螺旋式连续榨汁机的设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ 螺旋 式 连续榨汁机的设计 摘 要： 螺旋式连 续榨汁机是采用压缩体积的方式使果料的固体与液体成分分离，榨取汁液。本文的螺旋连续榨汁机介绍了以压缩体积为基础的 榨汁机的设计要点、工作原理和设备组成。设计通过研究榨汁机的变径、 断续、变螺距螺杆，使果料得到充分压榨，从而达到提高出汁率的目的。也 更能提高工厂生产率，降低成本，提高效益。 关键词： 螺旋连续榨汁机 ； 分离 ； 压榨 ； 出汁率 ； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ f by of of is on By of to be be It to 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ 目 录 摘要 . 2 关键词 . 2 1 前言 . 2 2 研究现状 . 1 3 作用原理 . 2 4 影响出汁率的因素 . 2 5 总体方案设计 . 2 整体布局设计 . 2 工作原理 . 3 螺杆部设计 . 3 螺杆螺旋直径和螺距的设计 . 4 螺杆转速的确定 . 4 螺距的确定 . 4 功率计算 . 5 6 选择电动机 . 7 选择电动机功率 . 7 确定电动机转速 . 7 7 计算总传动比和分配传动比 . 8 8 计算传动装置的运动和动力参数 . 8 各轴转速 . 8 各轴的输入功率 . 9 各轴转矩 . 9 9 设计 V 带 . 10 定计算功率 . 10 选择 V 带的型号 . 10 确定带轮基准直径 1D 和 2D . 10 选主动轮的基准直径 1D . 10 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ 验算带的速度 V . 10 计算从动轮直径 2D . 10 确定传动的中心距 a 和带长. 10 验算主动轮的包角 1a . 11 确定 V 带的根数 Z . 11 确定带的初拉力0F. 12 求带传动作用在轴上的压力 Q . 12 V 带设计计算 . 12 10 带轮的设计 . 13 材料 . 13 带轮的形式 . 13 带轮尺寸设计计算 . 13 11 联轴器的选用 . 15 12 螺旋轴的设计 . 16 材料的选取 . 16 拟订轴上零件的装配方案 . 16 初步确定轴的最小直径 . 16 根据轴上定位的要求确定轴的各段直径和长度 . 17 轴上零件的周向定位 . 17 定圆角半径值 . 17 按弯扭合成条件校核轴的强度 . 17 轴的计算 . 17 求轴上所受作用力的大小 . 19 轴垂直面内所受支反力 . 19 作弯矩图 . 19 作扭矩图 . 19 作当量弯矩图 . 19 校核轴的强度 . 19 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ 13 筛筒部设计 . 19 14 轴承端 盖的设计 . 20 材料 . 20 凸缘式轴承端盖各尺寸计算 . 20 15 总结 . 21 参考文献 . 22 致 谢 . 22 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ 1 前言 所谓榨汁，就是推进一个物体（挤压面），把由固体、液体和气体物质所组成的混合物中的液体和气体物质从一个有限的空间（挤压室）中挤压出去的过程。如果挤压设备合理，就可以只把气体和液体物质从挤压室中挤压出去，而把固 体物质仍然留在挤压室中。 传统的螺旋榨汁机 主要工作部件为螺旋杆，采用不锈钢材料铸造、再精加工而成。其直径沿废渣排出方向从始端向终端逐渐增大，螺距逐渐减小，因此，它与圆筒筛相配合的容积也越来越小。果浆所受压力越来越大 ： 加两个半圆形加张骨架。通过螺栓紧固成一体，螺旋杆终端成锥形，与调压头内锥形相对应。废渣从两者锥形部分的环状空隙排出。通过调 整空隙大小 根据物料性质和工艺要求。调整挤压压力，以保证设备正常工作。 螺 旋式 榨汁机 虽然结构简单，故障少，生产效率高，但所制得的果蔬汁中混浊物含梦高，果蔬汁氧化剧烈，出汁率低。 进入 21 世纪后，随着我国水果产量的大幅度提高和鲜销市场的逐渐饱和，“卖果难”愈演愈烈。另外，由于我国经济实力的增强及人民生活水平的提高，果汁加工业又进入一新的发展时期。榨汁机是果品行业的重要组成部分。因此，对榨汁机设备的研究势在必行。要求设计研究出结构简单、成本低、效率高的榨汁设备。 2 研究现状 根据研究工厂所使用的榨汁 机一般是以下两种： 1、螺旋榨汁机，在我国广泛应用，结构简单、故障少、生产效率比较高。但出汁率低，大多情况下 40浑浊物 3%; 2、带式榨汁机，连续作业，工作效率高，适合大规模生产。出汁率高， 78%左右。带式榨汁机是国内外果汁生产最先进的榨汁设备。 螺旋式连续榨汁机以其结构简单、操作方便、榨汁效率高等优点而得到广泛应用。就目前来讲 ,螺旋式连续榨汁机主要应用在食品方面 ,用于榨取苹果、梨、番茄、菠萝、桔子、胡萝卜等果蔬的汁液。而本设计的研究意义在于改进螺旋榨汁机的生产效率，提高处置率。 由于在初榨汁中 含有较多的浑浊物，影响果汁的浓缩和最终产品质量，需要对初榨汁进行净化处理，主要用各种分离超滤设备，并在分离 时 进行澄清处理，以提高分买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ 离因数和效率。 3 作用原理 将输送来的浆料浓缩到适合热分散的浓度，主要是依靠旋转的螺旋将浆料输送到出料端，依靠锥开的轴及逐渐缩小的螺旋叶片的节距，浆料被挤压，压力逐渐增大，滤液则分别通过轴内脱水装置进入滤液槽。 4 影响出汁率的因素 1、挤压力：在一定压力范围内，出汁率同挤压力成正比。但这个范围很关键。 2、果浆泥的破碎程度 3、挤压层的厚度 4、预排汁 5、榨汁的 助剂，有无助剂，影响出汁率最多达 所以在本设计中应当选择合适的压力，加大果浆泥的破碎程度，适当增加挤压层的厚度。 5 总体方案设计 整体布局设计 螺旋压榨机主要有：压榨装置，传动装置，进料装置，电机，出料装置，机座组成。本设计在布局上采用折叠式 ,即螺杆、减速器在一个水平面上 ,将电机置于另一个水平面上 (见图1)。这样布置 ,一是较大幅度减少了整机长度 ,提高了设备刚度 ,节省了原材料 ,降低了成本 ;二是电机与减速器之间采用三角带传动 ,起到了缓冲作用 ,可避免 故障 的发生 ;三是由于电机位置较低、以及 在电机与减速器之间原料带入异物造成螺杆堵转、引起瞬间负荷过大时 ,烧坏电机或损坏减速器等 ， 故采用三角带传动 ,极大地降低了机械振动与噪声 1。 基本结构螺旋式连续榨汁机基本结构如图 1。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ 1 电机 2 三角带 3 减速器 4 联轴器 5 进料斗 6 螺杆 7 筛筒 8 出料斗 9 集液盘 10 机架 图 1 螺旋式连续榨汁机结构简图 工作原理 该机构由机架、螺杆、筛筒、减速器、电机等 组成。其工作原理为电机 1 通过三角带 2 带动减速器 3 转动 ,减速器 3 通过联轴器 4 带动螺杆 6 转动 ,物料由进料斗 5 喂入 ,在螺杆 6 的作用下 ,受到挤压 ,物料中的水分通过筛筒 7 流出 ,经集液盘 9 排出机外 ,物料在强大的挤压作用下 ,汁液越来越少 ,最后经出料斗 8 排出。 螺杆部设计 通常螺旋式连续榨汁机是靠螺杆在筛筒内旋转 ,对物料产生压力，从而使物料中的汁液被强制挤出。螺旋式连续榨汁机螺杆按不同的分类方法有多种型式。如按螺杆螺纹直径分类有等径与变径之分，按螺杆螺距分类有等距与变距之分；按螺杆螺纹型式分有连续与断续之分等。针 对本设计加工对象综合考虑 ,确定采用变径、断续、变螺距螺杆。变径和变螺距可以通过减小容积而逐步增大压力，断续可增加果浆泥的破碎程度，螺杆上的螺旋共分四段 (如图 2)。第一段为喂料螺旋，主要作用是有利于输送物料使物料能顺利的进入挤压腔；第二段是预压螺旋，主要作用是其直径不变而螺距逐渐缩小 , 以增加对物料的挤压程度使物料进一步破碎。；第三段、第四段是为变径等距螺旋 , 主要作用是增加对物料的进一步挤压 , 强制挤出水分。是不断增加对物料的进一步挤压，使水果的果汁被强制挤出。特别是第四段具有增压作用 ,进一步提高出汁率。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ 图 2 螺旋轴 螺杆螺旋直径和螺距的设计 螺杆螺旋结构简图如图 32。 图 3 螺杆螺旋结构简图 螺杆转速的确定 由于本螺杆工作性质属于压榨范畴，故转速较低。参照榨油机、油料化机、食品榨汁机，决定选用 n=130r/ 螺距的确定 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ 初选螺距，第一段 t=50他各段螺距依次递减。 物料移动速度 (m/s)计算： 00 =s 螺旋式连续榨汁机的生产能力公式如下： G=3600 (kg/h) （ 1） 式中 :： G生产率 ,本设计取 G=1000kg/h； 螺杆螺旋送料的断面面积 ( 1 物料容积密度，本设计取 1 =400kg/ 充填系数 ,本设计取 = 将参数代入得： 1000=3600 400 得： 根据螺杆螺旋送料的断面面积计算公式： )(d （ 2） 式中： 螺杆螺旋送料的断面大径 (m)； 螺杆螺旋送料的断面小径 (m)；本设计根据强 度计算得 将有关数据代入得，则可求得： 螺杆螺旋送料的断面大径 m。 功率计算 榨汁机的功率消耗包括两方面：压缩物料所消耗的功率；使物料移动消耗的功率。在这里，把轴与轴承摩擦等所消耗的功率算入 机械效率中 3。 设压缩物料所消耗的功率为 4 )(d (1+2+3+ +Z)（ W） （ 3） = =中： s 相邻螺距大小之差， m； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ 设使物料移动所消耗的功率为 22W) （ 4） 式中： m 物料的质量 t 物料运动时间 s。 而 (生产能力 ) v=60 （ 5） 所 以： 26021 720022W) （ 6） =7200 =消耗的功率为： P= 21 (W) （ 7） =891 =中： 传动效率。 由电动机至工作机之的总效率 7(包括工作机效率 )为 4： 54321 式中： 1 、 2 、3、 4 、5分别为带传动、齿轮传动的轴承、齿轮传动、联轴器、螺杆轴的轴承的效率。 取 1 2 4 ： 54321 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ 6 选择电动机 按已知的工作要求和条件，选用 Y 型全封闭鼠笼型三相异步电动机 5。 选择电动机功率 榨汁机所需的电动机输出功率为 ： P= 21 (W) （ 8） =891 =确定电动机转速 旋转轴的工作转速为： n=130r/，按推荐的合理传动比范围，取带传动的传动i 2 4，减速器的传动比 i 4 合理总传动比的范围为 i 8 50，故电动机转速的可选范围为： (8 130=1040r/合这一范围的同步转速有 1500 r 3000r 根据计算出的容量，查出有这几种适用的电动机型号见表 1，其技术参数传动比的比较情况见下表。 表 1 电动机技术参数 电动机型号 额定 功率 电动机转速 传动装置的传动比 P/步 转速 满载 转速 总传 动比 带 减速箱 1 1500 1440 2 3000 2920 综台考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及带传动和减速器的传动比，可知方案 2 比较适合 。因此选定电动机型号为 选电动机的额定功率4载转速440r 传动比适中，传动装置结构较紧凑 7。 所选电动机的主要外形尺寸和安装尺寸如图 4 和下表 2 所示： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ 图 4 电动机结构简图 2 电动机的主要 尺寸 he of 计算总传动比和分配传动比 由选定电动机的满载转速得传动装置的总传动比为： i=计算出总传动比后，应合理地分配各级传功比，限制传动件的圆周速度以减小动载荷，降低 传动精度等级。分配各级传动比时考虑到以下几点：各级传动的传动比应在推拌的范围内选取；应使传动装置的结构尺寸较小、重量较轻；应使各传动件的尺寸协调，结构匀称、合理，避免互相干涉碰撞。故 V 带传功比取 速器传功比取 4。 8 计算传动装置的运动和动力参数 进行传动件的设计计算，先推算出各轴的转速、功率和转矩 8。按内电动机至工作机之间运动传递的路线推算各轴的运动和动力参数如表 3。 各轴转速 1n =1 514.3 中心高H 外 形 尺 寸L (+ 脚安装 A B 地脚螺栓空直径K 轴伸尺寸 D E 装 键部位 尺寸 F 12 400 305 265 180 140 12 28 60 8 36 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ 212 = 4 式中：位为 1n ， 2n 分别为减速器输入轴和榨汁机螺旋轴的转速，单位为 12i 为减速器的传动比。 各轴的输入功率 1P = 1 （ 9） =4 P = 2 =中：位为 1P 、 2P 分别为减速器输入轴和榨汁机螺旋轴的输入功率，单位为 1、 12 分别为电动机轴与减速器输入轴、减速器输入轴与榨汁机螺旋轴间的传动效率 9。 各轴转矩 1T = 11 i （ 10） = m 2T = 1T 122 i =4 m 式中： 1T 、 2T 分别为减速器输入轴和榨汁机螺旋轴的输入转距， 单位为 N m；位为 N m。 55011） =955014404= m 表 3 传动装置的运动和动力参数 of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ 轴名 参数 电动机轴 减速器 螺旋轴 转速n/(r/1440 入功率P/ 入转矩 T/( N m) 动比 i 效率 设计 V 带 定计算功率 因为工作机是螺旋榨汁机，故属于载荷变动较大的机械，原动机是交流电动机（普通转矩鼠笼式），工作时间小于 10 小时 /天，启动形式为软启动 10。 故： =1.2 工作情况系数 取 选择 V 带的型号 根据计算功率n 3，得 A， B 型均可，选择 A 型普通 V 带。 确定带轮基准直径 1D 和 2D 选主动轮的基准直径 1D 根据所选 V 带型号参考 3，选取 D ，选 001 。 验算带的速度 V 000100100060V 11 （ 12） 计算从动轮直径 2D 8 01 0 确定传动的中心距 a 和带长 22021 即： 1 0 02 8 021 0 02 8 7602660 a，取 500 计算基准带长： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ 0212210 422 （ 13） 0028028010025002 2 选取带的基准长度，查表 3得： 633计算实际中心距，由公式： 1 02 1 31 6 3 35 0 02 0 考虑安装调整和补 偿初拉力的需要，中心距的变动范围为： d 4 7 51 6 3 30 1 00 1 i n 491 6 3 a x 验算主动轮的包角 1a 根据公式及对包角的要求，应保证： 12015860500 10028018060180 121 a 确定 V 带的根数 Z Z L ， （ 14） 取 Z=3 根。 式中： 0P 在包角 =180 度，特定长度，工作平稳情况下，单根普通带的许用功率值； K 考虑包角不同时的影响系数，简称包角系数； 考虑带的长度不同的影响系数，简称长度系数。 查得：0P= K= 中： K 材质系数； 0P 计入传动比的影响时，单根 V 带所能传递的功率的增量。 计算公式为： 0 0 0 ； 式中： T 单根普通 V 带所能传递的转矩的修正值； 1n 主动轮的转速。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ 确定带的初拉力0 带的初拉力0 F 20 （ 15） 求带传动作用在轴上的压 力 Q 09 021 58s 152 式中： Z 带的根数； 0F 单跟带的初拉力； 1 主动轮上的包角。 V 带设计计算 表 4 V 带设计计算列表： 计计算 项目 结果 说明 工作情况系数 计算功率 小带轮直径 100选比表中大的值 大带轮直径 280验算 V 带的速度 V s 初定中心距 考实际机械结构确定 续表 4 设计计算项目 结果 说明 初算 V 带所需的基准长度 L选 V 带的基准长度 定 V 带公称长度 定中心距 a 510包角 1 158 120 ，合适 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ 包角系数 长度系数 材质系数 k 1 化学线绳结构的胶带 单 根 V 带 所能传递的功率 单根 V 带 功率增量 单 根 V 带 传递扭矩的修正值 T V 带根数 Z 3 根 每米 V 带质量 m 单根 V 带的 初拉力 轴上的压力 Q 1090N 10 带轮的设计 材料 带轮常用材料是铸铁，因为带速 v 25m s，所以选用 K, 带轮的形式 带轮的结构由带轮直径大小而定 3，因带轮基准直径 D=安全。 13 筛筒部设计 筛筒部的筛筒 (如图 11)上有许多筛孔 ,被榨出的汁液就是从这里流出的。筛孔的设计十分重要 ,它的主要参数包括 :筛孔大小和分布密度。为了确保被榨出的汁液能够及时买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ 从筛孔中流出 ,筛筒筛孔的孔隙率越大越好。又由于筛筒要求承受螺旋挤压产生的强大压力 ,所以孔隙率也不能太大。通常孔隙率选择原则有 :筛筒刚度好时 ,选大些 ;筛筒刚度差时 ,选小些。筛孔大时 ,孔隙率取较大值 ;筛孔小时 ,孔隙率取较小值 19。 图 10 筛筒 孔直径的选择 :一般来讲 ,筛孔直径越大 ,越有利于汁液的排出 ;相反 ,筛孔直径越小 ,越不利于汁液的排出 ,过小时 ,就不能保证汁液的排出。选择筛孔时 ,首先要考虑所加工物料的粒径大小 ,加工物料的单个粒径大时 ,筛孔直径选择也要相应大些 ,以利于汁液排出。但也不能过大 ,否则 ,可能会造成较大的料损 ;加工物料的粒径小时 ,筛孔直径选择也要相应小些 ,但也不能太小 ,因为筛孔太小时 ,容易造成堵塞 ,不能保证汁液顺利流出。目前 ,筛孔直径的选择方法主要有定性选择法和经验选择法 , 般要经过两到三次试验确定 。圆筒筛用 2的 锈钢板冲直径为 2制作，孔间距离 2筒筛的内径为 240为 570了确保筛筒内物料清理方便 ,筛筒设计成上下两半 ,中间用螺栓连接 20。 14 轴承端盖的设计 材料 材料选用 凸缘式轴承端盖调整间隙比较方便，密封性也好，故选用凸缘式结构 8。为了调整轴承间隙，在端盖与轴承座之间放置由若干薄片组成的调整垫片，同时也起到密封的作用。轴承端盖简图见图 11。 凸缘式轴承端盖各尺寸计算 +20+12=1501=0120-(10105 10 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ 0+50+12=180mm e=me= m= 图11 轴承端盖 1 5 总结 本课题所设 计的螺旋连续榨汁机以电机为动力，通过皮带轮传动，螺旋轴的变径变螺距实现对果料的挤压，榨汁工艺性能好，出汁率高，具有良好的应用价值及市场潜力。 此毕业设计是我对大学四年学习的总结和考验。此次毕业设计总和运用了我大学四年所学的专业知识和理论知识。通过本次设计，使我进一步认识了并设计了一台完整机器的全过程。巩固了我学的知识，为以后的工作打下了一定基础。 由于本次是基于理论的，缺乏实践经验，本次设计成果如用于实践生产中会造成或多或少的材料浪费，也可能会有设计不过合理的地方，导致机器不能正常工作。 总的来说通过此次 毕业设计也有一些心得：设计中，曾多次到学校图书馆查阅资料相关的资料，使我增强了个人查阅资料的能力，还让我开阔了视野。在此次毕业设计中采用了 软件进行辅助设计，让我对这些的理解和熟悉程度得到很好的提高。在设计过程出现了一些客观不足的问题，没有实践的条件，缺乏实践经验。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 答辩无忧，值得下载！ 参考文献 1刘长荣 肖念新 工程力学 M 中国农业科技出版社 2张裕中 食品加工技术装备 M 中国轻工业出版社 3刘长荣 郑玉才 机械设计基础（下） M 中国农业科技出版 社 4朱龙根 简明机械零件设计手册 机械工业出版社 M 5垄溎义 机械设计课程设计指导书 高等教育出版社 M 6杨永才 机