441 高剪切均质机总体设计
高剪切均质机说明书
高剪切均质机说明书一、摘要均质机主要用于生物技术领域的组织分散、医药领域的样品准备、食品工业的酶处理, ，食品中农药残留以及兽药残留检测以及在制药工业、化妆品工业、油漆工业和石油化工等方面。
均质机采用不锈钢系统，可有效的分离护体样品表面和被包含在内的微生物均一样品，样品装在一次性无菌均质袋中，不与仪器接触，满足快速、结果准确、重复性好的要求。
目前，高剪切均质机主要具备结构紧凑、操作简便、性能稳定可靠、均质效果显著等优点。
为了更好的满足实际工作要求，设计者们还应努力尝试设计出能应对多种介质、实现最大自动化生产的机械设备。
近年来出现各种功能独特的食品机械，在这方面我国与国外先进水平的差距确实存在，但是正在不断缩小。
国内在设计制造特种食品机械的过程中也积累了大量的实际经验。
本次毕业设计是关于高剪切均质机的设计。
首先对高剪切均质机作了简单的概述；接着分析了各部分元件、零件的选型原则及计算方法；然后根据这些设计准则与计算选型方法按照给定参数要求进行选型设计；接着对所选择的各主要零部件进行了校核。
本次设计主要由动力输出电机、联轴器、主轴、筒体、均质轮、端盖、轴承、密封件、紧固件、底座等部件组成。
最后简单的说明了安装与维护。
本次设计代表了设计的一般过程, 难免存在各种纰漏、失误。
权当一次难得的实践过程，希望对今后的选型设计工作有一定的参考和借鉴价值。
关键词：高剪切均质机；选型设计；主要部件；养护维修。
二、AbstractHomogeneous machine is mainly used for decentralized organization in the field ofbiotechnology and medical field sample preparation, food industry of enzyme treatment, food pesticide residues and detection of veterinary drug residues as well as in the pharmaceutical industry, cosmetics industry, paint industry, petrochemical industry, etc.. Homogeneous machine uses the stainless steel system, which can effectively separation barrier on the surface of the sample and is contained, microbe homogenous samples, samples were packed indisposable sterile homogeneous bag, and instrument contact meet the requirements of fast, accurate and reproducible.At present, the high shear homogenization machine has the advantages of compact structure,simple operation, stable and reliable performance, and homogeneous effect. In order to better meet the actual work requirements, designers should alsotry to design can deal with a variety of media, to achieve maximum automated production machinery and equipment. In recent years, a variety of features unique food machinery, the gap between China and foreign advanced level do exist in this area, but is shrinking. Domestic design and manufacturing of special food machinery in the process has accumulated a lot of practical experience.This graduation design is about the design of high shear homogeneous machine. First of highshearing homogenizer made brief overview; followed by analysis of the components and parts selection principles and calculation methods; then calculated based on these design criteria and selection method in accordance with the given parameters requires selection of design; then to choose the main parts are checked. This design is mainly composed of the power output of the motor, the shaft coupling, the main shaft, the cylinder body, the homogeneous wheel, end cover, bearings, seals, fasteners, base etc. parts. Finally, simply explain the installation and maintenance.This design represents the general design process, there are many flaws, mistakes. Rightwhen a rare practical process, I hope to have a reference value for future design work..Keywords: high shear homogeneous machine; type selection design; main components;maintenance and maintenance.三、目录一、摘要 . ......................................................................... (1)二、Abstract ..................................................................... .. (2)三、目录 . ......................................................................... (3)四、绪论 . ......................................................................... (5)（一）原始参数 . ......................................................................... . (6)（二）设计解决的问题 . ......................................................................... . (6)五、高剪切均质机设计概述 . ......................................................................... . (7)（一）高剪切均质机的工作原理 . ......................................................................... (7)1．动力输出电机 . ......................................................................... (7)2．联轴器 . ......................................................................... (8)3．轴 . ..................................................................... (8)4．筒体 . ......................................................................... . (8)5．均质轮 . ......................................................................... (8)6．端盖 . ......................................................................... . (8)7．轴承 . ......................................................................... . (9)8．密封件 . ......................................................................... (9)9．底座 . ......................................................................... . (9)（二）高剪切均质机的工艺原理 . ......................................................................... (9)六、高剪切均质机的设计计算 . ......................................................................... . (10)（一）已知原始数据及工作条件 . ......................................................................... . (10)（二）初始数据的计算 . ......................................................................... .. (10)1．电动机的确定 . ......................................................................... . (10)2．设备排量的计算 . ......................................................................... (10)3．介质流速的确定 . ......................................................................... (10)4．设备最小通径的计算 . ......................................................................... . (10)5．电机功率初略确定 . ......................................................................... .. (10)6．联轴器的选择 . ......................................................................... . (10)7．主轴轴径初略确定 . ......................................................................... .. (11)8．密封形式的确定 . ......................................................................... (11)9．底座的形式 . ......................................................................... .. (11)（三）具体计算及校核 . ......................................................................... .. (11)1．三相异步电机 . ......................................................................... . (11)2．轴的作用及类型 . ......................................................................... (14)3．轴的计算及校核 . ......................................................................... (18)4．弹性柱销联轴器 . ......................................................................... (23)5．圆锥滚子轴承 . ......................................................................... . (26)6．密封件的选用 . ......................................................................... . (28)7．均质轮的设计计算 . ......................................................................... .. (31)8．筒体的设计 . ......................................................................... .. (33)（四）设备安装、调试与操作 . ......................................................................... .. (34)（五）制动装置 . ......................................................................... .. (34)七、电气及安全保护装置 . ......................................................................... (35)八、结论 . ......................................................................... . (36)九、致谢 . ......................................................................... . (37)十、参考文献 . ......................................................................... .. (38)四、绪论顾名思义，高剪切均质机是在定子和转子相对转动的作用下，在合理狭窄的间隙中形成强烈、往复的液力剪切、摩擦、离心挤压、液流碰撞等综合效应；使物料在容器中循环往复以上工作过程，最终获得产品的机械设备。
高剪切均质机的作用及工作原理
高剪切均质机的作用及工作原理高剪切均质机是一种用于食品、制药、化工等领域的设备，主要用于将物料进行均质、分散、乳化等处理。
其工作原理是通过高速旋转的切割刀和剪切刀将物料剪切、压碎，达到均匀混合、细化粒度的效果。
高剪切均质机主要由电机、主轴、切割刀、剪切刀、料筒等组成。
电机驱动主轴高速旋转，同时切割刀和剪切刀也随之旋转。
物料通过料筒进入机器，被切割刀和剪切刀剪切、压碎，同时受到离心力的作用，使得物料在切割刀和剪切刀之间不断循环流动。
经过多次剪切和压碎处理后，物料的粒度得以细化，均匀混合。
高剪切均质机的主要作用是进行物料的均质处理。
在食品行业中，高剪切均质机可以将原料中的固体物质和液体物质进行混合，使得食品口感更为细腻。
在制药行业中，高剪切均质机可以将药物原料进行细化处理，提高药物的吸收率和疗效。
在化工行业中，高剪切均质机可以将化学原料进行均质、乳化处理，使得化学反应更加彻底。
高剪切均质机的工作原理是通过切割刀和剪切刀对物料进行剪切、压碎处理。
切割刀和剪切刀的设计和旋转速度对物料的处理效果有很大影响。
切割刀通常采用锯齿状设计，可以将物料切割成较小的颗粒。
剪切刀通常采用刀刃交错设计，可以将物料剪切成细小的颗粒。
在高剪切均质机的工作过程中，物料通过进料口进入料筒，随着主轴的旋转，物料被切割刀和剪切刀不断剪切、压碎。
同时，物料受到离心力的作用，不断循环流动，使得物料在切割刀和剪切刀之间进行多次剪切和压碎处理。
这样，物料的粒度逐渐细化，达到均匀混合的效果。
高剪切均质机的使用可以提高物料的均匀性和稳定性。
通过均质处理，可以将不易混合的物料充分混合，使得不同组分的物料分散均匀，避免了物料中出现团块或分层现象。
同时，高剪切均质机的使用可以使物料的粒度细化，提高物料的稳定性和品质。
高剪切均质机是一种用于物料均质处理的设备，通过切割刀和剪切刀的剪切、压碎作用，使得物料达到均匀混合、粒度细化的效果。
高剪切均质机在食品、制药、化工等领域有着广泛的应用，可以提高物料的均匀性和稳定性，改善产品的品质。
果汁饮料高剪切均质机设备工艺原理
果汁饮料高剪切均质机设备工艺原理果汁饮料是今天消费者所喜欢的健康饮品之一，但是生产过程中要保证饮料的口感和品质。
高剪切均质机是果汁饮料生产过程中必不可少的设备之一，能够将原料充分混合，使饮料的口感更好。
本文将介绍果汁饮料高剪切均质机设备的工艺原理。
高剪切均质机设备的构造高剪切均质机由液压系统、机壳、转子和定子组成。
液压系统将油液送入机壳，将转子旋转起来，定子则通过磁场产生转子旋转方向的反力，从而使得转子在定子中不断旋转。
在旋转的过程中，流体经过转子和定子之间形成的缝隙，将流速加速到高速，并在缝隙中发生剪切，这样可以将流体分离成很小的颗粒，从而实现均质的效果。
高剪切均质机的工艺参数在进行高剪切均质的工艺过程中，需要确定一些参数，以充分发挥高剪切均质机在果汁饮料生产中的作用。
其中最重要的参数包括工作压力、流速、回流率和最大均质压力等，这些参数会直接影响到果汁饮料的口感和品质。
工作压力工作压力是指流体通过高剪切均质头时所受的最大压力。
它是决定均质效果的主要参数之一，太低的工作压力往往会使得饮料口感差，而太高的工作压力则会影响到饮料的品质。
对于不同种类的果汁饮料，需要根据实际情况确定具体的工作压力。
流速流速是指流体在高剪切均质头中的流速。
流速越快，则表明缝隙中的剪切力越大，因此对于不同种类的果汁饮料需要针对其黏度、流动性等因素来确定流速的具体值。
回流率回流是指部分流体从高剪切均质头后端回流到流体储罐的比率。
过高的回流率会降低整个均质流程的效率，同时还会影响饮料的口感和品质。
最大均质压力最大均质压力是指高剪切均质头在工作过程中可以承受的最大压力。
对于不同的果汁饮料，需要根据实际情况来确定具体的最大均质压力。
高剪切均质机在果汁饮料生产中的应用高剪切均质机在果汁饮料生产中扮演了重要的角色，主要表现在以下几个方面：均质高剪切均质机可以将果汁等原料均匀混合，使得饮料质地更为柔和，口感更佳。
稳定高剪切均质机能够保证出口流体的均质稳定性，从而提高饮料的品质和长期的储存稳定性。
高剪切均质泵
高剪切均质泵
高剪切均质泵是一种高速剪切、粉碎研磨、均质输送设备，这种设备一般转速为4000r/min扬程可达40m，可根据物料的粘度及转定子之间的间隔作随时调整(可调距离0-5mm) ，高剪切均质机主要用于中高粘度物料的粉碎研磨、混合均质及高扬程的输送。
高剪切均质泵机理
高剪切均质泵工作原理是在电机的高速驱动下，物料在多层转子与定子之间的狭窄内高速运动，在某种特殊结构作用下使物料在工作腔内承受每分钟几十万次的高速剪切，形成了强烈的液力剪切和湍流同时产生强劲的离心力，使物料在高速剪切、摩擦挤压、粉碎研磨等综合作用的协调下得到充分剪切均质、破碎细化等工艺要求。
工作腔内的转定子转速越高剪切力越大，齿槽越细效果越好，也可根据物料的粘度及均质要求随时调整转定子之间的间隔(转定子之间可调距离0-5mm)。
通过高速剪切粉碎研磨均质后物料细化度最高达可1μm左右。
实现了集分散、均质、粉碎、乳化、混合、溶解、悬浮、输送等为一体的多功能设备。
使您的产品更出色更上品味。
高剪切均质泵技术参数
型号处理量（t/h）功率（kw) 转速r/min 进出口mm GJQ-ZJ40 1-10 18-22 ～4000 50/40
GJQ-ZJ50 5-20 30-37 ～4000 65/50
GJQ-ZJ60 10-40 37-55 ～4000 80/65
GJQ-ZJ80 30-60 45-75 ～4000 100/80。
高剪切均质机总体设计
1 绪论剪切式均质技术作为一种新型微米技术，已广泛应用于食品、医药、轻工、微生物等诸多行业，并得到迅速发展，已成为这些行业对有关流体、半流体产品品质所必不可少的工艺过程。
国外早在30年前就产生并使用均质机，且应用于生产。
目前，已有美国、日本、德国等10多个国家生产均质机。
剪切式均质机作为均质机械中的佼佼者，也被广泛的认识和研究。
自从1948年德国FLUKO公司首次发明了应用高剪切原理制成分散乳化设备，高剪切分散乳化设备已经出现了多种系列产品，在世界均质机械行业处于领先地位。
近40年来，国外，特别是欧洲一些国家在高剪切分散均质机行业得到迅速发展，并在很多领域发挥着重大作用，如化装品、制药、食品、涂料、黏合剂等。
国外所研究制造的剪切式均质设备基本上上是采用定一转子型（stator-rotor）结构作为均质头，在电机的高速驱动下（300-10000r/min），物料在转子与定子之间的间隙内高速运动，形成强烈的液力剪切和湍流，使物料在同时产生的离心、挤压、碰撞等综合作用力的协调作用力下，得到充分的分散、乳化、破碎，达到要求的的效果。
美国和德国在剪切式均质机的研究和开发方面都取得了显著进展。
如美国IKA-WERKE GMHB CO.KG生产的多系列分散均制设备；美国ROSS 公司研制的高剪切混合乳化机；德国IKA-MASCHINENBAU公司研制的ULTRA分散机；德国YSTRAL公司生产的X40型分散搅拌机；德国公司研制的系列高剪切分散乳化剂、管线式高剪切分散乳化剂、管式分散乳化剂、间歇式高剪切与间歇式无轴承分散乳化剂、高效强力分散乳化剂等世界领先高科技产品。
我国的均质机研究产品是从50年代个别厂家开始的，最早是上海烟草机械厂仿制美国产品，直到80年代才开始逐渐的生产均质机，而且大多是传统的高压均质设备。
随着国外剪切式均质机的迅速发展，近年来，国内许多科研人员，制造和使用厂家也开始重视对剪切式均质机的研究工作。
一种新型高剪切均质分散机的研制
整 度很好 。 丸芯密度 为 １ ５ ｘ ０ ｇｍ ， 微镜下观察 ， ． ５ １３ｋ 。 ４ Ｃ 显
丸芯 表面光滑 。
丸 芯 的粒 径 分 布 表
粒径 范围 ｔ ｍ 质量百分 比 ／ ｍ ％
２． １ ｌ ． ８７Fra bibliotekｎｓｔ ｎ ａ ｌｅａｕｅ ｒｖ ｗ［． ｔ ｎ ｔ ｎ ｏｒａ ｆＰ ａｍ － ｉ ｉ ｉ ｒｔｒ ｅｉ ＪＩ ｅ ａｉ ａ Ｊｕｎ ｏ ｈｒ ａ ａｏ ｔ ｅ ］ｎ ｒ ｏ ｌ ｌ
１ 引 言
散 。由于分散后 物料粒 度 的大 小直接 影 响到产品 的质 量 和级别 ， 以对 粒度 、 匀性 要求 愈 高的产 品 ， 所 均 对均 质 和分 散的要 求也愈 高 。我们 与北 京红狮 涂料公 司合 作 ，研 制开发 了一种新 型 的多级多层 环形 梳状齿高剪 好 、 度高 、 强 密度大 、 表面光 滑等优点 。当应用于药 物制 剂 领域 时 ， 可制 备符 合缓 释 、 释要求 的微 丸 ， 控 也可 直 接制备 丸剂。该造粒机亦 可应用 于其他 领域 ， 据原料 根 粉体物性的不 同 ， 用不 同的工艺 参数 ， 采 制备 出合 格的
摘
要 ： 绍 了一 种新型 的 多级 多层环 形梳 状齿 高剪切 均质分散 机的主要 结构和工作原理 ， 介 分析 了均质分散 的 机理 和主要 零件 的的结构特点 。该 分散机 与传统设备 相比具有分散效 率高 、 能耗低 、 噪音低 、 易清洗等
优 点。
关键词 ： 均质 分散 ；高剪切 ；转子 ；定子
ｉ ｉ ｈ ｅ ｆ ｉ ｎ ｙ ｏ ｏ ｓ ｍｅ ，ｌｗ ｏｓ ａ ｄ ｅ ｓ ｌ ａ ｉ ｇ ｎ ｈ ｇ ｆ ｃ ｅ ｃ ，ｌ ｗ ｃ ｎ ｕ ｄ ｉ ｏ ｎ ｉｅ ｎ ａ ｙ ｃ ｅ ｎ ｎ ． Ｋｅ ｒ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ：ｈ ｍｏ ｅ ｏ ｓ ｄ ｓ ｒ ｅ ｏ ｇ ｎ ｕ ｉｐ ｓ ；Ｈｉ ｈ ｃ ｔ ｎ ；Ｒｏ ｏ ；Ｓ ａｏ ｅ ｇ ｕｔ ｇ ｉ ｔｒ ｔｔｒ
实验室高剪切均质机设备工艺原理
实验室高剪切均质机设备工艺原理1. 引言高剪切均质机是实验室和工业生产中常用的设备之一。
它可以对样品进行高速剪切并均质，从而使样品达到所需的细度、稳定性和均匀性。
本文将介绍高剪切均质机的设备工艺原理，包括设备组成、工作原理、技术参数等内容。
2. 设备组成高剪切均质机主要由以下几个组成部分：1.主机：高剪切均质机主机是整个设备的核心部件，包括电机、传动系统、剪切均质装置等。
它通过电机驱动传动系统使剪切均质装置旋转，在样品中不断剪切并均质，使样品达到所需细度和均匀性。
2.管道系统：管道系统包括供液管、回流管和样品接口等。
供液管从样品瓶中吸取样品，通过回流管重新回到样品瓶中，形成循环使用。
样品接口是连接管道和样品瓶的部分，负责将样品引入闪蒸器中进行剪切均质。
3.控制系统：高剪切均质机的控制系统采用先进的数字控制技术，可以对设备的转速、时间、电流等参数进行智能化控制。
通过人机交互界面，操作者可以进行简单的操作和参数设置。
4.附件：高剪切均质机还包括一些必要的附件，如切割刀、剪切均质头、样品瓶等。
它们都有着重要的作用，可以提高设备的使用效率和操作便捷性。
3. 工作原理高剪切均质机的工作原理是通过高速旋转的剪切均质装置对样品进行剪切均质，使样品达到细度和均匀程度的要求。
具体工作原理如下：1.样品准备：首先将需要处理的样品放入样品瓶中，并添加所需的溶剂和其他辅助剂。
在确定好样品类型和处理参数后，将样品瓶固定在高剪切均质机上。
2.进行预处理：打开高剪切均质机的电源和控制面板，进行必要的预处理设置。
包括设定转速、运行时间、电压等参数，以及对剪切均质头进行清洗和消毒等。
3.开始样品处理：通过控制面板设置好参数后，按下开始按钮，高剪切均质机就开始对样品进行处理了。
样品会在剪切均质装置的高速旋转下，不断经历剪切和均质，使得样品达到所需的细度和稳定性。
4.样品后处理：当样品处理完成后，可以进行后处理操作。
包括将样品分装、进行深度冷冻等操作，以便于后续的实验操作。
高剪切均质机总体设计-进度检查表
对一些编写、标注不完善处进行改进
5-6
11.14﹣11.20
8.编写毕业设计说明书
编写毕业设计说明书
严格按照毕业论文撰写规范完成说明书
6
11.21﹣11.23
9.准备答辩
答辩
说明：“工作计划、进度”、“指导教师意见年并签字”由指导教师填写，“每周主要完成内容”、“存在问题、改进方法”由学生填写
江南大学毕业设计（论文）进度检查表
周次
起止日期
工作计划、进度
每周主要完成内容
存在问题、改进方法
指导教师意见年并签字
备注
1
10.15﹣10.17
1.分析调研，搜集资料
收集均质机各种资料
资料不齐，多参考阅读资料
1
10.18﹣10.21
2.方案比较，并确定合理的方案
合理选择设计方案
按照老师的指导进行设计
1-2
10.22﹣10.28
3.进行均质机的设计计算
对均质机所需组成部分进行计算
需要大量查找所需公式
2-3
10.29﹣11.2
4.各部件选择及校验
计算和校核各部件
需要注意各部件之间的配合
3制总装图和部件图
多了解各部件的配合
4-5
11.9-11.13
7.全面审核及验算，并得出结论
高剪切均质机内部三维流场分析
术， 在一定 的边界 条件下 ， 定量地研究了流体在腔 内复杂运动状态。这为进 一步研 究、 设计 高效的剪切 式均质 机提供 了
理论依据 。图９参 １ ０
关
键词 ： 工机械 ； 化 来自剪切 均质机 ； 计算流体动 力学； 流场 ； Ｎ Ｙ －Ｆ Ａ Ｓ ＳＣ Ｘ软件
文献标志码 ： Ａ 文章编 号 ： Ｏ －８ ５ ２ ｌ ） １ ｏ ８ｏ ｌ ５２ ９ （Ｏ Ｏ ０ － ２ ．４ Ｏ ０
ｓ ａ ｈｍ ｇ ｉ ｒ［ ｈ９ｆ ．０ｒ ． ｈｒ ｏ ｏｅ ｚ ． Ｃ ， ｉ １ ｆ］ ｅ ｎｅ ｇ ｅ
Ｋｅ ｏ ｄ ：ｈ ｍ ｃｌ ｃ ｉｅ ；ｈｇ — ｅ ｏ ｏ ｅｉｅ；Ｃ Ｄ（ ｏ ｐ ｔ ｇｆ ｉ ｙ ａ ；ｆ ｗ ｆ ｌｓ Ｎ Ｙ — Ｆ ｙ ｗ ｒ ｓ ｃｅ ｉ ｈｎｒ ａ ｍａ ｙ ｉ ｓ ａ ｈｍ ｇｎｚｒ Ｆ ｃｍ ｕｉ ｕｄｄ ｎ ｍ） ｌ —ｅｄ ；Ａ Ｓ ＳＣ Ｘ ｈ ｈｒ ｎ ｌ ｏ ｉ
高剪切 质枫 部 维流 纷 析
浦广益 宋广雷 ， ，张裕 中
（ ． 南大 学 机械 工程 学院 ，江 苏 无锡 １江 ２ 无锡职 业技 术学 院 机械技 术 学院 ，江 苏 无锡 ．
摘
２４ ６ ； １０ ３ ２４２ ） １ １ １
要： 通过 运用 Ａ Ｓ Ｓ系列软件对高剪切均质机腔体 内复杂 三维流场进行 了研究 ； ＮＹ 对于特定性质的流体 ， 运用 Ｃ Ｄ技 Ｆ
旋转所产生 的高 切线 速度 在 转子 与定 子 间的狭 窄 间隙
中形成极大的速度梯度， 以及由于高频机械效应带来的
强劲动能 ， 物料 在 定一 子 的间 隙 中受 到强 烈 的液 力 使 转
剪切、 离心挤压、 液层磨擦、 撞击撕裂和湍流等综合作 用， 使不相 溶 的固相 、 液相 、 气相在相应 成熟工艺 和适 量
高剪切均质机总体设计-任务书
江南大学
继续教育学院（系）数控技术专业毕业设计任务书
一、题目及专题：
１、题目高剪切均质机
２、专题总体设计、主要零、部件设计
二、课题来源及选题依据
国外早在30年前就产生并使用均质机，且应用于生产。
目前，已有美国、日本、德国等10多个国家生产均质机。
剪切式均质机作为均质机械中的佼佼者，也被广泛的认识和研究。
自从1948年德国FLUKO公司首次发明了应用高剪切原理制成分散乳化设备，高剪切分散乳化设备已经出现了多种系列产品，在世界均质机械行业处于领先地位。
由于物料得到更充分的粉碎剪切，物料的流动性得到大幅度提高，颗粒径减小，产品质量提高。
可以结合不同的物料性质均质要求调节系统关键参数。
整套设备结构紧凑，体积小，重量轻，即降低了造价又方便操作和维使加工工序实现连续化操作，且降低了该加工工序的能耗。
据估计能节省30％以上的能源。
三、本设计（论文或其他）应达到的要求：
1.设计技术图样折合A0不少于二张。
2.设计说明书一份，字数不少于10000字。
3.完成总装图和零件图。
四、接受任务学生：
班姓名
五、开始及完成日期：
自2007年10月15日至2007 年11 月23日六、设计（论文）指导（或顾问）：
指导教师签名
签名
教研室主任
〕签名
〔学科组组长
研究所所长
院长(系主任) 签名
2007年 10 月 15日。
高剪切均质机的作用及工作原理
高剪切均质机的作用及工作原理
高剪切均质机是一种用于加工物料的设备，其作用是将物料经过高速旋转刀片的剪切、碾磨和搅拌作用，达到将物料粉碎、均匀混合和增加表面活性的效果。
高剪切均质机的工作原理主要包括以下几个方面：
1. 旋转刀片：高剪切均质机内部配有旋转刀片，当设备启动时，旋转刀片迅速高速旋转。
刀片的形状和布置能够提供高速的剪切和切割作用，使物料受到强大的切割力，从而实现物料的细化和分散。
2. 均质腔：高剪切均质机内部设置有均质腔，物料在均质腔内受到旋转刀片的剪切力和挤压力作用下，发生剧烈碰撞和搅拌，从而使物料达到较高的剪切速度和剪切能量，使物料更细致、均匀。
3. 冷却系统：高剪切均质机在工作过程中会产生较大的摩擦热量，为了防止物料在均质过程中过热，通常设备内部设置有冷却系统，用以冷却物料，保持合适的工作温度。
4. 物料流动：高剪切均质机通过设计合理的内部结构和流道，使物料在设备内部能够均匀流动，保证物料受到均匀的剪切和搅拌作用，从而达到均质的效果。
综上所述，高剪切均质机通过高速旋转刀片、均质腔、冷却系统以及物料流动等工作原理，对物料进行剪切、搅拌和碾磨，从而实现物料的粉碎、均匀混合和增加表面活性的目的。
这使得高剪切均质机在食品、制药和化工等行业中得到广泛应用。
高剪切均质机工作原理
高剪切均质机工作原理The working principle of a high-shear homogenizer is essential in understanding how this equipment operates and its significance in various industries. A high-shear homogenizer, also known as a high-speed disperser or an emulsifier, is a versatile machine widely used in the pharmaceutical, food, cosmetic, and chemical industries. It is designed to create a uniform mixture or emulsion by subjecting the materials to intense mechanical forces.At its core, a high-shear homogenizer consists of a rotor-stator assembly. The rotor, typically a high-speed rotating blade, is positioned inside a stationary stator, which contains multiple slots or holes. When the machine is turned on, the rotor spins rapidly, creating a powerful suction force that draws the materials into the machine. As the materials pass through the narrow gap between the rotor and stator, they are subjected to intense mechanical shearing and turbulence.The high-speed rotation of the rotor generates a significant amount of kinetic energy, which is transferred to the materials. This energy causes the materials to experience intense shear forces, resulting in the breakdown of larger particles into smaller ones. The narrow gap between the rotor and stator ensures that the materials are subjected to multiple shear cycles, further enhancing the homogenization process.In addition to shear forces, a high-shear homogenizer also utilizes cavitation and turbulence to achieve homogenization. Cavitation occurs when the high-speed rotation of the rotor creates low-pressure zones, causing the formation and collapse of microscopic bubbles. These collapsing bubbles generate shock waves that contribute to the disruption of particles and the creation of a uniform mixture.Turbulence, on the other hand, is induced by the rapid movement of the materials within the rotor-stator assembly. The turbulent flow patterns help to ensure that all parts of the materials are exposed to the intense shear forces,maximizing the homogenization efficiency. The combination of shear forces, cavitation, and turbulence results in the creation of a fine and uniform mixture or emulsion.The working principle of a high-shear homogenizer can be further understood by considering its applications in various industries. In the pharmaceutical industry, for example, this equipment is used to break down active pharmaceutical ingredients (APIs) into smaller particles, improving their bioavailability and ensuring consistent drug dosage. In the food industry, high-shear homogenizers are employed to create emulsions, such as mayonnaise or salad dressings, by effectively dispersing oil and water-based ingredients.Furthermore, in the cosmetic industry, high-shear homogenizers play a crucial role in the production of creams, lotions, and other beauty products. By effectively dispersing and emulsifying ingredients, these machines ensure the desired texture, stability, and appearance of the final product. In the chemical industry, high-shear homogenizers are utilized for various purposes, includingthe production of paints, inks, and adhesives.In conclusion, the working principle of a high-shear homogenizer involves the use of intense mechanical forces, such as shear, cavitation, and turbulence, to achieve homogenization. This equipment is widely used in industries such as pharmaceuticals, food, cosmetics, and chemicals to create uniform mixtures or emulsions. Understanding the working principle of a high-shear homogenizer is crucialfor optimizing its operation and maximizing its efficiency in various industrial processes.。
高剪切乳化均质机工作原理
高剪切乳化均质机工作原理1. 什么是高剪切乳化均质机？高剪切乳化均质机，这名字听起来可真挺高大上的，其实它就是个让各种液体混合得更加均匀的工具。
想象一下，你在厨房里做沙拉酱，油和醋混在一起总是分开，别提多麻烦了。
这时候，如果有个机器能把它们打得细腻又均匀，简直是解决了大难题！高剪切乳化均质机就扮演了这样一个英雄的角色。
它能够把油、水和其他成分混合得天衣无缝，制作出顺滑可口的乳液。
2. 工作原理2.1 剪切力的魅力那这个机器到底是怎么做到的呢？其实它的秘密武器就是“剪切力”。
当液体经过高剪切均质机时，液体会被强力的剪切刀片不断搅拌。
想象一下，把蔬菜放进搅拌机，那刀片飞快旋转，把菜打得稀烂，基本上没啥原来的样子了。
高剪切乳化均质机就是把这个原理发挥到了极致，液体在机器里疯狂地撞击、揉搓、搅拌，最终形成了一个个微小的乳珠。
这些乳珠就像一个个小团子，打成了一团，让油和水之间的界限模糊了。
2.2 混合的艺术更神奇的是，这些乳珠在被剪切的过程中，表面会形成一层保护膜。
就好比是给它们穿上了小衣服，不容易分开。
这样一来，不论是做沙拉酱、冰淇淋，还是护肤品，这个机器都能让成分混合得特别均匀。
而且，不用担心时间长了就会分层，效果持久得很呢！这样一来，消费者在使用的时候就能享受到更稳定、更美味的产品。
3. 应用范围3.1 食品行业说到应用，食品行业可是高剪切乳化均质机的一片蓝海。
在这里，各种调味品、酱料、奶制品等都少不了它的身影。
比如，很多人爱吃的沙拉酱、巧克力酱，背后都有这个机器的贡献。
想想那些浓稠细腻的酱料，不就是因为它们经过了高剪切均质的洗礼吗？在这里，均质机就像是个魔术师，把简单的原料变成了美味的奇迹。
3.2 化妆品和医药除了食品，化妆品行业也离不开它的帮助。
乳霜、乳液等护肤品，想要保持良好的质感和稳定性，高剪切乳化均质机绝对是必不可少的。
很多护肤品的成分往往需要完美地融合，才能有效发挥效果。
想象一下，如果护肤品不够均匀，使用时会有什么感受？可能会有些小颗粒或者分层，这可让人心情大打折扣。
实验室高剪切均质机安全操作及保养规程
实验室高剪切均质机安全操作及保养规程1. 前言实验室高剪切均质机是一种用于对样品进行加工处理的设备，其优点在于能够高速均匀地切割和均质样品，提高实验效率和准确性。
然而，在使用这种设备时，操作者需要注意相关安全问题，以确保自身和实验室的安全。
本文档旨在规范该设备的安全操作和保养规程，以确保实验室的正常使用。
2. 设备概述实验室高剪切均质机是一种将样品摆放在刀片上进行高速旋转切割的设备，其主要部件包括：主机、电机、刀片、工作台等。
该设备采用电动方式，需要通过电源接口进行供电，同时，操作者需要通过按键或旋钮等方式控制切割速度和时间。
3. 安全操作规程3.1 准备工作在使用实验室高剪切均质机之前，操作者需要做好以下准备工作：•检查设备表面是否有异常损坏或异物；•检查电源插头和电缆是否正常、接口是否稳固；•钩好发型、系好实验室衣物，不穿大型耳环等易于被卡住的饰品；•熟悉设备的使用说明书，根据要求设置切割速度和时间。
3.2 操作流程操作实验室高剪切均质机的步骤如下：1.将样品放置在刀片上，并尽量均匀分布，以减轻设备的负载；2.关闭设备各项安全措施，如防护罩、急停按钮等；3.按照说明书的要求设置速度和时间；4.按下启动键，开始切割并均质样品；5.在切割过程中不得移动或干扰设备，如有异常情况需要立即停机查看；6.切割结束后，按下停止键，等待设备彻底停止运转；7.打开防护罩，取出样品并清理设备。
3.3 注意事项在操作实验室高剪切均质机时，需要注意以下事项：•切勿触碰设备运转中的刀片；•确保样品置于固定的位置，并尽量避免样品移动；•避免过度放置样品，以减轻设备的负载；•操作者不得脱离实验室，并随时关注设备的运转情况，如有异常需要立即停机并联系实验室管理员；•不要在设备旁存放易燃易爆物品，避免引发火灾等安全事故。
4. 保养规程实验室高剪切均质机是一台高频使用的设备，在日常使用过程中需要定期进行保养维护，以确保设备的正常运转和使用寿命。
高剪切均质机[实用新型专利]
![高剪切均质机[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/6d03c4551fd9ad51f01dc281e53a580216fc5039.png)
[19]中华人民共和国国家知识产权局[12]实用新型专利说明书[11]授权公告号CN 2442745Y [45]授权公告日2001年8月15日[21]ZL 专利号00221726.0[21]申请号00221726.0[22]申请日2000.09.11[73]专利权人无锡轻大食品装备有限公司地址214036江苏省无锡市惠河路170号[72]设计人张裕中 杨诗斌 唐正宁 宋明淦 [74]专利代理机构无锡市专利事务所代理人曹祖良[51]Int.CI 7B01F 5/12权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 3 页[54]实用新型名称高剪切均质机[57]摘要本实用新型涉及一种均质机。
该均质机包括利用轴承安装于支座上的主轴,在支座上有泵体,在主轴上位于泵体内的部分安装带有轴向梳齿的转子,在泵体上紧固连接带有轴向梳齿的定子,定子与转子组成一对剪切件,泵体上设置进、出口,其特征是梳齿的径向断面形状为自其根部至头部逐渐缩小的梯形梳齿,在转子与主轴连接部的端面设置调整环。
00221726.0权 利 要 求 书第1/1页 1、高剪切均质机，包括利用轴承(20)安装于支座(23)上的主轴(22)，在支座(23)上有泵体(2)，在主轴(22)上位于泵体(2)内的部分安装带有轴向梳齿(31)的转子(8)，在泵体(2)上紧固连接带有轴向梳齿(31)的定子(6)，定子(6)与转子(8)组成一对剪切件，泵体(2)上设置进、出口(27)、(13)，其特征是梳齿(31)的径向断面形状为自其根部至头部逐渐缩小的梯形梳齿，在转子(8)与主轴(22)连接部的端面设置调整环(5)。
2、根据权利要求1所述的均质机，其特征是剪切件至少有一对，每个转子(8)和定子(6)的端面(33)上至少有一圈沿周向均匀分布的轴向梳齿(31)，并且，定子(6)与转子(8)上的每一圈梳齿(31)相互错开、配合，在内圈梳齿(31)与主轴(22)间有一环形内腔(36)，转子(8)靠近主轴(22)的根部为带有叶片(26)的叶轮(37)，该叶轮(37)位于内腔(28)内，在转子(8)与另一对剪切件的定子(6)间有外腔(14)，在定子(6)的端面中部与主轴(22)间有环形通道(28)。
高剪切均质机
高剪切均质机高剪切均质机是一种常用于医药、食品、化妆品等领域的生产设备。
它主要用于将混合物中的物质均匀分散、剪切和均质，以达到提高产品品质和稳定性的目的。
在本篇文章中，我们将会对高剪切均质机做一个详细的介绍，包括它的结构、工作原理和适用领域。
结构高剪切均质机主要由以下几个部分组成：1.主机2.振动系统3.冷却系统4.控制系统5.均质头主机是整个设备的主体部分，它由底座、电机和减速器等组成。
振动系统主要用于确保设备的稳定性，减少设备在运行时的震动。
冷却系统则负责降低设备的温度，以避免设备在长时间工作后过热而影响使用寿命。
控制系统则是对整个设备进行操控的一部分，包括了开关以及一些调节高剪切均质机参数的装置。
最后是均质头，它是高剪切均质机最重要的部分，能够将混合物中的物质进行剪切和均质。
工作原理高剪切均质机的工作原理比较简单，就是通过均质头产生的高速剪切力，将混合物中的分散相和连续相进行混合和分散，并将其均匀分布在整个混合物中。
具体的操作步骤如下：1.把需要进行均质的混合物加入到高剪切均质机中，并调整均质机的参数以配合混合物的特性。
2.打开高剪切均质机的开关，开启电机。
3.当电机开始运转时，均质头也会随着电机的运转而开始旋转，并引起混合物中的分散相和连续相相互作用。
同时，均质头不断地剪切和压榨混合物，以使混合物中的物质分散均匀。
4.在混合物均匀分散后，关闭高剪切均质机，关掉电机，并取出均质后的混合物进行下一步的生产工艺。
需要注意的是，在操作高剪切均质机时，应注意安全，穿戴相应的防护设备。
适用领域高剪切均质机广泛应用于医药、化妆品、食品、涂料等领域。
其中，它在制药行业中应用最广，其主要用途包括：1.粉末、胶囊制剂、注射液、乳剂等混合物的均质2.细胞融合和细胞破碎等生物学领域的研究3.头孢菌素、红霉素、磺胺药等药物的制备除制药领域外，高剪切均质机还广泛应用于食品行业中，如奶制品、饮料、果蔬泥等。
总结高剪切均质机是一种非常重要的生产设备，在医药、食品、化妆品等领域中都得到了广泛应用，它能够有效地提高产品品质和稳定性，并得到了越来越多的企业和工程师的重视。
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1 绪论剪切式均质技术作为一种新型微米技术，已广泛应用于食品、医药、轻工、微生物等 诸多行业，并得到迅速发展，已成为这些行业对有关流体、半流体产品品质所必不可少的 工艺过程。
国外早在 30 年前就产生并使用均质机，且应用于生产。
目前，已有美国、日本、德 国等 10 多个国家生产均质机。
剪切式均质机作为均质机械中的佼佼者，也被广泛的认识 和研究。
自从 1948 年德国 FLUKO 公司首次发明了应用高剪切原理制成分散乳化设备，高 剪切分散乳化设备已经出现了多种系列产品，在世界均质机械行业处于领先地位。
近 40 年来，国外，特别是欧洲一些国家在高剪切分散均质机行业得到迅速发展，并在很多领域 发挥着重大作用，如化装品、制药、食品、涂料、黏合剂等。
国外所研究制造的剪切式均 质设备基本上上是采用定一转子型（stator-rotor）结构作为均质头，在电机的高速驱动 下（300-10000r/min） ，物料在转子与定子之间的间隙内高速运动，形成强烈的液力剪切 和湍流，使物料在同时产生的离心、挤压、碰撞等综合作用力的协调作用力下，得到充分 的分散、乳化、破碎，达到要求的的效果。
美国和德国在剪切式均质机的研究和开发方面 都取得了显著进展。
如美国IKA-WERKE GMHB CO.KG生产的多系列分散均制设备；美国ROSS 公司研制的高剪切混合乳化机；德国 IKA-MASCHINENBAU 公司研制的 ULTRA 分散机；德国 YSTRAL公司生产的X40型分散搅拌机；德国公司研制的系列高剪切分散乳化剂、管线式高 剪切分散乳化剂、管式分散乳化剂、间歇式高剪切与间歇式无轴承分散乳化剂、高效强力 分散乳化剂等世界领先高科技产品。
我国的均质机研究产品是从 50 年代个别厂家开始的，最早是上海烟草机械厂仿制美 国产品，直到 80 年代才开始逐渐的生产均质机，而且大多是传统的高压均质设备。
随着 国外剪切式均质机的迅速发展，近年来，国内许多科研人员，制造和使用厂家也开始重视 对剪切式均质机的研究工作。
目前，已建立了与国外厂商联营、合资研制生产剪切式均质 机的公司。
如上海菲鲁克（FLUKO）机电设备有限公司；中美合资南通罗斯（ROSS）混合 设备有限公司等。
现在国内有许多厂家开始生产高剪切均质机， 如东市长江机电有限公司、 上海环保设备总厂、上海威宇机电有限公司、上海市化工装备研究所生产的集混合、分散、 乳化、溶解、粉碎等功能为一体的系列剪切式均质机。
1.1 高剪切均质机的均质原理剪切均质机基于超剪切原理，实现固相的微化和液相的乳化。
目前采用剪切式均质机 主要工作部件为一级或多极的相互啮合的定转子又有数层齿圈。
其均质乳化有以下方面：1 液力剪切作用液力剪切是指高速流动的流体本身会对流体内粒子产生强大的剪切作用，而且由于高 速流动产生剧烈的微湍流，在湍流边缘出现很高的局部速度梯度，处于这种局部速度梯度 下的粒子会受剪切而微粒化，液力剪切分层流剪切和湍流剪切。
在层流区域，流体在定转 子槽道内流动时，流体内的最大流速及所受到的最大剪切力与流体流动方向上的压力梯度 成正比。
当施以周期性高频脉动压力梯度时，最大速度在槽道壁面与机理道中心之间，偏 离中心，且频率增大，最大速度增大，且向壁面趋近，剪切力增大。
流体在同轴圆筒之间 成为旋转流，由于两圆筒速度不同，间隙内流体层之间存在速度梯度，产生剪切力。
如圆筒设为定子和转子，在定转子间隙很小情况下，转子速度越大，定转子间隙越小，则最大 剪切越大。
而对于纤维物料处理时，在由高速旋转的定转子形成的流场内，由于流动着的 流体流于齿槽边界接触、 不同速度运动的两股流体相互接触产生剧烈的湍流。
湍流状态下， 由于不断变化的流动速度和由此产生的脉动压力作用于分散向颗粒表面，进而产生强烈的 剪切作用力。
湍流强度越大，流体所受的剪切作用越大 ，另外，湍流运动的脉动特性使 其具有传递扩散性，从而使物料的粉碎过程中能更产生很好的分散、混合效果。
可以看出， 当速度达到一定值时，流体各层之前产生的剪切应力大于纤维物料的临界剪切应力，从而 使纤维物料破碎。
液力剪切是高速流动的流体本身对流体内粒子产生强大的剪切作用，而且由于高速流 动产生剧烈的微湍流，在湍流边缘出现很高的局部速度梯度，处于这种局部速度下的粒子 会受剪切而微粒化，液力剪切分层流剪切与湍流剪切，高黏度物料一般处于层流状态，低 黏度物料一般处于湍流状态，果蔬汁物料处于两者之间。
2 高频压力波作用高频压力波主要有空穴效应，高频压力振动，可使颗粒表面周期性膨胀、压缩，致使 固相与液相颗粒破裂。
空穴效应是由于大量气泡随压力升高而瞬间溃灭而产生的高速微射 流，速度可达到 100m/s 到 300m/s 这一高速微射流产生的脉冲压力接近 200Mpa 这就是空 穴效应。
高频压力振动是由于定转子齿槽时开时闭时产生的，高频压力波对果疏汁等含液 -液相的物料可达到很好的均质效果。
3机械撞击、剪切作用对于含固体颗粒物料的粉碎均质，机械剪切与撞击起主导作用，转子带有叶高速旋转 产生强大的离心力场，在转子中心形成很强的负压区，料液（液液或液固混合物）从定转 子中心被吸入，在离心力地作用下，物料由内圈向外圈运动，线速度越来越高，形成极大 的压力梯度场，在该场中，物料受机械力、流体力作用下，产生强大的剪切、摩擦、撞击 以及物料间的相互碰撞、摩擦实现固相在微粒与液相的乳化。
图11 定子—转子结构示意图图12 高剪切粉碎机定转子示意图其工作原理为：物料经初粉碎后，与大量的水混合物，使物料有了一定的流动性。
转 子带有叶片高速旋转产生强大的离心力场，在转子中心形成的负压区，料液（纤维物料与 流体混合物）从定转子中心被吸入，在离心力作用下，物料由中心向四周扩散，在向四周 扩散过程中，物料首先受到叶片的搅拌、并在叶片端面与定子齿圈内侧窄隙间受到剪切， 然后进入内圈转齿与定齿的窄小的间隙内，在机械力和流体力学效应的作用下，产生很大 的剪切、摩擦、撞击以及物料间的相互碰状和摩擦作用而使物料破碎。
随着转齿的线速度 由内圈向外圈逐渐增高，粉碎环境不断改善，物料在向外圈运动过程中受到越来越强烈的 剪切、摩擦、冲击、碰撞等作用而被粉碎得越来越细。
以下是定子和转子的实物图。
图1-3 定子—转子实物图1.2 电动机与转轴连接形式通常，带传动用于中小功率电动机与工作机械之间的动力传递。
其优点主要有：适用 于中心距较大的传动；带具有良好的挠性，可缓冲和冲击、吸收振动；过载时带与带轮间 回出现打滑，打滑虽使传动失效，但可防止损坏其他零件；结构简单、成本低廉。
当然他 也有不少缺点；传动的外轮廓尺寸较大；需要张紧装置；由于带的滑动，不能保证固定不 变的传动比；带的寿命较短；传动效率较低。
在此生产线中设计使用的高剪切均质机，其 功率不算大，所以其整个机体的尺寸也较小。
联轴器的结构简单，安装方便，且效率高。
综合以上各个方面，可以将电动机轴和转轴用联轴器直接连接起来，做成卧式结构， 这样其传动效率较高，且使其专用空间减少，从而大大提高机器工作效率。
如图1-4所示。
图14 电动机遇转轴联结简图2均质机的设计2.1 电动机的选择电动机的类别有一般异步电动机、变速异步电动机、防爆异步电动机等,在此选用一 般异步电动机即可满足工作要求.电动机外壳结构形式:在本设计的生产环境中,可能有水滴落、飞溅,容易造成电机烧 坏;且空气中经常存在叫多的灰尘,所以在此电动机的外壳形式选择封闭式中的自扇冷却 式结构,其在本身转轴上(封闭部分以外)装有风扇,以冷却机身.一般异步电动机中包括Y系列(IP23)三相异步电动机、 Y系列(IP44)三相异步电动机、 YH系列高转差率三相异步电动机和YEJ系列电磁制动三相异步电动机.YH 系列高转差率三相异步电动机和 YHJ 系列电磁制动三相异步电动机均是 Y 系列 (IP44)电机的派生产品,而对于Y系列(IP44)三相异步电动机,此电动机为封闭自扇冷式鼠 笼型三相异步电动机,效率高、节能,堵转转距高、噪声低、振动小,运行安全可靠.能防止 灰尘、铁屑或其他杂务侵入电机内部;具有与 Y 系列相同的用途于驱动无特殊要求的各种 机械设备,如水泵、鼓风机、金属切削机床及运输机械等)外,还能适用于灰尘多、水土飞 溅的场所,如球磨机、碾米机、磨粉机、脱谷机及其他农用机械、食品机械、矿山机械等.已知电动机的驱动功率为 22KW.查机械设计手册(1)第九章,在此处选用 Y180M-2 型电 动机,机座不带底脚,端盖不带凸缘.转速为2940r/min.如图2-1所示,图 21 电动机简图2.2 轴的设计与校合2.2.1 轴的设计3 np C D ³ 式中 C-由轴的材料和承载系数确定的常数P-轴传递的功率,KWn-轴的转速,r/min电机和轴之间使用一弹性联轴器相连992 . 0 1 º h 轴用滚动球轴承支撑 99. 0 2 º h 轴选用材料:1Cr17Ni2,取C=140（不锈钢C 一般为125-145），P= KW P 6 . 21 99 . 0 992 . 0 22 2 1 = ´ ´ = ´´ h h 机 ,n=2940r/min, 所以 mm D 2 . 27 29406 . 21 140 3 = ´ ³ 考虑到轴上要开键槽,所以直径放大7%左右所以D=27.2+27.2´7%=29.1mm又因为轴上每个转子处要开两个键槽,所以去=取D=35mm2.2.2 轴的校合2.2.2.1轴的强度校核轴的受力情况如图 2-2 所示,未注单位为 mm,其中重力 N G N G N G 30 , 98 , 70 3 2 1 = = = ; 由于轴的转速较高 , 所以转子产生的偏心力得加以考虑 , 偏心力 N mr F 8 . 21 ) 98 ( 10 46 10 5 ' 2 3 3 2 1 = ´ ´ ´ ´ = = - - p w ,其中m 为转子的偏心质量, .r 为偏心距,所 以 N F F F 8 . 211 32 = = = 。
F1 F2 F3 G1 G2 G3AB Fa Fb 图 22 轴的受力简图-44.1N.m18.9N.m-2.13N.m图 23 轴的弯矩和成图-160.8N.m-107.2N.m-53.6N.m图 24 轴的扭矩图轴的材料为 1Cr17Ni2,,经淬回火后,其许用应力[ ] Mpa b 2301 = - s ,做出轴的弯距图,如图 2-3所示,则M=-44.1 mN · 轴的转矩:m N n p T · = ´ = = 2 . 107 294022 9950 9550 轴的扭矩图如图2-4所示,则危险截面的当量弯矩:从图可见,若将此轴看作D=35mm 的等直径轴,则轴承所支撑的A 处截 面最危险,其当量弯矩为:22 ) ( T M M e a + =如认为轴的扭切应力是脉动循环变应力,取折合系数,代入上式可得:mN M e · = ´ + = 0 . 78 ) 2 . 107 6 . 0 ( 1 . 44 2 2 所以 [ ] b e e Mpa d M 1 3 33 2 . 18 351 . 0 10 0 . 78 1 . 0 - < = ´ ´ = = s s 所以此轴符合强度要求.2.2.2.2 轴的刚度校核将轴的受力进行简化,如图2-5所示, G2G3 AB Fa FbP=94.4N443mm图 25 轴的受力简图当量作用力 P 处的挠度最大,且最大挠度 EIpl f p 3 3 - = ,其中 mm l p 443 = E 为材料的弹性摸量, 查得1Cr17Ni2在20℃时的E 为 Mpa 5 10 06 . 2 ´ ;当轴为等直径时, 4 64 d I p= . 求轴的当量直径;查机械设计手册④得不等直径的阶梯轴的当量直径 m d 的计算公式为 å = = ni i im d l Ld 1 4式中 i l —阶梯轴i 段的长度;i d —阶梯轴i 段的直径L—两支承之间的长度;当载荷作用于两支承之间时,L=1;当载荷作用于两悬臂时,L=1+K;K—轴的悬臂长度.所以mm d m 4 . 35 6014 55 17 50 131 42 93 35 150 16 24 917 4 4 4 4 4 4 = + + + + + = 所以 mm f 2 . 0 4 . 35 6410 06 . 2 3 443 4 . 94 45 - = ´ ´ ´ ´ ´ - = p 因为转子与定子每一圈齿之间的间隙为0.5mm,所以起刚度也符合要求.2.3 轴承的选用轴承分为滚动式轴承和滑动式轴承两大类,其中滚动轴承按滚动体的形状又可分为球 轴承和滚子轴承,滚子轴承中又包括圆住滚子轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承和调心滚子 轴承;滚动轴承可分为干摩擦轴承和含油轴承等.2.3.1轴承型号选用与滑动轴承比,滚动轴承具有摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、润滑简便和易于互换 等优点;本质均机转轴转速较高,载荷不大,主要承受径向载荷,但其旋转精度要求较高,且支 承刚度较高,所以可成对采用深沟球轴承.当轴承内径相同时,外径愈小,滚动体愈小愈轻,运转时滚动体作用于外圈滚道上的离 心力愈小,因此更合适与高速下工作,但同时要承受一定的载荷,所以直径系列选用 3(中) 系列.综上考虑,选用深沟球轴承632.2.3.2 润滑和密封润滑的作用润滑过程中,轴承内部各元件见,均存在不同程度的相对滑动,从而导 致摩擦发热和元件的磨损.因此工作中必须对轴承进行可靠的润滑.润滑的主要目的是;1)减小摩擦发热,避免工作温度过高2)降低磨损3)防止锈蚀4)密封(脂润滑)d 代表轴承内径(mm),a 代表轴承的转速(r/min),当 n d <(1.5～2)´ 5 10 min / r mm · 时,一般可采用润滑脂润滑,在此 n d =60´2940=17640 min / r mm · ,所以可以选用脂润滑.且脂润滑的优点在于:油膜强度高;油脂粘附性好,不易流失,使用时间较长;密封简单,能 防止灰尘、水分和其他杂务进入轴承.此外,润滑脂的不足或过多,都会导致轴承工作中升 温增大,磨损加快,故润滑脂的填充量要适度.一般,以填充量占轴承与外壳见的 1/3～1/2 为宜.考虑其工作环境相对还不错,且操作方便,所以对轴承的密封可采用防尘盖. 所以选用轴承为 6312—2Z.2.3.3 轴承的固定轴承的固定方式有两端固定支承、固定—游动支承、两端游动支承.在此,周主要用于 传递扭矩,轴承所受的轴向和径向力都很小,且由于安装了机械密封,为防止其的损坏,要 求轴基本上不产生轴向位移,由此对其轴承的固定采用固定—游动的方式.其固定方式如 图2-6所示。