浅谈漆包线剂摇匀系统设计与研究

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【摘 要】 漆包线剂摇匀系统作用是将配置好的剂桶匀速旋转，使桶内的溶剂充分融合在一起，从而达到最佳配比的状态。本文详细介绍了该系统的组成结构并简单阐述了每个部件的设计思路、外形结构、尺寸确定以及对关键零部件进行了必要的校核。通过系统的设计与研究，改变了原有通过人工摇匀的方式，减少了我公司的生产成本，提高了劳动生产率。本系统现已投入使用，运转正常，效果良好。

【关键词】 漆包线剂摇匀系统 减速机 联轴器 传动轴 旋转底盘 槽钢旋转支架 夹具

1 漆包线剂摇匀系统说明

本实用新型搅拌装置是一种漆包线表面涂覆剂的摇匀系统。本系统包括有1台摆线针轮减速机，1套传动装置和1套配液桶的夹紧旋转装置。它的主要作用是通过本系统的将调配好的剂配液桶均匀旋转，使气体在液相中很好的分散;使固体粒子（如催化剂）在液相中均匀的悬浮;使不相溶的另一液相均匀悬浮或充分乳化;强化相间的传质和传热;从而使桶内的物料混合均匀。本系统结构简单，操作方便，具体结构和组件见图一。

2 漆包线剂摇匀系统部件设计与说明

2.1 减速机的选型

2.1.1 类型的选择

摆线针轮减速机是一种应用行星式传动原理，采用摆线针齿啮合的新颖传动装置。具有高速比和高效率单级传动;结构紧凑体积小;运转平稳噪声低;使用可靠寿命长的特点，符合设计需要，并且价格不高，经研究决定采用。

2.1.2 型号的选择

选型依据：输出扭矩、转速、装配尺寸要求。

根据工艺要求，输出转速<20转/min，输出扭矩>2000N。

测算后选择机号为：BWD4（4KW，输出扭矩>3000N，输出转速最低17转/min）。

2.2 联轴器的选型

选型依据：减速机输出轴颈、传动轴最小轴颈、传动扭矩、联轴器标准JB/T8854。

选择减速机输出轴轴头型式为普通型。

2.3 传动轴的结构设计与校核

轴的结构设计就是确定轴的外形和全部结构尺寸，它的设计要点如下：

2.3.1 选材

根据经验材料选定45钢。因45号钢是优质碳素钢的一种，具有较好的机械性能，加工性能和热处理性能， 市场供应量足，且价格比较便宜.所以被广泛的应用于制造一般的机械零件.

2.3.2 确定各轴段直径、长度

（1）确定轴长： 确定各轴段长度时，应尽可能使结构紧凑，同时还要保证零件所需的装配或调整空间。轴的各段长度主要是根据零件与轴配合部分的轴向尺寸和相邻零件间必要的空隙来确定的。与轴配合的零件有联轴器、轴承、槽钢旋转支架。根据已确定的零件尺寸和加工经验，轴的长度可确定如下：

L=110+150+90+30=380mm

（2）确定各轴段直径：零件在轴上的定位和装拆方案确定后，轴的形状便大体确定。各轴段所需的直径与轴上的载荷大小有关。初步确定轴的直径时，通常还不知道支反力的作用点，不能确定弯矩的大小与分布情况，因而还不能按轴所受的具体载荷及其引起的反应力来确定轴的直径。但在进行轴的结构设计前，通常已能求得轴所受的扭矩。因此，可按轴所受的扭矩初步估算轴所需的直径。将初步求出的直径作为承受扭矩的轴段最小直径处起逐一确定各段轴的直径。

公式1

由公式1可得轴的直径

公式2

式中

当轴截面上开有键槽时，应增大轴径以考虑键槽对轴的强度削弱。对直径d>100mm，的轴，有一个键槽时，轴径增大3%，对直径d<100mm，的轴，有一个键槽时，轴径增大5%～7%。

公式2代如数据可得dmin=54mm，最终根据安装部位的标准件轴径确定dmin=65mm。

2.3.3 轴上键槽的确定

本轴共2个键槽，一处是与联轴器连接，一处是与槽钢旋转支架连接。联轴器处键槽可查国标要求确定具体尺寸和公差，与槽钢旋转支架连接键槽根据受力情况查国标确定尺寸：bXh=14X9。

2.3.4 轴的校核

（1）轴的强度校核（按扭转强度条件计算）。这种方法是只按轴所受的扭矩来计算轴的情况，如果还受有不大的弯矩时，则用降低许用扭转切应力的办法予以考虑。在作轴的结构设计时，通常用这种方法初步估算，本轴符合这种情况。根据第三强度理论，现就危险截面作强度校核计算如下：

公式3

代入数据，由公式3得=38<55=，满足强度要求。

（2）轴的刚度校核计算（扭转刚度）。本系统的弯曲变形较小，可忽略不计，就不再对轴的弯曲刚度进行校核。轴的扭转刚度以扭转角来度量。轴的刚度校核计算通常是计算出轴在受载时的变形量，并控制其不大于允许值。

轴的扭转变形用每米长的扭转角φ来表示。φ的计算公式为：

阶梯轴 公式4

轴的扭转刚度条件为：φ<[φ]

式中：[φ]为轴每米长的允许扭转角，与轴的使用场合有关。本轴为一般传动轴，取

[φ]=0.5～1（°）/m

代入数据，由公式4得φ=0.08<[φ]满足刚度要求。

2.4 旋转底盘和槽钢旋转支架的确定

本系统适用对象为溶剂配液桶，尺寸：900mm（高度）XΦ600mm（直径）。

2.4.1 槽钢旋转支架的设计

槽钢旋转支架的作用非常重要，它是整个传动系统的中枢神经，把整个传动系统连接在一起。它通过与传动轴连接把动能传输到旋转底盘，使整个旋转系统运转，从而带动配液桶旋转。

槽钢旋转支架的长度：根据配液桶的高度和上夹具的尺寸可确定槽钢旋转支架的高度为：900mm。

槽钢选型：根据转矩查五金手册选定2根10号槽钢对焊。

2.4.2 旋转底盘的设计

旋转底盘采用左方右圆的设计方案。右面放置配液桶，设计圆形既可减少材料，又与配液桶紧密连接。左面装有夹具，为使夹具有效使用尺寸达到最大，采用方形最合适。设备运转时旋转底盘上有如下物件：配液桶、槽钢旋转支架、夹具。为了保证正常运转，必须要求旋转底盘最小直径>根据配液桶的直径，本着节约用料和减少重量的原则，根据经验初步设计右半部分直径为Φ700mm，左半部分有槽钢旋转支架、下夹具、配液桶共同组成，可确定长度为550mm。根据夹具的设计，旋转底盘开有2个方形槽口，并焊有与配液桶同样弧度的铁板，确保配液桶的桶壁在运转中被锁紧。

2.5 夹具的设计

配液桶的锁紧主要是通过夹具固定配液桶的上下突出部分的桶壁来实现的。根据三角形的稳定性，初步设计采用三点紧固的方式来锁紧配液桶。其中配液桶的上端配有1套上夹具，下端配有2个下夹具。上下夹具的锁紧原理是相同的，通过螺纹的旋转，采用杠杆原理来锁紧桶壁。

参考文献：

[1]赵妙霞主编.机械精度设计与质量控制[M].兰州：兰州大学出版社，2004，7.

[2]杜君文主编.机械制造技术装备及设计[M].天津大学出版社出版，1998，8.

[3]濮良贵，纪名刚主编.机械设计（第七版）[M].西北供液大学机械原理及机械零件教研室，2000.

注：黄德路和陈秀洪都为第一作者。