我的滾筒分級機(jī)(1)(1)(1)

1、食品機(jī)械與設(shè)備課程設(shè)計(jì) 柑橘滾筒分級機(jī)學(xué)生姓名：涂晶磊學(xué) 號：20144061429指導(dǎo)教師：楊宏志專 業(yè)：食品科學(xué)與工程中國大慶2016年10月目錄1緒論11.1設(shè)計(jì)來源11.2設(shè)計(jì)的目的和意義11.3國內(nèi)外的發(fā)展趨勢12滾筒式分級機(jī)工作原理和特點(diǎn)22.1工作原理22.2主要構(gòu)成23.滾筒分級機(jī)工藝設(shè)計(jì)計(jì)算33.1 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定33.2尺寸設(shè)計(jì)4滾筒孔眼總數(shù)的確定4滾筒長度與直徑的計(jì)算4直徑與長度比例校核計(jì)算6有效面積系數(shù)的計(jì)算7滾筒轉(zhuǎn)速的計(jì)算7滾筒功率的計(jì)算84.電機(jī)功率的選取9計(jì)算說明書111.設(shè)計(jì)參數(shù)的確定112.生產(chǎn)能力的計(jì)算113.滾筒長度與直徑的計(jì)算114.有效面積系數(shù)的計(jì)算1

2、25滾筒轉(zhuǎn)速的確定126.滾筒功率的計(jì)算13參考文獻(xiàn)14附圖151緒論1.1設(shè)計(jì)來源食品機(jī)械的現(xiàn)代化程度是衡量一個國家食品工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志，隨著人類社會的進(jìn)步，人們對飲食的便捷性、營養(yǎng)性、安全性提出了更高的要求，同時(shí)可持續(xù)發(fā)展的趨勢使得對農(nóng)產(chǎn)品加工副產(chǎn)品、農(nóng)業(yè)廢棄物的利用變得非常迫切。根據(jù)生產(chǎn)的需求設(shè)計(jì)出了不同的食品機(jī)械。在食品加工業(yè)中，根據(jù)不同尺寸、形狀、密度、顏色或品質(zhì)的蔬菜、果實(shí)可以用來加工不同等級的成品，這樣不僅可以充分利用好各種物料，而且可以使廠家獲得更多的利潤，所以在對蔬菜、水果加工之前首先要對水果和蔬菜進(jìn)行分級。1.2設(shè)計(jì)的目的和意義在食品加工之前，為了使作為食品加工主要來

3、源的農(nóng)產(chǎn)品的規(guī)格和品質(zhì)指標(biāo)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，需要對物料進(jìn)行分級。分級是只將物料按其尺寸、形狀、密度、顏色或品質(zhì)等特性分成等級。本設(shè)計(jì)是滾筒分級機(jī)，滾筒式分級機(jī)利用多節(jié)不同孔徑滾筒篩的旋轉(zhuǎn)，可對直徑大小不同的果實(shí)進(jìn)行尺寸分級。由于滾筒分級機(jī)工作平穩(wěn)，且對果實(shí)不會造成機(jī)械損傷，分級效率高，噪音小，因此符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展趨勢，在現(xiàn)代食品行業(yè)主要針對核桃、榛子、山楂、蘑菇、青豆等蔬菜、果實(shí)的分級。在經(jīng)濟(jì)全球化的今天，充分利用資源，利用好每一中物料的價(jià)值是決定實(shí)現(xiàn)其價(jià)值多少的關(guān)鍵因素。經(jīng)分級機(jī)分離出的不同大小的果實(shí)可以根據(jù)不同食品所需要的物料的大小進(jìn)行分類加工，這樣更能體現(xiàn)每一個原料的價(jià)值，更能體現(xiàn)社會發(fā)展

4、的可持續(xù)性。1.3國內(nèi)外的發(fā)展趨勢傳統(tǒng)的水果分級形式包括有體積分級和質(zhì)量分級兩大類，由于分級的目的主要為統(tǒng)一產(chǎn)品外觀規(guī)格，以便包裝和提升銷售檔次，因此以體積分級應(yīng)用最廣泛。體積分級設(shè)備有滾筒式分級機(jī)、三輥筒式分級機(jī)和帶式分級機(jī)等，其原理大同小異，均利用若干級別尺寸的孔框或縫隙進(jìn)行篩選。質(zhì)量分級設(shè)備則由早期的機(jī)械式稱重分級形式發(fā)展到目前先進(jìn)高速的動態(tài)電子稱量分級形式。美國FMC公司的水果分級涂蠟設(shè)備，針對柑桔類的機(jī)型以質(zhì)量分級為主，通過全線可完成清洗、揀選、涂蠟、分級、包裝等工序；法國的MAF France公司的水果分級包裝設(shè)備，不僅能對果蔬進(jìn)行分級包裝，還可以利用電子、光學(xué)原理對果蔬表皮的瑕疵

5、進(jìn)行分選，全電腦監(jiān)控，自動化程度相當(dāng)高?，F(xiàn)在，一種更先進(jìn)更理想的分級分質(zhì)技術(shù)已經(jīng)在上述國外公司應(yīng)用運(yùn)用光幕測量技術(shù)或電子掃描分辨技術(shù)等新型的水果分級分質(zhì)設(shè)備。通過光幕檢測運(yùn)行中的果品，采集其外形尺寸，經(jīng)中央處理器運(yùn)算，與設(shè)定分級尺寸比較后發(fā)出指令，驅(qū)動選別機(jī)構(gòu)動作，將果品撥送至合適的級別行列。采用電子掃描分辨等計(jì)算機(jī)視覺處理系統(tǒng)，能對顏色、形態(tài)各異的果蔬進(jìn)行識別，對果蔬表皮的瑕疵進(jìn)行分選，從而實(shí)現(xiàn)在線分級分質(zhì)。這是一種集光、機(jī)、電及編程運(yùn)算的智能化機(jī)型。這種分級分質(zhì)技術(shù)較之傳統(tǒng)的孔徑和質(zhì)量分級方式，是一個質(zhì)的飛躍，因?yàn)樗鼘?shí)現(xiàn)了非接觸式的分級分質(zhì)形式，精確、高速。我國于20世紀(jì)80年代后期曾引進(jìn)

6、美國和日本等公司的柑桔保鮮分級生產(chǎn)線，主要是采用質(zhì)量和孔徑分級形式。其后，經(jīng)國內(nèi)科技人員消化吸收，國產(chǎn)的滾筒式柑桔等保鮮分級生產(chǎn)線開始普及。但是，對于運(yùn)用光幕測量技術(shù)或電子掃描分辨技術(shù)等新型的水果分級分質(zhì)設(shè)備，目前國內(nèi)還沒有成熟產(chǎn)品。2滾筒式分級機(jī)工作原理和特點(diǎn)2.1工作原理滾筒式分級的的主要工作原理是：物料通過料斗流入到滾筒時(shí)，在其間滾轉(zhuǎn)和移動，并在此過程中通過相應(yīng)的孔流出，以達(dá)到分級。滾筒式分級機(jī)的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，分級效率高，工作平穩(wěn)，不存在動力不平衡現(xiàn)象。但機(jī)器的占地面積大，開孔率低，由于篩筒調(diào)整困難，對原料的適應(yīng)性差。2.2主要構(gòu)成（1）滾筒它是一個帶孔的轉(zhuǎn)筒，該筒上有很多小孔，每組小

7、孔孔徑不同，但同一組中的孔徑一樣。滾筒沿著物料進(jìn)口到出口處排列，后組比前組的孔徑大。這樣，小于第一組孔徑的物料從第一組篩孔掉出，用漏斗收集為一個級別，以此類推達(dá)到將產(chǎn)品分級的目的。滾筒是用厚度為1.52.0毫米的不銹鋼板經(jīng)沖孔后卷成的圓柱形筒狀篩?？紤]到制造工藝方面的要求，一般把整體滾筒分成幾節(jié)筒篩，筒篩之間用角鋼連接作為加強(qiáng)圈，如用摩擦輪傳動，則又可作為傳動的滾圈。滾筒用托輪支承在機(jī)架上機(jī)架一船用角鋼或槽鋼焊接而成。滾筒安裝方法有水平式和傾斜式兩種。傾斜式一般是使?jié)L筒與水平位置成3-7o左右的傾角。（2）支承裝置由滾圈、摩擦輪和機(jī)架組成。滾圈裝在滾筒上，將筒體重量傳遞給摩擦輪。滾筒用托輪支承

8、在機(jī)架上，機(jī)架7用角鋼或槽鋼焊接而成。整個設(shè)備由機(jī)架支承。（3）收集料斗收集料斗設(shè)在滾筒下面，料斗的數(shù)目與分級的數(shù)目相同。（4）傳動裝置目前廣泛采用的傳動方式是摩擦輪傳動。摩擦輪裝在一根長軸上，滾筒兩邊均有摩擦輪，并互相對稱，其夾角喂90。長軸一端有傳動系統(tǒng)，另一端裝有摩擦輪。主動軸從傳動系統(tǒng)中得到動力后帶動摩擦輪傳動，摩擦輪緊貼滾圈，滾圈固接在轉(zhuǎn)筒上，因此，摩擦輪與滾圈間可以產(chǎn)生的摩擦力驅(qū)動滾筒轉(zhuǎn)動。驅(qū)動滾筒傳動的方式有三種第一種齒輪傳動。采用電動機(jī)通過皮帶輪、變速箱、鏈輪及一對齒輪傳動，而其中一個大齒輪就連接在滾筒出料口的邊緣上，另一個小齒輪則與傳動系統(tǒng)相接作為主動齒輪，把動力傳給大齒輪而

9、驅(qū)動滾筒轉(zhuǎn)動。這種傳動方式加工制造比較麻煩，由于滾筒直徑較大而使轉(zhuǎn)動不平穩(wěn)，齒輪上的潤滑油也往往滴在轉(zhuǎn)筒中污染物料，故目前已逐漸被淘汰。 第二種中間軸式傳動。滾筒的中心線上設(shè)有傳動軸，用支臂與滾筒相連，傳動系統(tǒng)把動力傳至中心軸，由中心軸帶動滾筒轉(zhuǎn)動。這種傳動方式比第一種簡單，但因滾筒較長，其中心軸也長，在滾筒中間又很難設(shè)置中間軸承，因此，若中心軸的剛度稍差，則往往產(chǎn)生撓動而使?jié)L筒運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)。同時(shí)，由于物料有時(shí)會和中心軸及支臂碰撞而產(chǎn)生機(jī)械傷，故目前使用這種形式的亦逐漸減少。第三種摩擦輪傳動。摩擦輪4裝在一根長軸上，滾筒兩邊均有摩擦輪，并且互相對稱，其夾角為90o。長軸一端(主動軸)與傳動系統(tǒng)相

10、連，另一端裝有托輪，不與傳動系統(tǒng)相連。主動軸從傳動系統(tǒng)中得到動力后帶動其上的摩擦輪轉(zhuǎn)動，摩擦輪緊貼滾圈3，滾圈3固接在轉(zhuǎn)筒上，因此摩擦輪與滾圈互相間產(chǎn)生的摩擦力驅(qū)動滾筒轉(zhuǎn)動。這種傳動方式簡單可靠，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，越來越廣泛得到使用。（5）清篩裝置在操作時(shí)，原料應(yīng)通過滾筒相應(yīng)孔徑的篩孔流出，才能達(dá)到分級的目的，但滾筒的孔往往被原料堵塞而影響分級效果。因此，需設(shè)置清篩裝置，以保證原料按相應(yīng)的孔徑流出。機(jī)械式清篩裝置是在圓筒外壁裝置木質(zhì)滾軸，木質(zhì)滾軸平行于滾筒的中心軸線，用彈簧使其壓緊滾筒外壁。由于木滾軸的擠壓，把堵塞在孔中的原料擠回滾筒中，也可以視原料的實(shí)際，采用水沖式或裝置毛刷清篩。3.滾筒分級機(jī)工藝

11、設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 該設(shè)計(jì)的生產(chǎn)能力設(shè)為2.0t/h 滾筒傾斜角度3-5.滾筒直徑與長度之比為1：4-6.滾筒上的篩孔排列用正三角形排列.滾筒的轉(zhuǎn)速10-15轉(zhuǎn)/分。但一般不超過30轉(zhuǎn)/分為宜.3.2尺寸設(shè)計(jì)滾筒孔眼總數(shù)的確定每個物料的重量約為80g生產(chǎn)能力G=2.0t/h=2.0%根據(jù) G=Z 滾筒上孔眼總數(shù) （個） l 在同一秒內(nèi)從篩孔中掉下物料的系數(shù)，滾筒式可取1.0一2.5%； m 一粒物料平均質(zhì)量(克)得到滾筒上孔眼數(shù)個滾筒長度與直徑的計(jì)算若把滾筒展開成平面則:級孔數(shù)=排數(shù)每排孔數(shù)；每級長度=（每級篩孔直徑每排孔數(shù)）+（篩孔間隙各排孔數(shù)）；滾筒的圓周長度=（排數(shù)各級孔數(shù)）

12、+（排數(shù)孔隙）設(shè)每節(jié)滾筒的長度為li:滾筒的直徑為Di:孔間距為ci：篩孔直徑為di：每級滾筒上有排，每排有個孔，查資料可得通常ci=0.3Di此設(shè)計(jì)中i可取得值是1、2、3且 因?yàn)闈L筒直徑：長度=1：（46）所以由上式得到所以， 因此取因?yàn)椴煌墲L筒直徑相同，所以 根據(jù)分級等級設(shè)且且所以最終各個數(shù)據(jù)結(jié)果見下表表1級數(shù)長度l（mm）直徑D（mm）孔間距c（mm）孔直徑d（mm）排數(shù)x(個)個數(shù)y（個）孔數(shù)Z（個）17023981860916144272840621708141123832398248081296直徑與長度比例校核計(jì)算從理論上講,每級的孔數(shù)之和應(yīng)等于總孔數(shù),每級長度之和就是所設(shè)計(jì)

13、滾筒的總長度,但這樣計(jì)算出的滾筒直徑各級都不相同,滾筒無法連接,因此,一般是取滾筒中最大的直徑,其它各級直徑增大后可適當(dāng)增加塞孔或把孔間距適當(dāng)增大.經(jīng)計(jì)算得到的直徑取最大的D=406,對第一級和第三級直徑與長度比例校核計(jì)算。對第一級的直徑和長度校核 解得對第三級的直徑和長度校核 解得校核后的數(shù)據(jù)整理作表如下：級數(shù)長度l（mm）直徑D（mm）孔間距c（mm）孔直徑d（mm）排數(shù)x(個)個數(shù)y（個）孔數(shù)Z（個）17114061960916144272840621708141123848406268081296校正后計(jì)算出滾筒的總長度mm個利用校核后的數(shù)據(jù),我們從新對分級機(jī)的生產(chǎn)能力進(jìn)行計(jì)算G=有效

14、面積系數(shù)的計(jì)算根據(jù)上面數(shù)據(jù)由有效面積系數(shù)的公式計(jì)算有效面積系數(shù)滾筒轉(zhuǎn)速的計(jì)算滾筒的轉(zhuǎn)速直接影響生產(chǎn)能力和分級效率.由于滾筒的傾角很小，可近似看作水平。當(dāng)物料與滾筒一起回轉(zhuǎn)時(shí)，其受力情況如圖.對物料B，受到重力G和離心力C的作用。把G分解為Gsinb和Gcosb兩個分力，前者分力要推動物料從篩面向下滑動，后者則把物料朝篩面上壓緊而在物料運(yùn)動時(shí)和離心力一起產(chǎn)生摩擦力f：式中 f一物料對篩面的摩擦系數(shù)由于T的存在使物料沿篩面向上運(yùn)動。物料受到的離心力C為： 式中：m物料B的質(zhì)量(公斤)G物料B的重力(牛)g重力加速度(米秒2)D滾筒的內(nèi)半徑(米)v物料B運(yùn)動的線速度(米秒) （m/s） 式中 n滾筒

15、轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)分由上面兩式得：（N） 當(dāng)物料B沿滾筒切線方向的重力分力Gsinb等于或大于摩擦力T時(shí)，即開始向下滑動，此時(shí)亦即物料B處于滾筒內(nèi)表面的最高點(diǎn)。即：Gsinbf(Gcosb+C)=0時(shí)物料B處于最高點(diǎn)。將ftgf（f為摩擦角）代入24并通過三角式簡化可得： 物料升角b應(yīng)稍大于物料對篩面的摩擦角f510o才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。即bf510o，在此設(shè)計(jì)中 f0.7，f=35o 。則：在此設(shè)計(jì)中取n=30。滾筒功率的計(jì)算對于摩擦傳動來說，其功率可有下面公式求得式中：D為滾筒內(nèi)半徑，mn為滾筒轉(zhuǎn)速，為傳動效率，取0.60.7為滾筒本身質(zhì)量，Kg為滾筒內(nèi)原料質(zhì)量，Kg式中：F為滾筒表面積，為滾筒材料厚度，m

16、。一般取1.5mm2.0mm.為滾筒材料密度，式中：L為滾筒長度，m為物料密度，為物料在滾筒中的充填系數(shù)，一般為0.050.10由上面公式依次代數(shù)最后可求得滾筒的功率m2根據(jù)上面所求得的數(shù)據(jù)代入滾筒功率計(jì)算公式求得功率N=844.2w.4.電機(jī)功率的選取查相關(guān)資料，電機(jī)的相關(guān)規(guī)格有：根據(jù)查得的資料可以看到Y(jié)80M2-2才可以滿足要求，所以選擇該型號。計(jì)算說明書1.設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 滾筒傾斜角度3-5.滾筒直徑與長度之比為1：4-6.滾筒上的篩孔排列用正三角形排列.滾筒的轉(zhuǎn)速10-15轉(zhuǎn)/分。但一般不超過30轉(zhuǎn)/分為宜.2.生產(chǎn)能力的計(jì)算 G= 滾筒上孔眼總數(shù) l 在同一秒內(nèi)從篩孔中掉下物料的系數(shù)

17、，滾筒式可取1.0一2.5%； m 一粒物料平均質(zhì)量(克)3.滾筒長度與直徑的計(jì)算把滾筒展開成平面則:級孔數(shù)=排數(shù)每排孔數(shù)；每級長度=（每級篩孔直徑每排孔數(shù)）+（篩孔間隙各排孔數(shù)）；滾筒的圓周長度=（排數(shù)各級孔數(shù)）+（排數(shù)孔隙）設(shè)每節(jié)滾筒的長度為li:滾筒的直徑為Di:孔間距為ci：篩孔直徑為di：每級滾筒上有排，每排有個孔： 4.有效面積系數(shù)的計(jì)算根據(jù)有效面積系數(shù)公式計(jì)算有效面積系數(shù)5滾筒轉(zhuǎn)速的確定對滾筒內(nèi)的物料受力分析摩擦力 式中 f一物料對篩面的摩擦系數(shù)由于T的存在使物料沿篩面向上運(yùn)動。物料受到的離心力C為： 式中：m物料B的質(zhì)量(公斤)G物料B的重力(牛)g重力加速度(米秒2)D滾筒的

18、內(nèi)半徑(米)v物料B運(yùn)動的線速度(米秒) （m/s） 式中 n滾筒轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)分由上面兩式得：（N） 當(dāng)物料B沿滾筒切線方向的重力分力Gsinb等于或大于摩擦力T時(shí)，即開始向下滑動，此時(shí)亦即物料B處于滾筒內(nèi)表面的最高點(diǎn)。即：Gsinbf(Gcosb+C)=0時(shí)物料B處于最高點(diǎn)。將ftgf（f為摩擦角）代入24并通過三角式簡化可得： 物料升角b應(yīng)稍大于物料對篩面的摩擦角f510o才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。即bf510o，在此設(shè)計(jì)中 f0.7，f=35o 。則：6.滾筒功率的計(jì)算按照摩擦傳動計(jì)算滾通的功率式中： D為滾筒內(nèi)半徑，mn為滾筒轉(zhuǎn)速，為傳動效率，取0.60.7為滾筒本身質(zhì)量，Kg為滾筒內(nèi)原料質(zhì)量，Kg式中： F為滾筒表面積，為滾筒材料厚度，m。一般取1.5mm2.0mm.為滾筒材料密度，式中： 為物料在滾筒中的充填系數(shù)，一般為0.050.10，L為滾筒長m 為物料密度，為物料在滾筒中的充填系數(shù)，一般為0.050.10參考文獻(xiàn)1楊同舟. 食品工程原理M. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版