雙螺桿式自動混合攪拌機的設(shè)計

修學(xué)強

(陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機電工程學(xué)院，陜西 西安 710300)

雙螺桿式自動混合攪拌機的設(shè)計

修學(xué)強

(陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機電工程學(xué)院，陜西 西安 710300)

設(shè)計了一種實驗用雙螺桿式自動混合攪拌機，其結(jié)構(gòu)簡單，尺寸較小。整機采用西門子PLC控制，三相交流電動機驅(qū)動，通過擺線針輪減速機實現(xiàn)公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)，利用雙螺桿結(jié)構(gòu)進行攪拌混料，其控制簡單、可靠。通過進一步改進，其可用于食品、涂料、化工和冶金等工業(yè)生產(chǎn)。

自動混合攪拌機；西門子PLC；雙螺桿；控制

設(shè)計開發(fā)了一種雙螺桿式自動混合攪拌機實驗裝置，其可為學(xué)生提供一種基于PLC控制下的機械結(jié)構(gòu)運動控制過程直觀演示。通過不斷地改進內(nèi)部結(jié)構(gòu)，能夠保證設(shè)備在運行過程中不會出現(xiàn)撞車、咬合和粘連的現(xiàn)象。該裝置結(jié)構(gòu)尺寸較小，完全能夠滿足學(xué)生實驗的需求，但在大型設(shè)備和復(fù)雜工業(yè)生產(chǎn)場合的使用還有待進一步研究[1]。

1 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計

該設(shè)備的高為360 mm，頂蓋外圈直徑為180 mm，其內(nèi)部攪拌物料類型為粉狀、粒狀物料或溶液。該設(shè)備采用三相交流電動機驅(qū)動，通過擺線針輪減速機實現(xiàn)公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)，同時，利用2個螺桿(分別為長螺桿和短螺桿)進行攪拌混料，長、短攪拌螺桿回轉(zhuǎn)運動和兩螺桿自轉(zhuǎn)運動相結(jié)合，使比重配比懸殊的物料達(dá)到理想的混合度，混和時間短，效果好。雙螺旋的公轉(zhuǎn)使粉體沿著錐體壁做圓周運動，螺旋葉片的自轉(zhuǎn)使粉體向錐體中央排放，做徑向運動，同時，桶內(nèi)粉體自錐體向上升流及螺旋外圓周表面上排出，完成螺旋軸方向混合。這樣公轉(zhuǎn)、自轉(zhuǎn)的組合造成了粉體對流、剪切、擴散、滲合的運動，使物料達(dá)到均勻的混合。通過可視窗可以清晰地看見其內(nèi)部物料的混合狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)粘連、咬合和碰撞等非正常工作現(xiàn)象時，可以及時地斷電停機，設(shè)備運行安全、可靠。

設(shè)備外部結(jié)構(gòu)如圖1所示，內(nèi)部長、短螺桿結(jié)構(gòu)如圖2所示。主要工作特點為：1)混合速度快，混合質(zhì)量均勻；2)結(jié)構(gòu)先進，操作方便，運行安全可靠；3)密封無塵，操作簡單，維修方便，使用壽命長；4)全機控制采用PLC集成控制，程序編制簡單，上手方便。

圖1 混料機結(jié)構(gòu)圖

圖2 混料機內(nèi)部長、短螺桿結(jié)構(gòu)

雖然本產(chǎn)品為實驗裝置，但是通過進一步改進，將尺寸按比例放大后可廣泛應(yīng)用在食品、藥品、農(nóng)藥、氧化鋅、洗滌劑、飼料、石油產(chǎn)業(yè)、冶金礦山、建材工業(yè)、涂料、染料和顏料等工業(yè)生產(chǎn)上。

2 PLC程序編制

該設(shè)備采用西門子PLC 226機型，可根據(jù)運行過程設(shè)置其外部接線[2]，如圖3所示。

圖3 PLC控制外部接線圖

按下起動按鈕后，紅色粉末截止閥打開，紅色粉末進入攪拌機；當(dāng)達(dá)到中限位時，紅色粉末的截止閥關(guān)閉，同時藍(lán)色粉末的截止閥打開，藍(lán)色粉末流入攪拌機；當(dāng)達(dá)到上限位時，藍(lán)色粉末的截止閥關(guān)閉，此時攪拌電動機起動，進行攪拌；攪拌60 s后，電動機停止，同時底側(cè)截止閥松開，粉末經(jīng)底側(cè)流出[3]；當(dāng)?shù)竭_(dá)下限位時，再過 5 s ，底側(cè)截止閥關(guān)閉。

具體I/O分配如下：I0.0為中限位、I0.1為上限位、I0.2為下限位、I0.3為起動開關(guān)、I0.4為停止開關(guān)、Q0.0為紅色粉末截止閥、Q0.1為藍(lán)色粉末截止閥、Q0.2為攪拌電動機、Q0.3為底側(cè)截止閥。其程序控制過程如圖4所示。

3 結(jié)語

本文設(shè)計開發(fā)的基于PLC控制的雙螺桿式自動混合攪拌機實驗裝置能夠保持良好的可操作性和較高的穩(wěn)定性，可實現(xiàn)物料的高度混合攪拌。通過進一步將該設(shè)備進行大型化和集成化，其可應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)的一線上。

圖4 程序控制過程

[1] 劉暾平，廖杰，宋冬.基于雙PLC的五軸機械手電氣控制系統(tǒng)設(shè)計[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用，2013(10): 42-45.

[2] 羅庚興.基于PLC和WinCC的水箱液位模糊控制研究與應(yīng)用[J].工業(yè)儀表與自動化裝置，2011(5)：77-81.

[3] 胡開明，葛遠(yuǎn)香，傅志堅.基于PLC與組態(tài)技術(shù)的液位控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].東華理工大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2012(3)：297-300.

責(zé)任編輯馬彤

ALengthofScrewTypeAutomaticMixingMachineDesignandPLCControl

XIU Xueqiang

(School of Mechanical and Electrical Engineering,Shaanxi Institute of Technology，Xi’an 710300，China)

The paper designed an experiment with automatic mixing blender, its simple structure, small size, the machine adopts SIEMENS PLC control, using a set of three-phase ac motor driver, cycloidal pinwheel reducer unit into the process of revolution and rotation, stirred the mixture structure of double screw, control is simple and reliable, by further improvement can be further applied to food, paint, chemical, metallurgical and other industrial production.

automatic mixed mixer, SIEMENS PLC, double screw, control

TH 122

：A

修學(xué)強(1972-)，男，副教授，碩士，主要從事機電和模具等方面的教學(xué)與研究。

2014-07-03