分段式热风干燥设备的三维设计

1、在工农业生产中，枯燥工艺的应用格外普遍，然而导这一争辩的进展却很缓慢。传统的晾晒枯燥法已不再适用于现代化生产，而且枯燥物的质量难以保证，枯燥技术的争辩在食品加工行业已涉及到各种产品，主要的方法有：机械枯燥、物理化学枯燥、热风枯燥、真空枯燥、冷冻枯燥、介质接触枯燥、辐射枯燥等。本次设计的粉丝枯燥机是六段式热风枯燥机，通过设定每一段温度及枯燥时间，进展参数的优化设计，得到最好的枯燥效果。基于现有的热风枯燥装备，通过调整蒸汽源和风机系统来把握温度，通过调整传输带的长度来把握每一段的枯燥时间，通过把握传动速度来实现粉丝枯燥。通过对分段式粉丝枯燥机的分析，对枯燥机的传动系统，枯燥系统和检测系统的分析，利

2、用 proe 完成对设备的三维设计。关键字：分段式粉丝烘干机、热风枯燥、传动系统、枯燥系统、检测系统；绪论现今，分段式热风枯燥设备以其枯燥速度快且不影响食品的质量，在食品枯燥方面已越来越多被应用。本次设计是基于现有技术的根底上对粉丝烘干机进展设计。由于粉丝烘干机是框架式构造，这里运用 proe 三维软件对其进展分析和设计，做出烘干机的三维图。主要内容有烘干机传动系统的分析与设计，烘干系统的分析与设计和检测系统的分析与设计。烘干机的现状与进展前景分段式热风枯燥设备的三维设计第 1 页 共 33 页烘干机的作用甘薯粉丝是甘薯的深加工产品，也是人们餐桌上常见的食品。我国是甘薯粉丝的生产大国，同时也是

3、甘薯粉丝的消费大国。据有关部门统计，全国甘薯粉丝、粉条年销售量约 140 万吨，粉丝出口量约为 2030 万吨，而且这一数字还在呈不断上升的趋势，所以甘薯粉丝的生产技术和质量检测的争辩是格外重要的。甘薯粉丝的生产工艺 流程一般为：颖甘薯洗薯磨浆分别粗过滤初级流槽除杂质精过滤精粉流槽处理淀粉提纯吊包脱水制芡糊揉粉真空抽气漏勺成型煮粉糊化捞粉上挂冷凝冷冻解冻枯燥包装成品粉丝。工艺步骤繁多，其中枯燥过程对甘薯粉丝的质量好坏有着格外大的影响，枯燥速度的大小也影响着甘薯粉丝的生产效率。本文旨在通过对甘薯粉丝枯燥机理的争辩，探究其枯燥过程湿分迁移的数学模型，以此为枯燥生产过程供给理论支持；并分析其枯燥参数

4、，如枯燥温度、湿度、枯燥时间等诸多因素，进展它们的最优化设计，从而得到最好的枯燥效果。因此，争辩用于甘薯粉丝枯燥的技术和设备是格外需要的，它是粉丝标准化和标准化生产的必定趋势。国内外的争辩现状在工农业生产中，枯燥工艺的应用格外普遍，而对枯燥理论的争辩，也从二十世纪初就已经开头了。但由于多孔介质内部的容水构造简单、传输过程的物理机制多样、尺度微小，并且影响因素繁多，以及过程观看的困难性等多方面因素，导致这一争辩的进展比较缓慢。目前在食品领域，经常承受的枯燥理论主要有液态集中理论、蒸发冷凝理论、Krischer 与 Berger 以及 Pei 理论等，这些理论都是基于连续介质假设模型的湿分迁移理论

5、。20 世纪 90 年月，近进展起来了孔道网络枯燥理论、多尺度枯燥理论、分形理论等，这些都将是枯燥理论争辩的的探究方向和趋势。在甘薯粉丝的生产技术的争辩方面，国内外主要是针对加工用淀粉的特性、生产工艺的改进及生产装备的研制。例如，北京轻工业学院机械工程系通过对薯类淀粉性质的争辩， 提出低本钱高质量粉丝开发的前景和途径；机械工业部食品装备设计争辩所通过对粉丝加工工艺的探讨，总结诞生产粉丝的最正确途径，并争辩了加工粉丝的机械设备以及粉丝废液的综合利用；湖南省娄底市农机争辩所研制的薯类淀粉、粉丝加工成套设备，其特点是从洗薯到粉丝包装承受一条龙流水线生产作业；四川国基实业的薯类快餐粉丝生产线提高了加工

6、的连续性，实现工业化自动生产。但是对于粉丝的枯燥，多数仍旧是承受传统方式，也就是在露天大晒场进展自然枯燥， 马上枯燥物料直接置于阳光下晾晒。这种方法简便、易行、经济，并有杀灭细菌的作用。分段式热风枯燥设备的三维设计 第 2 页 共 33 页但枯燥物易被空气和尘埃污染；枯燥物有效成分遇到光和热，易被破坏和损耗；产品外形单一，不能满足市场需求；阴雨天气，不能准时晾晒，限制了产量和生产率，不利于规模化、标准化和标准化生产。尽管如此，甘薯粉丝生产厂家仍旧很少承受现有的枯燥设备， 缘由主要是这些枯燥设备不能满足其生产需求；枯燥过程的把握简单，自动化程度不高； 枯燥粉丝的质量无法保障。枯燥技术的争辩在食品

7、加工行业已涉及到各种产品，主要的方法有：机械枯燥、物理化学枯燥、热风枯燥、真空枯燥、冷冻枯燥、介质接触枯燥、辐射枯燥等。目前，将多种枯燥技术相结合是国际上比较看好的技术。如日本承受高频和常规蒸汽联合枯燥 113 mm113 mm 的柳杉方柱，与单纯蒸汽枯燥相比，枯燥时间缩短了 4 倍以上，而枯燥本钱(包括设备、能耗和人工费)降低了 3%。又如将除湿枯燥和蒸汽枯燥联合，与蒸汽枯燥相比， 其节能率在 4O%以上。用热管换热器回收排气热能，其热能回收率略低于除湿机，但由于没有运动部件，本身不消耗能量，且易于操作治理，因此，有较好的推广应用前景。我国甘薯粉丝的枯燥设备主要是利用带式或隧道式热风枯燥装备

8、进展改进而成的，这主要缘由是粉丝加工企业的热源丰富，可以直接用于枯燥，所以应用简便；其次设备和加工本钱较低；三是粉丝的枯燥与工艺有很大的关系，它不是单纯的去除水分，而要考虑其枯燥后的质量，特别是食用质量，热风枯燥方法对粉丝的枯燥比较适宜。但是由于对粉丝枯燥工艺的争辩缺乏，没有一个统一的标准和标准，所以提高热风枯燥的质量和效益是本课题的争辩重点。本次设计的粉丝枯燥机是六段式热风枯燥机，通过设定每一段温度及枯燥时间，进展参数的优化设计，得到最好的枯燥效果。基于现有的热风枯燥装备，通过调整蒸汽源和风机系统来把握温度，通过调整传输带的长度来把握每一段的枯燥时间，通过无级变速系统来调整输送带的速度，从而

9、完成对设备的优化设计。Proe 的学习和在粉丝烘干机设计中的运用在设计之前对proe 的根本学问进展了学习，如proe 环境设定，草图绘制，建基准，拉伸，扫描， 混合，proe 装配。在设计中，运用 proe 学问对粉丝烘干机构造进展分析，并利用拉伸，扫描，混合， proe 装配进展粉丝烘干机三维图的绘制。粉丝烘干机的工作原理甘薯粉丝属于多孔介质。关于多孔介质的枯燥机理，中国农业大学刘相东在多孔枯燥理论的回忆与展望、枯燥过程原理争辩概况等文中进展了较为全面的分析。作者介绍了固体物质中湿分传递的主要理论和模型，包括传统的连续介质假设模型和为了抑制它们在描述微观构造特性上的缺乏而创立的应用于多孔介

10、质的体积平均理论。用于描述枯燥中的质量传递过程的理论有液态集中理论、毛细理论、蒸发冷凝理论、Luikov 理论、Philip分段式热风枯燥设备的三维设计第 3 页 共 33 页与 De Vries 理论、Krischer 与 Berger 理论等，这些理论关于湿分的迁移形态和迁移动力有不同的生疏。其中蒸发冷凝理论比较适合描述甘薯粉丝的枯燥过程，认为蒸汽的温度梯度所造成的蒸汽压力梯度是驱动湿分气相迁移的主要动力。正由于粉丝的这种特性，我们把粉丝用粉盒承装，并送入烘房，同时热风机不断的往烘房通入加热的空气，对粉丝不断的加热，使粉丝所含的水份蒸发出来。对于粉丝蒸发的水份，这里设计排湿风机，用它来排去

11、烘房里的水蒸气；最终枯燥的粉丝由传输带运到出料段，这样我们就能提高粉丝的烘干效率。设计过程粉丝烘干机由传动系统，烘房，热风机，排湿风机和检测装置组成。我们把粉丝放在粉盒中，由固定在同步皮带上的粉盒将粉丝送入烘房，热风机向烘房通入加热的空气， 使粉盒中的粉丝处于较高的空气中，从而使粉丝烘干。整套设备设计构造紧凑、占地面积小、自动化程度高，可减轻劳动强度，提高工件质量及生产效率。这里为了使粉丝得到充分的枯燥，且由于烘干设备的体积较的，为了制造便利，现将烘干设备分为六段，及利用分隔式枯燥原理使粉丝烘干。其构造图如图1：图 1烘干机传动系统分析分段式热风枯燥设备的三维设计 第 4 页 共 33 页烘干

12、机的传动系统由电动机，平带，减速器，滚子链，主动轴组合，同步皮带，从动轴组合和粉盒组成。由电动机通过平带带动减速器，减速器与主动轴通过滚子链连接，从而把动力传给主动轴组合，再由同步皮带带动从动轴组合，这样就形成了烘干机传动系统的循环运动，从而不断的把粉丝送入枯燥系统并把枯燥的粉丝送出。电机的选用电动机工作功率为：PP w kWda式中，P 为主动轴所需工作功率，指工作机输出功率，kw；为由电动机至主动端运wa输带的总效率。Pw 按下式进展计算：FvP kww1000式中，F 为主动轴的工作阻力，N；v 为主动轴的线速度，m/s。主动轴承受载荷来源于：输送带与轨道之间的滑动摩擦阻力 F,F=F1

13、+F2F1 为输送带与上滑道的摩擦力 ； F2 为输送带与下滑道的摩擦力； F1=M1 g ;F2=M2 g ；输送带、粉盒、粉板的质量为 M1； 粉丝的质量为 M2； 为同步皮带与轨道的摩擦系数； 2每条输送带质量为 200Kg；粉盒、粉板皆承受 1Cr18Ni9Ti 奥氏体不锈钢，密度为 7.85103kg/m3；粉板尺寸为长1220mm；宽250mm；厚1mm；粉板尺寸为：直径 125mm， 高 60mm，厚 0.8mm；每个粉盒盛放粉丝约 0.7kg总体积为V = 1220 1 250 109 (125 2)2 1(125 1.6) 2 60 109 18=0.033 m 3分段式热风

14、枯燥设备的三维设计第 5 页 共 33 页因此有：M =200+0.033 7.85103 +13 135=37120kg1M =200+0.033 7.85 103 135=36715kg2故 M=M +M =37120+36715=73835kg12传输带摩擦系数为 0.2，所以F=Mg0.2=738359.80.2=144717N工作机输送带线速度为 1m/min，即 0.017m/s，故有：PFv 144717 0.017 2.46kWw10001000依据功率，查表得同步皮带选用梯形模数制同步带，其节距为 27.4，宽度为 30mm， 皮带厚度为 8mm；齿厚味 5mm；由于应为组成

15、传动装置的各局部运动副效率之乘积，即a = a123n式中，、分别为每一传动副齿轮、蜗杆、带或链、每对轴承、123n每个联轴器及卷筒的效率。本烘干机所用传动副为一个带传动、两个链传动，因此 = =0.950.920.96=0.839a123所以PP w da2.46 0.839 2.93kW考虑到粉丝的湿度不一以及载荷的不稳定等工作环境，依据电机类型选用Y160M1-8电动机。依据电机功率，平带选用一般平带，带宽为32mm；带轮宽为40mm； 查表得:电机额定转速w=720r/min；额定功率为4kw；分段式热风枯燥设备的三维设计第 6 页 共 33 页主动轴和从动轴的设计计算由电机的额定功率

16、可知主动轴的承受的载荷功率P P wda 4 0.839 3.36kw由于主动轴的最小直径d1P3 CWn2所以代入数据得d1 32.34mm ；又由于轴承是标准件，依据轴承的型号，确定d 1=45mm；所以主动轴的尺寸如图2：图 2分段式热风枯燥设备的三维设计 第 7 页 共 33 页所以从动轴尺寸如图3：图 3其它传动件的选用由于平带的传动比为4，所以电动机的角速度w =3r/s;0这里减速器的变速比选为20，所以减速器输出轴的角速度w1=0.15r/s;所以减速器与主动轴所用的连接带选用滚子链，齿距为27.4mm；由于传送带的线速度应保证在1m/min，所以w2=0.063r/s，故减速

17、器与主动轴的传动比n2=w /w12=r/r21=2.38依据载荷和传动比，主动轴与减速器传动的链轮 2的参数为节距P=25.4；齿数Z=38；齿形为GB1244-85;材料为45钢；其大小尺寸和相关协作尺寸，公差要求如图4所示:分段式热风枯燥设备的三维设计第 8 页 共 33 页图 4主动轴上的链轮1的参数为节距P=25.4； 齿数Z=32； 齿形为GB1244-85；材料为45钢；其大小尺寸和相关协作尺寸，公差要求如图5所示：分段式热风枯燥设备的三维设计第 9 页 共 33 页:图 5减速器链轮的参数为节距P=25.4；齿数Z=15；齿形为GB1244-85；材料为45钢；其大小尺寸和相关

18、协作尺寸，公差要求如图6:分段式热风枯燥设备的三维设计 第 10 页 共 33 页图 6传动系统的三维设计电机与减速器之间的传动承受平带连接，这样有利于在工作超载时对电机起到保护作用。利用proe做电动机与 减速器之间传动的三维图，这里用到拉伸，混合，旋转，阵列等方法，对于平带的三维图承受扫描的方法，然后利用proe中的零件装配，将这一级传动表示出来，如图7：分段式热风枯燥设备的三维设计 第 11 页 共 33 页图 7减速器与主动轴之间的传动减速器通过可拆卸式链条与主动轴保持同步运动，链传动无弹性滑动和打滑现象， 因而能保持准确的平均传动比，传动效率高，又因链条不需要像带那样张得很紧，所以作

19、用于轴上的径向压力较小；链传动的制造和安装精度较低，本钱较小；所以用链传动能够较经济且传动周密。这里链通过proe中的拉伸，装配，阵列等方 法做出三维图，如图8：分段式热风枯燥设备的三维设计 第 12 页 共 33 页图 28主动轴组合主动轴组合是由主动轴，轴承，轴承盒，主动轴链轮 1 和主动轴链轮 2 组成。主动轴链轮1和2通过键连接与主动轴协作，主动轴通过轴承，轴承盒与出料段装配。利用proe 用键连接将链轮1和链轮2装配在主动轴上，其三维图如图9：分段式热风枯燥设备的三维设计第 13 页 共 33 页图 9从动轴组合从动轴组合由从动轴和链轮组成，链轮通过键连接与从动轴协作，从动轴通过轴承

20、， 轴承盒与进料段装配。如图10：分段式热风枯燥设备的三维设计第 14 页 共 33 页图 10粉盒粉盒是用来承装粉丝，并通过螺栓固定在齿形皮带上从而到达传送粉丝的目的。如图11：分段式热风枯燥设备的三维设计 第 15 页 共 33 页图 11由于粉盒的宽度是250mm，当粉盒随皮带绕链轮转动时，假设粉盒固定在皮带上，那皮带将很难与链轮粘合转动，现在只用一根直径为 11mm的螺栓将粉盒固定在皮带上，此时，当粉盒随皮带绕链轮转动时，粉盒在随皮带转动时，可以绕螺栓摇摆，从而使皮带能够与链轮之间保持同步运动。如图12;分段式热风枯燥设备的三维设计第 16 页 共 33 页图 12传动系统三维图这些就

21、是传动系统的各个传动零件 ，通过皮带和链条将电动机的动力传个粉盒，从而使粉盒把粉丝送入烘房，从而到达使粉丝枯燥的效果，下面是传动轴的总装图。如图13:分段式热风枯燥设备的三维设计第 17 页 共 33 页图 13烘干系统的分析本生产线承受的是分段式变温把握，依据粉丝的枯燥状况，承受温度变化的方法使被枯燥的粉丝具有良好的性能。主要通过分段式的热风枯燥设备，针对甘薯粉丝的湿度不同，通过对蒸汽源的量的把握、循环风机的风速的把握、除湿风机风速的把握、输送带速度的把握等，到达把握各段粉丝枯燥的温度及枯燥时间。枯燥过程是：首先由锅炉产生水蒸汽，通过PPC 塑料管道进入热风机组合内部安放的钢质散热片，由此对

22、四周的空气进展加热，所产生的热空气被热风机鼓入进风弯管，从而进入枯燥生产线；然后热空气与甘薯粉丝外表接触，带走其所含水分，所产生的湿空气通过出风口进入热风机组被反复加热，遇到通风段或者排湿机则被排出枯燥线之外。工作局部主要由热风机、排湿风机、机架。考虑到工厂生产车间占地面积，设计烘干机生产线总长约 34m，其中进料段长约 3m；共有 8 台热风机，间距 34m；另有 3 台排湿风机，分布在第一台与其次台热风机之间、第四台与第五台热风机之间、第六台与第七台热风机之间，第一台排湿风机离进料段约 3m，其次台与第一台排湿风机间距为 11m，第三台与其次台间距约为 7m。如图 14：分段式热风枯燥设备

23、的三维设计 第 18 页 共 33 页图 14热风机构造设计.热风机由热风电机，电机机架，风扇，烘房，进风弯管，电机外罩，出风管组成。烘干系统由电机带动风扇，把空气抽入出风管，出风管中装有散热片，当空气通入出风管时， 通有热蒸汽的散热片将空气加热，被加热的空气流入烘房从而将烘房中的粉丝烘干。热风机进风管进风管由进风弯管，进风口组成;其尺寸依据对空气的流量的要求和体积的限制。如图15：分段式热风枯燥设备的三维设计第 19 页 共 33 页图 15分段式热风枯燥设备的三维设计第 20 页 共 33 页电机外罩电机外罩主要是将风扇封闭在烘干系统中，使空气能够通过散热片。其尺寸如图16：图 16分段式

24、热风枯燥设备的三维设计第 21 页 共 33 页热风机出风管出风管由出风管1，出风管2.，出风口组成，其尺寸如图17-19：图 17图 18分段式热风枯燥设备的三维设计第 22 页 共 33 页图 19分段式热风枯燥设备的三维设计第 23 页 共 33 页热风机三维设计依据设计尺寸，利用proe中的拉伸，混合，扫描，阵列，零件装配做出烘干系统的的 三维图，如图20：图 20排湿风机的设计排湿风机是为了排去烘房中的水蒸气，使粉丝枯燥效率提高。排湿风机由电动机，风扇， 机架，进风管，电机外罩组成，依据现有排湿风机的设计，以及实际使用中所需的排湿量， 其尺寸要求如下:进风弯管尺寸如图21：分段式热风

25、枯燥设备的三维设计第 24 页 共 33 页图 21进风口尺寸如图22：图 22分段式热风枯燥设备的三维设计第 25 页 共 33 页电机外罩尺寸如图23：图 23分段式热风枯燥设备的三维设计 第 26 页 共 33 页排湿风机的三维设计依据设计尺寸，利用proe中的拉伸，混合，阵列，零件装配等方法做出排湿风机的三 维图，如图24：图 24粉丝烘干效果检测首先通过肉眼和显微镜来观看三种枯燥温度下所得粉丝的性状差异：直径差异不大，粗细较均匀，截面呈不规章扁形。枯燥温度为 40时所得粉丝颜色较亮、较白，通透性好，气泡较多，局部发白； 枯燥温度为 50时所得粉丝颜色较暗，通透性一般，气泡较少；枯燥温

26、度为 60时所得粉丝大局部发白，有大量气泡。枯燥温度为 40时所得粉丝有稍许潮湿感，粉丝较软；枯燥温度为 50时所得粉丝较枯燥，各局部脆性差异较大；枯燥温度为 60时所得粉丝很枯燥，脆硬易断。为了得到较好枯燥效果的粉丝，在其次和第五两段安装测量范围在 0-200 摄氏度的温度计。如图 25：分段式热风枯燥设备的三维设计第 27 页 共 33 页图 25在粉丝的枯燥过程中不行能对每个热风机等枯燥系统进展调整，这里安装温度计主要是当同批次粉丝或者不同批次粉丝的湿度有太大的差距，对热风机等枯燥系统进展调整， 从而到达粉丝枯燥的效果。结论通过对分段式烘干设备和分段式烘干技术的学习以及烘干机的制造，将烘

27、干机分为六段进展分析；通过对传动系统的分析和计算，确定电动机的型号，皮带轮、链轮的大小尺寸和工艺要求，同步皮带、平带、可拆式滚子链条的尺寸和型号；由现今市场对粉丝质量的要求以及当今的分段式粉丝烘干技术，可以选取热风机电机和排湿风机的型号，同时设计出热风机进风管，出风管，电机外罩和排湿风机的进风管，电机外罩的尺寸和工艺要求； 参照不同枯燥温度对粉丝质量的影响，选用适合的温度计对烘房温度进展测量，从而确保分段式热风枯燥设备的三维设计 第 28 页 共 33 页粉丝到达枯燥要求。学习proe三维软件并用proe软件绘制零件的三维图。通过对烘干机的尺寸和外形的分 析，利用proe软件中的拉伸，混合，扫

28、描，边界曲面，混合扫描，零件装配等方法作出烘 干机各零件的三维图和各系统的三维图，并赐予说明，从二完成对分段式粉丝烘干机的三维设计。其总装图如图2628：图 26分段式热风枯燥设备的三维设计第 29 页 共 33 页图 27分段式热风枯燥设备的三维设计第 30 页 共 33 页图 28参考文献：詹友刚。Pro/E 中文野火版教程 清华大学出版社。The Universal Encyclopedia of Machines,1974.Mabic H H.Mechanisms and Dynamics of Machinery,john wiley &Sois,1978.Machine Eleme

29、nts in Mechanical Design,1976.成大先，王德夫等。机械设计手册 化学工业出版社。陈铁明。 机械设计 哈尔滨工业大学出版社。龚桂义，罗圣国等。机械设计课程设计指导书 高等教育出版社。杨丹彤。现代农业机械与装备。广东高等教育出版社,2022。分段式热风枯燥设备的三维设计 第 31 页 共 33 页农业机械的设计和计算。中国农业机械出版社。机械设计 课本。邱宣怀，郭可谦等。高等教育出版社。Abstract:In industrial and agricultural production, the drying technology has been widely used, but the research progress of this guide is very slow. The traditional air drying method has no longer applies modern producti