【正文】 課題。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(dòng)作用，成為組分濃度均勻的混合物。但是，它也面臨著必需滿足合理利用資源、節(jié)能降耗和對(duì)環(huán)境保護(hù)要求的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)?；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(dòng)代替機(jī)械驅(qū)動(dòng)。基于滿足衛(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(dòng)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。傳統(tǒng)的攪拌器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。液壓密封最簡(jiǎn)單,在攪拌器中用得最少。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。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、溫州中偉磁傳密封設(shè)備廠等均生產(chǎn)磁力攪拌器。磁力攪拌器的缺點(diǎn)是對(duì)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)械攪拌器作為驅(qū)動(dòng)能源。同傳統(tǒng)的矩形長(zhǎng)條形行星槳葉( a)不同,新型的高黏度攪拌槳葉( b)有一個(gè)精確的空間角度，使槳葉的轉(zhuǎn)動(dòng)軌跡不但有力地推動(dòng)高黏度物料向前運(yùn)動(dòng),而且推動(dòng)它向下運(yùn)動(dòng),不產(chǎn)生爬升,而且比傳統(tǒng)的行星式垂直槳葉的阻力要小得多。這個(gè)問題一直是傳統(tǒng)行星式垂直槳葉的要害所在。德國INOTECH公司采用錐形攪拌原理的攪拌頭,既可攪拌低黏度,也可攪拌高黏度物料,。在新型轉(zhuǎn)子定子攪拌技術(shù)方面進(jìn)展也很迅速，轉(zhuǎn)子定子攪拌技術(shù)可制造亞微米級(jí)的各種乳化劑,美國ROSS和IKA公司生產(chǎn)的這種攪拌器,其產(chǎn)量約比相同功率的膠體磨或均質(zhì)機(jī)大十倍。多功能化和攪拌過程的自動(dòng)化是二十一世紀(jì)提高攪拌產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量和滿足環(huán)境保護(hù)要求的主導(dǎo)方向,目前有如下幾個(gè)發(fā)展趨勢(shì)[4]:（1）多軸攪拌機(jī)，它配備三套獨(dú)立傳動(dòng)的攪拌裝置。（2）雙行星攪拌器與變速驅(qū)動(dòng)裝置的組合，這一構(gòu)想使得即使在極低轉(zhuǎn)速下也可獲得極大扭矩。（3）行星槳葉與高速分散器的組合，采用這種組合的攪拌器,被處理物料的黏度可高達(dá)120萬厘泊。高速分散頭則對(duì)物料施加剪切力。自動(dòng)卸料系統(tǒng)大大減少了人工卸料的停機(jī)時(shí)間。由于操作人員與產(chǎn)品的接觸大大減少,產(chǎn)品不受污染的安全性也大大提高了。并且攪拌器在服從裝置規(guī)模經(jīng)濟(jì)化和品種多樣化的同時(shí)，未來的新型產(chǎn)品也會(huì)越來越滿足合理利用資源、節(jié)能降耗和對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求。主傳動(dòng)部分包括一個(gè)異步電機(jī)和減速系統(tǒng)。擺動(dòng)部分包括一個(gè)異步電機(jī)和擺動(dòng)系統(tǒng)。（2）臥式攪拌器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有了總體的設(shè)計(jì)方案，將攪拌器的結(jié)構(gòu)分成主傳動(dòng)系統(tǒng)、擺動(dòng)系統(tǒng)、攪拌部分和機(jī)架四大部分，然后分別對(duì)這四部分進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)， （3）零件安全性校核當(dāng)完成各部分的零件設(shè)計(jì)后，還要進(jìn)行安全性校核。（4）三維建模與運(yùn)動(dòng)仿真對(duì)所設(shè)計(jì)的攪拌器進(jìn)行安全性校核計(jì)算后，發(fā)現(xiàn)沒有不符合要求的零件，然后利用PRO/ENGINEER軟件完成三維實(shí)體建模。第2章　臥式攪拌器總體方案設(shè)計(jì)　引言食品機(jī)械與設(shè)備的特點(diǎn)是食品原料、加工過程和食品成分方面的特殊性的反映。　臥式攪拌器總體結(jié)構(gòu)方案臥式攪拌器的攪拌容器軸線與攪拌器回轉(zhuǎn)軸線都處于水平位置；其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，卸料、清洗、維修方便，可與其他設(shè)備完成連續(xù)生產(chǎn)，但占地面積一般較大。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?！鲃?dòng)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)。但是雖然轉(zhuǎn)速低，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩卻很大，選用符合啟動(dòng)要求的電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)速約2000r/min，因此傳動(dòng)系統(tǒng)要采用較大減速比，考慮機(jī)器尺寸和振動(dòng)噪聲要求，采用帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)組合機(jī)構(gòu)。43765121小帶輪 2大帶輪 3擺動(dòng)臂 4凸輪 5大齒輪 6小齒輪 7電機(jī) 擺動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖　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，暫定攪拌機(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(zhǎng)方體，筒壁厚8mm，攪拌器葉片邊緣與筒壁間隙2mm，為了實(shí)現(xiàn)更好的攪拌效果，采用雙螺帶式攪拌器，攪拌軸直徑30mm，長(zhǎng)1000mm，大螺帶直徑480mm，帶寬40mm，小螺帶直徑240mm，帶寬30mm。有了以上尺寸設(shè)定，合理布局電動(dòng)機(jī)的位置，傳動(dòng)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(jiǎn)圖。109654321871主電機(jī) 2小帶輪 3大帶輪 4齒輪 5攪拌容器 6攪拌槳7凸輪 8斜齒輪 9帶輪 10副電機(jī) 總體機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖　攪拌器性能指標(biāo)的設(shè)定攪拌器工作參數(shù)不僅反映其所能勝任的工作，更重要的是決定設(shè)計(jì)方向和一些設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇范圍。對(duì)于擺動(dòng)系統(tǒng)，設(shè)定擺角幅度15176。攪拌容器為半圓柱形。 攪拌容器外殼尺寸　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攪拌機(jī)基本結(jié)構(gòu)方案和基本結(jié)構(gòu)尺寸，并對(duì)臥式攪拌機(jī)的部分工作參數(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)設(shè)定，為下一步的詳細(xì)計(jì)算做好準(zhǔn)備。其中重點(diǎn)進(jìn)行凸輪機(jī)構(gòu)的仿真，檢驗(yàn)凸輪機(jī)構(gòu)能否正常工作，分析其受力沖擊特性。（2） 根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速變化范圍和啟動(dòng)頻繁程度等要求，考慮電動(dòng)機(jī)的溫升限制、過載能力和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，合理選擇電動(dòng)機(jī)容量，并確定冷卻通風(fēng)方式。（4） 根據(jù)攪拌設(shè)備的最高轉(zhuǎn)速和對(duì)電力傳動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的過渡過程的性能要求，以及機(jī)械減速的復(fù)雜程度，選擇電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。根據(jù)上述原則，綜合考慮本設(shè)計(jì)的工作條件要求，確定電機(jī)類型為異步電機(jī)，防護(hù)方式防塵、防水濺以及防異物伸入。（2） 軸承、減速裝置和傳動(dòng)裝置摩擦消耗的功率。（4） 其他附屬裝置，如控制器等消耗的功率。 （）式中 K—實(shí)驗(yàn)系數(shù)，查表取K=45； Dp—粒子直徑，m，查表取m； —表觀密度，kg/m3，查表取kg/m3； —內(nèi)摩擦系數(shù)，查表取=； Z—接觸螺帶的粉粒體層的高度或長(zhǎng)度，m，本設(shè)計(jì)Z=； d—葉片外徑，m，本設(shè)計(jì)d=； s—螺帶節(jié)距，m，本設(shè)計(jì)s=； b—葉片寬度，m，本設(shè)計(jì)b=； f—裝料系數(shù)，本設(shè)計(jì)取值f=。對(duì)于本設(shè)計(jì)，物料設(shè)定為面粉和砂糖的混合物，攪拌葉片與攪拌桶內(nèi)壁間隙為2mm，根據(jù)查詢的資料，估算混合物料的表觀密度，粒子直徑等參數(shù)，最后計(jì)算數(shù)值確定如下：大螺帶轉(zhuǎn)矩而對(duì)于小螺帶，小螺帶轉(zhuǎn)矩?cái)嚢栎S上總轉(zhuǎn)矩?cái)嚢栎S功率 （）式中各參數(shù) P—功率，W； n—回轉(zhuǎn)速度，r/s，本設(shè)計(jì)取值n=1r/s； T—軸力矩。如果超過了容許溫度，電動(dòng)機(jī)使用壽命就要縮短。攪拌設(shè)備的電動(dòng)機(jī)功率必須同時(shí)滿足攪拌器運(yùn)轉(zhuǎn)及傳動(dòng)裝置和密封系統(tǒng)功率損耗的要求，此外還需考慮在操作過程中出現(xiàn)的不利條件造成功率過大等因素。軸封裝置摩擦造成的功率損失因密封系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)而異，一般來說，填料密封功率損失大，機(jī)械密封的功率損失相對(duì)較小。本設(shè)計(jì)忽略海拔高度和濕度的影響，只考慮環(huán)境溫度造成的影響，電機(jī)額定功率按照下式進(jìn)行修訂： （）式中 —校正溫度影響后的電動(dòng)機(jī)功率，kW； —電動(dòng)機(jī)額定功率，kW，由前面計(jì)算PN=； —溫度校正系數(shù)，根據(jù)表格查詢對(duì)應(yīng)25℃?！〗涣鳟惒诫姍C(jī)的部分技術(shù)參數(shù)名稱額定功率kW額定電流A額定轉(zhuǎn)速r/min效率%質(zhì)量kgY290S2228407922　副電機(jī)的選擇及電機(jī)參數(shù)的確定與前面計(jì)算主電機(jī)的過程相似，首先設(shè)定工作條件：擺動(dòng)系統(tǒng)的擺動(dòng)周期T=1s，擺動(dòng)幅角，工作過程可以假設(shè)為整體箱體質(zhì)量集中為一點(diǎn)的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，該點(diǎn)距離回轉(zhuǎn)中心的距離L=R/2=，攪拌桶作為鑄造件，設(shè)密度均勻，值為，并且作為粗略估算，將其外形假設(shè)為外部mm且內(nèi)壁厚10mm的長(zhǎng)方體，所以，整個(gè)攪拌桶質(zhì)量為將所有質(zhì)量集中到攪拌桶外壁某一點(diǎn)，那么擺動(dòng)過程中的轉(zhuǎn)矩為擺動(dòng)的等效角速度擺動(dòng)功率計(jì)算電機(jī)功率，其中效率包括帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、軸承以及擺動(dòng)臂和凸輪之間的效率乘積，即選擇電機(jī)Y132M8。下面將進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算?！л喤c齒輪的詳細(xì)設(shè)計(jì)帶輪的詳細(xì)設(shè)計(jì)為計(jì)算帶傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，首先設(shè)定一些工作條件，本設(shè)計(jì)載荷變動(dòng)微小，帶負(fù)載啟動(dòng)，每天工作小于10小時(shí)。所以 （2）選擇帶型，普通V帶Z型，節(jié)寬bp=，頂寬b=10mm，高度h=6mm，截面積A=47mm2 （3）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑，因此外徑，轉(zhuǎn)速為=2840r/min，驗(yàn)算帶的速度其中的取值范圍是25~30m/s。 （4）確定帶輪的中心距和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度初定中心距 （） 初定 帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度取，實(shí)際中心距中心距的變動(dòng)范圍