J-350A真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì)-機(jī)械畢業(yè)論文【答辯優(yōu)秀】

ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 目 錄 摘要 1 ABSTRACT 2 0 引言 4 1 概述 4 1.1 乳化機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 5 2 設(shè)計(jì)任務(wù) 10 2.1 ZRJ-350 真空乳化機(jī)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn) 10 2.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容 12 2.3 設(shè)計(jì)目的 12 2.4 主要技術(shù)指標(biāo) 13 2.5 設(shè)計(jì)步驟 13 3 設(shè)計(jì)方案擬定 14 3.1 參考方案 14 3.2 兩套參考方案的比較 15 3.3 設(shè)計(jì)方案的最終確定 15 4 ZRJ-350A 真空乳化機(jī)各系統(tǒng)分析 15 4.1 傳動(dòng)系統(tǒng)分析 16 4.2 攪拌系統(tǒng)分析 17 5 傳動(dòng)方案確定 ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 18 5.1 傳動(dòng)方案 18 5.1.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 18 6 傳動(dòng)零件的強(qiáng)度校核 25 6.1 蝸輪蝸桿傳動(dòng) 25 6.1.1 主要傳動(dòng)參數(shù) 25 6.1.2 蝸輪蝸桿的強(qiáng)度校核計(jì)算 25 7 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核 27 7.1 最外軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核 27 7.2 中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核 31 7.3 蝸桿軸 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核 33 8 軸承的壽命驗(yàn)算 37 8.1 各軸上所用的軸承 37 8.2 各個(gè)軸承的壽命驗(yàn)算 38 9 鍵連接工作能力驗(yàn)算 50 9.1 各軸上所用的鍵 50 9.2 各鍵的 工作能力驗(yàn)算 50 10 聯(lián)軸器 53 10.1 聯(lián)軸器的選型說明 53 10.2 聯(lián)軸器的選擇與型號尺寸 53 11 結(jié)論 54 參考文獻(xiàn) 57 ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 致謝 60 譯文 61 原文說明 74 附錄：機(jī)械裝配圖（ 0號圖紙 2張） 附錄 1 傳動(dòng)系統(tǒng)裝配圖 附錄 2 攪拌系統(tǒng)裝配圖 ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 摘 要 真空乳化機(jī)是一種在食品、化工、藥品的生產(chǎn)過程中得到廣泛應(yīng)用的設(shè)備。但由于目前國內(nèi)的一些乳化設(shè)備與國外先進(jìn)水平還有很大差距，需要我們進(jìn)一步的研究和開發(fā)。本文所主要介紹的是 ZRJ-350A 真空乳化機(jī)的攪拌系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)。 該文介紹了設(shè)計(jì) ZRJ-350A 真空乳化機(jī)攪拌系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)的一系列過程：先是前期調(diào)研，再設(shè)計(jì)總體方案并加以比較，然后確定方案，再進(jìn)行裝配 設(shè)計(jì)，對主要零件進(jìn)行設(shè)計(jì)校核，最后提供傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)的裝配圖。 整個(gè)設(shè)計(jì)中攪拌系統(tǒng)是整個(gè)設(shè)計(jì)中最重要的部分之一：主要由攪拌槳和均質(zhì)器這兩部分組成。物料在攪拌槳的低速攪拌下，不斷地被切割，翻轉(zhuǎn)，再重新組合。外側(cè)攪拌槳的周圍還有一些刮板，用于把黏結(jié)在鍋壁上的物料刮下，重新攪拌。均質(zhì)器則用于高速攪拌，在高速的旋轉(zhuǎn)中重復(fù)著將物料吸入，剪切，分割，送出，再重新吸入這一過程，是乳化機(jī)最重要的部件。 傳動(dòng)系統(tǒng)也是最重要的部分之一：在機(jī)器頂端有一臺高速電機(jī)，它是用來驅(qū)動(dòng)高速軸，而另一臺橫放的低速電機(jī)通過蝸桿傳動(dòng)來帶動(dòng)低 速軸。作者巧妙地應(yīng)用高、低速兩套攪拌系統(tǒng)，以便提高乳化效果。 關(guān)鍵詞 ： 乳化機(jī)， 均質(zhì)器， 傳動(dòng)系統(tǒng)，攪拌系統(tǒng) ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 The Design of ZRJ-350A Emulsifying Machine Complexs Transmission System and Mixing System ABSTRACT The Vacuum Emulsifying Complex is a equipment which is widely used in food, chemic products and medicine. But now there is a large distance between the emulsifying machines made in china and the machines made in foreign countries in technique, so we need researching and empoldering further. ZRJ-350A Emulsifying Machine Complexs mixing system and transmission system is mainly introduced by this article. The whole design process of the ZRJ-350A Emulsifying Machine Complexs mixing system and transmission system has been introduced in this article: firstly we make the former investigation, and design and compare the total project, then confirm the project, after that design the assemblage and calibrate some primary parts, finally offer the drawing of mixing system and transmission system. The mixing system is one of the most important parts in the whole design: it is mainly composed by the stirrer and homogenizer. the materiel is incised, overturned, and then compounded again continually by the low speed mill of the stirrer. There are some scrappers around the outboard stirrers, which can scrape off the materiel felting on the cauldron and then mill again. The ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 homogenizer is fixed in the high speed shaft, and the materiel is inbreathed, cut, divided, sended and inbreathed again by the homogenizer which is the most important part of the emulsifying machine. Transmission system is also one of the most important parts: there is a high speed electromotor which can drive the high speed shaft, and another thwart low speed electromotor can drive the low speed shaft connecting the worms transmission. The designer uses the high and low speed mixing system dexterously to improve the effect of the emulsification. Key words: emulsifying machine， homogenizer， transmission system， mixing system ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 ZRJ-350A真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 0 引言 攪拌混合設(shè)備是化工、冶金、醫(yī)藥、食品、飼料等各種工業(yè)反應(yīng)所不可缺少的重要工具。 隨著整個(gè)社會(huì)的發(fā)展以及人們對工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量要求的日益苛刻，普通的攪拌混合技術(shù)已經(jīng)難以滿足人們的需要，然而乳化作為攪拌混合技術(shù)中較為先進(jìn)的技術(shù)將會(huì)在很大程度上滿足這一需要，乳化機(jī)作為能產(chǎn)生乳化效果的設(shè)備正被越來越多的廠商所應(yīng)用。 乳化是 將 一種（或幾種）液體以液珠形式分散在另一種不相混溶的液體之中構(gòu)成分散體系。 制備乳狀液的機(jī)械設(shè)備 乳化機(jī)，它是一種使ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 油、水兩相混合均勻的乳化設(shè)備，目前乳化機(jī)的類型主要有三種：乳化攪拌機(jī)、膠體磨和均質(zhì)器。 乳化機(jī)的類型及結(jié)構(gòu)、性能等與乳狀液微粒的大小（分散性）及乳 狀液的質(zhì)量（穩(wěn)定性）有很大的關(guān)系 。而能決定 乳狀液微粒大小和乳狀液質(zhì)量高低是乳化設(shè)備中的攪拌系統(tǒng)以及傳動(dòng)系統(tǒng)，所以為了達(dá)到良好的乳化效果，本次課題的研究設(shè)計(jì)對象正是這兩大系統(tǒng)。 7 1 概述 人們進(jìn)行混合操作時(shí) ,首先想到的是傳統(tǒng)的攪拌方法 ， 它既簡單又直觀 ， 但攪拌的效率往往不是很高 ，不能很好的充分混合， 分散技術(shù)則不然 ，它 能將液相或固相破碎成極小的顆粒 ， 然后分散到連續(xù)的液相介質(zhì)中去 ，形成均勻而穩(wěn)定的混合體 ， 它導(dǎo)入介質(zhì)的能量是攪拌的 1000 倍 ， 因此往往只需幾分鐘 ,甚至幾秒鐘 。 而能實(shí)現(xiàn)這一高速攪拌方法的機(jī)器就是 乳化機(jī)。乳化機(jī)是攪拌機(jī)的另一形態(tài)，它將水和油的一方分散到另一方中。而均質(zhì)乳化過程是依靠攪拌裝置的機(jī)械作用所產(chǎn)生的剪切力，將分散相撕碎成微小顆粒而分散在連續(xù)相中，形成乳狀均化物。因此，不同的均質(zhì)攪拌裝置制得的乳狀液其分散相的粒度差別很大，而延長攪拌時(shí)間也不能提高分散效果。粒度的大小影響著乳體的內(nèi)在質(zhì)量。好的均質(zhì)攪拌裝置主要應(yīng)滿足乳化力強(qiáng)，分散性能好。粒度直徑一般要小于 2 微米。 乳化機(jī)的用途十分廣泛， 適用于 目前 化妝品 、生物制藥 、霜類產(chǎn)品 、石油化工、涂料以及一些 精細(xì)化工的生產(chǎn)，尤其對基質(zhì)粘度大，固料含量比較高的物 料乳化配制更顯功效 。 6 1.1 乳化機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 1.1.1乳化機(jī)的分類 目前乳化機(jī)的類型按工作原理來分主要有三種：乳化攪拌機(jī)、膠體磨和均質(zhì)器。 乳化機(jī)的類型及結(jié)構(gòu)、性能等與乳狀液微粒的大?。ǚ稚⑿裕┘叭闋钜旱馁|(zhì)量（穩(wěn)定性）有很大的關(guān)系 。一般如現(xiàn)在還在化妝品廠廣泛使用的攪拌式乳化機(jī)，所制得的乳狀液其分散性差，微粒大且粗糙，穩(wěn)定性也較差，也較易產(chǎn)生污染。膠體磨和均質(zhì)器是比較好的乳化設(shè)備，它們所制得的乳狀液微粒小，分散性好，穩(wěn)定性也不錯(cuò)。 近年來乳化機(jī)械有很大進(jìn)步，如真空混合乳化機(jī)，如圖 1.1 所示，其制備 出的乳狀液的分散性和穩(wěn)定性極佳。 圖 1.1 真空混合乳化機(jī) 除了以上的分類，一般還有按乳化燃料來分有重油乳化機(jī)、煤焦油乳化機(jī)、柴油乳化機(jī)，按工作方式來分有 高剪切乳化機(jī) 、多功能混合乳化機(jī)ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 等，按用途來分有瀝青乳化機(jī)、果汁飲料乳化機(jī)、涂料油墨乳化機(jī)、油脂化乳化機(jī)等。如圖 1.2 所示。 6 （ a）高剪切混合乳化機(jī) （ b） VME-10C 真空均質(zhì)乳化機(jī) （ c） SVME-C 型多功能真空均質(zhì)乳化機(jī) （ d） VME-80C 型真空均質(zhì)乳化機(jī) 圖 1.2 各類乳化機(jī) 1.1.2 乳化機(jī)的應(yīng)用 乳化機(jī)是現(xiàn)代國際上普遍采用的一種在真空狀態(tài)下無菌制造乳、膏狀均相產(chǎn)品的設(shè)備，通常被廣泛應(yīng)用在化妝品、醫(yī)藥、食品、化工等行業(yè)。ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 如食品工業(yè)的番茄醬、花生醬、調(diào)味劑、嬰兒食品等；化妝品行業(yè)的雪花膏、美容霜等；醫(yī)藥工業(yè)的油膏、軟膏、乳劑、洗劑、栓劑等；化學(xué)工業(yè)的某些涂料、染色劑等。 基于乳化機(jī)生產(chǎn)的產(chǎn)品大多是給人們直接食用或者外敷的，因此對其衛(wèi)生狀況要求很高，一般都要通過 GMP 認(rèn)證， GMP 是英文 good manufacturing practice 的縮寫，中文的意思是良好作業(yè)規(guī)范，或是優(yōu)良制造標(biāo)準(zhǔn)，是一種特別注重制造過程中產(chǎn)品質(zhì)量與衛(wèi)生安全的自主性管理制度。它是一套適用于制藥、食品等行業(yè)的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，要求企業(yè)從原料、人員、設(shè)施設(shè)備、生產(chǎn)過程、裝運(yùn)輸、質(zhì)量控制等方面按國家有關(guān)法規(guī)達(dá)到衛(wèi)生質(zhì)量要求，形成一套可操作的作業(yè)規(guī)范幫助企業(yè)改善企業(yè)衛(wèi)生環(huán)境，及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中存在的問題，加以改善。 19 1.1.3 國內(nèi)乳化機(jī)的發(fā)展 1988 年，第一臺高剪切乳化機(jī)在中國試制成功（原國營啟東長江廠）。 2000 年，第一臺高剪切乳化機(jī)在納米碳酸鈣 的合成中成功應(yīng)用（內(nèi)蒙蒙西高新技術(shù)）。 2001 年，第一臺高剪切乳化機(jī)應(yīng)用于瀝青 （上海威宇和長安大學(xué)合作）。 2002 年，中國最大的 200KW 乳化機(jī)應(yīng)用成功（克拉瑪依煉油廠）。 2004 年，中國最快的生產(chǎn)用管線式乳化機(jī)（泵）以 8000rpm 的高轉(zhuǎn)速在威宇公司研制成功（北京某研究所）。 1.1.4 國外 乳化機(jī)的發(fā)展 要制造優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的乳狀體產(chǎn)品，除選用合格的原料，適當(dāng)?shù)呐浞?，合理的工藝技術(shù)路線外，設(shè)備的先進(jìn)性就成為關(guān)鍵因素。均質(zhì)乳化機(jī)的技術(shù)ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 關(guān)鍵是其罐內(nèi)三種不同類型的均質(zhì)攪拌裝置。 目前在世界上通行的乳化機(jī)代表 基本上分為三大派系，即美國 ROSS公司，日本 TK 公司及德國 IKA 公司。國內(nèi)雖然已有仿制進(jìn)口的均質(zhì)乳化機(jī)，但某些性能上仍有一定差距。 美國 ROSS 公司是由美國查理斯羅斯父子于 1841 年創(chuàng)建，是專業(yè)性混合設(shè)備制造公司，以生產(chǎn)混合器、混合機(jī)和研磨機(jī)而聞名于世。 ROSS 公司的乳化機(jī)具有分散、混合、乳化、剪切、均質(zhì)的功能，其特點(diǎn)是中心吸料徑向噴射式，以湍流混合為主體，液體的翻動(dòng)劇烈，分散、混合、乳化作用明顯，用戶代表有揚(yáng)州膚美靈。 日本 TK 公司，其公司正式名稱叫特殊機(jī)化工業(yè)株式會(huì)社，創(chuàng)立于 1927年（大阪 福鳥區(qū)）。其乳化機(jī)的特點(diǎn)是軸流式剪切乳化，主要考慮流體上下翻動(dòng)，呈周期復(fù)合分散、乳化、均質(zhì)、混合系統(tǒng)。其產(chǎn)品主要用于化妝品及醫(yī)藥行業(yè)，在中國的典型應(yīng)用代表是北京資生堂。 德國 IKA 公司，具有上百年歷史的德國 IKA 公司在全球有很多分公司，中國廣州的 IKA 公司就是其中之一。 IKA 產(chǎn)品主要在實(shí)驗(yàn)室分析設(shè)備方面有著獨(dú)到的一面，產(chǎn)品注重以分散為主體的功能，因而，在需要進(jìn)行剪切的工況下，就明顯的力不從心，另外在大型工業(yè)設(shè)備方面不具有優(yōu)勢，其用戶代表有深圳小護(hù)士。 1617 1.1.5乳化機(jī)的發(fā)展趨勢 隨著工 業(yè)技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品趨向高檔，乳化設(shè)備外形結(jié)構(gòu)緊湊、精巧，尤其是智能控制技術(shù)的成功運(yùn)用，使得乳化設(shè)備的技術(shù)水平得到了進(jìn)一步的提升。環(huán)保型的乳化設(shè)備產(chǎn)品的開發(fā)成為企業(yè)重要的一項(xiàng)工作。節(jié)能技ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 術(shù)和機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用已到了必須直面的時(shí)候。采用人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)，提高操作的智能化，減少噪聲和振動(dòng)，注重外觀造型設(shè)計(jì)的要求更高。 例如生產(chǎn)食品的乳化機(jī)，通常，用于乳壯物均質(zhì)乳化的乳化機(jī)壓力是150kg/cm左右，若壓力是 200-300 kg/cm，在食品方面則可以滿足任何要求。但近來由于腸胃營養(yǎng)劑等乳化安定，微?；艽龠M(jìn)體 內(nèi)吸收，要求的壓力更高，這樣就需要高壓乳化機(jī)，高壓乳化機(jī)主要用于延長保存時(shí)間，改善口感，食感，保持風(fēng)味，抑制氧化，穩(wěn)定香和色，減少添加劑，高附加值的材料和商品的個(gè)性化。 現(xiàn)在一些混合設(shè)備還根據(jù)混合專家的經(jīng)驗(yàn)和常識，將攪拌混合設(shè)備與自動(dòng)控制技術(shù)相結(jié)合，在混合設(shè)備選型和設(shè)計(jì)中運(yùn)用人工智能技術(shù)（ AI）和基于知識的系統(tǒng)（ KBS），即實(shí)現(xiàn)了混合設(shè)備選型和設(shè)計(jì)的智能化。 1521 2 設(shè)計(jì)任務(wù) 2.1 ZRJ-350 真空乳化機(jī)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn) ZRJ 是真空乳化機(jī)的中文拼音縮寫， 350 是其工作容積的大小。 ZRJ-350真空乳化機(jī)是 根據(jù)化妝品、藥膏類產(chǎn)品的制膏工藝而專門設(shè)計(jì)的 較為先進(jìn)的產(chǎn)品 ，本機(jī)組由預(yù)處理鍋、真空乳化攪拌鍋、真空泵、液壓系統(tǒng)、倒料系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)、工作平臺等部分組成。 本機(jī)組 攪拌器采用變頻無級調(diào)速，能滿足不同粘度物料需求， 操作簡便，性能穩(wěn)定，均質(zhì)性好， 乳化效果好 ， 生產(chǎn)效率高，清洗方便，結(jié)構(gòu)合理，占地面積少，自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。 用途：適用于化妝品廠，藥廠的膏、霜類產(chǎn)品的生產(chǎn)，尤其對基質(zhì)粘ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 度大，固料含量比較高的物料乳化配制更顯功效， 如圖 2.1，圖 2.2 是 ZRJ真空乳化機(jī)設(shè)計(jì)的最終效果圖，而表 2.1 是 ZRJ 真空乳化機(jī)在各個(gè)工作容積下的主要技術(shù)參數(shù)。 圖 2.1 ZRJ350 真空乳化機(jī)全圖 1.擋流板 2.刮板 3.框式攪拌槳 4.均質(zhì)器 5.乳化鍋 6.乳化鍋夾套 7.保溫材料 8.中間（固定）攪拌槳 9.溫度傳感器 圖 2.2 ZRJ 系列真空乳化均質(zhì)鍋內(nèi)部結(jié)構(gòu) 表 2.1 主要技術(shù)參數(shù) ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 型式 全容量 乳化馬達(dá) 攪拌馬達(dá) 外型尺寸 H.P. R.P.M H.P. R.P.M 長 寬 高 全高 BX-ZRJ 100 2 300-3600 1 19-75 1800 800 2000 2650 BX-ZRJ 150 3 500-3600 1 19-75 1900 800 2100 2900 BX-ZRJ 200 3 500-3600 2 19-75 2000 950 2200 3100 BX-ZRJ 300 5 500-3600 3 19-75 2200 1050 2400 3400 BX-ZRJ 500 5 500-3600 3 19-75 2500 1100 2600 3600 BX-ZRJ 650 7.5 500-3600 5 19-75 2750 1200 2950 3950 BX-ZRJ 800 7.5 500-3600 7.5 19-75 2950 1400 3050 4150 BX-ZRJ 1000 10 500-3600 7.5 19-75 3100 1520 3100 4250 其工作原理：物料在水鍋、油鍋內(nèi)通過加熱、攪拌溶解后，采用抽真空的方式吸入乳化鍋內(nèi)，再經(jīng)過乳化鍋內(nèi)的刮壁攪拌漿葉混合攪拌后，再被吸入高速旋轉(zhuǎn)的均質(zhì)器后，經(jīng)過高速旋轉(zhuǎn)的切割輪與固定的切割套之間所產(chǎn)生的強(qiáng)力的剪斷、沖擊、亂流等過程，物料在剪切縫中被迅速切割破碎成微粒，由于乳化鍋內(nèi)處于真空狀態(tài)，物料在攪拌過程中 產(chǎn)生的氣泡會(huì)被及時(shí)的抽走。 其特點(diǎn)：料鍋蓋為自動(dòng)升降式，乳化鍋鍋體是翻轉(zhuǎn)可傾式，便于清洗，并可通過電熱管對鍋夾層內(nèi)的導(dǎo)熱介質(zhì)進(jìn)行加熱來實(shí)現(xiàn)對物料的加溫，加熱溫度任意設(shè)定，自動(dòng)控制。在夾層內(nèi)接入冷卻水即可對物料進(jìn)行冷卻，操作簡單、方便，夾層外設(shè)有保溫層。均質(zhì)器與槳葉攪拌可分開使用，也可同時(shí)使用。而鍋內(nèi) 刮板攪拌器的作用就是將罐壁上的物料不斷刮下，使全部物料能進(jìn)行均衡而充分的熱交換，防止過熱或過冷，從而保證產(chǎn)品受到均勻的攪拌和混合。 乳化設(shè)備對乳化有很大影響，其中之一是攪拌速度對乳化的影響。攪ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 拌速度適中是為使油相 與水相充分的混合， 攪拌速度過低，顯然達(dá)不到充分混合的目的，但攪拌速度過高，會(huì)將氣泡帶入體系，使之成為三相體系，而使乳狀液不穩(wěn)定。 因此在設(shè)計(jì)過程中要注意轉(zhuǎn)速的控制和密封條件的保持。 12 2.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容 本課題來自于上海貝思特包裝機(jī)械有限公司。乳化機(jī)主要就是為了攪拌混合所加的物料，使物料能夠得到充分均勻的混合，因此本文所要設(shè)計(jì)的內(nèi)容就是 ZRJ-350A 真空乳化機(jī)的攪拌系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)。 2.3 設(shè)計(jì)目的 真空乳化機(jī)是食品、藥品、化妝品等生產(chǎn)過程中的專用設(shè)備，而我國現(xiàn)今的乳化設(shè)備在設(shè)計(jì)和機(jī)械性能方面還有一些缺 陷，所以該課題目的在于通過設(shè)計(jì)新穎的攪拌系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)，提高真空乳化機(jī)的乳化效果并能在衛(wèi)生要求方面順利通過國家的 GMP 認(rèn)證。 2.4 主要技術(shù)指標(biāo) 工作容積： 350L 刮板漿轉(zhuǎn)速： (10 60)r/min，無級調(diào)速，功率 0.92KW 均質(zhì)器轉(zhuǎn)速： (500 2900) r/min，無級調(diào)速，功率 4.62KW 使用年限： 5 年 2.5 設(shè)計(jì)步驟 2.5.1 調(diào)研并寫出開題報(bào)告 作者通過各種渠道查找與本課題相關(guān)的資料文獻(xiàn)，仔細(xì)研讀后，了解并熟悉掌握相關(guān)的知識和內(nèi)容 乳化機(jī)的工作原理以及工作方式，然后ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 在知道設(shè)計(jì)任務(wù) 后開始構(gòu)思設(shè)計(jì)過程，并著手撰寫開題報(bào)告以及英文文獻(xiàn)的翻譯。 2.5.2 總體方案的論證 在前期調(diào)研的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一些總體方案并且對這些方案的優(yōu)缺點(diǎn)加以比較，從中選出最符合本課題要求的方案確定為最終方案。 2.5.3 傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)并繪制合理的傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)的原理圖。 2.5.4 電動(dòng)機(jī)的選擇、運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 根據(jù)給定的刮板槳轉(zhuǎn)速和均質(zhì)器轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，選擇適當(dāng)功率的電機(jī)，計(jì)算并記錄運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)。 2.5.5 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 由攪拌輪單向轉(zhuǎn)動(dòng)攪拌，采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)，計(jì)算 蝸輪蝸桿的傳動(dòng)比，并計(jì)算和校核蝸輪蝸桿的強(qiáng)度。 2.5.6 軸系的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)所選電動(dòng)機(jī)的功率以及蝸輪蝸桿的傳動(dòng)比來設(shè)計(jì)各個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的機(jī)械結(jié)構(gòu)，并根據(jù)攪拌軸及其葉輪所受到的力計(jì)算最大扭矩和最大彎矩，校核所設(shè)計(jì)的軸系結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，以達(dá)到適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)。 2.5.7 軸承類型的選擇和壽命計(jì)算 根據(jù)傳動(dòng)軸的機(jī)械結(jié)構(gòu)選擇合理的軸承，并選擇合理的密封和潤滑措施，并計(jì)算校核其強(qiáng)度。 2.5.8 鍵的強(qiáng)度校核 根據(jù)軸和聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選擇適當(dāng)?shù)逆I，并計(jì)算校核其強(qiáng)度。 ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 2.5.9 撰寫論文和答辯 由所設(shè)計(jì)的各參數(shù)和機(jī)構(gòu)圖撰寫論文 ，并做到熟悉掌握每一個(gè)部件的設(shè)計(jì)過程及原理，充分做好答辯的準(zhǔn)備。 3 設(shè)計(jì)方案的擬定 3.1 參考方案 在對本課題的調(diào)研和研究后，了解了真空乳化機(jī)的攪拌系統(tǒng)，傳動(dòng)系統(tǒng)和一些技術(shù)要求，于是確定了兩套參考方案。 方案一：傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)，攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用單向轉(zhuǎn)動(dòng)攪拌。 方案二：傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用圓錐齒輪傳動(dòng)，攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用雙向轉(zhuǎn)動(dòng)攪拌。 3.2 兩套參考方案的比較 第一套方案中傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)，這樣就能帶動(dòng)攪拌的葉輪，使其能夠進(jìn)行單個(gè)方向的攪拌轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就可以使中間攪拌轉(zhuǎn)動(dòng)軸只有兩層，這種 方案可以使乳化機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為緊湊，這樣就能減低一定的生產(chǎn)成本，而且這種結(jié)構(gòu)有助于潤滑油的密封，使得在乳化過程中，產(chǎn)品不被污染。 第二套方案中的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用圓錐齒輪傳動(dòng)，這樣可以帶動(dòng)攪拌葉輪進(jìn)行雙向的攪拌轉(zhuǎn)動(dòng)，為了達(dá)到這樣的效果，中間的轉(zhuǎn)動(dòng)軸就要有三層，這種方案由于可以進(jìn)行相反兩個(gè)方向的攪拌轉(zhuǎn)動(dòng)，可以使物料充分得到均勻混合，但同時(shí)會(huì)使得結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，這樣就使生產(chǎn)成本提高，而且ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21 結(jié)構(gòu)越復(fù)雜產(chǎn)生潤滑油泄露的幾率也越大，這樣就會(huì)造成在乳化過程中，產(chǎn)品受到污染。 3.3 設(shè)計(jì)方案的最終確定 通過對兩套方案的比較，最 終本文決定采用第一套方案。因?yàn)榈谝惶追桨冈诮Y(jié)構(gòu)上較為緊湊，尤其是中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸部分夾層只有兩層，這樣一來可以明顯減少潤滑油泄露的幾率，雖然單向攪拌沒有雙向攪拌來得能使物料得到很充分的混合，但由于真空乳化機(jī)生產(chǎn)的大多是食品，藥物等供人們食用的產(chǎn)品，所以很忌諱其產(chǎn)品受到污染。 4 ZRJ-350A 真空乳化機(jī)各系統(tǒng)分析 由于本文設(shè)計(jì)的是 ZRJ-350A 真空乳化機(jī)的攪拌系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)，所以作者就對這兩大系統(tǒng)作必要的分析，如圖 4.1。 電動(dòng)機(jī)2電動(dòng)機(jī)1 蝸輪蝸桿軸 1軸 2軸 3攪拌漿2攪拌漿1均質(zhì)器刮板漿 ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 圖 4.1 ZRJ-350A 真空乳化機(jī)攪拌系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)的簡圖 4.1 傳動(dòng)系統(tǒng)分析 ZRJ-350A 真空乳化機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)：由電動(dòng)機(jī) 2 輸出相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩，通過聯(lián)軸器連接電機(jī)軸和蝸桿軸，再由蝸輪蝸桿作為傳動(dòng)零件分配適當(dāng)?shù)膫鲃?dòng)比，通過鍵使蝸桿能使軸 1 轉(zhuǎn)動(dòng)，又因?yàn)殡妱?dòng)機(jī) 2 有著變頻功能，能夠?qū)崿F(xiàn)無級調(diào)速，從而使得軸 1 能夠在規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)軸 1 能帶用攪拌漿 2 以及 外側(cè)攪拌槳周圍的刮板漿轉(zhuǎn)動(dòng)。 由電動(dòng)機(jī) 1 輸出相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩，通過聯(lián)軸器使得電機(jī)軸與軸 3 相連接，由于電動(dòng)機(jī) 1 有變頻功能，能夠?qū)崿F(xiàn)無級調(diào)速，所以軸 3 能夠在規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng) 。而軸 2 是不轉(zhuǎn)動(dòng)的。 4.2 攪拌系統(tǒng)分析 液面板軸 2軸 3 ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23 圖 4.2 軸 2的固定方式 ZRJ-350A 真空乳化機(jī)的攪拌系統(tǒng)： 主要由攪拌槳和均質(zhì)器這兩部分組成。攪拌槳主要負(fù)責(zé)低速攪拌，把物料不斷切割，翻轉(zhuǎn)，再重新組合。外側(cè)攪拌槳的周圍還有一些刮板，用于把黏結(jié)在鍋壁上的物料刮下，重新攪拌。均質(zhì)器則用于高速軸的攪拌，在高速的旋轉(zhuǎn)中重復(fù)著把物料吸入 剪切 分割 送出 在重新吸入這一過程，是乳化機(jī)最重要的部件。 如圖 4.1，軸 1 與攪拌漿 2以及 外側(cè)攪拌槳周圍的 刮板漿相連接的 ，于是軸 1 的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)了攪拌漿 2和 刮板漿 相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)。又如圖 4.2，液面板用于固定軸 2 使之不轉(zhuǎn)動(dòng)，而攪拌漿 1 與軸 2 相連接，所以是固定不轉(zhuǎn)動(dòng)的，因此攪拌漿 2 在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)和攪拌漿 1 會(huì)產(chǎn)生一定的剪切力，達(dá)到一定的混合攪拌的功能，而軸 3 是與均質(zhì)器直接相連的，軸 3 的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)均質(zhì)器的轉(zhuǎn)動(dòng)，由于均質(zhì)器是達(dá)到 500-2900r/min，屬于高速轉(zhuǎn)動(dòng)，攪拌漿 2 的轉(zhuǎn)速只有 10-60 r/min，所以物料的高速攪拌主要是靠均質(zhì)器。 5 傳動(dòng)方案確定 5.1 傳動(dòng)方案 本傳動(dòng)裝置是由均質(zhì)器部分 電動(dòng)機(jī)直接傳動(dòng)均質(zhì)攪拌 葉，和單向攪拌系統(tǒng) 蝸輪蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)方式組合而成的。均質(zhì)器的攪拌是高速且可無級調(diào)速的，而單向攪拌系統(tǒng)是慢速且可無級調(diào)速的。 5.1.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 5.1.1.1 選型說明 工業(yè)上一般采用三相交流電源，無特殊要求一般選三相交流異步電動(dòng)機(jī)。本設(shè)計(jì)中均質(zhì)器部分的傳動(dòng)采用 YVP 系列變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī) ，ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24 YVP 系列變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)采用 AMCAD 設(shè)計(jì)而成，可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的無 級 調(diào)速，具有運(yùn)行噪聲低，轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)，節(jié)能效果明顯，調(diào)整性能好，調(diào)整比寬等優(yōu)點(diǎn)，能和國內(nèi)外各類變頻裝置相配套。 電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式，按安裝位 置不同，有臥式和立式兩類。本設(shè)計(jì)中均質(zhì)器傳動(dòng)采用立式安裝，單向攪拌部分采用臥式安裝。 5.1.1.2 電動(dòng)機(jī)容量的選擇 合理的確定電動(dòng)機(jī)的額定功率，決定電動(dòng)機(jī)的功率時(shí)要考慮電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱過載能力和起動(dòng)能力。 （一） 均質(zhì)器部分 (1) 工作機(jī)所需功率（均質(zhì)器輸入功率） 4.62wP kw (2) 電動(dòng)機(jī)輸出功率dP： 由資料 2 p.7 式（ 2-4）得：wd PP (5.1) 聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率： 1 0.99 ； 滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率：2 0.99 ； 傳動(dòng)裝置總效率： 3312 0 . 9 9 0 . 9 9 0 . 9 6 故電動(dòng)機(jī)輸出功率： 4 . 6 2 4 . 8 10 . 9 6wd PP k w (5.2) (3) 電動(dòng)機(jī)額定功率選擇 由于 d edPP 由資料 5的表 1選： 5.5edP kw (4) 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 mn 的確定 ： 由資料 2 p.8 式（ 2-6）得： dwn i n (5.3) ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25 式中 : dn 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍； i 傳動(dòng)比范圍； 由傳動(dòng)設(shè)計(jì)，可知： i=1 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為： 2 9 0 0 / m inmnr 因此參照 YVP 系列電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)，外形和安裝尺寸 ，綜合考慮其傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格等因素后，決定選用同步轉(zhuǎn)速為 2900r/min的電動(dòng)機(jī)。 (5) 電動(dòng)機(jī)型號及安裝尺寸： 根據(jù)選定的電動(dòng)機(jī)的類型，結(jié)構(gòu)型式，功率為 5.5 kw，轉(zhuǎn)速為 2900r/min，結(jié)合 YVP 系列電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)，選用 YVP132S1-2型的電動(dòng)機(jī)，如表 5.1，表 5.2，和圖 5.1。 表 5.1 電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù) 電動(dòng)機(jī)型號 額定功率 （ kw） 同步轉(zhuǎn)速 （ r/min） 電流 （ A） 額定轉(zhuǎn)矩 （ Nm） YVP132S1-2 5.5 2900 10.9 17.5 表 5.2 電動(dòng)機(jī)的外型和安裝尺寸 電動(dòng)機(jī)型號 M T N E D FGD L G YVP132S 265 4 230 80 38 108 530 33 AC AD HF S 275 210 315 4X 15 ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 圖 5.1 電動(dòng)機(jī)外形示意圖 (6) 傳動(dòng)比分配： 總傳動(dòng)比： 2900 12900mwnin (5.5) (7) 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)： 設(shè)：電動(dòng)機(jī)軸為 0軸 與聯(lián)軸器聯(lián)接的高速軸為 I軸 各軸的轉(zhuǎn)速： 第 0 軸：0 2 9 0 0 / m i nmn n r 第 I 軸： 0 2900 2 9 0 0 / m i n1nnri 各軸的輸入功率： 第 0 軸：0 5 .5edP P k w 第 I 軸：1 5 . 5 0 . 9 9 5 . 4 5edP P k w 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩： 第 0 軸：0005 . 59 5 5 0 9 5 5 0 1 8 . 1 12900PT N mn (5.6) 第 I 軸： 5 . 4 59 5 5 0 9 5 5 0 1 7 . 9 52900PT N mn 數(shù)據(jù)整理成表 5.3： ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 27 表 5.3 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)匯總表 軸號 轉(zhuǎn)速 n (r/min) 功率（ kw） 轉(zhuǎn)矩 T(Nm) 傳動(dòng)比 i 效率 輸入 輸出 輸入 輸出 第 0 軸 2900 5.5 18.11 1 0.99 第 I 軸 2900 5.5 5.45 18.11 17.95 1 0.98 （二） 攪拌漿部分： (1) 工作機(jī)所需功率： 0.92wP kw (2) 蝸輪蝸桿軸輸出功率zP： 230 . 9 2 1 . 2 70 . 9 9 0 . 7 3wzPP k w 由資料 2的表 2-4得： 滾動(dòng)軸 承傳動(dòng)效率：2 0.99 ； 蝸輪蝸桿傳動(dòng)效率：3 0.73 ； (3) 電動(dòng)機(jī)輸出功率dP： 由資料 2 p.7 式（ 2-4）：zd PP 由資料 2的表 2-4得： 聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率：1 0.99 滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率：2 0.99 傳動(dòng)裝置總效率：12 0 . 9 9 0 . 9 9 0 . 9 6 故電動(dòng)機(jī)輸出功率： 1 . 2 7 1 . 3 20 . 9 6zd PP k w (4) 電動(dòng)機(jī)額定功率選擇 ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 28 由于 d edPP 由資料 5選： 1.5edP kw (5) 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速mn的確定： 由資料 2 p.8 式（ 2-6）得： dwn i n 式中： dn 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍 ； i 蝸輪蝸桿傳動(dòng)比范圍； 由傳動(dòng)設(shè)計(jì)可知： ( 1 0 4 0 ) 6 0 ( 6 0 0 2 4 0 0 ) / m i ndwn i n r 可選擇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為： ( 6 0 0 2 4 0 0 ) / m i nmnr 參照 YVP 系列電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)，外形和安裝尺寸，綜合考慮其傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格等因素后，決定選用輸出轉(zhuǎn)速為 720 r/min 的電動(dòng)機(jī)。 (6) 電動(dòng)機(jī)型號及安裝尺寸： 根據(jù)選定的電動(dòng)機(jī)的類型，結(jié)構(gòu)型式，功率為 1.5 kw，轉(zhuǎn)速為 720r/min，結(jié)合 YVP 系列電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)，選用 YVP100L-6 型的電動(dòng)機(jī)，如表 5.4，表 5.5，和圖 5.2。 表 5.4 電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù) 電動(dòng)機(jī)型號 額定功率 （ kw） 輸出轉(zhuǎn)速 （ r/min） 電流 （ A） 輸出轉(zhuǎn)矩 （ N m） YVP100L-6 1.5 720 4.4 14.0 ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 29 表 5.5 電動(dòng)機(jī)的外型和安裝尺寸 電動(dòng)機(jī)型號 H A B C D E L G YVP100L 100 160 140 63 28 60 430 24 K AB AD AC HD FGD 12 205 180 215 245 87 圖 5.2 電動(dòng)機(jī)外形示意圖 (7) 傳動(dòng)比分配： 總傳動(dòng)比： 720 1260mwnin (8) 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 設(shè)：電動(dòng)機(jī)軸為 0軸 蝸輪蝸桿軸為 I 軸 刮板槳傳動(dòng)軸為軸（軸套最外軸） 各軸的轉(zhuǎn)速： 第 0 軸：0 7 2 0 / m innr 第 I 軸： 0 720 6 0 / m i n12nnri 第軸： 6 0 / m i nn n r 各軸的輸入功率： ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 30 第 0 軸：0 1 .5edP P k w 第 I 軸：01 1 . 5 0 . 9 9 5 1 . 4 9P P k w 第 II 軸：23 1 . 4 9 0 . 9 9 0 . 7 3 1 . 0 8P P k w 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩： 第 0 軸：0001 . 59 5 5 0 9 5 5 0 1 9 . 9 0720PT N mn 第 I 軸： 1 . 4 99 5 5 0 9 5 5 0 2 3 7 . 1 660PT N mn 第 II 軸： 1 . 0 89 5 5 0 9 5 5 0 1 7 1 . 9 060PT N mn 數(shù)據(jù)整理成表 5.6： 表 5.6 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)匯總表 軸號 轉(zhuǎn)速 n 功率（ kw） 轉(zhuǎn)矩 T（ Nm ） 傳動(dòng)比 i 效率 (r/min) 輸入 輸出 輸入 輸出 第 0軸 720 1.5 19.9 1 0.995 第 I軸 60 1.5 1.49 19.9 237.16 12 0.985 第軸 60 1.49 1.08 237.16 171.9 1 0.985 6 傳動(dòng)零件的強(qiáng)度校核 6.1 蝸輪蝸桿傳動(dòng) 6.1.1 主要傳動(dòng)參數(shù) 由資料 4的表 4-1-7得： ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 31 表 6.1 蝸輪與蝸桿的參數(shù)匹配 中心距 a (mm) 傳動(dòng)比 i 模數(shù) m (mm) 蝸桿分度圓直徑1d (mm) 蝸桿頭數(shù)1z 蝸輪齒數(shù)2z 蝸輪變位系數(shù)2x 180 12 6.3 63 4 48 -0.4286 6.1.2 蝸輪蝸桿的強(qiáng)度校核計(jì)算 由資料 4的表 4-3-4得： 普通圓柱蝸桿傳動(dòng)蝸輪的強(qiáng)度計(jì)算公式： 按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)： 23 3 222 . 2 ( ) ( )EHPZm q T K m mz (6.1) 按接觸強(qiáng)度校核： 23223 . 2 6 ( )H E H PTK Z M P aq m Z (6.2) 按彎曲強(qiáng)度校核：22322 ()c o sF F PT K Y M P aq m z (6.3) 式中：VK K K 載荷系數(shù) 2229549000 PT n =237160 N mm EZ 材料性能系數(shù) ；H P H P O H L F P F P O F LKK 許用應(yīng)力 (1) 按接觸強(qiáng)度校核： 321 ( ) (1 )pzKm (6.4) 式中： 蝸桿變形系數(shù)，由資料 4的表 4-3-9得： =70 pm 蝸輪上按時(shí)間計(jì)的平均轉(zhuǎn)矩與最大轉(zhuǎn)矩 的比值，pm=0.59 3481 ( ) (1 0 . 5 9 ) 1 . 1 370K ， 1.2VK ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 32 1 . 1 3 1 . 2 1 . 3 6K 由資料 4的表 4-3-4得 ： 162EZ ， 代入式 (6.2) 由資料 4的表 4-3-5得 ： 10q ， 代入式 (6.2) 得：322 3 7 1 6 0 1 . 3 63 . 2 6 1 6 2 2 9 . 5 7 ( )1 0 6 . 3 4 8H M P a 由資料 4的表 4-3-6得：HP 113MPa 2 9 . 5 7 ( )H H PM P a 按接觸強(qiáng)度校核合格。 (2) 按彎曲強(qiáng)度校核： 由資料 4的表 4-3-10得：2 2.25Y 由資料 4的表 4-1-6得： 21 48 05 32 2 3 7 1 6 0 1 . 3 6 2 . 2 5 1 3 . 0 21 0 6 . 3 4 8 c o s 2 1 4 8 0 5 F M P a 89 10FLFEK N ， 726 0 6 0 6 0 1 0 0 0 0 3 . 6 1 0FEN n t 89710 1 . 1 23 . 6 1 0FLK 由資料 4的表 4-3-8得： 42FPO 4 2 1 . 1 2 4 7 . 0 4FP M P a 1 3 . 0 2F F PM P a 按彎曲強(qiáng)度校核合格。 7 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核 7.1 最外軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核 7.1.1 最外軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 33 (1) 最外軸上的功率 P， 轉(zhuǎn)速 n以及轉(zhuǎn)矩 T： 1.08P kw ， 60 / m innr ， 1 7 1 .9 0T N m (2) 初步確定軸的最小直徑： 最外軸選用材料： 1Cr18Ni9Ti 由資料 3的表 15-3得：0 130A 3m i n 0 4 1 . 0 6( 1 )PdA n =62.17mm (7.1) 式中： 空心軸的內(nèi)徑與外徑之比，通常取 0.5-0.6 按直徑長度系列值取 110d mm (3) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： d1d2 圖 7.1 最外軸的結(jié)構(gòu) 如圖 7.1，1 110d mm， 該段軸伸的需要安裝軸承，初選軸承 7222E，其外型尺寸為 110 200 41，2 72d mm，為了軸向固定軸承3 64d mm。1 655L mm，由于安裝軸承，所以2 224L mm。 7.1.2 最外軸的強(qiáng)度校核 (1) 作用在蝸桿上的力： ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 34 2 2 2 3 7 1 6 0 7 5 2 8 . 8 963tTFNd 蝸 桿 (7.2) 2 2 3 7 1 6 0 2 1 5 9 7 . 0 4297aTd 蝸 輪 (7.3) 1 5 9 7 . 0 4 2 0 5 8 1 . 2 8rF F a t g t g N (7.4) (2)求軸上的載荷： a) 在水平面內(nèi)： 21127 5 2 8 . 8 9 4 7 3 . 1 7 6 0 6 6 . 2 15 4 2 . 5 8tNHFLFNLL (7.5) 12127 5 2 8 . 8 9 6 9 . 4 2 9 6 3 . 2 85 4 2 . 5 8tNHFLLL (7.6) 11 6 0 6 6 . 2 1 6 9 . 4 2 4 2 1 1 1 6 . 3 0H N HM F L N m m (7.7) b) 在垂直面內(nèi)： 1 5 9 7 . 0 4 1 1 0 8 7 8 3 7 . 222aa DM F N m m (7.8) 231125 8 1 . 2 8 4 7 3 . 1 7 8 7 8 3 7 . 2 1 2 9 6 . 1 9 1 3 3 . 1 75 4 2 . 5 86 6 3 . 1 7r a QVF L M F LFLLN (7.9) 1 1 2 3212()5 8 1 . 2 8 6 9 . 4 2 8 7 8 3 7 . 2 1 2 9 6 . 1 9 6 7 5 . 7 55 4 2 . 5 81 3 7 8 . 0 7r a QVF L M F L L LFLLN (7.10) 1 1 1 6 6 3 . 1 7 6 9 . 4 2 4 6 0 3 7 . 2 6VVM F L N m m (7.11) 21 4 6 0 3 7 . 2 6 8 7 8 3 7 . 2 1 3 3 8 7 4 . 4 6V V aM M M N m m (7.12) 3 1 1 2 2()6 6 3 . 1 7 5 4 2 . 5 8 5 8 1 . 2 8 4 7 3 . 1 7 8 7 8 3 7 . 2 1 7 2 6 1 5 . 7 2V V r aM F L L F L M N m m (7.13) c) 總彎矩： ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 35 2211224 2 1 1 1 6 . 3 0 4 6 0 3 7 . 2 6 4 2 3 6 2 5 . 2 7HVM M MN m m (7.14) 2222224 2 1 1 1 6 . 3 0 1 3 3 8 7 4 . 4 6 4 4 1 8 8 3 . 8 2HVM M MN m m 2233224 2 1 1 1 6 . 3 0 1 7 2 6 1 5 . 7 2 4 5 5 1 2 1HVM M MN m m 由資料 3p364 式（ 15-4）得： 2211 )( TMM ca (7.15) 取 6.0 ， 則有： 221122()4 2 3 6 2 5 . 2 7 ( 0 . 6 1 7 1 9 0 0 ) 4 3 6 0 0 0 . 2 6caM M TN m m 222222()4 4 1 8 8 3 . 8 2 ( 0 . 6 1 7 1 9 0 0 ) 4 5 3 7 6 1 . 1 4caM M TN m m d) 根據(jù)軸的計(jì)算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖（如圖 7.2）： ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 36 21FaFtF d2F r2F d1F r1L 1 = 5 5 L 2 = 7 0 . 8 3 L 3 = 1 1 7 . 8 4F N H 2FaF rF N H 1F rFaMaF N V 1F N V 2c)b)a)M HM HM VM V1M V2M V3d)e)Tf) 圖 7.2 軸的載荷分析圖 數(shù)據(jù)整理成表 7.1： 表 7.1 軸的受力情況 ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 37 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F FNH1=6066.21 N FV1=663.17 N FNH2=963.28 N FV2= 1378.07 N 彎矩 M MH= 421116.3 Nmm MV1=46037.26 Nmm MV2=133874.46 Nmm MV3=172615.72 Nmm 總彎矩 M1= 423625.27 Nmm M2= 441883.82 Nmm M3=455121 Nmm 扭矩 T T=171900 Nmm 計(jì)算彎矩 Mca Mca1= 436000.26 Nmm Mca2= 453761.14 Nmm (2) 彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度： 由資料 3的表 15-1得：1 4 5 M P a 1334 5 3 7 6 1 . 1 4 3 . 4 10 . 1 0 . 1 1 1 0c a c ac a aMM MPWd 該軸強(qiáng)度合格。 7.2 中間軸的結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核 7.2.1 中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1) 中間軸上的功率： P中 間， 轉(zhuǎn)速： n中 間以及轉(zhuǎn)矩： T中 間 5 .4 5P kw中 間 ， 2 9 0 0 / m i nnr中 間 ， 1 7 .9 5T N m中 間 (2) 初步確定軸的最小直徑： 中間軸選用材料： 45號鋼 由資料 3的表 15-3得：0 120A 3m i n 0 1 . 0 7PdA n中 間中 間=25.64mm 按直徑長度系列值取 35d mm (3) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 38 d1d2d3d4 圖 7.3 中間軸的結(jié)構(gòu) 如圖 7.3， 1 25d mm， 該段軸伸的左側(cè)需要安裝軸承，初選軸承 6006，其外型尺寸為 30 55 13 ，因此2 30d mm，為了軸向固定軸承3 35d mm。又因?yàn)?d上要安裝軸承，初選軸承 6207，其外型尺寸為 35 72 17 ，因此4 35d mm， 1 110L mm，由于安裝軸承，所以2 26L mm，3 595L mm，4 1100L m m。 7.2.2 中間軸的強(qiáng)度校核 中間軸只受扭矩 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算 中間軸的強(qiáng)度 由資料 2的表 15-3得： 2 0 3 5T M P a 35 . 4 59550000500 1 3 . 2 4 0 . 2 3 4TTTTW 中 間 (7.15) 該軸強(qiáng)度合格。 7.3 蝸桿軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核 7.3.1 蝸桿軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 39 (1) 蝸桿軸上的功率 P， 轉(zhuǎn)速 n以及轉(zhuǎn)矩 T： 1.49P kw ， 60 / m innr ， 2 3 7 .1 6T N m (2) 初步確定軸的最小直徑 蝸桿軸選用材料： 40Cr 由資料 3的表 15-3得：0 110A 3m i n 0 1 . 0 6 , 0 . 8 dPd M a x A dn (7.16) 式中：d 電動(dòng)機(jī)軸直徑， YVP100L-6 型電動(dòng)機(jī)的電機(jī)軸為 28mm 3 1 . 4 9m i n 1 1 0 1 . 0 6 , 0 . 8 2 8 60 3 4 . 0 2 , 2 2 . 4 3 4 . 0 2d M a xM a x m m 按直徑長度系列值取 40d mm (3) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： d1d2d3 圖 7.4 蝸桿軸的結(jié)構(gòu) 如圖 7.4，1 40d mm， 該段軸伸的左側(cè)需要安裝軸承，所以為了方便軸承的安裝拆卸又需要通過骨架式旋轉(zhuǎn)唇形密封裝置進(jìn)行密封，初選軸承30205，其外型尺寸為 50 90 20 ，因此2 50d mm，為了軸向固定軸承ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 40 3 64d mm。1 67L mm，由于安裝軸承，所以2 24L mm。 7.3.2 蝸桿軸的強(qiáng)度 校核 (1) 作用在蝸桿上的力： 2 2 2 3 7 1 6 0 7 5 2 8 . 8 963tTFNd 蝸 桿 2 2 3 7 1 6 0 2 1 5 9 7 . 0 4297aTd 蝸 輪 1 5 9 7 . 0 4 2 0 5 8 1 . 2 8rF F a t g t g N (2)求軸上的載荷： a) 在水平面內(nèi)： 21127 5 2 8 . 8 9 1 1 9 . 4 6 3 7 6 3 . 8 12 3 8 . 9 6tNHFLFNLL 12127 5 2 8 . 8 9 1 1 9 . 5 3 7 6 5 . 0 82 3 8 . 9 6tNHFLLL 11 3 7 6 3 . 8 1 1 1 9 . 5 4 4 9 7 7 5 . 3H N HM F L N m m b) 在垂直面內(nèi)： 1 5 9 7 . 0 4 7 5 . 6 6 0 3 6 8 . 1 122aa DM F N m m 231125 8 1 . 2 8 1 1 9 . 4 6 6 0 3 6 8 . 1 1 1 2 9 6 . 1 9 8 42 3 8 . 9 64 9 3 . 6r a QVF L M F LFLLN 1 1 2 3212()5 8 1 . 2 8 1 1 9 . 5 6 0 3 6 8 . 1 1 1 2 9 6 . 1 9 3 2 2 . 9 62 3 8 . 9 61 2 0 8 . 5 1r a QVF L M F L L LFLLN 1 1 1 4 9 3 . 6 1 1 9 . 5 5 8 9 8 5 . 2VVM F L N m m ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 41 21 5 8 9 8 5 . 2 6 0 3 6 8 . 1 1 1 1 9 3 5 3 . 3 1V V aM M M N m m 3 1 1 2 2()4 9 3 . 6 2 3 8 . 9 6 5 8 1 . 2 8 1 1 9 . 4 6 6 0 3 6 8 . 1 1 1 0 8 8 7 9 . 0 6V V r aM F L L F L M N m m c) 總彎矩： 2211224 4 9 7 7 5 . 3 5 8 9 8 5 . 2 4 5 3 6 2 6 . 5 8HVM M MN m m 2222224 4 9 7 7 5 . 3 1 1 9 3 5 3 . 3 1 4 6 5 3 4 1 . 8 5HVM M MN m m 2233224 4 9 7 7 5 . 3 1 0 8 8 7 9 . 0 6 4 6 2 7 6 6 . 1 1HVM M MN m m 由資料 3p364 式（ 15-4）得： 2211 )( TMM ca 取 6.0 ，則有 2211 ()4 4 9 7 7 5 . 3 ( 0 . 6 2 3 7 1 6 0 ) 4 7 1 7 4 7 . 7 8caM M TN m m 222222()4 6 5 3 4 1 . 8 5 ( 0 . 6 2 3 7 1 6 0 ) 4 8 6 6 1 1 . 9 5caM M TN m m d) 根據(jù)軸的計(jì)算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖（如圖 7.5）： ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 42 FaFrFtL 1 = 1 1 9 . 5 L 2 = 1 1 9 . 5 L 3 = 8 4F rFaF N H 1F N H 2F rFaMaF N V 1F N V 2c)b)a)M HM HM VM V1M V2M V3Td)e)f) 圖 7.5 軸的載荷分析圖 ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 43 數(shù)據(jù)整理成表 7.2： 表 7.2 軸的受力情況 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F FNH1=3763.81 N FV1=493.6 N FNH2=3765.08 N FV2= 1208.51 N 彎矩 M MH= 449775.3 Nmm MV1=58985.2 Nmm MV2=119353.31 Nmm MV3=108879.06 Nmm 總彎矩 M1= 453626.58 Nmm M2= 486611.95 Nmm M3= 462766.11 Nmm 扭矩 T T= 237160 Nmm 計(jì)算彎矩 Mca Mca1= 471747.78 Nmm Mca2= 486611.95 Nmm (2) 彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度： 由資 料 3的表 15-1得：1 7 0 M P a 1334 8 6 6 1 1 . 9 5 1 1 . 2 60 . 1 0 . 1 7 5 . 6c a c ac a aMM MPWd 該軸強(qiáng)度合格。 8 軸承的壽命驗(yàn)算 8.1 各軸上所用的軸承 在軸的設(shè)計(jì)計(jì)算中，已經(jīng)分別完成了對各軸的軸頸尺寸的確定?，F(xiàn)軸承分配如下表 8.1： ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 44 表 8.1 軸承的分配 編號 軸承型號 所在軸 明細(xì)表中對應(yīng)的標(biāo)號 1 6210 蝸桿軸 104 2 7222E 最外軸 72 3 1222 最外軸 16 4 1213 刮板軸 92 5 6007 中間軸 49 6 6306 中間軸 95 7 6007 中間軸 23 8 6006 中間軸 29 8.2 各個(gè)軸承的壽命驗(yàn)算 8.2.1預(yù)期壽命 在設(shè)計(jì)任務(wù)書中，給定該傳動(dòng)裝置的工作年限為 5 年，雙班制，則預(yù)期其工作壽命為： 5 2 5 0 4 2 1 0 0 0 0hLh 8.2.2 軸承 1 的壽命驗(yàn)算 (1) 受力分析：如圖 8.1 ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 45 FaFrFtL 1 = 1 1 9 . 5 L 2 = 1 1 9 . 5 L 3 = 8 4F rFaF NH1F NH2F rFaMaF NV1F NV2c)b)a) 圖 8.1 軸系部件受力簡圖 1 2 3 7 .1 6T N m 2 2 2 3 7 1 6 0 7 5 2 8 . 8 963tTFNd 蝸 桿 2 2 3 7 1 6 0 2 1 5 9 7 . 0 4297aTd 蝸 輪 1 5 9 7 . 0 4 2 0 5 8 1 . 2 8rF F a t g t g N 28 4 1 1 9 . 5 6 3 3 2 3 0q r a r vF F F F 2 2 4 0 .6 5rvFN 12 2 4 0 . 6 5 1 2 9 6 . 1 9 5 8 1 . 2 8 9 5 5 . 5 6r v r v q rF F F F N ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 46 2 3 2 3 1 1 9 . 5r H tFF 2 2 7 8 5 .4 6rHFN 12 7 5 2 8 . 8 9 2 7 8 5 . 4 6 4 7 4 3 . 4 3r H t r HF F F N 221 1 1 4 8 3 8 . 7 2r r v r HF F F N 222 2 2 2 7 9 5 . 8 4r r v r HF F F N 1 1 5 9 7 .0 4aFN 2 0aFN (2) 求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷 P1和 P2： 由資料 3的表 13-5得： 110.3arFF 1 0.56X 1 1.3Y 220arFF 2 1X 2 0Y 由資料 3的表 13-6得： 1.2pf 1 1 1 1 1()1 . 2 ( 0 . 5 6 4 8 3 8 . 7 2 1 . 3 1 5 9 7 . 0 4 ) 5 7 4 3p r aP f X F Y FN 2 2 2 2 2()1 . 2 (1 2 7 9 5 . 8 4 0 ) 3 3 5 5p r aP f X F Y FN (3) 驗(yàn)算軸承的壽命： 12PP 則： 66 31 0 1 0 2 7 0 0 0( ) ( ) 2 8 8 6 5 . 0 5 1 0 0 0 06 0 6 0 6 0 5 7 4 3h CL h hnP 該軸承壽命合格。 8.2.3軸承 2的壽命驗(yàn)算 ZRJ-350A 真空乳化機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 47 (1) 受 力分析：如圖 8.2 21FaFrFtF d2F r2F d1F r1L 1 = 5 5 L 2 = 7 0 . 8 3 L 3 = 1 1 7 . 8 4F NH2FaF rF NH1F rFaMaF NV