搅拌器的机械设计

1绪论1.1 搅拌器的概述1.1.1搅拌器的应用范围机械搅拌反应器适用于各种物性（如粘度、密度）和各种操作条件（温度、压力）的反应过程，广泛应用于合成材料、合成纤维、合成橡胶、医药、农药、化肥、染料、涂料、食品、冶金、废水处理等行业。

如实验室的搅拌反应器可小至数十毫升，而污水处理、湿法冶金、磷肥等工业大型反应器的容积可达数千立方米。

除用作化学反应器和生物反应器外，搅拌反应器还可大量用于混合、分散、溶解、结晶、萃取、吸收或解吸、传热等操作。

搅拌反应器由搅拌容器和搅拌机两大部分组成。

搅拌容器包括筒体、换热元件及内构件。

搅拌器、搅拌轴、及其密封装置、传动装置等统称为搅拌机。

1.1.2搅拌器的工作原理通常搅拌装置由作为原动机的马达(电动、风动或液压)，减速机与其输出轴相连的搅拌抽，和安装在搅拌轴上的叶轮组成减速机体通过一个支架或底板与搅拌容器相连。

当容器内部有压力时，搅拌轴穿过底板进入容器时应有一个密封装置，常用填料密封或机械密封。

通常马达与密封均外购，研究的重点是叶轮。

叶轮的搅拌作用表现为“泵送”和涡流”，即产生流体速度和流体剪切，前者导至全容器中的回流，介质易位，防止固体的沉淀并产生对换热热管束 (如果有)的冲刷；剪切是一种大回流中的微混合，可以打碎气泡或不可溶的液滴，造成“均匀”。

1.1.3化工反应中的搅拌设备根据搅拌器叶轮的形状可以分成直叶桨式、开启涡轮式、推进式、圆盘涡轮式、锚式、螺带式、螺旋式等}根据处理的掖体牯度不同可以分为低粘度液搅拌器。

低粘度液搅拌器，如：三叶推进式、折叶桨叶，6直叶涡轮式、超级混合叶轮式 HR 100，HV 100等；中高粘度液搅拌器如：锚式、螺杆叶轮式、双螺旋螺带叶轮型，MR 205，305超混合搅拌器等等。

1.2化工搅拌器的适应条件和构造1.2.1化工搅拌器的适应条件搅拌加速传热和传质，在化工设备中广泛运用。

化工搅拌器的作用使化工生产中的液体充分混合，以满足化学反应能够最大程度的进行，该设备可以代替手动搅拌对人体有毒或对皮肤有伤害的化工原料减少对人体的危害，同时通过电动机带动轴加速搅拌，提高生产率。

卧式搅拌机的结构设计摘要卧式搅拌机具有悠久的历史，它的应用范围极其广泛，在化学，机械，建筑，轻工业，重金属领域都会看见搅拌机的应用。

从不同的角度可以把搅拌机分为立式和卧式两种，其中卧式搅拌机主要是指搅拌机的轴线与搅拌机回旋轴线都在水平的位置。

本文设计的卧式搅拌器在分析国内外搅拌机械的发展的基础上，设计一种新的卧式搅拌器，这种新的新的结构设计可用于面粉，饲料等粒状物质的搅拌和混合，相比传统的搅拌装置更加快速简单并且工作效率高。

设计的搅拌器具有两个水平的传送方式，第一个是V型皮带和齿轮结合的第一主变速器，以实现混合操作。

第二个是采用楔带和凸轮组成的传动方式，以提高搅拌工作效率。

在该课题中，对卧式搅拌器的基本结构，基本尺寸的详细设计和对搅拌器结构的建模和运动模拟，更为真实简单的体现设计的过程和结构分析，再进行安全分析校核的计算，搅拌器结构设计，参数计算，功率检查，从而确保该搅拌器稳定可靠的运转。

关键词卧式搅拌器；混合设备；搅拌机；上料装置- I -Structure Design of Horizontal MixerAbstractThis design introduced the development course of the domestic and foreign mixer machinery and domestic and foreign research trends，and the design of the mixer. Based on this topic agitator in the domestic and foreign research and development，design a new with vibratory mixing and row material function of horizontal agitator structure design scheme to be used for dry mixing operation．The horizontal mixer has two transmission systems，the first main drive system uses V belt and gear drive to achieve mixing operation．In this paper, the design of horizontal agitator in the analysis of the domestic and foreign mixing based on the development of mechanical, design a new horizontal mixer, this new structure design can be used for flour, feed and other particulate matter and stir the mixture compared to the traditional stirring device is more simple and fast and high work efficiency. The design of the mixer has two levels of transmission, the first is the V type belt and gear combination of the first main transmission, in order to realize the mixed operation. The second is the use of the drive mode of the wedge and the cam to improve the efficiency of mixingIn the paper, the basic structure of horizontal agitator, the detailed design of the basic dimensions and the agitator structure modeling and motion simulation, more simple and true embodiment of the design process and structural analysis, and security analysis and checking calculation, agitator structure design,- II -parameter calculation, check power, so as to ensure the stirrer is stable and reliable operation.Keywords Horizontal mixer, mixing equipment, mixer, feeding device- III -目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1课题研究意义 (1)1.2 搅拌器国内外发展现状 (2)1.3 卧式搅拌器发展趋势 (4)1.4 论文主要研究内容 (5)1.5 本章小结 (5)第2章总体方案设计及参数设计 (6)2.1 传动机构方案设计 (6)2.2搅拌机容量确定 (7)2.3搅拌机结构参数确定 (8)2.4 搅拌功率的计算 (11)2.5 传动装置工作参数计算 (13)2.6带传动的计算 (14)2.7本章小结 (20)第3章卧式搅拌机零件设计 (21)3.1 搅拌轴的设计 (21)3.2 搅拌轴的校核 (23)3.3 搅拌机结构设计 (25)3.4 三维建模 (27)3.5 本章小结 (28)结论 (29)致谢 (30)参考文献 (31)附录............................................................................................................... - 33 -- IV -第1章绪论1.1课题研究意义工程添加混合物在整个搅拌过程中的重点和被称为卧式搅拌机自动完成的机械装置，搅拌机在各个行业具有广泛应用，在食品行业更是必不可少的。

搅拌设备设计手册一、搅拌设备的概述搅拌设备是化工、医药、食品、冶金等行业常见的重要设备之一，其作用是将固体颗粒或粉末与液体或不同粒度的固体颗粒进行均匀混合或搅拌，以达到理想的混合效果。

搅拌设备大致可分为机械式搅拌设备和非机械式搅拌设备两大类。

机械式搅拌设备主要由搅拌器、传动装置和搅拌容器组成，而非机械式搅拌设备则主要利用气流、液流或超声波等手段进行搅拌。

二、搅拌设备的设计原则1. 混合均匀性：搅拌设备的设计首要考虑因素是混合均匀性。

搅拌设备在搅拌过程中应该保证各种物料能够均匀分布，从而达到预期的混合效果。

2. 操作稳定性：搅拌设备在运行过程中应该保持稳定的操作状态，避免因为设备本身的不稳定而影响搅拌效果。

3. 能耗优化：优化搅拌设备的能耗是设计的重要目标之一。

合理设计传动系统、选用高效搅拌器以及优化搅拌容器结构都能有效降低设备的能耗。

4. 设备维护：搅拌设备的设计应该便于维护和清洁，以便于日常的操作和设备维护。

5. 安全性考虑：搅拌设备的设计应该符合相关的安全规范，保证设备运行过程中不会对操作人员和设备造成危险。

三、搅拌设备的设计要点1. 搅拌器设计：搅拌器是搅拌设备的核心组成部分，其设计应该充分考虑物料的特性以及搅拌的目的。

根据不同的混合要求，可以选择桨叶式搅拌器、螺旋式搅拌器、离心式搅拌器等不同类型的搅拌器。

2. 传动系统设计：传动系统是搅拌设备的动力来源，其设计应该考虑到搅拌器的工作转速、扭矩传递等参数。

在设计过程中应该选择合适的电机、减速机以及传动带等传动部件。

3. 搅拌容器设计：搅拌容器的设计应该充分考虑到物料的特性、搅拌过程中的压力、温度等因素。

对于易结块或粘性物料，搅拌容器的内壁应设计成光滑并防粘涂层。

4. 设备清洁设计：为了方便设备的清洁和维护，搅拌设备的设计应该充分考虑到设备内部结构的平滑度，以及清洁口的设置等。

5. 安全附件设计：在搅拌设备中应该加入相应的安全附件，如防爆设备、过载保护装置等，以保障设备在工作中的安全性。

搅拌器设计选型绪论搅拌可以使两种或多种不同的物质在彼此之中互相分散，从而达到均匀混合；也可以加速传热和传质过程。

在工业生产中，搅拌操作时从化学工业开始的，围绕食品、纤维、造纸、石油、水处理等，作为工艺过程的一部分而被广泛应用。

搅拌操作分为机械搅拌与气流搅拌。

气流搅拌是利用气体鼓泡通过液体层，对液体产生搅拌作用，或使气泡群一密集状态上升借所谓上升作用促进液体产生对流循环。

与机械搅拌相比，仅气泡的作用对液体进行的搅拌时比较弱的，对于几千毫帕·秒以上的高粘度液体是难于使用的。

但气流搅拌无运动部件，所以在处理腐蚀性液体，高温高压条件下的反应液体的搅拌时比较便利的。

在工业生产中，大多数的搅拌操作均系机械搅拌，以中、低压立式钢制容器的搅拌设备为主。

搅拌设备主要由搅拌装置、轴封和搅拌罐三大部分组成。

其结构形式如下图：一搅拌装置结构图第一章搅拌装置第一节搅拌装置的使用范围及作用搅拌设备在工业生产中的应用范围很广，尤其是化学工业中，二很多的化工生产都或多或少地应用着搅拌操作。

搅拌设备在许多场合时作为反应器来应用的。

例如在三大合成材料的生产中，搅拌设备作为反应器约占反应器总数的99%。

搅拌设备的应用范围之所以这样广泛，还因搅拌设备操作条件（如浓度、温度、停留时间等）的可控范围较广，又能适应多样化的生产。

搅拌设备的作用如下：①使物料混合均匀；②使气体在液相中很好的分散；③使固体粒子（如催化剂）在液相中均匀的悬浮；④使不相溶的另一液相均匀悬浮或充分乳化；⑤强化相间的传质（如吸收等）；⑥强化传热。

搅拌设备在石油化工生产中被用于物料混合、溶解、传热、植被悬浮液、聚合反应、制备催化剂等。

例如石油工业中，异种原油的混合调整和精制，汽油中添加四乙基铅等添加物而进行混合使原料液或产品均匀化。

化工生产中，制造苯乙烯、乙烯、高压聚乙烯、聚丙烯、合成橡胶、苯胺燃料和油漆颜料等工艺过程，都装备着各种型式的搅拌设备。

第二节搅拌物料的种类及特性搅拌物料的种类主要是指流体。

第一节 罐体的尺寸确定及结构选型 （一）筒体及封头型式选择圆柱形筒体，采用标准椭圆形封头 （二）确定内筒体和封头的直径发酵罐类设备长径比取值范围是 1.7~2.5，综合考虑罐体长径比对搅拌功率、传热以及物料特性的影响选取/ 2.5i H D =根据工艺要求，装料系数0.7η=，罐体全容积39V m =，罐体公称容积（操作时盛装物料的容积）390.7 6.3g V V m η=•=⨯=。

初算筒体直径iii D H D H D V 442ππ=≈34ηπi gi D H V D ≈即m D i 66.17.05.214.33.643≈⨯⨯⨯=圆整到公称直径系列，去mm DN 1700=。

封头取与内筒体相同内经，封头直边高度mm h 402=， （三）确定内筒体高度H当mm h mm DN 40,17002==时，查《化工设备机械基础》表16-6得封头的容积30.734v m =224(90.734)3.643.14 1.74i V vH m D π--===⨯，取 3.7H m = 核算/i H D 与η/ 3.7/1.7 2.18i H D ==，该值处于1.7~2.5之间，故合理。

226.30.69'1.7 3.70.73444g gi V V V D H vηππ====+⨯⨯+该值接近0.7，故也是合理的。

（四）选取夹套直径表1 夹套直径与内通体直径的关系由表1，取10017001001800j i D D mm =+=+=。

夹套封头也采用标准椭圆形，并与夹套筒体取相同直径 （六）校核传热面积工艺要求传热面积为211m ，查《化工设备机械基础》表16-6得内筒体封头表面积23.34,3.7i A m m =高筒体表面积为21 3.7 3.14 1.7 3.719.75i A D m π=⨯=⨯⨯=总传热面积为3.1419.7523.0911A =+=>故满足工艺要求。

第二节 内筒体及夹套的壁厚计算 （一）选择材料，确定设计压力按照《钢制压力容器》（15098GB -）规定，决定选用0189Cr Ni 高合金钢板，该板材在150C 一下的许用应力由《过程设备设计》附表1D 查取，[]103t MPa σ=，常温屈服极限137s MPa σ=。

机械搅拌机设计计算
1.设计要求
-搅拌机的容积大小
-搅拌机的转速
-搅拌机的功率需求
-搅拌机的结构和材料选择
2.容积大小计算
容积大小的计算是根据所需处理物料的量来确定的。

例如，如果需要混合500升的液体，那么搅拌机的容积应该大于或等于500升。

3.转速计算
转速的选择依赖于所需的混合程度和处理物料的性质。

通常情况下，较高的转速能够更好地实现混合，但是对于一些粘稠物料来说，较低的转速可能更为合适。

根据搅拌机的工作特性和物料性质，选择合适的转速。

4.功率需求计算
搅拌机的功率需要根据搅拌工作的性质来确定。

常见的方法是通过计算转矩和功率来确定所需的电机功率。

转矩的计算是通过考虑搅拌机所需要的最大转矩来确定的。

5.结构和材料选择
搅拌机的结构和材料选择是根据搅拌物料的特点和工作条件来确定的。

例如，对于一些食品或制药行业的应用，搅拌机通常会选择不锈钢等耐腐
蚀材料制作，以满足卫生要求。

6.动力传输系统设计
7.结构强度计算
搅拌机的结构强度计算是为了确保搅拌机在工作过程中不发生结构应
力过大、变形等问题。

针对不同的结构和材料，通过应力分析和材料力学
性质计算，确定搅拌机各个部件的尺寸和结构。

8.平衡性和稳定性计算
以上是关于机械搅拌机设计计算的一些基本内容，当然，具体的设计
计算还需根据具体的实际情况来确定。

设计者需要结合所处理的物料特性、工作环境要求、结构设计要求等方面的考虑进行计算和选择，以保证机械
搅拌机能够满足实际工作需要。

搅拌机设计搅拌机是一种广泛用于化工、食品、医药、冶金等领域的机械设备。

它主要作用是通过搅拌将混合物中的各种成分均匀混合，从而达到一定目的。

搅拌机的种类繁多，根据用途不同可以分为多种类型，如搅拌缸、搅拌桶、搅拌器等。

本文将重点介绍基于单臂搅拌桶的搅拌机设计。

1. 设计思路单臂搅拌桶搅拌机是搅拌机的一种，其主要结构由搅拌器和桶体组成。

搅拌器作为搅拌桶的核心部分，即负责将搅拌桶内的混合物材料进行均匀混合的部分。

其设计思路主要是根据不同的混合物特性和工艺要求，确定搅拌器的型号、参数、功率等技术指标，采用相应的结构设计、加工工艺和制造工艺来满足混合物材料的混合要求。

2. 设计要素2.1 搅拌器型号搅拌器型号是搅拌机设计中的一个重要因素。

它的选择应该根据混合物的物理和化学特性以及混合要求来决定。

常用的搅拌器类型有桨叶式、桶槽式、锥桶式、螺旋搅拌器等。

2.2 搅拌器参数搅拌器参数是指搅拌器的尺寸、转速、角度、形状等具体参数。

其取值应该在满足混合物材料粘度、密度、粒径等要求的前提下，尽量使搅拌效果更加均匀和充分。

搅拌器设计中应注意到需求和制造技术方案。

2.3 搅拌器功率搅拌器的功率是指搅拌器所需的电力功率。

其取值应该在满足混合物材料的混合要求的前提下，尽量降低能耗，减少搅拌机的能源浪费。

3. 设计流程搅拌机的设计流程通常涉及多个环节，包括参数选取、结构设计、加工制造、安装调试等。

下面将具体介绍搅拌机的设计流程。

3.1 参数选取参数选取阶段是搅拌机设计的第一阶段，也是最基础的阶段。

在这个阶段，设计人员需要确定搅拌器的型号、参数、功率等技术指标。

具体的方法通常是通过实验和理论计算相结合。

3.2 结构设计结构设计阶段是搅拌机设计的关键环节，也是最复杂的环节。

在这个阶段，设计人员需要根据参数要求和制造工艺对搅拌器的结构进行设计，包括搅拌器的尺寸、形状、传动方式、速度控制方式等方面。

3.3 加工制造加工制造阶段是搅拌机设计的另一关键环节，也是最重要的环节。