横流桨叶式加湿调质机的设计【19页加8000字】【含CAD图纸优秀毕业课程设计论文】

购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 横流桨叶式加湿调质机 的设计 学生姓名 栗 文 学 号 8031212420 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 农业机械化及其自动化 班 级 16 指导老师 兰海鹏 日 期 塔里木大学机械电气化工程学院制 16 届毕业设计 前 言 在 稻谷加工过程中，为了减少大米的精裂纹、降低碎米率、提高出米率、降低能耗和增强企业的竞争实力，采用加湿调质设备。根据加湿调质碾米工艺研制出横流式糙米加湿调质机，采用旋转式落料盘使糙米雨状散落，实现了糙米下落的均匀；采用 1 /4 微细雾化喷头与下落米流呈横向喷雾，实现了雾滴与糙米的均匀接触 ; 采用搅拌仓即时将着水糙米进行搅拌，实现了着水糙米混合的均匀 ; 在进料口处和搅拌仓顶部设有物流传感器，可以实现来料自动加湿，停料自动停机及卸料不畅时自动停机。该设备可以达到均匀、可控和高效的加湿调质目 标，从而降低碾米电耗、降低碎米率、增加出米率、提高成品米质量。 关键词 ： 糙米；加湿调质；横流式 目 录 1 引言 . 1 统碾米工艺的缺点 . 1 制加湿调质机意义和价值 . 1 内外桨叶式加湿调质机的发展状况 . 1 2 设计的目的 . 2 匀性 . 2 控性 . 2 效性 . 2 3 横流式加湿调质机的设计 . 2 计的主要内容 . 2 米加湿调质机整体结构设计 . 3 米加湿调质仓的设计 . 3 片设计 . 加湿装置的设计 . 6 作原理 . 6 湿喷头的设计 . 6 水系统的设计 . 6 雾量自动调节 . 7 5 动力及传动设计 . 7 机的选用 . 7 动部分设计 . 8 6 控制部分 . 11 料自动喷雾，停料自动停雾 . 11 料口的设计 . 12 料不畅报警 . 12 雾量自动调节 . 12 总结 . 13 致 谢 . 14 参考文献 . 16 塔里木大学毕业设计 1 1 引言 我国是世界稻谷生产和消费大国，每年 稻谷产量高达 2 亿吨 ， 约占世界稻谷总产量的1/3，约占全国粮食总产量的 2/51。 我国人民的传统主食是 精白米 ，在我国居民膳食结构中占有主导地位。随着人们生活水平的提高以及 消费观念的转变，人们越来越重视精白米的营养价值和保健功能。 传统的稻谷加工方法是将稻谷砻谷得到糙米，然后对糙米进行碾磨加工，碾去糠层和胚芽，得到精白米 2， 糙米中大部分营养成分富集在被碾去的糠层和胚芽中3，在碾米过程中会有大量营养物质的损失和浪费。 虽然精白米占据我国主食消费的主导地位， 与白米相比糙米具有更高的营养价值，但是糙米皮层含有大量的粗纤维，其吸水性和膨胀性较差，造成糙米的蒸煮性不佳和口感较差 4。糙米中还含有较多的植酸，植酸会与多数矿物质元素如钾、镁、铁等结合在一起，影响了人体对这些矿物质的吸收 5。这些问题严重影响糙米的食用品质，如何改善糙米的食用品质亟待解决。 稻谷的安全储藏水分是 14%以下，经过储藏后 的稻谷水分含量更低，一般 12% 13%左右，而糙米的最佳碾磨含水率却在 间 1 3 。传统的碾米工艺是将净糙米直接干磨，但低水分的糙米硬度和脆性都较大，所以在碾米加工过程中容易出现裂纹米及碎米，大米表面光洁度较差，导致碾米的能耗增高，严重制约着企业的经济发展 4 6 。 加湿调质碾米工艺是在净糙米进入头道碾米机前，增加糙米加湿调质机，对糙米进行均匀加湿调质，使得糙米的糠层和胚吸水后膨胀软化，形成外大内小的水分梯度和外小内大的强度梯度，糙米外表面的摩擦系数 增大，不必用很大的挤压力和剪切力既可实现碾白，大大减少了碾米过程中的破碎和裂纹，提高整精米率，大幅度降低碾米能耗。应用加湿调质碾米工艺可提高大米加工企业经济效益，因此研制加湿调质设备具有重要的理论意义和实际价值。 国外的桨叶式加湿调质机在 20世纪 80年代末已经开始研制 , 国际上糙米流通加工以日本的技术最先进，糙米的调质研究起步较早。日本是主要生产稻谷的国家之一，由于有发达的工业和科学技术作后盾，加上国家对发展农业有一系列的扶植政策，包括对农田基本建设及农户购置大型 农业机械政府给予补贴（高达 50%）及优惠贷款等，使日本的农业机械化发展十分迅速且具有较高的水平。日本稻谷处理加工技术与设备具有世界领先水平，其加工工艺有很多值得借鉴之处。挪威 司在上 20 世纪 90 年代初推出了双轴桨叶式系塔里木大学毕业设计 2 列加湿调质机 ,其有效容积 25,结构特点、加湿调质机理、传动方式与国内双轴桨叶式加湿调质机基本相同。 我国糙米加湿调质工艺和设备的研究起步较晚 ,政府一直将包括稻米在内的粮食作物生产放在高产的研究上。近年国内企业和业界人士开始研究糙米加湿调质工艺和设备，苏州 楚天自控设备研究有限公司设计的 糙米调质器，其水雾发生器能产生散开角大于 60度的超微水雾粒子，该调质器已在江苏、浙江、黑龙江、甘肃等省的十多家米厂得到应用。哈尔滨双硕盛粮机技术工程有限公司开发生产了 列糙米调质自动加湿机。 国内各企业、科研部门所研制的卧式横流桨叶调质机机型结构基本相同 , 例如 列卧式横流桨叶高效调质机 , 其每批产量为 25功率为 产品已形成系列化。加湿调质机内并排装有一个转子 , 转子由轴和多组桨叶组成 , 每组桨叶有两 片叶片 , 叶片长短不同，桨叶呈 30角安装在轴上 , 目的在于让物料在搅拌时获得更大的抛幅而较快地进入另一个转子作用区。由于轴上的桨叶组对应错开 , 在转子旋转时 , 消除了搅拌死区，获得更好的搅拌效果。 2 设计的目的 糙米加湿调质的关键技术在于均匀加湿。本设计采用 微细雾化喷头与下落米流呈横向喷雾，实现了雾滴与糙米的均匀接触 ; 采用搅拌仓即时将着水糙米进行搅拌，实现了着水糙米混合的均匀。 运输机定量运送糙米，可以通过增减喷头数量控制加湿量，微调供水流量。 应用粮食水分在线检测仪跟踪加湿后糙米水分，反馈给供水系统。 该机通过匹配辅机自动运行，可以满足碾米生产连续作业，加湿调质效率高。 3 横流式加湿调质机的设计 本设计的内容为 : 设计出能够保证均匀加湿、可控、适宜于任何低水分糙米加湿调质到最优值的逆流自循环式加湿调质机。 塔里木大学毕业设计 3 未经着水的糙米水分： 着水后的糙米水分： ；每次加湿量可调（最大 ；处理糙米量可调（最大处理量 ）。 糙米加湿调质机体结构如图 3示。采用竖直仿 u 形的机壳，沿机壳竖直轴线方向从上至下分为进料仓、料水混合仓。料水混合仓安装的转动轴上装有长短比为 2： 1 的叶片组和，通过带轮转动轴与电机相连。雾化喷头等角度均布安装在料水混合仓壁上，并与供水系统连接。在搅拌仓上装有压力出料门。 图 3糙米加湿仓采用仿 湿仓可容纳 重 上方需留一定空间，总容积 体采用钢板制造。 加湿仓采用 2钢板制成，其结 构简图如图 3示。加湿仓上端圆柱部分长度为1010径为 450台上端长方体长为 1010为 637高度为 200端圆柱部分高度为 768 塔里木大学毕业设计 4 图 3加湿仓结构示意图 圆柱部分仓体高 1h =方体高为 H =米加湿仓高 1. 糙 (r糙米容重 2. 加湿仓容米体积计算 加湿仓上端圆柱部分长度为 L =径为 D =台上端长方体长为1s =为 2s =高度为 h =200端圆柱部分高度为 1H = 2 （片设计 根据物料特性及工艺要求定，对于有液体添加的混合物料，桨叶应选用结构简单的形状，塔里木大学毕业设计 5 以减少卸料及清理困难。为了更好的使物料和水混合均匀，消除料水混合时搅拌死区，应尽量加大桨叶与物料搅拌时的接触面积。因此，我采用了两边长度不同的矩形桨叶形状，每组桨叶都是有一个长桨叶 如图 4a） 与一个短桨叶 如图 4b） 组合而成，长度比为 2:1。桨叶的设计表面不是平面结构，是有一定曲面旋转角度。如图 4料与水混合后，搅拌桨叶在传动装置的带动下，做单向的圆周运动。 （ a）长桨叶结构 （ b）短桨叶结构 图 3叶结构示意图 塔里木大学毕业设计 6 片的安装 叶片的安装方式是保证调质机性能的关键，安装不恰当，就不能达到期望的忧越性能；同时，也不能达到消除搅拌死区的效果。又根据物料流态化区的形成机理及轴的受力均衡情况，安装了五组叶片，叶片组长、短桨叶相间安装，安装角如图 3 4 加湿装置的设计 加湿作业时，先测 量拟加湿的糙米含水率，确定最佳工艺方案后，按方案设定打开喷头的数量、下料的速度以及转动轴的转速范围。糙米进入进料仓时，触发物流传感器；物流传感器将信号传递给控制柜，启动电机和供水系统；电机带动转动轴旋转，撒下糙米；同时，雾化喷头喷出水雾与下落的糙米混合，落入搅拌仓；在搅拌爪的搅动下，糙米间相互碰撞摩擦，游离的雾滴被涂抹到糙米表面，使糙米个体着水均匀；经搅拌后的加湿糙米在搅拌爪的搅动下先后甩出料门，达到加湿调质的目的。 根据微细雾化喷头雾化特点，在米水混合仓壳体圆周方向均布安装 12 个微细 雾化喷头，其喷头座中心线距米水混合仓中兴 418头由螺栓固定在喷头座内，喷头设置为间歇式喷水，每次有 6 个喷头喷水。 根据最大加湿量 = h 的要求，所安装的 12 个喷头每个喷头的流量应不低于 0Q= h。因为是在一次最大加湿量条件下的数值，故作为供水压力中等水平 ( 0 5时喷头的流量。根据这一流量，选取 1/4 微细雾化喷头，喷头的流量为 h( ，喷流角度 = 65 70。 供水系统设计如图 5中， 12017 型号隔膜泵（ 3）的进水口与出水口压力差可调，通过调整压力可控制喷头（ 5）的喷雾量及雾滴的大小。隔膜泵的出水口由四通管连接 3 个球阀（ 4），分别控制着 3 个由水管连接的喷头。隔膜泵（ 3）的动力由型号为 4 的电磁调速异步电动机（ 2）输入，调速电机的转速由型号 11 的电磁调速电动机控制装置（ 1）控制。所以，加湿装置的隔膜泵压力可调，喷头的个数可控，通过这两种方式 可以根据不同的需要调整加湿量的大小。 塔里木大学毕业设计 7 图 5通过进料仓的物流传感器感应所下落的物料量，产生感应信号，并将感应信号传输到控制柜；控制柜根据事先录入的程序，自动调节供水装置中电磁调速异步电动机的转速，进而调节加湿装置的隔膜泵压力，从而实现自动调节加湿量。 5 动力及传动设计 电机的选择是通过电机的载荷来选取的，为此应当计算出横流式加湿调质机在工作过程中受到的所有外力和功率的大小。 在不校验电动机发热和起动力矩的情况下，电动机所需的工作功率为 950w 221式中： 工作机所需工作功率； 1 一条 2 深沟球轴承的传动效率； T 工作机的阻力矩； 塔里木大学毕业设计 8 n 工作机的转速。 假设： 阻力矩 T 为 m；转速为 30r/据电动机的工作效率和工作范围得： P=n (2 7)=机械工程设计手册，选用电磁调速电机 带传动的设计 （ 1）计算功率 P=电N带=P=查表得工作情况系数 K= （ 2）带型的选取 根据 n=1000 型 带轮基准直径：取主动轮基准直径120 从动轮直径：2dd=i 1 120=360 (传动比 i=500/)。 （ 3）验算带的速度 = 000120100060 1 根据 2(22初定中心距 20 塔里木大学毕业设计 9 00360()100360(27202042)12()12(202d000 实际中心距： a= 9442 355240007202 算主动轮上的包角： 1 = 0030018060180 12 a dd 合适。 （ 4）计算 查表0P=K=P= 1 00 z=2根。 计算预紧力： 002)000 计算作用在轴上的压轴力： 塔里木大学毕业设计 10 92 4s i 0222s i 10 （ 5） 图 5带主动轮结构及尺寸 动轴的设计 因为轴的材料为 50钢，调质处理。查表得： 1 4 0 M P 5 M P 5 M P a , ,5 9 0 M P a 11 , 计算支承反力、弯矩及扭矩。 （ 1）支承反力 由以上传动带的设计可得： B 15 塔里木大学毕业设计 11 3 （ 2）弯矩 由画图可得： 注：在此仅考虑垂直方向的受力，且都是取其最大值 （ 3）扭矩（取扭矩折合系数 为 从动轮传递的转矩： 2 1 0 19 5 5 09 5 5 0 （ 4）计算弯矩据已求出的弯矩图和扭矩图，求出计算弯矩 1 0 . 2222（ 5）校核轴的强度 对危险截面 求出轴的抗弯截面模量 。 13 M P 1 0 0 02 1 0 . 1 M P T 扭转剪应力， T 许用扭转剪应力，取 由以上的校核可得：所选轴的强度满足工作要求。其它各轴所受扭矩均小于该轴，其强度都合适。 6 控制部分 料自动停雾 塔里木大学毕业设计 12 进料闸 门打开，物料进入进料仓触发进料仓内物流传感器，物流传感器将信号传输到控制柜，进而启动电机和供水系统，进行喷雾 ; 停料或人为将进料闸门关闭时，感应信号中断，控制柜自动将电机和供水系统关闭，停止喷雾。 若用大开矩形门卸料口则：在这里选用活塞缸控制机构。当液压杆向上拔出时，带动卸料口打开，物料由卸料口流出；当插板向下插入时，卸料口关闭，停止卸料。 当搅拌仓内物料达到卸料高度，而卸料门由于故障无法打开卸料时，触发搅拌仓顶部的物流传感器，物流传感器将信号传输到控制柜，控制面板上 的信号灯将发出声光报警信号，同时料闸将自动关闭，并停止喷雾。 通过进料仓的物流传感器感应所下落的物料量，产生感应信号，并将感应信号传输到控制柜 ; 控制柜根据事先录入的程序，自动调节供水装置中电磁调速异步电动机的转速，进而调节加湿装置的隔膜泵压力，从而实现自动调节加湿量。 塔里木大学毕业设计 13 总 结 为期三个多月的毕业设计即将结束了，在这段时间里受益非浅。在指导老师兰海鹏老师的指导下，设计工作也全面展开，在本次设计过程中我也大量查阅了与此次设计的有关课程书：如机械制图、机械设计基础、机 械制造技术、机械原理等。在设计过程中只凭教科书是不够的，我还大量查看一些有关设计的参考书和资料。本次设计的在部分零件的设计工序中，遇到了很多问题，如零件的选材和尺寸设计和校核，以及各零件间的配合。 通过了本次的毕业设计，感觉自己对所学知识的重要性，也发现自己学的知识在综合运用能力还差得远，但总体在完成这次上也有了一点进步，使所学的知识和实践知识融合在一起，也在处理问题上有了提高，同时也巩固了所学的知识和技能，为今后参加工作及进一步学习奠定了基础。 总而言之，我的毕业设计错误和不足之处还有很多，请各位老师批评 和指正。 最后，由衷的 向四年来在我学习与工作中给予我帮助、关怀的老师、同学和朋友们表示最诚挚的感谢。 最重要的是要感谢我的指导老师兰海鹏老师、刘杨老师以及沈柳杨学长对我悉心的指导和无微不至的照顾。从老师身上我也学到了不少知识，收获非常巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设 计的最大收获和财富，使我终身受益。推荐阅读：大学三年就会在这最后的毕业设计总结划上一个圆满的句号。我曾经以为时间是一个不快不慢的东西 ,但现在我感到时间过的是多么的飞快，三年了 ,感觉就在一眨眼之间结束了我的大学生涯。毕业 ,最重要的一个过程 ,最能把理论知识运用到实践当中的过程就数毕业设计了 一个生命历程的开始。 塔里木大学毕业设计 14 致 谢 紧张而又辛苦的七周毕业设计结束了。我们快要完成老师下达给我们的任务是时候，我仿佛经历一次翻山越岭，登上了高山之巅，顿时心旷神怡，眼前豁然开 朗。 毕业设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会、从事职业工作前一个必不可少的过程。“千里之行始于足下”，通过这次毕业设计我们深深体会到这句千古名言的真正含义。我今天认真地进行毕业设计，学会脚踏实地地迈开这一步，就是为了明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。说实话，毕业设计真的是有点累。然而，当我们着手清理自己的设计资料，分析数据，得出的零件实物，仔细回味这七周的心路历程，一种少有的成功喜悦即刻使我们的倦意顿消，虽然这是我刚学会走完的第一步，是我人生中的一点小小胜利，然而它令我感受 到自己成熟了许多，令我有一种“春眠方觉晓”的感悟。我们清楚的意识到，做毕业设计不是一件容易的事，但给我们更多的是收获。通过这次毕业设计我们深刻的体会到：做设计是苦活但要细心；实践动手做比空想强；三个臭皮匠比上一个诸葛亮，合作精神是强大的；老师是很好的资源，要向他挖掘。 成败决定于细处。老子曾说：“天下难事，必做于易；天下大事，必做于细”，我们做毕业设计也需要这种精神，千里之堤溃于蚁穴，蚂蚁的巢穴都将会导致千里的河堤崩溃，一点的不足都会导致一个零件的报废。面对一堆堆的参数，我们需要逐一去查找，核对，算公式，因 为很多地方都没有经验，不会选取参数，如此重复，时间用了不少。人更加疲劳不堪。不知道多少次因为一个数据出错了，而全盘皆输，又要从新做过。所以我们认识到：做毕业设计是件劳力与智力结合的事，一点粗心都会导致前攻尽废，细心方能使万年船。 实践是检验真理的唯一标准，只有经得起实践的检验的想法、意识才是正确的。正所谓初生牛犊不怕虎，书是前人正确经验的总结，我们做毕业设计是离不开工具书的。它可以给我们很多有用的知识，帮我们解决一些难题。经验的积累固然可以从书本上学到不少，但是事非躬亲很难在脑海中留下深刻的印象，对别人的经 验，自己要从实际出发，多点动手去做，把前人的知识经验变成自己的力量。摸着石头过河是我们初学者必须要的精神，只有自己动手了，错误的会改正，正确的继续发扬，这样才符合毕业设计的要求。 老师是一本活书是最好利用的资源，我们要不断在他身上进行开采，获取自己宝贵的知识。无论在做设计数据筛选，对于零件的设计和选用过程遇上的种种问题我们自己不能解决都需要老师的帮助。老师具备专业的知识和过硬的实际操作经验，是我们在机械制造业中航行的指明灯，授之以鱼不如授之以渔，我们要学会独立思考，提高自己的学习能力。毕业设塔里木大学毕业设计 15