混合操作在工業(yè)生產(chǎn)中非常普遍，從基本的化學(xué)工業(yè)到精細(xì)化工工業(yè)，從材料生產(chǎn)與加工到高樓大廈的平地而起、橋梁的兩岸架接，都不能缺少混合操作，特別在陶瓷、冶金、軍工、醫(yī)藥、食品、飼料等行業(yè)更加突出。由于混合操作的普遍性和重要性，近年來(lái)混合機(jī)的發(fā)展也十分迅速，對(duì)其性能的研究也隨之增多。但對(duì)混合機(jī)的分類和現(xiàn)狀卻沒(méi)有很好的歸類，本文將對(duì)混合機(jī)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展進(jìn)行一個(gè)系統(tǒng)的概括。
1 混合機(jī)的簡(jiǎn)單分類及其特點(diǎn)
混合機(jī)的分類可以從很多角度來(lái)看，角度不同，分類也不同。
1.1 從機(jī)器的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)方式來(lái)分：
1.1.1按筒體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可分為筒體靜止型混合機(jī)（如單螺旋混合機(jī)、犁刀式混合機(jī)等）、筒體運(yùn)動(dòng)型混合機(jī)（如搖滾運(yùn)動(dòng)混合機(jī)、V型混合機(jī)等）。筒體靜止型混合機(jī)內(nèi)會(huì)設(shè)有攪拌裝置，加強(qiáng)了對(duì)組分間的強(qiáng)制性混合，混合效果較好，對(duì)物性要求較低。但動(dòng)力消耗較大，攪拌裝置易磨損。筒體運(yùn)動(dòng)型混合機(jī)對(duì)流動(dòng)性好，物性相近的組分間混合較好，要求要有堅(jiān)實(shí)的固定基礎(chǔ)，停機(jī)時(shí)慣性大，延長(zhǎng)了混合時(shí)間。
1.1.2按筒體的封密程度可分為全開放式（如臥式螺帶式混合機(jī)、雙軸臥式混合機(jī)等）、半開放式（如自落式軸向進(jìn)出料混合機(jī)等）、和封閉式混合機(jī)（如三維運(yùn)動(dòng)混合機(jī)、腰鼓式混合機(jī)等）。全開放式混合機(jī)一般采用傾翻式卸料，混合的組分對(duì)周圍環(huán)境要求不高，不怕被污染。半開放式混合機(jī)軸向進(jìn)、出料，可以進(jìn)行連續(xù)作業(yè)，機(jī)械化程度較高。封閉式混合機(jī)用于各組分對(duì)環(huán)境要求高，怕污染或組分中有流體的混合操作，這類混合機(jī)可以方便控制混合的條件，有利于混合高質(zhì)量完成。
1.1.3按主軸的安裝方向可分為立式混合機(jī)（如SCH型立式雙螺帶混合機(jī)、DSH型懸臂非對(duì)稱雙螺旋混合機(jī)、雙漿行星立式混合機(jī)等）和臥式混合機(jī)（如臥式雙螺帶混合機(jī)、臥式雙軸漿葉式混合機(jī)等）。立式混合機(jī)混合的各組分較均勻，動(dòng)力消耗小，占用的空間也較小，但混合時(shí)間要求較長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低且卸料不充分，給接下來(lái)的混合效果帶來(lái)影響。相比之下，臥式混合機(jī)混合質(zhì)量好，組分在機(jī)室內(nèi)相對(duì)運(yùn)動(dòng)快，卸料速度快，混合效率高，但其占用的空間大，制造比較難。
1.1.4按運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可分為連續(xù)式和間歇式混合機(jī)（如圓錐型立式混合機(jī)、回轉(zhuǎn)筒式混合機(jī)等）。連續(xù)式混合機(jī)具有一系列的配套設(shè)備，按照設(shè)計(jì)好的流程加料、混合、卸料，可能節(jié)省時(shí)間，提高效率，但系統(tǒng)復(fù)雜，機(jī)器成本高，在一些大型、機(jī)械化程度高的工業(yè)中常用。間歇式混合機(jī)由于加料和卸料不連續(xù)，會(huì)加長(zhǎng)作業(yè)時(shí)間，降低生產(chǎn)率。但機(jī)械成本較低，人為控制方便。
1.2從混合物的狀態(tài)可分為3種形式：
1.2.1固體混合機(jī)固體混合機(jī)相對(duì)比較多，如普通立式螺旋混合機(jī)、臥式螺帶混合機(jī)等。固體混合機(jī)一般對(duì)密封性要求不高，但也有一些由于混合成分要求極高的安全性，如藥品混合、食品混合等。因此，這類混合機(jī)要具有良好的密封性，來(lái)保證制作產(chǎn)品的要求。
1.2.2 流體混合機(jī)
流體混合機(jī)一般是筒體固定型，帶有攪拌裝置，這樣的混合機(jī)相對(duì)而言，對(duì)筒體的沖擊較小，動(dòng)力消耗也較小。相對(duì)固體混合機(jī)，流體混合機(jī)對(duì)密封性要求要高，這樣就無(wú)形中增加了機(jī)器的成本。
1.2.3 固液混合機(jī)
大多數(shù)混合都是固液混合，只是各組分所占比例大小而已，很少有純的固-固混合或液-液混合，因些這類混合機(jī)應(yīng)用很廣，發(fā)展的也極為迅速。很多工業(yè)領(lǐng)域都會(huì)應(yīng)用到形狀各異、運(yùn)動(dòng)不一的固液混合機(jī)。
2 幾種常用混合機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀
2.1 混合機(jī)在國(guó)外的發(fā)展
Maureen L.Rathod等人在雙軸攪拌機(jī)中，對(duì)影響非牛頓體混合效率的2個(gè)因素（雙軸攪拌機(jī)的幾構(gòu)參數(shù)和操作條件）進(jìn)行了研究。利用三維有限元的模擬仿真，對(duì)剪切率、速率等數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，對(duì)雙軸攪拌機(jī)的漿葉作了創(chuàng)新，新型漿葉極大地提高了混合組分的軸向流速和剪切率。Paul W.Cleary[用離散元軟件（DEM）對(duì)犁鏵式混合機(jī)中微粒的混合過(guò)程進(jìn)行模擬，從而分析實(shí)驗(yàn)機(jī)的混合性能，采用更接近真實(shí)微粒形狀和物理參數(shù)的仿真顆粒來(lái)進(jìn)行模擬，得出了微粒形狀參數(shù)對(duì)模擬混合過(guò)程十分重要的結(jié)論，因此，對(duì)真實(shí)混合機(jī)的性能評(píng)價(jià)也同樣重要。Branda Remy等人研究了粗糙度對(duì)葉片式混合機(jī)混合效的影響。采用粒子圖像測(cè)速技術(shù)和離散單元法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和模擬，分別改變了混合微粒表面和筒壁內(nèi)表面的粗糙度，來(lái)研究無(wú)粘性微?；旌线^(guò)程，結(jié)果表明，粗糙度對(duì)混合效果也有影響，特別是混合過(guò)程中粒子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。
2.2 混合機(jī)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展
三維運(yùn)動(dòng)混合機(jī)。劉定煒研究并設(shè)計(jì)了SHS200三維運(yùn)動(dòng)混合機(jī)，研究從混合機(jī)的性能及影響混合效果的主要因素入手，從理論上分析混合機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡，從而確定其運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)參數(shù)，然后以分析結(jié)果為依據(jù)，對(duì)構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)算及部件設(shè)計(jì)。該研究結(jié)果可為新型三維運(yùn)動(dòng)混合機(jī)設(shè)計(jì)提供參考。鄧穎對(duì)三維運(yùn)動(dòng)混合機(jī)性能及其影響因素進(jìn)行了研究，將V型混合機(jī)和三維運(yùn)動(dòng)混合進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，得出三維運(yùn)動(dòng)混合機(jī)的優(yōu)勢(shì)，為以后選擇混合機(jī)類型提供了依據(jù)。胡靜波等人借助三維運(yùn)動(dòng)仿真軟件(ADAMS)，模擬了三維運(yùn)動(dòng)混合機(jī)的工作時(shí)的運(yùn)動(dòng)，主要對(duì)主動(dòng)軸和從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速，從動(dòng)軸的徑向竄動(dòng)，主、從動(dòng)拔叉的角速度等進(jìn)行了分析，仿真分析的結(jié)果在三維運(yùn)動(dòng)混合機(jī)的設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)分析上提供了理論依據(jù)。
雙臥軸混合機(jī)。崔冬等人對(duì)雙臥軸葉片式混合機(jī)的性能參數(shù)（如最佳工作轉(zhuǎn)數(shù)、填充系數(shù)等）與設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)行了闡述，從工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2方面進(jìn)行分析，指出雙臥軸葉片式混合機(jī)在使用過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題，為合理應(yīng)用、保護(hù)混合機(jī)及設(shè)計(jì)方面提供了參考。王德福優(yōu)化了雙臥軸式全混合日糧混合機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)及其結(jié)構(gòu)，并用二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法對(duì)混合效果的評(píng)價(jià)指標(biāo)（變異系數(shù)）進(jìn)行了測(cè)量計(jì)算與分析，得出了雙臥軸的轉(zhuǎn)速是影響其性能的最主要因素，同時(shí)也為混合機(jī)性能的評(píng)價(jià)提供了方法。
圓筒混合機(jī)。楊文龍等人主要針對(duì)圓筒混合機(jī)的擋輪、充氣膠輪、揚(yáng)料板等幾方面現(xiàn)存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，并對(duì)其進(jìn)行了合理地改造。改造后的混合機(jī)運(yùn)動(dòng)更加平衡，工作連續(xù)性更強(qiáng)，大幅度降低了職工的工作強(qiáng)度，保證了燒結(jié)工藝的控制。萬(wàn)書華利用離散元（EDEM）和運(yùn)動(dòng)仿真（ADAMS）2 大軟件對(duì)圓筒混合機(jī)進(jìn)行了研究，從結(jié)構(gòu)力學(xué)和材料力學(xué)方面分析輪胎軸向受力，又從動(dòng)力學(xué)理論上驗(yàn)證新型混合機(jī)的可行性和合理性，借助現(xiàn)代優(yōu)化理論，分別優(yōu)化計(jì)算了混合機(jī)的徑向接觸角和軸向輪胎分布，從而提高其使壽命。新型圓筒混合機(jī)的研究，為以后圓筒混合機(jī)的設(shè)計(jì)與性能分析提供了以參考。孫其誠(chéng)等人對(duì)水平圓型混合機(jī)中顆粒的混合進(jìn)行了模擬，分析了混合機(jī)內(nèi)顆粒流型的變化規(guī)律和混合曲線，分析結(jié)果同實(shí)駐驗(yàn)結(jié)果吻合很好，對(duì)揭示混合機(jī)內(nèi)部的粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律有很在的幫助。
3 總結(jié)
由于混合操作在各工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，各種類型的混合機(jī)相繼出現(xiàn)，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來(lái)越高，混合機(jī)的性能（混合均勻度、混合時(shí)間等）也應(yīng)隨之提高，為了實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效率、低成本的目標(biāo)，目前對(duì)各類型的混合機(jī)的研究還在不斷前行中，所以混合機(jī)的設(shè)計(jì)還存在很大的提升空間。我國(guó)現(xiàn)階段對(duì)混合機(jī)的研究與優(yōu)化大部分停留在對(duì)已有的混合機(jī)進(jìn)行改進(jìn)上，修改其參數(shù)，從而來(lái)提高其性能，對(duì)新型混合機(jī)的設(shè)計(jì)少之又少。因此，在研究已有的混合機(jī)的基礎(chǔ)上，應(yīng)不斷創(chuàng)新，開發(fā)出新類型混合機(jī)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)混合質(zhì)量的高要求，提高生產(chǎn)率，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
