《食物打漿機的結(jié)構(gòu)設(shè)計》6300字（論文）

IV1前言1.1題目背景在如今的食品加工當中，為了保障食品的安全，確保食品的質(zhì)量，更多的時候是把一些初級原材料進行分離，把不需要或者不合格的部分去掉，只把原理的一部分加工成成品或者半成品。根據(jù)不同的需要也要適當選用不同的加工方法，在生產(chǎn)過程中，也要根據(jù)不同的要求，對加工產(chǎn)品予以分離。自從改革開放以來，社會經(jīng)濟飛速提升，人們對食物的要求也越來越高。尤其國人對蔬菜水果的需求非常之高，而那些特制品比如：番茄醬、紅薯干等等食品，需求也高。打漿機就能滿足這些要求，它在人們的生活中越來越重要。但從安全和結(jié)構(gòu)工藝等方面來說，打漿機卻仍然存在一些不足之處。比如缺乏統(tǒng)一的國家標準，一些產(chǎn)品在參數(shù)等方面的選擇不太合理。目前在打漿機的設(shè)計上更多的是依靠積累的經(jīng)驗進行計算，導致打漿機的發(fā)展空間受到限制，無法實現(xiàn)更高水平的突破。在如今以經(jīng)慢慢跟不上人們的要求了。發(fā)展道路任重而道遠。1.2研究意義伴隨著社會的不停發(fā)展，果蔬打漿機的需求量越來越大，它具有機械化水平高、打漿速度快設(shè)施配套等特點，減少了大量的生產(chǎn)所需時間，又提高了打漿效率。在當今社會，食物生產(chǎn)的效率和成本尤其重要，打漿機恰好迎合了人們的需求，提高打漿機打漿效率，節(jié)約勞力成本，改善生產(chǎn)方式。然而在這些優(yōu)點背面卻是打漿機的發(fā)展緩慢，設(shè)計參數(shù)老，結(jié)構(gòu)不夠優(yōu)化，設(shè)計觀點不夠新穎。這導致打漿機處在一個尷尬的地方，需要研究一個新的版本。這些同樣也是本文設(shè)計的初衷。1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在過去的一段時間里，我國所生產(chǎn)的水果和蔬菜，產(chǎn)品貿(mào)易迅速增長[1]，水果和蔬菜產(chǎn)品出口位居世界前列，水果和蔬菜的貿(mào)易對我國經(jīng)濟產(chǎn)生了相當?shù)挠绊?。中國水果和蔬菜進出口產(chǎn)業(yè)迅速興起和發(fā)展，中國是世界上主要的水果和新鮮蔬菜進口國，據(jù)不完全統(tǒng)計，全國每年消耗的蔬果位居世界前列，果蔬加工和未來類似的水果和蔬菜的消費趨勢，每年增長15%。隨著世界食品工業(yè)的發(fā)展和加工設(shè)備的發(fā)展。國外打漿機高速發(fā)展，設(shè)計參數(shù)合理，生產(chǎn)效率高，結(jié)構(gòu)自動化設(shè)備等多種功能。但國內(nèi)更多還是沿著過去的設(shè)計經(jīng)驗在設(shè)計，設(shè)施相對簡陋，一些參數(shù)國外正在與時俱進不斷更新而國內(nèi)卻一成不變沒有更新，結(jié)構(gòu)沒有優(yōu)化，使得效率不高。如今我國蔬菜水果需求旺盛，打漿機的現(xiàn)狀卻是使得一些加工機器需要依賴進口。這對我國的加工現(xiàn)狀產(chǎn)生了不小的影響。1.4研究內(nèi)容衡量打漿機打漿效果的指標應(yīng)該是高的生產(chǎn)能力和高的出漿率。高的生產(chǎn)能力和高的出漿率意味著單位時間內(nèi)單位質(zhì)量的固溶物將生產(chǎn)更多的汁液或漿狀肉質(zhì),因而是設(shè)計打漿機要追求的主要目標。影響打漿機生產(chǎn)能力和出漿率的因素很多,其中,間隙和旋留時間影響最大。間隙的大小應(yīng)根據(jù)不同的物料加以選擇,間隙太大,打漿板與壁桶間對物料不能形成有效的擠壓與摩擦;間隙太小,物料不能進入擠壓區(qū)而同樣不能被有效的擠壓與摩擦,從而影響打漿機的生產(chǎn)能力和出漿率REF_Ref2533\r\h[2]。打漿機由圓筒篩、破碎槳葉、變速箱、傳動部分和機架等基礎(chǔ)部件構(gòu)成。本文對打漿機這些基礎(chǔ)部件有以下設(shè)計思路。（1）滾筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計由生產(chǎn)效率等條件初步選擇篩筒內(nèi)徑為。選擇的篩孔工作系數(shù)為。電動機選擇

對番茄打漿機來說，在工作的時候工作效率要能達到每小時1T，一天分為兩班，工作時間16個小時，在使用的情況下電動機的壽命有5年。（3）皮帶輪設(shè)計在設(shè)計皮帶輪的時候需要先進行皮帶計算，計算內(nèi)容主要包括：打漿機的功率、傳動帶型，大小帶輪的直徑以及傳動比和帶速等，除此之外還需要知道帶輪的結(jié)構(gòu)和帶輪的尺寸。（4）傳動主軸設(shè)計需要計算軸的直徑、確定軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計、根據(jù)不同的需要，確定軸的設(shè)計工藝、材料性質(zhì)、長度、直徑等等。（5）零件校核主要包括軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核、軸承的剛度校核、使用壽命校核、鍵的校核等等。（6）各部件的相關(guān)計算主要包括滾筒的長度計算、物料打漿的時間計算、導程角大小的計算、軸尺寸大小的計算、電動機消耗功率的計算。所以根據(jù)各個部分的工作要求不同，強度要求不同，以及導程角不同大小，打漿細膩程度不同等，做出以下設(shè)計。

2打漿機的結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1設(shè)計條件本文所設(shè)計的這款打漿機是針對一般蔬果的打漿破碎。對生產(chǎn)力的要求為每小時一噸的打漿量；所需的主軸轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)每分鐘；每天的工作時間為平均16小時，分為兩班；總工作時長初步要求為工作五年。2.2打漿機要求（1）打漿機工作確保打漿機能夠正常運行是一切設(shè)計的前提。生產(chǎn)能力為一噸每小時，螺旋直徑與電機[2]的選擇非常關(guān)鍵。（2）螺旋轉(zhuǎn)速的選擇螺旋轉(zhuǎn)速的大小一方面決定了物料打漿的時間長短。同時，轉(zhuǎn)速過大可能會使打漿物料被拋飛，所以螺旋轉(zhuǎn)速有限制要求。（3）生產(chǎn)效率工藝合理，結(jié)構(gòu)簡單化。減少不必要的時間浪費，簡潔明了，縮短打漿時間。提升打漿效率。（4）操作間潔采用全自動，最好可以達到“一鍵”調(diào)整的效果，盡量減少人工參與。（5）有良好的結(jié)構(gòu)工藝性打漿機設(shè)計應(yīng)方便安裝、易于清洗和檢查、容易拆卸和維修等[3]。2.3打漿機基本概括如圖2-1所示，打漿機的基本組成如下（1）螺旋推進器：把加進的物料以穩(wěn)定的速度推入。（2）破碎槳葉：進行物料破碎。（3）刮板：與破碎槳葉一起壓破物料。（4）篩筒：用以汁肉分離，用1mm左右不銹鋼焊接而成。圓筒根據(jù)加工要求開孔。圖2-1打漿機的基本結(jié)構(gòu)圖1-螺旋推進器；2-進料斗；3-破碎槳葉；4-刮板；5-圓筒篩；6-傳動軸；7-機架；8-出料漏斗；9-電動機2.4打漿機的基本操作2.4.1工作過程打漿機的工程過程為：工作時，啟動打漿機，刮板和螺旋推進器在轉(zhuǎn)軸帶動[4]下載圓篩筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)，破碎后推入圓篩筒的最右端。隨后由于刮板的作用，是物料同時受到離心力和軸向推力的作用，沿圓篩筒從右向左朝渣口移動。這個復(fù)合運動的結(jié)果，使物料移動的軌跡是一條螺旋線。刮板旋轉(zhuǎn)時使物料獲得離心力而拋向篩筒內(nèi)壁，物料受離心力和揉搓作用而被擦碎。汁液和漿狀肉質(zhì)經(jīng)篩孔流入集料斗送如下一道工序，皮和籽從出渣口排出。打漿機的結(jié)構(gòu)設(shè)計里有許多參數(shù)，其中對打漿效率影響最大的為主軸轉(zhuǎn)速、導程角以及刮板與滾筒內(nèi)壁距離的大小，是非常重要的三個參數(shù)，比如主軸轉(zhuǎn)速快會使得物料在篩筒內(nèi)移動速度增加，相對的打漿時間就會減少；其他的同樣如此。調(diào)整打漿機速度比較麻煩，稍有不慎，就會導致浪費。所以一般情況下會同時調(diào)整兩個參數(shù)[5]。2.4.2打漿機的操作步驟打漿機結(jié)構(gòu)設(shè)計相對比較簡單，具體操作步驟如下：（1）第一步是對打漿機進行清洗，使果蔬漿汁避免接觸污染，保障產(chǎn)品的食品質(zhì)量。（2）由打漿要求來挑選適合的篩筒，檢查導程角大小是否合適，可由含汁率來檢查。如果含汁率高，則需要根據(jù)原料和加工工藝來調(diào)整。（3）把圓筒篩安裝到機架上。（4）收取漿汁和排出的廢渣。（5）使用完后首先一定要關(guān)閉打漿機的電源開關(guān)，然后再清潔、晾干打漿機。防止殘余食物遺留所帶來的衛(wèi)生安全問題。（6）自動清洗裝置主要由汽水混合器、氣缸總進水管環(huán)形噴管等部件組成環(huán)形噴管置于篩網(wǎng)托架外其上裝有噴嘴汽水混合器有一個進水口一個進汽口和一個出水口在進水管和進汽管上分別裝有一電磁閥通過電氣控制柜控制與氣缸保持聯(lián)動即當氣缸運動時電磁閥處于導通狀態(tài)當氣缸靜止時電磁閥處于閉合狀態(tài)工作時氣缸推動總進水管和環(huán)形噴管在筒體和篩網(wǎng)托架間作往復(fù)運動水和燕汽在混合器內(nèi)混合后形成熱水分別經(jīng)兩套管路進人0道和1道筒體內(nèi)來回沖刷篩網(wǎng)篩網(wǎng)托架筒體內(nèi)壁以及轉(zhuǎn)子端部從而實現(xiàn)自動清洗REF_Ref2657\r\h[6]。2.5打漿機選材分析打漿機的選材要考慮它的工藝性以及使用的環(huán)境要求一般有兩個原則：工藝性原則：所選用的鑄造合金要有一定的流動性，要有一些縮孔、偏析和吸氣的特性；塑性加工材料要有好的可塑性和形變能力；材料有熱處理要求的要減少熱處理的敏感性以及氧化和脫碳可能，變形和開裂的總的來說打漿機的選材主要是由零件的受力情況，環(huán)境狀況，特殊情況來決定，且要有可行的工藝性可能性也要小等等。使用性原則：受力情況的分析；環(huán)境情況的分析；特殊情況的分析。3設(shè)計參數(shù)的選擇3.1滾筒的參數(shù)選擇由上文選擇篩筒參數(shù)。，3.1.1長度設(shè)置(3-1)得：(米)其中：L為長度G為生產(chǎn)能力；D為內(nèi)徑；G為生產(chǎn)能力；n為刮板的轉(zhuǎn)速；為有效截面；為導程角3.1.2加工時間物料在篩筒內(nèi)的運動的時間：(3-2)-螺旋運動線速度3.2電動機參數(shù)選擇考慮現(xiàn)有情況，查閱《機械設(shè)計手冊》，本文選擇帶傳動且傳動效率為0.7，電動機功率p為：由于打漿機所需動能，所以選電動機Y112M-4，其功率為4千瓦，轉(zhuǎn)速為1440轉(zhuǎn)每分鐘重量43千克。3.3計算皮帶，設(shè)計皮帶輪由上可知，電動機的規(guī)定轉(zhuǎn)速1440轉(zhuǎn)每分鐘，規(guī)定功率為4千瓦[7]，運轉(zhuǎn)時間大于10小時。（1）設(shè)計功率機器每天需要運行將近16小時，得。(3-3)（2）帶型由千瓦和轉(zhuǎn)每分鐘，選擇B帶型。(3-4)（3）帶速(3-5)（4）選擇基準長度(3-6)==（5）軸間距范圍(3-7)（7）小帶輪包角α1(3-8)（8）V帶額定功率查《機械設(shè)計手冊》得：(3-9)(3-10)（9）預(yù)緊力(3-11)=（10）軸上作用力(3-12)N（11）帶輪設(shè)計要求：質(zhì)量均勻沒有偏重且不能過大，工藝要求高，輪槽面摩擦阻力[8]小，減少帶的磨損；槽的尺寸和角度要準確，使得載荷均勻分布等。3.4傳動軸設(shè)計3.4.1軸的直徑(3-13)由上文所得為120。取最小值[9]dmin=55mm3.4.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的尺寸大小要根據(jù)各個零配件的搭配和它規(guī)定范圍內(nèi)的極值來規(guī)劃。由滾筒的筒長和其他零部件的情況，初步得到軸長為3米，但這種情況實際上很難大批量生產(chǎn)，所以使用空心軸套在實心軸上的方式，這種方法不僅僅是節(jié)約成本，還能方減輕機器的重量。（1）實心軸圖3-1實心軸如圖3-1所示長實心軸第一段上裝有鍵槽和大帶輪，從工藝條件考慮，初步?jīng)Q定此段長度為90mm，直徑為55mm。第二段上，軸承座固定在打漿機機架上[10]，這一段的長度設(shè)計為105mm,直徑為60mm。第三段插入空心軸以便連接，長度為1020mm。（2）空心軸圖3-2空心軸如圖3-2所示空心軸連接實心軸，這樣不僅能方便打漿機機身的整體移動，也節(jié)約生產(chǎn)成本，如圖3-2所示。第一段裝有夾持器，直徑70毫米，空心的那部分直徑為40毫米。第二段因為軸肩定位[11]的關(guān)系，這段長度初步?jīng)Q定為150毫米，直徑為62毫米。（3）實心軸的設(shè)計圖3-3短實心軸第一段的長度為50mm，直徑40mm。為了方便實心軸和空心軸的連接，設(shè)計了一個螺栓孔。第二段長度為280mm，直徑為65mm。第三段長度為55mm，直徑為60mm。（4）確定軸上的圓角和倒角由《機械設(shè)計手冊》得兩角為。3.5滾動軸承的選定由于打漿機運動時，會有軸向和徑向兩個方向的力產(chǎn)生，在軸兩端分別安裝圓錐滾子軸承，用來抵擋軸向和徑向力，同時也可以承受載荷的沖擊。由于軸徑的大小為60mm，所以選擇基本尺寸[12]為的圓錐滾動軸承。3.6軸承座的設(shè)計由上文設(shè)計要求《查機械設(shè)計手冊》選定軸承座SN312。其主要尺寸：長、寬、高＝；；3.7聯(lián)軸器的設(shè)計電機輸出軸的直徑d=50mm，查《機械設(shè)計手冊》，選定聯(lián)軸器為凸緣聯(lián)軸器，型號為GY6（GB/T5843-2003）。公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩為：900N/m，許用轉(zhuǎn)速為：6800r/min，主要尺寸為：D=140mm，b=40mm，s=8mm，質(zhì)量為7.59Kg。3.8打漿刮板的設(shè)計如圖3-4，其中刮板尺寸參數(shù)為：長、寬、高為。圖3-4刮板結(jié)構(gòu)圖3.9打漿機機架考慮到在實際工作中對打漿機工作效率的要求，以及各零部件之間的配合。選定整機長約3米，寬約1米5，高約2米。為臥式機座，選用HT150。 4零件校核4.1打漿刮板的校核圖4-1工作圖圖4-2物料受力圖在機器運行時，物料在篩筒中受篩筒壁和刮板帶來的摩擦力以及刮板帶動物料進行螺旋運動，物料受到的離心力，并且向出口移動。假如物料質(zhì)量為m，μa、μb分別為篩筒壁和打漿刮板的摩擦系數(shù)；物料所受的正壓力為N1(N)、F1(N)和N2(N)、F2(N)同樣來自篩筒壁和打漿刮板；打漿板轉(zhuǎn)速為n。刮板所受的壓力：(4-1)刮板所受的摩擦力：4.1.1扭轉(zhuǎn)強度計算(4-2)其中：L，h和分別是表示打漿刮板的長和寬，Ｔ和則分別表示軸的扭矩和抗扭系數(shù)，N1表示刮板所承受的壓力。經(jīng)過計算，滿足扭轉(zhuǎn)強度[13]。(4-3)＝0.4MPa≤＝60MPa其中：M和T分別表示危險處所受的彎矩和扭矩，W則表示刮板的抗彎系數(shù)因為軸的材料性質(zhì)，得＝60。所以刮板符合設(shè)計所需條件。4.2軸的強度校核實心軸的扭轉(zhuǎn)條件為：(4-4)空心軸的扭轉(zhuǎn)條件為：(4-5)由軸的材料特性可知，查《機械設(shè)計手冊》得：值在要求內(nèi)。所以軸的扭轉(zhuǎn)強度達到標準可以使用。中心轉(zhuǎn)軸所受力：皮帶輪與軸承的間隙為200可得中心軸所受的彎矩為：(4-6)大帶輪的上有許多小孔其中孔徑[14]設(shè)為(4-7)4.5Mpa恰好小于最大值符合設(shè)計條件，能滿足設(shè)計，可以使用。圓筒篩的體積假設(shè)以紅薯質(zhì)量為標準作出以下設(shè)計計算，查《機械設(shè)計手冊》可知紅薯的密度為如果此時物料裝滿：扭矩為：N·m≈7KN·m（4-8）軸所受的剪力產(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)椋海?-9）＝9.9MPa此設(shè)計可以滿足需求。4.2.1彎的扭合強度由上文可得，取應(yīng)力0.3。軸的應(yīng)力為：(4-10)＝50.07MPa≤＝60MPa式中，M、T、W分別為軸所受到的彎矩、扭矩和抗彎系數(shù)。由上文查《機械設(shè)計手冊》得＝60恰好滿足設(shè)計所需。

總結(jié)在這次打漿機結(jié)構(gòu)設(shè)計中針對打漿機在當今社會食品加工行業(yè)巨大的前景以及國內(nèi)打漿機發(fā)展緩慢。本文設(shè)計了一臺主要針對于蔬菜與水果的打漿機，它由機架、圓筒篩、傳動軸、傳動輪、刮板、破碎槳葉以及進料斗、出料漏斗和螺旋推進器等構(gòu)成。此次設(shè)計特點為：1、機器操作方便，相對于傳統(tǒng)的打漿機結(jié)構(gòu)設(shè)計來說，本文所設(shè)計的打漿機操作簡單、單人可同時照顧多臺打漿機、時間和人工成本都會大大降低。相比較而言，在操作方面有一定的進步。2、傳動方式選擇了帶傳動，這種方式簡單方便維修，并且非常直觀，在一定程度上可以判斷機器是否發(fā)生故障。3、本次設(shè)計大部分采用螺栓固定，方便拆卸清晰，同時也方便維護。4、本次設(shè)計中出料口采用的是蝶形閥的設(shè)計可以方便工人快速出料，縮短生產(chǎn)時間，以達到增大產(chǎn)量的目的，提高生產(chǎn)效率。5、本次設(shè)計轉(zhuǎn)軸采用的是45Mn鋼，材料合適，有剛度強、耐磨性好、耐腐蝕和防軸疲勞斷裂等優(yōu)良的特點。能夠很好地承受住機器運行時所帶來的的壓力以及食