畢業(yè)設(shè)計（論文）-螺旋式連續(xù)榨汁機的設(shè)計（含全套cad圖紙）

全套CAD圖紙，聯(lián)系QQ695132052螺旋式連續(xù)榨汁機的設(shè)計學(xué)生周鵬指導(dǎo)老師鄧春香高英武湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院，長沙410128摘要螺旋式連續(xù)榨汁機是采用壓縮體積的方式使果料的固體與液體成分分離，榨取汁液。本文的螺旋連續(xù)榨汁機介紹了以壓縮體積為基礎(chǔ)的榨汁機的設(shè)計要點、工作原理和設(shè)備組成。設(shè)計通過研究榨汁機的變徑、斷續(xù)、變螺距螺桿，使果料得到充分壓榨，從而達到提高出汁率的目的。也更能提高工廠生產(chǎn)率，降低成本，提高效益。關(guān)鍵詞螺旋連續(xù)榨汁機；分離；壓榨；出汁率；THEDESIGNOFTHESPIRALCONTINUOUSJUICERAUTHORZHOUPENGTUTORDENGCHUNXIANG；GAOYINGWUORIENTALSCIENCETECHNOLOGYCOLLEGEOFHUNANAGRICULTURALUNIVERSITY,CHANGSHA410128ABSTRACTTHESPIRALCONTINUOUSJUICERISOLATESTHESOLIDANDLIQUIDCOMPONENTSFROMTHEFRUIT,ANDTHENSQUEEZESTHEJUICEBYTHEMETHODOFCOMPRESSINGVOLUMETHISPAPERMAINLYINTRODUCESTHEDESIGNFEATURES,WORKSANDEQUIPMENTOFTHEJUICER,WHICHISBASEDONCOMPRESSINGVOLUMEBYRESEARCHINGTHEVARIABLEDIAMETER,INTERMITTENT,VARIABLEPITCHSCREWOFTHEJUICER,THEDESIGNCANHELPTHEFRUITTOBEFULLYSQUEEZED,ANDTHENTHEGOALTHATIMPROVINGTHEJUICEYIELDWILLBEACHIEVEDITALSOHELPSTOIMPROVEPLANTPRODUCTIVITY,REDUCECOSTSANDIMPROVEEFFICIENCYKEYWORDSSPIRALCONTINUOUSJUICER；SEPARATE；PRESS；JUICEYIELD1前言所謂榨汁，就是推進一個物體（擠壓面），把由固體、液體和氣體物質(zhì)所組成的混合物中的液體和氣體物質(zhì)從一個有限的空間（擠壓室）中擠壓出去的過程。如果擠壓設(shè)備合理，就可以只把氣體和液體物質(zhì)從擠壓室中擠壓出去，而把固體物質(zhì)仍然留在擠壓室中。傳統(tǒng)的螺旋榨汁機主要工作部件為螺旋桿，采用不銹鋼材料鑄造、再精加工而成。其直徑沿廢渣排出方向從始端向終端逐漸增大，螺距逐漸減小，因此，它與圓筒篩相配合的容積也越來越小。果漿所受壓力越來越大壓縮比可達120果蔬汁通過回簡篩的孔眼流出口圓筒篩常用兩個半圓篩合成。外加兩個半圓形加張骨架。通過螺栓緊固成一體，螺旋桿終端成錐形，與調(diào)壓頭內(nèi)錐形相對應(yīng)。廢渣從兩者錐形部分的環(huán)狀空隙排出。通過調(diào)整空隙大小即可改變出汁率。可根據(jù)物料性質(zhì)和工藝要求。調(diào)整擠壓壓力，以保證設(shè)備正常工作。螺旋式榨汁機雖然結(jié)構(gòu)簡單，故障少，生產(chǎn)效率高，但所制得的果蔬汁中混濁物含夢高，果蔬汁氧化劇烈，出汁率低。進入21世紀(jì)后，隨著我國水果產(chǎn)量的大幅度提高和鮮銷市場的逐漸飽和，“賣果難”愈演愈烈。另外，由于我國經(jīng)濟實力的增強及人民生活水平的提高，果汁加工業(yè)又進入一新的發(fā)展時期。榨汁機是果品行業(yè)的重要組成部分。因此，對榨汁機設(shè)備的研究勢在必行。要求設(shè)計研究出結(jié)構(gòu)簡單、成本低、效率高的榨汁設(shè)備。2研究現(xiàn)狀根據(jù)研究工廠所使用的榨汁機一般是以下兩種1、螺旋榨汁機，在我國廣泛應(yīng)用，結(jié)構(gòu)簡單、故障少、生產(chǎn)效率比較高。但出汁率低，大多情況下4060，渾濁物32、帶式榨汁機，連續(xù)作業(yè)，工作效率高，適合大規(guī)模生產(chǎn)。出汁率高，78左右。帶式榨汁機是國內(nèi)外果汁生產(chǎn)最先進的榨汁設(shè)備。螺旋式連續(xù)榨汁機以其結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、榨汁效率高等優(yōu)點而得到廣泛應(yīng)用。就目前來講,螺旋式連續(xù)榨汁機主要應(yīng)用在食品方面,用于榨取蘋果、梨、番茄、菠蘿、桔子、胡蘿卜等果蔬的汁液。而本設(shè)計的研究意義在于改進螺旋榨汁機的生產(chǎn)效率，提高處置率。由于在初榨汁中含有較多的渾濁物，影響果汁的濃縮和最終產(chǎn)品質(zhì)量，需要對初榨汁進行凈化處理，主要用各種分離超濾設(shè)備，并在分離時進行澄清處理，以提高分離因數(shù)和效率。3作用原理將輸送來的漿料濃縮到適合熱分散的濃度，主要是依靠旋轉(zhuǎn)的螺旋將漿料輸送到出料端，依靠錐開的軸及逐漸縮小的螺旋葉片的節(jié)距，漿料被擠壓，壓力逐漸增大，濾液則分別通過軸內(nèi)脫水裝置進入濾液槽。4影響出汁率的因素1、擠壓力在一定壓力范圍內(nèi)，出汁率同擠壓力成正比。但這個范圍很關(guān)鍵。2、果漿泥的破碎程度3、擠壓層的厚度4、預(yù)排汁5、榨汁的助劑，有無助劑，影響出汁率最多達117。所以在本設(shè)計中應(yīng)當(dāng)選擇合適的壓力，加大果漿泥的破碎程度，適當(dāng)增加擠壓層的厚度。5總體方案設(shè)計51整體布局設(shè)計螺旋壓榨機主要有壓榨裝置，傳動裝置，進料裝置，電機，出料裝置，機座組成。本設(shè)計在布局上采用折疊式,即螺桿、減速器在一個水平面上,將電機置于另一個水平面上見圖1。這樣布置,一是較大幅度減少了整機長度,提高了設(shè)備剛度,節(jié)省了原材料,降低了成本二是電機與減速器之間采用三角帶傳動,起到了緩沖作用,可避免故障的發(fā)生三是由于電機位置較低、以及在電機與減速器之間原料帶入異物造成螺桿堵轉(zhuǎn)、引起瞬間負荷過大時,燒壞電機或損壞減速器等，故采用三角帶傳動,極大地降低了機械振動與噪聲1。基本結(jié)構(gòu)螺旋式連續(xù)榨汁機基本結(jié)構(gòu)如圖1。1電機2三角帶3減速器4聯(lián)軸器5進料斗6螺桿7篩筒8出料斗9集液盤10機架圖1螺旋式連續(xù)榨汁機結(jié)構(gòu)簡圖FIG1SPIRALCONTINUOUSJUICERSTRUCTUREDIAGRAM52工作原理該機構(gòu)由機架、螺桿、篩筒、減速器、電機等組成。其工作原理為電機1通過三角帶2帶動減速器3轉(zhuǎn)動,減速器3通過聯(lián)軸器4帶動螺桿6轉(zhuǎn)動,物料由進料斗5喂入,在螺桿6的作用下,受到擠壓,物料中的水分通過篩筒7流出,經(jīng)集液盤9排出機外,物料在強大的擠壓作用下,汁液越來越少,最后經(jīng)出料斗8排出。53螺桿部設(shè)計通常螺旋式連續(xù)榨汁機是靠螺桿在篩筒內(nèi)旋轉(zhuǎn),對物料產(chǎn)生壓力，從而使物料中的汁液被強制擠出。螺旋式連續(xù)榨汁機螺桿按不同的分類方法有多種型式。如按螺桿螺紋直徑分類有等徑與變徑之分，按螺桿螺距分類有等距與變距之分；按螺桿螺紋型式分有連續(xù)與斷續(xù)之分等。針對本設(shè)計加工對象綜合考慮,確定采用變徑、斷續(xù)、變螺距螺桿。變徑和變螺距可以通過減小容積而逐步增大壓力，斷續(xù)可增加果漿泥的破碎程度，螺桿上的螺旋共分四段如圖2。第一段為喂料螺旋，主要作用是有利于輸送物料使物料能順利的進入擠壓腔；第二段是預(yù)壓螺旋，主要作用是其直徑不變而螺距逐漸縮小,以增加對物料的擠壓程度使物料進一步破碎。；第三段、第四段是為變徑等距螺旋,主要作用是增加對物料的進一步擠壓,強制擠出水分。是不斷增加對物料的進一步擠壓，使水果的果汁被強制擠出。特別是第四段具有增壓作用,進一步提高出汁率。圖2螺旋軸FIG2SCREWAXIS54螺桿螺旋直徑和螺距的設(shè)計螺桿螺旋結(jié)構(gòu)簡圖如圖32。圖3螺桿螺旋結(jié)構(gòu)簡圖FIG3SCREWSPIRALSTRUCTUREDESIGN541螺桿轉(zhuǎn)速的確定由于本螺桿工作性質(zhì)屬于壓榨范疇，故轉(zhuǎn)速較低。參照榨油機、油料化機、食品榨汁機，決定選用N130R/MIN。542螺距的確定初選螺距，第一段T50MM，其他各段螺距依次遞減。物料移動速度M/S計算V108M/S06NT0513螺旋式連續(xù)榨汁機的生產(chǎn)能力公式如下G3600FVKG/H01（1）式中G生產(chǎn)率,本設(shè)計取G1000KG/H；F螺桿螺旋送料的斷面面積M2；0物料容積密度，本設(shè)計取400KG/M；113充填系數(shù),本設(shè)計取02。將參數(shù)代入得10003600F108400020解得F00321M02根據(jù)螺桿螺旋送料的斷面面積計算公式F04D21（2）式中D螺桿螺旋送料的斷面大徑M；0D螺桿螺旋送料的斷面小徑M；本設(shè)計根據(jù)強度計算得D009M；11將有關(guān)數(shù)據(jù)代入得，則可求得D02213M0取螺桿螺旋送料的斷面大徑D024M。055功率計算榨汁機的功率消耗包括兩方面壓縮物料所消耗的功率；使物料移動消耗的功率。在這里，把軸與軸承摩擦等所消耗的功率算入機械效率中3。設(shè)壓縮物料所消耗的功率為P1P123Z（W）（3）14D210MAX60PSN0032118353628915W式中相鄰螺距大小之差，M；S設(shè)使物料移動所消耗的功率為P2PMVW2T1V（4）式中M物料的質(zhì)量KG；T物料運動時間S。而G生產(chǎn)能力TV60NS（5）所以PW22601NSG72（6）7205132605W則消耗的功率為PW21P（7）810562936571W式中傳動效率。由電動機至工作機之的總效率7包括工作機效率為454321式中、分別為帶傳動、齒輪傳動的軸承、齒輪傳動、聯(lián)軸器、螺桿軸的軸承的效率。取096、099、097、097、098、則12345541096099097097098330816選擇電動機按已知的工作要求和條件，選用Y型全封閉鼠籠型三相異步電動機5。61選擇電動機功率榨汁機所需的電動機輸出功率為PPW（8）D21P8056936571W62確定電動機轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)軸的工作轉(zhuǎn)速為N130R/MIN6，按推薦的合理傳動比范圍，取帶傳動的傳動I24，減速器的傳動比I4125，則合理總傳動比的范圍為I850，故電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為85013010406500R/MIN符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有1500RMIN，3000RMIN再根據(jù)計算出的容量，查出有這幾種適用的電動機型號見表1，其技術(shù)參數(shù)傳動比的比較情況見下表。表1電動機技術(shù)參數(shù)TAB1MOTORTECHNICALPARAMETERS電動機型號額定功率電動機轉(zhuǎn)速傳動裝置的傳動比P/KW同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速總傳動比帶減速箱1Y112M41500144011082842Y112M430002920224288綜臺考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量以及帶傳動和減速器的傳動比，可知方案2比較適合。因此選定電動機型號為Y112M。所選電動機的額定功率4KW，EDP滿載轉(zhuǎn)速1440RMIN，總傳動比適中，傳動裝置結(jié)構(gòu)較緊湊7。MN所選電動機的主要外形尺寸和安裝尺寸如圖4和下表2所示圖4電動機結(jié)構(gòu)簡圖FIG4MOTORSTRUCTUREDIAGRAM表2電動機的主要尺寸TAB2THEMAINDIMENSIONSOFTHEMOTOR中心高H外形尺寸LAC/2ADHD底腳安裝AB地腳螺栓空直徑K軸伸尺寸DE裝鍵部位尺寸FGD1124003052651801401228608367計算總傳動比和分配傳動比由選定電動機的滿載轉(zhuǎn)速和工作機主動軸的轉(zhuǎn)速，可得傳動裝置的總傳動MNWN比為IWMN08134計算出總傳動比后，應(yīng)合理地分配各級傳功比，限制傳動件的圓周速度以減小動載荷，降低傳動精度等級。分配各級傳動比時考慮到以下幾點各級傳動的傳動比應(yīng)在推拌的范圍內(nèi)選??；應(yīng)使傳動裝置的結(jié)構(gòu)尺寸較小、重量較輕；應(yīng)使各傳動件的尺寸協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)勻稱、合理，避免互相干涉碰撞。故V帶傳功比取28，減速器傳功比取4。8計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)進行傳動件的設(shè)計計算，先推算出各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩8。按內(nèi)電動機至工作機之間運動傳遞的路線推算各軸的運動和動力參數(shù)如表3。81各軸轉(zhuǎn)速51431NIM8240INR128621I35I式中為電動機的滿載轉(zhuǎn)速，單位為；，分別為減速器輸入軸和榨MNMINR12汁機螺旋軸的轉(zhuǎn)速，單位為；為電動機至減速器輸入軸的傳動比；為減速器INR12I的傳動比。82各軸的輸入功率（9）1PED014096384KW2ED12384095365KW式中為電動機的輸出功率，單位為KW；、分別為減速器輸入軸和榨汁EDP1P2機螺旋軸的輸入功率，單位為KW；、分別為電動機軸與減速器輸入軸、減速012器輸入軸與榨汁機螺旋軸間的傳動效率9。83各軸轉(zhuǎn)矩1TED01I（10）26528096713NM2T112I71340952710NM式中、分別為減速器輸入軸和榨汁機螺旋軸的輸入轉(zhuǎn)距，單位為NM；1T2為電動機鈾的輸出轉(zhuǎn)矩，單位為NM。ED的計算公式為9550EDTMEDNP（11）9550140265NM表3傳動裝置的運動和動力參數(shù)TAB,3KINEMATICANDDYNAMICPARAMETERSOFTHEGEAR軸名參數(shù)電動機軸減速器螺旋軸轉(zhuǎn)速N/R/MIN144051431286輸入功率P/KW4384365輸入轉(zhuǎn)矩T/NM2657132710傳動比I284效率0960959設(shè)計V帶91確定計算功率CAP因為工作機是螺旋榨汁機，故屬于載荷變動較大的機械，原動機是交流電動機（普通轉(zhuǎn)矩鼠籠式），工作時間小于10小時/天，啟動形式為軟啟動10。故12PKACAKW84工作情況系數(shù)取12。AA92選擇V帶的型號根據(jù)計算功率和小帶輪轉(zhuǎn)速3，得A，B型均可，選擇A型普通V帶。CAP1N93確定帶輪基準(zhǔn)直徑和D2931初選主動輪的基準(zhǔn)直徑1根據(jù)所選V帶型號參考3，選取，選。MIN10932驗算帶的速度V（12）SN235106106933計算從動輪直徑2DMI81294確定傳動的中心距A和帶長DL初定中心距，由202170D即828即，取500MM。60A計算基準(zhǔn)帶長（13）02121042ADLDM15635852選取帶的基準(zhǔn)長度，查表3得LD計算實際中心距，由公式LAD51026315020考慮安裝調(diào)整和補償初拉力的需要，中心距的變動范圍為MD476311MINMLAD5491630503MX95驗算主動輪的包角A根據(jù)公式及對包角的要求，應(yīng)保證1205860512810618012DA96確定V帶的根數(shù)Z根，（14）9201960371400KPZLCA取Z3根。式中在包角180度，特定長度，工作平穩(wěn)情況下，單根普通帶的許用0功率值；考慮包角不同時的影響系數(shù)，簡稱包角系數(shù)；K考慮帶的長度不同的影響系數(shù)，簡稱長度系數(shù)。L查得1370930960PKL式中K材質(zhì)系數(shù)；計入傳動比的影響時，單根V帶所能傳遞的功率的增量。0計算公式為；KWTN12021001式中單根普通V帶所能傳遞的轉(zhuǎn)矩的修正值；T主動輪的轉(zhuǎn)速。1N97確定帶的初拉力0F單根V帶的初拉力由下式確定（15）NQVKZPFCA1235019325841520298求帶傳動作用在軸上的壓力QNQ0928SIN52式中Z帶的根數(shù)；單跟帶的初拉力；0F主動輪上的包角。199V帶設(shè)計計算表4V帶設(shè)計計算列表TAB4VBELTDESIGNCALCULATIONSLIST設(shè)計計算項目結(jié)果說明工作情況系數(shù)KA12計算功率PCA48小帶輪直徑D1100MM可選比表中大的值大帶輪直徑D2280MM驗算V帶的速度V523M/S初定中心距A0500MM參考實際機械結(jié)構(gòu)確定續(xù)表4設(shè)計計算項目結(jié)果說明初算V帶所需的基準(zhǔn)長度LD161315MM選V帶的基準(zhǔn)長度L1633MM定V帶公稱長度LI1600MM定中心距A510MM包角1158120，合適包角系數(shù)KA093長度系數(shù)KL096材質(zhì)系數(shù)K1化學(xué)線繩結(jié)構(gòu)的膠帶單根V帶所能傳遞的功率P00995單根V帶功率增量P012KW單根V帶傳遞扭矩的修正值T12V帶根數(shù)Z3根每米V帶質(zhì)量010KG/M單根V帶的初拉力F0111N軸上的壓力Q1090N10帶輪的設(shè)計101材料帶輪常用材料是鑄鐵，因為帶速V25MS，所以選用HTL50。K,102帶輪的形式帶輪的結(jié)構(gòu)由帶輪直徑大小而定3，因帶輪基準(zhǔn)直徑D906MPA，故安全。13篩筒部設(shè)計篩筒部的篩筒如圖11上有許多篩孔,被榨出的汁液就是從這里流出的。篩孔的設(shè)計十分重要,它的主要參數(shù)包括篩孔大小和分布密度。為了確保被榨出的汁液能夠及時從篩孔中流出,篩筒篩孔的孔隙率越大越好。又由于篩筒要求承受螺旋擠壓產(chǎn)生的強大壓力,所以孔隙率也不能太大。通常孔隙率選擇原則有篩筒剛度好時,選大些篩筒剛度差時,選小些。篩孔大時,孔隙率取較大值篩孔小時,孔隙率取較小值19。圖10篩筒FIG10SIEVETUBE篩孔直徑的選擇一般來講,篩孔直徑越大,越有利于汁液的排出相反,篩孔直徑越小,越不利于汁液的排出,過小時,就不能保證汁液的排出。選擇篩孔時,首先要考慮所加工物料的粒徑大小,加工物料的單個粒徑大時,篩孔直徑選擇也要相應(yīng)大些,以利于汁液排出。但也不能過大,否則,可能會造成較大的料損加工物料的粒徑小時,篩孔直徑選擇也要相應(yīng)小些,但也不能太小,因為篩孔太小時,容易造成堵塞,不能保證汁液順利流出。目前,篩孔直徑的選擇方法主要有定性選擇法和經(jīng)驗選擇法,般要經(jīng)過兩到三次試驗確定。圓筒篩用2MM厚的LGRL8NI9TI不銹鋼板沖直徑為2MM孔制作，孔間距離2MM。圓筒篩的內(nèi)徑為240MM。長為570MM。為了確保篩筒內(nèi)物料清理方便,篩筒設(shè)計成上下兩半,中間用螺栓連接20。14軸承端蓋的設(shè)計141材料材料選用HT150。因凸緣式軸承端蓋調(diào)整間隙比較方便，密封性也好，故選用凸緣式結(jié)構(gòu)8。為了調(diào)整軸承間隙，在端蓋與軸承座之間放置由若干薄片組成的調(diào)整墊片，同時也起到密封的作用。軸承端蓋簡圖見圖11。142凸緣式軸承端蓋各尺寸計算D0D25D1202512150MMD1D10151201015105110MM，取D1110MM。D2D025D1502512180MME12D125MMME125MM，取M285MM。圖11軸承端蓋FIG,11BEARINGCOVER15總結(jié)本課題所設(shè)計的螺旋連續(xù)榨汁機以電機為動力，通過皮帶輪傳動，螺旋軸的變徑變螺距實現(xiàn)對果料的擠壓，榨汁工藝性能好，出汁率高，具有良好的應(yīng)用價值及市場潛力。此畢業(yè)設(shè)計是我對大學(xué)四年學(xué)習(xí)的總結(jié)和考驗。此次畢業(yè)設(shè)計總和運用了我大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)知識和理論知識。通過本次設(shè)計，使我進一步認識了并設(shè)計了一臺完整機器的全過程。鞏固了我學(xué)的知識，為以后的工作打下了一定基礎(chǔ)。由于本次是基于理論的，缺乏實踐經(jīng)驗，本次設(shè)計成果如用于實踐生產(chǎn)中會造成或多或少的材料浪費，也可能會有設(shè)計不過合理的地方，導(dǎo)致機器不能正常工作?？偟膩碚f通過此次畢業(yè)設(shè)計也有一些心得設(shè)計中，曾多次到學(xué)校圖書館查閱資料相關(guān)的資料，使我增強了個人查閱資料的能力，還讓我開闊了視野。在此次畢業(yè)設(shè)計中采用了AUTOCAD等軟件進行輔助設(shè)計，讓我對這些的理解和熟悉程度得到很好的提高。在設(shè)計過程出現(xiàn)了一些客觀不足的問題，沒有實踐的條件，缺乏實踐經(jīng)驗。參考文獻1劉長榮肖念新工程力學(xué)M中國農(nóng)業(yè)科技出版社200222張裕中食品加工技術(shù)裝備M中國輕工業(yè)出版社200033劉長榮鄭玉才機械設(shè)計基礎(chǔ)（下）M中國農(nóng)業(yè)科技出版社200224朱龍根簡明機械零件設(shè)計手冊機械工業(yè)出版社M1997115壟溎義機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書高等教育出版社M198296楊永才機械設(shè)新標(biāo)準(zhǔn)手冊計M北京科學(xué)技術(shù)出版社M1993875777濮良貴，紀(jì)明剛，機械設(shè)計（第八版）M高等教育出版社，2005年84898程靳，理論力學(xué)（M）（第七版）高等教育出版社，2005年1511579崔大同，趙素娥，李秋庭果蔬加工機械M北京北京農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，1993585910胡繼強食品機械與設(shè)備M中國輕工業(yè)出版社，199820120511JOSEPHESHIGLEY，CHARLESRMISCHKEMECHANICAIENGINEERINGD