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I 寧 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 油漆攪拌裝置設(shè)計(jì) 行星式 所 在 學(xué) 院 專 業(yè) 班 級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 指 導(dǎo) 老 師 年 月 日 I 摘 要 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步 人們生活水平的提高 也就導(dǎo)致人們對(duì)居住和工作的 環(huán)境有了更高的要求 作為建筑材料的一個(gè)分支 涂料工業(yè)也得到突飛猛進(jìn)的發(fā) 展 涂料是國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門不可缺少的配套材料 廣泛應(yīng)用于各類建筑物 各種 工業(yè)制品 如飛機(jī) 火箭 人造衛(wèi)星 汽車 船舶 機(jī)械電子和輕工家電等 的 裝飾保護(hù)以及各類鋼鐵設(shè)施 如碼頭 海洋石油鉆井平臺(tái) 石油化工裝備 輸送 管道 輸變電塔和橋梁等 的防腐保護(hù) 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的 提高 涂料的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大 涂料的消費(fèi)水平已成為一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平 的重要標(biāo)志之一 整機(jī)結(jié)構(gòu)主要由電動(dòng)機(jī) 機(jī)架 傳動(dòng)帶 減速機(jī)構(gòu) 攪拌裝置構(gòu)成 由電動(dòng)機(jī)產(chǎn) 生動(dòng)力通過(guò)帶輪將需要的動(dòng)力傳遞到帶輪上 帶輪帶動(dòng)減速裝置 減速裝置將動(dòng)力輸 出到卡盤和絲杠上面 從而帶動(dòng)整機(jī)裝置運(yùn)動(dòng) 本論文研究?jī)?nèi)容摘要 1 油漆攪拌裝置設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2 油漆攪拌裝置設(shè)計(jì)工作性能分析 3 電動(dòng)機(jī)的選擇 4 對(duì)油漆攪拌裝置設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng) 執(zhí)行部件及機(jī)架設(shè)計(jì) 5 對(duì)設(shè)計(jì)零件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算分析和校核 6 運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 對(duì)設(shè)計(jì)的零件進(jìn)行建模 7 繪制整機(jī)裝配圖及重要部件裝配圖和設(shè)計(jì)零件的零件圖 關(guān)鍵詞 油漆攪拌裝置 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) II Abstract With the progress of science and technology improve people s living standards it led people to live and work in an environment with higher requirements As a branch of building materials paint industry has also been rapid development the paint is indispensable for national economic sectors supporting materials widely used in all types of buildings various industrial products such as aircraft rockets satellites cars ships machinery and electronics and light industry and home appliances etc and a variety of decorative steel protection facilities such as docks offshore oil drilling platforms petrochemical equipment pipelines power transmission towers and bridges etc corrosion protection With the development of the national economy and people s living standards improve coatings expanding range of applications Paint consumption has become an important symbol of the country s level of economic development The whole structure consists of a motor chassis belts gear stirring means Power generated by the electric motor is transmitted to the wheels via the power pulley would require drive pulley deceleration devices power output reduction means to the chuck and screw top so as to drive the whole device is moved This thesis Summary 1 Design Architecture Design paint stirring devices Analysis 2 paint stirrer design performance 3 Select the motor 4 the paint stirrer drive system design implementation components and chassis designs 5 Calculation of design parts design and verification 6 the use of computer aided design modeling design of the parts 7 to draw the whole assembly drawings and assembly drawings and design an important component part of part drawings Keywords paint stirrer rotational mechanism structural design III 目 錄 摘 要 I Abstract II 目 錄 III 1 緒論 1 1 1 課題研究的意義 1 1 2 涂料的現(xiàn)狀 1 1 3 世界涂料工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 2 1 3 1 生產(chǎn) 消費(fèi)現(xiàn)狀 2 1 3 2 技術(shù)進(jìn)展 2 1 3 3 發(fā)展趨勢(shì) 3 1 4 涂料生產(chǎn)設(shè)備現(xiàn)狀 4 1 4 1 調(diào)整涂料產(chǎn)品的結(jié)構(gòu) 4 1 4 2 提高技術(shù)裝備水平 4 1 4 3 傳統(tǒng)涂料生產(chǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu) 5 1 5 涂料生產(chǎn)設(shè)備的發(fā)展方向 7 1 6 本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案 研究方法或措施 8 2 油漆攪拌裝置的總體方案設(shè)計(jì) 9 2 1 總體思路 9 2 2 課題的設(shè)計(jì)參數(shù)要求 9 2 3 研究的主要參數(shù)選擇 9 2 4 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 11 3 帶傳動(dòng)計(jì)算 12 3 1 電機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式的選擇 12 3 2 電機(jī)選擇 12 3 3 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 13 3 3 1 選擇帶型 15 3 3 2 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)證帶速 15 IV 3 3 3 確定中心距離 帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度并驗(yàn)算小輪包角 16 3 3 4 確定帶的根數(shù) z 17 3 3 5 確定帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 17 3 3 6 確定帶的張緊裝置 17 3 3 7 計(jì)算壓軸力 17 4 油漆攪拌裝置的行星式齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 20 4 1 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 20 4 2 低速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 24 4 3 軸的計(jì)算 27 4 4 潤(rùn)滑與密封 35 4 5 滾動(dòng)軸承的選擇和計(jì)算 35 4 6 聯(lián)軸器的選擇和計(jì)算 38 5 油漆攪拌裝置重要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 40 5 1 行星攪拌機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 40 5 1 1 側(cè)攪拌總成 40 5 1 2 中心攪拌總成 41 5 2 側(cè)刮料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 41 結(jié)論 43 參考文獻(xiàn) 44 致 謝 45 1 1 緒論 1 1 課題研究的意義 涂料工業(yè)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展 對(duì)品質(zhì)也有了一個(gè)更高的要求 從而對(duì)于生產(chǎn)涂 料的機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)理念也需要達(dá)到一個(gè)水平 以適應(yīng)社會(huì)生活 生產(chǎn)對(duì)這個(gè)方面的 需求 所以對(duì)涂料的生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造成為一個(gè)熱門的課題 在以往相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里 涂料生產(chǎn)中的分散研磨設(shè)備是由分散機(jī) 砂 磨機(jī) 三輥研磨機(jī)組成 這些傳統(tǒng)設(shè)備有其各自不同的功用 實(shí)現(xiàn)涂料生 產(chǎn)中的不同需要 但是 也有各自不同的局限性 比如傳統(tǒng)設(shè)備中的分散 機(jī) 對(duì)于生產(chǎn)中高檔涂料 只能用于預(yù)分散 而無(wú)法達(dá)到中高檔涂料所需 的漿料粉碎效果 砂磨機(jī) 可連續(xù)生產(chǎn) 但不適于加工像碳黑 鐵藍(lán)等難 分散的顏料 料漿粘度高時(shí)加工困難 換色時(shí)清洗困難 殘留多更是砂磨 機(jī)主要局限 三輥研磨機(jī) 適用于加工高黏度的料漿和難于分散的顏料 但敞開式的操作 使工作環(huán)境惡劣 操作安全性差及分散的物料損失大 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 調(diào)試?yán)щy 生產(chǎn)效率低 從上面內(nèi)容中可以看出 盡管傳統(tǒng)的涂料生產(chǎn)設(shè)備已使用多年 但其局限性也很 明顯 需要進(jìn)一步改進(jìn) 1 2 涂料的現(xiàn)狀 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步 人們生活水平的提高 也就導(dǎo)致人們對(duì)居住和工作的 環(huán)境有了更高的要求 作為建筑材料的一個(gè)分支 涂料工業(yè)也得到突飛猛進(jìn)的發(fā) 展 涂料是國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門不可缺少的配套材料 廣泛應(yīng)用于各類建筑物 各種 工業(yè)制品 如飛機(jī) 火箭 人造衛(wèi)星 汽車 船舶 機(jī)械電子和輕工家電等 的 裝飾保護(hù)以及各類鋼鐵設(shè)施 如碼頭 海洋石油鉆井平臺(tái) 石油化工裝備 輸送 管道 輸變電塔和橋梁等 的防腐保護(hù) 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的 提高 涂料的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大 涂料的消費(fèi)水平已成為一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平 的重要標(biāo)志之一 2 涂料最基本的概念就是一種涂覆在物體 被保護(hù)和裝飾對(duì)象 表面并能形成 牢固附著的連續(xù)薄膜的配套性工程材料 通常以樹脂或油脂為主 添加或不添加 顏料 填料 用有機(jī)溶劑或水調(diào)制而成的粘稠液體 4 1 3 世界涂料工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 1 3 1 生產(chǎn) 消費(fèi)現(xiàn)狀 1997 年世界涂料總產(chǎn)量約 2200 萬(wàn)乙價(jià)值 600 億美元 1997 年世界涂料產(chǎn) 量分布 國(guó)家或地區(qū)產(chǎn)量 萬(wàn) t 比例 西歐 620 8 28 2 北美 610 5 27 7 亞大地區(qū) 609 2 27 2 拉美 130 0 5 9 東歐 109 0 5 0 中東 54 5 2 5 其它地 區(qū) 66 0 3 0 合計(jì) 2200 100 0 世界各國(guó)按 1997 年涂料產(chǎn)量排序 美國(guó)第一 為 517 萬(wàn) t 日本第二 為 208 2 萬(wàn) t 德國(guó)第三 為 198 7 萬(wàn) t 我國(guó)第四 為 165 8 萬(wàn) t 1 3 2 技術(shù)進(jìn)展 在世紀(jì)之交 國(guó)外涂料工業(yè)正處于一個(gè)技術(shù)進(jìn)步的重要時(shí)期 環(huán)保法規(guī)的強(qiáng) 化 推動(dòng)了涂料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整 傳統(tǒng)溶劑型涂料逐漸減少 高性能 低污染涂 料快速增長(zhǎng) 限制鉛 鉻 鋅等重金屬顏料在涂料中的應(yīng)用 促進(jìn)了低毒性顏料 的開發(fā) 有機(jī)錫防污劑的限制使用 促進(jìn)了無(wú)錫低毒長(zhǎng)效防污涂料的開發(fā) 激烈 的軍備競(jìng)賽又刺激了隱形涂料等特殊性能專用產(chǎn)品的發(fā)展 1998 年市場(chǎng)分布 2003 年市場(chǎng)分布 1998 2003 年年均 地區(qū)需求量 萬(wàn) t 占有率 需求量 萬(wàn) t 占有率 增長(zhǎng)率 美洲 813 6 36 7 898 7 36 7 2 0 歐洲 652 7 29 4 700 0 28 6 1 5 亞大地區(qū) 534 5 24 1 605 4 24 8 2 5 其它地區(qū) 217 6 9 8 241 2 9 9 2 0 合 計(jì) 2218 4 100 0 2445 3 100 0 2 0 所謂高性能涂料 是指技術(shù)性能 使用性能 和施工性能更好的涂料品種 其中 以乳膠漆為代表的水性涂料已占涂料總量的 55 水性工業(yè)涂料已占工業(yè)涂料總量的 26 而且仍呈增長(zhǎng)之勢(shì) 為適應(yīng)高性 能低污染的發(fā)展方向 國(guó)外通過(guò)各種方法對(duì)樹脂改性 不斷推出水性樹脂 氟碳 樹脂 硅樹脂 高固體分樹脂 超細(xì)無(wú)機(jī)填料 各種低毒高裝飾耐候性顏料 水 性涂料專用原材料等 國(guó)外涂料生產(chǎn)企業(yè)不僅致力于涂料技術(shù)本身的提高 還特 別重視涂料施工技術(shù)的發(fā)展 尤其對(duì)于 OEM 涂料施工 在線涂料涂裝 的研究投 入了巨額經(jīng)費(fèi) 遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)對(duì)涂料產(chǎn)品生產(chǎn)本身的投入 做到了涂料技術(shù)開發(fā)與施 3 工技術(shù)研究的緊密結(jié)合 如日本關(guān)西涂料公司研究所 就裝備有能實(shí)車涂裝的電 泳槽 容積為 20 可大大縮短產(chǎn)業(yè)研發(fā)的周期 但運(yùn)行費(fèi)用是很可觀的 3m 4 1 3 3 發(fā)展趨勢(shì) 國(guó)內(nèi)涂料行業(yè)存在著只重視生產(chǎn)環(huán)節(jié)而忽視施工應(yīng)用研究的不良傾向 使得 好產(chǎn)品得不到好的應(yīng)用效果 我國(guó)涂料產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)缺乏統(tǒng)一有效的監(jiān)督管理手段 給假冒偽劣產(chǎn)品以可乘之機(jī) 擾亂了國(guó)內(nèi)涂料市場(chǎng) 損害了國(guó)有涂料企業(yè)的生產(chǎn) 積極性 破壞了民族工業(yè)形象 三廢治理沒(méi)有引起足夠重視涂料行業(yè)三廢主要來(lái) 自涂料原料的生產(chǎn) 涂料的生產(chǎn)及涂料涂裝過(guò)程 在涂料用樹脂的生產(chǎn)過(guò)程中 有少量的揮發(fā)性有機(jī)物逃逸到大氣中 如在生產(chǎn)氨基樹脂時(shí) 有一定量的甲醛 3 左右 揮發(fā) 在生產(chǎn)酚醛 環(huán)氧等樹脂時(shí) 要產(chǎn)生一定量的廢水 涂料生產(chǎn) 過(guò)程中 由于含大量有機(jī)溶劑的產(chǎn)品還很多 必然會(huì)有溶劑揮發(fā)到大氣中 傳統(tǒng) 防銹涂料含有鉛 鉻 鋅等重金屬鹽 如使用不當(dāng) 也會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染 涂料 施工中 特別是涂料烘烤固化過(guò)程中 有數(shù)十萬(wàn)噸有機(jī)溶劑揮發(fā)到大氣中 嚴(yán)重 污染環(huán)境 另外 市場(chǎng)上銷售的聚氨酯涂料 游離單體異氰酸酯含量嚴(yán)重超標(biāo) 施工時(shí)散發(fā)到大氣中 污染環(huán)境 危害人類健康 向集團(tuán)化 規(guī)?；?專業(yè)化 4 方向發(fā)展當(dāng)今世界涂料工業(yè)發(fā)展的最顯著特點(diǎn) 是一些世界級(jí)的大公司通過(guò)相互 收購(gòu) 合資合作 技術(shù)轉(zhuǎn)讓等方式 使涂料生產(chǎn)向集團(tuán)化 規(guī)?；?專業(yè)化方向 發(fā)展 以強(qiáng)化其在某一產(chǎn)品市場(chǎng)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)能力 從而達(dá)到全球化 合理化經(jīng)營(yíng) 的目的 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人類生活質(zhì)量的提高 人們要求保護(hù)自我生存空間的 呼聲也越來(lái)越高 環(huán)保法規(guī)也越來(lái)越嚴(yán)格 建筑涂料水性化已成必然趨勢(shì) 工業(yè) 涂料也正在向著水性涂料 粉未涂料 高固體分涂料和輻射固化涂料等方向發(fā)展 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人類生活質(zhì)量的提高 人們要求保護(hù)自我生存空間的呼聲 也越來(lái)越高 環(huán)保法規(guī)也越來(lái)越嚴(yán)格 建筑涂料水性化已成必然趨勢(shì) 工業(yè)涂料 也正在向著水性涂料 粉未涂料 高固體分涂料和輻射固化涂料等方向發(fā)展 重 視環(huán)保 發(fā)展 綠色涂料 即傳統(tǒng)的低固含量溶劑型涂料約含 50 的有機(jī)溶劑 4 4 1 4 涂料生產(chǎn)設(shè)備現(xiàn)狀 在以往相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里 涂料生產(chǎn)中的分散研磨設(shè)備是由分散機(jī) 砂磨機(jī) 三輥 研磨機(jī)組成 這些傳統(tǒng)設(shè)備有其各自不同的功用 實(shí)現(xiàn)涂料生產(chǎn)中的不同需要 但是 也有各自不同的局限性 如分散機(jī) 對(duì)于生產(chǎn)中高檔涂料 只能用于預(yù)分散 而無(wú)法 達(dá)到中高檔涂料所需的漿料粉碎效果 砂磨機(jī) 可連續(xù)生產(chǎn) 但不適于加工像碳黑 鐵藍(lán)等難分散的顏料 料漿粘度高時(shí)加工困難 換色時(shí)清洗困難 殘留多更是砂磨機(jī) 主要局限 三輥研磨機(jī) 適用于加工高黏度的料漿和難于分散的顏料 但敞開式的操 作 使工作環(huán)境惡劣 操作安全性差及分散的物料損失大 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 調(diào)試?yán)щy 生 產(chǎn)效率低 管傳統(tǒng)的涂料生產(chǎn)設(shè)備已使用多年 但其局限性也很明顯 而 高剪切涂料生產(chǎn) 方法 其實(shí)還是沿用了高剪切乳化機(jī) 臥式砂磨機(jī)的辦法 性價(jià)比及分散研磨效果還不 如分散機(jī) 臥式砂磨機(jī)的傳統(tǒng)方式 也仍然無(wú)法避免傳統(tǒng)設(shè)備的局限性 根據(jù)我國(guó)涂料工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及相關(guān)工業(yè)的發(fā)展要求 并借鑒世界涂料工業(yè)的技 術(shù)進(jìn)展和發(fā)展趨勢(shì) 21 世紀(jì) 我國(guó)涂料工業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)思想應(yīng)當(dāng)是 大力發(fā)展高性能 低污染的涂料品種 并促進(jìn)涂料生產(chǎn)向?qū)I(yè)化方向發(fā)展 1 4 1 調(diào)整涂料產(chǎn)品的結(jié)構(gòu) 一是逐漸淘汰落后工藝 落后設(shè)備和品質(zhì)低劣的產(chǎn)品如低檔建筑涂料聚乙烯 醇水玻璃內(nèi)墻涂料 106 聚乙烯醇縮甲醛涂料 107 淀粉涂料 纖維素改 性淀粉涂料等產(chǎn)品 二是大力發(fā)展高檔合成樹脂涂料 使高檔合成樹脂涂料的比 例由目前的 70 提高到 2005 年的 80 三是大力發(fā)展節(jié)能低污染的水性涂料 高固體分涂料 粉未涂料 無(wú)溶劑涂料和輻射固化涂料 通過(guò)自主開發(fā)和消化吸 收引進(jìn)技術(shù) 實(shí)現(xiàn)通用樹脂專業(yè)化 規(guī)模化生產(chǎn) 基礎(chǔ)無(wú)機(jī)顏料 關(guān)鍵助劑實(shí)現(xiàn) 國(guó)產(chǎn)化 提高原材料自給率 為改善涂料行業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)創(chuàng)造條件 4 1 4 2 提高技術(shù)裝備水平 重點(diǎn)開發(fā)超耐候性 10 年以上 建筑涂料 如有機(jī)硅 有機(jī)氟及其改性的丙 烯酸酯類乳膠涂料 開發(fā)低能耗高性能的各類脂肪族和芳香族聚氨酯涂料及環(huán)氧 樹脂涂料 使汽車涂料 船舶涂料 集裝箱涂料 建筑涂料 防腐涂料等方面的 生產(chǎn)技術(shù)水平達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家 90 年代初期的水平 基本上能夠滿足相關(guān)行業(yè)的發(fā)展 5 要求 注意環(huán)境保護(hù)并加大執(zhí)法力 立足于市場(chǎng) 逐步改造現(xiàn)有生產(chǎn)裝置 提高 自動(dòng)化水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率 降低勞動(dòng)強(qiáng)度 改善操作環(huán)境 大宗產(chǎn)品生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)設(shè) 備大型化 高溫樹脂全面采用熱媒加熱系統(tǒng) 加強(qiáng)科研開發(fā)重點(diǎn)突破對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì) 有較大影響的專用涂料的研究開發(fā)以及配套的生產(chǎn)設(shè)備 4 1 1 4 3 傳統(tǒng)涂料生產(chǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu) 從傳統(tǒng)上的涂料生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計(jì)上看基本上由攪拌設(shè)備和混合設(shè)備組成 4 1 4 3 1 傳統(tǒng)涂料生產(chǎn)設(shè)備 攪拌設(shè)備歷史悠久 被大量應(yīng)用于化工 醫(yī)藥 食品 采礦 造紙 涂料 冶金 廢水處 理等行業(yè)中 但攪拌設(shè)備在許多場(chǎng)合是作為反應(yīng)器的 而此處所謂的涂料生產(chǎn)設(shè)備也 將攪拌設(shè)備作為反應(yīng)器的 攪拌操作按作用方式可機(jī)械攪拌和氣動(dòng)攪拌兩種 依據(jù)不同的操作目的 攪拌效果有不同的表示法和主要因素的確定 應(yīng)該特別審慎 所選出的關(guān)系式的實(shí)驗(yàn)條件要盡可能符合給定條件 才能設(shè)計(jì)與選用的攪拌設(shè)備滿足操 作目的和經(jīng)濟(jì)性 14 1 4 3 2 攪拌設(shè)備的基本結(jié)構(gòu) 攪拌設(shè)備由攪拌容器和攪拌機(jī)兩大部分組成 攪拌器包括釜體 外夾套 內(nèi)構(gòu)件以及 各種用途開孔接管 化工檢測(cè)儀表等 攪拌機(jī)則包括攪拌器 攪拌軸 軸封 機(jī)架及傳動(dòng) 裝置等部件 攪拌容器 攪拌容器常被稱作攪拌釜 而作為反應(yīng)器使用時(shí)又可稱為攪拌釜式反應(yīng)器 簡(jiǎn)稱 反應(yīng)釜 根據(jù)工藝的傳熱要求 釜體外可加夾套 并通以蒸汽 冷卻水等載熱介質(zhì) 當(dāng)傳熱面積不足時(shí) 還可以在釜體內(nèi)部設(shè)置盤管等 攪拌器與攪拌軸 攪拌器又被稱為葉輪或槳葉 它是攪拌設(shè)備的核心部件 根據(jù)攪拌器在攪拌釜內(nèi) 產(chǎn)生的流型 攪拌器基本上可以分為軸向流和徑向流兩種 例如 推進(jìn)式葉輪 新型 翼型葉輪等金屬于軸向流攪拌器 而各種直葉 彎葉渦輪葉輪則屬于徑向流攪拌器 擋板 為了消除攪拌容器內(nèi)液體的打旋現(xiàn)象 使被攪拌物料能夠上下軸向流動(dòng) 形成全 釜的均勻混合 通常需要在攪拌容器內(nèi)加入若干擋板 化工檢測(cè)設(shè)備 6 所謂檢測(cè)就是利用專門的技術(shù)工具靠實(shí)驗(yàn)和計(jì)算找到被檢測(cè)值 大小和正負(fù) 在化工生產(chǎn)過(guò)程中 人們?yōu)榱私馍a(chǎn)過(guò)程的進(jìn)行情況 總是要從各方面采用各種方法 來(lái)獲得研究生產(chǎn)過(guò)程所必需的信息 如溫度的高低 壓力的大小 產(chǎn)品的數(shù)量多少和 質(zhì)量的好壞等 這就要借助于檢測(cè)手段 檢測(cè)是獲得各種物理量和描述物理量的數(shù)量 的手段 它是自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制系統(tǒng)的 感覺(jué)器官 這里主要講溫度檢測(cè) 6 導(dǎo)流筒 導(dǎo)流筒為上下開口的圓筒 置于攪拌容器的中心 在攪拌混合中起導(dǎo)流的作用 通常導(dǎo)流筒的上端都低于靜液面 且在筒身上開有槽或孔 當(dāng)生產(chǎn)中液面降落時(shí)物料 仍可以從槽或孔進(jìn)入 通常 推進(jìn)式攪拌器可以位于導(dǎo)流筒內(nèi)或低于導(dǎo)流筒的下端 渦輪式或槳式攪拌 器常置于導(dǎo)流筒的下端 當(dāng)攪拌器置于導(dǎo)流筒之下 且筒體直徑又較大時(shí) 筒的下端 直徑應(yīng)當(dāng)縮小 使下部開口小于攪拌器直徑 軸封 或磁力傳動(dòng)裝置 軸封是攪拌設(shè)備的一個(gè)重要組成部分 軸封屬于動(dòng)密封 其作用是保證攪拌設(shè)備 內(nèi)處于一定的正壓或真空狀態(tài) 防止被攪拌物料逸出和雜質(zhì)的滲入 因而不是所有的 轉(zhuǎn)軸密封型式都能有用于攪拌設(shè)備 磁力傳動(dòng)裝置又稱為磁力聯(lián)軸器 是全封閉密封 中的一種 優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)零泄漏 但是制造成本較高 目前在中小設(shè)備中應(yīng)用較多 攪拌設(shè)備的主要特征和工程技術(shù)特點(diǎn) 攪拌過(guò)程是通過(guò)攪拌器的旋轉(zhuǎn)向釜內(nèi)流體輸入機(jī)械能 使流體獲得適宜的流動(dòng)場(chǎng) 在流動(dòng)場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行動(dòng)量 熱量 質(zhì)量的傳遞或同時(shí)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程 因而流動(dòng)場(chǎng)和 輸入能量是設(shè)計(jì)與選用攪拌設(shè)備時(shí)總是最關(guān)心的問(wèn)題 一般情況下注意影響流動(dòng)場(chǎng)和 輸入能量的主要因素 18 1 4 3 3 混合設(shè)備 混合設(shè)備按不同的方法可以有以下分類 1 按對(duì)粉粒作用力的方式分為容器回轉(zhuǎn)型 容器固定型 包括機(jī)械攪拌式 氣流 攪拌式 流體切割式 和復(fù)合型混合設(shè)備 2 按操作方式可以分為連續(xù)式和間歇式 3 按運(yùn)動(dòng)部件回轉(zhuǎn)速度分為高速型和低速型 7 混合設(shè)備的選型根據(jù)以下三個(gè)原則 1 根據(jù)過(guò)程要求進(jìn)行選型 2 根據(jù)混合物的質(zhì)量進(jìn)行選型 3 根據(jù)混合費(fèi)用選型 選用取決于過(guò)程物料 過(guò)程需要 混合效率以及混合費(fèi)用等多方面因素 綜上所述 正是由于涂料工業(yè)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展 對(duì)品質(zhì)和種類以及使用環(huán)境 和范圍也有了一個(gè)更高的要求 從而對(duì)于生產(chǎn)涂料的機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)理念有需要一個(gè) 的水平以適應(yīng)社會(huì)對(duì)該方面的需求 所以對(duì)涂料的生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造成為一個(gè)熱 門的課題 1 4 1 5 涂料生產(chǎn)設(shè)備的發(fā)展方向 由于傳統(tǒng)涂料對(duì)環(huán)境與人體健康有影響 所以現(xiàn)在人們都在想辦法開發(fā)綠色涂 料 所謂 綠色涂料 是指節(jié)能 低污染的水性涂料 粉末涂料 高固體含量涂料 或稱無(wú)溶 劑涂料 和輻射固化涂料等 20 世紀(jì) 70 年代以前 幾乎所有涂料都是溶劑型的 70 年 代以來(lái) 由于溶劑的昂貴價(jià)格和降低 VOC 排放量的要求日益嚴(yán)格 越來(lái)越多的低有機(jī) 機(jī)溶劑含量和不含有機(jī)溶劑的涂料得到了大發(fā)展 現(xiàn)在越來(lái)越多使用綠色涂料 由于現(xiàn)代社會(huì)越來(lái)越注重和諧發(fā)展 注重效率優(yōu)先 兼顧公平 使得社會(huì)朝著又 好又快的發(fā)展 所以也就對(duì)涂料生產(chǎn)設(shè)備的未來(lái)發(fā)展方向產(chǎn)生了重大的影響 所以涂 料生產(chǎn)設(shè)備向綠色環(huán)保 成本少 效率高 技術(shù)含量高的方向發(fā)展 將砂磨技術(shù)和超 細(xì)粉法結(jié)合使用 不僅可以保證涂料細(xì)度 不影響涂料白度 而導(dǎo)致對(duì)比率下降 產(chǎn) 品質(zhì)量較好 生產(chǎn)效率較高 采用高剪切技術(shù)的涂料生產(chǎn)設(shè)備 結(jié)合傳統(tǒng)的高速分散 機(jī) 砂磨機(jī)等設(shè)備 14 其中由于液壓傳動(dòng)裝置具有功率密度高 易于實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng) 速度剛度大 便于 冷卻散熱 動(dòng)作實(shí)現(xiàn)容易等突出優(yōu)點(diǎn) 相比于傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng) 電力傳動(dòng) 在相同的 條件下產(chǎn)生動(dòng)力更大且在很大的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速 工作準(zhǔn)確平穩(wěn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 成 本低廉 容易實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù) 所以適當(dāng)運(yùn)用液壓技術(shù)不僅可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備的高質(zhì)量 高效率 小型化 真正 實(shí)現(xiàn)了涂料生 一套設(shè)備 一機(jī)多用 一步到位 8 1 6 本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案 研究方法或措施 在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中 有以下幾個(gè)問(wèn)題值得注意 1 機(jī)械設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)是在教師指導(dǎo)下由我們自己獨(dú)立完成的 也是對(duì)我們 進(jìn)行的第一次較全面的設(shè)計(jì)訓(xùn)練 我們應(yīng)明確設(shè)計(jì)任務(wù) 掌握設(shè)計(jì)進(jìn)度 認(rèn)真設(shè)計(jì) 每個(gè)階段完成后要認(rèn)真檢查 提倡獨(dú)立思考 有錯(cuò)誤要認(rèn)真修改 精益求精 2 畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)程的各階段是相互聯(lián)系的 設(shè)計(jì)時(shí) 零部件的結(jié)構(gòu)尺寸不是完全 由計(jì)算確定的 還要考慮結(jié)構(gòu) 工藝性 經(jīng)濟(jì)性以及標(biāo)準(zhǔn)化 系列化等要求 由于影 響零部件結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行必要的修改 所以 畢業(yè)設(shè)計(jì)要邊計(jì)算 邊繪圖 反復(fù)修改 設(shè)計(jì)計(jì)算和繪圖交替進(jìn)行 3 學(xué)習(xí)和善于利用長(zhǎng)期以來(lái)所積累的寶貴設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和資料 可以加快設(shè)計(jì)進(jìn)程 避免不必要的重復(fù)勞動(dòng) 是提高設(shè)計(jì)質(zhì)量的重要保證 也是創(chuàng)新的基礎(chǔ) 然而 任何 一項(xiàng)設(shè)計(jì)任務(wù)均可能有多種決策方案 應(yīng)從具體情況出發(fā) 認(rèn)真分析 既要合理的吸 取 又不可盲目的照搬 照抄 4 在設(shè)計(jì)中慣徹標(biāo)準(zhǔn)化 系列化與通用化可以保證互換性 降低成本 縮短 設(shè)計(jì)周期 是機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)的原則之一 也是設(shè)計(jì)質(zhì)量的一項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo) 在畢 業(yè)設(shè)計(jì)中應(yīng)熟悉和正確采用各種有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范 盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件 并 應(yīng)注意一些尺寸需圓整為標(biāo)準(zhǔn)尺寸 同時(shí) 設(shè)計(jì)中應(yīng)減少材料的品種和標(biāo)準(zhǔn) 件的規(guī)格 9 2 油漆攪拌裝置的總體方案設(shè)計(jì) 2 1 總體思路 機(jī)器一般由原動(dòng)機(jī) 傳動(dòng)機(jī) 工作機(jī)組成 傳動(dòng)裝置在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間傳遞 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力 并籍以改變運(yùn)動(dòng)的形式 速度大小和轉(zhuǎn)矩大小 傳動(dòng)裝置一般包括傳動(dòng) 件 齒輪傳動(dòng) 帶傳動(dòng) 鏈傳動(dòng)等 和支承件 軸 軸承和機(jī)體等 兩部分 它的重 量和成本在機(jī)器中占很大的比例 其性能和質(zhì)量對(duì)機(jī)器的工作影響也很大 因此合理 設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案具有重要意義 通過(guò)對(duì)現(xiàn)有立軸行星式攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn) 現(xiàn)有機(jī)型的攪拌機(jī)構(gòu) 結(jié)立軸行星式攪拌機(jī)樣機(jī)設(shè)計(jì)構(gòu)形式簡(jiǎn)單 攪拌葉片布置在同一水平面 且均勻地分 布在攪拌筒的最底端 這樣的葉片分布使得拌筒內(nèi)上層的物料不能在短時(shí)間內(nèi)攪拌均 勻 導(dǎo)致整體混合料不能很好的擴(kuò)散 因此攪拌效果不理想 攪拌效率低下 而且大 多數(shù)機(jī)型的傳動(dòng)裝置存在著密封性不好 傳動(dòng)方式復(fù)雜 制作難度高 維護(hù)和修理困 難的缺點(diǎn) 因此 要針對(duì)這些方面進(jìn)行改進(jìn) 以期獲得更好地?cái)嚢栊Ч?提高經(jīng)濟(jì)效 益 由于在立軸行星式攪拌機(jī)中 物料在高度方向由重力作用形成的下落運(yùn)動(dòng)較強(qiáng) 因此 拌筒高度方向的拌合比較快 而沿徑向和周向方向的拌合則比較慢 為了使物 料在三個(gè)方向能夠達(dá)到同時(shí)拌合的效果 首先要增加拌筒的高徑比 再者 應(yīng)該考慮 將攪拌葉片沿高度方向分層布置 這樣不僅加快了物料沿徑向方向的運(yùn)動(dòng) 也加強(qiáng)了 沿軸向方向物料的拌合效果 使得攪拌更充分 效果更理想 對(duì)于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇和 設(shè)計(jì) 本著高效節(jié)能的要求 將減速機(jī)構(gòu)和行星增速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為一體式結(jié)構(gòu) 采用變 頻電機(jī)驅(qū)動(dòng) 使得輸出轉(zhuǎn)速能夠無(wú)級(jí)可調(diào) 且能達(dá)到攪拌 CA 砂漿所需的要求 2 2 課題的設(shè)計(jì)參數(shù)要求 油漆攪拌裝置采用一種行星式結(jié)構(gòu) 大大提高了攪拌的效率 1 內(nèi)壓 0 5Mpa 2 罐體內(nèi)徑 800 mm 3 裝料系數(shù) 0 8 4 攪拌器 行星 式攪拌器 5 攪拌轉(zhuǎn)速 0 125 rpm 公轉(zhuǎn)速度 0 70 rpm 2 3 研究的主要參數(shù)選擇 1 容積利用系數(shù) 攪拌機(jī)的容積利用系數(shù)是指攪拌機(jī)的出料容積與幾何容積之比 它的確定主要以 攪 10 拌質(zhì)量的優(yōu)劣為依據(jù) 顯然 在確保攪拌質(zhì)量的前提下 容積利用系數(shù)越大越好 但 是 容積系數(shù)的大小還受其它條件的制約 其一 攪拌機(jī)的設(shè)計(jì)需考慮應(yīng)具備 10 的 超載能力 其二 按設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 出料體積與進(jìn)料體積之比為 0 625 而幾何容積應(yīng) 該大于進(jìn)料體積 這樣容積系數(shù)最大不得超過(guò) 0 58 一般用于攪拌混凝土的立軸圓盤 式攪拌機(jī)的容積利用系數(shù)取 0 30 0 33 本設(shè)計(jì)中 考慮 CA 砂漿這種物料的進(jìn)料容 積與出料容積變化不大 且行星式攪拌機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)比較特殊 拌筒中央并沒(méi)有圓盤 因此應(yīng)該選取較高的容積利用系數(shù) 為了保證攪拌機(jī)的生產(chǎn)能力 根據(jù)設(shè)計(jì)要求 取 容積利用系數(shù)為 0 8 2 攪拌筒的高度 H 與直徑 D 之比 H D 的選取 拌筒長(zhǎng)寬比是攪拌機(jī)的基本幾何參數(shù) 是設(shè)計(jì)機(jī)器時(shí)需要選定的首要參數(shù) 其取 值合理與否直接決定著攪拌質(zhì)量和攪拌效率 對(duì)不同的機(jī)型 長(zhǎng)寬比的含義不同 對(duì) 于雙臥軸攪拌機(jī) 是指拌筒的長(zhǎng)度與寬度之比 對(duì)于單臥軸攪拌機(jī) 是指拌筒的長(zhǎng)度 與直徑之比 而對(duì)立軸攪拌機(jī)來(lái)說(shuō) 是指拌筒的高度與直徑之比在出料容量一定時(shí) 應(yīng)考慮以最小的結(jié)構(gòu)尺寸獲得最大的空間容積 以利于收到節(jié)省制造材料 外形美觀 和攪拌質(zhì)量好的綜合效益 通常情況下 立軸式攪拌機(jī)的高 徑比 H D 宜在 0 27 0 46 范圍內(nèi)取值 攪拌筒直徑在 2m 以下取大值 0 33 0 46 在 2m 以上取 小值 0 27 0 3 顯而易見 攪拌筒體的高度直接決定了行星攪拌機(jī)構(gòu)攪軸的長(zhǎng)短 而其直徑?jīng)Q定了攪拌葉片的大小 理論表明 攪拌筒直徑過(guò)大 會(huì)增大功率消耗 高 度過(guò)高 則增加了攪拌臂的長(zhǎng)度 這樣不但增加制造成本 而且會(huì)極大地降低攪拌臂 的剛度 高度太低 又限制了物料的軸向運(yùn)動(dòng) 為了保證物料攪拌均勻 就必須保證 物料在拌筒內(nèi)三個(gè)坐標(biāo)方向同時(shí)達(dá)到較好的均勻性 綜合考慮 選取較大值 0 38 在 選定了容積利用系數(shù)和拌筒高徑比之后 便可以基本確定攪拌筒的直徑和高度及攪拌 臂的長(zhǎng)度等重要的設(shè)計(jì)尺寸 運(yùn)動(dòng)參數(shù) 攪拌機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù) 主要是指攪拌機(jī)的攪拌速度 攪拌速度是保證攪拌機(jī)正常工 作 的基本參數(shù) 其必須滿足攪拌質(zhì)量與攪拌效率等性能要求 攪拌質(zhì)量就是生產(chǎn)出 符合要 11 求的 CA 砂漿 攪拌效率就是在滿足攪拌質(zhì)量的前提下 攪拌時(shí)間要盡量短 以 提高設(shè)備的生產(chǎn)率和利用率 降低生產(chǎn)成本 2 4 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 通過(guò)對(duì)已有行星式攪拌機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比分析 選用了一種新型的攪拌機(jī)專 用 行星減速器作為立軸行星式攪拌機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 其外形如圖 3 2 所示 此行星減 速器由 上減速機(jī)和下增速機(jī)組成 上減速機(jī)采用三級(jí)齒輪傳動(dòng) 下增速機(jī)采用一級(jí)齒輪 傳動(dòng) 如圖 3 3 所示為其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 圖 3 3 行星減速器的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 在該行星減速器中 上減速機(jī)的輸入軸連接變頻電機(jī) 輸出軸通過(guò)機(jī)箱殼體上的 軸承支承并與下增速機(jī)的下殼體固定在一起 下增速機(jī)中具有太陽(yáng)齒輪和行星齒輪 其中太陽(yáng)齒輪與上減速機(jī)輸出軸同軸 并固定連接在上減速機(jī)殼體上 行星齒輪通過(guò) 軸承固定在下增速機(jī)機(jī)箱上 并與太陽(yáng)齒輪相嚙合 下增速機(jī)的行星輸出軸上連接了 一個(gè)三角狀的法蘭盤 用于連接行星攪拌機(jī)構(gòu) 下殼體外側(cè)有專門的連接元件 用于 連接側(cè)刮料機(jī)構(gòu) 安裝在攪拌筒中時(shí) 要確保上減速機(jī)輸出軸與攪拌筒的幾何中心同 軸 工作時(shí) 整個(gè)下增速機(jī)帶動(dòng)著行星攪拌機(jī)構(gòu)和側(cè)刮料機(jī)構(gòu)圍繞上減速機(jī)輸出軸旋 轉(zhuǎn) 其中下增速機(jī)機(jī)箱和側(cè)刮料機(jī)構(gòu)只作公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 而隨著太陽(yáng)齒輪和行星齒輪的嚙 合 行星攪拌機(jī)構(gòu)不僅圍繞著上減速機(jī)輸出軸作公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 也圍繞著行星輸出軸作自 12 轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 13 3 帶傳動(dòng)計(jì)算 3 1 電機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式的選擇 由于直流電機(jī)需要直流電源 結(jié)構(gòu)較復(fù)雜 價(jià)格較高 維護(hù)比較不便 因此選擇 交流電動(dòng)機(jī) 3 2 電機(jī)選擇 本次設(shè)計(jì)為設(shè)計(jì)不變 或變化很小 下長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的機(jī)械 只有所選電機(jī)的額 功率 Ped 等于或稍大于所需的電動(dòng)機(jī)工作功率 Pd 即 Ped Pd 電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)就不 會(huì)過(guò)熱 通常就不必校驗(yàn)發(fā)熱和啟動(dòng)力矩 首先 一般應(yīng)用建議選用交流電機(jī) 第二 根據(jù)功率確定是采用單相電機(jī)還是三相電機(jī) 一般幾個(gè)千瓦以上的都建議采用三 相電機(jī) 三相電機(jī)的轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)性較好 再根據(jù)電網(wǎng)和實(shí)際功率選擇電壓等級(jí)和容量 第三 根據(jù)你對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性的要求 比如說(shuō) 負(fù)載變化后 是否允許轉(zhuǎn)速有少量 的變化 如果允許 建議選用異步電機(jī) 否則 只能選用同步電機(jī) 第四 根據(jù)轉(zhuǎn)速范圍選擇電機(jī)極對(duì)數(shù) 本次設(shè)計(jì)為設(shè)計(jì)不變 或變化很小 下長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的機(jī)械 只有所選電機(jī)的額 功率 Ped 等于或稍大于所需的電動(dòng)機(jī)工作功率 Pd 即 Ped Pd 電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)就不會(huì)過(guò) 熱 通常就不必校驗(yàn)發(fā)熱和啟動(dòng)力矩 電機(jī)所需工作功率按式 1 為 kwawdP 由式 2 kww10Fv 因此 advP 由電機(jī)至運(yùn)輸帶的總功率為 14 423 a 1 彈性聯(lián)軸器效率 2 滾動(dòng)軸承效率 成對(duì)計(jì)算 3 齒輪傳動(dòng)效率 成對(duì)計(jì)算 4 彈性聯(lián)軸器傳動(dòng)效率 5 工作機(jī)的效率 初步選擇 YVF 225S 4 功率 37KW 額定轉(zhuǎn)速 1470r min 3 3 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 功率 P 37kW 按照 1 1 傳動(dòng)edAdPK 表 1 工作情況系數(shù) AK 15 原動(dòng)機(jī) 類 類 一天工作時(shí)間 h 工作機(jī) 10 10 16 16 0 10 16 16 載 荷 平 穩(wěn) 液體攪拌 機(jī) 離心式水 泵 通風(fēng)機(jī)和 鼓風(fēng)機(jī) 離7 5kW 心式壓縮機(jī) 輕型運(yùn)輸機(jī) 1 0 1 1 1 2 1 1 1 2 1 3 載 荷 變 動(dòng) 小 帶式運(yùn)輸 機(jī) 運(yùn)送砂石 谷物 通風(fēng)機(jī) 7 5kW 發(fā)電機(jī) 旋轉(zhuǎn) 式水泵 金屬 切削機(jī)床 剪 床 壓力機(jī) 印刷機(jī) 振動(dòng) 篩 1 1 1 2 1 3 1 2 1 3 1 4 載 荷 變 動(dòng) 較 大 螺旋式運(yùn) 輸機(jī) 斗式上 料機(jī) 往復(fù)式 水泵和壓縮機(jī) 鍛錘 磨粉機(jī) 鋸木機(jī)和木工 機(jī)械 紡織機(jī) 械 1 2 1 3 1 4 1 4 1 5 1 6 載 荷 變 動(dòng) 破碎機(jī) 旋轉(zhuǎn)式 顎 式等 球磨機(jī) 棒磨機(jī) 起重 1 3 1 4 1 5 1 5 1 6 1 8 16 很 大 機(jī) 挖掘機(jī) 橡膠輥壓機(jī) 根據(jù) V 帶的載荷平穩(wěn) 兩班工作制 16 小時(shí) 查 機(jī)械設(shè)計(jì) P 296 表 4 取 KA 1 1 3 3 1 選擇帶型 普通 V 帶的帶型根據(jù)傳動(dòng)的設(shè)計(jì)功率 Pd 和小帶輪的轉(zhuǎn)速 n1 按 機(jī)械設(shè)計(jì) P297 圖 13 11 選取 根據(jù)算出的 Pd 37kW 及小帶輪轉(zhuǎn)速 n1 1470r min 查圖得 d d 80 100 可知 應(yīng)選取 A 型 V 帶 3 3 2 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)證帶速 由 機(jī)械設(shè)計(jì) P 298 表 13 7 查得 小帶輪基準(zhǔn)直徑為 80 100mm 則取 dd1300mm ddmin 75 mm d d1 根據(jù) P295 表 13 4 查得 表 3 V 帶帶輪最小基準(zhǔn)直徑 mind 槽型 Y Z A B C D Emind 20 50 75 125 200 355 500 17 由 機(jī)械設(shè)計(jì) P 295 表 13 4 查 V 帶輪的基準(zhǔn)直徑 得 300mm2d 誤差驗(yàn)算傳動(dòng)比 為1 02 di 誤 彈性滑動(dòng)率 誤差 符合要求10 58i 誤 3 3 3 確定中心距離 帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度并驗(yàn)算小輪包角 由式 120120 7dda 可得 0 7 300 300 2 300 300 即 420 1200 選取 600mm 00 所以有 由 機(jī)械設(shè)計(jì) P 293 表 13 2 查得 Ld 1250mm 表 4 包角修正系數(shù) K 包 角 1 220 210 200 190 180 150 170 160 140 130 120 110 100 90K 1 20 1 15 1 10 1 05 1 00 0 92 0 98 0 95 0 89 0 86 0 82 0 78 0 73 0 68 表 5 彎曲影響系數(shù) bK 帶 型 b Z 30 2951 A 7 B 3 8 C 56210 D 39 21010 2 4ddodLaa 18 E 37 510 3 3 4 確定帶的根數(shù) z 根據(jù)三角帶根數(shù) 10CNZ 式中 N 1 為 根三角帶傳動(dòng)的功率 N 0 為單根三角帶在 特定長(zhǎng)度 180 平穩(wěn)工作情況下傳遞的功率 查表得 N0 2 70 C1 包角系數(shù) 查表得 C1 0 98 三角帶傳遞的功率 N1 37KW 所以 所需帶輪的根數(shù)為 2 根 3 3 5 確定帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 根據(jù) V 帶輪結(jié)構(gòu)的選擇條件 電機(jī)的主軸直徑為 d 28mm 由 機(jī)械設(shè)計(jì) P293 V 帶輪的結(jié)構(gòu) 判斷 當(dāng) 3d d d1 90mm 300mm 可采 用 H 型孔板式或者 P 型輻板式帶輪 這次選擇 H 型孔板式作為小帶輪 由于 dd2 300mm 所以宜選用 E 型輪輻式帶輪 總之 小帶輪選 H 型孔板式結(jié)構(gòu) 大帶輪選擇 E 型輪輻式結(jié)構(gòu) 帶輪的材料 選用灰鑄鐵 HT200 3 3 6 確定帶的張緊裝置 選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 調(diào)整方便的定期調(diào)整中心距的張緊裝置 3 3 7 計(jì)算壓軸力 由 機(jī)械設(shè)計(jì) P303 表 13 12 查得 A 型帶的初拉力 F0 133 46N 上面已得 對(duì)帶輪的主要要求是質(zhì)量小且分布均勻 工藝性好 與帶接觸的工作表面加工 精度要高 以減少帶的磨損 轉(zhuǎn)速高時(shí)要進(jìn)行動(dòng)平衡 對(duì)于鑄造和焊接帶輪的內(nèi)應(yīng) 力要小 帶輪由輪緣 腹板 輪輻 和輪轂三部分組成 帶輪的外圈環(huán)形部分稱為 輪緣 輪緣是帶輪的工作部分 用以安裝傳動(dòng)帶 制有梯形輪槽 由于普通 V 帶兩 側(cè)面間的夾角是 40 為了適應(yīng) V 帶在帶輪上彎曲時(shí)截面變形而使楔角減小 故規(guī) 定普通 V 帶輪槽角 為 32 34 36 38 按帶的型號(hào)及帶輪直徑確定 輪槽尺 寸見表 7 3 裝在軸上的筒形部分稱為輪轂 是帶輪與軸的聯(lián)接部分 中間部分稱為 19 輪幅 腹板 用來(lái)聯(lián)接輪緣與輪轂成一整體 表 普通 V 帶輪的輪槽尺寸 摘自 GB T13575 1 92 槽型 項(xiàng)目 符號(hào) Y Z A B C D E 基準(zhǔn)寬度 b p 5 3 8 5 11 0 14 0 19 0 27 0 32 0 基準(zhǔn)線上槽深 h amin 1 6 2 0 2 75 3 5 4 8 8 1 9 6 基準(zhǔn)線下槽深 h fmin 4 7 7 0 8 7 10 8 14 3 19 9 23 4 槽間距 e 8 0 3 12 0 3 15 0 3 19 0 4 25 5 0 5 37 0 6 44 5 0 7 第一槽對(duì)稱面至 端面的距離 f min 6 7 9 11 5 16 23 28 最小輪緣厚 5 5 5 6 7 5 10 12 15 帶輪寬 B B z 1 e 2 f z 輪槽數(shù) 外徑 d a 32 60 34 80 118 190 315 36 60 475 600 38 對(duì) 應(yīng)的基 準(zhǔn)直徑 d d 80 118 190 315 475 600 輪 槽 角 極限偏差 1 0 5 V 帶輪按腹板 輪輻 結(jié)構(gòu)的不同分為以下幾種型式 1 實(shí)心帶輪 用于尺寸較小的帶輪 dd 2 5 3 d 時(shí) 如圖 4 2a 20 2 腹板帶輪 用于中小尺寸的帶輪 dd 300mm 時(shí) 如圖 4 2b 3 孔板帶輪 用于尺寸較大的帶輪 dd d 100 mm 時(shí) 如圖 4 2c 4 橢圓輪輻帶輪 用于尺寸大的帶輪 dd 500mm 時(shí) 如圖 4 2d a b c d 圖 4 2 帶輪結(jié)構(gòu)類型 根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果 可以得出結(jié)論 小帶輪選擇實(shí)心帶輪 如圖 a 大帶輪選擇腹板 帶輪如圖 b 21 4 油漆攪拌裝置的行星式齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 該油漆攪拌裝置依據(jù)如下傳動(dòng)方案進(jìn)行設(shè)計(jì) 如下圖 4 1 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 按設(shè)計(jì)計(jì)算公式 4 1 1 選擇齒輪類型 精度等級(jí) 材料及齒數(shù) a 根據(jù)傳動(dòng)方案 選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng) b 運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器 速度不高 選用 7 級(jí)精度 GB10095 88 c 材料選擇 由表 10 1 選擇小齒輪材料為 40Cr 調(diào)質(zhì) 硬度為 280 HBS 大齒 輪材料為 45 鋼 調(diào)質(zhì) 硬度為 240 HBS 二者硬度差為 40 HBS d 初選小齒輪的齒數(shù) 選124Z 14 02 96 48iZ 297Z 4 1 2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)公式 注 腳標(biāo) t 表示試選或試算值 2131 t Ht dKTud 下同 a 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 1 試選載荷系數(shù) 1 3tK 2 計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩 22 554119 09 037 20114PT Nmn 3 由表 10 7 選取齒寬系數(shù) 非對(duì)稱布置 d 4 由表 10 6 查取材料彈性影響系數(shù) 1289 EaZMp 5 由圖 10 21d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 大lim160HaMp 齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度 lim250Hap 6 由式 10 13 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 9160146 830 6410hNnjl j 為齒輪轉(zhuǎn)一圈 同一齒面嚙合次數(shù) 為工作壽命 82 905 hl 7 由圖 10 19 取接觸疲勞壽命系數(shù) 12 9 HNHNK 8 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1 安全系數(shù)為 S 1 由式 10 12 得 1lim2li58HNaKMpS b 計(jì)算 1 試算小齒輪分度圓直徑 代入 較小值1td H 由計(jì)算式 得 2312 tt dKTZud mm148 5t 2 計(jì)算圓周速度 13 65760tnmVs 3 計(jì)算齒輪 b 148 5 dtbm 4 計(jì)算齒寬與齒高比 h 模數(shù) 1 2 0154ttz 齒輪高 4 78ahcmm 23 齒高比 48 510 67bh 5 計(jì)算載荷系數(shù) K 根據(jù) 7 級(jí)精度 由圖 10 8 查得動(dòng)載系數(shù) 3 98mVs 1 2v 由表 10 2 查得 A 由表 10 4 用插值法 7 級(jí)精度 小齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置 查得 1 420Hk 由 查圖 10 13 得1 4 6Hbkh 1 34FK 故載荷系數(shù) 1 562AVHK 6 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算分度圓直徑 由式 10 10a 得3151 7ttkdm 7 計(jì)算模數(shù) 15 72 149dZ 4 1 3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由式 10 5 132FasdYKTmZ a 確定計(jì)算參數(shù) 1 圖 10 20C 查得小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限 大齒輪彎曲疲勞 150FEaMp 強(qiáng)度極限為 2380FEaMp 2 由圖 10 18 取彎曲疲勞壽命系數(shù) 12 9 FNFNK 3 算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) 由公式 10 12 得1 4s 1329FNaMPS 2 K 24 4 算載荷系數(shù) AVFKK 1 2 34150 5 取齒形系數(shù) 應(yīng)力校正系數(shù) 由表 10 5 查得 1122 65 8FSY 6 比較大小齒輪 的大小 aSF 110 32FaSFY 22 6aS 大齒輪的數(shù)值大 b 設(shè)計(jì)計(jì)算 3 221 56402 154981 5mm 對(duì)比計(jì)算結(jié)果 由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的 模數(shù) 終合考慮 滿足兩方面 對(duì)模數(shù)就近取整 則 m 2 5 15 72dzm 大齒輪齒數(shù) 取214 08 284z 4 1 4 幾何尺寸計(jì)算 a 計(jì)算中心距 131 25mm 12Zma b 分度圓直徑125 0dz c 算齒輪寬度 1db 52 m 圓整后取 20B 4 1 5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及齒輪零件草圖見附件 25 4 2 低速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 4 2 1 選擇齒輪類型 精度等級(jí) 材料及齒數(shù) a 根據(jù)傳動(dòng)方案 選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng) b 運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器 速度不高 選用 7 級(jí)精度 GB10095 88 c 材料選擇 由表 10 1 選擇小齒輪材料為 40Cr 表面淬火 硬度為 48 55HRC 大齒輪材料為 40Cr 調(diào)質(zhì) 硬度為 280 HBS d 初選小齒輪齒數(shù) 124Z 1372Z 4 2 2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 按設(shè)計(jì)計(jì)算公式 10 9a 2231 1 t Ht dKTZud a 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 1 試選 1 3tK 2 計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩 55 5229 106 9 0m1 640382PTNNmn 3 由表 10 7 選取齒寬系數(shù) d 4 由表 10 6 查取材料彈性影響系數(shù) 1289 EaZMp 5 由圖 10 21d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 lim190HaMp 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度 lim2650Hap 6 由式 10 13 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 816081 3 6 4710hNnjl 82 47 620i 7 由圖 10 19 取接觸疲勞壽命系數(shù) 120 96 08HNHNK 8 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1 安全系數(shù)為 S 1 由式 10 12 得 1lim2li0 96864537HNaaKMpS 26 b 計(jì)算 1 試算小齒輪分度圓直徑 由計(jì)算式1td 得 mm 212312 t Ht dKTiZd 167 58t 2 計(jì)算圓周速度 2 3 21 267600tn mV s 3 計(jì)算齒輪 b 10 8754 dt m 4 計(jì)算齒寬與齒高比 h 模數(shù) 14 62 5ttmz 齒輪高 6 085athcm 齒高比 54 061 78b 5 計(jì)算載荷系數(shù) K 由 10 2 查得使用系數(shù) A 根據(jù) 7 級(jí)精度 由圖 10 8 查得動(dòng)載系數(shù) 1 8mVs 03vK 因?yàn)槭侵饼X輪 所以 1 HFK 由表 10 4 用插值法查的 7 級(jí)精度 小齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱軸承時(shí) 1426Hk 由 查圖 10 13 得 3FK 故載荷系數(shù) 1 4691 03 426AVHK 6 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算分度圓直徑 由式 10 10a 得 70 39mm331 4697 581ttkdm 27 7 計(jì)算模數(shù) 170 392 384dmmZ 4 2 3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由式 10 5 132FasdYKT a 確定計(jì)算參數(shù) 1 圖 10 20C 查得小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限 大齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度160FEaMp 極限為 250FEaMp 2 10 18 取彎曲疲勞壽命系數(shù) 120 83 7FNFNK 3 算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) 由公式 10 12 得 4s 1083635 71 FNEaaKMPS 2710 4aa 4 算載荷系數(shù) 1 369 3 AVFK 5 取齒形系數(shù) 應(yīng)力校正系數(shù) 由表 10 5 查得 1122 65 8976FSY 6 較大小齒輪 的大小 FaS 11 6580 173FaSFY 22 9 7 26aS 大齒輪的數(shù)值大 b 設(shè)計(jì)計(jì)算 53 221 9 6410 6 85 4mm 對(duì)比計(jì)算結(jié)果 由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的 模數(shù) 終合考慮 滿足兩方面 對(duì)模數(shù)就近取整 則 28 m 3 取 大齒輪齒數(shù)170 392 46dzm 124z 2137z 4 2 4 幾何尺寸計(jì)算 a 計(jì)算中心距 1272164Zam b 分度圓直徑1276dzm c 算齒輪寬度 1db 0 8725 60mm 圓整后取 26 B 所以 計(jì)算得齒輪的參數(shù)為 dzab ah c 大 210 84 55 高速級(jí) 小 52 5 2 5 2 1 131 25 5 0 大 216 72 65 低速級(jí) 小 72 3 2 4 144 6 0 1 0 25 2 4 3 軸的計(jì)算 按照如下原則進(jìn)行軸的的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 3 1 初步確定計(jì)算軸徑 其計(jì)算公式 mAPd3 式中 P 軸所傳遞的功率 kw 29 n 軸的轉(zhuǎn)速 r min A 由軸的許用切應(yīng)力所確定的系數(shù) 其值可查相關(guān)教材 4 3 2 輸入軸 a 求高速軸上的功率 轉(zhuǎn)速 n1 和轉(zhuǎn)矩 T1 由上表可知1P b n1 1440 T1 42 02 minr mN c 求作用在齒輪上的受力 Ft12Td402137 5 rtan 69 5 2 80cos20 32ttFN 4 3 3 按 15 2 初步估算軸的最小直徑 選取的材料為 40cr 調(diào)質(zhì) 根據(jù)表 15 3 取 于是得012A 133min6 28 540pdAm 輸入軸的最小直徑顯然要考慮安裝聯(lián)軸器處軸的直徑 為了使所選軸的直徑與聯(lián) 軸器的孔徑相適應(yīng) 故需同時(shí)選擇聯(lián)軸器型號(hào) 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 查表 14 1 1caATk 1 5AK 1 5 58 61 88 421caATk Nm 按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩 應(yīng)小于聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)矩的條件 查設(shè)計(jì)手冊(cè) 選用 ca YL8 鋼制 聯(lián)軸器 公稱轉(zhuǎn)矩為 250 電機(jī)軸孔徑為 d 42mm 84 l 輸入軸孔徑為 d 32mm 與軸配合的長(zhǎng)度 60 故取 l123dm 4 3 4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) a 擬定軸設(shè)計(jì)方案 如下圖 30 b 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 1 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求 1 2 段右端制出一軸肩 故 2 3 段直徑 左端用軸端擋圈定位 按軸端直徑取取擋圈直徑 半聯(lián)軸器236dm 40Dm 與軸配合的長(zhǎng)度 為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的斷面上 160L 故取 1258l 2 初步選擇滾動(dòng)軸承 因?yàn)槭侵饼X圓柱齒輪 無(wú)軸向載荷 選用深溝球軸承 由 查設(shè)計(jì)手冊(cè)選深溝球軸承 6208 故236dm 4081dDbm 31 3467670 18dml 3 右端滾動(dòng)軸承采用軸肩軸向定位 查手冊(cè) 6208 型軸承軸肩高度 mm 因3h 此取 由于此輪分度圓直徑 d 55mm 所以制成齒輪軸 齒56 45dm 輪左端與左軸承之間用套筒定位 4560lm 4 軸承端蓋的總寬度為 20mm 根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑劑的 要求 取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器由斷面的距離 故取 3l2350l 5 取齒輪與箱體的內(nèi)壁距離 軸承斷面與內(nèi)壁的距離 210 34m 查課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 故 49 3438104lB 5623460579 52lb m c 軸上零件的周向定位 半聯(lián)軸器與軸周向采用平鍵連接 按 由表 6 1 查得平鍵截面12d 半聯(lián)軸器與軸配合為 滾動(dòng)軸承與軸周向定位由過(guò)渡配合保1085bhl 76HK 證 此處造軸的直徑尺寸公差為 m6 d 參考表 15 2 取軸端倒角為 各軸肩圓角半徑 245 4 3 5 求軸上的載荷 作用在小齒輪上的力可分為垂直于軸心的力和沿圓周切線方向的力 其中 2131 27N 775 72NtFrFtan20 1 確定軸承支點(diǎn)位置 對(duì)于 6208 深溝球軸承 其支點(diǎn)就是軸承寬度 B 的中點(diǎn) 故 軸的支承跨距為 根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖做出125318Llm 彎矩和扭矩圖 下圖所示 載荷 水平面 垂直面 支反力 F 12543 9 587 3NHNHF 1256 9 13 7NVNVFF 彎矩 78 Mm 27 vMm 總彎矩 96 扭矩 581T 4 3 6 軸強(qiáng)度的校核 32 進(jìn)行校核時(shí) 通常只校核承受最大彎矩的截面的強(qiáng)度 由上圖可知齒輪處 C 點(diǎn)為 危險(xiǎn)截面 故只需校核 C 點(diǎn)強(qiáng)度 取 0 6 則由式 15 5 得 2 22 21 3 796