第２９卷第２期 ２０１１年４月 轻工枕糖 ＬｉｇｈｔＩｎｄｕｓｔｒｙＭａｃｈｉｎｅｒｙ Ｖｏ１．２９ Ｎｏ．２ Ａｐｒ．２０１１ ［研究・设计］ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５—２８９５．２０１１．０２。００３ 维运动连续遴 式混合搅拌枧 戴长虹，李绍纯 （青岛理工大学环境与市政工程学院，山东青岛摘２６６０３３） 要：文章设计了一种新型三维运动连续进料式混合搅拌机。其结构包括机架、混合桶、搅拌轴、搅拌电机、旋转电机、 旋转轴、集电环和电刷。该混合搅拌机一方面将混合桶的旋转和混合桶内搅拌轴的旋转结合在一起，大幅度提高了混料 的效率，另一方面将旋转轴作为进、出料口，可以进行连续性装填，提高了效率，降低了能耗。图１参１４ 关键词：化工机械，混合搅拌机；三维运动；连续进料 文献标志码：Ａ 文章编号：１００５—２８９５（２０１１）０２－０００７－－０３ 中图分类号：ＴＱ０５１．７ Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ａｎｄ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ａ ３・ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｍｏｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｆｅｅｄｉｎｇ Ｓｔｉｒｒｉｎｇ Ｍｉｘｅｒ ＤＡＩ Ｃｈａｎｇ—ｈｏｎｇ．ＬＩ Ｓｈａｏ—ｃｈｕｎ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ａｎｄ Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｑｉｎｇｄａｏ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６０３３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ： ｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ａ ｎｅｗ ｔｙｐｅ ｏｆ ３一ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｍｏｔｉｏｎ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｆｅｅｄｉｎｇ ｓｔｉｒｒｉｎｇ ｍｉｘｅｒ．ｗｈｉｃｈ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｆｒａｍｅｗｏｒｋ，ｔｅｍｐｅｒｉｎｇ ｔａｎｋ，ｍｉｘｅｒ ｓｈ ，ａｇｉｔａｔｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ，ｒｏｔａｔｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ，ｒｏｔａｔｉｎｇ ｓｈａｆｔ，ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ ｒｉｎｇ，ａｎｄ ｂｒｕｓｈ． Ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ａｎｄ ａｓｓｅｍｂｌｉｎｇ ｄｒａｗｉｎｇ ｏｆ ｔｈｉｓ ｓｔｉｒｒｉｎｇ ｍｉｘｅｒ ｗｅｒｅ ｆｕ２Ｚｙ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｔｈｉｓ ｍｉｘｅｒ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｔｗｏ ａｓｐｅｃｔｓ，ｏｎ ｔｈｅ ｏｎｅ ｈａｎｄ ｉｓ ｍｉｘｉｎｇ ｔｈｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｎ ｒｏｔａｒｙ ｔｅｍｐｅｒｉｎｇ ｔａｎｋ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｒｏｔａｔｉｎｇ ｓｈａｆｔ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ，ｔｈｕｓ ｇｒｅａｔｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｍｉｘ ｅｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｏｎ ｔｆｈｅ ｏｔｈｅｒ ｈａｎｄ ｉｓ ｍｉｘｉｎｇ ｔｈｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｗｈｉｌｅ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃｈａｒｇｅ—ｉｎ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｈｏｌｌｏｗ ｒｏｔａｔｉｎｇ ｓｈａｆｔ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｉｓ ｔｙｐｅ ｏｆ ｍｉｘｅｒ ｗｉｔｈ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｆｉｌｌｉｎｇ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｈａｓ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｈｉｇｈ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，ｌｏｗ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｆｏｒ ｍａｎｙ ｆｉｅｌｄｓ ｏｆ ｉｎｄｕｓｔｒｙ．［ｃｈ，１ ６ｇ．１４ ｒｅｆ．］ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍａｃｈｉｎｅｒｙ；ｓｔｉｒｒｉｎｇ ｍｉｘｅｒ；３一ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｍｏｔｉｏｎ；ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｆｅｅｄｉｎｇ ０ 引言 下，能够在三维空间内翻转，所以物料的混合效果好于 一在化工、医药、食品、涂料、电子、新材料等领域，物 料混合的效果左右着产品的品质和产量，而影响混合 维和二维运动混合机，但存在结构复杂、造价高、动 效果的原因除物料自身特性外，混合搅拌设备起到了 决定性的作用。目前，旋转容器型的物料混合搅拌机 有很多，一维旋转运动的有圆柱形混合机、单双锥形混 合机、Ｖ形混合机等，主要是靠简单的旋转运动使物料 混合，其混合搅拌效率主要取决于混合桶的旋转速率， 力消耗大、间歇式生产、混合桶容积有限、故障率高、维 修困难等缺点Ｌ１。引。 １ 性能简介 文中研制开发的三维运动连续进料式混合搅拌机 将旋转容器型混合机与搅拌轴型搅拌机完美地结合在 一起，在旋转容器内安装了搅拌器，并通过中空的旋转 但转速太快时，在离心力的作用下，不同密度的物料容 易产生偏析和聚集等现象，所以混合效率较低、混合效 果较差；二维运动混合搅拌机其混合筒在转动的同时 轴进、出料，既集中了２者的优点，又克服了２者的不 足，因而成为一款全新概念的物料混合搅拌设备。与 旋转容器型｝昆合机相比，可以空载启动、边进料边混 合，并增加了对物料的粉碎功能、防止了物料的团聚和 分层；与搅拌轴型混合机相比，消除了混料死角，降低 又参与摆动，所以混料效果好于一维运动的圆柱形混 合机；三维运动混合搅拌机的混合桶在传动机构带动 收稿日期：２０１０－０８—１９；修回日期：２０１０—１０—１８ 基金项目：国家科技支撑计划项目（２００６ＢＡＢ１７Ｂ０４—０３） 专利项目：戴长虹．物料混合搅拌机（ＣＮ １０１４６２０２９Ａ） 作者简介：戴长虹（１９６５），男，山东潍坊人，教授，主要从事混合搅拌机的设计与开发研究。Ｅ—ｍａｉｌ：ｄｃｈ＠ｑｔｅｃｈ．ｅｄｕ．ｃａ ・８・ 轻工机械ＬｉｇｈｔＩｎｄｕｓｔｒｙＭａｃｈｉｎｅｒｙ ２０１１年第２期 了搅拌桨叶与物料之间的磨损、减小了动力配置、能够 出料完全。主要特点有以下几点：①混合效率高 混 合桶的公转和桶内搅拌轴的自转完美地结合在一起， 使物料在桶内连续不断地做三维无规则运动，彻底消 除了混料死角，大大提高了物料的混合效率。②混合 精度高 能够混合任何性质的物料，不受物料密度、比 重、含水量的限制；高速搅拌器既能有效分散纤维等絮 状物质，又能对大颗粒物料具有很好的搅拌粉碎作用， ３工作原理 三维运动连续进料式混合搅拌机的设计融合了容 器旋转型和容器固定型混合机的各自优点，注重于多 功能、高效率和高精度的实现，其工作原理可结合图１ 作详细说明。 物料混合搅拌机的混合桶上装有搅拌轴，搅拌轴 安装在混合桶的轴线上，并通过轴承和轴承座固定在 混合桶两端的端盖上，搅拌轴在混合桶内的部分装有 搅拌棒，搅拌轴在混合桶外的部分采用皮带轮与安装 不管物料的比例相差多大都能混合均匀，大大提高了 混料精度。③混合周期短 利用空心旋转轴进料、实 现了旋转容器型混合机的不停机进料，边进料、边搅 拌，大幅度缩短了物料的混合周期。④能耗低 混合 桶的旋转和桶内搅拌轴的旋转均接近于平衡状态，物 料处于沸腾状态，在惯性作用下，旋转阻力小，动力消 耗低、机械磨损小，并能延长设备的使用寿命。⑤适应 范围广可广泛适用于化工、医药、食品、饲料、新材料 等行业各种物料的搅拌混合。⑥填装系数高 １次填 装量可大可小，无论多少，都能达到很好的混合效果。 ２结构设计特色 三维运动连续进料式混合搅拌机由机架、混合桶、 搅拌轴、搅拌电机、旋转电机、旋转轴、集电环和电刷组 成。搅拌轴安装在混合桶的轴线上，通过轴承和轴承座 固定在混合桶的端盖上。搅拌轴在混合桶内的部分可 以装有搅拌棒、搅拌桨、搅拌刀、搅拌螺旋和搅拌螺带中 的１种或数种，搅拌轴在混合桶外的部分可采用现有的 各种连接方式与安装在混合桶上的搅拌电机连接，使搅 拌电机驱动搅拌装置的旋转。搅拌电机和搅拌轴的位 置和数量可以根据需要任意设置，根据搅拌轴的转速， 搅拌电机可以连接减速机构。旋转轴分左右两个安装 在混合桶上，一般是对称安装，两旋转轴的轴线在同１ 条直线上，并与混合桶的轴线相交，可以垂直于混合桶 的轴线，也可以与混合桶的轴线呈一定的角度；旋转轴 为中空管，并与混合桶相联通，其中１个作为进料管，另 １个作为出料管；进料管和出料管可以加装进料阀和出 料阀，进料管和出料管可以在１个水平线上，也可以１ 个高、１个低，以方便进料和出料。旋转轴与旋转电机 采用现有的各种连接方式连接，使旋转电机驱动混合桶 绕旋转轴旋转。在１个旋转轴上装有集电环，与之相配 合的电刷通过支架安装在机架上，以便为搅拌电机提供 电能。旋转轴通过轴承和轴承座安装在机架上。旋转 电机可以安装在机架上，也可以安装在地面上；旋转电 机可以是连续转动，也可以是间歇转动。根据混合桶的 转速，旋转电机可以连接减速机构 。 在混合桶上的搅拌电机连接，使搅拌电机驱动搅拌轴 旋转。旋转轴分左右２个，为中空管，并与混合桶相联 通。左旋转轴作为进料管，右旋转轴作为出料管，左旋 转轴可直接与进料设备或装置连接，右旋转轴内装有 出料阀。左右旋转轴通过轴承和轴承座安装在机架 上，旋转电机也安装在机架上。左旋转轴与旋转电机 通过齿轮连接，使旋转电机驱动混合桶绕旋转轴旋转。 在右旋转轴上装有集电环，电刷通过支架固定在机架 上，电刷与集电环配合一起为搅拌电机提供电能。 混料时，关闭右旋转轴内的出料阀门，启动旋转电 机使混合桶转动，启动搅拌电机使搅拌轴旋转。通过 人工或机械的方式将所需混合的物料通过左旋转轴依 次装入混合桶内，物料在混合桶内上下翻滚的同时，还 受到搅拌轴强烈的搅拌作用，所以很快就能达到均匀 混合状态。 １．混合桶；２．搅拌轴；３－左旋转轴；４一机架；５一旋转电机；６－搅拌电机； ７．右旋转轴；８一电刷；９一集电环 图１ 三维运动连续进料式混合搅拌机结构示意图 Ｆｉｇｕｒｅ １ Ａｓｓｅｍｂｌｙ ｄｒａｗｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ３一ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｍｏｔｏｒ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｆｅｅｄｉｎｇ ｓｔｉｒｒｉｎｇ ｍｉｘｅｒ ４结语 针对传统混合搅拌机所存在的问题，设计研究了 一种新型的三维运动连续进料式混合搅拌机，该混合 ［研究・设计］ 戴长虹，等三维运动连续进料式混合搅拌机 ・９・ 机混料效率和精度高、成本和能耗低，并且适应范围 广、填装系数高，为传统混合机的改造提供了新的思路 ［６］ 周本浩，周睿，林兴华．大双叶片式搅拌器搅拌特性研究ｃＪ］．轻工 机械，２００７，２５（３）：３９－４１． ［７］ 李海兵，王东，冯秋兰，等．新一代混合机一ｓＪＨｓ系列双层高效混 合机［Ｊ］．粮食与饲料工业，２００６（６）：２７－２８． ｆ８ Ｊ 曹氏黎，卢英慧．圆筒混合机的设计与制造ＬＪＪ．机械研究与应用， ２００７，２０（３）：５５－５７． 和方法，并在一机多用高效率生产方面做了成功的尝 试，全面推广使用该机械可以产生良好的社会效益和 巨大的经济效益。 ［９］ 顾全生．谈谈搅拌机的有关技术要求［Ｊ］．化工装备技术，２００７，２８ （２）：２４－２７． 参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）： ［１］周杰敏，余新叻，朱德泉，等．新型多功能搅拌混合机的设计［Ｊ］． 包装与食品机械，２００５，２３（６）：２３－２５． ［２］ 戴长虹．物料混合机：中国，ＣＮ １０１４６２０３０Ａ［Ｐ］．２００９－０６－２４． ［３］ 高金吉，范德顺，张连凯，等．容器运动型混合机在我国发展现状 及展望［Ｊ］．大连理工大学学报，２００４，４４（１）：７－１１． ［４］ 平东涛．ＸＰＤ型三维运动混合机运动原理及性能［Ｊ］．轻金属， ２００５（１）：４９－５２． ［１Ｏ］ 吴含，童海海．陶瓷工业双轴搅拌机的使用与维护［Ｊ］．陶瓷， ２００９（２）：４８－５１． ［１１］ 冯忠绪，王卫中，赵利军，等．搅拌机参数优化的试验［Ｊ］．长安大 学学报：自然科学版，２００８，２８（６）：８９－９１． ［１２］ 赵健，李刚．双卧轴强制武搅拌机物料运动的分析模拟［Ｊ］．机电 产品开发与创新，２００９，２２（１）：６６－６７． ［１３］ 田艳丽，黄列群，潘东杰，等．旋转射流搅拌器全场数值模拟分析 ［Ｊ］．机电工程，２００８，２５（１０）：８６－９０． ［１４］戴长虹．物料混合搅拌机：中国，ＣＮ １０１４６２０２９Ａ［Ｐ］．２００９－０６－２４． ＇，，ｌ，＇ ＇ｌ，，’＇ ，， ，， ＇ｌ，＇，＇，ｌ，，＇，＇ ＇’＇＇，’ｌ’，，’ ［５］ 谭风训。高吉云，武道吉．搅拌混合机理与设计研究［Ｊ］．山东建筑 大学学报，２００７，２２（３）：２１４－２１７． ，＇＇’，，，’＇ｍ，，，，，’ ＇＇，，，＇＇ｌｌｌ，＇＇，’ｌ’，＇，，ｌ ＇，，，，， （上接第３页） ５致谢 放 接料阶段中调用；气缸输出保持 模块调用跨 文中的研究得到了广东省公共科技创新平台一汕 头轻工装备研究院以及广东省教育厅批准的广东高校 产学研结合示范基地．汕头大学轻工装备基地的大力 支持，在此表示衷心的感谢。 参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）： ［１］齐福斌．卷筒纸胶印机技术讲座．第３讲．卷简纸给纸系统［Ｊ］．印 刷世界，２Ｏｏ４（７）：２３－２５． 度最大，在储料阶段的后期，放料阶段及初始化阶段都 有调用，分别代表着储料架放料的启动、过程及结束。 由图４可以看出，整个接纸机的系统软件结构框架 由单元功能模块组成，结构开放，单元功能块可重复使 用，并可根据需要增添单元功能模块，如框图中没有列 出的故障、报警、通讯等功能模块。在实现项目软件时， 只要先完成各单元功能模块的编制与调试，然后按各自 的逻辑条件进行调用，即可实现整个系统软件项目。 ４结语 ［２］ 宋莉，曹卫芳，郭永新，等．零速自动接纸机远程智能监控系统的 实现［Ｊ］．工业控制计算机，２００９（１）：２１－２２． ［３］ 郭妍旭，张波．软件复用与基于面向对象框架的软件开发方法 ［Ｊ］．辽宁工学院学报，２００６（６）：３７９—３８２． ［４］ 刘风华．浅析面向对象框架复用技术［Ｊ］．科技资讯，２ｏｏ６（２）：６－８． ［５］ 贺兵，刘扬．模块化设计在包装机械设计中的应用［Ｊ］．包装工程， ２００８（１Ｏ）：１４０—１４２． 文章通过对开发的零速自动接纸机的结构、工作 过程、系统功能等方面的探讨分析，组构出接纸机的模 块化系统软件框架。所归纳的单元功能模块功能单 一，可重复调用，减少软件代码；软件结构层次分明，可 ［６］ 邓小龙，李勇，张珏，等．基于ＣＣ—Ｌｉｎｋ的蜂窝纸板生产线控制系 统的模块化设计［Ｊ］．包装工程，２０１０（９）：８７－９１． ［７］ 施华，谈士力，沈俊杰．对象模块化在烟草控制系统编程中的运用 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