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桨叶式搅拌机设计-说明书

  湖南农业大学东方科技学院畚嚏椿璺酪嫁蚕绩贶卦鹱全日制普通本科生毕业论文讥鼓别蓍暑鞯籀夺麋兖隹 桨叶式搅拌机设计菇有赣吼聒鲼彭匈高夭嵝DESIGN PADDLEMIXER 年级专业及班级:2007 级机械设计制造及其自 湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生墉溺锔颐飕萃搌辐锁漱汁毕业论文诚信声明眺蝴镅婵论诬库纷朴柁鍪 本人郑重声明:所呈交的本科毕业设计是本人在指导老师的指导下,进行研究工作所取得的成果,成果不存在知识产权争议。除文中已经注明 引用的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品 成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明 并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。悻袒默源妥褂偕噙坏垲染 要:搅拌机是工农业生产中应用非常广泛的一类通用设备,尤其在农产品和食品加工业中发挥着重要作用。目前在工农业生产中应用的搅拌机种类和规格很多,但是没有适合小型淀粉加工厂用 于搅拌淀粉的产品。本文设计了一种能适应于搅拌淀粉的小型搅拌机,所设计的搅拌机为立式,采 用平直型桨叶。浆叶式搅拌机具有以下特点:结构简单,容易制造;混合效果较好;局部剪切作用 强,不易发生乳化作用;适用性广。小型浆叶式搅拌机能够满足需要,且在如今的能源社会,对于 提倡新工艺、看重技术含量,使用专业化机械,为食品等生产企业扩大市场,提高质量,减耗增效 具有积极意义。茸蜇部颠遍淝丹装荼瘗炻 关键词:搅拌机;机械; 淀粉加工 3.2动机类型的选择莞阒赂拮办帕焙瘢绺阜古 在选择电动机类型时一般优先考虑使用三相交流电动机,本文所设计的搅拌机需要调速,根据其调速范围和要求速度调节的连续、平滑程度,采用变级调速的双速笼型异步电动机。醉钮儇 3.3电动机结构型式的选择坎遁屯艺榻喇貌蜞杆棺炎 3.3.2防护型式的选择蛤钼撰暝佳蕖馄贡血巅氪 3.4电动机型号的选择铸逗熟坊惨茎趺植逯牵酪 5.1传动参数设计衡抒茑矗南隙瘸粤闹芹玑 5.1.2合理分配各级传动比茺望髟蛩张帕蕲酸慰貉神 5.1.3传动各轴转速、输入功率、输入转矩寰褛隹救殊夕挥脐卢镐侬 5.2传动件的结构设计及工作能力计算小肪谳浑搞胺采幞忱何咒 19三个主要轴的材料都选45 号钢,调质处理。由《机械设计》图表查得:在毛坯直径小于200mm 的情况下,调质处理后45 号钢的抗拉强度极限 640 ,屈服强度极限355 195.3.2 高速轴的设计及相关计算蘅日蜓际氢堆镆苘唛甓遘 266.2 搅拌机功率的计算号舱玛勹堤熘镥钥霖那磺................................................................. 34 357.2.1 357.2.2 提高导轨耐磨性的措施镎酃儿敝埘示皿颗温险耢 36参考文献鳟栳饮锅胱晾扛钆榻露嗡............................................................................................. 36 37附录....................................................................37 要:搅拌机是工农业生产中应用非常广泛的一类通用设备,尤其在农产品和食品加工业中发挥着重要作用。目前在工农业生产中应用的搅拌机种类和规格很多, 但是没有适合小型淀粉加工厂用于搅拌淀粉的产品。本文设计了一种能适应于搅拌淀 粉的小型搅拌机,所设计的搅拌机为立式,采用平直型桨叶。浆叶式搅拌机具有以下 特点:结构简单,容易制造;混合效果较好;局部剪切作用强,不易发生乳化作用; 适用性广。小型浆叶式搅拌机能够满足需要,且在如今的能源社会,对于提倡新工艺、 看重技术含量,使用专业化机械,为食品等生产企业扩大市场,提高质量,减耗增效 具有积极意义。茸蜇部颠遍淝丹装荼瘗炻 关键词:搅拌机;机械; 淀粉加工 Student:Wu Xiong-hui诘域蕞挟冗硪献煳螅径扣 Tutor: Tang Chu-zhou芜园拐涟韧胆伢钦唛芒贿 OrientalCollege technology,Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China) extremelywidespread kind generalequipment agricultureproduction, especially playing vitalrole agriculturalproduct foodprocessing industry. manytypes agricultureproduction, suitablesmall product which stirring smallerfactory paperdesigns one smaller kind agitatingstarch, straightform. mixerhas following characteristics, mixeffect partialshear action smallermixer can meet presentenergy positivesignificance newcraft, regarding important technology content, using specialization machinery productionenterprises expands foodmarkets, improves reduceconsumption increaseefficiency Keywords: mixer; machinery; starch 搅拌机是工农业中应用非常广泛的一类通用设备,它一般具有以下作用:1.使不互溶液体均匀混合,制备均匀混合液、乳化液强化传质过程;2.使气体在液体充分分 散,强化传质或化学反应。3.制备均匀悬浮液,促进固体加速溶解、浸取或液—固化 学反应。4.强化传热,防止局部过热或过冷。中拄菝偶殓嗲彰泉胰疣谗琐 搅拌机的工作原理,从本质上讲搅拌过程就是在流体场中进行单一的动量传递或 者是包括动量、热量、质量传递及化学反应的过程,而搅拌器就是通过使搅拌介质获 得适宜的流动场而向其输入机械能量的装置。溺辍馇快逝熠埂嗦拢剂桨 搅拌过程为:电机通过减速器变速后带动搅拌机在一定的转速下旋转,根据搅拌 速度的不同,自叶轮处排出不同速度的流体,这股运动流体同时吸引和挟带着周围的 液体,使周围的静止流或低速流卷入其中,从而合成一股复杂的运动流。这股合成的 运动流既有水平的循环流,又有沿壁面及搅拌轴的上下循环流,这股循环流,能够涉 及搅拌罐内较大的范围,起着体积循环的作用。从叶轮排出的液体把来自叶轮的能量 传递到罐内介质,同时将罐内液体顺次循环到具有搅拌作用的叶轮近旁。由于瞬时速 度波动会产生湍流、涡流等不规则移动,逐渐崩解而和周围的流体混合,其结果流体 本身以及所包含的热量、质量和能量也都随之向周围移动,从而促进由于局部混合、 异相间界面更新等引起整流的传质和传热反应均质作用。酥萼悃浈睃娄卓阵姨嵘偏 搅拌操作多种多样,搅拌介质差别也很大,各工艺过程对搅拌过程的要求也不尽 相同,这些都要求不同型式的搅拌器与之相适应。各种搅拌器在配合各种可控制流动 状态的附件后,更能使流体状态以及供给能量的情况出现多种变化,更有利于强化不 本文设计一种适合于小型淀粉或食品加工厂的桨叶式搅拌机。对于小型淀粉食品加工企业机械化生产,提高生产效率有着重要意义。鸿层掀酆盟愫拈欧韧呔咫 整体方案的确定鹕篡阒严亓诳俩亮懔官恼搅拌器不同的安装形式会产生不同的流场,使搅拌的效果有明显的差别。通常搅 拌安装的类型分如下几种:揩筢嫉撺渍勰涤狮由勺薰1.立式中心搅拌安装 这种安装的特点是搅拌轴与搅拌器配置在搅拌罐的中心 线上,呈对称布局,驱动方式一般为皮带传动或齿轮传动,或者通过减速传动,也有 用电机直接连接驱动。这种形式的搅拌设备其搅拌器功率可以从0.1KW至数百千瓦。 常用功率的范围为0.2~22KW,其转速范围在300~360r/min,用带传动或齿轮传动一级 减速驱动。该安装方式的示意图如下图示。杳橘雹眼踔笔睿雷判孩川 Fig.2.1 Center 2.偏心式搅拌安装将搅拌器安装在立式容器的偏心位置,这种安装形式能防止 液体在搅拌器附近产生涡流回转区域,其效果与安装挡板相近似。其机构示意及搅拌 过程产生的流动情况见下图2。这种搅拌轴中心线偏离容器轴线,会使液流在各点处压 力分布不同,加强了液层间的相对运动,从而增强了液层间的湍动,使搅拌效果得到 明显的改善。但偏心搅拌容器易引起设备在工作过程中的振动,一般此类安装类型只 用于小型设备上。哚邙谒舆惴馈颟樊暮铰惹 Fig.2.2 Eccentric 3.倾斜式搅拌安装为了防止产生涡流,对搅拌容器比较简单的圆筒形结构或 方形敞开立式搅拌设备,可将搅拌器直接安装在罐体上部边缘处,用夹板或卡盘与筒 体边缘夹持固定,搅拌轴斜插入容器内进行搅拌。这种安装类型的搅拌设备比较机动灵活,使用维修方便,结构简单、轻便,一般用于小型设备上,采用的功率为0.1~2.2KW, 使用一层或两层桨叶的搅拌器,转速在36~300r/min。舜迩斑铲轩闯搂攵也因哟 4.底部搅拌安装 这种类型的搅拌设备,其搅拌器安装在容器的底部。它具有轴 短而细的特点,无需用中间轴承,可用机械密封结构。有使用维修方便、寿命长等优 点。此外,搅拌器安装在下封头处,有利于上部封头处附件的排列与安装,特别是上 封头带夹套、冷却构件及接管等附件的情况下,更有利于整体合理布局。双悫盅吣鹂冁列煎垅澳粲 5.旁入式搅拌安装 旁入式搅拌设备是将搅拌器安装在容器罐体的侧壁上。这 在消耗同等功率的情况下,能得到最好的搅拌效果。这种搅拌器的转速一般是 360~450r/min,驱动方式有齿轮传动与带传动两种。设备主要缺点是,轴封比较困难。 除了以上五种不同类型的搅拌器外,还有其它安装类型的搅拌器。如卧式容器搅拌器,是将搅拌器安装在卧式容器的上方,此类布局可以降低整台设备的安装高度, 提高设备的抗振能力,改善悬浮液的状态,如充气搅拌就是采用卧式容器搅拌设备的。 针对设计要求的技术参数和淀粉搅拌加工的特点,通过比较上述几种搅拌安装类型的特征,选择偏心式搅拌安装类型,驱动方式为减速传动。本文所设计的搅拌机主 要由以下几个部分组成:交流电动机、联轴器、传动装置、搅拌器、搅拌罐的升降机 构、控制电路以及润滑密封装置。还策呕溧勃遭榉诔湮荆棺 电动机的选择查谋头碜疫嵌阢隙墒塬芽电动机是当今社会中一种最主要的动力机械,它被广泛应用于工农业生产和人民 生活的各个方面,正确、合理地选择电动机是十分重要的,它直接影响到机械运行安 全和经济效益。电动机的选择内容一般包括电动机类型、防护型式、额定转速、机械 =1~1.5KW,取电动机的效率η=0.89,则电机的 输出功率 3.2动机类型的选择莞阒赂拮办帕焙瘢绺阜古 在选择电动机类型时一般优先考虑使用三相交流电动机,本文所设计的搅拌机需要调 速,根据其调速范围和要求速度调节的连续、平滑程度,采用变级调速的双速笼型异 步电动机。醉钮儇离娶痢娄刚鹅凤系 3.3 电动机结构型式的选择坎遁屯艺榻喇貌蜞杆棺炎 电动机的结构型式即其有关固定用构件、轴承装置和轴伸等电机的构成情况,而 电动机的结构型式主要由安装型式和防护型式两部分组成。厶厍旺斑皓忡辐祭对乜信 3.3.1 根据本文设计的搅拌机的实际情况,电动机宜采用立式安装。缠哭篁括窠灶饩轵愈导枸3.3.2 防护型式的选择蛤钼撰暝佳蕖馄贡血巅氪 根据本文设计的搅拌机的实际情况,防护型式采用封闭式,该型式能防止以任何 方向飞溅来的水滴和其他杂物侵入,并且潮气和灰尘等也不易进入电动机内部。秽瀑嗍浩胱饵爻愆钯獭匕 3.4 电动机型号的选择铸逗熟坊惨茎趺植逯牵酪 采用 380v 的交流电源,选用双速系列的异步电动机。由手册查出电动机型号为 YD112M,其额定功率为1.8kw,同步转速为1000r/min,若电动机的转差率为2%,则 其满载转速为980r/min。疗畸侗舆拱翅缳蕃鸳茹薪 4.1联轴器类型及型号的选择扒冀辗房裣喽髻淞兖钠敖 在选择标准联轴器时应根据使用要求和工作条件,如承载能力、转速、两轴相对 位移、缓冲吸振以及装拆、维修更换易损原件等综合分析来确定。联轴器所连接的两 轴,由于制造及安装误差、承载后的变形以及温度变化的影响等,往往不能保证严格 的对中,而是存在着某种程度的相对位移,这就要从结构上采取各种不同的措施,使 之具有适应一定范围的相对位移的性能。冢骘芈钆勾栋德光芈豸该 结合淀粉搅拌机转速不高,冲击小等的设计特点,综合以上各种因素,由于凸缘 联轴器构造简单、成本低、可传递较大转矩,故传动选择凸缘联轴器。凸缘联轴器是 把两个带有凸缘的半联轴器用普通平键分别于两轴连接,然后用螺栓把两个半联轴器 两成一体。如下图示。帝蘑犏岢偕屏艨料沐漾萘 Fig.4.1Coupling 其中:T——理论转矩(N 为1.1,1.0,1.3,1.4;由上以章节可知, =1.69kw, 1000 1.699550 1.1 1.0 1.3 1.4 32.31 1000 根据机械设计手册数据,选取公称转矩63 的型号为GY2型,取轴孔直径 输入端:d1=20mm输出端:d2=22mm轴孔长度:L=52mm。孩垃掭襻嬉呖屺檐润猞笆 凸缘联轴器的材料采用灰铸铁。赶贸呸伪侠摧骠勋淫皲练 传动装置的设计摈淄氨胳莜穆浑煤门呵稽本淀粉搅拌机采用齿轮减速器传动。齿轮减速器具有以下特点:效率及可靠性高, 工作寿命长,维护简便,因而应用范围很广。本搅拌机中的齿轮减速器采用两级立式 圆柱齿轮减速齿轮传动。运动简图如下图示,选用展开式,其特征是结构简单,但齿 轮相对于轴承的位置不对称,因此要求轴有较大的刚度,高速级齿轮布置在远离转矩 输入端,这样,轴在转矩作用下产生的扭转变形和在载荷作用下轴产生的弯曲变形可 部分相互抵消,以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。剿歪瘪鹰嫔钹编仨刁嗯粕 图5.1两级齿轮减速器颞礁霹濠慈蔽谬叟媾贮凇 Fig.5.1 Two-stage gear reducer 5.1传动参数设计衡抒茑矗南隙瘸粤闹芹玑 5.1.1 计算总传动比赫阆沩胩汹澜砭疋丹光拌 由电动机的满载转速 可确定传动装置应有的总传动比,根据公式(3)摩开滔卤咋钉暮锊疯瓜藤 5.1.2合理分配各级传动比茺望髟蛩张帕蕲酸慰貉神 由于减速器选两级同轴线式斜齿圆柱齿轮传动,具有结构紧凑,重量轻,效率高,承载 能力大,传动平稳,安装方便等特点,根据需要在动力上配调速双速电动机的立式搅拌减 速装置,因为 =4。速度偏差0.5%

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