雙螺桿式自動混合攪拌機的設計

修學強

(陜西國防工業職業技術學院 機電工程學院，陜西 西安 710300)

雙螺桿式自動混合攪拌機的設計

修學強

(陜西國防工業職業技術學院 機電工程學院，陜西 西安 710300)

設計了一種實驗用雙螺桿式自動混合攪拌機，其結構簡單，尺寸較小。整機采用西門子PLC控制，三相交流電動機驅動，通過擺線針輪減速機實現公轉和自轉，利用雙螺桿結構進行攪拌混料，其控制簡單、可靠。通過進一步改進，其可用于食品、涂料、化工和冶金等工業生產。

自動混合攪拌機；西門子PLC；雙螺桿；控制

設計開發了一種雙螺桿式自動混合攪拌機實驗裝置，其可為學生提供一種基于PLC控制下的機械結構運動控制過程直觀演示。通過不斷地改進內部結構，能夠保證設備在運行過程中不會出現撞車、咬合和粘連的現象。該裝置結構尺寸較小，完全能夠滿足學生實驗的需求，但在大型設備和復雜工業生產場合的使用還有待進一步研究[1]。

1 機械結構設計

該設備的高為360 mm，頂蓋外圈直徑為180 mm，其內部攪拌物料類型為粉狀、粒狀物料或溶液。該設備采用三相交流電動機驅動，通過擺線針輪減速機實現公轉和自轉，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、短攪拌螺桿回轉運動和兩螺桿自轉運動相結合，使比重配比懸殊的物料達到理想的混合度，混和時間短，效果好。雙螺旋的公轉使粉體沿著錐體壁做圓周運動，螺旋葉片的自轉使粉體向錐體中央排放，做徑向運動，同時，桶內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、自轉的組合造成了粉體對流、剪切、擴散、滲合的運動，使物料達到均勻的混合。通過可視窗可以清晰地看見其內部物料的混合狀態，當出現粘連、咬合和碰撞等非正常工作現象時，可以及時地斷電停機，設備運行安全、可靠。

設備外部結構如圖1所示，內部長、短螺桿結構如圖2所示。主要工作特點為：1)混合速度快，混合質量均勻；2)結構先進，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 混料機結構圖

圖2 混料機內部長、短螺桿結構

雖然本產品為實驗裝置，但是通過進一步改進，將尺寸按比例放大后可廣泛應用在食品、藥品、農藥、氧化鋅、洗滌劑、飼料、石油產業、冶金礦山、建材工業、涂料、染料和顏料等工業生產上。

2 PLC程序編制

該設備采用西門子PLC 226機型，可根據運行過程設置其外部接線[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；當達到中限位時，紅色粉末的截止閥關閉，同時藍色粉末的截止閥打開，藍色粉末流入攪拌機；當達到上限位時，藍色粉末的截止閥關閉，此時攪拌電動機起動，進行攪拌；攪拌60 s后，電動機停止，同時底側截止閥松開，粉末經底側流出[3]；當到達下限位時，再過 5 s ，底側截止閥關閉。

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、I0.4為停止開關、Q0.0為紅色粉末截止閥、Q0.1為藍色粉末截止閥、Q0.2為攪拌電動機、Q0.3為底側截止閥。其程序控制過程如圖4所示。

3 結語

本文設計開發的基于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定性，可實現物料的高度混合攪拌。通過進一步將該設備進行大型化和集成化，其可應用到工業生產的一線上。

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設計[J].自動化技術與應用，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用[J].工業儀表與自動化裝置，2011(5)：77-81.

[3] 胡開明，葛遠香，傅志堅.基于PLC與組態技術的液位控制系統的設計與實現[J].東華理工大學學報：自然科學版，2012(3)：297-300.

責任編輯馬彤

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

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

2014-07-03