关 键 词：

面筋脱水机结构设计三维图 面筋脱水机设计 面筋脱水机设计图纸

资源描述：

面筋脱水机结构设计-三维图.zip,面筋脱水机结构设计三维图,面筋脱水机设计,面筋脱水机设计图纸

内容简介：

一、选题依据1论文（设计）题目 面筋脱水机设计2研究领域 工程应用、工程实际3论文（设计）工作的理论意义和应用价值我 设 计 的 产 品 主 要 适 用 于 小 麦 谷 朊 粉 生 产 工 艺 过 程 中 的 湿 面 筋 脱 水 ， 采 用 该 设 备 可 使 小 麦 谷 朊 粉 生 产 过 程 中 、 和 面 后 分 离 出 的 多 水 面 筋 - 湿 面 筋 得 到 充 分 的 脱 水 处 理 。该 产 品 符 合 现 代 食 品“ 高 蛋 白 低 脂 肪 ”，解 决 了 小 麦 淀 粉 工 业 的 发 展 ，开 辟 了 新 途 径 ，而 且 为 素 食 者 提 供 了 高 质 量 的 植 物 蛋 白 ，丰 富 了 市 场 。脱 水 后 的 面 筋 经 过 进 一 步 的 干 燥 加 工 使 其 成 为 谷 朊 粉 ， 谷 朊 粉 是 从 小 麦 中 直 接 分 离 出 来 的 高 蛋 白 聚 合 物 ， 蛋 白 质 含 量 为 7580%，脂 肪 含 量 为 1. 01 .25 %，吸 水 率 为 150 200 %，吸 水 后 的 湿 面 筋 保 持 了 原 有 的 自 然 活 性 及 天 然 物 理 状 态 ，具 有 粘 性 、弹 性 、延 伸 性 、薄 膜 成 型 性 和 吸 脂 乳 化 性 6 。谷 朊 粉 是 粮 食 工 业 、食 品 工 业 和 饲 料 工 业 理 想 的 天 然 添 加 剂 。广 泛 应 用 于 生 产 面 包 粉 、方 便 面 粉 、饺 子 粉 、挂 面 粉 等 专 用 粉 中 ，用 于 改 善 专 用 粉 的 烘 焙 品 质 、蒸 煮 品 质 、食 用 品 质 和 营 养 价 值 。食 品 工 业 用 其 制 成 营 养 、 保 健 、 方 便 于 一 体 的 各 类 食 品 ， 如 水 面 筋 、 油 面 筋 、 烤 麸 、古 老 肉 、素 鸡 、罐 头 、火 腿 肠 等 ，饲 料 工 业 用 于 生 产 高 档 水 产 品 如 螃 蟹 、鳖 、对 虾 等 饲 料 的 粘 合 剂 和 营 养 添 加 剂 。不 仅 提 高 了 饲 料 的 营 养 价 值 ，还 提 高 了 饮 料 在 饲 喂 中 的 利 用 率 。总 之 ，谷 朊 粉 在 面 粉 行 业 、面 包 行 业 、冷 冻 食 品 行 业 、肉 类 食 品 行 业 、饲 料 行 业 、化 学 工 业 等 行 业 中 都 有 着 重 要 的 应 用 5 。4目前研究的概况和发展趋势4.1 国 内 的 的 面 筋 脱 水 机 发 展 情 况 1 5 (1) 离 心 式 脱 水 机工 作 原 理 ： 卧 式 离 心 机 脱 水 通 过 回 转 体 -转 鼓 和 螺 旋 的 高 速 旋 转 使 里 面 的 面 筋 与 水 混 合 物 随 之 高 速 旋 转 形 成 液 环 并 产 生 较 高 的 离 心 力 ,并 通 过 此 较 高 的 离 心 力 的 作 用 加 速 固 液 的 沉 降 分 离 ,其 中 比 重 较 重 的 固 体 面 筋 沉 降 在 液 环 的 外 圈 , 螺 旋 与 转 鼓 的 差 速 使 刮 泥 螺 旋 将 面 筋 推 出 回 转 体 , 液 体 环 通 过 堰 池 口 溢 流 出 回 转 体 之 外 。特 点 分 析 ：就 离 心 式 脱 水 机 而 言 ，由 于 结 构 紧 凑 ，占 地 面 积 小 ，且 又 是 密 封 结 构 ，因 此 密 封 性 好 ，工 作 环 境 干 净 ，产 生 气 味 少 。但 其 缺 点 是 由 于 高 速 旋 转 所 致 的 噪 音 大 ，机 器 运 行 时 有 震 动 ，稳 定 性 较 差 ，功 率 损 耗 大 。(2) 带 式 脱 水 机工 作 原 理 ：将 面 筋 夹 持 在 两 条 滤 带 之 间 并 通 过 滤 带 对 面 筋 施 加 压 力 ， 使 水 透 过 滤 带 排 出 ，面 筋 被 截 留 在 两 条 滤 带 之 间 ，此 法 适 用 于 大 部 分 固 液 分 离 。特 点 分 析 ：该 机 器 有 设 备 投 资 省 、能 耗 低 、工 作 连 续 等 优 点 。但 由 于 带 式 脱 水 机 的 面 筋 脱 水 质 量 差 ，脱 水 后 的 面 筋 不 适 合 进 一 步 的 加 工 ，成 为 最 大 的 瓶 颈 1 。（ 3） 板 框 脱 水 机工 作 原 理 ：在 两 块 有 凹 凸 槽 和 透 水 孔 的 板 框 中 放 入 滤 布 ，板 框 压 紧 后 ， 利 用 高 压 泵 将 面 筋 与 水 的 混 合 物 泵 入 两 块 滤 布 之 间 并 保 持 压 力 ，使 面 筋 中的 水 分 透 过 滤 布 排 出 ，保 压 一 段 时 间 后 打 开 板 框 ，抽 出 滤 布 卸 面 筋 饼 。此 法 适 用 于 大 部 分 的 固 液 分 离 。特 点 分 析 ： 机 器 结 构 简 单 ，操 作 和 维 修 简 单 。但 是 ， 设 备 体 积 庞 大 ， 间 歇 运 动 ， 工 作 效 率 低 ， 故 障 率 升 高 等 种 种 问 题 7 。（ 4） 螺 旋 压 榨 脱 水 机近 几 年 螺 旋 压 榨 脱 水 机 受 到 广 泛 关 注 ，结 构 紧 凑 ，所 需 动 力 小 ，物 料 在 输 送 的 过 程 中 体 积 逐 渐 减 小 ，机 内 压 强 逐 渐 增 大 ，迫 使 水 分 从 滤 板 中 流 出 ，物 料 浓 度 逐 步 提 高 ，脱 水 效 率 优 异 ，并 且 又 是 连 续 运 转 型 ，噪 音 和 振 动 都 较 小 等 诸 多 优 点 。挤 压 脱 水 机 由 螺 杆 套 筒 、螺 杆 轴 、轴 承 箱 、模 板 及 切 粒 机 构 等 组 成 ， 如 图 1 所 示 1 9 。1. 切 刀 盘 2. 模 板 ； 3. 夹 壳 （ 带 笼 条 ）4. 螺 杆 ； 5. 喂 料 斗 ； 6. 轴 承 箱 ；7. 联 轴 器图 1 挤 压 脱 水 机 结 构 图含 水 的 面 筋 经 加 料 斗 进 到 挤 压 脱 水 机 的 螺 杆 中 ，旋 转 的 螺 杆 将 物 料 向 前 输 送 ，由 于 螺 杆 与 筒 体 间 构 成 的 容 积 沿 轴 向 逐 渐 变 小 ，螺 槽 内 面 筋 就 逐 渐 被 压 紧 、压 实 ，大 部 分 水 分 就 从 螺 杆 套 筒 上 笼 条 间 隙 中 被 挤 出 ，面 筋 经 剪 切 挤 压 ，最 后 从 机 头 模 孔 挤 出 ，实 现 脱 水 工 艺 。但 国 内 的 机 器 仍 有 写 瑕 疵 ：使 用 螺 旋 挤 压 的 方 式 ，使 用 绞 龙 推 挤 物 料 ，这 种 方 式 容 易 发 生 面 筋 缠 住 螺 旋 轴 ，造 成 功 机 器 停 止 运 行 ；脱 水 物 与 螺 杆 之 间 发 生 滑 动 ，因 此 螺 杆 的 挤 压 及 推 动 能 力 不 足 ； 同 时 筛 网 也 容 易 发 生 堵 塞 。4.2 国 外 脱 水 机 的 发 展 状 况韩 国 注 册 专 利 第 10-0736699 号 的 螺 杆 式 脱 水 机 。 它 对 含 有 水 分 和 固 体 物 的 各 种 被 脱 水 物 进 行 脱 水 ，该 脱 水 机 使 通 过 驱 动 部 旋 转 的 螺 杆 在 具 备 投 入 口 和 排 出 口 的 圆 筒 状 的 筛 内 部 进 行 驱 动 ，从 而 对 被 脱 水 物 进 行 挤 压 脱 水 ，该 脱 水 机 发 挥 各 种 优 点 ：在 所 述 排 出 口 设 置 具 备 吐 出 口 的 加 压 室 ，且 以 与 所 述 吐 出 口 连 通 的 方 式 具 备 压 力 调 节 单 元 ，通 过 简 单 的 操 作 能 够 调 节 压 力 ，另 一 方 面 在 螺 杆 构 成 推 动 辅 助 单 元 而 强 化 挤 压 及 推 动 能 力 ，并 且 具 备 旋 转 叶 轮 而 防 止 排 出 口 的 堵 塞 ，增 大 吐 出 压 力 。该 脱 水 机 解 决 了 国 内 机 器 的 一 些 问 题 。100 ： 圆 筒 状 筛110 ： 投 入 口120 ： 排 出 口210 ： 旋 转 轴220 ： 旋 转 叶 片300 ： 驱 动 部400 ： 支 撑 部 件500 ： 加 压 室510 ： 吐 出 口600 ： 旋 转 刀图 2 螺 杆 式 脱 水 机 结 构 图法 国 安 德 里 茨 ANDRITZ 公 司 卧 式 螺 旋 离 心 机 ，见 下 图 6 。其 工 作 原 理 通 过 回 转 体 - 转 鼓 和 螺 旋 的 高 速 旋 转 使 其 内 的 固 液 混 合 物 随 之 高 速 旋 转 形 成 液 环 并 产 生 较 高 离 心 力 ， 通 过 较 高 的 离 心 力 的 作 用 加 速 固 液 的 沉 降 分 离 ，其 中 比 重 较 重 的 固 体 面 筋 沉 降 在 液 环 的 外 圈 ，即 沿 转 鼓 的 内 壁 形 成 固 体 环 ，通 过 螺 旋 与 转 鼓 的 差 速 由 刮 刀 螺 旋 将 泥 推 出 回 转 体 ，液 体 环 通 过 堰 池 口 溢 流 出 回 转 体 外 。 见 下 图 3：该 设 备 与 国 内 设 备 相 比 具 备 的 优 点 ：该 机 型 为 浓 缩 脱 水 一 体 机 ，使 用 寿 命 超 过 20 年 ； 该 设 备 具 有 良 好 的 封 闭 性 ， 水 不 会 从 机 内 溢 走 ， 保 证 卫 生 ；离 心 脱 水 机 其 进 料 、脱 水 、出 料 工 作 过 程 是 连 续 不 间 断 的 ，也 可 作 间歇 运 动 1 2 。图 3 螺 旋 离 心 机 结 构 示 意 图二、论文（设计）研究的内容1.重点解决的问题1.1 面筋脱水机的整体结构设计 该部分主要包含原动件，传动装置，电动机、联轴器、脱水箱、外壳、机架等部分组成的。传动装置主要包括带传动或链传动（根据实际需求而定） 整体结构力求结构简单，体积小，噪音小，运行平稳等。1.2 面筋脱水机的送料装置将采用高 压 泵 将 多 水 湿 面 筋 送 入 脱 水 机 中 ， 从 而 取 代 过 去 的 三 足 式 人 工 上 卸 料 。1.3 废 水 回 收 装 置在 原 来 的 脱 水 机 的 基 础 上 增 加 一 个 废 水 回 收 处 理 装 置 ，因 为 进 入 出 水 口 的 水 含 有 B- 淀 粉 ， 可 回 收 ， 且 水 也 可 重 新 利 用 ， 并 且 解 决 废 水 污 染 的 问 题 。2.拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路）2.1 查阅相关文献2.2 设计方案确定现 在 国 内 使 用 的 脱 水 机 有 些 使 用 筛 网 直 接 脱 水 ， 但 这 样 的 处 理 方 式 ， 并 不 能 很 好 的 脱 水 ，不 利 于 下 一 步 的 工 艺 加 工 。还 有 一 些 使 用 螺 旋 挤 压 的 方 式 ，使 用 绞 龙 推 挤 物 料 。这 种 方 式 ，造 成 功 耗 较 大 ，资 源 的 浪 费 。为 此 ， 我 采 用 变 距 绞 龙 ，及 在 绞 龙 壳 体 底 端 钻 孔 ，湿 面 筋 与 水 脱 离 绞 龙 ，在 下 层 筛 网 处 分 离 .2.3 原 理 设 计 和 原 型 设 计脱 水 机 的 机 架 的 材 料 为 铸 铁 ，通 过 铸 造 完 成 ，动 力 输 入 采 用 功 率 适 合 的 发 动 机 ， 传 动 方 式 为 带 传 动 。2.4 结 构 设 计 及 计 算 校 核主 要 进 行 主 轴 的 计 算 和 校 核 、滚 动 轴 承 的 选 择 和 校 核 、绞 龙 结 构 和 支 撑 件 的 设 计 。2.5 仿 真 分 析利 用 solidworks 进 行 建 模 ， 利 用 ansys 进 行 有 限 元 受 力 分 析 等 。 2.6 图 纸 绘 制图 纸 主 要 包 含 机 构 中 的 零 件 图 、 装 配 图 等 。 2.7 总 结3.本论文（设计）预期取得的成果设 计 一 个 面 筋 脱 水 机 ，完 成 设 计 论 文 的 撰 写 ，并 绘 制 绞 龙 机 构 、主 轴 等 图 纸 。三、论文（设计）工作安排1.拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数）； 设计一种面筋脱水机，能实现连续自动脱水作业、脱水效果较高，内部维修便利，设计有观察窗口，易于观察湿面筋的脱水效率，进而调节电机的转速，以取得理想的、合适的脱水效果。2.论文（设计）进度计划第 1 周：了解题目研究的主要内容和技术路线，查阅有关文献第 2 周：查阅文献、阅读文献第 3 周：阅读文献并完成外文文献翻译第 4 周：撰写文献综述并完成开题报告第 5 周：总体方案确定，各功能子机构的功能设计，绘制二维总装配图草图第 6 周：联轴器、脱水箱、机架等功能子结构的设计计算和校核第 7 周：修改完善联轴器、脱水箱、机架等功能子结构的设计计算和校核第 8 周：关键部件结构的静力学分析第 9 周：修改并完成二维总装配图第 10 周：修改并完成部件二维工程图第 11 周：绘制三维图第 12 周：说明书的撰写，光盘的刻录，电子文件的准备等 第 13 周：准备答辩 PPT第 14 周：论文打印，准备答辩四、需要阅读的参考文献1 王 飞 , 雷 坦 . 带 式 污 泥 脱 水 机 日 常 存 在 的 问 题 及 改 造 方 案 J. 通 用 机 械,2016(09):64-65.2乔永钦,鲁选民. 谷朊粉干燥系统中造粒机设计探讨J. 粮食与饲料工业,200 0,(08):14-15.3王志国. 瑞休工艺中提高谷朊粉得率的探讨J. 粮油加工,2008,(07):50-51. 4廖斌,瞿建华.影响离心脱水机平稳运行因素及治理措施研究J.内蒙古石油化 工,2017,43(04):33-34.5唐振兴,石陆娥,易喻. 谷朊粉的开发与利用J. 粮油加工与食品机械,2005,(0 3):60-62.6袁超,刘亚伟,杨宝,易智彪. 小麦淀粉与谷朊粉生产J. 西部粮油科技,2003, (01):34-36.7马维超,沈伟,余庚星,王东阳,刘惠玲,马军,何志茹,柏珊珊.新型高压板框式脱 水机对污泥脱水的中试研究J.中国给水排水,2014,30(11):120-122. 8袁超,刘亚伟,易志彪,王骏涛,姜华. 小麦淀粉分离方法研究J. 粮食加工,200 5,(02):48-50.9吴红奎. 小麦淀粉生产工艺的新思考J. 粮食与饲料工业,2002,(04):36-38. 10邢栋,张传君. 面粉细分工艺技术J. 粮食加工,2011,36(03):11-13. 11郑学玲,赵波,郑坤. 系统粉品质与离心法小麦淀粉和谷朊粉分离效果的关系 J. 河南工业大学学报(自然科学版),2011,32(03):11-15. 12王湛.卧式振动离心脱水机研究设计J.黑龙江科技信息,2014(11):77. 13高维艳,任学忠,赵秀霞.变导程螺杆挤压脱水机的运动分析和整体设计的研究 J.价值工程,2011,30(09):12-13.14卢国斌. WZL1200 卧式振动离心脱水机研制开发A. 中国煤炭学会.第四届全 国煤炭工业生产一线青年技术创新文集C.中国煤炭学会:,2009:3. 15连皓文.新型带式超高压污泥脱水机结构与技术分析J.造纸科学与技术,201 3,32(06):142-144.16高旭,李慧芳,钱才富.基于有限元法的旋转挤压式污泥脱水机整体结构强度分 析J.化工设备与管道,2016,53(06):43-45.17陶余江.影响离心脱水机平稳运行因素及治理措施J.化工管理,2017(31):137 18 张 雷 , 杨 建 栋 . 真 空 皮 带 脱 水 机 与 圆 盘 脱 水 机 应 用 对 比 分 析 J. 广 西 电 力,2017,40(02):49-50.19 李 祥 荣 . 挤 压 脱 水 机 螺 杆 轴 断 裂 故 障 分 析 与 改 进 J. 企 业 技 术 开 发,2016,35(19):47-49.20Wet-milling of wheatflour:industrial processes and small-scale testm ethods. Abdulvahit Sayaslan. Lebensmittel-Wissenschaft andTechnologie . 200421Katayama Atsushi ; Yoshizuka Hiroshi ; Ueda Atsushi ;Spin-drier and continuous washing and spin-drying systemJ,2008,(12):27-3122Gang Feng Zheng,Jia Wei Zha,Hai Zeng Liu,Ling Li. Research on a Vertical Settlement Type Dehydrator with Spiral SievesJ. Advanced Materials Research,2012,1917(562)附：文献综述或报告审核意见指导教师评阅意见（对选题情况、研究内容、工作安排、文献综述等方面进行评阅）签字：年月日教研室主任意见签字：年月日学院教学指导委员会意见签字：年月日公章：文献综述一 、 引 言在 生 产 小 麦 淀 粉 过 程 中 ， 分 离 出 大 量 的 高 蛋 白 聚 合 物 湿 面 筋 。 它 主 要 由 麦 谷 蛋 白 和 麦 胶 蛋 白 组 成 。 蛋 白 质 含 量 为 75 80 %， 脂 肪 含 量 为 1.0 1.25%，吸 水 率 为 150 200 %。将 湿 面 筋 经 过 瞬 时 干 燥 粉 碎 后 即 得 到 活 性 小 麦 蛋 白 粉, 即 谷 朊 粉 。 它 是 一 种 良 好 的 纯 天 然 添 加 剂, 没 有 任 何 不 良 作 用 ,因 此 它 被 广 泛 应 用 于 食 品 、各 种 专 用 面 粉 、营 养 保 健 食 品 等 行 业 。小 麦 淀 粉 生 产 工 艺 有 水 洗 工 艺 和 离 心 分 离 工 艺 两 大 类 别 ，目 前 国 内 广 泛 采 用 的 是 水 洗 工 艺 。以 马 丁 法 为 主 ，这 种 方 法 生 产 淀 粉 、谷 朊 粉 工 艺 有 如 下 特 点 ：工 艺 设 备 投 资 省 、上 马 快 、设 备 操 作 简 单 、稳 定 ，以 面 粉 为 原 料 ，需 要 和 制 粉 车 间 配 套 建 厂 ，制 粉 工 艺 、面 粉 的 面 筋 含 量 、灰 分 、含 砂 量 、淀 粉 损 伤 率 、蛋 白 质 变 性 、细 菌 含 量 等 指 标 ，对 生 产 淀 粉 、谷 朊 粉 的 产 品 质 量 影 响 很 大 ，面 筋 洗 涤 、淀 粉 沉 淀 不 能 连 续 生 产 ，操 作 强 度 大 ，人 为 影 响 因 素 多 ，采 用 沉 淀 池 占 地 面 积 大 ，沉 淀 率 底 ，生 产 周 期 长 ，卫 生 指 标 较 难 保 证 ，水 耗 大 ，废 水 处 理 困 难 ，干 态 制 粉 动 耗 大 ，综 合 生 产 成 本 高 。 因 此 改 良 的 马 丁 法 和 巴 特 法 逐 渐 进 入 市 场 被 应 用 。不 管 使 用 什 么 工 艺 进 行 小 麦 淀 粉 的 生 产 ，都 离 不 开 湿 面 筋 脱 水 的 这 一 重 要 环 节 ，他 将 直 接 影 响 后 续 烘 干 环 节 是 否 能 正 常 进 行 和 最 终 加 工 出 谷 朊 粉 的 质 量 。因 此 ，设 计 出 一 种 新 型 面 筋 脱 水 机 显 得 尤 为 重 要 。二 、 脱 水 的 方 式 及 特 点在 面 筋 与 淀 粉 分 离 时 ，加 入 水 不 断 搅 拌 ，经 分 离 机 分 离 后 得 到 了 淀 粉 水 溶 液 和 含 水 的 湿 面 筋 。早 期 多 采 用 人 力 进 行 脱 水 ，随 着 科 学 技 术 的 发 展 ， 为 了 提 高 脱 水 效 率 、降 低 人 们 的 劳 动 强 度 ，根 据 湿 面 筋 的 含 水 量 的 不 同 先 后 出 现 多 种 脱 水 方 法 ，如 机 械 、热 能 、风 干 。目 前 应 用 比 较 广 泛 的 脱 水 方 式 有 人 工 脱 水 和 机 械 脱 水 。1 、 人 工 脱 水人 工 脱 水 是 通 过 人 力 运 用 脱 水 工 具 来 进 行 脱 水 ，主 要 应 用 在 小 规 模 生 产 或 自 家 成 产 。人 工 脱 水 的 效 率 低 ，劳 动 强 度 大 ，脱 水 质 量 差 等 因 素 不 宜 进 行 大 规 模 面 筋 脱 水 。机 械 脱 水 的 设 备 费 用 较 高 ，只 有 在 小 规 模 、不 常 进 行 面 筋 脱 水 的 场 合 使 用 人 工 脱 水 。2 、 机 械 脱 水机 械 脱 水 是 通 过 机 械 装 备 对 湿 面 筋 的 直 接 作 用 从 而 达 到 脱 水 的 目 的 。 目 前 世 界 上 脱 水 机 的 分 类 方 式 有 很 多 ，根 据 他 们 的 工 作 原 理 不 同 可 分 为 离 心 脱 水 机 、 真 空 脱 水 机 、 压 滤 脱 水 机 等 。1 ） 离 心 式 脱 水 机就 离 心 式 脱 水 机 而 言 利 用 高 速 旋 转 产 生 的 离 心 力 对 湿 面 筋 中 的 面 筋 与 水 进 行 分 离 ，由 于 结 构 紧 凑 ，占 地 面 积 小 ，且 又 是 密 封 结 构 ，因 此 密 封 性 好 ，工 作 环 境 干 净 ，产 生 气 味 少 。但 其 缺 点 是 由 于 高 速 旋 转 所 致 的 噪 音 大 ， 机 器 运 行 时 有 震 动 ， 稳 定 性 较 差 ， 功 率 损 耗 大 。2 ） 带 式 压 力 机就 带 式 压 力 机 而 言 是 将 湿 面 筋 夹 持 在 两 条 滤 带 之 间 并 通 过 滤 带 对 湿面 筋 施 加 压 力 从 而 达 到 水 与 面 筋 分 离 。设 备 具 有 投 资 省 、能 耗 低 、连 续 工 作 等 优 点 ，由 于 其 体 积 较 大 ，比 较 笨 重 ，同 时 脱 水 效 率 低 ，脱 水 后 的 面 筋 不 适 合 进 一 步 的 加 工 ， 因 此 很 少 使 用 。3 ） 板 框 脱 水 机就 板 框 脱 水 机 而 言 ，在 两 块 有 凹 凸 槽 和 透 水 孔 的 板 框 中 放 入 滤 布 ，将 板 框 压 紧 并 保 持 一 段 时 间 ，使 水 分 透 过 滤 布 排 出 。该 设 备 能 耗 小 ，结 构 比 较 紧 凑 ， 但 是 间 歇 性 运 行 ， 效 率 低 。4 ） 真 空 脱 水 机就 真 空 脱 水 机 而 言 ，通 过 对 滤 布 上 的 湿 面 筋 进 行 真 空 抽 吸 ，使 水 透 过 滤 布 排 出 ，面 筋 留 在 滤 布 上 达 到 脱 水 效 果 。该 设 备 运 行 费 用 和 维 护 费 用 较 低 处 理 效 率 高 ， 但 占 地 面 积 大 ， 脱 水 后 面 筋 含 水 量 高 。5 ） 螺 旋 压 榨 脱 水 机就 螺 旋 压 榨 脱 水 机 而 言 ，含 水 的 面 筋 经 加 料 斗 进 到 挤 压 脱 水 机 的 螺 杆 中 ，旋 转 的 螺 杆 将 物 料 向 前 输 送 ，由 于 螺 杆 与 筒 体 间 构 成 的 容 积 沿 轴 向 逐 渐 变 小 ，螺 槽 内 面 筋 就 逐 渐 被 压 紧 、压 实 ，大 部 分 水 分 就 从 螺 杆 套 筒 上 笼 条 间 隙 中 被 挤 出 ，面 筋 经 剪 切 挤 压 ，最 后 从 机 头 模 孔 挤 出 ，实 现 脱 水 工 艺 。 具 有 结 构 紧 凑 ，所 需 动 力 小 ，物 料 在 输 送 的 过 程 中 体 积 逐 渐 减 小 ，机 内 压 强 逐 渐 增 大 ，迫 使 水 分 从 滤 板 中 流 出 ，物 料 浓 度 逐 步 提 高 ，脱 水 效 率 优 异 ， 并 且 又 是 连 续 运 转 型 ， 噪 音 和 振 动 都 较 小 等 诸 多 优 点 。三 、 国 内 外 脱 水 机 发 展 现 状 及 趋 势1 、 国 内 发 展 现 状我 国 的 小 麦 生 产 工 艺 发 展 较 晚 ，其 中 的 配 套 设 备 多 采 用 进 口 设 备 ，随 着 这 几 年 我 国 对 谷 朊 粉 的 重 视 和 一 系 列 经 济 政 策 ，我 国 在 面 筋 脱 水 机 的 发 展 上 已 经 卓 有 成 效 。现 在 我 国 开 始 快 速 发 展 ，但 大 部 分 产 品 实 际 应 用 中 无 论 是 机 械 本 身 质 量 还 是 脱 水 效 果 ，与 国 外 先 进 设 备 相 比 ，尚 有 一 定 的 差 距 。 现 在 主 要 制 造 企 业 有 江 苏 盛 大 机 械 制 造 有 限 公 司 ，巨 能 集 团 宜 兴 公 司 ，固 德 威 署 业 设 备 厂 等 。 其 主 要 生 产 的 产 品 介 绍 如 下 ：江 苏 盛 大 机 械 制 造 有 限 公 司 生 产 LGZ、AUT、PAUT、SGZ 系 列 离 心 机 是 立 式 刮 刀 卸 料 自 动 过 滤 离 心 机 ，见 下 图 4。待 分 离 的 物 料 经 进 料 管 进 入 高 速 旋 转 的 离 心 机 转 鼓 内 ， 在 离 心 机 力 场 的 作 用 下 ， 物 料 通 过 滤 布 （ 滤 网 ） 实 现 过 滤 ，液 相 经 出 液 管 排 出 ，固 相 则 截 留 在 转 鼓 内 ，待 转 鼓 内 滤 饼 达 到 机 器 规 定 的 装 料 量 时 ，停 止 装 料 ，达 到 分 离 要 求 后 ，离 心 机 低 速 运 转 ，刮 刀 装 置 动 作 ，将 滤 饼 刮 下 ，完 成 一 次 工 作 循 环 。设 备 特 点 ：变 频 调 速 ，启 动 平 稳 ， 分 离 因 数 可 调 ； 容 量 大 ， 产 量 高 ， 提 高 了 生 产 效 率 ； 能 耗 制 动 ， 非 接 触 式 制 动 方 式 ， 无 摩 擦 粉 尘 污 染 ； 采 用 气 动 动 作 系 统 ， 清 洁 卫 生 。固 德 威 署 业 设 备 厂 生 产 的 真 空 脱 水 机 ，见 下 图 5。是 在 国 内 外 真 空 脱 水 机 的 基 础 上 ， 引 进 国 外 先 进 技 术 与 中 国 农 业 大 学 的 专 家 共 同 研 制 而 成 的 ，该 设 备 采 用 恒 压 饼 层 架 桥 过 滤 原 理 ，工 作 时 由 调 速 电 机 驱 动 转 鼓 在 浆 槽 里 旋 转 ，面 筋 被 吸 附 在 转 鼓 的 滤 布 上 ，达 到 一 定 厚 度 时 被 固 定 的 刮 刀 将 固 体 物 刮 下 ，滤 液 进 入 汽 水 分 离 器 ，从 而 达 到 水 和 面 筋 分 离 目 的 。设 备 特 点 ：能 耗 低 ，产 量 高 ，脱 水 均 匀 ，水 分 含 量 低 ，用 电 只 有 传 统 设 备 的 30%； 无 故 障 连 续 作 业 ，从 而 保 证 整 个 系 统 生 产 的 连 续 性 ；无 需 人 工 卸 料 ，减 少 劳 力 ， 降 低 了 劳 动 强 度 。图 4 立 式 离 心 脱 水 机图 5 真 空 脱 水 机巨 能 集 团 宜 兴 公 司 LW-350 卧 式 螺 旋 离 心 脱 水 机 ， 见 下 图 6 。 卧 式 沉 降 螺 旋 卸 料 离 心 机 主 要 由 高 转 速 的 转 鼓 、与 转 鼓 转 向 相 同 且 转 速 比 转 鼓 略 高 或 略 低 的 螺 旋 和 差 速 器 等 部 件 组 成 。当 要 分 离 的 悬 浮 液 进 入 离 心 机 转 鼓 后 ，高 速 旋 转 的 转 鼓 产 生 强 大 的 离 心 力 把 比 液 相 密 度 大 的 固 相 颗 粒 沉 降 到 转 鼓 内 壁 ，由 于 螺 旋 和 转 鼓 的 转 速 不 同 ，二 者 存 在 有 相 对 运 动 (即 转 速 差 )， 利 用 螺 旋 和 转 鼓 的 相 对 运 动 把 沉 积 在 转 鼓 内 壁 的 固 相 推 向 转 鼓 小 端 出 口 处 排 出 ，分 离 后 的 清 液 从 离 心 机 另 一 端 排 出 。差 速 器 ( 齿 轮 箱 )的 作 用 是 使 转 鼓 和 螺 旋 之 间 形 成 一 定 的 转 速 差 。离 心 沉 降 是 把 固 体 和 液 体 的 混 合 物 加 在 筒 形 (或 锥 形 ) 转 子 中 ，由 于 离 心 力 的 作 用 ，固 体 在 液 体 中 沉 降 ，沉 降 后 的 物 料 进 一 步 受 到 离 心 力 的 挤 压 ，挤 出 其 中 水 分 ，以 达 到 固 体 和 液 体 分 离 的 目 的 。 结 构 特 点 ： 大 长 径 比 、 高 转 速 ， 具 有 多 种 角 度 的 转 鼓 锥 部 结 构 ； 可 选 用 重 负 载 、大 传 动 比 的 摆 线 针 轮 、行 星 齿 轮 或 液 压 差 速 器 ；转 鼓 等 主 要 部 件 采 用 耐 腐 蚀 不 锈 钢 制 造 。设 备 特 点 ：对 物 料 的 适 应 性 较 大 ；能 自 动 、 连 续 ，长 期 运 转 ，维 修 方 便 ，能 够 进 行 封 闭 操 作 ；单 机 生 产 能 力 大 ，结 构 紧 凑 ， 占 地 小 ， 操 作 费 用 低 。图 6.1LW-350 卧式螺旋离心脱水机图 6.2LW-350 卧式螺旋离心脱水机结构示意图2 、 国 外 发 展 状 况国 外 采 用 的 面 筋 脱 水 机 有 新 型 螺 旋 压 榨 脱 水 机 ，具 有 结 构 紧 凑 ，所 需 动 力 小 ，物 料 在 输 送 的 过 程 中 体 积 逐 渐 减 小 ，机 内 压 强 逐 渐 增 大 ，迫 使 水 分 从 滤 板 中 流 出 ，物 料 浓 度 逐 步 提 高 ，脱 水 效 率 优 异 ，并 且 又 是 连 续 运 转 型 ，噪 音 和 振 动 都 较 小 等 诸 多 优 点 。并 解 决 了 传 统 螺 旋 压 榨 脱 水 机 的 容 易 发 生 面 筋 缠 住 螺 旋 轴 ，造 成 功 机 器 停 止 运 行 ；脱 水 物 与 螺 杆 之 间 发 生 滑 动 ， 因 此 螺 杆 的 挤 压 及 推 动 能 力 不 足 ； 同 时 筛 网 也 容 易 发 生 堵 塞 的 诸 多 问 题 ， 是 未 来 面 筋 脱 水 机 的 一 个 发 展 方 向 。法 国 安 德 里 茨 ANDRITZ 公 司 卧 式 螺 旋 离 心 机 ， 见 下 图 6。 其 工 作 原 理 通 过 回 转 体 - 转 鼓 和 螺 旋 的 高 速 旋 转 使 其 内 的 固 液 混 合 物 随 之 高 速 旋 转 形 成 液 环 并 产 生 较 高 离 心 力 ， 通 过 较 高 的 离 心 力 的 作 用 加 速 固 液 的 沉 降 分 离 。该 设 备 与 国 内 设 备 相 比 具 备 的 优 点 ：该 机 型 为 浓 缩 脱 水 一 体 机 ，使 用 寿 命 超 过 20 年 ； 该 设 备 具 有 良 好 的 封 闭 性 ， 水 不 会 从 机 内 溢 走 ， 保 证 卫 生 ；离 心 脱 水 机 其 进 料 、脱 水 、出 料 工 作 过 程 是 连 续 不 间 断 的 ，也 可 作 间 歇 运 动 。图 7 ANDRITZ 卧 式 螺 旋 离 心 机四 、 总 结在 我 国 当 前 国 情 之 下 ，面 筋 脱 水 技 术 还 需 要 不 断 发 展 。我 们 可 以 借 鉴 国 外 一 些 经 验 进 行 学 习 和 改 善 。国 内 专 家 也 应 加 强 对 湿 面 筋 的 物 理 特 性 进 行 研 究 ，提 出 更 加 新 颖 的 脱 水 方 法 。将 脱 水 机 向 多 功 能 化 、小 型 化 、高 性 能 、高 效 率 、节 能 环 保 方 面 靠 拢 ，研 制 出 更 全 面 、更 可 靠 的 脱 水 设 备 ，这 样 才 能 高 效 、 灵 活 地 应 用 脱 水 机 械 并 加 快 脱 水 技 术 的 快 速 发 展 。 摘 要面筋脱水机是一种应用比较广泛的生产机械，但是当前面筋脱水机存在诸多问题，如脱水效果差、生产成本高等。因此设计一种能够实现连续自动脱水作业成为当前的需求，本次毕业设计在大量查阅面筋脱水机相关的参考文献，对面筋脱水的结构方案进行了相应的设计，并最终确定采用螺旋式结构方案，根据设计的结构方案对整体结构进行了相关的设计计算，包括传动系统、脱水部件以及其他相关零件，对螺旋直径、螺距进行了设计计算，对绞龙壳体、轴、支承件进行了结构设计，保证脱水机结构合理可靠；结合相关强度计算和校核理论对相关零件进行了强度计算和强度校核，保证所设计的零件能够满足相应的寿命和强度要求，包括主轴的设计计算、滚动轴承的选择及寿命计算；同时查阅相关手册，对面筋脱水机的使用相关事项进行了简要概述；最后，运用CAD软件完成了面筋脱水机装备工程图纸和相关零件图纸的绘制。运用三维软件SolidWorks对面筋脱水机进行了三维建模，包括面筋脱水机的主要零件，最终完成面筋脱水机的装配模型的建立，并且使用ANSYS Workbench有限元分析软件对主要零件进行静强度分析。关键词：脱水机；螺旋式；脱水部件；SolidWorks；ANSYSIABSTRACTThe gluten dewatering machine is a widely used production machine, but the current gluten dewatering machine has many problems, such as poor dewatering effect and high production cost. Therefore, designing a continuous automatic dewatering operation has become a current requirement. This graduated design consults a large number of references related to gluten dewatering machines, and correspondingly designs the structural scheme of gluten dewatering, and finally adopts a spiral structure scheme. According to the design of the structure, the design of the entire structure was calculated, including the transmission system, the dewatering components and other related parts. The spiral diameter and pitch were calculated and calculated. The structure of the auger shell, shaft and support was constructed. The design ensures that the structure of the dewatering machine is reasonable and reliable; the related parts are combined with the relevant strength calculation and verification theory to calculate the strength and check the strength to ensure that the designed parts can meet the corresponding life and strength requirements, including the design calculation of the main shaft, the rolling bearing The selection and life calculations; consult the relevant manuals at the same time, a brief overview of the use of gluten dewatering machine related issues; after the software AUTO CAD is used oppositely. completed drawing of gluten dewatering machine equipment engineering drawings and related parts drawings.and the use of three-dimensional software SolidWorks gluten dewatering machine for three-dimensional modeling, including the main parts of the gluten dewatering machine, and finally Completion of gluten dewatering machine assembly The establishment of the model, and completed the drawings of gluten dewatering equipment engineering drawings and related parts drawing.and the use of finite element analysis software ANSYS Workbench analysis the important parts static strength.Key Words:Dewatering Machine; Screw Type;Dewatering Parts; SolidWorks;ANSYSII目录摘 要IABSTRACTII1 绪论- 1 -1.1 研究背景- 1 -1.2 国内外研究现状- 1 -1.3 面筋脱水机应用场合- 2 -1.4 课题研究的意义- 3 -1.5 面筋脱水机结构介绍- 3 -2 脱水部分设计计算- 5 -2.1 设计思想- 5 -2.2 螺旋直径D计算- 5 -2.3 螺旋螺距计算- 6 -2.4 绞龙壳体的设计- 6 -2.5 轴的结构设计- 7 -2.6 支承件的设计- 7 -3 主要零件的计算- 10 -3.1 电动机的选择- 10 -3.2 主轴的设计计算- 11 -3.3 滚动轴承的选择及校核计算- 15 -3.4 联轴器的选择- 17 -4 三维实体模型- 19 -4.1 面筋脱水机说明- 19 -4.2 绞龙及绞龙壳体实体模型- 20 -4.3 轴头实体模型- 21 -4.4 左轴承座实体模型- 22 -4.5 底座模型- 23 -4.6 减速器及减速器支座模型- 23 -4.7 面筋脱水机模型- 25 -5 主要零件有限元分析- 26 -5.1 静强度分析步骤- 26 -5.2 材料特性的定义- 26 -5.3 模型的导入- 27 -5.4 网格划分- 28 -5.5 添加载荷约束- 29 -5.6计算结果分析- 30 -6 结论- 32 -参考文献- 33 -附录1：外文翻译- 35 -附录2：外文原文- 40- 致 谢- 47- 面筋脱水机结构设计1 绪论1.1 研究背景面筋脱水机是食品机械中行业中运用较为普遍的机械类脱水装置，其在淀粉等工艺中有着较为重要的地位，其性能的好坏直接影响到工艺成品的质量，因此对面筋脱水机的工作性能提出了较高的要求。当前面筋脱水机存在的主要问题包括：生产造价昂贵、脱水的效果不理想、耗水量较大等。另一方面，随着生产技术的进步，脱水工艺也有了较大的改进，在此情况下，对面筋脱水机提出了新的要求在淀粉、谷朊粉等生产过程中，会用到各式各样的加工设备，其中传统的设备中包括间歇式面筋机、离心筛、沉淀池、三足式人工上卸料离心机、淀粉气流烘干系统、谷朊粉烘干系统等设备。在机械行业飞快发展过程中，以上许多机器均已被排除市场，其中仍然在使用的设备仅剩有纤维分离和干燥设备。在越来越激烈的市场竞争中，和国内外先进的工艺设备相比，竞争力将会全方位落于下风1。我国作为传统农业大国，想要在小麦谷朊粉工业中得到长足进步和占有一席之地，就必需痛定思痛，对工艺和设备进行相应改造，以顺应发展潮流。工艺改造时先要进行工艺路线的重新设计，讨论方案的可行性，然后按照相应的改造设计方案进行设备的改进。因此，各行业发展的现代化程度直接取决于加工生产设备的现代化程度。针对目前我国食品机械行业的迅猛发展，考虑到淀粉和谷朊粉加工设备的落后情况，我们提出了相应的设计改进方案，即从国内发展现状出发，结合实际情况，将过去落后的半机械化及开放式的传统加工方法改进为全自动化、封闭管道化的加工方法，从而实现加工过程中消耗低、成本低、效率高、投入低的经济目标，达到低风险、高品质、高回报的加工目标。1.2 国内外研究现状1.2.1 国内研究现状国内在脱水设备上的研究发展落后于国外，随着科学技术的进步，脱水机的功能呈现多样化，节能是一个大的潮流方向，同时在自动化方面，研究力度不断加大，同时得到了一定的研究成果，实现了基本自动化，但是与国外还存在较大的差距；另一方面，在脱水效果方面，与国外差距还是较为明显的。在加压过滤设备方面，我国自主生产间歇操作的板框压滤机、全自动或半自动的加压板框压滤机、加压箱式过滤机及带有压棒膜的压滤机等加压过滤设备；在真空过滤设备方面，我国自主生产真空外滤面转鼓过滤机、圆盘连续真空过滤机、真空碟片过滤机、真空内滤面转鼓过滤机、水平转台式连续真空过滤机、水平真空带式过滤机等真空过滤设备2。目前，随着国家实力提高，我国在过滤制造业方面有了很大的改进，拥有了自主研发多功能复合过滤设备的能力。随着市场对过滤技术要求不断的提高，过滤设备也将面临着改革，正朝着过滤效率离、滤液澄清且滤饼含水率低和更加经济性方向发展3。1.2.2 国外研究现状二十世纪五十年代BF型真空室固定式水平带型真空过滤机首次被萨拉公司研发成功，紧接着在六十年代由荷兰帕尼维斯所研发的RT型真空移动式水平带型真空过滤机问世，对当时过滤机技术有了重大突破，减少了设备的占地面积。随着市场的需求量加大，当前设备不能满足要求，在1953年日本栗田工业株式会社研制出自动化式板框型压滤机，以及后续研制出连续压滤式板框型压滤机3。为了提高过滤面积，提高自动化程度，可由机器人操作的板框型压滤机被俄罗在八十年代斯发问世。1963年由BHS公司首次研发出Bel型直角式水平带型压棒过滤机，其滤带宽度6000mm，之后许多国家相继对水平带型压棒过滤机法师研发。二十世纪六十年代，德国最先研制出螺旋挤压过滤机，首次提出螺旋挤压理论，后来螺旋挤压技术被广泛应用，许多国家都开始制造螺旋挤压过滤机，1990年美国Vincet公司在螺旋挤压的基础上研制出间断式双螺杆挤压过滤面筋脱水机和低压缩螺旋挤压过滤机，螺旋挤压过滤机具有耗能低，结构简单紧凑，便于维护的优点，广泛应用于各个领域。二十世纪八十年代初瑞士罗森蒙公司首创Nutre多功能型加压过滤机，它结合了现代技术并进行集成化，具有反应、过滤和干燥一体化的特征，随后意大利、日本、美国、俄罗斯、德国都研制出不同型号的多功能型加压过滤机22-23。1.3 面筋脱水机应用场合我国目前的食品加工，尤其是淀粉和谷朊粉的加工设备，多数只能通过从国外进口，设备成本的巨大投入让很多加工小型企业望而却步，只能勉为其难使用效率底下的旧设备，如果不能正常实现淀粉与谷朊粉生产设备的现代化，将会造成大量的资金浪费。面筋脱水机如图1.1所示。图1.1 面筋脱水机根据查阅与面筋脱水机相关的资料和文献，以及根据现有生产厂家的设备对此设备进行设计。小麦淀粉用处很广，根据其特有性能，其在食品、轻工、造纸等诸多领域中有着较为广泛的应用。我国是传统食品大国，小麦年产量可以达到将近一亿吨，但是，在这么久的发展中，小麦谷朊粉的生产始终没能够得到大多数厂家的重视，造成这种情况的原因主要可以概括为以下几点：（1）小麦在我国是较为常见的口粮，所以直接导致加工规模小、工艺落后；（2）淀粉的黏度大，烘干困难，导致工业化进程较难推动；（3）小麦加工落后，导致污水处理困难，造成环境严重污染；（4）谷朊粉为原料产品在市场上的需求量较小，导致加工设备落后，影响了谷朊粉的发展。1.4 课题研究的意义面筋脱水机，顾名思义用来对小麦加工过程中谷朊粉的生产过程中湿面筋的脱水，与此同时，对于其它类型的粗纤维产品，同样也可以进行脱水工作。采用面筋脱水机可以使湿面筋充分脱水，处理。面筋首先经过的第一步充分的脱水处理后，再进行干燥加工，最后得到的产品即所谓的进谷朊粉，与此同时该设备还需要具有其它功能，就是对产生的淀粉残水进行回收、处理和再利用。根针对现状，对国内外较为先进的设备结构进行研究，发现增加一个出水口是非常有必要的，经过这样的改造，可以使挤压面筋后的淀粉残水流出设备，使其得到充分回收，提高淀粉回收率。有效优化生产环境，达到利益最大化。该设备同时在运行过程中传动平稳，噪声较小，在使用方面产品设备的定位准确，设备外观美观大方，体积小，实用性强。近年来，我国越来越重视粮食产业，制定了相应的政策，所以市场对谷朊粉的需求越来越大，在大趋势下，我国小麦加工产业得到飞速发展。尤其是国家大力支持新技术、新工艺的引进政策，促进了小麦的深加工产业的发展，所以越来越多的相关企业像雨后春笋一般拔地而起，大大促进了相关行业快速发展。1.5 面筋脱水机结构介绍面筋脱水机的作用就是对面筋脱水，详细来说就是将湿面筋送入脱水机，这部分功能是由高压泵实现的，湿面筋在设备内会受到轴向挤压力和径向挤压力，主要是因为脱水机内部采用的变螺距结构，经过设备内部的高压挤压，湿面筋中的水分通过底端处的网格通过挤压被挤出来，同时面筋也经此出来，落入网筛上的面筋顺着网筛到达该设备的面筋出口；水也经过出水口达到重新回收利用的目的。这就是所谓的湿面筋的脱水工艺。脱水所得的面筋还需进行下一步的干燥处理。我国目前的相关产品较为落后，只是简单的通过筛网进行脱水工序，但这样的方式，并不能达到所想要的脱水效果，会对随后的进一步加工产生不良影响。另外一种脱水方式即螺旋挤压式，使用绞龙推挤湿面筋。这种螺旋挤压的方式，消耗资金较大，资源浪费严重。所以，综合国内外形势，本设计决定采用变距绞龙式面筋脱水，即通过在壳体底端钻孔的方式。如图1.2所示为该设备的结构参照示意图，采用单轴形式。图1.2 面筋脱水机整体结构单轴面筋脱水机主要结构主要有电动机、联轴器、绞龙及其外壳、机架等部分组成的。2 脱水部分设计计算2.1 设计思想通过查阅相关参考文献和设计手册，初步确定选择螺旋轴直径d=(0.20.4)D，螺旋轴直径取90mm；确定螺旋转速n：n=Q47D2s04.1 (2.1)0-输送物料容重；0-修正系数；S -螺距；-为装满系数；螺旋输送机的核心部件为螺旋轴，所以螺旋轴的计算在此次设计中也是重中之重，因为螺旋输送机的尺寸设计一环扣一环，必须要等到螺旋轴的结构尺寸选定之后才可以决定；还有输送机功率得选择也比较重要，所以还需要进行电机功率和取料畚斗的相关计算。2.2 螺旋直径D计算查阅相关资料粮食输送机械与运用，有4-25公式：DQ47bA00K1/2.5 （2.2）Q取Q=200Kg/h；式中：A-物料特性系数；K1-叶面影响系数；查阅相关设计文献，可知：=0.20-0.35，A=40-50，取=0.3；A=45；0=0.75t/m3；根据设备放置的现状，取0=0.7；查表取K1=1(满面式)；b=s/D=0.8；代入数据计算：D0.294m=294mm查阅相关设计文献，取D=300mm。转速取：n=100r/min。用相关公式验算，A45nman=AD1/4=187r/min （2.3）由nman可以满足。的验算。根据相关公式将有关数据代入，得：=Q47D2sin00K1=0.38 （2.4）装满系数=0.38属于范围(0.330.4)。因此，该设计结构合理。绞龙结构如图2.1所示。图2.1 绞龙结构2.3 螺旋螺距计算根据所查阅的相关资料可知，用螺旋结构输送干燥，粘度小的小颗粒和粉状物料时，选择使用的结构为实体面形；输送块状或粘度中等的物料时选择带式面形或采用叶片型结构。物料运输过程中不只是单单的运输，同时设备还会进行同步的混合、搅拌。S=k1D （2.5）式中，S螺距；D螺旋直径；K1螺旋系数：k1=0.51；螺距根据公式我们可以知道，其取值范围在150-300mm之间，为了保证面筋脱水机的脱水效果，螺旋采用不等螺距，同时考虑到加工以及经济成本，将螺旋分成两种不同的螺距，结合现有面筋脱水机的设计情况，设计的两种螺距分别为200mm和250mm。2.4 绞龙壳体的设计绞龙壳体选用的材料为不锈钢，它的功能是保证绞龙的顺利工作。主要的连接方式为焊接，焊接后还要进行焊缝的打磨工序，保证美观。虽然不要求表面质量很高，但是内表面的质量必须可以保证设备正常运行。出料小孔设计在绞龙壳体的底部，其作用是通过小孔让面筋与水同时挤压出来。如图2.2所示为绞龙壳体的结构示意图：图2.2 绞龙壳体结构2.5 轴的结构设计轴的结构形状在设计时，需要考虑到相关的安装、配合、固定等方面的需求，同时轴的设计还需要进行材料选用、加工合理性、应力计算等步骤。一般情况下，设计时采用阶梯轴是较为常见的选法，实践也表明阶梯轴在该设计中较合适，因为阶梯轴加工方便，强度合理，且具有安装固定方便的优势。如图2.3所示为阶梯轴结构示意图，根据进行的受力分析可得出轴的直径尺寸并确定轴承型号，该轴所选用的轴承为61815型、61820型深沟球轴承和51116型单向推力轴承。图2.3 主轴结构2.6 支承件的设计支承件结构主要包含的部分可以概括为：机身、横梁、工作台等必要部件，所以从此可以看出，支承件是机电设备的基本构件中的核心部件。支承件作为基本部件，应该具有足够的强度、韧性、稳定性，对于冲击要有很好的缓冲性能和既抗振性；根据这些具体要求，可知支承件需要有有良好的动态性能；同时，一个部件热稳定性的好坏，直接决定了机电装备对工作精度的影响程度；构件结构工艺性的优劣，可以有效减少支承件的内应力；除此之外，进行设计时还应考虑拆装方便、操作简单、排屑通畅等需求。支承件所占设备比重较大，可高达80%以上，同时该部件的性能对机电装备的影响很大，所以支承件的设计也是重中之重。所以就要求在设计合理的条件下，尽量对支承件进行减重，降低投入成本。2.6.1 减速器支承结构如图2.4所示为支承结构示意图。图2.4 减速器支承结构支承结构的上部尺寸是由减速器尺寸来决定的，下部尺寸则是靠参照底座尺寸来进行尺寸设计的。2.6.2 左端轴承座支承结构如图2.5所示为左轴承座支承结构示意图。图2.5 左轴承座支承结构左端轴承座支承用于支承左端轴承座，其上部尺寸根据轴承座来进行相关的设计，下部参照底座尺寸进行设计。2.6.3 底座结构底座结构如图2.6所示。图2.6 底座结构底座结构采用槽钢和角钢焊接而成，结构强度和刚度能够得到保证，同时作为标准件，能够直接使用，减少不必要的设计，降低设计和制造成本。3 主要零件的计算3.1 电动机的选择选择电动机的时候，第一步首要考虑的是额定功率的大小，进行选择的电动机功率坚决不能低于工作时要求的功率。电动机功率过小会导致设备不能进行正常运行，长期使用会产生发热而使电机过早损坏；功率过大，会增加设备投入成本，造成资金和资源浪费。所需电动机功率为：Pd=Pw(kw) (3.1) 式中：工作机所需输出功率，kw工作机所需输入功率，kw点效率工作所需功率Pw可由如下公式计算。Pw=FV1000w(kw) (3.2）式中：工作机中的阻力，NV工作机的线速度，m/s工作机的效率由于湿面筋在脱水箱中不稳定，因此受力也不稳定，查阅文献预估工作阻力F=500N。工作机效率=0.85。V=2nr=21000.05=34.1m/s (3.3)带入式3.2解得Pw=10kw。市场上的电机五花八门，三相异步电机是最喜欢选择的电机，特别是Y系列，但是依据面筋脱水机的转速要求n=100-120r/min以及P=10-20kw的真实的工作情况：由于正常工作中，存在许多不确定因素，例如脱水效率和主轴转速等，因此选取电机时最好选用变速电机。电机的基本参数如表3.1所示：表3.1 电机的基本参数型号额定功率,kW调速范围,r/min额定转矩,Nm转速变化率，%重量，kgYCT225-6B15760-76103240000h故止推球轴承的寿命是符合设计要求的。3.3.3 深沟球轴承的选择该出的深沟球轴承主要起支撑作用，因此所受的轴向力Fa较小，主要受其径向力Fr作用。根据轴承设计手册式（7-2-1）10C=fhfmfdfnfTP （3.12）fh寿命因数；fn速度因数；fm力矩载荷因数，力矩载荷较小时fm=1.5，力矩载荷较大时fm=2；fd冲击载荷因数；fT温度因数；P当量动载荷，按轴承机械设计手册式（7-2-2）计算，N；查轴承机械设计手册表7-2-237-2-2610 得：fh=1.390，fn=4.436，fm=1，fd=1,fT=1根据轴承机械设计手册式（7-2-6） C0=S0P0查轴承机械设计手册表7-2-29 P0=Fr=200kN S0=1查轴承机械设计手册表7-2-31 10 C0=1200=200N 查轴承机械设计手册表7-2-66，61815型轴承，Cr=12500N,C0r=12800N，能满足使用要求，故选61815型轴承。3.3.4 深沟球轴承寿命校核根据轴承寿命计算L-P方程：Lh=CP10660n （3.13）式中：C轴承的额定动载荷，N；计算系数，对于滚动球轴承取3；P轴承的当量动载荷，N；n转速，r/min。本次设计所需要的是可以让轴承连续使用工作时间240000h。当量动载荷：P=fdXFr+YFa （3.14）因为Fa/Fre；查机械设计书表13-5得：X、Y表示计算系数，X=0、Y=1。式中：Fr径向力，Fr=200N；Fa轴向力，Fa=0N；fd冲击载荷系数，取fd=1.2。带入式3.15计算得当量动载荷P=240N。带入式3.14求得止推球轴承的寿命为：Lh=40690104h240000h故深沟球球轴承的寿命是符合设计要求的。3.4 联轴器的选择联轴器是最常用的扭矩传递装置，广泛运用在两个轴之间的连接处。一般联轴器的选用考虑的因素是多方面的，主要考虑的因素为转矩、载荷、轴径等。计算转矩Tc由下式求出：Tc=KT=K9550PwnTn （3.15）式中：n工作转速，r/min;T理论转矩，Nm Pw驱动功率，kW;Tc计算转矩，Nm; Tn公称转矩，Nm; K工作情况系数工作情况系数取,则：带入式3.16得Tc=1.2x9550x15/100=1719Nm根据设计计算和工作实际情况，选取型号为GB5014-85的联轴器，该联轴器为弹性柱销联轴器。如图3.6所示为选取联轴器的截面图。图3.6联轴器工程图采用国标GB/T5014-1985的HL型弹性柱销联轴器，额定转矩Tn(N.m)=6300，许用转速n为2240(r/min)，轴孔直径d1、d2、dz分别为80mm、85mm、90mm、95mm，轴孔长度为120mm，D=320；D0=250；D1=170；d3=40；l=112；S=4，转动惯量J为41.1(kg.m2)。标记示例：HL7弹性柱销联轴器主动端：Z型轴孔，C型键槽，dz=95，L1=120；从动端：J型轴孔，B型键槽，d2=90，L=120；95x120HL7联轴器- GB5014-85JB90x120故所选联轴器满足要求。4 三维实体模型4.1 面筋脱水机说明4.1.1 设备概述在国内当前投产的的脱水机设备，还是运用的是人工投料（湿面筋）的传统方式，费时费力、浪费资源，主要原因是由于其工作方式为间歇式的；这种传统的脱水方式，具有一定的工作周期，间隔周期之间的时间就会被浪费；此外，该种传统方式生产的产品卫生安全性也会受到人们的质疑，进而影响其销量；另外，面筋在输送过程中由于其自身形式导致不能连续均匀地运送，并且时常可能出现被挤压排除的状况。以上所述都会对设备脱水产生重大影响，从而影响到相关产品产量，会严重影响生产效率。针对我国相关设备现状及技术的缺陷，本设计为单轴变螺距式脱水机，这是一种新兴脱水加工设备，可以达到连续加工的目的，这样可以有效提高生产效率，省时省力，节约成本。单轴式变螺距结构，优点颇多，最显著地及时脱水效率的提高，除此之外，我们为之设计出由于高压挤压，会起到一个最好的湿面筋脱水效果，为紧接着的的干燥工序打下了一个良好基础。同时，该设计使面筋脱水机的自动化程度有所提高，从而提高企业生产的整体效率。根据上述的设计思想，脱水机最后确定的基本结构形式为：变速电机、单轴变螺距式。其基本工作原理介绍如下：该设备由调速电动机提供动力源，电动机可进行反转，防止面筋在绞龙壳体底部产生沉积。整机设备采用为卧式，联轴器为动力传输的介质，绞龙的回转运动由联轴器间接提供。电动机的无级变速功能，使脱水效率和质量大大提升。主轴采用空心结构，减轻了设备重量及提高设备稳定性。变距螺旋式搅拌轴叶片的设计，可以实现设备一边推动湿面筋的移动，另一边实现湿面筋的脱水，起到一举两得的作用。设备观察窗口的设置，可以实时监测设备的运行情况，避免不必要的工作事故。这样，在湿面筋脱水生产过程中，我们的工作人员就可以很容易、方便的的观察到湿面筋的脱水过程，通过电机的无级变速来调节电机的转速，可以选择合适的转速来获取合适的脱水效果。整机的底座和支架采用角钢和槽钢的焊接结构，以承受生产时产生的强大振动力。4.1.2 设备使用注意事项1、影响脱水效果的因素影响面筋脱水机的脱水效果的因素有很多方面，要得到质量较高、满足加工要求的物料（湿面筋），必须进行相应方面的不断试验、调整，以达到合适的工艺条件。想要做到满足这一点，就必须对影响脱水效果的因素做更加全面的了解。影响脱水效果的主要因素有：（1）小麦面粉的种类（2）无极变速电动机的运转速度（3）湿面筋的投入速度（4）湿面筋的含水量（5）机械设备的安装精度2、脱水机操作方法（1）开车前进行全方位检查，查看、清理设备内异物，设备底端的面筋废水出口是不是已经提前进入打开状态，检查防护装置、电源是否安全。（2）脱水机使用前进行5分钟左右的空转热机，检查设备是否可以正常运行，如正常，进行投料工序。（3）为减少绞龙叶片的负载和增加其寿命，随着湿面筋加入缓缓启动电机。（4）脱水机连续工作时，不可突然停机，这样会对设备造成不可修复影响，如要停机，就要停止投料，让其继续运行10分钟，使设备内物料完全输出。（5）脱水后面筋应尽快进行干燥处理。（6）在生产中，禁止把手伸入料桶内，防止事故发生。（7）电机的转速选择要找有经验的员工来进行把握。（8）每班都要对脱水机进行清理，最少一至二次。残留的物料必须进行相应处理，不能再次进入脱水机，以免对人体产生危害。（9）脱水机进行工作时要注意人身安全，检查时，一定要先停机，再进行相应的检查。3、使用注意事项（1）在设备启动时，多观察、多留意设备的实时运行情况，如果发生异样，要及时检查，解决问题。（2）及时对机器进行检查，特别是各连接紧固部位以及焊接处裂纹等。保证设备的安全性。（3）注意及时更换润滑油，保证设备使用寿命。4.2 绞龙及绞龙壳体实体模型绞龙机构是整个面筋脱水机的核心部件，它在工作中起到运输和挤压作用。绞龙叶片采用了变螺距结构，在绞龙机构旋转过程中推挤物料前进压缩，变螺距的设计也使对湿面筋的挤压力逐渐加强。湿面筋在挤压过程中主要缠在主轴上，叶片受力较小，因此叶片设计较薄，同时为了节省材料和减轻脱水机的重量，主轴采用了空心轴的设计。如图4.1所示为绞龙三维模型。 图4.1 绞龙实体模型绞龙壳体是与绞龙机构相互配合使用，湿面筋从壳体上方进料口投入，通过绞龙旋转将物料运输到壳体底部，绞龙与壳体产生高度双重压缩比使湿面筋脱水。壳体底部设有直径10mm的筛孔，面筋经过挤压与水一起从筛孔落入筛网中，从而实现连续脱水过程。绞龙壳体模型如图4.2所示。 图4.2 绞龙壳体模型4.3 轴头实体模型左右主轴轴头是与主轴配合使用，起到两端支撑作用。主轴轴头与空心主轴采用过盈配合并焊接在一起，来保证受到大的扭矩是不会发生相对位移。轴头采用了阶梯轴形式设计，最小直径由空心主轴内径来定，左端轴头上安装推力轴承和深沟球轴承，右端轴承安装深沟球轴承，并且右端开有键槽与联轴器相连接。如图4.3所示为轴头实体模型示意图。图4.3 轴头实体模型4.4 左轴承座实体模型左轴承座主要是对左端主轴起到支撑和固定作用。左轴承座的内径大小由所选用的轴承外圈直径来定，轴承座与轴承采用间隙配合，轴承座两端采用轴承端盖密封。轴承座上端开有小螺纹孔，加上油阀，用于定期补充润滑油，轴承座下端开有四个螺栓孔，用螺栓使其固定在左端支撑架上。如图4.4所示为左轴承座三维实体模型。图4.4 左轴承座实体模型4.5 底座模型脱水机底座是将所有脱水机零部件进行装配的重要部件，并起到支撑固定作用，由于面筋脱水机整体受力较小，运行平稳，因此底座采用板条焊接，减轻脱水机重量，并在脱水机侧面增加一个玻璃窗口，能够时刻观察面筋的脱水效果。如图4.5所示为脱水机底座三维模型。图4.5 底座模型4.6 减速器及减速器支座模型选用PL40行星减速器，其减速比i=4，该减速器具有体积小，传动效率高，所承受扭矩大等优点。使用减速器与电动机配合使用，使其从电动机输出的转速调节到一个理想转速。减速机出来模型如图4.6所示。图4.6 减速器模型减速器支座上部设有四个口，用螺栓使其与减速器进行固定，起到支撑固定作用，支座选用钢板焊接，以简称面筋脱水机整体重量。如图4.7所示为减速器支座三维模型示意图。图4.7 减速器支座模型4.7 面筋脱水机模型如图4.8所示为面筋脱水机三维模型示意图。图4.8 面筋脱水机模型5 主要零件有限元分析 面筋脱水机在工作时，面筋的投入量不是很大，并且面筋的质量也不大，因此，脱水机工作时所受力相对较小，震动较小，运行平稳。脱水机工作时，绞龙旋转将其面筋缠绕到主轴上，左端又受其轴向力作用，故对左端轴头做静强度分析。5.1 静强度分析步骤通过使用Solidworks软件绘制左端轴头模型，然后将Soliworks建立的三维模型保存成stp文件，导入Ansys Workbench中。Workbench强度分析步骤如图5.1所示。 图5.1 静强度分析步骤第一步先进行材料定义，然后把左端轴头的Solidworks模型导入到Workbench软件中，使用Model模块进行网格计算和划分，之后定义左端轴头所受约束条件和所受载荷，最后进行计算和求解，得出结果并进行分析。5.2 材料特性的定义通过双击Engineering Data进入材料库，选择General Materials，然后在Material下为左端轴头添加材料userAA。然后在材料属性表中填入材料的密度、弹性模量、泊松比、屈服极限、抗拉强度等物理量。材料定义如图5.2所示。图5.2 材料特性定义完成材料的定义，回到初始界面，在导入Solidworks三维模型后双击Model进入Mechanical界面，在Material模块下，去查找自己定义的材料。5.3 模型的导入双击Geometry进入材料导入界面，选择Import External Geometry File进行三维模型的导入。在Units菜单中将项目单位设为Metric(kg，mm，s，C，mA，mV）进行单位统一，方便后续计算。如图5.3所示。图5.3模型的导入5.4 网格划分在进行网格划分时要考虑分析的类型，在静力分析时，只是是计算左端轴头的结构变形，所需划分的网格数量可以减少一些21。当然，网格数量越多，计算结果也将越精密，但考虑到电脑的自身影响，进行计算精度和计算效率的比较之后选择中等精度，选用自适应分网的方法。图5.4为左端轴头网格划分的结果。 图5.4模型的网格划分5.5 添加载荷约束在Ansys软件中，对应不一样分析类型载荷也有不同种类。左端轴头在实际工作中其主要受到扭矩作用，所以只考虑扭矩对轴头的影响。选择Static Structural，定义边界条件，在Supports模块中选择Fixed Support中选择轴头的左右端面。轴头左侧固定，即在X、Y、Z方向上都添加约束，因为轴头的轴向力较小，所以轴向不发生变形，只发生扭转变形，因此右侧Y轴进行约束，X、Z方向自由。并且在轴的右侧第一个阶梯侧面添加扭矩。模型添加载荷约束如图5.5所示。图5.5模型的载荷约束5.6计算结果分析通过图5.6和图5.7分析可得，轴头的右端所受应力比较大，变形量也是右端最大。可以看出力矩由右侧向左侧传递，轴头所受力与变形量也从右往左递减，左侧受力与变形量很小，最大变形量为0.045mm,在允许范围内。所用轴头为实心的，所能承受的切应力比较大，最大应力为4MPa，小于许用应力。从图中计算结果可以看出变形量复合要求，故该轴头满足使用要求。 图5.6 模型的变形图 图5.7 模型的应力图6 结论本次毕业设计的课题是面筋脱水机结构设计，在进行脱水机结构设计之前，通过查阅了大量的相关文献，了解了国内外发展状况，之间的差异，以及未来的发展趋势，之后进行了一系列的设计，完成了对面筋脱水机的主要工作部分进行了相关设计工作。该设备采用卧式单螺旋轴挤压脱水，物料由高压泵输送到进料口，通过挤压脱水，脱水面筋将从出料口排出，水从排水管流出进入废水回收装置，净化后将重新利用。本次设计首先对脱水的主要部件绞龙机构进行设计和计算，采用了变螺距绞龙机构，使其在末端提供更大的转矩，达到更好的脱水效果。之后对轴进行了相关的设计，计算和校核，保证在满足性能的基础上达到减轻质量、降低成本的效果。最后对标准件进行选型及支撑架的结构进行设计及优化。本次面筋脱水机设计包括二维图纸绘制、三维实体建模及ANSYS有限元分析。二维图纸包含了主要零件图、部装图及总装配图共17张图纸。并使用SolidWorks软件对脱水机所有零部件进行了三维实体建模，并完成了总装配体。使用ANSYS Workbench有限元分析软件对主要零件进行静强度分析。同时完成了设计说明书的编写。参考文献1 乔永钦,王彦波.我国小麦淀粉生产工艺、设备的状况和发展方向J.粮食与饲料工业,1996(09):37-41.2 马辉. 加压转鼓过滤机的结构设计与分析D.北京.北京化工大学,2010.3 陈振. 基于螺旋轴和动静环优化设计的叠螺式脱水机的研发D.安徽.合肥工业大学,2016.4穆洪彪,张含博,赵培余,孙迎波.挤出机给料装置设计J.化工装备技术,2014,35(06):8-11.5 黄平.常用机械零件及机构图册M.北京:化学工业出版社，1999.6 符炜.实用切削加工手册M.湖南:科学技术出版社，2003.7 邱宣怀.机械设计M.北京:高等教育出版社，2001.8 吴克敏.机械零件图册M.北京:人民教育出版社，1978.9 输送机械设计选用编委会.输送机械设计选用手册M.北京:化学工业出版社，1998.10 成大先.机械设计手册2-4卷M.北京:化学工业出版社，2002.11 廖斌,瞿建华.影响离心脱水机平稳运行因素及治理措施研究J.内蒙古石油化工,2017,43(04):33-34.12 张雷,杨建栋.真空皮带脱水机与圆盘脱水机应用对比分析J.广西电力,2017,40(02):49-50.13 李祥荣.挤压脱水机螺杆轴断裂故障分析与改进J.企业技术开发,2016,35(19):47-49.14 机械设计手册编委会.机械设计手册第1-3卷M.北京:机械工业出版社，2004.15 刘鸿文.材料力学IM.北京:高等教育出版社， 2010.5.16 王湛.卧式振动离心脱水机研究设计J.黑龙江科技信息，2014（11）:77.17 东莞市TR轴承集团有限公司.滚动轴承与现代带座轴承的选用M.北京:机械工业出版社，1999.18 林述温.机电装备设计M.北京:机械工业出版社，2002.4.19 杨健,王艳芳,豆昌军.基于Ansys Workbench的特殊高速绞龙螺旋设计J.包装工程,2017,38(15):126-131.20 陶余江.影响离心脱水机平稳运行因素及治理措施J.化工管理，2017（31）:137.21 俞青锋,陆钦波.基于ANSYS Workbench的离心压缩机叶轮有限元分析J.杭氧科技,2016(01):18-25.22 Gang Feng Zheng,Jia Wei Zha,Hai Zeng Liu,Ling Li. Research on a Vertical Settlement Type Dehydrator with Spiral SievesJ. Advanced Materials Research,2012,1917(56