哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 畢業(yè)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目 ： 塑料臥式混合機(jī) 專 業(yè) ： 班 級 ： 姓 名 ： 學(xué) 號 ： 指導(dǎo)教師 ： 完成時間 ： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 目 錄 一 . 概述 2 二 . 混合機(jī)設(shè)計(jì) 2 三 . 混合均勻度性能測試 14 四 . 操作程序 20 五 維護(hù)與保養(yǎng) 21 六 參考文獻(xiàn) 22 七 23 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 塑料臥式混合機(jī) 設(shè)計(jì) 一、 概述 在塑料工業(yè)生產(chǎn)中混合是將配合后的各種物料混合均勻的一道關(guān)鍵工序，是確保質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時混合機(jī)的生產(chǎn)效率還影響著塑料廠的生產(chǎn)規(guī)模，所以混合機(jī)已經(jīng)成為塑料廠的關(guān)鍵設(shè)備之一。如何提高混合機(jī)的使用效率也是塑料廠家關(guān)心的問題。 本塑料混合機(jī)采用攪拌葉片旋轉(zhuǎn)翻動塑料原料，進(jìn)行快速混合。主要適用于各種塑料粒子的混合著色工作，是注塑機(jī)、擠出 機(jī)的必備配套設(shè)備之一。 本混合機(jī)的動力是通過鏈輪由電機(jī)給主軸，該主軸上焊有六個特殊角度的槳葉，槳葉帶動物料左右翻動，在機(jī)內(nèi)全方位連續(xù)循環(huán)運(yùn)動，相互對流，擴(kuò)散，剪切從而達(dá)到快速柔和混合的效果。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 二、根據(jù)本混合機(jī)的設(shè)計(jì)要求： 1、電機(jī)的選擇： 本混合機(jī)有效容積 280L 每批混合量 100合均勻度 5% 主軸轉(zhuǎn)速 85r/據(jù)公式 P=F V 和物料運(yùn)動對 6P）電機(jī)（含減速機(jī)） 轉(zhuǎn)矩 m 輸入轉(zhuǎn)速 1440r/號： 率： 3壓： 380V 與電機(jī)配套的減速機(jī)： 該機(jī)的傳動比大，一級可達(dá) 構(gòu)簡單，體積小，重量輕，與同樣傳動比和同樣功率的普通齒輪減速機(jī)相比重量可減輕1/2； 效率高，一般減速機(jī)的效率可達(dá)到 損小，使用壽命長，易于修配；參加嚙合的齒數(shù)多，有盡半數(shù)的齒在嚙合并承受載 荷，所以傳動平穩(wěn)，承載能力高 ; 無齒廓重迭干涉現(xiàn)象。 將三相電源接入開關(guān)，請注意主軸轉(zhuǎn)動方向（即打開桶蓋，檢查葉片轉(zhuǎn)向，如葉片以順時針方向旋轉(zhuǎn)，則說明轉(zhuǎn)向正確，如轉(zhuǎn)向相反，可將三相電源線中的任間兩根對調(diào)即可）。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 2、傳動鏈的選取及相關(guān)計(jì)算 本混合機(jī)采用鏈輪傳動，與帶傳動相比：采用帶傳動，由于其材料的彈性變形會產(chǎn)生彈性滑動，又因?yàn)槠鲃邮悄Σ羵鲃?，且易磨損，當(dāng)有效拉力大于摩擦力時就會產(chǎn)生打滑現(xiàn)象，使摩擦加劇甚至使傳動失效，應(yīng)設(shè)法避免。而彈性滑動是摩擦傳動中固有的，是不可避免的，彈性滑動亦造成帶的磨 損，還使帶傳動不能保證準(zhǔn)確的傳動比。至于蝸桿傳動，雖傳動比大但效率低，有自鎖現(xiàn)象且常常會因?yàn)槲仐U的剛度不足而影響正常嚙合，破壞機(jī)器；鏈輪傳動則無彈性滑動和打滑現(xiàn)象，有唯一的傳動比，傳動效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，傳遞圓周力大，張緊力小，軸上受力小，與齒輪傳動相比，本鏈傳動能緩沖和吸振，結(jié)構(gòu)簡單，加工成本低，安裝低廉，安裝精度要求低，適用與兩軸中心距離較大的傳動。從本混合機(jī)的結(jié)構(gòu)來看，采用鏈傳動結(jié)構(gòu)也比較緊湊，節(jié)約空間，所以采用鏈傳動。 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊可知： 該減速機(jī)效率 1取 條的效率 2取 此鏈為閉式） 軸承的效率 3取 子軸承） 機(jī)械總效率 a= 1 2 3 =軸功率： P 主 =P a 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 =鏈輪功率： P 小 =P 1 =鏈輪功率： P 大 =P 1 2 =鏈輪與主軸相連其轉(zhuǎn)速即主軸轉(zhuǎn)速： 40 r/據(jù)公式： n1/n2=z2/z1=i(傳動比 ) 40/x=27/48 x=r/小鏈輪轉(zhuǎn)速） 3、大鏈輪的設(shè)計(jì)： 大鏈輪初步選用 45鋼， 計(jì)算主軸的轉(zhuǎn)矩： 根據(jù)公式 T=9550P/n T=95500 = m) 按扭距強(qiáng)度計(jì)算主軸的扭剪應(yīng)力 根據(jù)公式 t t T/ t 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 06p/(n t (n/式中 t 扭剪切應(yīng)力 T 軸承受的工作扭距 軸的抗扭截面模 量 P 軸傳遞的功率 n 軸的轉(zhuǎn)速 t 許用扭剪切應(yīng)力 查機(jī)械設(shè)計(jì)可知軸的常用材料的 t及 A 值如下：表（ 1） 軸的材料： 20 45 t 12 20 30 40 A 160 135 118 107 注：、上表中所列的 t值及 彎矩的作用較扭矩小或只受扭矩時， t取較大值， 之 t取較小值， A 取較大值； 、當(dāng)用 5， t取較小值， 根據(jù)公式 t t T/ t 得 06p/(n t (n/ 主軸設(shè)計(jì)的公式為： d 3 36 )( 0 .2 5 5 = 316 p /0 5 5 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 =A3 上式中： A 值因材料的不同而異，可查上表（ 1） 當(dāng)軸上有鍵槽時，一個鍵槽其直徑增加 3%， 2個 鍵槽則增加 7%然后加以圓整； 上式計(jì)算主軸設(shè)計(jì)公式因?yàn)橹贿m用于只受扭矩的傳動軸，對于同時承受扭矩和彎矩的轉(zhuǎn)軸來說，往往用來估算軸的直徑， 因?yàn)椴牧蠟?45 鋼，且該混合機(jī)主要承受的只是扭矩而彎矩只是受本身重力而引起，所以 A 取較小值，取 118 d A 3 1183 =118 80 初步定大鏈輪的中心孔為 80 小鏈輪的設(shè)計(jì) 按大鏈輪的設(shè)計(jì)方法同理可確定小鏈輪的尺 寸： 小鏈輪的中心孔： d A3 =1183 =70 初定小鏈輪的中心孔為 70據(jù)兩齒輪的傳動比可查機(jī)床設(shè)計(jì)手冊，兩個鏈輪的齒形 采用套筒滾子鏈鏈輪， 按 手冊可取 大鏈輪參數(shù)如下： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 節(jié)距： P 子直徑 D 數(shù) Z 48 量柱測量距 0 量柱直徑 (+0) 齒形 按 鏈輪： 節(jié)距： P 子直徑 D 數(shù) Z 27 量柱測量距 0 量柱直徑 0) 齒形 按 擇相配的鏈條： 鏈條采用 2094 該鏈條滾子直徑是 20 級別 A 級 最低破載荷 Q（ 9000 是雙排鏈，鏈寬為 94 每米重量為 、主軸的設(shè)計(jì)： 材料的選擇：本混合機(jī)的關(guān)鍵就是主軸轉(zhuǎn)子，因?yàn)樵谠撧D(zhuǎn)子上還焊有等距離的槳葉起中間部位選用空心軸，兩端選用實(shí)心軸買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 焊接而 成。若中間軸也采用實(shí)心軸則會造成材料電力等浪費(fèi)，轉(zhuǎn)子與槳葉支架間的焊接不夠牢靠，在轉(zhuǎn)子中間段打通孔則浪費(fèi)材料，增加重量，選用剛度和強(qiáng)度足夠的空心軸，這樣可以減輕其重量，節(jié)約材料等資源，這樣槳葉支架與空心軸間的銜接則更牢靠再加上焊接固定其位置，因?yàn)榛旌蠙C(jī)的轉(zhuǎn)速是 85r/轉(zhuǎn)距較大，這樣就可以避免實(shí)心軸的問題。 轉(zhuǎn)子的兩端選用 45鋼，中間選用 據(jù)本混合機(jī)的工作示意圖可知： 主軸扭矩圖如下： 安全系數(shù)校核計(jì)算： 對一般的 軸，用彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算的方法，已經(jīng)足夠精確，但對與比較重要的軸，還要考慮應(yīng)力集中，表面質(zhì)量和尺寸對疲勞強(qiáng)度的影響，對于應(yīng)力循環(huán)嚴(yán)重不對稱或出現(xiàn)緩時過載的軸，當(dāng)然疲勞破壞不致發(fā)生，卻可能引起較大的塑性變形，對此，還要進(jìn)行靜強(qiáng)度的校核。 疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核 根據(jù)軸的疲勞安全系數(shù)公式，安全系數(shù)為： S= / )( 22 S 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 式中 彎矩作用的安全系數(shù) （ a/ + + m 扭轉(zhuǎn)作用的安全系數(shù) （ a/ + m 式中 稱循環(huán)應(yīng)力時試件材料的彎曲扭剪的疲勞極限見下表（ 2）來自機(jī)械設(shè)計(jì) 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊可知以下數(shù)據(jù)： 彎曲，扭轉(zhuǎn)時的尺寸系數(shù) 直徑 碳鋼 20 30 30 40 40 50 50 60 60 70 70 80 80 100 100 120 120 150 150 500 ， 彎曲，扭曲時等效系數(shù)，碳鋼取 = = a, m 彎曲變應(yīng)力的應(yīng)力幅 ,平均應(yīng)力 a=( 2 m=( 2 a, m 扭剪變應(yīng)力的應(yīng)力幅，平均應(yīng)力 a=( 2 m=( 2 S 許用安全系數(shù)： 軸的疲勞強(qiáng)度許用安全系數(shù) 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 適用條件 S 載荷經(jīng)精確分析 ，材料均勻，材料性能均可靠 算精度較低，材料不夠均勻 算精度很低，材料很不均勻，尺寸很大，（ D200） 數(shù)據(jù)代入以上公式中可得軸的疲勞安全系數(shù) S S所以，該軸是安全的。 對于一般轉(zhuǎn)軸，彎曲變應(yīng)力按對稱循環(huán)計(jì)算，所以 a=M/W m=0 單向扭剪變應(yīng)力通常按可永動循環(huán)考慮，即 a= m=T/2常正反轉(zhuǎn)的作為雙向扭剪應(yīng)力則按對稱循環(huán)計(jì)算，即 a=T/M, m=0， a， m 為抗彎，抗扭截面模量 計(jì)算軸的抗彎抗扭強(qiáng)度 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊可以知道其計(jì)算公式如下： 抗彎，抗扭截面模量計(jì)算公式： 2 0.1 6 0.2 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 W= )/32 0.1 ) )/16 0.2 ) =d/D =d/D W= 2()/32 )/16 查機(jī)床設(shè)計(jì)手冊可知空心軸直徑計(jì)算公式 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 外徑軸孔徑 得 d=65 2強(qiáng)度安全系數(shù)校核： S s/(s+s)1/2 s/ s= s/ 中 : 綜合靜強(qiáng)度安全系數(shù)； S s 受彎曲的靜強(qiáng)度安全系數(shù)； S s 受扭剪的靜強(qiáng)度安全系數(shù) s 材料的拉壓屈服極限，扭剪屈服極限， N/ 剪應(yīng)力， N/理可以計(jì)算出軸的靜強(qiáng)度安全系數(shù) S S 四、混合均勻度性能測試 本測定法是通過混合物料中示蹤物或某一組分含量差異的測定來反映該混合物料中各 組分分布的均勻性。 （一）測試方法 各混合物料成品的混合均勻度可用甲基紫法進(jìn)行測定。 本法以甲基紫色素作為示蹤物，將其與添加劑一道加入，預(yù)先混合于混合物料中，然后 以比色法測定樣品中甲基紫含量，作為反映混合物料混合均勻度買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 16 的依據(jù)。 1 儀器與試劑 72型分光光度計(jì)， 150 目標(biāo)準(zhǔn)銅絲網(wǎng)篩，甲基紫， 無水乙醇。 2 示蹤物的制備與添加 將測定用的甲基紫混勻并充分研磨，使其全部通過目標(biāo)準(zhǔn)篩。 按照混合物料成品量十萬之一的用量，在加入添加劑的工段投入甲基紫。 （二）混合精度測評 涉及概率論、取樣論與測試技術(shù)規(guī)范等，目前采用樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差S 或變異系數(shù) 表征數(shù)的評估，已獲得世界各國的普遍認(rèn)同。但在測定方法上遠(yuǎn)未統(tǒng)一，取樣論上仍有歧見。用缺乏等效性驗(yàn)證的不同的測定方法，所獲得的測定結(jié)果也就沒有可比性，這對技術(shù)交流不利。 除定型鑒定或型式批準(zhǔn)時需對混合機(jī)測評外，國家和地方檢測部門也將飼料產(chǎn)品混 合均勻度列為重要檢測項(xiàng)目，廠內(nèi)質(zhì)檢部門還要對混合機(jī)和粉料成品出口的混合均勻度作定期檢測。后者頻繁而工作量大，因此尋找一種快速、簡便和經(jīng)濟(jì)的測定方法是生產(chǎn)急需；但這種簡易測定方法，應(yīng)與國際等效或呈高度顯著正相關(guān)。 （三）、 混合誤差 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 17 混合誤差是指測量示值偏離統(tǒng)計(jì)的完全混合期望值的離散程度。混合誤差可以用標(biāo)準(zhǔn)誤差 來表示： (1) 式中， n 樣本數(shù)； 樣本測量值； 被測量的期望值。 在 n 次測量序列中，獨(dú)立地測得樣本測量值 平均值為： (2) 在有限次樣本測量中，期望值不可能求出；這時標(biāo)準(zhǔn)誤差就用 樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差 在有限次樣本測量中，期望值 不可能求出；這時標(biāo)準(zhǔn)誤差 就用樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差 S 來表示。 (3) 標(biāo)準(zhǔn)偏差 S 總是正數(shù)，它可以較準(zhǔn)確地表征測量值 (3)式的表達(dá)很適合于計(jì)算編程。在實(shí)際測定結(jié)果計(jì)買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 18 算中，當(dāng) 偏離大于或等于 ，應(yīng)將該測 量值剔除。 混合物料 混合均勻度用 M%或其變異系數(shù) 示： (4) 或混合均勻度 M=(1100% (5) 當(dāng)前國內(nèi)外通用的規(guī)范是：合格的混合產(chǎn)品 0% ；優(yōu)秀的混合產(chǎn)品 % 。如果混合產(chǎn)品 20%，則無論產(chǎn)品質(zhì)量或成本，都會變得令人無法 忍受。筆者認(rèn)為，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的角度來講，無論何種產(chǎn)品的混合均勻度都是愈均勻愈好，高速高效混合機(jī)的成功便是一例。 （四） 混合誤差來源 混合誤差來源于三個主要部分：混合物料組份的物理性質(zhì)與混合工藝特性不同而引起的誤差，在一定的工藝條件下由于混合機(jī)工作特性不同而導(dǎo)致的誤差，測定儀器與方法不同而引起的誤差。簡言之，混合誤差是由物料誤差、混合機(jī)誤差和測量誤差的合成。 本文討論的前提是在相同的混合物料與工藝條件下，因此忽略物料誤差，主要討論混合機(jī)誤差和測量誤差。 918合飼料混合均勻度測定法和 93 016料混合機(jī) 試驗(yàn)方法均規(guī)定了采用甲基紫示蹤法進(jìn)行混合均勻度測試的方法。前者還規(guī)定了每批飼料至少抽取 10 個具有代表性的原始樣品，測定結(jié)果數(shù)據(jù)處理與特征數(shù)與 (2) (5)式同。測定結(jié)果顯然包括了測量誤差和混合機(jī)誤差兩部分。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 19 測量追求的目標(biāo)是獲得被測量的真值。但是測量時，由于測量器具和方法、環(huán)境與操作者的影響，或測量對象的不完善和不確定，就會出現(xiàn)偏差。在混合均勻度測定中，我們把前者作為系統(tǒng)誤差并認(rèn)為它是測量誤差的主要來源；后者則是隨機(jī)誤差并且是混合機(jī)誤差的表現(xiàn)。因?yàn)槲覀兊某霭l(fā)點(diǎn)是：測量序 列中各個單次測量值 隨機(jī)變量的具體表現(xiàn)。 要不出現(xiàn)系統(tǒng)誤差，被測量的期望值就同真值相一致。標(biāo)準(zhǔn)誤差代表 的隨機(jī)誤差的離散程度。如 (2)式，以 算術(shù)平均值作為的估計(jì)值；如 (3)式，以樣本的標(biāo)準(zhǔn)偏差 S 作為的估計(jì)值。 （五）測量誤差估計(jì) 測量誤差主要是系統(tǒng)誤差，一般可據(jù)經(jīng)驗(yàn)予以估計(jì)。如排除環(huán)境與操作等隨機(jī)因素的影響，現(xiàn)有較精確的混合均勻度測定方法的測量誤差約為 3%。 對于未知的系統(tǒng)誤差，或者可以考慮選擇一個足夠大的置信區(qū)間。 由于 一 個隨機(jī)變量，所以隨機(jī)地偏離， S 隨機(jī)地偏離；而且我們知道，測量值 從正態(tài)分布。借助于估計(jì)值和 S 以及預(yù)定的置信概率、即所謂置信水平 (1，就可以給出期望值所在的置信區(qū)間。 x+S.t (6) 式中， t t 分布的隨機(jī)變量，取決于 n 和所選擇的置信水平(1，可查表求出。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 20 工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)測量中數(shù)值計(jì)算，一般采取置信水平 (1=示置信區(qū)間復(fù)蓋的概率為 95%。 在飼料混合均勻度測定中，被測量值的理論值。比較容易得到，我們可以利用這個特點(diǎn)，通過 (6)式求出測量精度。將 (6)式改寫成： (7) 用 0 代替，并令 0=100， (7)式的兩邊除以 0=100 得： = 100- % S t (8) (8)式表示了在置信概率為預(yù)定值時，測量值的算術(shù)平均值偏離其理論值的程度。 (8)式的最后一項(xiàng)前的符號取等號的話，其計(jì)算值就是其最大允許相對誤差。故可以用來表征測量誤差或測量精確度； (7)式還可以用來估算測量誤差。 下表是在 (1=，用 (7)式估算出的混合均勻度測量誤差。 n 10 20 50 100 T/ 5 10 5 10 5 10 5 10 /% 此可知，測量誤差在整個混合誤差中所占比例，只與測量數(shù)n 和置信概率有關(guān)。當(dāng)后者確定為 95%時，則僅和 n 有關(guān)，其數(shù)值為t/。從上表還可以看出，混合測定時選 n=10 是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。筆者建議，對合格混合機(jī)的測定應(yīng)取 n 20；對優(yōu)秀混合機(jī)的測定宜取 n50。此外，由于測量誤差的存在，那種認(rèn)為混合機(jī) 2% 3%的說買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 21 法也是令人懷疑的。 （六）混合誤差的置信區(qū)間 樣本的標(biāo)準(zhǔn)偏差 S 可表征混合誤差。 S 是指單個測量值 其平均值的隨機(jī)偏差的離散程度。對標(biāo)準(zhǔn)誤差，同樣也可以給出置信區(qū)間，以研究 對來自正態(tài)總體的樣本值 需根據(jù)樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差 S 來確定在一定置信概率下，標(biāo)準(zhǔn)誤差的置信區(qū)間，可以證明 2的概率分布服從 此不處在置信區(qū)間的中點(diǎn)。置信區(qū)間由下式給出： K 下 S K 上 S (9) 式中， K 下， K 上 分別是標(biāo)準(zhǔn)偏差的置信限 (布 )的下限和上限值，取決于置信概率和 樣本數(shù) n；可由參考文獻(xiàn) 1第 418 頁表1取。 令 (1=個常用置信限如下： n=10 n=20 n=50 n= 見，在置信概率一定時， S 的置信限只與樣本數(shù) n 有關(guān)。 五操作程序 不平穩(wěn)，可調(diào)節(jié)底腳上的螺母，以防整機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時震動。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 22 先將放料插板插好，以防塑料粒子漏出。 先將時間繼電器調(diào)節(jié)到設(shè)定 的混合時間，將混合開關(guān)轉(zhuǎn)至開位置，即可自行完成混合工作。（一般混合時間為 5 10 開緊定螺釘，將放料插板打開，即可放料，放完后將打開控制箱內(nèi)的自動開關(guān)。放料插板插上，旋緊螺釘即可。 5 關(guān)機(jī)，將拌料開關(guān)轉(zhuǎn)至關(guān)位置，即停止工作。如暫時不工作，可不必關(guān)掉電源自動開關(guān)。 六、維護(hù)與保養(yǎng) 1. 應(yīng)經(jīng)常查看減速器的油標(biāo)，油位情況，如降低了需及時加滿，以防卡死。 2. 在使用一段時間后，應(yīng)檢查連接螺釘是否松動，如有此現(xiàn)象，及時加以擰緊。如發(fā)現(xiàn)皮帶松脫，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整電機(jī)安裝位置，以防整機(jī)不轉(zhuǎn)。 買文檔就