V型混合机设计

1 前言

1.1 V型混合机的国内外研究现状

粉体混合机按传统的分类方法分为两大类，即容器旋转型混合机和容器固定型混合机。传统的容器旋转型粉体混合机的容器形状有圆筒形双圆锥形(或称W形)和V 形，它们皆为容器进行定轴转动的混合机。在容器内可以有挡板和粉碎装置，操作时根据不同的物料选择不同的转速。随着对混合质量要求的不断提高，传统的容器旋转型粉体混合机已不能满足工艺的要求，新型容器运动型粉体混合机逐步发展起来[1]。

新型容器运动型粉体混合机的代表有两种：摇滚式混合机和摇摆式混合机。摇滚式混合机又称二维运动混合机，摇摆式混合机又称三维运动混合机。在我国从1990年至今这两种混合机从无到有，并逐渐形成规模生产，已广泛应用于生产实践中。并而国外厂家的产品已逐步退出了中国市场:国内有关摇滚式混合机且已有少量出口

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的专利涉及到混合机的驱动结构、出料装置等方面，关于摇摆式混合机的专利涉及到混合机的结构改进，使其易于制造[2]。还有一部分专利涉及到混合机的出料装置等具体结构。近年来国外关于摇摆式混合机的专利主要涉及驱动方式如液压马达驱动、双轴驱动等。比较而言，国内关于混合机的理论研究显得不足。摇摆式混合机的容器运动方式独特，与容器单一转动的混合机运动方式差别很大。随着摇摆式混合机的出现和推广，传统的混合机分类已显示出其缺点，有必要改变传统的混合机分类方法[3]。

1.2选题的目的及意义

V型混合机是较为通用的用于粉末、颗粒状物料混合的设备，它具有结构简单，容易操作，维护清洗方便、速度快、混合效果佳等特点。广泛运用于粉末冶金、制药、化工、食品、电子、陶瓷等行业，是一种理想的混合设备。然而随着科学技术的不断向前发展传统的容器旋转型粉体混合机由于各方面的缺点而逐渐被摇摆型混合机所替代。希望通过此次设计，可以找到一种突破，使其适应现在的混合需求。V型混合机对我来说仍是一个比较陌生的领域，有很多值得去认真研究学习的地方，本次选题正是本着这样一个目的。希望从这次的毕业设计中对机械设计有更加深入的理解，对以后的工作提供帮助[4]。

1.3设计内容

混合机理：两种或两种以上不同组分的混合物在混合机或者料罐内，在外力作用下进行混合，从开始时的局部混合达到整体的均匀混合状态，在某个时刻达到动态平

衡，之后，混合均匀度不会再提高而离析和混合则反复交替地进行着。

V型混合机的混合原理：容器围绕转轴旋转一周时，容器内的物料一合一分容器不停转动时，物料经多次的分开，掺和从而达到均匀。

V型混合机的结构特征：如图1.1所示，本混合机主要由料筒、料筒支架、电动机、减速器和一些传动部件组成。料筒的夹角为60°～90°之间，装料量为两个圆筒体积的10％～30％。其转速很低，为6～25r/min。常用于混合多种粉料，若安装搅拌叶轮，可用于混合凝聚性高的物料。

图1.1V 型混合机的结构图

V型混合机的工作原理：在开启电动机前，先将混合的粉料按照一定的比例注入混合机的料筒内，注入的粉料站料筒空间的10％～30％。启动混合机的支架内安装的电动机，电动机经过传动带或传送链将动力传递给料筒，料筒固定在支架上端的轴承上。料筒就会向一个方向旋转，经过一段时间的旋转，粉料经过充分混合。关闭电机，打开出料口把粉料从出料口倒出。

设计参数：

1.生产能力为：250 kg/次；

2.筒体转速：12 转/分；

3.混合筒全容积： 1m3。

1.4设计方案

1.4.1设计基本构思

V型混合机主要由动力部分、传动部分、工作部分和支撑架组成，因此设计的重点也就在这几个地方。我想，应该根据混合机的参数要求，从后向前，逐步计算出实际数据。如：已知料筒的全容积为1 m3，生产能力为：250 kg/次，可以据此得知需要电动机的功率大小。

1.4.2传动系统方案

V型混合机的动力部分是电动机，电动机的转速较快，能达到上千转，而料筒的转速仅为12转/分。因此必须经过减速才能达到要求，所以想到在电动机和料筒之间设置一减速器。减速器内多级齿轮传动，还需考虑电动机和减速器之间的连接方式，如：联轴器、带传动等传动方式。

（1）带传动：带传动是一种挠性传动。带传动的基本组成零件为带轮（主动带轮和从动带轮）和传动带。主动带轮通过与传动带之间的摩擦将动力传递给从动轮。带传动具有结构简单、传动平稳、价格低廉和缓冲吸震的特点。

（2）链传动：链传动是一种挠性传动，它由链条和链轮（小链轮和大链轮）组成。通过链轮轮齿与链条链节的啮合来传递运动和动力。主要用在要求工作可靠，两轴相距较远，低速重载，工作环境恶劣，以及其他不宜采用齿轮传动的场合。

（3）齿轮传动：齿轮传动的特点主要有：效率高，结构紧凑，工作可靠、寿命长和传动比稳定等特点。但制造及安装精度高，价格较贵，且不宜用于传动距离较大的场合。

综合以上各方案的特点，确定V型混合机的传动系统方案如图1.2所示。

图1.2V型混合机的传动方案图

1.4.3 料筒的设计

V型混合料筒的单料筒横截面形状采用圆筒形，两料筒之间夹角为60°～90°之

间。V字形上端均匀进料口，V字形下端设有出料口。

混料筒一般用不锈钢制作，内外壁抛光，结构设计上保证无积料死角，清洗方便彻底。

图 1.3 料筒示意图

2 V 型混合机传动系统的总体设计

2.1 传动系统方案设计

根据设计的参数要求和实际情况分析，将混合机的传动系统分配如下图：

图2.1 传动过程示意图

2.2 电机的选择

（1）选择电动机的类型

选择电动机的类型主要根据工作机械的工作载荷特性，有无冲击、过载情况，调速范围，起动、制动的频繁程度以及电网的供电状况等。

工作现场一般采用三相交流电源，如没有特殊要求均采用三相交流电动机。其中，三相异步交流电动机应用的最多，常用的为Y 系列。如有特殊情况，要求电动机有小的转动惯量和大的过载能力，应选用起重及冶金用的三相异步电动机，常用系列有YZ 或YZR 。

另外，根据电动机的工作环境，如环境温度、湿度、通风及有无防尘、防爆等特殊的要求，选择不同的外壳结构型式。根据电动机与被驱动机械的连接形式，决定其安装方式，一般采用卧式[5]。

（2）选择电动机的功率

标准电动机的功率由额定功率表示，所选电动机的额定功率应等于或稍大于工作机要求的功率。

电动机的功率主要由运行时的发热条件限定，在不变或变化很小的载荷下长期连续的机械，只要其电动机的负载不超过额定值电动机就不会过热，一般不必校验起动力矩和发热。所需电动机的功率为