飼料自動(dòng)混合攪拌機(jī)設(shè)計(jì)源文件
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畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告
設(shè) 計(jì) 題 目: 飼料自動(dòng)混合攪拌機(jī)
院 系 名 稱: 機(jī)電工程學(xué)院
專 業(yè) 班 級(jí):
學(xué) 生 姓 名:
導(dǎo) 師 姓 名:
開 題 時(shí) 間: 2014 年 3 月 18 日
指導(dǎo)委員會(huì)審查意見:
簽字: 年 月 日
1課題研究目的和意義(黑體小二)
隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展,人民生活質(zhì)量的顯著提高,畜產(chǎn)品生產(chǎn)和消費(fèi)量也相應(yīng)的增加;同時(shí),國家也愈來愈重視現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)并加大投入力度,使得粉碎塑料和其他的農(nóng)產(chǎn)品加工機(jī)械的需求量也隨之增長(zhǎng)。
目前,隨著奶牛養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)集約化、現(xiàn)代化水平的不斷提高,飼養(yǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大,奶牛業(yè)對(duì)飼料加工設(shè)備的需求越來越高。然而,現(xiàn)階段在我國大部分地區(qū)中小企業(yè)仍然使用傳統(tǒng)的攪拌機(jī),這種攪拌機(jī)設(shè)備陳舊,工藝落后,生產(chǎn)水平很低,顯然是不能夠滿足現(xiàn)代社會(huì)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)要求.
近年來,在國家一系列發(fā)展的驅(qū)動(dòng)下,當(dāng)前我國的飼料自動(dòng)混合攪拌機(jī)工業(yè)正處在歷史上最好的發(fā)展時(shí)期,總體形式看好,已經(jīng)連續(xù)五年保持高速增長(zhǎng),出現(xiàn)產(chǎn)銷兩旺的喜人態(tài)勢(shì)。同時(shí),在2007年,國家將繼續(xù)加大對(duì)購買農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的補(bǔ)貼力度,而且隨著國家及地方政府對(duì)粉碎機(jī)科技的研究,各企業(yè)收入將有所增加,負(fù)擔(dān)減輕,支出減少。這些因素將使粉碎塑和其他農(nóng)產(chǎn)品加工機(jī)械的需求量有較大幅度的增長(zhǎng)。
2文獻(xiàn)綜述(課題研究現(xiàn)狀及分析)(黑體小二)
該設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)思想、機(jī)體結(jié)構(gòu)和具體零件等方面都進(jìn)行了創(chuàng)新。目前,國內(nèi)無具體的樣機(jī),是一種較新穎的產(chǎn)品。它在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面進(jìn)行的創(chuàng)新,提高經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益具有重要的意義。因此應(yīng)大力開發(fā)使其朝著高效低能耗方向發(fā)展,以適合我國的發(fā)展需要。
2.1 攪拌機(jī)類型及特點(diǎn)
(1)臥式攪拌機(jī)結(jié)構(gòu)原理及特點(diǎn)
TMR臥式攪拌機(jī)核心部件一般由2 根或3根水平且平行布置的攪龍和攪龍倉構(gòu)成,根據(jù)需要還可以配備自動(dòng)取料裝置。臥式攪龍飼料攪拌倉如圖1-1,主攪龍轉(zhuǎn)葉上配置有特殊圓刀和長(zhǎng)圓刀如圖1-2,主攪龍?jiān)O(shè)有3段不同形狀的攪拌葉片。第一段是送料段,第二段是混合段,多個(gè)葉片按螺旋線間隔排列,第三段為物料出口段,葉片較寬。另外,在主攪龍混合段葉片上裝有動(dòng)力刀片,轉(zhuǎn)動(dòng)中與箱體側(cè)面定刀片對(duì)物料產(chǎn)生剪切和揉搓作用。
圖1-1 攪龍倉結(jié)構(gòu)圖 圖1-2 主攪龍
物料按配方稱質(zhì),從底部或上部進(jìn)入箱內(nèi),靠重力落入箱底。啟動(dòng)主攪龍旋轉(zhuǎn),攪龍的第一段將物料向前推進(jìn)到第二段,速度有所減緩,增加了橫向攪拌混合作用,在動(dòng)、定刀片的共同作用下,切割粉碎物料。物料繼續(xù)向前進(jìn)入第三段,物料向前、向上堆積進(jìn)入副攪龍工作區(qū),副攪龍為左旋,由物料由前向后輸送,在重力作用下,物料再次進(jìn)入主攪龍工作區(qū),進(jìn)行再次推進(jìn)、粉碎、并逐漸向后移動(dòng)至混合均勻。
其優(yōu)點(diǎn)是攪拌時(shí)間短,尤其適合比重差異較大、較松散、含水率相對(duì)較低的物料混合;另外,臥式TMR 混合攪拌設(shè)備外形通常較窄、較低,通過性好,也易于裝料。其缺點(diǎn)是在處理、切割大草捆時(shí)不如立式攪拌機(jī)快速,且攪龍容易磨損;容積相同的情況下,臥式攪拌機(jī)的配套動(dòng)力一般大于立式攪拌機(jī)[1]。
(2)立式攪拌機(jī)結(jié)構(gòu)原理及特點(diǎn)
立式TMR飼料攪拌機(jī)核心部件主要由料箱、底板、螺旋套筒、錐形螺旋葉片和刀片組成。螺旋套筒中安裝有傳動(dòng)軸,用來傳遞動(dòng)力,帶動(dòng)螺旋套筒旋轉(zhuǎn)。其結(jié)構(gòu)如圖1-3示。
圖1-3 TMR飼料攪拌機(jī)外部結(jié)構(gòu)
混合時(shí)飼料以先粗后精的加料順序,按照干草、青貯、糟渣類、精料順序加入,邊加料邊混合,其混合過程包含多種混合形式。立式TMR攪拌機(jī)的螺旋攪龍呈錐形,通常由2~ 3片螺旋葉片焊接在螺旋套筒上組成,其底部葉片直徑與料箱直徑幾乎相等。攪龍推動(dòng)飼料轉(zhuǎn)動(dòng)2—3圈,可將飼料從底部推至頂部,由于攪龍的錐形結(jié)構(gòu),物料在上升過程中,葉片承載面積逐漸減小,而料箱頂部的空間很寬大,使得一部分物料被推至頂部下落到料箱底部,而另一部分在上升過程中就向周圍拋灑,落至料箱底部。隨著攪龍的旋轉(zhuǎn),物料不斷被翻運(yùn),形成強(qiáng)烈的對(duì)流混合。由于攪龍周圍也填滿了物料,所以物料在隨攪龍旋轉(zhuǎn)和上升的過程中,與周圍物料摩擦形成剪切面,物料在升運(yùn)過程中與周圍物料發(fā)生剪切混合。物料在隨攪龍旋轉(zhuǎn)的過程中,當(dāng)?shù)竭_(dá)某一轉(zhuǎn)速時(shí),由于離心力的作用使物料沿螺旋套筒徑向方向具有一分速度,受周圍物料的阻礙,而與周圍物料發(fā)生擴(kuò)散混合。以上三種混合方式是立式TMR攪拌機(jī)物料混合的主要形式。為了在混合時(shí)能夠處理長(zhǎng)草,通常在螺旋攪龍上安裝有動(dòng)刀片,為了提高切割作用,還可在料箱上裝有長(zhǎng)度可調(diào)的定刀。飼料在攪龍、切刀的綜合作用下不斷的被剪切、揉搓、攪拌作用下快速混合均勻。
其優(yōu)點(diǎn)是可以迅速打開并切碎大型圓、方形草捆,但混合時(shí)間較長(zhǎng)(一般20min/批左右),比較適合含水率相對(duì)較高、粘附性好的物料混合。立式攪拌機(jī)一般使用壽命較長(zhǎng),圓錐型料箱無死角,卸料時(shí)排料干凈,不留余料[1]。
2.2 立式和臥式攪拌機(jī)性能比較
下面我們分別從價(jià)格、攪拌效果、攪拌時(shí)間、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等方面對(duì)臥式和立式攪拌機(jī)進(jìn)行比較 ,見表1.1。
表1.1 臥式、立式攪拌機(jī)性能比較
機(jī)型
性能指標(biāo)
臥式攪拌機(jī)
立式攪拌機(jī)
相同容積的TMR攪拌機(jī)價(jià)格
較高
較低
攪拌均勻程度
相同
相同
每批次攪拌時(shí)間
約為12~15分鐘
約為15~20分鐘
飼料處理能力
整捆草料或大塊青貯甚至?xí)逊e在絞龍上方
能夠處理整捆草料
飼料裝載
相對(duì)容易
相對(duì)較難
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
臥式機(jī)型需要鏈條傳動(dòng),加工過程中負(fù)荷很大,鏈條壽命短,需要不斷更換
立式機(jī)型的每根絞龍只有一個(gè)驅(qū)動(dòng)齒輪箱,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,可靠性高
相同容積攪拌機(jī)消耗動(dòng)力
大
小
可靠性
臥式機(jī)型因其絞龍過長(zhǎng),飼料橫壓在絞龍上,絞龍和絞龍軸承容易變形或開焊,加大了維護(hù)成本
立式機(jī)型因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,故而故障率低,可靠性高
損耗性
容易損耗
不易損耗
卸料
困難
方便
目前在歐美市場(chǎng)銷售的攪拌機(jī)中,有70~80%是立式機(jī)型。立式絞龍呈錐形,其底部葉片直徑與料箱直徑幾乎相等,絞龍推動(dòng)飼料轉(zhuǎn)動(dòng)2至3圈,就可將飼料從底部推至頂部,而料箱頂部的空間很寬大,被推至頂部的飼料落回底部,從而不斷循環(huán)切割、攪拌。它不僅能處理大草捆,而且可以勝任所有飼料配方,容積可以達(dá)到很大,最大可達(dá)45m3。
3設(shè)計(jì)基本內(nèi)容、擬解決的主要問題(黑體小二)
本課題設(shè)計(jì)的是飼料自動(dòng)混合攪拌機(jī),飼料自動(dòng)混合攪拌機(jī)制備動(dòng)物飼料的機(jī)器,它的功能包括切割、混合各類飼料原料,該機(jī)擬采用電機(jī)帶動(dòng)減速系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)切割、混合各類飼料原料,通過液壓系統(tǒng)與機(jī)械傳動(dòng)的結(jié)合,實(shí)現(xiàn)各種飼料混料的出料。
對(duì)所要設(shè)計(jì)的攪拌機(jī)的要求:
混合容量:5m3;
最大負(fù)荷(25km/h):5000kg
依據(jù)文獻(xiàn)綜述中臥式和立式攪拌機(jī)的性能比較,此次畢業(yè)設(shè)計(jì)選擇立式飼料攪拌機(jī)為原型。
飼料自動(dòng)混合攪拌機(jī)是制備動(dòng)物飼料的機(jī)器,它的功能包括飼料原料切割、混合及卸料。
本次設(shè)計(jì)的是立式攪拌棒攪拌機(jī)。立式機(jī)械沖擊攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)軸豎直設(shè)置,在驅(qū)動(dòng)軸上有不同梯度的攪拌棒回轉(zhuǎn)進(jìn)行物料的攪拌。
機(jī)械沖擊攪拌機(jī)有立式和臥式之分,結(jié)構(gòu)分別如圖2—1(a)、(b)所示
(a)臥式攪拌機(jī) (b)立式攪拌機(jī)
圖2—4 攪拌機(jī)示意圖
從圖中可以看出,立式結(jié)構(gòu)在空間利用率、攪拌機(jī)的安裝穩(wěn)定性等方面都具有明顯的優(yōu)勢(shì)。另外,從實(shí)踐中可知,立式結(jié)構(gòu)的攪拌機(jī),物料從進(jìn)料口進(jìn)入攪拌室進(jìn)行攪拌再從出料口出物料,這一過程中物料受重力的作用,可以更方便的攪拌和排出物料,因而攪拌充分且效率高,粒度要求容易滿足;還由于其軸是豎直安裝,因而其軸承及其它密封裝置所受的縱向力要小,使用壽命要長(zhǎng)。因此本人選取立式攪拌機(jī),其圖如下
圖2 立式攪拌機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖[16]
1—電機(jī) 2—變速器 3—小帶輪 4—大帶輪 5—篩網(wǎng) 6—中心軸
7—攪拌棒 8—旋轉(zhuǎn)擋盤9—軸承 10—軸承蓋
2.3攪拌機(jī)的工作原理
破碎理論是解決物料攪拌與能量消耗關(guān)系的理論基礎(chǔ),探索物料攪拌狀態(tài)與能量消耗之間的內(nèi)在聯(lián)系,對(duì)指導(dǎo)制造更有利于攪拌、更節(jié)能的攪拌設(shè)備,對(duì)降低能耗、節(jié)約能源有重要的理論研究?jī)r(jià)值和重大的現(xiàn)實(shí)意義。自19世紀(jì),提出了破碎理論的新概念以來,到上個(gè)世紀(jì)80年代加巴洛夫從結(jié)構(gòu)化學(xué)的角度研究了攪拌能耗問題。破碎理論經(jīng)過100多年的發(fā)展與完善,在攪拌領(lǐng)域起著重要的指導(dǎo)作用。但這些理論都在一定程度上存在不足及其局限性,從實(shí)際使用出發(fā),三大攪拌理論都有各自的適用范圍,具有一定的片面性。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)有的理論落后于實(shí)踐,傳統(tǒng)破碎理論的缺陷與不足日顯突出,在許多領(lǐng)域已不能起到指導(dǎo)作用。為此,尋求更合理、更準(zhǔn)確、更能反映實(shí)際攪拌狀態(tài)的破碎理論已迫在眉睫。物料變形、破碎過程十分復(fù)雜、它不是一個(gè)孤立系統(tǒng),而是一個(gè)與外界有物質(zhì)和能量交換的開放系統(tǒng),也是一個(gè)由穩(wěn)態(tài)一漸變一突變的螺旋式演變過程,同時(shí)伴隨聲、熱等能量的耗散。要完整建立系統(tǒng),建立物料攪拌功耗方程,需要多學(xué)科的理論做基礎(chǔ),在多學(xué)科交叉融合的前提下,來建立功耗方程才可能更完善和全面,才能揭示物料攪拌這一復(fù)雜系統(tǒng)的內(nèi)在演變機(jī)理。
立式攪拌機(jī)采用多口進(jìn)料,增大了物料進(jìn)入攪拌室的第一次打擊面,喂料輪將物料均勻分散地送至攪拌室進(jìn)料口,從而使攪拌過程均勻自如。轉(zhuǎn)子為水平狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)工作,轉(zhuǎn)子財(cái)團(tuán)360度范圍及下方均為篩板,因而篩理面積大。進(jìn)料裝置無需配備吸風(fēng)系統(tǒng),這樣即節(jié)省了這部份電耗,又解決了由于吸風(fēng)系統(tǒng)故障而產(chǎn)生的攪拌效率低下的問題。但當(dāng)篩網(wǎng)孔小于4mm時(shí)應(yīng)考慮采用吸風(fēng)裝置。因?yàn)闇囟容^低時(shí)容易產(chǎn)生粉塵,出料口采用吸風(fēng)裝置,攪拌效率會(huì)有所提高。立式攪拌機(jī)可配變頻器以實(shí)現(xiàn)喂料量的自動(dòng)調(diào)控,使主電機(jī)始終保持在額定負(fù)荷狀態(tài)下工作,以獲得最經(jīng)濟(jì)加工手段。與臥式攪拌機(jī)相比,立式攪拌機(jī)的重要重力作用比較明顯,物料從攪拌室頂部進(jìn)料口萍時(shí),其運(yùn)動(dòng)軌跡正好與旋轉(zhuǎn)的攪拌棒的運(yùn)動(dòng)軌跡垂直相交,加上有多個(gè)進(jìn)料口同時(shí)進(jìn)料,因而物料擊中率較高。由于轉(zhuǎn)子上下層存在長(zhǎng)短差異,在上層由較短的攪拌棒末端和篩網(wǎng)之間形成的預(yù)攪拌區(qū)內(nèi),大部分物料就得到了攪拌或半攪拌,攪拌合格的物料迅速通過周圍360范圍的篩孔排出攪拌室。半攪拌或未攪拌的物料繼續(xù)下落,落入轉(zhuǎn)子下層的主攪拌區(qū),于下層攪拌棒對(duì)物料繼續(xù)施加沖擊力外,還入得研磨力等聯(lián)合作用,以使物料得到進(jìn)一步的攪拌。
4技術(shù)路線或研究方法(黑體小二)
1、 設(shè)計(jì)準(zhǔn)備
閱讀和研究設(shè)計(jì)任務(wù)書,明確設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求;分析設(shè)計(jì)題目了解原始數(shù)據(jù)和工作條件;通過參觀事物和模型和觀看電教片,查閱有關(guān)設(shè)計(jì)資料以及必要的調(diào)研等途徑了解設(shè)計(jì)對(duì)象;準(zhǔn)備設(shè)計(jì)所需材料、上機(jī)軟件和設(shè)計(jì)用具等;擬定設(shè)計(jì)計(jì)劃。
2、機(jī)械主體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)
根據(jù)機(jī)器完成工作的工藝動(dòng)作分析,提出初步的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案,通過方案評(píng)價(jià),確定出最佳方案,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行機(jī)構(gòu)的尺度綜合,繼而完成機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)件圖的繪制。
3、 機(jī)械運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析
進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)分析,檢驗(yàn)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)是否滿足預(yù)期的要求,確定機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。根據(jù)機(jī)械執(zhí)行構(gòu)件上所受的載荷,確定機(jī)械所輸入的扭矩和轉(zhuǎn)速,為選擇原動(dòng)機(jī)提供數(shù)據(jù);確定作用反力,為軸承設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
4、 傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)和傳動(dòng)件等的設(shè)計(jì)
擬定和確定傳動(dòng)方案;選擇電動(dòng)機(jī);分配傳動(dòng)比;計(jì)算各軸上的轉(zhuǎn)速、功率和扭矩;設(shè)計(jì)傳動(dòng)件;初算軸徑;初選聯(lián)軸器、軸承和鍵。
5、 裝配草圖的設(shè)計(jì)與繪制
分析和選定傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)方案;根據(jù)機(jī)箱體、機(jī)架與相關(guān)附件的結(jié)構(gòu);完善裝配草圖。
6、 完成裝配工作圖
在裝配草圖的基礎(chǔ)上繪制裝配圖;標(biāo)注主要尺寸、配合、零件序號(hào);編寫標(biāo)題欄、零件明細(xì)表、技術(shù)特性及技術(shù)要求等。
7、 繪制零件工作圖
繪出零件的必要視圖;標(biāo)注尺寸、公差及表面粗糙度;編寫技術(shù)要求和標(biāo)題欄等。
8、 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
寫明整個(gè)設(shè)計(jì)的主要計(jì)算和一些技術(shù)說明。
9、 設(shè)計(jì)答辯
5設(shè)計(jì)進(jìn)度安排(黑體小二)
開學(xué)~3月15日.畢業(yè)實(shí)習(xí)階段。
畢業(yè)實(shí)習(xí),查閱資料,市場(chǎng)調(diào)查,到多個(gè)公司實(shí)踐,撰寫實(shí)習(xí)報(bào)告。
3月16日~3月31日.論文開題階段。
論文總體構(gòu)思方案,填寫開題報(bào)告。
4月1日~5月10日.論文初稿階段。
撰寫畢業(yè)論文初稿。
5月11日~6月4日. 中期工作階段。
充實(shí)完善畢業(yè)論文,中期檢查。
6月5日~6月7日.畢業(yè)論文預(yù)答辯。
6月8日~6月13日.論文定稿階段。
論文修改、定稿,材料復(fù)查。
6月14日~6月16日.畢業(yè)答辯。
6月17日~6月18日.材料整理裝袋。
6主要參考文獻(xiàn)(黑體小二)
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