2 結構設計 4
2.1 攪拌機總體結構設計 4
2.2 攪拌機主要結構詳細設計 4
3 傳動系統(tǒng)總體設計 8
3.1 傳動方案的擬定 8
3.2 攪龍轉速的確定 8
3.3 電機的選擇 9
3.4傳動裝置總傳動比的計算和各級傳動比的分配 11
3.5傳動裝置運動和動力參數的計算 11
4 傳動零件的設計計算 13
4.1 帶輪傳動設計 13
4.2 減速器傳動設計 14
4.3 齒輪傳動設計 15
4.4 主軸的設計與校核 20
4.5 軸承的選定及校核 25
5 其他結構設計、密封及潤滑 28
5.1 料倉門設計 28
5.2 刀片的選擇 28
5.3 潤滑和密封 29
總 結 30
致 謝 31
參考文獻 32
工程概況
本文首先分析了養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展狀況及當今飼料混合攪拌機的發(fā)展,根據設計要求,本課題設計的是電機驅動立式飼料混合攪拌機,飼料自動混合攪拌機制備動物飼料的機器,它的功能包括切割、混合攪拌各類飼料原料,該機擬采用電機帶動減速系統(tǒng)驅動機械傳動實現切割、混合各類飼料原料,通過機械傳動的結合,實現各種飼料混料的出料。
本次設計的精粗飼料混合攪拌機與傳統(tǒng)混合攪拌機相比,其葉片是錐形螺旋葉片,在混合攪拌的過程可以實現徑向及周向雙向混合攪拌,以達到快速混合攪拌均勻的目的。
16屆畢業(yè)設計 精粗飼料混合攪拌機的設計 學生姓名 何亮清 學 號 8011212237 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 機械設計 16 指導教師 王龍 日 期 塔里木大學教務處制 前 言 隨著我國畜牧業(yè)的迅速發(fā)展,養(yǎng)殖業(yè)科技水平不斷提高,對飼料提出了更高的要求,原有的飼料廠的成料已無法同時滿足每家每戶的不同要求。飼料工業(yè)是現代畜牧業(yè)和水產養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的物質基礎,直接關系著農業(yè)、農村經濟發(fā)展和人民群眾生活水平的提高,己成為中國國民經濟的重要基礎產業(yè)之一。為了進一步提高養(yǎng)殖質量,養(yǎng)殖戶需要自行對飼料進行調整,這樣能夠滿足養(yǎng)殖戶的要求的占地面積小、制造成本低的 飼料 混合 攪拌 機便迅速在市場中熱銷。 飼料混合攪拌機的發(fā)展至今已在飼料機械行業(yè)占有重要位置,對其所開展的理論分析和實驗研究也更加深入。對混合 攪拌 技術的研究主要圍繞著兩個方面展開:一方面是開發(fā)新型、高效的混合設備,另一方面是合理地選擇混合設備。 為了 提高飼料混合攪拌機的混合質量,本 課題 對市場上現有的精粗飼料混合攪拌機的進行改進研究,并設計了立式 電機驅動 精粗飼料混合攪拌機。 關鍵詞 :養(yǎng)殖業(yè);飼料; 混合攪拌機;立式 目 錄 1 概述 ........................................................................................................................................................... 1 題綜述 ........................................................................................................................................... 1 計任務分析及方案選擇 .............................................................................................................. 3 2 結構設計 .................................................................................................................................................. 4 拌機總體結構設計 ...................................................................................................................... 4 拌機主要結構詳細設計 .............................................................................................................. 4 3 傳動系統(tǒng)總體設計 ................................................................................................................................ 8 動方案的擬定 .............................................................................................................................. 8 龍轉速的確定 .............................................................................................................................. 8 機的選擇 ...................................................................................................................................... 9 動裝置總傳動比的計算和各級傳動比的分配 ......................................................................... 11 動裝置運動和動力參數的計算 ................................................................................................. 11 4 傳動零件的設計計算 ......................................................................................................................... 13 輪傳動設計 ................................................................................................................................ 13 速器傳動設計 ............................................................................................................................ 14 輪傳動設計 ................................................................................................................................ 16 軸的設計與校核 ........................................................................................................................ 20 承的選定及校核 ........................................................................................................................ 25 5 其他結構設計、密封及潤滑 ........................................................................................................... 28 倉門設計 .................................................................................................................................... 28 片的選擇 .................................................................................................................................... 28 滑和密封 .................................................................................................................................... 29 總 結 ........................................................................................................................................................... 30 致 謝 ........................................................................................................................................................... 31 參考文獻 .................................................................................................................................................... 32 工程概況 本文首先分析了養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展狀況及當今飼料混合攪拌機的發(fā)展,根據設計要求,本課題設計的是電機驅動立式飼料混合攪拌機,飼料自動混合攪拌機制備動物飼料的機器,它的功能包括切割、混合攪拌各類飼料原料,該機擬采用電機帶動減速系統(tǒng)驅動機械傳動實現切割、混合各類飼料原料,通過機械傳動的結合,實現各種飼料混料的出料。 本次設計的精粗飼料混合攪拌機與傳統(tǒng)混合攪拌機相比,其葉片是錐形螺旋葉片,在混合攪拌的過程可以實現徑向及周向雙向混合攪 拌,以達到快速混合攪拌均勻的目的。 塔里木大學畢業(yè)設計 11 概述 目前,隨著我國畜牧業(yè)的迅速發(fā)展,養(yǎng)殖業(yè)科技水平不斷提高,對飼料提出了更高的要求,原有的飼料廠的成料已無法同時滿足每家每戶的不同要求。飼料工業(yè)是現代畜牧業(yè)和水產養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的物質基礎,直接關系著農業(yè)、農村經濟發(fā)展和人民群眾生活水平的提高,為了進一步提高養(yǎng)殖質量,養(yǎng)殖戶需要自行對飼料進行調整,這樣能夠滿足養(yǎng)殖戶的要求的占地面積小、制造成本低的 飼料 混合 攪拌 機便迅速在市場中熱銷。然而,現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,這種攪拌機設備陳舊,工藝落后,生產水 平很低,顯然是不能夠滿足現代社會市場的競爭要求。 課題綜述 料 混合 攪拌機的類型及特點 飼料 混合 攪拌機根據攪龍的特點分為 立 式和 臥 式,根據動力源的不同又分牽引式,自走式和固定式。 ( 1)立式 混合 攪拌機 [1]。立式 混合 攪拌機的加工部件由 1~ 2 根垂直布置的攪龍構成,其優(yōu)點是可迅速打開并切碎大型圓、方形草捆,但混合時間較長(一般 20/左右),適合含水率相對高,粘附性較好的物料混合。立式攪拌機一般使用壽命較長,圓錐型料箱無死角,卸料干凈,不留余料。 ( 2)自走式 混合 攪拌機。自走式 混合 攪拌機 能完成除精料加工外的所有工作,即自動取料、自動稱質計量、混合攪拌、運輸和飼喂等,具有自動化程度高,效率高,視野開闊和駕駛舒適等優(yōu)點,是 混合 攪拌機中的理想產品,適合現代化 畜牧業(yè) 使用,但缺點是制造成本高。這種攪拌機由于可移動,因此又被稱為攪拌車。 ( 3)臥式 混合 攪拌機 [2]。臥式 混合 攪拌機由 2~ 3 根水平且平行布置的攪龍構成,優(yōu)點是攪拌時間短(一般 6~ 10),適合體積質量比差異大,松散和含水率相對較低的物料混合。另外,臥式混合攪拌設備外形通常較窄、較低,通過性好,也易于裝料。缺點是在處理,切割大草捆時不如立式攪拌機效率高,且攪龍容易磨損。容積相同的情況下,臥式攪拌機的配套動力一般大于立式攪拌機。 ( 4)固定式 混合 攪拌機。固定式 混合 攪拌機一般以三相電動機為動力,常見機型為臥式結構,通常放置在各種飼料儲存相對集中,取運方便的地點,將各種精粗飼料加工攪拌后,用手推車或小型機動車運至 養(yǎng)殖場 進行飼喂。該機型適合飼料加工配送中心和 養(yǎng)殖地 通道狹窄的養(yǎng)牛小區(qū)使用。 ( 5)牽引式 混合 攪拌機。牽引式 混合 攪拌機由拖拉機牽引作業(yè),物料混合及運送的動力來自拖 塔里木大學畢業(yè)設計 2 拉機動力輸出軸和液壓控制系統(tǒng)。送料時,邊行走邊進行物料混合,行至 養(yǎng)殖地 時, 即可飼喂。該機可使攪拌和飼喂連續(xù)完成,并根據需要可加裝取料系統(tǒng)。牽引式混合喂料機適合通道較寬的 飼料廠 (寬度大于 喂作業(yè)。 立式 混合 攪拌機結構原理及特點 立式混合飼料攪拌機核心部件主要由料桶、箱體、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。其結構如圖 1。 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。立式混合攪 拌機的螺旋攪龍呈錐形,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。攪龍推動飼料轉動 2~ 3 圈,可將飼料從底部推至頂部,由于攪龍的錐形結構,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,物料不斷被翻運,形成強烈的對流混合。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 攪龍旋轉的過程中,當到達某一轉速時,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)生擴散混合。以上三種混合方式是立式混合攪拌機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。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)點是可以快速打開并切碎大型圓、方形草捆,但混合時間較長 (一般 20左右 ),比較適合含水率相對較高、粘附性好的物料混合。立式攪拌機一般使用壽命較長,圓錐型料桶無死角,卸料時排料干凈,不留 余料。 圖 1料攪 混合 拌機外部結構 塔里木大學畢業(yè)設計 3 設計任務分析及方案選擇 械設計的基本原則 強度準則 要求機械零件的工作應力σ不超過許用應力 [σ ],即σ ? [σ ]。 剛度準則 要求機械零件在載荷作用下的彈性變形 y 在允許的極限值 [y]以內,即 y? [y]。 可靠性準則 對于重要的機械零件要求計算其可靠度,作為可靠性的性能指標。 振動穩(wěn)定性準則 對于高速運動的機械零件,就避免發(fā)生振動。要求其激振源的頻率與零件的固有頻率錯開 。 此外,還有耐熱性準則、壽命準則等。 務要求 本課題設計的是電機驅動立式飼料混合攪拌機,飼料自動混合攪拌機制備動物飼料的機器,它的功能包括切割、混合攪拌各類飼料原料,該機擬采用電機帶動減速系統(tǒng)驅動機械傳動實現切割、混合各類飼料原料,通過機械傳動的結合,實現各種飼料混料的出料。 塔里木大學畢業(yè)設計 4 2 結構設計 拌機總體結構設計 立式飼料混合攪拌機主要由料桶和一個垂直的錐形螺旋攪龍組成,其結構如圖 2示。其攪龍的螺旋葉片焊接在螺旋套筒上,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。螺旋 葉片上安裝有刀片,從而實現對干草的剪切加工,因此,這種混合機幾乎能夠直接加工所有粗飼料皆為長草的全混合日糧。 圖 2粗 飼料 混合 攪拌機 拌機主要結構詳細設計 桶 材料尺寸的設計計算 物料的特性主要包括容重、摩擦系數、休止角都將影響到混合的過程,因此,參數的確定首先要確定研究的物料。飼料主要由粗料和精料組成。粗料:包括青干草、青綠飼料,農作物秸桿等。精料:包括能量飼料、蛋白質飼料、以及糟渣類飼料。根據物料特性,確定物料的休止角為 55°,物料與螺旋葉片間摩擦角為 35° (系數為 為使合物料沿壁面順利下滑的要求,攪拌機的料倉壁與料倉底夾角取 100° (根據物料的結拱因素,料倉壁與料倉底夾角應在 105°~ 120°之間),螺旋葉片錐角α取 60°。 塔里木大學畢業(yè)設計 5 料箱結構尺寸如圖 2示,根據料箱容積 計算公式: )4 / 3V 212221 ???? ? ( 2 其中: h—— 裝料高度; 料箱底部半徑; 裝料高度 h 處半徑。 根據料倉壁與料倉底夾角 100°,可推出 ?801 ??? ( 2 即 )( 21 ? 若取 ,1 ?? 則 825.0?h , v= 綜合計算方便,加工容易和外形等因素,取 8 2 2 1 ??? h,這樣裝料高度小于料箱高度,飼料不會從箱頂飛出。 選料箱材料為 35 號鋼,料桶壁厚為 10厚為 80 尺寸結構如圖 2示 圖 2箱結構尺寸圖 塔里木大學畢業(yè)設計 6 圖 2 桶 結構尺寸 龍螺旋葉片參數的確定 立式混合攪拌機的螺旋攪龍呈錐形,通常由 2~ 3 片螺旋葉片(圖 2接在螺旋套筒上組成。而螺旋葉片的直徑、錐角、螺距是立式混合攪拌機核心部件 —— 攪龍的關鍵結構參數。根據對飼料中纖維飼料尺寸( 4~ 10要求,一般取底部螺旋葉片最大直徑與料 箱壁面間隙為 15右,以避免對干草等纖維飼料過度切割,所以取葉片最大直徑 850。根據攪龍推動飼料轉動 2~ 3 圈,可將飼料從底部推至頂部的要求和螺旋錐角α =60°及攪龍總體高度 790參數,取螺旋葉片 1、 2螺距 300料用螺旋葉片 3 螺距 400此設計螺旋葉片樣圖,與套筒焊接效果如圖 2示。 圖 2龍螺旋葉片 圖 2龍 筒參數的確定 螺旋套筒用于焊接葉片,并能適于剛度的要求及螺旋葉片內徑的安裝要求。 為了節(jié)省材料和減 塔里木大學畢業(yè)設計 7 少功耗,把套筒設計成由直徑不同的兩部分組成。據此,設計下部螺旋套簡直徑 400度 550部螺旋套簡直徑 250度 790料選 60 鋼。形式如圖 2示。 圖 2套筒結構尺寸 塔里木大學畢業(yè)設計 8 3 傳動系統(tǒng)總體設計 動方案的擬定 攪拌機的傳動系統(tǒng)與整機的技術經濟指標有密切關系,它影響攪拌機的結構、布局、包裝精度、傳動效率、制造以及制造成本、操作與調整是否方便等, 因此,設計傳動系統(tǒng)時必須注意滿足下列要求: ( 1)電機輸出軸和全部傳動機構需能滿足足夠的功率和扭矩,并且具有較高的傳動效率。 ( 2)各執(zhí)行件的位置、速度應有比較準確的相對關系 ,又要便于獨立調整。 ( 3)結構簡單、潤滑與密封良好 , 操作方便可靠 ,便于加工裝配 ,成本低。 ( 4)為便于調整試攪拌機 ,傳動系統(tǒng)中應設有調整機構。 該飼料攪拌機采用電機驅動,其進給與動力系統(tǒng)的動力均是由電機提供。其具體傳動形式如圖3: 圖 3動系統(tǒng)框圖 龍轉速的確定 臨界轉速是螺旋葉片 某一位置處的物料能被升運的最低轉速,同普通的垂直升運攪龍不同的是,物料在上升過程中,攪龍葉片任意物料所受到的摩擦力不是物料與料箱壁面的摩擦力,而是物料與物料之間的內摩擦力。根據垂直攪龍的臨界轉速 [1]公式可以計算出立式混合攪拌機工作的臨界轉速范圍。 假定螺旋葉片某點處有 1 個質量為 m 的物料粒,設此處螺旋直徑為 D,螺距為 S,螺旋升角為α, 攪龍以順時針旋轉,角速度為為ω,( 3數為 f? ,根據垂直攪龍的臨界轉速公式: ? )2f ???? ( 3 得: 攪龍的臨界轉速 602n ?? ?? ??? )ta n (? 電機 帶輪 減速器 齒輪 絞龍 塔里木大學畢業(yè)設計 9 ?? )ta n (?(轉 / ( 3 式中:α為錐形攪龍任意點處的螺旋升角;s?錯誤 !未找到引用源。 為物料與螺旋葉片間的摩擦角。 由于旋葉片各點處的臨界轉速各不相同,由此式可計算出攪龍臨界轉速范圍,根據此攪龍的相關參數: 螺距 S=料與葉片間摩擦角s?=35°,物料休止角 f? =55° 。 d=算攪龍的臨界轉速。 a n ????? ??? 得 ? = ? ?? )t a n (? ≈ 53( r/ ? ,計算攪龍的臨界轉速。 a n ????? ??? 得 ? = ? ?? )t a n (? ≈23( r/ 由于螺旋攪龍有錐 角,與普通攪龍不同,旋葉片各點處的臨界轉速各不相同,此攪拌機的臨界轉速范圍為 23~ 53r/ 由于飼料攪拌機是用于物料混合,當攪拌機結構參數確定后,轉速及其效率之間的關系與用于物料升運的螺旋攪龍有所區(qū)別,其最佳轉速的確定還需要通過試驗進一步分析。 機的選擇 因為本傳動的工作狀況是:工作機空載啟動,有輕微振動;按功能工作要求選擇 壓為 380V。 塔里木大學畢業(yè)設計 10 根據本次設計要求設備重量為 250~ 300軸葉片最低載荷 4機所 需工作效率,按式計算為 wP P ?? ( 3 4321a ????? ???? ( 3 查表機械傳動和摩擦副效率概略值,確定部分效率為:帶輪效率 ? ,? ,圓錐滾子軸承傳動效率 ? ,齒輪傳動效率 η 4=入得 0 =0 ×0 ×0 ×0 =η a 所需電機功率為 錯誤 !未找到引用源。 500r/合以上信息,最終選擇型號為 可選取電機參數如下表所示:外形結構如圖 3 外形參數如表 3 表 3機外形參數 型號 A B C D E F G H K 16 178 89 38 80 10 33 132 12 圖 3機結構及尺寸 塔里木大學畢業(yè)設計 11 技術參數如表 3表 3機技術參數 電機型號 額定功率 /載轉速 /(r/額定轉矩 最大轉矩 440 動裝置總傳動比的計算和各級傳動比的分配 由于該攪拌機的動力傳動系統(tǒng)的傳遞相對較簡單,傳遞的構建比較少,由于,電機選擇為速為 1440r/ 終攪龍的轉速要求為 23~ 53r/ 合到實際情況,確定總傳動比為 42,選擇帶輪傳動比為 2,減速器傳動比為 14,齒輪傳動比為 減速系統(tǒng)后攪龍轉速為 34.3 r/ 符合攪龍臨界轉速要求。 動裝置運動和動力參數的計算 在選定電動機的型號、分配傳動比之后,應計算傳動裝置的運動和動力參數,即各軸的轉速,功率和轉矩,為后面進行傳動零 件的設計計算提供計算數據。 計算各軸運動和動力參數時,先將傳動裝置中各軸從高速到低速依次編號為電動機軸、Ⅰ軸(減速器輸入軸)、Ⅱ軸(減速器輸出軸)、Ⅲ軸(工作機軸)。 并設: 321 i,i,i—— 相鄰兩軸間的傳動比; 231201 ,, ???—— 相鄰兩軸間的傳動效率; 321 ,—— 各軸的輸入功率( 321 T,T,T—— 各軸的輸入轉矩( N· m); 321 n,n,n—— 各軸的轉速( r/ 則可由電機軸至工作機軸方向依次推算,計算得到各軸的參數。 (1)各軸的速度 01n 3 式中: 電機的滿載轉速( r/ 塔里木大學畢業(yè)設計 12 0i—— 電機軸至Ⅰ軸的傳動比 。 同理 112n 23n 余類推 (2)各軸輸入功率 01?? 電機的實際輸出功率( η 01—— 電機與一軸間的傳動效率。 同理 1212 ??? 其余類推 (3)各軸輸入轉矩 001d1 ?? ?式中: —— 電動機軸的輸出轉矩( N· m)。 其中: —— 電動機實際輸出功率( 電動機轉速( r/ 所以 001d1 ?? ?11212 ?? ? 其余類推 將上述結果列入表 3后面的合計計算使用 。 表 3運動和動力參數 軸號 功率 P/矩 T( N· m) 轉速 n( r/ 傳動比 i 效率η 電動機軸 440 2 速器傳入軸 20 14 速器傳出軸 4 作機軸 — —— 塔里木大學畢業(yè)設計 13 4 傳動零件的設計計算 輪傳動設計 (1) 計算設計功率 由表查得工作情況系數 K 故 c ???? (2) 選擇帶型號 根據 3kw,470r/手冊初步選用 A 型帶 (3) 選取帶輪基準直徑 由表選取小帶輪基準直徑 0d 1 ? ,則(設滑動率 ,傳動比 i=2) 1 5 8280)d)1(d 12 ???????? 取直徑系列值: 158(4) 驗算帶速 0060 1 4 70801 0 0060v 11 ?? ????? ?? nd d(4在 (5s)范圍內,帶速合適。 (5) 確定中心 a 和帶的 基準長度 在 )()(??? 選中心距 a=400 704121d ?????? )(? 查圖選取 A 型帶的標準基準長度 670d ?8)(8)](2[)(2a 2122121 ??????? ?? (4代入數據可得, a≈400