《毕业设计（论文）红薯打浆机的设计（含全套CAD图纸）.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计（论文）红薯打浆机的设计（含全套CAD图纸）.doc（15页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、由于部分原因，说明书已删除大部分，完整版说明书，CAD图纸等，联系153893706 红薯打浆机的设计 摘 要：红薯打浆机适用于多种新鲜的果品和蔬菜打浆分离之用, 随着人们生活水平的提高，红薯打浆机在人们的生活中扮演的角色越来越重要。本文设计的红薯打浆机主要针对大规模加工红薯等食用制品的大中型企业，具有生产量大，效率高等特点。本文分别对滚筒、皮带、轴、打浆刮板等进行了结构的设计计算，对打浆刮板、轴、键等元件进行了校核计算. 关键词：打浆机；红薯；设计The Design of Sweet Potato Beating Machine Abstract：Sweet potatoes beater
2、 adapt for a variety of fresh fruits and vegetables with isolated beating, with the improvement of living standard, sweet potatoes beater is palying a more and more important role in peoples lives.In this paper the design of sweet potato beater mainly aim at large or medium-sized enterprises which h
3、as large-scale processing of sweet potato, with a large quantity and high efficiency of the production. This paper respectively on the roller, belt, shaft, beating scraper for structure design and calculation of beating, scraper, shaft, and other key components of the check.Keywords: Beater;Sweet po
4、tatoes;Design1 前言1.1 课题意义 打浆机是工农业中应用非常广泛的一类通用设备，尤其在农产品和食品加工业中发挥着重要作用。目前在工农业生产中应用的打浆机种类和规格很多，但是没有适合中型加工厂用于红薯打浆的产品，本设计的任务是设计一种能适用于红薯打浆的小型单道打浆机。打浆效率的高低和卫生条件状况将直接影响生产效益，由此可见打浆在整个食品的加工流程中占有极其重要的作用。1.2 研究红薯打浆机目的和国内外现状概况红薯又称番薯、山芋、地瓜、金薯、甘薯等，在植物学上的正式名字叫甘薯1。我国大江南北皆有其踪迹，且品种颇多，形状有纺锤、圆筒、椭圆、球形之分；皮色有白、淡黄、黄、红、紫红之别；
5、肉色有黄、杏黄、紫红诸种。红薯中含有多种人体需要的营养物质。每100克红薯含水份72.8克 、蛋白质1.7克、脂肪0.3克 、碳水化合物24.3克 、纤维素3.0克 、维生素C22.7毫克 、维生素E0.3毫克 、热量105千卡 、钙22毫克、钾204毫克、磷28毫克。特别是红薯含有丰富的赖氨酸，比大米、白面要高得多。中医学认为，红薯“补虚听见，益气力，健脾胃，滋肺肾，功同山药，久食益人，为长寿之食”2。国外对红薯食品的开发很重视，尤其是日本。日本利用“日本黑薯”、“日本黄薯”等特色品种加工出不用掺加任何果汁的健康饮料，色泽鲜美，营养丰富，具有明显的抗氧化、消除自由基和活性氧、减轻肝脏机能障碍
6、等功效。日本还有一种红薯藤叶保健酒，以薯叶25%、薯藤25%、红薯50% 为原料，用蜂蜜酿制而成3。红薯茎尖及绿叶由于富含VA 等，在日本作为高档菜销售。在秘鲁，利用红薯为主料制作3个月至3岁婴儿的断奶食品。但是我国广泛的基层地区储藏技术落后，烂薯现象严重，农民储藏红薯一般采用地窖，储藏分散储量小，管理不便烂薯率达百分之二十左右，严重影响了红薯的用种.关于其他的问题还有很多,例如:红薯颜色的变色,水分的损失等等。通过提取红薯中的有效成分，加工制作红薯保健食品，大幅度提高其附加值4。无论何种制品，都要对红薯进行打浆，打浆的方法主要有人工打浆，机械打浆，人工打浆效果低，加工条件质量不够好，产量低，
7、显然不能满足红素加工行业的需求，加工时红薯进入头道物料桶内，主轴带动叶轮高速旋转，物料被叶轮带动与筛网磨擦挤压，使得红薯的肉、汁分离，汁通过筛网上的小孔从出料口排出，肉则向轴端推进经过排渣口排出。 1.3 国内外的打浆设备 当前国内外红薯的打浆方式主要是通过打浆机打浆，各式各样的打浆机但都大同小异，有单道打浆机，二道打浆机，甚至多道打浆机，但他们的原理都是主轴带动叶轮高速旋转，物料被叶轮带动与筛网磨擦挤压，使得红薯的肉、汁分离，汁通过筛网上的小孔，产品由出料口排出，废品由排渣口排出5；如果是双道打浆或者多道打浆，就是第一道的产品进入第二道继续打浆，以此类推。2 打浆机的结构设计2.1 设计条件
8、 (1) 原料：红薯 (2) 生产能力：1T/h (3) 轴转速：800r/min (4) 筛孔孔径：直径0.5mm (5) 工作时间：两班/8h 寿命：5年2.2 设计要求 (1) 能保证正常的打浆工作保证正常打浆是必须首先满足的要求。 打浆量为每小时1T,关键就在于正确选定螺旋直径、合适的电机6。 (2) 要有合适的螺旋转速 为避免出现物料被螺旋叶片抛起而无法输送的现象，螺旋转速应小于某一极限转速。 (3) 能提高生产效率，降低成本应尽量采用各种快速高效的结构，缩短辅助时间，提高生产率7。同时尽可能采用标准元件与标准结构，力求结构简单、制造容易，以降低制造成本。 (4) 操作方便、省力和安
9、全在客观条件许可且又经济的前提下，尽可能的采用气动、液压和气液等机械化夹具装置，以减轻操作者的劳动强度。 (5) 有良好的结构工艺性所设计的打浆机机应便于制造、安装、检验、调整、清洗、维修等8。2.3 打浆机的基本结构图1 打浆机的基本结构图 Fig.1 The basic structure of beater图2 破碎桨叶的模型图Fig.2 Broken blade model figure 如图1所示打浆机的结构原理简图，打浆机的基本结构主要包括进料斗、螺旋推进器、桨叶、刮板、圆筒筛、机架等 (1)螺旋推进器：把来自料斗的物料按一定速度推入破碎桨叶中。 (2)破碎桨叶(如图2)：将物料用
10、摩擦、挤压的方法进行粗碎。 (3)刮板：其机构为几块长方形的不锈钢板，以回旋中的离心力与破碎桨叶联合擦破物料。刮板是用螺栓与安装在轴上的夹持器相连的，这样通过螺栓就可以调节刮板与圆筒筛之间的距离。刮板对称安装于轴的两侧，与打浆机轴线有一个夹角，称为“导程角”。 (4)圆筒筛：圆筒筛是肉汁分离的装置，是用1mm左右厚的不锈钢弯曲成圆筒后焊接而成。圆筒上所开小孔的直径为0.5mm，根据加工要求可以调换不同孔径的筛筒，开孔率为50% 。2.4 打浆机的基本操作2.4.1 工作过程此处已删除图5 短实心轴Fig.5 The short solid shaft短实心轴左端与空心轴右端联接，如图5所示从左
11、至右第1段的长度为50mm，直径40mm。此段距右端20mm处开有一个10mm的螺栓孔，用于连接实心轴和空心轴。第2段长度取为280mm，直径为65mm，此段右端接入轴承座。第3段长度取为55mm，直径为60mm，此段在轴承座内，并利用轴肩定位安装有轴承。4.3 轴上零件的定位 (1)长实心轴与大带轮的连接采用平键连接，根据机械设计手册表普通平键的型式和尺寸,d=55mm所选用的键为16x10, 键槽用键槽铣刀加工,键的长度取60mm。(2)螺旋输送采用焊接方式连接在轴上，螺旋桨叶采用轴套套在轴上，左端用开口销定位，右端用凸台定位，滚动轴承安装在轴承座里面，轴承座通过螺栓连接在机架上定位16。
12、4.4 确定轴上的圆角和倒角 参考机械设计书表可知圆角和倒角（C或R）大于（1.2或1.6），取4.5 滚动轴承的选定 打浆机在高速运动时,会产生较大的轴向力和径向力,在轴的两端各安装一个圆锥滚子轴承,可以抵消轴向力的同时也能承受较大载荷17,由于安装轴承位置的轴径大小为60mm,于是选择0基本游隙组、轴承代号为30212的圆锥滚子轴承，它们的基本尺寸为，成对安装在轴承座内。 轴承的润滑方式采用脂润滑，材料选用SG13Cr4Mo4Ni4V。4.6 轴承座的设计由轴承的型号30212查机械设计表选定轴承座型号为SN31218。其主要尺寸：长（L）宽（A）中心距高（H）280mm125mm80mm
13、d60mm；D110mm；g56mm螺栓型号为：M16箱体选用材料为：HT150质量约为：7.3Kg4.7 联轴器的设计电机输出轴的直径d=50mm，查机械设计手册表8-1，选定联轴器为凸缘联轴器，型号为GY6（GB/T5843-2003）。公转转矩为：900Nm，许用转速为：6800r/min，主要尺寸为：D=140mm，b=40mm，s=8mm，质量为7.59Kg。4.8 打浆刮板的设计 打浆刮板的结构简图如图6，其中刮板长宽厚=20.40.2m，导程角=2，R=0.4m。 图6 刮板结构简图 Fig.6 Scrape board structure diagram4.9 打浆机机架的设计
14、 由于对打浆机的生产能力要求高，所以筛筒及传动轴比较大且长，初步估计整机长3米左右，宽1米5左右，高2米左右。机架为卧式机座，材料选用HT150。主要尺寸见装配图。5 主要零件的校核5.1 打浆刮板的强度校核计算 图7 打浆刮板工作示意图 图8 物料空间受力分析图 Fig.7 Scraper work schemes Fig.8 Material force were space参见图7，打浆机工作时，由于导程角的存在，进入筛筒的物料既受到离心力Fc的作用又受到筒壁对它的摩擦力F1的作用，使得物料在沿筛筒圆周运动的同时，还沿着打浆板向出口端移动，其复合运动的轨迹为螺旋线。设块状物料质量为m，它
15、与筒壁的摩擦系数为a，与打浆板的摩擦系数为b；筒壁对物料的正压力为N1(N)、摩擦力为F1(N)；打浆板对物料的正压力为N2(N)、摩擦力为F2(N)；打浆板转速为n（r/min）(角速度w=n30(rads)；物料重力为mg(N)，所受离心力为FC(N)( FC=mv2R：其中R为筛筒半径(m)。则打浆机工作时物料所受的空间力系如图8。物料对刮板的压力：N1FCmgcoswtmw2Rmgcoswt (17) 0.2（8420.4100.1）565 N （角速度w为84 rad/s，质量m定为0.2kg，coswt=0.1）摩擦力: F1aN10.4565226 N （摩擦系数a取0.4）5.
16、1.1 按扭转强度条件计算危险处所受扭转应力为： (18) 式中 L，h-打浆刮板长，m -打浆刮板宽，m -轴所受的扭矩，Nmm； -轴的抗扭截面系数，mm N1-刮板受到的正压力，N 因为，25MPa，所以满足扭转强度18。5.1.2 按弯扭合成强度条件计算 刮板所受应力为： (19) 0.4MPa 60MPa式中 M-危险点处所受弯矩，Nm T-危险点处所受扭矩，Nm W-刮板的抗弯截面系数，m3,，/6 轴的材料为45号钢，由机械设计教材13P215查得60 所以刮板符合弯扭强度条件。5.2 轴的强度校核计算 根据轴的具体受载及应力情况，长实心轴因分别与皮带轮，螺旋推进器，破碎桨叶，刮
17、板夹持器相连接，是主要危险轴，需要校核扭转与弯矩以及扭转刚度校核；空心轴因与刮板夹持器相连接，是次要危险轴，需要校核扭转强度条件；短实心轴因为没有受到大的弯矩及扭矩作用，所以不会有大的危险，在此不用校核。5.2.1 按扭转强度条件计算 长实心轴轴的扭转强度条件为: MPa (20)空心轴轴的扭转强度条件为: (21)式中： -扭转切应力，单位为MPa； -轴所受的扭矩，单位为Nmm； -轴的抗扭截面系数，单位为mm； n -轴的转速，单位为r/min； -轴传递的功率，单位为； D-计算截面处轴的直径，单位为mm； -许用扭转切应力，单位为。 轴的材料为45号钢，查机械设计教材表得：的值在25
18、-45 MPa之间。 可知轴的扭转强度是合适的 中心转轴承受2根皮带的张力和带轮本身的重量： 皮带轮距离轴承的距离200 则中心轴承受的弯矩： MFL530250.210605 Nm (22) 大带轮的孔径为55mm 则对实心轴的剪力 (23) 4.5Mpa =135Mpa 能满足设计要求 根据轴的受力情况知轴的最大危险截面在左端轴承截面处 圆筒筛的体积3.140.522.41.8 m3 经查询得红薯的密度为0.8103 Kg/m3 假设红薯全部装满圆筒，此时的重量: 14112 N运行时的最大扭矩为: Nm7 KNm (24)轴的最大剪应变： (25) Pa 9.9 MPa 故可以满足设计要
19、求。5.2.2 按弯扭合成强度条件计算 该扭转切应力为静应力时，取 0.3则轴的计算应力为 (26) 50.07MPa60MPaM-轴所受弯矩，NmT-轴所受扭矩，NmW-轴的抗弯截面系数，m3，d3/32 0.1d3轴的材料为45号钢，由机械设计P219查得60 所以是安全的。5.3 轴的扭转刚度校核计算轴的扭转变形用每米长的扭转角来表示，阶梯轴的计算公式： (27)式中：-轴所受的扭矩，单位为Nmm；-轴的材料的剪切弹性模量，单位为MPa，对于钢材，8.1104 MPa；IP-轴截面的极惯性矩，单位为mm，对于圆轴，IP；-阶梯轴受扭转作用的长度，单位为mm； TI Li Ipi-分别代表
20、阶梯轴第i段上所受的扭矩、长度和极惯性矩，单位同前； -阶梯轴受扭转作用的轴段数。 综合上式计算出=0.32；为轴每米长的允许扭转角，与轴的使用均合有关，对于一般的传动轴，可取0.51（/m)；对于精密传动轴可取0.250.5（/m）。对于精度要求不高的轴，可大于1（/m）。显然对于本设计中所涉及的轴为一般的传动轴，19，符合扭转刚度要求。综上所述，该轴是满足设计要求的。5.4 键的扭转刚度校核计算平键传递转矩时，其主要失效形式是工作面被压溃。因此，通常只按工作面上的挤压应力进行强度校核计算。普通平键连接的强度条件为： (28)式中：T-传递的转矩（TFyFd/2），Nm K-键与轮毂键槽的接
21、触高度，k=0.5h，mm L-键的工作长度，mm d-键的直径，mm 为键，轴，轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，MPa。此处取75MPa 6. 总结随着社会的飞速发展，人们的生活水平也越来越高，对于食品的要求也越来越高，中国作为红薯生产与食用大国在世界红薯市场占有举足轻重的地位，红薯也因为其作为健康食品，含有多种营养物质对人体及其有益而广受人们的欢迎，把红薯打浆做成红薯产品，并不会损害它的营养，加工红薯也大大的提高了它的附加值，能带来巨大的经济价值，产业链落后近年来中国红薯加工产业的迅速崛起使中国跻身世界主要生产国的行列20。在质优价廉的红薯制品满足国际市场需求的同时，中国国内市场和消费现
22、状是与会代表普遍关注的问题。目前红薯制品在中国的消费仍处在培育阶段，产品品种较少，主要有红薯粉，红薯干等，人均消费量远远低于世界平均水平。但由于中国有庞大的消费人群和广阔的市场，饮食方法和文化具多样化，红薯制品消费将呈现年增长15的发展趋势，2010年国内需求将达到20万吨。中国是一个发展中的市场，做好消费者宣传和引导、产品包装和市场定位及品牌建设工作，中国国内红薯制品市场的发展将展现良好的前景。本课题就是基于这个历史发展的大机遇的前提上开展的，用红薯做很多制品，打浆都是其必不可少的环节，所以发展红薯打浆机是有很大市场的。打浆效率的高低将和卫生条件状况将直接影响生产效益，由此可见打浆在整个红薯
23、的加工流程中占有极其重要的作用，本设计是从给定的生产量，结合实际生产条件而设计的，以电动机为原动力，带动主轴转动，原料进入滚筒经过破碎桨叶的破碎和经过棍棒的擦碎作用而达到皮、籽和浆分离的目的。本课题的设计用到了大学多门学科的知识，如机械设计，材料力学，工程图形，CAD技术，工程材料等，通过此次的毕业设计，不仅让我巩固了以前学过的知识，更加将理论与实际联系起来，对整个的设计流程有了一个深刻的认识，将对我以后的学习、工作产生极大的帮助。参考文献1 康明丽. 红薯与红薯食品的开发J.山西食品工业，2002，(18).2 红薯的主要营养成分和保健作用J.中国食物与营养，2003,(7).3 王学武等.
24、 红薯深加工新技术M.农牧产品开发，2000，(3).56-57.4 谢峰，天津轻工业学院.食品工厂机械与设备M.北京：中国轻工业出版社，1981，(3)3-8.5 张选迭，田恒增.我国食品机械工业发展战略J.农机与食品机械，1998，(2).6 沈再春.农产品加工机械与设备M.北京.中国轻工业出版社.1993,(2).105-120.7 王林生，李友军.红薯加工中存在的问题及对策J.河南科技，2000，(5).8 李良藻，汤楚宙.农产品加工机械M.长沙：湖南教育出版社，1989.(6).115-1219 Simon Bickerstaffe.Professional engineeringM
25、, 2006.(6).10 孙桓，陈作模. 机械原理M.北京:高等教育出版社,2006.(5):118-132.11 刘鸿文.材料力学M.北京：高等教育出版社，2004.(1):75-95.12 吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册M.高等教育出版社，2006.(5):42-59.13 濮良贵，纪明刚.机械设计M.北京：高等教育出版社第八版.2006.(5):252-261.14 张淑娟，全腊珍.画法几何与机械制图M.中国农业出版社，2006.(2):235-241.15 魏文军，高英武，张云文.机械原理M .北京:中国农业大学出版社，2005.(4):168-188.16 周良德，朱泗芳等编
26、著M长沙.现代工程图学湖南科学技术出版社,2000.(8):27-29.17 罗迎社.材料力学M.武汉.武汉理工出版社,2000.(10):23-25.18 席伟光.机械设计课程设计M.北京.高等教育出版社,2002.(9):144-152.19 洪钟德.简明机械设计手册M.上海.同济大学出版社,2002.(1):44-65.20 Johnson, R.Padmaja, G.Moorthy, S. N.Innovative Food Science & Emerging Technologies J, 2009.(4):4-5.致 谢首先在这里我要感谢四年来每一位给我们上课的任课教师。
27、感谢你们不辞辛苦的给我们传授知识。这次毕业设计能够完成，在这里首先要感谢我的导师高英武教授，她平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从外出实习到查阅资料，设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，等整个过程中都给予了我悉心的指导。我的设计较为简单，高老师仍然细心地纠正图纸和说明书中的错误。除了高老师的专业水平外，他们的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。还有帮助过我完成设计的同学，谢谢你们！附录附录1：红薯打浆机装配图A0附录2：大带轮A2附录3：小带轮A2附录4：长实心轴A2附录5：空心轴A2附录6：短实心轴A3附录7：轴承座A3附录8：打浆刮板A3附录9：机架A1附录10：进料斗A3
