4514榨油机的结构设计【机械毕业设计全套资料+已通过答辩】
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4514榨油机的结构设计【机械毕业设计全套资料+已通过答辩】,榨油机,结构设计,机械,毕业设计,全套,资料,已经,通过,答辩
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1 榨油机的结构设计 学 生 ：左 欢 指导老师：熊 瑛 （湖南农业大学工学院，长沙 410128） 摘 要： 本设计主要是对螺旋榨油机的总体结构设计。其中包括压榨部分，传动部分，机架部分，出油装置及进料等的结构设计。包括对输入端电动机功率转速的选择。带及带轮的选择及设计。变速箱中齿轮的设计，轴的设计，轴承、键、联轴器的选择及相关的计算、校核。榨螺榨笼的设计等。其中榨螺和榨笼是榨油机的主要工作部件。 本机适用于榨取大豆、花生等油料作物。 关键词： 榨油机 ；联轴器；榨笼； 齿轮 10128 ) is to to so on to to so in to to is is of 前言 选题的背景、目的及意义 随着我国人民生活水平不断提高，尤其是人民收入的增加，对食品的需求逐渐走 2 向多样化、多层次化，为食品工业 1 的发展提供 了广阔的市场。作为提供食品工业装备的行业，食品机械和包装机械行业将提供多品种、高质量的产品以满足食品工业发展的需求。 我国农村市场是大市场。 1997年底，我国植物油加工企业 有 4957 个，年产植物油894万吨。 1998年经过调整，植物油加工企业为 1513家，年产植物油 602万吨。目前世界人均年食用油为 14国人均年食用油约为 有世界人平均量的二分之一。预计到 2010年，我国人均年食用油可达 10着人民生活水平的提高，食用油脂消费向精炼油、色 拉油、高级烹调油、调和油及营养保健油方向发展 。目前适应于广大农村的油料加工机械可分为动力旋转榨油机和液压榨油机两大类，共十几个品种规格，还有清洗、脱壳、蒸炒、滤油等二十几个规格品种的配套设备，市场很大。目前城市的大型油厂采用浸出法 2 生产，溶剂浸出工艺发展迅速，将逐渐取代机械磨榨，且生产规模日益大型化、连续化和自动化。 螺旋榨油机是利用旋转的榨螺轴将料坯在榨膛内连续推进，由于榨螺上螺旋导程逐渐缩短或螺纹深度逐渐变浅，榨膛内的空间容积（榨膛容积或空余体积）逐渐减小，从而产生压榨作用，将油从榨笼缝隙中挤出，残 渣压榨成饼，从出口端排出。 螺旋压榨在食品生产中，由于液压榨油机取油生产的间歇性，压榨周期长，装卸料饼麻烦，而且设备笨重，占地面积大等缺点，限制了它的发展，因此，有被螺旋榨油机取代的趋势。 国内外研究状况和相关领域中已有的研究成果 目前，国外生产螺旋榨油机的公司很多，并且由于国外比较早就开始研究榨油技 术，所以国外的技术一般都比国内的要先进。国外比较有名的公司有日本 1992年，由 人开发了一种部分啮合异向 旋转的平行双螺杆压榨机 3 （专利号： 主要用于葵花籽仁等脱皮（壳）油料的冷热榨，还用于卷心菜和胡萝卜榨汁、从豆渣、酒糟和屠宰厂下水等高含水物料进行固液分离。 1994 年，法国 司通过对 设计出了一种带有滤油筒体的双螺杆榨油机。该机采用同向旋转的双螺杆结构，预压榨段完全啮合，主压榨段完全分离。同年 ,用同类型的榨油机对脱皮菜籽仁进行压榨实验，出油率为 75 80，但并没有对 油的质量做进一步的检测和分析。 1999年， 实验挤压机进行油料的压榨实验，对影响油脂质量的关键因素，如机筒结构、螺杆分布、喂料速度、螺杆转速、油料成分和压榨温度进行了深入地研究，并对饼的质量做了检测 3 和分析。 2002年， 传统的双螺杆榨油机的基础上发明了一种反向旋转的带中断螺棱的平 行双螺杆榨油机 ，这种榨油机继承了传统单螺杆榨油机产量大和能耗少以及吸取了双螺杆榨油机的正向输送能力强和能固液分离等优点 ,螺杆结构和单螺杆 榨油机一样，主要用于含水 物料的脱水。总之，国外对双螺杆榨油机在双螺杆轴的旋向、双螺旋轴的布置形式和榨笼内孔结构形式等均进行了应用与研究。 近几年 ,国内许多企业像湖北的东方红粮食机械有限公司，武汉新概念农业机械设备制造有限公司等也着力于对榨油机的研制和开发。 2003 年，武汉良龙机械制造有限公司的顾强华等人设计研发出一种具有自主知识产权的 列双螺杆榨油机。该机双螺杆采用异向旋转和喂料段完全啮合而主压榨段完全分离的双阶布置的结构形式。 其中榨笼上下对开，由条排集合而成，无外加热装置。该机在压榨过程中对油料的水分、温度等变化都不是很 敏感，所以运行稳定，具有良好的适应性，冷榨热榨都适宜。另外，榨膛采用双阶结构能够得到很大的压缩比和强大的径向压力，这样油料就会得到更充分更彻底的压榨。在相同的工艺条件下，该机的干饼残油率比单螺杆榨油机低2%左右，出油率更高。 2005 年，中国农业科学院油料作物研究所的李文林等人为了解决双低菜籽脱皮后低温压榨制油的难题研制出一种双螺杆冷榨机，生产试验得到的冷榨油接近菜籽三级压榨油国家标准，冷榨饼残油率在 15%左右，获得了较好的冷榨油得率。 2007年 9月 ,山西省太原市帅克一埃克斯特榨油设备有限公司通过吸收消化乌克 兰埃克斯特鲁得尔科研生产企业的技术，设计研发出 65 1200型双螺杆榨油机，该机采用双螺杆同向旋转和螺旋完全啮合的结构形式，可一次性热榨，能省去脱皮、粉碎、轧坯、蒸炒和油脂净化等工艺过程，经过一次压榨和自然沉淀就能获得优质绿色食用油，这大大降低了生产周期和劳动强度。不过，这种榨油机在压榨过程中对油料水分的变化较为敏感。当油料的水分含量在 7以下或 10以上时，电机功率就要加大，出油率也会降低。 方案的确定 目前国内外使用的 压榨 机种类比较多，现就最常用的几种 压榨 机 作 比较 确定最佳的方案。 （ 1） 离心 压榨机 离心压榨机是利用离心力对物料进行连续压榨的机器，适用于榨取水果和蔬菜汁。离心压榨机能连续、高效地榨取优质的果汁或蔬菜汁，但它所排出的榨渣中尚有一定数量的液汁，需用其它压榨机进一步榨取 。 （ 2） 轧辊压榨机 4 轧辊压榨机通常 4 有排列成品字形的三个压榨辊组成。上部的棍子称顶辊，在它两端的轴承上装有弹簧或液压缸，以产生必要地压榨力。前部的轧辊称进料辊，后部的轧辊称排料辊，进料辊与排料辊之间装有托板。 其压榨范围不大， 操作有些难度，性价比不太高。 （ 3）螺旋压榨 机 螺旋榨油机是种使用较广泛的连续性压榨机，具有结构简单、体型小、出油率高、操作方便等特点 。 螺旋榨油机能连续作业，劳动强度小，出油后的渣饼薄而小，便于综合利 用；但榨膛内的主要工作部件易磨损，需经常拆换，增加了作业成本 。 通过上面压榨机机构特点的分析，根据各种压榨机的特点，再根据螺旋压榨机不同类型所具有的特点 ，最后形成本设计方案选择螺旋榨油机最佳。其结果如下图所示 图 1 螺旋榨油机 1 2 3 4 5 螺旋榨油机的工作原理 5 螺旋榨油机的工作原理概括为：榨油机运转时，预处理好的料胚从料斗进入榨膛，榨膛由榨条和榨圈组成。料胚由榨螺的螺旋逐渐推进受到二次压榨，压榨力的来源是：料胚由 1榨螺向前推进到 3 节榨螺，由于 3 节榨螺根径逐渐增大（即牙形高度逐渐减小）螺纹逐渐加宽，从而榨螺与榨圈间的容积逐渐减小，进而将料胚推进到 4 节榨螺与 5 节榨螺处，榨膛容积 增大，料胚被松散后继续向前推进。通过调节调饼头与出饼圈之间的间隙，控制出饼厚度，由于榨膛的特殊结构，料胚在榨膛产生复杂的相对运动和很大的摩擦力，致使油料的纤维的胶体遭受破坏，在巨大的压力下，油就从榨条缝隙和榨圈的出油槽中挤出来。 2. 螺旋榨油机相应参数的确定 榨膛容积比 5 （ 1） 查表 坯实际压缩比 P=; 实际压缩比 n= 次设计的螺旋榨油机对象是大豆，其总压缩比 14 ,取 进料端榨膛容积 计算 根据设计能力等参数，可按下式计算： 05 (2) 将数据代入公式（ 2）得： 100kg/h 1000)/(60 60r/因此 ; 出坯率 m=; 料坯充满系数 ; 系 数 入榨料坯容重 ; 出口端榨膛容积 由公式（ 1） 出 =功率消耗 理论公式 q n 6000 ( 6 （ 3） 对于中小型机器 r=5 7 取 r=6 膛压力 6 P=(2471 （ 4） 将数据代入公式 (4)得： P=(2471 022 =榨 膛压缩比曲线 本设计的螺旋榨油机，是二级压榨型，其曲线 如 图 ： 榨 螺轴的设计计算 榨螺轴是螺旋榨油机的主要工作部件之一，榨螺轴的结构参数、转速、材质的选择对形成榨膛压力、油与饼的质量，生产率和生产成本有很大关系。 在设计中，采用套装式变导程二级压榨型榨 螺轴，如图 （ 2） ，它将榨螺分成若干段，套装在芯轴上用螺母压紧，连续型榨螺轴的相邻榨螺紧接，没有距圈，结构较简单，榨膛压力较 大，回料少，但齿型复杂，加工须配置专用机床，适用于较小型榨油机 图 3 榨螺轴 5 60 45 30 15 3 4 5 6 7 8 图 2 榨膛压缩比曲线 -1 of -1 of -1 of -1 of 7 连续型榨螺轴尺寸如下表所示： 表 1 榨螺轴尺寸表 螺号 1 2 3 4 5 6 7 节长 120 110 80 30 45 45 45 导程 42 42 36 螺旋外径 70 70 70 70 70 70 70 螺旋内径 50 50 50/67 7 59/顶宽 /齿根宽 6/16 6/16 6/16 8/ 榨螺齿形 锥形根圆榨螺 榨螺齿形尺寸 0 30 ; =15 45 ,最大为 90 ; 150 键的计算校核 键的校核计算 键的截面尺寸 b ：根据 d=22表得键的截面尺寸为：宽带 b=6度 h=6轮毂宽度并参考键的长度系列 13 ，取键长 L=56 假定载荷在键的工作面上均匀分布，普通平键连接的强 度条件为 p=2T 103/( p 13 （ 13） T 传递的转矩为 T=104 N 键与轮毂键槽的接触高度， k=6=3 键的工作长度，圆头平键 l=60mm d 轴的直径 d=22 p 许用挤压应力 17 查表取 p =100 120 取 p=110 数值代入公式 p=2 10 103/(3 56 22)= p=110 符合标准。 故，键的标记为： 键 6 6 . 键的选择 （ 1）轴上的键 轴径 d=22 b h=6 6 , 键长 L=56 （ 2） 轴上的键 轴径 d=28 b h=8 7 , 键长 L=140 （ 3） 芯轴上的键 , 轴径 d=35 b h=10 8 , 键长 L=180 . （ 4）芯轴上的键 , 轴径 d=35 b h=10 8 , 键长 L=450 轴承的设计 轴承寿命 06/(60n)(c/p) 14 （ 14） 对于滚子轴承， =10/3,我们计算 2905。 已知： n=418.6 r/预期计算寿命 =5000h. 由公式得出， C 求比值 r=966= （ 17） 故所选轴承为圆锥滚子轴承 32905 ,满足寿命要求 。 4 螺旋榨油机的结构设计 榨螺轴的设计 榨螺轴是由芯轴，榨轴，出渣梢头，销紧螺母，调整螺栓，轴承等构成。装配榨轴时，榨螺与榨螺之间必须压紧，防止榨螺之间出现塞饼现象，必须拧紧销紧螺母，饼的厚度用旋转的调整螺栓来控制。 6个 榨螺型号不同，材料为 20# . 榨笼的构造 榨笼是由上下榨笼内装有条排圈，条排，元排所构成。条排 24 件，元排 17 件，还有压紧螺母内装有出饼圈，榨膛的两端分别于齿轮箱和机架相连接。 齿轮箱的构造及入料器的构造 齿轮箱是由齿箱盖，齿箱体，圆柱齿轮，传动轴，轴承，皮带轮等构成，可从顶部油塞孔加机油，从油标处看加油高度。 入料器的组成主要有立轴，锥齿轮，轴承支座，固定板，锥斗等，使用自动进料器可以节省劳动力，提高生产效率。 带轮的结构设计 19 图 7 带轮示意图 of 三角带轮的结构尺寸 基准直径 30 带轮宽 B=(e+2f=30.3 槽间距 e=12 取 e=12.3 第一对称面至端面的距离 f=8 1 ,取 f= 基准线上槽深 .0 外径 da=34 最小轮缘厚 =5.5 取 =10 基准下槽深 .0 轮槽角 =38 . 基准宽度 .5 2)d=44 d2=ha+ )=292 903 L=(2)d=30.3 调节装置的设计 20 调节装置的主要目的是调节出渣的粗细，相应的改变榨膛的压力机构，为抵饼圈整轴移动或出饼圈同芯轴一起做轴向移动。其结构简单，操作方便，机架的受力能在运转中调节，但芯轴的轴 2 头易损坏。由于采用整轴移动或夹饼圈，因此螺栓连接松脱现象比较严重，此装置平稳，低速重载的静载荷，因此采用对顶螺母 16 ，两螺母 对顶拧紧后，使旋合螺纹间始终受到附加的压力和摩擦力的作用，工作载荷有变动时该摩擦力仍然存在。 滚动轴承的选择 轴上的轴承的选择 轴上的大齿轮 B=95 B 200 , d=35 内径 D=35 3 , 轮毂厚 t ,t=21 =14 L=( =52.5 =(4)0 8 , 8 ,C=但要求 C 10 ,取 C=10 ,S= ,取 S=10 ； 选用芯轴上的轴承 17 时，依据 3 选调心滚子轴承，型号为 22212 ,尺寸如下： d=60 D=110 B=28 N ,22 , 脂润滑 n=3200 r/ 重量 W= 5.7 3.5 安装尺寸 9 01 计算系数 e= 轴和轴的轴承 选用相同型号的轴承，圆锥滚子轴承，型号为 32905 ; 轴径 d=25 基本尺寸 d=25 D=42 T=12 B=12 C=9 ,1 ,6 , W= 21 计算系数 e=Y= , 其他尺寸 a= =10 18 ,取 =15 螺轴与齿轮轴的联接设计 为了拆装方便，本设计齿轮箱与榨笼采用法兰盘 18 连接。而榨螺轴与齿轮轴采用凸缘连轴器联接，它是一种刚性联轴器，其所要求联接的两轴必须严格对中，因此对机器安装精度要求较高，否则会在轴中引起很大的附加应力。 本设计利用绞制孔用螺栓联接来实现两轴的队中，靠螺栓杆部承受剪切和挤压来传递转距 19 。安装时不用移动轴，但绞孔加工较麻烦。 章小结 本章主要为螺旋榨油机的总体设计，和标准件的选择。标准件的选用使得榨油机的易损零件更换起来更加容易和方便。 5 螺旋榨油机 操作过程中出现的故障及排除 一般常见故障及排除 20 （ 1） 榨油机榨油过程中，出现一般卡死现象时，可采用反搬三角带方法排除。如果反搬三角带轮也无济于事，那就扭下机架底角螺栓、松动下榨笼，拆下上榨笼，再送动压紧螺栓，依次松动圆排。并能清出饼结块，一直到能拉出榨轴为止，这一过程必须趁榨膛没有降温的情况下完成。 （ 2） 突然停车，螺旋轴卡死现象。 压榨初期，榨膛未磨热即大量投料引起，可用热的油料籽（也可用加热水的干饼）缓缓进料，反复磨机，使温度升高。 压榨过程中，榨膛断料，然后又大量投料，造成排料不畅，榨膛被油料堵塞引起。因此，加料时应连续均匀，饼不能太 薄。一旦发生故障，应立即关闭电源，将进料调节板插死，停止进料，并将排料板打开，倒开螺旋轴，使之退出。然后清除膛内油料，重新压榨。 油料未清选，有石子、金属等硬异物进入榨膛引起。 （ 3） 新榨油机或者是新换榨轴时，往往有不走料现象，有时不出饼或者是少量出饼，此时只要投入少量的残饼渣，慢慢投料，并调整出饼厚度即可。 （ 4） 不出油或出油率过低 原料不湿或太干，受潮发霉，籽料不饱，杂质过多引起。须重新清选油料，并高速好油料水分。 排油缝被油渣堵塞或榨条装配得太紧引起。应根据含油量高低，调整榨条的松紧度。 开榨初期， 榨膛温度低，出饼太薄 22 或太厚、零件磨损等都会引起不出油或出油率过低。 压榨过程中，有时会出现油析不出来的现象，有时不出饼或者是少量出饼，此时只要投入少量的残饼渣，情况就会好转。挺了一班后再榨油，机膛内油排不出来。此时可能是圆排的油槽被枯饼堵死，应拆开上榨笼，取出圆排，在热水中浸泡十余分钟，用钢丝刷将油槽洗净。 （ 5） 当压榨含油量高或是粘度较大的油料时，应拆出排骨圈，重新装配条排。增大其间隙来解决排油问题。 （ 6） 易损件，如榨轴、出饼圈、导饼环、圆排等，当作业一个时期后，磨损过于严重就不能再用了，应及时更 换。 （ 7） 跑渣过多 榨油过程中，榨条间少量跑渣是正常现象。若跑渣过多，可能有如下原因： 个别榨条弯曲或间隙过大。此时，可卸下榨条，用纱布或油石将甲型榨条三凸方打磨，调直榨条重装，必要时垫些薄铁皮，使间隙保持在 油料塑性不好，出饼困难，使机膛压力增加。此时，应将油料适量拌水，并进行磨机，提高机温以提高油料塑性。 如果 出饼太薄。应按说明书要求适当加大出饼厚度。 （ 8） 出饼不顺 原因之一是饼的厚薄不适宜，应调整出饼厚度；之二是由于有干饼或石子、铁块等硬异物进入机膛，应立即停机，抽出 榨螺，检查并清除饼圈和机膛内的干饼、杂物。并根据出饼圈磨损情况，修理或更换新配件。 （ 9） 回油 可能是因油缝堵塞或油缝太小表面不光引起。前者应拆除榨条进行清洗，后者应调整榨条间隙，用油石磨光油缝。 （ 10） 不进料 油料的水分过多，应进行日晒或炒干。 榨螺表面不光，应用砂布打磨榨螺轴或用干渣磨光。 榨条磨损，榨条多边形被破坏，可翻转使用或损榨条。 （ 11） 烧膛 原因为油料水分偏低，榨螺转速偏高，机温过高等引起，应提高油料水分含量，改换皮带轮，降低转速，控制机体温度。 6 结论 1在设计螺旋榨油机的过 程中，设计的对象主要是大豆等油料作物，适用于中小油厂，因此所需要得零件的精度要求不高，但榨螺轴的成本比较高，为了提高榨油机的工作寿命，要求配合精度高一些。 2设计采用二级减速器，这样提高了出油效率。在进料斗和机架的设计中，通过观察成品机械，在不改变性能的情况下，尽量是机器灵便，占地面积小。在压榨过程中，采用套装式变导程二级压榨，这比传统的榨油机在性能上有了很大的改进。 23 3. 本机械设计思想是连续型，因此出渣不能成饼状，为了降低成本，设有设计接渣斗，如果为节省费用，用编织袋代替亦能满足要求。 4出油口的设 计，由于出油的位置是在压力最大的地方，如果设计出油孔太大，渣亦会进入油内，影响
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