臥式雙螺旋混合機(jī)設(shè)計(jì)【全套含CAD圖紙和SW三維模型】

臥式雙螺旋混合機(jī)設(shè)計(jì)【全套含CAD圖紙和SW三維模型】,全套含CAD圖紙和SW三維模型,臥式,雙螺旋,混合,設(shè)計(jì),全套,cad,圖紙,以及,sw,三維,模型 臥式雙螺旋混合機(jī)設(shè)計(jì) 收稿日期：2016-06-06 作者簡介：趙珠（1993-），女，漢族，學(xué)生，本科，研究方向?yàn)榕P式雙螺旋混合機(jī)。 E-mail:1498270068 @qq.com Tel：18911724251 摘要： 攪拌設(shè)備使用歷史悠久，大量應(yīng)用于化工、石化、輕工、醫(yī)藥、食品、采礦、冶金等行業(yè)中。攪拌設(shè)備可以從各種不同角度進(jìn)行分類，如按照攪拌裝置的安裝形式簡單的可分為立式和臥式，其中臥式是指攪拌容器軸線與混合機(jī)回轉(zhuǎn)軸線都處于水平位置。臥式混合機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、基本尺寸進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，并利用SOLIDWORKS對混合機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維建模，以便更直觀地展現(xiàn)設(shè)計(jì)思想和進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析；并對設(shè)計(jì)零件進(jìn)行了分析校核，保證混合機(jī)的可靠運(yùn)行。 關(guān)鍵詞：臥式；混合機(jī)；混合；食品工業(yè) 中圖分類號： 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號： 0 引言 理論上把任何狀態(tài)（固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)和半液態(tài)）下物料均勻摻和在一起的操作稱為混合，但習(xí)慣上常把固態(tài)物料之間摻和或者固態(tài)物料加濕的操作稱為混合；而把固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)物料與液態(tài)物料混合的操作稱為攪拌[1]。 攪拌與混合操作是應(yīng)用最廣的過程操作之一，大量應(yīng)用于化工、石化、輕工、醫(yī)藥、食品、采礦、造紙、農(nóng)藥、涂料、冶金、廢水處理等行業(yè)中。近年來，攪拌與混合技術(shù)發(fā)展很快、攪拌與混合設(shè)備向著大型化、標(biāo)準(zhǔn)化、高效節(jié)能化、機(jī)電一體化、智能化和特殊化方向發(fā)展。在這種形式下，技術(shù)人員如何借鑒已有經(jīng)驗(yàn)，掌握新的變化情況，正確設(shè)計(jì)與選用不同工藝條件下操作的攪拌與混合設(shè)備，使其滿足安全、可靠、高效和節(jié)能的要求，就變得十分重要了。 攪拌混合設(shè)備是各種工業(yè)反應(yīng)不可或缺的重要機(jī)械。然而，由于攪拌目的多樣性和混合反應(yīng)的復(fù)雜性，當(dāng)前，攪拌混合技術(shù)還存在著一些問題。例如攪拌效率低，功耗大，鑄造成本高，在自動化選型和設(shè)計(jì)問題上，長期以來一直依靠專家根據(jù)經(jīng)驗(yàn)知識人工完成，智能化水平不高，設(shè)計(jì)周期較長，資金和人力物力消耗巨大等。因此研制新型攪拌裝置和采用先進(jìn)流場測量技術(shù)一直是攪拌過程所研究的主要課題。 在食品工業(yè)中，混合是指兩種或兩種以上不同物料互相混合，成分濃度達(dá)到一定程度均勻性的單元操作[2]。混合機(jī)應(yīng)用于谷物混合、粉料混合、面粉中加輔料與添加劑、干制食品中加添加劑與調(diào)味粉及速溶飲品的制造等操作中，目的是使兩種或兩種以上的粉料顆粒通過流動作用，成為組分濃度均勻的混合物。 近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和相關(guān)理論的完善進(jìn)一步成熟，混合機(jī)的設(shè)計(jì)和制造獲得了飛速發(fā)展。但是，它也面臨著必需滿足合理利用資源、節(jié)能降耗和對環(huán)境保護(hù)要求的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)?；旌蠙C(jī)在服從裝置規(guī)模經(jīng)濟(jì)化和品種多樣化的同時(shí)，正日趨大型化?；诠?jié)能要求，開發(fā)出變頻調(diào)速電機(jī)、小剪切阻力槳葉、以新型密封代替機(jī)械密封和填料密封，以磁力驅(qū)動代替機(jī)械驅(qū)動?；诮档彤a(chǎn)品總體成本、減少維修保養(yǎng)成本和提高設(shè)備品均維修間隔時(shí)間的要求，大大提高設(shè)備運(yùn)行壽命?；跐M足衛(wèi)生和降低清洗和殺菌成本的要求，實(shí)現(xiàn)CIP（就地清洗）和SIP（就地殺菌），提高自動化水平，避免人與產(chǎn)品接觸，減少人工操作和待機(jī)時(shí)間，大大提高產(chǎn)品衛(wèi)生水平。這些都是現(xiàn)代新型攪拌裝置的研究方向，其中有許多方面已經(jīng)取得豐碩成果，有些方面還在進(jìn)一步研究當(dāng)中[3]。 傳統(tǒng)的混合機(jī)密封裝置基本有四種，填料密封、機(jī)械密封、液壓密封和唇狀密封。前兩種密封同泵的密封類似。液壓密封最簡單，在混合機(jī)中用得最少。唇狀密封只適用于低壓、防塵、防蒸汽的密封，這種密封，結(jié)構(gòu)也很少采用，最常用的密封是前兩種。其中機(jī)械密封成本較高，但泄漏率低，維修頻度是填料密封的二分之一到四分之一。 磁力驅(qū)動混合機(jī)的特點(diǎn)是以靜密封結(jié)構(gòu)取代動密封，混合機(jī)與電極傳動之間采用磁力偶合器聯(lián)結(jié)，不存在接觸傳遞力矩，能徹底解決機(jī)械密封與填料密封的泄漏問題。在國內(nèi)威海自控反應(yīng)釜公司、開原化工機(jī)械磁力反應(yīng)釜廠、溫州中偉的磁密封設(shè)備廠等均生產(chǎn)磁力混合機(jī)。國外的瑞典NA型磁力攪拌反應(yīng)釜，混合機(jī)安裝在反應(yīng)釜底部，混合機(jī)與釜底齊平，易于拆卸，可靠、耐用和便于維修。磁力混合機(jī)的缺點(diǎn)是對于一些粘稠液體或有大量固體參加或生成的反應(yīng)尚不能順利使用，此時(shí)必須使用機(jī)械混合機(jī)作為驅(qū)動能源。 1 臥式混合機(jī)的總體設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu) 1.1 臥式混合機(jī)總體結(jié)構(gòu)方案 臥式混合機(jī)的攪拌容器軸線與混合機(jī)回轉(zhuǎn)軸線都處于水平位置；其結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，卸料、清洗、維修方便，可與其他設(shè)備配合完成連續(xù)生產(chǎn)，但占地面積一般較大。這類機(jī)器生產(chǎn)能力（一次調(diào)粉容量）范圍大，通常在25～400kg/次左右。它是國內(nèi)大量生產(chǎn)各種面食制品的各食品廠應(yīng)用最廣泛的一種加工設(shè)備。所以在食品加工中，如面包，餅干，糕點(diǎn)及一些飲食行業(yè)的面食生產(chǎn)中均得到了廣泛應(yīng)用。 1.2 傳動方式確定 （1）攪拌機(jī)形式選擇，本設(shè)計(jì)要求臥式攪拌，考慮攪拌形式與目的，采用容器固定式臥式攪拌機(jī)。 （2）傳動方案確定，因?qū)嚢杷俣纫蟛桓?，市場上已有的成熟產(chǎn)品攪拌速度約為30~60r/min，過高的轉(zhuǎn)速并不會產(chǎn)生良好的攪拌效果，相反還會造成能量的浪費(fèi)。但是雖然轉(zhuǎn)速低，啟動轉(zhuǎn)矩卻很大，選用符合啟動要求的電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)速約2000r/min，因此傳動系統(tǒng)要采用較大減速比，考慮機(jī)器尺寸和振動噪聲要求，采用帶傳動和齒輪傳動組合機(jī)構(gòu)。初步設(shè)定的減速機(jī)構(gòu)示意圖如圖1-1所示。 1-小帶輪 2-大帶輪 3-攪拌軸 4-大齒輪 5小齒輪 6電機(jī) 圖1-1 傳動系統(tǒng)機(jī)構(gòu)簡圖 1.3 基本尺寸的確定 本設(shè)計(jì)為小型攪拌機(jī)，根據(jù)其工作容量和操作人員的最佳操作位置，攪拌機(jī)的外形尺寸為mm，其中攪拌軸軸線高度600mm，攪拌容器下半部分為直徑500mm的半圓筒，上半部分為mm的長方體，筒壁厚8mm，混合機(jī)葉片邊緣與筒壁間隙2mm，為了實(shí)現(xiàn)更好的攪拌效果，采用雙螺帶式混合機(jī)，攪拌軸直徑30mm，長1000mm，大螺帶直徑480mm，帶寬40mm，小螺帶直徑240mm，帶寬30mm。還有設(shè)定進(jìn)料方式和出料方式，容器桶上部設(shè)蓋子裝填物料，下部開口卸放物料，有了以上尺寸設(shè)定，合理布局電動機(jī)的位置，傳動裝置的布局，完成總體結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)，繪制機(jī)構(gòu)簡圖。總體機(jī)構(gòu)簡圖如圖1-2所示。 1-主電機(jī) 2-小帶輪 3-大帶輪 4-齒輪5-攪拌容器 圖1-2 總體機(jī)構(gòu)簡圖 1.4 本章小結(jié) 本章通過分析研究食品工業(yè)機(jī)械的設(shè)計(jì)制造要求，確定了用于面粉攪拌的臥式混合機(jī)基本結(jié)構(gòu)方案和基本結(jié)構(gòu)尺寸，并對臥式混合機(jī)的部分工作參數(shù)進(jìn)行了設(shè)定，為下一步的詳細(xì)計(jì)算做好了準(zhǔn)備。 2 關(guān)鍵部件設(shè)計(jì) 2.1 攪拌機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 至今對混合機(jī)的研究還不夠，因而混合機(jī)的設(shè)計(jì)工作均帶有一定的經(jīng)驗(yàn)性，從已有的產(chǎn)品選用或適當(dāng)改進(jìn)?；旌蠙C(jī)的選用設(shè)計(jì)應(yīng)從以下幾方面考慮： ①有類似應(yīng)用，而且攪拌效果較滿意的可以選用相同混合機(jī)； ②生產(chǎn)過程對攪拌有嚴(yán)格要求又無類似混合機(jī)型式可以參考時(shí)，則應(yīng)對工藝、設(shè)備、攪拌要求、經(jīng)濟(jì)性等作全面評價(jià)，找出操作的主要控制因素，選擇合適的混合機(jī)型式； ③生產(chǎn)規(guī)模較大或新開發(fā)的攪拌設(shè)備，需進(jìn)行一定的試驗(yàn)研究，尋求最佳的混合機(jī)型式、尺寸及操作條件，并經(jīng)中試后才能應(yīng)用于工業(yè)裝置中[8]。 為了獲得較好的混合效果，本設(shè)計(jì)采用了雙螺帶式混合機(jī)，因?yàn)榇朔N混合機(jī)有較好的循環(huán)性能，使得整個(gè)容器內(nèi)的混合效果比較好[9]。 攪拌槳的大螺帶槳葉半徑240mm，小螺帶槳葉半徑120mm，槳葉傾角27.36°，螺距 240mm[4]，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖1-3所示。 圖1-3 雙螺帶式攪拌槳結(jié)構(gòu) 中間的軸鑄造，軸上的支撐架焊接上去，螺帶為不銹鋼板彎曲后焊接到支架上，焊接后對接縫處進(jìn)行處理，使表面盡可能光滑[5]。 2.2 攪拌容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 攪拌容器作用是為物料攪拌提供合適的空間，攪拌容器的幾何尺寸主要指容器的容積V，筒體的高度H、內(nèi)徑D，以及壁厚等。前面在設(shè)定工作參數(shù)時(shí)已經(jīng)初步確定了容器的容積，在這里以前面的設(shè)定為基礎(chǔ)進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)，由于攪拌槳運(yùn)轉(zhuǎn)起來是一個(gè)圓柱形的工作空間，而且為了達(dá)到較好的攪拌效果，槳片與容器壁之間的距離又不能太大，一般是在2~5mm之間，本設(shè)計(jì)屬于中小型機(jī)械，取用2mm的間隙，容器底部因此大致為一個(gè)半圓柱形狀；為了裝料方便，容器上面采用揭蓋式結(jié)構(gòu)；為了出料方便省力，在容器底部設(shè)置出料口；為了減輕容器的重量同時(shí)還要保證必要的強(qiáng)度，取用10mm的壁厚[6]；容器采用鑄造的制造方式，最后表面鍍上防腐金屬材料[7]。 3 結(jié)論 　　本課題結(jié)合目前國內(nèi)外臥式混合機(jī)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向，具體闡述了一種用于食品加工產(chǎn)業(yè)的臥式混合機(jī)的設(shè)計(jì)和開發(fā)過程。本文主要完成的工作如下： 1．臥式混合機(jī)總體結(jié)構(gòu)方案的確定。分析了臥式混合機(jī)的特點(diǎn)，確定了設(shè)計(jì)的基本結(jié)構(gòu)，并根據(jù)工作參數(shù)確定一些必要的設(shè)計(jì)基本尺寸。 2．驅(qū)動元件的選擇。通過計(jì)算選出滿足混合機(jī)使用要求的交流異步電動機(jī)，并詳細(xì)列出其技術(shù)參數(shù)。 3．主傳動系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)。對混合機(jī)主運(yùn)動進(jìn)行分析計(jì)算，設(shè)計(jì)主傳動系統(tǒng)的各個(gè)零件，并利用SOLIDWORKS進(jìn)行三維建模。 4．混合機(jī)其他重要零部件的詳細(xì)設(shè)計(jì)，如機(jī)架和外殼等，確定零件結(jié)構(gòu)，繪制零件圖和裝配圖，并利用SOLIDWORKS進(jìn)行三維建模。 5．零件的強(qiáng)度和剛度計(jì)算與校核。對各個(gè)已設(shè)計(jì)零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度計(jì)算，確保滿足使用要求，使混合機(jī)具有足夠的可靠性。 參考文獻(xiàn)： [1] 陳志平，章序文，林興華.攪拌與混合設(shè)備設(shè)計(jì)選用手冊[M] .北京:化學(xué)工業(yè)出版社，工業(yè)裝備與信息工程出版社，2004:383. [2] 許學(xué)勤，王海鷗.食品工廠機(jī)械與設(shè)備[M] .北京:中國輕工業(yè)出版社，2008:164-181. [3] 韓丹，李龍，程云山，徐峰.現(xiàn)代攪拌技術(shù)的研究進(jìn)展[J] .OOD＆MACHEINEY，2004，20(4A):31-34. [4] 陳登豐.混合機(jī)和攪拌容器的發(fā)展[J] .壓力容器，2008，25(2A):33-46. [5] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊－常用工程材料[M] .北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2004:26-78. [6] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊編委會.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(第3卷)[M] .北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004:98-118. [7] 孔凡國，鄒慧君.工業(yè)用和面機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與方法[J] .機(jī)械設(shè)計(jì)與研究，1995，(4):25-27. [8] 趙悟.攪拌裝置參數(shù)優(yōu)化的研究[D] .長安:長安大學(xué)，2005:17-29. [9] 趙利軍.攪拌低效區(qū)及其消除方法的研究 [D] .長安:長安大學(xué)，2005:13-47. .