1、<p>　　小型食品膨化機的設(shè)計</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要2</b></p><p>　　ABSTRACT3</p><p><b>　　第一章 前言5</b></p><p>　　第二章

2、 工作原理及結(jié)構(gòu)6</p><p>　　2.1 小型食品膨化機的結(jié)構(gòu)6</p><p>　　2.1.1 送料機構(gòu)6</p><p>　　2.1.2 驅(qū)動機構(gòu)6</p><p>　　2.2 小型食品膨化機的工作原理6</p><p>　　第三章 傳動系統(tǒng)的設(shè)計8</p><p>　　3

3、.1 電機的選擇8</p><p>　　3.2 帶傳動的設(shè)計8</p><p>　　3.2.1選定帶型8</p><p>　　3.2.2 小帶輪的基準直徑8</p><p>　　3.2.3 大帶輪的基準直徑8</p><p>　　3.2.4 帶速驗算8</p><p>　　3.2.5

4、 帶的基準長度8</p><p>　　3.2.6 實際軸間距8</p><p>　　3.2.7 小帶輪包角9</p><p>　　3.2.8 單根V帶的基本額定功率9</p><p>　　3.2.9 單根V帶的額定功率增量9</p><p>　　3.2.10 V帶的根數(shù)9</p><p&

5、gt;　　3.2.11 單根V帶的預(yù)緊力9</p><p>　　3.2.12 作用在軸上的力9</p><p>　　3.2.13 帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸10</p><p>　　3.3 軸的設(shè)計10</p><p>　　3.3.1 選擇軸的材料11</p><p>　　3.3.2 設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)12</p&g

6、t;<p>　　3.3.3按彎扭合成強度校核12</p><p>　　3.3.4 求當量彎距13</p><p>　　3.3.5 確定危險截面及校核14</p><p>　　第四章 螺旋供料器的設(shè)計15</p><p>　　4.1 擠壓螺桿的設(shè)計15</p><p>　　4.1.1 擠壓螺桿的材

7、料15</p><p>　　4.1.2 螺旋直徑15</p><p>　　4.1.3 螺旋供料的轉(zhuǎn)速15</p><p>　　4.1.4 壓縮比15</p><p>　　4.2 圓筒的設(shè)計15</p><p>　　4.3 料斗的設(shè)計16</p><p>　　4.4 旋蓋的設(shè)計17&

8、lt;/p><p>　　第五章 機架的設(shè)計18</p><p>　　第六章 生產(chǎn)能力分析19</p><p><b>　　設(shè)計總結(jié)20</b></p><p><b>　　參考文獻21</b></p><p><b>　　致謝22</b></

9、p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本文論述了小型食品膨化機的工作原理、主要技術(shù)參數(shù)、傳動系統(tǒng)、典型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計。</p><p>　　此機采用全封閉式齒輪轉(zhuǎn)動，結(jié)構(gòu)緊湊，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠。該設(shè)備制造簡單，線條流暢，沒有可藏污的縫隙及傷害操作者的銳邊，易于清潔。 </p><p>　　小型食品膨化機

10、工作主要靠將料斗中的原料送到圓筒內(nèi)，從而使物料在擠壓螺桿的剪切，揉合作用下，將面粉不斷排出樣板處。這樣，小型食品膨化機料斗中的面粉不斷通過料斗進入夾套，而膨化食物被排出機外。</p><p>　　【關(guān)鍵詞】小型食品膨化機，擠壓螺桿，圓筒，膨化食品</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This paper d

11、iscusses the small food puffing machine working principle, main technical parameters, transmission system, typical components of the structural design.</p><p>　　This machine adopts a fully enclosed gear to r

12、otate, compact structure, stable operation, reliable work. The device has the advantages of simple manufacture, smooth lines, no contamination of the gap and the injury to the operator's sharp edges, easy to clean.&l

13、t;/p><p>　　Small food extruder work mainly rely on will hopper in the raw materials to the cylinder, so that the material in the extrusion screw shear, a role, the flour is continuously discharged model at. In

14、this way, a small food extruder hopper in flour continuously through the hopper into the jacket, and puffed food is discharged out of the machine.</p><p>　　Key words: Small food extruder, extruding screw, cy

15、linder, puffed food</p><p><b>　　第一章 前言</b></p><p>　　隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，人民對食品工業(yè)提出了更高的要求?，F(xiàn)代食品已朝著營養(yǎng)、綠色、方便、功能食品的方向發(fā)展，且功能食品將成為新世紀的主流食品。食品工業(yè)也成為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，作為裝備食品工業(yè)的食品機械工業(yè)發(fā)展尤為迅猛。</p>

16、<p>　　食品工業(yè)的現(xiàn)代化水平，在很大程度上依賴于食品機械的發(fā)展及其現(xiàn)代化水平，離開現(xiàn)代儀器和設(shè)備，現(xiàn)代食品工業(yè)就無從談起。食品工業(yè)的發(fā)展是設(shè)備和工藝共同發(fā)展的結(jié)果，應(yīng)使設(shè)備和工藝達到最佳配合，以設(shè)備革新和創(chuàng)新促進工藝的改進和發(fā)展，以工藝的發(fā)展進一部促進設(shè)備的發(fā)展和完善。兩者互相促進、互相完善，是使整個食品工業(yè)向現(xiàn)代化邁進的必要條件。</p><p>　　第二章 工作原理及結(jié)構(gòu)</p>

17、<p>　　2.1 小型食品膨化機的結(jié)構(gòu)</p><p>　　小型食品膨化機主要由送料機構(gòu)和驅(qū)動機構(gòu)等組成</p><p>　　1、大V帶輪 2、料斗 3、擠壓螺桿 4、圓筒 5、旋蓋 6、機架 </p><p>　　7、電機 8、小V帶輪 9、V帶 </p><p>　　2.1.1 送料機構(gòu)</p>

18、<p>　　包括料斗、擠壓螺桿和圓筒。其作用是輸送物料，并在圓筒內(nèi)對物料進行剪切、揉和與摩擦。</p><p>　　2.1.2 驅(qū)動機構(gòu)</p><p>　　包括電機、皮帶輪、、V帶等</p><p>　　2.2 小型食品膨化機的工作原理</p><p>　　工作時，先開機后放料，由于物料本身的重力，物料進入圓筒內(nèi)。因為擠壓螺桿

19、的螺距后面應(yīng)比前面小，但螺旋軸的直徑后面比前面大，這樣對物料產(chǎn)生了一定的擠壓力，使得物料溫度升高，物料中的淀粉糊化，整個物料變成熔化的塑性膠狀體。</p><p>　　螺旋筒里旋轉(zhuǎn)，要防止螺旋外表與夾套內(nèi)壁相碰，若稍相碰，馬上損壞機器。但它們的間隙又不能過大，過大會影響送料效率和擠壓力，甚至使物料從間隙處倒流，因此這部分零部件的加工和安裝的要求較高。</p><p>　　小型食品膨化機的生

20、產(chǎn)能力不能由螺旋供料器決定，物料必須從孔眼中排出，螺旋供料器才能繼續(xù)送料，否則，送料再多也不行，相反會產(chǎn)生物料堵塞現(xiàn)象。</p><p>　　第三章 傳動系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　由于擠壓螺桿只有一種工作轉(zhuǎn)速，則從電機至擠壓螺桿的運動路線為定比傳動，其總的傳動比可利用帶傳動、齒輪傳動等構(gòu)機逐級減速后得到。</p><p>　　擠壓螺桿的轉(zhuǎn)速不易太高，因為輸送

21、能力并不是隨轉(zhuǎn)速增加而增加。當速度達到一定值以后，效率反而下降，且速度過高，物料磨擦生熱，出口處的壓力升高，易引起物料變性，影響產(chǎn)品質(zhì)量，本機選用300r/min。</p><p>　　i=720/300=2.4</p><p><b>　　3.1 電機的選擇</b></p><p>　　參考同類型食品膨化機的電機，再結(jié)合本設(shè)計要求擠壓螺桿的轉(zhuǎn)

22、速，可選用Y系列三相異步電機。查文獻中電動機部分，可得電動機的主要參數(shù)為：型號 Y132S-8 ，同步轉(zhuǎn)速720r/min，額定功率2.2KW</p><p>　　3.2 帶傳動的設(shè)計</p><p>　　3.2.1 選定帶型</p><p>　　根據(jù)功率和轉(zhuǎn)速，選取普通V帶A型，－小帶輪轉(zhuǎn)速，為720r/min</p><p>　　3.2

23、.2小帶輪基準直徑（mm）</p><p>　　根據(jù)機械設(shè)計薦用最小基準直徑，取小帶輪直徑＝100mm </p><p>　　3.2.3 大帶輪基準直徑（mm）</p><p>　　則大帶輪直徑為：=i. =2.4x100=240mm</p><p>　　3.2.4 帶速驗算d</p><p>　　V=(πdd1n1)

24、/(60x1000)=7.54m/s< Vmax=25m/s</p><p>　　3.2.5帶的基準長度（mm）</p><p>　　為保證兩帶輪之間的軸間距不至于過小，由兩帶輪的的圓周總長為L＝π（100+240）＝1068mm,再依機械設(shè)計基礎(chǔ)表6-6（P88）?。?200mm，即帶型為A－1200</p><p>　　3.2.6實際軸間距 &l

25、t;/p><p>　　由帶的長度和兩帶輪的尺寸可得</p><p>　　a=√[(1200/2)²-π/2(100+240)]²-(240-100)²=302mm</p><p>　　3.2.7小帶輪包角</p><p>　　a1=180°-132/302x57.3°</p><

26、;p><b>　　=158°</b></p><p>　　3.2.8 單根V帶的基本額定功率</p><p>　　根據(jù)帶型號、和普通V帶，取1.32kw</p><p>　　3.2.9 單根V帶 額定功率增量</p><p>　　根據(jù)帶型號、和，取0.15kw</p><p>　　

27、3.2.10 V帶的根數(shù)Z</p><p>　　Z=P/[(P1+ΔP1)]=2.2/[(1.32+0.15)ⅹ0.96ⅹ0.87]=1.79</p><p><b>　　因此Z取2</b></p><p>　?。л啺切拚禂?shù),取0.96</p><p>　?。瓗чL修正系數(shù)，取0.87</p><

28、;p>　　3.2.11單根V帶的預(yù)緊力</p><p>　?。?00（2.5/-1）P/(zv)+mv²</p><p>　　=500(2.5/0.96-1)2.2/2ⅹ7.54+0.1ⅹ7.54²</p><p><b>　　=123(N)</b></p><p>　　m－V帶每米長的質(zhì)量（k

29、g/m）為0.1k/gm</p><p>　　3.2.12 作用在軸上的力</p><p>　　=2F。ZSin(158°/2)=483(N)</p><p>　　max=3 F。ZSin(158°/2)=724(N)</p><p>　?。紤]新帶初預(yù)緊力為正常預(yù)緊力的1.5倍</p><p>　

30、　3.2.13 帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸</p><p>　　帶輪應(yīng)既有足夠的強度，又應(yīng)使其結(jié)構(gòu)工藝性好，質(zhì)量分布均勻，重量輕，并避免由于鑄造而產(chǎn)生過大的應(yīng)力。</p><p>　　輪槽工作表面應(yīng)光滑（表面粗糙度）以減輕帶的磨損。</p><p>　　帶輪的材料為HT200。小帶輪=100mm，采用實心輪，大帶輪=240mm，采用孔板輪，取輪緣寬度B=63mm，輪轂長度L=

31、40mm。大帶輪擬采用P-IV型結(jié)構(gòu)形式。取軸孔徑d=33mm</p><p>　　小帶輪 大帶輪</p><p><b>　　3.3軸的設(shè)計</b></p><p>　　按扭轉(zhuǎn)強度的計算用實心軸</p><p>　　式中:d－軸的直徑，mm</p><p>　　T－軸傳遞的轉(zhuǎn)矩，N

32、·mm</p><p>　　P－軸傳遞的額定功率，kw</p><p>　　n－軸的轉(zhuǎn)速，r/min</p><p>　　[]－軸材料的許用切應(yīng)力，30Mpa</p><p>　　A－系數(shù)，這里取120</p><p>　　根據(jù)上面公式計算，高速軸的最小直徑d＝20mm；高速軸的最小直徑d＝20mm</

33、p><p>　　依據(jù)結(jié)構(gòu)，設(shè)計如圖 </p><p><b>　　高速軸</b></p><p><b>　　低速軸</b></p><p>　　3.3.1 選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力</p><p>　　由已知條件知小型食品膨化機傳遞中小功率，對材料無特殊要求，故選用45號鋼并

34、經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。查得強度極限b= 650MPa，許用彎曲應(yīng)力=60 MPa。</p><p>　　3.3.2設(shè)計軸的結(jié)構(gòu) </p><p>　　確定軸上零件的位置和固定方式 要確定軸的結(jié)構(gòu)形狀，必須先確定軸上零件的裝拆順序和固定方式。確定帶輪從軸的右端裝入，帶輪的左端用軸肩定位，右端用螺母固定。這樣齒輪在軸上的軸向位置被完全確定。齒輪的周向固定采用平鍵聯(lián)接。軸承安裝于低速軸上，其軸向用

35、肩固定，周向采用過盈配合固定。同時由兩軸的使用環(huán)境相似，將它們相似的的結(jié)構(gòu)設(shè)置，并依據(jù)其安裝情況各自確定二者不同區(qū)段的軸徑。</p><p>　　3.3.3 按彎扭合成強度校核 </p><p><b>　　支點反力為</b></p><p>　?、?Ⅰ截面處的彎矩為：</p><p>　　FHA=FHB=Ft2/2=1

36、030N</p><p>　　MHI=1030X(118/2)=6077N.mm</p><p>　?、?Ⅱ截面處的彎矩為：</p><p>　　MHI=1030X29=29870N.mm</p><p><b>　　支點反力為</b></p><p>　　FVA=FV2/2-(Fa2xd)/21

37、=[763.8/2-405.7x265/(2x118)]=76.65N</p><p>　　FVB=Fr2-FVA=[763.8-(-73.65)]=837.5N</p><p><b>　　截面左側(cè)彎矩為：</b></p><p>　　MVI左=FVAxl/2=-73.65x118/2=-4345Nmm</p><p>

38、;<b>　　截面左側(cè)彎矩為：</b></p><p>　　MVI＝ FVBxl/2=837.5x118/2=4910Nmm </p><p>　?、?Ⅱ截面處的彎矩為：</p><p>　　MVII=FVBX29=837.5X29=24287.5Nmm</p><p>　　M=√M²H+M²

39、V</p><p><b>　　截面：</b></p><p>　　Mi左＝√M²VI左+M²HI</p><p>　　=√(-4345)²+(60770)=60925Nmm</p><p>　　Mi右＝√M²VI左+M²HI</p><p>　　

40、=√(9410)²+（60770）²＝78320Nmm</p><p><b>　?、?Ⅱ 截面：</b></p><p>　　MII=√M²VII+M²HII</p><p>　　=√(24287.5)²+(29870)²=39776Nmm</p><p>　

41、　T=9.55x106P/n</p><p>　　=9.55x106x2.2/300=70033Nmm</p><p>　　3.3.4求當量彎矩</p><p>　　因小型食品膨化機單向運轉(zhuǎn) ，故可認為轉(zhuǎn)矩為脈動循環(huán)變化，修正因數(shù)為0.6。</p><p><b>　　截面</b></p><p>

42、;　　Mεl=√M²I右+（ɑT）²=√78320²+(0.6X70033)²=181507Nmm</p><p><b>　?、?Ⅱ截面：</b></p><p>　　MεII=√M²II+(ɑT)²=√39776²+(0.6X70033)²=57860Nmm </p>

43、<p>　　3.3.5 確定危險截面及校核強度</p><p>　　截面Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ所受轉(zhuǎn)矩相同，但彎矩MeⅠ>MeⅡ，且軸上還有鍵槽，故截面Ⅰ-Ⅰ可能為危險截面。但由于軸徑d3>d2，故也應(yīng)對截面Ⅱ-Ⅱ進行校核。</p><p><b>　?、?Ⅰ截面：</b></p><p>　　σεl=Mεl/W=181507

44、/(0.1x303)=57.2MPa</p><p><b>　?、?Ⅱ截面：</b></p><p>　　σεII=MεII/W=57860/(0.1x303)=21.4MPa</p><p>　　所以[-1b]=60Mpa，滿足e≤[-1b]的條件，故設(shè)計的軸有足夠強度，并有一定裕量。</p><p>　　第四章

45、 螺旋供料器的設(shè)計</p><p>　　4.1 擠壓螺桿的設(shè)計</p><p>　　擠壓螺桿的作用是向前輸送物料，并在前端對粉狀物料進行擠壓。如圖所示，設(shè)計上采用一根變螺距、變根徑的螺旋，即螺距后大前小，根徑后小前大，這樣使其擠壓螺桿與夾套之間的容積逐漸減小實現(xiàn)了對物料的擠壓作用。</p><p><b>　　擠壓螺桿</b></p>

46、;<p>　　4.1.1 擠壓螺桿的材料</p><p>　　擠壓螺桿的材料選為HT200</p><p>　　4.1.2 螺旋直徑</p><p><b>　　取D＝150mm</b></p><p>　　4.1.3 螺旋供料器的轉(zhuǎn)速</p><p>　　由原始數(shù)據(jù)n＝300r/m

47、in</p><p><b>　　4.1.4 壓縮比</b></p><p>　　有效面積與出料孔總面積之比。</p><p>　　ε＝[π/4 (160²-70²)]/[π/4（40²－20²）] =17.25</p><p><b>　　4.2圓筒的設(shè)計</b&

48、gt;</p><p>　　由于粉狀物料在圓筒內(nèi)受到攪動，且受擠壓力的反作用力作用，物料具有向后倒流的趨勢，圓筒與擠壓螺桿之間的間隙要適當，所以取5mm。間隙太大會使物料倒流;間隙太小擠壓螺桿與夾套內(nèi)壁易碰撞。</p><p>　　圓筒的物料可選用鑄鐵，選HT200 </p><p><b>　　圓筒</b></p><p&

49、gt;<b>　　4.3料斗的設(shè)計</b></p><p>　　由于物料在重力的作用下由料斗中進入圓筒中進行擠壓加工，為使物料不至于大量粘附在料斗內(nèi)壁，內(nèi)壁須使其光滑無毛刺，同時料斗須焊接在圓筒表面，所以采用與圓筒相同的材料HT200</p><p><b>　　料斗</b></p><p>　　其容積為V=1/2[π(D

50、/2)²+π(d/2)²] L</p><p>　　=1/2x[3.14x(190/2)²+3.14x(105/2)²]x130</p><p><b>　　=2405ml</b></p><p><b>　　4.4旋蓋的設(shè)計</b></p><p>　　旋蓋

51、，也可以稱之為模板，選用HT200。其通過螺紋嚙合在圓筒的尾部，物料最后就是在旋蓋處成型并排出的，所以其中間留有一孔徑為40mm通孔，與擠壓螺桿尾部的直徑為20mm桿共同作用，使圓筒內(nèi)的物料在此處成型，最終形成外徑40mm，內(nèi)徑20mm的空心膨化食品</p><p><b>　　旋蓋</b></p><p>　　第五章 機架的設(shè)計</p><p&

52、gt;　　根據(jù)裝配各零部件的裝配情況以及需承載重物的情況，可設(shè)計如下所示結(jié)構(gòu)的機架，上下各用兩塊厚度為10的板焊接在四根長寬均為15高度為320的方柱的上下兩端，材料選用HT150，其結(jié)構(gòu)簡單，易于生產(chǎn)制造，能滿足基本的承載需要。</p><p><b>　　機架</b></p><p>　　第六章 生產(chǎn)能力分析</p><p>　　小型食品

53、膨化機的生產(chǎn)能力與其工作時消耗的能量有關(guān)由</p><p>　　N=GxW/η(kw)</p><p>　　則 G＝Nη/W=2.2x0.75/0.030=53Kg/h</p><p>　　式中 ：W-加工1Kg物料耗用能量，為0.030KWh/Kg</p><p>　　η-傳動效率，取0.75</p><p&

54、gt;<b>　　設(shè)計總結(jié)</b></p><p>　　從開始我的畢業(yè)設(shè)計，到如今設(shè)計基本完成。從最初的茫然，到慢慢的進入狀態(tài)，再到對思路逐漸的清晰，整個設(shè)計過程難以用語言來表達。歷經(jīng)了數(shù)十天的奮戰(zhàn)，緊張而又充實的畢業(yè)設(shè)計終于落下了帷幕?；叵脒@段日子的經(jīng)歷和感受，我感慨萬千，在這次畢業(yè)設(shè)計的過程中，我擁有了無數(shù)難忘的回憶和收獲。 我在學校圖書館搜集資料，還在網(wǎng)上查找各類相關(guān)資料，以盡量

55、使我的資料完整、精確、數(shù)量多，這有利于完成設(shè)計。然后我將收集到的資料仔細整理分類。資料查找完了，我開始著手設(shè)計。在設(shè)計過程中遇到困難我就及時和指導老師聯(lián)系，并和同學互相交流，請教專業(yè)課老師。在大家的幫助下，困難一個一個解決掉，設(shè)計也慢慢成型。 當我終于完成了所有打字、繪圖、排版、校對的任務(wù)后整個人都很累，但同時看著電腦熒屏上的畢業(yè)設(shè)計稿件我的心里是甜的，我覺得這一切都值了。這次畢業(yè)設(shè)計的設(shè)計過程是我的一次再學習，再提高的過程。在設(shè)

56、計中我充分地運用了大學期間所學到的知識。 我不會忘記這段時間。畢業(yè)設(shè)計的制作給了我難忘的回憶。在我徜徉書海查找資料的日子里，面對無數(shù)書本的羅列，最難忘的是每次找到資料時的激動和興奮；親手設(shè)計零件圖的時間里，記憶最深的</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 吳宗澤主編．機械設(shè)計實用手冊．第一版．北京：化學工業(yè)出版社,1999&l

57、t;/p><p>　　[2] 濮良貴、紀名剛主編．機械設(shè)計．第七版．北京：高等教育出版社,2001</p><p>　　[3] 張裕中主編．食品加工技術(shù)裝備．第一版．北京：中國輕工業(yè)出版社,2000</p><p>　　[4] 無錫輕工業(yè)學院、天津輕工業(yè)學院編．食品工廠機械與設(shè)備．第二版．北京：輕工業(yè)出版社,1985</p><p>　　[5]

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