螺旋管状面筋机总体及坯片导出装置设计毕业设计说明书

1、目目 录录1 前言 .12 面筋机系统整体设计 .22.1 总体方案论证 .23 面筋机坯片导出及切断部分具体设计说明 .43.1 进出料口形状设计 .43.2 电动机及减速机选择.63.3 电磁离合器选择.63.4 联轴器选择.73.5 链轮设计及校核 .73.5.1 链轮的设计.73.5.2 链轮较核.83.6 凸轮设计.93.7 轴设计与主要轴的校核.103.7.1 传动轴的尺寸设计.103.7.2 中空轴的尺寸设计 .133.7.3 从动轴的尺寸设计.143.7.4 传动主轴较核.153.8 滑动丝杠副选择计算.163.9 轴承及轴承座选取.163.9.1 轴承的选取.163.9.2

2、轴承的安装方法 .173.9.3 轴承的预紧.173.10 弹簧的设计计算及校核.173.10.1 弹簧的设计.173.10.2 弹簧疲劳强度验算 .214 强度校核 .224.1 螺栓校核.224.2 键校核.224.3 销校核.235 结论 .24参考文献 .25致 谢 .26附 录 .27 螺旋管状面筋机总体及坯片导出装置设计螺旋管状面筋机总体及坯片导出装置设计摘摘 要：要：本设计是应楼王淀粉厂的要求而进行设计的，由于目前面筋的生产过程全部为手工作业，工作环境十分恶劣，然而面筋的市场需求量很大(由于其营养价值和市场地位高)，所以面筋的机械化操作显得尤为迫切。面筋机的设计分为三个部分：面筋

3、机的坯片导出和切断装置的设计和卷绕装置的设计。本课题为螺旋管状面筋机总体及坯片导出装置设计，着重设计面筋机的坯片导出及切断装置。由于面筋特有的粘弹性质，以及参照去年设计的面筋机样机，在此重新提出的解决方案为：一定量的面筋通过螺旋丝杠的挤压从大料斗被送至小料斗，中间通过切料刀具切断，以便控制单个面筋的重量。被切断的面筋通过导出口导出，被送至卷绕装置卷绕。面筋由于要先切断后通过小料斗导出，所以采用凸轮机构来控制比较方便。采用一大一小两个料斗是更利于面筋的导出成型。这样的设计符合工厂的实际生产需要，满足食品生产的卫生要求，有很高的市场经济的价值。关键词关键词：面筋；成型机；螺旋管状；坯片导出 the

4、 design of the overall and the piece educing setting unit of the spiral tubular gluten machine abstract :the design is requested by louwang starch factory. the operation of the mechanization of the gluten is especially impendency because the production of the gluten is handiwork at present, the work

5、 circumstance is very abominable, and the glutens demanding is massive (because of the nutritional value and the market niche). the design of gluten molding machine divided into three parts: the piece educing setting unit, the cutting setting unit and the winding device unit. this project is the des

6、ign of the overall and the piece educing setting unit of the spiral tubular gluten machine. it mainly introduce the design the piece educing setting unit and the cutting setting unit because of its unique viscoelastic nature, and the reference to the last design of the gluten molding machine. the so

7、lution of the design of the gluten molding machine: the certain amount of gluten is sent from the big hopper to the small hopper through the helical screw extrusion. the gluten is cut by the middle cutting tool materials. the weight of the single gluten is controled by the cutting tool materials. th

8、e gluten which is cut is educed by the export of gluten guidance .the device is sent to the winding device unit. because the gluten should be cut before it is sent to the export of gluten guidance through the small hopper, the use of cam mechanism to control is more convenient. the two hoper is more

9、 conducive to the gluten derived molding. the design accords with the practical production need of the factory and meets the sanitation demand of the food production .so the design of the gluten shaping machine has a high market economic value.key words：gluten; shaping machine; spiral tubular; piece

10、 educing 1 1 前前 言言文明的发展和进步可以说与小麦的历史连在一起。早在有历史记载前，人类就种植小麦。1948 年，芝加哥大学的考古学家证明小麦的种植起源于中东土壤肥沃的新月形地带。小麦是谷物中最重要的，世界上靠小麦作为食品的人多于靠其它任何食品生活的人。世界上 70%以上的可耕地种植粮食，小麦占地最多，高于 22%。一年中每个月，世界上都有一个地区收获小麦1。全套图纸及更多设计请联系qq：360702501小麦面筋除了在食品行业应用广泛外，在其它行业的应用亦得到蓬勃发展，如医用胶囊；发胶等化妆品；香烟的过滤嘴；鱼虾的饲料；可降解可重新利用的绿色粘贴剂；水泥制造中亦可加入面筋，因为

11、其与 ca 交联而增强了水泥的粘合性和防水性；环境保护工作者可将其作为处理废水的固化物2。目前国内外还没有该种设备，面筋的生产过程全部为手工作业，工作环境十分的恶劣，急需得到改进。整个面筋的生产过程共包括：面筋的绕制在形、水煮、挑选清理、包装等。在这些生产过程中，以面筋绕制成形的工作量最为大，生产条件最为恶劣。这一生产过程为生产工人手拿夹持筷将剪成段的生面筋缠绕在筷上，整个生产过程工人的手须不时的浸入生面筋的保护液中（保护液为稀氯化钠溶液，即稀盐水） 。人的手在无防护的情况下，长时间的与稀盐水接触，将很大程度上地伤害我们的皮肤。但如若在生产过程中加带防护手套作业，以将出现一系列影响生产的问题，

12、使生产操作和灵活性不能适应生产。工人的操作将变得笨拙，在取生面筋时也时常批滑，从而影响生产率和生产质量。由于以上诸多原因，所以操作工人生产时必需徒手生产。然而在如此恶劣的生产环境下，只有相当少一部分工人的手能适应。绝大部分的人都是工作一段时间后就不能再从事生产。因此若能设计一部机器来代替或部分代替水面筋操作工人的这一生产过程将是一个很好的想法。当前关于面筋及面筋相关的产品越来越多,但由于面筋本身的高粘结性和高弹性，机械成形难度很大，现行的螺旋管形水面筋成形都为手工制作,尚未曾搜索到一例面筋成形机产品或研究论文。因而本课题研究当属首创。面筋成形机的设计共分三部分的设计：1、面筋坯片导出装置的设计

13、，2、面筋切断装置的设计，3、面筋卷绕装置的设计。这里的设计说明主要是关于面筋坯片导出装置以及面筋切断装置的设计。设计的总体思路是为生产实践服务的，设计好的面筋成型机可直接用于工业生产，具有很高的市场价值。 2面筋机系统整体设计2 21 1总体方案论证由于面筋本身所特有的弹性和延展性，面筋很容易恢复原来的形状。而使面筋变形又只有靠拉力或者靠压力来完成。面筋很柔软，又很容易被拉断，所以靠拉力来使面筋变形是不理想的。在选择如何挤压面筋使它变形的方案上最终确立的是使面筋变形最切实际的方法就是靠压力来实现。本设计主要依赖挤压力使面筋成型导出，考虑到面筋的特性，设计用的是滑动螺杆的结构，滑动螺杆的结构是

14、为了增加推动力，采用大小料斗是有助于其成型成功，面筋一次导出的量越多越不容易成型，这是因为其具有高粘弹性。一开始设计的时候所采用的是绞肉机改装成的小型单螺旋轴挤压机构的设计方案，在实验中发现，由于箱体与螺旋轴之间的间隙较小,在这样的空间间隙下,面筋导出的连续性达不到预期效果,后来又设法改变螺旋轴的表面粗糙度,发现在小的空间中较大的挤压力破坏了面筋的内部结构, 影响了面筋的质量和口感，所以用单螺旋轴的设计方案没有能够成功。第二个设计方案采用的是推压装置,把面筋放置在一个圆柱形的容器中,靠活塞的运动将面筋从小口中挤压出来,从而达到把面筋变形的目的，然而在模拟实验中发现在相同的速度下面筋从出料口出料

15、时的压力是不均匀的，量越多受到的压力越不均匀。后来把出料口做成漏斗状，并且减少了一次导出的面筋量，出来的面筋料就近似片状了，所以把出料装置设计成了一大一小两个料斗共同作用的方案。这种方案有以下几个特点：首先，滑动螺杆的结构使面筋内部保持完好的网络结构；其次，又能有足够的挤压推进力使面筋的出料保持连续；再次，小料斗处的料较少从而料容易成型导出；最后，滑动螺杆挤压有较好的稳定性能,螺旋转速和下料的速度更容易控制。在以上特点的基础上，螺旋挤压最为可行的就是滑动螺杆的挤压方案，料斗也采用了较复杂的大小料斗共同作用的方案,所以最终确定和使用这种方案。具体的结构简图见图 2-1：图 2-1 面筋成型机坯片

16、导出及切断装置结构简图全套图纸及更多设计请联系 qq：3607025011.下料口 2.小料斗 3.螺杆 4.压料板 5.大料斗 6.切料刀具 7.切料推杆 8.弹簧9.凸台 10. 切料凸轮 11.轴 12.活塞凸轮 13.链轮 14.活塞推杆 15.小活塞3 面筋机坯片导出及切断部分具体设计说明本设计主要是面筋成型机的坯片导出装置以及切断装置的设计。设计原则基于面筋有很高的弹性及延展性，以及柔性突出，很难将它压制变形。设计的第一个难点就是如何将面筋变成片状，为了弄清楚面筋制作的工艺流程和详细了解面筋的特性，曾去了楼王的面筋厂实地考察，并且亲自动手去卷制了很多，也测量过工人卷制时的面筋的尺寸

17、，同时也向厂里工人询问机器制作时应该达到怎样的尺寸和标准，在设计的时候所依据的就是这些尺寸和标准。由于设计时把坯片导出装置与切断装置设计成一个整体，所以这两个装置的具体设计将一起说明。3 31 1 进出料口形状设计根据总体方案的设计，首先要设计的是进料和出料料斗的形状。根据生活中的常识，选用常见的漏斗式进料设计,面筋出料要成片状，所以出料部分末端采用长方口的形状。具体设计分为两部分，大料斗进料和送料，小料斗出料。大料斗上部分是圆柱形，方便滚动丝杠螺杆的挤压运动；下部分要方便出料，所以选择了漏斗形状。小料斗上部分也采用圆柱形的，下部分采用圆积方的形状。工作原理：将大团的面筋原料从送料口送入大料斗

18、装置中，靠滑动螺杆的挤压推力向前运动，直至小料斗的空间被面筋充满，切片装置切断面筋的同时滑动螺杆停止运动，小料斗处的活塞快速向下送料，等活塞恢复原状的同时滑动螺杆再次旋转。通过实验测得 0.075kg 重的面筋其体积为 0.0628l，0.1kg 重的面筋其体积为0.0879l。所以小料斗以及大料斗的设计尺寸就是根据这些数据来的。小料斗一次下料的量在 150g200g 之间，符合设计规定的要求。大料斗一次装料的量为 5kg，符合人工加料的要求。大料斗和小料斗的具体结构尺寸见图 3-1 和图 3-2。图 3-1 大料斗的具体结构及尺寸图 3-2 小料斗的结构与尺寸全套图纸及更多设计请联系 qq：

19、3607025013 32 2电动机及减速机选择面筋的绕制过程原为纯手工操作，生产处于一个轻微耗能工作寿命降低，预紧结构在使用中要严格控制预紧力的大小。面筋机所选用的滚动轴承座适用于深沟球轴承，调心球轴承，径向接触滚子轴承。线速度 v5m/s，工作温度 t90，采用油润滑。其对应所选轴承的型号分别为 z2508y，z2512y 和 z2506y。3 31010 弹簧的设计计算及校核3 310101 1 弹簧的设计弹簧的设计已知切料弹簧工作时最大载荷为 135n，最小载荷为 15n，要求弹簧切料的工作行程为 40mm，活塞弹簧工作时最大载荷为 135n，最小载荷为 0n，工作行程为100mm。两

20、端固定支承。因为弹簧在一般的载荷下工作，可按照第类弹簧来考虑，选择 c 级碳素弹簧钢丝。初估弹簧丝直径为 d=2mm 左右。查表可知，所以。0.5,1710tbbmpa0.50.5 1710855()tbmpaa. .计算弹簧的直径 d 根据给定的条件选定 c=8,并根据公式得 (35)0.6154144ckcc 0.6154 811.18484 84 又根据公式得 (36)max1.6tkcfd135 8 1.1841.6855 1.96()mm与估计的弹簧丝直径相似，故取标准值 d=2.0mm 于是 (37) 2dcd 9218()mm (38)2ddd1822016()mm符合题意要求。

21、b.计算弹簧的有效工作圈数 n 查表得 g=80000mpa，并由公式可得弹簧的工作圈数为: (39)41328gdnfd43800002408 181209.14取弹簧工作圈数为 n1=10。 (310)42328gdnfd438000021008 1813520.32取弹簧工作圈数为 n2=21。c.验算载荷与变形计算最小载荷与最大载荷作用下的变形量，：minfmaxfminmax (311)3min21min48fd ngd348 154675()mm (312) 3max21max48fd ngd348 135 181080000249.2()mm3min22

22、min48fd ngd 3480)mm 3max22max48fd ngd 348 135 1821800002103.3()mm实际弹簧的工作行程：o (313) 1max1mino49.25.467543.7()mm2max2mino103.30103.3()mm (314)lim1.12t1.12 855957.6()mpa计算极限载荷： (315)2limlim8dfkc 2957.623.148 1.1849141.1()n与之对应的变形量：min3lim2min48f d ngd348 141.1 1821800002108()mmd.计算弹簧的其余几何尺

23、寸弹簧节距 t： (316)1max1tdn 49.220.22107.1()mm2max2tdn 103.220.22217.1()mm弹簧总圈数： 0n (317)1012nn102122022nn21223弹簧钢丝间距 ： td 7.125.1弹簧的自由长度：0h (318)1010(0.5)hnnd105.1(120.5)274()mm2020(0.5)hnnd21 5.1(120.5)2128()mm由稳定性要求可知 ，满足稳定性要求。2744.15.318ohbd3 310102 2 弹簧疲劳强度验算弹簧疲劳强度验算 (319)maxmax28kfcd (320)minmin28k

24、fcd (321)0minmax0.75 ss弹簧材料的脉动循环剪切疲劳极限，mpa,根据循环次数 n 选取；s安全系数。精度要求高时，取，精度要求较底时，取。1.31.7:1.82.2: 1.184k 9c max135()fnmin15()fn2d 所以， 。max916.3()mpamin101.8()mpa ss4 强度校核4 41 1 螺栓强度校核4 41 11 1 螺纹连接的实效形式螺纹连接的实效形式在螺栓连接中，单个连接螺栓的受力形式不外乎是轴向力、轴向力矩与扭矩的联合作用、横向剪切力及挤压力 4 种。在轴向力或轴向力与扭矩的作用下，螺栓产生拉伸或拉扭组合变形，主要实效形式时螺栓

25、杆螺纹部分发生断裂。4 41 12 2 下料口处螺栓设计计算下料口处螺栓设计计算表 4-1 螺栓强度校核表设计项目设计内容及依据设计结果1.计算螺栓受力料斗所受合力 fq200()qfn200()qfn单个螺栓所受最大工作载荷maxfmax2004qffnmax50()fn剩余预紧力0f有紧密性要求，取，则0max1.5ff01.5 100()fn螺栓所受最大拉力fmax025 150175fff175()fn相对刚度系数 kc用石棉橡胶垫片，查表0.8ck 0.8ck 预紧力 f000max1500.8 25cffk f0145()fn选择螺栓材料及等级因螺栓受平稳载荷作用，按静强度条件进行

26、设计，45 钢，强度等级 8.8 级800()bmpa640()smpa计算许用应力 查表，取安全系数，4s 6404ss 160()mpa计算螺栓直径 d1 15.25.2 1753.14 160fd 11.35()dmm211.03()dmm4 42 2 键强度校核4 42 21 1 键连接的主要实效形式键连接的主要实效形式普通平建连接的主要实效形式是工作面的压溃，按工作面上的挤压力进行强度校核计算；导向平键和滑键的主要实效形式是工作面的过渡磨损，按工作表面上的压强进行条件性的强度校核计算。只有在严重过载情况下，平键连接才可能出现剪断。4 42 22 2 中空轴平键连接的强度计算中空轴平键

27、连接的强度计算图 4-1 平键连接受力情况假设键的工作表面上载荷均匀分布，合成后的集中力 f（圆周力）作用于接触面高度中点，参照图 4-1，普通平键连接的挤压强度条件：2pptdkl式中：t传递的转矩，单位为 nmm； k键与轮毂的接触高度，k=h/2； d轴的直径，单位为 mm； l键的工作长度，单位为 mm； p键、轴、轮毂 3 者中最弱材料的许用挤压力，见参考资料15，表12.1，单位为 mpa。已知：；305.8(/)tn mm5()kmm50()dmm48()lmm。50()pmpa 2 308.50.05()50 5 48ppmpa 所以此键连接强度足够。4 43 3 销强度校核销

28、主要用来固定零件之间的相对位置或作为安全装置中的过载剪断元件。面筋机定位装置处用的是销连接，其主要受的是剪切力，所以强度校核按销的抗剪强度校核： 式中 z销数 r载荷（n）为许用切应力，对 45 钢取=80mpa.根据实验测得其载荷为 800n.m,d=6,z=1,计算得。所以符合设计要求。 5 结论设计课题是螺旋管状面筋机的总体及坯片导出装置的设计。面筋成形机是一种用机器代替手工来完成面筋绕制的机器。面筋成形机可以完全让操作者的手脱离盐水，而让机器来完成在水里的动作。所以具有较好市场价值，经济效益和较好的社会效益。面筋机的设计分为坯片导出装置的设计，切断装置的设计以及卷绕装置的设计。此方案在

29、上届的设计基础上有所创新。具体体现在以下几点： 24rd z1面筋的坯片导出采用螺旋丝杠的挤压而不采用螺旋轴的结构，采用螺旋丝杠的结构主要的好处是保证了面筋的内部结构，使其导出能够连续不断，方便了卷绕，并且具有良好的口感。2面筋机的切断装置放置在大小料斗之间，这样的结构的好处是可以使坯片导出更容易，而且可以不用辊子辊压的结构就可以使面筋成型，减小机器结构的复杂性，降低了厂家的生产成本。3面筋机采用一大一小两个料斗而不采用一个料斗的结构是为了减少面筋粘弹性对导出成型的影响，因为一次挤压的量过多的话，面筋导出就不是片状的而是近似圆状的，近似圆状的面筋不利于卷绕装置的卷绕。4小料斗的下料口采用了法兰

30、连接的方法来解决，这样可以根据不同的生产要求来更换下料口的大小，满足了生产需要。在指导老师咸斌老师的严格要求下，在最低限度的降低其制作费用的前提下，我对其方案进行了数次修改，但是由于能力所限可以说现在的方案不是最好的，但已尽了我的最大能力。本次设计中由于自己能力的有限，肯定存在不少错误，一旦用于制造，肯定有不少问题，好多东西都是凭自己的想象，可能在现实生产中却是行不通的，咸老师、葛院长为了能丰富我的社会实践，解决书本和现实的距离，曾亲自带我去楼王淀粉厂实地观看和动手制作，开拓了我的视野，给我深深的上了一堂课。全套图纸及更多设计请联系全套图纸及更多设计请联系 qqqq：3607025013607

31、02501参 考 文 献 1 辰工高蛋白“素肉”面筋j中国保健营养，2002，(04)：34-352 丁玉庭，皱礼根,陈艳,殷亚峰非水法面筋提取的研究j中国保健营养，2003,(04)：96-973 杨铭铎.面筋形成机理的解析j.中国烹饪研究，1991,(01)：17-20.4 李瑜,王兰,尹春明,李艳军.小麦面筋蛋白的磷酸化改性研究j. 郑州工程学院学报，2002，(02)：49-64.5 刘冬儿.小麦粉面筋出率的影响因素j.西部粮油科技，1999,(24)：34-35.6 吴晓寅.小麦面筋含量检测方法的探讨j.粮汕仓储科技讯，2004,(01)：52-53.7 黄瑾.小麦面筋与面粉面筋的经验测算方法j.山东农机，2002.(03)：23-24.8 叶伟昌.机械工程及自动化简明设计手册m.北京:机械工业出版社，2001.9 李益民.机械制造工艺设计简明手册m.北京:机械工业出版社,1993.10 沈世德.机械原理m.北京:北京机械工业出版社，2001，12.11 李云.机械制造工艺及设备设计指导手册m.北京:机械工业出版社,1996.12 机械加工技术手册编写组.机械加工技术手册m.北京:北京出版社，1989，09.13 胡家秀.机械零件设计实用手册m.北京:机械工业出版社，1999，10.14 徐灏.机械