【《小型压榨机结构参数计算校核设计》7500字（论文）】

小型压榨机结构参数计算校核设计 目录 1绪论 11.1研究背景 11.2研究目的 11.3现状及方向 11.4技术路线 12螺旋式压榨机的结构分析 32.1工作原理 32.2方案设计 32.3螺旋轴于齿轮轴的联接 43螺旋式压榨机主要参数的确定 53.1螺杆的设计及其校核 53.1.1榨膛容积比及压力确定 53.1.2榨螺轴的确定 53.2传动部分设计 73.2.1传动比的分析计算 73.2.2V带传动的设计 83.2.3带轮的参数确定 93.2.4Ⅰ轴啮合齿轮和Ⅱ轴啮合齿轮的参数计算 113.2.5Ⅱ轴啮合齿轮和Ⅲ轴啮合齿轮的基本参数 143.2.6Ⅱ轴啮合齿轮和Ⅲ轴啮合齿轮参数计算 163.3轴的计算校核 173.3.1轴的基本工艺材料确定 173.3.2轴的强度计算和校核 184各轴承及键的选择及有关校核 204.1键的选择设计 204.2轴承的设计 205其他部分的设计 225.1电机的选取 225.2榨笼的构造 225.3调节装置的设计 22参考文献 241绪论1.1研究背景随着我国社会的不断发展变化过程中，群众的普遍生活状态有了很好的提高，关于食品的卫生、健康和安全问题越来越重视并关注。在日常生活中也经常有关于食品不健康的新闻逐渐爆出，之前地沟油的话题也很爆。其危害也受到广大消费者的重视。在中国用油烹饪食物是主要的菜品来源，步入新时代，各种美食出现，食用油量大增，这时不法商家利用需求增加的背景下，开始不管不顾人民的健康安全。许多不良商家为了一点私利以次充好，很多过期的甚至含有害物质的物品也被端上了餐桌，严重影响了广大劳动人民的身体健康。为了避免不好的油品进入市场，应当需要进行适当的处罚，同时也能应该保证优品油品的供应。螺旋式压榨机是作为一种小批量生产使用的设备得到了发展应用。其优点在于方便管理，市民可直接参与观看制油过程，得到了广大人民的认可。该种非大工厂的生产模式提高了透明化率。同时也保证了是非地沟油的掺入，还减少了运输的成本费用。1.2研究目的螺旋榨油机是当今世界上主要的制油机械，被广泛地从油料中提取油脂已经90多年了。在此期间，人们一直致力于改善其产能和能效REF_Ref6615\n\h[1]。在榨油机器械的市场上，越来越多的机械种类在充斥着群众的市场，浮现得眼花缭乱的压榨油的种类也都在吸引着人们的眼球。有一些经过化学的工序提炼的压榨油，这种工序不仅能降低压榨油的营养，并且在油里面还会残留有毒物质致癌物质，非常不安全。所以群众慢慢离开了不健康的压榨油。并且随着社会的进步，群众现在不仅仅考虑的是解决温饱了，而现在更注意的是养生。因为压榨机的市场越来越广大，并且考虑到个人能力的问题，所以我准备从健康、科学、实用的角度来对螺旋式压榨机进行研究设计改良，使更加方便便捷。1.3现状及方向在我国的压榨机市场上，螺旋式压榨机的产有量数量庞大，已经达到百万台之多。虽然其单件产量不高，由于数量上的优势，使得其在每年油量加工总量上的占比并不低。据统计，目前每年约40%的食用油是通过螺旋式压榨机生产而来，并且随着食品安全关注度越来越高，所以食品安全所占的比重会越来越大。为了提高榨油效率，除了改善预处理工艺外，在榨油机的设计中，对压力分布、榨笼的组合及垫片的使用方法等方面。各个公司均有各自的技术秘密REF_Ref6645\n\h[2]。螺旋式压榨机也已经在我国的油脂加工中起着无与伦比的作用。虽然我国城镇化速度比较快，但是目前来说人口还是相对分散，螺旋榨油机可以说非常符合我国目前的国情。根据现有的压榨工艺，螺旋榨油机可分为两大类：全压榨油机和预油榨油机。全压榨油机主要用于油料的一次性压榨，而预油压榨机则用于高油分油料浸出前的预处理REF_Ref12820\n\h[3]。并且在我国制造生产的螺旋式压榨机的种类类型也越来越多样化，也有已经在市场上得到非常广泛的应用，比如说我国生产制造的200A-3型榨油机、ZY338型压榨机、LYZX系列低温螺旋压榨机都在市场上得到了很大规模的应用。在外国的市场更有超级多的生产厂家来生产制造螺旋式压榨机。在国外比较成熟的有三家厂家。美国的安德森公司、弗伦希公司和英国的西蒙公司REF_Ref6863\n\h[4]。Simon的产品是Rostans系列，其中螺旋压力机机构与新的水冷系统一起工作，确保整个设备的冷却。同时减少了热变形对设备的损坏，即延长了设备的使用寿命。美国弗伦希公司采用高压水冷式的螺旋式压榨机构成，榨螺轴构件是用两根轴共同构成的。提高了生产的效率。满足欧洲和美国国家的使用需求REF_Ref6883\n\h[5]。在我国的国情情况下来看，由于我国土地广阔而人口的分布比较分散，适用范围小，生产的螺旋压力机也较少。为了更符合我国国情。所需设计的螺旋压榨是一种小批量生产的螺旋压榨机。1.4技术路线本文首先进行资料查阅和市场调查，资料查阅目的主要是了解螺旋式压榨机的基本原理和组成结构，市场调查的目的主要是看目前市面上在售和在用的螺旋式压榨机的基本情况。其次，通过市场调查研究选择了几种拟设计的螺旋式压榨机的结构形式。对总体结构进行深入研究。通过科学论证确定最终选择的结构形式。最后，对所选结构尺寸进行了详细设计，完成了螺旋压力机主要零部件校核的工艺规划。对关键部件进行CAD图纸的绘制。并对总体图纸进行绘制。通过本文技术路线的实施，拟设计一款符合中小型城镇或者农村的一款物美价廉的螺旋式压榨机。

2螺旋式压榨机的结构分析2.1工作原理通过螺旋压轴和螺旋输送器来驱动电机执行选择性压入工作。机构中输送螺旋装置将所需要压榨的物品料品传送到机构榨螺轴所处的压榨螺旋的位置。来致使物品料品被机构榨螺轴所处的压榨螺旋位置下进行挤压压榨，在挤压压榨过程中是由、机构压榨螺旋的螺距减小而致使物品料品的体积变小，从而产生的压力，所以油脂在不断地被挤出，被压出的油不断地从孔里流出来，流向了液装置里面。因出油渣的出口可以人工调节大小，使得压榨的出油率发生变化REF_Ref6991\n\h[6]。根据螺旋压榨机的工作机构原理，可以总结出压榨机的工作过程。首先，通过特种设备或者人手工把料胚通过料斗加入设置中。进入设备的料胚通过榨螺慢慢地送入炸膛。然后通过榨螺轴进行料胚运动和压榨过程。油脂流入油底壳，剩余部分物料从环饼中挤出，剩余渣被清除。这个过程可以大致总结为三段式。第一段式部分为进料段区域，它最主要的作用是积料和送料的；第二段式部分为主压榨段区域，主要作用是产生油脂的过程；第三段式部分为成饼段区域，主要作用是剩余料胚的处理及油料的收集。如下图2-1为螺旋榨式压榨机结构简图。图2-1螺旋榨压榨机结构简图2.2方案设计本设计采用的是常用的三段式压榨的结构。这种三段式夹紧结构需要用三段式螺杆完成。这种简单传统的结构可靠性高，操作方便。只要合理地设计结构尺寸，就能取得良好的寿命带来较大的经济效果。经过方案的选择，可以画出螺旋压力机的结构示意图，该结构主要由底座、榨笼、皮带轮、榨膛等组成，如图2-2所示。图2-2螺旋式压榨机结构设计草图2.3榨螺轴与齿轮轴的联接由于螺杆轴压装机和齿轮轴安装方便，齿轮箱和保持架压装机采用法兰连接，齿轮轴压装机采用法兰连接。连接法兰是刚性的，为了保证联轴器法兰两端的对准，必须保证联轴器法兰两端的对准，以保证所安装部件的精度满足要求。应使用绞制孔用螺栓。图2-3入料器的结构图3螺旋式压榨机主要参数的确定3.1螺杆的设计及其校核根据上一章的分析，我们采用三段式的螺杆。而螺杆作为主要的压榨动作件之一，设计时应该给予充分的考虑。3.1.1榨膛容积比及压力确定螺旋榨膛的容积比值可通过（3-1）进行计算REF_Ref7043\n\h[7]：（3-1）查阅相关资料可以得实际压缩比为和。本次选择的压榨原料是大豆，它总的压缩比应该为，值越大，就产生的压榨压力就越大，为了得到足够高的油脂，提高油脂的出油率，所以这次设计应该选择总压缩比的范围最大值，即14REF_Ref7098\n\h[8]。通过值及（3-2）的计算，能计算出螺旋榨膛的压力值REF_Ref7128\n\h[9]：（3-2）式中：——榨膛压力(MPa)； ——是由胚胎的湿度和温度决定，取0.0045；——压榨材料的湿度参数，值为2.5%；——自然对数低值；代数计算得，榨膛压力3.1.2榨螺轴的确定1、榨螺轴结构分析榨螺轴是该压榨机的重要组成部分，其空间结构参数、工作时转速以及其材料等对压榨压力的形成，油脂和油饼的质量均有较大的影响。同时也影响着生产效率。为了满足压榨的要求，大豆用带有不同导向装置的二次压榨轴压榨，并且二级压榨轴有由若干个榨螺组成。这一些段共同组成在一起变成了一个简单的套装式结构。由于螺旋轴的结构比较简单，它所产生的榨膛压力很大，就比较满足一些小型的压榨机械。图3-1榨螺轴结构图常用的榨螺轴参数如表3-1所示。表3-1榨螺轴的各尺寸参数表REF_Ref7203\n\h[10]2、榨螺轴尺寸确定根圆直径：（3-3）式中：——齿轮底部圆的直径(mm)； ——榨螺轴所作出的功率； ——压力机主动轴的工作转动速度；根据（3-3）计算可得出，齿根圆的直径为。榨螺轴外径可通过公式进行计算：（3-4）（3-5）通过上式计算可得：。为了便于后续设计，取螺杆底径为50mm。螺齿高可通过下式进行计算：（3-6）由上式计算可得：H=30mm。3、榨螺轴的受力分析图3-2榨螺轴受力示意图螺旋压紧装置上的周向分力等于摩擦力（3-7）式中：——圆上的周力也可以等于螺旋轴的摩擦力(N)； ——轴受到的扭矩，可通过获得；通过上式计算可得：4、榨螺轴的齿形本文选择采用的是锥形圆榨螺构件，它的齿形尺寸为；，最大，γ<10°；取δ＝6mm。图3-3榨螺轴的齿形示意图5、榨螺材料榨螺材料经20Cr渗碳后调质淬火，使压螺表面硬度达到HRC60左右。再来进行回火处理和淬火处理，使榨螺达到HRC60左右的表面硬度。3.2传动部分设计首先确定传动比的分布，然后设计各小齿轮的传动参数。3.2.1传动比的分析计算电动机转速为1400r/min，电动机功率为7.5kw。再根据查表带轮传动比的要求来选，所以初选传动比应为4，则主轴的转速可以通过（3-8）进行计算：（3-8）取iz1=2，iz2=3得出传动轴Ⅲ的转速为58.33r/min.1-电动机2-小带轮3-V带4-大带轮5-圆柱齿轮6-联轴器7-螺杆图3-4榨螺轴的齿形示意图3.2.2V带传动的设计铸件的内应力不太大，V带轮的转动速度很高的时候，它必须要有一定的动平衡来维持着，V槽带的工作面必须平滑完整，为了达到减少V带的磨损状况，带槽的卡座尺寸必须保持一定的精度才能满足；V带轮用灰铸铁和HT200制造。电机参数P=7.5kw，n=1440r/min，i=4，V带传动。确定计算功率：Pca=KAP（3-9）式中：——计算功率(KW)； ——系数，取1.1； P——额定功率(KW)通过（3-9）计算可得：皮带轮的参考直径。从动轮直径：（3-10）式中：——从动轮基准直径(mm)； ——主动轮基准直径(mm)； ——带轮传动比，由上可知取4。从动轮直径（3-11）得中心距：，选定中心距为。3.2.3带轮的参数确定1、平型带轮设计通过对V型带传动的设计计算，确定了平型带轮平面的一些主要参数REF_Ref7291\n\h[11]。小带轮d1=71mm；大带轮d2=315mm；带宽b=50mm；带轮宽B=63mm；可通过式（3-12）进行带速的计算：（3-12）式中：d1——基准滑轮的直径(mm)； ——带速(m/s)； ——n1=418.6r/min；带轮速：V=1.56m/s得δ=3.6mm。初定中心距a0：1.5(d1+d2)<a0<5(d1+d2)则：579mm<a0<1930mm,取a0=860mm环型带的节线长度：L0P=2a0+(d1+d2)+=2350.83mm环型带内周长度Li=LP-实际中心距：aao+=946mm;小带轮的包角：=180°-=159.416>150°2、三角胶带的设计REF_Ref7415\n\h[12]（1）计算功率Pc通过公式Pc=KwP，其中P=7Kw,Kw=1.1,n=1440r/min因此可计算Pc=7.7Kw（2）选择使用标准三角胶带型号根据三角胶带选型图查得,型号为B。（3）小带轮直径D1=140mm传动比:i=n1/n2n2=140r/min,i=3n1=420r/minD2=n2iD2=480mm（4）验算速度v=πD1n1/60000v=10.5m/s速度允许的范围应为25m/s,v=10.5m/s,25＞10，所以符合计算要求。计算Lp带的中心距和极限长度初定中心距：0.7(D1+D2)<a0<2(D1+D2)由上式计算可得：434mm<a0<1240mm，取a0=800mmL0=2a0+π/2(D1+D2)+(D2-D1)2/4a0L0=2609mm；Lp=2530mm。（6）实际中心距a=a0+(Lp-Lo)/2a=760mm中心距离的偏差值：amin=a-0.015，Lp；amin=722mm；amax=a+0.03Lp；amax=836mm（7）核算小带轮包角=180°-(D2-D1)/a57.3°=154.4°>120°由上面计算可知，校核合格。（8）胶带根数P0=3.78Z=P0/(P0+P0)KKlKqK=0.92,Kl=1.03,Kq=0.8Z=1.95，取整则Z=2。（9）带轮的结构设计大三角带轮的结构尺寸；基准直径dd=330mm；带轮宽B=(Z-1)e+2f=30.3mm；两槽之间距离e=120.3，取e=12.3mm；取f=9.15mm；基准线上槽深ha=2.0mm；直径da=dd+2ha=334mm；最小法兰厚度=5.5mm,取=10mm；底下基准槽的槽深hf=9.0mm,轮槽角φ=38°基准宽度bd=8.5mm.d1=(1.8～2)d=44mm,d2=da-2(ha+hf+)=292mm,h1=290=38.77mm,h2=0.8h1=31.01mm,b1=0.4h1=15.508mm,b2=0.8b1=12.4064mm,f1=0.2h1=7.754mm,f2=0.2h2=6.202mm,L=(1.5～2)d=30.3mm.3.2.4Ⅰ轴啮合齿轮和Ⅱ轴啮合齿轮的基本参数1、齿轮的选用选直齿圆柱齿轮传动，７级的精度。已知输入功率；小的齿轮的转速为；齿数比2、材料选择REF_Ref7575\n\h[13]中小齿轮应该用45钢的材质制造，硬度应在220-250HBS之间，选择240HBS的硬度。3、齿轮齿数的选择小齿轮的齿数用Z1=13，中齿轮的齿数要通过（3-12）来计算:（3-13）通过上式计算可得：。4、按齿面接触强度设计齿面接触强度计算公式如下：（3-14）式中：——负荷试验系数，一般为1.3； ——小齿轮传递的转距(N.mm)； ——齿宽系数，一般取1； ——弹性影响系数，； ——由公式计算应力循环次数，；可得： ——接触疲劳系数，，；荷载系数为：故分度圆的直径，由（3-14）可算得：（3-15）由上式计算得：5、根据齿轮根部的弯曲强度计算REF_Ref7641\n\h[14]（3-16）式中：——小齿轮弯曲疲劳强度， 大齿轮弯曲疲劳强度； ——弯曲疲劳寿命系数，； ——弯曲疲劳许用应力， 弯曲疲劳许用应力； ——计算载荷系数，； ——齿形系数，； ——齿形系数，；计算大小齿轮的并加以比较：1==0.013622==0.01480大齿轮的数值大。通过上式计算可得：考虑由于传动齿轮必须是开放式的，分度圆得直径，从而得出：小齿轮的齿数：大齿轮齿数：6、几何尺寸计算计算分度圆直径计算中心距齿轮宽度取，7、验算进行检查值的验算：由上计算可知，符合，该齿轮设计符合要求。齿轮参数值如下：表3-2齿轮基本参数Ⅰ轴小齿轮Ⅱ轴大齿轮1分度圆直径2齿顶高3齿根高4齿全高5齿顶圆直径6齿根圆直径基圆直径8齿距9齿厚10齿槽宽11中心距12顶隙3.2.5Ⅱ轴啮合齿轮和Ⅲ轴啮合齿轮的基本参数1、齿轮的选用直齿圆柱式齿轮传动，精度为七级。已知输入功率；小齿轮转速；齿数比2、材料选择中小齿轮应该用45钢的材质制造，硬度应在220-250HBS之间，选择240HBS的硬度。3、齿轮齿数的选择小齿轮齿数为Z=6，中齿轮的齿数为（3-17）进行计算得:（3-17）计算得：。4、按齿面接触强度来设计齿面的接触强度近视的可计算公式如下，可通过其进行一些参数的确认：（3-18）式中：——负荷试验系数，为1.3； ——小齿轮传动距离(N.mm)； ——相关的齿宽系数，一般取1； ——选用材料的弹性系数，； ——应力作用下可循环次数值，；带入式子可得到： ——为接触的疲劳系数值，，；载荷系数：分度圆直径的修正：（3-19）由上式计算得：5、按齿根弯曲强度设计（3-20）式中：——寿命系数，； ——弯曲疲劳情况下许用应力，弯曲疲劳情况下许用应力； ——使用的载荷系数，； ——齿形用的系数，； ——齿形用的系数，；计算大小齿轮的并加以比较：1==0.013622==0.01480大齿轮的数值大。通过上式计算可得：此传动齿轮必须是开放式传动齿轮，分度圆的直径小齿轮的齿轮齿数：大齿轮的齿轮齿数：6、几何尺寸计算计算分度圆直径计算中心距齿轮宽度7、验算进行检查值的验算，具体的验算过程如下：由上计算可知，符合，该齿轮设计符合要求。3.2.6Ⅱ轴啮合齿轮和Ⅲ轴啮合齿轮参数通过上面的验算计算，已经确定了齿数齿轮的定义，下面把齿数齿轮的参数值列举出来：表3-4齿轮基本参数序号参数名称Ⅱ轴小齿轮Ⅲ轴大齿轮1第二级齿轮对的分度圆直径2第二级齿轮对的齿顶高3第二级齿轮对的齿根高4第二级齿轮对的齿全高5第二级齿轮对的齿顶圆直径6第二级齿轮对的齿根圆直径7第二级齿轮对的基圆直径8第二级齿轮对的齿距9第二级齿轮对的齿厚10第二级齿轮对的齿槽宽11第二级齿轮对的中心距12第二级齿轮对的顶隙3.3轴的计算校核3.3.1轴的基本工艺材料确定1、材料轴的材料选用碳钢,轴的材料是用碳钢制造。45号钢的材料设计既经济又实用。2、热处理高温热处理进行轴的表面淬火处理,提高轴疲劳的抗相电阻,45钢进行调质处理再进行表面淬火硬化处理。3、工作条件淬硬层深度0.5-1.5mm。3.3.2轴的强度计算和校核1、轴肩高度及宽度参数确认轴肩高度可通过式（3-21）确认：（3-21）式中：——轴肩高度（mm）； ——轴的直径（mm）。轴环宽度可通过式3-17确认：（3-22）式中：——轴肩高度（mm）； ——轴环宽度（mm）。2、轴的直径确认（3-23）式中：——扭剪应力（Mpa），用45钢，； ——轴的直径（mm）。根据式（3-23）可得：。同时轴的直径还满足式（3-24）：（3-24）式中：——，取105； ——轴的直径（mm）； ——轴传递的功率，取4kW； ——速度轴,取418.6r/min；根据式（3-19）可得：L长系列60mm，短系列42mm。3、按弯扭合成校核合成弯矩的计算公式如下：（3-25）轴的强度校核（3-26）对于直径为d的圆轴应力:（3-27）（3-28）式中：——轴向弯曲截面系数则轴的弯矩合成强度条件为：（3-29）合成的弯矩必须满足下式的条件才算可行：（3-30）查阅资料得，则即使（3-26）成立，符合强度要求。轴通常取在轴承宽度中间处。

4各轴承及键的选择及有关校核4.1键的选择设计1、三角带轮键的选择连杆横截面的长度×宽度应根据轴的直径确定。I轴：直径=30mm，选用普通平键键宽×键高b×h=8×7.键L,L1=25mm,L2=56mm,轴深度t=4.0mm2、键的校核计算平键的强度条件为（4-1）式中：T——传递的转矩，；K——键槽与轮轴的高度，；——键的工作长度， 对于该压榨机圆头平键；——轴的直径，；——许用挤压应力，查表后取；将对应的数值代入公式，可得：满足式（4-1）,即强度要求。故可选择该键为：键8×56。4.2轴承的设计1、轴承寿命计算轴承的寿命可通过（4-2）公式计算得：（4-2）式中：——对于滚子轴承，；——转速；——预期计算寿命，；求比值：动载荷：（4-3）等效动载荷：（4-4）式中：——向动载荷系数，取1；——轴向动载荷系数，取0；——载荷系数，查表取1.2；将数值带入可计算出当量动载荷：代入公式（4-3)，可得C：按照设计手册对C进行适当的选择取整，取C=32000N。2、轴承寿命验算可通过式(4-5)对轴承寿命进行验算，不等式成立则验算通过：（4-5）得。满足此轴的使用寿命，圆锥滚子轴承的轴承型号为32306。

5其它部件设计5.1电机的选取本次设计基于的对象是中型、小型的螺旋式压榨机制造商，因此选用的螺旋式榨油机电机的功率不需要特别大。基于选用的原则，选电机的功率为7.5W，通过资源查找选择的点击的型号为Y132M-4，详细参数如下：表2-1电机的详细参数5.2榨笼的构造榨笼分别是由上榨笼和下榨笼组成，在部件的围栏内，在压紧螺母中建造