食品機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)

滾筒分級(jí)機(jī)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：專業(yè)：食品科學(xué)與工程（一）班黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)中國(guó)?大慶

2010年12月摘要榛樹，屬樺木科（Batulaceae）榛屬（Corylus）植物，又稱山板栗、尖栗、棰子等。在世界范圍內(nèi)榛屬有約20個(gè)品種，分布于亞洲、歐洲及北美洲；在中國(guó)境內(nèi)有8個(gè)種類2個(gè)變種，分布于東北、華東、華北、西北及西南地區(qū)。榛樹是果材兼用的優(yōu)良樹種。榛子，榛樹的果實(shí)，形似栗子，外殼堅(jiān)硬，果仁肥白而圓，有香氣，含油脂量很大，吃起來(lái)特別香美，余味綿綿，因此成為最受人們歡迎的堅(jiān)果類食品之一，有“堅(jiān)果之王”的稱呼，與扁桃、核桃、腰果并稱為“四大堅(jiān)果”。榛子營(yíng)養(yǎng)豐富，果仁中出除含有蛋白質(zhì)、脂肪、糖類外，胡蘿卜素、維生素B1、維生素B2、維生素E含量也很豐富；榛子中人體所需的8種氨基酸樣樣俱全，其含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高過(guò)核桃；榛子中各種微量元素如鈣、磷、鐵含量也高于其他堅(jiān)果。榛子富含油脂（大多為不飽和脂肪酸）、蛋白質(zhì)、碳水化合物、生素維（維生素E）、礦物質(zhì)、糖纖維、B--古甾醇和抗氧劑石炭酸等特殊成分以及人類所需的八種氨基酸與微量元素。因此，榛子的銷售前景十分可觀，但是如何的將榛子分出不同的檔次，進(jìn)而賣出不同的價(jià)格，需要設(shè)計(jì)出滾筒分級(jí)機(jī)來(lái)分離榛子。榛子由于大小、質(zhì)量、色澤、形狀、成熟度、病蟲害等方面存在一定的差異，并且商品要求的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)也不一樣，導(dǎo)致其不利于生產(chǎn)、貯藏和商品化，所以需要對(duì)其進(jìn)行分級(jí)。滾筒式分級(jí)機(jī)利用多節(jié)不同孔徑滾筒篩的旋轉(zhuǎn)，可對(duì)直徑大小不同的果實(shí)進(jìn)行尺寸分級(jí)。由于整機(jī)工作平穩(wěn)，且對(duì)果實(shí)不會(huì)造成機(jī)械損傷，分級(jí)效率高，噪音小，因此符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展的趨勢(shì)。針對(duì)核桃、榛子、山楂等果實(shí)的分級(jí)需要，設(shè)計(jì)了滾筒式分級(jí)機(jī)。詳細(xì)介紹分級(jí)機(jī)的設(shè)計(jì)原理，并計(jì)算其主要工作部件滾筒（節(jié)數(shù)、孔眼總數(shù)、轉(zhuǎn)數(shù)、功率）和篩面（尺寸、篩孔）的參數(shù)，以滿足不同的分級(jí)需要，實(shí)現(xiàn)粗選、精選并適應(yīng)不同的物料要求，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。TOC\o"1-5"\h\z目 錄\o"CurrentDocument"第一章緒言 1\o"CurrentDocument"1?1設(shè)計(jì)目的和意義 1\o"CurrentDocument"1?1?1食品分級(jí)機(jī)械的主要作用 1\o"CurrentDocument"1.2國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì) 1\o"CurrentDocument"第二章滾筒分級(jí)機(jī)的設(shè)計(jì) 1\o"CurrentDocument"2?1設(shè)計(jì)原理 1\o"CurrentDocument"2.2主要工作部件參數(shù)計(jì)算 2\o"CurrentDocument"2.2.1滾筒設(shè)計(jì) 2\o"CurrentDocument"2.2.2篩面尺寸設(shè)計(jì) 2\o"CurrentDocument"2.2.3滾筒轉(zhuǎn)速的確定 4\o"CurrentDocument"2.2.4滾筒生產(chǎn)能力的計(jì)算 5\o"CurrentDocument"2.2.5滾筒功率的計(jì)算 5\o"CurrentDocument"2.2.6電機(jī)功率的計(jì)算 6\o"CurrentDocument"第三章設(shè)計(jì)圖 6\o"CurrentDocument"第四章結(jié)語(yǔ) 7\o"CurrentDocument"第五章參考文獻(xiàn) 7第一章緒言設(shè)計(jì)目的和意義為了使作為食品加工主要來(lái)源的產(chǎn)品的規(guī)格和品質(zhì)指標(biāo)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),需要對(duì)物料進(jìn)行分選或分級(jí),分選是指清除物料中的異物及雜質(zhì);分級(jí)是指對(duì)分選后的物料按其尺寸、形狀、密度、顏色或品質(zhì)等特性分成等級(jí)。分選幾分級(jí)作業(yè)的工作原理和方法雖有不同之處，但往往是在同一個(gè)設(shè)備上完成的。食品分級(jí)機(jī)械的主要作用：保證食品的規(guī)格和質(zhì)量指標(biāo);降低加工過(guò)程中原料的損耗率,提高原料利用率;提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,改善工作環(huán)境;有利于生產(chǎn)的連續(xù)化和自動(dòng)化;有利于降低產(chǎn)品的成本;1.2國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)榛子的滾筒分級(jí)機(jī)同傳統(tǒng)的水果分級(jí)形式大致是一樣的傳統(tǒng)的水果分級(jí)形式包括有體積分級(jí)和質(zhì)量分級(jí)兩大類，由于分級(jí)的目的主要為統(tǒng)一產(chǎn)品外觀規(guī)格，以便包裝和提升銷售檔次，因此以體積分級(jí)應(yīng)用最廣泛。體積分級(jí)設(shè)備有滾筒式分級(jí)機(jī)、三輥筒式分級(jí)機(jī)和帶式分級(jí)機(jī)等，其原理大同小異，均利用若干級(jí)別尺寸的孔框或縫隙進(jìn)行篩選。現(xiàn)在，一種更先進(jìn)更理想的分級(jí)分質(zhì)技術(shù)已經(jīng)在國(guó)外公司應(yīng)用——運(yùn)用光幕測(cè)量技術(shù)或電子掃描分辨技術(shù)等新型的水果分級(jí)分質(zhì)設(shè)備。通過(guò)光幕檢測(cè)運(yùn)行中的果品，采集其外形尺寸，經(jīng)中央處理器運(yùn)算，與設(shè)定分級(jí)尺寸比較后發(fā)出指令，驅(qū)動(dòng)選別機(jī)構(gòu)動(dòng)作，將果品撥送至合適的級(jí)別行列。采用電子掃描分辨等計(jì)算機(jī)視覺處理系統(tǒng)，能對(duì)顏色、形態(tài)各異的果蔬進(jìn)行識(shí)別，對(duì)果蔬表皮的瑕疵進(jìn)行分選，從而實(shí)現(xiàn)在線分級(jí)分質(zhì)。這是一種集光、機(jī)、電及編程運(yùn)算的智能化機(jī)型。這種分級(jí)分質(zhì)技術(shù)較之傳統(tǒng)的孔徑和質(zhì)量分級(jí)方式，是一個(gè)質(zhì)的飛躍，因?yàn)樗鼘?shí)現(xiàn)了非接觸式的分級(jí)分質(zhì)形式，精確、高速。我國(guó)于20世紀(jì)80年代后期曾引進(jìn)美國(guó)和日本等公司的分級(jí)生產(chǎn)線，主要是采用質(zhì)量和孔徑分級(jí)形式。其后，經(jīng)國(guó)內(nèi)科技人員消化吸收，國(guó)產(chǎn)的滾筒式分級(jí)生產(chǎn)線開始普及。但是對(duì)于運(yùn)用光幕測(cè)量技術(shù)或電子掃描分辨技術(shù)等新型的分級(jí)分質(zhì)設(shè)備，目前國(guó)內(nèi)還沒有成熟產(chǎn)品。第二章滾筒分級(jí)機(jī)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)原理

滾筒分為若干組，組數(shù)為所需分級(jí)級(jí)數(shù)減1。滾筒上由于很多小孔，各組小孔孔徑不同而同一組中的孔徑一樣。從物料進(jìn)口至出口，后組的孔徑比前組的大，小于第一組孔徑的物料從第一組掉出用漏斗收集為一個(gè)級(jí)別，以下依次類推。工作時(shí)，被篩選的物料由進(jìn)入裝置進(jìn)入篩筒內(nèi)，沿著旋轉(zhuǎn)篩筒的內(nèi)壁上升，當(dāng)上升至一定高度后松散落下。如此反復(fù)，連續(xù)進(jìn)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(dòng)。在這一過(guò)程中，小于篩孔的物料通過(guò)篩孔漏出，被配置在篩筒下部的出料口排出；大于篩孔的物料隨著篩筒轉(zhuǎn)動(dòng)被帶到篩筒的另一端經(jīng)篩上的出料口流出，從而完成分選作業(yè)；夾在篩孔中的物料則由清篩裝置從篩外壁向內(nèi)擊打清除。主要工作部件參數(shù)計(jì)算2.2.1滾筒設(shè)計(jì)考慮到榛子的品種差異，將機(jī)器的分級(jí)情況定為4級(jí)。在實(shí)際分級(jí)中，可以將相鄰的兩級(jí)料斗合為一級(jí)，以滿足不同的分級(jí)需要?，F(xiàn)設(shè)計(jì)采用3節(jié)篩筒，4級(jí)分級(jí)。并且根據(jù)榛子的直徑大小，設(shè)定篩孔的孔徑大小依次是2cm、3cm、4cm。篩孔的排列形式采正用三角形排列篩面尺寸設(shè)計(jì)若把滾筒展開成平面，則:每級(jí)孔數(shù)二排數(shù)X每排孔數(shù)；每級(jí)長(zhǎng)度=（每級(jí)篩孔直徑X每排孔數(shù)）+（篩孔間隙X各排孔數(shù)）；滾筒的圓周長(zhǎng)度二（排數(shù)X各級(jí)孔數(shù)）+（排數(shù)X孔隙）。不妨設(shè)滾筒的直徑為R,半徑為r,每級(jí)滾筒長(zhǎng)為L(zhǎng),篩孔直徑為D,設(shè)總共排數(shù)為n,每排m個(gè)孔，橫排孔間隙為A。根據(jù)公式有：mXD+mXA=L.■3nXD+nX（—（D+A）—D〕=nR2篩孔有效面積系數(shù)S=篩孔有效面積系數(shù)S=篩孔面積

滾筒面積nxmxkx2J—Lx空n(D+A)2一般滾筒的直徑與滾筒的長(zhǎng)度比值為1：4?6,不妨設(shè)滾筒的直徑為lm,滾筒的長(zhǎng)度為4.5m，假定滾筒的長(zhǎng)度是等長(zhǎng)的，則每節(jié)滾筒的長(zhǎng)度為1.5m因此上式可變?yōu)椋海―+A）Xm=150

已A+D)xn=3142第一級(jí)滾筒：假設(shè)A=1/2D當(dāng)D=2cm時(shí)A=lcm則由上式計(jì)算可得：m=50 n=120滾筒長(zhǎng)度L=150cm滾筒直徑R=99cm有效面積系數(shù)S=40.29%因有效面積系數(shù)一般取50%?60%,因此其孔隙間距需要調(diào)整。假設(shè)A=1/3D當(dāng)D=2cm時(shí)A=2/3cm則由上式計(jì)算可得：m=56n=140滾筒長(zhǎng)度L=150cm滾筒直徑R=103cm有效面積系數(shù)S=50.8%（符合要求）第二級(jí)滾筒：當(dāng)D=3cm時(shí)A=1cm則由上式計(jì)算可得：m=37 n=90符合要求）符合要求）滾筒長(zhǎng)度L=148cm滾筒直徑R=100cm有效面積系數(shù)S=51.3%符合要求）符合要求）第三級(jí)滾筒:當(dāng)D=4cm時(shí)A=4/3cm則由上式計(jì)算可得：m=28 n=70滾筒長(zhǎng)度L=150cm滾筒直徑R=103cm有效面積系數(shù)S=50.76%則滾筒總長(zhǎng)度L=150+148+150=448cm總而因?qū)嶋H情況每節(jié)滾筒的內(nèi)徑應(yīng)相等因此取各節(jié)中內(nèi)徑最大的，因此滾筒內(nèi)直徑R=103cm校核： D：L=1:4.37符合工藝要求+J4排數(shù)］每排孔數(shù)二總孔數(shù)3長(zhǎng)度CIDP內(nèi)徑inm心第一節(jié)"140^5如7840^15"1030- r第二節(jié)心9233跡148^1000' 心第二節(jié)470^1962150心1032 心

滾筒轉(zhuǎn)速的確定轉(zhuǎn)速是圓筒篩設(shè)計(jì)的先決條件。圓筒的最高轉(zhuǎn)速不能使榛子在達(dá)到圓筒頂部時(shí)所產(chǎn)生的離心力大于榛子的重力，這樣才能確保榛子靠自身的重力自由落下，否則榛子會(huì)貼緊在圓筒內(nèi)壁上無(wú)法分離，其他榛子也無(wú)法進(jìn)入篩孔，從而減少了篩分面積，甚至造成篩孔的完全堵塞。滾筒的轉(zhuǎn)速還直接影響生產(chǎn)能力和分級(jí)效率。有關(guān)計(jì)算如下：如上圖所示，對(duì)榛子在滾筒內(nèi)的受力分析：受到的摩擦力f=pnp=tan屮；自身的重力為G；滾筒對(duì)他的支持力為N；向心力為C；上升的角度為0。當(dāng)f^Gsinp時(shí)，物料達(dá)到最高點(diǎn)。則令f=Gsin0時(shí)，有f=pn=Gsin0?°?tan屮（C+Gcos0）=Gsin0nRn而c=ggv2X-RG（而c=ggv2X-RG（30R）2=n2RG900n2RG900+cos0）Xtan屮=Gsin0nn=30:血（卩-QRsin申一般5oW0-屮W10o,f=0.7屮=35o取p=45o屮=35on=30[sin（45n=30[sin（45。—35。）=V Rsin35o16.5r／min考慮到每節(jié)滾筒的內(nèi)徑大小不同，由于滾筒工作時(shí)，每節(jié)滾筒的角速度應(yīng)是相等的，因此應(yīng)選用一個(gè)角速度大的即半徑小的滾筒內(nèi)徑來(lái)計(jì)算。選第二級(jí)的內(nèi)徑，半徑R=0.5m所以n*250.5V30所以n*250.5V30"min符合要求）滾筒生產(chǎn)能力的計(jì)算生產(chǎn)能力G可由下式計(jì)算：式中：z入-m—3600z九m—1000x1000滾筒上的孔眼總數(shù)；為在同一秒從篩孔中掉下物料的系數(shù)（一般取1.0%—2.5%）為物料的平均質(zhì)量。Z=7840+3330+1960=13130（個(gè)）取入=1.0%，榛子的平均質(zhì)量大約為2,帶入上式廠3600X13130xl.0%x23600xl3130xl.0%x2 卄「G= =0.95（噸/小時(shí)）1000x1000 1000x10002?2?5滾筒功率的計(jì)算：對(duì)于摩擦輪傳動(dòng)來(lái)說(shuō)，其功率N用下式計(jì)算：N=Rn（m+13m）g/60n12式中：R—滾筒半徑m；n—滾筒轉(zhuǎn)速r/min；n—效率取0.6?0.7m1__滾筒的質(zhì)量；m2—滾筒內(nèi)原料的質(zhì)量。m=F6y式中：F—滾筒的表面積；6—滾筒材料的厚度m；Y—滾筒材料的密度婕/m3。滾筒選用厚度為1.5—2.0mm的不銹鋼板沖孔后卷成圓柱篩。考慮到制造工藝方面的要求，一般把滾筒先分成幾段制造，然后，焊角鋼連接以增強(qiáng)簡(jiǎn)體的剛度。設(shè)定滾筒的厚度為2.0mm；查得資料鋼板的密度y=7900kg/m3。則滾筒的表面積為：F=F+F+F123=1.5X1.03X3.14+1.48X1X3.14+1.50X1.03X3.14=14.35m2.?? =14..35X2.0X10-3X7900=227kg滾筒內(nèi)榛子的總質(zhì)量可由下式算得m2=nR2L丫/申式中:L—滾筒長(zhǎng)度m；Y/一物料密度kg/m3；屮一物料在滾筒中的填充系數(shù)(一般為0.05?0.10)用排水法測(cè)得榛子的密度y/約為950kg/m3,取屮=0.05貝U m2=3.14X0.52X4.48X950X0.05=167kg將m】=227kg,m2=167kg, g=9.81N/kg,n=0.7代入上式得：N=Rn(m+13m)g/60n12=0.5X25X(227+13X167)X9.8/(60X0.7)=6.9kw2.2.6電機(jī)功率的計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率NfKXN ,總 n式中：n一一般為0.94；K—功率備用系數(shù)(一般為1.2—1.4取K=1.2)6.9則N=1.2X =8.8kw總 0.94根據(jù)電機(jī)功率，查表選用電動(dòng)機(jī)