小型食品膨化机的设计
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1 小型食品膨化机的设计 目录 摘要 .2 ABSTRACT .3 第一章 前言 .5 第二章 工作原理及结构 .6 2.1 小型食品膨化机的结构 .6 2.1.1 送料机构 .6 2.1.2 驱动机构 .6 2.2 小型食品膨化机的工作原理 .6 第三章 传动系统的设计 .8 3.1 电机的选择 .8 3.2 带传动的设计 .8 3.2.1 选定带型 .8 3.2.2 小带轮的基准直径 .8 3.2.3 大带轮的基准直径 .8 3.2.4 带速验算 .8 3.2.5 带的基准长度 .8 3.2.6 实际轴间距 .8 3.2.7 小带轮包角 .9 3.2.8 单根 V 带的基本额定功率 .9 3.2.9 单根 V 带的额定功率增量 .9 3.2.10 V 带的根数 .9 3.2.11 单根 V 带的预紧力 .9 3.2.12 作用在轴上的力 .9 3.2.13 带轮的结构和尺寸 .10 3.3 轴的设计 .10 3.3.1 选择轴的材料 .11 3.3.2 设计轴的结构 .12 3.3.3 按弯扭合成强度校核 .12 3.3.4 求当量弯距 .13 3.3.5 确定危险截面及校核 .14 第四章 螺旋供料器的设计 .15 4.1 挤压螺杆的设计 .15 4.1.1 挤压螺杆的材料 .15 4.1.2 螺旋直径 .15 4.1.3 螺旋供料的转速 .15 4.1.4 压缩比 .15 4.2 圆筒的设计 .15 2 4.3 料斗的设计 .16 4.4 旋盖的设计 .17 第五章 机架的设计 .18 第六章 生产能力分析 .19 设计总结 .20 参考文献 .21 致谢 .22 3 摘要 本文论述了小型食品膨化机的工作原理、主要技术参数、传动系统、典型零件的 结构设计。 此机采用全封闭式齿轮转动,结构紧凑,运转平稳,工作可靠。该设备制造 简单,线条流畅,没有可藏污的缝隙及伤害操作者的锐边,易于清洁。 小型食品膨化机工作主要靠将料斗中的原料送到圆筒内,从而使物料在挤压 螺杆的剪切,揉合作用下,将面粉不断排出样板处。这样,小型食品膨化机料斗 中的面粉不断通过料斗进入夹套,而膨化食物被排出机外。 【关键词】小型食品膨化机,挤压螺杆,圆筒,膨化食品 4 ABSTRACT This paper discusses the small food puffing machine working principle, main technical parameters, transmission system, typical components of the structural design. This machine adopts a fully enclosed gear to rotate, compact structure, stable operation, reliable work. The device has the advantages of simple manufacture, smooth lines, no contamination of the gap and the injury to the operators sharp edges, easy to clean. Small food extruder work mainly rely on will hopper in the raw materials to the cylinder, so that the material in the extrusion screw shear, a role, the flour is continuously discharged model at. In this way, a small food extruder hopper in flour continuously through the hopper into the jacket, and puffed food is discharged out of the machine. Key words: Small food extruder, extruding screw, cylinder, puffed food 5 第 一 章 前 言 随 着 国 民 经 济 的 发 展 和 人 民 生 活 水 平 的 提 高 , 人 民 对 食 品 工 业 提 出 了 更 高 的 要 求 。 现 代 食 品 已 朝 着 营 养 、 绿 色 、 方 便 、 功 能 食 品 的 方 向 发 展 , 且 功 能 食 品 将 成 为 新 世 纪 的 主 流 食 品 。 食 品 工 业 也 成 为 国 民 经 济 的 支 柱 产 业 , 作 为 装 备 食 品 工 业 的 食 品 机 械 工 业 发 展 尤 为 迅 猛 。 食 品 工 业 的 现 代 化 水 平 , 在 很 大 程 度 上 依 赖 于 食 品 机 械 的 发 展 及 其 现 代 化 水 平 , 离 开 现 代 仪 器 和 设 备 , 现 代 食 品 工 业 就 无 从 谈 起 。 食 品 工 业 的 发 展 是 设 备 和 工 艺 共 同 发 展 的 结 果 , 应 使 设 备 和 工 艺 达 到 最 佳 配 合 , 以 设 备 革 新 和 创 新 促 进 工 艺 的 改 进 和 发 展 , 以 工 艺 的 发 展 进 一 部 促 进 设 备 的 发 展 和 完 善 。 两 者 互 相 促 进 、 互 相 完 善 , 是 使 整 个 食 品 工 业 向 现 代 化 迈 进 的 必 要 条 件 。 6 第二章 工作原理及结构 2.1 小 型 食 品 膨 化 机 的 结 构 小 型 食 品 膨 化 机 主 要 由 送 料 机 构 和 驱 动 机 构 等 组 成 1、 大 V 带 轮 2、 料 斗 3、 挤 压 螺 杆 4、 圆 筒 5、 旋 盖 6、 机 架 7、 电 机 8、 小 V 带 轮 9、 V 带 2.1.1 送 料 机 构 包 括 料 斗 、 挤 压 螺 杆 和 圆 筒 。 其 作 用 是 输 送 物 料 , 并 在 圆 筒 内 对 物 料 进 行 剪 切 、 揉 和 与 摩 擦 。 2.1.2 驱 动 机 构 包 括 电 机 、 皮 带 轮 、 、 V 带 等 2.2 小 型 食 品 膨 化 机 的 工 作 原 理 工 作 时 , 先 开 机 后 放 料 , 由 于 物 料 本 身 的 重 力 , 物 料 进 入 圆 筒 内 。 因 为 挤 压 螺 杆 的 螺 距 后 面 应 比 前 面 小 , 但 螺 旋 轴 的 直 径 后 面 比 前 面 大 , 这 样 对 物 料 产 生 了 一 定 的 挤 压 力 , 使 得 物 料 温 度 升 高 , 物 料 中 的 淀 粉 糊 化 , 整 个 物 料 变 成 熔 化 的 塑 性 胶 状 体 。 7 螺 旋 筒 里 旋 转 , 要 防 止 螺 旋 外 表 与 夹 套 内 壁 相 碰 , 若 稍 相 碰 , 马 上 损 坏 机 器 。 但 它 们 的 间 隙 又 不 能 过 大 , 过 大 会 影 响 送 料 效 率 和 挤 压 力 , 甚 至 使 物 料 从 间 隙 处 倒 流 , 因 此 这 部 分 零 部 件 的 加 工 和 安 装 的 要 求 较 高 。 小 型 食 品 膨 化 机 的 生 产 能 力 不 能 由 螺 旋 供 料 器 决 定 , 物 料 必 须 从 孔 眼 中 排 出 , 螺 旋 供 料 器 才 能 继 续 送 料 , 否 则 , 送 料 再 多 也 不 行 , 相 反 会 产 生 物 料 堵 塞 现 象 。 8 第三章 传动系统的设计 由于挤压螺杆只有一种工作转速,则从电机至挤压螺杆的运动路线为定比传 动,其总的传动比可利用带传动、齿轮传动等构机逐级减速后得到。 挤 压 螺 杆 的 转 速 不 易 太 高 , 因 为 输 送 能 力 并 不 是 随 转 速 增 加 而 增 加 。 当 速 度 达 到 一 定 值 以 后 , 效 率 反 而 下 降 , 且 速 度 过 高 , 物 料 磨 擦 生 热 , 出 口 处 的 压 力 升 高 , 易 引 起 物 料 变 性 , 影 响 产 品 质 量 , 本 机 选 用 300r/min。 i=720/300=2.4 3.1 电 机 的 选 择 参 考 同 类 型 食 品 膨 化 机 的 电 机 , 再 结 合 本 设 计 要 求 挤 压 螺 杆 的 转 速 , 可 选 用 Y 系 列 三 相 异 步 电 机 。 查 文 献 中 电 动 机 部 分 , 可 得 电 动 机 的 主 要 参 数 为 : 型 号 Y132S-8 ,同步转速 720r/min,额定功率 2.2KW 3.2 带 传 动 的 设 计 3.2.1 选 定 带 型 根 据 功 率 和 转 速 , 选 取 普 通 V 带 A 型 , 小 带 轮 转 速 , 为 720r/min1n 3.2.2 小 带 轮 基 准 直 径 ( mm)1d 根 据 机 械 设 计 荐 用 最 小 基 准 直 径 , 取 小 带 轮 直 径 100mm d 3.2.3 大 带 轮 基 准 直 径 ( mm)2d 则 大 带 轮 直 径 为 : =i. =2.4x100=240mm21d 3.2.4 带 速 验 算 d V=( dd1n1)/(60 x1000)=7.54m/sMe , 且 轴 上 还 有 键 槽 , 故 截 面 - 可 能 为 危 险 截 面 。 但 由 于 轴 径 d3d2, 故 也 应 对 截 面 - 进 行 校 核 。 - 截 面 : l=M l/W=181507/(0.1x303)=57.2MPa - 截 面 : II=M II/W=57860/(0.1x303)=21.4MPa 所 以 -1b=60Mpa, 满 足 e -1b的 条 件 , 故 设 计 的 轴 有 足 够 强 度 , 并 有 一 定 裕 量 。 15 第四章 螺旋供料器的设计 4.1 挤 压 螺 杆 的 设 计 挤 压 螺 杆 的 作 用 是 向 前 输 送 物 料 , 并 在 前 端 对 粉 状 物 料 进 行 挤 压 。 如 图 所 示 , 设 计 上 采 用 一 根 变 螺 距 、 变 根 径 的 螺 旋 , 即 螺 距 后 大 前 小 , 根 径 后 小 前 大 , 这 样 使 其 挤 压 螺 杆 与 夹 套 之 间 的 容 积 逐 渐 减 小 实 现 了 对 物 料 的 挤 压 作 用 。 挤压螺杆 4.1.1 挤 压 螺 杆 的 材 料 挤 压 螺 杆 的 材 料 选 为 HT200 4.1.2 螺 旋 直 径 取 D 150mm 4.1.3 螺 旋 供 料 器 的 转 速 由 原 始 数 据 n 300r/min 4.1.4 压 缩 比 有 效 面 积 与 出 料 孔 总 面 积 之 比 。 /4 (160-70)/ /4( 40 20) =17.25 4.2 圆 筒 的 设 计 16 由 于 粉 状 物 料 在 圆 筒 内 受 到 搅 动 , 且 受 挤 压 力 的 反 作 用 力 作 用 , 物 料 具 有 向 后 倒 流 的 趋 势 , 圆 筒 与 挤 压 螺 杆 之 间 的 间 隙 要 适 当 , 所 以 取 5mm。 间 隙 太 大 会 使 物 料 倒 流 ;间 隙 太 小 挤 压 螺 杆 与 夹 套 内 壁 易 碰 撞 。 圆 筒 的 物 料 可 选 用 铸 铁 , 选 HT200 圆筒 4.3 料斗的设计 由于物料在重力的作用下由料斗中进入圆筒中进行挤压加工,为使物料不至于 大量粘附在料斗内壁,内壁须使其光滑无毛刺,同时料斗须焊接在圆筒表面,所 以采用与圆筒相同的材料 HT200 料斗 其容积为 V=1/2(D/2)+(d/2) L =1/2x3.14x(190/2)+3.14x(105/2)x130 17 =2405ml 4.4 旋盖的设计 旋盖,也可以称之为模板,选用 HT200。其通过螺纹啮合在圆筒的尾部,物 料最后就是在旋盖处成型并排出的,所以其中间留有一孔径为 40mm 通孔,与挤 压螺杆尾部的直径为 20mm 杆共同作用,使圆筒内的物料在此处成型,最终形成 外径 40mm,内径 20mm 的空心膨化食品 旋盖 18 第五章 机架的设计 根 据 装 配 各 零 部 件 的 装 配 情 况 以 及 需 承 载 重 物 的 情 况 , 可 设 计 如 下 所 示 结 构 的 机 架 , 上 下 各 用 两 块 厚 度 为 10 的 板 焊 接 在 四 根 长 宽 均 为 15 高 度 为 320 的 方 柱 的 上 下 两 端 , 材 料 选 用 HT150, 其 结 构 简 单 , 易 于 生 产 制 造 , 能 满 足 基 本 的 承 载 需 要 。 机 架 19 第 六 章 生 产 能 力 分 析 小 型 食 品 膨 化 机 的 生 产 能 力 与 其 工 作 时 消 耗 的 能 量 有 关 由 N=GxW/ (kw) 则 G N /W=2.2x0.75/0.030=53Kg/h 式 中 : W-加 工 1Kg 物 料 耗 用 能 量 , 为 0.030KWh/Kg -传 动 效 率 , 取 0.75 20 设 计 总 结 从 开 始 我 的 毕 业 设 计 , 到 如 今 设 计 基 本 完 成 。 从 最 初 的 茫 然 , 到 慢 慢 的 进 入 状 态 , 再 到 对 思 路 逐 渐 的 清 晰 , 整 个 设 计 过 程 难 以 用 语 言 来 表 达 。 历 经 了 数 十 天 的 奋 战 , 紧 张 而 又 充 实 的 毕 业 设 计 终 于 落 下 了 帷 幕 。 回 想 这 段 日 子 的 经 历 和 感 受 , 我 感 慨 万 千 , 在 这 次 毕 业 设 计 的 过 程 中 , 我 拥 有 了 无 数 难 忘 的 回 忆 和 收 获 。 我 在 学 校 图 书 馆 搜 集 资 料 , 还 在 网 上 查 找 各 类 相 关 资 料 , 以 尽 量 使 我 的 资 料 完 整 、 精 确 、 数 量 多 , 这 有 利 于 完 成 设 计 。 然 后 我 将 收 集 到 的 资 料 仔 细 整 理 分 类 。 资 料 查 找 完 了 , 我 开 始 着 手 设 计 。 在 设 计 过 程 中 遇 到 困 难 我 就 及 时 和 指 导 老 师 联 系 , 并 和 同 学 互 相 交 流 , 请 教 专 业 课 老 师 。 在 大 家 的 帮 助 下 , 困 难 一 个 一 个 解 决 掉 , 设 计 也 慢 慢 成 型 。 当 我 终 于 完 成 了 所 有 打 字 、 绘 图 、 排 版 、 校 对 的 任 务 后 整 个 人 都 很 累 , 但 同 时 看 着 电 脑 荧 屏 上 的 毕 业 设 计 稿 件 我 的 心 里 是 甜 的 , 我 觉 得 这 一 切 都 值 了 。 这 次 毕 业 设 计 的 设 计 过 程 是 我 的 一 次 再 学 习 , 再 提 高 的 过 程 。 在 设 计 中 我 充 分 地 运 用 了 大 学 期 间 所 学 到 的 知 识 。 我 不 会 忘 记 这 段 时 间 。 毕 业 设 计 的 制 作 给 了 我 难 忘 的 回 忆 。 在 我 徜 徉 书 海 查 找 资 料 的 日 子 里 , 面 对 无 数 书 本 的 罗 列 , 最 难 忘 的 是 每 次 找 到 资 料 时 的 激 动 和 兴 奋 ; 亲 手 设 计 零 件 图 的 时 间 里 , 记 忆 最 深 的 是 每 一 步 小 小 思 路 实 现 时 那 幸 福 的 心 情 ; 为 了 论 文 我 曾 赶 稿 到 深 夜 , 但 看 着 亲 手 打 出 的 一 字 一 句 , 心 里 满 满 的 只 有 喜 悦 毫 无 疲 惫 。 这 段 旅 程 看 似 荆 棘 密 布 , 实 则 蕴 藏 着 无 尽 的 宝 藏 。 我 从 资 料 的 收 集 中 , 掌 握 了 很 多 机 械 制 造 的 知 识 , 让 我 对 我 所 学 过 的 知 识 有 所 巩 固 和 提 高 , 并 且 让 我 对 当 今 机 械 制 造 的 最 新 发 展 技 术 有 所 了 解 。 在 整 个 过 程 中 , 我 学 到 了 新 知 识 , 增 长 了 见 识 。 在 今 后 的 日 子 里 , 我 仍 然 要 不 断 地 充 实 自 己 , 争 取 在 所 学 领 域 有 所 作 为 。 脚 踏 实 地 , 认 真 严 谨 , 实 事 求 是 的 学 习 态 度 , 不 怕 困 难 、 坚 持 不 懈 、 吃 苦 耐 劳 的 精 神 是 我 在 这 次 设 计 中 最 大 的 收 益 。 我 想 这 是 一 次 意 志 的 磨 练 , 是 对 我 实 际 能 力 的 一 次 提 升 , 也 会 对 我 未 来 的 学 习 和 工 作 有 很 大 的 帮 助 。 21 参 考 文 献 1 吴 宗 泽 主 编 机 械 设 计 实 用 手 册 第 一 版 北 京 : 化 学 工 业 出 版 社 , 1999 2 濮 良 贵 、 纪 名 刚 主 编 机 械 设 计 第 七 版 北 京 : 高 等 教 育 出 版 社 , 2001 3 张 裕 中 主 编 食 品 加 工 技 术 装 备 第 一 版 北 京 : 中 国 轻 工 业 出 版 社 , 2000 4 无 锡 轻 工 业 学 院 、 天 津 轻 工 业 学 院 编 食 品 工 厂 机 械 与 设 备 第 二 版 北 京 : 轻 工 业 出 版 社 ,1985 5 胡 继 强 主 编 食 品 机 械 与 设 备 第 一 版 北 京 : 中 国 轻 工 业 出 版 社 , 1999 6 李 兴 国 主 编 食 品 机 械 学 ( 下 册 ) 第 一 版 四 川 : 四 川 教 育 出 版 社 , 1992 7 中 国 农 业 机 械 化 科 学 研 究 院 编 实 用 机 械 设 计 手 册 ( 下 ) 北 京 : 中 国 农 业 机 械 出 版 社 ,1985 8 成 大 先 主 编 机 械 设 计 手 册 ( 第 4 卷 ) 第 四 版 北 京 : 化 学 工 业 出 版 社 ,2002 9 苏 卡 查 科 夫 、 马 尔 切 诺 夫 著 食 品 机 械 制 造 工 艺 学 北 京 :HA 机 械 工 业 出 版 社 ,1984 10 张 万 昌 主 编 热 加 工 工 业 基 础 第 一 版 北 京 :高 等 教 育 出 版 社 , 1997 11 马 晓 湘 、 钟 均 祥 主 编 画 法 几 何 及 机 械 制 图 第 二 版 华 南 理 工 大 学 出 版 社 ,1992 12 毛 谦 德 、 李 振 清 主 编 袖 珍 机 械 设 计 师 手 册 第 二 版 北 京 : 机 械 工 业 出 版 社 ,2002 22 13 饶 应 昌 主 编 . 饲 料 加 工 工 艺 与 设 备 .第 一 版 .北 京 .中 国 农 业 出 版 社 致 谢 一个多月的毕业设计就这样伴随着我们的大学毕业而完成了,在这段日子 里,在指导老师段武茂老师的带领下,我从开始的不知所措,到一步步的进入 设计状态:收集资料,查信息,图纸绘制,直至说明书的完成及后期检查。通 过本次毕业设计,不仅使我系统的学习和应用了以前的知识,而且也锻炼了我 独立动手和思考的能力。我们的老师“授我们以渔” ,而且在设计当中教导我 们做人如做事一样,要踏踏实实,来不得马虎取巧。
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