3428 薯類打漿制粉、干燥機(jī)的研究與設(shè)計(jì),薯類,打漿,制粉,干燥機(jī),研究,鉆研,設(shè)計(jì)
編 號(hào) 江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 材 料專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué)生姓名 周武宗材 料 目 錄序號(hào) 附 件 名 稱 數(shù)量 備注1 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 12 任務(wù)說明 13 零件圖 144 總裝圖 1二〇 一二 年 5 月題 目 薯類打漿制粉、干燥機(jī)的研究 與設(shè)計(jì)江西農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書設(shè)計(jì)（論文）課 題 名 稱薯類打漿制粉、干燥機(jī)的研究與設(shè)計(jì)學(xué)生姓名 周武宗 院（系） 工學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師 張廬陵 職 稱 副教授 學(xué) 歷 工學(xué)博士畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）要求：1． 獨(dú)立查閱相關(guān)的資料，獲得所需要的包括材料，零件，尺寸公差，裝配等的數(shù)據(jù)和資料，并對(duì)其進(jìn)行收集、加工與整理，要求查閱參考資料數(shù) 5 篇以上；2． 自學(xué)習(xí)薯類淀粉生產(chǎn)的相關(guān)知識(shí)；3． 對(duì)相應(yīng)的零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析，繪制結(jié)構(gòu)草圖。4． 繪制薯類打漿制粉、干燥機(jī)裝配圖和非標(biāo)準(zhǔn)件的零件圖；5． 寫畢業(yè)任務(wù)說明書。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容與技術(shù)參數(shù)：1． 設(shè)計(jì)好薯類打漿、制粉干燥機(jī)一套，完成相應(yīng)的零件圖紙，裝配圖紙折合 A0 號(hào)圖紙 1.5張以上。并需要用 autoCAD 繪制。2． 編寫書必須包括通心粉結(jié)構(gòu)的分析，電機(jī)型號(hào)的選擇，以相應(yīng)的說明書，字?jǐn)?shù)不少于4000 字，必須是打印稿，并提供電子文檔。說明及設(shè)計(jì)的思路分析和提出的多個(gè)設(shè)計(jì)草圖；和相關(guān)的尺寸計(jì)算和校核計(jì)算。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作計(jì)劃：2.20-2.24 畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)，查找有關(guān)資料，并參觀有關(guān)薯類機(jī)械2.25-3.5 調(diào)研，收集資料3.6-3.17 繪制薯類打漿制粉、干燥機(jī)結(jié)構(gòu)草圖，并討論之3.18-3.25 中期考核3.26-4.10 繪制裝配圖4.11-5.5 繪制非標(biāo)準(zhǔn)零件圖5.5-5.10 撰寫設(shè)計(jì)指導(dǎo)書接受任務(wù)日期 2012 年 12 月 20 日 要求完成日期 2012 年 5 月 14 日學(xué) 生 簽 名 年 月 日指導(dǎo)教師簽名 年 月 日院長(zhǎng)（主任）簽名 年 月 日1UNIVERSITY本 科 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)）題目： 薯類打漿制粉、干燥機(jī)的研究與設(shè)計(jì)學(xué) 院： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化年 級(jí)： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 副教授二○一二 年 五 月2摘要該薯類打漿制粉、干燥機(jī)可連續(xù)完成對(duì)薯類（主要指馬鈴薯、甘薯和木薯） 的粉碎打漿、攪拌、離心分離和脫水干燥功能。該機(jī)一定程度上解決了淀粉生產(chǎn)過程中的淀粉純度低和生產(chǎn)速度不夠快捷的難題。采用離心分離，提高了淀粉的純度；接噴霧干燥，省卻了耗時(shí)較長(zhǎng)的淀粉沉降過程。該機(jī)生產(chǎn)速度快捷，適用于工廠生產(chǎn)。目前，我國大型的機(jī)械化薯類淀粉廠并不多，大多數(shù)工廠采用落后的開放式工藝，手工操作或部分機(jī)械化操作，因此存在著設(shè)備簡(jiǎn)陋、不定型、不配套、收粉率低（50－60%） 、衛(wèi)生條件差、產(chǎn)量小、勞動(dòng)量大、綜合利用差等問題。 本設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，滿足現(xiàn)代設(shè)計(jì)要求。該機(jī)一定程度上解決了淀粉生產(chǎn)過程中的淀粉純度低和生產(chǎn)速度不夠快捷的難題。關(guān)鍵詞：薯類；淀粉；干燥3AbstractThe potato pulp dryer can be completed for milling, the potato (mainly refers to the potato, sweet potato and cassava).The crushing and beating, stirring, centrifugal separation and dewatering and drying function.The machine was solved on certain level starch production starch in process of low purity and production rate is not fast problem.Centrifugal separation, improved starch purity; by spray drying, obviates the time-consuming starch settling process.The machine production speed is quick, is suitable for factory production.At present, China's large-scale mechanization of potato starch factory is not much, most factories use backward open process, manual operation or partially-mechanized operations, therefore the existence of simple equipment, not stereotypes, not matching, low powder collecting rate (5060%), poor hygiene, output is little, large amount of labor, comprehensive utilization the problem such as difference.This design was improved, meet the modern design requirements.The machine was solved on certain level starch production starch in process of low purity and production rate is not fast problem.Key words: potato; starch; dry4目錄1 緒論1.1 課題背景1.1.1 薯類作物......................................................11.1.2 甘薯的簡(jiǎn)介....................................................11.1.3 馬鈴薯的簡(jiǎn)介..................................................11.1.4 我國薯類加工設(shè)備現(xiàn)狀..........................................21.2 薯類加工工序介紹..................................................31.3 淀粉及其制品深加工工業(yè)的市場(chǎng)前景..................................41.4 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 ...................................................4 2 薯類打漿制粉、干燥機(jī)的總體設(shè)計(jì)........................................42.1 整體設(shè)計(jì)預(yù)覽圖及其原理介紹........................................52.2 薯類粉碎方式的選擇與設(shè)計(jì)..........................................52.2.1 粉碎的方式....................................................52.2.2 粉碎磨輥的棘齒設(shè)計(jì)............................................52.2.2.1 棘齒大小對(duì)淀粉提取率的影響................................6 2.2.2.2 棘齒的大小與受力..........................................62.2.2.3 棘齒的排布圖..............................................72.2.3 電機(jī)的選擇....................................................72.2.4 傳動(dòng)比的分配..................................................72.2.5 轉(zhuǎn)速的計(jì)算....................................................72.2.6 磨輥尺寸及其軸上軸承尺寸的選擇................................82.3 帶輪的選擇與計(jì)算..................................................92.4 攪拌與離心分離裝置的設(shè)計(jì).........................................112.4.1 攪拌葉片的設(shè)計(jì)...............................................112.4.2 過濾設(shè)備的分類...............................................122.4.3 離心滾筒的相關(guān)組件及其設(shè)計(jì)...................................122.4.3.1 離心滾筒的離心原理.....................................1252.4.3.2 篩網(wǎng)的選擇.............................................132.4.4 滾筒軸的設(shè)計(jì)...............................................142.5 軸系零件的設(shè)計(jì)計(jì)算.............................................142.5.1 初算軸徑 d................................................. 142.5.2 軸承的校核.................................................142.6 噴霧干燥.......................................................152.6.1 干燥原理...................................................152.6.2 干燥的優(yōu)缺點(diǎn)...............................................152.6.3 噴霧干燥對(duì)設(shè)備的要求.......................................162.6.4 噴霧干燥工藝流程圖.........................................16參考文獻(xiàn)................................................. 18設(shè)計(jì)總結(jié) ............................................... 1911 緒 論1.1 課題背景1.1.1 薯類作物以甘薯為主，約占薯類面積的 80％，次為馬鈴薯和少量木薯。1990 年全國薯類面積和產(chǎn)量分別占糧食總計(jì)的 8％和 6.1％。甘薯除青藏高原外，各地均有，以黃淮海平原，長(zhǎng)江中下游、珠江流域和四川盆地最多。黃淮海平原和長(zhǎng)江中下游以夏秋薯為主，華南沿海以秋冬薯為主，內(nèi)蒙古東部及東北三省以春薯為主。馬鈴薯主要分布在東北、內(nèi)蒙古和西北各地。木薯集中分布在南嶺以南的兩廣、滇南。 1.1.2 甘薯的簡(jiǎn)介：我國是世界第一大甘薯生產(chǎn)國，甘薯產(chǎn)量達(dá)到年產(chǎn)量超過 1 億噸， （甘薯藤產(chǎn)量也達(dá)到 10000 萬噸以上） ，占世界總產(chǎn)量的 80%，種植面積已達(dá)到 1.3 億畝之多，加上由于甘薯在我國大江南北都比較適應(yīng)種植，適應(yīng)性較強(qiáng)，所以，發(fā)展前景也比較廣闊，產(chǎn)量也相對(duì)較大。甘薯是塊根作物，用途很廣，可以做糧食、飼料和工業(yè)原料作物，種植于世界上 100 多個(gè)國家。在世界糧食生產(chǎn)中甘薯總產(chǎn)排列第七位。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì)，2002 年世界甘薯總種植面積為 976.5 萬公頃，總產(chǎn)量為 1.36 億噸，平均鮮薯單產(chǎn) 13.9 噸/公頃。我國的甘薯種植總面積和總產(chǎn)量分別占世界的 62% 和84%，平均鮮薯單產(chǎn) 19.0 噸/公頃。甘薯主要用途目前是以提取淀粉及其工業(yè)衍生產(chǎn)品、養(yǎng)殖業(yè)用飼料原料、生產(chǎn)粉絲、鮮食、釀酒、燃料乙醇、薯粉烹飪等為主。甘薯的營養(yǎng)成分如胡蘿卜素、維生素B1、B2、 C 和鐵、鈣等礦物質(zhì)的含量都高于大米和小麥粉。非洲、亞洲的部分國家以此作主食；此外還可制作粉絲、糕點(diǎn)、果醬等食品。工業(yè)加工以鮮薯或薯干提取淀粉，廣泛用于紡織、造紙、醫(yī)藥等工業(yè)。甘薯淀粉的水解產(chǎn)品有糊精、飴糖、果糖、葡萄糖等。釀造工業(yè)用曲霉菌發(fā)酵使淀粉糖化，生產(chǎn)酒精、白酒、檸檬酸、乳酸、味精、丁醇、丙酮等。根、莖、葉可加工成青飼料或發(fā)酵飼料，營養(yǎng)成分比一般飼料高3～4 倍；也可用鮮薯、莖葉、薯干配合其他農(nóng)副產(chǎn)品制成混合飼料。1.1.3 馬鈴薯的簡(jiǎn)介：我國是世界最大的馬鈴薯生產(chǎn)國，種植面積 7500 萬畝,年產(chǎn)量 7000 萬噸，年產(chǎn)2馬鈴薯渣也達(dá)到了 500 多萬噸，并正在逐年增加，由馬鈴薯衍生的工業(yè)產(chǎn)品達(dá)到2300 多種，各項(xiàng)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)均居世界前列。馬鈴薯主要用途還是以鮮食用為主，同時(shí)以提取淀粉及其工業(yè)衍生產(chǎn)品、養(yǎng)殖業(yè)用飼料原料、生產(chǎn)粉絲、鮮食、釀酒、燃料乙醇、薯粉。工業(yè)加工以其提取淀粉后的衍生品為主，廣泛用于紡織、造紙、醫(yī)藥等工業(yè)。發(fā)酵工業(yè)用曲霉菌發(fā)酵使淀粉糖化，生產(chǎn)酒精、白酒、檸檬酸、乳酸、味精、丁醇、丙酮等。根、莖、葉可通過脫毒加工成青飼料或發(fā)酵飼料，營養(yǎng)成分比一般飼料高 3～4 倍馬鈴薯鮮薯可供燒煮作糧食或蔬菜。但鮮薯塊莖體積大，含水量高，運(yùn)輸和長(zhǎng)期貯藏有困難。為此，世界各國十分注意生產(chǎn)馬鈴薯的加工食品 ，如法式凍炸條、炸片、速溶全粉、淀粉以及花樣繁多的糕點(diǎn)、蛋卷等，為數(shù)達(dá) 100 多種。馬鈴薯的鮮莖葉通過青貯，可作飼料，但其中含龍葵堿，須防止引起牲畜中毒。中國一些地區(qū)利用馬鈴薯莖葉做綠肥，其肥效與紫云英相似。馬鈴薯的賴氨酸含量較高，且易被人體吸收利用。脂肪含量為千分之一左右。礦物質(zhì)比一般谷類糧食作物高一至二倍，含磷尤其豐富。在有機(jī)酸中，以含檸檬酸最多，蘋果酸次之，其次有草酸、乳酸等。馬鈴薯是含維生素種類和數(shù)量非常豐富的作物，特別是維生素 C，每百克鮮薯，含量高達(dá) 20 至 40 毫克，一個(gè)成年人每天食用半斤鮮薯，即可滿足需要。馬鈴薯是一種糧飼菜兼用的作物，營養(yǎng)成份齊全，在歐洲被稱為第二面包作物，由于營養(yǎng)價(jià)值高，馬鈴薯食品已成為目前的一種消費(fèi)時(shí)尚。木薯的簡(jiǎn)介：木薯，學(xué)名 Manihor esculenta Crantz，英文名：Cassava，別名為木番薯、樹薯，是世界三大薯類作物(木薯、馬鈴薯、甘薯)之一，是大戟科木薯屬，屬于多年生（熱帶亞熱帶）或一年生（溫帶）灌木。右圖為野生木薯植株。木薯原產(chǎn)于熱帶美洲，全世界有 100 多個(gè)國家和地區(qū)種植木薯，種植面積達(dá)到2000 萬公頃，并以每年 2%的速度增長(zhǎng)，全世界有 6 億多人口把木薯作為生存食糧，在非洲國家，種植面積占世界產(chǎn)量的 60%以上，亞洲種植面積占 20%左右，主要分布在泰國、中國、和印度尼西亞。世界非常重視木薯的研究與開發(fā)，成立了專門的研究機(jī)構(gòu)，如國際性的研究機(jī)構(gòu)即木薯研究中心（CIAT）設(shè)在哥倫比亞，亞洲地區(qū)國際性木薯研究機(jī)構(gòu)分別設(shè)在老撾和泰國。木薯可以作為糧食用、飼用、和工業(yè)原料使用，如木薯干、木薯粉、木薯淀粉、木薯酒精等衍生產(chǎn)品。1.1.4 我國薯類加工設(shè)備現(xiàn)狀薯類淀粉含量一般占鮮薯比重的 15－26%，可溶性糖占 3%左右，纖維素占 0.5%3左右，據(jù)測(cè)定 100g 鮮薯中含脂肪 0.2g，無機(jī)鹽 0.9g，胡羅卜素 1.31mg，維生素 C 30mg，維生素 B1 0.04mg，尼克酸 0.5mg，此外，還含有黃色素，紅色素及易褐變的酚化合物，并含豐富的原果膠等。鮮薯收獲后如不及時(shí)加工，儲(chǔ)藏期間水分減少，原果膠變?yōu)榭扇苄怨z質(zhì)，造成霉?fàn)€損失嚴(yán)重，而且將淀粉分解為糊精、雙糖、單糖，使淀粉含量急劇下降，因此，收獲后應(yīng)及時(shí)加工。 廣大農(nóng)村淀粉加工中，普遍存在的突出問題是加工技術(shù)、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備比較落后，淀粉品質(zhì)差。 由于對(duì)薯塊和淀粉的泥砂清洗不徹底，粉碎與分離間隔時(shí)間長(zhǎng)，水質(zhì)等以致淀粉“磣、黑、雜” ，出粉率低。 目前，我國大型的機(jī)械化薯類淀粉廠并不多，大多數(shù)工廠采用落后的開放式工藝，手工操作或部分機(jī)械化操作，因此存在著設(shè)備簡(jiǎn)陋、不定型、不配套、收粉率低（50－60%） 、衛(wèi)生條件差、產(chǎn)量小、勞動(dòng)量大、綜合利用差等問題。 薯類加工主要設(shè)備：主要設(shè)備：鼠籠式洗薯機(jī)、自動(dòng)上料洗薯機(jī)、破碎機(jī)、分離機(jī)、精濾機(jī)、除沙機(jī)、旋流站、脫水機(jī)、烘干機(jī)、攪拌機(jī)、粉絲機(jī)。 1.2 薯類加工工序介紹1.薯類淀粉加工：清洗-破碎-分離-除沙-精化-濃縮-脫水-烘干-成品包裝分析：（此工序用于木薯、土豆淀粉加工的較多。用于紅薯加工選擇較少。原因：木薯、土豆淀粉，食品、工業(yè)、醫(yī)藥方面用途較多，這些行業(yè)選擇淀粉純度要求要高，而一般紅薯加工來說基本用于粉條、粉絲、粉皮、涼粉等粉制品加工，食品級(jí)淀粉進(jìn)行加工的。 ）2.薯類深加工：清洗-破碎-分離-除沙-精化-漏粉（粉條粉絲）-晾曬（烘干）-成品包裝分析：（此工序用于土豆、紅薯淀粉深加工較多。進(jìn)行紅薯加工的建議此類設(shè)備，投資少、見效快、利潤(rùn)高等也是普遍應(yīng)用的工序。小型企業(yè)應(yīng)：紅薯進(jìn)行加工后淀粉進(jìn)行濕存，將濕存淀粉作為一年四季粉條粉絲加工原料[濕淀粉作為粉條粉絲加工來講效果最佳]。大型企業(yè)應(yīng)：[建議，選擇脫水機(jī)、烘干機(jī)]紅薯季節(jié)過后進(jìn)行深加工為粉條粉絲的淀粉進(jìn)行濕存，將儲(chǔ)量多余過量的淀粉進(jìn)行脫水、烘干進(jìn)行出售[淀粉量少可掉包、晾曬]。旋流站在這里不建議加工紅薯使用，其功能效果：在紅薯淀粉加工自動(dòng)化程度好，不必沉淀。將淀粉漿中水和蛋白質(zhì)[通常稱：油份]分離開。雖然提高淀粉的白度、純度。但對(duì)于加工粉條粉絲來講是一大錯(cuò)。消耗電能甚是整這個(gè)工序兩倍，成本提高很多。 ）43.家庭式加工： 清洗-磨漿分離-漏粉（粉條粉絲）-晾曬-成品入庫分析：紅薯在我國足 400 多年歷史，其加工粉條粉絲卻有千余年的始史，粉制品深受國人喜愛。7.80 年代能在集會(huì)上喝一碗粉湯，對(duì)于平頭百姓來講都是奢求的夢(mèng)。農(nóng)村家庭也只有在新年的時(shí)，從親人的“禮份”上取下粉條來燉肉食。1.3 淀粉及其制品深加工業(yè)的市場(chǎng)前景我國甘薯淀粉及其制品國內(nèi)市埸需要量很大，尤其，西北、西南各省區(qū)甘薯淀粉制品不僅需求量增大，而且價(jià)格高出我國北部的 20%-30%。國際市埸可觀，如美國、日本、韓國等，目前人均消費(fèi)甘薯 2-6 千克，甘薯及其加工產(chǎn)品主要靠進(jìn)口。據(jù)報(bào)導(dǎo)，韓國生產(chǎn)甘薯淀粉成本約為進(jìn)口價(jià)的 2 倍，銷售價(jià)為進(jìn)口價(jià)的 3 倍，粉條也是如此。出口價(jià)格優(yōu)勢(shì)非常明顯。韓國、美國每年消費(fèi)的甘薯淀粉有 40%依靠進(jìn)口，山東泗水利豐食品公司（中韓合資）一家年產(chǎn)甘薯淀粉達(dá) 5 萬噸，韓國主要制作粉絲。甘薯淀粉制品如精制粉條、粉皮、直條水晶粉絲、方便粉絲，國內(nèi)市場(chǎng)出廠價(jià)每噸分別為8000-9000 元、9000-10000 元、10000-12000 元、15000-17000 元，市場(chǎng)需求量很大。據(jù)專家分析預(yù)測(cè)，在今后幾年內(nèi)我國薯類淀粉需求量將以每年平均 16％的速度遞增[7]，由此看出：甘薯淀粉及其制品加工產(chǎn)業(yè)從國內(nèi)市埸到國際市埸,有很好的市場(chǎng)前景。1.4 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容本次設(shè)計(jì)在綜合考慮了許多參考資料后，確定薯類打漿制粉、干燥機(jī)的流程為：鮮薯的粉碎—薯漿的兌水?dāng)嚢琛x心分離—粉水直接噴霧干燥。1 鮮薯的粉碎裝置的選擇與設(shè)計(jì)2 薯漿的攪拌葉片的選擇與設(shè)計(jì)3 粉渣與粉水分離裝置的選擇與設(shè)計(jì)4 粉水的干燥裝置的選擇與設(shè)計(jì)2 薯類打漿制粉、干燥機(jī)的總體設(shè)計(jì)2.1 整機(jī)設(shè)計(jì)工作原理介紹5薯類由薯斗進(jìn)入被該機(jī)磨輥棘齒刮絲磨成漿狀，兌水后經(jīng)攪拌葉漿充分?jǐn)嚢?，讓淀粉盡可能的分散于水中，再經(jīng)滾筒離心過濾，濾液再輸送到噴霧干燥機(jī)中噴霧干燥即可。本機(jī)的設(shè)計(jì)目的是提高薯類提取淀粉的純度和生產(chǎn)速度，適用于工廠生產(chǎn)。2.2 薯類的粉碎方式的選擇與相關(guān)設(shè)計(jì)粉碎過程是固體物料在外力作用下，克服內(nèi)聚力使顆粒變小的過程。這個(gè)外力有很多種，如電力、機(jī)械力、爆破等。就機(jī)械力而言，基本的粉碎方式有擠壓粉碎、沖擊粉碎、摩擦剪切粉碎和劈裂粉碎等 .2.2.1 粉碎的方式1）擠壓粉碎擠壓粉碎時(shí)粉碎設(shè)備的工作部件對(duì)物料施加擠壓作用，物料在壓力作用下發(fā)生粉碎。擠壓磨、顎式破碎機(jī)均屬于此類粉碎設(shè)備。物料在兩個(gè)工作面之間受到相對(duì)緩慢的壓力而被破碎，因?yàn)閴毫ψ饔幂^緩慢和均勻，故物料粉碎過程比較均勻。這種方法通常多用于物料的粗碎。當(dāng)然，近年來發(fā)展的細(xì)顎式破碎機(jī)也可將物料破碎至幾毫米以下。另外，擠壓磨出磨物料是由大量的粉料壓成的料餅，故常作為細(xì)分磨前的預(yù)粉碎設(shè)備。2）沖擊粉碎沖擊粉碎包括高速運(yùn)動(dòng)的粉碎體對(duì)被粉碎物料的沖擊和高速運(yùn)動(dòng)的物料向固定壁或靶的沖擊。這種粉碎過程可在較短時(shí)間內(nèi)發(fā)生多次沖擊碰撞，每次沖擊碰撞的粉碎時(shí)間是在瞬間完成的，所以粉碎體與被粉碎物料的動(dòng)量交換非常迅速。3）剪切摩擦粉碎研磨和磨削本質(zhì)上均屬剪切摩擦粉碎，包括研磨介質(zhì)對(duì)物料的粉碎和物料相互之間的摩擦作用。它是振動(dòng)磨、攪拌磨以及球磨機(jī)的細(xì)磨倉等的主要原理。與施加強(qiáng)大粉碎力的擠壓和沖擊粉碎不同，研磨和磨削是靠研磨介質(zhì)對(duì)物料顆粒表面的不斷磨蝕而實(shí)現(xiàn)粉碎的。4）劈裂粉碎物料因楔形工作體的作用而粉碎。綜合以上資料及相關(guān)文獻(xiàn)選用沖擊粉碎方式。2.2.2 粉碎磨輥的棘齒設(shè)計(jì)6棘齒是薯塊加工過程中一個(gè)十分重要的關(guān)鍵零件。其形狀大小和切削速度，對(duì)淀粉提取率、加工性能、生廠率有明顯影響。2.2.2.1 棘齒大小對(duì)淀粉提取率的影響棘齒越大，淀粉的提取率越低，此時(shí)加工工出薯絲較粗，薯塊細(xì)胞不能得到充分破壞，薯渣內(nèi)含有大量結(jié)合淀粉。由下圖 1 可以看出，當(dāng)棘齒寬度大于 2.5mm 時(shí)，渣忠淀粉含量顯著上升，淀粉提取率則顯著下降。當(dāng)棘齒過細(xì)，小于 0.8mm 時(shí)，薯塊被粉碎的很細(xì)，粉碎后的薯渣呈糊狀。此時(shí)，雖然薯塊釋放出游離淀粉較多，但在目前工藝條件下提取叫為困難。故棘齒寬度選擇為 1.5mm。圖 1 齒形大小與淀粉提取率關(guān)系(資料來源:擠壓式薯類磨碎分離機(jī)主要性能分析與研究)2.2.2.2 棘齒的大小與受力從下圖表 3 可見棘齒越高，齒根較高，根部較寬，承載能力較大，加工承受的切削離也較大；反之，則相反。從表中還可看出，起動(dòng)時(shí)加工薯塊所需切削力都很大，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)后所需切削力都較小。前者是后者的十倍以上?？梢姡眍惣庸C(jī)決不能在負(fù)載狀況下起動(dòng)。故齒形高選擇為 2.0mm。7圖 2 棘齒受力(資料來源:擠壓式薯類磨碎分離機(jī)主要性能分析與研究)2.2.2.3 棘齒的排布圖圖 3 棘齒的排布CAD 圖2.2.3 電機(jī)的選擇電源為三相交流，電壓為 380V，電機(jī)型號(hào)為 Y132M1-6 ，額定功率為 4KW，轉(zhuǎn)速為 960r/s，電流 9.4A，效率 84%，功率因數(shù) 0.77，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 0。0357 千克立方米。2.2.4 傳動(dòng)比分配選取帶輪傳動(dòng)比為 3.5 ，整機(jī)傳動(dòng)比為 3.5，后一個(gè)帶輪用同傳動(dòng)比為 1.82.2.5 轉(zhuǎn)速計(jì)算=960r/min1nr/min 3.2745.9602?r/min ..n32.2.6 磨輥尺寸及其軸上軸承尺寸選擇1）磨輥尺寸為高 300mm，長(zhǎng) 500mm。2）軸直徑選擇為 34mm。3）軸上鍵的選用選用 GB1567-79L=50mmB=10mmh=6mm4）軸承的選擇單列向心球軸承 GB276-82d=40mmD=68mmb=15mm5）螺紋的選擇參照等長(zhǎng)雙頭螺柱 GB953-76取值如下:d=30mmL0=15mm6）螺母的選擇型號(hào) GB54-76d=30mmH=12mm7）墊圈的選擇9型號(hào) GB95-76S=4mmd=26mmD=44mm2.3 帶輪的選擇與計(jì)算工作情況系數(shù) : 1?AK計(jì)算功率 ： (2.3-1)PAc0.19KW?選帶型號(hào) ： A 型小帶輪直徑 ： 取 =900mm 1D大帶輪直徑 : (2.3-2) 212)(n???308mm2大帶輪轉(zhuǎn)速: (2.3-3)21)(Dn???47 r/min?計(jì)算帶長(zhǎng)求 (2.3-4)mD21Dm??199 mm求 (2.3-5) ?21??12.5 mm??初取中心距 a=400 mm帶長(zhǎng) : (2.3-6)aDLm2???101684 mm??L取基準(zhǔn)長(zhǎng)度 : 1700 mmd求中心距和包角中心距： (2.3-7) 28)(41?????mdmdDLLa??600 mm ?小輪包角: (2.4-8) 0120168???a?> ?5910求帶根數(shù)帶速: (2.4-9)106??nD??s/m8.?傳動(dòng)比： (2.4-10)21ni5.3?帶根數(shù)查參考書上表可知： =1.5KW ; =0.78KW ; =0.76 KW ;0P?kLk=0.03KW?(2.4-11)LckPZ?)(0??8.3?取 Z=4 根求軸上載荷張緊力: (2.4-12)20)5.2(???qkZFc???N （由表 q=0.08kg/m）678011軸上載荷: (2.4-13)2sin10?ZFQ?N3?帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于帶速 v 30 m/s，帶輪用 HT200 制造。小帶輪采用整體式結(jié)構(gòu)，大帶輪采用輪輻式結(jié)構(gòu)，且 D 1000mm，輪輻數(shù)目取為 4.具體結(jié)構(gòu)參數(shù)見零件圖。圖 4 帶傳動(dòng)參數(shù)表小帶輪直徑 大帶輪直徑 傳動(dòng)比 i 帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度 根數(shù) Z 中心距 a900mm 308mm 3.5 2500mm 4 600mm2.4 攪拌與離心分離裝置的設(shè)計(jì)2.4.1 攪拌葉片的設(shè)計(jì)攪拌葉片的功能是讓薯漿與水充分接觸，從而讓淀粉最大限度地溶于水中，故葉片選擇可以適當(dāng)選擇葉片面積稍大點(diǎn)的，并考慮到下一步的滾筒離心分離，葉片偏向滾筒方向，起到一定的助推作用。2.4.2 過濾設(shè)備的分類過濾設(shè)備的種類很多，分類方法也有多種，本文以過濾壓力來進(jìn)行分類可以分為以下四類：1、 重力式含固體顆粒是懸浮液進(jìn)入過濾介質(zhì)的上部，在重力的作用下，液體在過濾介質(zhì)間流過而固體顆粒被介質(zhì)捕集在過濾介質(zhì)的上部（或者在介質(zhì)內(nèi)部被捕）形成濾餅。2、 加壓式工業(yè)上經(jīng)常使用的板框式壓濾機(jī)和加壓葉片式過濾機(jī)均屬此種類型。一般過濾介質(zhì)固定在濾板上，具有一定壓懸浮液體進(jìn)入過濾介質(zhì)的一側(cè)，液體在壓力作用下通過過濾介質(zhì)的濾板的溝槽流出，固體被截留在過濾介質(zhì)的另一側(cè)。通常這類濾設(shè)備是間12歇操作的，但是也有連續(xù)操作的加壓過濾設(shè)備，如連續(xù)機(jī)械擠壓式濾機(jī)、連續(xù)加壓旋轉(zhuǎn)葉片式過濾機(jī)等。3、 真空式真空式過濾機(jī)一般在濾板的外側(cè)包有過濾介質(zhì)，而內(nèi)側(cè)處于真空狀態(tài)，液體在板的外側(cè)，常常它的過濾面有一部分浸在液體中，如轉(zhuǎn)鼓式真空濾機(jī)和旋轉(zhuǎn)葉片真空過濾機(jī)，它們?cè)谵D(zhuǎn)動(dòng)中經(jīng)過了過濾，洗滌，吸干和卸料過程。但也有一類濾機(jī)它們的過濾面是水平放置的，如連續(xù)水平真空帶式過濾機(jī)，傾覆盤式過濾機(jī)，轉(zhuǎn)臺(tái)式過濾機(jī)等。4、 離心式在一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒內(nèi)固定有過濾介質(zhì)，懸浮液進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓，在離心力的作用下濾液通過過濾介質(zhì)流出轉(zhuǎn)鼓，濾餅留在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)。濾餅的排出可以是間歇的（上懸式三足離心機(jī)）也可以是連續(xù)的（刮刀卸料的離心過濾機(jī)） ，所發(fā)離心式過濾機(jī)也可以分為間歇式和邊續(xù)式兩大類。由上訴資料本機(jī)選擇離心式2.4.3 離心滾筒的相關(guān)組件及其設(shè)計(jì)在工作中承擔(dān)著漿渣分離與輸送作用的離心滾筒，其能量消耗占整機(jī)能耗一半以上。為此，離心滾筒的設(shè)計(jì)非常重要，這是降低能耗和提高機(jī)械性能的關(guān)鍵。2.4.3.1 離心滾筒的離心原理離心原理：當(dāng)含有細(xì)小顆粒的懸浮液靜置不動(dòng)時(shí)，由于重力場(chǎng)的作用使得懸浮的顆粒逐漸下沉。粒子越重，下沉越快，反之密度比液體小的粒子就會(huì)上浮。微粒在重力場(chǎng)下移動(dòng)的速度與微粒的大小、形態(tài)和密度有關(guān)，并且又與重力場(chǎng)的強(qiáng)度及液體的粘度有關(guān)。象紅血球大小的顆粒，直徑為數(shù)微米，就可以在通常重力作用下觀察到它們的沉降過程。此外，物質(zhì)在介質(zhì)中沉降時(shí)還伴隨有擴(kuò)散現(xiàn)象。擴(kuò)散是無條件的絕對(duì)的。擴(kuò)散與物質(zhì)的質(zhì)量成反比，顆粒越小擴(kuò)散越嚴(yán)重。而沉降是相對(duì)的，有條件的，要受到外力13才能運(yùn)動(dòng)。沉降與物體重量成正比，顆粒越大沉降越快。對(duì)小于幾微米的微粒如病毒或蛋白質(zhì)等，它們?cè)谌芤褐谐赡z體或半膠體狀態(tài)，僅僅利用重力是不可能觀察到沉降過程的。因?yàn)轭w粒越小沉降越慢，而擴(kuò)散現(xiàn)象則越嚴(yán)重。所以需要利用離心機(jī)產(chǎn)生強(qiáng)大的離心力，才能迫使這些微?？朔U(kuò)散產(chǎn)生沉降運(yùn)動(dòng)。離心就是利用離心機(jī)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的強(qiáng)大的離心力，加快液體中顆粒的沉降速度，把樣品中不同沉降系數(shù)和浮力密度的物質(zhì)分離開。離心機(jī)的種類比較多如離心壓縮機(jī),離心脫水,旋風(fēng)分離,離心泵,基本原理都是牛二的慣性定律,通過能量(電能,蒸汽能)轉(zhuǎn)換,獲得工藝物流的動(dòng)能.離心過濾仍符合達(dá)西定律，離心機(jī)內(nèi)液體的壓力以及濾餅內(nèi)所受壓力除取決于轉(zhuǎn)速外還是轉(zhuǎn)鼓半徑的函數(shù)。(2.2-14)）（ 20as21pR????2.4.3.2 篩網(wǎng)的選擇首先介紹下淀粉如下圖 5圖 5 淀粉顆粒的形態(tài)特性（資料來源:擠壓式薯類磨碎分離機(jī)主要性能分析與研究）再接著介紹篩網(wǎng)的選擇大于 0.125mm 為 120 目以下0.125-0.10mm(120-140 目)140.10-0.08mm（140-160 目）小于 0.08mm 為 160 目以上考慮到要提高淀粉純度，篩網(wǎng)孔太粗，淀粉不純，太小也不好，提取速度太低，所以本機(jī)選用 120 目的篩網(wǎng)。且篩網(wǎng)緊貼滾筒壁。2.4.4 滾筒軸的設(shè)計(jì)滾筒前軸與攪拌葉片還有支撐桿還有滾筒以焊接的方式連接，滾筒后方與空心軸也以焊接的方式連接?？招妮S空心口不易太大，我選擇為 70mm 的口徑。由于空心軸受力較大，空心軸用了軸承軸支撐，軸承座固定在主機(jī)機(jī)殼上。2.5 軸系零件的設(shè)計(jì)計(jì)算軸材料選用 45 鋼調(diào)質(zhì)， =650Mpa， =360Mpa。軸的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟如下：?Bs計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果2.5.1 初算軸徑 d （2.5-1）3nPC?由資料得 C=112=112×?3.2748=26.72mm 取 d=40mm2.5.2 軸承的校核（1）計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷 P：由式： （2.5-2）arpFYX??知， 對(duì)不承受軸向載荷的深溝球軸承，X=1，Y=0（2.5-3)2zr由力學(xué)相關(guān)知識(shí)解得： =2800.6N； ；1Z N6.582z?F； =824.46N3.2051?YF2Y( 2.5-4)2yzr11F??由上述公式 = =3500.6N?3.056.822?15（2.5-5）F2Yzr2??= =6030.5N?46.82.5?得： =3500.6N； =6030.5N1rP2rP?（2）校核計(jì)算軸承的計(jì)算額定動(dòng)載荷 ，它與所選用軸承型號(hào)的基本額定載荷 C 值必須滿足1C下式要求：3???為 壽 命 指 數(shù) ， 球 軸 承為軸承的預(yù)期使用壽命，1hL查相關(guān)表，取 =6000h1hL解得 =3409.6 =15.76KM
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