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葡萄 双螺旋 压榨机 结构设计 13 CAD 开题 独家

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葡萄果浆双螺旋压榨机结构设计摘要科技发展的很快，机械技术也比原来先进了很多，水果压榨机越来越受人欢迎。现在水果的破碎，还有取浆方式有三种，一个是机械化的压榨，还有一个是理化的压榨，还有一个是酶法的压榨。不过用的比较多的还是机械的压榨方式，理化还有酶法的压榨方式，因为有副作用，并且有一定的局限性，所以基本上不怎么用。设计一款高效、环保、安全为一体的机械式压榨机是非常有必要的。这篇论文研究的主要内容是葡萄果浆双螺旋压榨机结构设计。查阅有关资料，论文里面的压榨机是螺旋式不间断的压榨。在让葡萄的固体跟浆分离的时候用的是压缩体积的方法，将葡萄果浆榨取出来。要想让压榨机将果浆榨出来，使用变螺距变径螺杆来进行的。对于压榨机里面的关键零部件进行了具体的设计，算出来它的有关数据，对这些数据进行校核。本次设计动力源选用电动机，传动装置选择减速器和传动齿轮。论文里面设计的压榨机构造不复杂，而且体积不大，压榨的时候效率是很高的，使用起来也非常的便利。关键词：葡萄；果浆；双螺旋；压榨机；设计AbstractTechnology development is very fast, mechanical technology than the original a lot of advanced, fruit press more and more popular. Now the fruit of the broken, there are three kinds of pulp, one is mechanized press, there is a physical and chemical squeeze, there is a press of the press. But with more or more mechanical crushing methods, physical and chemical methods of enzymatic press, because there are side effects, and there are some limitations, so basically not very useful. It is very necessary to design a mechanical press that is efficient, environmentally friendly and safe.The main content of this paper is the structure design of the double-screw press of grape pulp. Access to the relevant information, the paper inside the press is a spiral of uninterrupted press. In the grapes of the solid with the pulp when the separation is the use of compressed volume method, the grape juice squeezed out. To make the press squeeze the fruit juice, use a variable pitch screw to carry out. For the press inside the key parts of a specific design, calculate the relevant data, the data to check. This design power source selection motor, transmission selection gear reducer and transmission gear.The design of the press inside the paper structure is not complicated, and the volume is not, when the efficiency of pressing is very high, very convenient to use.Key words：Grape; pulp; double helix; press; design目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 本课题研究的背景和意义11.2 压榨机的分类及特点21.3 国内压榨机的市场调查41.4 国内外压榨机的研究现状41.5 压榨机的发展前景5第2章 总体方案的设计与确定62.1 整体结构及工作原理的设计与确定62.1.1 整体结构的设计与确定62.1.2 工作原理的设计与确定82.2 螺杆部分的设计与确定92.3 螺杆直径和螺距的设计92.3.1 螺杆转速的确定92.3.2 螺距的确定92.4 电动机的选择与确定102.4.1 电机功率的计算102.4.2 电机转速的确定112.4.3 电机型号的确定112.5 减速器的选择与确定122.5.1 减速器传动比的确定122.5.2 减速器型号的确定122.5.3 减速器装配形式的确定14第3章 齿轮传动的设计与计算153.1 齿轮传动设计要求的确定153.2 齿轮材料的确定153.3 齿轮精度等级的确定153.4 齿轮热处理方法的确定163.5 齿轮表面接触强度设计16第4章 螺旋轴的设计与计算184.1 螺旋轴材料的确定184.2 螺旋轴最小直径的估算194.3 轴上零件的周向定位的确定194.4 圆角半径值的设计204.5 按弯扭合成条件校核轴的强度204.6 螺旋轴强度的校核22第5章 其他零部件的设计、计算与选择235.1 筛筒部设计与确定235.2 轴承端盖的设计与计算235.2.1 端盖材料的确定235.2.2 凸缘式轴承端盖各尺寸计算245.3 轴承的选择与确定245.4 键的选择与确定255.4.1 键联接的概述255.4.2 键的计算与确定265.5 螺栓、螺钉的选择27结论28致谢29参考文献30I第1章 绪论1.1 本课题研究的背景和意义据史记载葡萄酒在中国已有两千多年历史，司马迁著的中首次提到了葡萄酒。公元前138年，张骞奉汉武帝之命出使西域，见到“宛左右以蒲陶为酒，富人藏酒至万余石，久者数十岁不败。俗嗜酒，马嗜苜蓿。汉使取其实来，于是天子始种苜蓿，蒲陶肥饶地。及天马多，外国使来众，则离宫别馆旁尽种蒲陶，苜蓿极望”。这充分说明在西汉时期，我国就从领国学习到并掌握了葡萄种植和葡萄酒的酿造技术。到了清朝，尤其是在清末民国初，是我国的葡萄酒发展的一个转折点。1892年，爱国人士张弼士在烟台芝罘创办了我国第一家葡萄酿酒公司，在烟台栽培葡萄。这是我国的葡萄酒业经过漫长的二千多年发展后的第一个近代的新型葡萄酒厂，贮酒容器同样也从瓮改成了橡木桶。并且从西方引进了优良的葡萄品种、机械化的生产方式，自此我国的葡萄酒生产技术就进入了一个新的时期。我国是以白酒为主的一个国家，在新中国成立的时候，我国的葡萄酒年产量不足200吨，一直到了1966年我国的葡萄酒的产量才超过1万吨，到了1980年，我国的年产量首次超了5万吨。之后，我国葡萄酒工业就进入了一个相对较快的发展阶段。据OIV的统计数据，2016年全球的葡萄酒产量约259亿升，意大利约以48.8亿升的葡萄酒产量位居全球产量第一，法国的葡萄酒产量约为41.9亿，升位居第二；西班牙的葡萄酒产量约为37.8亿升，位居第三，美国的葡萄酒产量约为22.5亿升，我国的葡萄园种植面积排名世界第二，而2016年我国葡萄酒产量仅仅约为11.3亿升，产量不到全球5%，2015年全国的葡萄酒消费量是16亿升，相对于2014年之下增加0.5亿升。2016年，我国的葡萄酒产量减少，葡萄酒进口量增加，据海关相关数据显示，2016年我国葡萄酒的进口总量大约为6.38亿升，同比之下增长了15%，总额约为23.64亿美元，增长16.3%。 2016年1-12月全国葡萄酒产量统计表月份葡萄酒产量_当期值(万千升)葡萄酒产量_累计值(万千升)葡萄酒产量_同比增长(%)葡萄酒产量_累计增长(%)2016年12月13.3113.7-2.9-2.12016年11月12.399.66-22016年10月10.290.5-15-1.12016年9月12.581.1-0.82.12016年8月9.969-13.32016年7月8.15904.12016年6月10.2516.34.92016年5月8.140.814.14.62016年4月7.633.34.14.12016年3月10.126.724.78.52016年2月-16.4-0.6数据来源：国家统计局，智研咨询整理到了本世纪，现在国家种植水果的数量是越来越多，并且鲜果市场也慢慢的饱和了，卖水果的竞争也是越来越大。还有，因为我们国家国力的增强，人们的生活水平跟原来相比提高了很多，对果浆进行深加工这个行业进入到一个新的发展阶段。压榨机是水果行业的新成员，也是比较重要的成员。因此，对压榨机设备的研究势在必行。需要研制的压榨机构造不能太复杂，造价不能高，并且压榨效率还要高。现在人们的生活水平提高了很多，压榨机进入了一个新的发展时代。压榨机是其中的重要组成部分。所以说，研究压榨机是非常有必要的，需要我们研究出来的压榨机构造不复杂，成本不高，出浆效率高。1.2 压榨机的分类及特点现在，市面上有好多压榨机，不过这些压榨机的构造，还有压榨方式都是差不多的，用的比较多的压榨机类型有三种，一种是桌面压榨机，还有一种是便携式的压榨机，还有一种是台式压榨机，在这三种里面，带式压榨机和台式压榨机在市场是最多的，他们的外形看上去都差不多的。按照体积来进行分类，压榨机的大小有五升的，六升的，七升的，还有八升的，体积都是不小的，压榨的出浆率都是比较高的，不过电动机的工作效率是很高的，这样一来销售价格也就高了。按照压榨机的电动机功率来进行分类，有200w，两百三十瓦的，两百五十瓦的，三百瓦的，三百五十瓦跟别的型号，一般型号还有台式的压榨机用的都是两百到三百瓦的电动机。下面是一些常用的破碎机：1、双赞恩压榨机这种压榨机用了母线是两根，跟锥网滚伞进行连接，压缩水果果泥，进到咬合区连之后，经过伞过滤孔锥的面，将果浆过滤出来。不过这个压榨机在对水果进行压榨的时候，时间不长，这样一来夹紧水果的性能是不好的，果浆的区域不大，出浆的地方是比较大的，所以一般家用是不大合适的。2、带式压榨机皮带式破碎机在进行工作的时候，它的原理是通过双张力环网带夹紧了之后，通过旁通多级范围里面的压制辊直径，让左边右边，上边，下面的压辊上面的水果在这两个皮带之间进行挤压，之后再对果浆进行过滤。带式压榨机的构造也不复杂，并且工作的时候是不间断的，效率也是非常高的，通用性能不错，造价也不高，不过它的不好的地方就是在榨取果浆的时候，果浆非常容易就被氧化了，卫生状况是非常不好的；引流液；网带孔壁容易。3、压板式压榨机在这种夹式的压榨机里面，装一个可以转动的圆柱形的筒体，在筒里面轴经过SAP长槽，在配一个两个方向的螺杆，螺杆跟圆形压板移动暴力动机气缸的两头进行转动。物料通过挤压泵的挤压进到机筒里面，果肉在这个板的两头，国际就从压榨机长槽上面排出来，中间的这个洞排放的是果渣。不过压盘式的这种压榨机对果肉的压紧力是非常小的，所以出浆率不怎么高。4、螺旋压榨机这种压榨机在我们国家用的是比较多的，构造也不复杂，一般机器不会坏，在进行压榨的时候效率是非常高的，不过出浆率不高，一般情况下出浆率是在百分之四十到百分之六十，浑浊物所占的比例超过百分之三；这种压榨机的构造非常简单，并且使用起来非常方便，压榨的效率很高，所以用的是比较多的。现在市场上来看，这种压榨机一般都是在食品方面用，主要用来榨水果，蔬菜的果浆。我们这篇论文主要是对这种压榨机的出浆率进行改善。5、高速离心式压榨机高速离心式压榨机是现在市场上普及的一种压榨机，它在工作的时候通过刀网的高速转动，将水果进行粉碎，离心力很大，就让果浆流淌到果浆杯里面去，果渣进到果渣桶里面去。型号，品牌不一样的压榨机，它的材质，功率，还有果肉进料的口的大小不一样，在购买的时候要买功率大的，放果肉的入口大的压榨机。优点：对水果的大小没有太高的要求，在压榨的时候速度是很快的，榨一个水果只要几秒钟就可以了，炸出来的果浆没有浑浊物。缺点：噪音大；出浆率不怎么多，榨出来的果渣还是比较潮，有浪费存在，针对果浆含量比较少的水果或者是蔬菜，它是炸不出来果浆的。1.3 国内压榨机的市场调查到本世纪，现代人对于食品的营养，新鲜要求是更高了，尤其是自从奶粉事件之后，还有国家取消了2008免检产品，人们对于食品安全的忧虑是越来越高，有相关部门进行市场调查，我们国家的人群对于食品有着自己的安全理念，也就是自己做的才是最安全的，最健康的，每天喝一杯果浆，不仅有益身体健康，对老人，还有小孩来说，可以吸收更多的影响。随着这些年生活水平的提高，很多家庭都购买了压榨机，现在人们喝鲜榨果浆比喝饮料要多得多，所以说压榨机的市场前景是非常好的。有专家预言，中国未来五年小家电的增长份额会在百分之八到百分之十四。中国的经济水平越来越高，人们对于生活质量的要求也越来越高，所以说果浆压榨机的市场还是比较看好的。1.4 国内外压榨机的研究现状上世纪八十年代，我们国家开始了工业化的进程，因为生产的压榨机技术都比较差，核心技术都在国外。螺旋压榨机在当时是我们国家生产的主要类型，榨果浆的时候出浆率只有百分之六十，跟国际先进水平相比，要低百分之二十，在果浆加工单位，所有的机器都是从国外进口回来的，所以说工厂的成本是非常高的，不过效果确是很好的。因为果浆的生产规模有限，再加上国内当时的消费水平不高，还有生产企业的经济实力没有那么强大，所以当时那样的现状保持了十五年。之后获知行业的整体国模一直没有太大的变化，到了上世纪九十年代开始，水果的产量是越来越多，市场都快要饱和了，卖水果成了一个大难题。另外，国家的经济水平提升了，人们的生活水平也提升了，果浆这样一个新行业进入到了人们的视线当中，并且发展是非常迅猛的。现在，果浆加工行业已经转向产业化的发展了，一些大公司现在开始开发国际市场了，不过我们国家的压榨机生产水平跟国外比还是比较差的，一些关键设备还是要从国外进口。因为容量大，通用性好，出浆率也比较高，产品的质量也不错，中国的果浆加工厂一般都进口布赫液压万能的压榨机。据资料显示：在发达国家的家庭厨房里面，用的比较多的压榨机有搅拌机，压榨机等等，这些小家电的保有量已经超过了百分之八十，而我们国家还没有到百分之十，所以说，小家电在我们国家还处在初级阶段，潜力是非常大的。果浆机在发达国家的发展时间是比较长的，属于基础产业，技术是非常先进的，高科技的装本，这样它的生产效率是很高的，耗费的能源也比较少一些，浪费可以少一些，果浆的口感还有营养保持的都蛮好的，果浆的质量就更好了。国外的果浆加工机已经发展了一百多年了，现在是一个非常完整的产业链，而且生产规模比较多，加工手段是非常先进的，加工机器也是很先进的，看一个压榨机的加工工艺好还是坏，主要在于榨出来果浆的好坏，压榨机的好坏，果浆的好坏有很大的影响，对加工成本还有企业的效益有很大的影响。所以说，对于压榨机的工作特性要非常清楚，在选择机器的时候才能满足实际生产的需要。为了将压榨机的加工水平提高，那么果浆加工行业在这样的背景下发展的就很快，这就解决了水果市场饱和的问题。现在我们国家经济发展的很快，市面上压榨机的种类是比较多的，不过很多的设计方式，还有加工技术，检测手段都比较差；不管是产品的质量，还是产品的外观，跟发达国家相比都差好多。还有，我们国家使用的材质，质量是不稳定的，这样导致生产出来的压榨机的质量也没有国外好。现在市面上生产的压榨机有的价格还是比较高的，对于消费者来说不大愿意购买，还有一点是压榨机的通用性不好，另外出浆的效率不高，还有果浆里面还有很多果肉。所以说，现在要生产一款出浆率高，果浆清澈的压榨机才能满足消费者的需求。1.5 压榨机的发展前景现在我们国家市面上的压榨机的出浆率都不高，果浆也不清澈，所以对于压榨机的构造要进行改进，将压榨机的技术要提高。所以，研制新的压榨机，一定要将它的工作效率提高，另外出浆率要提高，这样对于现在的这些压榨机来说才是改善了质量。另外，压榨机在进行操作的时候要简单一点，对于不同年龄层次的人要都可以使用，在操作时候安全性要高，不过机器的经济效益要全部都考虑之后，机器要安全性能好，可靠性高，用起来方便才行。在这些要求都满足了，压榨机的标准要进行程序化，系列化，使用的零件是通用的才可以。按照政府部分的统计显示，食品行业现在已经发展的很快，对机械行业的发展也产生了巨大的影响，有关数据显示，在上世纪末的时候，我们国际生产的食品机械已经超过了两千三百了，现在它已经是前十大产业之一了。5第2章 总体方案的设计与确定2.1 整体结构及工作原理的设计与确定2.1.1 整体结构的设计与确定双螺旋压榨机的机壳是用筛板做成2个圆筒形交错而成，筒内平行安装2个螺旋轴，螺旋轴的螺旋导程从进料到出料由大变小，螺旋间的容积从进料口到出料口逐渐减小，两个螺旋轴的螺旋叶片相互交叉啮合。葡萄从进料口进入，在双螺旋的推动下向出料口运动，在运动的过程中，由于螺旋间的容积逐渐减小，葡萄受到挤压，葡萄汁被挤压出来从机筒的筛孔中流出，而压榨后的皮渣则由螺旋推动到出料口中出来。整个设备包括：支撑机构、动力机构、减速机构、传动机构、进料机构、压榨机构、筛筒机构、排渣机构。1、支撑机构支撑机构采用铸铁铸造成型，去应力之后再进行相关精加工。2、动力机构采用电机驱动，电机驱动具有高效、节能、清洁、噪声低、振动小、寿命长、维护方便、起动转矩大等优点。3、减速机构考虑机架的尺寸空间和位置设计，减速器拟定采用圆柱齿轮减速，达到将电机速度降低和增大扭矩的目的。4、传动机构采用一对相同齿轮通过联轴器与减速器连接，使得两螺旋轴能够有相同的转速和相反的转向从而达到压榨和物料传送效果。5、进料机构进料口采用锥形结构，上大下小，可以有效加强物料的输入效率和防止溢出。6、压榨机构压榨机构采用断开式双螺旋向外反向旋转压榨，同时起到物料运输排除效果，螺旋轴的螺旋导程从进料到出料由大变小，螺旋间的容积从进料口到出料口逐渐减小，两个螺旋轴的螺旋叶片相互交叉啮合。葡萄从进料口进入，在双螺旋的推动下向出料口运动在运动的过程中，由于螺旋间的容积逐渐减小，葡萄受到挤压，葡萄汁被挤压出来从机筒的筛孔中流出，而压榨后的皮渣则由螺旋推动到出料口中出来。具体结构见图2.1螺旋啮合图。 图2.1 螺旋啮合图7、筛筒机构采用双圆筒交错形式，由筛板焊接而成。具体机构见图2.2筛筒机构简图。图2.2筛筒机构简图 1、上下机筒连接螺栓；2、机筒加强法兰；3、上半机筒；4下半机筒8、排渣机构通过压力调节手机轮调节出口大小，从而控制排出量达到调节压力的效果。通过上面的设计和研究，本次设计的压榨机其结构见图2.3和图2.4。图2.3 压榨机结构简图1、电机2、减速机3、传动齿轮4、进料口5、筛筒6、螺杆7、机架8、调节手轮9、压力调节阀图2.4压榨机外形结构图2.1.2 工作原理的设计与确定由图2.3可知：这个压榨机的组成部分是机架，螺杆，筛筒，电动机等等。双螺旋压榨机的机壳是用筛板做成2个圆筒形交错而成，筒内平行安装2个螺旋轴，螺旋轴的螺旋导程从进料到出料由大变小，螺旋间的容积从进料口到出料口逐渐减小。2 个螺旋轴的螺旋叶片相互交叉啮合。葡萄从进料口进入，在双螺旋的推动下向出料口运动，在运动的过程中，由于螺旋间的容积逐渐减小,葡萄受到挤压，葡萄汁被挤压出来从机筒的筛孔中流出，而压榨后的皮渣则由螺旋推动到出料口中出来。出浆率是大还是小，只要将筛筒还有螺杆锥形部之间的缝隙大小改变了就可以了，空隙大小变了，那么螺杆的压力就会变了。空隙大，则出浆率小；空隙不大，那么出浆率就变大了，但是果浆不清澈。2.2 螺杆部分的设计与确定通过两头的轴承，压榨螺杆就支撑在机架的上面，在进行压榨工作的时候，果肉在圆筒筛里面进行旋转动作。为了要让葡萄进到压榨机后收到螺旋式的挤压，螺杆螺距顺着进料斗的这个方向慢慢的变小。根据螺杆螺旋直径的大小来进行分类，有等径，还有变径这两种，按照螺杆螺距来进行分类，有等距，还有变矩两种。针对论文里面的设计来进行分析，使用的螺杆是变径，变螺距的。这种形式的可以通过将容积变小慢慢将压力变大，螺杆上的螺旋有三段，一段是喂料的，它的直径是没有变化的，不过螺距是慢慢变小的，它是用来将果肉输送进去的，对果肉进行一开始的挤压；第二段螺杆是用来进行压榨的，它的直径顺着轴的方向进行改变，螺距越来越小，对果肉的挤压就越来越大。2.3 螺杆直径和螺距的设计2.3.1 螺杆转速的确定因为这个螺杆在挤压的时候是类别挤压，不需要很快的速度，那么速度是很慢的，通过同类型产品的参考确定n=108r/min2.3.2 螺距的确定因为螺距是越来越小，所以确定第一段螺距就是t=76mm。则葡萄的移动速度为：v=查阅资料按照下面的公式来算螺旋压榨机的产能：G=3600Fv (kg/h)其中：F螺杆送料的断面面积(m2)；物料的密度，取=400kg/m；充填系数，取=0.6。G生产率，取G=4200kg/h将参数代入公式可得：4200=3600F0.144000.6，求得：F0.0347(m)按照算螺杆螺旋送料的时候断面的公式：F=式中：d螺杆送料的断面外径(m)；d螺杆送料的断面内径(m)；由内径强度校核d=0.09m；将所得数据导入得：d0.2287m取螺杆送料的断面外径d=0.24m。2.4 电动机的选择与确定2.4.1 电机功率的计算压榨机在进行工作的时候耗费的能耗有两点：挤压力量消耗功率；物质消费能力。设压榨物料所消耗的功率为P：P=(1+2+3+Z)=7645W式中：相邻螺距大小之差；Z螺距数量物料所受到的最大压力设使物料移动所消耗的功率为P：P=m=(W)式中：m物料质量kg；物料运动时间s。而=G(生产能力)，v=P=83.3w则消耗的功率为：P=8587w式中：传动效率。一般取0.8-0.9。这里取较大值为0.9。2.4.2 电机转速的确定旋转轴速度：n=108r/min，本次涉及到的传动有传动比为1的圆柱齿轮传动和减速器传动，初步确定减速器的传动比大小是9，那么确定的电动机转动速度大小就是：9x108=972r/min。2.4.3 电机型号的确定电动机是选择最多的驱动机构，而且现在电动机的研制都已经标准化而且系列很多。在实际的工作中要根据不同的情况，来选择适用于不同环境的电动机的类型，包括电动机的具体数据，款式，功率等等，然后，再来确定它的型号。电动机有两种，一种是直流的，一种是交流的，一般情况下，交流电只是在工业领域里面使用。在交流的状况下电动机还有两种，一种是异步的电动机，还有一种是同步的电动机。对异步电动机进行分类，有笼型电动机，还有绕线型的电动机，电动机的种类非常多，用的最多的就是笼型异步电动机。结合论文中的电动机工作环境，工作位两班倒，负荷中等，冲击力也相对中等，工作环境比较整洁，使用的电源是三相电。确定使用的电动机的电压是三百八十伏的，是Y系列的，是三相电的笼型异步电动机。Y系列电动机，它的使用范围都是比较一般的，并且是全封闭的，自扇冷式的笼式三相异步电动机。在进行安装的时候，它的大小，还有功率的大小都满足IEC的标准，这个电动机外壳进行防护的时候等级是，对它进行冷却的时候用的方法是IC411，不间断的进行工作的。可以用在对动力没有特别要求的机器上。Y系列电动机在工作的时候效率是很高的，并且也不耗费太多的能量，堵转转矩是比较大的，噪音不大，产生的振动小，在工作的时候非常安全，可靠性高。Y80315电动机符合Y系列（IP44）三相异步电动机技术条件JB/T9616-1999。Y355电动机符合Y系列（IP44）三相异步电动机技术条件JB5274-91。Y80315电动机采用B级绝缘。Y355电动机采用F级绝缘。额定电压为380V，额定频率为50Hz。功率3kW及以下为Y接法；其它功率均为接法。电动机运行地点的海拔不超过1000m；环境空气温度随季节变化，但不超过40；最低环境空气温度为-15；最湿月月平均最高相对湿度为90%；同时该月月平均最低温度不高于25。查阅有关资料，确定电动机的型号是Y160L-6。它的具体数据在下面表格2.1里面都展示出来了，那么这个电动机的额定功率大小就是11kw，=970r/min，机器的重量139kg。表2.1 Y系列的技术参数表型号额定功率 额定电流 转速 效率 功率因数 堵转转矩堵转电流重量额定转矩额定电流kWAr/min%COS倍倍kgY90S-60.752.391072.50.72.05.521Y90L-61.13.291073.50.72.05.524Y100L-61.5494077.50.72.06.035Y112M-62.25.694080.50.72.06.045Y132S-637.296083.00.82.06.566Y132M1-649.496084.00.82.06.575Y132M2-65.512.696085.30.82.06.585Y160M-67.51797086.00.82.06.5116Y160L-61124.697087.00.82.06.51392.5 减速器的选择与确定2.5.1 减速器传动比的确定通过上面的计算，确定了电动机的转速为970r/min；螺杆的转动速度为108r/min。能够确定总的传动比为2.5.2 减速器型号的确定参看同类型产品，本次选择的减速器，采用沧州巨祥减速机有限公司生产的ZLY齿轮减速机。ZLY齿轮减速机型号有：ZLZ112圆柱齿轮减速机，ZLZ125圆柱齿轮减速机；ZLZ140圆柱齿轮减速机；ZLZ160圆柱齿轮减速机；ZLZ180圆柱齿轮减速机等等。本产品是按国家标准JB/T8853-2001生产的外啮合渐开线斜齿圆柱齿轮减速机。本产品广泛应用于冶金、矿山、起重、运输、水泥、建筑、化工、纺织、印染、制药等领域。减速机适用范围如下：1、高速轴转速不大于1500转/分。2、齿轮传动圆周速度不大于20米/秒。3、工作环境温度为-4045，如果低于0，启动前润滑油应预热至0以上，本减速机可用于正反两个方向运转。具体结果见图2.5 ZLZ齿轮减速机外形图图2.5 ZLZ齿轮减速机外形图考虑到前面已经计算了减速器的传动比为9。本次涉及选择ZLZ180圆柱齿轮减速机，具体参数见表2.2和表2.3。表2.2 ZLZ齿轮减速机规格及参数对照表规格ABHai=6.311.2d2(m6)2L2b2t2d1(m6)1L1b1t1112385215265192243614182748821921451.51254252353092152842157831558219716591404752453352403258185103565105230186916054029037527238581981041751052452079.51806003204353054282232124585130285229020066535548934048822471451.5951303002510022475539051538448822671451.51001653552810625083045059443060105315186411016538028116280920500670480651053401869130200440321373151030570780539751053652079.514020047036148355115060087060585130410229017024053040179400128069096868090130440259518024056045190450145075010657651001655152810622028064050231表2.3 ZLZ齿轮减速机安装尺寸对照表ZLZCm1m2m3n1n2e1e2e3h地脚螺栓孔重量kg润滑油量Ld3n11222160180438575.592134125156603125251802004510077.5981531401569431402520021047.5112.585106171160151056160322252455812010312618818018.5615585180322502756013511013420920018.51851152004028030065155117.5148238225242601652.5.3 减速器装配形式的确定通过机械设计手册的查阅，能够知道本次设计的减速器其装配形式有以下9种，具体见图2.6减速器装配形式。图2.6 减速器装配形式通过对总体方案的分析，确定本次设计的减速器其装配形式采用I型。30第3章 齿轮传动的设计与计算3.1 齿轮传动设计要求的确定电动机转动的速度在带轮的速度降低下来以后还是很快的，主轴转动的慢，产生的扭矩也没有多大。选择在带轮减速之后加装一对斜齿轮减速机构不仅可以增加主轴电机的转速范围，还可以增加其低速扭矩，也就是增加铣床的加工能力。采用一对相互啮合的斜齿轮还有承载能力大，传动平稳，传动比准确、效率高，结构紧凑，寿命长等特点。按照闭式软齿面齿轮齿面接触强度设计齿轮，按齿根弯曲强度校核。设计过程如下：我们使用的传动是齿轮传动，这种传动是在机械的工作里面用的最多的一种。它的优点是传动的时候工作的效率是很高的，而且工作起来比较可靠，使用的年限也比较长，传动比很准确，它的结构是比较紧凑的而且使用的领域很多。我们要进行齿轮传动的话，要达到几点要求。1、在进行传动工作的时候稳定，在每一个瞬间的传动比是不能改变的，对于钢筋的冲击要小一点，震动也要小一点，噪音要尽可能的降低，在运动的时候精确度还要高。2、设备本身的额定承载的负荷要大一点，这个设备的体积不大，重量也不重，齿轮的强度要比较高，耐磨的性能要好一点，要能够达到我们设定的工作年限。我们在对齿轮进行设计的时候，我们只要设计的比较合理的，制作齿轮的材料还有在进行热处理的时候我们的选择正确，加工出来的产品质量过关，而且精度也很高，这样就能达到了我们预期的效果了。3.2 齿轮材料的确定我们根据如果齿轮失效了是个什么形式可以知道，我们在设计齿轮进行传动的时候，应当让我们齿轮的表面的耐磨性高一点，而且要能够抗腐蚀，还有抗胶合等等，并且齿轮的根不能容易断。于是在确定齿轮的使用材料的时候，这个材料的硬度一定要高，韧性也要达到要求。因为机器在工作的时候受到的冲击是中等的，查阅了材料力学和热处理的资料后，我们将选取45钢作为2个齿轮的材料。3.3 齿轮精度等级的确定对他的表面进行调质处理，所以我们选择的精度就是八级。3.4 齿轮热处理方法的确定齿轮的原材料要进行调质处理，这个材质的硬度范围是在；3.5 齿轮表面接触强度设计1、确定各参数数值齿轮传递的扭矩；齿宽系数；初选载荷系数；弹性区域系数；节点区域系数；接触疲劳强度极限；小齿轮应力循环次数式中 n1齿轮转速，r/min，取；j代表的是齿轮转动一圈，相同的一个齿轮的面进行咬合的次数，在这里设定为j=1；Lh齿轮的工作寿命，h，。大齿轮应力循环次数那么这两个齿轮的接触疲劳寿命系数；确定安全系数，那么这两个齿轮之间的许用接触应力故选=513MPa设计齿轮；2、初算齿轮分度圆直径d式中；3、对进行修正载荷系数式中为使用系数，=1；为动载系数，=1.03；为齿间载荷分配系数，=1.2；为齿向载荷分配系数，=1.08。按K值修正将模数确定下来，确定下来标准模数的数值m=3mm；取齿轮的齿数为106。4、齿轮主要参数计算中心距；齿轮之间的宽mm。第4章 螺旋轴的设计与计算4.1 螺旋轴材料的确定对于轴的结构进行设计的时候，就是按照在轴上面安装零部件，还有对这些零部件进行定位还有制造轴的时候的工艺等等，要把轴的形状还有大小都确定下来。假如说轴的结构设计的不是很合理的话，这个轴的工作能力就会降低，而且工作起来不是很可靠，不仅有这些，轴在制造上花费的资金会更多，而且装起来也会复杂。对轴的工作能力进行计算的时候，算的主要就是这个轴的强度是多少，刚度是多少，还有稳定性是多少等等，在大部分的情况下，轴的工作能力越强，轴自身的强度就越大。下面先对主轴的主要参数进行相应的计算：轴的材料选择和最小直径估算这个轴主要的材料就是碳钢还有合金钢。这个轴是毛坯的时候用的是轧钢圆钢和锻件，有的材料是直接就用的是圆钢。从造价上来说，碳钢的价格要比合金钢的价格便宜，而且碳钢的敏感性也没有合金钢的高，所以可以进行热处理或者是用化学热处理的方法来增加它的耐磨性还有抗疲劳，所以在生产轴的时候用的比较多的这种材质，其中最为常见的是用45钢。合金钢相对于碳钢来说，它的力的性能还有淬火的性能都比碳钢的要好，所以如果传送的动力很大的时候，同时还要体积小，重量小，轴的耐磨性又好，工作的环境又是比较极端的高温或者是低温，这个时候的轴一般情况下是用合金钢。如果说轴的应力是比较低的话，从成本上来考虑，多数情况下使用的碳素钢的强度是比较低的，比方说Q235-A钢等，有的时候也会选择比较优质的碳素钢，举个例子四十五号钢，通常对材料进行热处理的时候按照毛坯供应的热处理来进行，在图样上不需要在提出别的要求了。如果的轴的应力比较高的话，一般情况下用的材质是调质钢，调质钢在很多时候含碳的比例都是在，是碳素结构钢，合金结构钢，也就可以说明调质钢都需要进行调质处理。调质处理后得到的是索氏体组织。调质钢的钢种很多，比较常见的有45Mn2等，这种材质的钢的强度在经过调质了以后都变好了，但是它们的淬透性能是不好的，不能够得到比较均匀的物质，强度也是很低的，正常用的话都是用在生产比较小，应力也比较低的轴的上面。设计的轴，经过比较综合的思考以后，还是选择使用45号钢。轴上面各个部位的长度的长短和直径确定，是通过确定轴上面零件确定制造，装置，和拆卸的，这样他们的尺寸就出来了。同时对于主轴来讲，一般安装步骤是：第一步、最中间的转动的地方；第二步、将轴安放在箱体上面；第三步、进行端盖的安装（轴承）；第四步，安装轴承以及轴承座安装。通过上面的讲述：螺旋压榨机的关键零部件就是螺杆，使用的是不锈钢铸造出来的，还要进行精加工才能完成。4.2 螺旋轴最小直径的估算通常来说，进行设计的时候不能根据轴所受到的载荷来确定每一段轴的直径大小。轴上各直径要的轴段直径以及轴上承受力的大小是密不可分的。在初定各段直径的时候一般不晓得支反力点作用在哪里，因此也就很难认定弯曲距的数值和具体位置。在从事设计工作之前，在设计各轴段结构的时候，一般还是能够计算的出来轴上的转动距的。故，初定轴径。一开始算轴的直径的时候，如果直径最小的地方有键槽，那么这个键槽对轴强度大小的影响还要考虑进去。在这个轴的截面上有一个键槽的时候，直径就变大百分之五到百分之七，在轴的截面上有两个键槽的时候，直径就变大百分之十到百分之十五。值由所引教材表确定，取。按扭转强度来初步确定：查表之后确定轴的材料使用的是正火处理的四十五号钢，=650M，查资料厚确定A=110，那么：其中功率，n=108r/min=1104.3 轴上零件的周向定位的确定按由机械设计手册查得平键bXh=16X10(GB109579)，加工键槽的时候用的是铣刀，长是五十五毫米，跟它配合的标准是K/h6，滚动轴承在跟轴定位的时候标准是K6h7。4.4 圆角半径值的设计轴肩这个地方圆角的半径大小是r=2.5mm，这个轴两头的大小大小都是。4.5 按弯扭合成条件校核轴的强度1、轴的计算图4.1 轴的计算简图2、算出来轴上面受到的作用力3、轴垂直面内所受到的支反力R=NR=F-R=2466-759=1707N4、画出弯矩图轴上BCD三点的弯矩M=M=0M=R=759200=151800Nmm5、画出扭矩图T9550000=9550000=271053Nmm6、作当量弯矩图B点：M=aT=0.59271053=159921NmmC点：M=310666NmmD点：M=04.6 螺旋轴强度的校核按照下面的公式来校核轴上面受到的最大的当量弯矩强度： 查阅有关资料之后，确定=600MPa碳钢，确定对称循环应力的许用应力大小就是 =55MPa9.06MPa，所以是非常安全的。第5章 其他零部件的设计、计算与选择5.1 筛筒部设计与确定在筛筒上有很多的圆筛孔，筛孔里面过滤出来的就是果浆。筛孔的设计主要参数：筛孔的大小与分布的密度。因为果浆要从这个筛孔里面过滤出来，所以筛孔是越大越好的。不过，要注意筛筒会受到螺杆转动时候的压力，这个压力是很大的，所以说这样的话孔隙率不能太过大了。具体结构见图5.1筛筒。图5.1筛筒选取筛孔的直径：在确定筛孔的时候，先要对物料的颗粒进行考虑，物料颗粒比较大的时候，筛孔也要大一点，这样一来汁液排出来的时候就比较简单了。不过，筛孔也不能太大了，不然的话，物料的损耗也就比较大了；物料的颗粒比较小的话，筛孔的直径也要小一点，不过太小也不行了，因为太过小了，就会出现堵塞的情况，没有办法让汁液从筛孔里面排出来。圆筒筛用的是不锈钢板，型号是lCrl7Ni2，它的厚度是两毫米，那么孔的大小就是两毫米，跟它靠在一起的孔之间的距离也是两毫米。圆筒筛的内径为240mm。长为578mm。要想清洗起来方便一点，后期维修也方便一点，它可以分为两个部分，一个是上，一个是下，在禁锢的时候用螺栓来进行。5.2 轴承端盖的设计与计算5.2.1 端盖材料的确定选用HT150。选择使用的端盖是凸缘式，这样一来对间隙进行调整的时候是非常方便的，密封的时候性能也比较好。要对轴承的间隙进行调整，在端盖还有轴承座的中间放一个调整的垫片，这样一来密封就可以实现了。轴承端盖简图如下图5.1。图5.2 轴承端盖5.2.2 凸缘式轴承端盖各尺寸计算D0=D+2.5d=120+2.512=150mmD1=D-(10-15)=120-(10-15)=105-110mm，取D1=110mm。D2=D0+2.5d=150+2.512=180mme=1.2d=12.5mmme=12.5mm，取m=28.5mm5.3 轴承的选择与确定在进行轴承的选用和选择的时候，首先要作的就是依据相应的型号了解它所受载荷的方向，所受载荷的数字的大小，转动的速度、工作环境的影响等等一系列的指标。通过查阅资料后晓得，在转动的速度比较高，并且所受的载荷比较的小的地方，应该选用以点接触的球轴承作为选取的对象；如果安装轴承的地方其承受的载荷或者力比较的大，转动的速度又比较的小的时候，应该选用以线进行接触的滚子轴承；如果安装轴承的地方是既承载轴线方向的力又承受直径方向上的力，那就应该选择以线接触的圆锥滚子轴承否则是以点接触的轴承；还有一种情况就是轴线方向所受的力比较的大，直径方向受的力比较的小。角接触轴承兽兽的是双向轴的负荷，并且极限转动的速度是很快的，并且精度也是很高的，从成本上来思考，深沟球轴承跟滚子轴承相比较，是要便宜点的，按照轴的大小，查阅有关资料，确定角接触球轴承的型号是S7，确定下来轴承的型号，就是7012AC.。尺寸d=60，D=95，B=18。1、轴承的预紧预紧的意思就是把轴承撞到座和轴的上面以后，通过一定的方式让里面滚动的物体和里面还有外面的全之间保持压紧的状态。对轴承进行预紧的目的：在支撑的时候刚性更好，震动和噪音能够有效的降低，也要防止滚动体因为惯性在圈内和圈外进行滑动。2、轴承的安装和拆卸在的轴承没有进行破开的时候必须要按照轴的方向进行安装还有拆卸，应该最先选择使用里面的圈还有外面的圈来把轴承分开。在的轴承在长一点的轴上面安装的时候，为了能够方便进行安装，选择圈里面的孔是1：12的。3、经济性要求对轴承的价格进行比较，正常情况下深沟球的这种轴承价格比较低，磙子轴承比球轴承的价格要高一点。轴承的精度高的话那么价格就更高。在选使用什么轴承的时候，需要仔细的对轴承的价格进行了解一下，在满足各种需要的前提，尽量使用成本低的。这篇论文里面的密封就是对轴承的密封，在进行密封的时候用的是毡圈来进行的，这样能够有效的防止灰尘进到轴承里面，让轴承始终保持干净。使用毡圈来对轴承进行密封主要是因为这样的密封装置结构非常的简单，成本也很低而且使用的范围非常的广泛，是用矩形毡圈装在梯形槽然后产生径向压力来达到密封的效果的。5.4 键的选择与确定5.4.1 键联接的概述轴还有带毂的零部件上用到键还有花键，键的作用是进行固定，将转矩传递出去的。有的时候，键还可以对轴向进行固定，还能将轴向力传递出去；有些则能构成轴向动联接。键这个零件是符合国家标准的，有两种类型：1)平键和半圆键，他们之间的连接是松连接；2）斜键，构成紧联接。1.平键和半圆键联接平键联接键的侧面是工作面。在完成任务的时候，键跟键槽之间相互挤压，将转矩传递出去。根据使用的途径不一样，可以分为普通的键，导向键还有滑键。普通平键，它进行的联接是静联接，根据键的结构不一样，可以进行分类，一个是A型的，就是圆头的，一个是B型的，就是方头的，还有一个是C型的，就是一头方一头圆的。在轴上面用键槽铣刀就使用A型的，在将这个槽洗出来的时候，在里面固定键的效果是比较好的。不好的地方就是，在这个键头顶上的侧边跟轮毂上的键槽没有碰到，所以这个键的圆头这个地方没有完全使用，这样一来在这个轴上面顶头这个地方应力是很大的。平头的平键就么有这些不好的地方，但是太大的键应该用螺丝固定起来，防止出现滑脱的现象。导键联接和滑键联接，他们的连接都是动态的，都是可以进行移动的。导键根据内部结构不一样可以进行分类，有圆头的，也有方头的，固定在轴上都是通过螺钉来实现的。半圆键联接半圆键是用来进行静连接的，在这个键侧边的面，是进行工作的这个面。这种类型的键连接好的地方就是工艺性好，不好的地方就是在轴上面的键槽是很深的。它连接的都是比较小的载荷，当然也可以用来连接锥形轴的。2.斜键联接楔键联接在这个键的上边的面，还有下边的面都是工作的面，这两个面都跟毂还有周上面的键槽紧紧