0单轴面筋脱水机论文

1、 福建工程学院毕业设计（论文） 本 科 生 毕 业 论 文 单轴面筋脱水机结构设计院 系： 机械与汽车工程学院 专 业：机械设计制造及其自动化学生姓名： 陈泽熹 学 号： 3130111209 指导教师： 刘斌彬 二一 五 年 六 月 福建工程学院本科毕业设计（论文）作者承诺保证书本人郑重承诺： 本篇毕业设计（论文）的内容真实、可靠。如果存在弄虚作假、抄袭的情况，本人愿承担全部责任。学生签名：年 月 日福建工程学院本科毕业设计（论文）指导教师承诺保证书本人郑重承诺：我已按有关规定对本篇毕业设计(论文)的选题与内容进行了指导和审核，且提交的毕业设计（论文）终稿与上传至“大学生论文管理系统”检测的

2、电子文档相吻合，未发现弄虚作假、抄袭的现象，本人愿承担指导教师的相关责任。指导教师签名：年 月 日 目录摘要.51 引言.7 1.1 选题背景.71.2 毕业设计的目的.71.3 毕业设计的任务.82 单轴面筋脱水机结构设计.9 2.1 单轴面筋脱水机的工作原理.9 2.2 面筋脱水机的类型.9 2.3 单轴面筋脱水机的结构简图.113 脱水环节设计.11 3.1 螺旋叶片参数的确定.11 3.1.1 螺旋叶片选型.11 3.1.2 螺旋叶片直径的确定.11 3.1.3 螺旋输送机的极限转速的确定.14 3.1.4 验算生产率及充填系数.15 3.1.5 螺旋轴轴径初选.16 3.1.6 实体

3、式螺旋叶片的展开尺寸.16 3.1.7 螺旋面厚度取值.17 3.1.8 螺旋升角的计算.17 3.1.9 压缩比的计算.18 3.1.10 空余体积的计算.19 3.1.11 锥形螺旋轴螺距数目与锥度的确定.19 3.1.12 自创proe测绘法定6个变螺距.20 3.2 螺旋轴参数的确定.23 3.2.1 驱动轴所需功率计算.23 3.2.2 螺旋轴材料的选择.23 3.2.3 螺旋轴轴径选择.24 3.2.4 绞龙螺旋轴的受力分析.25 3.3 螺旋轴的强度校核.26 3.3.1由扭矩T产生的剪应力.26 3.3.2由轴向力产生的压缩应力.26 3.3.3由螺旋轴自重G产生的弯曲应力.2

4、7 3.3.4螺旋轴的合成应力.28 3.4 自创进料口计算.294 轴承的选择及校核计算.30 4.1 轴承的选择.30 4.2 轴承的组合结构设计.30 4.3 轴承的润滑与密封.32 4.4 轴承的校核计算.32 4.4.1 寿命计算.32 4.4.2 静载荷计算.33 4.4.3 许用转速验算.345 减速环节的设计.35 5.1 电动机的选择.35 5.2 所要设计减速器示意图.36 5.3 减速器设计计算.36 5.3.1 电动机部分.365.3.2 传动比的分配.365.3.3 计算各轴转速.36 5.3.4 计算各轴功率.37 5.3.5 计算各轴转矩.37 5.4带轮的传动设

5、计.37 5.4.1 确定计算功率Pc.37 5.4.2 选取V带型号.375.4.3 确定带轮基准直径dd1，dd2.375.4.4 验算带速V.375.4.5 确定V带的基准长度和传动中心距.375.4.6 验算主动轮上包角1.375.4.7 确定V带的根数z.385.4.8 计算V带合适初拉力F0及作用在带轮轴上的压力FQ.385.4.9 确定带轮结构类型.385.4.10确定主动轮结构尺寸.38 5.5齿轮传动设计计算.395.5.1 选择齿轮材料及精度等级.395.5.2 按齿轮抗弯强度设计.405.5.3 验算齿面接触强度.405.5.4 验算精度.40 5.5.5 小齿轮的结构设

6、计.405.5.6 齿廓图.41 5.6 主动轴的设计计算.425.6.1 选择轴的材料，确定许用应力.425.6.2 按抗扭强度计算轴的直径.425.6.3 齿轮上作用力的计算.425.6.4 画轴的草图.425.6.5 画出轴的受力图.425.6.6 水平支反力，画出水平面弯矩图.435.6.7 计算垂直面支反力，画垂直弯矩图.435.6.8 画合成弯矩图.435.6.9 画转矩图.435.6.10计算当量弯矩.445.6.11校核强度.44 5.7 单轴面筋脱水机结构总装图.45总结.46致谢语.46参考文献.47 制造业发展中的脱水机摘 要： 随着国内外市场对谷朊粉需求量的增加，人民生

7、活质量的提高，越来越多的人对小麦制品有了更多的要求，从而推动了机械制造行业的发展。好的机械设备将生产出好的产品。而好的单轴面筋脱水机将为后续的干燥造粒节约大半的时间。高效的生产恰恰符合了人们快的生活节奏。从三维软件PROE Wildfire的使用到二维CAD的运用，从机械设计基础到机械制图，制造业与机械这些学科的关联日益密切，正因此孕育出了各种脱水机的设计理念与图纸。从最初的电机、联轴器、支承、绞龙及其壳体方案的确立，到加进变速环节，即带轮传动与齿轮传动后普适脱水机的诞生，无不给人们的生活带来了很多便利。传统的面筋脱水机一般是在一根轴上安装几片浆叶，按主轴的安装形式，可分为立式和卧式两种，立式

8、脱水机机对面筋的拉伸作用较强，适应于调制韧性面团，卧式脱水机对面筋的拉伸作用较弱。适用于调制酥性面团。而卧式面筋脱水机主要是指绞龙壳体轴线与绞龙回转轴线都处于水平位置，它的特点是，结构简单，制造成本低，卸料清洗方便，所以在食品加工中，如面筋、饼干、糕点及一些饮食行业的面食中得到了广泛的应用。关键字：面筋、脱水机、变速环节、卧式DEWATERING MACHINE CHINE IN THE DEVELOPMENT OF MANUFACTURING INDUSTRYAbstract：With the increase of domestic and international market dem

9、and for wheat gluten, the improvement of peoples life quality, more and more people have more request for wheat products, so as to promote the development of the mechanical manufacturing industry. Good mechanical equipment will produce good products. And good gluten machine is provided for the subse

10、quent drying granulation to save most of the time. Efficient manufacturing is precisely what the people fast rhythm of life. Design process with the aid of the topic, I review previously learned knowledge, again from the 3 d software Wildfire use to the use of 2 d CAD, from mechanical design basis t

11、o the mechanical drawing, the fusion of the discipline months finally made as seen below gluten machine of this type. It is from the original motor, coupling, bearing, twisted dragon and the establishment of housing scheme, the teacher guidance, in variable speed link, namely the pulley transmission

12、 and gear transmission after forming in the end. Traditional gluten dehydrator are typically installed on a shaft in a couple of the blades, according to the installation of the spindle form, can be divided into vertical and horizontal two kinds, vertical dryer machine tensile effect of gluten is st

13、ronger, adapted to the modulation toughness dough, horizontal machine is provided with weak gluten stretching function. Suitable for modulation cake dough. And horizontal gluten dryer mainly refers to the twisted axis dragon shell and twisted dragon rotary axis are in a horizontal position, its char

14、acteristic is, simple structure, low manufacture cost, unloading convenient cleaning, so in the food processing, such as gluten, cookies, cakes and some of the food industry has been widely used in the pasta. Key words: single shaft, gluten, DEWATERING machine, variable speed, horizontal, PROE Wildf

15、ire 1 引言11 选题背景 小麦中分离出来的高蛋白聚合物-谷朊粉，是在食品、粮食工业、和饲料等生产制造业领域一种理想的天然添加剂。比如在食品工业的水面筋、油面筋、古老肉、素鸡、罐头、火腿肠等。其制取工艺可分为5个部分，即面筋分离部-纤维分离部分-淀粉分级-精制部分-谷朊粉和淀粉的烘干部分。其中，脱水机是谷朊粉烘干之前最重要的一环。针对目前国内小麦淀粉和谷朊粉的加工工艺过程，多采用进口或国内不完善的设备，不是资金昂贵就是设备达不到生产要求。未能正常地实现淀粉与谷朊粉的现代化生产工艺，造成资金的外流与资源的浪费。现根据所收集的有关资料设计单轴面筋脱水机这一设备。1.2 毕业设计的目的 此课题的

16、设计的主要目的在于让我们懂得综合运用所学的理论知识并将其合理巧妙地应用于专业技能上，这就要求我们了解并掌握机械设计基础，要具备较全较新的机械专业知识，改变传统的设计思想与理念，既懂得一般的程序、规范和方法，也要懂得创新。在设计过程中遇到的问题要及时反馈和查阅相关资料，对于那些计算的设计过程，更是要保证计算数据的准确，同时也要考虑设计的情况能否符合实际运用中的要求。本设计对于单轴面筋脱水机结构、传动方案及主要机械结构，是对我们这两年来的本科学习的一次综合性检验，又是理论与实际相互结合的一次训练。我已努力通过这一次的毕业设计提升了自己各方面能力，而且能够灵活地去查找并运用有关机械手册，并使自己的C

17、AD制图和proe等软件的使用更加的熟练。 本论文设计的单轴式变螺距结构脱水机结构主要由电动机、带轮、齿轮、铰龙及其外壳、机架等部分组成。脱水的基本原理该设备采用变速电机做为驱动动力，结构紧凑，铰龙叶片采用变螺距结构，与铰龙壳体高度双重产生压缩比，推挤物料前进压缩，由嵌有透孔筛板的渗水壳排出水分，脱水后的物料经出料口落料。渗水壁壳及筛板采用对开式螺栓紧固结构，便于维护拆装。进料口及渗水壁下部均设有引流壳体。在挤压过程中物料体积逐段缩小，充分排出积水，形成松散、低含水量的理想状态。为下一步的干燥造粒打下基础。1.3 毕业设计的任务设计内容：1） 、拟定合理的设计方案；2） 、完成该装置的主体结构

18、设计；3） 、对主要零部件进行强度分析；提交材料要求：1） 、设计说明书1份（不少于8000字）；2） 、非标零件图纸若干；3） 、装配图1张；4） 、根据英文参考文献完成英文翻译一份；2 单轴面筋脱水机结构设计2.1单轴面筋脱水机的工作原理单轴面筋脱水机是利用螺旋轴在固定的圆筒形滤鼓（斜槽）内旋转,使湿面筋在滤鼓内轴向推进中受挤压而脱水、浓缩。螺旋轴是脱水环节中主要的工作机构。其在与面筋的摩擦力及各种阻力下工作,主要失效形式表现为为磨损,。若设计不当,容易因强度不够而破坏的。螺旋轴设计计算时,要根据面筋脱水机的生产能力和所处的工作环境来选择材料和结构,并进一步确定螺旋叶片大径与轴径、压缩比、

19、螺距等系列参数,最后还要进行部分危险截面与构件的受力分析和强度校核。螺旋轴的根据其实现的作用的不同可以分为输送段、压缩段和出料段(以下设计简化为出料口）三个区段。其中，输送段起到计量和喂料的作用,它的设计确定了给料的能力。起先湿面筋从进料口以一定的供料量由泵打入，到达机内的滤鼓和螺旋轴之间的间隙处,然后湿面筋被输送段强行推进到压缩段,压缩段的长度较长,此段设计成定外径、变根径和变螺距的结构,因此压缩段起到输送、压缩物料进行脱水的作用。物料再向前进入出料段,物料在出料段进一步受到均匀压缩,最后将料定压、定量地由出口挤出。出料段由装料小车在下方接脱水后的面筋，由人工或自动感应重量装置进行自动装料并

20、在控制程序的作用下，实现装料，位移，卸料的循环过程。2.2面筋脱水机的类型面筋脱水机根据螺旋轴的有无可以分为有轴螺旋脱水机和无轴螺旋脱水机两种。有轴螺旋脱水机由U型斜槽，盖板，螺旋杆，进、出料口以及驱动装置六大块组成。而无轴脱水机是在U型槽内装置可换衬体，并将螺旋杆改为无轴螺旋而制成的，结构相对比较简单。无轴螺旋脱水机与传统有轴螺旋脱水机相比,转距大，能耗低，排料口不堵塞，环保性能好。与有轴螺旋输送机相比，重量和成本都会减少不少。但对于压缩性的面筋来讲，它易变形，变螺距与压缩比的缺点是不可变力。故通常，我们所说的面筋脱水机都是指有轴的脱水机。 而根据其输送挤压物料安装形式的不同，又可以分为倾斜

21、式（2-2-1）、垂直式（2-2-2）和水平式（2-2-3）三种类型。 图（2-2-1）倾斜式 图（2-2-2）垂直式 图（2-2-3）水平式 其中，倾斜式脱水机由于面筋与水的分离部分设计需要严格的密封性，且由于对称性较差，不但设计麻烦，且容易造成人工误差，故在实际中很少采用；而垂直式脱水机，现多采用离心的原理，在加料环节，容易因为加料不均匀，而因偏重造成机器振动过大，不易用于连续作业的面筋脱水。本论文设计的单轴面筋脱水机属于水平式的脱水机，常被称作卧式或普通的脱水机，其倾角为0，它是最具代表性的一种脱水机，其结构也是所有螺旋输送机结构的基础。其中的压缩段，常用的有等距变深螺旋，等深变螺距螺旋

22、，和变深变距螺旋三种类型。其中，等距变深螺旋是从压缩段起始第一个螺旋到最后一个螺旋间，螺旋轴呈现锥度变化,这种形式不仅加工方便,还能使螺旋面具有一定的光洁度；等深变螺距是指螺旋轴压缩段直径不变,螺距压缩段第一个螺距开始至压缩段末端是从宽逐渐变窄。该形式在轴径较大时,会因出口端面筋层太厚,易造成内外干度不均匀。变深变距螺旋是前面二者的结合体，故其具有前两种螺旋轴的特点,虽然加工比较麻烦,但可以获得比只收敛螺距或减小螺槽深度具有更大优点。本论文设计即采用这种形式的螺旋。2.3单轴面筋脱水机的结构简图 单轴面筋脱水机由脱水环节、支承环节、驱动环节和减速环节这四个大环节组成，其中脱水环节是整个设计的重

23、点。由于对于机械，简单实用是它的优点，而且越简单，出错的可能性就越小，故本次单轴面筋脱水机的结构简图如图（2-3）所示： 图（2-3）单轴面筋脱水机的结构简图3 脱水环节设计3.1螺旋叶片参数的确定3.1.1螺旋叶片选型脱水机绞龙部分的螺旋是输送与挤压共有的基本构件。其分类与选用如表（3-1-1）： 表3-1-1螺旋叶片分类按旋向右旋(普通的形式)左旋按线型单线双线三线等实际生产中一般较常使用较少使用，只在卸车机中用。按输送挤压物料的种类 实体 带式叶片式齿形用于粉状物料或流动性好的干燥小颗粒物料用于块状的或粘滞性的物料用于压缩性的物料而对于挤压面筋，最常用的是实体式的螺旋叶片，其又被称作全叶

24、式的螺旋。这里设计的绞龙螺旋部分，便采用实体式。3.1.2螺旋叶片直径的确定 由于，湿面筋具有一定的粘性，所以其螺旋直径可初步按下式计算： （3.1） 式中输送能力，t/h； K物料特性系数，常用物料的K值见非标准机械设备设计 手册表3-1-2；j 填充系数，见表3-1-2 ； 物料的堆积比重（t/m3）； C 倾斜系数，见表3-1-3 ； 表3-1-2 螺旋形状应用举例物料块度螺旋形式 填充系数 特性系数K 综合系数A 面团状全叶式、带式的 0.200.40 0.0710 20 表3-1-3 螺旋输送机倾斜修正系数C 倾斜角 0 5 10 15 20 C 1.00 0.90 0.80 0.7

25、0 0.65 物料运动情况物料层堆积情况及其滑移面输送速度与能耗情况 5%物料堆积高度不仅低又矮，而且大部分靠近槽壁的物料圆周速度显得较低，物料颗粒沿轴向的运动要较圆周方向显著得多运动的滑移面几乎平行于输送方向 此时在与输送方向垂直的附加物料流轻微，单位范围内能量功耗小 13%在圆周方向的运动将比输送方向的运动强物料运动的滑移面将变陡导致输送速度的降低和附加能量的消耗 40%在圆周方向的运动将比输送方向的运动强物料运动的滑移面继续变陡在单轴面筋脱水机槽内，物料的充填系数影响脱水过程和能量的消耗。从上表可以分析出对于水平螺旋输送机来说，物料的充填系数并非越大越好，相反取小值有利，一般取50%。各

26、种微粒物料的充填系数值可参考表1030。取30% 由上，取0.30，K取0.0710，因为脱水机水平放置，故C取1.00；又查得物料的堆积比重取值范围在0.71.5之间，在计算中取1.,2；设计所要求的输送能力为30t/h将所有参数代入公式（1.1），得到螺旋直径D为： 结果圆整为标准螺旋直径D=500mm（标准螺旋直径系列：100，150；200；250；300；400；500；600；单位：mm）取D=500mm3.1.3螺旋输送机的极限转速的确定螺旋输送机的极限转速可由下列公式确定 n= （3.2）式中: n 螺旋轴的极限转速(r / min)； A表示物料综合特性的系数； A值如上表1

27、0-30，取A=20；所以，螺旋输送机的极限转速n由公式(1.2)算得： n=20/=28.28r /min根据公式的计算结果圆整为螺旋偷送机标准转数为30 r /min(螺旋轴标准转数系列为20, 30, 35, 45, 60, 75, 90, 120, 150, 190；单位:r /min）由于圆整后，不论是螺旋直径还是螺旋输送机的极限转速都与通过计算得到的结果有些许差异，所以其填充系数可能不同于原来从参考文献中所选取的数值，所以要验算生产率及充填系数。3.1.4验算生产率及充填系数下面验算其填充系数： =/47CD2nS （3.3）式中：S螺距；单轴面筋脱水机机螺旋体的螺距取决于螺旋直径

28、D,有：S=k1D m 式中：k1螺旋节距与螺旋直径的比值，跟物料的性质有关，大多数情况下k1=0.71，而当物料的摩擦系数较大时，其值将变小，一般（k1=0.70.8），这种取值方法称S制法；而对于流动性较好，易流散的物料，可取k1=1，取法称D制法。本次设计采用较常采用的S制法。故螺旋叶片螺距S=0.8D=0.8*0.5=0.4m。通过公式（3.3) 对填充系数进行校核，则： =/47CD2nS =30/(4710.52300.4)=0.21因为0.21在 0.200.40之间，符合要求，所有螺旋轴的转速确定为n=30 r /min下面验算其生产率： （3.4） 式中：F 被输送物料层的横

29、断面积m2； 被输送物料的堆积密度kg/m3； 被输送物材的轴向输送速度m/s。 又料层横断面面为： （3.5） 式中：充填系数，其值与物材的特性有关； c倾斜修正系数。 所以：F=0.211.00.52 /4=0.041m2 物料的轴向输送速度按下式计算： m/s （3.6） 式中：S-螺距m； n-螺旋转速r/min； 所以：=0.2m/s将式（1.5）（1.6）所得数值代入（3.4），则生产率： =36000.0411.20.2=35.424t/h30t/h符合生产要求。 综上所述，我们可以得到螺旋轴叶片直径D=500mm（0.5m），螺距S=400mm，螺旋轴转速n=30r/min（亦

30、即0.5s/min）。3.1.5螺旋轴轴径初选d=(0.20.35)D取d=（0.2 +0.35）D/2=0.555002=137.5mmd值取整为140mm3.1.6实体式螺旋叶片的展开尺寸 图（3-1-6）实体式/全叶式螺旋叶片的展开图全叶式叶片下料钢板圆周的大小，可用如下方法确定： （m） （3.7） （m） （3.8）代入数值，得L=（0.5）2 +0.42=1.621m =（0.14）2 +0.42=0.595m 又 dl=（D-d） （3.9） DL=（D-d） （3.10）式中：螺旋面展开图圆环内径，m； DL螺旋面展开图圆环外径，m；代入数值，得dl=（0.5-0.14）=0.

31、553m DL=（0.5-0.14）=0.913m要对钢板圆周进行下料，首先要分析DL和dl的大小，然后再依照展开圆环切除部分的周心角切开，最后再冲压使其成为单个的叶片。的大小为：=156.553.1.7螺旋面厚度取值厚48mm的薄钢板经冲压而成型为螺旋轴的叶片，接着焊接到螺旋轴上，且在相互之间也逐一焊接。对输送磨损性大和粘性大的物料，螺旋面用扁钢轧成或用铸铁铸成。直径D500mm为偏大值，物料为柔性，故螺旋面厚度取8mm。螺旋的叶片一般那是做成标准形式的，即螺旋面的母线是一垂直于螺旋轴线的直线。螺距h一定时，在同一螺旋面上各点的螺旋角明显是不一样的，因为其螺旋外径D远大于其内径d。3.1.8螺旋升角的计算：螺旋升角可以根据螺纹升角公式计算出来: （3.11） 在计算螺旋内升角时，d等于螺旋轴直径d ；当计算螺旋外升角时，d等于螺旋直径D