搅拌机设计

1前言

1.1 牛轧糖及其工艺

牛轧糖入口香甜，有股浓浓的花生及奶香，甚有嚼劲，是大人及小朋友都喜爱的甜点。牛轧糖有很多种类，如：韧性牛轧糖、麦精牛轧糖、大豆和麦芽牛轧糖、蛋白牛轧糖等。

牛轧糖有很多种类，但其制作工艺大致相同，只是加入配料不同，以花生仁蛋白牛轧糖为例：

原料配方

第一部分：葡萄糖浆、卵蛋白干、水。

第二部分：砂糖、葡萄糖浆、水。

第三部分：花生仁、瓜子仁。

制作方法

1、第一部分配料：蛋白干加入水至少应浸泡12小时，许多用手工操作的则要延长到18小时，过滤后，置于蛋白搅擦机内，将葡萄糖浆温热后，加入蛋白液中，将所有物料搅擦成疏松的充气糖基体。

2、第二部分配料：将砂糖溶化于水，再加葡萄糖浆加热熬至141℃。

3、将充气糖基体装入另一搅拌机，把熬好的糖浆缓慢地倒入基体中，同时开动搅拌器搅拌均匀。

4、为了不使物料过冷，可开一点蒸汽，以保持高温。加入适量可可白脱并放入第三部分配料搅拌均匀，使果仁均匀悬浮糖浆内。最后，将糖料倒在铺有米纸的木框垫板上，糖料的顶上也覆以米纸，再在顶上压一块平板，以防气泡升至表面造成粗糙不平。冷却约12小时，就可开始切割。这样，牛轧糖才算完工。不过，在切割的时候还是要注意：动作一定要迅速，因为细的砂粒很快出现（批量物料经常会出现的现象），表面发粘也增加切割的问题。

1.1.1 牛轧糖制作搅拌工艺分析

第1步熬制糖浆时物料粘度不太大，可以用较高的转速的搅拌机；第3步熬好的糖浆有较高的粘度，第4步将糖浆与固体物料搅匀，这两步都需用低速搅拌机对物料全面搅拌，最终达到物料充分、高效的分散。本设计即针对3、4步高粘度物料搅拌机进行设计。

1.2搅拌及搅拌过程

搅拌是指借助于两种或两种以上流动的物料在彼此之间相互分散的一种操作。基本

目的是强化热交换过程和取得一种均匀的混合物。

搅拌过程可分为互溶液体间的液-液混合、不互溶液体间的液-液分散、固-液相间悬浮、气-液相间分散、不互溶气-液-固混合五种。制作牛轧糖时搅拌糖浆与花生仁等固体混合是固-液相间悬浮过程，具体是通过搅拌，使固体颗粒在液体中悬浮起来。以悬浮程度作为搅拌效果的评价指标。其中悬浮程度分为部分悬浮、完全悬浮及均匀悬浮3种。部分悬浮指罐底有部分固体颗粒暂时停留；完全悬浮指罐底固相颗粒全部悬浮；均匀悬浮指固相颗粒均匀悬浮于槽中。

1.3搅拌机的选型及设计

搅拌装置的设计选型与搅拌作业目的紧密结合。各种不同的搅拌过程需要由不同的搅拌装置运行来实现，在设计选型时首先要根据工艺对搅拌作业的目的和要求，确定搅拌器型式、电动机功率、搅拌速度，然后选择减速机、搅拌轴等各部件。

适用于高粘和特高粘流体的搅拌机叶轮有螺带式叶轮、螺杆式、锚式、框式、螺旋桨式等。本设计选用双螺旋浆带式搅拌机，它适用于粘度大、流动性差的物料搅拌，使物料上下窜动混合搅匀，搅拌转数一般不超过60r/min，可选用50r/min。

电动机选用的是可以用于轻工业及农副业加工设备的交流异步电动机，其结构简单，制造、使用和维护方便，运行可靠，质量轻，成本低，具有较高的效率和接近恒速的负载特性。考虑到搅拌机是低速运转，以及成本问题，最终选用了Y132M1型电动机。

按照电动机功率、搅拌转速及工艺条件，确定减速器结构。该搅拌机采用全齿轮传动结构，其动力传动系统具有高标准设计，强度高，技术要求高，运转平稳，坚固耐用，其外廓尺寸小，效率高，传动比准确，寿命长，适用的功率和速度范围广。在齿轮传动中，选择标准直齿圆柱齿轮，其结构简单，易于加工，成本低，效率高，传动比较高，并且无轴向力。

在轴的选择方案中，使用的是机械中最常见的，工作时既承受弯矩又传递转矩的转轴。其中，直轴中的光轴虽然便于加工，但轴上齿轮装拆困难，齿轮和带轮的轴向位置也不便于固定，而且轴还会在轴承中发生轴向窜动。阶梯轴则便于实现轴结构设计的各项要求，是广泛采用的结构形式，所以选用的就是阶梯轴。

按照齿轮与轴配合要求选择合适的键并校核强度。

按照减速机的输出轴头d选择与d相同型号规格的联轴器、轴承。选择滚动轴承。滚动轴承轴系固定的目的是防止轴工作时发生轴向窜动，保证轴上零件有确定工作位置。本设计中采用的是端固定支承，这种固定方式结构简单，安装调整容易，使用于工作温度

变化不大和较短的轴。滚动轴承组合结构的调整包括轴承间隙的调整和轴系轴向位置的调整。轴承间隙的大小将影响轴承的旋转精度、轴承寿命和传动零件工作的平稳性，故轴承间隙必须能够调整，而轴系轴向位置的调整目的是使轴上零件有准确的工作位置。由于滚动轴承是标准件，故内圈与轴颈的配合采用基孔制，外圈与轴承孔座的配合采用基轴制。在轴承组合设计时，应考虑到便于轴承的安装和拆卸，并且在拆卸过程中不损坏轴承，所以为使拆卸工具的钩头钩住内圈，应限制轴肩的高度。根据轴承工作条件选择其润滑和密封方式。

按照安装形式和结构要求，设计选择搅拌轴结构型式，并校核其强度。

综合上述方法完成设计。

鉴于作者水平有限，设计时错误和不妥之处在所难免，遗漏之处亦所有之，恳请老师批评指正。

2 设计任务

设计糖浆搅拌机，转速n=50r/min，工作功率Pw=3.5kw,每天工作16小时，使用寿命10年。

分析：该搅拌机属低速型，传动可选二级直齿齿轮减速器。

3原理

图一：搅拌机传动装置

1-电动机； 2、4-联轴器； 3-二级直齿圆柱齿轮减速器

4 设计内容

4.1电动机的选择

4.1.1 求电动机的输出功率

总工作效率η=21η32η23η =0.992×0.993×0.972=0.89

1η为联轴器效率取0.99

2η为滚动轴承机械效率（一对）取0.99

3η为闭式齿轮传动效率取0.97

电动机所需输出功率：

Kw P w

93.389.05

.3==

η

4.1.2初定电动机的转速 4.1.2.1初定各级传动比:

取二级圆柱齿轮减速器高速级的传动比i 1＇=4.7，低速级的传动比i 2＇=4，则

初定总传动比i ＇= i 1＇i 2＇=4.7×4=18.8

搅拌机工作转速n w =50r/min 4.1.2.2计算电动机的转速

n d ＇= i ＇n w =18.8×50=940 r/min 4.1.3选择电动机型号，计算总传动比

根据电动机的额定功率P ed ≥P d ］转速n d ≈n d ＇以及工作情况选择电动机型号：三相异步电机Y132M1,额定功率P ed =4KW,满载转速：n d =960 r/min,最大转矩/额定转矩=2.2。

总传动比

2.1950960

'===

w d n n i

4.1.4重新分配传动比，计算各轴的运动和动力参数 4.1.4.1重新分配传动比

由直齿圆柱齿轮最佳传动比i ≤5,取减速器高速级传比i 1=4.76，低速级传动比

2119.2

4.034.76i i i =

==

4.1.4.2计算各轴的运动和动力参数 电机轴： P 0= P d =3.93 KW n 0=n w =960r/min

mm

N n P T ⋅⨯=⨯⨯=⨯=4600601091.396093

.31055.91055.9