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景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院
本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
中文題目： Φ350真空練泥機(jī)的設(shè)計(jì)
英文題目：THE DESIGN OF A Φ350 VACUUM PUG MILL
院 系：
專 業(yè)：
姓 名：
學(xué) 號(hào)：
指導(dǎo)教師：
完成時(shí)間：
景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
摘 要
隨著機(jī)械制造技術(shù)的進(jìn)步，人們對(duì)練泥技術(shù)的要求也越來(lái)越高。常規(guī)型單軸式真空練泥機(jī)制品的質(zhì)量有所提高。但由于常規(guī)型單軸式真空練泥機(jī)存在許多的不足，如今發(fā)展多軸式真空練泥機(jī)已成為時(shí)代發(fā)展的潮流。
真空練泥是為了將用于滾壓的泥料攪拌均勻，讓水分分布均勻，抽出泥料中包裹的空氣，讓壓制的產(chǎn)品更加勻?qū)?。本文在查閱了?guó)內(nèi)外關(guān)于真空練泥技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，進(jìn)行了真空練泥機(jī)的設(shè)計(jì)。首先，進(jìn)行了總體方案的設(shè)計(jì)、分析和確定。本課題設(shè)計(jì)的練泥機(jī)采用的是雙軸真空練泥機(jī)。其次，以真空練泥機(jī)上加料系統(tǒng)、擠制系統(tǒng)和真空系統(tǒng)為主線，對(duì)練泥機(jī)展開(kāi)了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。
總體上看，所設(shè)計(jì)的真空練泥機(jī)。結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，有較好的進(jìn)料特性、輸送特性、良好的抽真空性能，而且，生產(chǎn)效率也較高。
關(guān)鍵詞：練泥技術(shù) 雙軸真空練泥機(jī) 加料系統(tǒng) 擠制系統(tǒng) 真空系統(tǒng)
ABSTRACT
With advances in technology, machinery manufacturing, people pug technical requirements are also increasing. Conventional vacuum practicing uniaxial product quality has improved mud mechanism. However, since the conventional single-axis vacuum pug mill there are many shortcomings, and now the development of multi-axis vacuum pug mill has become the trend of the times.
Vacuum pug is to be used for rolling the mud Stir and let the water distribution, air parcels out of mud compound, so that the product is more uniform pressing reality. Based on a domestic and international basis with respect to the vacuum pug technology, for the design task requirements, vacuum pug mill design. First, the design, analysis, and determine the overall program. This topic clay extruder design uses a dual-axis vacuum pug mill. Secondly, the vacuum pug mill feeding system, extrusion and vacuum systems as the main line of pug mill launched a detailed design.
Overall, the design of the vacuum pug mill. Structure is relatively simple, there is a good feeding characteristics, transport properties, good vacuum performance, and production efficiency is higher.
KEYWORDS: pug technology dual-axis vacuum pug mill feeding system extrusion system vacuum system
目 錄
1 緒論 5
1.1 真空練泥機(jī)的概述 5
1.2 真空練泥機(jī)的工作原理 5
1.3 真空練泥機(jī)的主要結(jié)構(gòu) 8
1.4 真空練泥機(jī)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 9
1.5 本課題設(shè)計(jì)的目的及任務(wù) 10
2 真空練泥機(jī)整體方案的設(shè)計(jì) 11
2.1 真空練泥機(jī)技術(shù)參數(shù)的確定 11
2.2 真空練泥機(jī)整體結(jié)構(gòu)方案的確定 11
3 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 14
3.1 加料傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 14
3.2 擠制傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 20
3.3 螺旋推進(jìn)器的設(shè)計(jì) 26
3.4 機(jī)頭、機(jī)嘴的設(shè)計(jì) 27
3.5 篩板的設(shè)計(jì) 28
4 練泥機(jī)真空系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 29
4.1 真空泵的設(shè)計(jì) 29
4.2 真空室的設(shè)計(jì) 30
4.3 濾氣器的設(shè)計(jì) 30
5 結(jié)論 32
6 經(jīng)濟(jì)分析報(bào)告 33
致 謝 35
參 考 文 獻(xiàn) 36
37
1 緒論
1.1 真空練泥機(jī)的概述
為了消除壓濾機(jī)泥餅的各組分分布不均勻和含有氣泡等缺陷，一般是用真空練泥機(jī)對(duì)泥料進(jìn)行加工，泥料經(jīng)真空練泥機(jī)加工后，各組分的分布趨于均勻，結(jié)構(gòu)比較致密，泥料的可塑性和干燥強(qiáng)度都有提高。
真空練泥機(jī)可安裝如下分類方式進(jìn)行分類：
1、按用途真空練泥機(jī)分為：
1）普通練泥機(jī)：對(duì)泥料混合、攪拌、運(yùn)送；
2）真空練泥機(jī)：對(duì)泥料進(jìn)行制備和脫氣；
3）真空擠泥機(jī)：對(duì)泥料進(jìn)行制備并擠壓成型；
4）真空喂泥機(jī)：為自動(dòng)成型生產(chǎn)線定量喂泥。
2、按練泥級(jí)數(shù)、螺旋軸多少和布置形式分為：
1）練泥機(jī)級(jí)數(shù)有單級(jí)的、雙級(jí)的，每級(jí)內(nèi)的螺旋軸有單軸、雙軸的。
2）螺旋軸的布置有水平式和垂直式。當(dāng)練泥機(jī)擠出螺旋軸線是水平布置的，稱臥式練泥機(jī)；當(dāng)擠出螺旋軸線是垂直布置的，稱立式練泥機(jī)。
上述所有的真空練泥機(jī)都有如下2個(gè)共同點(diǎn)：
1）練泥機(jī)的工作構(gòu)件都是螺旋葉。
2）工作程序：原泥料的喂入→初練→真空脫氣處理→精練擠壓→從機(jī)嘴或模具得到致密塑性泥料或坯體。
規(guī)格尺寸以擠壓螺旋的最大直徑表示（毫米）表示，如ZL630指擠出末端螺旋直徑為630mm的真空練泥機(jī)。
1.2 真空練泥機(jī)的工作原理
真空練泥機(jī)是一個(gè)機(jī)組，由練泥機(jī)、真空泵和抽真空輔件（管路、濾清器等）組成。真空泵及其輔件專用于抽吸練泥機(jī)真空室內(nèi)的氣體，使真空室保持一定的真空度。
1、雙軸式真空練泥機(jī)
由加料混合部分、擠泥出料部分、抽真空系統(tǒng)、機(jī)頭、機(jī)嘴、動(dòng)力傳動(dòng)裝置等組成。具體結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)圖1.1 雙軸式真空練泥機(jī)示意圖。
圖1.1 雙軸式真空練泥機(jī)示意圖
1、雙軸式真空練泥機(jī)
由加料混合部分、擠泥出料部分、抽真空系統(tǒng)、機(jī)頭、機(jī)嘴、動(dòng)力傳動(dòng)裝置
電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)上下軸轉(zhuǎn)動(dòng)，泥料從加料口加入，經(jīng)不連續(xù)螺旋絞刀破碎、混揉、捏練和輸送，再經(jīng)連續(xù)螺旋絞刀的擠壓，通過(guò)篩板被擠成細(xì)小的條狀進(jìn)入真空室。在真空室內(nèi)泥料中的空氣被抽走，然后泥料經(jīng)下軸的擠出螺旋進(jìn)一步擠壓揉練，由機(jī)頭和機(jī)嘴擠出，切斷后即成為具有一定截面形狀、大小和一定強(qiáng)度、致密度的成形用泥段。真空室用管子經(jīng)濾氣器與真空泵相通，真空度一般不宜低于720mmHg（96kPa）。
為了加強(qiáng)對(duì)泥料的攪拌和捏練，使泥料混合的更為均勻，在加料部分增加一根平行裝設(shè)的不連續(xù)螺旋絞刀軸，使加料部分實(shí)質(zhì)上成為一臺(tái)雙軸攪拌機(jī)，就成為三軸式真空練泥機(jī)。
2、單軸式真空練泥機(jī)
其構(gòu)造特點(diǎn)是加料部分和出料部分安排在同一根軸上，工作原理同雙軸式真空練泥機(jī)。
單軸式真空練泥機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)備高度小，工作位置低，但真空室小，易堵塞；軸較長(zhǎng)，剛性差，在泥料通道上設(shè)置的軸承，密封與潤(rùn)滑都很困難，通常只制成小型的練泥機(jī)供試制車間和實(shí)驗(yàn)室使用。具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1.2單軸式真空練泥機(jī)示意圖。
圖1.2 單軸式真空練泥機(jī)示意圖
3、泥料在機(jī)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況
泥料是一種塑性物體，它的變形和運(yùn)功不服從彈性體的虎克定律和牛頓型流體的內(nèi)摩擦定律，情況比較復(fù)雜，關(guān)于練泥機(jī)設(shè)計(jì)和應(yīng)用的研究，多半采用實(shí)驗(yàn)方法。
練泥機(jī)螺旋軸螺旋葉面的安裝方式有：
1）螺旋升角λ＝90°，螺旋角β＝0，只會(huì)使泥料繞軸翻轉(zhuǎn)，不會(huì)使泥料推進(jìn)；
2）λ＝0，β＝90°，只會(huì)使泥料受切割，也不會(huì)使泥料推進(jìn)。此兩種情況都不能
3）沿螺旋方向裝葉面，λ值合理時(shí)，當(dāng)螺旋軸帶動(dòng)螺旋葉轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，泥料運(yùn)動(dòng)形式有：
1）輸送流動(dòng)
泥料沿軸轂、螺旋葉和輸泥筒體所圍成的螺旋槽作螺旋式前進(jìn)運(yùn)動(dòng)，泥料運(yùn)動(dòng)的主流，螺旋葉面作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)作用于泥料的軸向分力，結(jié)果是泥料得到輸送和擠壓。
2）橫流
泥料在螺旋的周向分力和摩擦力作用下沿螺旋溝槽作翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)使泥料受到剪切、混合和攪拌，也使泥料發(fā)熱，對(duì)功耗、泥質(zhì)有很大關(guān)系。
3）高壓逆流
泥料在作正向流動(dòng)時(shí)有流阻存在，形成從壓力高處回流向壓力低處的趨勢(shì)，而且沿流道截面的速度分布是不均勻的，影響生產(chǎn)能力、功耗，使泥料受剪切作用和分層。
4）漏流
由壓力梯度的存在引起的，沿著螺旋葉和筒體和徑向間隙向低壓處所作的軸向流動(dòng)，影響生產(chǎn)能力。
泥料在機(jī)筒內(nèi)的流動(dòng)是這些流動(dòng)的組合，總趨勢(shì)沿螺旋槽運(yùn)動(dòng)，在泥料運(yùn)動(dòng)的同時(shí)還受壓縮力的作用，后者在于去除空隙，以得到致密的泥料。
1.3 真空練泥機(jī)的主要結(jié)構(gòu)
1、傳動(dòng)部分
多軸式真空練泥機(jī)的傳動(dòng)形式分為：集中驅(qū)動(dòng)：指電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器或離合器經(jīng)齒輪減速器帶動(dòng)上軸和下軸轉(zhuǎn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，但運(yùn)動(dòng)鏈較長(zhǎng)，裝配和維修較困難，多用于中小型真空練泥機(jī)。分散驅(qū)動(dòng)：指上、下軸的運(yùn)轉(zhuǎn)分別由兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)和兩套傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，操作比較靈活，多用于大型真空練泥機(jī)，可采用效率高、體積小、重量輕的行星擺線針輪減速器直接驅(qū)動(dòng)上、下軸。
2、攪泥部分
由加料槽、攪泥螺旋、梳子板、擠泥筒等組成，作用是原泥喂入、破碎、攪拌混合、輸送，最后將初練的泥料擠壓入真空室，并從用泥料本身形成對(duì)真空室的密封。
在加料槽內(nèi)壁的螺旋絞刀向上轉(zhuǎn)的一側(cè)安裝梳子板，以阻止泥料隨絞刀轉(zhuǎn)動(dòng)，并把泥料擋回進(jìn)料槽內(nèi)。
不連續(xù)螺旋刀片按截面形式不同，可分為矩形截面刀片和六角形截面刀片兩種。矩形截面的刀片容易制造，有刀片粘泥現(xiàn)象；六角形截面刀片使用效果好，但制造較困難。
3、擠泥部分
由連續(xù)螺旋絞刀、擠泥筒、機(jī)頭和機(jī)嘴等組成。
1）連續(xù)螺旋絞刀
有圓柱形或圓錐形，作用除了輸送泥料外，還能對(duì)泥料進(jìn)行捏練、混合和擠壓。
（1）、螺旋面各點(diǎn)的升角是不同的，外緣的螺旋升角最小，與軸轂聯(lián)接處螺旋升角最大。螺旋升角的最大值與最小值之差稱為側(cè)滑角，使螺旋槽中的泥料有沿著半徑向遠(yuǎn)心方向滑動(dòng)的趨勢(shì)。通常螺旋升角指平均半徑處的螺旋升角。
（2）、螺旋葉片的斷面形狀
根據(jù)螺旋面母線傾角β的不同情況，葉片的斷面形狀有三種，Pn為正壓力，P1 、P2 、P3為軸向、周向和徑向分力。
1.4 真空練泥機(jī)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
自從練泥成型方法用于生產(chǎn)以來(lái)，對(duì)于高質(zhì)量和高效率的追求從未停止地。人們通過(guò)不斷改進(jìn)工藝和設(shè)備，以高質(zhì)量為前提來(lái)提高生產(chǎn)率。幾乎產(chǎn)量占練泥制品份額很大的制品擠出速度在不斷提高。德國(guó)直徑為了130mm的平行螺桿練泥產(chǎn)量達(dá)1200kg/h；美國(guó)的直徑為169mm的平行雙螺桿練泥的產(chǎn)量在2000kg/h；奧地利的92錐形雙螺桿練泥產(chǎn)量達(dá)1100kg/h。
近年來(lái)，高速擠出已經(jīng)帶來(lái)了生產(chǎn)效率的大幅度提高。高速、高效、智能化一直是擠出成型設(shè)備的發(fā)展方向。平行雙螺桿擠出機(jī)總扭矩大為提高，廣泛用于高填充混合、泥土、反應(yīng)擠出等工藝。螺桿轉(zhuǎn)速趨向于高轉(zhuǎn)速，國(guó)外螺桿轉(zhuǎn)速可達(dá)600-1200r/min。增大長(zhǎng)徑比是雙螺桿擠出機(jī)發(fā)展的另一個(gè)特點(diǎn)。以往的雙螺桿長(zhǎng)徑比為30左右，在新型、高效的混合和反應(yīng)擠出中，螺桿的長(zhǎng)徑比已發(fā)展為40以上，美國(guó)Welding Engineers公司的雙螺桿擠出機(jī)的長(zhǎng)徑比為48-72。影響擠出生產(chǎn)線經(jīng)濟(jì)性能的重要因素是產(chǎn)量。20世紀(jì)70-80年代，用平行雙螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)的線速度為1-2m/min，但是到90年代中期，產(chǎn)量急速增長(zhǎng)，由于模頭和定型技術(shù)的發(fā)展，線速度從2m/min增加到4m/min，這時(shí)擠出機(jī)的螺桿直徑約為110mm，長(zhǎng)徑比為20-23，產(chǎn)量在150-350kg/h。到1995年擠出機(jī)的螺址直徑發(fā)展為130mm產(chǎn)量在450-500kg/h。為了繼續(xù)滿足市場(chǎng)的需求，Kuauss-Maffei公司開(kāi)發(fā)了螺桿直徑為160mm，長(zhǎng)徑比為26的新一代平行雙螺桿擠出機(jī)，產(chǎn)量增加到1000kg/h。
擠出成型技術(shù)的進(jìn)步集中體現(xiàn)在擠出速度的提高上。目前管材的擠出速度已經(jīng)達(dá)到單腔6m/min以上、雙腔4m/min。在雙向拉伸技術(shù)方面，雙向拉伸薄膜機(jī)械的生產(chǎn)速度已經(jīng)達(dá)到452m/min以上，膜幅寬達(dá)到10m，而且可以多層共擠出。
在設(shè)備革新方面，除了增大練泥機(jī)螺桿直徑和長(zhǎng)徑比之外，為提高產(chǎn)量，還采取加大裝機(jī)扭矩、提高螺桿轉(zhuǎn)速和增加比驅(qū)動(dòng)能等措施。同時(shí)為提高制品的質(zhì)量和生產(chǎn)的穩(wěn)定性，各練泥機(jī)廠家還在擠出生產(chǎn)線的自動(dòng)化控制、在線檢測(cè)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的精確同步化方面進(jìn)行技術(shù)上的創(chuàng)新。
可以預(yù)料，未來(lái)擠出成型技術(shù)的發(fā)展方向是
1、減少勞動(dòng)力和材料消耗，主要體現(xiàn)在盡量縮短更換產(chǎn)品的時(shí)間，盡可能在生產(chǎn)過(guò)程中更換以及自動(dòng)更換；
2、通過(guò)增加設(shè)備的塑化能力，加大齒輪扭矩，進(jìn)一步加大螺桿的長(zhǎng)徑比來(lái)提高生產(chǎn)效率；
3、突破冷卻限制。在擠出成型中，冷卻一直在限制中生產(chǎn)率的提高。多腔和多線擠出成為提高產(chǎn)量的重要方法；
4、在擠出生產(chǎn)線控制系統(tǒng)中為不斷應(yīng)用感測(cè)技術(shù)、控制技術(shù)人工智能技術(shù)，使制品的質(zhì)量和生產(chǎn)的穩(wěn)定性得到進(jìn)一步的提高。
1.5 本課題設(shè)計(jì)的目的及任務(wù)
1、本課題設(shè)計(jì)的目的
本設(shè)計(jì)通過(guò)學(xué)生完成Φ350真空練泥機(jī)的設(shè)計(jì)，熟悉畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程，包括撰寫開(kāi)題報(bào)告、查閱文獻(xiàn)資料、方案論證、設(shè)計(jì)計(jì)算、圖紙?jiān)O(shè)計(jì)等，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用本專業(yè)的所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。提高學(xué)生閱讀本專業(yè)外文資料的能力。
2、本課題設(shè)計(jì)的任務(wù)
本文設(shè)計(jì)的真空練泥機(jī)其：生產(chǎn)能力：4~ 6t/h；加料部分鉸刀轉(zhuǎn)速：18r/min；出料鉸刀轉(zhuǎn)速：18r/min；擠出刀直徑：350mm。根據(jù)上述技術(shù)參數(shù)完成下列設(shè)計(jì)任務(wù)：
（1）完成開(kāi)題報(bào)告
（2）完成裝配圖、零件圖折合A0圖紙3.5張
（3）完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書和使用說(shuō)明書
（4）查閱相關(guān)的外文文獻(xiàn)至少3篇，并將其中1篇譯成中文（不少于3000字）
2 真空練泥機(jī)整體方案的設(shè)計(jì)
為了消除壓濾機(jī)泥餅的各組分分布不均勻和含有氣泡等缺陷，一般是用真空練泥機(jī)對(duì)泥料進(jìn)行加工，泥料經(jīng)真空練泥機(jī)加工后，各組分的分布趨于均勻，結(jié)構(gòu)比較致密，泥料的可塑性和干燥強(qiáng)度都有提高。真空練泥機(jī)是一個(gè)機(jī)組，由練泥機(jī)、真空泵和抽真空輔件（管路、濾清器等）組成。真空泵及其輔件專用于抽吸練泥機(jī)真空室內(nèi)的氣體，使真空室保持一定的真空度。
真空練泥機(jī)對(duì)加入泥料在加料部分中連續(xù)(或不連續(xù))螺旋葉的破碎、攪拌、輸送、捏練及擠壓作用下，通過(guò)篩板(或切碎螺旋)成為泥條進(jìn)入真空室。在抽真空系統(tǒng)的作用下，混雜在泥條中的空氣被抽走，掉落到真空室底部的泥條進(jìn)一步被連續(xù)(或不連續(xù))螺旋葉捏練、輸送和擠壓。經(jīng)過(guò)機(jī)筒及機(jī)頭、機(jī)咀依靠擠出末端螺旋的強(qiáng)大推力，精練出致密均勻的實(shí)心或空心泥坯。
2.1 真空練泥機(jī)技術(shù)參數(shù)的確定
根據(jù)本課題任務(wù)書上的要求，Φ350真空練泥機(jī)的設(shè)計(jì)的技術(shù)參數(shù)如下：
1、生產(chǎn)能力：4~ 6t/h；
2、加料部分鉸刀轉(zhuǎn)速：18r/min；
3、出料鉸刀轉(zhuǎn)速：18r/min；
4、擠出刀直徑：350mm。
2.2 真空練泥機(jī)整體結(jié)構(gòu)方案的確定
2.2.1 練泥機(jī)整體結(jié)構(gòu)方案一
本方案采用雙軸式真空練泥機(jī)進(jìn)行練泥。具體結(jié)構(gòu)如圖2.1 方案一結(jié)構(gòu)示意圖，由加料混合部分、擠泥出料部分、抽真空系統(tǒng)、機(jī)頭、機(jī)嘴、動(dòng)力傳動(dòng)裝置等組成。
工作原理為：電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)上下軸轉(zhuǎn)動(dòng)，泥料從加料口加入，經(jīng)不連續(xù)螺旋絞刀破碎、混揉、捏練和輸送，再經(jīng)連續(xù)螺旋絞刀的擠壓，通過(guò)篩板被擠成細(xì)小的條狀進(jìn)入真空室。在真空室內(nèi)泥料中的空氣被抽走，然后泥料經(jīng)下軸的擠出螺旋進(jìn)一步擠壓揉練，由機(jī)頭和機(jī)嘴擠出，切斷后即成為具有一定截面形狀、大小和一定強(qiáng)度、致密度的成形用泥段。真空室用管子經(jīng)濾氣器與真空泵相通，真空度一般不宜低于720mmHg（96kPa）。為加強(qiáng)對(duì)泥料的攪拌和捏練，使泥料混合的更為均勻，在加料部分裝設(shè)的不連續(xù)螺旋絞刀軸，使加料部分實(shí)質(zhì)上成為一臺(tái)雙軸真空練泥機(jī)。
工作過(guò)程為：
1、泥餅投入加料槽(不連續(xù)螺旋絞刀進(jìn)行破碎、混合)；
2、推壓入錐形泥筒(填滿泥筒，受擠壓，密封真空室)；
3、推入真空室(經(jīng)篩板切割成細(xì)條片狀，落入底部脫氣)；
4、泥料進(jìn)入擠泥軸(連續(xù)螺旋絞刀進(jìn)行揉練、輸送)；
5、進(jìn)入擠出螺旋(填滿泥筒，逐漸擠緊，消除螺旋結(jié)構(gòu))；
6、強(qiáng)力推送到機(jī)頭(準(zhǔn)備出泥)；
7、由機(jī)嘴擠出(得泥段供成型用)。
圖2.1 方案一結(jié)構(gòu)示意圖
2.2.2 練泥機(jī)整體結(jié)構(gòu)方案二
本方案二的設(shè)計(jì)以任務(wù)書上的要求為本位，以簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)、減低成本為基本出發(fā)點(diǎn)。我們將采用單軸式真空練泥機(jī)進(jìn)行練泥。具體結(jié)構(gòu)如圖2.2 方案二結(jié)構(gòu)示意圖，由加料部分、出料部分、真空室和傳動(dòng)裝置等組成。根據(jù)結(jié)構(gòu)上 的不同，真空練泥機(jī)可分為單軸式和多軸式兩類。
工作原理為：電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)軸和軸轉(zhuǎn)動(dòng)，兩根軸上均裝有螺旋絞刀，泥料從加料口加入，首先被不連續(xù)螺旋絞刀攪拌和輸送，然后在連續(xù)螺旋絞刀的擠壓下通過(guò)篩板進(jìn)入真空室。設(shè)置篩 板的目的是把泥料切成細(xì)小的泥條，以便有效地抽走泥料中的空氣。在真空室內(nèi)，泥料中的空氣被抽走，接著泥料進(jìn)入練泥機(jī)的出泥部分。泥料在出泥部分螺 旋絞刀的輸送和擠壓下經(jīng)機(jī)頭和機(jī)嘴擠出，切斷后即成為具有一定截面形狀和大小的泥段。為了防止泥料跟隨螺旋絞刀一道旋轉(zhuǎn)，機(jī)殼內(nèi)壁開(kāi)有許多縱向（或其他形式）的凹槽，在裝有不連續(xù)螺旋絞刀處，機(jī)殼內(nèi)除有凹槽外，還裝有固定的梳狀擋泥板。
圖2.2 方案二結(jié)構(gòu)示意圖
工作過(guò)程為：
1、泥餅投入加料槽破碎、混合；
2、推壓入錐形泥筒擠壓；
3、推入真空室脫氣；
4、泥料進(jìn)入擠泥軸揉練；
5、進(jìn)入擠出螺旋逐漸擠緊，消除螺旋結(jié)構(gòu)；
6、強(qiáng)力推送到機(jī)頭出泥；
7、泥段成型。
2.2.3 真空練泥機(jī)整體結(jié)構(gòu)方案的分析和確定
方案一的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析：真空室容積較大、泥料脫氣較充分(如太大，大量水分蒸發(fā)，影響泵正常工作)；擠泥部分長(zhǎng)，揉練完全；結(jié)構(gòu)緊湊 (電機(jī)設(shè)在加料斗底部)；操作工位高。
方案二的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析：加料部分和出料部分安排在同一根軸。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)備高度小，操作工位低；真空室小，易堵塞；軸較長(zhǎng)，剛性差，軸承的密封與潤(rùn)滑都很困難，損壞后不便更換。通常只制成小型的練泥機(jī)供試制車間和實(shí)驗(yàn)室使用。
綜合考慮及分析后，本設(shè)計(jì)采用方案一進(jìn)行練泥。
具體工作過(guò)程如下：
1、電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)上下軸轉(zhuǎn)動(dòng)；
2、泥料從加料口加入，經(jīng)不連續(xù)螺旋絞刀破碎、混揉、捏練；
2、泥料經(jīng)過(guò)輸送再經(jīng)連續(xù)螺旋絞刀的擠壓；
3、泥料通過(guò)篩板被擠成細(xì)小的條狀進(jìn)入真空室；
4、在真空室內(nèi)泥料中的空氣被抽走；
5、泥料經(jīng)下軸的擠出螺旋進(jìn)一步擠壓揉練；
6、泥料經(jīng)機(jī)頭和機(jī)嘴擠出；
7、泥料切斷后即成為具有一定截面形狀、大小和一定強(qiáng)度和密度的成形用泥段。
3 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
傳動(dòng)方式有集中驅(qū)動(dòng)和分離驅(qū)動(dòng)，其中集中驅(qū)動(dòng)多用于中小型真空練泥機(jī)，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，但齒輪數(shù)量多，需加工的零件數(shù)目較多，裝配和維修較困難。分離驅(qū)動(dòng)多用于大型真空練泥機(jī)上、下兩軸能分別啟動(dòng)，操作比較靈活，傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)較復(fù)雜龐大。
由上一章整體方案的確定，我們可以知道本文的驅(qū)動(dòng)方式采用分離驅(qū)動(dòng)（即加料傳動(dòng)和擠制傳動(dòng)），下面將對(duì)這兩種傳動(dòng)進(jìn)行逐一設(shè)計(jì)。
3.1 加料傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.1.1 傳動(dòng)路線的確定
轉(zhuǎn)動(dòng)路線一：電動(dòng)機(jī)→離合器→V帶傳動(dòng)→齒輪減速箱→加料螺旋主軸；
轉(zhuǎn)動(dòng)路線二：電動(dòng)機(jī)→過(guò)渡齒輪副→加料螺旋主軸；
綜合考慮后本設(shè)計(jì)將采用傳動(dòng)路線一作為加料部分的傳動(dòng)路線。
3.1.2 電動(dòng)機(jī)功率的確定
加料部分電動(dòng)機(jī)消耗的功率可以分為3部分：1、對(duì)泥料進(jìn)行破碎、攪拌的功率N1；2、克服連續(xù)螺旋與泥料摩擦的功耗N2；3、泥料受擠壓引起體積縮小所耗的功率N3。
本文為簡(jiǎn)化計(jì)算，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》相關(guān)章節(jié)（見(jiàn)圖3.1真空練泥機(jī)的基本參數(shù)），結(jié)合生產(chǎn)過(guò)程中電機(jī)的功率。初步確定電動(dòng)機(jī)的功率為45KW
圖3.1真空練泥機(jī)的基本參數(shù)
綜合考慮后本設(shè)計(jì)選擇Y280M-8三相異步電動(dòng)機(jī)，其異步轉(zhuǎn)速為740r/min，電機(jī)功率為45KW。
3.1.3 傳動(dòng)比的分配
1、計(jì)算總傳動(dòng)比
本文中要計(jì)算的總傳動(dòng)比應(yīng)該是電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速和螺旋軸轉(zhuǎn)速的比值，計(jì)算公式為，其中為電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速；為螺旋軸的轉(zhuǎn)速。
因本文選擇的電動(dòng)機(jī)型號(hào)為：Y280M-8三相異步電動(dòng)機(jī)，根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)可以知道，該電機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速為740r/min，螺旋軸的轉(zhuǎn)速：=18r/min。
因此
2、合理分配各級(jí)傳動(dòng)比
假設(shè)V帶傳動(dòng)分配的傳動(dòng)比，則二級(jí)展開(kāi)式圓柱齒輪減速器總傳動(dòng)比
二級(jí)減速器中：
高速級(jí)齒輪傳動(dòng)比
低速級(jí)齒輪傳動(dòng)比
3.1.4 傳動(dòng)帶的確定
設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)的主要參數(shù)。
已知帶傳動(dòng)的工作條件：連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，額定功率p=45kw小帶輪轉(zhuǎn)速 大帶輪轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)比。
設(shè)計(jì)內(nèi)容包括選擇帶的型號(hào)、確定基準(zhǔn)長(zhǎng)度、根數(shù)、中心距、帶的材料、基準(zhǔn)直徑以及結(jié)構(gòu)尺寸、初拉力和壓軸力等等（因?yàn)橹耙呀?jīng)按選擇了V帶傳動(dòng)，所以帶的設(shè)計(jì)按V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行）
1）、計(jì)算功率 =
2)、選擇V帶型 根據(jù)、由《機(jī)械設(shè)計(jì)》選擇A型帶
3）、確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速v
(1)初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑，由（《機(jī)械設(shè)計(jì)》p155表8-6和p157表8-8，取小帶輪基準(zhǔn)直徑
（2）驗(yàn)算帶速v
因?yàn)?m/s<9.7m/s<30m/s,帶輪符合推薦范圍
（3）計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑
，初定
（4）確定V帶的中心距a和基準(zhǔn)長(zhǎng)度
a、根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》p152 0.7
525a1500
初定中心距=1000mm
b、計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度
=2+=2×1000+π×0.5×（250+500）+（500-250）（500-250）/4×1000＝3179mm
取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度=3180mm
c、計(jì)算實(shí)際中心距
a＝+( -)/2＝1000+（3180-3179）/2＝1000.5mm
中心距滿足變化范圍:900—1000mm
（5）驗(yàn)算小帶輪包角
＝180°-（-）/a×57.3°＝180°-（500-250）/1000.5×57.3°
＝166°>120° 包角滿足條件
（6）計(jì)算帶的根數(shù)
單根V帶所能傳達(dá)的功率
根據(jù)=740r/min 和=250mm 用插值法求得=28.6.kw
單根v帶的傳遞功率的增量Δ
已知A型v帶，小帶輪轉(zhuǎn)速=740r/min
轉(zhuǎn)動(dòng)比 i==/=2 查表得Δ=0.15kw
計(jì)算v帶的根數(shù)
查表得包角修正系數(shù)=0.98，帶長(zhǎng)修正系數(shù)=0.99
=(+Δ)××=(28.6+0.15) ×0.98×0.99=27.9KW
Z= =54/27.9=1.94 綜合考慮后取3根。
（7）帶輪的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)
A、帶輪的材料為:HT200；
B、V帶輪的結(jié)構(gòu)形式為:腹板式；
C、結(jié)構(gòu)圖（見(jiàn)附件）。
3.1.5 減速器的選擇
本設(shè)計(jì)中減速器需要達(dá)到的速比為20.55（大約為20或者21），輸入功率為45KW。根據(jù)上述的技術(shù)參數(shù)本設(shè)計(jì)選取上海尊翔減速機(jī)有限公司生產(chǎn)的“F平行軸標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪減速器”，具體結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)下圖3.2 減速器外形圖。根據(jù)下圖3.3 減速器型號(hào)和技術(shù)參數(shù)對(duì)照表，我們選取該公司生產(chǎn)的FA107減速器。由圖3.3可以知道該減速器輸入功率為45KW，速比為20.5。輸入軸直徑為48mm，輸出軸直徑為105mm。
圖3.2 減速器外形圖
圖3.3 減速器型號(hào)和技術(shù)參數(shù)對(duì)照表
3.1.6 螺旋主軸的設(shè)計(jì)
1、求軸上的功率和轉(zhuǎn)矩。
取齒輪傳動(dòng)效率，軸承效率，則
于是
2、初步確定軸的最小直徑
根據(jù)式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。取，于是得
取螺旋軸的直徑為140mm。
3.1.7 不連續(xù)螺旋刀片的設(shè)計(jì)
攪泥螺旋的作用：對(duì)泥料進(jìn)行破碎、混合、輸送。目前加料螺旋刀片的型式右：不連續(xù)螺旋(俗稱攪刀片)梳板和錐螺旋組成；可直接加入泥餅或粗練泥段。中小型練泥機(jī)；連續(xù)螺旋和圓形壓泥輥組成?？杉哟志毮喽位蛉嗑殭C(jī)練制過(guò)的泥片條。適用在大中型練泥機(jī)。本文選擇非連續(xù)螺旋的螺旋刀片。
1、螺旋刀片數(shù)及螺旋升角的確定
本設(shè)計(jì)綜合考慮后選取螺旋刀片數(shù)為4個(gè)，通常螺旋升角α＝15°～25°，兩端刀片的螺旋升角調(diào)得較大（25°左右），中間部分調(diào)得較小（15°左右），以使泥料在加料槽中能得到比較充分的混合，最后一把刀片應(yīng)該是連續(xù)螺旋絞刀的延伸部分，兩者夾角為45°。具體結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)圖3.4 螺旋葉端面形狀
圖3.4 螺旋葉端面形狀
2、螺旋外徑的確定
通常軸轂直徑可取d＝D/（2～3），D是螺旋外徑。
因?yàn)閐在上面已經(jīng)確定為140mm，所以螺旋外徑D=280-420mm。本設(shè)計(jì)選取螺旋外徑為420mm。軸轂直徑可取d＝D/（2～3）取133mm。
3、螺旋刀片厚度的確定
目前使用的練泥機(jī)，葉片厚度多半為δ＝15mm～25mm。本設(shè)計(jì)選取厚度為20mm。
4、螺距的確定
螺距的形式有：等螺距：泥料在機(jī)筒內(nèi)相當(dāng)于等速運(yùn)動(dòng)；螺距由小到大；相當(dāng)于加速運(yùn)動(dòng)，將泥料迅速推向前方；螺距由大到小：相當(dāng)于減速運(yùn)動(dòng)，在輸送過(guò)程中對(duì)泥料擠壓；等距和變距的綜合。
對(duì)真空練泥機(jī)采用等螺距，輸送順利，防止堵塞。本設(shè)計(jì)的螺距為250mm。
4、螺旋牙型及線數(shù)的確定
螺距的牙型右矩形和三角形2種，本設(shè)計(jì)中采用單線矩形牙型。
5、螺旋刀片的安裝
對(duì)螺旋面的材料要求是摩擦系數(shù)小，抗磨蝕性強(qiáng)，不易生銹，鑄鐵、鑄鋼、鍍鉻鋼、不銹鋼等都可用于制造螺旋葉片，螺旋葉片可用14mm～20mm鋼板按確定的螺旋參數(shù)制成，直接焊接在軸上，并打磨光滑。
3.1.8 加料槽的設(shè)計(jì)
1、加料槽的作用：使加入的泥料很快被充分練制，然后送入真空室而不積泥。
2、加料槽的結(jié)構(gòu)：半敞開(kāi)的殼體，供投泥用。
3、加料槽尺寸：本設(shè)計(jì)結(jié)合螺旋軸的尺寸及加工能力，確定加料槽的長(zhǎng)度為1000mm，容納4個(gè)螺距的螺旋刀片（前面已進(jìn)行了設(shè)計(jì)），槽內(nèi)壁做成軸向凹槽，以防泥料在槽內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。加料槽的厚度為5mm。
4、加料槽材料的確定：由于加料槽只是使加入的泥料很快被充分練制，然后送入真空室而不積泥。受力比較小。所以本設(shè)計(jì)中的加料槽材料選取厚度為5mm的Q235鋼板進(jìn)行制作。
3.1.9 梳子板(擋泥板)的設(shè)計(jì)
梳子板的作用：在加料槽內(nèi)壁的螺旋鉸刀向上轉(zhuǎn)的一側(cè)安裝梳子板，阻止泥料歲鉸刀轉(zhuǎn)動(dòng)，并把泥料檔回進(jìn)料槽內(nèi)。
梳子板的結(jié)構(gòu)：1、單側(cè)設(shè)置梳子板(裝在絞刀向上轉(zhuǎn)的一側(cè))；2、機(jī)殼內(nèi)壁上開(kāi)溝槽(沿軸向)，本設(shè)計(jì)選擇單側(cè)設(shè)置梳子板(裝在絞刀向上轉(zhuǎn)的一側(cè))，梳子之間的間距為250mm，采用Q235鋼板制作。具體結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)零件圖。
3.2 擠制傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.2.1 傳動(dòng)路線的確定
轉(zhuǎn)動(dòng)路線一：電動(dòng)機(jī)→離合器→V帶傳動(dòng)→齒輪減速箱→擠出螺旋主軸；
轉(zhuǎn)動(dòng)路線二：電動(dòng)機(jī)→過(guò)渡齒輪副→擠出螺旋主軸；
綜合考慮后本設(shè)計(jì)將采用傳動(dòng)路線一作為擠制部分的傳動(dòng)路線。
3.2.2 電動(dòng)機(jī)功率的確定
1、真空練泥機(jī)生產(chǎn)的合格泥坯最終是依賴機(jī)頭、機(jī)咀的合理匹配由擠出末端螺旋的強(qiáng)大驅(qū)動(dòng)力完成。（在密閉狀態(tài)下，機(jī)頭及機(jī)咀對(duì)泥料的反向壓力(負(fù)載)同末端螺旋的正向推力兩者的共同作用，才使被擠泥料形成致密均勻的合格泥坯，兩者缺一不可）
2、反向壓力值主要取決于機(jī)頭與機(jī)咀的合理組合，影響合理的因素很多且多變，難以定量表示；
3、一臺(tái)完美的真空練泥機(jī)應(yīng)具備良好的適應(yīng)能力、合適的料方、泥坯的規(guī)格形狀、多種變換的機(jī)頭及機(jī)咀等均能勝任。
一臺(tái)練泥機(jī)因加料不當(dāng)，如在加硬泥操作的過(guò)程中，不小心加進(jìn)軟泥，這時(shí)機(jī)子不出泥坯，但螺旋照轉(zhuǎn)，嚴(yán)重時(shí)“悶車” 。真空室堵塞，雖然繼續(xù)加料，泥坯就是擠不出來(lái)。練泥機(jī)的堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，擠出部份電機(jī)實(shí)耗功率很大，其功耗就稱為堵轉(zhuǎn)功率，即擠出部分電動(dòng)機(jī)的最大傳動(dòng)功率。
η擠—擠出部分的傳動(dòng)系統(tǒng)總效率；（本設(shè)計(jì)為0.85）
K備—擠出部分電動(dòng)機(jī)功率儲(chǔ)備系數(shù)。 一般取K備=1.3～1.5（本設(shè)計(jì)選取1.5）
n—擠出末端螺旋轉(zhuǎn)速(r／min)；（本設(shè)計(jì)為18r/min）
D—擠出末端螺旋轉(zhuǎn)徑(m)；(Ф350mm)
t—擠出末端螺旋轉(zhuǎn)速(r／min)；（本設(shè)計(jì)為18r/min）
k—泥料抗剪強(qiáng)度 (MPa) （取0.1Mpa）
將數(shù)據(jù)代入上式得：
綜合考慮后本設(shè)計(jì)選擇Y160L-8三相異步電動(dòng)機(jī)，其異步轉(zhuǎn)速為720r/min，電機(jī)功率為7.5KW。
3.2.3 傳動(dòng)比的分配
1、計(jì)算總傳動(dòng)比
本文中要計(jì)算的總傳動(dòng)比應(yīng)該是電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速和擠出軸轉(zhuǎn)速的比值，計(jì)算公式為，其中為電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速；為擠出軸的轉(zhuǎn)速。
因本文選擇的電動(dòng)機(jī)型號(hào)為：Y160L-8三相異步電動(dòng)機(jī)，根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)可以知道，該電機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速為720r/min，螺旋軸的轉(zhuǎn)速：=18r/min。
因此
2、合理分配各級(jí)傳動(dòng)比
假設(shè)V帶傳動(dòng)分配的傳動(dòng)比，則二級(jí)展開(kāi)式圓柱齒輪減速器總傳動(dòng)比
二級(jí)減速器中：
高速級(jí)齒輪傳動(dòng)比
低速級(jí)齒輪傳動(dòng)比
3.2.4 傳動(dòng)帶的確定
設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)的主要參數(shù)。
已知帶傳動(dòng)的工作條件：連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，額定功率p=7.5kw小帶輪轉(zhuǎn)速 大帶輪轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)比。
設(shè)計(jì)內(nèi)容包括選擇帶的型號(hào)、確定基準(zhǔn)長(zhǎng)度、根數(shù)、中心距、帶的材料、基準(zhǔn)直徑以及結(jié)構(gòu)尺寸、初拉力和壓軸力等等（因?yàn)橹耙呀?jīng)按選擇了V帶傳動(dòng)，所以帶的設(shè)計(jì)按V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行）
1）、計(jì)算功率 =
2)、選擇V帶型 根據(jù)、由《機(jī)械設(shè)計(jì)》選擇A型帶
3）、確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速v
(1)初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑，由（《機(jī)械設(shè)計(jì)》p155表8-6和p157表8-8，取小帶輪基準(zhǔn)直徑
（2）驗(yàn)算帶速v
因?yàn)?m/s<6.03m/s<30m/s,帶輪符合推薦范圍
（3）計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑
，初定
（4）確定V帶的中心距a和基準(zhǔn)長(zhǎng)度
a、根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》p152 0.7
336a960
初定中心距=600mm
b、計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度
=2+=2×600+π×0.5×（160+320）+（320-160）（320-160）/4×600＝1964mm
取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度=2000mm
c、計(jì)算實(shí)際中心距
a＝+( -)/2＝600+（2000-1964）/2＝603mm
中心距滿足變化范圍:550—603mm
（5）驗(yàn)算小帶輪包角
＝180°-（-）/a×57.3°＝180°-（320-160）/603×57.3°
＝164°>120° 包角滿足條件
（6）計(jì)算帶的根數(shù)
單根V帶所能傳達(dá)的功率
根據(jù)=720r/min 和=160mm 用插值法求得=6.85kw
單根v帶的傳遞功率的增量Δ
已知A型v帶，小帶輪轉(zhuǎn)速=720r/min
轉(zhuǎn)動(dòng)比 i==/=2 查表得Δ=0.35kw
計(jì)算v帶的根數(shù)
查表得包角修正系數(shù)=0.96，帶長(zhǎng)修正系數(shù)=0.99
=(+Δ)××=(6.85+0.35) ×0.96×0.99=6.84KW
Z= =7.5/6.84=1.09 故取2根.
（7）帶輪的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)
A、帶輪的材料為:HT200；
B、V帶輪的結(jié)構(gòu)形式為:腹板式；
C、結(jié)構(gòu)圖（見(jiàn)附件）。
3.2.5 減速器的選擇
本設(shè)計(jì)中減速器需要達(dá)到的速比為20，輸入功率為7.5KW。根據(jù)上述的技術(shù)參數(shù)本設(shè)計(jì)選取上海尊翔減速機(jī)有限公司生產(chǎn)的“F平行軸標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪減速器”，具體結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)圖3.2 減速器外形圖。根據(jù)圖3.3 減速器型號(hào)和技術(shù)參數(shù)對(duì)照表，我們選取該公司生產(chǎn)的FA77減速器。由圖3.3可以知道該減速器輸入功率為7.5KW，速比為20。
3.2.6 擠出主軸的設(shè)計(jì)
1、求軸上的功率和轉(zhuǎn)矩。
取齒輪傳動(dòng)效率，軸承效率，則
于是
2、初步確定軸的最小直徑
根據(jù)式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。取，于是得
取螺旋軸的直徑為750mm。
3.2.7 連續(xù)螺旋刀片的設(shè)計(jì)
作用：擠壓、揉練、混合、輸送
種類： 圓柱形、圓錐形；等螺距、變螺距；左旋、右旋；單線、多線（推力大、均勻）；直型、后傾型、前傾型。
本文選擇非連續(xù)螺旋的螺旋刀片。
1、螺旋刀片數(shù)及螺旋升角的確定
螺旋面：是由一直母線沿著作為螺旋線的曲導(dǎo)線和作為軸線的直導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)且始終平行于直導(dǎo)線所垂直的平面而形成的曲面。
螺旋面上任一點(diǎn)的螺旋升角：是通過(guò)該點(diǎn)的螺旋線的切線與直導(dǎo)線所垂直的平面之間的夾角。同一螺旋而上各點(diǎn)的螺旋升角是不相同的。為了描述方便，常取螺旋面平均直徑的螺旋升角作為真空練泥機(jī)的螺旋升角。
本設(shè)計(jì)綜合考慮后選取螺旋刀片數(shù)為4個(gè)，通常螺旋升角α＝15°～25°，兩端刀片的螺旋升角調(diào)得較大（25°左右），中間部分調(diào)得較?。?5°左右），以使泥料在加料槽中能得到比較充分的混合，最后一把刀片應(yīng)該是連續(xù)螺旋絞刀的延伸部分，兩者夾角為45°。具體結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)圖3.5 螺旋葉端面形狀
圖3.5 螺旋葉端面形狀
2、螺旋外徑的確定
通常軸轂直徑可取d＝D/（2～3），D是螺旋外徑。
因?yàn)閐在上面已經(jīng)確定為75mm，所以螺旋外徑D=150-225mm。本設(shè)計(jì)選取螺旋外徑為200mm。
3、螺旋刀片厚度的確定
目前使用的練泥機(jī)，葉片厚度多半為δ＝15mm～25mm。本設(shè)計(jì)選取厚度為20mm。
4、螺距的確定
螺距的形式有：等螺距：泥料在機(jī)筒內(nèi)相當(dāng)于等速運(yùn)動(dòng)；螺距由小到大；相當(dāng)于加速運(yùn)動(dòng)，將泥料迅速推向前方；螺距由大到?。合喈?dāng)于減速運(yùn)動(dòng)，在輸送過(guò)程中對(duì)泥料擠壓；等距和變距的綜合。
對(duì)真空練泥機(jī)采用等螺距，輸送順利，防止堵塞。本設(shè)計(jì)的螺距為250mm。
4、螺旋牙型及線數(shù)的確定
螺距的牙型右矩形和三角形2種，本設(shè)計(jì)中采用單線矩形牙型。
5、螺旋刀片的安裝
對(duì)螺旋面的材料要求是摩擦系數(shù)小，抗磨蝕性強(qiáng)，不易生銹，鑄鐵、鑄鋼、鍍鉻鋼、不銹鋼等都可用于制造螺旋葉片，螺旋葉片可用14mm～20mm鋼板按確定的螺旋參數(shù)制成，直接焊接在軸上，并打磨光滑。
3.2.8 擠泥筒的設(shè)計(jì)
1、擠泥筒的作用：應(yīng)保證落入真空室的泥料被順利地輸送至擠出螺旋處。
2、擠泥筒的結(jié)構(gòu)：一般采用鑄鐵制成，內(nèi)壁都開(kāi)有軸向凹槽。為方便裝拆維修，常將擠泥筒分節(jié)制造，再用法蘭盤聯(lián)接。擠泥筒內(nèi)壁和螺旋絞刀的徑向間隙是影響練泥機(jī)工作的重要因素。對(duì)于塑性良好、含水量高的泥料，間隙應(yīng)當(dāng)小些；對(duì)于塑性較差、含水量低的泥料，間隙可大些，該間隙一般要求是不大于3mm～5mm，擠泥筒的工作長(zhǎng)度一般取L=（2.5～3）h。
3、擠泥筒的形狀
（1）、圓柱形：制造容易，在輸送泥料時(shí)阻力小。易出現(xiàn)回泥現(xiàn)象，并造成泥料產(chǎn)生層裂。
（2）、圓錐形：對(duì)泥料有壓緊和揉練作用，但泥料在移動(dòng)時(shí)阻力大，使之發(fā)熱，影響出泥。
（3）、圓柱、圓錐組合式：上述兩種形狀的折衷方法，多用。
本設(shè)計(jì)采用第三種方法制作。采用Q235鋼板制作。具體結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)零件圖。
3.3 螺旋推進(jìn)器的設(shè)計(jì)
螺旋推進(jìn)器(又稱擠出螺旋)，推送泥料進(jìn)入機(jī)頭并擠出機(jī)嘴，消除“螺旋結(jié)構(gòu)”帶來(lái)的缺陷。
1、螺旋線數(shù)Z的確定
Z的確實(shí)取決于螺旋的功能和制造工藝及價(jià)格。一般講：線數(shù)越多，制作難且價(jià)貴，但對(duì)泥料擠壓更致密均勻。 Z不是越多越好，只要滿足產(chǎn)品工藝要求即可。
本設(shè)計(jì)選取螺旋的線數(shù)為雙線。具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3.6 擠出螺旋的結(jié)構(gòu)
圖3.6 擠出螺旋的結(jié)構(gòu)
2、 擠出末端螺旋頭部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
擠出末端螺旋的推泥面應(yīng)延伸并交叉在前端，絕不允許在軸轂的前端有個(gè)空穴。具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3.7 末端螺旋頭部結(jié)構(gòu)。
圖3.7 末端螺旋頭部結(jié)構(gòu)
(a)擠出末端螺旋的推泥面設(shè)計(jì)成“飛機(jī)頭”結(jié)構(gòu)，從而消除了空穴；
(b)固定末端螺旋用的螺栓頭部做成流線型，可明顯減小“空穴”；
(c)形狀特殊，視泥料特性而定。
本設(shè)計(jì)采用a方案。
3.4 機(jī)頭、機(jī)嘴的設(shè)計(jì)
1、機(jī)頭的設(shè)計(jì)
機(jī)頭的形狀: 為空心筒體
機(jī)頭的作用：螺旋運(yùn)動(dòng)、軸向流動(dòng)；改善泥料質(zhì)量(練泥后的處理——消除缺陷)； 保證泥料受壓(進(jìn)一步揉練、擠壓致密)；準(zhǔn)備出泥(過(guò)渡)
其形狀有：由圓柱形和圓錐形兩部分組合的機(jī)頭：適用于擠制直徑比絞刀小得多的泥段。鼓形機(jī)頭：用于擠制直徑大于或接近于絞刀直徑的泥段。具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3.8 機(jī)頭外形結(jié)構(gòu)。
圖3.8 機(jī)頭外形結(jié)構(gòu)
本設(shè)計(jì)采用鼓形機(jī)頭進(jìn)行制作。具體結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)附件圖。
2、機(jī)嘴的設(shè)計(jì)
機(jī)嘴的作用：擠出泥料(切割成泥段)，使之符合規(guī)定，且致密均勻，缺陷最少，阻力小。使擠出的泥段具有一定的形狀、尺寸和密度。
對(duì)錐形機(jī)嘴有如下經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：錐角α＝20°～40°，L＝（1～1.5）D，l＝L/3；也有采用板式機(jī)嘴的，便于更換擠制泥料的截面尺寸。
機(jī)嘴的結(jié)構(gòu)采用錐形機(jī)嘴。具體結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)下圖3.9機(jī)嘴的結(jié)構(gòu)
圖3.9機(jī)嘴的結(jié)構(gòu)
D=Ф350mm；
L＝（1～1.5）D=（1～1.5）X350=350-525mm，取450mm；
l＝L/3=450/3=150mm.
3.5 篩板的設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)采用的篩板結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖3.10 篩班安裝結(jié)構(gòu)，其中篩板的直徑為350mm。
圖3.10 篩班安裝結(jié)構(gòu)
1、 雙頭螺柱 2、壓板 3、篩班
4 練泥機(jī)真空系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
本練泥機(jī)設(shè)計(jì)的抽真空系統(tǒng)的主要功能：有1、使真空室維持足夠的脫氣率：2、有效濾盡泥料中的水、塵等雜質(zhì)。抽真空系統(tǒng)的組成包括真空泵、濾氣器、真空室。下面將對(duì)真空泵、真空室、濾氣器分別進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)：
4.1 真空泵的設(shè)計(jì)
真空泵是一種旋轉(zhuǎn)式變?nèi)菡婵毡庙氂星凹?jí)泵配合方可使用在較寬的壓力范圍內(nèi)有較大的抽速對(duì)被抽除氣體中含有灰塵和水蒸汽不敏感廣泛用于冶金、化工、食品、電子鍍膜等行業(yè)。
真空泵的作用就是從真空室中抽除氣體分子，降低真空室內(nèi)的氣體壓力，使之達(dá)到要求的真空度。概括地講從大氣到極高真空有一個(gè)很大的范圍，至今為止還沒(méi)有一種真空系統(tǒng)能覆蓋這個(gè)范圍。因此，為達(dá)到不同產(chǎn)品的工藝指標(biāo)、工作效率和設(shè)備工作壽命要求、不同的真空區(qū)段需要選擇不同的真空系統(tǒng)配置。
常用的真空泵有水環(huán)式、滑閥式和旋片式等。水環(huán)式真空泵排氣量為0.5～30m3/min，真空度達(dá)70～98%，回轉(zhuǎn)部分沒(méi)有機(jī)械接觸摩擦，壽命較長(zhǎng)，構(gòu)造簡(jiǎn)單，維修方便。具體結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)下圖4.1 真空泵的結(jié)構(gòu)
圖4.1 真空泵的結(jié)構(gòu)
真空泵規(guī)格主要根據(jù)需要的抽氣速率和極限壓力來(lái)確定，其抽氣速率應(yīng)滿足：
經(jīng)過(guò)估算大約在300左右。
本文中要求真空度達(dá)95%，結(jié)合上面計(jì)算的數(shù)據(jù)。我們選擇海門市華豐真空設(shè)備有限公司生產(chǎn)的選片式真空泵。型號(hào)為JZJHX300-70。該結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便。適用于抽出空氣，廣泛應(yīng)用于各種真空系統(tǒng)中。具體結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)附件圖。
4.2 真空室的設(shè)計(jì)
1、真空室的作用
供泥料進(jìn)行脫氣(抽真空)處理用，并保持一定的真空度。
2、真空室整體要求
（1）不漏氣，保持足夠的真空度(各處密封嚴(yán)，720mmHg以上)；
（2）不堵泥，使泥料能從真空室順利通過(guò) (內(nèi)壁光滑，無(wú)死角)；
（3）創(chuàng)造條件盡量將泥料中的氣體排除干凈。(篩板或切片刀)。
（4）以真空室的真空度作為衡量泥料脫氣程度的一項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo)，通常標(biāo)準(zhǔn)是真空度不低于96kPa。
（5）相對(duì)真空度是指被測(cè)對(duì)象的壓力與測(cè)量地點(diǎn)大氣壓的差值，用普通真空表測(cè)量。在沒(méi)有真空的狀態(tài)下，表的初始值為0。當(dāng)測(cè)量真空時(shí)，它的值介于0到－101.325KPa之間。
3、真空室的密封：
（1）進(jìn)出泥口的密封：靠泥料自行填塞而密封；
（2）靜密封(接合處)：用彈性好的橡膠材料密封；
（3）動(dòng)密封(轉(zhuǎn)軸處)：要有相對(duì)運(yùn)動(dòng)又阻力小，還要密封，較困難。常采用填料函的密封裝置。
4、真空室的尺寸
呈箱形結(jié)構(gòu)，用鑄鐵整體制成，壁厚約12mm，上、下軸之間留有一定的距離，讓泥料中的氣體排除干凈，一般取A＝（1.2～1.8）D。具體結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)附件圖。
4.3 濾氣器的設(shè)計(jì)
1、濾氣器的作用是將從真空室抽出的氣體過(guò)濾，除去夾在氣體中的水滴和塵粒，以保護(hù)真空泵。
2、濾氣器材料：棉毛織物或泡沫塑料。
3、濾氣器材料使用：過(guò)濾介質(zhì)要經(jīng)常清洗和更換，以免堵塞，使阻力增大而降低真空室的真空度。
結(jié)合上下文。本系統(tǒng)采用的濾氣器是由無(wú)錫穆格流體控制科技有限公司生產(chǎn)的QL108-021濾氣器。
5 結(jié)論
1、結(jié)合真空練泥機(jī)的工作特點(diǎn)，根據(jù)本課題的設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)主要采用了方案的比較分析和確定，理論計(jì)算、分析等方法對(duì)真空練泥機(jī)的主要參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。根據(jù)結(jié)構(gòu)繪制了整個(gè)真空練泥機(jī)的裝配圖、主要零、部件的零件圖和部件圖，編制了本設(shè)計(jì)說(shuō)明書。
2、驅(qū)動(dòng)方案的確定是本次設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵，它關(guān)系到整個(gè)練泥機(jī)的受力情況和加工的穩(wěn)定性，通過(guò)比較分析的基礎(chǔ)上，在受力不太大情況下保證了結(jié)構(gòu)緊湊。
3、采取了防止泥料污染的措施。凡與泥料接觸且暴露在空氣中的零件, 如絞刀、梳子板、篦子，板、加料槽、真空室內(nèi)壁等均用Q235鋼板，并進(jìn)行相應(yīng)的處理。
4、采取了強(qiáng)化練泥過(guò)程和減小擠制弊端的措施。對(duì)加料螺旋、擠出螺旋的結(jié)構(gòu)、參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，加強(qiáng)泥料揉練等。
5、采取了減少泥料在真空處理過(guò)程中出現(xiàn)弊端的措施。對(duì)真空室箱體的結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸做了系統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)計(jì)，把進(jìn)入真空室的泥條切得更薄，使真空處理時(shí)間變長(zhǎng)，避免泥料在真空室中抽不徹底而產(chǎn)生干硬泥塊。
6、在傳鏈上進(jìn)行簡(jiǎn)化，減少無(wú)用功。確保本機(jī)器設(shè)計(jì)的性價(jià)比。
7、通過(guò)本次設(shè)計(jì)，同時(shí)也看到了自己的不足，在本文中并未對(duì)整個(gè)真空練泥機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真的分析，以及通過(guò)有限元分析的方法對(duì)主要零部件進(jìn)行分析，在今后的學(xué)生和工作中我將完成該項(xiàng)工作。
6 經(jīng)濟(jì)分析報(bào)告
經(jīng)濟(jì)分析必須建立在以市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)為主線，以購(gòu)買商的需求為主體。本經(jīng)濟(jì)分析報(bào)告，經(jīng)過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，到社會(huì)上調(diào)研其使用價(jià)值及其銷售狀況，對(duì)其進(jìn)行如下的經(jīng)濟(jì)分析：
對(duì)任何東西的研究和設(shè)計(jì)不能總是一成不變，有創(chuàng)新才會(huì)有進(jìn)步，有改進(jìn)才會(huì)有提升。目前，工廠使用的多為雙軸式真空練泥機(jī)。但是，目前的真空練泥機(jī)還不是一種理想的混合設(shè)備，泥料經(jīng)真空練泥機(jī)加工后，往往會(huì)在干燥后出現(xiàn)S形的裂紋和螺旋形裂紋，嚴(yán)重影響了陶瓷產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，在對(duì)真空練泥機(jī)設(shè)計(jì)的同時(shí)，還要想著新的突破，通過(guò)對(duì)文獻(xiàn)的閱讀，我們得知可以利用新觀念、新技術(shù)、實(shí)現(xiàn)新突破：
1、擠出螺旋速度變化有新突破；
2、在降低維護(hù)管理費(fèi)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)上有了新的突破；
3、在減少“回轉(zhuǎn)泥”、增大泥料的擠壓能力，提高擠制品質(zhì)量方面有了新突破；
4、在提高產(chǎn)量、節(jié)約能源方面有新突破；
5、合理設(shè)計(jì)、努力將擠制品的發(fā)熱量降至最低。當(dāng)然了，設(shè)想是一回事，實(shí)踐出來(lái)又是另一回事了，而我們目前還沒(méi)有這個(gè)能力去創(chuàng)新，只能從基礎(chǔ)開(kāi)始。
隨著中國(guó)加入WTO，中國(guó)經(jīng)濟(jì)高速健康發(fā)展，全國(guó)GDP平均年增長(zhǎng)8%，中國(guó)與時(shí)間的差距越來(lái)越小，人民生活水平大大提高。相應(yīng)的購(gòu)買力越來(lái)越強(qiáng)，同時(shí)健康也成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。隨著全球經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平的發(fā)展，技術(shù)變革對(duì)各行業(yè)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力也越來(lái)越大。當(dāng)今技術(shù)的發(fā)展，特別是通信.運(yùn)輸技術(shù)中的顯著進(jìn)展，為企業(yè)展現(xiàn)了無(wú)窮的前景和更合理的成本。
陶瓷制品現(xiàn)已成為國(guó)民普遍擁有的產(chǎn)品，而不同年齡的人卻有著不同的選擇。大部分人將其作為玩物、珍藏品、日用品、工業(yè)用品等?，F(xiàn)代人不光注重外表美，更加注重材質(zhì)、生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)及其內(nèi)涵等。因而從消費(fèi)者的角度分析，人們也希望擁有先進(jìn)的制造設(shè)備。
伴隨消費(fèi)者消費(fèi)水準(zhǔn)的不斷提升、生產(chǎn)商之間激烈的競(jìng)爭(zhēng)。每個(gè)生產(chǎn)商都盼望陶瓷行業(yè)的蓬勃發(fā)展。陶瓷行業(yè)的發(fā)展又靠生產(chǎn)設(shè)備為支承點(diǎn)，因而生產(chǎn)商也在不斷的激烈企業(yè)內(nèi)部的技術(shù)部在不斷的研究更加科學(xué)更加合理的真空練泥機(jī)。因而從生產(chǎn)商的角度分析，真空練泥機(jī)的發(fā)展也必將日新月異。商家正著眼于從下面6方面在提升制造技術(shù)，吸引消費(fèi)者的眼球。從而帶動(dòng)中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展：
1、采用小螺旋角打光螺旋表面，通過(guò)減小螺旋角和摩擦角降低輸入功率，增大軸向推力，即對(duì)泥料的擠壓能力，靠減少“回轉(zhuǎn)泥”和“死泥”提高機(jī)器工作效率，降低功耗。對(duì)擠制產(chǎn)品質(zhì)量而言，采取了這一措施以后，進(jìn)一步增大了擠壓密度，也減少了干硬泥的形成條件，從而使擠出泥段質(zhì)量得到提高。
2、采用了間斷螺旋，間斷處設(shè)置打泥棒。目的在于使擠壓螺旋供泥均勻，減小臥式練泥機(jī)擠制偏心缺陷。
3、采用水冷真空室，并在真空室內(nèi)消滅浮泥死角。保證真空室內(nèi)壁平整，在所有開(kāi)設(shè)窗口處無(wú)凸起或凹入，設(shè)置真空閥門適時(shí)關(guān)閉；真空室下部墊不銹鋼板，采用上述措施后可以有效的防止真空室內(nèi)產(chǎn)生干硬泥的現(xiàn)象，使得該擠出產(chǎn)品基本不存在夾帶干硬泥塊的缺陷。
4、采用氣動(dòng)離合器、電磁操縱，欠壓自動(dòng)保護(hù)措施，是離合器操縱方便，工作安全。
5、所有法蘭采用“O”型密封圈，裝卸方便，密封可靠。
6、采用常用合金鋼硬齒面齒輪傳動(dòng)及主要構(gòu)件較小的安全系數(shù)，使設(shè)備體積造價(jià)壓縮到最小限度。
綜上所述，真空練泥機(jī)的發(fā)展依托市場(chǎng)、消費(fèi)者和生產(chǎn)商三者形成合力，不斷推動(dòng)其向著科學(xué)、高效的方向發(fā)展。
可以預(yù)料，未來(lái)擠出成型技術(shù)的發(fā)展方向是：
1、減少勞動(dòng)力和材料消耗，主要體現(xiàn)在盡量縮短更換產(chǎn)品的時(shí)間，盡可能在生產(chǎn)過(guò)程中更換以及自動(dòng)更換；
2、通過(guò)增加設(shè)備的塑化能力，加大齒輪扭矩，進(jìn)一步加大螺桿的長(zhǎng)徑比來(lái)提高生產(chǎn)效率；
3、突破冷卻限制。在擠出成型中，冷卻一直在限制中生產(chǎn)率的提高。多腔和多線擠出成為提高產(chǎn)量的重要方法；
4、在擠出生產(chǎn)線控制系統(tǒng)中為不斷應(yīng)用感測(cè)技術(shù)、控制技術(shù)人工智能技術(shù)，使制品的質(zhì)量和生產(chǎn)的穩(wěn)定性得到進(jìn)一步的提高。
致 謝
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)歷時(shí)幾個(gè)月，從選題、開(kāi)題報(bào)告的撰寫到查閱相關(guān)資料、零件圖的繪制、裝配體的形成，完成說(shuō)明書，其間每一過(guò)程都得到指導(dǎo)教師的悉心指導(dǎo)，老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從開(kāi)題報(bào)告的撰寫到查閱資料，設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝配體的形成等整個(gè)過(guò)程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜煩瑣，但是指導(dǎo)老師仍然細(xì)心地糾設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤。除了老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在此表示誠(chéng)摯的感謝和由衷的敬意。
感謝大學(xué)幾年來(lái)所有的老師，為我們打下機(jī)械專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)；同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)們，正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?lì)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)才會(huì)順利完成。感謝學(xué)校給我們提供了良好的課題條件，讓我從這次設(shè)計(jì)中得到了很好的鍛煉。在此，謹(jǐn)向老師表示最真誠(chéng)的感謝，感謝他在百忙中給予我們的指導(dǎo)。同時(shí)也向幫助過(guò)我的同學(xué)表示衷心的感謝。最后感謝我的母校對(duì)我的栽培！
參 考 文 獻(xiàn)
1. 張柏清等. 陶瓷工業(yè)機(jī)械