絞龍式和面機設計

摘 要 和面機的作用是進行各種性質(zhì)不同面團的調(diào)制，即將各種原、輔料加水攪拌，調(diào)制成既符合質(zhì)量要求，又適臺機械加工成形的面團，主要用于面包、餅干、糕點、膨松食品、面條、餃子等食品的加工，其混合好的面團質(zhì)量直接影響到食品的品質(zhì)。設計對和面機，包括和面機的工作原理、分類、各類結(jié)構(gòu)組成、操作要求和方法、常見故障和排除方法、和面機的維護和保養(yǎng)、以及和面機的技術(shù)要求進行了概述，并詳細設計了 50kg/次和面機，包括攪拌裝置、攪拌傳動系統(tǒng)、卸料傳動系統(tǒng)并畫出了和面機設備總裝圖，部分重點零件圖及部件圖。設計機型采用雙絞 龍臥式和面機，一次調(diào)粉容量為 50kg，適合調(diào)制各種面團。其設計過程參照了 T-66 型臥式和面機，主要特點是攪拌系統(tǒng)選擇了絞龍式攪拌器；攪拌系統(tǒng)減速裝置選用三相異步電機，采用帶輪和兩級齒輪傳動；翻缸系統(tǒng)減速裝置選用步進電機，采用用蝸輪蝸桿傳動及齒輪傳動。和面機結(jié)構(gòu)簡單緊湊，操作簡單，維護方便，和面效率較高。 關(guān)鍵詞： 絞龍；翻轉(zhuǎn)卸料；和面機 Abstract Dough kneaders function is carrying on the modulation of each pasta with different nature , filling various primaries with water, making since of quality request and suitable machine work taking shape. It mainly used for the transform of bread, biscuit, pastry and Peng loose provisionses, such as provisions, noodles and dumpling.etc. The quality of maxed dough directly effects the character of provisions. The design aim at dough kneader, Including the operate priniple, sort, each kind of structure of the including, dough kneader composition, operation request, the maintenance and upkeep, the familiar fault and removal method, the support and maintain of dough kneader, The technique requests of dough kneader. Detailed design dough kneader of 50 kgs/time, including mix device, mix drive system, unloading drive system and drawing out the total assembling drawing, some important parts and part assembling drawing. In the design, dough kneader uses double twist, adjust powder capacity to 50 kgs at a time, suitable to make various pasta. Its design process according to type T-66 lay type and surfaced machine. the main features is to mix blend system to select double the lay Long Shis stirrer. Turn over an urn of system reduction gear choice stepping dynamo, using worm gear worm drive and gear drive. Dough kneader structure simple tightly packed, operate in brief, support convenience, is as higher as surface efficiency. Key words: dragon； the rollover unloads to anticipate； dough kneader 目 錄 摘 要 . I Abstract . II 目 錄 . V 1 緒論 . 1 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 . 1 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 . 1 1.3 本課題應達到的要求 . 1 2 絞龍式和面機設計 . 2 2.1 設計參考 . 2 2.1.1 和面機調(diào)制基本過程 . 2 2.1.2 和面機分類 . 2 2.1.3 和面機的主要零部件 . 4 2.2 絞龍臥式和面機設計 . 7 2.2.1 選擇和面機容量，以每次調(diào)和面粉的重量為準 . 7 2.2.2 總體方案設計 . 7 2.2.3 攪拌裝置設計 . 9 2.2.4 攪拌傳動系統(tǒng)設計 . 12 2.2.5 翻缸裝置設計 . 25 2.2.6 其它裝置設計 . 32 2.2.7 絞龍式和面機裝配圖 . 32 3 和面機操作及故障分析 . 34 3.1 和面操作要求 . 34 3.2 和面操作方法 . 34 3.3 和面機常見故障及排除方法 . 35 4 和面機的維護和保養(yǎng) . 36 4.1 機器設備保養(yǎng)的意義 . 36 4.2 機器設備保養(yǎng)等級的劃分 . 36 5 和面機的技術(shù)要求 . 38 5.1 一般技術(shù)要求 . 38 5.2 工作條件 . 38 5.3 使用性能 . 38 5.4 主要零部件質(zhì)量要求 . 38 5.5 裝配要求 . 39 5.6 整機性能 . 39 5.7 電動機功率與耗電量 . 39 5.8 電氣 . 39 5.9 外觀要求 . 39 6 結(jié)論與展望 . 41 6.1 結(jié)論 . 41 6.2 不足之處及未來展望 . 41 致謝 . 42 參考文獻 . 43 1 緒論 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 和面機的作用是進行各種性質(zhì)不同面團的調(diào)制，即將各種原、輔料加水攪拌，調(diào)制成既符合質(zhì)量要求，又適臺機械加工成形的面團，主要用于面包、餅干、糕點、膨松食品、面條、餃子等食品的加工，其混合好的面團質(zhì)量直接影響到食品的品質(zhì)。和面機在實際使用過程中，常常根據(jù)需要控制面團的大小，選擇 不同的攪拌機構(gòu)，才能保證面團的質(zhì)量。現(xiàn)有市場上銷售、使用的和面機攪拌機構(gòu)為漿葉式或葉片式，其具有和面時間長、攪拌不充分、面團清理困難等缺點。本課題的任務是設計一臺具有新型攪拌裝置的和面機，目的在于設計一種結(jié)構(gòu)簡單、使用壽命長和便于清理更換的攪拌裝置，主要適用于加工小顆粒面團。 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 中國是世界上最大的面制品 生產(chǎn)國，而和面機是其生產(chǎn)加工的重要設備其性能的好壞、結(jié)構(gòu)的正誤。將直接影響食品的營養(yǎng)、感官等質(zhì)量指標，進而影響著企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益。隨著中國綜合實力的躍升，消費者對食品的質(zhì)量前 所未有的關(guān)注，這也就對和面機市場形成一種倒逼驅(qū)動力，只有不斷研發(fā)出更好的和面機，才能立足于市場。中國是人口大國，而食品質(zhì)量與每人切身利益相關(guān)，食品機械的發(fā)展可以降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，進而改善人民生活水平，在龐大的人口基數(shù)基礎(chǔ)上，其所具有的現(xiàn)實意義很大。食品機械行業(yè)是一個市場化程度比較高的行業(yè)，自改革開放以來，各國憑借先進的科學技術(shù)，較強的研發(fā)實力，不斷擴大市場，對中國本土行業(yè)造成一定沖擊。我們應更加重視研發(fā)、創(chuàng)新，以期增強國際競爭力。 中國和面設備幾十年來有長足的發(fā)展，其技術(shù)含量、自動化程度不斷提高。 不過與國際上相比，差距還很明顯，現(xiàn)階段，中國主流設備僅相當于發(fā)達國家 90 年代的設備。相比而言，生產(chǎn)效率低，能耗高，穩(wěn)定性和可靠性差，產(chǎn)品造型落后，外觀粗糙，基礎(chǔ)件和配套件壽命低，國產(chǎn)的氣動件和電器元件質(zhì)量差。 因此中國在這方面發(fā)展空間還很多。 現(xiàn)有市場上銷售、使用的和面機攪拌機構(gòu)為漿葉式或葉片式，其具有和面時間長、攪拌不充分、面團清理困難等缺點。因此雖有大量和面機充滯于市場，卻不能很好的滿足客戶需求。 1.3 本課題應達到的要求 本課題的任務是設計 一臺具有新型攪拌裝置的和面機，目的在于設計一種結(jié)構(gòu)簡單、使 用壽命長和便于清理更換的攪拌裝置設計一臺具有新型攪拌裝置的和面機，結(jié)構(gòu)簡單、 使用壽命長和便于清理更換的攪拌裝置，主要適用于加工小顆粒面團。該設備能彌補市場空缺，為小規(guī)模食品加工帶來便利和效益，有較好應用前景。 2 絞龍式和面機設計 2.1 設計參考 2.1.1 和面機調(diào)制基本過程 和面機調(diào)制面團的基本過程由攪拌槳的運動來決定。水，面粉及其它輔料倒入攪拌容器內(nèi)，開動電動機使攪拌槳轉(zhuǎn)動，面粉顆粒在槳的攪動下均勻地與水結(jié)合，首先形成膠體狀態(tài)的不規(guī)則小團粒，進而小團粒相互黏合，逐漸形成一些零散的大團塊。隨著 槳葉的不斷推動，團塊擴展揉捏成整體面團。由于攪拌槳對面團連續(xù)進行的剪切，折疊，壓延，拉伸及揉合等一系列作用，結(jié)果調(diào)制出表面光滑，具有一定彈性，韌性及延伸性的理想面團。若再繼續(xù)攪拌，面團便會塑性增強，彈性降低，成為粘稠物料。 2.1.2 和面機分類 和面機有臥式與立式兩種結(jié)構(gòu)，也可以分為單軸，多軸或間歇式，連續(xù)式。 1、臥式和面機 臥式和面機的攪拌容器軸線與攪拌容器回轉(zhuǎn)軸都處于水平位置；其結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，卸料、清洗、維修方便，可與其它設備完成連續(xù)性生產(chǎn)，但占地面積較大。這類機器生產(chǎn)能力（一次調(diào)粉容 量）范圍較大，通常在 25-400kg/次左右。它是國內(nèi)大量生產(chǎn)和各食品廠應用最廣泛的一種和面設備。 圖 2.1 是國內(nèi)定型生產(chǎn)的 T-66 型臥式和面機的結(jié)構(gòu)簡圖。 圖 2.1 T-66 型臥式和面機 和面機工作時，電動機 1 通過三角皮帶 2 帶動蝸桿 3，經(jīng)蝸輪蝸桿減速機構(gòu) ，使攪拌槳 4 轉(zhuǎn)動。槳軸上有 6 個直槳葉，用以調(diào)和面團。和面結(jié)束后，開動電動機 8，經(jīng)三角皮帶 7 帶動蝸桿 6，通過蝸輪蝸桿減速機構(gòu) ，使和面容器在一定范圍內(nèi)翻轉(zhuǎn)，將和好的面團很方便地卸除。 T-66 型臥式和面機采用蝸輪蝸 桿減速機構(gòu)直接傳動，速比大，噪音小，結(jié)構(gòu)簡單，便于操作。起面和倒面團均采用電控制開關(guān)自動進行，減輕了操作工人地勞動強度 1。 T-66 型臥式和面機調(diào)和容器容量約為 100kg。它的攪拌軸上裝有 6 個與軸垂直的槳葉，和面容器內(nèi)壁上安有兩個固定葉片，可以調(diào)制各種彈塑性不同的面團。主軸轉(zhuǎn)速 30r/min。 根據(jù)工藝要求，攪拌槳可以更換。如換上 形或 Z 形攪拌槳，則更有利于將面團調(diào)和均勻。 圖 2.2 是 WT-7 型和面機結(jié)構(gòu)簡圖 圖 2.2 WT-7 型臥式和面機 WT-7 型和面機是在 T-66 型和面機的基礎(chǔ)上加以改進 而成，起結(jié)構(gòu)如圖 3.2 所示。該機主軸上安裝了 4 個槳葉，按圓周等分安裝在主軸上，在側(cè)壁上裝有 3 把固定不動的橫切刀，當主軸進行回轉(zhuǎn)時，槳葉和橫切刀便對物料產(chǎn)生壓縮，剪切，捏合與對流混合等作用，物料在上述 4 種作用的協(xié)同作用下，很塊便能混合均勻 1。 該機有兩臺電動機。主電機與擺線減速器聯(lián)成整體安裝在機座內(nèi)，帶動主軸及其槳葉回轉(zhuǎn)。副電動機也安裝在機座內(nèi)，它通過皮帶輪，蝸桿，蝸輪帶動筒體產(chǎn)生回轉(zhuǎn)運動，使其在限位范圍內(nèi)進行倒缸出料和復位。 本次所做和面機設計主要參照以上兩種設備 其它參考圖 2.3。 圖 2.3 和面機其他參考圖例 2、立式和面機 立式和面機的攪拌容器軸線沿垂直方向布置，攪拌容器垂直或傾斜安裝。結(jié)構(gòu)型式與立式打蛋機相似，只是傳動裝置較簡單。有些設備攪拌容器作回轉(zhuǎn)運動，并設置了翻轉(zhuǎn)或移動卸料裝置。 立式和面機結(jié)構(gòu)簡單，制造成本不高。但占空間較大，卸料，清洗不如臥式和面機方便。直立軸封如長期工作會使?jié)櫥瑒┬孤斐墒称肺廴尽?圖 3.4 是國內(nèi)生產(chǎn)的 TL-63 型立式和面機的結(jié)構(gòu)圖 圖 2.4 TL-63 型立式和面機 TL-63 型立式和面機為 雙槳式 ,攪拌速度為 34r/min， 雙槳升降速度為 415mm/min。 攪拌容器容量為 100-150kg8。 2.1.3 和面機的主要零部件 1、攪拌器 攪拌器也稱作攪拌槳，是和面機最重要的部件。按攪拌軸數(shù)目分，有單軸式和雙軸式兩種。臥式的與立式的也有所不同。 單軸式和面機結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，操作維修方便，是我國面食加工中普遍使用的機型。這種和面機只有一個攪拌槳，每次和面攪拌時間長，生產(chǎn)效率低。由于它對面團的拉伸作用較小，如果投料少或操作不當，則容易出現(xiàn)抱軸現(xiàn)象，使操作發(fā)生困難。因此單軸 式和面機只適于揉制酥性面團，不適合調(diào)制韌性面團。 雙軸式和面機具有臥式和面機的優(yōu)點。它有兩組相對反向旋轉(zhuǎn)的攪拌槳，且兩個攪拌槳相對獨立，轉(zhuǎn)速也可不同，相當于兩臺單軸式和面機共同工作。運轉(zhuǎn)時，兩槳葉時而相互靠近，時而又加大距離，可加速均勻攪拌。雙軸和面機對面團的壓捏程度較低，拉伸作用強，適合揉制韌性面團。缺點是造價高于臥式和面機，起面較困難，需附加相應的裝置，如果手工起面則勞動強度大。 單軸臥式和面機攪拌容器的結(jié)構(gòu)形狀有多種類型，對應于不同調(diào)制物料特性及工藝要求。 （ 1） 形和 Z 型攪拌槳 這兩種結(jié)構(gòu)如圖 2.5。 圖 2.5 形和 Z 型攪拌槳 其中 形應用廣泛，有很好的調(diào)制作用，卸料和清洗都很方便。 Z 形攪拌槳調(diào)和能力比 形低，但可以產(chǎn)生更高的壓縮剪力，多用在細顆粒與粘滯物料的攪拌中。 （ 2） 槳葉式攪拌器 如圖 2.6 所示 。 圖 2.6 槳葉式攪拌槳 槳葉攪拌對物料的剪切作用很強，拉伸作用弱。攪拌軸裝在容器中心，近軸處物料運動速度低，容易出現(xiàn)抱軸現(xiàn)象，但其制造成本低。 （ 3） 滾籠式攪拌器 如圖 2.7 所示。 圖 2.7 滾籠式攪拌器 它主要由連接板， 4-6 個直輥及攪拌軸組成。直輥分為加有活動套管與不加套兩 種。這種攪拌器對物料的機械作用弱，對物料的破壞小，制造方便，但操作時間長。 （ 4） 其它類型攪拌器 如圖 2.8 所示。 圖 2.8 其他類型攪拌器 2、攪拌容器 臥式和面機的攪拌容器（也稱攪拌槽）的典型結(jié)構(gòu)見圖 2.9。 圖 2.9 攪拌容器 容器多由不銹鋼焊接而成。容器的容積由一次調(diào)和物料的重量決定，分為 25kg， 50kg，75kg， 100kg， 200kg， 400kg 等系列。 和面操作時，面團形成質(zhì)量的好壞與 溫度有著很大的關(guān)系，而不同性質(zhì)的面團又對溫度又不同的要求。高功效和面機通常采用帶夾套的換熱式攪拌 容器。為降低設備成本，使用普通單層容器，可通過降低物料調(diào)和前的溫度來達到加工工藝的要求。 為防止工作時物料或潤滑油從軸承處泄漏污染食品，容器與攪拌軸之間的密封要好。軸轉(zhuǎn)速低，工作載荷變化大，軸封處間隙變化頻繁，因此密封裝置應 J型無滑架橡膠密封圈等大變形彈性元件。新型臥式和面機有的采用了空氣端面密封裝置，密封效果很好。 攪拌容器的翻轉(zhuǎn)分為機動和手動兩種 2。 機動翻轉(zhuǎn)容器機構(gòu)由電動機，減速器及容器翻轉(zhuǎn)齒輪組成。和面操作結(jié)束后，開動電動機，通過蝸輪蝸桿減速器帶動與容器固接的齒輪轉(zhuǎn)動，使容器翻轉(zhuǎn)一定的角度。這種 機構(gòu)操作方便，操作工人勞動強度低，但結(jié)構(gòu)復雜，整個設備成本高，適宜在大型和面機或 高效和面機上使用。 手動翻轉(zhuǎn)容器機構(gòu)由機械翻轉(zhuǎn)和人力翻轉(zhuǎn)兩種。機械翻轉(zhuǎn)使在容器及機架上裝有一套蝸輪蝸桿機構(gòu)（或使一對齒輪），操作時手搖蝸桿（或小齒輪）帶動固接在容器上的蝸輪（或不完整的大齒輪），使容器翻轉(zhuǎn)。定位銷限制翻轉(zhuǎn)的極限位置。這種機械結(jié)構(gòu)簡單，設備成本低，但操作勞動強度大。適用于小型和面機或簡易型和面機。 立式和面機的攪拌容器有可移動式和固定式兩種。可移動式容器下面有小輪子，調(diào)和結(jié)束后可將容器推走。固定式的攪拌軸可上下移 動。操作結(jié)束后將攪拌軸上升，移開可繞機架立柱左右轉(zhuǎn)動的容器。 3、機架 小型和面機轉(zhuǎn)速低，工作阻力大，產(chǎn)生的振動及噪音都較小，因此不用固定的基礎(chǔ)。機架結(jié)構(gòu)有的采用整體鑄造，有的采用型材焊接框架結(jié)構(gòu)，還有底座鑄造而上部用型材焊接的。 4、傳動裝置 和面機的傳動裝置有電動機，減速器及聯(lián)軸器等組成，也有的用皮帶輪。 和面機工作轉(zhuǎn)速低，多為 25-35r/min，故要求大的減速比，常用蝸輪蝸桿減速器或行星輪減速器（行星減速電機）。蝸輪蝸桿減速器傳動效率低，磨損大，但成本低。行星減速器傳動效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，但成本高。新 產(chǎn)品和面機在逐步用行星減速器來代替蝸輪蝸桿減速器。 和面機根據(jù)工藝操作要求，往往需兩種轉(zhuǎn)速?？赏ㄟ^簡易變速機構(gòu)來實現(xiàn)。 和面機中電動機的功率計算還沒有成熟的公式可依，通常式利用試驗數(shù)據(jù)來類比，同時也有一些規(guī)定。比如商業(yè)部關(guān)于調(diào)粉機（和面機）的標準規(guī)定： （ 1）調(diào)粉機的空載功率不得超過額定功率的 25%。 （ 2）調(diào)粉機每調(diào)制 25kg 面粉的耗電量不允許大于 0.2kw.h。和面機容量與所配電機額定功率的經(jīng)驗數(shù)據(jù)見表 2-1。 表 2-1 和面機容量與所配電機額定功率的關(guān)系 生產(chǎn)力 （ /次） 12 25 50 75 100 主電機 （千瓦） 1.1 2.2 3.0 4.0 5.5 2.2 絞龍臥式和面機設計 2.2.1 選擇和面機容量，以每次調(diào)和面粉的重量為準 一般選 12 /次、 25 /次、 50 /次、 75 /次、 100 /次、 150 /次、 200 /次、 250 /次、 400 /次中的一種 4。 設計 50kg/次，每班為 8 小時，和面時間為 10min，效率 300kg/h。 2.2.2 總體方案設計 1、攪拌容器的總體尺寸 參照圖 2.10 計算。 圖 2.10 攪拌容器圖 物料反應平穩(wěn)時 ,攪拌容器的裝料系數(shù)可取 0.5-0.6 面粉的吸水系數(shù)為 14% 面粉的密度為 0.52g/ml, 和面過程中加 40%的水，水的密度為 1g/ml。 面粉的質(zhì)量： 50kg 水的質(zhì)量： 20kg 計算得總體積為： 50000/0.52+20000/1 116154mm3 取攪拌容器容積為 200000mm3 （ 1） 寬度（ B） B = 2 ( R+) 式中 R = 攪拌漿半徑 R 的大小取決于面團性質(zhì)及生產(chǎn)能力（ 2.1） = 漿葉與容器的間隙 取為 5mm =5 mm B=2（ R 5） （ 2） 高度（ H ） H = h +B 式中 h=(0.5-1)R 取 h=0.5R （ 2.2） （ 3）長度（ L ） L = (2-2.5)R （ 2.3） 攪拌容器的體積為 V= 32 9 . 1 4 R2R2R1 . 5 R/2R2R （ 2.4） 經(jīng)計算可取 R=25cm 取 B=50cm H=66.5cm L=75cm 攪拌容器材料取為 1Cr18Ni9Ti 2、攪拌漿形式 取絞龍式攪拌器 ,其特征在于：絞龍軸上設置絞龍臂，絞龍是兩片鏡像固連于絞龍臂上的弧形刮板，絞龍與攪拌軸徑向旋轉(zhuǎn) 900 連接，主要適用于加工小顆粒面團。 和面效率高，效果好，易維護 3。 絞龍與容器壁間距 1-2cm,取絞龍直徑 d=46cm。 3、攪拌傳動形式 選用三相異步電機，通過帶輪、兩級齒輪傳動，帶動攪拌器旋轉(zhuǎn)。 4、卸料形式 卸料方式主要有底部卸料和翻缸卸料，該設計和面量較小，適合采用電動翻缸卸料。系統(tǒng)副電動機安裝在機座上，通過蝸桿、蝸輪、齒輪傳動帶動筒體產(chǎn)生回轉(zhuǎn)運動，使其在限位范圍內(nèi)進行倒缸出料和復位。系統(tǒng)利用蝸輪蝸桿自鎖效應，能有效控制和面容器的翻轉(zhuǎn)角度。 2.2.3 攪拌裝置設計 1、攪 拌容 器 設計 容器壁設計為 3mm，兩側(cè)連接軸承支承處設置加強圈，厚度為 2mm，每處兩個，采用焊接結(jié)構(gòu)，材料選用 1Ge18Ni9Ti。結(jié)構(gòu)如圖 2.10 所示。 圖 2.10 攪拌容器 具體尺寸及參數(shù)要求見設計圖紙 2、攪拌器設計 設計絞龍式刮板寬度為 50mm，厚度為 4mm，徑向旋轉(zhuǎn)角度為 90 度，軸向長度為450mm。絞龍臂厚度設計為 10mm,根部寬度為 50mm，頂部寬度為 20mm。為輪轂內(nèi)徑85mm，外徑為 105mm，寬度為 40mm。刮板、絞龍臂、輪轂采用焊接方式連接