液体搅拌机计算说明书

液体搅拌机——升降系统计算设计说明书

学院：湖南大学机械与运载工程学院学生姓名：谢玉明

导师姓名：吴常德

学号：0131

班级：机自1404

日期：2016年8月28日

一、设计题目及相关说明 (3)

1、设计题目 (3)

2、设计任务 (3)

3、设计参数 (4)

二、搅拌器市场调研分析 (5)

1、简介 (5)

2、我国搅拌器行业现状 (5)

3、国际发展前景 (5)

三、机构设计方案制定（本方案主要介绍升降系统) 7

1.机构运动分析 (7)

2、运动方案的选择 (8)

3、升降装置设计的过程及计算 (9)

4、总体构型 (10)

四、设计总结 (10)

一、设计题目及相关说明

1、设计题目

设计一款用于搅拌液体的搅拌机。

原理说明：见下图例：

液体搅拌机的工作原理是安装在底座上的主电机通过皮带传动带动搅拌杆旋转，从而带动装在搅拌杆下端的搅拌叶片来搅拌液体介质（这里的液体介质是油漆）。目的是使液体介质组织均匀，稀稠合适。搅拌工作结束后，要使搅拌杆从装液体介质的桶中提起，换上新的搅拌桶后，重新工作，使搅拌杆重新回到工作位置。

2、设计任务

1.可在上图所示方案上大胆创新设计，除了本方案中采用的螺旋传动、齿轮传动、带传动之外，还可采用钢丝绳滑轮、连杆机构、齿轮齿条、链传动、液压气压传动等任意可行的传动形式。搅拌装置可以自己设计，也可以采用市场上可以购买到的成品搅拌装置，但需做选型设计。

2.设计传动系统并确定其传动比分配。

3.在图纸上画出机构运动方案简图和运动循环图。

4.图纸上画主要机构设计图（包括位移曲线）；要求确定运动规律，计算及选择主要尺寸和参数，校核相关参数。

5.编写设计计算说明书。

3、设计参数

二、搅拌器市场调研分析

1、简介

搅拌是过程工业的基础单元操作。搅拌器是使液体、气体介质强迫对流并均匀混合的器件，被广泛用于化工、石油化工、医药、食品、生化、化妆品、胶粘剂、印刷油墨、油漆、涂料等工业。对于同一类型的搅拌器来说，在功率消耗相同的条件下，大直径、低转速的搅拌器，功率主要消耗于总体流动，有利于宏观混合。小直径、高转速的搅拌器，功率主要消耗于湍

流脉动，有利于微观混合。

本课题主要设计用于宏观混合的大直径、低转速的液体搅拌器。

2、我国搅拌器行业现状

搅拌设备历史悠久，应用范围极其广泛。但是针对搅拌操作的研究却远远不够。搅拌操作涉及的因素极为复杂，搅拌的物料的物性千差万别，搅拌的目的也不尽相同。搅拌设备形式多样，设备内部流动极其复杂，如何正确合理的设计以及选择搅拌器都没有一个严密的理论指导，仍在很大程度上依赖于经验设计。

我国大型产品的关键技术几乎全部来自国外，普遍缺少核心技术，尤其是自动控制系统等关键配套件技术更是如此。将严重阻碍企业涉足高端产品市场或推进国际化战略。无法摆脱在国际搅拌设备产业链上的下游企业地位，增值能力有限。

3、国际发展前景

近年来，搅拌器和搅拌容器获得飞速发展的同时，正面临着必须满足合理利用资源、节能降耗和对环境保护要求的严峻挑战。搅拌器和搅拌容器在服从装置规模经济化和品种多样化的同时，正日趋大型化。

基于节能的要求，开发出变频调速电机、小剪切阻力桨叶、以新型密封代替机械密封和填料密封，以磁力驱动代替机械传动。

基于降低产品总体成本、减少维修保养成本和提高设备平均维修间隔时间的要求，大大提高了设备运行寿命。

基于满足卫生和降低清洗和杀菌成本的要求，实现了CIP(就地清洗)和SIP(就地杀菌)，提高了自动化水平，避免了人与产品的接触，减少了人工操作和待机时间，大大提高了产品的卫生水平。

基于环境保护方面开发了各种防漏密封技术，使操作过程中挥发性有机物(VOCs)的泄漏量减少到监管法规所规定的可接受水平以下。近年来，由于控制各种污染源纷纷立法，特别是清洁空气法(CleanAirAct)的出现，特别强调对设备泄漏的控制。

用以下几个方面举例：

（1）高粘度和超高粘度搅拌机

由于环保要求，强制限制空气中挥发性有机物(VOCs)的含量，故很多行业在物料搅拌时采取大力降低有机溶剂用量的措施，从而物料黏度大为增加，要求有对高黏度和超高黏度物料进行搅拌的搅拌机。

（2）新型转子定子式搅拌机

搅拌器采用转子一定子技术(Rotor—Stator Technology)可制造亚微米级的各种乳化剂。其原理是令转子在极高速度下转动，使转子尖端速度极大，由于转子和定子之间的速度差，在转、定子间隙中产生极大的剪切能和湍动能(High Shear and Turbulent En-ergy)，可使物料在被搅拌的同时，被破碎到亚微米级。这种技术叫高剪切混合技术。

（3）多功能化和搅拌过程自动化

针对搅拌向更高剪切、更高速度和被搅拌物料更高黏度和容积密度(Bulk Density)的趋势，多功能化和搅拌过程的自动化是2l世纪提高搅拌产品质量、产量和满足环境保护要求的主导方向，如可广泛处理多种物料的多轴搅拌机、可自动卸料和互换搅拌容器的搅拌机等。

双行星搅拌机普通立式搅拌机

三、机构设计方案制定（本方案主要介绍升降系统)

1.机构运动分析

已知机器由按一定速度匀速转动的电机驱动。

（1）执行机构

①搅拌装置——匀速旋转运动

搅拌杆应稳定匀速旋转，带动杆下方叶片搅拌桶装液体介质

②升降架——间歇往复直线运动

搅拌结束后，升降架带动搅拌杆抬起；

待换上新的桶，再使杆下降进行搅拌

（2）传动机构——变速

改变电机原转速，实现搅拌杆1250、1000两级变速；

升降架直线升降