電壓力鍋設計－機械.doc

第 10 頁 共 16 頁目 錄緒論 3第一章 壓力鍋的工作方式和安全使用4 11、自動壓力電飯鍋工作方式和工作過程 4 1.2、電飯鍋工作方式 51.3、壓力鍋工作方式 5 1.4、壓力電飯鍋工作方式 51.5使用壓力鍋的安全常識 5第二章 自動電壓力鍋的結構特點 72.1結構特點 7 第三章 自動電壓力鍋參數(shù)設置 83.1 鍋體結構設計參數(shù) 83.2 鍋本體設計計算 8 第四章 壓力鍋安全及性能要求 9 4.1 工稱工作壓力 9 4.2 安全壓力 9 4.3 破壞壓力 9 4.4 開合蓋安全性 9第五章 自動電壓力鍋工作原理 10第六章 傳感器選用及參數(shù)選擇及相關控制系統(tǒng)原理簡介10 6.1壓力控制方法的選擇 10第七章 結束語 11畢業(yè)設計小結 12致謝信 13參考文獻 14緒綸摘要：本文主要介紹了壓力電飯鍋加熱線圈加熱時間、溫度的控制以及經(jīng)過壓力控制數(shù)學模型程序運算后達到所需的壓力，實現(xiàn)普通壓力鍋和電飯鍋兩者功能的綜合利用。關鍵詞：電壓力鍋 電飯鍋 普通壓力鍋和普通電飯鍋是兩種常見的家用電器，都是為了加工食用物品，兩者在結構、功能、使用方法上有相似之處，也有不同之處。首先是兩者加工原理、方法和范疇的不同。普通壓力鍋采用密閉容器加熱后形成高壓，而食物在高壓下易于成熟的原理，主要適用于解決難加工食物的加工（主要是肉類食品），加熱到一定時間后撤火保壓，一定時間后加工結束，即可食用；普通電飯鍋是在常壓容器下，對食物直接進行加熱加工（主要是易加工的谷類食品），主要加工成飯的形式，其加熱過程分為兩個階段：加熱到設定的溫度后保溫，保溫一定時普通壓力鍋和普通電飯鍋是兩種常見的家用電器，都是為了加工食用物品，兩者在結構、功能、使用方法上有相似之處，也有不同之處。首先是兩者加工原理、方法和范疇的不同。普通壓力鍋采用密閉容器加熱后形成高壓，而食物在高壓下易于成熟的原理，主要適用于解決難加工食物的加工（主要是肉類食品），加熱到一定時間后撤火保壓，一定時間后加工結束，即可食用；普通電飯鍋是在常壓容器下，對食物直接進行加熱加工（主要是易加工的谷類食品），主要加工間后，加工即可完成。其次是兩者加熱熱源及其相應的加熱時間的不同。壓力鍋主要采用燃氣加熱，加熱溫度高而加熱時間短；電飯鍋為電加熱，加熱速度慢而加熱時間相對較長。對兩者進行比較后可以發(fā)現(xiàn)：一方面，兩者在功能上具有一定的延續(xù)性，即壓力鍋是電飯鍋功能的延續(xù)；另一方面，兩者在功能上又具有一定的兼容性，即壓力鍋能完成電飯鍋的某些功能，而電飯鍋也能完成壓力鍋的某些功能。實際使用中由于兩者設計時功能的側重點不同，各自有了一定的分工，在結構、使用和功能上有了一定的區(qū)別，因此將二者的優(yōu)點結合起來形成一個整體，不失為一種好的設計思路 普通壓力鍋和普通電飯鍋是兩種常見的家用電器，都是為了加工食用物品，兩者在結構、功能、使用方法上有相似之處，也有不同之處。對兩者進行比較后可以發(fā)現(xiàn)：一方面，兩者在功能上具有一定的延續(xù)性，即壓力鍋是電飯鍋功能的延續(xù)；另一方面，兩者在功能上又具有一定的兼容性，即壓力鍋能完成電飯鍋的某些功能，而電飯鍋也能完成壓力鍋的某些功能。實際使用中由于兩者設計時功能的側重點不同，各自有了一定的分工，在結構、使用和功能上有了一定的區(qū)別，因此將二者的優(yōu)點結合起來形成一個整體，不失為一種好的設計思路。使用電壓力鍋不僅能縮短做飯時間，而且高壓殺菌及保持飯菜的原汁原味，尤其適宜燉肉、燉魚和煲骨湯，其鮮美酥軟程度非一般炊具所能比，其根本原因是: 1)電壓力鍋利用電加熱產(chǎn)生35-85 kPa氣壓以提升鍋內(nèi)溫度，從而使鍋內(nèi)溫度高達124C。2)使用電壓力鍋，不受外界氣壓的影響。在海拔較高的高原地區(qū)，同樣保持良好的使用性能。3)電壓力鍋在烹飪過程中，鍋內(nèi)液體不會溢出鍋外，而且具有自動保溫和定時切斷電源等功能。4)電壓力鍋配置有浮子閥、排氣閥、安全閥、防堵罩、超溫熔斷器等裝置，防止由于鍋內(nèi)溫度過高而爆炸，使用安全可靠。5)使用雙層鍋體，保溫性能好。內(nèi)鍋采用2-3mm特厚不銹鋼制成，機械性能優(yōu)，傳熱均勻，內(nèi)鍋壁涂覆不粘層，烹飪食品不會燒焦且易清洗第一章 壓力鍋的工作方式和安全使用1.1、自動壓力電飯鍋工作方式和工作過程按下啟動按鈕，單片機上電自檢，檢測各傳感器、加熱元件、開關狀態(tài)是否正常，不正常則發(fā)出報警，正常則可以輸入壓力、總工作時間等參數(shù)，確認后則接受壓力、溫度傳感器檢測的壓力、溫度初值（也是外界溫度），作為程序控制的原始數(shù)據(jù)儲存到單片機的RAM中。此時單片機接通電磁開關，主加熱線圈開始加熱；此后每15秒檢測壓力、溫度實時值3次，據(jù)此計算壓力、溫度的變化速度和加速度值（也是確認選擇的工作方式的依據(jù)），進一步計算出此次所加工食物需要的能量值，同時根據(jù)總工作時間分配總加熱時間和總保溫或保壓時間。每次計算出的結果可能是不一致的，取5次運算平均值作為確定值；然后根據(jù)選擇的工作方式進行加工，時間到則發(fā)出保溫或保壓信號，導通雙向可控硅，保溫線圈開始工作。12、電飯鍋工作方式在電飯鍋工作方式下，手動泄壓閥打開，壓力值為默認值。當加熱盤溫度達到70時，切斷主加熱線圈，接通次加熱線圈進行保溫，使被加工食物充分吸收水分，一定時間后切斷次加熱線圈，再次接通主加熱線圈繼續(xù)加熱，直到加熱盤溫度達到103后保溫（切斷主加熱線圈，接通次加熱線圈），當加熱盤溫度下降到70時再次加熱，103再保溫，直到總加熱時間終了。為保證安全加工，以溫度為安全標準，溫度超過105時則切斷電源，如果溫度傳感器失效，單片機在5秒內(nèi)檢測不到壓力和溫度信號時也切斷電源。13、壓力鍋工作方式在壓力鍋工作方式下，泄壓閥閉合，壓力值為設定值。壓力達到設定值的75%時，切斷主加熱線圈，接通次加熱線圈進行保溫，使被加工食物充分均勻溫度和分解，一定時間后切斷次加熱線圈，再次接通主加熱線圈繼續(xù)加熱（可能不止一次），直到加熱盤溫度達103后保溫保壓（切斷主加熱線圈，接通次加熱線圈）。如果壓力值或溫度值沒有達到設定值，則進入保溫狀態(tài)；如果壓力已接近或達到設定值，則直接切斷電源；當加熱盤溫度下降到70時再次加熱，循環(huán)以上過程，直到總工作時間終了。為保證安全，以壓力為標準，單片機在5秒內(nèi)檢測不到壓力和溫度信號時也切斷電源。14、壓力電飯鍋工作方式當泄壓閥未打開，又沒有輸入一定的壓力值時的工作方式。單片機在工作開始后會根據(jù)壓力變化速度和加速度值判斷所選擇的工作方式并確認。以上情況時則按壓力鍋工作方式工作，以保證加工過程的安全。15使用壓力鍋的安全常識：（1）壓力鍋的使用壽命為什么限定8年？ 壓力鍋使用多年后，經(jīng)高溫高壓，鋁合金晶體的結構會發(fā)生一定的變化，材質(zhì)邊疏松，強度下降，但這些變化很細微，一般肉眼難以察覺。針對上述情況，國家規(guī)定壓力鍋使用年限按每天1小時計算，其使用壽命為8年。（2） 什么壓力鍋要在排氣管冒氣后再扣上限壓閥？一是冷鍋直接扣上安全閥后，冷氣排不出去，食物不易松軟，二是如直接扣閥，不易發(fā)覺排氣管是否通暢，且冷鍋扣閥容易引起保險裝置被堵塞。所以，幾乎所有壓力鍋廠均要求用戶在排氣管冒氣后在扣限壓閥。（3） 力鍋為什么不能干燒？ 壓力鍋和其他家庭炊具不一樣，它要承受較高的工作壓力，并通過鍋蓋與鍋身的鍋牙強度來承受這些壓力。有些消費者不了解這些情況，將壓力鍋用語烙餅，爆米花或不小心煮干鍋內(nèi)水分引起干燒，使鋁材變軟，鍋牙強度達不到規(guī)定的要求安全性能下降。所以壓力鍋不允許干燒，不小心嚴重干燒后的壓力鍋就不能再作為壓力鍋使用。（4） 壓力鍋限壓閥排氣后能否繼續(xù)用大火烹飪？不宜用大火繼續(xù)烹飪，壓力鍋限壓閥穩(wěn)定排氣后應關小火源，這是因為繼續(xù)使用大火鍋內(nèi)會劇烈沸騰，容易堵住排氣管，同時也浪費資源，待限壓閥排氣后，改用小火，使用小火保持限壓閥間歇排氣，同樣可以保持鍋內(nèi)壓力不變，不會應小火延長烹飪時間。（5） 開合蓋安全裝置是怎樣起安全作用的？安全板，彈簧手柄，止開閥共同完成合蓋安全功能。當鍋內(nèi)有5KPA以上壓力時，由于止開桿沒有下降，從而鎖住安全板，使其無法后移，下手柄的導向塊阻止手柄轉動，達到有氣壓不能開蓋，達到安全目的。（6）防堵罩的作用是什么？排氣管是壓力鍋正常工作時的排氣裝置。排氣管孔徑較細，鍋內(nèi)有壓力，排氣時容易被堵。防堵罩裝在排氣管底部起濾和緩沖作用。防堵罩大大降低了排氣管被堵的可能性。（7）彈簧安全閥的作用是什么？ 彈簧安全閥是限定壓力國在安全壓力范圍內(nèi)排氣，保證安全使用的裝置。彈簧的結構，性能是該閥的關鍵。彈簧安全閥是針對排氣管由于誤誤操作或未清洗堵塞而設立的裝置。2 自動電壓力鍋結構特點21 結構特點該自動壓力鍋的結構如圖1、2所示。它主要由外鍋、內(nèi)郭、鍋蓋、內(nèi)鍋、密封圈、浮子閥、限壓放氣閥、電熱盤、控制盒、調(diào)壓旋鈕、按鍵和指示燈主成。壓力傳感器內(nèi)鍋蓋外鍋蓋線路板鉸鏈泄壓閥壓鉤外鍋外殼內(nèi)鍋加熱盤保溫層 溫度 傳感器地腳 線圈電磁開關電源插座 操作面板圖(2)自動壓力電飯鍋結構平面圖外鍋采用耐熱塑料作外層、不銹鋼做鍋體組成雙層結構，既降低外鍋表面溫度，又能達到保溫節(jié)能效果。其斷口沒有鎖扣能與鍋蓋匹配鎖牢，底部安裝電熱盤，表面涂覆一層不粘層，便于清潔?？刂坪醒b有調(diào)壓旋紐、按鍵和加熱、保溫指示燈。鍋蓋也是塑料、不銹鋼雙層結構，面上設置塑料提手。鍋蓋的開合采用外旋式自動鎖定、動態(tài)密封和彈性力控結構。鍋蓋設置雙重安全保護裝置，浮子閥、限壓放氣閥安裝在鍋蓋面上，當鍋內(nèi)壓力過高，達到限壓值時，限壓放氣閥自動排氣限壓，確保使用安全。內(nèi)鍋與電飯鍋用的鋁合金內(nèi)鍋相同，內(nèi)壁有刻度線，表面涂覆不粘層，既不粘食物有易于清潔。第三章 自動電壓力鍋數(shù)設置鍋體由內(nèi)鍋和外鍋組成，內(nèi)鍋材料采用不銹鋼板材沖壓制成，外鍋材料采用優(yōu)質(zhì)結構鋼板材沖壓或鈑金加工制成，由最高安全壓力要求計算板材厚度；鍋外殼采用不銹鋼薄板或普通結構鋼材料鈑金加工制成。電壓力鍋在以單片機作為主控核心元件的控制系統(tǒng)作用下實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集運算并發(fā)出控制功能，單片機采用8031或8051或其他常用的芯片。3.1.鍋體結構設計參數(shù)如下：鍋體最高安全壓力：=120Kpa；正常工作壓力=50Kpa；最大泄壓閥壓力=80Kpa；電加熱盤工作功率：1000W；工作電壓：220V，50Hz，工頻電。最大工作時間：2小時；內(nèi)鍋材料：防酸堿不銹鋼；內(nèi)鍋容積：3.5L；內(nèi)鍋直徑：20cm。3.2鍋本體設計計算：（1）內(nèi)鍋設計計算：內(nèi)鍋的設計計算依據(jù)主要是鍋體的最高安全壓力，在大于等于120Kpa壓力下，要保證鍋體不發(fā)生破壞和變形。內(nèi)鍋圖型如下圖所示：根據(jù)TRD標準TRD301中533條規(guī)定，筒體最小壁厚：式中di筒體內(nèi)徑； P設計壓力； ZU1筒體材料的許用應力； Va筒體減弱系數(shù)； Sa最小壁厚。 根據(jù)ASME標準UG27中規(guī)定，筒體最小壁厚： P設計壓力； R所計算殼體內(nèi)半徑； S最大許用應力； E焊縫系數(shù)。從計算公式中可看出，ASME與TRD的計算較為相近，當筒體上無開孔時，ASME與TRD主要取焊縫系數(shù)。而對于有管接頭、開孔孔橋的補強，ASME與TRD所取系數(shù)就不同了。ASME取相應接頭的焊縫系數(shù)，或是開孔削弱系數(shù)較小者。而TRD的計算，筒體的減弱系數(shù)計算較為復雜，對焊接的管接頭，分為兩種情況，支管和筒體由相同材料制成、支管和筒體由不同材料制成，這在后面會詳細介紹。（2）外鍋設計計算：外鍋的結構設計主要是滿足內(nèi)鍋的工作需要，是作為內(nèi)鍋的載體，并為內(nèi)鍋提供加熱、控制等，完成各項功能。也要有一定的美學要求。外鍋簡圖如下圖所示：第四章 壓力鍋安全及性能要求4.1 工稱工作壓力壓力鍋在正常使用情況下鍋內(nèi)所能保持的壓力，通常為。公稱工作壓力由生產(chǎn)廠按使用需要在范圍內(nèi)自行確定。常用的有、。4.2 安全壓力安全閥的工作壓力是一種保險功能。國家標準規(guī)定，壓力鍋的安全壓力為倍最大公稱工作壓力。例如，公稱工作壓力為的壓力鍋，其安全壓力應在，即異常情況出現(xiàn)時，安全閥應在范圍內(nèi)能自動開始工作，達到泄壓的目的。4.3 破壞壓力是指壓力鍋所能承受的最大壓力。國家標準規(guī)定，壓力鍋的破壞壓力不得低于最大公稱工作壓力的倍。4.4 開合蓋安全性是指防止因誤操作引起爆鍋的結構要求。標準規(guī)定，產(chǎn)品應有當鍋內(nèi)壓力在以上時不能開蓋的裝置，鍋身與鍋蓋扣合不到位，鍋內(nèi)壓力不得超過。也就是說，開、合蓋裝置是從結構上保證在扣合不到位（蓋沒有合好）的情況下壓力鍋不能升壓，開蓋時如鍋內(nèi)有壓（可能造成傷害的壓力的情況下）不能開啟。第五章 自動電壓力鍋工作原理電路原理如圖3所示。XP是帶接地三級電源插頭，F(xiàn)U是超溫保護器，ST1是限溫保護器，ST2是保溫開關，R1、R2是降壓電阻，HL1、HL2分別是保溫 圖三 電路原理指示燈和加熱指示燈，EH是電熱盤。將XP接入220V交流電源，再將SP接入220V交流電源，再將SP調(diào)到一定壓力檔次，按下按鍵，F(xiàn)L2加熱指示燈亮，EH開始加熱，當達到設定壓值時，按鍵自動復位，EH加熱結束，HL2熄燈，HL2電亮，自動進入保溫狀態(tài)。第六章傳感器選用及參數(shù)選擇及相關控制系統(tǒng)原理簡介6.1 壓力控制方法的選擇(1) 采用壓力開關與延時器相結合利用壓力開關來檢測壓力,當壓力到達設定值時,壓力開關斷開,此時起動定時器,定時結束,則烹調(diào)過程完成。(2) 采用壓力傳感器與單片機相結合利用壓力傳感器與單片機相結合,這種用壓力傳感器來檢測壓力,將壓力信號轉換成電信號,再轉換成單片機可處理的數(shù)字信號,然后單片機根據(jù)設定值來控制壓力。(3) 采用溫度傳感器與單片機相結合利用溫度傳感器與單片機相結合,利用沸點與壓力的對應關系,用溫度傳感器來檢測溫度,先將壓力信號轉換成溫度信號,將溫度信號轉換成電信號,再轉換成單片機可處理的數(shù)字信號,然后單片機根據(jù)設定值來控制壓力。以上三種方法是目前電壓力鍋所能采用的基本方法。對于方法一,其控制方法簡單,功能也簡單,不同的使用條件使用