機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-橫流槳葉式加濕調(diào)質(zhì)機(jī)的設(shè)計(jì)

16屆畢業(yè)設(shè)計(jì)橫流槳葉式加濕調(diào)質(zhì)機(jī)的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名學(xué)號(hào)8031212420所屬學(xué)院機(jī)械電氣化工程學(xué)院專業(yè)農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化班級(jí)16-4班指導(dǎo)老師日期2016.05塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院制前言在稻谷加工過(guò)程中，為了減少大米的精裂紋、降低碎米率、提高出米率、降低能耗和增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力，采用加濕調(diào)質(zhì)設(shè)備。根據(jù)加濕調(diào)質(zhì)碾米工藝研制出橫流式糙米加濕調(diào)質(zhì)機(jī)，采用旋轉(zhuǎn)式落料盤使糙米雨?duì)钌⒙洌瑢?shí)現(xiàn)了糙米下落的均勻；采用BSPT－1/4LNN3型微細(xì)霧化噴頭與下落米流呈橫向噴霧，實(shí)現(xiàn)了霧滴與糙米的均勻接觸;采用攪拌倉(cāng)即時(shí)將著水糙米進(jìn)行攪拌，實(shí)現(xiàn)了著水糙米混合的均勻;在進(jìn)料口處和攪拌倉(cāng)頂部設(shè)有物流傳感器，可以實(shí)現(xiàn)來(lái)料自動(dòng)加濕，停料自動(dòng)停機(jī)及卸料不暢時(shí)自動(dòng)停機(jī)。該設(shè)備可以達(dá)到均勻、可控和高效的加濕調(diào)質(zhì)目標(biāo)，從而降低碾米電耗、降低碎米率、增加出米率、提高成品米質(zhì)量。關(guān)鍵詞：糙米；加濕調(diào)質(zhì)；橫流式全套圖紙，加153893706目錄TOC\o"1-2"\h\u1引言 1 1 1 12設(shè)計(jì)的目的 2 2 2 23橫流式加濕調(diào)質(zhì)機(jī)的設(shè)計(jì) 2 2 3 33.4葉片設(shè)計(jì) 54加濕裝置的設(shè)計(jì) 6 6 7 74.4噴霧量自動(dòng)調(diào)節(jié) 85動(dòng)力及傳動(dòng)設(shè)計(jì) 8 8 96控制部分 146.1來(lái)料自動(dòng)噴霧，停料自動(dòng)停霧 14 14 15 15總結(jié) 16致謝 18參考文獻(xiàn) 191引言傳統(tǒng)碾米工藝的缺點(diǎn)我國(guó)是世界稻谷生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，每年稻谷產(chǎn)量高達(dá)2億噸，約占世界稻谷總產(chǎn)量的1/3，約占全國(guó)糧食總產(chǎn)量的2/5[1]。我國(guó)人民的傳統(tǒng)主食是精白米，在我國(guó)居民膳食結(jié)構(gòu)中占有主導(dǎo)地位。隨著人們生活水平的提高以及→消費(fèi)觀念的轉(zhuǎn)變，人們?cè)絹?lái)越重視精白米的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和保健功能。傳統(tǒng)的稻谷加工方法是將稻谷礱谷得到糙米，然后對(duì)糙米進(jìn)行碾磨加工，碾去糠層和胚芽，得到精白米[2]，糙米中大部分營(yíng)養(yǎng)成分富集在被碾去的糠層和胚芽中[3]，在碾米過(guò)程中會(huì)有大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損失和浪費(fèi)。雖然精白米占據(jù)我國(guó)主食消費(fèi)的主導(dǎo)地位，與白米相比糙米具有更高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，但是糙米皮層含有大量的粗纖維，其吸水性和膨脹性較差，造成糙米的蒸煮性不佳和口感較差[4]。糙米中還含有較多的植酸，植酸會(huì)與多數(shù)礦物質(zhì)元素如鉀、鎂、鐵等結(jié)合在一起，影響了人體對(duì)這些礦物質(zhì)的吸收[5]。這些問(wèn)題嚴(yán)重影響糙米的食用品質(zhì)，如何改善糙米的食用品質(zhì)亟待解決。稻谷的安全儲(chǔ)藏水分是14%以下，經(jīng)過(guò)儲(chǔ)藏后的稻谷水分含量更低，一般12%～13%左右，而糙米的最佳碾磨含水率卻在15.5%～16.5%之間［1－3］。傳統(tǒng)的碾米工藝是將凈糙米直接干磨，但低水分的糙米硬度和脆性都較大，所以在碾米加工過(guò)程中容易出現(xiàn)裂紋米及碎米，大米表面光潔度較差，導(dǎo)致碾米的能耗增高，嚴(yán)重制約著企業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展［4－6］。研制加濕調(diào)質(zhì)機(jī)意義和價(jià)值加濕調(diào)質(zhì)碾米工藝是在凈糙米進(jìn)入頭道碾米機(jī)前，增加糙米加濕調(diào)質(zhì)機(jī)，對(duì)糙米進(jìn)行均勻加濕調(diào)質(zhì)，使得糙米的糠層和胚吸水后膨脹軟化，形成外大內(nèi)小的水分梯度和外小內(nèi)大的強(qiáng)度梯度，糙米外表面的摩擦系數(shù)增大，不必用很大的擠壓力和剪切力既可實(shí)現(xiàn)碾白，大大減少了碾米過(guò)程中的破碎和裂紋，提高整精米率，大幅度降低碾米能耗。應(yīng)用加濕調(diào)質(zhì)碾米工藝可提高大米加工企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，因此研制加濕調(diào)質(zhì)設(shè)備具有重要的理論意義和實(shí)際價(jià)值。國(guó)外的槳葉式加濕調(diào)質(zhì)機(jī)在20世紀(jì)80年代末已經(jīng)開(kāi)始研制,國(guó)際上糙米流通加工以日本的技術(shù)最先進(jìn)，糙米的調(diào)質(zhì)研究起步較早。日本是主要生產(chǎn)稻谷的國(guó)家之一，由于有發(fā)達(dá)的工業(yè)和科學(xué)技術(shù)作后盾，加上國(guó)家對(duì)發(fā)展農(nóng)業(yè)有一系列的扶植政策，包括對(duì)農(nóng)田基本建設(shè)及農(nóng)戶購(gòu)置大型農(nóng)業(yè)機(jī)械政府給予補(bǔ)貼（高達(dá)50%）及優(yōu)惠貸款等，使日本的農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展十分迅速且具有較高的水平。日本稻谷處理加工技術(shù)與設(shè)備具有世界領(lǐng)先水平，其加工工藝有很多值得借鑒之處。挪威Forberg公司在上20世紀(jì)90年代初推出了雙軸槳葉式系列加濕調(diào)質(zhì)機(jī),其有效容積25-5000L,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加濕調(diào)質(zhì)機(jī)理、傳動(dòng)方式與國(guó)內(nèi)雙軸槳葉式加濕調(diào)質(zhì)機(jī)基本相同。我國(guó)糙米加濕調(diào)質(zhì)工藝和設(shè)備的研究起步較晚,政府一直將包括稻米在內(nèi)的糧食作物生產(chǎn)放在高產(chǎn)的研究上。近年國(guó)內(nèi)企業(yè)和業(yè)界人士開(kāi)始研究糙米加濕調(diào)質(zhì)工藝和設(shè)備，蘇州楚天自控設(shè)備研究設(shè)計(jì)的MCT-6型糙米調(diào)質(zhì)器，其水霧發(fā)生器能產(chǎn)生散開(kāi)角大于60度的超微水霧粒子，該調(diào)質(zhì)器已在江蘇、浙江、黑龍江、甘肅等省的十多家米廠得到應(yīng)用。哈爾濱雙碩盛糧機(jī)技術(shù)工程開(kāi)發(fā)生產(chǎn)了SCS系列糙米調(diào)質(zhì)自動(dòng)加濕機(jī)。國(guó)內(nèi)各企業(yè)、科研部門所研制的臥式橫流槳葉調(diào)質(zhì)機(jī)機(jī)型結(jié)構(gòu)基本相同,例如SLHSJ系列臥式橫流槳葉高效調(diào)質(zhì)機(jī),其每批產(chǎn)量為25-4000kg,功率為0.75-55kW,產(chǎn)品已形成系列化。加濕調(diào)質(zhì)機(jī)內(nèi)并排裝有一個(gè)轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子由軸和多組槳葉組成,每組槳葉有兩片葉片,葉片長(zhǎng)短不同，槳葉呈30℃角安裝在軸上,目的在于讓物料在攪拌時(shí)獲得更大的拋幅而較快地進(jìn)入另一個(gè)轉(zhuǎn)子作用區(qū)。由于軸上的槳葉組對(duì)應(yīng)錯(cuò)開(kāi),在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí),消除了攪拌死區(qū)，獲得更好的攪拌效果。2設(shè)計(jì)的目的均勻性糙米加濕調(diào)質(zhì)的關(guān)鍵技術(shù)在于均勻加濕。本設(shè)計(jì)采用BSPT-1/4LNN3型微細(xì)霧化噴頭與下落米流呈橫向噴霧，實(shí)現(xiàn)了霧滴與糙米的均勻接觸;采用攪拌倉(cāng)即時(shí)將著水糙米進(jìn)行攪拌，實(shí)現(xiàn)了著水糙米混合的均勻?？煽匦赃\(yùn)輸機(jī)定量運(yùn)送糙米，可以通過(guò)增減噴頭數(shù)量控制加濕量，微調(diào)供水流量。應(yīng)用糧食水分在線檢測(cè)儀跟蹤加濕后糙米水分，反饋給供水系統(tǒng)。該機(jī)通過(guò)匹配輔機(jī)自動(dòng)運(yùn)行，可以滿足碾米生產(chǎn)連續(xù)作業(yè)，加濕調(diào)質(zhì)效率高。3橫流式加濕調(diào)質(zhì)機(jī)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容本設(shè)計(jì)的內(nèi)容為:設(shè)計(jì)出能夠保證均勻加濕、可控、適宜于任何低水分糙米加濕調(diào)質(zhì)到最優(yōu)值的逆流自循環(huán)式加濕調(diào)質(zhì)機(jī)。未經(jīng)著水的糙米水分：12.0%；著水后的糙米水分：16.0%；每次加濕量可調(diào)（最大1.50%）；處理糙米量可調(diào)（最大處理量0.5t/次）。整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)糙米加濕調(diào)質(zhì)機(jī)體結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。采用豎直仿u形的機(jī)殼，沿機(jī)殼豎直軸線方向從上至下分為進(jìn)料倉(cāng)、料水混合倉(cāng)。料水混合倉(cāng)安裝的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上裝有長(zhǎng)短比為2：1的葉片組和，通過(guò)帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸與電機(jī)相連。霧化噴頭等角度均布安裝在料水混合倉(cāng)壁上，并與供水系統(tǒng)連接。在攪拌倉(cāng)上裝有壓力出料門。圖3-1加濕調(diào)質(zhì)機(jī)裝配示意圖t/m3m3。倉(cāng)體采用鋼板制造。加濕倉(cāng)采用2mm厚鋼板制成，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖3-3所示。加濕倉(cāng)上端圓柱部分長(zhǎng)度為1010mm，內(nèi)徑為450mm；圓臺(tái)上端長(zhǎng)方體長(zhǎng)為1010mm，寬為637mm，高度為200mm；下端圓柱部分高度為768mm；圖3-3加濕倉(cāng)結(jié)構(gòu)示意圖圓柱部分倉(cāng)體高m；長(zhǎng)方體高為Hm；糙米加濕倉(cāng)高t/m3)加濕倉(cāng)容米體積計(jì)算加濕倉(cāng)上端圓柱部分長(zhǎng)度為m，內(nèi)徑為m；圓臺(tái)上端長(zhǎng)方體長(zhǎng)為m，寬為m，高度為=200mm；下端圓柱部分高度為m；3.4葉片設(shè)計(jì)根據(jù)物料特性及工藝要求定，對(duì)于有液體添加的混合物料，槳葉應(yīng)選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的形狀，以減少卸料及清理困難。為了更好的使物料和水混合均勻，消除料水混合時(shí)攪拌死區(qū)，應(yīng)盡量加大槳葉與物料攪拌時(shí)的接觸面積。因此，我采用了兩邊長(zhǎng)度不同的矩形槳葉形狀，每組槳葉都是有一個(gè)長(zhǎng)槳葉[如圖4-1（a）]與一個(gè)短槳葉[如圖4-1（b）]組合而成，長(zhǎng)度比為2:1。槳葉的設(shè)計(jì)表面不是平面結(jié)構(gòu)，是有一定曲面旋轉(zhuǎn)角度。如圖4-1所示。當(dāng)料與水混合后，攪拌槳葉在傳動(dòng)裝置的帶動(dòng)下，做單向的圓周運(yùn)動(dòng)。（a）長(zhǎng)槳葉結(jié)構(gòu)（b）短槳葉結(jié)構(gòu)圖3-4槳葉結(jié)構(gòu)示意圖3.4.2葉片的安裝葉片的安裝方式是保證調(diào)質(zhì)機(jī)性能的關(guān)鍵，安裝不恰當(dāng)，就不能達(dá)到期望的憂越性能；同時(shí)，也不能達(dá)到消除攪拌死區(qū)的效果。又根據(jù)物料流態(tài)化區(qū)的形成機(jī)理及軸的受力均衡情況，安裝了五組葉片，葉片組長(zhǎng)、短槳葉相間安裝，安裝角如圖3-4所示。4加濕裝置的設(shè)計(jì)加濕作業(yè)時(shí)，先測(cè)量擬加濕的糙米含水率，確定最佳工藝方案后，按方案設(shè)定打開(kāi)噴頭的數(shù)量、下料的速度以及轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速范圍。糙米進(jìn)入進(jìn)料倉(cāng)時(shí)，觸發(fā)物流傳感器；物流傳感器將信號(hào)傳遞給控制柜，啟動(dòng)電機(jī)和供水系統(tǒng)；電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，撒下糙米；同時(shí)，霧化噴頭噴出水霧與下落的糙米混合，落入攪拌倉(cāng)；在攪拌爪的攪動(dòng)下，糙米間相互碰撞摩擦，游離的霧滴被涂抹到糙米表面，使糙米個(gè)體著水均勻；經(jīng)攪拌后的加濕糙米在攪拌爪的攪動(dòng)下先后甩出料門，達(dá)到加濕調(diào)質(zhì)的目的。根據(jù)微細(xì)霧化噴頭霧化特點(diǎn)，在米水混合倉(cāng)殼體圓周方向均布安裝12個(gè)微細(xì)霧化噴頭，其噴頭座中心線距米水混合倉(cāng)中興418mm，噴頭由螺栓固定在噴頭座內(nèi)，噴頭設(shè)置為間歇式噴水，每次有6個(gè)噴頭噴水。根據(jù)最大加濕量=8的要求，所安裝的12個(gè)噴頭每個(gè)噴頭的流量應(yīng)不低于=14.75kg/h。因?yàn)槭窃谝淮巫畲蠹訚窳織l件下的數(shù)值，故作為供水壓力中等水平(0．5MPa)時(shí)噴頭的流量。根據(jù)這一流量，選取BSPT－1/4LNN3型微細(xì)霧化噴頭，噴頭的流量為15.3L/h(0.5MPa)，噴流角度φ=65°～70°。供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖5-1所示。其中，12017型號(hào)隔膜泵（3）的進(jìn)水口與出水口壓力差可調(diào)，通過(guò)調(diào)整壓力可控制噴頭（5）的噴霧量及霧滴的大小。隔膜泵的出水口由四通管連接3個(gè)球閥（4），分別控制著3個(gè)由水管連接的噴頭。隔膜泵（3）的動(dòng)力由型號(hào)為JZT—2.2～4的電磁調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)（2）輸入，調(diào)速電機(jī)的轉(zhuǎn)速由型號(hào)JD1A—11的電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)控制裝置（1）控制。所以，加濕裝置的隔膜泵壓力可調(diào)，噴頭的個(gè)數(shù)可控，通過(guò)這兩種方式可以根據(jù)不同的需要調(diào)整加濕量的大小。圖5-1供水系統(tǒng)示意圖通過(guò)進(jìn)料倉(cāng)的物流傳感器感應(yīng)所下落的物料量，產(chǎn)生感應(yīng)信號(hào)，并將感應(yīng)信號(hào)傳輸?shù)娇刂乒?；控制柜根?jù)事先錄入的程序，自動(dòng)調(diào)節(jié)供水裝置中電磁調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而調(diào)節(jié)加濕裝置的隔膜泵壓力，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)加濕量。5動(dòng)力及傳動(dòng)設(shè)計(jì)電機(jī)的選擇是通過(guò)電機(jī)的載荷來(lái)選取的，為此應(yīng)當(dāng)計(jì)算出橫流式加濕調(diào)質(zhì)機(jī)在工作過(guò)程中受到的所有外力和功率的大小。在不校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱和起動(dòng)力矩的情況下，電動(dòng)機(jī)所需的工作功率為式中：Pw—工作機(jī)所需工作功率；η1—一條V帶的傳動(dòng)效率；η2—深溝球軸承的傳動(dòng)效率；T—工作機(jī)的阻力矩；n—工作機(jī)的轉(zhuǎn)速。假設(shè)：阻力矩TN·m；轉(zhuǎn)速為30r/min根據(jù)電動(dòng)機(jī)的工作效率和工作范圍得：kW=查機(jī)械工程設(shè)計(jì)手冊(cè)，選用電磁調(diào)速電機(jī)kW。設(shè)計(jì)5.2.1V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)（1）計(jì)算功率P=×kWPca=KPkW（查表得工作情況系數(shù)K=1.