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文档简介
第页包饺子机的结构设计1.1引言饺子是从中国传统的馄饨逐步演化发展过来的,在其漫长的历史以及发展演化进程中,名目繁多。宋代时期,其在民间又被人们称为"角子",元代和明代时被人们称为"扁食";清代时又叫"饺子"。饺子最早可能起源于中国东汉时期,是东汉涅阳人张仲景所创制。当时的人吃饺子主要目的是用于药物上的使用,张仲景用饺子皮包上一些可以祛寒的各种中草药材(比如羊肉、胡椒等),他把这些包好的饺子分发给街道上的流浪者食用,用以祛寒及治疗各种疾病,避免人们的耳朵上产生很多冻疮。饺子不但不仅能够有效地帮助解决广大家庭消费者容易饥饿的问题,满足了不同社会年龄阶段不同人群的饮食需求和不同口味,它还很好地均衡了安全、卫生、营养等问题。从现代饮料和食品健康营养学的角度出发来看,水饺作为一种中国传统的食物,如果与现代饮料和食品健康营养科学相互地结合在一起,对于提高膳食中的维生素和一些重要的微量元素种类及其含量、减少体内脂肪等方面都进行了探讨与改进,并且能够提供更多的新品种,将会使我们的生活更健康。从古至今,水饺主要是自己在家中制做及自己食用,去市场上售卖饺子和购买饺子的很少。近年来,随着现代科技的进步导致了人们生活节奏的提高,速冻食品行业正进入了快速发展的时期。但目前,国内的工业化生产馅子的大型食品加工厂,在馅子的成型方面还是有许多厂商延续以前的方式:采用人工捏合成型制造的方法。人工包制的水饺,虽然在形状上拥有着机械制水饺整体上所无法比拟的独特美观,但是由于人工包制时的卫生是无法完全达到我们党和国家规定的安全标准。饺子由混沌演变而来,距今它已有几千年的文化和历史,饺子也逐步发展为我国独具特色的传统食品。随着我们生活水平和文化素质的提高,饺子已经不再被认为是过节时最受欢迎的食物,更是我们日常饮食中的重要组成部分。由于我们日常生活吃的包装饺子基本是采用人工或手工包装方式制作出来的,手工包装饺子的效率极其低且劳务量大,手工包装饺子已经远远无法满足现代人们的需求量,而且近年来由于科技创新和信息时代的发展,导致包括饺子在内的各类主食的工业化进程得到迅猛发展,全自动打包机便得到了快速发展。速冻食品主要是指通过急速低温(-18℃以下)的方式加工制造出来的速冻食品,食物组织当中的所有水分、酱汁都不会被吸收和流失,而且在这样的低温下,微生物基本不会大量繁殖,食品的安全性也有了很好的保证。采取快速冷藏食物的原材料选择和还有食物加工过程的安全性、健康性很重要,这与我们日常把食材放进冰箱的冷藏层和冷冻层意义不同。大多数的情况下,采取速冻的食材质量始终要比缓冻食品更优秀,速冻食品可以有效避免食品在冷冻过程中由于冰晶体的成长而给冻结食品所造成的不良影响,从而严重影响冻结食品的味觉和营养,因此无须在食品中添加任何的防腐剂和其他的添加物。1.2国内外发展现状1.2.1国内发展现状1956年,毛泽东提出了中国要向现代科学技术进军。一场以如何帮助现代人们彻底摆脱繁重的日常体力劳动生活为主的工业技术革新和企业创造性创新运动随之展开。1958年9月哈尔滨三八饭店公司自主研制生产出了一台快速自动包饺子机,并将其作为生产线的一个初步设计技术雏形。1959年9月哈尔滨市社会服务局的相关领导部门针对传统酒吧和星级饭店工人师傅包饺子的工作效率相对较低,在就餐旺盛高峰期的顾客等待就餐时间太长,以及同时参与饺子包制的工人人数过多等多种具体情况,授意其公司下属的几家企业成立一组饺子机的专业技术革新研发团队,其中哈尔滨的科技革新商业机械厂通过自主研发研制生产出了一台饺子机,替代了传统手工自制的传统饺子。该团队采取边进行技术设计、边进行技术加工、边设计实施售后试验、边设计改制技术手段,经过不断地进行反复的设计改进和试制终于在1959年3月初成功生产了当时我国第一台大型包裹式的馅饼机,并在我国哈尔滨道外的一家三八饭店里首次成功进行了加工实验,按照当时的行业技术标准要求和我国生产设备制造厂的技术水平来说,这个革新项目还是比较成功的。这种新式机器后来又重新命名了称为"60-1型"的新式馅料自动包装机。金美乐商业机械有限公司,该公司也是目前中国第一家馅料机机械的研制专业公司。美乐牌电动包馅食品机在1965年曾多次成功获得由省和国家科委专门批准的并授予的"发明证书",并先后多次成功荣获2005年国家产品质量认证金奖,莱比锡国际博览会金奖等多项国际殊荣。包馅机到现在已经逐步进入了第五代,其主要产品种类主要包括有自动辊压灌肠式自动成型的大型饺子机、全自动小型饺子机。现在国内一个比较著名的就是台湾安口食品工程机械公司生产的饺子机。各个机械工厂都会把饺子机进行了不断的改造,以适合消费者的饮食口感与健康。国内少数大型速冻饺子的主要生产商会从日本、台湾等发达国家及其他一些地方的直接引入生鲜饺子速冻成型机。这些引进的机器由于生产技术先进、生产率高,所以这些机器制作生产出来的饺子整体形状与我国传统人工制作打包的饺子极为相似,并且由于可以直接实现饺子坐立均匀完全平放,故饺子能够直接蒸熟或煎熟。但是这些激光装置它的价格都很高,尤其对于一些日本的激光装置,其价格更是昂贵。1.2.2国外研究进展1956年由美国人HenryE.Szandziewicz发明了一台相较于当时的饺子机功能齐全和先进的新型自动化饺子输送机,如图1.1所示。该发明可适用于肉、蔬菜类或其他食品的连续输送,然后由固定面团成型盖成型的饺子制作。该发明包括通过输送、切割、成型和用于有效成型饺子的一个成型盖组成。这项发明主要由通过运输、切削、成形以及用于高效加工成形的饺子等多种方式构造而来。该技术给我们如今带来一种持续辊压成型、调节饺子皮的厚薄的思维启迪和一种将面皮或馅料均匀地涂覆在表层上,使得面皮和馅料不会被黏附在传送带上的装置。图1.1连续性输送饺子机1984年美国人WilliamY.Liu发明的一种纯机械式模仿人工包合饺子成型机,是一种完全模拟工人包合成型的自动化饺子机,如图1.2。该公司发明的纯机械式饺子机可以极大地节省了大量的劳力,且包合成型时更多地采用仿真人工式包合,简单高效。图1.2纯机械式拟手工饺子成型机机构简图1、输馅斗2、输馅筒3、成型装置2015年y.s.chen开发设计出来的一种新型饺子机组,如图1.3。这台大饺子机组由巨大的圆锥型馅斗、辊压轮、面皮和馅料填充和切割加工设备、搅拌装置和面皮制作设备等多种主体机械构件所组合构成。通过电机带动转动辊床运转和电动压缩机使面团压缩成面皮以此来达到面皮连续滚动输送,且根据测量辊轮之间的间隙,通过调节手轮来调节面皮的厚度。在各种成型填料输送设备中,由塑料绞龙把所有各种馅料全部进行混合搅拌均匀后再输送到由其它面皮成型装置制作的面皮。最后,一个底部具有凹槽未捏合的圆形饺子通过成型机用模具对其底部进行二次辊压加工成型,形成完整的圆形饺子。这种输送设备不管在对于各种面皮输送厚度的自动控制、连续面皮输送的工作效率及对于各种饺子皮的最终压制成型操作方式上也是与前几代传统输送机比较突出的优势和缺点有着巨大的技术提高。同样,最近几年工业发展很快,国外也似乎还有其他一些大型企业已经分别开始了亲自研制不同填料种类和应用形式的全自动填料馅机,其中,最具有国际性和代表性的机型是1986年日本大英技研株式会社(japan)公司生产的新型机种nf-12,ex-自动填料馅机。它们所亲自设计研制生产的新型nf-12机型,该类自动馅料填料机型号分别为大型多轴双工位的吹风回转式自动馅料填料机型,模仿了中国人先用右虎口的部位整个合起来捏饺子的右半边,再用左手虎口捏合饺子的左半边,捏合的饺子边上似乎还有一道道的花纹,具有独特的外观。采用吹风切断式填料活塞自动充填填料技术,可以随意进行随时定量补充填料及可以随意地自由调整每个饺子成品的尺寸,馅料填充匀称,非常适合在一个工厂内同时进行大中小规模的生产及即时对每个成品的质量控制。图1.3新型饺子机组1、输馅斗2、控制面板3、面团输送槽4、切面机构5、输送带6、填料器7、成型模2饺子成型原理全自动饺子成型机发展到目前为止,在结构构成、性能及饺子的产能上已经有了很大的进步。但是在基本的饺子制造原理上,基本都在围绕制皮、输馅和饺子形成三个方面进行改造。2.1饺子成型机的分类全自动包装饺子机这种技术比较成熟的产品在其机型上大致可以划分为三个类型:即盆式饺子机、灌肠式滚压成形饺子机和模仿手工包合式饺子机2.1.1盆式饺子机如下面的图2.1所示,该机主要包括了卧式减速机的传动、输面、送馅、成形、余面导出及电气等几个部分。图2.1盆式饺子机的结构图1.导出装置2.成型装置3.输馅装置4.馅量调节装置5.输面装置6.轧面辊调节手柄7.U型管道8.成型辊轮9.推杆结构10.传动装置11.间歇推出装置12.副辊轮盆式饺子机的成型工艺原理就是将和好的面团滚动后压制成为一种面皮,将其引到输面部分的热轧面辊中,经过热轧面辊将这些面皮滚动后压制成厚薄合适的面皮带(调节轧面辊调节手柄可改变面皮的厚度)。通过"U"型输送管道,使得面带在整个管道上直接形成"U"型,并直接将馅导入“U”管道处的面皮中,最后将包着馅料的面皮输送到饺子成型的模辊与副辊之间经辊轮的挤压制成完整的饺子。同时,由于该输馅输送系统的自动柱塞泵可无间断地把所有包的馅料全部直接注入至"U"型管道面带上(一个用于馅量自动随时调节的控制装置使它可以自动随时调节馅量),形成馅料间距一致、大小基本相等、馅料相同的较小馅堆,其馅料距离与成型模辊、副辊上的相邻两个饺子型腔间的距离大致基本相等。带有小或大馅堆的"U"型饺子面带可以直接滚动进入饺子成型模辊和副辊中,小馅堆长度需要与两辊的成型模腔相适应,经两辊相对应的方向反复转动后才能滚切制成一个馅料大的饺子。粘在成型辊轮上的饺子由凸轮推杆机构将其从成型辊轮上推下来,黏在副辊轮上的饺子则是通过一间歇推进机构将这些饺子从副辊轮上打下来推出整个装置。剩余的面皮则是通过余面导出部分导杆导出来。2.1.2灌肠式饺子机图2.2为一种新型灌肠式小型饺子机结构简单示意图,主要包括了输馅、送面、辊压成型部分及传动组件等。图2.2灌肠式饺子机的结构图1、传动部分2、成型部分3、输面部分4、输馅部分2.1.3模拟人工包合式饺子机模拟式手工包裹成型机的总体设计主要包括了一个制皮机构,输馅机构,包裹成形机构,输送机构和传动系统。每个机构之间的位置和运动相互关联完全是由机械来控制。该机构在运动时具有比较好的准确度与可靠性。2.2主要功能部件的结构原理由上述的分析结果可知,不同的饺子机在其结构和部件组成上都会略有差异,但在其主要的功能零配件上,基本都是满足了对于饺子机加工和成型需求的三个主要步骤:即压制面皮、输送馅料和饺子成型。2.2.1制面皮在面皮设计加工制造面皮的成型方法上,一般可以分为轧机辊压成型和采用绞龙式螺旋成型两种设计方式.其中轧机辊压成型的设计工艺操作流程如下图2.3所示,将圆形面团经过两辊之间的相互作用力辊压后使其即可压制成为所谓按需不同厚度的面皮,这种成型方式在面皮设计时的结构上及其辊压成型的工作原理上都比较简单。图2.3辊压成型制面皮而目前仅在我国国内现有的输送饺子机械中输送较大面皮量的机构大都用的是直接采用绞龙式焊接输送面皮机构,且我们可以将其划分区别为连续输送与间断输送两种不同的面皮输送方式。在面皮的加工成型以及处理工艺方面,面皮很有可能会偶尔地轻微出现一些轻微裂纹,面皮的加热温度太高,产生轻微或严重焦糊。饺子中会有裂纹及饺子皮的温度太高(可以直接改变饺子皮的颜色)这些都是直接影响饺子品质的重要原因。图2.4为一种新型灌肠式包装馅料机输面设备结构简图,主要组成部件有面皮装套、输面绞龙、面嘴套、外面口腔、内面口腔、调整螺母和固定螺母。图2.4输面机构输面绞龙的前面两个螺旋部分分别具有螺旋半径和一个14:1的锥度,它的结构设计及其目的主要的就是为了能够使整个螺旋槽内部所能能够容纳的流动空间逐步由大变小。长期广泛应用的面管实践经验证据分析表明:内面管喷嘴管管口径的确定长短对面管中流体温度的高低和提高效率有着很重要的直接影响。内面的进气嘴如果太长了,就可能会直接让其表面管中的气体温度曲线上涨得过高。主输面绞龙的移动方向和间隙大小的调整也都是通过手动调整改变主输面绞龙和副输面绞龙之间的输面套距和间隙。饺子皮的内部厚度主要来说是由塑料面板外管的内部厚度所直接决定的,面板内管对其厚度也就是可以通过自己的自动调节器或阀门驱动螺母的固定位置和自动改变内、外面材料腔与管口之间的滑动间隙等多种方式使用来对其厚度进行自动控制。2.2.2输馅部分饺子机在传统的输送馅料输送技术方面,早期纯机械式的传统饺子输送成型机一般都是采用的是机械式馅料运输馅筒方式来进行传递输送馅料,而目前现在市场上所有的传统饺子输送成型机的输出输送馅料部分的主要核心机械结构大都已经是全部采用了机械绞龙及电动叶片泵等主要机械构件,可以同时达到馅料流量大小控制准确、供馅馅料工作准确精度高的优点。如下所示图2.5(a),该方法就是一种采用机械输送形式的馅料输送的馅料机。在自动直接输送饺子皮的成型机上面有饺子馅和面团的直接存放输送装置,用来直接控制饺子成型机的饺子皮制作,传输馅的装置主要就是用来直接输送传输饺子成型机的所需的饺子馅。饺皮原料切割回收成形装置和余皮切割回收成型装置,用于余皮回收和再切割加工。固定清洗刷和刷具可调式移动刷主要就是用于在每次饺子皮成型后清洁一次成型机构的固定装置,饺子皮中的收集清理装置主要就是用于清理回收旧的饺子皮。图2.5输送馅料机构而在现在的各种食品配送输馅馅料机中,泵体和输送机械泵的结构被广泛应用,其中比较常见的食品输馅机械泵主要类型有传动齿轮泵、螺杆泵(我们俗称的螺绞龙泵)、叶片泵等,如表中图2.5(b)即为一种常见的叶片泵以及输馅泵的机械泵体结构。齿轮泵的广泛应用对压制馅饼的馅料流动度和机械性能控制提出了更高的技术要求。而这种新型螺杆泵因为它的结构简单,所以说它可以很适合于各种流动机械性能比较差的货物运输机和馅料机。其馅料输入主要原理之一是馅料可以完全依赖于输入馅料本身自重来对其产生运输动力,而其它各种容易发生变形的馅料叶片及其结构也可能会对其馅料运输能力本身造成一定不同程度的不良影响。2.2.3成型机构由上述文章所介绍的国内外对于饺子的分类和发展现状可知,大多数的分类方法和发展趋势都是与饺子最终由面皮包裹馅料的组成形式相关。而其中成型工艺和方式的差异、机器设计过程的复杂性和精确度,对饺子成型后的品质以及生产率等都具有重大的影响。(1)灌肠式成型图2.6为灌肠式饺子成型机挤压成型操作流程,将一个面团与各种饺子馅料分别从两个双层筒中连续地按压挤出,然后由不同造型形状的馅料辊轮或模辊压制而出形成具有不同形状的饺子。具体操作时,面团由外层送馅输面嘴的绞龙直接推送至内层输面输馅嘴并直接输送形成这样一条连续的饺子面团线管,与此同时,饺子中的馅料则主要是由外层输馅嘴的绞龙和一个配合好的馅料输送泵共同直接进行输送工作,沿着外层输馅嘴塑料管向内部小孔输送至饺子面团线管的内部小孔中,形成了这样一条连皮带馅的饺子面团线管。图2.6灌肠式成型过程(2)机电式模拟手工饺子成型前面我们所介绍的这种人工灌肠式滚切饺子成型的成型机虽然本身具有许多的技术优点,但也是因为存在着滚切饺子的饺子皮厚和馅料过多,与我们传统的用人工灌肠打包方法制成的滚切饺子成型相比,存在外形差异较大,口感不好等一些缺点。近年来,国内外也先后设计研制生产出了其他不同类型的饺子加工成型机,最具历史代表性的是一类采用机电式全自动模仿工人手工捏合制作饺子的成型机。这台微型计算机主要是旨在模拟人工经过打包饺子馅料制成饺子的具体操作工艺流程,其制造出来的馅料和饺子形状都与传统人工经过包合制作出来的饺子非常相似,且外观好看,口感良好。有着一种仿佛是人工捏合而形成的饺边经由折叠而成的特殊形状,饺子皮薄,坐立均匀可以在地上平放,不仅可以用来水煮,也可以直接拿来用于烹制成煎饺。其成型的具体工作流程及基本原理设计框架如图2.7所示,该饺子成型机主要的工作步骤通常可以划分为制皮与输面皮、面管成型、输馅、饺子包装捏合成型和饺子生坯输送五个主要工作阶段。这种饺子机的主要成型工艺原理就是,首先把饺子的皮经过一些操作挤压成所需的形状,然后连续进行冲切,输送到提供的馅料部分,最后根据如下图所示的结构把它们组装起来,以便包合成自己喜欢的饺子。图2.7机电式拟人工包合原理2.3方案的设计与选择2.3.1“盆式”饺子机该机主要包括了减速传动,输面,送馅,成形,余面引入及电器等零件,如图1。图1盆式饺子机结构图2.2.1优点(1)我们已经实现了从传统的手工包制面馅饺子转型到机械化包制面馅饺子的巨大飞跃,而且它们能够做到比较稳定地进行连续生产;(2)促进群众性聚餐活动,在学校食堂、宾馆、酒店等地区聚餐较多的事业单位,吃一份饺子就会变得比以前容易些。2.1.3存在的不足(1)在剩余的面团里掺入少量的饺子和馅料,不能进行回收再利用;(2)因为是间歇式地给馅,所以在装填时将其堆放到模腔上的对位需要相当精度。U型的面带在收缩或者是拉长时都会导致包装饺子所需的内容量和大小不均,故误差较大;2.3.2灌肠式饺子机该机的机体结构主要由饺子成型、输面、送馅、电器等各个机械传动组成单元共同组成,如图2所示。图2输馅、输面、成型结构图该类灌肠式饺子机的优点:(1)一次原料加工即可成型,不会直接使成品产生任何残留物和废料。(2)为了能够提供饺子馅料的稳定,饺子馅的数量多少和面皮尺寸可以随意调整;(3)它的制作过程成品率高,破损率的比例低于2%;(4)这种饺子的馅料质量相对误差小,最大饺子质量和平均最小饺子之间的相对误差幅度应该永远不会太大且不超过±6%;(5)它的馅料生产过程速度快,并且几乎可以完全适应所有更多的不同用户。2.2.3灌肠式饺子机存在的不足这类饺子相对于手工馅的饺子而言,制造出来的饺子馅料含水量较少。饺子皮的馅料含水量比较少,馅料饺子皮在加工中会容易发艮;综上所述,灌肠式饺子机相对于“盆式”饺子机更具有优越性,更加能适应现时代人们的快节奏的生活,该机能给我们带来更加的方便快捷的生活品质。所以本文拟采用灌肠式的饺子机,并对该机型的结构进行研究和改良。3夹馅成型机的组成及工作原理夹馅饺子机又叫灌肠式饺子机,其基本结构构成和机器外形如下图3.1所示,主要结构包括输馅机构、输面机构、辊轮辊压成型机构和传动系统组成。图3.1饺子机示意图1—成型机构2—输面机构3—输馅机构4—控制面板5—传动部分灌肠式饺子机主要的两个传动输送机构分别被人们称为螺旋输面传动绞龙机构和螺旋传动输馅绞龙机构,输面和输馅都指的是通过下部的机械传动部分的齿轮提供动力传递,然后经过输面机构输出面皮包裹着馅料的饺子面团线管,然后一起传递到辊轮辊压成型机构中,由辊压轮上的凹槽形成一个个完整的饺子。下文主要讲述三个机构的构成和基本的原理,还有这三个机构是如何协调运动的。3.1.1输馅机构本设计主要采用的是同轴绞龙,叶片泵,馅料输送管和定子、转子等传动部件共同组成。经过反复的实验对比和市场调研,叶片泵比起普通的齿轮泵更能达到更加精确的馅料量控制且不会因为时间的推移因零件的磨损产生噪音。因此,现在市面上的饺子机也基本采用的由叶片泵构成的输送机构。馅料输送管一头连接着叶片泵的出料口一头则连接着输面机筒的输面嘴。叶片泵因其自身能产生巨大的压力、流量稳定、馅量精确、等强大优势被大多数食品加工机器采用来提供动力。叶片泵由转子、定子、叶片、泵体和液压调节手柄这部分组成。图3.2输馅机构正视图图3.3输馅机构俯视图图3.4叶片泵定子部分剖3.1.2输面机构输面机构主要是由输面机筒、主输面绞龙、副输面绞龙、输面嘴、出面嘴、机架、可食用的密封橡胶等组成,如图3.5。输面输送绞龙的是有一定的锥度,其锥度一般为1:14,该设计的主要作用之一是在于逐渐的通过改变移动螺旋输送槽内的腔内流体压力,使输送管和面团的运动压力和螺旋输送管的压力逐步相应增大。在接近辊压成型机构时,输面机构的输出口分别设置成内出嘴和外出面嘴,当绞龙带动面团到达出面嘴分散地通过内面嘴上孔时,腰形口似的的孔可以防止螺杆输入旋转面块的横向旋转。输面机构中各个零部件通过电焊焊接在一起,而焊接的材料大多采取是优质不锈钢,因为通常的焊接食品机械中各个与各种食品加工物料相互紧密接触的各个零部件都已经采用了优质不锈钢来作为焊接主体。图3.5输面机构装配图3.1.3成型机构上文,我们已经完成了饺子皮的输送和制造以及馅料的输送结构设计,接下来就是把饺子皮包裹着馅料经过最后一个成型机构制造成一个完整的饺子。我所采用的饺子机是利用灌肠式滚压成型原理制造的结构,如图3.7。辊压成形的机构主要是由一个成型辊和辅辊零件组成,在每个成型辊上挖出若干个饺子样子的凹槽,其中饺子的捏合则是通过成型辊轮和辅辊的挤压。此外,我还设计了在成型机构的上方还特别设置了连续的抛洒干面粉的装置,该装置会把大量的干面粉均匀撒向成型辊轮和辅辊轮之间以及内部的成形面柱之上,以便有效防止饺子的互相粘结及饺子粘贴在辊轮上。在两个辊轮的下方,还设计加装了一个面粉的收集盘,用于回收多余或者洒落的干面粉,这样能够有效节省生产原材料,降低包制饺子的制造成本。此外,我还设计了一个有凸轮机构带动抖动的振筛,用于抖落饺子表面上的多余的干面粉。图3.6成型机构的主视图图3.7成型机构示意图3.2饺子成型机的结构设计与计算灌肠式饺子成型机的主要整体部件的设计包括有四个基本方面:主机总体结构尺寸设计、输馅机构零部件结构设计、输面机构的零部件设计、成型机构的零部件设计。其中较为重要的几个设计的部分包括:输馅机构中叶片泵的总体设计和内外曲线尺寸的确定、输面机构中绞龙输送能力的计算及输面结构机筒的总体尺寸设计。3.2.1总体机构设计本次我所生产设计的是一台产量540g/h的灌肠式饺子成型机。我根据该机器的传动部分的各个齿轮配合的尺寸和箱体内零件距离箱体壁的距离,初步确定他的总体尺寸为:外形长650mm,宽355mm,高530mm。它的整体结构较为精巧,占地面积小,并且更加易于人工搬运和方便拆卸。并且该设计用于速冻饺子的馅料生产线,设计采用了一种半自动化设计,该机器也操作简单不需要太繁琐的操作方式,已经完全能够让工人简单上手操作及日后一些维修。饺子输馅圆锥漏斗和饺子成型材料嘴都是需要完全依靠人工进行操作维修为主。3.2.2输面螺杆设计3.2.2.1生产能力Q=47×(D2−d2)×n×t×ρ×φ×εD—螺旋叶片直径(m);d—螺旋内管直径(m);t—螺旋螺距(m);ρ—物料松散密度;经查表可得物料松散的密度范围为1.16~2.22g/cm3,此处取ρ=1.5g/cm3=1500t/m3ε——输送倾角系数,由查表可得,根据输送机的倾斜度系数表,输送电动机的倾角系数为0,所以ε=1.0;φ——物料填充系数。根据物料的参数表,面团属于固状、粘性易结块。查表知系数为0.125~0.20,取φ=0.1625;Q—生产能力,t/h;每秒钟生产1个18g重的饺子,其中输面重量为60×9=540g,则Q=0.0324t/h。3.2.2.2输面绞龙的直径与转速当馅料被完全放置或者将被输出时的馅料螺旋运动转速应该可以被测量作为临界轴的转速,对于螺旋输送绞龙输送物料所能达到最大的螺旋转速相对而言,应该远远大于临界轴的转速,并与之有着一定的联系。临界转速:n≤A将上式带入生产能力计算式:d=k可解得:d=24mm其中根据生产能力的转速计算公式可以直接计算出来得到转速n=57r/min,转速小于n的平均值我们应该将其取整为一个标准的平均转速:25r/min、30r/min、40r/min、60r/min、65r/min、75r/min、90r/min。所以我们采用大于57r/min且最接近于计算结果的一个标准值,取n=60r/min。而直径d亦应取整为标准直径,查表得标准值有:15mm、20mm、24mm、30mm、36mm。这里为了尽量减少饺子机的外形尺寸和使得饺子机的结构紧凑,仍取d=24mm。3.2.2.3功率计算p0=Q367×(P=K×P0P—电机功率,kW;Q—生产能力,t/h;ω0—阻力系数,L—长度(m);h——运送高度(m);往上运送物料时为正,往下输送物料时为负,水平输送物料时取0,所以h=0;η—传动效率,η=0.6~0.8;综上所述,得知输面机构的输面绞龙的直径大约为24mm,转速60r/min。3.2.3叶片泵设计叶片泵是由定子、转子和叶片三个主要部分共同组成,如图3.8所示。在转子表面分别开了两个互相垂直的十字槽,两块叶片分别落在两个十字槽内,随着两个齿轮轴的转动而不断来回在槽内滑动。其主要工作结构原理为:转子随着齿轮的转动二跟随转动,由于定子的内表面为一个椭圆,而转子为一个圆,随着齿轮的转动定子的内表面和两个叶片之间所包含的空间就会也随着改变,这样通过改变定子上出料口和输馅管之间的重合面积来控制输送馅料量的多少。图3.8叶片泵工作原理1-转子2-定子3-叶片图3.9叶片泵的示意图图3.10定子内表面的轮廓线1.供料量计算:叶片泵的供给量主要由两块叶片和定子内表面所形成的空腔体积变化而决定。每转供给量g0g==π4令e=R−r,得g总供料量:Q=n上式中B————叶片厚度(mm)R定子内表面的大圆弧半径(mm)r定子外表面的小圆弧半径(mm)ηvρ————馅的密度(kg/mmr0其中在设计里,B=30mm,R=41.5mm,r=24mm,ηv=0.9,ρ=1.2kg/mm所以依照上述计算公式我们即可计算得到每转平均供应量为0.0283kg。2.定子内表面轮廓线的最佳曲线:通常说的定子内表面轮廓曲线一般是用4段曲线所连接组成。其中我们通常可以清楚看到它的半径大小介于两段圆弧的半径r和R之间及两段相互对称地平行布置的两个过渡三角曲线如r1(θ)与根据该结构设计的要求,过渡曲线的方程式定义为(极坐标)r1θ因为这两个的过渡三角圆弧是对称分布的,所以称为r1对上式两边同时取对数,得r'(θ)+上式说明,凡是一个变量θ为一次幂的线性函数均可以满足这样一种式子的定义。例如:等速度运动的曲线he等加速、等减速度运动的曲线。下面分别进行论证:a.等速运动曲线r1θ=R−==R+[R−V(b.等加速、等减速运动曲线r(θ)=R−12α(r根据上述公式对各种运动曲线的测量分析及其结果可知:等过渡加速,等过渡减速和慢运动的过渡曲线并不一定具备上述的两种优势,所以它们都只能是一种比较理想的减速曲线,而且在实际加工制造时为了达到更好便于实际加工,往往将这种过渡减速曲线整体制作为形成一个圆弧形的一种比较加工好的方法,在本文的曲线设计中就已经充分考虑了由于使用等过渡加速,减速运动曲线整体制作较难,为了达到更好地加工便于实际制作,就把这种过渡减速曲线整体制作为形成一个圆弧形的一种比较加工好的方法。4结论与展望4.1结论在我选择大学生毕业设计题目时并没有想到饺子机的整个结构设计流程是如何漫长而充满困难,在这段短短数月的毕业设计中,克服了一个又一个的结构设计上的困难。我同时也发现自己在进行机械设计工作中还存在很多的欠缺与不足及经验匮乏。由于本人的知识和实践经验的欠缺导致本次毕业设计工作在许多方面和技术上还存在很多的缺陷甚至错误,这也就成为激励我以后继续从事模具制造行业需要不断增强自己认知与实践经验的动力。我期待着在不断地学习的过程中可以弥补自己的这些不完善。饺子机结构的设计流程,主要是花费在针对各种机构的组成与各种零件定位的时间相对较多。这里我非常感激自己祖国的强大,饺子机因为在世界和我国的历史悠久,前人也积累了大量的经验,所以这对于我自己的设计生产出包装饺子机有很大的帮助,我能够借助于网上的一些学术论文以及与柳建安老师的一些话题进行讨论而一步步地将它们进行了设计、完善和持续地改正。由于许多部分,特别是传动机构和叶片泵等部分很难进行设计和计算,于是我就反复对整个饺子机的总体结构进行了再次重新设计和修改,结果却发现在这些机械设计工作中的每一个环节也都是一步错步步地出差,走某一条简单的道路往往会直接导致其他道路的很大复杂变化,要求能够做到每一个机构均衡和谐并且符合最初的设计思想是比较困难的,需要不断地更改解决方案,以至于能够尽量兼顾所有。参考文献黄余森.自动化饺子成型机的结构设计及关键技术研究[D].武汉轻工大学,2016.[2]王站霞.YC-80型小型全自动饺子机[J].农村百事通,2015(09):56.[3]吕志昆,郭延明,郎庆军,孙智慧.我国饺子机的发明与发展历程[J].包装与食品机,2011,29(05):36-40.[4]吕志昆,郎庆军,郭延明,滕文信,肖斌.两种新型包合式饺子成型机的研制[J].包装与食品机械,2011,29(01):23-27.[5]吕志
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