設(shè)備管理_食品機械設(shè)備設(shè)計要點

食品機械設(shè)備滾筒分級機設(shè)計學生姓名： 學 號：指導教師： 專 業(yè)：食品科學與工程(一)班黑龍江八一農(nóng)墾大學中國大慶2010年12月7食品機械設(shè)備 摘 要榛樹，屬樺木科(Batulaceae)榛屬(Corylus)植物，又稱山板栗、尖栗、棰子等。在世界范圍內(nèi)榛屬有約20個品種，分布于亞洲、歐洲及北美洲；在中國境內(nèi)有8個種類2個變種，分布于東北、華東、華北、西北及西南地區(qū)。榛樹是果材兼用的優(yōu)良樹種。榛子，榛樹的果實，形似栗子，外殼堅硬，果仁肥白而圓，有香氣，含油脂量很大，吃起來特別香美，余味綿綿，因此成為最受人們歡迎的堅果類食品之一，有“堅果之王”的稱呼，與扁桃、核桃、腰果并稱為“四大堅果”。榛子營養(yǎng)豐富，果仁中出除含有蛋白質(zhì)、脂肪、糖類外，胡蘿卜素、維生素B1 、維生素B2、維生素E含量也很豐富；榛子中人體所需的8種氨基酸樣樣俱全，其含量遠遠高過核桃；榛子中各種微量元素如鈣、磷、鐵含量也高于其他堅果。榛子富含油脂（大多為不飽和脂肪酸）、蛋白質(zhì)、碳水化合物、生素維（維生素E）、礦物質(zhì)、糖纖維、-古甾醇和抗氧劑石炭酸等特殊成分以及人類所需的八種氨基酸與微量元素。因此，榛子的銷售前景十分可觀，但是如何的將榛子分出不同的檔次，進而賣出不同的價格，需要設(shè)計出滾筒分級機來分離榛子。榛子由于大小、質(zhì)量、色澤、形狀、成熟度、病蟲害等方面存在一定的差異，并且商品要求的規(guī)定標準也不一樣，導致其不利于生產(chǎn)、貯藏和商品化，所以需要對其進行分級。滾筒式分級機利用多節(jié)不同孔徑滾筒篩的旋轉(zhuǎn)， 可對直徑大小不同的果實進行尺寸分級。由于整機工作平穩(wěn)， 且對果實不會造成機械損傷，分級效率高，噪音小，因此符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械發(fā)展的趨勢。針對核桃、榛子、山楂等果實的分級需要，設(shè)計了滾筒式分級機。詳細介紹分級機的設(shè)計原理，并計算其主要工作部件滾筒（節(jié)數(shù)、孔眼總數(shù)、轉(zhuǎn)數(shù)、功率）和篩面（尺寸、篩孔）的參數(shù)，以滿足不同的分級需要，實現(xiàn)粗選、精選并適應(yīng)不同的物料要求，實現(xiàn)一機多用。目 錄第一章 緒言11.1設(shè)計目的和意義11.1.1食品分級機械的主要作用11.2 國內(nèi)外的發(fā)展趨勢1第二章 滾筒分級機的設(shè)計12.1 設(shè)計原理12.2 主要工作部件參數(shù)計算22.2.1滾筒設(shè)計22.2.2篩面尺寸設(shè)計22.2.3滾筒轉(zhuǎn)速的確定32.2.4滾筒生產(chǎn)能力的計算42.2.5滾筒功率的計算52.2.6電機功率的計算6第三章 設(shè)計圖6第四章 結(jié) 語7第五章 參考文獻7榛子滾筒分級機的設(shè)計第一章 緒言1.1設(shè)計目的和意義為了使作為食品加工主要來源的產(chǎn)品的規(guī)格和品質(zhì)指標達到標準,需要對物料進行分選或分級,分選是指清除物料中的異物及雜質(zhì);分級是指對分選后的物料按其尺寸、形狀、密度、顏色或品質(zhì)等特性分成等級。分選幾分級作業(yè)的工作原理和方法雖有不同之處，但往往是在同一個設(shè)備上完成的。1.1.1食品分級機械的主要作用：(1) 保證食品的規(guī)格和質(zhì)量指標;(2) 降低加工過程中原料的損耗率,提高原料利用率;(3) 提高勞動生產(chǎn)率,改善工作環(huán)境;(4) 有利于生產(chǎn)的連續(xù)化和自動化;(5)有利于降低產(chǎn)品的成本;1.2 國內(nèi)外的發(fā)展趨勢 榛子的滾筒分級機同傳統(tǒng)的水果分級形式大致是一樣的傳統(tǒng)的水果分級形式包括有體積分級和質(zhì)量分級兩大類，由于分級的目的主要為統(tǒng)一產(chǎn)品外觀規(guī)格，以便包裝和提升銷售檔次，因此以體積分級應(yīng)用最廣泛。體積分級設(shè)備有滾筒式分級機、三輥筒式分級機和帶式分級機等，其原理大同小異，均利用若干級別尺寸的孔框或縫隙進行篩選?，F(xiàn)在，一種更先進更理想的分級分質(zhì)技術(shù)已經(jīng)在國外公司應(yīng)用運用光幕測量技術(shù)或電子掃描分辨技術(shù)等新型的水果分級分質(zhì)設(shè)備。通過光幕檢測運行中的果品，采集其外形尺寸，經(jīng)中央處理器運算，與設(shè)定分級尺寸比較后發(fā)出指令，驅(qū)動選別機構(gòu)動作，將果品撥送至合適的級別行列。采用電子掃描分辨等計算機視覺處理系統(tǒng)，能對顏色、形態(tài)各異的果蔬進行識別，對果蔬表皮的瑕疵進行分選，從而實現(xiàn)在線分級分質(zhì)。這是一種集光、機、電及編程運算的智能化機型。這種分級分質(zhì)技術(shù)較之傳統(tǒng)的孔徑和質(zhì)量分級方式，是一個質(zhì)的飛躍，因為它實現(xiàn)了非接觸式的分級分質(zhì)形式，精確、高速。我國于20世紀80年代后期曾引進美國和日本等公司的分級生產(chǎn)線，主要是采用質(zhì)量和孔徑分級形式。其后，經(jīng)國內(nèi)科技人員消化吸收，國產(chǎn)的滾筒式分級生產(chǎn)線開始普及。但是，對于運用光幕測量技術(shù)或電子掃描分辨技術(shù)等新型的分級分質(zhì)設(shè)備，目前國內(nèi)還沒有成熟產(chǎn)品。第二章 滾筒分級機的設(shè)計2.1 設(shè)計原理 滾筒分為若干組，組數(shù)為所需分級級數(shù)減1。滾筒上由于很多小孔，各組小孔孔徑不同，而同一組中的孔徑一樣。從物料進口至出口，后組的孔徑比前組的大，小于第一組孔徑的物料從第一組掉出用漏斗收集為一個級別，以下依次類推。工作時，被篩選的物料由進入裝置進入篩筒內(nèi)，沿著旋轉(zhuǎn)篩筒的內(nèi)壁上升，當上升至一定高度后松散落下。如此反復，連續(xù)進入篩筒內(nèi)的物料受壓力和松散性的作用，逐步向篩筒另一端的出口移動。在這一過程中，小于篩孔的物料通過篩孔漏出，被配置在篩筒下部的出料口排出；大于篩孔的物料隨著篩筒轉(zhuǎn)動被帶到篩筒的另一端經(jīng)篩上的出料口流出，從而完成分選作業(yè)；夾在篩孔中的物料則由清篩裝置從篩外壁向內(nèi)擊打清除。2.2 主要工作部件參數(shù)計算2.2.1滾筒設(shè)計考慮到榛子的品種差異，將機器的分級情況定為4級。在實際分級中，可以將相鄰的兩級料斗合為一級，以滿足不同的分級需要?，F(xiàn)設(shè)計采用3節(jié)篩筒，4級分級。并且根據(jù)榛子的直徑大小，設(shè)定篩孔的孔徑大小依次是2cm、3cm、4cm。篩孔的排列形式采正用三角形排列2.2.2篩面尺寸設(shè)計若把滾筒展開成平面，則:每級孔數(shù)=排數(shù)每排孔數(shù)；每級長度=（每級篩孔直徑每排孔數(shù)）+（篩孔間隙各排孔數(shù)）；滾筒的圓周長度=（排數(shù)各級孔數(shù)）+（排數(shù)孔隙）。不妨設(shè)滾筒的直徑為R，半徑為r，每級滾筒長為L，篩孔直徑為D，設(shè)總共排數(shù)為n，每排m個孔，橫排孔間隙為A。 根據(jù)公式有： mD + mA = L nD + n(D+A)-D=R篩孔有效面積系數(shù)S= 一般滾筒的直徑與滾筒的長度比值為1：46，不妨設(shè)滾筒的直徑為1m，滾筒的長度為4.5m，假定滾筒的長度是等長的，則每節(jié)滾筒的長度為1.5m因此上式可變?yōu)?： （D+A）m=150 =314第一級滾筒 ： 假設(shè)A=1/2D 當D=2cm時 A=1cm 則由上式計算可得 ：m=50 n=120 滾筒長度L= 150cm 滾筒直徑R= 99cm 有效面積系數(shù)S=40.29%因有效面積系數(shù)一般取50%60%，因此其孔隙間距需要調(diào)整。 假設(shè)A=1/3D 當D=2cm時 A=2/3cm 則由上式計算可得 ： m=56 n=140 滾筒長度L=150cm 滾筒直徑R=103cm 有效面積系數(shù)S=50.8% （符合要求） 第二級滾筒 ：當D=3cm時 A=1cm 則由上式計算可得 ：m=37 n=90 滾筒長度L=148cm 滾筒直徑R=100cm 有效面積系數(shù)S=51.3% （符合要求）第三級滾筒 :當D=4cm時 A=4/3cm 則由上式計算可得 ： m=28 n=70 滾筒長度L=150cm 滾筒直徑R=103cm 有效面積系數(shù)S=50.76% （符合要求）則滾筒總長度L=150+148+150=448cm 而因?qū)嶋H情況每節(jié)滾筒的內(nèi)徑應(yīng)相等因此取各節(jié)中內(nèi)徑最大的，因此滾筒內(nèi)直徑R=103cm校核： D ：L=1 : 4.37 符合工藝要求2.2.3滾筒轉(zhuǎn)速的確定 轉(zhuǎn)速是圓筒篩設(shè)計的先決條件。圓筒的最高轉(zhuǎn)速不能使榛子在達到圓筒頂部時所產(chǎn)生的離心力大于榛子的重力，這樣才能確保榛子靠自身的重力自由落下，否則榛子會貼緊在圓筒內(nèi)壁上無法分離，其他榛子也無法進入篩孔，從而減少了篩分面積，甚至造成篩孔的完全堵塞。滾筒的轉(zhuǎn)速還直接影響生產(chǎn)能力和分級效率。 有關(guān)計算如下如上圖所示，對榛子在滾筒內(nèi)的受力分析：受到的摩擦力f=n =tan； 自身的重力為G； 滾筒對他的支持力為N； 向心力為C； 上升的角度為。 當 fGsin 時 ，物料達到最高點。則令f =Gsin時 ， 有f=n=Gsintan（C+Gcos）=Gsin 而C= （+cos）tan=Gsin n=30一般-，f=0.7 = 取 = = n=30= rmin考慮到每節(jié)滾筒的內(nèi)徑大小不同，由于滾筒工作時，每節(jié)滾筒的角速度應(yīng)是相等的，因此，應(yīng)選用一個角速度大的即半徑小的滾筒內(nèi)徑來計算。選第二級的內(nèi)徑，半徑R=0.5m 所以 n=25 30 （符合要求）2.2.4滾筒生產(chǎn)能力的計算生產(chǎn)能力G可由下式計算：G=式中：z 滾筒上的孔眼總數(shù)； 為在同一秒從篩孔中掉下物料的系數(shù)（一般取1.02.5）；m 為物料的平均質(zhì)量。Z=7840+3330+1960=13130取=1.0，榛子的平均質(zhì)量大約為2，帶入上式G=0.95（噸/小時）2.2.5滾筒功率的計算對于摩擦輪傳動來說，其功率N用下式計算： N=Rn（）g60式中：R 滾筒半徑m ；n 滾筒轉(zhuǎn)速r/min ； 效率取0.60.7 ；m1 滾筒的質(zhì)量 ；m2 滾筒內(nèi)原料的質(zhì)量 。 =F 式中：F 滾筒的表面積 ； 滾筒材料的厚度m ； 滾筒材料的密度 m3 。滾筒選用厚度為1.52.0mm的不銹鋼板沖孔后卷成圓柱篩?？紤]到制造工藝方面的要求，一般把滾筒先分成幾段制造，然后，焊角鋼連接以增強簡體的剛度。設(shè)定滾筒的厚度為2.0mm；查得資料鋼板的密度=7900 kg/。則滾筒的表面積為： F=F+F+F=1.51.033.14+1.4813.14+1.501.033.14 =14.35m =14.352.07900=227kg滾筒內(nèi)榛子的總質(zhì)量可由下式算得=L 式中: L 滾筒長度m ； 物料密度kg/m3 ； 物料在滾筒中的填充系數(shù)（一般為0.050.10）用排水法測得榛子的密度約為950 kg/m3，取=0.05 則 =3.144.489500.05=167kg將=227kg ，=167kg ， g=9.81N/kg ， =0.7代入上式得：N=Rn（）g60 =0.525（227+13167）9.8（600.7） =6.9k w2.2.6電機功率的計算 電動機功率N=K ，式中： 一般為0.94 ；K 功率備用系數(shù)（一般為1.21.4 取K=1.2） 則N=1.2=8.8kw根據(jù)電機功率，查表選用電動機機型：型號為Y160M12，功率為11kw，馬力15hp，電流為21.8A，轉(zhuǎn)速2930r/min，效率為87.2%，功率因素為0.88，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩2.0，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩額定電流7.0重量為116kg。，第三章 設(shè)計圖1進料斗；2滾筒；3滾圈；4摩擦輪；5鉸鏈；6收集料斗；7機架；8傳動系統(tǒng)圖1 滾筒式分級機Figure 1 Rollertype classifier第四章 結(jié) 語滾筒式分級機結(jié)構(gòu)簡單，工作平穩(wěn)，分級效率高，物料在圓筒篩內(nèi)做低速旋轉(zhuǎn)，對果實本身的機械損傷小。因此，能夠很好地符合食品加工工廠的生產(chǎn)要求，有較強的使用和推廣價值。滾筒式分級機可以設(shè)計一系