食品机械论文---机械设计论文

1、三级滚筒式橙子分级机 学生姓名： 学 号：指导教师：专 业： 目 录1. 绪论21. 1 设计来源21. 2 设计目的与意义21. 2. 1 设计目的21. 2. 2 设计的意义31. 3 国内外发展趋势32. 设计原理43. 滚筒设计53. 1 滚筒分级结构形式及方案选择53. 1. 1 滚筒53. 1. 2 支架53. 1. 3 传动装置63. 1. 4 清筛装置63. 1. 5 料斗63. 2 滚筒孔径的确定63. 3 滚筒孔眼总数的确定73. 4 筛面尺寸设计73. 5 筛孔设计93. 6 滚筒转速的确定103. 7 滚筒功率计算123. 8 电动机功率的选择134. 讨论134. 1

2、 分级机的主要优势134. 2 有关滚筒分级机的讨论145. 结语14参考文献151. 绪论1. 1 设计来源橙子一般是按颜色、损伤情况、大小和重量进行分级的。 按颜色和损伤情况进行的分级工作大部分是由人工完成的, 属于筛选分级的第一道工序. 而按重量和大小的分级工作是用机械来完成的, 这也符合人们习惯上的分级需求. 目前橙子品种很多, 但不同品种的橙子密度差异甚小, 若按重量或大小分级二者结果基本一致, 因此按大小对橙子分级是科学的。 通过对橙子分级的大量调查、分析研究, 来设计出比较合理的分级装置，主要为滚筒分级装置。滚筒式分级机工作时橙子在滚筒内表面或外表面运动,由于橙子与滚筒表面的相对

3、运动较小, 橙子间不易发生撞击, 损伤很小。此法适应于球形和近似球形物料的分级, 从结构上易实现, 成本较低, 分级精度高, 效率高, 在国外应用较广。1. 2 设计目的与意义1. 2. 1 设计目的（1）理论联系实际的设计思想，训练综合运用食品机械与设备和有关先修课程的理论，结合生产实际情况，分析和解决工程实际问题的能力，巩固、加深和扩展有关食品机械与设备设计、选型和校核计算等方面的知识；（2）培养学生对过程工程设计的技能以及独立分析问题、解决问题的能力。树立正确的设计思想，重点掌握所设计设备地工作原理、结构和动力计算特点，为今后的实际工作奠定基础。（3）进行设计基本技能的训练，例如查阅设计

4、资料（手册、标准和规范等）、计算、运用以及使用经验数据进行检验估算和处理数据的能力，进一步培养学生的计算机编程能力和编写设计说明书的基本技能，完成作为工程技术人员在机械设计方面所必备的设计能力的训练。1. 2. 2 设计的意义 通过此次的课程设计，不仅让我们把平时所学的知识内容应用到实际的生活生产当中，更对自己所学的内容有了更深的了解。也在此次的设计当中我们了解到目前工厂中大多数的分级设备的类型，且相关分级设备存在的一些优缺点。同时，通过此次课程设计也增强了自己的动手能力，学会了如何充分的利用资源去查阅相关的资料。我的设计的主题是围绕对苹果进行分级，考虑到有的工厂在进行分级是大多是利用人工进行

5、分级，所以效率一般不是很高，所以利用机器来代替手工劳作，以此来增加生产的效率。总之通过这次的课程设计既提高了自己的专业知识，也让自己认识到了自己在设计过程中所暴露的一些不足，比如，对一些电脑软件的应用等，所以在今后的学习中在学习专业知识的同时也要多学习其他方面的内容。1. 3 国内外发展趋势目前传统的橙子分级形式按体积和形状的大小分级，由于分级的目的主要为统一产品外观规格，以便包装和提升销售档次，因此以体积分级应用最广泛。体积分级设备有滚筒式分级机、三滚筒式分级机和带式分级机等，其原理大同小异，均利用若干级别尺寸的孔框或缝隙进行筛选。此处主要介绍滚筒式分级机。质量分级设备则由早期的机械式称重分

6、级形式发展到目前先进高速的动态电子称量分级形式。美国FMC公司的橙子分级设备，针对橙子类的机型以质量分级为主，通过全线可完成拣选、分级、包装等工序。现在，一种更先进更理想的分级分质技术已经在上述国外公司应用运用光幕测量技术或电子扫描分辨技术等新型的水果、豆类分级分质设备。通过光幕检测运行中的果品，采集其外形尺寸，经中央处理器运算，与设定分级尺寸比较后发出指令，驱动选别机构动作，将果品拨送至合适的级别行列。采用电子扫描分辨等计算机视觉处理系统，能对颜色、形态各异的果蔬进行识别，对果蔬表皮的瑕疵进行分选，从而实现在线分级分质。这是一种集光、机、电及编程运算的智能化机型。这种分级分质技术较之传统的孔

7、径和质量分级方式，是一个质的飞跃，因为它实现了非接触式的分级分质形式，精确、高速。我国于20世纪80年代后期曾引进美国和日本等公司的滚筒式分级生产线，主要是采用质量和孔径分级形式。其后，经国内科技人员消化吸收，国产的滚筒式橙子等的分级生产线开始普及。但是，对于运用光幕测量技术或电子扫描分辨技术等新型的水果分级分质设备，目前国内还没有成熟产品。2. 设计原理 物料通过料斗流入到滚筒时，在期间滚转和移动，滚筒它是一个带孔的转筒，转筒上按分级的需要而设计成几段（组），各组小孔孔径不同，而同一组中的孔径一样。物料进口端的孔径最小，出口端的孔径最大，在物料进入到分级阶段后，每一级中有直径大小不同的物料分

8、布在滚筒的筛面上，只有当此物料的直径大小与开孔的大小相适应时，物料随之落下，且每一级下面还有漏斗装置。大于开孔的物料则停留在滚筒内继续向前移动，直到开孔度相适应才落下。若物料中还有比最后一级的开孔径还要大，则不能从孔中落下，而是随机向前运动到末端，再由集料斗收集处理。在此过程中，滚筒的孔往往被物料堵塞而影响分级效果，因此，还需要设置清筛装置，以保证原料按相应的孔径流出。3. 滚筒设计3. 1 滚筒分级结构形式及方案选择3. 1. 1 滚筒 滚筒采用厚1.52.0mm的不锈钢板冲孔后分级制造，各级间焊以4025的热轧不等边的角钢，作为法兰来连接各级筒体，对其表面略作机加工作为滚圈。（有条件可采用

9、铸钢滚圈以减小传动的不平稳性）一般滚筒的总长度与直径之比为46。3. 1. 2 支架 一般采用4040角钢焊制，支脚采用6340槽钢，底部焊以806015的钢板。机架材料一般采用A钢。全部焊接好以后，表面防护漆。3. 1. 3 传动装置目前广泛采用的传动方式是摩擦轮传动。根据强度计算得出的摩擦轮轴的直径一般较小，但是刚度不够。为了保证刚度要求一般取较大的轴径。现采用分段制造与安装的方法，可将长轴分成23段分别制造、安装，这样使轴径相对减小，轴的安装更加方便。3. 1. 4 清筛装置一般分级机构应设有清筛装置，对于有些物料可采用水冲式和毛刷清洗，对于物料尺寸较大的如蘑菇分级机构采用机械式清筛装置

10、，采用木制棍筒压在滚筒表面来清筛，木辊的支撑可采用通心轴式或自身轴式，用弹性装置压在滚筒外表面，各级分别设立。3. 1. 5 料斗 料斗一般可采用厚0.51mm的不锈钢板制造，为方便清洗与防止堵塞，在出料口位置应设有清理门，可将上面板与料斗板采用铰链接。连接的方法可在被连接板上开510的孔，用钢制圆环相连。3. 2 滚筒孔径的确定考虑到橙子之间存在个体差异，对滚筒分级机分为三级，对苹果进行数学统计分析，取1000个橙子进行总体称重，求出橙子的平均质量m，在分别求出1000个橙子中直径最大的和最小的进行直径测量，并求出平均直径,计算结果如下表：分级一级二级三级橙子直径d(mm)465366各级孔

11、径d(mm)506070所有苹果平均质量m(g)1503. 3 滚筒孔眼总数的确定生产能力G 可由下式计算： 式中：z 为滚筒上的孔眼总数； G 为生产能力. 为在同一秒内从筛孔中掉下物料的系数，因分级机型 和物料性质不同而异， 滚筒式可取1.02.5；m 为物料的平均质量(取一千个物料的平均值)。3. 4 筛面尺寸设计由式（1） 可知滚筒上孔眼的总数，若把滚筒展开成平面，则：每级孔数排数×每排孔数；每级长度（每级筛孔直径×每排孔数）（ 筛孔间隙×各排孔数）；滚筒的圆周长度（排数×各级孔数）（排数×孔隙）。假设第一级的每个孔之间的孔隙为30mm

12、,每级的孔数按依次减小的趋势分配，由此确定每级的排数及每排的孔数，再算出总长度及直径，然后对其校准，看的比值是否在46之间，如果在，则说明假设成立，如果不在则应继续校准，直到符合条件为止。现对其分配如下：所有数据列表如下：项目一级二级三级孔数z1207248孔间距m(mm)101519各级长度L(mm)480420480圆周长度 (mm)900840640滚筒总长度 (mm)1380滚筒直径D(mm)288滚筒长度与直径比值4.83. 5 筛孔设计筛孔是分级机械的主要工作部分，其优劣程度直接影响分级效果。筛孔有正方形、矩形、正三角形等排列。本设计采用正三角形排列，如图所示：正三角形排列时，筛面

13、面积有效系数K为： 3. 6 滚筒转速的确定滚筒的转速直接影响生产能力和分级效率，他还与直径有密切关系，不能随意确定，下面推导它们之间的关系。由于滚筒的倾角很小，可近似的看做平面。当物料与滚筒一起回转时，其受力情况如图所示：对物料受到的重力G和离心力F的作用，把G分解为GSin和GCos两个分力，前者的分力要推动物料从筛面向下滑动，后者则把物料筛面上压紧，而在物料运动时和离心力一起产生摩擦力F （N）式中-物料对筛面的摩擦因数由于F的存在使物料沿筛面向上运动，物料受到的离心力为式中m-物料的质量 kgG-物料的重力 Ng-重力加速度 m/sR-滚筒的半径 mV-物料运动的线速度 m/s式中n-

14、滚筒转速 r/minNGFn当物料沿滚筒切线方向的重力分离GSin等于或是大于摩擦力F时，即开始向下滑动，此时亦即物料处于滚筒内表面的最高点，即 时，物料处于最高点有：Sin 3. 7 滚筒功率计算对于摩擦轮传动来说，其功率N 用下式计算： 式中：R 为滚筒内半径，m；n 为滚筒转速，r min； 为传动效率，取0.6-0.7，取=0.7；为滚筒本身质量，kg；为滚筒内原料质量kg。 式中：F为滚筒表面积，；m，我们取3.0mm为滚筒材料密度，不锈钢材料取 式中：L 为滚筒长度，m；为物料密度，为；为物料在滚筒中的充填系数，一般为0.050.10;取0.10。3. 8 电动机功率的选择 对其进

15、行圆整为取功率为200W的电机。电机型号为：Y80M1-4.4. 讨论4. 1 分级机的主要优势（1）滚筒分级机不仅保证了产品的规格和质量指标，而且降低加工过程中的原料的损耗率。（2）提高原料利用率，降低产品的成本。（3）在生产过程中，大大提高劳动生产率，改善工作环境，且有利于生产的连续化合自动化。4. 2 有关滚筒分级机的讨论 （1）用摩擦轮传动虽好处很多，但滚圈的摩擦轮之间因摩擦会产生铁屑掉进滚筒里，直接污染产品，使用时必须充分注意这点。（2）滚筒上面的滚圈或连接圈，目前多用角钢弯制。由于有椭圆度的存在，当滚筒转动时会有所跳动，若滚筒跳动使物料离开筛面的话，将会影响分级效率。因此，采用用浇

16、铸滚圈的办法比角钢弯制的办法更为理想。（3）滚筒内物料升高主要靠滚筒转动和物料对滚筒内壁的摩擦力，因而升角不高，只有40°-50°。这样，滚筒直径虽大，但其筛面利用率只有1/6-1/8，其余占滚筒的大部分筛面并没有被利用。若能把升角提高，就能提高筛面利用率。为此，可以采取在滚筒紧贴筛面焊上几根管子的办法，效果较显著。（4）滚筒式分级机工作时很平稳。但其筛孔易堵塞，机械占地面积很大，在同等生产能力时，其尺寸比平筛大得多，金属消耗量大，同时对原料的适应性差，要设清理装置。5. 结语滚筒式分级机结构简单，工作平稳，分级效率高，物料在圆筒筛内做低速旋转，对果实的机械损伤小。因此，能

17、够很好地符合食品加工工厂的生产要求，有较强的使用和推广价值。滚筒式分级机可以设计一系列筛筒。在同一系列中，可包括圆孔、平面长孔、带波纹形长孔凹窝形圆孔、矩形孔等不同型式的筛筒，以满足不同的分级需要，实现粗选、精选并适应不同的物料要求，实现一机多用。参考文献1孙丽, 吴竞爽, 仇农学等. 苹果振动损伤的规律及其评价. 西北农业大学学报, 1994;2杨林青, 马海乐等. 果品加工机械与设备, 西安: 西北工业大学出版社, 1993 年8 月3王松磊，何建国，贺晓光，等红枣自动分级机搓动旋转输送系统的研制4 张国农. 食品工厂设计与环境保护M. 北京：中国轻工业出版社， 2005：2878.5 陆守道，食品机械原理机械原理与设计.北京：轻