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1、XXX大学本科生毕业论文卧式搅拌器结构设计院(系)：机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化学号：学生姓名：指导教师：XXX工程大学本科生毕业论文摘要搅拌设备使用历史悠久，应用范围广，大量应用于化工、石化、轻工、医药、食品、采矿、造纸、冶金等行业中。搅拌设备可以从各种不同角度进行分类,如按照搅拌装置的安装形式简单分为立式和卧式，其中卧式主要是指搅拌容器轴线与搅拌器回转轴线都处于水平位置。本课题在国内外搅拌器的研究与发展的基础上，设计了一种新的带有搅拌和振动排料功能的卧式搅拌器结构设计方案以进行用于食品工业的面粉搅拌操作。该卧式搅拌器具有两条传动系统，第一条主传动系统采用V带和齿轮传动实现搅拌操
2、作，第二条传动系统采用多楔带和凸轮组合传动实现搅拌箱体的振动运动。本文对卧式搅拌器的基本结构、基本尺寸进行了详细设计，并利用PRO/ENGINEER对搅拌器结构进行三维建模和运动仿真，以便更直观地展现设计思想和进行结构分析；然后，对设计零件进行了分析校核，保证搅拌器的可靠运行。关键词：卧式搅拌器；混合设备；面粉加工；食品工业ABSTRACTMixing equipment has been used long time ago, and applied widely in the traditional processing industry such as chemical, petroch
3、emical, light industry, medical industry, food, mining, papermaking, metallurgy and so on. Mixing equipment can be classified by many means. Horizontal type and vertical type can be classified according to the shaft seals fixing method. Of the two type, the horizontal type means both the tanks axes
4、and the shafts spin axis are horizontal.A new mixing equipment with the function of mixing and vibration. was designed in this paper on the basis of mixing equipment research home and abroad. It will be used in the flour mixing of food processing industry. This design has two transmission system. Th
5、e one is comprised of belt pulley and gear to achieve the function of mixing, the other is comprised of belt pulley and cam to achieve the function of vibration.The overall design of the mixing equipments basic structure and its basic dimensions were presented, and in order to unfold the concept of
6、design and analysis later, three-dimensional modeling was made by the software of PRO/ENGINEER, Then, the analysis examination to the design proposal was presented to guarantee mixing equipments reliability.Key words：horizontal mixer；mixing equipment；flour milling；food industry目录第1章绪论11.1课题研究意义11.2搅
7、拌器国内外发展现状11.3卧式搅拌器发展趋势41.4论文主要完成的工作5第2章卧式搅拌器总体方案设计62.1引言62.2卧式搅拌器总体结构方案62.2.1传动方式确定62.2.2基本尺寸的确定82.3搅拌器性能指标的设定92.4本章小结9第3章卧式搅拌器结构设计103.1引言103.2驱动元件的选择与计算103.2.1驱动元件选择原则103.2.2主电机的选择及电机参数的确定113.2.3副电机的选择及电机参数的确定143.3主传动系统的结构设计153.3.1基本结构的确定与选材153.3.2带轮与齿轮的详细设计153.3.3轴的结构设计233.3.4主传动系统的支架设计及三维仿真243.4摆
8、动系统的结构设计253.4.1基本结构的确定与选材253.4.2带轮齿轮与凸轮的设计计算263.4.3轴的结构设计和摆动系统安装的三维仿真343.5搅拌部分结构设计353.51搅拌桨机构设计353.52搅拌容器的结构设计363.53联轴器的选用373.54止动扳手的机构设计383.6本章小结38第4章安全性计算与校核404.1引言404.2轴承的校核404.3轴的校核414.4键的校核434.5本章小结44结论45参考文献46致谢48大学本科生毕业论文第1章绪论1.1课题研究意义理论上把任何状态（固态、液态、气态和半液态）下物料均匀掺和在一起的操作称为混合，但习惯上常把固态物料之间掺和或者固态
9、物料加湿的操作称为混合；而把固态、液态或气态物料与液态物料混合的操作称为搅拌1。搅拌与混合操作是应用最广的过程单元操作之一，大量应用于化工、石化、轻工、医药、食品、采矿、造纸、农药、涂料、冶金、废水处理等行业中。近年来，搅拌与混合技术发展很快、搅拌与混合设备正向着大型化、标准化、高效节能化、机电一体化、智能化和特殊化方向发展。在这种形式下，技术人员如何借鉴已有经验，掌握新的变化情况，正确设计与选用不同工艺条件下操作的搅拌与混合设备，使其满足安全、可靠、高效和节能的要求，就变得十分重要了。搅拌混合设备是各种工业反应不可或缺的重要工具。然而，由于搅拌目的多样性和混合反应的复杂性，当前，搅拌混合技术
10、还存在着一些问题。例如搅拌效率低，功耗大，铸造成本高，在自动化选型和设计问题上，长期以来一直依靠专家根据经验知识人工完成，智能化水平不高，设计周期较长，资金和人力物力消耗巨大，等等。因此研制新型搅拌装置和采用先进流场测量技术一直是搅拌过程所研究的主要课题。1.2搅拌器国内外发展现状在食品工业中，混合是指两种或两种以上不同物料互相混合，成分浓度达到一定程度均匀性的单元操作2。混合机应用于谷物混合、粉料混合、面粉中加辅料与添加剂、干制食品中加添加剂与调味粉及速溶饮品的制造等操作中，目的是使两种或两种以上的粉料颗粒通过流动作用，成为组分浓度均匀的混合物。近年来，随着科学技术的发展和相关理论的完善和进
11、一步成熟，搅拌器的设计和制造获得了飞速发展。但是，它也面临着必需满足合理利用资源、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驱动。基于降低产品总体成本、减少维修保养成本和提高设备品均维修间隔时间的要求，大大提高设备运行寿命。基于满足卫生和降低清洗和杀菌成本的要求，实现CIP（就地清洗）和SIP（就地杀菌），提高自动化水平，避免人与产品接触，减少人工操作和待机时间，大大提高产品卫生水平。这些都是现代新型搅拌装置的研究方向，其中有许多方面已经取
12、得丰硕成果，有些方面还在进一步研究当中3。传统的搅拌器密封装置基本有四种,填料密封、机械密封、液压密封和唇状密封。前两种密封同泵的密封类似。液压密封最简单,在搅拌器中用得最少。唇状密封只适用于低压、防尘、防蒸汽的密封，这种密封结构也很少采用，最常用的密封是前两种。其中机械密封成本较高,但泄漏率低；维修频度是填料密封的二分之一到四分之一。磁力驱动搅拌器的特点是以静密封结构取代动密封,搅拌器与电极传动间采用磁力偶合器联结,不存在接触传递力矩,能彻底解决机械密封与填料密封的泄漏问题。国内,威海自控反应釜公司、开原化工机械磁力反应釜厂、温州中伟磁传密封设备厂等均生产磁力搅拌器。瑞典NA型磁力搅拌反应釜
13、,搅拌器安装在反应釜底部,搅拌器与釜底齐平,易于拆卸,可靠、耐用和便于维修。磁力搅拌器的缺点是对于一些粘稠液体或有大量固体参加或生成的反应尚不能顺利使用,此时必须使用机械搅拌器作为驱动能源。在新型搅拌桨叶的开发方面，很多公司都在积极开发具有适合于高黏度物料的桨叶的搅拌器,其中美国ROSS公司开发的新型双行星式搅拌器是其中之一。同传统的矩形长条形行星桨叶(见图1.1 a)不同,新型的高黏度搅拌桨叶(见图1.1 b)有一个精确的空间角度，使桨叶的转动轨迹不但有力地推动高黏度物料向前运动,而且推动它向下运动,不产生爬升,而且比传统的行星式垂直桨叶的阻力要小得多。传统的行星式垂直桨叶有两组,每组两片垂
14、直的扁长桨叶,当这两片桨叶在容器里面转动时,产生极大剪切阻力,功耗大增,电流 （a） 传统的行星式桨叶 （b） 新型HV桨叶图1.1 新旧搅拌桨叶对比猛升。这个问题一直是传统行星式垂直桨叶的要害所在。新型HV桨叶由于是螺旋式设计,两组HV桨叶在交替转过一个截面时几乎是连续地在切断物料,负荷是连续地处于平衡状态,从而消灭了电流的浪涌现象。德国INOTECH公司采用锥形搅拌原理的搅拌头,既可搅拌低黏度,也可搅拌高黏度物料,其形状如图1.2所示。图1.2 搅拌低粘度和高粘度物料的慢速转动的搅拌头这种搅拌头的显著优点是:以比较慢的速度搅拌,但搅拌时间短,搅拌时不吸入空气,不起泡沫,无须加热,对物料的动
15、作是柔和的,节省能量,一次完成,便于安装,既可用于搅拌化学品,也可用于搅拌食品。在新型转子-定子搅拌技术方面进展也很迅速，转子-定子搅拌技术可制造亚微米级的各种乳化剂,美国ROSS和IKA公司生产的这种搅拌器,其产量约比相同功率的胶体磨或均质机大十倍。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,可使物料在被搅拌的同时,被破碎到亚微米级。多功能化和搅拌过程的自动化是二十一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,目前有如下几个发展趋势4:（1）多轴搅拌机，它配备三套独立传动的搅拌装置。一套是沿着搅拌容器周边慢速转动的三翼锚式搅拌桨,使物料产生激烈的轴向和径向流动,促使物料良好的混合和传热；第二套是定/转子式剪切装置和高速分散头。（2）双行星搅拌器与变速驱动装置的组合，这一构想使得即使在极低转速下也可获得极大扭矩。而低转速搅拌对于制造高性能的硅胶、树脂、橡胶添加剂、牙科材料、金属和陶瓷粉等是非常
