《食物打漿機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》6300字（論文）

IV1前言1.1題目背景在如今的食品加工當(dāng)中，為了保障食品的安全，確保食品的質(zhì)量，更多的時(shí)候是把一些初級(jí)原材料進(jìn)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(dāng)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(duì)加工產(chǎn)品予以分離。自從改革開放以來，社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速提升，人們對(duì)食物的要求也越來越高。尤其國人對(duì)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(jī)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(jī)卻仍然存在一些不足之處。比如缺乏統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)，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(jī)的設(shè)計(jì)上更多的是依靠積累的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行計(jì)算，導(dǎo)致打漿機(jī)的發(fā)展空間受到限制，無法實(shí)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(yuǎn)。1.2研究意義伴隨著社會(huì)的不停發(fā)展，果蔬打漿機(jī)的需求量越來越大，它具有機(jī)械化水平高、打漿速度快設(shè)施配套等特點(diǎn)，減少了大量的生產(chǎn)所需時(shí)間，又提高了打漿效率。在當(dāng)今社會(huì)，食物生產(chǎn)的效率和成本尤其重要，打漿機(jī)恰好迎合了人們的需求，提高打漿機(jī)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(diǎn)背面卻是打漿機(jī)的發(fā)展緩慢，設(shè)計(jì)參數(shù)老，結(jié)構(gòu)不夠優(yōu)化，設(shè)計(jì)觀點(diǎn)不夠新穎。這導(dǎo)致打漿機(jī)處在一個(gè)尷尬的地方，需要研究一個(gè)新的版本。這些同樣也是本文設(shè)計(jì)的初衷。1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在過去的一段時(shí)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(duì)我國經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生了相當(dāng)?shù)挠绊?。中國水果和蔬菜進(jìn)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(jìn)口國，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，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(fèi)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(jī)高速發(fā)展，設(shè)計(jì)參數(shù)合理，生產(chǎn)效率高，結(jié)構(gòu)自動(dòng)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(jì)經(jīng)驗(yàn)在設(shè)計(jì)，設(shè)施相對(duì)簡陋，一些參數(shù)國外正在與時(shí)俱進(jìn)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(jī)的現(xiàn)狀卻是使得一些加工機(jī)器需要依賴進(jìn)口。這對(duì)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(jī)打漿效果的指標(biāo)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(shí)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(jì)打漿機(jī)要追求的主要目標(biāo)。影響打漿機(jī)生產(chǎn)能力和出漿率的因素很多,其中,間隙和旋留時(shí)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(duì)物料不能形成有效的擠壓與摩擦;間隙太小,物料不能進(jìn)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(jī)的生產(chǎn)能力和出漿率REF_Ref2533\r\h[2]。打漿機(jī)由圓筒篩、破碎槳葉、變速箱、傳動(dòng)部分和機(jī)架等基礎(chǔ)部件構(gòu)成。本文對(duì)打漿機(jī)這些基礎(chǔ)部件有以下設(shè)計(jì)思路。（1）滾筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(dòng)機(jī)選擇

對(duì)番茄打漿機(jī)來說，在工作的時(shí)候工作效率要能達(dá)到每小時(shí)1T，一天分為兩班，工作時(shí)間16個(gè)小時(shí)，在使用的情況下電動(dòng)機(jī)的壽命有5年。（3）皮帶輪設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)皮帶輪的時(shí)候需要先進(jìn)行皮帶計(jì)算，計(jì)算內(nèi)容主要包括：打漿機(jī)的功率、傳動(dòng)帶型，大小帶輪的直徑以及傳動(dòng)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(dòng)主軸設(shè)計(jì)需要計(jì)算軸的直徑、確定軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、根據(jù)不同的需要，確定軸的設(shè)計(jì)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(jì)算主要包括滾筒的長度計(jì)算、物料打漿的時(shí)間計(jì)算、導(dǎo)程角大小的計(jì)算、軸尺寸大小的計(jì)算、電動(dòng)機(jī)消耗功率的計(jì)算。所以根據(jù)各個(gè)部分的工作要求不同，強(qiáng)度要求不同，以及導(dǎo)程角不同大小，打漿細(xì)膩程度不同等，做出以下設(shè)計(jì)。

2打漿機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)條件本文所設(shè)計(jì)的這款打漿機(jī)是針對(duì)一般蔬果的打漿破碎。對(duì)生產(chǎn)力的要求為每小時(shí)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(shí)間為平均16小時(shí)，分為兩班；總工作時(shí)長初步要求為工作五年。2.2打漿機(jī)要求（1）打漿機(jī)工作確保打漿機(jī)能夠正常運(yùn)行是一切設(shè)計(jì)的前提。生產(chǎn)能力為一噸每小時(shí)，螺旋直徑與電機(jī)[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(shí)間長短。同時(shí)，轉(zhuǎn)速過大可能會(huì)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(shí)間浪費(fèi)，簡潔明了，縮短打漿時(shí)間。提升打漿效率。（4）操作間潔采用全自動(dòng)，最好可以達(dá)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(jī)設(shè)計(jì)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(jī)基本概括如圖2-1所示，打漿機(jī)的基本組成如下（1）螺旋推進(jìn)器：把加進(jìn)的物料以穩(wěn)定的速度推入。（2）破碎槳葉：進(jìn)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(jī)的基本結(jié)構(gòu)圖1-螺旋推進(jìn)器；2-進(jìn)料斗；3-破碎槳葉；4-刮板；5-圓筒篩；6-傳動(dòng)軸；7-機(jī)架；8-出料漏斗；9-電動(dòng)機(jī)2.4打漿機(jī)的基本操作2.4.1工作過程打漿機(jī)的工程過程為：工作時(shí)，啟動(dòng)打漿機(jī)，刮板和螺旋推進(jìn)器在轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)[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(shí)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(dòng)。這個(gè)復(fù)合運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，使物料移動(dòng)的軌跡是一條螺旋線。刮板旋轉(zhuǎn)時(shí)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(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)里有許多參數(shù)，其中對(duì)打漿效率影響最大的為主軸轉(zhuǎn)速、導(dǎo)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(gè)參數(shù)，比如主軸轉(zhuǎn)速快會(huì)使得物料在篩筒內(nèi)移動(dòng)速度增加，相對(duì)的打漿時(shí)間就會(huì)減少；其他的同樣如此。調(diào)整打漿機(jī)速度比較麻煩，稍有不慎，就會(huì)導(dǎo)致浪費(fèi)。所以一般情況下會(huì)同時(shí)調(diào)整兩個(gè)參數(shù)[5]。2.4.2打漿機(jī)的操作步驟打漿機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相對(duì)比較簡單，具體操作步驟如下：（1）第一步是對(duì)打漿機(jī)進(jìn)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(dǎo)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(jī)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(jī)的電源開關(guān)，然后再清潔、晾干打漿機(jī)。防止殘余食物遺留所帶來的衛(wèi)生安全問題。（6）自動(dòng)清洗裝置主要由汽水混合器、氣缸總進(jìn)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(gè)進(jìn)水口一個(gè)進(jìn)汽口和一個(gè)出水口在進(jìn)水管和進(jìn)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(dòng)即當(dāng)氣缸運(yùn)動(dòng)時(shí)電磁閥處于導(dǎo)通狀態(tài)當(dāng)氣缸靜止時(shí)電磁閥處于閉合狀態(tài)工作時(shí)氣缸推動(dòng)總進(jìn)水管和環(huán)形噴管在筒體和篩網(wǎng)托架間作往復(fù)運(yùn)動(dòng)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(jìn)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)清洗REF_Ref2657\r\h[6]。2.5打漿機(jī)選材分析打漿機(jī)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(gè)原則：工藝性原則：所選用的鑄造合金要有一定的流動(dòng)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(jī)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(jì)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(dǎo)程角3.1.2加工時(shí)間物料在篩筒內(nèi)的運(yùn)動(dòng)的時(shí)間：(3-2)-螺旋運(yùn)動(dòng)線速度3.2電動(dòng)機(jī)參數(shù)選擇考慮現(xiàn)有情況，查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，本文選擇帶傳動(dòng)且傳動(dòng)效率為0.7，電動(dòng)機(jī)功率p為：由于打漿機(jī)所需動(dòng)能，所以選電動(dòng)機(jī)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(jì)算皮帶，設(shè)計(jì)皮帶輪由上可知，電動(dòng)機(jī)的規(guī)定轉(zhuǎn)速1440轉(zhuǎn)每分鐘，規(guī)定功率為4千瓦[7]，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間大于10小時(shí)。（1）設(shè)計(jì)功率機(jī)器每天需要運(yùn)行將近16小時(shí)，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(zhǔn)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(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》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(jì)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(zhǔn)確，使得載荷均勻分布等。3.4傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)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(jì)軸的尺寸大小要根據(jù)各個(gè)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(shí)際上很難大批量生產(chǎn)，所以使用空心軸套在實(shí)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(jī)器的重量。（1）實(shí)心軸圖3-1實(shí)心軸如圖3-1所示長實(shí)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(jī)機(jī)架上[10]，這一段的長度設(shè)計(jì)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(shí)心軸，這樣不僅能方便打漿機(jī)機(jī)身的整體移動(dòng)，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?yàn)檩S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(shí)心軸的設(shè)計(jì)圖3-3短實(shí)心軸第一段的長度為50mm，直徑40mm。為了方便實(shí)心軸和空心軸的連接，設(shè)計(jì)了一個(gè)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(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得兩角為。3.5滾動(dòng)軸承的選定由于打漿機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)有軸向和徑向兩個(gè)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(shí)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(dòng)軸承。3.6軸承座的設(shè)計(jì)由上文設(shè)計(jì)要求《查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選定軸承座SN312。其主要尺寸：長、寬、高＝；；3.7聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)電機(jī)輸出軸的直徑d=50mm，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，選定聯(lián)軸器為凸緣聯(lián)軸器，型號(hào)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(jì)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(jī)機(jī)架考慮到在實(shí)際工作中對(duì)打漿機(jī)工作效率的要求，以及各零部件之間的配合。選定整機(jī)長約3米，寬約1米5，高約2米。為臥式機(jī)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(jī)器運(yùn)行時(shí)，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(dòng)物料進(jìn)行螺旋運(yùn)動(dòng)，物料受到的離心力，并且向出口移動(dòng)。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(qiáng)度計(jì)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(jì)算，滿足扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度[13]。(4-3)＝0.4MPa≤＝60MPa其中：M和T分別表示危險(xiǎn)處所受的彎矩和扭矩，W則表示刮板的抗彎系數(shù)因?yàn)檩S的材料性質(zhì)，得＝60。所以刮板符合設(shè)計(jì)所需條件。4.2軸的強(qiáng)度校核實(shí)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(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得：值在要求內(nèi)。所以軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)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(jì)條件，能滿足設(shè)計(jì)，可以使用。圓筒篩的體積假設(shè)以紅薯質(zhì)量為標(biāo)準(zhǔn)作出以下設(shè)計(jì)計(jì)算，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知紅薯的密度為如果此時(shí)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(jì)可以滿足需求。4.2.1彎的扭合強(qiáng)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(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得＝60恰好滿足設(shè)計(jì)所需。

總結(jié)在這次打漿機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中針對(duì)打漿機(jī)在當(dāng)今社會(huì)食品加工行業(yè)巨大的前景以及國內(nèi)打漿機(jī)發(fā)展緩慢。本文設(shè)計(jì)了一臺(tái)主要針對(duì)于蔬菜與水果的打漿機(jī)，它由機(jī)架、圓筒篩、傳動(dòng)軸、傳動(dòng)輪、刮板、破碎槳葉以及進(jìn)料斗、出料漏斗和螺旋推進(jìn)器等構(gòu)成。此次設(shè)計(jì)特點(diǎn)為：1、機(jī)器操作方便，相對(duì)于傳統(tǒng)的打漿機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說，本文所設(shè)計(jì)的打漿機(jī)操作簡單、單人可同時(shí)照顧多臺(tái)打漿機(jī)、時(shí)間和人工成本都會(huì)大大降低。相比較而言，在操作方面有一定的進(jìn)步。2、傳動(dòng)方式選擇了帶傳動(dòng)，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(jī)器是否發(fā)生故障。3、本次設(shè)計(jì)大部分采用螺栓固定，方便拆卸清晰，同時(shí)也方便維護(hù)。4、本次設(shè)計(jì)中出料口采用的是蝶形閥的設(shè)計(jì)可以方便工人快速出料，縮短生產(chǎn)時(shí)間，以達(dá)到增大產(chǎn)量的目的，提高生產(chǎn)效率。5、本次設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)軸采用的是45Mn鋼，材料合適，有剛度強(qiáng)、耐磨性好、耐腐蝕和防軸疲勞斷裂等優(yōu)良的特點(diǎn)。能夠很好地承受住機(jī)器運(yùn)行時(shí)所帶來的的壓力以及食