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1、攀枝花学院本科毕业设计（论文）攀钢（集团）生活公司食品加工厂磨浆机设计 院 （系）： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 2010级机械设计制造及其自动化1班 二一四年五月摘 要针对我国现有豆制品加工技术产品存在的一些技术问题,及对多功能磨浆机产品的需求状况,结合课题要求，提出了一种浆渣自分离的立式磨浆机的总体设计方案：利用由电动机直联驱动的转轴,使定砂轮片与动砂轮片产生高的相对运动,对物料进行充分研磨,并利用高速旋转下的离心力原理,使研磨后的浆与渣分离,最大限度的获取大豆中的蛋白质成分,提高豆制品生产效率。通过计算分析进行了详细结构设计，绘制了装配图及部分零件图，经校核
2、验算达到了预定功能，且具有结构简单，经济实用，使用方便等特点。关键词： 磨浆机；浆渣分离；机械设计ABSTRACT Aiming at some technical problems of the existing bean products processing technology products, and the status of the demand for multi-function pulping machine product, combining subject, put forward a kind of slag slurry from the separation
3、of vertical pulping machine overall design: use driven by motor straight league rotation, using the grinding wheel piece and make the relative motion of the grinding wheel piece produce high, to fully grinding materials, and use the principle under the high speed rotating centrifugal force, make pul
4、p after grinding and separation of slag, maximum limit for soybean protein ingredients, improve the efficiency of soybean production. Through calculation and analysis in detail structure design, draw the assembly drawing and parts drawing, after checking calculation achieve the function of reservati
5、on, and has simple structure, economical and practical, convenient use, etc.Key words： Pulping machine ；Slag slurry separation ；Mechanical design目 录摘 要IABSTRACTII1 绪论11.1 概述11.1.1 磨浆机产品的特性及现状21.1.2 本课题研究的内容与意义31.2 课题研究依据31.2.1 磨浆机现今存在的主要问题31.2.2 装配技术要求52 总体方案设计62.1 方案比较62.1.1 立式磨浆机62.1.2 拱式磨浆机62.1.3
6、 卧式磨浆机72.2 方案确定73 主要零部件结构设计93.1 拨料器的设计计算93.1.1 拨料器的设计93.1.2 螺栓和垫圈的选择103.2磨盘结构设计要求113.2.1 磨盘结构123.2.2 磨盘的材料123.2.3 动磨盘的设计133.2.4 静磨盘的设计143.3 磨浆机生产能力的分析与确定143.4 电动机的选择计算153.4.1 启动磨盘的功率153.4.2 磨浆机磨浆时消耗的功率153.4.3 轴承摩擦消耗的功率173.4.4 磨浆机消耗的总功率173.4.5 电机主轴直径的计算183.5 联轴器的设计计算183.5.1 与主轴相联的一端183.5.2 与锁紧螺杆相联的一端
7、193.5.3 联轴器的中间部分203.6 储料漏斗213.7 出料装置设计213.7.1 出浆口设计213.7.2 挡渣板设计213.8 调节装置设计233.8.1 调节丝杆设计233.8.2 机盖的设计243.8.3 机盖连接紧固件设计243.8.4 调节手柄的设计253.8.5 锁紧螺母的设计253.8.6 压缩弹簧的选用263.9 分离筛263.10 机架连接装置设计274 使用说明书294.1 安全注意事项294.2 使用、操作及注意事项294.3 操作使用说明294.4 易损件更换须知304.5 维护保养和故障排除31结 论33参考文献34附 录35致 谢361 绪论1.1 概述大
8、豆磨浆制品是我国人民的传统食品,也是现代科学公认的营养食品。用于豆制品加工主要工序中的制浆设备在我国具有悠久的历史。改革开放后,大豆磨浆机行业得以迅速发展。进入80年代以来,砂轮磨浆机以其体积小、效率高、节能、浆质好等显著优势。深受广大豆制品加工用户的欢迎,产销量增幅较大。在70年代我国磨浆机年产量在7万台左右,80年代年产量已达10几万台,90年代初,特别是粮食市场放开后的19921994年,市场需求量骤增,产品供不应求,年产销量由10几万台增至40万台左右。随着产品的热销,1994年后许多小型及个体企业纷纷上马生产磨浆机,生产企业从100多家增至300多家。据我国不完全统计,年总产销量已达
9、50万台,年总产值4亿元以上。由于社会的不断发展与进步,市场经济推动了我国磨浆机行业的快速发展,其中砂轮磨浆机以其体积小、效率高、节能、浆质好等显著优势,深受豆制品加工用户的普遍欢迎,社会需求量提高,从而带动了磨浆机产品的技术进步,企业生产规模开始向专业化,产业化发展,特别是分离型砂轮磨浆机不但被国内豆制品加工厂、专业户广泛使用,也是混合型砂轮磨的更新换代产品。目前,具有代表性的由河北沧州产的分离型DM-Z105、125 型自分渣磨浆机年产销 4万台, 沈阳产 FM- 120、175、200型年产3万台左右,另外江苏丹徒地区磨浆机年产近10万台,浙江机电股份有限公司、湖南桑植机械厂、安徽蒙城矿
10、机厂等数十家企业产品也有较大的社会保有量和年产销量。湖北石首第四机械厂、石首畜牧机械厂多功能磨浆机近年社会产销量也较大,据我中心不完全统计,全国磨浆机生产企业约有 100余家,年产销量 3040万台,年总产值约14亿元左右。磨浆机生产企业 90%以上为小型企业,随着产品的发展,近年逐渐形成上述几个行业骨干企业。磨浆机生产方式, 较大企业产品的关键部件以自己制造为主,其它零部件靠专业厂外协,最后总装。小企业 (包括个体企业) 以各部件外购、外协为主,最后总装。从管理水平上,很大一部分企业缺乏规范化管理的经验,没有可靠的质量保证体系,部分行业骨干企业开始运用质量保证体系规范化生产和经营,并开始向集
11、团化方向发展。从生产条件看,大部分企业加工设备比较陈旧, 工艺工装手段比较简单,加工精度不高。从产品发展看,磨浆机是 80 年代在我国开始批量生产的新产品,通过几年的发展,技术水平的进步,产品的技术含量有一定的提高,产品增加了新的品种和规格,而且整机和关键部件不断出现新结构。从质量水平看,随着市场经济的发展, 产品的竞争,企业的产品质量意识普遍提高。1993年我中心进行了第一次产品质量国家监督抽查, 其抽样合格率为 5711% ,1996年第四季度我中心对江苏、辽宁、浙江、湖南、湖北、河南、河北、山东、安徽等我国目前磨浆机产销量较大的九个省份的 32 家企业产品进行了第二次国家监督抽查,其抽样
12、合格率为7510%,基本上代表了我国目前磨浆机行业的质量水平。11.1.1 磨浆机产品的特性及现状随着人类对豆制品营养价值丰富认识的不断提高,豆制品加工的主要设备磨浆机的需求量也在不断扩大,从而推动了我国的磨浆机行业不断发展壮大,据全国普查统计,目前,我国磨浆机社会保有量约在400万台以上,并还以每年近20万台投放市场。磨浆机械按其结构可分为两种,一种是浆渣混合型,另一种是浆渣分离型。随着产品的不断更新和技术水平的提高,浆渣混合型磨浆机已逐步被淘汰,取而代之的是省时、省力、生产效率高的浆渣分离型磨浆机,其保有量约占总量的95%以上。产品的规格型号也由初始的23种型号发展到从60400型不同规格
13、的十几种型号,产品已成系列化。产品的外观也由当初的喷漆,发展到电镀、烤漆、抛光,产品整体外观有了很大改观。此机械具有体积小,重量轻,价格低,搬运方便,操作灵活等特点。因此,已成为城乡豆制品加工企业及个体豆制品加工点的主要设备。由此可见,磨浆机产销量大,涉及面广,与人民生活密切相关,其质量好坏直接影响着广大用户的利益,关系到豆制品生产安全与人身健康,涉及到粮食资源与能源的有效利用。因此,磨浆机产品质量不容忽视。2石磨是我国传统的磨浆设备,由轴和上下两个磨盘组成,磨盘直径在600 1200mm。以人推、马拉、电机传递动力运转作业。缺点是体积大、笨重、生产效率低、劳动强度大, 况且磨齿需经常修凿,
14、其费用较高。目前已被钢磨、砂轮磨所取代, 但仍被芝麻类磨浆所延用。目前已被钢磨、砂轮磨所取代, 但仍被芝麻类磨浆所延用。钢磨是一种磨浆兼有粮食和饲料粉碎等功能的机械。目前主要有立式和卧式两种结构形式, 由轴和铸钢动静片组成, 可由电动机直联驱动或由电动机、燃油机传递动力作业。磨片直径在100 200mm。生产率一般在15 300kg / h 左右, 其特点是转速高、体积小、产量高、动静铸钢磨片的使用寿命长。其缺点是噪声高,豆糊在磨制过程中, 升温发热, 而容易引起蛋白变质, 同时豆糊颗粒较大, 出渣率较高, 容易造成物料浪费。因此近年来在单一用作大豆磨浆方面已很少使用。但由于钢磨兼有磨浆和粉碎
15、多种作业功能, 提高了用户的实用性。特别是近年来, 某些产品集磨浆、粉碎、磨米等多种作业功能于一体, 适应部分农村家庭作业的需要, 深受广大农民的欢迎, 提高了产品销售服务对象的广度和深度, 近二三年此类产品的产销量在部分省区有跳跃发展的趋势。其不足之处是, 该类机械相互兼顾多种作业功效, 容易降低各种作业功能的性能指标, 目前尤其磨米作业性能普遍不理想。砂轮磨是目前国内较先进的磨浆设备, 有混合型和分离型两大类, 是近年来发展最迅速, 应用最广泛的大豆磨浆机械。混合式磨浆机分为立式和卧式两种,主要由轴和动静砂轮磨片组成, 可由电机直联驱动或电机、燃油机传递动力运转作业。磨片直径一般在100
16、400mm, 其砂轮材质主要由16# 45# 碳化硅金刚砂粒或氧化铝白刚玉以及棕刚玉砂粒粘合、烧结而成。生产率一般为20 500kg / h, 其特点是作业时大豆进入粗磨区, 再进入精磨区, 磨碎质量好, 出渣率低,蛋白质损失少, 而且具有优于石磨和钢磨的自锐性, 因此砂轮片比较耐用, 另具有体积小、效率高、节能、噪声小、应用广泛的特点, 适于大豆制浆作业。分离型磨浆机械主要以立式结构为主,是目前我国最为先进的磨浆设备,其结构主要由轴、动静砂轮磨片、离心分离筛组成,磨片直径一般在 100200mm,生产率一般在 35300kg/ h, 该类机械除具有混合型磨浆机的优点外,又增加了分离功能, 制
17、浆过程中,浆渣同时自动分离,大大减轻了用户的劳动强度。另外浆质好,经对比实验,按每千克大豆磨浆制作豆腐较传统磨和钢磨多出豆腐0.15kg左右。目前分离式磨浆机已被豆制品加工厂、个体专业户、饭店、食堂广泛应用,也被大豆饮品、豆制品加工成套设备所采用。自1986年以来,分离型磨浆机逐步受到国外用户的认可和重视,已被德国、俄罗斯、加拿大、乌克兰、马来西亚、泰国、日本、香港等国家和地区用户选用。这说明作为传统豆制品加工工艺和现代技术进步相结合的砂轮式自分离磨浆机,已有扩大国外市场销售趋势。3 1.1.2 本课题研究的内容与意义本文所设计的是一种对大豆、玉米、小麦等原料进行初步加工的机械浆渣自分离立式磨
18、浆机。它是由电动机、调节片、机架、动静磨盘、驱动装置、出渣口、出浆口、送料装置、轴承和滤网及网篮等装置组成。纯天然大豆制品即将走入千家万户纯天然大豆制品是用大豆经过加工而制成的食品,最常见的有豆腐皮、腐竹、素鸡、素排骨、素虾、素肥肠等数十种系列产品。大豆制成纯天然大豆制品后,不仅保存了大豆的营养成分,而且营养素更易于被人体所吸收利用,其蛋白质、矿物质的消化吸收率也高达92%96%。在医学上,豆制品具有益气和中、清热解毒、生律润燥、补虚养血之功效,可用于治疗赤眼、消渴、治痢、解硫磺、烧酒毒等。在食谱中,纯天然大豆制品可制作成多种美味的菜肴,既可以凉拌,也可以热炒（熘、烹、炸等）,是中国美食文化的
19、又一特色创新,无论从色泽、味道、口感都毫不逊色于荤食。科学家预言:“大豆纯天然制品将是21世纪最畅销的食品”,纯天然的大豆制品会逐步替代部分荤食,走进千家万户的餐桌上,真正成为人们的健康“卫士”。二、每天吃半两大豆蛋白,能降低体内胆固醇大豆食品具有一系列的保健功效,大豆蛋白在降低体内胆固醇方面的医疗作用,已日益引起人们的重视和关注。美国食品和药物管理局已正式批准大豆为健康食品,认为每天进食25g大豆蛋白（相当于62.5g大豆）能大量降低引起冠心病的胆固醇。41.2课题研究依据1.2.1 磨浆机现今存在的主要问题 1、壳体、分离筐等制作材料不符合食品卫生要求。我国企业生产的磨浆机的壳体、分离筐等
20、部件90%以上采用铝或铝合金铸造。由于磨浆机在加工豆浆过程中,壳体、分离筐等均与豆浆充分接触,因此其制作材料中不应含有影响人体建康的有害物质。在我国的有关食品机械卫生标准中已明确规定,与食品接触的制作材料采用铝或铝合金制作时,其材料中的砷、铅、镉的含量应不超过0.01%。而据我中心了解,我国有相当数量的企业在铸造磨浆机壳体和分离筐等部件的原料中参有大量回收的生活废铝、工业废铝及其他杂铝,因此其中必然含有砷、铅、镉等有害元素。我中心曾对市场上销售的一些铝制磨浆机分离筐进行检测,发现大部分产品的砷含量超过0.01%,另外,铅和镉含量也存在不同程度的超标现象。磨浆机壳体或分离筐中砷、铅、镉等物质含量
21、超标,将会对加工的豆浆造成污染,影响食用者身体建康。医学证明,食品中含有砷、铅、镉等元素,对人的肝、肾、血液系统、生殖系统等都有很大的毒副作用。 2、砂轮的制作不符合食品卫生要求。砂轮在磨浆机中起着对大豆的磨削作用,如果其中含有有害物质,也会对豆浆造成污染,影响人体建康。对于磨浆机砂轮的制作,行业上普遍的制作方法是将白钢玉或棕钢玉矿石粉碎成小沙粒状,再加入粘土做成砂轮坯,经过高温烧结而成。由于白钢玉或棕钢玉矿石的价格较高,一些不正当企业为降低成本,而收购机械行业、化工行业、医药行业用过的废旧砂轮制作磨浆机砂轮。不难想象,这些废旧砂轮中会残留大量的工业废物,对豆浆造成污染,危害豆浆食用者身体建康
22、。据了解, 1998年,在黑龙江嫩江抗洪的一支部队,曾出现过一次集体食物中毒事件,后经有关部门调查发现,是由于部队自制的豆腐中含有某些药物导致的,而这些药物就来源于部队新购置的磨浆机的砂轮,经权威人员推断,这些磨浆机砂轮是用医药行业用过的废旧砂轮制作的。另外,还有的企业为简化砂轮的制造工艺,不采用行业普遍的使用的粘土烧结方法,而使用工业胶粘结。不仅造成砂轮使用寿命低、砂粒易脱落,更严重的是不符合食品卫生要求。 3、产品存在安全隐患。（1）漏电伤人。据调查,磨浆机漏电伤人事件常有发生。分析其主要原因有以下三方面：一是使用劣质电机。劣质电机的绝缘性能差,接线端子与电机外壳间的绝缘电阻较小,再加上磨
23、浆机一般在较为潮湿的环境中工作,电机一旦受潮,绝缘性能将会更差,从而使外壳带电；二是由于磨浆机工作时需要加水,因此要求壳体与电机连接处应有较好的密封措施。而部分企业的产品装配质量差,密封措施不当,磨浆机运转一段时间后,壳体与电机连接处产生缝隙,使豆浆顺着电机轴渗入电机内,造成漏电；三是部分产品没有醒目安全接地标志,没有安全接地措施,产品说明书中也没有指导用户在使用磨浆机时应如何进行接地保护,防止可能漏电伤人的说明,造成部分用户没有防范意识,不对使用的磨浆机进行接地保护。（2）运转件伤人。磨浆机运转件伤人主要发生在出渣口处外露且高速旋转的分离筐上沿刮伤操作者手指,严重者可能导致伤残。磨浆机分离出
24、的豆渣需通过出渣口随时排出机体,出渣口处不能安装完全封闭防护装置,因此必须设有符合安全标准要求的安全标志,来提醒用户如何进行正确操作和注意人身安全。而一些企业至今仍然不了解国家安全标准,不在磨浆机上设置安全警告标志,再加之一些新用户不了解磨浆机的结构,经常发生用手直接清理堆积在出渣口处的豆渣,或用手触及运转的分离筐等不当操作,导致伤害事故发生。 4、配套电机存在问题。电机作为磨浆机动力,是磨浆机的重要组成部分,一般与机体直联,其价格约占整机的50%,所以配套电机的质量直接关系到磨浆机整机质量。通过市场调查和企业反映,目前我国磨浆机配套电机存在以下几方面问题： （1）部分产品的配套电机未经过“C
25、CC”认证,或没有“CCC”认证标志。 （2）部分电机为假冒产品,或冒用他人厂名, 或标注假厂名。 （3）偷工减料。电机铁芯的主要材料应是矽钢片,而一些磨浆机配套的电机铁芯中却参有价格较低的普通3钢板。这样的电机不仅寿命低,而且安全性较差,易发热、烧损。 （4）为欺骗用户,随意将小功率电机标注成大功率电机。比如功率本应是0.75kW的电机,却在标牌上标注1.5kW。 （5）使用翻新电机。少数企业专门收购旧电机,经简单修复喷漆后当作新电机出售给磨浆机生产企业。这样的翻新电机价格比正规电机低30%40%,低廉的价格对一些不讲求产品质量的磨浆机企业有着很强的诱惑力。使用翻新电机的磨浆机整机质量和产品
26、的安全性都会大大降低。 5、产品性能差,造成大豆资源和能源浪费。历次国家监督抽查结果显示,产品抽样合格率仅为70%左右。另外,在2004年进行了全国磨浆机产品质量调查工作中发现,有近30%的产品性能较差。反映在小时生产率、千瓦时产量、分离度等重要性能指标偏低。主要是由于这些磨浆机对大豆的磨削功能和对豆浆的分离能力差等因素造成的。磨浆机不能对大豆充分磨削,大豆中的水溶蛋白就不能充分溶于水中变成豆浆,而残留在豆渣中。磨浆机分离能力差,豆浆和豆渣就不能充分分离。这些现象都会导致磨浆机的出浆率降低,浪费大豆资源。为了提高豆浆量,就必须反复对豆渣进行加工,从而造成生产率降低,耗电量增加,浪费电能的同时,
27、也大大增加了用户的加工成本。51.2.2 装配技术要求 1、磨浆机应严格按规定的图样和经批准的技术文件进行装配。 2、动片、定片装配后必须进行磨合,使两砂轮片的精加工工作面接触均匀,接触面不得少于95%；其间隙调节应有“粗”、“细”字样和相应的标志。 3、用手驱动定片时应灵活,不允许有阻滞和碰撞现象。 4、对磨浆机空载运转时噪声的要求,砂轮直径小于或等于200mm时,其噪声不得大于70dB。 5、壳体与主轴交贯处应采取可靠的防漏措施,工作时出浆口的豆糊应畅通无阻,其余部位不得有浆液外溢和渗漏。 6、轴承温升在正常运转时不得超过35,最高温度不得超过70。62 总体方案设计2.1 方案比较 针对
28、本题目提出的自分离磨浆机的技术及其设计要点,为了有更加深入的了解,采用比较法来进行设计,以设计出更方便、更加适合社会需求和更适应该食品加工厂需要的磨浆机。2.1.1 立式磨浆机2.1 立式磨浆机立式磨浆机是指砂轮主轴轴线垂直于水平面的磨浆机,根据资料7的相关内容,如图2.1所示,以DM-Z190CB为例,其主要参数如下：生产效率：180260kg/h 功率：4kW 电压：380v 电流：8.2A频率：50HZ 转速：2900r/min 重量：80kg 外型尺寸：6664381040mmDM-Z190CB型磨浆机具有能耗低、效率高,操作简单,清洗、维修方便,占地不大,部件牢固不易受损的特点,是能
29、实现自动磨浆和浆渣分离的豆类、杂粮等的理想制浆设备。2.1.2 拱式磨浆机拱式磨浆机是指砂轮动盘外形和静盘内腔为截锥体的磨浆机,也叫DYS型砂轮磨或胶体磨又称散磨,根据资料8的相关内容,如图2.2所示,以JM-85为例,其主要参数如下：生产效率：2002000kg/h 功率：5.57.5kW 物料加工细度：250um 额定转速：3000100r/min 外形尺寸：1004399cm电压：220v380v 重量：300kgJM-85型磨浆机占地面积小,同时兼有混合、搅拌、分散和乳化的作用,结构简单,操作维修方便,效率高,能自动磨浆,但加工精度要求较高,且不能实现浆渣自分离。广泛用于各种果酱、果汁
30、、食用油以及化学工业、制药工业和化妆工业中。 图2.2 拱式磨浆机 2.1.3 卧式磨浆机图2.3 卧式磨浆机卧式磨浆机是指砂轮主轴轴线平行于水平面的磨浆机,根据资料7的相关内容,如图2.3所示,以DM-WZ150为例,其主要参数如下：生产效率：120kg/h 功率：1500W 频率：50HZ 额定转速：2800r/min电压：180v240v 重量：32kgDM-WZ150型磨浆机具有体积小、重量轻、结构合理,操作维修方便,效率高、能耗低,能实现自动磨浆,是豆类、大米、杂粮及薯干的理想制浆设备。2.2 方案确定 根据实际生产的需求,本次设计的磨浆机,要求具有结构合理、操作简单、体积较小、清洗
31、方便、效率高、维修方便、能耗低,并且能够实现浆渣分离等特点。对比DM-Z190CB型磨浆机、DM-WZ150型和JM-85型磨浆机的设计结构和相关参数,三种型号的磨浆机都能实现自动磨浆且体积不大、结构合理、效率较高,但对比起来,根据要求DM-WZ150型磨浆机不能实现浆渣分离,其效率、产量不如DM-Z190CB型自分离磨浆机,JM-85型磨浆机能耗较高,加工精度要求较高,生产成本较高且不能实现自分离,不能满足大型工业的生产要求。而DM-Z190CB型自分离磨浆机能满足大型工业生产的要求,所以选借此方案进行开发设计。其结构简图如图2.4所示图2.4 自分离磨浆机简图 1下机壳 2电容壳 3电动机
32、 4上机壳 5分离装置 6压簧 7挡渣板 8滤网 9滤网压圈 10机盖 11调节手柄 12锁紧螺母 13料斗 14紧固螺栓 15垫圈 16调节片 17拨料器 18盖型螺母 19砂轮座 20静砂轮 21动砂轮 22橡胶垫片 23定位螺钉 24密封碗 25出浆口 26联轴器 27防水圈 28上机壳 29弹性垫圈3 主要零部件结构设计3.1 拨料器的设计计算拨料器是与传动轴相连,由螺栓、调节片、垫圈紧密连在一起的。因此拨料器分三个部分设计：拨料器的设计、调节片的设计、螺栓和垫圈的选择。3.1.1 拨料器的设计根据资料9进行设计：1）拨料器螺旋升角的确定拨料器叶片上各点的螺距是相同的,但因半径不同,所
33、以各点的螺旋升角不相同。外径处的螺旋升角小,内径处的螺旋升角大。如图3.1所示,当螺旋叶片以角速度绕轴回转时,在螺旋内径一点点处有一物料质点,它一面与螺旋面之间发生相对运动,一面沿轴移动,其速度可由速度三角形求得。点叶片的圆周速度是牵连速度,用表示,方向为沿点回转的切线方向；物料相对于螺旋面的滑动速度,平行与点螺旋面的切线方向,用表示。物料绝对速度的方向与法线方向偏角一摩擦角。若将分解,可得到物料的轴向速度和切向速度,轴向速度使物料沿着输送方向移动,切线速度则造成物料在输送过程中的搅拌和翻动。 图3.1 速度分析根据速度图的分析,可以计算出物料的轴向输送速度：因为 ,；所以式 式(3.1)式中
34、：螺旋叶片的螺距；螺旋轴转速；螺旋升角；物料与螺旋叶片的摩擦系数；物料与螺旋叶片的摩擦角。 由上式可知,当时,物料将不能沿轴向移动,因此,螺旋升角应满足以下条件： 式(3.2)因螺旋叶片内径处的升角最大,故内径处升角应小于或等于。 当螺旋的半径和转速一定时,轴向速度是螺旋升角的函数。令函数,且,则有（令（3.1）式中,为螺旋内径）：由上式可得 式(3.3)联立（3.2）,（3.3）：当时,物料的轴向速度最大。取,则可知当螺旋内径处的螺旋升角为时,物料的轴向速度最大。故取螺旋升角为。2）拨料器直径及螺旋螺距的确定根据DM-Z190CB型磨浆机的拨料器,取拨料器的外径,拨料器的内径,其长度设为。拨
35、料器的内孔是与的螺栓相联的,内孔上无螺纹,故采用过渡配合,取其内孔直径为。根据资料13关于螺距的公式有：拨料器螺旋螺距。 式(3.4) 3）拨料器上定位孔的确定拨料器上的定位孔是用来给拨料器定位的,其设计如图3.2所示： 图3.2 拨料器定位孔3.1.2 螺栓和垫圈的选择 由磨浆机的结构草图可知,此螺栓是和拨料器牢固的联在一起的,它的作用通过与联轴器相联固定拨料器和动砂轮,所以此螺栓直径不能太小。根据DM-Z190CB型磨浆机拨料器的内径,在拨料器上端,除了这个螺栓孔,还有绕在螺栓孔周围的定位孔（与调节片配合,调节进料量）,查资料10取螺栓规格为： 。至此,联轴器的轴内螺纹确定为M1025。垫
36、圈主要起稳定螺栓联接,压紧调节片的作用。查资料10,选垫圈的规格为： M10。至此,拨料器及其相关部件已全部设计完成。现将拨料器和其相关部件的结构配合情况表示如图3.4所示。图3.4 拨料器结构及其配合情况3.2磨盘结构设计要求磨盘是本磨粉磨浆机最主要的工作部件11 。物料研磨的工作原理是借助于两个磨片间的压力与两盘上的磨纹在旋转时所产生的摩擦和剪切作用而使物料磨碎成微细颗粒。根据磨浆机原理,良好的磨浆机在具体结构设计方面必须满足：（1）物料必须连续而均匀地供入磨浆机。一般可采用在高位供料或强制的办法送进。（2）磨盘必须耐磨,以延长使用周期,一般定片使用砂轮片,动片采用36号粒度碳化硅或氧化镁
37、金钢砂砂轮。（3）物料在磨碎过程中必须布满盘面空间,并连续运动。因此,要有良好的磨盘结构（磨纹形式）来实现这种运动。（4）磨浆机操作是,必须使磨盘面间的磨料压力相对稳定,并保证磨盘间有一个恒定均匀的间隙。（5）磨盘上的气孔率尽量少或无气孔为好,以方面清洗和防止细菌污染。（6）在机械性能上,要求主轴和磨室壳体要有足够的刚度,磨盘要有足够的动平衡。而机座要紧固,使在运转中能把磨盘产生的振动通过机座被基础吸收。由于在磨浆中会产生大量的热,所以要注意热胀冷缩对材料的影响及需有冷却措施。(7)磨盘表面硬度HRC大于44,表面齿形清晰,棱角锋利。磨盘是磨浆机的主要工作部件。过去,豆制品粉碎普遍采用的是用石
38、磨或钢磨,在70年代,国际上出现了砂轮磨浆机,尤其以日本为普遍。砂轮磨比石磨和钢磨有明显的优越性。砂轮磨的出料粒度比石磨和钢磨细,出品率是石磨两倍略高,比钢磨高10%12%,但电耗为低。所以以砂轮磨用途最为广泛。73.2.1 磨盘结构磨盘是磨浆机的关键部件。为了磨出良好的浆料,磨盘应该具有破碎区、中间区（磨浆区）和精磨区,这三个区的工作要求,一般设计不同形式的磨纹来实现。破碎区一般将齿设计成较大的齿和放射状的形式,齿面较宽,长度不等,宽度由内向外逐渐缩小,使大豆在此区产生挤压、摩擦而破碎。磨浆区将齿设计得比破碎区细,平行状,使大豆在此区磨细。精磨区将齿条设计得更细且相互平行,使大豆在此区磨细。
39、目前我国使用的砂轮磨是将砂轮设计成齿的形状来实现破碎、粗磨和细磨的目的。在此把砂轮设计成上砂轮为碟形,下砂轮为圆台形（如图）,使上下砂轮片之间形成两个区域,中间为粗磨区,四边沿为精磨区；在定片装有螺旋以控制两片砂轮的间隙,可以磨出较好的浆。大豆磨浆机砂轮包括砂轮体和轴孔,其特征是在倾斜的工作表面开有径向对称的沟槽,优点是由于在工作表面开有径向沟槽,使其摩擦力增强豆瓣在由中心向外缘运动过程中,得到充分破碎,因此生产效率提高,质量更好,而且减轻了劳动强度,节省了电能。 83.2.2 磨盘的材料磨片的材料是决定磨浆机出浆细度的重要因素。我国磨浆机的磨片材料一般使用30号粒度碳化硅经过配料压制烧结机加
40、工而成的。优点是来源广泛。缺点是普通的砂轮以金属加工为对象故约有40%的气孔率,就会成为数千亿巨量细菌的贮藏库,会使食品遭受污染。目前国外已经研究出一种具有无气孔、无渗透的新型陶瓷磨具,这种磨具的粒度有16#-24#共8个类型,根据原料加以选择,以磨盘的形状和磨纹来实现破碎区、磨浆区、精磨区,三个区的作用。图3.5 新型陶瓷磨具这种磨盘只要清洗表面就能洗净,可以防止细菌污染。9 新型陶瓷磨具如图3.5所示。3.2.3 动磨盘的设计目前我国广泛使用的砂轮磨,常常把砂轮设计成上砂轮为碟形,下砂轮为圆台形,中间区为粗磨区,四边沿为精磨区。根据国家有关标准SB 236-85 大豆磨浆机砂轮基本参数,将
41、动磨盘设计为圆台形。磨盘表面设计成花瓣形磨槽,这样能将大豆等物料由粗到精地仔细研磨,使研磨效果达到最佳。由于采用无气孔、无浸透的新型陶瓷磨具来加工制造,成本太高,经济性不佳。采用30号粒度碳化硅制成,因其气孔多,遇水易浸透,会贮藏大量的细菌对产品造成污染。因而采用不锈钢磨清洁卫生,易加工。以之前的设计数据为基础,DM-Z190CB型自分离磨浆机动磨盘的设计为主要方案。为了给磨盘传递动能,设计了一个的螺纹孔,用于安装定位销。参照DM-Z190CB型自分离磨浆机动磨盘的设计,将它设计为。磨齿深度设计为2mm。根据之前联轴器直径的设计,动磨盘的内孔设计为与之匹配。由于侧视图和俯视图基本是一样的,所以
42、现将俯视图改为左视图表达。其设计如图3.6所示： 图3.6 动磨盘结构图3.2.4 静磨盘的设计静磨盘与动磨盘不同,为保证物料在两磨盘之间的空间,应将静磨盘设计为碟型,具有齿形凹槽结构。磨盘的表面硬度HRC大于44,表面齿形清晰,棱角锋利。根据SB 236-85 大豆磨浆机砂轮基本参数,磨盘厚度设为,直径和动磨盘一样,这样才能确保磨盘的充分利用。静磨盘上设有四个的螺纹孔,用于联接、固定静磨盘。磨盘上有个的通孔,是用于进料的。磨盘上有6条均布的齿槽,其深度为。其设计参数如图3.7所示：图3.7 静磨盘结构图3.3 磨浆机生产能力的分析与确定根据确定方案分析,此自分离磨浆机的生产能力大小主要由螺旋
43、传送能力决定。设理想生产能力为,根据资料11有公式： 式(3.5)式中：螺旋叶片外径(mm) 螺旋叶片内径(mm) 螺旋的转速(r/min) 物料充满系数,一般取0.10.3 物料密度(kg/m)设,因采用三头螺旋,故。螺旋的转速受电压以及负荷因素的影响,取,物料密度以加工干大豆为例,取。则：但由于受摩擦、负荷、电压的不稳定、物料的硬度、工人加工的辅助时间以及工人加料速度、排料速度等因素的影响,实际生产能力仅为理想生产能力的50%左右。故本机的生产能力为150200kg/h。3.4 电动机的选择计算根据参考资料12关于磨浆机的设计计算,磨浆机所需功率为下列各有关功率消耗的总和。3.4.1 启动
44、磨盘的功率磨盘由静止状态启动到一定圆周速度所需的功为： 式(3.6)式中-磨盘的转动惯量,；-磨盘的角速度,rad/s。磨盘半径为 ,重量为,角速度。启动磨盘所需的功为： (Nm) 式(3.7)启动时间一般为38秒,取,则启动磨盘的功率为： （kW） 式(3.8)由以上条件可知 =0.047(kW) 式(3.9)3.4.2 磨浆机磨浆时消耗的功率磨浆机是一种连续生产的设备,磨浆时浆料必须连续地通过盘区,并均匀地布满整个磨盘面,在两个磨盘之间形成薄薄的浆层（膜）。浆料从磨盘的中心进入磨浆区,在高速回转的磨盘的带动下向着磨盘的圆周运动,如图3.8a所示。由于离心力和圆周力的联合作用,浆料质点既有径向运动的趋向又作圆周运动的趋向,加
