滾筒分級機的設(shè)計

1、滾筒分級機的設(shè)計 學生姓名： 學 號：指導教師：楊宏志專 業(yè)：10級食品科學與工程中國·大慶2012年11月 目 錄1. 前言. 1.1設(shè)計來源. 1.2設(shè)計目的和意義. 1.3國內(nèi)外的發(fā)展趨勢.2. 滾筒分級機結(jié)構(gòu)形式與方案的選擇. 2.1滾筒的設(shè)計原理. 2.2滾筒分級機的主要結(jié)構(gòu).3. 滾筒分級機工作部件參數(shù)計算. 3.1設(shè)計參數(shù). 3.2滾筒孔眼總數(shù)確定. 3.3滾筒長度與直徑的計算. 3.4直徑與長度比例校核. 3.5有效面積系數(shù)的計算. 3.6滾筒轉(zhuǎn)速的計算. 3.7滾筒功率的計算. 3.8電機功率計算4. 電機功率的選定.5.結(jié)束語.設(shè)計說明書. 1.設(shè)計參數(shù)的確定.

2、2.生產(chǎn)能力的計算. 3.滾筒長度與直徑的計算. 4.有效面積系數(shù)的計算. 5.滾筒轉(zhuǎn)速的計算. 6.滾筒功率的計算. 7. 電機功率計算.參考文獻.1 前言1.1 設(shè)計來源滾筒式分級機作為一種食品分選機，在果蔬的選擇過程中被很好的應(yīng)運，各種果實由于大小，質(zhì)量，色澤，形狀，成熟度，病蟲害等程度均不一樣，可根據(jù)商品要求的規(guī)定標準，利用滾筒分級機對其進行分選。滾筒式分級, 工作時番茄在滾筒內(nèi)表面或外表面運動,由于番茄與滾筒表面的相對運動較小, 番茄間不易發(fā)生撞擊, 損傷很小. 此法適應(yīng)于球形和近似球形物料的分級, 從結(jié)構(gòu)上易實現(xiàn), 成本較低, 分級精度高, 效率高, 在國內(nèi)外應(yīng)用較廣。番茄滾筒分級

3、機主要部件為傾斜度為35°左右安裝的圓筒篩，篩網(wǎng)用不銹鋼板沖孔制成,孔徑由小到大自圓筒篩的高端向低端排列。隨圓筒篩的旋轉(zhuǎn)獷番茄逐級由小到大從篩孔中漏出,特大番茄則從圓筒篩末端滾出。1.2 設(shè)計目的和意義（1）理論聯(lián)系實踐的設(shè)計思想，訓練綜合運用食品機械與設(shè)備和有關(guān)選修課程的理論，結(jié)合生產(chǎn)實際情況，分析和解決工程實際問題的能力，鞏固、加深和擴展有關(guān)食品機械與設(shè)備設(shè)計、選型和校核計算等方面的知識；（2）培養(yǎng)學生對過程工程設(shè)計的技能以及獨立分析問題、解決問題的能力。樹立正確的設(shè)計思想，重點掌握所設(shè)計設(shè)備地工作原理、結(jié)構(gòu)和動力計算特點，為今后的實際工作奠定基礎(chǔ)。（3）進行設(shè)計基礎(chǔ)技能的訓練，

4、例如查閱設(shè)計資料（手冊、標準和規(guī)范）、計算、運用以及使用經(jīng)驗數(shù)據(jù)進行檢驗估算和處理數(shù)據(jù)的能力，進一步培養(yǎng)學生的計算機編程能力和編寫設(shè)計說明書的基本技能，完成作為工程設(shè)計人員在機械設(shè)計方面所必備的設(shè)計能力的訓練。（4）針對大小不同的番茄，用分級機分成若干等級，是大小整齊劃一。若將番茄按大小分級裝箱，既可適應(yīng)不同層次的要求并可增加番茄商品價值, 又可避免在銷售中因挑選而造成傷害。目前我國大部分地區(qū)仍然采用手工分級, 工人勞動強度大, 分級精度不高和效率低, 因此對番茄分級是及時而必要的, 同時為進一步開發(fā)研制番茄分級機奠定理論基礎(chǔ)。滾筒式分級機可以設(shè)計一系列篩筒，在同一系列中，可包括圓孔、平面長孔

5、、帶波紋形長孔、凹窩形圓孔、錐形孔等不同形式的篩筒，可滿足不同的分級需要，實現(xiàn)粗糙、精選并適應(yīng)不同的物料要求實現(xiàn)一機多用。1.3 國內(nèi)外的發(fā)展趨勢滾筒分級機雖然體積較龐大,占地較多,但因其具有生產(chǎn)能力較高,分級質(zhì)量較好,番茄機械傷較小、一傳動平穩(wěn),噪音較低和便于操作等特點,在罐頭食品廠得到廣泛應(yīng)用。我國早些年曾引進美國和日本等公司的柑桔保鮮分級生產(chǎn)線，主要是采用質(zhì)量和孔徑分級形式。其后，經(jīng)國內(nèi)科技人員消化吸收，國產(chǎn)的滾筒式柑桔等保鮮分級生產(chǎn)線開始普及。但是，對于運用光幕測量技術(shù)或電子掃描分辨技術(shù)等新型的水果分級分質(zhì)設(shè)備，目前國內(nèi)還沒有成熟產(chǎn)品?，F(xiàn)在，一種更先進更理想的分級分質(zhì)技術(shù)已經(jīng)在上述國外

6、公司應(yīng)用運用光幕測量技術(shù)或電子掃描分辨技術(shù)等新型的水果分級分質(zhì)設(shè)備。通過光幕檢測運行中的果品，采集其外形尺寸，經(jīng)中央處理器運算，與設(shè)定分級尺寸比較后發(fā)出指令，驅(qū)動選別機構(gòu)動作，將果品撥送至合適的級別行列。采用電子掃描分辨等計算機視覺處理系統(tǒng)，能對顏色、形態(tài)各異的果蔬進行識別，對果蔬表皮的瑕疵進行分選，從而實現(xiàn)在線分級分質(zhì)。這是一種集光、機、電及編程運算的智能化機型。這種分級分質(zhì)技術(shù)較之傳統(tǒng)的孔徑和質(zhì)量分級方式，是一個質(zhì)的飛躍，因為它實現(xiàn)了非接觸式的分級分質(zhì)形式，精確、高速。2 滾筒分級機結(jié)構(gòu)形式與方案的選擇2.1 滾筒的設(shè)計原理 滾筒分為若干組，組數(shù)為所需分級數(shù)目減1，滾筒上有很多小孔，各組小

7、孔孔徑不同，而同一組中孔徑相同。從物料進口至出口，后組的孔徑比前組大，工作時，被篩選的物料由喂入裝置進入篩筒內(nèi)，沿著旋轉(zhuǎn)篩筒的內(nèi)壁上升，當上升至一定高度后松散落下。如此反復，連續(xù)進入篩筒內(nèi)的物料受壓力和松散性的作用，逐步向篩筒另一端的出口移動。在這個過程中，小篩孔的物料通過篩孔漏出，被置在篩筒下部的出料口，然后排出。大于篩孔的物料隨著篩筒轉(zhuǎn)動被代送到另一端，經(jīng)篩選后被分離出去，從而完成分選作業(yè)。2.2 滾筒分級機的主要結(jié)構(gòu) 滾筒 它是一個帶孔的轉(zhuǎn)筒，轉(zhuǎn)筒按分級的需要設(shè)計成幾段。各段的孔徑不同而同一段的孔徑相同。進口端的孔徑最小，出口端最大。滾筒常用厚度為1.52.0mm的不銹鋼板沖孔后卷成圓柱

8、篩。 支撐裝置 它有滾圈、摩擦輪、機架組成。 收集料斗 收集料斗設(shè)在滾筒下面，料斗數(shù)目與分級的數(shù)目相同。 傳動裝置 目前廣泛應(yīng)用的是摩擦輪傳動。 清篩裝置 裝置清篩裝置，為了保證物料按相應(yīng)的孔徑流出。3 滾筒分級機工作部件參數(shù)計算.3.1 設(shè)計參數(shù)分級所依據(jù)的物料為地產(chǎn)番茄, 為便于番茄銷售與加工, 番茄按直徑進行分級。隨機抽取50顆番茄, 測得長度總體樣本分布區(qū)間6-12; 長度在范圍內(nèi)的顆粒數(shù)占總數(shù)的99%。根據(jù)這種分布, 并且盡可能避免后續(xù)加工的麻煩, 按番茄直徑進行分級, 可將滾筒分成3級, 物料分成四級，即物料第一級長度為d7cm, 第二級長度區(qū)間7cmd9cm, 第三級長度區(qū)間為9

9、cmd11cm, 最后從滾筒中落下最后的是d11cm。所以第一級篩孔直徑7cm，第二級9cm，第三級11cm。該設(shè)計的生產(chǎn)能力設(shè)為2t/h 滾通傾斜角度 滾筒直徑與長度之比為1:4-6 滾筒上的篩孔排列用正三角形排列. 滾筒的轉(zhuǎn)速15-20轉(zhuǎn)/分。但一般不超過30轉(zhuǎn)/分為宜.3.2 滾筒孔眼總數(shù)確定每個物料的重量約為100g,生產(chǎn)能力為2t/h，=2.0%根據(jù) Z 滾筒上孔眼總數(shù) 在同一秒內(nèi)從篩孔中掉下物料的系數(shù)，滾筒式可取1.0一2.5%； m 粒物料平均質(zhì)量(克)得到滾筒上孔眼Z=(個)3.3 滾筒長度與直徑的計算 把滾筒展開成平面則： 每級孔數(shù)=排數(shù)×每排孔數(shù)； 每級長度=（每

10、級篩孔直徑×每排孔數(shù)）+（篩孔間隙×各排孔數(shù)）； 滾筒的圓周長度=（排數(shù)×各級孔徑）+（排數(shù)×孔隙） 設(shè)每節(jié)滾筒的長度為:滾筒的直徑為:孔間距為：篩孔直徑為：每級滾筒上有排，每排有孔；(Ci=0.3di;d1=7;d2=9;d3=11) 單位cm則 此設(shè)計中i可取的值是1、2、3 首先根據(jù)上式對第一級滾筒的長度和直徑進行計算 由上式得 由于滾筒直徑與長度的比值為1:4-6，所以 因此得到，因此取得 令=270(個) 則 =270（個）解得=11（個）； =22（個）； 所以=242(個)cmcm 同理對第二級滾筒的長度和直徑進行計算令 =170(個) 則

11、 =170（個） 解得=9（個）； =18（個）； 所以=162(個) cm cm同理對第三級滾筒的長度和直徑進行計算 =70（個） 則 =70（個） 解得=6（個）； =12（個）； 所以=72（個）cm cm根據(jù)以上計算總計各個數(shù)據(jù)見下表表1級 數(shù)長度L(cm)直徑D（cm）孔間距c(cm)孔直徑d（cm）個數(shù)y (個）排數(shù)x（個）孔數(shù)Z（個）1100642.1711222422105672.79918162386553.311612723.4 直徑與長度比例校核從理論上講,每級的孔數(shù)之和應(yīng)等于總孔數(shù),每級長度之和就是所設(shè)計滾筒的總長度,但這樣計算出的滾筒直徑各級都不相同,滾筒無法連接,因

12、此,一般是取滾筒中最大的直徑,其它各級直徑增大后可適當增加塞孔或把孔間距適當增大.經(jīng)計算得到的直徑取最大的D=67cm,對第一級和第三級直徑與長度比例校核計算。對第一級的直徑和長度校核cm 解得=2.6 cmcm對第三級的直徑和長度校核cm 解得=6.5 cm 這里我們把第一級孔間距和第三級的孔間距分別增加到2.6 cm和6.5cm,這樣使得三級滾筒的半徑相同便于連接.校核后的數(shù)據(jù)整理作表如下：表2級數(shù)長度L(cm)直徑D（cm）孔間距c(cm)孔直徑d（cm） 個數(shù)y (個）排數(shù)x（個）孔數(shù) Z（個）1106672.6711222422105672.799181623105676.51161

13、272校正后計算出滾筒的總長度L=cmD/L=67/316=0.212在范圍（ ）內(nèi)(個)利用校核后的數(shù)據(jù),我們從新對分級機的生產(chǎn)能力進行計算=t/h3.5 有效面積系數(shù)的計算 根據(jù)上面數(shù)據(jù)由有效面積系數(shù)的公式計算有效面積系數(shù) 設(shè)M=0.3d，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，一般有效面積系數(shù)取 S=3.6 滾筒轉(zhuǎn)速的計算滾筒的轉(zhuǎn)速直接影響生產(chǎn)能力和分級效率.由于滾筒的傾角很小，可近似看作水平。當物料與滾筒一起回轉(zhuǎn)時，其受力情況如圖. F F C G對物料B，受到重力G和離心力C的作用。把G分解為Gsin和Gcos兩個分力，前者分力要推動物料從篩面向下滑動，后者則把物料朝篩面上壓緊而在物料運動時和離心力一起產(chǎn)生摩

14、擦力f： (cos+C) 式中 一物料對篩面的摩擦系數(shù) 由于T的存在使物料沿篩面向上運動。物料受到的離心力C為： 式中： m物料B的質(zhì)量(公斤) G物料B的重力(牛) g重力加速度(米秒2) R滾筒的內(nèi)半徑(米) v物料B運動的線速度(米秒) 式中 n滾筒轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)分 由上面兩式得： （N)當物料B沿滾筒切線方向的重力分力Gsin等于或大于摩擦力T時，即開始向下滑動，此時亦即物料B處于滾筒內(nèi)表面的最高點。即：Gsinf(Gcos+C)=0時物料B處于最高點。將ftg（為摩擦角）代入上式并通過三角式簡化可得：Sin（-）=sin物料升角應(yīng)稍大于物料對篩面的摩擦角510o才能正常運轉(zhuǎn)。即510o，在此

15、設(shè)計中 f0.7 ，=35o 。則：考慮到每節(jié)滾筒的內(nèi)徑不同，由于滾筒工作時，每節(jié)滾筒的角速度是相等的，因此，應(yīng)選用一個角度大的即半徑小的滾筒內(nèi)經(jīng)來計算。選第二級內(nèi)經(jīng)，半徑R=0.34 m 則 r/min 在此設(shè)計中取n=25.3.7 滾筒功率的計算 對于摩擦傳動來說，其功率可有下面公式求得:式中：R滾筒內(nèi)半徑，m N滾筒轉(zhuǎn)速，r/min 傳動效率，取0.60.7 滾筒本身質(zhì)量，Kg 滾筒內(nèi)原料質(zhì)量，Kg =F式中：F滾筒表面積， 滾筒材料厚度，m。一般取1.5mm2.0mm 滾筒材料密度， 式中：L滾筒長度，m 番茄密度， 物料在滾筒中的充填系數(shù)，一般為0.050.10由上面公式依次代數(shù)最后

16、可求得滾筒的功率 F=DL=3.14×67×316×10-4=6.6 =2mm=0.002m r=7.9 =Fr=6.6×0.002×=104 kg L=316cm=3.16m =0.06 kg根據(jù)上面所求得的數(shù)據(jù)代入滾筒功率計算公式1213W3.8電機功率計算電動機功率 式中：功率備用系數(shù)，一般為1.21.4，??； 一般取0.94N總=1.3 取N總=1.6 KW查表選擇的電動機機型為：型號Y90S-2，額定功率1.5kW，滿載時轉(zhuǎn)速2840r/min，,電流3.4 A，效率78.0%，功率因數(shù)0.85，額定電流7.0A，額定轉(zhuǎn)矩2.2，馬力

17、2hp，質(zhì)量22kg。4 電機功率的選定 查相關(guān)資料，電機的相關(guān)規(guī)格有 型號TYPE功率Output（kw)馬力 hp電流current(A)轉(zhuǎn)速 speed(r/min）效率Efficiency (%)功率因數(shù)Power Factor(cos)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩LRTRLT堵轉(zhuǎn)電流額定電流LRTRLT重量Weihg(kg)Y80M1-20.7511.8282575.00.842.26.517Y80M2-21.11.52.5282577.00.862.27.018Y90S-21.523.4284078.00.852.27.022Y90L-22.234.8284080.50.862.27.027Y

18、100L-2346.4288082.00.872.27.037Y112M-245.58.2289085.50.872.07.046Y132S1-25.57.511290085.50.882.07.068Y132S2-27.51015290086.20.882.07.074Y160M1-2111521.8293087.20.882.07.0116根據(jù)查得的資料可以看到Y(jié)90S-2才可以滿足要求，所以選擇該型號。5 結(jié)束語 通過這次食品機械課程設(shè)計，讓我鞏固了許多的知識，同時獲得了以前為涉略的問題和知識點及相關(guān)運算公式等。 通過做計算校核數(shù)據(jù)，使我做事更加細心認真了；通過找其他同學幫忙畫CAD制圖

19、圖，使我對計算機的一個制圖軟件略有領(lǐng)會；通過使用CNKI平臺查閱各種不同的文獻，讓我找到了另一個學習的平臺網(wǎng)絡(luò)，更讓我深刻了解到知識是無窮無盡的；而且在這次設(shè)計中我還感受到互幫互助團結(jié)一致的重要性，在我完成這份設(shè)計書的時候，內(nèi)心充滿了感謝。在此特別感謝老師以前的教導，讓我有了基礎(chǔ)；感謝我們的指導老師楊老師耐心的指導；感謝同學們的幫助，感謝網(wǎng)絡(luò)為我們提供了廣大的知識平臺。有了你們，才有了這份讓我自己滿意的設(shè)計書，真的謝謝了此次設(shè)計中我最大的感受就是：我還有太多太多的知識需要去探索，去學習。在今后的學習和生活中我需要更加勤奮好學，努力掌握更多的知識來豐富自己。設(shè)計說明書1 設(shè)計參數(shù)的確定 滾通傾斜

20、角度 滾筒直徑與長度之比為1:4-6 滾筒上的篩孔排列用正三角形排列. 滾筒的轉(zhuǎn)速15-20轉(zhuǎn)/分。但一般不超過30轉(zhuǎn)/分為宜.2 生產(chǎn)能力的計算 Z 滾筒上孔眼總數(shù) 在同一秒內(nèi)從篩孔中掉下物料的系數(shù)，滾筒式可取1.0一2.5%； m 粒物料平均質(zhì)量(克)3 滾筒長度與直徑的計算 把滾筒展開成平面則： 級孔數(shù)=排數(shù)×每排孔數(shù)； 每級長度=（每級篩孔直徑×每排孔數(shù)）+（篩孔間隙×各排孔數(shù)）； 滾筒的圓周長度=（排數(shù)×各級孔徑）+（排數(shù)×孔隙） 設(shè)每節(jié)滾筒的長度為:滾筒的直徑為:孔間距為：篩孔直徑為：每級滾筒上有排，每排有孔；4 有效面積系數(shù)的計算根據(jù)有效面積系數(shù)公式計算有效面積系數(shù) 設(shè)M=0.3d，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，一般有效面積系數(shù)取 S=5 滾筒轉(zhuǎn)數(shù)的確定對滾筒內(nèi)的物料受力分析 F CG摩擦力 (cos+C) 式中 一物料對篩面的摩擦系數(shù) 由于T的存在使物料沿篩面向上運動。物料受到的離心力C為： 式中： m物料B的質(zhì)量(公斤)