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    2. 攪拌機傳動機構設計


      1 概 述
       
      文中所述的攪拌機是用來對粉體混合的裝備,其粉體混合是指兩種或兩種以上的組分,按不同的目的,使用選定的攪拌機將其均勻地混合在一起,使其在空間上分布均勻。粉體混合是一項重要的單元操作,廣泛用于建筑、食品、飼料、化工、涂料、建材、塑料等**域;它在某些生產過程中還起著**性的作用,良好的混合狀況是產品質量的保障。
       
      本文主要針對建筑工地對攪拌機的需求,設計一種螺旋式的攪拌機構,它在自轉的同時使其粉體沿著螺旋線上升,并且一部分被摔出。這樣更有利于使其充分的混合,使各個粉體單元在空間有了一定的自由度,所設計的螺旋軸見圖1。有了螺旋結構可使每個小單元做上下運動,但是時間太長,所以結合了葉片結構(見圖2),使其上升的同時加上葉片對周圍的擴散作用,更能充分到達空間的任何部位,保障粉體小單元混合均勻的前提條件;但是,如果葉片采用相對混合面的切線的垂直方向,采用平行方式,則會使其中間有部分粉體單元不能出來,形成死角地帶。為了克服這種死角現象,讓其每個葉片都傾斜一個角度,排列成一定的層次角度,這樣會使粉體充分攪拌到任何角落,又使攪拌力降低下來。本文設計的葉片攪拌式的結構如圖2所示。以上兩種結構就是該混粉機的主要傳動機構,這兩種結構通過合適的傳動比,配置與之匹配的電動機,再加上自動上料與下料裝置,則完成整臺攪拌機的設計。
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
      圖1 螺旋軸結構 圖2 葉片攪拌式結構
       
      2 傳動機構的設計與計算[1]
       
      2.1 螺旋桿的幾何形狀
      為使螺旋桿符合一定標準化,并考慮強度、剛度和有效截面積等因素,查標準采用135 型擺線齒形螺旋
       
      桿,即 d j :D a =3:5.
       
      式中:dj為節圓直徑;Da 為頂圓直徑螺旋桿導程:
       
      T =(4/3)d j ~(10/3)d j .
       
      2.2 螺旋型面的方程式
       
      橫截面齒形曲線含有齒根圓弧、齒根外擺線、齒頂外擺線、齒頂圓弧四段。它們均以導程圍繞螺旋桿軸線作螺旋運動,形成螺旋型面。將圓弧看作特殊的外擺線,徑向直線看作特殊的內擺線,則任意一段齒型都可用下面的擺線方程表達:
       
      X=a cos( θ + τ )-b cos(m θ + τ ). Y=a sin( θ + τ )-b sin(m θ + τ ).
      右旋螺旋桿的螺旋型面方程為:
      X=a cos(m θ + ∂ + τ )-b cos(m θ + ∂ + τ ). Y=a sin(θ + τ + ∂ )-b sin(m θ + ∂ + τ ).
       
      Z =K δ .
       
      式中:θ 為齒形滾角(從 θ1 變** θ2 );τ 為x 軸同
      各段齒形曲線起點與中心線連線之間的夾角;δ 為螺旋運動轉動角;K 為螺旋參數。
       
      螺旋桿的空間坐標示意,見圖3 所示。
       
      根據設計需求,設計螺旋軸的直徑為110 mm,
       
      即取D a =110 mm. d j :D a = 圖3 螺旋桿空間坐標系
      3:5,可得d j =66 mm .    
      為使螺旋有較大的導程,螺旋軸自轉的同時,能使粉體被甩出軸體,選取T =(10/3)d j =(10/3)×66=220.
       
      即螺旋參數K 為:k =(T / 2π)=35.032.
       
      根據要求:a  dj =0.5;b  dj =0.
      即:a =110;b =0.
       
      所以,右旋螺旋桿的螺旋型方程參數如下:
      X=a cos(m θ + ∂ + τ )-b cos(m θ + ∂ + τ )
       
      Y=a sin(θ + τ + ∂ )-b sin(m θ + ∂ + τ )


      Z=K δ . X=0,Y=110.
       
      Z =24.445.
       
      2.3 葉片的設計與計算[3]
       
      葉片要組裝在一個葉輪上,其工作原理:葉輪由一個原動件帶動后,葉片隨之旋轉,粉體經過葉片
       
      在周圍空間進行的攪拌和 4 直板式葉片葉輪所受到的切向力,使其在
       
      空間獲得更多的自由度。為使粉體更充分地運動,要按粉體的材料,選擇合適的轉速,更要設計比較好的葉片葉輪結構,所以按照設計需求,配合各種粉體都能達到預期設計目的,查到的葉輪結構見圖4。
      3 攪拌機的葉片設計
       
      整個設計中,將葉片設計作為**元件。為使箱
       
      體與電機相接觸的部位能夠緊密地結合在一起,箱體采用了整體式焊接件,就要考慮到葉片在拆裝過程中及維修中的方便性,所以葉片、葉輪、螺旋軸都采用分離的辦法(不用固連式相接),相接處用螺紋連接。這樣,既有利于裝配,也有利于拆卸。葉片的總長度由箱

      體的直徑尺寸確定,箱體的內壁半徑為192 mm,所以葉片的長度設計為180 mm,厚度為4 mm,葉片的三維模型,見圖5。
       
       
       
       
       
       
       
       
      圖5 葉片的三維模型
       
      4 結束語
       
      攪拌機所含結構件較多,本文僅對傳動機構進行介紹,可對攪拌機傳動系統設計提供一定參考作用,也為攪拌機在建筑工地的應用打下基礎。
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