小型家用脱皮碾米机的设计大学毕设论文

1、碾米工业是一个历史久远，与人民生活息息相关的重要行业。碾米工业技术含量的高低,从一个侧面反映了国家的生活状况和科技水平。建国以来，在很长一段时间里我国的碾米工业一直停留在粗加工水平上，工艺落后，设备陈旧，技术进步迟缓。而随着人们生活水平的 提高，等级米的区分越来越细，进而碾米机得到了迅速发展。民以食为天，国以粮为本。粮 食是人类最宝贵的资源，是国民经济的基础，是粮食工业的主要原料。小麦和稻谷是我国主要的粮食作物，小麦的年产量1亿多吨，稻谷年产量 2亿多吨。将稻谷加工成大米的工艺过程称为碾米，通过碾米，可是农产品转化为食品行业的使用 原料及家庭的主要原料，既保证了市场的供应，丰富了人们的生活，又

2、实现了产品的增值,为国家积累了财富。本文设计的碾米机主要用来把稻谷直接碾成白米,并将米、细糠、小碎米分离。本次设计碾米机与同类型其他碾米机相比较，具有高产量，低电耗的优点。本机结构紧凑，操作简 便，安装轻易，性能优越，工作可靠，是广大农村、集镇稻谷加工的优良机械。关键词：米辊；米刀；米筛；米糠分离1绪论1.1课题研究的意义1.2国内外碾米机发展状况2碾米的基本原理及机型2.1碾米的基本原理2.2碾米机的分类3参数选择3.1碾白压力3.2单位产量碾白运动面积3.3向心加速度4碾米机的结构设计4.1进料装置4.2碾白室124.3排料装置124.4传动部分1516参考文献塔里木大学毕业设计1绪论1.

3、1课题研究的意义碾米工业是粮油工业的重要组成部分。我国稻谷产量占世界第一位，全国约有三分之二 的人口以稻谷为主要食粮。稻谷含有大量淀粉，还含有脂肪、蛋白质、纤维素、钙、磷等无 机物及各种维生素， 是生活的必需品。稻谷加工后得到的副产品也有多种用途，如：稻壳可 以做燃料、酿酒辅助材料、包装和保温填充料，以及生产稻壳板等， 米糠可以酿酒等。可见,促进中国的现代化建设起着碾米工业对保障供给，保证人民身体健康，提高人民生活水平 重要的作用。碾米工业是一个历史久远，与人民生活息息相关的重要行业。碾米工业技术含量的高低,15从一个侧面反映了国家的生活状况和科技水平。建国以来，在很长一段时间里我国的碾米工2

4、而随着人们生活水平主要的粮食作物，小麦的年产量1亿多吨,稻谷年产量 2亿多吨。将稻谷加工成大米的工艺过程称为碾米,通过碾米，可是农产品转化为食品行业的使用原料及家庭的主要原料，既保证了市场的供应,丰富了人们的生活，又实现了产品的增值,业一直停留在粗加工水平上，工艺落后，设备陈旧，技术进步迟缓。的提高，等级米的区分越来越细，进而碾米机得到了迅速发展。民以食为天，国以粮为本。粮食是人类最宝贵的资源，是国民经济的基础， 是粮食工业的主要原料。 小麦和稻谷是我国为国家积累了财富。1.2国内外碾米机发展状况1.2.1国外碾米机发展现状日本的碾米机械在世界同行业中发展最为成熟和先进。2000年日本在研削式

5、、摩擦式、用米糠油软化糙米皮层,然后在米糠油己烷混合液中碾白，最终产品为白米、 脱脂米糠加湿碾米等方式的微观研究上，新开发了特殊的免淘米处理装置(NTWP),该装置除本机碾白系统外并增设给水系统和干燥系统，本机碾白系统由湿式加压碾米、热附着式低压搅拌机构、 分离干燥机构等 3个部分组成由于不需要排水处理装置，这种新开发的特殊免淘米加工装置 (NTWP)的运行成本低,并具有成品得率高，白米光泽度好,食味佳，微生物数量少,保质期长，成饭后放置食味不下降等优点6。:溶剂浸提碾米一一先近几十年来，世界各国对碾米的工艺方法进行了许多的探索，如和米糠油的工艺方法；利用生物酶去皮工艺方法；冷冻碾米法；碱液去

6、皮法；水热处理碾米法由于上述方法不同程度地存等。采用不同的工艺技术的目的是为了改善米质和提高出米率。至今在工艺过程复杂、生产成本、设备投资等多方面的问题和原因，难以形成工业化生产,仍然主要运用碾米机碾米。1.2.2国内碾米机发展现状新中国成立后碾米机械工业的发展很迅速,1974年碾米机械的标准化、系列化选型定型工作奠定了在国际上的地位；20世纪80年代后期，水稻生产发展大规模的引进、消化并吸收国外先进技术，碾米设备的技术向前迈进了一大步，与有关发达国家相比， 工艺设备水平、产品结构以及资源利用方面的差距在逐步缩小10 O目前我国碾米工业正在向集团化、100多家，比较上规模的有大型化和资源全利用

7、的方向发展。国内现有碾米机械制造企业20多家，主要分布在湖南、湖北、江苏、浙江、山东等省；碾米机械的规格齐全，有适合农民家用的小型设备，也有适应不同规模大米加工企业的成套设备。国内大多数米厂的工艺流程为:稻谷(原料)一平面回转清理筛选进行除杂一吸式比重去石机去石一压轮紧辊砻谷机 脱壳一单臂连杆重力谷糙分离机谷糙分离一多级碾米机轻碾一厚度分级精选一配米一吸式比重去石机去石一抛光一厚度分级精选一长度分级精选一包装。稻谷歸选除杂去石;去石區度楕选Z 配米米机轻孫包裝长度椿送觅光图1-1国内米厂工艺流程根据大米的不同要求，可适当减去其中相关工序3O但是中国的碾米机械工业同瑞士布勒和日本佐竹等国外先进企

8、业的水平相比，还有相当大的差距，仍然存在着生产规模较小、技术装备落后、加工制造精度较低、技术含量不高 等问题，制约着行业的发展。2碾米的基本原理及机型 2.1碾米的基本原理碾米机的碾白方式有摩擦型擦离碾白和碾削型碾白。(1) 摩擦型擦离碾白也就是在碾米机的碾白室简单地说，就是靠强烈的摩擦作用而使糙米去皮的碾米方法。里，米粒和碾白室构件之间以及米粒与米粒之间的相对运动,使之产生互相间的摩擦,当强烈的摩擦作用深入米粒皮层的内部，使米皮沿着胚乳的表面产生相对滑动，并被拉伸、断裂、 擦离。利用这种作用碾制白米的方法谓之摩擦擦离碾白。摩擦擦离碾白，必须在较大压力的擦离下进行， 因为较小的压力只对米皮层起

9、光洁作用。为了提高碾米的工艺效果， 摩擦擦离碾白所需的摩擦力应该大于米粒皮层的结构强度和 米皮与胚乳的结合力，而小于胚乳自身的结合强度。摩擦压力要适当，过大容易产生碎米, 过小起不到碾白作用和效果。(2) 碾削型碾白借助于金刚砂辊筒表面含有无数密集尖锐的金刚砂砂刃，会对米粒皮层不断的运动碾 削，使米皮破裂、脱落，达到糙米去皮的目的。为了提高碾削碾白的工艺效果，必须保持碾辊表面的砂粒的锋利，并使碾辊具有较快的线速度，以增加米粒在单位时间内的碾削次数。碾米中产生的碎米少， 但是成品米表面的光洁度和色泽均比较差。2.2碾米机的分类碾米机按照碾米的基本原理应该分成擦离型、碾削型、和混合型三类。擦离型碾

10、米机具有压力较大的特点，所以又称压力式碾米机。碾削型碾米机根据其转速较快的特点,又称速度式碾米机。5米/秒左右。由于碾白(1) 擦离型碾米机均为铁辊碾米机，碾辊线速度较低，一般在压力较大，米粒在碾白室内的密度较大，即单位碾白室容积的米粒数较多，在碾削相同的大 米时，其碾白室容积较其他类型的碾米机要小。因此擦离型碾米机的机形较小。擦离型碾米机由于碾白压力较大，还可以用于稻谷的直接碾米，但会出现碎米严重现象,动力消耗比较大大。此外，它还可以用于碾轧饲料等，具有一机多能的特点，而且结构简单,价格便宜,维修方便等特点。碾削型碾米机均为砂辊碾米机，碾辊线速较高，一般在15m/s左右，但由于碾白压力较小,

11、米粒在碾白室里密度较小，相应的碾白室应该较大11。混合型碾米机均为砂辊或砂铁辊结合的碾米机，碾辊线速介于擦离碾米机和碾削机形适型碾米机之间，一般为10m/s左右，碾白平均压力和米粒密度比碾削型碾米机稍大,工艺效果比较好，还能一机出白,中。混合碾米机由于具备擦离和碾削型碾米机两者的优点,可以减少碾米的道数和时间。碾米机还可以根据碾米机碾辊主轴的装置形式，分为立式碾米机和横式碾米机两大类。3参数选择3.1 碾白压力横式碾米机的碾白压力是碾削碾白压力，它不同于擦离碾白压力， 碾削碾白时，米粒在 碾白室里密度小，基本上呈悬浮状态。所以碾白过程实际是米粒在碾白室进行碰撞的过程。这个过程包括米与砂辊、米与

12、米、米和米筛之间的相互碰撞，当然米粒和碾辊的碰撞是主要 因素。当米粒与碾辊碰撞的时候，米粒受到碰撞作用而吸收能量，产生切割和碾削皮层的作用。所以碾削碾白压力可以参照气体分子对撞器壁所产生的压强公式，进行近似计算。式中:(mv2 )n丿V 3 v(3-1)P碾削碾白压力;m每粒米的质量;v 米粒平均运动速度;V 碾白室容积;N碾白室内的米粒总数;上式表明了米粒动能对碾白压力的作用，因为米粒的质量和速度不完全相同，式中的2是每颗米粒的平均动能。2碾白室米粒流体密度可以用下式表示:(3-2)P 米粒流体密度丫 一米粒在静止的状态下的密度 R米粒在运动状态下的容重系数 所以，碾白压力可表示为：P Jp

13、v23LnL 12 I Im 丿 294_g_2Icm(3-3)米粒流体密度是反映碾白压力的重要参数。碾白室内各区的米粒流体密度是不同的,得碾白室内压力不断变化。米粒流体密度的变化直接影响碾削压力，而碾削压力是影响碾米 工艺效果的一个重要因素。在碾米过程中，当碾削压力或碰撞冲击力超过米粒抗压、抗剪折强度时米粒就要破碎，碎米就会增加。对于碾削碾白来说， 碾白安全压力主要是指既能防止米粒在碰撞碾白中产生碎米、又能使米粒碾白的碾白压力。3.2单位产量碾白运动面积单位产量碾白运动面积，体现了碾米机的碾辊直径、转速、碾辊长度和碾米机台时产量的综合关系，它反映了碾米机工作参数和碾米工艺效果的关系。(3-4

14、)式中:A单位产量碾白运动面积;F碾辊在每小时内所旋转的总面积;F =6 On tiDL(3-5)Q 碾米机台时产量;A 60N兀DL 何 Q (kg 丿(3-6)n碾辊转速;D 碾辊直径;l碾辊长度;所以，A咱式中：v 碾辊表面圆周速度。3.3 向心加速度向心加速度的碾白效果，是借助碾米机碾辊所具有一定的向心加速度对米粒产生碾白作用。它是米粒均匀碾白的重要条件。同一类型的碾米机碾制同种品种同种精度大米,在辊径不同、线速相差较大时，只有它们的向心加速度相接近，才能达到相同的碾白效果。测试表明，碾白能力随着碾米机碾辊的圆周线速的增加而直线上升;而碾白能力随着碾辊向心加速度的上升出现了阶段性的直线

15、关系。即向心加速度在某一定值的上、下增大或减小，则其碾白能力为不同倾向的二条直线。 这说明一定类型的碾米机对碾制一定品种和精度大米时,辊的向心加速度是一个常量，可用下列式表示:式中:化简得:D(2n沢_I = C2 160 丿(3-7)(3-8)n碾辊转速(r/min );D 碾辊直径(m);C加速度系数;)碾有关方面的(C 一般为常数，其值与糙米的工艺性质、碾制精度、碾辊和碾白室结构等有关。削型碾米机或以碾削为主的混合型碾米机的转速应根据碾辊的向心加速度配置较为合理。是碾制各种品种和精度大米时，碾辊的最佳向心加速度需要通过试验才能求得。理论还有待进一步探索和研究。4碾米机的结构设计4.1进料

16、装置进料装置分为进料斗和进料调节板。(1) 进料斗进料斗的主要作用是缓冲、存料，以确保连续正常的生产。进料斗的设计容量一般选为30-40Kg的存米量，材料用1-1.5mm的薄钢板制作。料斗的长、宽、厚尺寸应与碾米机的总体结构相称，使机型美观大方。进料机构是调节糙米进机流量的机构，它由料斗、流量调节机构及螺旋输送器三部分组成。目前有正方形和圆柱形两种。碾米机的流量调节机构主要有两种形式，一是闸板调节机构，利用闸板开启口得大小，调剂进流量的多少，另一种由全启闭闸板和微量调节两部分组成的调节机构。螺旋输送器可在碾米机工作时对进机流量微 调，通过调节进机流量可在一定范围内改变碾白室内的压力。(2) 进

17、料调节板 碾米机的进料机构又称为进料刀门，主要供碾米机开机供料和停机断。(3) 螺旋输送器 螺旋输送器一般有一头螺旋、二头螺旋、三头螺旋、四头螺旋。但是 实际生产中采用三头螺旋的居多。下图为螺旋输送器的结构示意图。图4-1螺旋输送器图4-2螺旋输送器螺旋输送器的输送量可按下式计算:Q =F(D2 d2 )tZbcLp60(kg/h)(4-1)l4式中:Do螺旋外径（m);Do螺旋内径（m);t螺距（m）;Z 螺旋头数;d=1(D0+d0)t = jidtg Zb螺齿平均深度（等于齿顶宽与齿底宽和的一半）1c 螺齿深度（C =2（0000 ）；Lp螺齿平均长度（m）；螺旋升角;(4-2)(4-3

18、)(4-4)进料物料容量;输送装满系数（一般比 1要小得多）；上式中的ZbcLp 一行的数值很小，故螺旋输送量的公式可简化成下列形式:Qmax =15珥D2 -d；)t七(kg/h)(4-5)输送量的大小与螺旋升角有关，一般来说随着螺旋升角的增大，输送量会减小。为了保证螺旋足够大的推进力，螺旋升角不该过大，一般不应该大于20度角。下图为我国现有的定型砂辊比较好的螺旋升角和螺旋轴向角。螺旋头数z123螺旋升角入401518030，-12030160-13030螺旋轴向角a8504571015，-77030740-76 030表4-1螺旋头数和螺旋升角轴向角的关系为了提高螺旋输送量，保持与碾白室工

19、作的一致性，螺旋输送器的外径Do和碾辊直径D相适应，一般两直径接近相等。螺旋输送器的工作长度不小于一个螺距。螺旋输送器的导程与外径之比应在0.8以下。螺旋槽的深度为10-20mm。4.2碾白室碾白室是碾米机的重要部位，主要有以下几个部件;(1)米机盖。米机盖的左侧有进料口，位于米机盖的后下方，使糙米沿着铁滚筒的切线方向进入螺旋推进器。 减少碾辊对米粒的反冲效果，增加产量。米机盖进料口出设有锥形 曲面，近似一个三角形，以减少进料阻力，促使物料进入碾白室。整个米机盖内壁，其内经从进料端至出料端逐步收缩，中间有一个从大到小的锥形过度,是米粒所受的碾白压通常称之为 推白”其目的在于使碾白室内的米粒流体

20、密度基本不变,会影力与米粒体积的碾减相适应，但推白次数不宜过多，推白的收缩率也不宜过大。否则,响产量，增加碎米率和动力消耗。一般推白长度为40mm，斜度为1/10，较为适宜。机盖的右端设有出料口，出料口装有出料插门，以调节机内压力控制碾白精度。(2) 方箱。方箱是一个长方形铸铁箱，两端与轴承座用螺钉连接在一起，并固定在两在出口端，方箱与砂辊间边墙板上，内侧装有两个三角形用以固定米筛。方箱内置有砂辊,隙应小于一粒米的厚度，要求不嵌入米粒，一般在1.5-2mm之间，进口端间隙可以更大些,般为5-8mm。(3) 铁滚筒。主要介绍下碾辊的设计，此时由于采用砂辊,米机盖的内壁可改成无推白形式，以减少碾白

21、压力，减少碎米率。而且为了提高产量、防止进机糙米在进料口产生回流，在米机盖的进口处设有拦米板。碾辊是碾白室的主要构件，其直径D、长度L、转速n以及辊面的筋或槽的几何形状尺寸，是影响碾米机工艺性能的重要因素。碾辊直径的计算和选择。碾辊直径D是碾辊的基本参数，根据单位产量碾白运动面积的理论，各种类型的碾米机在碾制一定品种和精度的大米,他们都有一个最佳的数值取值范围，而且与碾辊的直径 D、长度L、和转速n时一种函数关系。D = AQ60 兀 nL(4-6)根据向心加速度对碾白作用的理论，可得:(4-7)生产实践经验证实各种类型的碾米机的碾辊长度和直径都成一定的合适比例,即可碾辊的长径比eo：(4-8

22、)本机每小时生产250Kg，取单位产量碾白运动面积为11m2/Kg,选取C为450，长径比e为 2.7。d l60叱e丿= 0.132m(4-9)根据砂辊碾米机碾辊直径优选系列，应选择碾辊直径为 D=140mm,根据所选定直径校核A值或e值。A=DgQ(4-10)= 12m2 / kgAQe =60兀cD2(4-11)= 2.692所以根据计算碾辊直径，按碾辊直径优选系列选定D=140mm，经校验A值应取12m /kg或取e值2.69。碾辊长度为： L=D e=140 X2.69=380mm碾辊转速n为:450h=1203(r/min )ID a/0.14(4-12)pmnonmnpno Li

23、Hill I tit ! n Hl! H 汕 till I NI UB.lIHIT图4-1碾辊-d rJ 雲F-1.no,trrB ili HU!U r：i； Hill Itll flHiOlli米刀和米筛。米刀用扁钢制成，其作用除了用来固定米筛外，还可起收缩碾白室周向截面积的作用，以增加局部碾白的压力， 促使米粒碾白，是碾白室内的一种局部增压装置。它能加剧米粒的碰撞、翻滚、碾削及摩擦擦离等作用，有利于米粒的均匀碾白。若米刀过簿那么它对米粒所产生的碰撞、翻滚、碾削及摩擦擦离等作用较柔和，米的碾白精度较低；若米 刀过厚，那么碾白室间隙将减小太多，它对米粒所产生的碰撞、翻滚、碾削及摩擦擦离等作用

24、非常剧烈，易造成碎米。为了提高碾米的工艺效果，米刀使用时要调节，调节幅度不宜过大,进口端米刀的距离可小些，一般为 36毫米；出口端应大一些，为 89毫米。因为进口端糙米的强度较大，而出口端白米得强度较小。由于米刀的对称性， 它可以两面使用，米刀可以通过螺母调节，以达到圆周向截面面积收缩的目的。,通常使用圆弧形米筛，上面有图4-2米刀碾米机的米筛按形状可区分为圆弧形米筛和正多边形米筛许多长方形筛孔。米筛主要用于排糠，同时也有一定擦离碾白的作用。筛孔大小及筛板厚薄对排糠都有一定的影响。筛孔大，有利于排糠，但是米粒容易穿过筛孔，或者是米粒插入筛 孔而被折断，使碎米增加，出米率下降；筛孔小，排糠不畅，

25、特别在加工高水分米粒时会引，为了使排糠干净，且米粒不易插起米机堵塞。所以，筛孔大小的选择应根据糙米的类型，品种，粒度大小，水分高低等因素 进行全面考虑。碾米机用无凸点米筛。米筛筛孔为长方形孔入筛孔内而被折断，造成碎米，筛孔尺寸设计为长10mm，宽1.5mm，筛厚一般选为1.5mm,筛板过厚，则排糠不畅，影响成品质量。筛孔过薄，虽然排糠效果好，但是不耐磨。23二图4-3米筛塔里木大学毕业设计(4-14)174.3排料装置排料装置位于碾白室末端，一般由出米口和出口调节板组成。(1)出米口一般的横式碾米机的出料口有径向出料和轴向出料两种。轴向出料时，碾辊出料端必须有带斜筋的拨料辊，一般为铁辊，筋的斜

26、度为5-10 筋数为4-8根。径向出料时，出米口的底面应低于主轴中心线，否则将很难出料，影响碾米机的正常工作。出口调节板 出口调节板的作用主要是控制和调节出料口的压力,以改变碾白压力的大小。因此，要求出口调节板必须反应灵敏、调节灵活，并能自动启闭，以便在一定的碾白压力范围内起到机内外压力自动平衡的作用。4.4传动部分4.4.1电机的选择根据以上过程算出转速为1202r/min ,选转速为1440r/min的，选功率为5.5Kw。查机械设计课程设计手册选Y132S-4。电动机型号额定功率/Kw满载转速/ (r/min)堵转转矩最大转矩质量/KgY112M-4414402.22.343Y132S-

27、45.514402.22.368Y132M-47.514402.22.381表4-2电动机的技术数据4.4.2 V带设计(1)确定计算功率9Pc =KaP(4-13)式中：Ka 工作情况系数;根据工作机与工作时间选得Ka=1.4 ;Pc=1.4 g.5=7.7Kw ;根据以上数据选择 C型皮带。(2)确定带轮直径D1、D2选 D1=125mme =1%D2 鼻 D1(1Y)n2塔里木大学毕业设计1440M50i.01)= 170mm口(1-0.01)112 D2(4-15)vJ4412501170= 1236m/s其误差V 5%,故允许。(3) 验算带速v在525m/s范围内，带速合适。v =

28、60x10003.14x125x144060x1000= 9.36m/s(4-16)确定带长和中心距 a。0.55(DD2pH2(D120I仔甞1.08(4-20)查书机械设计基础 卩216表 13-5 得 Po=1.39Kw， P0=0.08kw。Ka=0.98Z=(Po+=0KaKL1.3O.o8x 0.9 0.9 1.76(4-21)取Z=2根。(7)碾辊轴的设计初步确定轴的最小直径，选C=180。dmin 乂洛=180T1Sr33.998mm(4-22)为了使所选的直径与轴承的孔径相适应，故同时选取轴承型号。23通过这次对碾米机的设计， 让我对碾米机有了更深刻的理解，设计的过程中有很多

29、问题。(1)糙米的含水率：碾米的糙米含水率应该在16%左右。15%糙米表现为韧性，15%糙米表现为脆性，对碾米效果都有影响。(2)米刀与米辊的间隙问题：米刀应与碾筋始端3mm左右，碾筋末端2.5mm左右。(3)该机以水稻为对象设计的，所以其应用范围有局限性。这是我们在大学期间所进行的一次非常全面的设计，为自己在大学四年所学习知识的全面总结和巩固，使我们初步了解和掌握做设计的基本步骤、基本方法，通过本环节把我们在把大学四年来所学的知大学期间所学课程中所获得的理论知识在设计实践中加以综合运用,识贯穿起来，使理论知识和生产实践密切的结合起来，为我将来的实际工作打下了坚实的基 础。涉及这是一个非常全面

30、而系统的设计题目，非常锻炼人。从方案的论证到最终的设计, 的领域包括：机械制图，机械原理，工程材料，机械设计等等。通过设计实践，提高我计算、 制图能力；使我们能熟练地应用有关参考资料、计算图表、手册、图集、规范，熟悉有关的国家标准。机械方面知识得到系统的巩固和提升。在进行毕业设计的同时， 我还学到了许多 新的知识，如Solidworks，CAD2007的使用和WORD、POWERPOINT等软件的应用。我深刻的认识到，要想成为一名合格的工程设计人员只是掌握本专业的知识是远远不够的，应该具有更加渊博的知识，如应该对计算机应用，农产品的特性，农业经济的发展现状 等各个方面能力进行加强。在设计过程中也曾遇到很多的问题，但通过查阅相关的书籍、 手册以及老师的精心指导, 都得到了解决，设计过程基本顺利完成。四年的读书生活在这个季节即将划上一个句号,而于我的人生却只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始。四年的求学生涯在师长、亲友的大力支持下，走得辛苦却也收获满囊，在论文即将付梓之际，思绪万千，心