塑料卧式混合机毕业设计

毕业设计设计题目：塑料卧式混合机专业：班级：姓名：学号：指导教师：完成时间：目录一. 概述 (2)二. 混合机设计 (2)三. 混合均匀度性能测试 (14)四. 操作程序 (20)五．维护与保养 (21)六．参考文献 (22)七.工作小结与致谢 (23)塑料卧式混合机设计一、概述在塑料工业生产中混合是将配合后的各种物料混合均匀的一道关键工序，是确保质量的重要环节，同时混合机的生产效率还影响着塑料厂的生产规模，所以混合机已经成为塑料厂的关键设备之一。

如何提高混合机的使用效率也是塑料厂家关心的问题。

本塑料混合机采用搅拌叶片旋转翻动塑料原料，进行快速混合。

主要适用于各种塑料粒子的混合着色工作，是注塑机、挤出机的必备配套设备之一。

本混合机的动力是通过链轮由电机给主轴，该主轴上焊有六个特殊角度的桨叶，桨叶带动物料左右翻动，在机内全方位连续循环运动，相互对流，扩散，剪切从而达到快速柔和混合的效果。

二、根据本混合机的设计要求：1、电机的选择：本混合机有效容积 280L每批混合量 100kg混合均匀度 CV≤5%主轴转速 85r/min根据公式P=F×V和物料运动对流剪切互相作用初步选用BWD16-23-18.5（6P）电机（含减速机）转矩238.0N·m输入转速1440r/min型号： Y200L1-6功率：3KW电压：380V与电机配套的减速机：该机的传动比大，一级可达9-11.5；结构简单，体积小，重量轻，与同样传动比和同样功率的普通齿轮减速机相比重量可减轻1/2-1/3；效率高，一般减速机的效率可达到0.9～0.94；磨损小，使用寿命长，易于修配；参加啮合的齿数多，有尽半数的齿在啮合并承受载荷，所以传动平稳，承载能力高; 无齿廓重迭干涉现象。

将三相电源接入开关，请注意主轴转动方向（即打开桶盖，检查叶片转向，如叶片以顺时针方向旋转，则说明转向正确，如转向相反，可将三相电源线中的任间两根对调即可）。

2、传动链的选取及相关计算本混合机采用链轮传动，与带传动相比：采用带传动，由于其材料的弹性变形会产生弹性滑动，又因为皮带传动是摩擦传动，且易磨损，当有效拉力大于摩擦力时就会产生打滑现象，使摩擦加剧甚至使传动失效，应设法避免。

而弹性滑动是摩擦传动中固有的，是不可避免的，弹性滑动亦造成带的磨损，还使带传动不能保证准确的传动比。

至于蜗杆传动，虽传动比大但效率低，有自锁现象且常常会因为蜗杆的刚度不足而影响正常啮合，破坏机器；链轮传动则无弹性滑动和打滑现象，有唯一的传动比，传动效率高，结构紧凑，传递圆周力大，张紧力小，轴上受力小，与齿轮传动相比，本链传动能缓冲和吸振，结构简单，加工成本低，安装低廉，安装精度要求低，适用与两轴中心距离较大的传动。

从本混合机的结构来看，采用链传动结构也比较紧凑，节约空间，所以采用链传动。

查机械设计手册可知：该减速机效率η1取0.9链条的效率η2取0.97（此链为闭式）轴承的效率η3取0.98（滚子轴承）机械总效率ηa=η1•η2•η 3=0.9•0.97•0.98=0.81主轴功率：P主=P•η a=18.5•0.81=14.99KW小链轮功率：P小=P•η 1=18.5•0.9=15.73KW大链轮功率：P大=P•η1•η2=18.5•0.9•0.97=15.25KW大链轮与主轴相连其转速即主轴转速：40 r/min 根据公式：n1/n2=z2/z1=i(传动比)∴40/x=27/48∴x=71.11 r/min（即小链轮转速）3、大链轮的设计：大链轮初步选用45钢，计算主轴的转矩：根据公式T=9550•P/nT=9550•15.25/40=3640.94(N·m)按扭距强度计算主轴的扭剪应力根据公式τt≤［τt］T/W t≤［τt］9.55•106p/(0.2d 3)n ≤［τt ］(n/mm 2)式中 τt ———— 扭剪切应力T ———— 轴承受的工作扭距W t ———— 轴的抗扭截面模量P ————— 轴传递的功率n ————— 轴的转速 ［τt ］————许用扭剪切应力查机械设计可知轴的常用材料的［τt ］及A 值如下：表（1）注：㈠、上表中所列的［τt ］值及A 值，当弯矩的作用较扭矩小或只受扭矩时，［τt ］取较大值，A 取较小值，反之［τt ］取较小值，A 取较大值；㈡、当用Q235及35SiMn 时，［τt ］取较小值，A 取较大值 根据公式 τt ≤［τt ］T/ W t ≤［τt ］得 9.55•106p/(0.2d 3)n ≤［τt ］(n/mm 2)∴ 主轴设计的公式为： d ≥336)n p/(0.2d 109.55⨯=[]316p/0.2109.55τ⨯=A 3n p上式中：A 值因材料的不同而异，可查上表（1）当轴上有键槽时，一个键槽其直径增加3%，2个键槽则增加7%然后加以圆整；上式计算主轴设计公式因为只适用于只受扭矩的传动轴，对于同时承受扭矩和弯矩的转轴来说，往往用来估算轴的直径，因为材料为45钢，且该混合机主要承受的只是扭矩而弯矩只是受本身重力而引起，所以A 取较小值，取118d ≥A • 3n p =118•34099.14 =118•0.678 ≈80初步定大链轮的中心孔为80mm 4小链轮的设计按大链轮的设计方法同理可确定小链轮的尺寸： 小链轮的中心孔：d ≥A •3n p=118•37173.15 =70初定小链轮的中心孔为70mm根据两齿轮的传动比可查机床设计手册，两个链轮的齿形 采用套筒滚子链链轮， 按GB1244-85 查手册可取大链轮参数如下：节距： P 31.75滚子直径 D 19.05齿数 Z 48量柱测量距 M r 504.50（0～0.40）量柱直径 D r 19.0 5(+0.01～0)齿形按GB1244-85小链轮：节距： P 31.75滚子直径 D 19.05齿数 Z 27量柱测量距 M r 291.59（0～-0.32）量柱直径 D r 19.05(+0.01～0)齿形按GB1244-85选择相配的链条：链条采用20A-2×94该链条滚子直径是20级别A级最低破载荷Q（kgf）9000是双排链，链宽为94每米重量为3.9kg5、主轴的设计：材料的选择：本混合机的关键就是主轴转子，因为在该转子上还焊有等距离的桨叶起中间部位选用空心轴，两端选用实心轴焊接而成。

若中间轴也采用实心轴则会造成材料电力等浪费，转子与桨叶支架间的焊接不够牢靠，在转子中间段打通孔则浪费材料，增加重量，选用刚度和强度足够的空心轴，这样可以减轻其重量，节约材料等资源，这样桨叶支架与空心轴间的衔接则更牢靠再加上焊接固定其位置，因为混合机的转速是85r/min ，且转距较大，这样就可以避免实心轴的问题。

转子的两端选用45钢，中间选用Q235 根据本混合机的工作示意图可知： 主轴扭矩图如下：安全系数校核计算：对一般的轴，用弯扭合成强度计算的方法，已经足够精确，但对与比较重要的轴，还要考虑应力集中，表面质量和尺寸对疲劳强度的影响，对于应力循环严重不对称或出现缓时过载的轴，当然疲劳破坏不致发生，却可能引起较大的塑性变形，对此，还要进行静强度的校核。

① 疲劳强度安全系数校核根据轴的疲劳安全系数公式，安全系数为：S=S σ•δγ/)(22γσS S +≥［S ］式中Sσ——弯矩作用的安全系数Sσ=（σ-1）/Kσ•σa/βξσ+ψσ+σmSγ————扭转作用的安全系数Sσ=（τ-1）/Kτ•σa/βξσ+ψττm式中σ-1，τ-1对称循环应力时试件材料的弯曲扭剪的疲劳极限见下表（2）来自机械设计查机械设计手册可知以下数据：ξσξτ——弯曲，扭转时的尺寸系数ψσ，ψτ——弯曲，扭曲时等效系数，碳钢取ψσ=0.2 ψτ=0.1σa, σm——弯曲变应力的应力幅,平均应力σa=(σmax-σmin)/2 σm=(σmax+σmin)/2τa,τm——扭剪变应力的应力幅，平均应力τa=(τmax-τmin)/2 τm=(τmax+τmin)/2［S］——许用安全系数：轴的疲劳强度许用安全系数将数据代入以上公式中可得轴的疲劳安全系数S≥［S］所以，该轴是安全的。

对于一般转轴，弯曲变应力按对称循环计算，所以σa=M/W σm=0单向扭剪变应力通常按可永动循环考虑，即τa= τm=T/2WT经常正反转的作为双向扭剪应力则按对称循环计算，即τa=T/M,τm=0，τa，τm为抗弯，抗扭截面模量②计算轴的抗弯抗扭强度查机械设计手册可以知道其计算公式如下：抗弯，抗扭截面模量计算公式：dW=πd3/32≈0.1 d3 W T=πd3/16≈0.2 d3W=πd3(1-β4)/32≈0.1 d3(1-β4) W T=πd3(1-β4)/16≈0.2 d3(1-β4) β=d/D β=d/DW=πd3/32-bt(d-t)2/2d W T=πd3/16-bt(d-t)2/2dW T=πd3(1-1.54d/D)/32 W T=πd3(1-d/D)/16查机床设计手册可知空心轴直径计算公式8.0=轴外径轴孔径得 d=65⨯0.8=52mm 静强度安全系数校核：S s =-S σs S τs /(S 2σs +S 2τs )1/2 S s =σs/σmaxS s =τs/τmax式中:S s ————综合静强度安全系数；S σs —————受弯曲的静强度安全系数； S τs —————受扭剪的静强度安全系数σsi τs ————材料的拉压屈服极限，扭剪屈服极限，N/mm 2 σmaxσmax———-瞬时尖峰载荷产生的最大拉压应力，扭剪应力，N/mm 2同理可以计算出轴的静强度安全系数S ≥［S ］ 四、混合均匀度性能测试本测定法是通过混合物料中示踪物或某一组分含量差异的测定来反映该混合物料中各 组分分布的均匀性。

（一）测试方法各混合物料成品的混合均匀度可用甲基紫法进行测定。

本法以甲基紫色素作为示踪物，将其与添加剂一道加入，预先混合于混合物料中，然后以比色法测定样品中甲基紫含量，作为反映混合物料混合均匀度的依据。

1 仪器与试剂72型分光光度计，150目标准铜丝网筛，甲基紫，无水乙醇。

2 示踪物的制备与添加将测定用的甲基紫混匀并充分研磨，使其全部通过１５０目标准筛。

按照混合物料成品量十万之一的用量，在加入添加剂的工段投入甲基紫。

（二）混合精度测评涉及概率论、取样论与测试技术规范等，目前采用样本标准偏差S或变异系数CV%为表征数的评估，已获得世界各国的普遍认同。

但在测定方法上远未统一，取样论上仍有歧见。

用缺乏等效性验证的不同的测定方法，所获得的测定结果也就没有可比性，这对技术交流不利。

除定型鉴定或型式批准时需对混合机测评外，国家和地方检测部门也将饲料产品混合均匀度列为重要检测项目，厂内质检部门还要对混合机和粉料成品出口的混合均匀度作定期检测。