水饺加工机设计毕业论文

青岛农业大学 毕 业 论 文（设计） 题 目： 水饺加工机设计 姓 名： 学 院： 机电工程学院 专 业： 农业机械化及其自动化 班 级： 2013 年 06 月 16 日 目 录 摘 要 Abstract. 1 绪 论1 1.1 水饺加工机设计的目的和意 义.1 1.2 水饺加工机国内外研究现 状.1 1.3 水饺加工机分类. .3 2 设计主要研究的内容及要求4 1.3 水饺加工机工艺流程. .4 1.3 水饺加工机设计的技术路线. .5 3 水饺加工机总体方案的确定.6 3.1 方案的拟定. .6 3.2 方案的确定. .9 4 成型机构各部件设计10 4.1 输馅机构的设 计.10 4.2 输面机构的设 计13 4.3 成型机构的设 计15 5 水饺加工机传动机构的确定.19 5.1 电动机的选 择19 5.2 传动比设 计20 5.3 带轮的设 计21 5.4 轴的设 计.22 5.5 传动结构设 计23 6 结论.26 6.1 结 论26 6.2 设计中的不 足26 参考文 献.27致 谢.28 水饺加工机设计 摘 要 本文结合了手工水饺制作工艺，借鉴国内已有的水饺加工机，设计了适合国内小作坊生产模式的 灌肠式水饺加工机。该机器可以完成输馅、输送面管、压制成型和水饺输送等功能。输馅装置采用竖 直放置的螺旋搅龙与叶片泵相结合的形式，通过输馅管将肉馅输送到面管成型处。输面装置是通过水 平的螺旋搅龙将面团推送至出面嘴处，经过挤压成型，完成面管的制作。最后通过成型辊的辊切完成 水饺的制作。 该机器具有整体尺寸小、操作方便，并且能够通过更换成型部件对产品的样式、品种进行更换， 对实际的生产加工具有很重要的意义。 关键词关键词：水饺加工机；灌肠式；螺旋搅龙；挤压；成型辊 Design of Dumpling Processing Machine Abstract In this paper,combine with the handmade dumplings production process,draw on the existing domestic dumpling processing machine,designed the types of enema dumpling process machine which suitable for the mode of domestic small workshop production. The machine can complete the motion of conveying stuffing, conveying the dough, pressure the molding, and transport the dumplings. The devices of conveying stuffing use the form of which combine with the upright spiral auger and vane pump,transported the meat with the tube to the place where the dough become tube. The horizontal spiral auger pushed the dough forward at the mouth of shape work part, after extrusion,complete the tube production. Finally the tube to be cut in segments by the forming roll to complete the dumplings production. With a small overall size, the machine is also easy to operate, the machine can change the products outward appearance by replace the shaping part, also is of great significance for the actual production process. Key words: Dumpling Processing Machine; Enema; Spiral; Extrusion; Forming Rollers 1 绪 论 1.1 水饺加工机设计的目的和意义 水饺是中华民族的传统美食，人们对水饺有着解不开的情节，小到家庭作坊的现做 现吃水饺，大到企业规模化生产的速冻水饺，都有水饺的生产。随着当今社会飞速的发 展，生活节奏也越来越快，各种方便食品被人们需求的量也日益增加，水饺生产从几吨 到上百吨的加工厂越来越多。但是水饺好吃难包，一直是困扰着人们的难题。传统的水 饺的加工制作一直是以手工包制为主，要想实现大规模生产加工很难，并且生产加工的 工作环境较差，劳动者的劳动强度大，生产的效率低，而且产品的质量不稳定，包制出 的水饺大小形状不美观也是一直困扰着人们的难题。通过水饺加工机来来生产水饺，不 仅能够减小人工操作与制造的繁琐程序，还能大大的提高生产效率，并且生产出的水饺 外形美观、质量误差小，劳动力和劳动强度也能得到很大的减少。 1.2 水饺加工机国内外研究现状 国内研究现状：我国第一台饺子加工机被哈尔滨美乐机械厂生产出以后，饺子机并 没有得到很好的推广。就饺子成型机制造商而言，满足广大消费者的需求，改变饺子成 形机存在的不足，制造出外表美观，富有口感的饺子变得尤为的突出和重要1。国内生 产的水饺机基本实现了简化人工繁琐的工艺操作，减小工人的劳动强度，实现某些手工 所不能达到的特殊加工效果，还能使农民在粮食增产之后对其进行深加工，获得更好的 经济收益2。从 20 世纪 80 年代中期以后，随着国家对食品工业的逐渐重视，饺子机的 生产企业也随之增多，而且扩大了对外交流，每年都参加中国国际食品加工和包装机械 展览会，加强了国内外技术交流与合作。但是目前我国饺子机还面临着产品品种少，成 套性不强等问题。虽然目前饺子机的品种和二十几年前相比已有了很大的发展，但是和 国外相比还有一定的差距：有些型号的产品国内还没有能力生产；产品质量和国外相比 较差；饺子机结构不合理。饺子机的制造企业大多数是中小企业，产值、效益普遍偏低， 科技开发能力薄弱，饺子机的成形结构技术落后。目前，国内生产的各种型号的灌肠式 饺子机在输面机构上，都存在着一定的不足：饺子皮常出现裂纹，严重的情况会在煮饺 子过程中开裂；二是衬套被长时间使用后，面绞龙与衬套磨损产生间隙，是面团不同程 度地挤入馅内；三是输面阻力大，会出现饺子皮温度高，饺子皮的水分减少，会出现糊 化的现象，直接影响饺子色泽3。 国外研究现状：发达国家的食品工业的发展是依靠先进的科学技术和精良的机械装 备。新世纪以来，国际上粮食加工制造业发生了一系列大的企业兼并活动，逐步完成了 产业整合，其中食品机械工业历史悠久，基础雄厚，早已经形成独立完备的工业体系4。 例如日本的饺子机品种，虽然只有我国饺子机的 2 倍那么多，但是产值却是我国的 46 倍，出口额竟然占到了我国的水饺出口年产值的 20%以上。近年来发达国家食品的加工机 械产品的主要特征是：高新技术的实用化，制造工艺的先进化，产品的节能化，生产线 的高度机械化、自动化；他们的机器外型美观，内在质量精良；不断的采用研发出来的 新技术、新工艺，使产品达到标准化、系列化、通用化；食品机械的生产能力大，效率 高，不仅使劳动生产率提高了而且也改善了劳动条件，降低了生产的成本，增强了食品 机械的产品在市场上竞争力。但是由于国外的设备技术先进，自动化程度高，多数用于 规模化生产，或者是流水线生产，其价格也昂贵，尤其是日本的设备，对于中国市场不 适合，更加不适合国内的小作坊水饺生产5。 新中国成立以后，人们进行过长时间的探索，终于在仿照日本同类产品的基础上设 计出一种大型的饺子机，饺子机是一种模拟人工包制饺子的机器，由制皮和成形两大部 分组成，制皮部分主要有面团料斗、螺旋桨、底座、挤出口底座、面皮压延轧辊、传动 装置及机架等组成6。 图 1-1 台式 HZ28 水饺机 1.3 水饺加工机的分类 现有的自动水饺加工机按照成型机构的区别可以分为包合式水饺加工机和灌肠式水 饺加工机。 1.3.1 包合式水饺加工机 包合式水饺加工机，是通过将面团经过多次挤压后，压出面带，通过起落辊将面带 压成 U 型面带，再经过两个捏合轮将面带合成带有飞边的面管，同时注馅，形成带有飞 边的有馅面管，然后经过成型模辊和副辊相向转动滚切出饺子7。由于包合式水饺加工 机的设备技术要求高，设备的生产以及维护成本高，并且安装调整复杂，适合进行大批 量的生产，但是对于普通的家用或者小作坊生产不适合。 1.3.2 灌肠式水饺加工机 灌肠式水饺加工机，是经过螺旋搅龙将馅推送至出面嘴处，与经过螺旋搅龙推送挤 压出的面管相结合，形成带馅面管，经过成型辊和成型副辊的滚切，完成水饺的加工制 作。灌肠式水饺加工机解决了饺子皮的制作，如何将馅放入饺子皮中和怎样将包着饺子 馅的饺子皮捏合的问题，同时也因为灌肠式水饺加工机大大减小了工人的劳动强度，提 高了生产率，改善了工作环境，降低了生产成本，得到人们的青睐2。 但是灌肠式水饺加工机也存在一定的问题，就是输面机构长时间工作之后出面嘴会 出现温度升高，导致面管出现糊化现象，水饺破损率增加。 图 1-2 包合式水饺加工机面带成型机构 1.滚刷 2.副辊 3.捏合辊 4.起落辊 5.面带 6.捏合辊 7.成型模 8.滚刷 2 设计主要研究的内容及要求 2.1 水饺加工机工艺流程 国内市场上现有的小型水饺加工机要么是完全靠人工转动驱动手柄获取动力，要么 就是需要靠人工取放水饺皮以及加工好的水饺，面皮与成型机构是分开的两个独立机构， 使得生产不连续、效率低，水饺皮还需要另外购买。这样不仅增加了生产成本，降低了 生产的效率，还增加了工人繁琐的操作动作。而国内有的大型水饺加工机，虽然生产效 率高，但是由于设备的尺寸大，占用的工作空间也相对很大，需要的操作人员很多，设 备的检修周期短，维护费用高，对于小作坊生产的模式就很不适用。 针对现有小型水饺加工机以及大型流水线水饺加工机存在的问题，本课题拟设计一 种集输馅、输面和成型于一体的适合小作坊和家用的小型水饺加工机，不仅能够降低生 产的成本，提高工作效率，更能减小机器的尺寸，拆卸方便，维护简单。 本课题设计研究的主要内容是：解决水饺加工机集输馅、面皮加工、输面以及成型 于一体的问题，以及水饺在加工过程中水饺皮出现的糊化，开裂问题3。 水饺加工机主要工作部件工艺流程如下（图 2-1）： 图 2-1 工艺简要流程图 方案简要描述如下： 将已经和好的面团放入面托盘中，经水平螺旋输送装置转动，带动面团进入输面装 置，由螺旋搅龙推送至出面嘴处，形成面管；将和好的饺子馅放入馅斗中，进过螺旋搅 龙的转动，带动馅进入馅管，饺子馅被输送至面管处，与面管汇合形成带馅的面管；最 后带馅面管经成型辊的辊切，切出成型后的饺子。 为了满足设计方案的要求，达到设计工艺，符合实际生产加工的需要，将水饺加工 在面托盘中放入 已揉好的面团 在盛馅箱中放入 已拌好的饺子馅 输面装置向 前推送面团 输馅装置输 出饺子馅 面团经出 面嘴挤压 成面管 饺子馅经输馅 管道到达面管 处 两压制成型轮 滚切，压制成 饺子 机的输馅，输面与成型机构结合在一起，使得加工过程连续，不间断。 研究出的水饺加工机要具备以下特点： 具有良好的连续工作性； 工作时各个机构协调运作，配合良好； 机器结构要简单，便于拆装清洗，以及保养调整； 生产出的产品外形美观均匀，面皮不出现糊化、破裂现象。 2.2 水饺加工机设计的技术路线 以实现对水饺的加工制作为目标，通过对课题任务书进行分析和国内外同类机型 的研究，了解目前国内外的现有的水饺加工机的研究现状和发展方向。 对水饺加工机的整体布局和总体尺寸经行设计计算，使其满足应有的水饺加工工 序的要求，并且用三维设计软件绘出其设计方案的简图。 对水饺加工机的输馅机构、输面机构、成型机构以及传动机构进行尺寸的计算， 并绘制出主要的零部件图纸。 对整机绘制的零部件进行三维的装配，检查装配后不合理的地方并且进行修改。 进行各个机构的零件图、装配图的二维图纸，同时进行修改标注，并完成设计说 明书的撰写。 3 水饺加工机总体方案的确定 3.1 方案的拟定 水饺加工机主要包括输馅装置、输面装置、成型装置、传动装置和电动机等组成。 所选用的电动机输出的动力，经过减速器第一次减速后，通过与皮带轮的连接进行 再一次的减速，输出的动力传递到传动轴上，经过传动轴上的齿轮捏合，将动力分配到 机器的各个执行机构上。 根据水饺加工机工作过程，初步拟定了输馅机构的方案一（图 3-1） 。该方案是通过 参考灌肠机器的工作部件确定的，通过螺旋推送器的旋转，带动肉馅的水平运动至出馅 口。选用螺旋搅龙是因为在推送过程中，肉馅能够完成被再一次的搅拌，使得饺子馅的 味道能够被搅拌得更加的均匀，使味道更加的鲜美。 图 3-1 螺旋搅龙式输馅装置剖面图 该方案这样的输馅装置转速稳定，送馅平稳，连续，但是对于输馅量的大小就不 好控制了，对于加工制造不同馅量的水饺不适用。为了使这样的机构能够达到改变输馅 量的大小，就只有通过在传动部分通过改变转速来实现，这样就使得机器的结构变得复 杂，增加了制造成本和调整的困难。 为了保持传动的平稳性，同时又能达到改变馅量的目的，经过查阅资料，设计了新 的输馅机构，就是将叶片泵与螺旋搅龙相结合的方案二（图 3-2、图 3-3） 。该方案通过 竖直放置的螺旋搅龙转动，将肉馅输送至下方的叶片泵里，通过调节叶片泵的开口大小 来调节肉馅输出量的多少，这样既能保持传动部件的稳定转速，也能实现不同馅量饺子 的输送。 图 3-2 叶片泵简图 1.泵体 2.转子 3.定子 4.叶片 图 3-3 螺旋搅龙与叶片泵结合简图 根据手工包制水饺过程中面皮的制作方法，初步拟定了面皮制作方案一（图 3-4） 。 传统的手工水饺皮制作是使用擀面杖，通过对面团的擀压，压制成薄薄的面皮，完成水 饺皮的制作。借鉴擀面杖擀面原理，初步拟定面皮加工机构为两个相对转动的轮辊。通 过轮辊的相对转动，模拟手工压面的过程，通过调整两压面轮辊之间的间隙，达到获得 不同厚度的面皮的制作要求。 图 3-4 压面轮辊结构图 该方案的优点是能够获得生产加工所需要厚度的面皮，但是对于面皮生产加工之后 的成型问题，以及水饺大小的确定留下了难题。经过查阅资料和思考之后，确定了面皮 制作方案二（图 3-5） 。采用的也是螺旋搅龙输送面团的方法，通过逐渐变小的螺旋搅龙， 不断的对面团进行挤压，使得面团通过一个出面嘴挤出，得到管状的面管。然后将包有 肉馅的面管通过成型机构的挤压和辊切，就完成自动水饺加工机的水饺制作过程。 图 3-5 面管成型结构剖面图 3.2 方案的确定 综合分析上面的几种方案，整合方案的优点，确定了最终方案（图 3-6） 。该方案通 过竖直方向的螺旋搅龙输送肉馅，经过叶片泵将肉馅挤压到输馅管至出面嘴处，与水平 螺旋搅龙挤压出的面管结合形成带馅面管，最后经过成型轮辊的辊切，完成水饺的加工 制作。 图 3-6 水饺机总体机构简图 1.机架 2.成型机构 3.输面机构 4.输馅机构 该方案既解决了整个机型尺寸问题，节省了空间，同时也将输馅、输面和成型机构 三个主要的执行机构合理的结合在一起，使得该水饺加工机的操作简单，拆卸方便，便 于维护和清理。节省生产和维护的成本，是本次设计的最优方案。 4 成型机各部件设计 4.1 输馅机构的设计 输馅机构要完成的任务就是准确、稳定、连续的将饺子馅输送出去。同时，除了要 完成设计时所预想的输馅任务之外，还要满足加工容易，方便拆卸、清洗、调整以及维 护，更重要的要保证工作部件的使用寿命。因为该机器是水饺加工机，属于食品机械， 还需要保证不生锈，保证生产加工出来的食品健康安全，因此决定选用不锈钢的材料作 为水饺加工机各个生产加工关键部位的加工材料。 输馅机构采用螺旋搅龙与叶片泵相结合的形式。螺旋搅龙分为四种类型（图 4-1） ， 分别是全叶片式的叶片螺旋、带式螺旋、叶片式螺旋、齿形螺旋。 图 4-1 螺旋搅龙结构简图 a 全叶式；b 带式；c 叶片式；d 齿形 为了解决对于肉馅输送的连续性，经过查阅资料和分析，选用全叶式的叶片螺旋。 其轴向的输送速度可以用以下的方式计算出来： )cos( 2 f vv （4-1） 因为： sin,cos/ 0 vvvv nnf （4-2） 所以 ： cos/ )cos(sin 02 vv （4-3） 而 tan60tan230 0 SnSn rv （4-4） 所以： cos/ )cos(sin 2 rv )tan1 (cos costan60 )cos(sin costan60 2 f SnSn 式中 S螺旋推运器的螺距（mm） ； n推运器的转速（r/min） ； 推运器的螺旋升角（0） ； f 摩擦系数， tanf ； 摩擦角。 由此式可以知道，当 r 和 n 为定值时，v2 是 的函数，要使推运器运输能力增强， 可对 v2 求导。并令 dv2/d=0,则得到物料轴向速度最大时的螺旋角： 2/4/ max ，当螺距 S 相等时，推运器的半径 r 增大，则螺旋角 减少，此时输送 量可增大，而推运器 v2 减少；当 r 不变时，S 与 成正比，即 S 增大， 也增大，v2 也相应增大8。 螺旋搅龙与叶片泵通过螺纹连接，叶片泵转子的转速与搅龙的转速一致如图（4-2） 。 图 4-2 叶片泵结构图 当肉馅经过搅龙输送至叶片泵泵盖开口时，进入到泵体内，随着转子带动叶片转动， 当肉馅运动至泵体出口时，随着体积的减小，泵体内压力变大，肉馅通过出口，被压入 到与泵壳相连的输馅管内，肉馅不断的被压入到输馅管内，最后被输送到出面嘴处，与 输面机构加工出来得成管状的面皮结合，形成带馅面管。 图 4-3 叶片泵内部结构图 叶片泵的排量和流量计算原理：设转子的直径为 d，定子直径为 D，转子和定子之间 的偏心距为 e，叶片的宽度为 b，两叶片间的夹角为 ，叶片数为 z。当转子每转一圈时， 每两相邻叶片间的密封工作油腔的容积变化量为 V1-V2。若把转子和定子的中心近似的看 做共点，则有： be D V 22 d - 2 22 1 （4-5 ） （4-6 ）be D V 22 d - 2 22 2 因为叶片数为 z，所以在一转中密封工作油腔的容积变化量应为 z 个，则排量为 ，将上两式代入，并加以整理，其排量可近似表达为： zVVq 21 （4-7）Dbeq2 则叶片泵的实际流量为： B Q （4- BVBVB DbenqnQ2 8） 当改变叶片泵转子和定子间的偏心距 e 时，就可以改变泵流量 q 和流量 9 。 B Q 选用叶片泵是为了满足输馅机构实现连续泵馅的要求，但是由于输馅机构的转速是 不变的，所以为了达到改变输馅量多少的目的，确定了通过改变泵体开口大小来实现 （图 4-4） 。 图 4-4 叶片泵泵套结构图 通过在泵套外壳加开一个弧形开口，使得泵心外壁上加的手柄可以在泵套外壳的开 口处相对运动，然后通过改变泵心开口与泵套开口之间的间隙，来实现改变输馅量的多 少。手柄通过螺纹连接来达到固定的目的，这样不仅方便调节馅量的多少，也方便了设 计的最初要求：方便零件的拆卸清洗和调节。经过分析，此方案系最优方案。 4.2 输面机构的设计 输面机构的任务是将面团制作成厚度合适的面皮，然后再经过包合，将饺子馅包在 面皮里面，完成饺子的雏形，等待下一步的成型加工。 输面机构要完成的作业动作是：将和好的面团放入面托盘里，通过传动机构的转动 带动螺旋搅龙的转动，经过螺旋搅龙的旋转将面团输送至输面管，随着输面管变小，越 靠近出面嘴处的面受到的挤压力越大，最后通过挤压，将面团压成厚度合适的面管排出， 完成饺子皮的制作。 输面机构设计为管套状（图 4-5） ，这样既方便面团的输送，也方便输送完成之后管 状的面皮的制作。 图 4-5 输面套结构图 由于面粉的品质不同，往往在和完面之后会出现些小的面块，使得加工出来的面管 被划破，或者是出面嘴被堵塞，造成加工出来的水饺出现破裂，影响水饺的品质和外形 的美观。根据这样的情况，经过查阅资料，借鉴了农业机械清选装置的结构，在出面嘴 前面增加一个过滤面嘴（图 4-6） 。增加过滤嘴之后，面皮从过滤嘴前段的环状间隙中挤 出，虽然过滤嘴能对面皮起到过滤作用，将体积较大的面块阻挡在输面套里，避免面块 对出面嘴造成堵塞，但是不足之处就是会出现较大的输面阻力，使面皮的水分蒸发减少， 温度升高，产生糊化现象。 图 4-6 出面嘴过滤套结构图 为了解决面管因为温度升高的问题产生的糊化问题，经过查阅资料，结合内燃机冷 却系统知识，经过改良，确定了新的输面套结构（图 4-7） 。以水或冷却液作为介质吸收 高温零件的热量，然后直接或者通过散热装置传给大气而进行的一套装置叫液体冷却系 统10。为了使结构简单、加工方便，并且拆装容易，确定了在输面套外圈加开一圈环形 的腔体，在面嘴处温度升高的时候，用泵作为动力源，用水作为冷却介质，对机器输面 部分进行降温冷却。 图 4-7 输面套剖面图 为了满足不同厚度的面皮的加工制作，在出面嘴过滤套与出面嘴的间隙处，设计了 一个凸缘。出面嘴与输面套采用螺纹连接，通过微调出面嘴与输面套的间隙，改变出面 嘴内壁与出面嘴过滤套凸缘的间隙的大小，从而达到调节面皮厚度的作用（表 4-1） 。 面皮调节范围面皮厚度 最薄 d 1mm 最厚 D 2mm 表 4-1 面皮调节范围 4.3 成型机构的设计 成型机构要完成的动作是将前面输面机构输出的带馅面管，通过传动轴的旋转，带 动成型部件运动，对带馅面管进行挤压，使带馅面管得到饺子的形状，并且对面皮边缘 的毛边进行修剪，完成饺子的最后一道成型工序。 最初设计的成型机构是两个竖直排列的成型辊（图 4-8） ，通过相对转动对带馅面管 进行挤压。 图 4-8 立式成型轮辊 该方案的成型辊的优点是结构简单，加工容易，拆卸方便；缺点是转一圈只能完成 两个水饺的制作，生产效率太低，并且经过辊切挤压之后多余的面皮毛边不好回收，所 以通过分析和参考，在这个方案的基础上确定了另外一种成型机构的方案（图 4-9） 。 图 4-9 成型轮辊与成型副辊 图 4-10 成型轮辊 带馅面管进入到成型机构之后经过带凹坑的成型辊和带边缘的成型副辊相对转动， 馅被挤压至凹坑里，面皮被副辊边缘切掉。为了节约成本，不造成多余的浪费，在成型 辊和成型副辊的外缘处，增加一个刮面板，将辊切完粘黏在成型机构上的多余的面皮刮 掉，回收，再次利用。根据饺子皮制作要求，200g 面粉中加 0.5%食盐和一定的水（通常 为面粉重量的 40%-50%）11。由于加的水比通常的 30%的水分偏多，会导致水饺在被成型 轮辊辊切成型之后，因为水分偏多而发生粘黏现象。为了解决这个问题，根据面食制作 特点，决定在辊切之前增加一个干面粉斗，通过毛刷的旋转，通过干面粉斗底部的空将 干面粉撒在带馅面管上，从而达到干燥水饺表皮水分、防粘黏的目的（图 4-11） （图 4- 12） 。 图 4-11 干面粉斗 图 4-12 干面粉斗剖面图 5 水饺加工机传动机构的确定 5.1 电动机的选择 饺子加工机分别由输馅机构，输面机构，成型机构组成，这些机构的动力来源全部 由电动机提供，以前大多数的机器功率消耗都是由经验来确定的，缺乏科学性。通过参 考借鉴黄卫文的关于饺子成型机功率消耗的探讨 ，对水饺加工机的功率进行确定。 根据水饺加工机的工作环境和工作情况，查阅机械设计手册确定了选择三相异 步 Y100L-6 型电动机，该电动机的额定功率为 1.5kw，转速为 940r/min，额定电压为 220V（图 5-1）12。 图 5-1 Y100L-6 型三相异步电动机 5.2 传动比的设计 从水饺加工机的功率消耗来看，根据工作状况可以分为两大部分：输送部分和成型 部分，它们的总的功率消耗为： （5-1） 成型输送总 NNN 水饺加工机的输送分为两个部分：螺旋搅龙输馅和螺旋搅龙输面： （5-2） 叶片泵输馅输面输送 NNNN 根据螺旋挤出机构的功率消耗可按： （5- kW PbV b Vl iaK N 2sin 1111 1 2 11 1 1111 输面 3） 式中：面团的流变常数 1 K ）螺旋的轴向长度（ml 1 螺旋的头数 1 i ）面料的轴向移动速度（smV/ 1 ）螺距（ma 1 ）螺旋槽深度（mb 1 ）螺旋升角（0 1 面团的表现粘度 1 ）降（螺旋长度方向上的压力Pap 成型辊辊切的功率消耗：)(102 3 kWRKPfN 成型 式中：）力（成型辊对面团的径向压NP 对摩擦系数面团与成型辊表面的相f )/1 (s辊的回转半径 ）辊的回转半径（mR 系数切断面团时的功率增加K 而叶片泵的功率消耗：min)/()(4/ 00 kgrRnBeQ 其中：）泵转速（min/rn ）叶片宽度（mmB rRe ）径（定子内表面的大圆弧半mmR ）径（定子内表面的小圆弧半mmr ）馅的密度（ 3 /mmkg 泵的容积效率 ）圆弧半径（叶片顶部运动轨迹最大mmR 0 ）圆弧半径（叶片顶部运动轨迹最小mmr 0 依据螺旋叶片输送装置功率计算公式：367/QBN 泵 （5- kW rRenB N 3 00 2 10367 4/ 泵 4） 13。 7为馅料的阻力系数，一般 通过对功率进行计算之后，确定了各个传动轴的转速，即：电机 940r/min，电动机 和减速器之间的传动比 i=4，小带轮转速为 235r/min，经过带轮的传动比 i=6.6 减速为 35.6r/min，最后分配至个执行机构，输馅机构的转速为 11r/min，输面机构的转速为 7r/min，成型机构的转速为 15r/min。 5.3 带轮的设计 带轮在机器工作过程中主要作用是起到减速和传递动力的作用，并且是动力传递的 主要部件，因此选定一大一小两个带轮，皮带根数为两根，所以需要根据实际情况计算 出两皮带轮之间的距离为 300mm，大小带轮均固定在传动箱体外面。根据实际的计算情况 选择普通 V 带连接，小带轮基准直径为 60mm，大带轮的基准直径为 396mm。 图 5-2 大带轮简图 5.4 轴的设计 为了实现多个方向的传动，设计了相互交叉的轴，经过锥齿轮啮合进行传动的方案 （图 5-3） 。 图 5-3 传动三维图 这样的设计才能使机器的传动路线最简，减少不必要的功率和效率的损失，不会因 为传动箱体的结构复杂而增加制造的工艺工序以及生产的成本和技术要求。 5.5 传动结构设计 传动结构的设计，主要解决的就是整台水饺加工机改变传动的方向的问题，首先考 虑的方案是通过借鉴圆盘犁的传动机构，确定所有的传动部件都用锥齿轮，但是通过查 阅机械设计手册锥齿轮的的传动比 i3，最大不超过 512。由于全部采用锥齿轮传 动，要求的传动比很大，不符合锥齿轮传动的设计要求，故此套方案不适合设计的水饺 加工机传动。因此，重新设计了新的传动方案（如图 5-4） 。通过大皮带轮传出的动力传 递至第一根轴，经过锥齿轮啮合，进行第一次改变传动的方向，然后由第二根轴上的圆 柱直齿轮啮合，将动力传递给输面机构，同时第二根轴的另外一端也是通过锥齿轮的啮 合，进行第二次动力的传递，并且将减速后的动力传递给输馅机构。 图 5-4 传动设计方案一 经过校核分析，与带轮连接的轴为了满足强度要求，按照图 5-4 传动方案所示，锥 齿轮会与轴相互干涉，不符合运动要求。在传动方案一的基础上，经过改进，确定了下 面的传动方案二（图 5-5） 。 图 5-5 传动设计方案二 该方案不仅能够满足传动强度的要求，同时也能满足改变传动方向，不会放生锥齿 轮与传动轴运动相互干涉的现象，故此方案为最佳方案。 传动机构的箱体部分为上下分离两个部分，这样既方便加工，也方便拆装，上下箱 体通过螺栓连接，传动箱体与输面部分的连接是通过法兰连接（图 5-6） 。 图 5-6 传动箱三维图 经过对传动机构的改进之后，最终确定了整个水饺加工机的传动机构的方案如（图 5-7） 。 图 5-7 传动机构三维图 整个传动机构的工作过程如下：电动机将动力通过联轴器传递给减速器，经减速器 进行第一次减速，减速器将动力通过小带轮经过皮带传递给大带轮，进行第二次减速， 大带轮与轴通过键连接，通过锥齿轮啮合进行动力的传递和改变动力的传递方向，这里 动力分为两个部分。一部分动力传递至输面机构由圆柱直齿轮啮合进行动力传递和减速， 与圆柱直齿轮同轴的圆锥齿轮经过啮合将动力传递给输馅机构，将水平旋转的动力传递 给竖直放置的输馅机构；另外一部分动力通过带轮减速后传递给成型机构，成型机构通 过圆柱直齿轮啮合进行动力传递，完成成型工作。 6 结论 6.1 结论 本文通过对国内外现有的水饺加工机的研究分析，总结出了目前现有的水饺加工机 主要存在的问题：即大型的水饺加工机更加适合流水线的生产，并且机器的生产加工制 造成本较高，机器的售价昂贵，机器尺寸大，需要的生产空间大，同时对于机器的维护 需要相关专业人事来完成；小型水饺加工机操作麻烦，不能解决面皮与饺子馅同时生产 的，生产效率不高等问题。通过查阅资料并且结合农业生产机器的工作原理，并在现有 的机型上加以改进，设计出了一种集面皮、肉馅生产输送和水饺成型于一体的水饺加工 机，有以下几个创新点： （1）水饺馅量多少和面皮厚度调节起来更加方便； （2）在输面管外壁加开一道环形腔体，通过循环水来达到降温冷却的目的； （3）在成型辊上方添加一个干面粉箱，通过撒干面粉来降低水饺皮表面的水分，防 止粘黏； （4）该机器的整体结构简单，拆装很容易，清洗很方便。 6.2 设计中的不足 （1）该水饺机工作时馅量多少和面皮厚度调节量不好控制； （2）传动机构的设计不够精确，在工作过程中可能会出现面皮或者馅输送量过大； （3）该机器的整体结构设计重心偏上，整体布局有待改善。 参考文献 1郎庆军,王宏巍. 手工水饺定量给馅机的设计. 食品与