441 高剪切均质机总体设计
1 绪论
剪切式均质技术作为一种新型微米技术，已广泛应用于食品、医药、轻工、微生物等 诸多行业，并得到迅速发展，已成为这些行业对有关流体、半流体产品品质所必不可少的 工艺过程。
国外早在 30 年前就产生并使用均质机，且应用于生产。目前，已有美国、日本、德 国等 10 多个国家生产均质机。剪切式均质机作为均质机械中的佼佼者，也被广泛的认识 和研究。自从 1948 年德国 FLUKO 公司首次发明了应用高剪切原理制成分散乳化设备，高 剪切分散乳化设备已经出现了多种系列产品，在世界均质机械行业处于领先地位。近 40 年来，国外，特别是欧洲一些国家在高剪切分散均质机行业得到迅速发展，并在很多领域 发挥着重大作用，如化装品、制药、食品、涂料、黏合剂等。国外所研究制造的剪切式均 质设备基本上上是采用定一转子型（stator-rotor）结构作为均质头，在电机的高速驱动 下（300-10000r/min） ，物料在转子与定子之间的间隙内高速运动，形成强烈的液力剪切 和湍流，使物料在同时产生的离心、挤压、碰撞等综合作用力的协调作用力下，得到充分 的分散、乳化、破碎，达到要求的的效果。美国和德国在剪切式均质机的研究和开发方面 都取得了显著进展。如美国IKA-WERKE GMHB CO.KG生产的多系列分散均制设备；美国ROSS 公司研制的高剪切混合乳化机；德国 IKA-MASCHINENBAU 公司研制的 ULTRA 分散机；德国 YSTRAL公司生产的X40型分散搅拌机；德国公司研制的系列高剪切分散乳化剂、管线式高 剪切分散乳化剂、管式分散乳化剂、间歇式高剪切与间歇式无轴承分散乳化剂、高效强力 分散乳化剂等世界领先高科技产品。
我国的均质机研究产品是从 50 年代个别厂家开始的，最早是上海烟草机械厂仿制美 国产品，直到 80 年代才开始逐渐的生产均质机，而且大多是传统的高压均质设备。随着 国外剪切式均质机的迅速发展，近年来，国内许多科研人员，制造和使用厂家也开始重视 对剪切式均质机的研究工作。目前，已建立了与国外厂商联营、合资研制生产剪切式均质 机的公司。如上海菲鲁克（FLUKO）机电设备有限公司；中美合资南通罗斯（ROSS）混合 设备有限公司等。 现在国内有许多厂家开始生产高剪切均质机， 如东市长江机电有限公司、 上海环保设备总厂、上海威宇机电有限公司、上海市化工装备研究所生产的集混合、分散、 乳化、溶解、粉碎等功能为一体的系列剪切式均质机。
1.1 高剪切均质机的均质原理
剪切均质机基于超剪切原理，实现固相的微化和液相的乳化。目前采用剪切式均质机 主要工作部件为一级或多极的相互啮合的定转子又有数层齿圈。其均质乳化有以下方面：
1 液力剪切作用
液力剪切是指高速流动的流体本身会对流体内粒子产生强大的剪切作用，而且由于高 速流动产生剧烈的微湍流，在湍流边缘出现很高的局部速度梯度，处于这种局部速度梯度 下的粒子会受剪切而微粒化，液力剪切分层流剪切和湍流剪切。在层流区域，流体在定转 子槽道内流动时，流体内的最大流速及所受到的最大剪切力与流体流动方向上的压力梯度 成正比。当施以周期性高频脉动压力梯度时，最大速度在槽道壁面与机理道中心之间，偏 离中心，且频率增大，最大速度增大，且向壁面趋近，剪切力增大。流体在同轴圆筒之间 成为旋转流，由于两圆筒速度不同，间隙内流体层之间存在速度梯度，产生剪切力。如圆
筒设为定子和转子，在定转子间隙很小情况下，转子速度越大，定转子间隙越小，则最大 剪切越大。而对于纤维物料处理时，在由高速旋转的定转子形成的流场内，由于流动着的 流体流于齿槽边界接触、 不同速度运动的两股流体相互接触产生剧烈的湍流。 湍流状态下， 由于不断变化的流动速度和由此产生的脉动压力作用于分散向颗粒表面，进而产生强烈的 剪切作用力。湍流强度越大，流体所受的剪切作用越大 ，另外，湍流运动的脉动特性使 其具有传递扩散性，从而使物料的粉碎过程中能更产生很好的分散、混合效果。可以看出， 当速度达到一定值时，流体各层之前产生的剪切应力大于纤维物料的临界剪切应力，从而 使纤维物料破碎。
液力剪切是高速流动的流体本身对流体内粒子产生强大的剪切作用，而且由于高速流 动产生剧烈的微湍流，在湍流边缘出现很高的局部速度梯度，处于这种局部速度下的粒子 会受剪切而微粒化，液力剪切分层流剪切与湍流剪切，高黏度物料一般处于层流状态，低 黏度物料一般处于湍流状态，果蔬汁物料处于两者之间。
2 高频压力波作用
高频压力波主要有空穴效应，高频压力振动，可使颗粒表面周期性膨胀、压缩，致使 固相与液相颗粒破裂。空穴效应是由于大量气泡随压力升高而瞬间溃灭而产生的高速微射 流，速度可达到 100m/s 到 300m/s 这一高速微射流产生的脉冲压力接近 200Mpa 这就是空 穴效应。高频压力振动是由于定转子齿槽时开时闭时产生的，高频压力波对果疏汁等含液 -液相的物料可达到很好的均质效果。
3机械撞击、剪切作用
对于含固体颗粒物料的粉碎均质，机械剪切与撞击起主导作用，转子带有叶高速旋转 产生强大的离心力场，在转子中心形成很强的负压区，料液（液液或液固混合物）从定转 子中心被吸入，在离心力地作用下，物料由内圈向外圈运动，线速度越来越高，形成极大 的压力梯度场，在该场中，物料受机械力、流体力作用下，产生强大的剪切、摩擦、撞击 以及物料间的相互碰撞、摩擦实现固相在微粒与液相的乳化。
图1-1 定子—转子结构示意图
图1-2 高剪切粉碎机定转子示意图
其工作原理为：物料经初粉碎后，与大量的水混合物，使物料有了一定的流动性。转 子带有叶片高速旋转产生强大的离心力场，在转子中心形成的负压区，料液（纤维物料与 流体混合物）从定转子中心被吸入，在离心力作用下，物料由中心向四周扩散，在向四周 扩散过程中，物料首先受到叶片的搅拌、并在叶片端面与定子齿圈内侧窄隙间受到剪切， 然后进入内圈转齿与定齿的窄小的间隙内，在机械力和流体力学效应的作用下，产生很大 的剪切、摩擦、撞击以及物料间的相互碰状和摩擦作用而使物料破碎。随着转齿的线速度 由内圈向外圈逐渐增高，粉碎环境不断改善，物料在向外圈运动过程中受到越来越强烈的 剪切、摩擦、冲击、碰撞等作用而被粉碎得越来越细。以下是定子和转子的实物图。
图1-3 定子—转子实物图
1.2 电动机与转轴连接形式
通常，带传动用于中小功率电动机与工作机械之间的动力传递。其优点主要有：适用 于中心距较大的传动；带具有良好的挠性，可缓冲和冲击、吸收振动；过载时带与带轮间 回出现打滑，打滑虽使传动失效，但可防止损坏其他零件；结构简单、成本低廉。当然他 也有不少缺点；传动的外轮廓尺寸较大；需要张紧装置；由于带的滑动，不能保证固定不 变的传动比；带的寿命较短；传动效率较低。在此生产线中设计使用的高剪切均质机，其 功率不算大，所以其整个机体的尺寸也较小。联轴器的结构简单，安装方便，且效率高。
综合以上各个方面，可以将电动机轴和转轴用联轴器直接连接起来，做成卧式结构， 这样其传动效率较高，且使其专用空间减少，从而大大提高机器工作效率。如图1-4所示。
图1-4 电动机遇转轴联结简图
2均质机的设计
2.1 电动机的选择
电动机的类别有一般异步电动机、变速异步电动机、防爆异步电动机等,在此选用一 般异步电动机即可满足工作要求.
电动机外壳结构形式:在本设计的生产环境中,可能有水滴落、飞溅,容易造成电机烧 坏;且空气中经常存在叫多的灰尘,所以在此电动机的外壳形式选择封闭式中的自扇冷却 式结构,其在本身转轴上(封闭部分以外)装有风扇,以冷却机身.
一般异步电动机中包括Y系列(IP23)三相异步电动机、 Y系列(IP44)三相异步电动机、 YH系列高转差率三相异步电动机和YEJ系列电磁制动三相异步电动机.
YH 系列高转差率三相异步电动机和 YHJ 系列电磁制动三相异步电动机均是 Y 系列 (IP44)电机的派生产品,而对于Y系列(IP44)三相异步电动机,此电动机为封闭自扇冷式鼠 笼型三相异步电动机,效率高、节能,堵转转距高、噪声低、振动小,运行安全可靠.能防止 灰尘、铁屑或其他杂务侵入电机内部;具有与 Y 系列相同的用途于驱动无特殊要求的各种 机械设备,如水泵、鼓风机、金属切削机床及运输机械等)外,还能适用于灰尘多、水土飞 溅的场所,如球磨机、碾米机、磨粉机、脱谷机及其他农用机械、食品机械、矿山机械等.
已知电动机的驱动功率为 22KW.查机械设计手册(1)第九章,在此处选用 Y180M-2 型电 动机,机座不带底脚,端盖不带凸缘.转速为2940r/min.如图2-1所示,
图 2-1 电动机简图
2.2 轴的设计与校合
2.2.1 轴的设计
3
n
p
C D 3 式中 C-由轴的材料和承载系数确定的常数
P-轴传递的功率,KW n-轴的转速,r/min
电机和轴之间使用一弹性联轴器相连 992 . 0
1 o h 轴用滚动球轴承支撑
99
. 0 2 o h 轴选用材料:1Cr17Ni2,取C=140（不锈钢C 一般为125-145）， P= KW P 6 . 21 99 . 0 992 . 0 22 2 1 = ′ ′ = ′ ′ h h 机 ,n=2940r/min, 所以 mm D 2 . 27 2940
6
. 21 140 3
= ′ 3 考虑到轴上要开键槽,所以直径放大7%左右 所以D=27.2+27.2′7%=29.1mm
又因为轴上每个转子处要开两个键槽,所以去=取D=35mm
2.2.2 轴的校合 2.2.2.1轴的强度校核
轴的受力情况如图 2-2 所示,未注单位为 mm,其中重力 N G N G N G 30 , 98 , 70 3 2 1 = = = ; 由于轴的转速较高 , 所以转子产生的偏心力得加以考虑 , 偏心力 N mr F 8 . 21 ) 98 ( 10 46 10 5 ' 2 3 3 2 1 = ′ ′ ′ ′ = = - - p w ,其中m 为转子的偏心质量, .r 为偏心距,所 以 N F F F 8 . 21
1 3
2 = = = 。
F1
F2
F3
G1
G2
G3
A
B
Fa
Fb
图 2-2 轴的受力简图
-44.1N.m
18.9N.m
-2.13N.m
图 2-3 轴的弯矩和成图
-160.8N.m
-107.2N.m
-53.6N.m
图 2-4 轴的扭矩图
轴的材料为 1Cr17Ni2,,经淬回火后,其许用应力[ ] Mpa b 230 1 = - s ,做出轴的弯距图,如图 2-3所示,则M=-44.1 m N · 轴的转矩:
m
N n p T · = ′ = = 2 . 107 2940
22
9950 9550 轴的扭矩图如图2-4所示,则
危险截面的当量弯矩:从图可见,若将此轴看作D=35mm 的等直径轴,则轴承所支撑的A 处截 面最危险,其当量弯矩为:
2
2 ) ( T M M e a + =
如认为轴的扭切应力是脉动循环变应力,取折合系数,代入上式可得:
m
N M e · = ′ + = 0 . 78 ) 2 . 107 6 . 0 ( 1 . 44 2 2
所以
[ ] b e e Mpa d M 1 3
3
3 2 . 18 35
1 . 0 10 0 . 78 1 . 0 - < = ′ ′ = = s s 所以此轴符合强度要求.
2.2.2.2 轴的刚度校核 将轴的受力进行简化,如图2-5所示,
G2
G3 A
B
Fa
Fb
P=94.4N
443mm
图 2-5 轴的受力简图
当量作用力 P 处的挠度最大,且最大挠度 EI
pl f p
3 3
- = ,其中 mm l p 443 = E 为材料的弹性摸量,
查得1Cr17Ni2在20℃时的E 为 Mpa 5
10 06 . 2 ′ ;当轴为等直径时, 4 64
d I p
=
.
求轴的当量直径;查机械设计手册④得不等直径的阶梯轴的当量直径 m d 的计算公式为
? = =
n
i i
i
m d
l L d 1
4 式中
i l —阶梯轴i 段的长度; i d —阶梯轴i 段的直径 L—两支承之间的长度;
当载荷作用于两支承之间时,L=1; 当载荷作用于两悬臂时,L=1+K; K—轴的悬臂长度.
所以
mm
d m 4 . 35 60
14 55 17 50 131 42 93 35 150 16 24 917
4 4 4 4 4 4
= + + + + + =
所以 mm
f 2 . 0 4 . 35 64
10 06 . 2 3 443
4 . 94 4
5
- = ′ ′ ′ ′ ′ - = p 因为转子与定子每一圈齿之间的间隙为0.5mm,所以起刚度也符合要求.
2.3 轴承的选用
轴承分为滚动式轴承和滑动式轴承两大类,其中滚动轴承按滚动体的形状又可分为球 轴承和滚子轴承,滚子轴承中又包括圆住滚子轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承和调心滚子 轴承;滚动轴承可分为干摩擦轴承和含油轴承等.
2.3.1轴承型号选用
与滑动轴承比,滚动轴承具有摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、润滑简便和易于互换 等优点;
本质均机转轴转速较高,载荷不大,主要承受径向载荷,但其旋转精度要求较高,且支 承刚度较高,所以可成对采用深沟球轴承.
当轴承内径相同时,外径愈小,滚动体愈小愈轻,运转时滚动体作用于外圈滚道上的离 心力愈小,因此更合适与高速下工作,但同时要承受一定的载荷,所以直径系列选用 3(中) 系列.
综上考虑,选用深沟球轴承632. 2.3.2 润滑和密封 润滑的作用 润滑过程中,轴承内部各元件见,均存在不同程度的相对滑动,从而导
致摩擦发热和元件的磨损.因此工作中必须对轴承进行可靠的润滑.
润滑的主要目的是;
1)减小摩擦发热,避免工作温度过高 2)降低磨损 3)防止锈蚀 4)密封(脂润滑)
d 代表轴承内径(mm),a 代表轴承的转速(r/min),
当 n d <(1.5～2)′ 5 10 min / r mm · 时,一般可采用润滑脂润滑, 在此 n d =60′2940=17640 min / r mm · ,所以可以选用脂润滑.
且脂润滑的优点在于:油膜强度高;油脂粘附性好,不易流失,使用时间较长;密封简单,能 防止灰尘、水分和其他杂务进入轴承.此外,润滑脂的不足或过多,都会导致轴承工作中升 温增大,磨损加快,故润滑脂的填充量要适度.一般,以填充量占轴承与外壳见的 1/3～1/2 为宜.考虑其工作环境相对还不错,且操作方便,所以对轴承的密封可采用防尘盖. 所以选用轴承为 6312—2Z.
2.3.3 轴承的固定
轴承的固定方式有两端固定支承、固定—游动支承、两端游动支承.在此,周主要用于 传递扭矩,轴承所受的轴向和径向力都很小,且由于安装了机械密封,为防止其的损坏,要 求轴基本上不产生轴向位移,由此对其轴承的固定采用固定—游动的方式.其固定方式如 图2-6
所示。
图2-6 轴承固定方式图
2.4 联轴器的选用
2.4.1 几种联轴器的比较
序号 1 2 3
联轴器名称 凸缘联轴器 （GB/T5843—1986） 弹性套柱销联轴器 （GB/T4323—1984） 梅花型弹性联轴器
（GB/T5272—1985）
转距范围/N ·m 10～20000 6.3～16000 16～25000 轴径范围/mm 10～180 9～170 12～140 最高转距 / 1
min - · r 13000～1400
8800～1150
15300～1100
许用 相对 位移
轴向 /mm 要求两轴严格精确对
中
较大 1.2～5.0 径向 /mm 0.2～0.6 0.5～1.8 角向
1°30′～0°30′
1°～2°
特点及应用说 明 机构简单， 工件可靠， 装拆方便，刚性好， 传递转距大，但不能 吸收冲击。当两轴对 中精度较低时，将引 起较大的附加载荷， 适用于工件平稳的一 结构紧凑， 装配方便， 具有一定的弹性和缓 冲性能，补偿两轴相 对位移不大，当位移 量太大时，弹性件容 易损坏，主要用于一 般的中小功率传动轴 结构简单， 维修方便，
有缓冲减振性能，安
全可靠，耐磨，对加 工精度要求不高，适 应范围广，可用于各 种中小功率的水平和 垂直传动轴系，工作
般传动，高速传动时 需要有高的对中和制
造精度
系，工作温度-20～
70℃
温度-35～80℃
2.4.2 联轴器型号的选用
轴传递的转矩 m
N n p T · = ′ = = 2 . 107 2940 22
9550 9550 查机械设计基础 表17-1,得
5
. 1 = A K 所以 m N T K T A
c · =
′ = = 8 . 160 2 . 107 5 . 1 1 由机械设计手册④ 表41.5-34 选取梅花型弹性联轴器ML6。
2.5 密封选用
密封可以分为静密封和动密封两大类。静密封主要有垫密封、密封胶密封和直接接触 密封三大类。动密封可以分为旋转密封和往复密封两种基本类型。
目前，常用于旋转轴密封的有机械密封、填充密封和油封。填充密封主要作动密封， 它广泛用做离心泵、压缩机、真空泵、搅拌机和船舶螺旋桨的转轴密封等。机械密封又称 端面密封，是旋转轴用动密封，被广泛用于石油、化工、冶金、航空、原子能等工业中。 油封也可用于旋转轴密封。
2.5.1 机械密封 2.5.1.1 机械密封原理
图2-7 机械密封原理简图
1- 静环，2-动环，3-动环密封圈，4-推环 5-传动座，6-弹簧，7-静环密封圈，8-静环圈
在总装图中可以看到，机械密封采用了外装形式，其定位依靠甩水环和套筒，均质腔 底盘中心有凸缘回转台，以及用来排除液料的涡轮结构防止了大部分的含颗粒料液进入，
避免了因介质压力与弹簧力的方向相反而相互县的泄露。但是，当启动时，弹簧力不变， 端面受力太大，由于摩擦副尚未形成液面，端面上比压过大容易磨伤密封面。在这里采用 机械密封将容易泄露的轴向密封改变为较难泄露的静密封和端面径乡接触的动密封。减少 了泄露量，降低了对轴的精度和表面粗糙的要求，由于减少了轴的接触面积，使得轴不易 受磨损。
2.5.1.2 机械密封与成型填料密封的比较
机械密封与软填料密封相比较，有如下优点：密封可靠，在长期的运行中，密封状态 稳定，泄露量很小，按粗略统计，其泄露量一般仅为软填料密封的 1/100；使用寿命长， 在油、水类介质中一般可达 1～2 年或更长时间，在化工介质中通常也能达半年以上；摩 擦功率消耗小，机械密封的摩擦功率紧为软填料密封的10%～50%；轴或轴套基本上不受磨 损；维修周期长，端面磨损后可自动补偿，一般情况下，无须经常的维修；抗振性好，对 转轴的振动、偏摆以及轴对密封腔的偏斜不敏感；适用范围广，机械密封用于低温、高温、 真空、高压、不同转速，以及各种腐蚀性介质和含磨粒介质等的密封。但其也有一些缺点： 结构较复杂，对制造加工要求高；安装与更换比较麻烦，并要求工人有一定的安装技术水 平；发生偶然性事故时，处理较困难；一次性投资高。
本均质机在工作中要求密封处基本上无泄露，一旦泄露，会对机内的物料造成污染。 综上考虑，在此选用机械密封。
对于轴： s
rad / 98 60
2 2940 p p
w = ′ = 机械密封处线速度： s
m r v / 465 . 6 98 10 21 3 = ′ ′ = = - p w 2.5.1.3 机械密封结构形式的选择
对本均质机调查后可发现 ①介质为液体， 起压力为2公斤， 温度在0℃～80℃范围内， 轴径为 42mm 转速为 2940r/min。 ②介质特性—介质压力低，无腐蚀性，无固体颗粒及纤 维杂质，且不宜汽化和结晶。 ③主机工作特点与环境条件—连续操作；主机安装在室内； 周围气氛性质良好，温度变化不大。 ④几乎不允许有泄露，并且对泄露方向有要求；寿 命尽量长些，从而降低更换次数，且可靠性要高些。
综上考虑选用： MYV1=142型机械密封， 2.5.1.4 机械密封的冷却与润滑
机械密封的冷却与端面润滑由循环请水系统保证。循环水流量由机体外管道阀门控 制。少量泄露的清水被甩水环甩至轴承座支架板，经由排水管排出。
2.5.2 油封的选用
2.5.2.1 油封与其它密封装置的比较
油封与其它密封装置比较有下列优点：①结构简单、容易制造。简单油封一次便可以 模压成型，即使最复杂的油封，制造工艺不复杂。金属骨架油封也只需要经过冲压、胶接、 镶嵌、模压等工序即可将金属与橡胶组成所需要求的油封。 ②重量轻、耗材少。每种油 封都是薄壁的金属件与橡胶件的组合，其材料耗费极少，因而每个油封的重量很轻。 ③ 油封的安装位置小，轴向尺寸小，容易加工，并使机器紧凑。 ④密封性能好，使用寿命 较长。对机器的振动和主轴的偏心都有一定的适应性。 ⑤装拆容易、检修方便。 ⑥价格
便宜。
油封对内可封油，对外可防尘。
油封的缺点在于不能承受高压，但机械密封处由油所产生的压力在两公斤左右，油封 足可以承受。
2.5.2.2 油封的工作范围
油封的工作范围如表2-1所示
表2-1 油封的工作范围表
工作压力 ～0.3Mpa
密封面线速度 低速型 <4m/s
高速型 4～15m/s
工作温度 -60～150℃（与橡胶种类有关）
适用介质 油、水及弱腐蚀性液体
寿命 500～2000h
w
25 3o
10
′
= -p
=
98
′
m
7
r
油封处线速度： s
.
70
v /
2.5.2.3 油封的结构
在此选择橡胶骨架结构 把冲压好的金属骨架包在橡胶之中，成为内包骨架型，其 制造工艺稍微复杂一些。但刚度好，易装配，且钢板材料要求不高。
2.5.2.4 油封材料
鉴于油封处于大气和油的环境中，所以要求材料的耐油性、耐大气老化性能良好；同 时它常遇灰尘、水，且有很高的转速，因此要求耐磨性和耐热性良好。丁腈橡胶的耐油性 能优异。
所以选择丁腈橡胶作为油封材料。
2.5.2.5 油封的润滑
安装时对油封唇部涂润滑脂。因为锂基润滑脂的耐热、耐水性能好，温度变化时稠度 很少变化，适用温度范围广，遇水也不降低其润滑性能，所以油封的润滑选用锂基润滑脂。
2.5.2.6密封圈
用做油封的旋转轴唇形密封圈选用内包骨架有副唇的密封。对于外部环境多灰尘、雨水及 杂质等场合，应采用有副唇的密封圈。
综上所述，选用GB9877—88中的FB型油封。
2.6 定子、转子、叶片结构与尺寸的确定
2.6.1 定子与转子的设计
纺织浆料的均质步骤，在整个生产工序中非常重要，此工序中的主要部件—高剪切均 质机，其中的关键部件为定—转子部件，其结构的优劣对生产的产品的质量有非常大的影 响。
2.6.1.1 定子的设计
定子的材料为ZG0Cr13Ni4Mn,其结构与尺寸如图2-8及表2-2所示，
3
7 40
6
16
4
30 29.5 图2-6-1-1 定子结构图 图 2-8 定子结构图
表2-2 定子结构主要尺寸
名称 定子直径
定子高 齿高 齿圈槽 深 齿圈距
齿间距
齿厚
数
值
（mm）
198
40
29.5
30
7
3
6
此定子装拆方便，且盘上开了一个键槽，利用键来防止其在剪切过程中转动。
2.6.1.2 转子的设计
转子的材料也是ZG0Cr13Ni4Mn，其结构与尺寸如图2-9及表2-3
所示，
图2-9 转子结构图
表 2-3 转子结构主要尺寸
名称 转子直径 转子高 齿高 齿圈槽深 齿圈距 齿间距 齿厚
137 45 29.5 30 7 3 6 数值
（mm）
转子与叶片做成分离式，便于装拆。
2.6.2 叶片的设计
叶片的材料也是ZG0Cr13Ni4Mn，叶片的设计参考离心泵叶片的设计，考虑到处理的是 含固体颗粒的固-液相的液料，因此将叶片设计成开启式后弯叶片涡轮，这种涡轮直径小， 叶片宽，转速高，具有高剪切力和较强的循环能力，同时，由于中间无圆盘，上下液体流
t
1 t
-
′ ，
t*
3
动通畅，排除性能好，且叶片不易磨损，并且要求叶片弯曲公式：[ ] )
cos(
)
.
sin(
t值范围为0-38%，其结构与尺寸如图2-10及表2-4所示，
7.5
图2-6-2-1 叶片结构图
图2-10 叶片结构图
表 2-4 叶片结构主要尺寸
名称 叶片直径 叶片总高 叶片高 叶片数目
数值（mm） 85 48 30 5
2.6.3 叶片和转子的装配关系
叶片和转子均做成分离式，其装配非常方便，其装配关系如图2-11
所示
图2-11 叶片和转子装配
2.7 固定叶片和转子的键的选用与效核
l
b
h /2
2.7.1 键的选用
因为D=35mm，普通平键中 A 型键在槽中固定良好，所选用键 45 10′ GB1096—79较松 键联结。
2.7.2 键的效核
如图 2-12 所示，查机械设计基础表 10-10，得[ ]
[ ] Mpa Mpa p 50 , 130 = = t s 键的挤压强
度效核：
[ ]
p
p Mpa dhl T s s < = ′ ′ ′ ′ ′ = = 7 . 22 45
8 35 5 . 1 10 2 . 107 4 5 . 1 4 3
所以所选键的挤压强度符合要求。 键的剪切强度效核：
[ ] t t < = ′ ′ ′ ′ ′ = = Mpa bld T 08 . 9 35
45 10 5 . 1 10 2 . 107 2 5 . 1 2 3 所以所选键的剪切强度也符合要求 综上得，所选键符合要求。
2.8 固定叶片和转子的螺栓的效核
一队转字齿盘与叶片用5个均布的螺栓联结，螺栓 2000 5783 / 16 8 - ′ T GB M ，材料位 不锈钢。
各螺栓受力 5
4 3 2 1 r r r r r T
F B + + + + =
式中 T—轴所传递的转矩；r—各螺栓中心线与转轴中心线的距离，
所以
N F B 640 5
5 . 33 10 2 . 107 3
= ′ ′ =
单个螺栓预紧力
mf
F K F B f p =
，
式中 f K —可靠性系数，取 1 . 1 = f K ；
M—接合面数目，m=1；
F—接合面摩擦系数，取f=0.15,
所以 N
F p 33 . 4693 15
. 0 1 640
1 . 1 = ′ ′ = 2
1
4
3 . 1 d F p
p
s =
式中 1 d —螺纹小径， 所以
Mpa 168 8
. 6 4
33
. 4693 3 . 1 2
= ′ ′ =
p
s ，
又
[ ] S
s s
s = ，
s s —材料屈服极限， s s =900Mpa;
S—紧螺栓联接的安全系数，取S=5，
所以 [ ] Mpa 180 5
900
= = s ，
[ ] Mpa Mpa 180 168 = < = s s ，
所以此处固定所用的螺栓符合强度要求。
2.9 支座的设计
注意的一些问题有由于铸铁的铸造性能好、 价廉和吸振能力强， 此支座采用铸造完成。 设计中要注意的一些问题有：
支座的设计主要应保证刚度、强度及稳定性。 1刚度 评定大多数支座工作能力的主要准则是刚度。 2强度 强度是评定重载支座工作性能的基本准则。 3稳定性
支座受压结构及受压弯结构都存在失稳问题。
此外，再满足强度和刚度的前提下，支座设计应尽量满足其设计中的一般要求： 1支座的重量应要求轻、成本低。
2抗振性好。把受迫振动限制在允许范围内。 3噪声小。
4温度场分布合理，热变形对精度的影响小。
5结构设计合理，工艺性良好，便于铸造、焊接和机械加工。 6结构力求便于安装与调整，方便修理和更换零部件。 7造型好。使之既适用经济，又美观大方。
参考已有均质机的支座设计，本均质机支座的结构如图2-13所示，
图 2-13 指座结构图
2.10 物料 2 进口、出口尺寸的确定
本均质机的处理量约为 h m / 15 3 （包括水在内），由 t r Q ′ ′ = n p 2 ，Q—处理量， h m / 3 ；
r—进口内径，m;n —舞料进口流速，m/s; t—时间，s. 有
mm m t Q r 0 . 21 0210 . 0 3600
3 15 = = ′ ′ = =
p pn 考虑到物料进去后有个加速，所以取d=45mm。查机械手册（新版）1 此处内螺纹选用圆柱 内螺纹G1 1/2；
对于物料出口，查机械设计手册（新版） 1 选用圆柱外螺纹 G1 1/4。
2.11 转轴的加工工艺
转轴的机械加工工艺过程如表2-5所示。
2.12 设备安装、调试与操作
在零件装配中注意以下几点要求：
① 零件在装配前必须清理和清洗干净，不得有锈蚀、切屑、油圬、着色剂和灰尘。 ② 装配完成后，拨动联轴器，若出现卡死现象，金属碰撞声等，检查后进行重新装配。 ③ 筒体外表涂黄色油漆。
再按照总装配图进行装配，在装配中注意以下几点要求：
① 零件在装配前必须清理和清洗干净，不得有氧化皮、锈蚀、切屑、油圬和灰尘等。 ② 装配前应对零、部件的主要配合尺寸，及相关精度进行复查。
③ 装配完成后，拨动联轴器，若出现卡死现象，金属碰撞声等，进行重新装配。 ④ 泵入清水循环润滑冷却，加入适量的水进行二十分钟的试验，运转平稳，无冲击。 要求各联接件、紧固件不松动。密封处、结合处无泄露。 ⑤ 底座和机身涂黄色油漆。
表2-5 转轴机械加工工艺过程
工序 号 工序 名称 工序内容要求 基面
设备 1 下料 不锈钢 1Cr17Ni2 1065 80′ F 锯床
2
车
光右端面，加工右端外形 50 77′ F ， 右端打中心孔 5 F ，保持有效总长 1060；光左端面，左端打中心孔 5 F 左端面外 形；右端外 形 50
77′ F C6140-1；
三爪 定心卡盘 3
粗车 各端 长度 和直 径
各尺寸留余量 2-3毫米 右端外形 50 77′ F ； 左端中心孔 C6140-1； 三爪
定心卡盘；尾 顶尖
4
粗车 （ 调 头） 各尺寸留余量 2-3毫米 左端外形； 右端中心孔 C6140-1； 三爪 定心卡盘；尾
顶尖
5 检验
6 热处 理
固溶 HBS150—187 7
研磨 顶尖 孔 研去两端 60°锥面的氧化皮 C6132； 三爪定 心卡盘；60° 锥面铸铁研具 8
精车
250 35′ F ， 93 42′ F ， 131 50′ F ， 2 55′ M ， 29 60′ F ，
过渡圆、倒角、形位公差及粗糙度要 求见零件图图纸
两端中心孔 C6140-1B ；卡 箍、双顶尖
9
精车 （ 调 头） 84 50′ F ， 40 55′ F ， 38 60′ F ， 352 72′ F ，过渡圆、倒角、形位公 差及粗糙度要求见零件图图纸 两端中心孔 C6140-1B ；卡 箍；双顶尖 10 精车 当圈槽 两端中心孔
C6140-1B ；卡 箍；双顶尖 11 铣
铣三处键槽
X52K ；铣床机 用抱钳 12 功螺 纹
左端螺纹 M16 深 22，孔深 24 丝锥
13 检验 检验 8、9、10、11、12工序尺寸 14 钳 去两键槽周边毛刺
15
洗涤 吹净 称重 量
16
总检 （按零件图）
总结和展望
翻阅了大量资料的基础上，对纺织浆料真空超细粉碎系统和关键技术装备进行了研究 和设计。其中重点做了一级高剪切均质机的设计，设计中许多地方参考了已有产品的设计 经验。
计中在决定其转轴和电动机的联结方式是，选择了其二者通过联轴器直接相联，如此 既减少了其所占空间，又提高了其工作效率；均质机的机筒和定子采取分离式，大大方便 了安装；对于密封的选用，考虑了多方面的因素，如卫生、装拆等，选择了机械密封、油 封和O型密封圈密封等。
由于自身知识水平及实践经验的限制，设计中有许多需要改进的地方，在次希望各位 老师给予各种指导意见。 相信随着国内高剪切均质机的迅速发展， 加之国内许多科研人员、 制造和使用厂家对剪切式均质机研制工作的重视，高剪切均质机会逐渐遍及生产和生活的 各个领域。
441 高剪切均质机总体设计
1 绪论 剪切式均质技术作为一种新型微米技术，已广泛应用于食品、医药、轻工、微生物等 诸多行业，并得到迅速发展，已成为这些行业对有关流体、半流体产品品质所必不可少的 工艺过程。 国外早在 30 年前就产生并使用均质机，且应用于生产。目前，已有美国、日本、德 国等 10 多个国家生产均质机。剪切式均质机作为均质机械中的佼佼者，也被广泛的认识 和研究。自从 1948 年德国 FLUKO 公司首次发明了应用高剪切原理制成分散乳化设备，高 剪切分散乳化设备已经出现了多种系列产品，在世界均质机械行业处于领先地位。近 40 年来，国外，特别是欧洲一些国家在高剪切分散均质机行业得到迅速发展，并在很多领域 发挥着重大作用，如化装品、制药、食品、涂料、黏合剂等。国外所研究制造的剪切式均 质设备基本上上是采用定一转子型（stator-rotor）结构作为均质头，在电机的高速驱动 下（300-10000r/min） ，物料在转子与定子之间的间隙内高速运动，形成强烈的液力剪切 和湍流，使物料在同时产生的离心、挤压、碰撞等综合作用力的协调作用力下，得到充分 的分散、乳化、破碎，达到要求的的效果。美国和德国在剪切式均质机的研究和开发方面 都取得了显著进展。如美国IKA-WERKE GMHB CO.KG生产的多系列分散均制设备；美国ROSS 公司研制的高剪切混合乳化机；德国 IKA-MASCHINENBAU 公司研制的 ULTRA 分散机；德国 YSTRAL公司生产的X40型分散搅拌机；德国公司研制的系列高剪切分散乳化剂、管线式高 剪切分散乳化剂、管式分散乳化剂、间歇式高剪切与间歇式无轴承分散乳化剂、高效强力 分散乳化剂等世界领先高科技产品。 我国的均质机研究产品是从 50 年代个别厂家开始的，最早是上海烟草机械厂仿制美 国产品，直到 80 年代才开始逐渐的生产均质机，而且大多是传统的高压均质设备。随着 国外剪切式均质机的迅速发展，近年来，国内许多科研人员，制造和使用厂家也开始重视 对剪切式均质机的研究工作。目前，已建立了与国外厂商联营、合资研制生产剪切式均质 机的公司。如上海菲鲁克（FLUKO）机电设备有限公司；中美合资南通罗斯（ROSS）混合 设备有限公司等。 现在国内有许多厂家开始生产高剪切均质机， 如东市长江机电有限公司、 上海环保设备总厂、上海威宇机电有限公司、上海市化工装备研究所生产的集混合、分散、 乳化、溶解、粉碎等功能为一体的系列剪切式均质机。 1.1 高剪切均质机的均质原理 剪切均质机基于超剪切原理，实现固相的微化和液相的乳化。目前采用剪切式均质机 主要工作部件为一级或多极的相互啮合的定转子又有数层齿圈。其均质乳化有以下方面： 1 液力剪切作用 液力剪切是指高速流动的流体本身会对流体内粒子产生强大的剪切作用，而且由于高 速流动产生剧烈的微湍流，在湍流边缘出现很高的局部速度梯度，处于这种局部速度梯度 下的粒子会受剪切而微粒化，液力剪切分层流剪切和湍流剪切。在层流区域，流体在定转 子槽道内流动时，流体内的最大流速及所受到的最大剪切力与流体流动方向上的压力梯度 成正比。当施以周期性高频脉动压力梯度时，最大速度在槽道壁面与机理道中心之间，偏 离中心，且频率增大，最大速度增大，且向壁面趋近，剪切力增大。流体在同轴圆筒之间 成为旋转流，由于两圆筒速度不同，间隙内流体层之间存在速度梯度，产生剪切力。如圆
高剪切及高压均质机理研究及其在食品工业中的应用
开发研究粮油加工与食品机械 高剪切及高压均质机理研究及其在食品工业中的应用 杨诗斌徐凯张志森 (江南大学生化与食品机械研究所) =摘要>分析了高剪切均质机与高压均质机不同的均质机理,并通过试验做出进一步论证。对食品均 质单元中选用高剪切或高压均质机有一定参考意义。 =关键词>均质;机理;食品工业;应用 中图分类号:TS203文献标识码:A 文章编号:1009-1807(2002)04-0033-03 在食品、化工、制药等行业均质技术已成为提高产品品质的关键。目前国内食品行业使用的传统均质设备多为高压均质机、胶体磨、砂磨和辊磨机等,近年来出现了新型的高剪切均质机设备。至于这些均质设备在各行业中的应用,目前尚无人进行深入系统地研究。对此,笔者针对目前主要使用的高压均质机和高剪切式均质机,从均质原理、不同物料的工艺流程以及实验数据等方面进行了对比分析研究。 1均质机理分析 液体物料分散系中分散相颗粒或液滴破碎的直接原因是受到剪切力和压力的作用。引起剪切力和压力作用的具体流体力学效应主要有层流效应、湍流效应和空穴效应。层流效应会引起分散相颗粒或液滴的剪切和拉长;湍流效应是在压力波动作用下引起分散相颗粒或液滴的随意变形;空穴效应是使形成的小气泡瞬间破碎产生冲击波,而引起剧烈搅动。 111高剪切均质机理 目前国内常用的剪切式均质机线速度多为10~ 25m/s。实践证明其均质效果并不理想。高剪切均质机指线速度达到30~40m/s的剪切式均质机,其主要工作部件为1级或多级相互啮合的定转子,每级定转子又有数层齿圈。 工作原理:转子带有叶片高速旋转产生强大的离心力场,在转子中心形成很强的负压区,料液(液液、或液固相混合物)从定转子中心被吸入,在离心力的作用下,物料由中心向四周扩散,在向四周扩散过程中,物料首先受到叶片的搅拌,并在叶片端面与定子齿圈内侧窄小间隙内受到剪切,然后进入内圈转齿与定齿的窄小间隙内,在机械力和流体力学效应的作用下,产生很大的剪切、摩擦、撞击以及物料间的相互碰撞和摩擦作用而使分散相颗粒或液滴破碎。随着转齿的线速度由内圈向外圈逐渐增高,粉碎环境不断改善,物料在向外圈运动过程中受到越来越强烈地剪切、摩擦、冲击和碰撞等作用而被粉碎得越来越细从而达到均质乳化目的。同时,在转子中心负压区,当压力低于液体的饱和蒸汽压(或空气分离压)时,产生大量气泡,气泡随液体流向定转子齿圈中被剪碎或随压力升高而溃灭。溃灭瞬间,在汽泡的中心形成一股微射流,射流速度可达100m/s,甚至300m/s,其产生的冲击力可用水锤压力公式估算,即P=Q CaC,其中Q为液体密度;Ca为液体中的声速;C为微射流速度。设C为100m/s,则产生的脉冲压力就接近200MPa,这就是空穴效应。强大的压力波可使软性、半软性颗粒被粉碎,或硬性团聚的细小颗粒被分散。 由分析可知,物料在定转子腔内被均质的机理较复杂,笔者认为剪切起主导作用,其次是空穴作用。112高压均质机理 高压均质是利用高压使得液料高速流过狭窄的缝隙时而受到强大的剪切力、液料被冲击到金属环上而产生强大撞击力以及因静压力突降与突升而产生的空穴爆炸力等等综合力的作用,把原先颗粒比较粗大的乳浊液或悬浮液加工成颗粒非常细微的稳定的乳浊液或悬浮液的过程。 被均质物料通过阀座与阀杆间大小可调的间隙h (一般为011mm)时,其流速在瞬间被加速到200~ 300m/s,从而产生巨大的压力降,当压力降低到工作温度下液体的饱和蒸汽压(或空气分离压)时,液体就开始/沸腾0,迅速/汽化0,内部产生大量汽泡。含有大量微汽泡的液体朝缝隙出口流出,流速逐渐降低,压力又随之提高,压力增加到一定值时,液体中的汽泡突然破灭而重新凝结,汽泡在瞬时大量生成和溃灭就形成了空穴现象。空穴现象似无数的微型炸弹,能量强烈释放产生强烈的高频振动,同时伴随着强烈的湍流产生的强烈的剪切力,液体中的软性、半软性颗粒就在空穴、湍流的剪切力的共同作用下被
机械毕业设计729高压均质机传动端的设计及运动仿真
摘要 本设计设计的是高压均质机动力端主要零件。首先，文章介绍了高压均质机的工作原理。流体在高压状态下通过细小缝隙时，会产生较大的剪切力、撞击力和空穴力，使流体中的固体颗粒破碎为微小颗粒，高压均质机就是利用这一原理工作的。接着，文章参考现有的均质机结构，确定了均质机主要结构参数，然后，按照高压往复泵的设计方法对高压均质机的主要零部件，如传动装置、曲轴、连杆等进行了结构设计。还有液力端泵阀的设计，并对其进行了相应的强度校核。最后，文章介绍了本次设计中还有高压均质机的运动仿真，采用了C语言程序，并对其进行了详细的说明。 关键词：高压均质机食品机械均质阀
目录 摘要 (1) 绪论 (4) 第一章均质机及其基本参数 (5) 1.1均质机的均质原理 (5) 1.2均质机的工作原理 (5) 1.3均质机的基本参数 (6) 第二章总体设计 (9) 2.1传动端结构形式的选择 (9) 2.2液力端结构形式的选择 (9) 2.3确定泵的主要结构参数 (10) 2.4原动机的选择 (12) 第三章动力端的设计计算 (14) 3.1传动装置的设计 (14) 3.2曲轴的设计 (15) 3.3连杆与其轴瓦 (15) 3.4十字头 (16) 第四章液力端零部件设计 (16) 4.1泵阀设计 (16) 第五章运动仿真 (20) 5.1 C语言程序简介 (20) 5.2传动端运动及程序 (20)
设计小结 (32) 致谢 (33) 参考资料 (34)
绪论 高压均质是一种制备超细液液乳化物或液固分散物的通用设备，被广泛应用与各行业的生产者和科技研领域。例： 一、食品饮料行业： 豆奶、花生奶、松子奶等各种植物蛋白饮料。 核桃露、杏仁露、莲子露、椰子汁等各种悬浮果汁饮料。 酸奶、均质奶、纯牛奶、甜牛奶、乳酸饮料、冰淇淋、豆奶粉等各种乳品和乳制品。 二、制药： 抗生素、各种乳剂、浆液制剂、中药制剂、花粉破碎及各种营养保健液。 三、轻工化工行业： 香精香料、化妆品、乳化硅油、感光剂、增亮剂、高级涂料、颜料、染料等。 四、生物工程技术： 对大肠杆菌、胞进行破碎，撮取其有效成分。 随着人民生活水平的提高，食品工业必将跟上时代的步伐，不仅要求食品本身的营养丰富，还对其质量、口味、外观、保存等提出了高标准,这样必然把食品工业推上一个新高潮。 食品品种繁多，本设计是主要应用于乳品工业中。它是一种特殊的高压泵，用于喷雾干燥设备中，可使液体分散成细微的雾滴，便于干燥成粉状。通过均质的炼乳、冰淇淋、代乳粉，液体中的分散项破裂成细微状态，可减少沉淀，增加粘稠性，口感细腻，并延长存放时间。均质机不仅在乳品工业和冰淇淋生产中得到广泛应用，而且还适用于医药、化工生产中。总之，在我国均质机发挥出的作用越来越大，因此需要人们对其进行深入的研究，以便设计生产。 本设计参考现有的均质机而设计，力求经济、结构合理,但肯定还有许多的不足之处，希望在老师和同学的帮助下，得到进一步的改进。
高压均质机和高速剪切均质机的原理和应用
高压均质机和高剪切均质机的区别及应用 在食品、化工、制药等行业均质技术已成为提高产品品质的关键。目前国内食品行业使用的传统均质设备多为高压均质机、胶体磨、砂磨和辊磨机等,近年来出现了新型的高剪切均质机设备。至于这些均质设备在各行业中的应用,目前尚无人进行深入系统地研究。对此,笔者针对目前主要使用的高压均质机和高剪切式均质机,从均质原理、不同物料的工艺流程以及实验数据等方面进行了对比分析研究 均质机理分析 液体物料分散系中分散相颗粒或液滴破碎的直接原因是受到剪切力和压力的作用。引起剪切力和压力作用的具体流体力学效应主要有层流效应、湍流效应和空穴效应。 层流效应会引起分散相颗粒或液滴的剪切和拉长; 湍流效应是在压力波动作用下引起分散相颗粒或液滴的随意变形; 空穴效应是使形成的小气泡瞬间破碎产生冲击波,而引起剧烈搅动。 高剪切均质机理 目前国内常用的剪切式均质机线速度多为10～25 m/ s。实践证明其均质效果并不理想。高剪切均质机指线速度达到40～66 m/ s的剪切式均质机,其主要工作部件为1级或多级相互啮合的定转子,每级定转子又有数层齿圈. 工作原理:转子带有叶片高速旋转产生强大的离心力场,在转子中心形成很强的负压区, 料液(液液、或液固相混合物)从定转子中心被吸入,在离心力的作用下,物料由中心向四周扩散,在向四周扩散过程中,物料首先受到叶片的搅拌,并在叶片端面与定子齿圈内侧窄小间隙 内受到剪切,然后进入内圈转齿与定齿的窄小间隙内,在机械力和流体力学效应的作用下,产 生很大的剪切、摩擦、撞击以及物料间的相互碰撞和摩擦作用而使分散相颗粒或液滴破碎。随着转齿的线速度由内圈向外圈逐渐增高,粉碎环境不断改善,物料在向外圈运动过程中受到越来越强烈地剪切、摩擦、冲击和碰撞等作用而被粉碎得越来越细从而达到均质乳化目的。 同时,在转子中心负压区,当压力低于液体的饱和蒸汽压(或空气分离压)时,产生大量气泡,气泡随液体流向定转子齿圈中被剪碎或随压力升高而溃灭。溃灭瞬间,在汽泡的中心形成一股微射流,射流速度可达100 m/ s ,甚至300m/ s ,其产生的冲击力可用水锤压力公式估算,即P = ρCaC ,其中ρ为液体密度; Ca为液体中的声速; C为微射流速度。设C为100 m/s ,则产生的脉冲压力就接近200MPa ,这就是空穴效应。强大的压力波可使软性、半软性颗粒被粉碎,或硬性团聚的细小颗粒被分散。 由分析可知,物料在定转子腔内被均质的机理较复杂,笔者认为剪切起主导作用,其次是 空穴作用。 高压均质机理 高压均质是利用高压使得液料高速流过狭窄的缝隙时而受到强大的剪切力、液料被冲击到金属环上而产生强大撞击力以及因静压力突降与突升而产生的空穴爆炸力等等综合力的作用,把原先颗粒比较粗大的乳浊液或悬浮液加工成颗粒非常细微的稳定的乳浊液或悬浮液的过程。被均质物料通过阀座与阀杆间大小可调的间隙h (一般为011 mm)时,其流速在瞬间被加速到200～300 m/ s ,从而产生巨大的压力降,当压力降低到工作温度下液体的饱和蒸汽压(或空气分离压)时,液体就开始“沸腾",迅速“汽化",内部产生大量汽泡。含有大量微汽泡的液体朝缝隙出口流出,流速逐渐降低,压力又随之提高,压力增加到一定值时,液体中的汽泡突然破灭而重新凝结,汽泡在瞬时大量生成和溃灭就形成了空穴现象。空穴现象似无数的微型炸弹,能量强烈释放产生强烈的高频振动,同时伴随着强烈的湍流产生的强烈的剪切力,液体
乳化设备及乳化工艺
乳化设备及乳化工艺 乳化设备及乳化工艺 一、乳化设备 乳化方法包括物理化学乳化法和机械法。目前常用的机械乳化方法包括多种，诸如管动，射流，搅拌，均质等，不同的乳化方法对应不同的设备，适用不同的需求。下面择要介绍几种： 表一乳化方法 方法作用原理能量密度操作方法 摇动湍流低间歇 管动 层流层流滞应力低-中等连续 湍流湍流低-中等连续 射流低-中等连续 搅拌简单搅拌层流滞应力、湍流低间歇、连续转子—定子混合器层流滞应力、湍流中-高间歇、连续刮刀式搅拌层流滞应力低-中等间歇、连续振荡式低间歇、连续 胶体磨层流滞应力中-高连续 高压均质机层流滞应力、湍流及气穴形成高连续 超声均质器 振动叶片湍流、气穴形成中-高连续 磁致收缩气穴形成中-高间歇、连续1、搅拌 指借助于流动中的两种或两种以上物料在彼此之间相互散布的一种操作，以实现物料的均匀混合，同时还可以促进气体溶解、强化热交换等。
1.1 搅拌混合机理 搅拌混合机理主要包括对流混合，扩散混合，剪切混合。 （1）对流混合是在搅拌容器中，通过搅拌器的旋转把机械能传给液体物料造成液体的流动，属强制对流。包括主体对流—物料大范围的循环流动；涡流对流—漩涡的对流运动。 （2）扩散混合指互溶组分中存的的混合现象，是液体分子间的均匀分布，对流混合可促进扩散混合。（3）搅拌桨将物料组分拉成愈来愈薄的料层，使某一组分原来占有区域的尺寸越来越小，达到混合的目的。高粘度物料混合过程主要靠剪切作用。 1.2 搅拌器的构造和类型 1.2.1 搅拌器的构造 搅拌器是通过搅拌使物料均匀混合的装置，主要由搅拌装置、搅拌罐和轴与轴封三大部分组成。 1.2.2 搅拌器的类型 搅拌器主要包括小面积叶片高速运转的搅拌器，诸如涡轮式、桨式搅拌器等，多适用于低粘度的物料；另外就是大面积低速运转的搅拌器，诸如框式、螺带式及行星式搅拌器等。 桨式搅拌器 桨式搅拌器是最常用的一种，桨叶由条钢制造，有平桨式和斜桨式两种。平桨式搅拌器由两片叶片平直桨叶构成，主产生径向流和切向流；斜桨式搅拌器的两叶相反折转一定角度，这样不仅可以产生轴向流，还可以减小阻力。桨式搅拌器结构简单，适用于低粘度物料的混合，当容器内液位较高时，可在同一轴上同时安装几个桨叶。 桨叶固定轴上的方式主要有三种： （1）焊接法：桨叶和轴整体焊接在一起，此结构不可拆卸清洗及更换，强度也不大，且容易打滑，主要适用小容器。 （2）螺钉连接法：通过螺钉将桨叶连接在轴上，中间有垫片。当轴式圆形的时候，主要靠桨叶和轴的摩擦力而使桨叶运动，此结构拆卸方便，但功率大时易产生滑动，故多用小功率设备中。 （3）方轴连接法：这方法主要是客服焊接法容易打滑的缺点，但轴的加工困难。 （4）方轴、螺钉连接法：为了克服焊接法的易打滑及方轴连接法的难于制造等缺点而设计的，被广泛采用。旋桨式搅拌器 旋桨式搅拌器类似于无壳的轴流泵，由2~3片旋转桨组成不同形式（见下图），桨叶是用螺母固定在轴上，螺母的拧紧方向与桨叶旋转方向相反，这样才能借阻力作用使螺母在搅拌器运转时愈来愈紧。旋转直径约为容器直径的0.2~0.3倍，以轴流混合为主，伴有切向流和径向流，但湍流程度不高。搅拌桨转速高，循环量大，适用于大容器低粘度物料的混合，该搅拌不适用粘稠物料。 涡轮式搅拌器 涡轮式搅拌器类似于无壳的离心泵，由圆盘、轴、及多块叶片组成，结构复杂，种类较多，主要有开启涡轮式和圆盘涡轮式两种（见下图） 涡轮式搅拌器转速高，一般转速为100～2000rpm，平直叶片产生强烈的径向和切线流动，通常加挡板以减小中央旋涡，同时增强因折流而引起的轴向流，工作时，搅拌液沿轴线由中心孔而进入轮内，有各小叶片工作因而加热，然后再以高速度偶轮抛出，湍流程度强，剪切力大，可将微团细化。涡轮式搅拌器适合处理中低粘度物料，混合生产能力较高，按一定的设计形式，具有较高的局部剪力效应，且易清洗，但价格
机械设计剪切机部分说明书
燕山大学 课程设计说明书 （机械系统设计及制造课程设计） 项目名称：圆盘剪切机的设计及部分零件工艺编制子题名称：装配计算及工艺卡编制 学院：机械工程学院年级专业：2010级机设2 学号： 100101010186姓名：张潇 指导教师：吴月明职称：讲师 2012-11-24
燕山大学课程设计（论文）任务书 院（系）：机械工程学院基层教学单位：机械设计 说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。 2013年 11月 23 日
燕山大学课程设计评审意见表
摘要 本文开始讲述了圆盘剪切机的发展现状和研究方法，说明了它的总体设计方案布局。主要叙述了圆盘剪切机径向间隙调整的具体结构及部分参数计算，包括三维实体设计和装配；以及键和联轴器的选择及校核，最后对整个系统中的两个重要零件进行了工艺规程的设计和二维、三维零件图的绘制。 关键词径向间隙调整装配校核工艺
目录 摘要 (1) 第1章绪论 (3) 1.1 课题背景 (3) 1.1.1圆盘式剪切机国内外的发展现状 (3) 1.1.2圆盘剪切机的类型和特点 (4) 第2章系统设计及参数设计 (5) 2.1 系统组成、布局及方案设计 (5) 2.2 刀盘径向间隙调整机构设计 (7) 2.2.1 实现运动的关键 (8) 2.3 键的尺寸的选择 (8) 2.3.1键的强度校核 (9) 2.4 联轴器的分类 (10) 2.4.1 联轴器的选择 (10) 2.4.2 联轴器的强度计算 (11) 第3章三维设计 (12) 3.1 总体三维图 (12) 3.1.1内部结构 (12) 3.2侧向间隙调整机构 (13) 3.2.1 丝杠连接 (13) 第四章关键零件工艺卡编制 (14) 结论 (23) 参考文献 (23)
均质机使用维护手册
均质机使用维护手册 1.均质机的主要结构和零部件 本机由底座和电动机、变速箱、高压泵、均质器等部件组成。 1.1 底座和电动机 底座是整机的基础，起支撑作用，由槽钢制成，它的上面装有Y型三相异步电动机，电动机在导轨上有适应位移，用以调整三角胶带的传动张紧力。装有QC型磁力起动器，对于大功率电动机，另配有电器控制箱，使之启动时起保护电网作用。 1.2 变速箱 变速箱由二级变速，首级采用三角胶带传动，以防机器特殊情况下（过载）引起机器不必要的损坏，次级采用一只或两只斜齿轮传动，与曲轴联成一体的斜齿轮带动三拐或四拐曲轴传动。曲轴通过连杆、滑块等，使三根或四根柱塞在高压泵中作往复直线运动，高压泵中的高压能量是由柱塞的往复运动而获得 变速部分各轴承均采用标准滚动轴承和特种合金材料作滑动轴承，变速箱采用大齿轮溅，通过导油孔连续润滑各档轴承，柱塞高压密封部件——由于柱塞的往复运动在高压泵中产生极大的压强，因此，柱塞往复运动处的高压密封是获得极大压强的先决条件，它由柱塞密封套、紧定螺钉、柱塞定位套、垫环、密封圈、压环等组成（图5）。本系列柱塞密封圈有V型和方型两种。 1.3 高压泵及均质阀（图2-A.B） 高压泵是机器的心脏，是粉碎和乳化的关键部件，均由特殊耐腐蚀高级合金材料制成，主要由以下部件组成 1.3.1 主泵体（图2-A） 它由三个或四个柱塞泵并联组成，它包括泵体、上下阀、高低压阀、压盖、上下兰花、柱塞等组成。当柱塞向后运动时，进料下阀门开启，将工作液料吸入，当柱塞向前运动时，下阀门关闭，上阀门被顶开，工作液被压入高压均质阀区域。 1.3.2 上下阀门与高低压阀（图2-A.B） 上下阀门由阀芯和阀门座组成，三柱塞均质有6套，上下各三套，均由特种高硬度，耐腐蚀材料制成，阀门结构设计简单，具有独特的形式，配合精密，拆装方便，具有优良的使用性能和很高的使用寿命。因长期工作阀芯和阀座配合面磨损时，出现流量减少或呈脉冲状，压力表或电流表摆动大时，就应该拆下修磨或更换。 均质阀部分有二级 第一级（高压）它是超细微粒粉碎和乳化的关键部分，当高能压缩的工作液进入高压阀座的小孔中，小孔由高压阀芯（均质杆）借弹簧，通过顶杆把它紧紧封住，而强弹簧的压力由手轮任意调节，当高压泵内柱塞压缩工作液压强大于强弹簧，阀芯被冲开，工作液由阀口作放射性喷出，以极高的能量与速度碰撞在碰撞环上，以便产生如（图3）中所述各种复合的超微粉碎与乳化作用。经过第一次作用的工作液，通过阀体中斜孔进入第二级（低压）均质阀区域，高压密封垫，高压轴封套是保证泵体和阀体与手轮座之间承受高压密封而设计的 第二级（低压）均质阀部分 它是由低压阀座、低压阀芯、低压密封垫、低压轴封套、低压手轮等组成，工作原理与第一级（高压）均质阀部分相同，主要起乳化作用。 均质阀芯和阀座长期工作，它们的配合面是要磨损的，当出现压力上不去或者粉碎效果不好时，必须拆下修磨或更换。 一级与二级均质阀各有其特点，不同的便用要求，应选择不同的均质压力差，按（图3）
高剪切均质机说明书
高剪切均质机说明书 一、摘要 均质机主要用于生物技术领域的组织分散、医药领域的样品准备、食品工业的酶处 理, ， 食品中农药残留以及兽药残留检测以及在制药工业、化妆品工业、油漆工业和石油化 工等方面。均质机采用不锈钢系统，可有效的分离护体样品表面和被包含在内的微生物均 一样品，样品装在一次性无菌均质袋中，不与仪器接触，满足快速、结果准确、重复性好 的要求。 目前，高剪切均质机主要具备结构紧凑、操作简便、性能稳定可靠、均质效果显著等 优点。为了更好的满足实际工作要求，设计者们还应努力尝试设计出能应对多种介质、实现最大自动化生产的机械设备。近年来出现各种功能独特的食品机械，在这方面我国与 国外先进水平的差距确实存在，但是正在不断缩小。国内在设计制造特种食品机械的过程 中也积累了大量的实际经验。 本次毕业设计是关于高剪切均质机的设计。首先对高剪切均质机作了简单的概述；接 着分析了各部分元件、零件的选型原则及计算方法；然后根据这些设计准则与计算选 型方法按照给定参数要求进行选型设计；接着对所选择的各主要零部件进行了校核。本次 设计主要由动力输出电机、联轴器、主轴、筒体、均质轮、端盖、轴承、密封件、紧固件、底座等部件组成。最后简单的说明了安装与维护。 本次设计代表了设计的一般过程, 难免存在各种纰漏、失误。权当一次难得的实践过程， 希望对今后的选型设计工作有一定的参考和借鉴价值。 关键词：高剪切均质机；选型设计；主要部件；养护维修。 二、Abstract Homogeneous machine is mainly used for decentralized organization in the field of biotechnology and medical field sample preparation, food industry of enzyme treatment, food pesticide residues and detection of veterinary drug residues as well as in the pharmaceutical industry, cosmetics industry, paint industry, petrochemical industry, etc.. Homogeneous machine uses the stainless steel system, which can effectively separation barrier on the surface of the sample and is contained, microbe homogenous samples, samples were packed in
食品超高压技术
食品超高压均质技术 摘要:食品工业中高压处理食品分静态超高压技术和动态超高压均质技术，本文介绍超高压均质技术的原理及其对食品的影响。 1.超高压均质技术简介 超高压食品加工有两类，第一是超高压静态处理方式，压力一般400MPa一 I000MPa。常温或较低温度下将食品放置在以水或其他液体为介质的容器里,升 压到设定值时压力，静态保持一定时间(10一30分钟),从而达到灭菌和改变食 品某些理化特性的目的。第二种是超高压动态，也就是超高压均质处理方式， 压力在looMPa一36oMPa之间。超高压均质就是液体食品高速流过狭窄的缝隙 时而受到强大的剪切力,液体被冲击到金属环上而产生强大撞击力以及因静压力 突降与突升而产生的空穴爆炸力等综合作用,把原先颗粒比较粗大的乳浊液或悬 浮液加工成颗粒非常细微的稳定的乳浊液或悬浮液的过程[1]。 传统的均质机压力一般是20一50MPa,在食品工业中应用在破裂脂肪球,形成稳 定的乳状液。超高压均质处理的压力一般达到200MPa,可以用于破碎微生物细 胞，物料受到强烈剪切，高速撞击，剧烈震荡，压力瞬间释放等动力作用,这样 不仅有超高静压杀菌相同的效果,还有均质作用[2]。 2.均质及超高压均的原理 2.1均质机理分析 均质是分散相颗粒或分散液滴破碎分散到液体物料中，而其中直接原因是受到 剪切力和压力的作用。引起剪切力和压力作用的具体流体力学效应主要有层流
效应、湍流效应和空穴效应。层流效应是引起分散相颗粒或液滴的剪切和拉长;湍流效应是在压力波动作用下引起分散相颗粒或液滴的随意变形;空穴效应是使形成的小气泡瞬间破碎产生冲击波,而引起剧烈搅动[1]。 2.2超高压均质机理 超高压均质是利用高超压使得液料高速流过狭窄的缝隙时而受到强大的剪切力、液料被冲击到金属环上而产生强大撞击力以及因静压力突降与突升而产生的空 穴爆炸力等等综合力的作用,把原先颗粒比较粗大的乳浊液或悬浮液加工成颗粒非常细微的稳定的乳浊液或悬浮液的过程。被均质物料通过阀座与阀杆间大小 可调的间隙h(一般为0.1mm)时,其流速在瞬间被加速到200～300m/s,从而产 生巨大的压力降,当压力降低到工作温度下液体的饱和蒸汽压(或空气分离压)时,液体就开始“沸腾”,迅速“汽化”,内部产生大量汽泡。含有大量微汽泡的液体朝缝隙出口流出,流速逐渐降低,压力又随之提高,压力增加到一定值时,液体中的汽泡突然破灭而重新凝结,汽泡在瞬时大量生成和溃灭就形成了空穴现象。空穴现象似无数的微型炸弹,能量强烈释放产生强烈的高频振动,同时伴随着强烈的湍流产生的强烈的剪切力,液体中的软性、半软性颗粒就在空穴、湍流的剪切力的共同作用下被粉碎成微粒,其中空穴效应所起作用被认为较大。被粉碎的微粒接着又高速冲击到冲击环上,被进一步粉碎和分散[1].[3]。 3.超高压均质作用力[4] 3.1剪切作用
高压均质机 和高剪切均质机 的区别
高压均质机和高剪切均质机的区别 在食品、化工、制药等行业均质技术已成为提高产品品质的关键。目前国内食品行业使用的传统均质设备多为高压均质机、胶体磨、砂磨和辊磨机等,近年来出现了新型的高剪切均质机设备。至于这些均质 设备在各行业中的应用,目前尚无人进行深入系统地研究。对此,笔者针对目前主要使用的高压均质机和高剪切式均质机,从均质原理、不同物料的工艺流程以及实验数据等方面进行了对比分析研究 1 均质机理分析 液体物料分散系中分散相颗粒或液滴破碎的直接原因是受到剪切力和压力的作用。引起剪切力和压力作用的具体流体力学效应主要有层流效应、湍流效应和空穴效应。层流效应会引起分散相颗粒或液滴的剪切和拉长;湍流效应是在压力波动作用下引起分散相颗粒或液滴的随意变形;空穴效应是使形成的小气泡瞬间破碎产生冲击波,而引起剧烈搅动。 高剪切均质机理 目前国内常用的剪切式均质机线速度多为10～25 m/ s。实践证明其均质效果并不理想。高剪切均质机指线速度达到30～40 m/ s的剪切式均质机,其主要工作部件为1级或多级相互啮合的定转子,每级定转子又有数层齿圈。工作原理:转子带有叶片高速旋转产生强大的离心力场,在转子中心形成很强的负压区,料液(液液、或液固相混合物)从定转子中心被吸入,在离心力的作用下,物料由中心向四周扩散,在向四周扩散过程中,物料首先受到叶片的搅拌,并在叶片端面与定子齿圈内侧窄小间隙内受到剪切,然后进入内圈转齿与定齿的窄小间隙内,在机械力和流体力学效应的作用下,产生很大的剪切、摩擦、撞击以及物料间的相互碰撞和摩擦作用而使分散相颗粒或液滴破碎。随着转齿的线速度由内圈向外圈逐渐增高,粉碎环境不断改善,物料在向外圈运动过程中受到越来越强烈地剪切、摩擦、冲击和碰撞等作用而被粉碎得越来越细从而达到均质乳化目的。同时,在转子中心负压区,当压力低于液体的饱和蒸汽压(或空气分离压)时,产生大量气泡,气泡随液体流向定转子齿圈中被剪碎或随压力升高而溃灭。溃灭瞬间,在汽泡的中心形成一股微射流,射流速度可达100 m/ s ,甚至300 m/ s ,其产生的冲击力可用水锤压力公式估算,即P = ρCaC ,其中ρ为液体密度; Ca为液体中的声速; C为微射流速度。设C为100 m/ s ,则产生的脉冲压力就接近200M Pa ,这就是空穴效应。强大的压力波可使软性、半软性颗粒被粉碎,或硬性团聚的细小颗粒被分散。 由分析可知,物料在定转子腔内被均质的机理较复杂,笔者认为剪切起主导作用,其次是空穴作用。 高压均质机理 高压均质是利用高压使得液料高速流过狭窄的缝隙时而受到强大的剪切力、液料被冲击到金属环上而产生强大撞击力以及因静压力突降与突升而产生的空穴爆炸力等等综合力的
175 高剪切均质机设计
高剪切均质机设计 1 绪论 剪切式均质技术作为一种新型微米技术，已广泛应用于食品、医药、轻工、微生物等 诸多行业，并得到迅速发展，已成为这些行业对有关流体、半流体产品品质所必不可少的 工艺过程。 国外早在 30 年前就产生并使用均质机，且应用于生产。目前，已有美国、日本、德 国等 10 多个国家生产均质机。剪切式均质机作为均质机械中的佼佼者，也被广泛的认识 和研究。自从 1948 年德国 FLUKO 公司首次发明了应用高剪切原理制成分散乳化设备，高 剪切分散乳化设备已经出现了多种系列产品，在世界均质机械行业处于领先地位。近 40 年来，国外，特别是欧洲一些国家在高剪切分散均质机行业得到迅速发展，并在很多领域 发挥着重大作用，如化装品、制药、食品、涂料、黏合剂等。国外所研究制造的剪切式均 质设备基本上上是采用定一转子型（stator-rotor）结构作为均质头，在电机的高速驱动 下（300-10000r/min） ，物料在转子与定子之间的间隙内高速运动，形成强烈的液力剪切 和湍流，使物料在同时产生的离心、挤压、碰撞等综合作用力的协调作用力下，得到充分 的分散、乳化、破碎，达到要求的的效果。美国和德国在剪切式均质机的研究和开发方面 都取得了显著进展。如美国IKA-WERKE GMHB CO.KG生产的多系列分散均制设备；美国ROSS 公司研制的高剪切混合乳化机；德国 IKA-MASCHINENBAU 公司研制的 ULTRA 分散机；德国 YSTRAL公司生产的X40型分散搅拌机；德国公司研制的系列高剪切分散乳化剂、管线式高 剪切分散乳化剂、管式分散乳化剂、间歇式高剪切与间歇式无轴承分散乳化剂、高效强力 分散乳化剂等世界领先高科技产品。 我国的均质机研究产品是从 50 年代个别厂家开始的，最早是上海烟草机械厂仿制美 国产品，直到 80 年代才开始逐渐的生产均质机，而且大多是传统的高压均质设备。随着 国外剪切式均质机的迅速发展，近年来，国内许多科研人员，制造和使用厂家也开始重视 对剪切式均质机的研究工作。目前，已建立了与国外厂商联营、合资研制生产剪切式均质 机的公司。如上海菲鲁克（FLUKO）机电设备有限公司；中美合资南通罗斯（ROSS）混合 设备有限公司等。 现在国内有许多厂家开始生产高剪切均质机， 如东市长江机电有限公司、 上海环保设备总厂、上海威宇机电有限公司、上海市化工装备研究所生产的集混合、分散、 乳化、溶解、粉碎等功能为一体的系列剪切式均质机。 1.1 高剪切均质机的均质原理 剪切均质机基于超剪切原理，实现固相的微化和液相的乳化。目前采用剪切式均质机 主要工作部件为一级或多极的相互啮合的定转子又有数层齿圈。其均质乳化有以下方面： 1 液力剪切作用 液力剪切是指高速流动的流体本身会对流体内粒子产生强大的剪切作用，而且由于高 速流动产生剧烈的微湍流，在湍流边缘出现很高的局部速度梯度，处于这种局部速度梯度 下的粒子会受剪切而微粒化，液力剪切分层流剪切和湍流剪切。在层流区域，流体在定转 子槽道内流动时，流体内的最大流速及所受到的最大剪切力与流体流动方向上的压力梯度 成正比。当施以周期性高频脉动压力梯度时，最大速度在槽道壁面与机理道中心之间，偏
剪切机的液压系统设计(一二章完结)
第一章剪切机的液压系统设计 (2) 1.1 剪切机的概述 (2) 1.1.1 剪切机介绍 (2) 1.1.2 剪切机的结构和原理 (2) 1.2 剪切机的工作过程 (2) 第二章剪切机的PLC的程序设计 (3) 2.1 PLC的特点及应用 (3) 2.1.1 PLC的概述 (3) 2.1.2 PLC的特点 (3) 2.2 PLC的选择 (4) 2.3 PLC的系统设计 (5) 2.3.1 PLC的硬件设计 (5) 2.3.2 PLC的软件设计 (6) 2.3.3剪切机液压系统工作原理说明 (7) 第三章液压系统的相关注意事项 (10) 第四章液压缸和油箱的设计描述 (10) 4.1 液压缸的描述 (10) 4.2 油箱的描述 (11) 参考文献 (12)
第一章剪切机的液压系统设计 1.1 剪切机的概述 1.1.1 剪切机介绍 剪切机是机床的一种，它采用液压驱动，安全性能可靠，操作方便。剪切机工作刀口长度：400mm、600mm、700mm、800mm、1000mm、1200mm；剪切力从63吨至400吨八个等级，适合不同规模不同要求用户。安装不须底脚螺丝，无电源的地方可用柴油机作动力。剪切机适用于金属回收加工厂、报废汽车拆解场、冶炼铸造行业，对各种形状的型钢及各种金属材料进行冷态剪断、压制翻边，以及粉末状制品、塑料、玻璃钢、绝缘材料、橡胶的压制成型。 1.1.2 剪切机的结构和原理 本文设计的剪切机是采用液压传动原理，传送带送料、压块定位夹紧、剪刀下落，通过主副油缸活塞协调往复运输完成压块夹紧和剪刀下落回程的新型设备。该机具有结构合理、噪音小、性能稳定、剪切准确、操作简便、速度可调、效率较高等特点，是一种适应于各种形状钢剪切的先进设备。剪切机由5个主要部分组成，即传送机构、油缸、液压站和电气控制系统。由液压站供给的压力油传动主副油缸活塞作协调往复运动，完成压块和剪刀的往返动作。 1.2 剪切机的工作过程 剪切机是由送料装置和剪切装置组成，主要工作过程是靠液压油带动液压马达转动再通过轴带动传送带传送来完成送料的。当料块到位后后，电磁换向阀2YA通电，液压油从无杆腔进入，压块开始下压，压住料块。当达到一定压力后，触发压力继电器，导致3YA通电，液压油进入另一个液压缸的无杆腔，剪刀开始下落，剪切料块。剪切料块后，4YA、5YA通电，同时3YA断电，此时从无杆腔回油到油箱，剪刀快速回程。当剪刀回程到一定位置后，2YA失电，液压油从无杆腔回油到油箱，压块回程，如此反复。 工作过程： 送料-压块下降-剪刀下落-剪刀回程-压块下降。 剪切机的液压系统运行过程中平稳安静，重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快，很容易实现机器的自动化等优点。
简析乳化机转速问题
https://www.wendangku.net/doc/0f16896016.html, 简析乳化机转速问题 乳化机在工业设备搅拌系统中据有主要的效果，特殊是在固液夹杂、液液夹杂、油水乳化、涣散均质、剪切研磨方面有着极端主要的使用。之所以称其为乳化机是应为可以完成乳化的效果。油水两相介质的彻底夹杂后构成乳液，分为油包水或水包油两种系统，要完成乳化，有至少两方面的要求：一是激烈的机械切割涣散效果，将水相与油相的流体介质还切割打散为小颗粒，然后再汇拢兼并时就有相互浸透掺混，构成乳液。二是适宜的乳化剂，在油水分子间充任序言桥梁的效果，经过其电荷及分子间力的效果，使油水夹杂乳液可以依照我们所需望的工夫不变寄存。 目前乳化机的使用不单单局限于“乳化”，因为其共同的剪切效果，对粉粒体在液体中的破碎摧毁撞击最终细化到幻想的粒径，然后使固体质充沛掺混到液体中并构成相对不变的悬浮液，这种进程也就是“涣散”。当然与乳化剂一样，添加了涣散剂后，悬浮液的不变性就能获得加强。当某种固体物质经过必然工夫与液体的接触可以被液体彻底消融，那么，经剪切撞击而构成的小颗料将更快地被液体所消融，由于其比外表积增大了很多倍了。当人们习气了经过高压均质机（紧缩、高压霎时释放、射流撞击）来获得微细颗粒后，“细化”就与“均质”划上了等号，因此乳化机对物料的细化及充沛掺混的效果也就是“均质”的进程了。所以，我们也可以把乳化机称为均质机，为便于区分，普通可冠于高速或许高剪切均质机，以致于对乳化机有良多种叫法：真空均质乳化机、高剪切乳化机、高剪切均质机、高剪切乳化机、高剪切均质乳化机、高剪切均质分散乳化机、真空乳化机、管线式乳化机等等。 乳化机的剪切效果的强弱直接影响到最终细度，经由剖析，首要与刀刃尖利水平，硬度，转定子间隙，切割的两刀口的相对活动速度及答应经过的粒径等有关，凡间状况下，刀刃尖利水平、硬度、转定子间隙及答应经过的粒径根本已定型或不想改动了，那么，刀口的相对活动速度就是最有影响的要素，显示为转子的圆周线速度（由于定子是不动的），该线速度高，则对径向活动的流体的切割或撞击的密度就高，因此细化效果就强，反之亦然。但该线速度不是越大越好的，当到达很高值时，有构成阻挠活动的趋向（就象身手高强的军人可以转变刀剑来抵御射来的箭一样），因此流质变得很小，而发烧很高，有些物料反过来又集聚集，使后果并不睬想。那么平常我们说的搅拌转速能否就是剪切速度呢？学过高中物理的都晓得，速度分为角速度和线速度，剪切速度当然是指线速度，线速度=角速度×直径×π，所以，为什么工业出产用的乳化机的转速（角速度）普通只有3000rpm 或许1500rpm，而实行室乳化机转速有10000rpm 或280000rpm之高，就是思索了直径的要素，然后使两者剪切线速度接近，最终的结果也就接近了。从另一个角度来看，实行室做实验的特点是量少，因此转定子的物理尺寸要顺应对应的少数的话，直径必定就小，为了补偿因直径小对线速度的负面影响，必定要进步转子的角速度，由此就构成了实行仪器的“高转速”了。 从以上可以看出，乳化机的转速（角速度）是要与实践处置量结合思索的，然则居于现有加工程度及出产经济性，18.5KW 以下的常采用2 极电机的3000rpm 转速，而22KW 到55KW 凡间为4 极电机的1500rpm，超越75KW 就可以思索6 极电机的1000rpm 了。 乳化机的购置应尽量选择有口碑和有丰厚经历的公司的产物，如无锡德瑞包装，其真空均质乳化机质量牢靠，做工精密，材质有包管，要害部件采用耐磨性保护秘密设计，交换性好，维护本钱低，寿命长，效劳好，在行业中有普遍的影响力。
(完整版)1.6MN上切式剪切机机构设计(1)
机械系统设计 活动连杆剪切机项目汇报 学院：机械工程学院 班级：机设2班 小组成员：郝岩李逸然李俊杰 王岩贾庆超李博 陈冲商周一凡 指导教师: 翟富刚 2016年10月21号
目录 绪论 (3) 一、工作原理 (4) 1.1活动连杆上切式平行刀片剪切机工作原理 (4) 二、剪切机结构参数 (5) 2.1刀片行程 (5) 2.2、刀片尺寸 (6) 2.3剪切机的理论空行程次数 (6) 三、力能参数计算 (7) 3.1剪切过程分析 (7) 3.2单位剪切阻力曲线与剪切力、剪切功 (8) 3.3静力矩 (10) 3.4电动机功率的预选 (10) 四、实例分析 (11) 五、参考资料 (12)
绪论 剪切机是机床的一种，它采用液压驱动，安全性能可靠，操作方便。剪切机适用于金属回收加工厂、报废汽车拆解场、冶炼铸造行业，对各种形状的型钢及各种金属材料进行冷态剪断、压制翻边，以及粉末状制品、塑料、玻璃钢、绝缘材料、橡胶的压制成型。 在轧制生产过程中，大断面钢锭和钢坯经过轧制后，其断面变小，长度增加。为了满足后续工序和产品尺寸规格的要求，各种钢材生产工艺过程中必须有剪切工序，剪切机的用途就是用来剪切定尺切头、切尾、切边、切试样及切除轧件的局部缺陷等。 剪切机特点具有：1、采用液压驱动，安全性能可靠，操作方便。2、电机按需求采用可编程控制器。3、液压系统采用先进的插装阀或滑阀系统控制，实行按钮集中操作的液压机。4、其压力、速度和行程可根据工艺需要进行调节，并能完成压制成型和定型两种工艺方式。5、安装不须底脚螺丝。6、无电源的地方可用柴油机作动力 根据剪切机刀片形状、配置以及剪切方式。剪切机可分为平行刀片剪切机、斜刀片剪切机、圆盘式剪切机和飞剪机。根据剪切轧件时刀片的运动特点，平行刀片剪切机可分为上切式和下切式两大类。其中活动连杆上切式剪切机具有操作速度快，实际剪切次数多，活连杆取代传统离合器，适应不同的剪切工况要求（如弯头轧件）等优点。
高压均质机机械传动部分设计 机械毕业论文_
1 引言 1.1 均质机的现状与发展 均质技术是一项应用相当广泛的细化分散技术，广泛应用于乳品、饮料、食品、化妆品和化工行业等。所谓均质，就是将液态物料中的固体颗粒打碎，使固体颗粒实现超细化，并形成均匀的悬浮乳化液的工艺过程。多年来．均质技术一直未有重大的突破，应用最多、最广泛的仍然是高压均质技术，其原因是高压均质技术比较成熟．物科经均质后，平均粒径一般可以达到lUm以下，效果较好。均质机的作用主要有：提高产品的均匀度和稳定性、增加保质期、减少反应时间从而节省大量催化剂或添加剂、改变产品的稠度改善产品的口味和色泽等等，均质机广泛应用于食品、乳品、饮料、制药、精细化工和生物技术等领域的生产、科研和技术开发。 随着我国国民经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高，我国均质业得到了飞跃发展，已经成为我国国民经济的支柱产业。但是我国研制并生产均质机械比较落后，国外相比，起步晚、发展比较慢。至今，许多行业仍普遍采用传统的高压均质机。我国的均质机研制并生产是从50年代开始的，直到80年代才开始逐渐的生产均质机，而且大多是传统的高压均质设备。水平相对比较低，无论是材料选择，加上精度、使用寿命、规格品种、应用领域及能源消耗，都与国际先进水平有着不小的差距，这显示我国均质机产业的发展任重而道远。 中、高压均质机，因加工工艺和材料等原因，在我国一直是空白。随着奶制品、饮料、化工、制药等行业新产品研制、生产的需要,上海科技大学七十年代末在国内率先进行了高压均质机的研制工作，八十年代初研制成功。从此，我国均质机生产逐步步入了快速发展时期。国产低压、中压、高压各种规格的均质机相继投放市场，极大地满足了我国各行各业的生产需求。 随着人们对均质乳化作用的不断认识和研究，均质技术得到了迅猛的发展，相应地出现了多种不形式的均质机，其中典型的有高低压均质机、离心式均质机、胶体磨、超声波均质机和剪切式均质机。它们已在食品、制药、化妆品等行业中得到广泛应用，不同形式均质机的使用范围有所不同，我们可以根据物料的浓度、粘度等特性的不同，选择相应的均质设备。离心式均质机、超声均质机由于其结构复杂、成本高、能耗大、维修不方便等缺点，使得它们的应用有一定的局限性。近年来，高压均质机，以其独特的