螺旋榨汁机设计【13张PDF图纸+CAD制图+文档】
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摘要 在果蔬的破碎、提取汁液的工艺上，有机械榨取、理化和酶法提取三种方法。但理化和酶法提取因其适应性的局限和副作用的产生而在使用上收到限制。机械式榨取果汁蔬液广泛应用在番茄、菠萝、苹果、柑橘、橙的压榨上。螺旋式连续榨汁机就是机械法榨汁的主要机械与设备之一。螺旋式连续榨汁机是采用压缩体积的方式使果料的固体与液体成分分离，榨取汁液。可以为中型食品企业和餐饮业提供榨汁的需要，是一种常用的食品机械。本设计的螺旋式连续榨汁机介绍了以压缩体积为基础的榨汁机的设计要点、工作原理和设备组成。设计主要通过变螺距变径螺杆，让榨汁机能充分榨出果蔬汁液。它的特点是结构简单，外形尺寸小，榨汁效率高，操作很方便，故在食品工厂广泛使用。关键词：机械榨取；压榨；螺旋式连续榨汁机；食品机械 AbstractBroken in fruits and vegetables, the juice extraction process, mechanical extract,chemical and enzymatic extraction of three methods. However, because of the physical and chemical and enzymatic extraction adaptability limitations and side effects produced and received restrictions on use. Mechanical liquid vegetable juice extract is widely used in thetomato, pineapple, apple, citrus, orange crush. Continuous spiral juicer is one of the main machinery and equipment mechanical method juice. Screw Continuous juicing machine is used in a way that the volume of compressed fruit material separating solid and liquid components, the extraction of juice. Juicing can provide needed food for medium-sized businesses and restaurants, is a commonly used food machinery. The design of the continuous spiral juicer introduced to compress the volume-based design points juicer, working principle and equipment. Designed primarily by variable pitch screw adjustable, allowing fully functional juice squeezed fruit and vegetable juices fluid. It is characterized by simple structure, small size, high efficiency juice, the operation is very convenient, it is widely used in food factories.Key words ： mechanical extract ；press ；the spiral continuous juicer ； food machinery II摘 要.IAbstractII1 前言12 研究现状13 作用原理24 出汁速率的分析25 总体设计25.1 整体布局设计25.2 工作原理35.3 螺杆部分的设计35.4 螺杆直径和螺距的设计45.4.1 螺杆转速的确定45.5 功率计算56 选择电动机56.1 选择电动机功率56.2 确定电动机转速67 设计V带67.1确定计算功率67.2 选择V带的型号67.3 确定带轮基准直径和67.3.1 初选小带轮的基准直径67.3.2 算出带的速度V77.3.3 计算大带轮直径7 7.4 确定传动的中心距a和带长77.5 验算小带轮的包角87.6 确定V带的根数Z87.7 确定带的预拉力87.8 求带传动作用在轴上的压力87.9 V带设计计算88 带轮的设计98.1 材料98.2 带轮的形式98.3 带轮尺寸设计计算109 螺旋轴的设计119.1 材料的选取119.2 设计轴的结构和尺寸119.3 初步估算轴的轴端直径129.4 轴上零件的周向定位129.5 设计圆角半径值129.6 按弯扭合成条件校核轴的强度129.6.1 轴的计算129.6.2 求轴上所受作用力的大小129.6.3 轴垂直面内所受支反力139.6.4 作弯矩图139.6.5 作扭矩图149.6.6 作当量弯矩图149.7 校核轴的强度1410 筛筒部设计1411 轴承端盖的设计1511.1 材料1511.2 凸缘式轴承端盖各尺寸计算1512 轴承的选择1613 键的选择1614 螺栓的选择1715 螺钉的选择17参考文献18致 谢191 前言所谓榨汁，就是推进一个物体（挤压面），把由固体、液体和气体物质所组成的混合物中的液体和气体物质从一个有限的空间（挤压室）中挤压出去的过程。如果挤压设备合理，就可以只把气体和液体物质从挤压室中挤压出去，而把固体物质仍然留在挤压室中。传统的螺旋榨汁机主要工作部件为螺旋杆，采用不锈钢材料铸造、再精加工而成。其直径沿废渣排出方向从始端向终端逐渐增大，螺距逐渐减小，因此，它与圆筒筛相配合的容积也越来越小。果浆所受压力越来越大.压缩比可达1：20.果蔬汁通过回简筛的孔眼流出口圆筒筛常用两个半圆筛合成。外加两个半圆形加张骨架。通过螺栓紧固成一体，螺旋杆终端成锥形，与调压头内锥形相对应。废渣从两者锥形部分的环状空隙排出。通过调整空隙大小.即可改变出汁率。可根据物料性质和工艺要求。调整挤压压力，以保证设备正常工作。螺旋式榨汁机虽然结构简单，故障少，生产效率高，但所制得的果蔬汁中混浊物含量高，果蔬汁氧化剧烈，出汁率低。随着我国经济实力的增强及人民生活水平的提高，果汁加工业又进入一新的发展时期。榨汁机是其中的重要组成部分。因此，对榨汁机设备的研究非常需要。要求设计研究出结构简单、成本低、效率高的榨汁设备。2 研究现状根据研究工厂所使用的榨汁机一般是以下两种：1、螺旋榨汁机，在我国广泛应用，结构简单、故障少、生产效率较高。但出汁率低，大多情况下40-60%，浑浊物3%;2、带式榨汁机，连续作业，工作效率高，适合大规模生产。出汁率高，78%左右。带式榨汁机是国内外果汁生产最先进的榨汁设备。螺旋榨汁机以其结构简单、操作方便、榨汁效率高等优点而得到广泛应用。就目前来讲,螺旋榨汁机主要应用在食品方面,用于榨取苹果、梨、番茄、菠萝、桔子、胡萝卜等果蔬的汁液。而本设计的研究意义在于改进螺旋榨汁机的生产效率，提高出汁率。3 作用原理将输送来的浆料浓缩到适合热分散的浓度，主要是依靠旋转的螺旋将浆料输送到出料端，依靠锥开的轴及逐渐缩小的螺旋叶片的节距，浆料被挤压，压力逐渐增大，滤液则分别通过轴内脱水装置进入滤液槽。 4 出汁速率的分析 出汁率可以通过改变筛筒与螺杆锥形部分之间的环状空隙的大小来调节，空隙的改变会使螺杆的压力改变。空隙大，则出汁率小；空隙小，则出汁率大，但汁变浊。5 总体设计5.1 整体布局设计螺旋压榨机主要有：压榨装置，传动装置，进料装置，电机，出料装置，机座组成。1是电机与螺旋大轴之间采用v带传动,起到了减速作用,可降低转速;2是由于电机位置较低、以及在电机与螺旋大轴之间原料带入异物造成螺杆堵转、引起瞬间负荷过大时,烧坏电机或损坏减速器等，故采用v带传动,极大地降低了机械振动与噪声。设计简图如下5.2 工作原理该机构由机架、螺杆、圆筛筒、料斗、汁液收集器、电机等组成。其工作原理为电机1通过带动小带轮2传动，再通过v带带动大带轮3运动,物料由进料斗4喂入,在螺旋杆5的挤压下,物料中的水分通过圆筛筒6流出,经盛汁器10排出机外,物料在螺杆的挤压作用下,汁液越来越少,最后经出料斗9排出。5.3 螺杆部设计压榨螺杆由两端的轴承支撑在机架上，工作时在圆筒筛内做旋转运动。为使物料进入后受到挤压螺旋式，螺杆螺距沿进料斗向出料斗方向逐渐减小，螺槽深度也逐渐变小。螺旋榨汁机螺杆按不同的分类方法有多种型式。按螺杆螺纹直径分类有等径与变径之分，按螺杆螺距分类有等距与变距之分等。对本设计的对象综合考虑,采用变径、变螺距螺杆。变径和变螺距可以通过减小容积而逐步增大压力，螺杆上的螺旋共分两段。第一段为喂料螺杆，其直径不变而螺距减小，主要作用是用于输送物料和初步挤压物料；第二段是压榨螺杆，其直径沿轴向变化，螺距逐渐缩小，不断增加对物料的挤压程度。5.4 螺杆直径和螺距的设计5.4.1 螺杆转速的确定由于这种螺杆工作性质属于类别的挤压,不需要高速,所以速度较低,决定选择n = 400 r / min5.4.2 螺距的确定 由于螺距是不断减小的，所以选择第一段螺距t=76mm。则物料的移动速度为：v= m查询书得螺旋榨汁机产能公式为：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=1500kg/h将参数代入公式可得： 1500=3600F0.5064000.6求得：F0.0347(m) 根据螺杆螺旋送料的断面面积计算公式： 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=0.24 m。5.5 功率计算 榨汁机的能耗包括两个方面:挤压的力量消耗功率;物质消费能力。设压榨物料所消耗的功率为P：P= (1+2+3+Z)（W） （3）=0.0347=3470W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) （4）式中： m物料质量kg； 物料运动时间s。而 =G (生产能力) （5）v= P=(W) （6） =83.3w则消耗的功率为：P=(W) （7）=3948.1w式中：传动效率。一般取0.8-0.9。这里取较大值为0.9。6 选择电动机根据工作要求和条件,选择Y型全封闭鼠笼型三相异步电动机。6.1 选择电动机功率榨汁机的电机输出功率： P= P= (W) （8） =3657.1w6.2 确定电机转速旋转轴速度:n = 400 r / min，取带传动的传动比24，所以可选的电机转速范围：( 2-4)400=800-1600r/min 。 查机械设计师手册，选择电动机Y112M - 2的型号。所选电动机的额定功率4kw，=1440r/min外形尺寸长*宽*高(mm)400*313*265 重量45kg。7 设计V带7.1确定计算功率 由于设计是一个螺旋榨汁机,属于较大的机械负荷变化时,原动机是鼠笼式异步电动机Y系列故： =1.2 工作情况系数 取=1.2。7.2 选择V带的型号 根据计算功率和小带轮转速，查机械设计师手册p898，可选择A型普通V带。7.3 确定带轮基准直径和7.3.1 初选小带轮的基准直径 查机械设计师手册p892，由于，令。7.3.2 算出V带的速度V 7.3.3 计算大带轮直径 7.4 确定传动的中心距a和带长初定中心距，由 即：，可为500mm。计算基准带长： （13）选取带的基准长度，查机械设计手册p887得：计算实际中心距，由公式：考虑安装调整，中心距的变动范围为： 7.5 验算小带轮的包角 由公式及对包角的要求，要满足： 7.6 确定V带的根数Z 根， （14）令Z=3根。查机械设计师手册表15-8,15-9得：=1.32 =0.92 =1.01式中：在包角=180度，稳定的情况下，特定长度单根普通带的许用功率值；考虑带的长度不同的影响系数，简称长度系数；考虑包角不同时的影响系数，简称包角系数。7.7 确定带的预拉力单根V带的预拉力由下式确定： （15）7.8 求带传动作用在轴上的压力式中：单跟带的初拉力； Z带的根数； 小带轮上的包角。7.9 V带设计计算 V带设计计算列表：设计计算项目结果说明计算功率P4.8工作情况系数k1.2小带轮直径D100mm验算V带的速度V7.54/s一般不低于5m/s大带轮直径D360mm初定中心距a500mm参考实际机械结构确定设计计算项目结果说明定中心距a525mm初算V带所需的基准长度L 1750mm选V带的基准长度L1800mm包角151包角系数k0.92长度系数k1.01单根V带所能传递的功率P0.995单根V带功率增量P0.12kwV带根数Z3根每米V带质量0.10kg/m单根V带的初拉力F115N8 带轮的设计8.1 带轮的材料 铸铁带轮用的最广，因为带速v25ms，所以选用HTl50。 8.2 带轮的形式 带轮的结构靠带轮直径来确定3，因为带轮基准直径D(2.5-3)d，所以小带轮采用实心式；对大带轮而言，因D9.06MPa，故安全。10 筛筒部设计有许多圆筛孔分布在筛筒部的筛筒上, 由筛孔里面流出的汁液就是压榨出的汁液。筛孔的设计主要参数:筛孔的大小与分布的密度。由于要使压榨出的汁液从筛孔中流出，故筛孔的孔隙率越大越好。但考虑到筛筒会承受螺杆旋转挤压产生的强大压力,所以孔隙率也不能太大。图10筛筒选取筛孔的直径:选择筛孔时,首先要考虑物料的粒径大小,物料粒径大时,筛孔直径也要适当大一些,这样方便将汁液排出。但也不能过大,否则,可能会造成比较大的物料损耗;物料粒径小时,筛孔直径也要适当小一些,但也不能太小,因为太小的话,会造成堵塞,无法确保汁液顺利流出。圆筒筛采用2mm厚的lCrl7Ni2不锈钢板冲直径为2mm孔制作，相邻孔距为2mm。圆筒筛的内径为240mm。长为578mm。为了方便清理和检修，可分为上下两部分，通过螺栓紧固。11 轴承端盖的设计11.1 端盖的材料选用HT150。可以选取凸缘式轴承端盖，这样调整间隙比较方便，密封性也好。为了调整轴承间隙，在端盖与轴承座之间放置调整垫片，这样也能密封。轴承端盖简图如下图。 11.2 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=28.5mm轴承端盖12 轴承的选择 角接触球轴承能承受一定的双向轴向负荷且极限转速较高，且精度较高，从经济角度上考虑的，深沟球轴承比棍子轴承便宜，根据轴的尺寸，查机械设计师手册p708，选择角接触球轴承S7系列，轴承的型号是7012AC.。尺寸d=60，D=95，B=18.。 13 键的选择 键、轴的材料都是钢，键采用静联接，冲击轻微。键联接的许用挤压应力，取。取转轴主轴上与带轮的连接键，动齿盘与主轴的连接键选用普通平键：选用GB10951979（A型）。对于与带轮轮毂连接的键，其尺寸为12830。 14 螺栓的选择 螺栓的材料是Q235，选择六角头螺栓 c级 GB/T5780-2000 M24*12015 螺钉的选择 螺钉的材料是Q235，选择开槽圆柱头螺钉，GB/T 65-2000 M8*2016. 总结 随着毕业日子的到来，毕业设计也接近尾声。经过几周的奋战，我的毕业设计终于完成了，在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这四年来所学只是的单纯总结，但通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太过于片面。毕业设计不仅是对于所学只是的一种检验，而且是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计是我明白了自己原来知识还是比较欠缺。自己要学习的东西还太多太多，以前老觉得自己学的挺好，什么都懂，什么都会，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白：学习是一个长期积累的过程。在以后的工作和生活中都应该不断的学习，努力提高自己的学识和综合素质。总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是完事开头难，不知道如何下手，最后终于完成了才有一种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论;知识必须通过应用才能实现其价值!有些东西以为学会了，但真正用时才发现是两回事，所以我认为只有真正会用的时候才是真的学会了。我始终坚信“书山有路勤为径，学海无涯苦作舟”“读万卷书不如行万里路”这两句话。参考文献1毛谦德 李振清 袖珍机械设计手册M 机械工业出版社 19942蒋晓主编 AUTOCAD2008中文版机械设计标准实例教程m 清华大学出版社
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