涂層漿料攪拌機(jī)的設(shè)計(jì)

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涂層漿料攪拌機(jī)的設(shè)計(jì)摘要著生產(chǎn)和流通的日益社會(huì)化，現(xiàn)代化，尤其是半個(gè)世紀(jì)以攪拌機(jī)產(chǎn)品得到了飛速的發(fā)展，在市場(chǎng)商品交換的重要地位也越來(lái)越來(lái)突出，目前，已普遍引起人們的重視。科技的發(fā)展在當(dāng)代社會(huì)各個(gè)不同的領(lǐng)域都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。特別是機(jī)械化，自動(dòng)化設(shè)備的普遍應(yīng)用，更為這些領(lǐng)域增添了活力，機(jī)械行業(yè)也不例外。現(xiàn)在大部分的攪拌機(jī)過(guò)程已有手工作業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械化作業(yè)。這不僅僅降低了人的勞動(dòng)程度，而且也加快了生產(chǎn)速度，提高了生產(chǎn)率，同時(shí)也使機(jī)械攪拌機(jī)的形式在不斷的改進(jìn)、革新，使廣大的消費(fèi)者普遍能夠接受。這在客觀上促進(jìn)了攪拌機(jī)的營(yíng)銷(xiāo)，提高了攪拌機(jī)在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力，也可以為企業(yè)帶來(lái)高額的利潤(rùn)。本課題是設(shè)計(jì)漿料攪拌機(jī)，涂層織物涂刮的漿料粘度很高，由甲苯、丙酮、有機(jī)漿料等按一定的比例充分混合攪拌組成，攪拌順序和時(shí)間加以控制。關(guān)鍵詞： 機(jī)械；現(xiàn)代化 ；攪拌機(jī)1ABSTRCTThe production and circulation of the increasing socialization, modernization, especially for half a century by mixing machine products has been rapid development, an important position in the market of commodity exchange also becomes more and more outstanding, at present, has been widely attention.The development of science and technology have had a profound impact on the contemporary social different fields. Especially the universal application of mechanization, automation equipment, more of these fields and add a dynamic, mechanical industry is no exception. Now the existing manual mixer most into mechanical work. This not only reduces the labor intensity of people, but also to accelerate the speed of production, enhance productivity, but also the mechanical mixing machine in the form of continuous improvement, innovation, so that the majority of consumers are generally able to accept. This promotes the mixing machine marketing objectively, improves the mixing machine in the market, also can bring high profit for the enterprise.This topic is the design of slurry mixer, coating fabric material scraping slurry viscosity is very high, by toluene, acetone, organic slurry, etc. according to a certain proportion of fully mixed stirring composition, stirring time order and control.KEY WORDS：Machine ；Modernize Up；Bowl Type; Mixing Machine2目 錄摘要 ......................................................................1ABSTRCT ...................................................................2第 1 章 緒論 ...............................................................51.1 課題背景 ..........................................................51.2 攪拌機(jī)概述及發(fā)展趨勢(shì) ...............................................51.2.1 攪拌機(jī)械概述 ..................................................51.2.2 國(guó)內(nèi)外攪拌機(jī)械的現(xiàn)狀與發(fā)展 ....................................61.2.3 攪拌機(jī)械的特點(diǎn)及發(fā)展方向 ......................................91.4 攪拌機(jī)設(shè)計(jì)的重要性 ................................................10第 2 章 漿料攪拌機(jī)的設(shè)計(jì)方案 ..............................................132.1 研究?jī)?nèi)容 ..........................................................132.2 漿料攪拌機(jī)的設(shè)計(jì)方案 ..............................................142.2.1 總體方案 .....................................................142.2.2 攪拌容器 .....................................................15第 3 章 漿料攪拌機(jī)的零部件設(shè)計(jì) ............................................193.1 攪拌葉輪的設(shè)計(jì) ....................................................193.1.1 已知參數(shù)和工作條件 ..........................................193.1.2 確定攪拌葉輪長(zhǎng)度和直徑 .......................................193.1.3 葉輪的速度 ...................................................193.1.4 葉輪的校核 ...................................................203.2 生產(chǎn)能力 ..........................................................233.3 功率 ..............................................................243.4 端蓋的設(shè)計(jì)校核 ....................................................2433.5 軸的設(shè)計(jì)校核 ......................................................253.6 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 ............................................273.6.1 傳動(dòng)軸強(qiáng)度計(jì)算 ..............................................283.6.2 傳動(dòng)軸的疲勞強(qiáng)度校核 ........................................293.6.3 傳動(dòng)軸的接觸應(yīng)力校核 ........................................32結(jié)論 .....................................................................33致謝 .....................................................................36參考文獻(xiàn) .................................................................374第 1 章 緒論1.1 課題背景 涂層織物涂刮的漿料粘度很高，由甲苯、丙酮、有機(jī)漿料等按一定的比例充分混合攪拌組成，攪拌順序和時(shí)間一定要加以控制。本次課題設(shè)計(jì)的漿料攪拌機(jī)是一種帶葉片的軸在圓筒或槽中旋轉(zhuǎn)用以把甲苯、丙酮、有機(jī)漿料混合攪拌的機(jī)械。主要由拌筒、加料、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、機(jī)架和支承裝置等組成。漿料攪拌機(jī)是一種十分重要的施工設(shè)備，廣泛應(yīng)用于房產(chǎn)、公路、鐵路、建筑、橋梁、港口、機(jī)場(chǎng)等工程中，在“十二五”期間，我國(guó)眼建設(shè)一大批基礎(chǔ)建設(shè)等重點(diǎn)工程，同時(shí)也要進(jìn)行大量的城市道路、城鎮(zhèn)住宅的開(kāi)發(fā)與建設(shè)，這都需要用到大量的漿料攪拌機(jī)，所以現(xiàn)在正是發(fā)展、研究漿料攪拌機(jī)的大好時(shí)機(jī)，有非常大的實(shí)用前景。機(jī)械攪拌反應(yīng)器適用于各種物性（如粘度、密度）和各種操作條件（溫度、壓力）的反應(yīng)過(guò)程，廣泛應(yīng)用于合成材料、合成纖維、合成橡膠、醫(yī)藥、農(nóng)藥、化肥、染料、涂料、食品、冶金、廢水處理等行業(yè)。如實(shí)驗(yàn)室的攪拌反應(yīng)器可小至數(shù)十毫升，而污水處理、濕法冶金、磷肥等工業(yè)大型反應(yīng)器的容積可達(dá)數(shù)千立方米。除用作反應(yīng)器外，攪拌反應(yīng)器還可大量用于混合、分散、溶解、結(jié)晶、萃取、吸收或解吸、傳熱等操作。1.2 攪拌機(jī)概述及發(fā)展趨勢(shì)1.2.1 攪拌機(jī)械概述在生產(chǎn)過(guò)程中，通常用到的攪拌器種類(lèi)有槳式攪拌器、渦輪式攪拌器、推進(jìn)式攪拌器、錨式攪拌器、框式攪拌器、螺帶式攪拌器等。各類(lèi)攪拌器由于其構(gòu)造，性能等差異，使其能夠分別適用于生產(chǎn)中各種不同的工況。槳式攪拌器又可分為平直葉和折葉攪拌器兩種。這類(lèi)攪拌器的結(jié)構(gòu)和加工都比較簡(jiǎn)單。攪拌器直徑 d 與釜徑 D 之 比d／D 為 0．35～0．8，其運(yùn)轉(zhuǎn)速度為 10～100r／ min，為大型低速攪拌器，適用于低、5中等粘度物料的混合及促進(jìn)傳熱，可溶固體的混合與溶解等場(chǎng)合。渦輪式攪拌器又可分為開(kāi)啟渦輪式和圓盤(pán)渦輪式兩類(lèi)，每類(lèi)又可分為平直葉、折葉、后彎葉三種。渦輪式攪拌器外形結(jié)構(gòu)上與槳式攪拌器類(lèi)似，只是葉片較多。攪拌器直徑 d 與釜徑 D 之比d／D 為 0．17～0．5，轉(zhuǎn)速為 30～500r／min。旋轉(zhuǎn)時(shí)有較高的局部剪切作用，能得到高分散度微團(tuán)，適用于氣液混合及液液混合或強(qiáng)烈攪拌的場(chǎng)合，常用于低中等粘度物料 (μ<5 ×10 cP)。就一開(kāi)啟式和圓盤(pán)式相比較而言，其構(gòu)造上差異造成開(kāi)啟式比圓盤(pán)式循環(huán)流量更大，軸向混合效果更好。推進(jìn)式攪拌器也常被稱為旋槳式攪拌器。顧名思義，其葉片形式類(lèi)似于輪船上的螺旋槳。攪拌器直徑 d 與釜徑 D 之比 d／D 為 0．2～0．5，轉(zhuǎn)速較高，為 100～800r／min。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生較大的軸向循環(huán)流量，宏觀混合效果較好，適用于均相液體混合等攪拌不是非常強(qiáng)烈的以宏觀混合為目的的攪拌場(chǎng)合，常用于低粘度料液 (μ<2000cP) 的混合?？蚴綌嚢杵鞯臄嚢柰饩壟c釜壁間隙很小，d／D 為 0．9～0．98，此特點(diǎn)使得攪拌時(shí)物料不易產(chǎn)生死區(qū)。轉(zhuǎn)速為 1～100r ／min，為低速攪拌器，只產(chǎn)生切線流，剪切作用小，無(wú)軸向混合，適用于高粘度物料的攪拌。如精細(xì)產(chǎn)品涂料油漆、化妝品的生產(chǎn)過(guò)程中常用到此類(lèi)攪拌器。螺帶式攪拌器是把一定螺距的螺旋形鋼帶固定在攪拌軸上，螺帶外緣很接近釜壁。攪拌時(shí)，物料沿釜壁上升，沿軸向下運(yùn)動(dòng)。適用于高粘度料液的混合。本課題涉及到學(xué)生在大學(xué)期間所學(xué)的工程制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理等基礎(chǔ)知識(shí)，通過(guò)本次設(shè)計(jì)，訓(xùn)練學(xué)生掌握獨(dú)立進(jìn)行科學(xué)研究的方法，掌握文獻(xiàn)查閱并能綜合分析，發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題的能力。1.2.2 國(guó)內(nèi)外攪拌機(jī)械的現(xiàn)狀與發(fā)展攪拌機(jī)發(fā)展初期，先是世界知名企業(yè)在中國(guó)建攪拌機(jī)生產(chǎn)企業(yè)，如德國(guó) maxit 集團(tuán)、漢高公司、法國(guó)圣哥班等，這些公司不僅給中國(guó)帶來(lái)了先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，同時(shí)也帶來(lái)了國(guó)際先進(jìn)的管理經(jīng)驗(yàn)，對(duì)推動(dòng)我國(guó)攪拌機(jī)的發(fā)展提供了很大的幫助。 隨后，我國(guó)的企業(yè)家也向攪拌機(jī)領(lǐng)域滲透，起初主要是引進(jìn)國(guó)外技術(shù)和設(shè)備生產(chǎn)、使用攪拌機(jī)，投資大，生產(chǎn)成本較高。我國(guó)攪拌機(jī)技術(shù)研究始于 20 世紀(jì) 80 年代，直到 90 年代6末期，才開(kāi)始出現(xiàn)具有一定規(guī)模的攪拌機(jī)生產(chǎn)企業(yè)。進(jìn)入 21 世紀(jì)以來(lái)，在市場(chǎng)推動(dòng)和政策干預(yù)的雙重作用下，我國(guó)攪拌機(jī)行業(yè)已逐步從市場(chǎng)導(dǎo)入期向快速成長(zhǎng)期過(guò)渡。隨著國(guó)家相關(guān)政策的推動(dòng)，國(guó)外先進(jìn)理念和先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)，以及各級(jí)政府、生產(chǎn)企業(yè)、用戶的積極努力，我國(guó)攪拌機(jī)行業(yè)穩(wěn)步發(fā)展。攪拌機(jī)科研開(kāi)發(fā)、原料供應(yīng)、產(chǎn)品生產(chǎn)、物流及產(chǎn)品應(yīng)用的完整產(chǎn)業(yè)鏈已初步形成。 目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快的長(zhǎng)江三角洲、珠江三角洲和環(huán)渤海地區(qū)仍然是攪拌機(jī)發(fā)展最快的三個(gè)地區(qū)，80%以上的攪拌機(jī)企業(yè)都集中在此。上海市是我國(guó)開(kāi)展科研工作最早的城市之一，也是目前發(fā)展攪拌機(jī)生產(chǎn)量最大的地區(qū)；北京市近幾年攪拌機(jī)市場(chǎng)異?；钴S。特別是北京奧運(yùn)工程對(duì)攪拌機(jī)的使用，如國(guó)家體育場(chǎng)和國(guó)家游泳中心建設(shè)都被北京市建委作為攪拌機(jī)應(yīng)用示范項(xiàng)目率先使用攪拌機(jī)；廣州市攪拌機(jī)市場(chǎng)穩(wěn)步發(fā)展；天津市以建筑施工示范工程為市場(chǎng)拉動(dòng)點(diǎn)，攪拌機(jī)市場(chǎng)發(fā)展速度也較為速猛；近兩年，鄭州、成都、蘇州、南昌等地?cái)嚢铏C(jī)市場(chǎng)得到了較快發(fā)展，上海、北京、廣州、常州等城市的攪拌機(jī)市場(chǎng)相對(duì)趨于成熟。近幾年在國(guó)家及各級(jí)政府的扶持和政策引導(dǎo)下，一些企業(yè)協(xié)同科研院所和大專院校的科技力量，紛紛投資自主研發(fā)攪拌機(jī)生產(chǎn)、流通、使用的相關(guān)設(shè)施設(shè)備，并與相關(guān)行業(yè)協(xié)會(huì)共同努力，在標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)品認(rèn)定、市場(chǎng)準(zhǔn)入等方面取得了突破性進(jìn)展。目前全國(guó)主要攪拌機(jī)生產(chǎn)設(shè)備企業(yè) 20 余家，物流設(shè)施制造企業(yè)十幾家，施工設(shè)備生產(chǎn)企業(yè) 10 余家，技術(shù)水平正逐步達(dá)到國(guó)外先進(jìn)水平，初步形成了我國(guó)攪拌機(jī)相關(guān)設(shè)施設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化，大大降低了攪拌機(jī)的生產(chǎn)、物流、施工成本，基本滿足了國(guó)內(nèi)攪拌機(jī)市場(chǎng)的需求。目前主要使用的混合設(shè)備有攪拌機(jī)、輪式漿料攪拌機(jī)以及圓筒漿料攪拌機(jī)等，攪拌機(jī)、輪式漿料攪拌機(jī)和圓筒漿料攪拌機(jī)都屬于一次混合設(shè)備；其中圓筒攪拌機(jī)除構(gòu)造簡(jiǎn)單外還有生產(chǎn)率高、生產(chǎn)可靠等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)踐證明，用于一次混合是一種行之有效的設(shè)備。但目前還存在內(nèi)壁粘料現(xiàn)象、混合時(shí)間不足以及震動(dòng)較大等缺點(diǎn)。攪拌機(jī)是由多個(gè)參數(shù)決定的，用任何一個(gè)單一參數(shù)來(lái)描述一臺(tái)攪拌機(jī)是不可能的。軸功率、 槳葉排液量、壓頭、槳葉直徑及攪拌轉(zhuǎn)速是描述一臺(tái)攪拌機(jī)的五個(gè)基本參數(shù)。在攪拌槽中，要使微團(tuán)相互碰撞，唯一的辦法是提供足夠的剪切速率。從攪拌機(jī)理看，正是由于流體速度差的存在，才使流體各層之間相互混合，因此，凡攪拌過(guò)程總是涉7及到流體剪切速率。剪切應(yīng)力是一種力，是攪拌應(yīng)用中氣泡分散和液滴破碎等的真正原因。因小槽與大槽相比，小槽攪拌機(jī)往往具有:高轉(zhuǎn)速、小槳葉直徑及低葉尖速度等特性，而大槽攪拌機(jī)往往具有低轉(zhuǎn)速、大槳葉直徑及高葉尖速度等特性。圓盤(pán)造球機(jī)是球團(tuán)生產(chǎn)工藝中的制造生球的設(shè)備。其結(jié)構(gòu)組成為轉(zhuǎn)動(dòng)心軸結(jié)構(gòu)，造球機(jī)圓盤(pán)支承在主軸上，主軸靠前端兩支點(diǎn)鉸接于設(shè)備底座的支承軸上，主軸箱的末端通過(guò)傾角調(diào)整器于底座相連。其工作原理是，機(jī)體上周邊圓盤(pán)與水平成 30-55 度的傾斜角度，可在規(guī)定的范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)。電機(jī)通過(guò)齒輪減速機(jī)和一對(duì)圓錐齒輪來(lái)帶動(dòng)圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)。盤(pán)上裝有噴水管及刮料板等裝置。粉料加進(jìn)盤(pán)內(nèi)被水濕潤(rùn)后，不斷翻滾形成料粒-小料球-大料球，當(dāng)小球偏向盤(pán)的中部繼續(xù)滾大時(shí)，則滾向盤(pán)邊排出。包括電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、圓盤(pán)、支架、刮刀、支座、齒輪、底座和機(jī)座，圓盤(pán)調(diào)整裝置位于機(jī)座上與底座連接，電動(dòng)機(jī)、行星齒輪減速機(jī)、小齒輪位于同一直線上，安裝在機(jī)座上，其中小齒輪安裝在行星齒輪減速機(jī)軸上，與大齒輪相嚙合，大齒輪位于主軸上，與支座、機(jī)座相連接，刮刀裝置與支架連接位于機(jī)座上，圓盤(pán)與主軸、大齒輪連接成一體位于底座上。該機(jī)用行星齒輪減速機(jī)代替ＺＱ減速機(jī)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，與電機(jī)直線連接，整體重量輕，電機(jī)功率小，節(jié)約能源，易加工，制造成本低，且使用壽命長(zhǎng)，工作效率高。近年來(lái)國(guó)外攪拌機(jī)發(fā)展很快, 種類(lèi)很多,結(jié)構(gòu)各異。據(jù)我們初步統(tǒng)計(jì), 不同結(jié)構(gòu)型式的攪拌機(jī)有 30 余種; 生產(chǎn)率大小不等,, 有供實(shí)驗(yàn)室科研用的小型攪拌機(jī)。當(dāng)然, 在各種攪拌機(jī)中行的工藝過(guò)程是比較復(fù)雜的, 要在每臺(tái)攪拌機(jī)內(nèi)準(zhǔn)確區(qū)分這蘭個(gè)過(guò)程是很困難的。一般, 輾輪式攪拌機(jī)是以輾壓為主, 而葉片式攪拌機(jī)則以混合為主。隨著目前造型工藝的不斷進(jìn)展, 出現(xiàn)了高壓造型等新工藝, 但仍以粘土型芯料為主。不過(guò)對(duì)粘土型芯料的各種性能提出了新的要求( 如高壓造型用的一般型料濕壓強(qiáng)度在 1 公斤/厘米2 左右 , 水分為 1.3 、2.7 拓, 粘土為 6 、10 拓) , 且需在很短的時(shí)間內(nèi)使水分、粘土與料子充分混制, 達(dá)到所需的性能。另一方面 ,隨著鑄造生產(chǎn)機(jī)械化、自動(dòng)化程度不斷提高,單位時(shí)間內(nèi)型芯料的需要量大幅度增加。為此, 攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)需作較大的改8進(jìn)。攪拌機(jī)按工作方式可分為間歇式攪拌機(jī)和連續(xù)式攪拌機(jī)兩類(lèi)。下面分別列舉國(guó)外幾種有代表性的攪拌機(jī), 加以介紹。間歇式攪拌機(jī), 即為一次加料, 混制后一次卸料的攪拌機(jī)。本世紀(jì)初出現(xiàn)了第一臺(tái) Si m p s o n 型輾輪式攪拌機(jī)。該機(jī)有笨重的輾輪來(lái)輾壓型芯料, 主軸轉(zhuǎn)速較低, 故混制時(shí)間長(zhǎng), 生產(chǎn)率低。該機(jī)以輾壓與搓研作用為主,混制的型芯料質(zhì)量較高。但沉重的輾輪易使混制的型芯料粒度變細(xì), 影響料子的質(zhì)量。同時(shí), 沉重的輾輪也不利于提高主軸轉(zhuǎn)速, 阻礙生產(chǎn)率的提高。間歇式攪拌機(jī)有加料和卸料的輔助時(shí)間，這個(gè)時(shí)間約 30 秒左右，因此對(duì)單位時(shí)間內(nèi)的生產(chǎn)能力是一個(gè)很大的損失。尤其對(duì)那些自動(dòng)化程度高的造型、混料處理系統(tǒng)，更是不利。因此，連續(xù)性攪拌機(jī)近幾年來(lái)受到重視。連續(xù)式攪拌機(jī)生產(chǎn)率較高, 應(yīng)用也較廣。但一般混制質(zhì)量較低 , 輔助機(jī)構(gòu)較復(fù)雜, 適用于混制大量的單一型芯料及背料。隨著我國(guó)鑄造機(jī)械化自動(dòng)化程度的不斷提高, 對(duì)雙輾盤(pán)攪拌機(jī)等連續(xù)攪拌機(jī), 也需加以研制。1.2.3 攪拌機(jī)械的特點(diǎn)及發(fā)展方向攪拌混合設(shè)備是一種應(yīng)用廣泛、品種繁多的流體機(jī)械產(chǎn)品，適用于化工、冶金、醫(yī)藥、食品和飼料等領(lǐng)域。攪拌操作是工業(yè)反應(yīng)過(guò)程的重要環(huán)節(jié)，它的原理涉及流體力學(xué)、傳熱、傳質(zhì)及化學(xué)反應(yīng)等多種過(guò)程，而攪拌器是為了使攪拌介質(zhì)獲得適宜的流動(dòng)場(chǎng)而向其輸入機(jī)械能量的裝置。因此攪拌器也叫做 Mixer，或叫做Agitator,Stirrer。廣義的攪拌還包括將固體微粒分散懸浮在溶液里面或?qū)⑷芤鹤兂删鶆虻娜榛?，因此它包括分散器和均質(zhì)機(jī)。某些攪拌器能產(chǎn)生極大的剪切力，以獲得細(xì)化的粒子比膠體磨大 10 倍以上的亞微米懸浮體，因此，可用于制造色拉醬、美容乳之類(lèi)的精細(xì)食品和化學(xué)品。石化工業(yè)常用于聚氯乙烯合金、順丁橡膠合釜、反應(yīng)釜、汽提釜等統(tǒng)稱為攪拌容器（Agitatored Vessels，或 Stirred Vessels）。鑒于大多數(shù)攪拌機(jī)機(jī)構(gòu)復(fù)雜、動(dòng)作精確、遠(yuǎn)行速度快、工位多,所以應(yīng)力求其工作協(xié)調(diào)可靠,盡量少發(fā)生故障和誤動(dòng)作。為此，要設(shè)法改善自動(dòng)攪拌機(jī)及自動(dòng)攪拌機(jī)線的整機(jī)造型、總體布局、故障顯示和安全防護(hù)等措施。9近年來(lái)，攪拌器和攪拌容器獲得飛速發(fā)展的同時(shí)，正面臨著滿足合理利用資源、節(jié)能降耗和對(duì)環(huán)境保護(hù)要求的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。攪拌器和攪拌容器在服從裝置規(guī)模經(jīng)濟(jì)化和品種多樣化的同時(shí)，正日趨大型化。日立制作所自 1949 年生產(chǎn)攪拌反應(yīng)釜以來(lái)已為聚氯乙烯、對(duì)苯二甲酸、苯乙烯單體、聚丙烯等裝置生產(chǎn)了攪拌反應(yīng)釜近 4000 臺(tái)，容器的最大容量達(dá) 576m3 ，最大直徑達(dá) 7620 mm，圓筒部分最大長(zhǎng)度達(dá) 44380 mm，設(shè)計(jì)壓力最大 28 MPa，設(shè)計(jì)溫度最高 530 ℃，電機(jī)最大功率達(dá) 1100 kW?；诠?jié)能的要求，開(kāi)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)械傳動(dòng)?；诮档彤a(chǎn)品總體成本、減少維修保養(yǎng)成本和提高設(shè)備平均維修間隔時(shí)間的要求，大大提高了設(shè)備運(yùn)行壽命。基于滿足衛(wèi)生和降低清洗和殺菌成本的要求，實(shí)現(xiàn)了 CIP(就地清洗 )和 SIP(就地殺菌)，提高了自動(dòng)化水平，避免了人與產(chǎn)品的接觸，減少了人工操作和待機(jī)時(shí)間，大大提高了產(chǎn)品的衛(wèi)生水平。1.4 攪拌機(jī)設(shè)計(jì)的重要性根據(jù)攪拌器的形狀可以分成直葉槳式、開(kāi)啟渦輪式、推進(jìn)式、圓盤(pán)渦輪式、錨式、螺帶式、螺旋式等；根據(jù)不同液體的粘度可以分為低粘度液攪拌器、中高粘度液攪拌器。低粘度液攪拌器，如：三葉推進(jìn)式葉輪，折葉槳式 (2～4 折葉)，6 直葉渦輪式，超級(jí)混合葉輪式 (HR]O0，HV200)等 ；中高粘度液攪拌器如：錨式、螺桿葉輪式，雙螺旋螺帶葉輪型，超混臺(tái)攪拌器 (MR205，305)等。為了達(dá)到成品高精度、高品質(zhì)化要求，國(guó)外，特別是日本開(kāi)發(fā)了新型的攪拌裝置 ，以滿足高粘度產(chǎn)品的生產(chǎn)需要。如倒圓錐形螺帶翼式攪拌器、超混合攪拌器、高性能浮動(dòng)攪拌槽、超振動(dòng) α型攪拌器等。 在對(duì)物料的攪拌操作中，人們希望實(shí)現(xiàn)多種攪拌目的，因此了解各種攪拌器的特點(diǎn)，選擇適宜的葉輪型式，設(shè)計(jì)出符合流動(dòng)狀態(tài)特性的攪拌器是非常重要的。攪拌槽內(nèi)的液體進(jìn)行著三維流動(dòng)，為了區(qū)分?jǐn)嚢铇~排液的流向特點(diǎn)，根據(jù)主要排液方向，按圓柱坐標(biāo)把典型槳葉分成徑向流葉輪和軸向流葉輪 。齒片式、平葉槳式、直葉圓盤(pán)渦輪式和彎曲葉渦輪式在無(wú)擋板攪拌槽中除了使液體產(chǎn)生與葉輪一起回轉(zhuǎn)的周向流外，還由于葉輪的離心力是液體沿葉片向槽壁射出，形成強(qiáng) 大有力的徑向流，故稱這些葉10輪為徑向流葉輪。徑向流葉輪攪拌器旋轉(zhuǎn)時(shí)，將物料由軸向吸入再?gòu)较蚺懦觯~輪功率消耗大，攪拌速度較快，剪切力強(qiáng)。在湍流狀態(tài)下，推進(jìn)式葉輪除了產(chǎn)生周向流動(dòng)外，還產(chǎn)生大量軸向流動(dòng)，是典型的軸向流葉輪。折葉渦輪式葉輪與直葉圓盤(pán)渦輪和彎曲葉渦輪式葉輪相比，軸向流成分較多，多用于軸向流的場(chǎng)合。螺帶式和螺桿式葉輪使高粘度物料產(chǎn)生軸向流動(dòng)，也屬軸向流葉輪型式。軸向流葉輪攪拌器不存在分區(qū)循環(huán)，單位功率產(chǎn)生的流量大，剪切速率小且在槳葉附近較大范圍內(nèi)分布均勻，具有較強(qiáng)的最大防脫流能力。新型軸向流葉輪 在通常情況下，大量的攪拌設(shè)備用于低粘物系的混合和固一液懸浮操作，要求葉輪能以低的能耗提供高的軸向循環(huán)流量。由于傳統(tǒng)的推進(jìn)式葉輪葉片為復(fù)雜的立體曲面，雖能滿足要求，但制造卻很困難，亦不易大型化。因此競(jìng)相開(kāi)發(fā)節(jié)能高效 、造價(jià)低廉且易于大型化的第二代高效軸流攪拌器成為混合設(shè)備公司的目標(biāo)。美國(guó)萊寧公司開(kāi)發(fā)了A310 和 A315 系列。 國(guó)內(nèi)如北京化工大學(xué)和華東理工大學(xué)等也分別開(kāi)發(fā)了 CBY 軸流槳和翼型槳；中國(guó)石油化工學(xué)院的沈惠平教授等人還研制開(kāi)發(fā)了一種新型高效易于加工的軸流式攪拌葉輪。它是一種空間扭曲板材型槳葉，從葉片端部看，它由許多相似的拱組成，與其所處半徑有關(guān)，且具有合理的葉片傾角、拱度及葉片寬度。新型攪拌混合設(shè)備 近年來(lái)歐洲和 Et 本開(kāi)發(fā)了很多種適用于高粘和超高粘物系的臥式自清潔攪拌設(shè)備。瑞士臥式雙軸全相(AllPhase)型攪拌機(jī)就是典型的一例。 另外，北京燕山石油化工有限公司設(shè)計(jì)院針對(duì)在大直徑、低轉(zhuǎn)速、介質(zhì)較粘稠的場(chǎng)合，設(shè)計(jì)了一種復(fù)合式攪拌器，很好地解決了無(wú)法配備大功率的電機(jī)，存在制造、檢修 以及安裝的困難等問(wèn)題。復(fù)合式攪拌器的結(jié)構(gòu)如圖 1.8 所示。 設(shè)備設(shè)計(jì)智能化的實(shí)現(xiàn) 根據(jù)混合專家的經(jīng)驗(yàn)和常識(shí)，將攪拌混合設(shè)備與自動(dòng)控制技術(shù)相結(jié)合，在混合設(shè)11備選型和設(shè)計(jì)中運(yùn)用人工智能技術(shù)(AJ)和基于知識(shí)的系統(tǒng)(KBS)，即實(shí)現(xiàn)了混合設(shè)備選型和設(shè)計(jì)的智能化。攪拌設(shè)備設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)采用總設(shè)計(jì)任務(wù)控制各階段設(shè)計(jì)分任務(wù)，分任務(wù)調(diào)度相應(yīng)的設(shè)計(jì)知識(shí)和數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)混合設(shè)備的專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)的組織方法。通過(guò)仔細(xì)的分析、歸屬，用智能化設(shè)計(jì)系統(tǒng)原型階段性地實(shí)現(xiàn)混合設(shè)備的設(shè)計(jì)過(guò)程，可以把其表示為一系列的設(shè)計(jì)過(guò)程的鏈?zhǔn)叫蛄小８麟A段相對(duì)獨(dú)立又相互連續(xù)，其中每一個(gè)設(shè)計(jì)階段都將設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)傳遞給后繼設(shè)計(jì)過(guò)程 L6j。該系統(tǒng)從攪拌葉輪的選型、過(guò)程設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)和經(jīng)濟(jì)分析評(píng)價(jià)，到最終機(jī)械繪圖的全過(guò)程的都給出了智能化的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。它可應(yīng)用于牛頓流體和非牛頓流體，液一液體系、固 一液體系和氣 一液體系，并且可以處理容積超過(guò)上百立方米的應(yīng)用體系。20 世紀(jì) 90 年代以來(lái)，有關(guān)攪拌設(shè)備選型和設(shè)計(jì)的專家系統(tǒng)在國(guó)外已有少量報(bào)道。如 1994 年美國(guó) Chemineer 公司報(bào)道了該公司有一個(gè)用于渦輪式攪拌設(shè)備設(shè)計(jì)的知識(shí)庫(kù)軟件 AgDesign，據(jù)稱該公司 90％頂伸人攪拌器的設(shè)備均已用此軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。芬蘭的 Lappeenranta 工業(yè)大學(xué)在 1994 年發(fā)表了有關(guān)混合設(shè)備初步設(shè)計(jì)的知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在國(guó)內(nèi)，浙江大學(xué)也正與大型石化企業(yè)合作開(kāi)發(fā)攪拌槽式反應(yīng)器的智能化輔助選型和設(shè)計(jì)軟件。無(wú)論在國(guó)內(nèi)和國(guó)外，攪拌機(jī)已涉及到各行各業(yè)，面廣量大，對(duì)人民生活，國(guó)際貿(mào)易以及國(guó)防建設(shè)等都帶來(lái)了深刻的影響。隨著人民生活水平的不斷提高，物質(zhì)和精神生活上都有了更高的要求，很難想象現(xiàn)代生活中如果沒(méi)有了攪拌機(jī)會(huì)是什么樣的，但是我國(guó)的攪拌機(jī)業(yè)起步相對(duì)來(lái)說(shuō)還是比較晚的。為了快速的發(fā)展我國(guó)的攪拌機(jī)工業(yè)，需要加快步伐研制出適合中國(guó)國(guó)情的先進(jìn)的攪拌機(jī)設(shè)備。對(duì)于做設(shè)計(jì)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)無(wú)疑是一次很好的學(xué)習(xí)和鍛煉自己的機(jī)會(huì)。設(shè)計(jì)是對(duì)四年來(lái)所學(xué)知識(shí)的一個(gè)總結(jié)和融會(huì)貫通。以前所學(xué)的全都是課本上的理論性的知識(shí)，而這樣的一次設(shè)計(jì)使我們將課本知識(shí)和實(shí)際問(wèn)題緊密的聯(lián)系到一起了，綜合的運(yùn)用了所學(xué)的理論知識(shí)和技能。另外通過(guò)做設(shè)計(jì)還提高了我們分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力；培養(yǎng)收集、閱讀和分析參考資料，運(yùn)用各種標(biāo)準(zhǔn)和工具書(shū)，編寫(xiě)技術(shù)工作文件的能力；培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)研究，運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理能力；培養(yǎng)翻譯外文資料的能力，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算和制圖等基本技能。對(duì)12于即將走向工作崗位的同學(xué)門(mén)來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是一次很好的鍛煉機(jī)會(huì)，給以后的工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。所以設(shè)計(jì)對(duì)每位生來(lái)說(shuō)都是非常重要的，是大學(xué)生活中不可缺少的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。雖說(shuō)我們的這次設(shè)計(jì)只能作為一次練習(xí)，但是我個(gè)人認(rèn)為這的確是一次具有實(shí)際意義的設(shè)計(jì)練習(xí)。所以我們必需要認(rèn)真的對(duì)待這次的實(shí)際任務(wù)，努力的完成好這次設(shè)計(jì)的任務(wù)。第 2 章 漿料攪拌機(jī)的設(shè)計(jì)方案本課題涉及到學(xué)生在大學(xué)期間所學(xué)的工程制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理等基礎(chǔ)知識(shí)，通過(guò)本次設(shè)計(jì)，訓(xùn)練學(xué)生掌握獨(dú)立進(jìn)行科學(xué)研究的方法，掌握文獻(xiàn)查閱并能綜合分析，發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題的能力。最后還有主機(jī)的裝配工藝等內(nèi)容。本次設(shè)計(jì)我在老師和公司的綜合指導(dǎo)下和詳細(xì)查閱有關(guān)機(jī)械方面書(shū)籍來(lái)完成設(shè)計(jì)的。以下從工作原理逐步展開(kāi)：涂層織物涂刮的漿料粘度很高，由甲苯、丙酮、有機(jī)漿料等按一定的比例充分混合攪拌組成，攪拌順序和時(shí)間一定要加以控制。2.1 研究?jī)?nèi)容（1）傳動(dòng)系統(tǒng)：電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)減速器，然后經(jīng)過(guò)斜齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸內(nèi)的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)兩側(cè)滾輪繞旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。（2）攪拌機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：攪拌倉(cāng)為圓筒式結(jié)構(gòu)，便于漿料的攪拌，上部有電機(jī)帶動(dòng)減速機(jī)再帶動(dòng)兩側(cè)滾輪旋轉(zhuǎn)，滾輪上有葉片，一起旋轉(zhuǎn)，攪拌混合原料，使其達(dá)到混合要求（3）機(jī)架結(jié)構(gòu)：機(jī)架結(jié)構(gòu)，把機(jī)架支腿設(shè)計(jì)為梯形，像河海邊堤壩一樣，堅(jiān)固，不易彎曲，反倒。（4）傳送機(jī)構(gòu)：漿料通過(guò)料斗，用開(kāi)關(guān)控制流入速度，從管道進(jìn)入混料倉(cāng)，可以隨時(shí)控制漿料的流量。132.2 漿料攪拌機(jī)的設(shè)計(jì)方案2.2.1 總體方案圖 1 總體方案示意圖總體方案設(shè)計(jì)圖如圖 1 所示。工作原理為啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)減速器，減速器通過(guò)軸與鍵連接帶動(dòng)料箱旋轉(zhuǎn)，上部由電機(jī)帶動(dòng)渦輪蝸桿減速機(jī)再通過(guò)軸旋轉(zhuǎn)并且使兩側(cè)混料輪隨著旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，在兩側(cè)混料輪上有凸起的葉片，使混合更充分并且快速。漿料通過(guò)料斗進(jìn)入，用開(kāi)關(guān)控制速度和流量送進(jìn)混料倉(cāng)，進(jìn)行混合。(1)滾輪結(jié)構(gòu)14圖 2 滾輪結(jié)構(gòu)示意圖1：葉片 2：齒輪如圖 2 所示，如果只是正常的滾輪，不一定能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求，所以在滾輪周?chē)O(shè)置葉片，使?jié){料能夠在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到均勻混合。2.2.2 攪拌容器攪拌容器的作用是為物料反應(yīng)提供合適的空間。攪拌容器的筒體基本上是圓柱筒，封頭常采用橢圓形封頭、錐形封頭和平蓋，以橢圓形封頭應(yīng)用最廣。下封頭與筒體一般為焊接連接，上封頭與筒體也可采用焊接連接，但在筒體直徑 DN≤1500mm的場(chǎng)合多采用法蘭連接。筒體的直徑和高度是容器設(shè)計(jì)的基本尺寸。工藝條件通常給出設(shè)備容積 V 或操作容積 V0 ,有時(shí)也給出筒體內(nèi)徑 Di，或者筒體高度 H1 和筒體內(nèi)徑 Di 之比（稱為長(zhǎng)徑比）,其中 V0=nV，n 為裝料系數(shù)，表明容器操作時(shí)所允許的裝滿程度，在確定攪拌容器的容積時(shí)，其值通?？扇?0.6~0.85.如果物料在反應(yīng)中產(chǎn)生泡沫或沸騰狀態(tài)，取 0.6~0.7；如果物料在反應(yīng)中比較平穩(wěn)，可取 0.8~0.85.一般攪拌罐根據(jù)罐內(nèi)物料類(lèi)型筒體的高徑比可分為液固相、液液相 1~1.3，氣液相1~2.本課題選用筒式攪拌器。將攪拌器的外殼設(shè)計(jì)成圓筒形，攪拌器旋轉(zhuǎn)時(shí)，把機(jī)械能傳遞給流體，在攪拌器附近形成高湍動(dòng)的充分混和區(qū)，并產(chǎn)生一股高速射流，使流體具有較高的壓頭，推動(dòng)液體在攪拌容器內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。在圓筒的導(dǎo)流作用下，介質(zhì)從簡(jiǎn)體的頂部和底部流入筒內(nèi)，完成一個(gè)循環(huán)，使介質(zhì)產(chǎn)生高速的徑向流和軸向流，同時(shí)加大介質(zhì)流量，介質(zhì)流動(dòng)更均勻。通過(guò)筒式攪拌器與渦輪式攪拌器和推進(jìn)式攪拌器的功率對(duì)比試驗(yàn)，在相同的拌情況下，筒式攪拌器將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率更高。15(1) 筒式攪拌器的攪拌流型適于低黏度液體的攪拌，攪拌釜內(nèi)的攪拌死角較少。 (2) 筒式攪拌器對(duì)電能的利用率高，在相同的情況下，筒式攪拌器的功率準(zhǔn)數(shù)較小，耗能少，表明筒式攪拌器在節(jié)能方面具有非常好的效果。 (3) 筒式攪拌器的攪拌混合效率高，在相同的情況下，是渦輪式和推進(jìn)式攪拌器的2～3 倍。因此，本課題選用的筒式攪拌器能夠滿足設(shè)計(jì)的要求。(1)筒體型式選擇圓柱形筒體（2）確定內(nèi)筒筒體的直徑和高度由于攪拌過(guò)程是液—液相混合，一般來(lái)說(shuō)攪拌裝置的高徑比（H ／D ）為 1~1.3，本次設(shè)計(jì)選用高徑比為 1.2。已知攪拌容積是 500L，根據(jù)公式D= ??3/4HV??可以計(jì)算處筒體的內(nèi)直徑 D=0.80m，筒體高 H=0.96 m。（3）筒體材料的選擇及估算筒體鋼板的厚度根據(jù)冶金手冊(cè)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)，我們選用普通碳素鋼，根據(jù) GB150—1998 中對(duì)碳素鋼的要求和鋼板之間的差別，我們選用 Q235—B 熱軋鋼板，厚度尺寸選用 9mm。（4）計(jì)算筒體的壁厚及強(qiáng)度校核按照材料力學(xué)中的強(qiáng)度理論，對(duì)于鋼制容器適宜采用第三、第四強(qiáng)度理論，但是由于第一強(qiáng)度理論在容器設(shè)計(jì)史上使用最早，有成熟的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，而且由于強(qiáng)度條件不同而引起的誤差已考慮在安全系數(shù)內(nèi)，所以至今在容器常規(guī)設(shè)計(jì)中仍采用第一強(qiáng)度理論，即σ1≤[σ]式中是器壁中 σ1 三個(gè)主應(yīng)力中最大一個(gè)主應(yīng)力。對(duì)于內(nèi)壓薄壁容器的回轉(zhuǎn)殼體，軸向應(yīng)力 σθ為第一主應(yīng)力，徑向應(yīng)力 σψ為第二主應(yīng)力，而另一個(gè)主應(yīng)力 σz 是徑向應(yīng)力，16由于 σθ、σ ψ與 σz 相比可忽略不計(jì)，即 σ3=σz=0，所以第三強(qiáng)度理論與第一強(qiáng)度理論趨于一致。因此在對(duì)容器個(gè)元件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，主要確定 σ1，并將其控制在許用應(yīng)力范圍內(nèi)，進(jìn)而求取容器的壁厚。容器圓筒承受均勻內(nèi)壓作用時(shí)，其器壁中產(chǎn)生的如下薄膜應(yīng)力（圓筒的平均直徑為D，壁厚為 t）：σθ= tPD2σψ= t4很顯然，σ 1=σθ，故按照第一強(qiáng)度理論，有σ1 = ≤〔σ〕 t tPD2在容器設(shè)計(jì)中，一般只給出內(nèi)徑值 Di，則 D=Di + t，將其代入上式，得P(Di+t)/2t≤ 〔σ〕 t 容器圓筒在制造時(shí)由鋼板卷焊而成，焊縫區(qū)金屬?gòu)?qiáng)度一般低于木材，所以上式中的〔σ〕 t 應(yīng)乘以系數(shù) Ф。所以，考慮容器內(nèi)部介質(zhì)和周?chē)髿飧g、供貨鋼板厚度的負(fù)偏差等原因，設(shè)計(jì)厚度應(yīng)比計(jì)算厚度大。設(shè) t 為圓筒的計(jì)算厚度，則由上式可得 ??mpDt????2式中 p——設(shè)計(jì)內(nèi)壓力，MpaDi——圓筒內(nèi)直徑，mmt ——計(jì)算厚度，mmФ——焊縫系數(shù)，Ф≤1.0〔σ〕 t——設(shè)計(jì)溫度下圓筒材料的作用應(yīng)力，Mpa。式（2.4）即為內(nèi)壓圓筒厚度的計(jì)算公式。已知 Q235—B 鋼的設(shè)計(jì)內(nèi)壓力 P<1.6 Mpa，選用 P=1.0Mpa，許用應(yīng)力〔σ〕 t=125 Mpa，〔σ〕=125 Mpa，Ф=0.5，所以計(jì)算厚度 t=（1.0×800）／（2×125×0.5—1）=7mm。代入公式（2.2）驗(yàn)算得17σ1=61.4<〔σ〕=125 Mpa，符合要求。18第 3 章 漿料攪拌機(jī)的零部件設(shè)計(jì)3.1 攪拌葉輪的設(shè)計(jì)3.1.1 已知參數(shù)和工作條件涂層織物涂刮的漿料粘度很高，由甲苯、丙酮、有機(jī)漿料等按一定的比例充分混合攪拌組成，攪拌順序和時(shí)間一定要加以控制。3.1.2 確定攪拌葉輪長(zhǎng)度和直徑葉輪直徑一般根據(jù)給料的尺寸來(lái)決定，提出葉輪直徑與給料塊尺寸之比為1.2～5,攪拌機(jī)取低值。D=794mm。葉輪內(nèi)徑與長(zhǎng)度之比值一般為 0.7～2，物料沖擊力較強(qiáng)時(shí),應(yīng)取較大的比值..0～?LD79486..m?3.1.3 葉輪的速度從攪拌機(jī)的特點(diǎn)可看見(jiàn)，葉輪轉(zhuǎn)速是攪拌機(jī)的重用工作參數(shù)，它影響著攪拌機(jī)的破碎效率、破碎比和生產(chǎn)能力。由 Dvn?60?─ 葉輪的圓周速度，m/s；v─ 葉輪直徑，m。D得 3.14791.5/60nvms????193.1.4 葉輪的校核葉輪如圖 4 所示：圖 4：葉輪零件圖視作簡(jiǎn)支梁，兩端支撐的端面在水平面內(nèi)及垂直面內(nèi)均為鉸支。作用在葉輪體上的載荷有輸送帶對(duì)葉輪的張力 ，圓周驅(qū)動(dòng)力 以及輸送帶橫向位移產(chǎn)生的軸向力，F(xiàn)uF該力與前兩項(xiàng)力相比數(shù)值較小，故忽略不計(jì)，--------葉輪上緊邊張力， ;1FN--------葉輪上松邊張力， ;2----------葉輪上平均輸送帶張力, ;120FK??式中 -----允許過(guò)載系數(shù)，通常取 =1.05；0 0-----圓周驅(qū)動(dòng)力，N;u因?yàn)?， 12F??12ueF??則 (N) 1ue??20式中 ------葉輪之摩擦系數(shù)，按潮濕空氣運(yùn)行取 （光滑鋼葉輪）；? 0.2??------葉輪的圍包角，一般在 之間，現(xiàn)取? 002.8~4(~)164rad3.5rad??0()2由此可以得出： 。則 ， 近似計(jì)算式： 0.235.e?????1F2（N） 11uuuFF???（N） 2從而也就得到平均張力 的近似計(jì)算式：(N) 1201.057uuFFKF?????為葉輪所受之扭矩：3M52uDPV()NmA式中 ------圓周驅(qū)動(dòng)力，F(xiàn)310uv?()------葉輪直徑， ;Dm------功率， ;PkW------帶速， ;v/s為彎矩，力 沿葉輪長(zhǎng)度 均勻地分布在葉輪上，則葉輪單位長(zhǎng)度上受的力MFl因此Fql?2max0.12584qllFl??()NmA式中 -------葉輪長(zhǎng)度， ;l根據(jù)第四強(qiáng)度理論，合成彎矩 可以寫(xiě)成：hM234hM??()NA或者合成應(yīng)力（相當(dāng)應(yīng)力） 寫(xiě)成：h?2[]h???21式中 -------彎矩作用下的正應(yīng)力， ；?2/Nm------扭矩作用下的剪切應(yīng)力， ；?-----許用應(yīng)力，按第四強(qiáng)度理論，取[]1.5s??2/Nm,其許用應(yīng)力23sMPa[]156.7MPa??而 W??2/3n?2/Nm式中 -----抗彎截面模數(shù)，對(duì)于內(nèi)徑為 ,外徑為 的電動(dòng)葉輪，其抗彎截面模dD數(shù)應(yīng)按圓柱殼理論選?。?0.196316WRtt???2()因此 225..MMttR??2(/)Nm333.472(0.196)tt??/式中 ------（簡(jiǎn)體）的平均半徑；R----（簡(jiǎn)體）的厚度；t其他符號(hào)意義同前。還可以根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》所提供的公式來(lái)驗(yàn)算殼的允許臨界載荷 及 :c??2153()cEtR?????2(/)Nm0.94scKlq? 2/式中 --------鋼的彈性模量，取E06EMPa?-------泊松比，對(duì)于 Q235 鋼，ν=0.3；?---------殼（筒體）長(zhǎng)度，mm;l-----系數(shù)，sK0.758sZ?2222()1ZRtl???0.963W222(80.75)[]uFlD??即 2 22(.3.18)0.1963)[]utlR??整理后，葉輪體厚度 計(jì)算公式：t22254.0..75[]Pt lDv?()m式中 -----功率， ;kW----帶速， ;/ms----長(zhǎng)， ;l----葉輪直徑， , ;D()2DRm?----許用應(yīng)力， ;[]?/N通常取 ,這里取 。對(duì)于 鋼， ,1(~).54s?[]1.5s??235Q235/sNm??則 2[]87/m226.10.3.87PtlDvR??mt5.74. 501.460.8 2????所以取 12tm3.2 生產(chǎn)能力KnrZLbdQk?60?式中 L ─ 葉輪長(zhǎng)度，m；b ─ 卸料間歇，m；─ 出料的粒度，m；kd23Z ─ 卸料間歇的數(shù)目，─ 松散與排料不均勻系數(shù) 0.02；?K ─ 葉輪圓周方向；n ─ 葉輪轉(zhuǎn)速，r/min；r ─ 堆積比重， 。3/mt60=60.84.120.34791.=2kQLbdZr?????3.3 功率功率消耗和很多因數(shù)有關(guān)，但主要取決于物料的性質(zhì)，葉輪的圓周速度，攪拌和生產(chǎn)能力。 kwefnmRN?32108??式中 m ─ 質(zhì)量，kg；R ─ 葉輪半徑，m；n ─ 葉輪轉(zhuǎn)速，r/min；─ 機(jī)械效率， =0.7～0.85；??─ 修正系數(shù)。與葉輪的圓周速度有關(guān)，隨圓周速度增加而減少，因?yàn)樗俣萬(wàn)愈高，攪拌物料的機(jī)會(huì)率愈低。查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 1-4 得 =0.00125。f?32108??efnmRN23.9741.5708kw???3.4 端蓋的設(shè)計(jì)校核端蓋的材料為 Q235 鋼。結(jié)構(gòu)如圖 5 所示，直徑為 90mm。24圖 5：端蓋零件圖在實(shí)際工作中端蓋只受到支撐力的作用，因此只要校核端蓋的支撐應(yīng)力即可。從圖 5 可以看出，端蓋在連接處的面積最小，即屬于危險(xiǎn)截面。90[]6()1.5sMPan??右端連接處最大應(yīng)力max2.41.89()0.506NFaA???[]??左端連接處的最大應(yīng)力max1.2.7()NMP?[]3.5 軸的設(shè)計(jì)校核軸是組成機(jī)器的主要零件之一，一切作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件（例如齒輪、蝸輪等），都必須安裝在軸上才能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力的傳遞。因此軸的主要功能是支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力。軸按照承受載荷的不同，可分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動(dòng)軸三類(lèi)。工作中既承受彎矩又承受扭矩的軸稱為轉(zhuǎn)軸，只承受彎矩而不承受扭矩的軸稱為心軸，心軸又分為轉(zhuǎn)動(dòng)心軸和固定心軸兩種。只承受扭矩而不承受彎矩的軸稱為傳動(dòng)軸。25軸按軸線形狀的不同，可分為曲軸和直軸兩大類(lèi)。曲軸通過(guò)連桿可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)改變?yōu)橥鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)，或作相反的運(yùn)動(dòng)變換。直軸根據(jù)外形的不同，可分為光軸和階梯軸兩種。光軸形狀簡(jiǎn)單，加工容易，應(yīng)力集中源少，但軸上的零件不容易裝配及定位；階梯軸則正好與光軸相反。因此光軸主要用于心軸和傳動(dòng)軸，階梯軸則常用于轉(zhuǎn)軸。直軸可做成實(shí)心或空心，在那些由于機(jī)器結(jié)構(gòu)的要求而需在軸中裝設(shè)其他零件或者減小軸的質(zhì)量具有特別重大做用的場(chǎng)合，軸可作成空心?？招妮S內(nèi)徑與外徑的比值通常為 0.5~0.6,以保證軸的剛度和扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定性.此外,還有一種鋼絲軟軸又稱鋼絲撓性軸，它是由多組鋼絲分層卷成的，具有良好的撓性，可以把回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)靈活地傳到不開(kāi)敞的空間位置。 軸的設(shè)計(jì)包括軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力設(shè)計(jì)。1） 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安裝定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，會(huì)影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會(huì)增加軸的制造成本和軸上零件裝配的困難等，因此，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是軸設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。2）. 軸的工作能力計(jì)算是指軸的強(qiáng)度剛度和穩(wěn)定性等方面的計(jì)算.多數(shù)情況下, 軸的工作能力主要取決于軸的強(qiáng)度.這時(shí)對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算 ,以防止軸的斷裂或塑性變形。而對(duì)剛度要求高的軸（如車(chē)床主軸）和受力大的細(xì)長(zhǎng)軸，還應(yīng)進(jìn)行剛度計(jì)算，以防止工作時(shí)產(chǎn)生過(guò)大的彈性變形，對(duì)于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸，還應(yīng)進(jìn)行振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算，以防止發(fā)生共振而破壞。本次設(shè)計(jì)的軸如圖 6 所示：26圖 6：軸零件圖軸長(zhǎng)度為 410mm0)(435)(?????cbaFaBAcb；BA?43510458BFFN??許用應(yīng)力 用插入法查得： ??012.5bMPa??許用應(yīng)力值 16?應(yīng)力校正系數(shù) ??100.582b?????當(dāng)量彎矩 .5938.67.TNm??22()5.AMT?????73.8B?? ?設(shè)計(jì)的最小直徑 min0d?27軸直徑 ??'31380.AAbMdm???； 驗(yàn)算合格。min?3.6 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核傳動(dòng)軸的材料為 20Cr13，設(shè)計(jì)如圖所示：圖 7：傳動(dòng)軸零件圖3.6.1 傳動(dòng)軸強(qiáng)度計(jì)算281631792N/m0.Pqb?式中： ——傳動(dòng)軸的均布載荷；——力；P——寬度。b22163208457N/m.WRFqL?????式中： ——均布載荷；——反力；R——長(zhǎng)度2L103270.6N/m.9Tqb????式中： ——前后均布載荷3q103()27.3876/9TRmb????式中： ——平面上附加的均布力矩3按扭轉(zhuǎn)條件計(jì)算Ⅰ－Ⅰ截面的強(qiáng)度 ??MPa159.175.02463????????PaWTcaⅠⅠⅠ因此Ⅰ－Ⅰ截面安全。按彎扭合成條件計(jì)算Ⅳ－Ⅳ截面 ??Pa133.8760.1)5.23(784) 2222 ??????? ???? PaTMcaⅣ ⅣⅣⅣ ＋ （因此截面安全。3.6.2 傳動(dòng)軸的疲勞強(qiáng)度校核Ⅰ截面直徑最小，且有應(yīng)力集中；Ⅱ截面為連接處，由于直徑發(fā)生實(shí)然變化，產(chǎn)29生明顯的應(yīng)力集中；由于直徑最大且無(wú)應(yīng)力集中，故不必對(duì)其他地方處進(jìn)行校核，而只需對(duì)Ⅰ、Ⅱ截面進(jìn)行校核。截面Ⅰ右側(cè) MPa94.175.02463.0713???dWTⅠⅠ ＝?因?yàn)棰窠孛媸芘ぞ刈饔?，所?a.8ma?由于變化形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) 由表查取。因 ，??0.165?dr，經(jīng)插值后可查得1.0538?dD.2??軸的材料的敏性系數(shù)為 85.0?q有效應(yīng)力集中系數(shù)為 28.)1.(.1)(1???????????k尺寸系數(shù) 75.0???表面質(zhì)量系數(shù)為 8.0???處未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即 ，則得綜合系數(shù)值為1?q?18.3.075.2????????kK取 ?計(jì)算安全系數(shù) 5.197.3.80597.1831 ???????? SSmaca???可知其安全。截面Ⅱ左側(cè)彎曲應(yīng)力 MPa7.1542.0861.0233????dWMb?30所以 ，MPaa7.1??0?m?扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 9.452.04632.073??dWT?所以 Pa7?ma?由于軸徑變化形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) 因 ， ，??0.83542dr1.354270?dD經(jīng)插值后可查得，8.1??.?軸的材料的敏性系數(shù)為，3.0?q5.?有效應(yīng)力集中系數(shù)為 6.1)8.(.1)(1???????????k 45350??q尺寸系數(shù) 5.0???尺寸系數(shù) 7.?表面質(zhì)量系數(shù)為 91.0????此處未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即 ，則得綜合系數(shù)值為1?q?12.39.05.6???????kK..7.41?????取 ，???計(jì)算系數(shù)值 caS 64.305.712.31 ???????maK?? .7.4.0?S???315.129.364.7.322 ??????SSca??故安全。3.6.3 傳動(dòng)軸的接觸應(yīng)力校核最大壓應(yīng)力Hbq2max637.0??式中： ——均布載荷；2——接觸區(qū)寬度的一半。Hb????m05.814.3.0128457.152.1921 ??????REq式中： ——模數(shù)；——半徑；1R——半徑。2所以 ??2max84570.637.1.02.MPa.HqPab? ????????max45a..03.26.7? ??故安全。3.6.4 軸承的選擇a. 從負(fù)荷大小和方向考慮, 既受到徑向又有軸向還存在軸或殼體變形較大以及安裝對(duì)中性差的情況且要求具有調(diào)心功能,故選用調(diào)心軸承.b. 從軸承的剛性考慮,一般滾子軸承大于球軸承, 故選用滾子軸承.c. 從軸向游動(dòng)考慮,一是可選用內(nèi)或外圈無(wú)擋邊的軸承,二是在內(nèi)圈與軸或外圈與軸座孔之間用間隙配合.32d. 從安裝與拆卸角度考慮,裝卸頻繁時(shí),可選用分離型軸承或選用內(nèi)圈為圓錐孔的、帶緊定套或退卸套的調(diào)心軸承.綜上,采用裝在緊定套上的調(diào)心滾子軸承.參照工作要求并根據(jù) dⅠ-Ⅱ= 130mm,由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游隙組,標(biāo)準(zhǔn)精度等級(jí)的調(diào)心滾子軸承,從［3］中表 7-2-69 中找到裝在緊定套上的調(diào)心滾子軸承.,其型號(hào)為 3013728,尺寸為 d x D x B=140x270x86,基本額定負(fù)荷 Cr=1530kN Cor=1854KN,計(jì)算系數(shù)為 e=0.34,Y1= 2.0 Y2=2.9 Y0=2.0 故 dⅡ-Ⅲ=140mm,相應(yīng)地查的緊定套長(zhǎng)度 B1=119mm,考慮到拆卸軸承和安裝軸上零件的方便性及參考經(jīng)驗(yàn)尺寸,取 lⅡ-Ⅲ=217mm.(3). 根據(jù)軸間的高度要求單邊軸肩取 5mm 故取 dⅢ-Ⅳ=150, 為滿足安裝軸端密封的長(zhǎng)度要求和參考滑轂等零件長(zhǎng)度尺寸，取lⅢ-Ⅳ=198mm.(4). 安裝攪拌臂的軸徑暫取 dⅣ-Ⅴ=180mm,其長(zhǎng)度 lⅣ-Ⅴ=8x195=1560mm,由于安裝和制造的誤差,故取 lⅣ-Ⅴ=1582mm.(5). 由安裝零件對(duì)稱性，故尺寸設(shè)計(jì)可用對(duì)稱法取 dⅤ-Ⅵ=150mm, lⅤ-Ⅵ=198mm,dⅥ-Ⅶ=140mm, lⅥ-Ⅶ=120mm.對(duì)于圓錐滾子軸承有中按表 13-7,軸承內(nèi)部附加軸向力 S=R/2Y,式中 Y 為對(duì)應(yīng)［2］中表 13-5 中 A/R＞e 的 Y 值. 由仿照雙列圓錐滾子軸承的計(jì)算公式:當(dāng)量動(dòng)載荷: 當(dāng) Fa/Fr ≤e, Pr= Fr + Y1Fa; Fa/Fr ＞e, Pr= 0.67Fr + Y2Fa; 其中 Fr 為徑向載荷; Fa 為軸向載荷; Pr 為當(dāng)量動(dòng)載荷.當(dāng)量靜負(fù)荷: Por= Fr + YoFa;