專(zhuān)利名稱(chēng)：一種攪拌機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于攪拌機(jī)的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及攪拌機(jī)用的曲柄和空間搖桿擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，具體地說(shuō)是一種具有折角的曲柄和三端搖桿的擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的攪拌設(shè)備。
在現(xiàn)有技術(shù)中，攪拌設(shè)備主要由動(dòng)力機(jī)、傳動(dòng)裝置和工作機(jī)三部份組成，這種攪拌機(jī)的型式為裝物料的圓桶形的容器是固定在機(jī)架上的，攪拌機(jī)的動(dòng)力機(jī)和傳動(dòng)裝置裝在容器的上方機(jī)架上，攪拌機(jī)的工作機(jī)主要由攪拌軸和攪拌葉構(gòu)成，工作機(jī)與傳動(dòng)裝置經(jīng)減速器聯(lián)接后，裝有攪拌葉的擺動(dòng)軸插入容器進(jìn)行較高頻率的往復(fù)擺動(dòng)攪拌，普通攪拌機(jī)大都采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)立式擺線(xiàn)針輪減速器，再由減速器帶動(dòng)攪拌器進(jìn)行工作，其攪拌軸是連續(xù)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的，盛物料的圓桶一般是固定的，為了提高混合效率，也有將桶體設(shè)計(jì)成擺動(dòng)、升降或可傾翻角度型式的，因受鋼制桶體慣量大的限制，一般桶體的復(fù)動(dòng)頻率較低，所以，這類(lèi)攪拌機(jī)一般只能滿(mǎn)足普通物料的攪拌需要；在化纖工業(yè)中，有一種長(zhǎng)絲束的化纖廢料需在溶解筒中與溶解劑進(jìn)行攪拌溶解，并得到再生溶液，這種長(zhǎng)絲束是一種拉開(kāi)長(zhǎng)度可達(dá)數(shù)十米的團(tuán)狀物料，如用普通的攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，攪拌漿只要旋轉(zhuǎn)360°，長(zhǎng)絲束物料就開(kāi)始纏繞在攪拌漿上，隨著攪拌軸連續(xù)旋轉(zhuǎn)，物料會(huì)在攪拌軸越纏越緊，進(jìn)而形成越纏越大的團(tuán)狀體，如此，設(shè)備就無(wú)法正常工作，即使采用象洗衣機(jī)那樣短時(shí)的順轉(zhuǎn)與逆轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向交換，也只能在“纏緊”與“放松”兩種狀態(tài)中變換，仍得不到有效的攪拌效果。
本發(fā)明的目的在于提供一種改進(jìn)的攪拌機(jī)，這種改進(jìn)的攪拌機(jī)是專(zhuān)門(mén)為攪拌化工長(zhǎng)絲狀物料與溶液而設(shè)計(jì)，它可克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種攪拌機(jī)，它主要包括容器，裝在容器外的電動(dòng)機(jī)，與電動(dòng)機(jī)的輸出軸聯(lián)接的減速器，減速器的輸出軸與主軸合為一體，裝在主軸上的曲柄，與曲柄相聯(lián)接的搖桿，與搖桿聯(lián)接的擺動(dòng)軸，裝在擺動(dòng)軸并位于容器內(nèi)的攪拌葉，其特征在于曲柄近似呈一折角狀，搖桿為三端搖桿近似呈T字形。
攪拌機(jī)采用本發(fā)明中的曲軸和搖桿后，其攪拌軸每分鐘可作數(shù)百次±45°的周向往復(fù)擺動(dòng)，且周向角速度是呈非線(xiàn)性的，往復(fù)擺動(dòng)攪拌具有以下效果
1、避免了普通攪拌機(jī)因連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生的長(zhǎng)絲束料纏繞現(xiàn)象，從而解決了普通攪拌機(jī)不能攪拌長(zhǎng)絲束物料的難題；2、角速度呈非線(xiàn)性的擺動(dòng)可以促使物料與物料之間、物料與液體之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)并產(chǎn)生摩擦，這有利于提高攪拌效果；3、在一個(gè)擺動(dòng)周期內(nèi)，當(dāng)順向擺動(dòng)至極點(diǎn)時(shí)，被攪動(dòng)的物料及液體因慣性作用仍會(huì)沿順向轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)攪拌器已換向逆轉(zhuǎn)，逆轉(zhuǎn)的攪拌器與慣性順轉(zhuǎn)的物料及液體會(huì)發(fā)生撞擊，物料會(huì)發(fā)生翻滾，由此擺動(dòng)換向起到打散與分解物料的作用，同理，當(dāng)攪拌器擺動(dòng)至逆向極點(diǎn)進(jìn)行換向時(shí)，具有同樣效果。
4、本發(fā)明以較少的運(yùn)動(dòng)副組合成空間機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律所需的剛體導(dǎo)引，本發(fā)明中的曲柄及搖桿擺動(dòng)機(jī)構(gòu)可與減速器組合成一體，這種攪拌機(jī)具有零件數(shù)量少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、制作成本低、安裝使用方便和攪拌效率高等特點(diǎn)。
5、本發(fā)明同樣適用于其他工業(yè)領(lǐng)域中粘性物料和固體干粉粒料的攪拌。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖(運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖)圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的裝配圖。(不包括攪拌器部份)圖3為圖2中的K向視圖下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。本發(fā)明是一種新型的可往復(fù)擺動(dòng)的攪拌機(jī)，它主要包括容器4，裝在容器4外的電動(dòng)機(jī)1，與電動(dòng)機(jī)1的輸出軸聯(lián)接的減速器2，減速器2的輸出軸與主軸3合為一體，裝在主軸3上的曲柄9，與曲柄9相聯(lián)接的搖桿8，與搖桿8聯(lián)接的擺動(dòng)軸6，裝在擺動(dòng)軸6上并位于容器4內(nèi)的攪拌葉5，它區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)在于曲柄近似呈一折角狀，搖桿為三端搖桿近似呈T字形，實(shí)施中在曲柄9的兩端設(shè)有孔，曲柄兩端孔的軸線(xiàn)在同一平面上，并相交一角度，這種攪拌機(jī)的傳動(dòng)裝置包括減速器、曲柄和空間三端搖桿擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)在機(jī)械傳動(dòng)中的作用是將主動(dòng)件的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)變換為工作機(jī)(從動(dòng)件)所需的非線(xiàn)性往復(fù)擺動(dòng)；這種搖桿的外形呈“T”字形三端狀，搖桿的橫向兩端設(shè)有同軸線(xiàn)的兩個(gè)孔，搖桿的豎向端部為一圓柱體，其軸線(xiàn)與兩孔的軸線(xiàn)相交一角度，并在同一平面上，三端搖桿不都對(duì)同一平面做平面平行運(yùn)動(dòng)，故稱(chēng)為“空間三端搖桿”；以下對(duì)一實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例的主軸3的軸線(xiàn)呈水平狀，軸線(xiàn)通過(guò)O點(diǎn)，主軸3由一對(duì)軸承支承，組成一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副；主軸3輸出端與曲柄9的AB端聯(lián)接，三端搖桿8的三個(gè)端點(diǎn)中的B′端與曲柄的B端的孔內(nèi)軸承聯(lián)接，組成一個(gè)圓柱副；擺動(dòng)軸6的軸線(xiàn)呈鉛垂?fàn)?，軸線(xiàn)通過(guò)O點(diǎn)，擺動(dòng)軸6也由一對(duì)軸承支承，組成一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，擺動(dòng)軸上部呈叉狀，叉狀體兩端各有一耳軸孔C、D，孔的軸線(xiàn)也通過(guò)O點(diǎn)，三端搖桿的C′、D′兩端通過(guò)兩個(gè)軸承與擺動(dòng)軸的兩耳軸孔C、D和銷(xiāo)軸聯(lián)接，組成一對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)副，主軸與擺動(dòng)軸均支承在機(jī)架上，在實(shí)施中曲柄的最佳折角為135度，搖桿軸線(xiàn)與橫向兩端的兩孔軸線(xiàn)相交的最佳角度為90度。
本實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)1經(jīng)定軸傳動(dòng)速比為7.3的二級(jí)圓柱斜齒輪減速器2減速后驅(qū)動(dòng)主軸3轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸3與減速器2的輸出軸合為一體，主軸3由一對(duì)7000系列的圓錐滾子軸承11、24背靠背支承，其軸向間隙可由螺母12調(diào)整，軸承11、24裝在與機(jī)座21相聯(lián)接的軸承座10上，主軸3端部通過(guò)鍵23和壓蓋22與曲柄9聯(lián)接，三端搖桿8的外圓端部伸入曲柄9，并裝有53000系列的調(diào)心滾子軸承20，軸承20調(diào)心的目的在于消除制造與安裝的精度誤差對(duì)機(jī)構(gòu)的干涉，軸承20內(nèi)圈由端部的蓋板19加以固定，三端搖桿8的另兩端孔裝有一對(duì)7000系列的圓錐滾子軸承14，通過(guò)銷(xiāo)軸7及墊圈15與擺動(dòng)軸6叉形部位的孔相聯(lián)接，銷(xiāo)軸7經(jīng)螺母13固定在擺動(dòng)軸6上，擺動(dòng)軸6也有一對(duì)7000系列的圓錐滾子軸承17、18加以支承，其軸向間隙由螺母16固定，軸承17、18裝在支承座25上，支承座25與機(jī)座21相聯(lián)接，擺動(dòng)軸6下端部為1∶10的錐圓體，它可通過(guò)一錐度聯(lián)軸器與攪拌器相聯(lián)接，本設(shè)備減速箱采用稀油飛濺潤(rùn)滑，機(jī)構(gòu)軸承采用油脂潤(rùn)滑，軸承座10下部的泄油小孔可以阻止稀油的流失和進(jìn)入機(jī)座，攪拌機(jī)盛物料的桶體是固定的，這便于聯(lián)接化工工藝所需的輸液管道和外敷保溫材料層。
本發(fā)明的傳動(dòng)原理為電動(dòng)機(jī)1經(jīng)減速器2驅(qū)動(dòng)主軸3作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸3帶動(dòng)折角曲柄9的AB端一起旋轉(zhuǎn)，折角曲柄9又帶動(dòng)三端搖桿8的B′端以A′為圓心，A′B′為半徑，作圓周運(yùn)動(dòng)，B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡構(gòu)成的平面與xo’z坐標(biāo)平面平行，三端搖桿8的C′、D′端因受到擺動(dòng)軸6耳軸孔轉(zhuǎn)動(dòng)副的約束和擺動(dòng)軸6支承轉(zhuǎn)動(dòng)副的約束(此處移動(dòng)約束數(shù)為3，轉(zhuǎn)動(dòng)約束數(shù)為2，相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度為1)，在三端搖桿8B′端的牽動(dòng)作用下，C′、D′端繞Z軸作往復(fù)±45°幅度的擺動(dòng)，三端搖桿的C′、D′運(yùn)動(dòng)軌跡構(gòu)成的扇形面與xo’y坐標(biāo)平面平行，擺動(dòng)軸6隨三端搖桿8的C′、D′端一起擺動(dòng)，擺動(dòng)呈水平方向，擺動(dòng)軸6的下端通過(guò)聯(lián)軸器與攪拌軸聯(lián)接，攪拌軸上裝有數(shù)對(duì)交角為90°截面為正三角形的攪拌葉5，使其攪拌范圍復(fù)蓋整個(gè)圓周；本發(fā)明不存在理論上的傳動(dòng)干涉現(xiàn)象，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)從動(dòng)件擺動(dòng)軸在擺幅范圍內(nèi)無(wú)自鎖作用。
本發(fā)明中傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)方程為(由解析法得出)A——主軸(主動(dòng)件)端點(diǎn)AB——曲柄兩端點(diǎn)B′C′D′——傳動(dòng)臂三端點(diǎn)C、D——擺動(dòng)軸(從動(dòng)件)耳軸孔兩端點(diǎn)
A′——曲柄B端與傳動(dòng)臂B′端的旋轉(zhuǎn)圓心O——主軸軸線(xiàn)與擺動(dòng)軸軸線(xiàn)交匯點(diǎn)θ——主軸初始轉(zhuǎn)角(令初始位置角θ＝0)α——擺動(dòng)軸初始轉(zhuǎn)角(令初始位置角α＝O)ωθ——主軸角速度擺動(dòng)軸(從動(dòng)件)位置角度α＝arctg(sinθ)＝arctg[sin(ωθ·t)]其中θ＝0°～360°(平行于xo’z坐標(biāo)平面)α＝±45°(平行于xo’y坐標(biāo)平面)擺動(dòng)軸(從動(dòng)件)角速度)ωα＝dα/dt＝[ωθcos(ωθ·t)]/[1+sin2(ωθ·t)]擺動(dòng)軸(從動(dòng)件)角加速度εα＝d2α/dt＝dωα/dt＝-{ωθ2sin(ωθ·t)[3-sin2(ωθ·t)]}/[1+sin2(ωθ·t)]2本發(fā)明中傳動(dòng)裝置的動(dòng)力學(xué)分析由上述公式可見(jiàn)，位置角度α為自變量θ角的反正切正弦復(fù)合函數(shù)，在2π循環(huán)周期內(nèi)，主軸旋轉(zhuǎn)角θ運(yùn)行至π/2，3π/4位置時(shí)，擺動(dòng)軸擺動(dòng)至極點(diǎn)(ωα＝0)，并在此改變擺動(dòng)方向，主軸旋轉(zhuǎn)一周，擺動(dòng)軸往復(fù)擺動(dòng)兩次，本發(fā)明用于實(shí)施例中的擺動(dòng)頻率達(dá)266次/分，我們以機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的理論給予分析，在上述旋轉(zhuǎn)角θ在π/2，3π/4位置時(shí)，作為攪拌機(jī)，以被攪動(dòng)的物料與液體，包括從動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量視作工藝阻力，當(dāng)攪拌器的攪拌角度方向發(fā)生突變時(shí)，其工藝阻力在此時(shí)作用時(shí)間甚短而數(shù)值很大，在一個(gè)工作周期內(nèi)會(huì)發(fā)生兩次，減速器配置不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生速度波動(dòng)和機(jī)構(gòu)沖擊，所以作為驅(qū)動(dòng)用的齒輪副應(yīng)設(shè)計(jì)成慣量較大類(lèi)似飛輪作用的形體，這樣可以在機(jī)構(gòu)θ角不在π/2，3π/4位置運(yùn)行且工藝阻力較小的時(shí)間(大部分時(shí)間)里積蓄能量，而在工藝阻力作用較大時(shí)(短暫時(shí)間)，利用齒輪的慣性力作功，從而幫助動(dòng)力機(jī)克服尖峰負(fù)荷降低振動(dòng)以減小所需動(dòng)力機(jī)(電動(dòng)機(jī))的容量，在對(duì)本機(jī)構(gòu)作深入研究時(shí)，當(dāng)ωθ已知時(shí)，可對(duì)4.3.2式和4.3.3式分別求導(dǎo)解出極值ωαmax和ωαmin、εαmax和εαmin。
配置本傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的攪拌機(jī)已成功應(yīng)用于石化系統(tǒng)的生產(chǎn)實(shí)踐，目前，該種型式的攪拌機(jī)已設(shè)計(jì)應(yīng)用的功率有7.5kW和15kW兩種，以7.5kW攪拌機(jī)為例電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為970r/min，減速器速比為7.3，主軸轉(zhuǎn)速為133r/min(角速度ωθ＝4.43π/sec)，攪拌直徑為1000mm，攪拌物料為含水率50％某化纖長(zhǎng)絲，另加溶解劑與純水，總重為850kg，經(jīng)2小時(shí)攪拌，全部溶解，制得溶解原液，動(dòng)力粘度為1400cP(厘泊)，密度為1240kg/m3。
權(quán)利要求
1.一種攪拌機(jī)，它主要包括容器，裝在容器外的電動(dòng)機(jī)，與電動(dòng)機(jī)的輸出軸聯(lián)接的減速器，減速器的輸出軸與主軸合為一體，裝在主軸上的曲柄，與曲柄相聯(lián)接的搖桿，與搖桿聯(lián)接的擺動(dòng)軸，裝在擺動(dòng)軸并位于容器內(nèi)的攪拌葉，其特征在于曲柄近似呈一折角狀，搖桿為三端搖桿近似呈T字形。
2.按權(quán)利要求1所述的一種攪拌機(jī)，其特征在于在曲柄的兩端設(shè)有孔，曲柄兩端孔的軸線(xiàn)在同一平面上，并相交一角度。
3.按權(quán)利要求1所述的一種攪拌機(jī)，其特征在于搖桿的橫向兩端設(shè)有同軸線(xiàn)的兩個(gè)孔，搖桿的豎向端部為一圓柱體，其軸線(xiàn)與兩孔的軸線(xiàn)相交一角度，并在同一平面上。
4.按權(quán)利要求1所述的一種攪拌機(jī)，其特征在于主軸的軸線(xiàn)呈水平狀，軸線(xiàn)通過(guò)O點(diǎn)，主軸由一對(duì)軸承支承，組成一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副；主軸輸出端與曲柄的(AB)端聯(lián)接，三端搖桿的三個(gè)端點(diǎn)中的(B′)端與曲柄(B)端的孔內(nèi)軸承聯(lián)接，組成一個(gè)圓柱副；擺動(dòng)軸的軸線(xiàn)呈鉛垂?fàn)睿S線(xiàn)通過(guò)O點(diǎn)，擺動(dòng)軸也由一對(duì)軸承支承，組成一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，擺動(dòng)軸上部呈叉狀，叉狀體兩端各有一耳軸孔(C、D)，孔的軸線(xiàn)也通過(guò)O點(diǎn)，三端搖桿的(C′)、(D′)兩端通過(guò)兩個(gè)軸承與擺動(dòng)軸的兩耳軸孔(C、D)和銷(xiāo)軸聯(lián)接，組成一對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)副，主軸與擺動(dòng)軸均支承在機(jī)架上。
5.按權(quán)利要求1所述的一種攪拌機(jī)，其特征在于曲柄的最佳折角為135度，搖桿軸線(xiàn)與橫向兩端的兩孔軸線(xiàn)相交的最佳角度為90度。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種攪拌機(jī),其特征為:曲柄近似呈一折角狀,搖桿為三端搖桿近似呈T字形。本發(fā)明避免了普通攪拌機(jī)因連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生的長(zhǎng)絲束料纏繞現(xiàn)象,從而解決了普通攪拌機(jī)不能攪拌長(zhǎng)絲束物料的難題。
文檔編號(hào)B01F7/18GK1365850SQ0110522
公開(kāi)日2002年8月28日 申請(qǐng)日期2001年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月16日
發(fā)明者林滄, 洪貴學(xué), 陳云龍 申請(qǐng)人:上海安祥機(jī)電成套設(shè)備有限公司