搅拌粉碎机的设计于春生(吉林大学生物与农业工程学院,长春130025)摘 要:在工业生产中,经常需要将不同密度与不同状态的物料混合到一起,然后再进行加工。
传统的工艺是先粉碎后混合,如能将两道工序在同一台设备上完成,将会提高生产效率、降低生产成本。
将农业用的犁耙工作原理结合到一起,可同时实现对多种物料的搅拌和粉碎。
为此,介绍了一种搅拌粉碎机的工作原理、结构形式及主要技术指标。
关键词:搅拌粉碎机;犁;耙中图分类号:S817.12+4 文献标识码:A文章编号:1003-188X (2008)09-0072-030 引言农业用的犁耙具有翻土和碎土功能,被普遍应用到农业生产中。
这种具有复合功能的机具在工业生产中同样也发挥着重要的作用。
随着工业的快速发展,许多行业都需要一种将不同类物料快速混合均匀的高效设备。
笔者借鉴德国混料机技术,结合农业用犁耙的工作原理,设计了用途广泛的搅拌粉碎机,可应用在食品、化工、医药、摩擦材料和饲料等多个领域。
1 工作原理搅拌粉碎机的工作原理如图1所示。
1.轴2.轴套3.左端盖4.隔套5.热风管6.桶端盖7.轴承座 8.密封套 9.右端盖 10.密封环11.主犁头总成 12.侧犁刀图1 主轴总成在水平轴线圆形桶中间的横轴上,设计有多把犁形搅拌铲,随着轴的转动,物料在筒中的整个空间运动。
物料粒子的运动轨迹纵横交错,互相撞击,运动收稿日期:2008-06-14作者简介:于春生(1969-),男,吉林农安人,工程师,工程硕士,(E -m ail)ycs4567@ 。
轨迹也随即改变。
粒子在搅拌器内壁和犁头上反撞,并持续整个搅拌过程。
在搅拌作用下产生的汹涌涡流,可避免物料出现不动区,从而快速地得到成分准确的混合物。
搅拌粉碎机采用旋击原理,混合均匀,并可同时保护脆性及热敏物料。
在桶的一侧设有高速搅刀,可进一步提高混料效率,并对物料中的团块进行破碎,保证把粉末、流体及浆状添加剂混合。
高速搅刀可随时开闭,自由控制,不受搅拌铲运动的影响。
搅刀的位置处于犁形搅拌铲之间,因此犁头的运动轨迹亦由于搅刀的运动而得到连贯。
集混拌和破碎机理为一身,是搅拌粉碎机的最大特点;加之可增设加热冷却套、液料入口、热风入口等装置,适用于干混、湿混、制丸、烘干工艺,且可在同一机器上次序完成。
在摩擦材料行业,搅拌粉碎机是混合钢纤维、玻璃纤维、kev lar 纤维等原料的最佳优选设备;在湿法生产中,搅拌粉碎机可混拌、烘干一次完成,造粒均匀,是非常理想的混合设备。
2 结构设计搅拌粉碎机的结构如图2所示。
2.1 加料干料由加料口加入。
各种料可同时加入,也可分先后次序分批加入。
加入次序影响搅拌时间和纤维的最后长度等,可根据实际情况决定。
加入量应在允许范围内。
干料的加入最好在主轴启动之后,这样可降低电机启动电流。
在不超载的情况下,也允许先加料再启动电机。
液体料由液料管加入。
对于粘性液态料,应在先加入干料后逐渐加入,不允许先加液态料再加入干料,以免造成出料口粘结和轴承损坏。
液料管可连接72液料斗,也可安装阀门控制加入的流量。
1.电控箱2.减速电机及主轴3.热风口4.排气装置及液料管5.进料斗6.观察门7.壳体8.测温装置9.出料口10.机架和料仓门 11.高速搅刀 12.水套出(入)水口图2 整机结构2.2 定时器定时器用于分别控制犁头和高速搅刀的运转时间。
如果希望获得较强的破碎效果,高速搅刀运转时间可长些,否则可选择短些。
应该指出,高速搅刀对某些纤维有较强的破碎作用,因此除选用合适的搅刀外,运行时间的选择同样特别重要,应根据实际情况决定。
2.3 冷却与加热当物料粘度较大时,混拌温度上升,此时可打开冷却水加以冷却。
同样,如果向上夹层内通入蒸气,则可进行加热。
需要注意的是:冷却或加热介质的压力应 200kPa 。
冷却水应从下方流向上方,而蒸气则应从上方加入。
冷却或加热时,管路接头处应在60~120天内清除水渍与锈体,避免管路堵塞。
2.4 热风干燥借助混料机侧面 65的风口把热风吹入机内,即可进行物料的干燥。
此时,应注意排气口布罩的透气性。
如果透气性下降,应及时清洗更换。
如用排风管道将废气排到室外或设置回收装置,则是最佳方案。
2.5 出料接料容器对准出料口,按下出料仓门的按钮,即可打开出料口排料。
粉尘大时,应关闭出料仓门,打开除尘器后再出料。
出料时,主轴必须转动才能出净物料。
如果混不同配方的料或混过粘性物料要间歇较长时间,应对搅拌筒内进行彻底清扫。
当打开清扫门后,电路会自动切断,保证操作者的安全(清扫时,必须同时切断电源)。
放料口必须关严,每混完一次物料,打开两个清扫门,将出料口门周边所存的残余料清除干净,然后关严出料门。
2.6 高速搅刀高速搅刀具有较强的切断、破碎和搅拌作用。
多重搅刀片的运转速度为3000r /m in ,其作用是把物料中难以切断的成分(如纤维类)打碎分散,并使其均匀分布。
刀片的刃口可进行刃磨,如要获得更强的切断效果,刃口可制成锋利型,反之可磨成钝型。
刃片可用中碳钢淬火或用低碳钢表面喷涂硬质合金制成。
高速搅刀总成如图3所示。
1.联接座2.搅刀轴3.挡油环4.轴承5.套6.套7.刀片8.隔套9.压圈 10.压套 11.封料套图3 高速搅刀总成2.7 密封该机由气体密封,以防止粉料进入轴承内,避免轴承研死损坏。
因此,在机器启动装料前必须将气源接通。
2.8 除尘设备简图中排气装置的吸尘过滤罩上口连接除尘管。
每混合完一次料,应启动气动反吹除尘装置,清理过滤罩的粉尘,确保过滤罩的透气性,防止混料桶产生正压,造成溢料。
2.9 润滑2.9.1 润滑点打开主轴两端端盖,每年加注一次合成钙基润滑脂CSY1409-761,代号2G -2H;在各铰接处,每月滴注一次机械油(GB443-84),代号N22。
2.9.2 减速机加换油制度第1次加油运转两周后应更换新油,以后每90~180天更换一次。
推荐使用工业极压齿轮油90#EP220~460。
3 主要技术性能指标及强度计算3.1 技术指标容积/L:600工作容积/L :200~42073主轴电机/k W:18.5(1470r/m i n,三相380V)高速搅刀电机/k W:7.5(2930r/m i n,三相380V)热风口直径/mm: 65压缩空气压力/kPa:400~800压缩空气流量/m3 h-1:2.5自动操作定时器/m in: 99冷却加热套许用压力/kPa: 2003.2 强度校核从工作状况分析,4个搅拌犁头均匀分布在整个圆周上,当1个犁头受到阻力最大时,另外3个犁头或刚进入物料,或不接触物料,或刚离开物料,受到的阻力很小,此时主轴承受扭矩和弯矩最大。
扭矩M=9550P IN=1215.7N m最大力F=T/D=3077.8N轴承处受力R B=1075.1N弯矩M T=1021.4N m截面受弯矩和扭矩的同时作用,根据第三强度理论,用当量弯矩校核。
M D=2377.2N m=M/W=24.2M Pa查45号钢,[ ]=60MPa, <[ ],满足要求。
4 结语搅拌粉碎机可以完成多种物料的高速粉碎混合,适用于不同密度的材料,具有良好的发展前景。
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