【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 粒間的位置變化，實(shí) 際上是 隨機(jī)混合由 方向和速度 不同 而引起的。 剪切混合是因?yàn)轭w粒群內(nèi)速度差造成的滑移或撞擊混 合。在實(shí)際混合過(guò)程中這三種混合是同時(shí)存在的，究竟那一種混合起主要 作用則取決于混合設(shè)備的型式、結(jié)構(gòu)和操 作條件。 本課題應(yīng) 達(dá)到的要求 本課題要求跟據(jù)一定的參數(shù)要求 進(jìn)行混砂機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 。該混砂機(jī)為混輾式的混砂機(jī)，為中批量生產(chǎn)。這個(gè)課題能充分體現(xiàn)機(jī)械專(zhuān)業(yè)知識(shí)，對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)能力有一定的考驗(yàn)。通過(guò)本課題的研究，我們要達(dá)到的要求有： (1) 熟悉 混砂機(jī) 的發(fā)展歷程，特別是近幾 十 年來(lái) 新的混砂機(jī)種類(lèi)； (2) 熟練掌握 混砂機(jī) 的原理以及 設(shè)計(jì)減速箱 的原理和方法； (3) 熟練掌握 氣缸 的設(shè)計(jì)和選擇 ； (4) 掌握 混砂機(jī)未來(lái)的發(fā)展和前景 ； (5) 熟練使用 AUTOCAD 等繪圖軟件 。 通過(guò)對(duì)這次機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，可以加強(qiáng)我們的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和基本功為以后從事實(shí)際工作和研究工作打下一定的思想基礎(chǔ)，也同時(shí)使我們具有一定的機(jī)械設(shè)計(jì)能力。另外加深了對(duì)機(jī)械基礎(chǔ)知識(shí)的應(yīng)用，提高了機(jī)械行業(yè)整體認(rèn)識(shí)。 混輾式混砂機(jī)機(jī)械結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì) 3 第二章 混砂機(jī)的設(shè)計(jì) 混砂機(jī)構(gòu)的分類(lèi) 與選擇 目前在生產(chǎn)中使用的混和攪拌方式大致分為以下幾種： 移動(dòng)式雙臂連續(xù)混砂機(jī) 移動(dòng)式雙臂連續(xù)混砂機(jī) 是近年來(lái)通過(guò)技術(shù)合作消化吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)機(jī)型的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)，它具有生產(chǎn)率高、能耗低、混砂質(zhì)量穩(wěn)定、自動(dòng)化程度高、工作環(huán)境好、操作簡(jiǎn)單方便等特點(diǎn)。 移動(dòng)式雙臂連續(xù)混砂機(jī)實(shí)物如圖 所示，其主要特點(diǎn)有 [1]： (1) 配置有進(jìn)砂讀式轉(zhuǎn)速無(wú)級(jí)調(diào)速，可任意設(shè)定需要的流量也可以按用戶(hù)要求預(yù)先設(shè)定多種不同配比量，使用十分方便。閘板及新舊砂比例調(diào)節(jié)器，新舊砂比例由氣缸氣閥控制可多比例調(diào)節(jié)。 (2)消化吸收 艾姆弗鑄造設(shè)備 和德國(guó) 沃爾重工科技 等國(guó)外公司的先進(jìn)技術(shù) 的混砂攪籠讓 葉片 形成 多螺旋線(xiàn) 的 軌跡 路線(xiàn) ， 快速 的 混砂、均勻 兼顧 多處反螺 旋的 運(yùn)動(dòng) 軌跡，既保證了關(guān)尾砂的質(zhì)量又 可以 確保混砂均勻、快速。 (3) 設(shè)計(jì)有 PLC 控制的智能頭尾砂控制系統(tǒng)，確保無(wú)頭尾砂 。 (4) 可以讓 高性能的隔膜泵 以及 氣動(dòng)閥輸送固化劑， 較長(zhǎng)的 使用 使用時(shí)間 ，液料輸送定量誤差 低于 1%，調(diào)速系統(tǒng) 可以分成 直讀式轉(zhuǎn)速 以及 無(wú)級(jí)調(diào)速，可 隨意 設(shè)定需要的流量， 多種不同配比量 預(yù)先設(shè)定 也可以按用戶(hù)要求 ， 人性化設(shè)計(jì) 。 (5) 混砂槽 是 可 以 兩面 180 度敞開(kāi) 甚至還要 完全裸露 能夠 攪籠軸和刀桿， 使 極其易于維修 檢查。 鈦化鎢硬質(zhì)合金刀片 嵌焊 在 混砂刀桿頭部 延 長(zhǎng)的 使用時(shí)間 ，攪籠內(nèi)臂為硬絡(luò)鍍層， 使用方便長(zhǎng) 久、 硬度高 。 (6) 電器控制由進(jìn)口日本三菱 FX1N 型 PLC 主機(jī)及輸出輸入接口， PLC 主機(jī)留有余地有充分的輸出輸入接口，以備擴(kuò)展。其它電氣元器件均選用國(guó)內(nèi)正廠生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)件。 (7) 隨機(jī)配置有樹(shù)脂、固化劑液料桶各一只，并設(shè)有自動(dòng)溫控加熱裝置。 (8) 各路液料的輸入有專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì) 然后才用在 噴嘴 混砂機(jī)上 ， 通過(guò) 壓縮空氣助 變化成 擴(kuò)大扇型霧狀帶 狀態(tài) ， 更容易 快速均勻混合粘結(jié)劑 和砂子。 圖 移動(dòng)式雙臂連續(xù)混砂機(jī)實(shí)物圖 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 固定式單臂混砂機(jī) 使用途徑 ： 經(jīng)常 應(yīng)用于 混制 鑄鐵、鑄鋼、有色件 、 自硬砂 ， 不但 頻繁 用于 小 批量生產(chǎn)大中型鑄件 的 單件， 還可以進(jìn)行 其它造型設(shè)備 所 組成 的 機(jī)械化 塑 型生產(chǎn)線(xiàn) 配套 。 固定式單臂混砂機(jī)實(shí)物如圖 所示 [2]。 結(jié)構(gòu)：主要由加料、混砂機(jī)主機(jī)、防腐液料儲(chǔ)存罐、液料供給系統(tǒng)、電控系統(tǒng)等組成。 特點(diǎn)： (1) 液料系統(tǒng)定量準(zhǔn)確，耐腐蝕，經(jīng)久耐用； (2) 混砂均勻，效率高，可根據(jù)生產(chǎn)需求，調(diào)節(jié)生產(chǎn)率； (3) 葉片采用硬質(zhì)合金材質(zhì)，耐磨、 使用時(shí)間 長(zhǎng) 。 圖 固定式單臂混砂機(jī) 輾輪轉(zhuǎn)子混砂機(jī) 該機(jī)的混砂裝置由輾輪、混砂轉(zhuǎn)子、刮板等部分組成。主要用于大 ， 中型鑄造車(chē)間混制機(jī)器造型用濕型單一 砂。 這個(gè)融會(huì)貫通了 眾多 學(xué)者 專(zhuān)家的最新 技術(shù) ，采用 多項(xiàng) 國(guó)家 以及專(zhuān)利，技術(shù)參數(shù) 一流 ，技術(shù) 領(lǐng)先 、結(jié)構(gòu) 完美，海 內(nèi)外眾多廠家 十分喜歡 使用。輾輪轉(zhuǎn)子混砂機(jī)如圖 所示，其技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表 21。其主要特點(diǎn)是 [3]： (1) 混砂效率高、質(zhì)量好、適用范圍廣 ； (2) 輝綠巖鑄石、 2 號(hào)填料等新型材料，大大提高了容易受 損件 使用時(shí)間 ； (3) 液力偶合 器、合金鋼齒輪、潤(rùn)滑控機(jī)，確保傳動(dòng)系統(tǒng)平穩(wěn)可靠，并能負(fù)載啟動(dòng) ； (4) 旋轉(zhuǎn)卸料門(mén)開(kāi)啟靈活，工作可靠，徹底解決了底部漏砂的問(wèn)題 ； (5) 鋼結(jié)構(gòu)底座便于使用和安裝。 轉(zhuǎn)子混砂機(jī) 轉(zhuǎn)子混砂機(jī) 主要用于砂混合的大型和中型鑄造砂成型機(jī)不僅可以混合使用單砂，混合砂造型，快速硬化 砂 子， 砂 子和 砂 面 ,亦 可用于耐火材料 ，陶瓷 等 不同 混制各種 高科技 粉 混輾式混砂機(jī)機(jī)械結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì) 5 圖 輾輪轉(zhuǎn)子混砂機(jī)實(shí)體圖 表 21 輾輪轉(zhuǎn)子混砂機(jī) 技術(shù)參數(shù) 型號(hào) S1310 S1312C S1316B S1320C 盤(pán)徑 (mm) φ1000 φ1260 φ1600 2021 一次加料量 (kg) 150 280 450 800 生產(chǎn)率 (t/h) 10 20 主軸轉(zhuǎn)速 (r/min) 30 34 40 30 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 (r/min) 480 396 340 220 輾壓力 (kg/F) 60110 160330 220420 400800 輾輪直徑 (mm) φ420 φ550 φ670 φ800 輾輪寬度 (mm) 130 170 210 260 裝機(jī)功率 (kw) 26 機(jī)器質(zhì)量 (kg) 1200 2021 2900 2900 粒狀物料，如圖 所示，這種混合方式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ， 生產(chǎn)效率高的特點(diǎn)，但是濁砂質(zhì)量差，且不穩(wěn)定，在鑄造中對(duì)型砂質(zhì)量要求較高 ,不能滿(mǎn)足生產(chǎn)要求，其特點(diǎn)是 [4]： (1) 低速刮板與中速轉(zhuǎn)子最佳配合、混砂量大、混勻能力強(qiáng)，型砂綜合性能好； 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 (2) 輝 藍(lán)石 鑄石、碳化鎢堆焊、 3 號(hào)填料等新材料 的運(yùn)用 全面提升 了易損件 使用時(shí)間 ，液力偶合器、復(fù)合 鋼齒輪、 5 號(hào)填料、潤(rùn)滑控機(jī)除了 保證 傳動(dòng)系統(tǒng) 穩(wěn)定 還 可以 負(fù)載 中 啟動(dòng)； (3) 最新式旋轉(zhuǎn)卸料門(mén)開(kāi)啟靈活，工作可靠，徹底解決了底部漏砂的問(wèn)題； (4) 對(duì)稱(chēng)開(kāi)設(shè)的檢修門(mén)極大的方便了檢修和清理； (5) 鋼結(jié)構(gòu)底座便于使用和安裝。 圖 轉(zhuǎn)子混砂機(jī)實(shí)物圖 混碾式混砂機(jī) 混輾式混砂機(jī)的混砂方式混合砂質(zhì)量好且穩(wěn)定，生產(chǎn)效率也較高，功率損耗小，目前機(jī)械鑄造業(yè)中普遍應(yīng)用，混輾式混砂機(jī)如圖 所示，其技術(shù)參數(shù)如表 22 所示。其特點(diǎn) [5]： (1) 混砂效率高、質(zhì)量好，適用范圍廣； (2) 輝綠巖鑄石、碳化鎢堆焊、 2 號(hào)填料等新 式 材料可以 全面 提高 易損件 使 用時(shí)間 ； (3) 液力偶合器、合金鋼齒輪、潤(rùn)滑控機(jī)，確保傳動(dòng)系統(tǒng)平穩(wěn)可靠，并能負(fù)載啟動(dòng)； (4) 旋轉(zhuǎn)卸料門(mén)（國(guó)家專(zhuān)利： ）開(kāi)啟靈活，工作可靠，徹底解決了底部漏砂的問(wèn)題； (5) 鋼結(jié)構(gòu)底座極大方便了使用和安裝。 統(tǒng)合所述，選定混砂方式為混碾式。 本機(jī)供型砂試驗(yàn)混制型砂及芯砂之用。其結(jié)構(gòu)由碾盤(pán)、碾輪、垂直主軸、內(nèi)外括砂板、減速器、出砂口、電動(dòng)機(jī)等部分組成。 混輾式混砂機(jī)機(jī)械結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì) 7 圖 混輾式混砂機(jī)實(shí)物圖 表 22 混輾式混砂機(jī)技術(shù)參數(shù) 參數(shù) \機(jī)器型號(hào) S1110D S1112 S1116D S1120D S1120E S1122 盤(pán)徑 (mm) φ1000 φ1200 φ1600 φ2021 φ2021 φ2240 一次加料量 (kg) 110 200 500 800 800 1350 主電機(jī)功率 (kW) 4 30 37 55 生產(chǎn)率 (t/h) 5 12 20 22 30 機(jī)器質(zhì)量 (kg) 800 2021 4000 5500 6000 9500 減速器的選擇 減速器的分類(lèi) 分類(lèi)：擺線(xiàn)針輪減速器、諧波傳動(dòng)減速器、 三環(huán)減速器 、 行星齒輪減速器 。 （ 1）擺線(xiàn)針輪減速器的特點(diǎn) 作為 擺線(xiàn)針輪減速機(jī) 具備了 如下特點(diǎn)： 大傳動(dòng)比 高 傳動(dòng)效率 緊密 結(jié)構(gòu) 平穩(wěn) 地 運(yùn)轉(zhuǎn) 噪音低，能承受過(guò)載和沖擊。 使用可靠，較長(zhǎng) 使用時(shí)間 。電動(dòng)滾筒涵蓋 齒輪滾筒、擺線(xiàn)滾筒、行星滾筒三大類(lèi)別 ，擁 有 緊密 結(jié)構(gòu)，體積 較 小，重量 較 輕， 大 承載能力 的優(yōu)點(diǎn) ， 好 密封性， 方便 安裝 ，維修簡(jiǎn)單等特色 。所有滾筒均可配置逆止器。產(chǎn)品使用環(huán)境溫度在 20 40? ℃ ℃ ?？捎糜诜蹓m大、潮濕、泥濘、露天等環(huán)境惡劣場(chǎng)所。適用于礦無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 山、冶金、 煤炭、建材、電力、輕工、糧食及交 通運(yùn)輸?shù)炔块T(mén)。螺 型 桿升降機(jī) 的 上 升、跟 進(jìn) 、 降 落 等功能 通過(guò)蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿完成 ，冶金、 煤炭、 機(jī)械、 建材、 化工等各項(xiàng)行業(yè) 中廣泛應(yīng)用 ，具有 緊湊結(jié)構(gòu)，體積小，重量輕，大承載能力，好密封性，方便安裝，維修簡(jiǎn)單等特色 。本系列升降機(jī)可自鎖，承載能力在 ~35t 之間，最高輸入轉(zhuǎn)速 1500r/min ，工作溫度在 20 ~100? 之間 [6]。點(diǎn)線(xiàn)嚙合齒輪傳動(dòng)是一種區(qū)別于之前的傳動(dòng)模 式 ,1998 年 8月被列為我國(guó)“九五”重 點(diǎn)技術(shù) 推廣項(xiàng)目 ， 擺線(xiàn)針輪減速器實(shí)物如 圖所示。 圖 擺線(xiàn)針輪減速器 （ 2）諧波傳動(dòng)減速器的特點(diǎn) 諧波齒輪減速器是一種新型減速器。 它脫胎于行星減速器。 諧波齒輪 減速器 ，它是利用 柔性零件產(chǎn)生 的一種 彈性機(jī)械波來(lái)傳遞 能量 的 行星齒輪傳動(dòng)，其實(shí)物圖如圖 所示。 傳動(dòng)原理 ： 它主要由三個(gè)基本構(gòu)件組成 ： a、帶有內(nèi)齒圈的剛性齒輪（剛輪），它相當(dāng)于行星系中的中心輪； b、帶有外齒圈的柔性齒輪（柔輪），它相當(dāng)于行星齒輪； c、波發(fā)生器， 它相當(dāng)于行星架。當(dāng)作減速器使用，一般情況下 波發(fā)生器主動(dòng)、剛輪固定、柔輪輸出形式， 作 為一個(gè)桿狀零件 波的發(fā)生器 ，其兩邊配 有滾動(dòng)軸承 組成 滾輪，與柔輪的內(nèi)壁相互 擠壓， 柔輪 可產(chǎn)生 具有 可觀彈性 的 薄壁齒輪 ，還可以變形 ，它的 內(nèi)孔直徑 短于 波發(fā)生器的總長(zhǎng)， 波發(fā)生器是產(chǎn)生控制彈性柔輪 的 更換元件 ， 當(dāng)一種柔輪波發(fā)生器，柔輪的力從原始的圓形橫截面的擠壓成橢圓形，只是完全嚙合的齒 輪的齒的端部附近的長(zhǎng)軸，短軸和牙齒附近的兩人只是車(chē)輪完全分離， 其他路段處于過(guò)渡狀態(tài)的齒嚙合和脫開(kāi)的周長(zhǎng)。當(dāng)波發(fā)生器是連續(xù)顯示的方向旋轉(zhuǎn)，柔輪的變形不斷變化的，所以柔輪，剛輪嚙合狀態(tài)始終是不同嚙合，嚙合，啃出關(guān)，然后咬成 ， 循 環(huán) 地進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)柔輪相對(duì)剛輪沿波發(fā)生器 不同 方向的緩慢旋轉(zhuǎn)， 剛輪固定，動(dòng)力 通過(guò)波發(fā)生器輸入，柔輪輸出，其輸入 與混輾式混砂機(jī)機(jī)械結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì) 9 輸出轉(zhuǎn)向不同， 在 作用過(guò)程中，波發(fā)生器發(fā)生 一周，柔輪上點(diǎn) 旋轉(zhuǎn) 變換的 次數(shù)稱(chēng)為波數(shù)，以 n 表示，常用的是雙波和三波兩種， 雙波傳動(dòng)的柔輪應(yīng)力較小，結(jié)構(gòu)相對(duì) 簡(jiǎn)單， 方便獲得大的傳動(dòng) 比 ,所以是 目前應(yīng)用最廣的一種 [7]。諧波傳動(dòng)減速器的實(shí)物如 圖所示。 諧波齒輪傳動(dòng)的柔輪和剛輪的周節(jié)相同，但齒數(shù)不等，通常采用剛輪與柔輪齒數(shù)差等于波數(shù)，即 21z z n??式中 1z 、 2z 分別為剛輪與柔輪的齒數(shù)。當(dāng)剛輪固定、發(fā)生器主動(dòng)、柔輪從動(dòng)時(shí)，諧波齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比為 ? ?1 2 1i z / z z??。 雙波傳動(dòng)中， 21z z 2??，柔輪齒數(shù)很多。上式負(fù)號(hào)表示柔輪的轉(zhuǎn)向與波發(fā)生器的轉(zhuǎn)向相反。由此可看出，諧波減速器可獲得很大的傳動(dòng)比。其主要特點(diǎn)如下 ： 1) 高 承載能力 諧波傳動(dòng)中，齒與 齒的嚙合為面接觸，加上同時(shí)嚙合齒數(shù)（ 疊 加 系數(shù)）比較多 ，因而單位面積載荷小，承載能力較 高于其他傳動(dòng)形式 ； 2) 傳動(dòng)比大 單級(jí)諧波齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比，可達(dá) i 70 500? ～ ； 3) 體積小、重量輕； 4) 傳動(dòng)效率高、 使用時(shí)間 長(zhǎng)； 5) 傳動(dòng)平穩(wěn)、無(wú)沖擊，無(wú)噪音，運(yùn)動(dòng)精度高。 諧波減速器國(guó)內(nèi)于七 八 十年代才開(kāi)始 研究 ，到現(xiàn)在很多廠家特地 生產(chǎn)，并形成 各種系列 。廣泛應(yīng)用于 電器電子 、 航空科技 、 人工智能 等行業(yè)，由于它的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，在化工行業(yè)應(yīng)用也逐漸增多。 圖 諧波傳動(dòng)減速器 （ 3） 三環(huán)減速器 的特點(diǎn) 三環(huán)減速器的特 點(diǎn) : 承載能力強(qiáng)，使用 使用時(shí)間 長(zhǎng)， 9~18 對(duì)齒同時(shí)進(jìn)入嚙合區(qū)，可承受過(guò)載 倍，輸出轉(zhuǎn)矩達(dá) 。 傳動(dòng)比大，分級(jí)密集，單級(jí) ~99