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机械毕业设计全套
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JX01-117@单轴面筋脱水机毕业设计,机械毕业设计全套
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毕业设计（论文） 1 1、前言 大学四年就要结束，毕业设计是 本科生获得学士学位的必要条件。 毕业设计它能够综合运用大学间段所学的专业知识，并与实际的生产相结合 ,只有在实际的设计过程中我们才能真正的体会到一个机械产品在从设计到生产的一系列工作。 毕业设计是培养学生综合运用本学科的基本理论、专业知识和基本技能，提高分析与解决实际问题的能力，完成工程师的基本训练和初步培养从事科学研究工作的重要环节。 毕业设计能够 培养 我们的 独立工作能力、开发创造能力为主，兼顾所学知识的巩固、应用和扩大了 专业知识。毕业设计内容包括工作计划和组织、检索与 阅读中外文献资料、调查研究、方案比较选择、设计与计算、综合分析、计算机绘图、方案模拟抽象 、 总结提高、撰写报告等。通过毕业设计培养学生综合运用所学基础理论、基本知识、基本技能和专业知识，联系生产及科研实际完成某一课题，全面检验学生分析和解决问题的能力，使学生掌握基本方法，受到初步的工程技术训练。是培养大学生的创新能力、实践能力和创业精神的重要实践环节 。 能够掌握如何针对某一机械设备进行设计，是本次毕业设计的目的。希望能够通过此次的毕业设计能够达到这一点。运用四年来所学的专业知识使之与现实中的设备相结合，也正是 我们学习的最终目的。用我们的理论知识在现实中能够有所创新，使中国的制造业更上一步。 根据要求，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，也适用于其它类型的粗纤维的脱水。 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。 脱水后的面筋经过进 一步 的 干燥加工使其成为 谷朊粉 ， 同时可 对 B 淀粉采取 回收 利用 处理， 采用该设备是必不可少的技nts 毕业设计（论文） 2 术措施。 根据国内外同类产品的结构特点，我增加了一个出水口，这样 可 以 使 湿面筋 挤压后的含淀粉残水得到回收利用，减少洗涤损失，提高淀粉回收 率。并从中改善生产环境，提高副产品的经济效益。 该产品的传动平稳，工作性能良好以及定位准确，外观力求轮廓清晰，美观大方，占地面积小，实用性强。 nts 毕业设计（论文） 3 2、方案论证 针对目前国内小麦淀粉和谷朊粉的加工工艺过程，多采用进口设备，及国内不完善的设备，不是资金昂贵就是设备达不到生产要求。不能正常地实现淀粉与谷朊粉的现代化生产工艺，造成资金的外流与资源的浪费。现根据国内外生产厂家的现成设备及有关资料设计此设备。 小麦淀粉在食品、冷饮、 轻工、纺织、制药、造纸等行业中有着广泛的应用。 1：食品行业。主要应用于火腿肠、粉丝、雪糕、果冻等产品中。以及用于味精、麦精粉、可食性包装膜、水解及发酵工业产品中。 2：纺织行业。小麦淀粉特别适合于纤维工业，尤其是织布、浆纱、整理和染色用糊。 3：造纸行业。小麦淀粉在造纸行业用量比较大，主要用作湿部的粘结剂、表面涂层、施胶和制造瓦楞纸的粘合剂。 4：医药行业。主要用作制片剂、稀释剂等。 5：淀粉深加工业。生产糊精、氧化酯、淀粉醚、淀粉糖等产品。 6：其他行业。在其他行业可用于制焊条、铸造的砂型、炭精棒成型和干电池等。 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 150200%，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。 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、nts 毕业设计（论文） 4 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。 虽然我国是小麦生产大国，小麦年产量一亿吨左右，但 是，多年来小麦谷朊 粉的生产没有引起足够的重视，造成这种情况的原因主要有如下几种：（ 1）小麦一直是人们的口粮，所以我国的小麦加工规模较小、工艺落后；（ 2）小麦蛋白的黏度较大，烘干困难，不利于工业化生产；（ 3）由于小麦加工工艺落后，生产过程中的污水不易治理，环境污染严重；（ 4） 以谷朊 粉为原料的制成品样式较少，市场需求量较小，使得国内对加工谷朊粉的设备要求不是太高， 无形中造成了 谷朊粉加工工艺技术缓慢。 近年来，在国家相关产业政策的带动下，在人们对谷朊粉的需求日趋增长的情况下，我国小麦谷朊 粉工业得到长足的发展。特别是新的技术、新工艺的引进，使小麦深加工有了技术支撑，一些具有较高开发创新能力，技术先进、规模较大的大中型企业相继投产，小麦副产品得到充分的利用，促进了行业的快速发展 。 小麦谷朊粉的工艺技术发展至今，主要加工工艺如下图： nts 毕业设计（论文） 5 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。 所使用的主要设备有间歇式面筋机、离心筛、沉淀池、三足式人工上卸料离心机、淀粉气流干燥系统、 谷朊粉干燥系统等设备。在这些设备中除纤维分离及干燥设备仍旧被使用外，其余设备均被淘汰。因此在今后的市场竞争中，与先进 的工艺相比，无论从技术、质量、价格等方面都无竞争优势。我国小麦谷朊 粉工业要想发展，在激烈的市场竞争中有一定的能力，就必需进行工艺和设备的改造。要进行工艺改造，首先要设计工艺路线，看它是否可行。然后按照工艺路线设计各种类型的设备， 而设备的好坏将直接影响工艺的可行性。因此，从某种意义上来说，谷朊粉工业的现代化将取决于加工谷朊 粉设备的现代化。 针对目前国内淀粉和谷朊粉的生产现状和工艺过程，我们提出了改进方案的指导思想，即立足国内，结合实情，进行工艺设备的改造，将过去的间歇式、半机械化、敞开式的传统工艺方法改为连续式、机械化、管道化的生产工艺，即由间歇式马丁法改进为连续式马丁法，达到生产工艺连续化、管道化、自动化、实现生产的低消耗、低成本、高质量、高收率、实现少投资、低风险、高产出、高效益的目标。 具体做法是：在面筋的分离工序，用双轴式自动和面机取代过去的间歇式、手工操作的双 Z 叶型面筋机；在淀粉的分级、洗涤 工序用蝶片式分离机、卧式螺旋沉降式分离机取代过去的沉淀池；在面筋 的脱水工序，用卧式全自动 脱水机 取代 过去的三足式人工上卸料离心机；在纤维分离及干燥工序，仍采用过去的离心筛及气流烘干设备。 nts 毕业设计（论文） 6 整个工艺可分为 5 个部分，即面筋分离部分；纤维分离部分；淀粉分级、精制部分；谷朊粉和淀粉的烘干部分。其中， 脱水机是谷朊粉烘干之前最重要的一环，是制得谷朊粉重要的组成部分。 下面我们对 多水湿 面筋 脱水 工序作一简单介绍。 多水湿 面筋 脱水 工序，即是 有高压泵将多水湿面筋送入脱水机，由于脱水机采用变螺距结构（变螺距铰龙），所以 物料在机器内既受到轴向挤压力，也受到一定的径向力，经过 高压挤压，面筋与水在铰龙壳体底端的网格处被挤出来，落入网筛 上方，面筋顺着网筛落入面筋出口；水成了筛网的筛下物，进入出水口（进入出水口的水含有B-淀粉，可回收，且水也可重新利用）。从而完成了多水湿面筋的脱水工艺。为下一步的干燥提供合适含水量的面筋团。 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。结构参照如下图示： 主要结构 主要有电动机、联轴器、 脱水箱、绞龙及其外壳、机架等部分组成的。 nts 毕业设计（论文） 7 nts 毕业设计（论文） 8 3、计算部分 3.1 主轴直径的初步估算 轴是组成机械的一个重要零件。它支撑着其它 转动件回转并传递转矩，同时它又通过轴承和机架联接。所有轴上部件都围绕轴心线作回转运动，形成了一个以轴为基准的组合体 轴系部件。 脱水 机主轴主要受弯矩和转矩。所以按弯转合成力矩初步估算轴径。 3 1 1 初步估算轴径 选择轴的材料为 40Gr、经调制处理 由机械设计便览 表 45-1 查得材料力学性能数据为 毛坯 直径 （ mm） 硬度 (HB) 抗拉强度 极限 b （ MPa） 屈服点 s MPa 弯曲疲劳极限 -1 MPa 扭转疲劳极限 -1 MPa 101-300 241-286 686 490 343 181 根据表 38.3-1 公式初步算轴径，由于材料为 40Cr，由表 38.3-2 轴的材料 40Cr 41Cr18Ni9Ti /N mm-2 40-52 15-25 A 100.7-98 148-125 注：当弯矩相对较小或只受转矩时， 取较大值， A 取较小值；反之 取较小值， A 取较大值。所以脱水 机选取 A=99 =20 则 得 =46.7mm 为了减轻机器重量及降低制造成本，初步设计采取空心轴方式。内、外径比为 1：1.25。 由机械零件设计手册 第 13 章 表 3.13-29 空心轴计算系数 b 轴内径 /轴外径 1/4 1/3 1/2 1/1.6 1/1.4 1/1.25 nts 毕业设计（论文） 9 b 0.9961 0.9877 0.9375 0.847 0.73 0.59 对于空心轴须将实际传递的功率 P 除以空心轴计算系数 b 后 由上式得： d=79.1mm 按上式计算的轴径、未考虑键槽对轴强度的影 响，若开一个键槽则轴径增大 4%5%，经计算得： d=82.3-83.0mm 故主轴直径取内径 ： 80mm， 外径 ： 100mm。 3 1 2 轴上受力分析 轴传递的转矩 T1 T1=1.2x9550x11/105（ N m） =1200N m 绞龙主轴上叶片上 圆周力的确定 : 由于 湿面筋是固液 合物为假塑性流体 ,所受的力很难确定 ,数据都是由试验得来的 ,根据资料按最大所受力约为 500N 叶 片 轴向力的确定 ： 叶 片 所受周力的合力为 0。 3 1 3 主轴的设计计算及校核 估算轴径 按许用应力计算 : 3 pdAn材料选用 45钢。 A 取值 110 粉碎机功率 P = 100 kw ; n = 1000 r/min; 33 1001 1 0 5 1 . 0 61000pdA n 轴上需要开键槽，轴径增大 10； 得 d 56.17 粉碎机轴径需要乘以危险系数 2 nts 毕业设计（论文） 10 确定最小轴径为 d =112 根据轴所需结构，绘制轴的草图如下： 垂直平面受力简图 Mn 打板的密度为 7.81 克 / 3cm . 体积为 :2524.270 3cm 重量 G = mg = 7.81x 310 x2.52427x9.8 = 193.203 N ; 打板数量为 30 ; 总重量为 2rF= 5790 N 转矩 66 1109 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 01000PT n T = 1050500N 圆周力 1 2t TF d= 2 10505001121 1 8 7 5 8 .9tFN计算垂直面支撑反力 12228 2 8 3 8 74 4 1 5 7 9 0 8 2 8rrrFFF nts 毕业设计（论文） 11 得到 : 22rF = 10871 N 11rF = 5081 N 水平平面受力简图 计算水平面支撑反力 作用在轴上得压力QF62254.5N 1212 8 8 7 2 94 4 1 6 2 2 5 4 . 5 7 2 9sssFFF 得到 : 1sF = 102910.5 N 2sF = 40656 N 弯矩图 垂直面弯矩图 1 5 0 8 1 4 4 8 2 2 7 6 2 8 8 2 2 7 6XxM N m m N m 2 2 2 7 6 1 0 8 7 1 0 . 8 8 9 7 3 8 8XxM N m 3 2 2 7 6 7 3 8 8 2 4 6 . 5 4 8 6 5 . 5XxM N m nts 毕业设计（论文） 12 水平面弯矩图 1 6 2 2 5 4 . 5 0 . 1 6 9 9 6 0 . 7 2XyM N m 2 9 9 6 0 . 7 2 5 0 2 2 0 . 3 2 4 4 0 2 5 9 . 6XyM N m 3 9 9 6 0 . 7 2 4 0 2 5 9 . 6 3 6 1 4 3 . 2 5 8 4 4XyM N m 合成 弯矩 M 22x y x zM M M nts 毕业设计（论文） 13 22 5 1 8 0 1 7 6 1 6 2 0 8 3 5 3 9 24 0 3 2 3 . 8 8x y x zM M M 许用应力 1165230bbM P aM P a应力校正系数 11 0 . 2 8bb 转矩 66 1109 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 01000PT n T = 1050500N 当 量转矩 0 . 2 8 1 0 5 0 5 0 0T 296880T N m m g 在最小轴径中间截面出 2 2 2 24 0 3 2 3 . 8 8 2 9 6 8 8 0IVM M T 299606IVM N m m g 校核轴径 计算危险截面轴的直径 轴的最小轴径取的是 d=112mm 轴径 310 .1 IV bMd 3 2996060.1 65 35.9d mm nts 毕业设计（论文） 14 dd 合格 结论：经校核后知该轴强度和刚度均达到所用的要求。 轴主要校核它的扭转切应力 max=T/2R0xR0=1200/2x3.14x45x10=700.7N 查 40Cr 的基本数据 最大扭转切应力为： 1250N， max=700.7800 时 ,取 k1=0.5 0.7; 水平布置时取大值 ;倾斜布置时取小值 , ;输送流动性好的 ,琢磨性小的物料时取大值 ,输送流 动性差的 ,有一定琢磨性的物料时取小值 .充填率小时 取大值 ,反之 取小值 . 实体面型节距 S=0.8D 带式面形节距 S=D 叶片面形节距 S=1.2D nts 毕业设计（论文） 22 确定螺旋的直径 D 由资料粮食输送机械与运用，公式 4-25 D Q/(47bA 0 。 K1)1/2.5 Q取 Q=80t/h L喂料器长度 L=10m 装满系数取 A物料特性系数 查表 4-3 =0.20-0.35， A=40-50 取 =0.33 A=65 0输送物料容重 , 小麦一般为 0.75t/m3, 。 修正系数 因该输送机倾斜放置所以 。值取 0.7 K1叶面影响系数 ,查表 4-4取 K1=1(满面式 ) s螺距， b=s/D=0.8 代入数据 D Q/(47bA 0 。 K1)1/2.5=0.504m=504mm 查表 4-2取 D=500mm 。 K1) 代入数据 n=105.8r/min 取 n=90 r/min。 用公式 4 21 验算， A 65 nman=A/D1/2=92 r/min nnman 可以满足。 的验算。 根据公式 4 24 将有关数据代入，得 =Q/(47D2sn 0 。 K1) 0.38 计算所得的装满系数在表 4 3 所列推荐之范围内 (0.33 0.4),因此以上数据计算均合理。 nts 毕业设计（论文） 23 4.2 绞龙壳体的设计 绞龙壳体主要是为了让绞龙能顺利工作而设计的，采用不锈钢材料。两端与端盖处采用焊接的方式联接。表面不需要粗糙度要求，内表面有保证绞龙的正常运行，所以要根据经验加工到一定的粗糙度值。在壳体底端设置出料小孔。为了使面筋与水同进挤出来。结构图如下： 4.3 筛网的设计 筛网是为了让从绞龙壳体出来的面筋与水分离的。当面筋与水同时落入筛网上时，面筋成为筛上物，进入面筋出口；水成为 筛下物，进入出水口。筛网要承受面筋与水的压力，所以设计时，要考虑压力的问题，在底层增加两根支承板。筛网网格面积设计为绞龙横截面积的 2/3。 nts 毕业设计（论文） 24 4.4 轴的结构设计 轴的结构形状要有利于轮毂、 轴承的配合和固定，同时轴还有利用材料、加工装配、应力集中等问题 。多说情况下采用阶梯轴较为合适，因为它的各段强度接近等强度，加工又不过于复杂，并且轴上零件装拆方便且固定可靠。 在设计轴的结构时要考虑如下几点。 1轴上零件的周向固定 轴上零件必须可靠地周向固定，以传递运动和动力。周向固定可采用键、花键、销、型面或过盈连接等， 这些连接统称为轴毂连接。 采用何种周向固定，要根据载荷的大小和性质、轮毂与轴的对中要求和重要性等因素来确定。例如，齿轮和轴一般可用平键连接；在重载、冲击或振动情况下，可用过盈配合加键连接；再传递较大扭矩、轴上零件需做轴上移动或对中要求较高情况下，可采用花键连接；轻载或不重要情况下，可采用键连接或紧定螺钉连接等。 2轴上零件的轴向固定 轴上零件的轴向位置必须定位且固定，以能承受轴向力或不产生轴向移动。轴向固定有两种方法：一是利用轴本身的组成部分，如轴肩、轴环、圆锥面、过盈配合等，这类方法可承受较大的轴向力； 二是采用附件，如挡环、间隔套筒、轴端挡圈、圆螺母、弹性卡环、紧定螺钉、楔键、销等，其中弹性卡环、紧定螺钉只能承受较小的轴向力。轴肩或轴环的 高度 h 可在 (0.07d+2) (0.1d+5)mm 间 选 取 ， 轴 环 宽度b=1.4h。安装滚动轴承处的轴肩高度和圆角半径有专门规定。为使轴上零件紧靠在轴肩或轴环的定位面上，轴的过渡圆角半径 r 应小于轮毂孔的到角高度 c1；安装轮毂的轴头长度应稍短于轮毂的长度。 3轴的加工、装配工艺性 轴的形状应力求简单，阶梯数尽可能减少，键槽、退刀nts 毕业设计（论文） 25 槽、砂轮越程槽、圆角半径、中心孔等尺寸尽可能划一 ，以利加工和检验。精度和表面粗糙度要定的适当，不必要的提高将增加成本。各零件装配时应尽量不接触其它零件的装配表面。轴肩高度不应妨碍零件的拆卸。轴端应有倒角等。 4提高轴的强度和减小轴的质量 1）轴上零件的合理布置和合理设计： 2）降低应力集中，提高疲劳强度：设计轴的结构时，应尽量减少应力集中源并降低其最大局部应力。减小应力集中的一个基本原则是避免轴的剖面尺寸发生急剧变化。 3）提高表面质量，提高疲劳强度：对轴的表面进行辊压、喷丸等强化处理和减小表面粗糙度，有助于提高强度 5 如图（主轴及周围零件的部装图 ） 所示，根据轴的受力，选取 60000 型 GB/T276 深沟球轴承两个和 50000 型GB/T307 单向推力轴承一个。（两端轴径的 d=90） 4.5 支承件的设计 支承件是机电装备中的重要基本构件之一，主要包括机身、立柱、横梁、底座、工作台、箱体及升降台等大件。 基本要求 支承件应具有足够大的抵抗受迫振动和自激振动的能力（既抗振性）；这就要求支承件具有良好的动态性能；支承件应具有良好的热稳定性，避免或减少热变形对机电装备工作精度的影响；支承件应具有良好的结构工艺性，nts 毕业设计（论文） 26 并注意合理选材，以减少内应力；设计支承件时还应保 证加工和装配工艺性好、吊运安全、操作方便、排屑通畅等。支承件的性能对机电装备的性能影响很大，且其重量可占总重量 80%以上，故支承件的设计是一项很重要的工作。在要求满足的条件下，尽量减轻重量，节省材料，降低能耗。 设计步骤 首先是根据支承件的使用要求进行受力和变形分析，确定主、次力和力矩。再根据所受的力和其它要求（如排屑、安装电器、平衡锤等零部件），并参考现有机电装备中的同类型件，初步确定其尺寸和形状；然后，可以采用有限元法，利用计算机进行验算或进行模型试验，求得支承件的静态刚度和动态特性，并对支承件进行热变 形和热应力进行分析；最后，根据上述结果，对设计方案进行修改，或对几个方案进行对比，选择出最佳方案。 结构设计 在进行支承件的结构设计时，首先应考虑机电装备所属的类型、布局及常用的支承件的形状，在满足机电装备工作性能的前提下，综合考虑其它工艺性、环境属性及工业美学等方面的问题。其次，根据支承件的要求、受力情况及其它要求进行结构设计，在保证支承件具有良好性能的同时，又能减轻重量，节约材料和能源。 截面形状的选择 合理设计支承件的结构是应在尽可能减轻重量的条件下，使其具有最大的静刚度。由于各类机电装备的用途、性能 及规格等不同，支承件的形状和尺寸大小千差万别。 壁 厚的设计 为了减轻机电装备的重量，节约材料，以减小驱动力，节约能源，应在结构工艺可行的条件下，尽量减小支承件的壁厚。支承件壁的内、外两侧有时设有肋板或肋条，以加强支承件壁的稳定性。 材料和时效处理 支承件常用的材料除了有铸铁、钢板和型钢外，此外，考虑到实际工作要求和经济性等因素，有时也可选用预应力钢筋混凝土、树脂混凝土或天然花岗岩等作为支承件的材料。时效处理方法有自然时效、人工时效和振动时效等三种。自nts 毕业设计（论文） 27 然时效是将铸铁毛坯或粗加工后的半成品在露天环境下存放 3个 月到几年，逐渐消除其内应力，使材料内部性能逐渐趋于稳定，然后再进行加工。人工时效又称焖火，是将工件放在 200 以下的退火炉中，以不超过 80 /H 的速度加热到500-550 ，经 6-8H 保温，消除工件的内应力，然后以不超过 40 /H 的速度缓慢地冷却，以免产生新的应力，当冷却到 400 以下后，方可从炉中取出工件。振动时效是近几年发展起来的一种新型时效方法。它是将工件放在两个弹性支座上，激振器装在工件的中部。将激振器的激振频率调到等于工件一次弯曲振动的固有频率，使工件发生共振，其弯曲应力加上内应力将有一部分超过材 料的屈服点，使材料产生一定的塑性变形，从而消除内应力。钢板焊接件消除焊接应力，采用的时效处理方法与铸铁基本相同，只是人工热时效处理要升温到600-650 。 nts 毕业设计（论文） 28 5、设备概述及其使用注意事项 5 1 设备概述 在我国国内的脱水机产品中，其工作方式大都为间歇式的，这种脱水 机工作时要人工投料（ 湿面筋 ），每个工作周期，要手动 将湿面筋投入铰龙入口。用这种脱水机，在工作中操作人员劳动量 大，需要专人 负责投料工作，且投料劳动强度大，环境卫生得不到保证， 稳定性差， 湿面筋输送不均匀，且常有被高压挤出。 这些都影响 湿 面 面脱水的效果 ， 最终 会影响到 谷朊粉的产量 ，会影响到整个生产线的工作效能。 再者，一些企业引进国外生产线，造成大量资金负担，这样会影响到整个生产线的正常运转状况。 针对现有技术的不足，我们所设计新型的目的是提供一种单 轴 变螺距 式 脱水机，能实现连续自动脱水 作业。并且针对 国内现有脱水机脱水 效果较差， 产量不高的缺点，及国外同类产品的一些优点，我们将之设计为单 轴式 变螺距结构 ，这样就可以 提供一个高压空间， 在作业时起到使 湿面筋得到尽可能多的脱水 ，提高 脱水效果 ，为 下一步的造粒干燥，获得谷朊粉做了一个良好的基础。同 时，谷朊粉生产线配用这种单 轴式 变螺距式自动脱水 机可以提高生产线的自动化程度， 有利于提高谷朊粉 生产线的工作效能。 按照我们的指导思想，我们将脱水机的结构定为变速电机、单 轴变螺距 式自动 脱水机，并且使铰龙 轴在实现 推进物料 的同时也起到 挤压物料 面团向出面口位置移动的作用。其大体结构和机械工作原理介绍如下： 整机机型为卧式，动力输入装置为电动机，动力传输装置采用联轴器，动力通过联轴器的传输带动 铰龙 作回转运动。为了实现 脱水效果的明显 性， 我们设计了变速电机，调节电机的速度，来控制铰龙的转速，调节箱体内的压力，进而高地调节 脱水效果。 为了减轻机身重nts 毕业设计（论文） 29 量和提高 铰龙轴的强度，铰龙 轴的主体部分采用空心轴，轴的两端（与轴承的配合处和与联轴器的连接处）采用实心轴。搅拌轴上叶 片的设计采用变距螺旋 式，既是使叶 片 与主轴的水平线成一定角度，这样就可以实现在 推进湿面筋 的同时，使面 筋 向指定的方向移动 ，还可以挤压湿面筋 的功能。考虑到在实际的生产中，对 湿面筋的脱水效果观察清楚，另外，考虑到其内部维修的需要，不仅要在设计时避免脱水仓内没有死角，我们根据以前的设备，增加了一个观察窗口。 这样，在实际生产过程中，就可以 很容易的观察到湿面筋的脱水效率，进而调节电机 的转速，以取得理想的、合适的脱水 效果。 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。 总之，我们所设计的单 轴式 变螺距结构自动脱水 机结构主要由电动机、联轴器、 脱水箱 、 铰龙及其外壳 、机架等部分组成。 5 2 设备使用注意事项 1：脱水的基本原理与工艺要求 脱水的 基本原 理 该设备采用 变速 电机做为驱动动力，结构紧凑， 铰龙叶片 采用变 螺距 结构， 与 铰龙壳体 高度双重产生压缩 比 ， 推挤物料 前进压缩，由嵌有透孔筛板的渗水壳排出水分 ，脱水后的物料经出料口落料。渗水壁壳及筛板采用对开式螺栓紧固结构，便于维护 拆装。进料口及渗水壁下部均设有接水斗及排水管 。 在挤压过程中物料体积逐段缩小，充分排出积水，形成松散、低含水量的理想状态。 为下一步的干燥造粒打下基础。该设 备体积小，操作维护简便。 2：影响脱水效果的因素 脱水效果的好坏受很多因素的影响，要得到符合加工要求的湿面筋，必须从各个方面调整，使工艺条件达到最佳状态。而要做到这一点，了解和掌握影响脱水效果的因素是非常重要的。影响脱水效果的主要因素有： 1） 小麦面粉的种类 2） 变速电机的转速 3） 进入铰龙的含水湿面筋的速度 nts 毕业设计（论文） 30 4） 设备安装的准确性 5） 添加剂的使用情况 3：脱水机操作方法 1） 开 车前检查脱水机内有无异物，底部的面筋出口及出水口是否已经打开，防护装置是否牢靠，电源电压是否正常。 2） 脱水机开车前须先启动搅拌轴空转 35 分钟，检查有无异常现象和杂音。如设备完好，再启动进料装置进料。 3） 含水湿面筋加入后，应先缓缓启动电机，以减少铰龙叶片的动力负荷。 4） 脱水机工作过程中，最好不要中途停机，确需停机，时间最好不要超过 10 分钟，如需要停机 10 分钟以上，必须将机内物料卸完后再启动试机。 5） 脱水后的面筋应立即送入后序装置。 6） 在正常开机过程中，经常观察电压电流表的读数和设备运转情况，轴承发热情况，发现问题及时 处理。在生产中，不得把手伸入料桶内。 7） 电机的转速确定，主要根据生产要求，靠人的感觉和经验来确定。 8） 脱水机铰龙壳内壁、搅拌轴、叶片上的物料，每班清理一至二次。残留的变质、污染的物料必须作其他处理，不得再作谷朊粉生产的原料。工作完毕后，必须把黏附在脱水机铰龙壳内壁、搅拌轴、叶片上的物料彻底清理干净，避免细菌的繁殖和设备腐蚀。 9） 传动防护装置在脱水机正常运行时严禁打开或拆除，确需要打开时，应先停机。 4：使用注意事项 1） 在运转当中，应注意机器运转声音是否谐调，若出现异常 现象，要立即停车，并排除故障。 2）定时检查机器焊接及各紧固部位，是否有松动，脱接现象。 3）每隔一个月应在各紧固部位涂润滑油。 nts 毕业设计（论文） 31 小 节 这次毕业设计是按照毕业设计要求、根据设计任务、并参照国内同类产品，由我独立设计完成的。 毕业设计，是考察大学生综合利用自己四年所学的知识对问题进行分析、研究、以及发现和解决问题的能力。这次的毕业设计中，在吕俊智及乔永钦老师的指导下、其他同学的帮助下，以及我个人通过夜以继日的查阅资料和计算，最终得以顺利完成我的毕业设计 单轴变螺距式自动脱水机。 经过这次毕业设计，我不仅了解了小麦谷朊粉的加 工工艺过程、掌握了单轴变螺距式自动脱水机的功能原理和设计方法，还学会了使用各种机械设计设计手册和一些有关方面的参考书来帮助自己完成设计任务。在指导老师吕俊智、乔永钦身上，我们不仅学会了一些书本上学不到的有关机械设计的知识，还学会了如何做一个好设计员以及做人的道理。 经过三个多月的磨练和奋斗，感觉自己进步很大，发现了自己的能力和未被挖掘的潜力。毕业设计不仅使我完善和复习了以前所学知识，同时从老师和同组同学那里学到了在课本上学不到的知识。它们将对我以后的工作、学习和生活产生深远影响。总之，一句话，毕业设计使我受 益匪浅！ 毕业设计即将结束，虽然时间短暂，但在这期间，我发现了自己的许多不足，同时也学到其他同学身上的优点，这些都是我的收获。 总之，这次毕业设计是愉快的，更是成功的，因为所有的结果都是我自己用汗水换来的。 nts 毕业设计（论文） 32 致谢 在此次的毕业设计中 ,我遇到了许多的困难。在学校各个部门及老师同学的帮助下我完成了毕业设计，因此我真诚的向那些给我帮助和指导的部门和个人致意我的谢意。 首先要感谢学校和机电工程学院 ,为我们能较好进行设计提供了很多的帮助，为我们能顺利进行毕业设计提供了前提。还应该感谢学校图书馆 ,给我们提供了大 量的资料 ,对我解决设计中碰到的问题提供了很大的帮助。 其次 ,要感谢我们的设计指导老师：吕俊智老师。 她 丰富 的专业知识和经验以及对专业孜孜不倦的敬业态度让我感触很深。从她 身上 ,我不仅学到了很多专业方面的知识 ,还学到了一种严谨的求知精神。所有这些都将成为我们以后继续学习的榜样。 再次，我还感谢和我一起做毕业设计的绍涛、李化英、巴文兰、李志强、随达等同学，他们和我一起学习、生活了两个多月，在各个方面都给了我很大的帮助。 最后 ,我们还要感谢为我们毕业设计提供参观实习场所的单位 nts 毕业设计（论文） 33 8、 参考文献及资料 1 林述温 机电装备设计 北京，机械工业出版社， 2002.4 2 吴宗泽 机械设计实用手册 北京，化学工业出版社， 2001.5 3 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 北京，机械工业出版社， 1999. 4 输送机械设计选用编委会 输送机械设计选用手册 北京，化学工业出版社， 1998. 5 黄平 常用机械零件及机构图册 北京，化学工业出版社， 1999. 6 符炜 实用切削加工手册 湖南，科学技术出版社， 2003. 7 邱宣怀 机械设计 北京 ，高等教育出版社， 2001 8 吴克敏 机械零件图册 北京，人民教育出版社， 1978 9 章跃 机械制造专业英语 北京，机械工业出版社 2003.1 10 成大先 机械设计手册 2-4 卷 化学工业出版社 2002； 11 徐灏 新编机械设计手册 机械工业出版社 1995； 12 彭朝新 机械常用技术 四川科学技术出版社 1984； 13 王忠茂 常用调速设备技术手册机械工业出版社 1994； 14 机械设计手册编委会机械设计手册 第 1-3 卷 机械工业出版社 2004 15 项城莲花味精集团 nts在小麦淀粉生产工艺中，面筋淀粉分离机是关键设备，以面筋淀粉分离设备的不同形态，把淀粉工艺区分为马丁法、水力旋流法以及三相卧螺分离法等；以进入分离工段物料的不同形态，分为面团法、面糊法等。我国小麦淀粉生产的工业化始于上世纪 30-40 年代，兴盛于80-90 年代。随着工业乙醇的兴起，小麦淀粉产业得到空前发展。而小麦淀粉工艺设备，特别是面筋淀粉分离设备的开发，却远远落后于小麦淀粉生产的现实需求。上世纪 80 年代以来，我国先后有上海、河南、江苏及新疆等地，引进了国外一些小麦淀粉生产线，但大多因能耗过高、工艺繁杂而相继搁 浅。近些年来，对于面筋淀粉分离机与小麦淀粉生产工艺的技术研究得到了广泛的重视。 1 现有面筋淀粉分离设备的性能、特点与存在的工 艺缺陷 1.1 MJ 面筋机与马丁法工艺（见图 1) MJ 面筋机在矩形金属容器的下部并排设 2 根 Z 形搅拌棒，由轴向电机驱动。使用时，启动电机，将水和面粉倒入容器内，搅拌成面团， 停顿一段时间，待其醒发后，再进行搅拌、翻动、冲洗，产出面筋和淀粉浆。由于开始洗筋时，面团中面筋网络尚未完全形成，其间又夹携许多淀粉颗粒，如果用机械搅拌棒连续快速搅拌，会破坏面筋网络。因此，搅拌棒只能缓慢搅拌，频繁开停，且主要靠人工多次翻动，捞、摆、淘、洗和至少 4 次以上冲水、放浆等多道工序才能完成。由于在同一容器内进行多种操作，设备功能难免顾此失彼，只偏于搅糊、醒发，而洗筋效率较低，分离效果差，工人劳动强度大，不能连续生产，用水量大，产出的粉浆浓度偏低，蛋白含量偏高，单位电耗也高。 1.2 旋流器与水力旋流工 艺 旋流器（见图 2)主要是由圆柱体和圆锥体两部分组成。圆柱体顶部装有深入至圆柱nts体内部的溢流排料管，旋流器的工作原理是在离心作用下，使颗粒大小和密度不同的物料得到分离。物料在输送泵的压力作用下，从进料管沿切线方向，进入旋流器，然后沿圆周方向高速旋转，由于离心力的作用，密度较大的淀粉颗粒具有较快的沉降速度，被甩向旋流器壁随螺旋流下降，通过底流口排出，这部分物料称为底流物，而相对密度较小的蛋白颗粒（絮状面筋）则具有相对较慢的沉降速度，在内层中心轴线附近呈螺旋流上升至顶部溢流口排出，这部分物料称为溢流物。 10 mm 旋流器的分割点直径 d50 为 3-7um。荷兰的 K.S 霍尼公司提出的这种水力旋流法，用于从面粉中提取淀粉和面筋。 面粉与水按一定比例在混合器内充分混合成糊状，送入贮浆罐。然后用泵将面糊和水送入 1 组 9 级串联的直径为 10 mm 的旋流分离器中进行分离，每级旋流液被分离成重相和轻相 2 部分，在最后一级输送清水进行 洗涤。从一级分离出来的重相液被送到筛分设备去除麸皮；而从多级旋流中分离出来的轻相液则被送到另一组 3 级旋流器中再进行分离，从而在溢流中得到团块状面筋、 B 淀粉及水溶性物质，再把它们送到面筋筛加水冲洗后得到湿面筋。 这种工艺设备由于采用多级输送能耗偏大，同时，面筋在进入旋流分离过程中，容易断裂，混入浆水中，因而，其分离效果及单位能耗也不十分理想，这套工艺由上海某粮科所于上世纪 80 年代后期引进我国，在嘉定应用，随后停产。 nts1.3 三相卧螺分离机及其工艺 卧螺分离机（见图 3)是一种卧式离心机，内部装有 螺旋，螺旋的转速与转鼓的转速不同，速差在 60 r/min 左右可调。这种离心机的分离因数在 2000-4 000 之间，同时在溢流出口端设有喷嘴，可以分离出第三相一一中相，三相卧螺分离机也因此而得名。 三相卧螺分离机对原料要求比较高，其面粉要求具有高出粉率、高面筋含量、低灰粉、低破损率，接近我国国标特制二级粉以上 。面糊制成后要求作均质处理，均质熟化后的面糊用偏心螺杆泵输入三相卧螺分离机。 三相卧螺分离机分离出的底流淀粉呈固体状，由螺旋推进器排出。戊聚糖的密度较小，主要分布在溢流中，其面筋尚未完全形成，需再次加水送入揉合机中搅拌、揉和，产生水和作用，使其形成膏状的浆体，再经熟化，稀释、搅拌，游离出淀粉，形成丝状小面筋，然后再将其输送到分离因数为 3 000-4000 的卧式螺旋沉降机中进行分离。由于这种分离机分出的底流还需要稀释，进入多级旋流器洗涤，在洗涤前还要通过碟片喷嘴离心机处理，所以可制取出较高纯度的淀粉和 面筋制品，但是工艺复杂，操作麻烦，能耗大，成本高。 综上所述，小麦淀粉生产工艺呈现两极化的趋势： 多数中小企业基本采用 MJ 面筋机和马丁法生产工艺； 一些致力于标新立异的企业，为抢占技术前沿，往往从国外引进全套淀粉生产工艺设备。马丁法生产工艺，工人劳动强度大，水耗、电耗高。国外设备则工艺复杂、价格昂贵。 2 从面团糊的特性看面筋淀粉分离机的发展趋势 2.1 面团形成的过程及原理 面团形成是一个复杂的物理和生物化学的变化过程，面糊与面团的区别在于加水量的多少，面粉加水量从 35%到 95%，其加水量低于 35%时不能成团，加水 50%左右时可调制nts成面团，而加水量在 60%以上时，则可调制成面糊（一般为方便起见简称面糊）。面团调制过程中其物性变化分为 6 个阶段：原料混合阶段、面筋形成阶段、面筋扩展阶段、搅拌完成阶段、搅拌过度阶段和破环阶段。 2.1.1 原料混合阶段 将各种配入的原料、辅料混合用水调湿，但并未形成一体，水化作用只在表面进行，原料、辅料形成分散的松散状。硬麦粉颗料扫描电镜照片（见图 4）。 2.1.2 面筋形成阶段 随着搅拌的进行，蛋白质大量吸水膨胀，淀粉粒吸水增加。继续搅拌，水分大部分渗到面筋网络内部，全部被吸收，面团成为一体，水化作用大致结束。一部分蛋白质形成了面筋，此时面团易断裂，缺少弹性，表面湿润。从胶体化学角度，面筋形成是蛋白质胶体（干凝胶）有限溶胀（胀润）的过程。从微观上看是
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