小型油茶果榨油機(jī)設(shè)計(jì)

1、目 錄摘要:.1關(guān)鍵詞.11 前言 .11.1 選題意義 .11.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 .21.3 國(guó)外研究現(xiàn)狀 .32 方案的確定 .43 螺旋榨油機(jī)的工作原理 .43.1 整體結(jié)構(gòu) .43.2 工作過(guò)程 .53.3 螺旋擠壓力的形成 .53.4 榨螺軸的受力分析 .64 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析 .74.1 傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) .74.2 喂料裝置設(shè)計(jì) .84.3 壓榨裝置設(shè)計(jì) .94.3.1 電動(dòng)機(jī)的選取 .94.3.2 螺旋榨油機(jī)主要參數(shù)的確定 .104.3.3 榨螺軸的確定 .114.3.4 榨螺軸強(qiáng)度校核 .124.4 壓力調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .144.5 榨籠的設(shè)計(jì) .145 齒輪傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) .155.

2、1 齒輪的選用 .155.1.1 齒輪齒數(shù)的選擇 .155.1.2 確定大、小齒輪的齒形參數(shù) .205.2 軸的計(jì)算校核 .215.2.1 選材及表面預(yù)處理 .215.2.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .216 皮帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 .237 各軸承及鍵的選擇及有關(guān)校核 .247.1 鍵的選擇 .247.2 鍵的校核計(jì)算 .247.3 軸承的設(shè)計(jì) .258 結(jié)論 .26參考文獻(xiàn).26致謝.27小型茶油果榨油機(jī)設(shè)計(jì)小型茶油果榨油機(jī)設(shè)計(jì)摘 要:為了適應(yīng)一些高油份油料的壓榨，設(shè)計(jì)了一種雙螺桿榨油機(jī)。本文在廣泛參考國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)設(shè)計(jì)的雙螺桿榨油機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析，并校核了有關(guān)關(guān)鍵部件。該機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，適合于

3、家庭作坊及一些中小型工廠。關(guān)鍵詞:榨油機(jī)；雙螺桿；設(shè)計(jì)；校核；Design of Small Type Mill for Oil-tea Camellia SeedAbstract: In order to meet some high oil oilseed squeezing, the present paper mainly is to design a twin-screw type oil expeller. In this paper, on the basis of the extensive and intensive literature references, we hav

4、e designed and analyzed the twin screw oil press structure, at the same time, we have checked the relevant key components. The structure of the machine is exquisite, and suitable for family workshops and small or medium sized factories.Key words: oil press；double screw；design；check；1 前言1.1 選題意義 隨著現(xiàn)代

5、人們的生活水平不斷提高，大家對(duì)食用油的品質(zhì)和種類(lèi)的選擇有了更大的選擇空間。中國(guó)疾病預(yù)防控制中心營(yíng)養(yǎng)與食品安全所對(duì)茶油和橄欖油進(jìn)行的對(duì)比研究表明，茶油與橄欖油的成分盡管有相似之處，但茶油的食療雙重功能實(shí)際上優(yōu)于橄欖油，也優(yōu)于其它任何油脂。橄欖油含不飽和脂肪酸達(dá) 75%90%，茶油中的不飽和脂肪酸則高達(dá) 85%97%，為各種食用油之冠1。茶油中含有橄欖油所沒(méi)有的特定生理活性物質(zhì)茶多酚和山茶甙，能有效改善心腦血管疾病、降低膽固醇和空腹血糖、抑制甘油三脂的升高，對(duì)抑制癌細(xì)胞也有明顯的功效。世界植物油料加工業(yè)發(fā)展迅速，油料脫皮（殼）低溫壓榨或常溫壓榨（冷榨）已成為主要發(fā)展趨勢(shì)之一。植物油料脫皮（殼）低溫

6、壓榨和冷榨制油是當(dāng)今世界先進(jìn)的制油技術(shù)，應(yīng)用與發(fā)展這種新型制油工藝，不僅產(chǎn)品質(zhì)量好，滿足人民需求，更有利于提高人民的健康水平，而且企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益好，是一種典型的低碳經(jīng)濟(jì)。自從 1900 年美國(guó)的 V.D. Anderson 發(fā)明第一臺(tái)連續(xù)式螺旋榨油機(jī)以來(lái)，螺旋榨油機(jī)已被廣泛地用于從油料中提取油脂的最主要的制油設(shè)備。目前國(guó)內(nèi)廣泛使用的榨油機(jī)主要是單螺桿榨油機(jī)，其原因在于單螺桿榨油機(jī)原理和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本較低，可用于不同種類(lèi)油料的連續(xù)壓榨加工，基本滿足不同制油工藝的要求。但是，單螺桿榨油機(jī)也存在很多不足之處。如：技術(shù)落后、壓榨工藝性能較差等；對(duì)于植物油料脫皮（殼）低溫壓榨或冷榨制油新工藝不全不能適

7、應(yīng)；油料軸向推進(jìn)能力差，總的理論壓縮比?。辉趬赫ジ吆吐实挠土蠒r(shí)，容易出現(xiàn)油料輸送不順暢、滑膛的現(xiàn)象。針對(duì)單螺桿榨油機(jī)在壓榨過(guò)程中出現(xiàn)的種種問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外同行開(kāi)始研究雙螺桿榨油機(jī)。因?yàn)殡p螺桿榨油機(jī)盡管存在結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、設(shè)計(jì)制造和維修成本較高等問(wèn)題，但雙螺桿榨油機(jī)克服了單螺桿榨油機(jī)存在的很多問(wèn)題，它的優(yōu)勢(shì)如：壓榨油料范圍更加廣泛，入榨油料可不經(jīng)軋坯和蒸炒等預(yù)處理工序，特別適合于易揮發(fā)的特種油的制??；正向輸送特性好，低纖維含量的油料壓榨也順暢；榨料在榨籠內(nèi)能夠得到充分破碎和混合，能有效的疏通油路；油脂和餅粕的質(zhì)量更高；特別對(duì)脫皮（殼）后的油料能夠低溫壓榨或冷榨。因此，國(guó)內(nèi)外許多油脂加工企業(yè)逐步加大了對(duì)

8、雙螺桿榨油機(jī)的研究投入2。目前，國(guó)內(nèi)許多生產(chǎn)廠家也設(shè)計(jì)制造出具有雙螺桿結(jié)構(gòu)的榨油機(jī)，這些雙螺桿榨油機(jī)與傳統(tǒng)的單螺桿榨油機(jī)相比，盡管功能上有所進(jìn)步，但仍然存在如下不足：榨膛內(nèi)油料仍產(chǎn)生滑膛，實(shí)際生產(chǎn)能力比名義生產(chǎn)能力低 40%到 50%；雙螺桿榨油機(jī)的出油率和干餅殘油率等技術(shù)指標(biāo)與單螺旋榨油機(jī)相比改善不明顯；對(duì)于含油率特別高的一些特種油料低溫壓榨起來(lái)還是十分困難。因此，研究一種機(jī)械和工藝性能良好、既能適合冷榨和熱榨又能壓榨高含油率油料的小型螺旋榨油機(jī)就非常有必要。1.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀在我國(guó)，現(xiàn)代榨油機(jī)的發(fā)展已五十多年，從傳統(tǒng)的榨油設(shè)備，到現(xiàn)在先進(jìn)的榨油機(jī)器，中國(guó)榨油市場(chǎng)有了翻天覆地的變化，隨著市

9、場(chǎng)上食用油品種的增多，榨油機(jī)的種類(lèi)也在增加，壓榨方式也有所不同，物理壓榨、化學(xué)壓榨，還有兩者結(jié)合壓榨。回首過(guò)去，榨油的行業(yè)在中國(guó)從無(wú)到有，從弱小逐漸強(qiáng)大的過(guò)程，現(xiàn)在市面上食用油分成浸出油和壓榨油兩種。浸出油是用化學(xué)溶劑浸泡油料再經(jīng)過(guò)復(fù)雜的工藝提煉而成，提煉過(guò)程中流失營(yíng)養(yǎng)成分，而且有化學(xué)溶劑的有毒物質(zhì)殘留，所以大眾逐漸遠(yuǎn)離。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活水平逐漸提高，大眾已經(jīng)不是以前那樣只解決溫飽了，吃出營(yíng)養(yǎng)，吃出健康才是現(xiàn)代人的追求，所以對(duì)榨油機(jī)提出了更高的要求，2005 年，李文林等人為了解決雙底油菜籽脫皮后低溫壓榨制油的難題研制出了雙螺旋冷榨機(jī)，生產(chǎn)試驗(yàn)得到了冷榨油接近三級(jí)菜籽壓榨油國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，

10、冷榨餅殘油率在 15%左右，獲得了較好的出油率。由此而知設(shè)計(jì)研究一種專(zhuān)用制取茶油的榨油機(jī)-雙螺旋茶油專(zhuān)用榨油機(jī)已成為當(dāng)務(wù)之急3。近幾年,國(guó)內(nèi)許多企業(yè)像湖北的東方紅糧食機(jī)械有限公司，武漢新概念農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備制造有限公司等也著力于對(duì)雙螺桿榨油機(jī)的研制和開(kāi)發(fā)。2003 年，武漢良龍機(jī)械制造有限公司的顧強(qiáng)華等人設(shè)計(jì)研發(fā)出一種具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的 SYZ 系列雙螺桿榨油機(jī)。該機(jī)雙螺桿采用異向旋轉(zhuǎn)和喂料段完全嚙合而主壓榨段完全分離的雙階布置的結(jié)構(gòu)形式。另外，榨膛采用雙階結(jié)構(gòu)能夠得到很大的壓縮比和強(qiáng)大的徑向壓力，這樣油料就會(huì)得到更充分更徹底的壓榨。在相同的工藝條件下，該機(jī)的干餅殘油率比單螺桿榨油機(jī)低 2%左右，

11、出油率更高。2005 年，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所的李文林等人為了解決雙低菜籽脫皮后低溫壓榨制油的難題研制出一種雙螺桿冷榨機(jī)，生產(chǎn)試驗(yàn)得到的冷榨油接近菜籽三級(jí)壓榨油國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，冷榨餅殘油率在 15%左右，獲得了較好的冷榨油效率。2007 年 9 月,山西省太原市帥克一埃克斯特榨油設(shè)備有限公司通過(guò)吸收消化烏克蘭?？怂固佤?shù)脿柨蒲猩a(chǎn)企業(yè)的技術(shù)，設(shè)計(jì)研發(fā)出 6YIS 一 751200型雙螺桿榨油機(jī)，該機(jī)采用雙螺桿同向旋轉(zhuǎn)和螺旋完全嚙合的結(jié)構(gòu)形式，可一次性熱榨，能省去脫皮、粉碎、軋坯、蒸炒和油脂凈化等工藝過(guò)程，經(jīng)過(guò)一次壓榨和自然沉淀就能獲得優(yōu)質(zhì)綠色食用油，這大大降低了生產(chǎn)周期和勞動(dòng)強(qiáng)度。不過(guò)，這種

12、榨油機(jī)在壓榨過(guò)程中對(duì)油料水分的變化較為敏感。當(dāng)油料的水分含量在 7以下或 10以上時(shí)，電機(jī)功率就要加大，出油率也會(huì)降低4。1.3 國(guó)外研究現(xiàn)狀目前，國(guó)外生產(chǎn)雙螺旋榨油機(jī)的公司很多，并且由于國(guó)外比較早就開(kāi)始研究榨油技術(shù)，所以國(guó)外的技術(shù)一般都比國(guó)內(nèi)的要先進(jìn)。國(guó)外比較有名的公司有日本 SUEHIRO EPM 公司。1992 年，由 Isobe S5等人開(kāi)發(fā)了一種部分嚙合異向旋轉(zhuǎn)的平行雙螺桿壓榨機(jī)，主要用于葵花籽仁等脫皮（殼）油料的冷熱榨， 該機(jī)采用異向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿結(jié)構(gòu)，預(yù)壓榨段完全嚙合，主壓榨段完全分離。1999 年，Dufaure 等人也利用改造的CLEXTRALBCA5 型實(shí)驗(yàn)擠壓機(jī)進(jìn)行油料的壓

13、榨實(shí)驗(yàn)，對(duì)影響油脂質(zhì)量的關(guān)鍵因素，如機(jī)筒結(jié)構(gòu)、螺桿分布、喂料速度、螺桿轉(zhuǎn)速、油料成分和壓榨溫度進(jìn)行了深入地研究，并對(duì)餅的質(zhì)量做了檢測(cè)和分析。2002 年，Johnston 在傳統(tǒng)的雙螺桿榨油機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)明了一種反向旋轉(zhuǎn)的帶中斷螺棱的平行雙螺桿榨油機(jī)6，這種榨油機(jī)繼承了傳統(tǒng)單螺桿榨油機(jī)產(chǎn)量大和能耗少以及吸取了雙螺桿榨油機(jī)的正向輸送能力強(qiáng)優(yōu)點(diǎn),螺桿結(jié)構(gòu)和單螺桿榨油機(jī)一樣，主要用于含水物料的脫水?？傊瑖?guó)外對(duì)雙螺桿榨油機(jī)在雙螺桿軸的旋向、雙螺旋軸的布置形式和榨籠內(nèi)孔結(jié)構(gòu)形式等均進(jìn)行了應(yīng)用與研究7。2 方案的確定本設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù):電機(jī)功率3kW，作業(yè)效率：0.5T/h。針對(duì)單螺桿榨油機(jī)在茶籽脫皮壓榨中存

14、在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了雙螺桿榨油機(jī)，設(shè)計(jì)方案為：1)針對(duì)目前單螺桿榨油機(jī)油料輸送軸向推進(jìn)能力較弱的缺陷以及現(xiàn)行的單螺桿榨油機(jī)以熱榨為主，基本上不適合冷榨，而采用雙螺桿原理極大提高了輸送螺軸的推進(jìn)能力，從根本上解決脫皮山茶籽仁易滑膛的問(wèn)題。2)根據(jù)傳統(tǒng)的 ZX10 型、ZX18 型單螺桿榨油機(jī)進(jìn)行了脫皮茶籽仁的壓榨試驗(yàn)，結(jié)果表明油料在榨膛內(nèi)難以推進(jìn)、餅粕不成型、出油很少或不出油。分析原因可能有：首先,茶籽脫皮后仁中含油上升到 45%左右，粗纖維含量大幅減少至 3%5%，使得榨料的物理特性，如密度、摩擦因素、彈性模量等，與未脫皮的茶油籽有明顯不同，尤其是榨料粒子間、榨料與榨籠內(nèi)壁的摩擦系數(shù)大為減小，使得

15、油料在榨膛內(nèi)輸送困難，因而在整個(gè)壓榨過(guò)程中壓力難以建立；其次，脫皮后的茶籽仁在壓榨時(shí)，入機(jī)油料未經(jīng)過(guò)軋坯和蒸炒等預(yù)處理，油料細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)基本完整，脂類(lèi)體與蛋白質(zhì)的親合力仍很強(qiáng)，要有更大的壓力才能將油脂壓榨出來(lái)。因此，傳統(tǒng)的單螺桿榨油機(jī)難以實(shí)現(xiàn)油茶籽脫殼后的壓榨。分析目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的單螺桿榨油機(jī)的結(jié)構(gòu)，對(duì)于茶籽脫殼冷榨，存在榨膛長(zhǎng)徑比過(guò)小，總的理論壓縮比偏小，送料螺旋覆蓋長(zhǎng)度過(guò)短，輸送能力弱等問(wèn)題。因此，要實(shí)現(xiàn)油菜籽脫殼后的壓榨，必須增強(qiáng)榨油機(jī)的物料輸送螺旋的推進(jìn)能力，增大壓榨力和延長(zhǎng)壓榨時(shí)間。針對(duì)單螺桿榨油機(jī)榨螺長(zhǎng)徑比和總理論壓縮比偏小的缺陷，在設(shè)計(jì)原理和結(jié)構(gòu)上，增加榨螺軸總長(zhǎng)；在主壓榨段，榨螺

16、根徑沿榨軸縱向逐漸增大的同時(shí)，榨螺螺旋齒頂?shù)烬X根的深度逐漸減小，實(shí)現(xiàn)物料的薄料層壓榨：使排油路程縮短，有利于提高出油率。榨籠采用圓孔排油。榨籠和榨螺軸共同形成雙螺桿榨油機(jī)的榨膛。榨油機(jī)榨膛為兩段直徑不同的榨籠，即所謂二階壓榨式8，第一段榨膛螺桿外徑比第二段螺桿外徑大，在榨膛的兩段內(nèi)，螺距由大變小。3)榨油機(jī)采用端部出餅方式，調(diào)餅頭與榨螺軸尾軸既同步旋轉(zhuǎn)，又可實(shí)現(xiàn)軸向位移。出餅厚度的調(diào)節(jié)，由螺桿、鎖緊螺母、調(diào)餅頭和方軸等組成的調(diào)節(jié)裝置完成。3 螺旋榨油機(jī)的工作原理3.1 整體結(jié)構(gòu)雙螺旋榨油機(jī)由機(jī)架、喂料裝置、傳動(dòng)裝置、雙螺旋壓榨裝置、出餅裝置組成,見(jiàn)圖1。1 V 帶；2 減速器；3、5、6 聯(lián)軸

17、器；4 扭矩分配器；7 進(jìn)料斗；8 榨籠；9 調(diào)餅頭；10 止推軸承；11 出料板；12 機(jī)架；13 集油板；14 榨軸；15 電機(jī)圖 1 雙螺桿榨油機(jī)結(jié)構(gòu)Fig1 Structure of double screw oil press3.2 工作過(guò)程 首先啟動(dòng)電機(jī)，動(dòng)力經(jīng) V 帶傳動(dòng)，并經(jīng)減速器、聯(lián)軸器傳至扭矩分配器的第一和第二齒輪軸的輸出端，再經(jīng)聯(lián)軸器將動(dòng)力傳遞至雙螺旋軸。其次打開(kāi)喂料閘板，料斗中的油料在自身重力作用下，快速進(jìn)入雙螺旋軸的輸送段，在榨螺、榨籠的綜合作用下，油料不斷被壓縮擠壓、剪切。物料在榨膛內(nèi)經(jīng)過(guò)輸送段的預(yù)榨和高壓段的連續(xù)壓榨下使油液不斷流出，同時(shí)榨料中的殘油愈來(lái)愈少，殘?jiān)?/p>

18、最后經(jīng)壓力調(diào)節(jié)裝置形成瓦片狀餅排出機(jī)外。3.3 螺旋擠壓力的形成本設(shè)計(jì)采用嚙合式與非嚙合式組合型方案，即第一段螺桿軸相互嚙合，即一根螺桿的螺棱插到另一根螺桿的螺槽內(nèi)，周?chē)粲幸欢ǖ拈g隙，這能產(chǎn)生強(qiáng)大的物料軸向推進(jìn)能力；第二段螺桿榨螺外徑相離，即所謂非嚙合式，這不僅能產(chǎn)生較大的物料軸向推進(jìn)能力，而且在結(jié)構(gòu)上容易實(shí)現(xiàn)物料壓縮與松馳及薄料層壓榨。由于榨螺軸螺旋導(dǎo)程逐漸縮小，榨膛內(nèi)容積即空余體積逐漸縮小，壓縮比不斷增大，榨膛內(nèi)產(chǎn)生的壓力不斷增大。同時(shí)調(diào)節(jié)出餅裝置的鎖緊螺母也可以調(diào)節(jié)榨膛內(nèi)壓力，一旦榨膛壓力超過(guò)物料所能承載的出油壓力時(shí)，油料中的油脂就被擠壓出來(lái)。3.4 榨螺軸的受力分析圖 2 榨螺軸上法

19、向力分解圖 Fig2 The normal force diagram squeezer shaft 此處省略 NNNNNNNNNNNN 字。如需要完整說(shuō)明書(shū)和設(shè)計(jì)圖紙等.請(qǐng)聯(lián)系 扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)下載！該論文已經(jīng)通過(guò)答辯圖 3 截面圖Fig3 Sectional drawing4）榨螺空腔容積計(jì)算已知：-榨籠外徑 =+40=280mm1D1D2D -榨螺內(nèi)徑 =240mm2D2D -榨螺底徑 =60mm3D3D t-螺距 t=100mm榨籠的容積：=61544 100=6.1544L2114DVt3mm榨籠內(nèi)裝滿的容積：榨螺實(shí)心部分容積2V=0.2826L232

20、4DVt螺紋的平均直徑 =150mm232cpDDD從螺紋的斷面上，以平均直徑展開(kāi)的螺紋平均長(zhǎng)度：=471mmcpcplD螺紋的總長(zhǎng)度：=481.5mm22cpltl4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析4.1 傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 雙螺桿榨油機(jī)的傳動(dòng)裝置主要由電機(jī)、皮帶輪、減速器、扭矩分配器及聯(lián)軸器組成,它是雙螺桿榨油機(jī)極其重要的組成部分。 查閱農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)知，對(duì)于一般小型榨油機(jī)采用快速薄餅，其轉(zhuǎn)速n=60100r/min。隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的升高，壓榨時(shí)間會(huì)隨之減短，但是這個(gè)過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)直線變化，而是呈曲線變化的，在轉(zhuǎn)速較低時(shí)，轉(zhuǎn)速對(duì)壓榨速率有很大的影響，當(dāng)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，油料作物與榨膛內(nèi)的零部件的摩擦非常大，轉(zhuǎn)速對(duì)壓榨

21、的效率也就減小了很多。在參考國(guó)內(nèi)外榨軸轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)中，本文選擇榨軸轉(zhuǎn)速 n=60 r/min。圖 4 兩箱兩軸式示意圖Fig4 Two cases of two shaft general sketch如圖 4 所示，傳動(dòng)裝置采用兩箱兩軸式傳動(dòng)系統(tǒng)，傳動(dòng)比，其特點(diǎn)是：減速624135ZZZiZZZ器和扭矩分配器兩部分獨(dú)立設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，二者用剛性聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)8。4.2 喂料裝置設(shè)計(jì)在螺旋榨油機(jī)的進(jìn)料裝置中，采用自然進(jìn)料原理。該裝置通過(guò)進(jìn)料閥控制進(jìn)料的快慢，實(shí)現(xiàn)物料的平穩(wěn)進(jìn)料。進(jìn)料筒內(nèi)設(shè)有傾斜板，實(shí)現(xiàn)物料的多級(jí)翻滾，防止物料的堵塞并控制喂入速度。與強(qiáng)制進(jìn)料原理相比，該裝置加工簡(jiǎn)單，費(fèi)用便宜，且不需消

22、耗額外的動(dòng)力。1、進(jìn)料斗；2 喂料閥；3、擋料板圖 5 喂料裝置Fig5 Feeding device4.3 壓榨裝置設(shè)計(jì)4.3.1 電動(dòng)機(jī)的選取根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)所設(shè)計(jì)榨軸的轉(zhuǎn)速 n=60r/min,雙螺旋茶油榨油機(jī)的榨螺軸工作阻力由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)大概得到 F=41，從而得到=2.46,符合中小型機(jī)器KN1000wFvP kw10=24kw。wP由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 1-7 查得：帶傳動(dòng)的效率為=0.96，雙級(jí)圓柱齒輪減速器的效1率為=0.96，剛性聯(lián)軸器的效率為=0.99，球軸承的效率為=0.99（一對(duì)） 。由公234式： 29c1234wPP （2）其中：為電機(jī)功率，為榨螺軸所需功率，求得：=2.98。

23、cPwPcPkw故選電機(jī)型號(hào) Y-132S-69,額定功率3,額定轉(zhuǎn)速 n=960r/min；ePkw =（最大轉(zhuǎn)矩）/（額定轉(zhuǎn)矩） = 2.0 ； maxNTT總傳動(dòng)比 =16 i4.3.2 螺旋榨油機(jī)主要參數(shù)的確定1) 榨膛容積比 （3）jVchV由農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)上冊(cè)10,表 23- 4-2 坯壓縮比=2.30；p實(shí)際壓縮比=3.92n本次設(shè)計(jì)的螺旋榨油機(jī)對(duì)象是茶油果，其總壓縮比107.514 ,取 102) 進(jìn)料端榨膛容積的計(jì)算根據(jù)設(shè)計(jì)能力等參數(shù)，按下式計(jì)算： 60MjfEmQBVK Kn（4）將數(shù)據(jù)代入公式（2）得： =(500kg/h0.851000)/(600.40.90.760

24、r/min)= 468.5jV3cm其中:-出坯率，一般為 0.80.95，取 0.85； MB-料坯充滿系數(shù)，一般與喂料及螺旋軸結(jié)構(gòu)有關(guān)，取 0.40.65，對(duì)于自然fK喂料選=0.4 ；fK-與油料品種（含油率）有關(guān)的系數(shù)，對(duì)茶油果選=0.9； EKEK入榨料坯容重=0.7()；m3/kg cm-榨油機(jī)臺(tái)時(shí)生產(chǎn)能力（） ；Q/kg h-榨螺軸轉(zhuǎn)速（） ，取=60；n/ minrn/ minr出口端榨膛容積，由公式（1）推出 =46.85 cm。chVjchVV3) 功率消耗理論公式10 () 60000prq n RN kw（5）式中：q榨螺每轉(zhuǎn)一周所通過(guò)的榨料（kg/r） n榨螺軸的轉(zhuǎn)速

25、（r/min） 一般小型榨油機(jī)采用快速薄餅，其轉(zhuǎn)速n=60100r/min 單位質(zhì)量的榨料壓縮功（Nm/kg）pR4）榨膛壓力() （6）5.50.0222471nPeW kPa-實(shí)測(cè)系數(shù)它取決于熟胚水分和溫度（參考文獻(xiàn) 8 表 23-4-3） ，取=0.00085；W-入榨料坯水分（%） ，取 W=3.5%；-榨料實(shí)際壓縮比；n將數(shù)據(jù)代入公式（4）得： =26()5.50.0222471 0.00085 3.253.5%PekPa4.3.3 榨螺軸的確定榨螺軸是螺旋榨油機(jī)的主要工作部件之一，榨螺軸的結(jié)構(gòu)參數(shù)、轉(zhuǎn)速、材質(zhì)的選擇對(duì)形成榨膛壓力、油與餅的質(zhì)量，生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本有很大關(guān)系。在對(duì)比已有

26、類(lèi)似產(chǎn)品中，本設(shè)計(jì)采用連續(xù)型變導(dǎo)程二級(jí)壓榨型榨螺軸，如圖 6 所示：圖 6 榨螺軸Fig6 Squeezer shaft連續(xù)型榨螺軸設(shè)計(jì)11-12 當(dāng)榨螺軸的支撐點(diǎn)未決定前，先按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算出根圓直徑13 ；df （7）3pd =160nwfw按扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算時(shí)： 4130wfwPdn（8）其中：，為榨螺軸工作時(shí)阻力（N） ，設(shè)計(jì)時(shí)由實(shí)測(cè)確定 為榨11000wPFv1FwP螺軸所需功率（） ，由公式（4）得=2.475kw，為榨螺軸工作時(shí)的轉(zhuǎn)速（kwwPwn） 。代入公式并圓整得=60mm，由經(jīng)驗(yàn)比例確定榨螺軸的平均直徑minrfdcpd連續(xù)型：（mm） 2.5150cpfdd因，代入上式，

27、 2cpafddd可以求出榨螺軸外徑 =240（mm） 2acpfddd螺齒高為 =60（mm） 2afHdd4.3.4 榨螺軸強(qiáng)度校核1）耐磨性計(jì)算15榨螺的磨損與螺齒工作面上的比壓，榨料在螺旋面上的滑動(dòng)速度，螺旋表面的粗糙度等因素有關(guān)，目前尚無(wú)完善的計(jì)算方法，較詳細(xì)分析，可參考文獻(xiàn)14。設(shè)作用在螺旋面上的軸向分力為，承壓面積為，則其校核公式為：aFcpd H () =0.1164acpFPd HaMP P（9）式中：為榨螺軸材料的許用比壓 P2）榨螺軸的強(qiáng)度校核計(jì)算15-16榨螺軸工作時(shí)，既受軸向力，又受扭矩 T 的作用，T 按螺桿實(shí)際受力情況確定。aF根據(jù)壓（拉）應(yīng)力和剪切應(yīng)力，按第四強(qiáng)

28、度理論，求出危險(xiǎn)剖面上的計(jì)算應(yīng)力：ca （） 2222343316acaffFTddaMP（10）式中：為螺桿材料的許用應(yīng)力。 求拉伸應(yīng)力榨螺危險(xiǎn)斷面面積：=1913.5 210 54DA2mm軸向力=3.289 KNaF拉應(yīng)力=1.72（） aFAMPa確定扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力抗扭轉(zhuǎn)斷面模數(shù) W 23162bt dtdWd式中：d=55mm,b=10mm,t=2.5mm。W=32.0253cm扭轉(zhuǎn)力矩 TtMMM（11）式中：-榨螺上圓周力的力矩tM -榨螺上徑向力產(chǎn)生的摩擦力矩TMM=24.294（）mKN 剪應(yīng)力=0.7585 () maxMWMPa化簡(jiǎn)應(yīng)力=2.165 （） 22max3npMP

29、a材料 45 鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，淬火處理。3）螺齒的強(qiáng)度計(jì)算螺齒多發(fā)生剪切和擠壓破坯。將螺旋展開(kāi)，則可看作寬度為的懸臂梁。設(shè)fd力作用在上，則危險(xiǎn)剖面的剪應(yīng)力為:aFcfd (MPa) acpFdB（12） 危險(xiǎn)剖面處彎曲應(yīng)力為：b MPa) 26abbcpF ld B（13）式中：B 為齒寬；為螺軸材料的許用剪應(yīng)力，一般=0.6；為螺軸材料的 b許用彎應(yīng)力，一般=（1.01.2）, 為彎曲力臂。 b l4）榨螺軸穩(wěn)定性計(jì)算對(duì)于長(zhǎng)徑比大的受壓螺軸，當(dāng)軸向力大于某一臨界值時(shí)，螺桿會(huì)突然發(fā)生側(cè)向aF彎曲而失去其穩(wěn)定性。穩(wěn)定性與螺桿材料和柔度有關(guān)。 li（14）式中：為螺桿長(zhǎng)度系數(shù)，取=0.5， 為螺

30、桿的工作長(zhǎng)度 =846mm；。不ll4fid同，則采用不同的公式來(lái)計(jì)算臨界值。caF 因?yàn)?105.75=100，所以 p (N) 22caEIFl（15）式中：E 為螺桿材料的拉壓彈性模量，E=2.06MPa，I 為危險(xiǎn)剖面的慣性矩510=448952.54。 464fd 4mm 故 =5.096KN caF 穩(wěn)定性校核計(jì)算應(yīng)滿足的條件為： 1.55castsaFnnF（16）式中：為螺桿穩(wěn)定性的計(jì)算安全系數(shù)；為螺桿穩(wěn)定性安全系數(shù)。stnsn對(duì)于螺桿軸=13。sn穩(wěn)定性校核符合要求。4.4 壓力調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 壓力調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)用以調(diào)節(jié)出餅厚薄并相應(yīng)改變榨膛壓力。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由出餅座、支架、尾軸、調(diào)餅頭

31、、推力軸承、調(diào)節(jié)螺桿和鎖緊螺母等組成，如圖 5 所示。通過(guò)擰動(dòng)調(diào)節(jié)螺桿 7，推動(dòng)調(diào)餅頭移動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)餅塊厚度的調(diào)節(jié)。出餅座與調(diào)餅頭的環(huán)形間隙越小，榨膛內(nèi)壓力就越大，餅塊厚度越薄。1.末端榨螺；2.出餅座；3.尾軸；4.支架；5.調(diào)餅頭；6.推力軸承；7.調(diào)節(jié)螺桿；8 鎖緊螺母 圖 7 夾餅機(jī)構(gòu)Fig7 Cake clamping mechanism4.5 榨籠的設(shè)計(jì)榨籠與喂料裝置相連接，并設(shè)計(jì)為內(nèi)腔從進(jìn)口到出口直徑由大到小，內(nèi)表面經(jīng)淬火處理，加強(qiáng)內(nèi)表面強(qiáng)度；籠身開(kāi)有 15 個(gè)直徑為 4 的內(nèi)孔作為出油孔，若出油孔直徑太小，則容易出現(xiàn)渣餅堵塞出油孔，造成榨膛內(nèi)腔壓力增大，易損壞榨膛內(nèi)部機(jī)構(gòu)；若出

32、油孔直徑太大，則易出現(xiàn)渣餅隨油液流出，影響油的質(zhì)量，榨膛結(jié)構(gòu)如圖 8 所示。 1、進(jìn)料口；2、預(yù)壓榨段；3 籠身；4 主壓榨段；5 出油孔圖 8 榨籠Fig8 Pressing cage5 齒輪傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)5.1 齒輪的選用1)選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，7 級(jí)精度17。已知電機(jī)輸出功率=3kw；cP主動(dòng)齒輪軸轉(zhuǎn)速： 480minnr傳動(dòng)比,12.83i 22.83i 條件：帶式輸送機(jī)，工作平穩(wěn)，轉(zhuǎn)向不變。2)材料選擇I 軸上的小齒輪材料為 45#鋼，硬度為 217255HBS，嚙合的中齒輪材料為 QT500-5（調(diào)質(zhì)） ，硬度 147241HBS，硬度取為 200HBS。5.1.1 齒輪齒數(shù)的選擇

33、1)確定公式18: 2.32 （17）1d21 131EdHK TZ公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值：.試選載荷系數(shù)： =1.31K.計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)距： 511195.5 10TPn=95.52.822/480510=5.62 410mmN .齒寬系數(shù)=0.5a=0.5 138=69，取大齒輪的齒寬=70,小齒輪的齒寬=75aba2b1b.由機(jī)械設(shè)計(jì)原理，查得材料的彈性影響系數(shù)=181.4 EZ12MPa.由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)按齒面硬度查得：小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限： = 650lim1HaMP大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限：= 550 lim2HaMP.由公式計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N= 60 j 1nhL= 60480

34、1( 2830010) = 1.382910.接觸疲勞系數(shù) =0.9 ，=0.871HNK2HNK.計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為 1%，安全系數(shù)為 S=1，=/s =0.9650 = 585 1H1HNKlim1HMPa=0.87550 = 478.5 2HMPa2)計(jì)算:.試算小齒輪分度圓直徑 , 1td代入中較小的值H （18）21 13112.32EtdHK TZd經(jīng)計(jì)算得=64.26 mm，取=65mm1td1td.計(jì)算圓周速度V =/(601000) 1td1n= 3.1465480/(601000) =1.633 m/s.齒寬與齒高之比 b/h模數(shù)： = 65/18 =3.6m

35、m11ttdmz齒高： h=2.25 =2.253.6=8.1 mmtmb/h = 8.89.載荷系數(shù)根據(jù) v=1.633 m/s , 7 級(jí)精度，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得動(dòng)載系數(shù) =1.08，vK直齒輪，假設(shè) =19.78mm； 取 d=25mm;d1131PCn2 軸：功率 =2.68 kWP210.99 0.97p 轉(zhuǎn)速 =169.6r/minn2in114802.83 轉(zhuǎn)矩 =950000=150908N/mmT2nP22 最小直徑 =27.6；取=30 mm；d2322nPCd23 軸：功率 =2.57kWP399. 097. 02P 轉(zhuǎn)速 =60 r/minn3in32 轉(zhuǎn)矩 =9550

36、000=409058 N/mmT3nP33 最小直徑=38.5 mm 取=40 mm；d3333npCd34 軸：功率=2.47kW4p99. 097. 03P 轉(zhuǎn)速=60r/minn4 轉(zhuǎn)矩 =9550000=393141.6 N/mmT4nP44 軸 4 、5 材料選擇為 40Cr，取 C=98，所以 最小直徑=33.8mm 取=35 mm； d4344nPCd45 軸：功率=2.37kWP599. 099. 04P 轉(zhuǎn)速=60r/mmn5 轉(zhuǎn)矩=9550000=377225 N/mm, T5nP55 取=35 mmd55.1.2 確定大、小齒輪的齒形參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪幾何尺寸：1）分度

37、圓直徑 d=418=72 mm11dmz=451=204 mm22dmz2）齒頂高ahha= =14=4 mmha m3)齒根高 =(ha*+c*)m=(1+0.25)4=5 mmfh4)齒全高 h= =(2ha*+c*)m=9 mmafhh5)齒頂圓直徑 = +=(z1+2ha*)m=72+24=80 mm1ad1d2ha=(2ha*)m=20424=212 mm222addha2z6)齒根圓直徑 =(22c*)m112ffddh1zha=(182120.25)4=62 mm=214 mm22222ffddhzhacm7)基圓直徑 =7220o=67.65 mm11cosbddcos =21

38、420o=202mm22cosbddcos8)齒距=4=12.56 mmpm9)齒厚=4/2=6.28 mm2ms10)齒槽寬=6.28 mm2me11)中心距=138 mm2121+22ddm zza 12)頂隙=40.25=1 mmcc m5.2 軸的計(jì)算校核5.2.1 選材及表面預(yù)處理1）材料:軸主要用碳鋼,本設(shè)計(jì)從經(jīng)濟(jì)實(shí)用角度選用 45#鋼；2）熱處理: 高頻淬火,表面強(qiáng)化處理噴丸,提高軸的抗疲勞強(qiáng)度,45 號(hào)鋼熱處理調(diào)質(zhì).軸表面淬火處理，淬硬層深度耐磨。3）工作條件: 載荷不大,深度 0.51.5 mm。5.2.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）軸肩高度 a=(0.070.1)d(其中 d 為軸的

39、直徑)軸環(huán)寬度 B=1.4a按扭矩強(qiáng)度條件計(jì)算 9.55p/( 0.2n ) （21）TTW6103d T其中為扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力,單位是。 TMPa軸 45#鋼 =2545 C=118107 mm3 TMPa2）軸的直徑 d= （22） npT2 . 01055. 963pCn式中取 C=110 3mm軸傳遞的功率 p=2.822 ,kw軸的轉(zhuǎn)速 n=480 r/mind=20 mm332.822110480pCn對(duì)于直徑 d100 mm 的軸,有一個(gè)鍵槽時(shí),軸徑應(yīng)增大 5%7%,將軸徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑, d=25 mm。 此處為軸 1 的校核圖形:圖 9 軸 1 的受力圖Fig9 Force dia

40、gram of shaft總彎矩 M=474 Nm22VHMM校核軸的強(qiáng)度,按第三強(qiáng)度理論計(jì)算應(yīng)力 （23）224ca對(duì)于直徑為 d 的圓軸,彎曲應(yīng)力=,MW扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 （24）2TTTWW其中,w (mm3) 為軸的抗彎截面系數(shù),W=22339 425425322322 25bt dtdd =1215.7式中 b=9,t=4,d=25 mm則軸的彎矩合成強(qiáng)度條件為:=55 Mpa2224WTWMca對(duì)稱(chēng)循環(huán)應(yīng)變力時(shí)，軸的許用彎曲應(yīng)力經(jīng)查表得1=60 Mpa1 符合強(qiáng)度要求.ca1 軸所受的載荷是從軸上零件傳來(lái)的。計(jì)算時(shí)，常將軸上的分布載荷簡(jiǎn)化為集中力，其作用點(diǎn)取為載荷分布段的中點(diǎn)，作用在軸上

41、的扭矩，一般從傳動(dòng)件輪轂寬度的中點(diǎn)算起。通常把軸當(dāng)作置于鉸鏈支座上的梁，支反力的作用點(diǎn)與軸承的類(lèi)型和布置方式有關(guān)。6 皮帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算三角膠帶的設(shè)計(jì)1）計(jì)算功率cP cAPKP 其中:=1.2,n=960AKminr 故=3.6KwcP2）選擇皮帶型號(hào)根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得，選普通 V 帶傳動(dòng)，型號(hào)為 A 型。3）小帶輪直徑=100mm1D 傳動(dòng)比12nin =485， =22nminri =9601nminr =，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表 8-8，圓整為=200 mm2D112200 960(1)(1 0.01)485nDn2D4）驗(yàn)算速度 1 160000Dnv =5.01vms A 型膠帶最大允許范

42、圍為 25，故符合要求。ms5）計(jì)算中心距和膠帶極限長(zhǎng)度dL初定中心距120120.72DDaDD所以 2106000a 取=560mm0a 22100120224DDLaDDa = 1595.5mm由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，表 11-2 查得：=1600mmdL實(shí)際中心距 00+2dLLaa所以=562mmamin0.015daaL所以=540mmminamax0.03daaL所以=612mmmaxa6）核算小帶輪包角 21118057.3DDa = 合格1160.51207）膠帶根數(shù) 單根普通 V 帶所能傳遞的功率=1.050P = （25）00cLPZppK K00ALK PppK KV 帶根數(shù)由

43、公式確定，其中：=0.92，=1.03,=1.2,=0.13 KLKAK0p故=3.22，取 Z=4Z7 各軸承及鍵的選擇及有關(guān)校核 7.1 鍵的選擇鍵的截面尺寸 bh 由軸的直徑的 d 標(biāo)準(zhǔn)中選定。鍵的長(zhǎng)度 L 一般可按輪轂的長(zhǎng)度而定，即鍵長(zhǎng)等于或略短于輪轂的長(zhǎng)度。I 軸：d=35 mm 處選用普通平鍵鍵寬 b鍵高 h：bh =66. 鍵 =25mm,=56mm,1l2l軸深度 t=4.0 mm7.2 鍵的校核計(jì)算假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，普通平鍵連接的強(qiáng)度條件為 （26）3210pTkldpT 傳遞的轉(zhuǎn)矩為=19.37Nmm2dTF410鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h=0.58

44、=4mm-鍵的工作長(zhǎng)度，平頭平鍵 =32mmlld 軸的直徑 d=35 mm許用擠壓應(yīng)力=100120 pMPa查設(shè)計(jì)手冊(cè)，取=110pMPa將數(shù)值代入公式=219.37/(35635)=65.88=110 p410310MPapMPa符合標(biāo)準(zhǔn)。故鍵的標(biāo)記為：鍵 10832 .7.3 軸承的設(shè)計(jì)1）軸承壽命 （27）61060hCLnP對(duì)于滾子軸承，=3,我們計(jì)算 I 軸的滾動(dòng)軸承為深溝球軸承 6008。已知： n=480 r/min ,預(yù)期計(jì)算壽命=5000h。hL求比值 =1284.3/2966=0.43 （30）hL160106PCnhL故所選軸承為深溝球軸承 6008 ,滿足壽命要求

45、。8 結(jié)論1）在設(shè)計(jì)雙螺旋榨油機(jī)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)的對(duì)象主要是茶油果這類(lèi)高油份的油料作物，適用對(duì)象是中小油廠和家庭作坊，榨螺軸的成本比較高，為了提高榨油機(jī)的工作壽命，要求配合精度高一些及制造精度高一些。 。2）本設(shè)計(jì)采用二級(jí)減速器，提高了出油效率。在進(jìn)料斗和機(jī)架的設(shè)計(jì)中，通過(guò)瀏覽成品機(jī)械圖片，在不改變性能的前提下，盡量使機(jī)械靈便，占地面積小，采用自然進(jìn)料原理。在榨螺設(shè)計(jì)中，采用連續(xù)型變導(dǎo)程二級(jí)壓榨型榨螺，這比傳統(tǒng)的榨油機(jī)在性能上有了很大的改進(jìn)。3）本榨軸設(shè)計(jì)原理為連續(xù)型，因此出渣不能成餅狀，為了降低成本，設(shè)有結(jié)渣斗，如果為節(jié)省費(fèi)用，用編織袋代替亦能滿足要求。4）榨籠腔室為“8”字形縱向大小孔徑不等

46、的雙階結(jié)構(gòu)，大孔段為喂料段，小孔段為主壓榨段和出餅段。為了避免在臺(tái)階處引起壓力的激劇增加，而導(dǎo)致油料的喂入困難，榨籠內(nèi)過(guò)渡處的臺(tái)階不能太大。榨籠濾油縫隙大小的布置既要保證油脂的盡快溢出，又要避免漏渣過(guò)多。參考文獻(xiàn)1馬力，陳永忠.茶油的功能特性分析J.中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2009，04，20：93-94.2李詩(shī)龍.雙螺旋榨油機(jī)國(guó)內(nèi)外進(jìn)展J中國(guó)油脂.2005, 12：16-30.3顧強(qiáng)華,劉協(xié)舫,謝科生,甘維睿,吳緒翔,曹?chē)?guó)鋒.雙螺旋榨油機(jī)Z. 國(guó)家科技成果：13-24.4李林，周鴻翔.油料冷榨技術(shù)的研究進(jìn)展J.油脂工程，2010,9:5-8.5Isobe S，Zuber F，Uemura K，et al Noguchl A New Twin Screw Press Design for Oil Extraction of Dehulled Sunflower SeedsJ JAOCS，1992，69( 9