1911_化工攪拌器的設(shè)計(jì),化工,攪拌器,設(shè)計(jì) 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 文 獻(xiàn) 綜 述 ） 第 1 頁攪拌器的研究與分析摘要： 攪 拌 機(jī) 式 攪 拌 設(shè) 備 的 心 臟 。 在 攪 拌 機(jī) 設(shè) 計(jì) 及 使 用 過 程 中 ， 合 理 的 選 取 攪 拌機(jī) 的 結(jié) 構(gòu) ， 運(yùn) 動 和 工 作 參 數(shù) ， 直 接 關(guān) 系 到 混 泥 土 等 材 料 的 攪 拌 質(zhì) 量 和 攪 拌 效 率 。論 文 對 攪 拌 臂 的 排 列 、 攪 拌 葉 片 的 安 裝 角 、 拌 筒 長 寬 比 、 攪 拌 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 和 攪 拌 時 間 等主 要 參 數(shù) 的 選 取 進(jìn) 行 分 析 與 實(shí) 驗(yàn) 研 究 。 通 過 歸 納 ， 給 出 了 雙 臥 軸 攪 拌 機(jī) 的 主 要 參 數(shù)， 包 括 攪 拌 臂 排 列 、 葉 片 安 裝 角 、 拌 筒 長 寬 比 、 攪 拌 線 速 度 等 ； 給 出 了 評 價(jià) 攪 拌 機(jī)參 數(shù) 合 理 與 否 的 準(zhǔn) 則 ； 給 出 了 攪 拌 臂 排 列 的 基 本 原 則 。關(guān)鍵詞：拌 臂 排 列 ， 葉 片 安 裝 角 ， 拌 筒 長 寬 比 ， 攪 拌 線 速 度1 攪拌機(jī)的簡介通常攪拌裝置由作為原動機(jī)的馬達(dá)(電動、風(fēng)動或液壓)，減速機(jī)與其輸出軸相連的攪拌抽，和安裝在攪拌軸上的葉輪組成 減速機(jī)體通過一個支架或底板與攪拌容器相連。當(dāng)容器內(nèi)部有壓力時，攪拌軸穿過底板進(jìn)入容器時應(yīng)有一個密封裝置，常用填料密封或機(jī)械密封。通常馬達(dá)與密封均外購，研究的重點(diǎn)是葉輪。葉輪的攪拌作用表現(xiàn)為“泵送”和 渦流”，即產(chǎn)生流體速度和流體剪切，前者導(dǎo)至全容器中的回流，介質(zhì)易位，防止固體的沉淀并產(chǎn)生對換熱熱管束 (如果有 )的沖刷；剪切是一種大回流中的微混合，可以打碎氣泡或不可溶的液滴，造成“均勻”。氣體和低黏度液體混合機(jī)械的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，且無轉(zhuǎn)動部件，維護(hù)檢修量小，能耗低。這類混合機(jī)械又分為氣流攪拌、管道混合、射流混合和強(qiáng)制循環(huán)混合等四種。中、高黏度液體和膏狀物的混合機(jī)械，一般具有強(qiáng)的剪切作用；熱塑性的物料混合機(jī)主要用于熱塑性物料(如橡膠和塑料)與添加劑混合；粉狀、粒狀固體物料混合機(jī)械多為間歇操作，也包括兼有混合和研磨作用的機(jī)械，如輪輾機(jī)等?；旌蠒r要求所有參與混合的物料均勻分布。混合的程度分為理想混合、隨機(jī)混合和完全不相混三種狀態(tài)。各種物料在混合機(jī)械中的混合程度，取決于待混物料的比例、物理狀態(tài)和特性，以及所用混合機(jī)械的類型和混合操作持續(xù)的時間等因素。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 文 獻(xiàn) 綜 述 ） 第 2 頁液 體 的 混 合 主 要 靠 機(jī) 械 攪 拌 器 、 氣 流 和 待 混 液 體 的 射 流 等 ， 使 待 混 物 料 受 到 攪動 ， 以 達(dá) 到 均 勻 混 合 。 攪 動 引 起 部 分 液 體 流 動 ， 流 動 液 體 又 推 動 其 周 圍 的 液 體 ， 結(jié)果 在 溶 器 內(nèi) 形 成 循 環(huán) 液 流 ， 由 此 產(chǎn) 生 的 液 體 之 間 的 擴(kuò) 散 稱 為 主 體 對 流 擴(kuò) 散 。當(dāng) 攪 動 引 起 的 液 體 流 動 速 度 很 高 時 ， 在 高 速 液 流 與 周 圍 低 速 液 流 之 間 的 界 面 上出 現(xiàn) 剪 切 作 用 ， 從 而 產(chǎn) 生 大 量 的 局 部 性 漩 渦 。 這 些 漩 渦 迅 速 向 四 周 擴(kuò) 散 ， 又 把 更 多的 液 體 卷 進(jìn) 漩 渦 中 來 ， 在 小 范 圍 內(nèi) 形 成 的 紊 亂 對 流 擴(kuò) 散 稱 為 渦 流 擴(kuò) 散 。機(jī) 械 攪 拌 器 的 運(yùn) 動 部 件 在 旋 轉(zhuǎn) 時 也 會 對 液 體 產(chǎn) 生 剪 切 作 用 ， 液 體 在 流 經(jīng) 器 壁 和安 裝 在 容 器 內(nèi) 的 各 種 固 定 構(gòu) 件 時 ， 也 要 受 到 剪 切 作 用 ， 這 些 剪 切 作 用 都 會 引 起 許 多局 部 渦 流 擴(kuò) 散 。攪 拌 引 起 的 主 體 對 流 擴(kuò) 散 和 渦 流 擴(kuò) 散 ， 增 加 了 不 同 液 體 間 分 子 擴(kuò) 散 的 表 面 積 減少 了 擴(kuò) 散 距 離 ， 從 而 縮 短 了 分 子 擴(kuò) 散 的 時 間 。 若 待 混 液 體 的 粘 度 不 高 ， 可 以 在 不 長的 攪 拌 時 間 內(nèi) 達(dá) 到 隨 機(jī) 混 合 的 狀 態(tài) ； 若 粘 度 較 高 ， 則 需 較 長 的 混 合 時 間 。對 于 密 度 、 成 分 不 同 、 互 不 相 溶 的 液 體 ， 攪 拌 產(chǎn) 生 的 剪 切 作 用 和 強(qiáng) 烈 的 湍 動 將密 度 大 的 液 體 撕 碎 成 小 液 滴 并 使 其 均 勻 地 分 散 到 主 液 體 中 。 攪 拌 產(chǎn) 生 的 液 體 流 動 速度 必 須 大 于 液 滴 的 沉 降 速 度 。少 量 不 溶 解 的 粉 狀 固 體 與 液 體 的 混 合 機(jī) 理 ， 與 密 度 成 分 不 同 ， 互 不 相 溶 的 液 體的 混 合 機(jī) 理 相 同 ， 只 是 攪 拌 不 能 改 變 粉 狀 固 體 的 粒 度 。 若 混 合 前 固 體 顆 粒 不 能 使 其沉 降 速 度 小 于 液 體 的 流 動 速 度 ， 無 論 采 用 何 種 攪 拌 方 式 都 形 不 成 均 勻 的 懸 浮 液 。不 同 膏 狀 物 的 混 合 主 要 是 將 待 混 物 料 反 復(fù) 分 割 并 使 其 受 到 壓 、 輾 、 擠 等 動 作 所產(chǎn) 生 的 強(qiáng) 剪 切 作 用 ， 隨 后 又 經(jīng) 反 復(fù) 合 并 、 捏 合 ， 最 后 達(dá) 到 所 要 求 的 混 合 程 度 。 這 種混 合 很 難 達(dá) 到 理 想 混 合 ， 僅 能 達(dá) 到 隨 機(jī) 混 合 。 粉 狀 固 體 與 少 量 液 體 混 合 后 為 膏 狀 物 ，其 混 合 機(jī) 理 與 膏 狀 物 料 混 合 的 機(jī) 理 相 同 。不 同 的 熱 塑 性 物 料 以 及 熱 塑 性 物 料 與 少 量 粉 狀 固 體 的 混 合 ， 需 要 依 靠 強(qiáng) 剪 切 作用 ， 反 復(fù) 地 揉 搓 和 捏 合 ， 才 能 達(dá) 到 隨 機(jī) 混 合 。 2 攪拌機(jī)的發(fā)展史及現(xiàn)狀攪拌混合設(shè)備是一種應(yīng)用廣泛、品種繁多的流體機(jī)械產(chǎn)品，適用于化工、冶金、醫(yī)藥、食品和飼料等領(lǐng)域。攪拌操作是工業(yè)反應(yīng)過程的重要環(huán)節(jié)，它的原理涉及流體力學(xué)、傳熱、傳質(zhì)及化學(xué)反應(yīng)等多種過程，而攪拌器是為了使攪拌介質(zhì)獲得適宜的流黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 文 獻(xiàn) 綜 述 ） 第 3 頁動場而向其輸入機(jī)械能量的裝置。因此攪拌器也叫做 Mixer，或叫做 Agitator,Stirrer。廣義的攪拌還包括將固體微粒分散懸浮在溶液里面或?qū)⑷芤鹤兂删鶆虻娜榛海虼怂ǚ稚⑵骱途|(zhì)機(jī)。某些攪拌器能產(chǎn)生極大的剪切力，以獲得細(xì)化的粒子比膠體磨大 10 倍以上的亞微米懸浮體，因此，可用于制造色拉醬、美容乳之類的精細(xì)食品和化學(xué)品。石化工業(yè)常用于聚氯乙烯合金、順丁橡膠合釜、反應(yīng)釜、汽提釜等統(tǒng)稱為攪拌容器（Agitatored Vessels，或 Stirred Vessels）。近年來，攪拌器和攪拌容器獲得飛速發(fā)展的同時，正面臨著滿足合理利用資源、節(jié)能降耗和對環(huán)境保護(hù)要求的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。攪拌器和攪拌容器在服從裝置規(guī)模經(jīng)濟(jì)化和品種多樣化的同時，正日趨大型化。日立制作所自 1949 年生產(chǎn)攪拌反應(yīng)釜以來已為聚氯乙烯、對苯二甲酸、苯乙烯單體、聚丙烯等裝置生產(chǎn)了攪拌反應(yīng)釜近 4000 臺，容器的最大容量達(dá) 576m ，最大直徑達(dá) 7620 mm，圓筒部分最大長度達(dá) 44380 mm，設(shè)計(jì)壓力最大 28 MPa，設(shè)計(jì)溫度最高 530 cI 二，電機(jī)最大功率達(dá) 1100 kW?；诠?jié)能的要求，開發(fā)出變頻調(diào)速電機(jī)、小剪切阻力槳葉、以新型密封代替機(jī)械密封和填料密封，以磁力驅(qū)動代替機(jī)械傳動。基于降低產(chǎn)品總體成本、減少維修保養(yǎng)成本和提高設(shè)備平均維修間隔時間的要求，大大提高了設(shè)備運(yùn)行壽命?；跐M足衛(wèi)生和降低清洗和殺菌成本的要求，實(shí)現(xiàn)了 CIP(就地清洗 )和 SIP(就地殺菌)，提高了自動化水平，避免了人與產(chǎn)品的接觸，減少了人工操作和待機(jī)時間，大大提高了產(chǎn)品的衛(wèi)生水平。3 攪拌過程及攪拌槳葉的分類攪拌技術(shù)觀點(diǎn)看，流體攪拌可分為五種基本攪拌應(yīng)用，而每一種攪拌應(yīng)用又可根據(jù)物理過程和化學(xué)過程分為兩種類型。因此，總共有十種基本的攪拌應(yīng)用。每一種基本攪拌應(yīng)用都有各自的攪拌特點(diǎn)，過程要求和放大設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。實(shí)際應(yīng)用時，每種攪拌應(yīng)用往往會有幾種基本攪拌應(yīng)用組成，如絮凝攪拌過程由液液混合和固體懸浮兩個基本攪拌應(yīng)用組成。攪拌機(jī)主要有電機(jī)、減速裝置、攪拌軸和槳葉等組成。攪拌槳葉的形式多種多樣但無論何種槳葉形式，攪拌機(jī)在操作時，其軸功率消耗都產(chǎn)生兩部分作用，一部分是槳葉產(chǎn)生的排液量，另一部分是槳葉產(chǎn)生的壓頭。槳葉產(chǎn)生的壓頭又可分成兩部分，即靜壓頭和剪切力；攪拌機(jī)槳葉在操作時，必須克服靜壓頭，而剪切力使得物料分散、混合。因此，根據(jù)槳葉產(chǎn)生排液量，克服靜壓頭和產(chǎn)生剪切力能力的大小，可將所有黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 文 獻(xiàn) 綜 述 ） 第 4 頁槳葉分成三種基本類型，即流動型、壓頭型和剪切型。每一種槳葉在提供某種基本作用的同時（如流動型槳葉的基本作用是產(chǎn)生排液量），也提供另外兩種作用（產(chǎn)生剪切和克服靜壓頭）。根據(jù)不同的攪拌工程對攪拌要求的不同，選擇一種合理的槳葉形式，使得攪拌槳葉提供的排液量，靜壓頭和剪切之匹配能最大限度地滿足攪拌過程的攪拌要求。如固體懸浮及互容液體的混合，要求槳葉能提供大排液量、低剪切。而氣一液分散，要求槳葉能同時提供剪切、排液量和靜壓。攪拌槳葉的分類，也可以按照槳葉對流體作用所產(chǎn)生的流動型態(tài)來分，可將槳葉分成兩種類型-軸流式槳葉及徑流式槳葉。所謂軸流式槳葉，是指槳葉的主要排液方向與攪拌軸平行，螺旋推進(jìn)式槳葉即是一種典型的軸流式槳葉；所謂徑流式槳葉，是指槳葉的主要排液方向與攪拌軸垂直。帶有“Sabre"形狀葉片的攪拌槳，攪拌能耗量小，產(chǎn)生的流動為主導(dǎo)軸向型，確保非常有效。帶有 450傾斜平板葉片的軸向攪拌槳，對中小體積的攪拌最為經(jīng)濟(jì)。這種攪拌槳葉產(chǎn)生的流動為主導(dǎo)軸向型帶徑 向流，產(chǎn)生剪切擾動。在不粘的介質(zhì)中這種攪拌槳葉對大多數(shù)應(yīng)用均非常理想，特別是那些需要高速低能耗的場合。例如： 被用于進(jìn)行懸浮或熱交換。傾斜的槳葉低速運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生較高的擾動。這種基本攪拌槳葉通常對一些簡單攪拌應(yīng)用有效。螺旋推進(jìn)式型槳葉，對小體積的攪拌最為經(jīng)濟(jì)。在無粘性的介質(zhì)中，適合于氣-液交換及熱交換。用于固體、混合物、乳液的傳統(tǒng)槳葉，產(chǎn)生中等水平產(chǎn)生徑向流，具高抗動性和高能耗，專用于特殊應(yīng)用。由于重量原因，這種槳葉僅用小直徑，經(jīng)常用高速運(yùn)行（電機(jī)直接驅(qū)動）。4 攪拌機(jī)的分類 攪 拌 機(jī) 是 以 混 合 、 揉 和 方 式 調(diào) 整 物 料 稠 度 的 一 種 機(jī) 械 設(shè) 備 。 攪 拌 機(jī) 在 工 業(yè) 生 產(chǎn)中 ， 特 別 是 在 建 筑 、 水 泥 等 領(lǐng) 域 有 著 非 常 重 要 的 應(yīng) 用 。 攪 拌 機(jī) 按 照 的 分 類 方 式 很 多 ，下 分 多 個 種 類 ， 以 下 是 常 見 的 攪 拌 機(jī) 劃 分 方 法 與 攪 拌 機(jī) 種 類 。4.1 攪 拌 機(jī) 的 作 業(yè) 方 式 分 類攪 拌 機(jī) 按 照 作 業(yè) 方 式 上 的 差 別 ， 可 以 分 為 循 環(huán) 作 業(yè) 式 攪 拌 機(jī) 和 連 續(xù) 作 業(yè) 式 攪 拌機(jī) 兩 種 。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 文 獻(xiàn) 綜 述 ） 第 5 頁循 環(huán) 作 業(yè) 式 攪 拌 機(jī) 是 以 周 期 循 環(huán) 方 式 ， 順 序 完 成 供 料 、 攪 拌 和 卸 料 三 道 工 序 ，對 于 物 料 用 量 的 控 制 較 為 精 準(zhǔn) ， 物 料 攪 拌 的 效 果 較 好 。 目 前 ， 在 實(shí) 際 生 產(chǎn) 中 應(yīng) 用 的攪 拌 機(jī) 多 屬 于 循 環(huán) 作 業(yè) 式 攪 拌 機(jī) 。連 續(xù) 作 業(yè) 式 攪 拌 機(jī) 對 物 料 的 處 理 ， 同 樣 經(jīng) 過 供 料 、 攪 拌 和 卸 料 三 道 工 序 ， 但 是這 三 道 工 序 是 在 攪 拌 機(jī) 附 屬 的 筒 體 內(nèi) 連 續(xù) 完 成 的 。 連 續(xù) 作 業(yè) 式 攪 拌 機(jī) 對 物 料 的 配 比控 制 能 力 較 差 、 也 不 易 掌 握 物 料 攪 拌 的 時 間 ， 但 連 續(xù) 作 業(yè) 式 攪 拌 機(jī) 的 生 產(chǎn) 能 力 較 高 、生 產(chǎn) 量 較 大 ， 適 合 物 料 處 理 效 果 要 求 低 的 攪 拌 工 作 。4.2 攪 拌 機(jī) 的 攪 拌 方 式 分 類攪 拌 機(jī) 按 照 攪 拌 方 式 上 的 差 別 ， 可 以 分 為 自 落 式 攪 拌 機(jī) 和 強(qiáng) 制 式 攪 拌 機(jī) 兩 種 。自 落 式 攪 拌 機(jī) 是 攪 拌 鼓 轉(zhuǎn) 動 而 攪 拌 鼓 內(nèi) 的 葉 片 相 對 靜 止 。 自 落 式 攪 拌 機(jī) 工 作 時 ，攪 拌 鼓 會 旋 轉(zhuǎn) 帶 動 混 合 物 料 ， 葉 片 將 混 合 物 料 提 升 到 一 定 高 度 后 ， 物 料 會 在 自 身 的重 力 作 用 下 灑 落 ， 完 成 攪 拌 的 過 程 。強(qiáng) 制 式 攪 拌 機(jī) 是 攪 拌 鼓 保 持 靜 止 而 葉 片 強(qiáng) 制 攪 拌 。 強(qiáng) 制 式 攪 拌 機(jī) 工 作 時 葉 片 會在 轉(zhuǎn) 軸 的 帶 動 下 轉(zhuǎn) 動 ， 強(qiáng) 制 攪 拌 混 合 物 料 。 強(qiáng) 制 式 攪 拌 機(jī) 的 攪 拌 質(zhì) 量 好 、 攪 拌 效 率高 ， 但 是 葉 片 磨 損 速 度 很 快 ， 且 需 要 很 大 的 動 力 輸 出 。4.3 攪 拌 機(jī) 的 裝 置 方 式 分 類攪 拌 機(jī) 按 照 裝 置 方 式 分 為 固 定 式 攪 拌 機(jī) 和 移 動 式 攪 拌 機(jī) 兩 種 。 固 定 式 攪 拌 機(jī) 安裝 在 固 定 基 座 上 ， 整 機(jī) 無 法 移 動 ， 生 產(chǎn) 效 率 高 ， 多 適 用 于 攪 拌 樓 或 攪 拌 站 使 用 。 移動 式 攪 拌 機(jī) 安 裝 在 汽 車 上 ， 易 于 移 動 、 機(jī) 動 性 好 ， 多 適 用 于 各 種 小 型 工 程 。4.4 攪 拌 機(jī) 的 容 量 大 小 分 類攪 拌 機(jī) 的 設(shè) 計(jì) 容 量 范 圍 很 大 ， 從 50L 到 3000L 都 有 。 小 型 攪 拌 機(jī) 的 出 料 容 量為 50 到 250L， 而 中 型 攪 拌 機(jī) 的 出 料 容 量 就 上 升 至 300 到 500L， 大 型 攪 拌 機(jī) 的 容量 則 高 達(dá) 1000 到 3000L。4.5 攪 拌 機(jī) 的 內(nèi) 部 構(gòu) 造 分 類槳式攪拌器 有平槳式和斜槳式兩種。平槳式攪拌器由兩片平直槳葉構(gòu)成。槳葉直徑與高度之比為 4～10,圓周速度為 1.5～3m/s，所產(chǎn)生的徑向液流速度較小。斜槳式攪拌器的兩葉相反折轉(zhuǎn) 45°或 60°，因而產(chǎn)生軸向液流。槳式攪拌器結(jié)構(gòu)簡單，常用于低粘度液體的混合以及固體微粒的溶解和懸浮。 5 攪拌機(jī)的應(yīng)用范圍黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 文 獻(xiàn) 綜 述 ） 第 6 頁新型攪拌器系換代產(chǎn)品，是化工和建材行業(yè)攪拌設(shè)備無可替代的產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)了正確“攪和拌”的問世，從而淘汰其它攪拌設(shè)備所以承但的重任。它以其超常規(guī)的構(gòu)思和精銳的技術(shù)含量，合理的設(shè)計(jì)水準(zhǔn)，填補(bǔ)了國際空白。其廣泛用于油漆、涂料、染料、制革、醫(yī)藥、飲料、粘膠劑、食品、洗滌品、化妝品及各種固態(tài)物體等。有取之不盡的財(cái)富。對物體分散、乳化、均質(zhì)、調(diào)色等較之傳統(tǒng)攪拌機(jī)的攪拌效果更加理想、直觀、是攪拌行業(yè)的一次革命。另一方面，我們和一些發(fā)達(dá)國家還存在一定的距離，這就需要我們汲取和借鑒國外的先進(jìn)技術(shù)，使我們的產(chǎn)品更加完美。參考文獻(xiàn)[1] 黎明，化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) -攪拌器[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2008-10.[2] 陳志平，攪拌與混合設(shè)備設(shè)計(jì)選用手冊[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社. 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Development and application of sheet-forming simulation [J].Jounral of Materials Processing technology.1995(50)1-16 畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)翻譯院 （ 系 ） 名 稱 工 學(xué) 院 機(jī) 械 系專 業(yè) 名 稱 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 制 造 及 其 自 動 化學(xué) 生 姓 名 賈 玉 芳 指 導(dǎo) 教 師 楊 漢 嵩2012 年 03 月 27 日 畢業(yè)設(shè)計(jì) 文獻(xiàn)綜述院 （ 系 ） 名 稱 工 學(xué) 院 機(jī) 械 系專 業(yè) 名 稱 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 制 造 及 其 自 動 化學(xué) 生 姓 名 賈 玉 芳指 導(dǎo) 教 師 楊 漢 嵩2010 年 03 月 27 日 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (文 獻(xiàn) 翻 譯 ) 第 1 頁基于機(jī)床混合模型的參數(shù)曲線高速插補(bǔ)速度極值分析 塞巴斯蒂安四蒂馬爾，日達(dá)噸法魯克美國加州大學(xué)戴維斯分校，機(jī)械系和航空工程系，美國 加州 956162005 年 7 月 7 日收稿， 2006 年 3 月 23 修訂 ,2006 年 4 月 10 日發(fā)表摘 要算法是隨著估算進(jìn)給速度的曲率的變化而發(fā)展的，這確保了一個 3 軸的最低運(yùn)動時間，數(shù)控機(jī)床受固定軸加速度范圍和驅(qū)動電機(jī)輸出扭矩特性的軸速度約束。對于由一個多項(xiàng)式參數(shù)曲線指定一個路徑，最優(yōu)時間的進(jìn)給速度確定一個分段曲線函數(shù)的參數(shù)解析與細(xì)分，對應(yīng)限制一個軸的加速度飽和常數(shù)。進(jìn)給速度之間的始發(fā)點(diǎn)段，可通過數(shù)值計(jì)算的解決方法。對于細(xì)分固定加速度的（平方）的最佳進(jìn)給速度是合理的曲線參數(shù)。對于速度依賴加速度范圍，最佳進(jìn)給速度在一種新的超越函數(shù)，其值及封閉的形式表達(dá)可有效地計(jì)算使用，實(shí)時控制一個特殊的算法。最佳進(jìn)給速度推導(dǎo)出一個實(shí)時插補(bǔ)算法，可以直接從驅(qū)動器的解析路徑描述機(jī)器。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果的執(zhí)行情況看，時間最優(yōu)的 3 軸數(shù)控由于采用開放式構(gòu)架的軟件驅(qū)動進(jìn)給速度控制器給出。該算法是一種顯著的改善[蒂馬爾支持 SD，法魯克逆轉(zhuǎn)錄，史密斯給付，博亞杰夫建議。算法的時間最優(yōu)控制沿著彎曲的數(shù)控機(jī)床刀具路徑。機(jī)器人集成制造 2005; 21:37-53]，因?yàn)槌穗妷合拗七\(yùn)動排除了沿直線或接近直線路徑段任意高速的可能性。2006 愛思唯爾版權(quán)所有。關(guān)鍵詞：3 軸加工，進(jìn)給速度的函數(shù)，加速度的極值，時間最優(yōu)路徑遍歷，噪音控制1 簡介時間最優(yōu)控制在以往的研究領(lǐng)域，機(jī)器人技術(shù) [1-7]和數(shù)控加工 [8-10]關(guān)注與一個指定的路徑最短時間穿越了一系統(tǒng)具有已知的動態(tài)和在指定的范圍運(yùn)動的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。該方案解決這些問題的一個典型招致控制“噪音”戰(zhàn)略，其中至少有一個輸出系統(tǒng)飽和執(zhí)行器在每個瞬間整個路徑遍歷。這些研究通常假定驅(qū)動器常與對稱力極限（獨(dú)立驅(qū)動的速度和方向）而且一般不解決問題的速度，超過該范圍執(zhí)行器可以發(fā)揮最大的力量。固定場直流電動機(jī)是最常見的定位在機(jī)器人及數(shù)控加工輪廓的應(yīng)用 [11]。由于他們 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (文 獻(xiàn) 翻 譯 ) 第 2 頁的扭矩輸出是成正比對電樞電流，恒轉(zhuǎn)矩對稱限制反映了馬達(dá)的最大電流容量電樞繞組。保持恒轉(zhuǎn)矩輸出不斷變化的有關(guān)電樞電壓反電動勢的（正比于電機(jī)轉(zhuǎn)速）否則控制電樞電流供應(yīng) [10]。除了電樞，電流限制應(yīng)用電樞電壓可能會受到限制的問題引起的電機(jī)特性或電樞電源。 這樣電壓限制限制了生產(chǎn)的運(yùn)動能力最大輸出扭矩，速度有限的范圍內(nèi)。超出此范圍，最大適用電樞電壓不電樞電流是限制因子電機(jī)扭矩輸出，速度依賴造成最大力矩電機(jī)的增加呈線性下降速度 [10]。 在 3 軸加工中，最大電流容量一軸驅(qū)動電機(jī)施加一個恒定的加速度限制在軸速度降低，最大電壓容量規(guī)定在較高軸速度依賴加速度極限速度。從目前有限的過渡到電機(jī)軸的操作發(fā)生在過渡速度。在下面的速度過渡的速度，最高軸加速度保持不變。在速度大于過渡的速度，最大軸加速度線性軸的速度下降，在下降到零軸空載速度。為了保證時間的最優(yōu)路徑遍歷符合這兩個驅(qū)動器電流和電壓的限制，算法必須考慮到這兩個常數(shù)和在每臺機(jī)器軸加速度限制。這本文推廣了以前的研究結(jié)果 [9]用人唯一不變的加速度式（1 假設(shè)高速任意核算結(jié)果，如果路徑中包含擴(kuò)展線性段） ，并介紹了新算法現(xiàn)實(shí)的時間來計(jì)算最優(yōu)進(jìn)給速度為笛卡爾與驅(qū)動電機(jī)軸數(shù)控機(jī)床同時受電壓和電流限制。列入的加速式招致重大，定性以較早的算法在許多方面的變化 [9]，其中包括一套可行的進(jìn)給速度和加速組合的速度限制曲線（可變編碼）;可能的切換不同類型點(diǎn);以及進(jìn)給速度的極值函數(shù)的形式相平面軌跡。然而，對于笛卡爾數(shù)控與軸獨(dú)立驅(qū)動的機(jī)器，它仍然是可能的以獲取基本上封閉形式解的進(jìn)給速度，由于計(jì)算能力的根源某些多項(xiàng)式方程。我們首先回顧了第 2 個 DC 電機(jī)運(yùn)行并在第 3 軸加速度范圍。我們介紹了最低時的遍歷問題常和速度依賴軸彎曲的路徑加速度限制在第 4 節(jié)，我們得出進(jìn)給速度恒和速度的表達(dá)式依賴極值加速度軌跡。飼料加速度限制，可變長編碼，和進(jìn)給速度破發(fā)點(diǎn)，然后對第 5-7 分別進(jìn)行討論。經(jīng)過討論的進(jìn)給速度計(jì)算在第 8 和實(shí)時數(shù)控插補(bǔ)算法在第 9，我們目前的細(xì)節(jié)進(jìn)給速度計(jì)算和機(jī)實(shí)施效果。在第 10 條的幾個例子。最后，第11 節(jié)總結(jié)我們的結(jié)果并提出了一些結(jié)論說這番話的。2 直流電動機(jī)轉(zhuǎn)矩限制為加深對軸的性質(zhì)背景，適當(dāng)?shù)闹苯鞘郊铀俣葦?shù)控機(jī)床，我們開始與一固定場區(qū) 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (文 獻(xiàn) 翻 譯 ) 第 3 頁的簡要概述了通常用于驅(qū)動小型至中型電機(jī)。銑床（見其更完整的細(xì)節(jié)操作 [10]） 。該方程管運(yùn)作電機(jī)是 也就是說，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩 T 是成,,,IREVKIT????正比的，電樞電流 I，反電動勢是成正比。電機(jī)角速度，電樞和應(yīng)用電壓 V 等于反電動勢和總結(jié)的壓降電樞電阻 R 的 KT 和柯相稱因素，所謂的扭矩常數(shù)和反電動勢常數(shù)，是內(nèi)在的物理一個給定的電機(jī)性能的影響。從這些表現(xiàn)形式，你可以很容易地推導(dǎo)出電動機(jī)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速的關(guān)系 ????????01?ST在給付 是失速扭矩,和RVKTS/?EKV/0??無負(fù)載速度。所以，電機(jī)轉(zhuǎn)矩降低,線性電動機(jī)的速度增加，從 時Ts?w?到 時 。 參見[12]更完整的細(xì)節(jié)。00?在發(fā)動機(jī)啟動和低速時，反電動勢E是小相比，施加電壓V，以及限流設(shè)備是用來限制電流I為（大約）常數(shù)的最大值，以防止伊利姆電樞繞組的損壞。因此，電機(jī)轉(zhuǎn)矩輸出保持恒定在 整個低轉(zhuǎn)速范圍的操作。LimTLiIK?隨著馬達(dá)的加快，電樞電壓應(yīng)用最終達(dá)到最大電機(jī)或電源供應(yīng)器額定電壓 。這發(fā)生在過渡的速度，定義Limv ELimitKrIV???對于速度高于催產(chǎn)素大，電樞電壓（而不是比目前的）是在電機(jī)轉(zhuǎn)矩限制因素輸出。在電壓限制，扭矩T線性下降隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速澳，下降至零，空載轉(zhuǎn)速 的實(shí)現(xiàn)。0w圖（1）描述了電機(jī)的制約電流和電壓范圍， 和 在 為積極和消LimIiV(,)t極的馬達(dá)速度。該約束定義兩個平行帶，其交集形成定義可行的制度直流電動機(jī)運(yùn)行。所有受理的組合電動機(jī)的扭矩和速度，按照給定的電樞電流和電壓范圍，在這個謊言。對超出的部分延伸無負(fù)載在每個 方向符合再生電機(jī)，制動其中)(00w????和意味著外部扭矩申請。由于沒有這樣的扭矩可在驅(qū)動器中的數(shù)控機(jī)床馬達(dá)，可行的扭矩范圍/速度降低狀態(tài)來表示空載速度最高電機(jī)轉(zhuǎn)速，高產(chǎn)的六面平行四邊形，如圖 1所示。 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (文 獻(xiàn) 翻 譯 ) 第 4 頁這六個面平行四邊形定義了三個不同的直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速范圍，具有鮮明的最低和每最大扭矩限制，即：3 軸加速度限制在高速加工[8,13,14]慣性力可能稱霸切削力，摩擦等，尤其是工具路徑的高曲率。會計(jì)軸慣性，軸的速度和加速度是成比例的力矩電機(jī)和電機(jī)速度分別。考慮，也就是說，x軸。如果它是有效質(zhì)量的Mx和驅(qū)動，由驅(qū)動電機(jī)通過彈性模量Kx（即滾珠絲桿，線性軸速度 是關(guān)系到汽車的角 相應(yīng)的軸加速度以電動機(jī)轉(zhuǎn)矩 T是VxxxKWV/?ax=KxT/Mx。注意到進(jìn)給速度可被視為一個數(shù)量級v和載體由單位路徑切線的特定方向，我們有 和電機(jī)轉(zhuǎn)速為),(zytt?xxvtvxwKtv因此，上面導(dǎo)出的轉(zhuǎn)矩限制相當(dāng)于X軸加速度限制 0000 vforvAaffrvxttxxx tt txxtxx ???????其中VT 是軸過渡的速度，V0的是軸空載速度，我們定義 通過對速度的xLimxMKTA/?依賴加速度限制，軸速度VX始終保持在區(qū)間 00[,]vv?? 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (文 獻(xiàn) 翻 譯 ) 第 5 頁軸轉(zhuǎn)速范圍內(nèi) ,最低軸加速度和最高限額都是固定的，因此，(,)xttvv???這被稱為制度的不斷限制在 X 軸。軸速度范圍，為其中一個加速度是固定的二是依靠速度，被稱為混合為 X 軸的限制制度。在制度不變的限制，加速范圍可寫為。對于混合限制制度，加速范圍可能表現(xiàn)在表格 xtxxAandA????0在路徑遍歷，每個軸在一個月內(nèi)運(yùn)作，其加速度限制制度獨(dú)立于其他軸，每一個都可能加速極限之間切換，按照制度與工具的變化路徑幾何形狀和進(jìn)給速度。因此，有四個加速度限制制度的可能組合，其中的x，y軸，Z軸（見表1）。對于一個平面曲線，涉及的僅有的兩個機(jī)軸運(yùn)動，有三個可能的組合：常量/恒，恒/混合，和混合/混合。每個組合的加速度極限，除了要具體分析計(jì)算的時間最優(yōu)進(jìn)給速度。4 時間最優(yōu)的進(jìn)給速度考慮到學(xué)位曲線描述的路徑 ??????1,010???????knnkp與對照點(diǎn) 。如果指弧長沿曲線測量，我們定義參數(shù)速度??5,.),(kzyxPk??????drs,切線的單位和（主軸）和正常向量曲率（4）定義 3,,,,, ??rktrnrt ????與此相反，與 我們可以寫?/).(,,r? ktrt2,,, ??現(xiàn)在假設(shè)我們遍歷與進(jìn)給速度（速度的曲線）指定由該函數(shù) 。由于衍生()v?金融工具方面時間t和參數(shù)x，我們以點(diǎn)表示和素?cái)?shù)，分別為，由有關(guān) ???dvdstt ?速度和加速度向量由每個點(diǎn)給出由 nkvtravtr2...,??切向分量的消失如果V 是常數(shù)，而正常（向心力）組件的 如果消失K=0。其時的進(jìn)給速度（衍生的加速度）給出 的角度來看，?. '/.vv? 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (文 獻(xiàn) 翻 譯 ) 第 6 頁我們希望盡量減少沿線rexT遍歷時間，開始和結(jié)束休息時，受限制的加速度表格（3）和其他類似用語機(jī)軸。這些要求可以在以下方面措辭以下優(yōu)化問題 使????dvTv??10min得 ????1,0max,min, ????forAii其中 指的是笛卡爾每一個組成部分 ，zyx,? ,,xyzaa正如在第3節(jié)，軸加速度 的形式是,min,ma,i iA4.1 恒定加速度軌跡從關(guān)系 和??,,7,5r???,/.??我們可以寫 ??,,32,2rva??對于給定的曲線 的 X 軸???zyxr,?組件（說）一個定義為加速的 ??,,3,2xqxax ????在我們寫 ，因?yàn)樗欠奖愎ぷ鲗M(jìn)給速度平方（見[9 詳情]）。2vq?在一個不斷加速階段極值加速度限制，其中一個組成部分，是加速等于加上或減去相應(yīng)的約束，一條件是產(chǎn)生一個為q的線性微分方程如果x是加快軸，這個方程承認(rèn)為（平方）進(jìn)給速度，即封閉形式解。定義為 ??xAcxq??2,????????其中積分常數(shù)C是取決于指定的一個已知點(diǎn) ，對軌跡：???,關(guān)于進(jìn)一步解決（10）的方法詳情中可以 在[9] 找到。????????????xAxc2/,4.2 加速度極值軌跡考慮到當(dāng)x軸（假定）執(zhí)行一個加速極值，通過定義加速度極值約束決定進(jìn)給速度v形式。通過以上描述，就是在這種情況下推導(dǎo)出進(jìn)給速度的微分方程 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (文 獻(xiàn) 翻 譯 ) 第 7 頁002. ?????xxxx Avtknvt在我們不斷介紹 方程（11）是一階變系數(shù)非線性微分方程。這對 來說，可01vt??? ?以專門寫作 0,202,,, ??????????xAvxvx???? 畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)翻譯院 （ 系 ） 名 稱 工 學(xué) 院 機(jī) 械 系專 業(yè) 名 稱 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 制 造 及 其 自 動 化學(xué) 生 姓 名 賈 玉 芳 指 導(dǎo) 教 師 楊 漢 嵩2012 年 03 月 27 日 畢業(yè)設(shè)計(jì) 文獻(xiàn)綜述院 （ 系 ） 名 稱 工 學(xué) 院 機(jī) 械 系專 業(yè) 名 稱 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 制 造 及 其 自 動 化學(xué) 生 姓 名 賈 玉 芳指 導(dǎo) 教 師 楊 漢 嵩2010 年 03 月 27 日單位代碼 02 學(xué)　　號 100305034 分 類 號___ TH6 密 級___ 秘 密____ 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書化工攪拌器的設(shè)計(jì)院 （ 系 ） 名 稱 工 學(xué) 院 機(jī) 械 系專 業(yè) 名 稱 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 制 造 及 其 自 動 化學(xué) 生 姓 名 賈 玉 芳 指 導(dǎo) 教 師 楊 漢 嵩2012 年 05 月 10 日 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 I 頁化工攪拌器的設(shè)計(jì)摘 要隨著我國城市化和工業(yè)化的發(fā)展，攪拌器作為主要的攪拌處理設(shè)備，其攪拌和推流的效果對產(chǎn)品的質(zhì)量有著重要影響。攪拌設(shè)備使用歷史悠久，應(yīng)用范圍廣。在化學(xué)工業(yè)、石油工業(yè)、建筑行業(yè)等傳統(tǒng)工業(yè)中均有廣泛的使用。攪拌操作看來似乎簡單，但實(shí)際上，它所涉及的因素卻極為復(fù)雜。攪拌器葉片在電機(jī)的驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)攪拌液體產(chǎn)生旋向射流，利用沿著射流表面的剪切應(yīng)力來進(jìn)行混合，使流體以外的液體通過摩擦產(chǎn)生攪拌作用，在極度混合的同時，形成體積流，應(yīng)用大體積流動模式得到受控流體的攪拌推流輸送。本文介紹了小型攪拌器設(shè)計(jì)的基本思路和基本理論，分析了攪拌器的基本結(jié)構(gòu)及其相關(guān)內(nèi)容闡述了攪拌器的運(yùn)動及其動力裝置。通過對攪拌器的基本設(shè)備的描述和對其基本工作原理、作用和功能等相關(guān)文獻(xiàn)的參考，從而對小型攪拌器的設(shè)計(jì)加以綜述。關(guān)鍵詞：傳動裝置，聯(lián)軸器，支承裝置，電動機(jī)，減速器 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 II 頁the Design of Chemical Industry AgitatorAuthor:Jia Yu FangTutor:Yang Han SongAbstractWith the development of industrialization and urbanization，the agitator as major sewage treatment equipment is very important to sewage treatment for its effect of mixing and pushing the flow. The equipment of agitator have a long history and are used in most areas. meanwhile agitator are used in tradition industry such as chemistry industry，petroleum industry，architecture industry and so on. The operation of mix round looks as if simple，but actually，the ingredient it involved are very complexity. Blender’s wheel rotates and mixes liquid with the help of engine, it causes revolved efflux nozzle and mixes liquid taking advantage of shearing stress. At the same time it gives exterior liquid shearing stress，then carries exterior liquid by large volume flow.The text introduces the basic consider way and the basic theory of small agitator design. Analyzing the basic configuration of agitator and related content, and the athletics and power equipment of agitator. Overpass describe the basic fixture of agitator and consult its basic employment principle，function and operation， thereby summarize the design of small agitator.Key word: Gearing，Join shaft ware，Bearing device，Electromotor，Reducer 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 III 頁目 錄1 緒論…………………………………………………………………………………………………… 11.1 攪拌器的概述…………………………………………………………………………………...11.1.1 攪拌器的應(yīng)用范圍……………………………………………………….……………11.1.2 攪拌器的工作原理……………………………………………………………………11.1.3 化工反應(yīng)器中的攪拌設(shè)備…………………………………………………………11.2 化工攪拌器的適應(yīng)條件和構(gòu)造……………………………………………………………21.2.1 化工攪拌器的適應(yīng)條件………………………………………………………………21.2.2 化工攪拌器的構(gòu)造……………………………………………………………………21.3 課題的目的、意義、國內(nèi)外現(xiàn)狀……………………………………………………………..31.3.1 課題的目的、意義……………………………………………………………………31.3.2 攪拌器的發(fā)展史及現(xiàn)狀 …………………………………………………………31.3.3 攪拌器的主要類型及其發(fā)展概況…………………………………………………41.3.4 結(jié)語………………………………………………………………………………………91.4 本課題的設(shè)計(jì)思路…………………………………………………………………………102 攪拌容器的設(shè)計(jì) …………………………………………………………………………………102.1 攪拌容器的設(shè)計(jì)探討………………………………………………………………………112.2 攪拌容器的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………...………………122.2.1 確定筒體的幾何參數(shù)………………………………………………………………122.2.2 封頭的設(shè)計(jì)……………………………………………………….…………………143 傳動裝置的選擇和攪拌器的設(shè)計(jì)………………………………………………………………163.1 攪拌器的選型…………………………………………………………………………….…163.2 攪拌器功率的計(jì)算……………………………………………………………..………163.3 攪拌軸的結(jié)構(gòu)及材料………………………………………………………………………173.3.1 軸的結(jié)構(gòu)………………………………………………………………………………173.3.2 軸的材料………………………………………………………………………………17 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 IV 頁3.3.3 攪拌軸的計(jì)算………………………………………………………………………173.3.4 攪拌軸的形位公差和表面粗糙度要求…………………………………………193.4 攪拌器及傳動裝置等的設(shè)計(jì)及計(jì)算………………………………………………..…….193.4.1 攪拌器的選擇………………………………………………………………………193.4.2 電動機(jī)的選型………………………………………………………………………193.4.3 減速器的選型…………………………………………………………………………203.4.4 軸承的選擇……………………………………………………………………………203.4.5 聯(lián)軸器的選擇…………………………………………………………………………213.5 傳動裝置的機(jī)架……………………………………………………………………………223.6 底座的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………………233.7 攪拌器的軸封裝置…………………………………………………………………………243.8 攪拌器槳葉的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………263.8.1 攪拌器槳葉的選型………………………………………………………………….263.8.2 攪拌槳葉的直徑設(shè)計(jì)……………………………………………………….……….273.9 攪拌器的接管口支座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………..273.9.1 液體進(jìn)料管……………………………………………………………………………283.9.2 液體出料管……………………………………………………………………………283.9.3 儀表接管口……………………………………………………………………………293.9.4 法蘭的選擇…………………………………………………………………………293.9.5 設(shè)備支座的選擇……………………………………………………………………30結(jié)論………………………………………………………………………………………………………32致謝……………………………………………………………………………………………………..33參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………………………34附錄………………………………………………………………………………………………………35