电压力锅设计－机械.doc

第 10 页 共 16 页目 录绪论 3第一章 压力锅的工作方式和安全使用4 11、自动压力电饭锅工作方式和工作过程 4 1.2、电饭锅工作方式 51.3、压力锅工作方式 5 1.4、压力电饭锅工作方式 51.5使用压力锅的安全常识 5第二章 自动电压力锅的结构特点 72.1结构特点 7 第三章 自动电压力锅参数设置 83.1 锅体结构设计参数 83.2 锅本体设计计算 8 第四章 压力锅安全及性能要求 9 4.1 工称工作压力 9 4.2 安全压力 9 4.3 破坏压力 9 4.4 开合盖安全性 9第五章 自动电压力锅工作原理 10第六章 传感器选用及参数选择及相关控制系统原理简介10 6.1压力控制方法的选择 10第七章 结束语 11毕业设计小结 12致谢信 13参考文献 14绪纶摘要：本文主要介绍了压力电饭锅加热线圈加热时间、温度的控制以及经过压力控制数学模型程序运算后达到所需的压力，实现普通压力锅和电饭锅两者功能的综合利用。关键词：电压力锅 电饭锅 普通压力锅和普通电饭锅是两种常见的家用电器，都是为了加工食用物品，两者在结构、功能、使用方法上有相似之处，也有不同之处。首先是两者加工原理、方法和范畴的不同。普通压力锅采用密闭容器加热后形成高压，而食物在高压下易于成熟的原理，主要适用于解决难加工食物的加工（主要是肉类食品），加热到一定时间后撤火保压，一定时间后加工结束，即可食用；普通电饭锅是在常压容器下，对食物直接进行加热加工（主要是易加工的谷类食品），主要加工成饭的形式，其加热过程分为两个阶段：加热到设定的温度后保温，保温一定时普通压力锅和普通电饭锅是两种常见的家用电器，都是为了加工食用物品，两者在结构、功能、使用方法上有相似之处，也有不同之处。首先是两者加工原理、方法和范畴的不同。普通压力锅采用密闭容器加热后形成高压，而食物在高压下易于成熟的原理，主要适用于解决难加工食物的加工（主要是肉类食品），加热到一定时间后撤火保压，一定时间后加工结束，即可食用；普通电饭锅是在常压容器下，对食物直接进行加热加工（主要是易加工的谷类食品），主要加工间后，加工即可完成。其次是两者加热热源及其相应的加热时间的不同。压力锅主要采用燃气加热，加热温度高而加热时间短；电饭锅为电加热，加热速度慢而加热时间相对较长。对两者进行比较后可以发现：一方面，两者在功能上具有一定的延续性，即压力锅是电饭锅功能的延续；另一方面，两者在功能上又具有一定的兼容性，即压力锅能完成电饭锅的某些功能，而电饭锅也能完成压力锅的某些功能。实际使用中由于两者设计时功能的侧重点不同，各自有了一定的分工，在结构、使用和功能上有了一定的区别，因此将二者的优点结合起来形成一个整体，不失为一种好的设计思路 普通压力锅和普通电饭锅是两种常见的家用电器，都是为了加工食用物品，两者在结构、功能、使用方法上有相似之处，也有不同之处。对两者进行比较后可以发现：一方面，两者在功能上具有一定的延续性，即压力锅是电饭锅功能的延续；另一方面，两者在功能上又具有一定的兼容性，即压力锅能完成电饭锅的某些功能，而电饭锅也能完成压力锅的某些功能。实际使用中由于两者设计时功能的侧重点不同，各自有了一定的分工，在结构、使用和功能上有了一定的区别，因此将二者的优点结合起来形成一个整体，不失为一种好的设计思路。使用电压力锅不仅能缩短做饭时间，而且高压杀菌及保持饭菜的原汁原味，尤其适宜炖肉、炖鱼和煲骨汤，其鲜美酥软程度非一般炊具所能比，其根本原因是: 1)电压力锅利用电加热产生35-85 kPa气压以提升锅内温度，从而使锅内温度高达124C。2)使用电压力锅，不受外界气压的影响。在海拔较高的高原地区，同样保持良好的使用性能。3)电压力锅在烹饪过程中，锅内液体不会溢出锅外，而且具有自动保温和定时切断电源等功能。4)电压力锅配置有浮子阀、排气阀、安全阀、防堵罩、超温熔断器等装置，防止由于锅内温度过高而爆炸，使用安全可靠。5)使用双层锅体，保温性能好。内锅采用2-3mm特厚不锈钢制成，机械性能优，传热均匀，内锅壁涂覆不粘层，烹饪食品不会烧焦且易清洗第一章 压力锅的工作方式和安全使用1.1、自动压力电饭锅工作方式和工作过程按下启动按钮，单片机上电自检，检测各传感器、加热元件、开关状态是否正常，不正常则发出报警，正常则可以输入压力、总工作时间等参数，确认后则接受压力、温度传感器检测的压力、温度初值（也是外界温度），作为程序控制的原始数据储存到单片机的RAM中。此时单片机接通电磁开关，主加热线圈开始加热；此后每15秒检测压力、温度实时值3次，据此计算压力、温度的变化速度和加速度值（也是确认选择的工作方式的依据），进一步计算出此次所加工食物需要的能量值，同时根据总工作时间分配总加热时间和总保温或保压时间。每次计算出的结果可能是不一致的，取5次运算平均值作为确定值；然后根据选择的工作方式进行加工，时间到则发出保温或保压信号，导通双向可控硅，保温线圈开始工作。12、电饭锅工作方式在电饭锅工作方式下，手动泄压阀打开，压力值为默认值。当加热盘温度达到70时，切断主加热线圈，接通次加热线圈进行保温，使被加工食物充分吸收水分，一定时间后切断次加热线圈，再次接通主加热线圈继续加热，直到加热盘温度达到103后保温（切断主加热线圈，接通次加热线圈），当加热盘温度下降到70时再次加热，103再保温，直到总加热时间终了。为保证安全加工，以温度为安全标准，温度超过105时则切断电源，如果温度传感器失效，单片机在5秒内检测不到压力和温度信号时也切断电源。13、压力锅工作方式在压力锅工作方式下，泄压阀闭合，压力值为设定值。压力达到设定值的75%时，切断主加热线圈，接通次加热线圈进行保温，使被加工食物充分均匀温度和分解，一定时间后切断次加热线圈，再次接通主加热线圈继续加热（可能不止一次），直到加热盘温度达103后保温保压（切断主加热线圈，接通次加热线圈）。如果压力值或温度值没有达到设定值，则进入保温状态；如果压力已接近或达到设定值，则直接切断电源；当加热盘温度下降到70时再次加热，循环以上过程，直到总工作时间终了。为保证安全，以压力为标准，单片机在5秒内检测不到压力和温度信号时也切断电源。14、压力电饭锅工作方式当泄压阀未打开，又没有输入一定的压力值时的工作方式。单片机在工作开始后会根据压力变化速度和加速度值判断所选择的工作方式并确认。以上情况时则按压力锅工作方式工作，以保证加工过程的安全。15使用压力锅的安全常识：（1）压力锅的使用寿命为什么限定8年？ 压力锅使用多年后，经高温高压，铝合金晶体的结构会发生一定的变化，材质边疏松，强度下降，但这些变化很细微，一般肉眼难以察觉。针对上述情况，国家规定压力锅使用年限按每天1小时计算，其使用寿命为8年。（2） 什么压力锅要在排气管冒气后再扣上限压阀？一是冷锅直接扣上安全阀后，冷气排不出去，食物不易松软，二是如直接扣阀，不易发觉排气管是否通畅，且冷锅扣阀容易引起保险装置被堵塞。所以，几乎所有压力锅厂均要求用户在排气管冒气后在扣限压阀。（3） 力锅为什么不能干烧？ 压力锅和其他家庭炊具不一样，它要承受较高的工作压力，并通过锅盖与锅身的锅牙强度来承受这些压力。有些消费者不了解这些情况，将压力锅用语烙饼，爆米花或不小心煮干锅内水分引起干烧，使铝材变软，锅牙强度达不到规定的要求安全性能下降。所以压力锅不允许干烧，不小心严重干烧后的压力锅就不能再作为压力锅使用。（4） 压力锅限压阀排气后能否继续用大火烹饪？不宜用大火继续烹饪，压力锅限压阀稳定排气后应关小火源，这是因为继续使用大火锅内会剧烈沸腾，容易堵住排气管，同时也浪费资源，待限压阀排气后，改用小火，使用小火保持限压阀间歇排气，同样可以保持锅内压力不变，不会应小火延长烹饪时间。（5） 开合盖安全装置是怎样起安全作用的？安全板，弹簧手柄，止开阀共同完成合盖安全功能。当锅内有5KPA以上压力时，由于止开杆没有下降，从而锁住安全板，使其无法后移，下手柄的导向块阻止手柄转动，达到有气压不能开盖，达到安全目的。（6）防堵罩的作用是什么？排气管是压力锅正常工作时的排气装置。排气管孔径较细，锅内有压力，排气时容易被堵。防堵罩装在排气管底部起滤和缓冲作用。防堵罩大大降低了排气管被堵的可能性。（7）弹簧安全阀的作用是什么？ 弹簧安全阀是限定压力国在安全压力范围内排气，保证安全使用的装置。弹簧的结构，性能是该阀的关键。弹簧安全阀是针对排气管由于误误操作或未清洗堵塞而设立的装置。2 自动电压力锅结构特点21 结构特点该自动压力锅的结构如图1、2所示。它主要由外锅、内郭、锅盖、内锅、密封圈、浮子阀、限压放气阀、电热盘、控制盒、调压旋钮、按键和指示灯主成。压力传感器内锅盖外锅盖线路板铰链泄压阀压钩外锅外壳内锅加热盘保温层 温度 传感器地脚 线圈电磁开关电源插座 操作面板图(2)自动压力电饭锅结构平面图外锅采用耐热塑料作外层、不锈钢做锅体组成双层结构，既降低外锅表面温度，又能达到保温节能效果。其断口没有锁扣能与锅盖匹配锁牢，底部安装电热盘，表面涂覆一层不粘层，便于清洁。控制盒装有调压旋纽、按键和加热、保温指示灯。锅盖也是塑料、不锈钢双层结构，面上设置塑料提手。锅盖的开合采用外旋式自动锁定、动态密封和弹性力控结构。锅盖设置双重安全保护装置，浮子阀、限压放气阀安装在锅盖面上，当锅内压力过高，达到限压值时，限压放气阀自动排气限压，确保使用安全。内锅与电饭锅用的铝合金内锅相同，内壁有刻度线，表面涂覆不粘层，既不粘食物有易于清洁。第三章 自动电压力锅数设置锅体由内锅和外锅组成，内锅材料采用不锈钢板材冲压制成，外锅材料采用优质结构钢板材冲压或钣金加工制成，由最高安全压力要求计算板材厚度；锅外壳采用不锈钢薄板或普通结构钢材料钣金加工制成。电压力锅在以单片机作为主控核心元件的控制系统作用下实现数据采集运算并发出控制功能，单片机采用8031或8051或其他常用的芯片。3.1.锅体结构设计参数如下：锅体最高安全压力：=120Kpa；正常工作压力=50Kpa；最大泄压阀压力=80Kpa；电加热盘工作功率：1000W；工作电压：220V，50Hz，工频电。最大工作时间：2小时；内锅材料：防酸碱不锈钢；内锅容积：3.5L；内锅直径：20cm。3.2锅本体设计计算：（1）内锅设计计算：内锅的设计计算依据主要是锅体的最高安全压力，在大于等于120Kpa压力下，要保证锅体不发生破坏和变形。内锅图型如下图所示：根据TRD标准TRD301中533条规定，筒体最小壁厚：式中di筒体内径； P设计压力； ZU1筒体材料的许用应力； Va筒体减弱系数； Sa最小壁厚。 根据ASME标准UG27中规定，筒体最小壁厚： P设计压力； R所计算壳体内半径； S最大许用应力； E焊缝系数。从计算公式中可看出，ASME与TRD的计算较为相近，当筒体上无开孔时，ASME与TRD主要取焊缝系数。而对于有管接头、开孔孔桥的补强，ASME与TRD所取系数就不同了。ASME取相应接头的焊缝系数，或是开孔削弱系数较小者。而TRD的计算，筒体的减弱系数计算较为复杂，对焊接的管接头，分为两种情况，支管和筒体由相同材料制成、支管和筒体由不同材料制成，这在后面会详细介绍。（2）外锅设计计算：外锅的结构设计主要是满足内锅的工作需要，是作为内锅的载体，并为内锅提供加热、控制等，完成各项功能。也要有一定的美学要求。外锅简图如下图所示：第四章 压力锅安全及性能要求4.1 工称工作压力压力锅在正常使用情况下锅内所能保持的压力，通常为。公称工作压力由生产厂按使用需要在范围内自行确定。常用的有、。4.2 安全压力安全阀的工作压力是一种保险功能。国家标准规定，压力锅的安全压力为倍最大公称工作压力。例如，公称工作压力为的压力锅，其安全压力应在，即异常情况出现时，安全阀应在范围内能自动开始工作，达到泄压的目的。4.3 破坏压力是指压力锅所能承受的最大压力。国家标准规定，压力锅的破坏压力不得低于最大公称工作压力的倍。4.4 开合盖安全性是指防止因误操作引起爆锅的结构要求。标准规定，产品应有当锅内压力在以上时不能开盖的装置，锅身与锅盖扣合不到位，锅内压力不得超过。也就是说，开、合盖装置是从结构上保证在扣合不到位（盖没有合好）的情况下压力锅不能升压，开盖时如锅内有压（可能造成伤害的压力的情况下）不能开启。第五章 自动电压力锅工作原理电路原理如图3所示。XP是带接地三级电源插头，FU是超温保护器，ST1是限温保护器，ST2是保温开关，R1、R2是降压电阻，HL1、HL2分别是保温 图三 电路原理指示灯和加热指示灯，EH是电热盘。将XP接入220V交流电源，再将SP接入220V交流电源，再将SP调到一定压力档次，按下按键，FL2加热指示灯亮，EH开始加热，当达到设定压值时，按键自动复位，EH加热结束，HL2熄灯，HL2电亮，自动进入保温状态。第六章传感器选用及参数选择及相关控制系统原理简介6.1 压力控制方法的选择(1) 采用压力开关与延时器相结合利用压力开关来检测压力,当压力到达设定值时,压力开关断开,此时起动定时器,定时结束,则烹调过程完成。(2) 采用压力传感器与单片机相结合利用压力传感器与单片机相结合,这种用压力传感器来检测压力,将压力信号转换成电信号,再转换成单片机可处理的数字信号,然后单片机根据设定值来控制压力。(3) 采用温度传感器与单片机相结合利用温度传感器与单片机相结合,利用沸点与压力的对应关系,用温度传感器来检测温度,先将压力信号转换成温度信号,将温度信号转换成电信号,再转换成单片机可处理的数字信号,然后单片机根据设定值来控制压力。以上三种方法是目前电压力锅所能采用的基本方法。对于方法一,其控制方法简单,功能也简单,不同的使用条件使用