绞龙式和面机设计

摘 要 和面机的作用是进行各种性质不同面团的调制，即将各种原、辅料加水搅拌，调制成既符合质量要求，又适台机械加工成形的面团，主要用于面包、饼干、糕点、膨松食品、面条、饺子等食品的加工，其混合好的面团质量直接影响到食品的品质。设计对和面机，包括和面机的工作原理、分类、各类结构组成、操作要求和方法、常见故障和排除方法、和面机的维护和保养、以及和面机的技术要求进行了概述，并详细设计了 50kg/次和面机，包括搅拌装置、搅拌传动系统、卸料传动系统并画出了和面机设备总装图，部分重点零件图及部件图。设计机型采用双绞 龙卧式和面机，一次调粉容量为 50kg，适合调制各种面团。其设计过程参照了 T-66 型卧式和面机，主要特点是搅拌系统选择了绞龙式搅拌器；搅拌系统减速装置选用三相异步电机，采用带轮和两级齿轮传动；翻缸系统减速装置选用步进电机，采用用蜗轮蜗杆传动及齿轮传动。和面机结构简单紧凑，操作简单，维护方便，和面效率较高。 关键词： 绞龙；翻转卸料；和面机 Abstract Dough kneaders function is carrying on the modulation of each pasta with different nature , filling various primaries with water, making since of quality request and suitable machine work taking shape. It mainly used for the transform of bread, biscuit, pastry and Peng loose provisionses, such as provisions, noodles and dumpling.etc. The quality of maxed dough directly effects the character of provisions. The design aim at dough kneader, Including the operate priniple, sort, each kind of structure of the including, dough kneader composition, operation request, the maintenance and upkeep, the familiar fault and removal method, the support and maintain of dough kneader, The technique requests of dough kneader. Detailed design dough kneader of 50 kgs/time, including mix device, mix drive system, unloading drive system and drawing out the total assembling drawing, some important parts and part assembling drawing. In the design, dough kneader uses double twist, adjust powder capacity to 50 kgs at a time, suitable to make various pasta. Its design process according to type T-66 lay type and surfaced machine. the main features is to mix blend system to select double the lay Long Shis stirrer. Turn over an urn of system reduction gear choice stepping dynamo, using worm gear worm drive and gear drive. Dough kneader structure simple tightly packed, operate in brief, support convenience, is as higher as surface efficiency. Key words: dragon； the rollover unloads to anticipate； dough kneader 目 录 摘 要 . I Abstract . II 目 录 . V 1 绪论 . 1 1.1 本课题的研究内容和意义 . 1 1.2 国内外的发展概况 . 1 1.3 本课题应达到的要求 . 1 2 绞龙式和面机设计 . 2 2.1 设计参考 . 2 2.1.1 和面机调制基本过程 . 2 2.1.2 和面机分类 . 2 2.1.3 和面机的主要零部件 . 4 2.2 绞龙卧式和面机设计 . 7 2.2.1 选择和面机容量，以每次调和面粉的重量为准 . 7 2.2.2 总体方案设计 . 7 2.2.3 搅拌装置设计 . 9 2.2.4 搅拌传动系统设计 . 12 2.2.5 翻缸装置设计 . 25 2.2.6 其它装置设计 . 32 2.2.7 绞龙式和面机装配图 . 32 3 和面机操作及故障分析 . 34 3.1 和面操作要求 . 34 3.2 和面操作方法 . 34 3.3 和面机常见故障及排除方法 . 35 4 和面机的维护和保养 . 36 4.1 机器设备保养的意义 . 36 4.2 机器设备保养等级的划分 . 36 5 和面机的技术要求 . 38 5.1 一般技术要求 . 38 5.2 工作条件 . 38 5.3 使用性能 . 38 5.4 主要零部件质量要求 . 38 5.5 装配要求 . 39 5.6 整机性能 . 39 5.7 电动机功率与耗电量 . 39 5.8 电气 . 39 5.9 外观要求 . 39 6 结论与展望 . 41 6.1 结论 . 41 6.2 不足之处及未来展望 . 41 致谢 . 42 参考文献 . 43 1 绪论 1.1 本课题的研究内容和意义 和面机的作用是进行各种性质不同面团的调制，即将各种原、辅料加水搅拌，调制成既符合质量要求，又适台机械加工成形的面团，主要用于面包、饼干、糕点、膨松食品、面条、饺子等食品的加工，其混合好的面团质量直接影响到食品的品质。和面机在实际使用过程中，常常根据需要控制面团的大小，选择 不同的搅拌机构，才能保证面团的质量。现有市场上销售、使用的和面机搅拌机构为浆叶式或叶片式，其具有和面时间长、搅拌不充分、面团清理困难等缺点。本课题的任务是设计一台具有新型搅拌装置的和面机，目的在于设计一种结构简单、使用寿命长和便于清理更换的搅拌装置，主要适用于加工小颗粒面团。 1.2 国内外的发展概况 中国是世界上最大的面制品 生产国，而和面机是其生产加工的重要设备其性能的好坏、结构的正误。将直接影响食品的营养、感官等质量指标，进而影响着企业的经济效益和社会效益。随着中国综合实力的跃升，消费者对食品的质量前 所未有的关注，这也就对和面机市场形成一种倒逼驱动力，只有不断研发出更好的和面机，才能立足于市场。中国是人口大国，而食品质量与每人切身利益相关，食品机械的发展可以降低生产成本，提高产品质量，进而改善人民生活水平，在庞大的人口基数基础上，其所具有的现实意义很大。食品机械行业是一个市场化程度比较高的行业，自改革开放以来，各国凭借先进的科学技术，较强的研发实力，不断扩大市场，对中国本土行业造成一定冲击。我们应更加重视研发、创新，以期增强国际竞争力。 中国和面设备几十年来有长足的发展，其技术含量、自动化程度不断提高。 不过与国际上相比，差距还很明显，现阶段，中国主流设备仅相当于发达国家 90 年代的设备。相比而言，生产效率低，能耗高，稳定性和可靠性差，产品造型落后，外观粗糙，基础件和配套件寿命低，国产的气动件和电器元件质量差。 因此中国在这方面发展空间还很多。 现有市场上销售、使用的和面机搅拌机构为浆叶式或叶片式，其具有和面时间长、搅拌不充分、面团清理困难等缺点。因此虽有大量和面机充滞于市场，却不能很好的满足客户需求。 1.3 本课题应达到的要求 本课题的任务是设计 一台具有新型搅拌装置的和面机，目的在于设计一种结构简单、使 用寿命长和便于清理更换的搅拌装置设计一台具有新型搅拌装置的和面机，结构简单、 使用寿命长和便于清理更换的搅拌装置，主要适用于加工小颗粒面团。该设备能弥补市场空缺，为小规模食品加工带来便利和效益，有较好应用前景。 2 绞龙式和面机设计 2.1 设计参考 2.1.1 和面机调制基本过程 和面机调制面团的基本过程由搅拌桨的运动来决定。水，面粉及其它辅料倒入搅拌容器内，开动电动机使搅拌桨转动，面粉颗粒在桨的搅动下均匀地与水结合，首先形成胶体状态的不规则小团粒，进而小团粒相互黏合，逐渐形成一些零散的大团块。随着 桨叶的不断推动，团块扩展揉捏成整体面团。由于搅拌桨对面团连续进行的剪切，折叠，压延，拉伸及揉合等一系列作用，结果调制出表面光滑，具有一定弹性，韧性及延伸性的理想面团。若再继续搅拌，面团便会塑性增强，弹性降低，成为粘稠物料。 2.1.2 和面机分类 和面机有卧式与立式两种结构，也可以分为单轴，多轴或间歇式，连续式。 1、卧式和面机 卧式和面机的搅拌容器轴线与搅拌容器回转轴都处于水平位置；其结构简单，造价低廉，卸料、清洗、维修方便，可与其它设备完成连续性生产，但占地面积较大。这类机器生产能力（一次调粉容 量）范围较大，通常在 25-400kg/次左右。它是国内大量生产和各食品厂应用最广泛的一种和面设备。 图 2.1 是国内定型生产的 T-66 型卧式和面机的结构简图。 图 2.1 T-66 型卧式和面机 和面机工作时，电动机 1 通过三角皮带 2 带动蜗杆 3，经蜗轮蜗杆减速机构 ，使搅拌桨 4 转动。桨轴上有 6 个直桨叶，用以调和面团。和面结束后，开动电动机 8，经三角皮带 7 带动蜗杆 6，通过蜗轮蜗杆减速机构 ，使和面容器在一定范围内翻转，将和好的面团很方便地卸除。 T-66 型卧式和面机采用蜗轮蜗 杆减速机构直接传动，速比大，噪音小，结构简单，便于操作。起面和倒面团均采用电控制开关自动进行，减轻了操作工人地劳动强度 1。 T-66 型卧式和面机调和容器容量约为 100kg。它的搅拌轴上装有 6 个与轴垂直的桨叶，和面容器内壁上安有两个固定叶片，可以调制各种弹塑性不同的面团。主轴转速 30r/min。 根据工艺要求，搅拌桨可以更换。如换上 形或 Z 形搅拌桨，则更有利于将面团调和均匀。 图 2.2 是 WT-7 型和面机结构简图 图 2.2 WT-7 型卧式和面机 WT-7 型和面机是在 T-66 型和面机的基础上加以改进 而成，起结构如图 3.2 所示。该机主轴上安装了 4 个桨叶，按圆周等分安装在主轴上，在侧壁上装有 3 把固定不动的横切刀，当主轴进行回转时，桨叶和横切刀便对物料产生压缩，剪切，捏合与对流混合等作用，物料在上述 4 种作用的协同作用下，很块便能混合均匀 1。 该机有两台电动机。主电机与摆线减速器联成整体安装在机座内，带动主轴及其桨叶回转。副电动机也安装在机座内，它通过皮带轮，蜗杆，蜗轮带动筒体产生回转运动，使其在限位范围内进行倒缸出料和复位。 本次所做和面机设计主要参照以上两种设备 其它参考图 2.3。 图 2.3 和面机其他参考图例 2、立式和面机 立式和面机的搅拌容器轴线沿垂直方向布置，搅拌容器垂直或倾斜安装。结构型式与立式打蛋机相似，只是传动装置较简单。有些设备搅拌容器作回转运动，并设置了翻转或移动卸料装置。 立式和面机结构简单，制造成本不高。但占空间较大，卸料，清洗不如卧式和面机方便。直立轴封如长期工作会使润滑剂泄漏，造成食品污染。 图 3.4 是国内生产的 TL-63 型立式和面机的结构图 图 2.4 TL-63 型立式和面机 TL-63 型立式和面机为 双桨式 ,搅拌速度为 34r/min， 双桨升降速度为 415mm/min。 搅拌容器容量为 100-150kg8。 2.1.3 和面机的主要零部件 1、搅拌器 搅拌器也称作搅拌桨，是和面机最重要的部件。按搅拌轴数目分，有单轴式和双轴式两种。卧式的与立式的也有所不同。 单轴式和面机结构简单，紧凑，操作维修方便，是我国面食加工中普遍使用的机型。这种和面机只有一个搅拌桨，每次和面搅拌时间长，生产效率低。由于它对面团的拉伸作用较小，如果投料少或操作不当，则容易出现抱轴现象，使操作发生困难。因此单轴 式和面机只适于揉制酥性面团，不适合调制韧性面团。 双轴式和面机具有卧式和面机的优点。它有两组相对反向旋转的搅拌桨，且两个搅拌桨相对独立，转速也可不同，相当于两台单轴式和面机共同工作。运转时，两桨叶时而相互靠近，时而又加大距离，可加速均匀搅拌。双轴和面机对面团的压捏程度较低，拉伸作用强，适合揉制韧性面团。缺点是造价高于卧式和面机，起面较困难，需附加相应的装置，如果手工起面则劳动强度大。 单轴卧式和面机搅拌容器的结构形状有多种类型，对应于不同调制物料特性及工艺要求。 （ 1） 形和 Z 型搅拌桨 这两种结构如图 2.5。 图 2.5 形和 Z 型搅拌桨 其中 形应用广泛，有很好的调制作用，卸料和清洗都很方便。 Z 形搅拌桨调和能力比 形低，但可以产生更高的压缩剪力，多用在细颗粒与粘滞物料的搅拌中。 （ 2） 桨叶式搅拌器 如图 2.6 所示 。 图 2.6 桨叶式搅拌桨 桨叶搅拌对物料的剪切作用很强，拉伸作用弱。搅拌轴装在容器中心，近轴处物料运动速度低，容易出现抱轴现象，但其制造成本低。 （ 3） 滚笼式搅拌器 如图 2.7 所示。 图 2.7 滚笼式搅拌器 它主要由连接板， 4-6 个直辊及搅拌轴组成。直辊分为加有活动套管与不加套两 种。这种搅拌器对物料的机械作用弱，对物料的破坏小，制造方便，但操作时间长。 （ 4） 其它类型搅拌器 如图 2.8 所示。 图 2.8 其他类型搅拌器 2、搅拌容器 卧式和面机的搅拌容器（也称搅拌槽）的典型结构见图 2.9。 图 2.9 搅拌容器 容器多由不锈钢焊接而成。容器的容积由一次调和物料的重量决定，分为 25kg， 50kg，75kg， 100kg， 200kg， 400kg 等系列。 和面操作时，面团形成质量的好坏与 温度有着很大的关系，而不同性质的面团又对温度又不同的要求。高功效和面机通常采用带夹套的换热式搅拌 容器。为降低设备成本，使用普通单层容器，可通过降低物料调和前的温度来达到加工工艺的要求。 为防止工作时物料或润滑油从轴承处泄漏污染食品，容器与搅拌轴之间的密封要好。轴转速低，工作载荷变化大，轴封处间隙变化频繁，因此密封装置应 J型无滑架橡胶密封圈等大变形弹性元件。新型卧式和面机有的采用了空气端面密封装置，密封效果很好。 搅拌容器的翻转分为机动和手动两种 2。 机动翻转容器机构由电动机，减速器及容器翻转齿轮组成。和面操作结束后，开动电动机，通过蜗轮蜗杆减速器带动与容器固接的齿轮转动，使容器翻转一定的角度。这种 机构操作方便，操作工人劳动强度低，但结构复杂，整个设备成本高，适宜在大型和面机或 高效和面机上使用。 手动翻转容器机构由机械翻转和人力翻转两种。机械翻转使在容器及机架上装有一套蜗轮蜗杆机构（或使一对齿轮），操作时手摇蜗杆（或小齿轮）带动固接在容器上的蜗轮（或不完整的大齿轮），使容器翻转。定位销限制翻转的极限位置。这种机械结构简单，设备成本低，但操作劳动强度大。适用于小型和面机或简易型和面机。 立式和面机的搅拌容器有可移动式和固定式两种。可移动式容器下面有小轮子，调和结束后可将容器推走。固定式的搅拌轴可上下移 动。操作结束后将搅拌轴上升，移开可绕机架立柱左右转动的容器。 3、机架 小型和面机转速低，工作阻力大，产生的振动及噪音都较小，因此不用固定的基础。机架结构有的采用整体铸造，有的采用型材焊接框架结构，还有底座铸造而上部用型材焊接的。 4、传动装置 和面机的传动装置有电动机，减速器及联轴器等组成，也有的用皮带轮。 和面机工作转速低，多为 25-35r/min，故要求大的减速比，常用蜗轮蜗杆减速器或行星轮减速器（行星减速电机）。蜗轮蜗杆减速器传动效率低，磨损大，但成本低。行星减速器传动效率高，结构紧凑，但成本高。新 产品和面机在逐步用行星减速器来代替蜗轮蜗杆减速器。 和面机根据工艺操作要求，往往需两种转速。可通过简易变速机构来实现。 和面机中电动机的功率计算还没有成熟的公式可依，通常式利用试验数据来类比，同时也有一些规定。比如商业部关于调粉机（和面机）的标准规定： （ 1）调粉机的空载功率不得超过额定功率的 25%。 （ 2）调粉机每调制 25kg 面粉的耗电量不允许大于 0.2kw.h。和面机容量与所配电机额定功率的经验数据见表 2-1。 表 2-1 和面机容量与所配电机额定功率的关系 生产力 （ /次） 12 25 50 75 100 主电机 （千瓦） 1.1 2.2 3.0 4.0 5.5 2.2 绞龙卧式和面机设计 2.2.1 选择和面机容量，以每次调和面粉的重量为准 一般选 12 /次、 25 /次、 50 /次、 75 /次、 100 /次、 150 /次、 200 /次、 250 /次、 400 /次中的一种 4。 设计 50kg/次，每班为 8 小时，和面时间为 10min，效率 300kg/h。 2.2.2 总体方案设计 1、搅拌容器的总体尺寸 参照图 2.10 计算。 图 2.10 搅拌容器图 物料反应平稳时 ,搅拌容器的装料系数可取 0.5-0.6 面粉的吸水系数为 14% 面粉的密度为 0.52g/ml, 和面过程中加 40%的水，水的密度为 1g/ml。 面粉的质量： 50kg 水的质量： 20kg 计算得总体积为： 50000/0.52+20000/1 116154mm3 取搅拌容器容积为 200000mm3 （ 1） 宽度（ B） B = 2 ( R+) 式中 R = 搅拌浆半径 R 的大小取决于面团性质及生产能力（ 2.1） = 浆叶与容器的间隙 取为 5mm =5 mm B=2（ R 5） （ 2） 高度（ H ） H = h +B 式中 h=(0.5-1)R 取 h=0.5R （ 2.2） （ 3）长度（ L ） L = (2-2.5)R （ 2.3） 搅拌容器的体积为 V= 32 9 . 1 4 R2R2R1 . 5 R/2R2R （ 2.4） 经计算可取 R=25cm 取 B=50cm H=66.5cm L=75cm 搅拌容器材料取为 1Cr18Ni9Ti 2、搅拌浆形式 取绞龙式搅拌器 ,其特征在于：绞龙轴上设置绞龙臂，绞龙是两片镜像固连于绞龙臂上的弧形刮板，绞龙与搅拌轴径向旋转 900 连接，主要适用于加工小颗粒面团。 和面效率高，效果好，易维护 3。 绞龙与容器壁间距 1-2cm,取绞龙直径 d=46cm。 3、搅拌传动形式 选用三相异步电机，通过带轮、两级齿轮传动，带动搅拌器旋转。 4、卸料形式 卸料方式主要有底部卸料和翻缸卸料，该设计和面量较小，适合采用电动翻缸卸料。系统副电动机安装在机座上，通过蜗杆、蜗轮、齿轮传动带动筒体产生回转运动，使其在限位范围内进行倒缸出料和复位。系统利用蜗轮蜗杆自锁效应，能有效控制和面容器的翻转角度。 2.2.3 搅拌装置设计 1、搅 拌容 器 设计 容器壁设计为 3mm，两侧连接轴承支承处设置加强圈，厚度为 2mm，每处两个，采用焊接结构，材料选用 1Ge18Ni9Ti。结构如图 2.10 所示。 图 2.10 搅拌容器 具体尺寸及参数要求见设计图纸 2、搅拌器设计 设计绞龙式刮板宽度为 50mm，厚度为 4mm，径向旋转角度为 90 度，轴向长度为450mm。绞龙臂厚度设计为 10mm,根部宽度为 50mm，顶部宽度为 20mm。为轮毂内径85mm，外径为 105mm，宽度为 40mm。刮板、绞龙臂、轮毂采用焊接方式连接