双螺杆式自动混合搅拌机的设计

修学强

(陕西国防工业职业技术学院 机电工程学院，陕西 西安 710300)

双螺杆式自动混合搅拌机的设计

修学强

(陕西国防工业职业技术学院 机电工程学院，陕西 西安 710300)

设计了一种实验用双螺杆式自动混合搅拌机，其结构简单，尺寸较小。整机采用西门子PLC控制，三相交流电动机驱动，通过摆线针轮减速机实现公转和自转，利用双螺杆结构进行搅拌混料，其控制简单、可靠。通过进一步改进，其可用于食品、涂料、化工和冶金等工业生产。

自动混合搅拌机；西门子PLC；双螺杆；控制

设计开发了一种双螺杆式自动混合搅拌机实验装置，其可为学生提供一种基于PLC控制下的机械结构运动控制过程直观演示。通过不断地改进内部结构，能够保证设备在运行过程中不会出现撞车、咬合和粘连的现象。该装置结构尺寸较小，完全能够满足学生实验的需求，但在大型设备和复杂工业生产场合的使用还有待进一步研究[1]。

1 机械结构设计

该设备的高为360 mm，顶盖外圈直径为180 mm，其内部搅拌物料类型为粉状、粒状物料或溶液。该设备采用三相交流电动机驱动，通过摆线针轮减速机实现公转和自转，同时，利用2个螺杆(分别为长螺杆和短螺杆)进行搅拌混料，长、短搅拌螺杆回转运动和两螺杆自转运动相结合，使比重配比悬殊的物料达到理想的混合度，混和时间短，效果好。双螺旋的公转使粉体沿着锥体壁做圆周运动，螺旋叶片的自转使粉体向锥体中央排放，做径向运动，同时，桶内粉体自锥体向上升流及螺旋外圆周表面上排出，完成螺旋轴方向混合。这样公转、自转的组合造成了粉体对流、剪切、扩散、渗合的运动，使物料达到均匀的混合。通过可视窗可以清晰地看见其内部物料的混合状态，当出现粘连、咬合和碰撞等非正常工作现象时，可以及时地断电停机，设备运行安全、可靠。

设备外部结构如图1所示，内部长、短螺杆结构如图2所示。主要工作特点为：1)混合速度快，混合质量均匀；2)结构先进，操作方便，运行安全可靠；3)密封无尘，操作简单，维修方便，使用寿命长；4)全机控制采用PLC集成控制，程序编制简单，上手方便。

图1 混料机结构图

图2 混料机内部长、短螺杆结构

虽然本产品为实验装置，但是通过进一步改进，将尺寸按比例放大后可广泛应用在食品、药品、农药、氧化锌、洗涤剂、饲料、石油产业、冶金矿山、建材工业、涂料、染料和颜料等工业生产上。

2 PLC程序编制

该设备采用西门子PLC 226机型，可根据运行过程设置其外部接线[2]，如图3所示。

图3 PLC控制外部接线图

按下起动按钮后，红色粉末截止阀打开，红色粉末进入搅拌机；当达到中限位时，红色粉末的截止阀关闭，同时蓝色粉末的截止阀打开，蓝色粉末流入搅拌机；当达到上限位时，蓝色粉末的截止阀关闭，此时搅拌电动机起动，进行搅拌；搅拌60 s后，电动机停止，同时底侧截止阀松开，粉末经底侧流出[3]；当到达下限位时，再过 5 s ，底侧截止阀关闭。

具体I/O分配如下：I0.0为中限位、I0.1为上限位、I0.2为下限位、I0.3为起动开关、I0.4为停止开关、Q0.0为红色粉末截止阀、Q0.1为蓝色粉末截止阀、Q0.2为搅拌电动机、Q0.3为底侧截止阀。其程序控制过程如图4所示。

3 结语

本文设计开发的基于PLC控制的双螺杆式自动混合搅拌机实验装置能够保持良好的可操作性和较高的稳定性，可实现物料的高度混合搅拌。通过进一步将该设备进行大型化和集成化，其可应用到工业生产的一线上。

图4 程序控制过程

[1] 刘暾平，廖杰，宋冬.基于双PLC的五轴机械手电气控制系统设计[J].自动化技术与应用，2013(10): 42-45.

[2] 罗庚兴.基于PLC和WinCC的水箱液位模糊控制研究与应用[J].工业仪表与自动化装置，2011(5)：77-81.

[3] 胡开明，葛远香，傅志坚.基于PLC与组态技术的液位控制系统的设计与实现[J].东华理工大学学报：自然科学版，2012(3)：297-300.

责任编辑马彤

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

修学强(1972-)，男，副教授，硕士，主要从事机电和模具等方面的教学与研究。

2014-07-03