薯類(lèi)打漿制粉、干燥機(jī)的研究與設(shè)計(jì),薯類(lèi)打漿制粉、干燥機(jī)的研究與設(shè)計(jì),薯類(lèi),打漿,制粉,干燥機(jī),研究,鉆研,設(shè)計(jì)
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(shū)
設(shè)計(jì)（論文）
課題名稱(chēng)
薯類(lèi)打漿制粉、干燥機(jī)的研究與設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
院（系）
工學(xué)院
專(zhuān) 業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
指導(dǎo)教師
職 稱(chēng)
副教授
學(xué) 歷
工學(xué)博士
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）要求：
1． 獨(dú)立查閱相關(guān)的資料，獲得所需要的包括材料，零件，尺寸公差，裝配等的數(shù)據(jù)和資料，并對(duì)其進(jìn)行收集、加工與整理，要求查閱參考資料數(shù)5篇以上；
2． 自學(xué)習(xí)薯類(lèi)淀粉生產(chǎn)的相關(guān)知識(shí)；
3． 對(duì)相應(yīng)的零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析，繪制結(jié)構(gòu)草圖。
4． 繪制薯類(lèi)打漿制粉、干燥機(jī)裝配圖和非標(biāo)準(zhǔn)件的零件圖；
5． 寫(xiě)畢業(yè)任務(wù)說(shuō)明書(shū)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容與技術(shù)參數(shù)：
1． 設(shè)計(jì)好薯類(lèi)打漿、制粉干燥機(jī)一套，完成相應(yīng)的零件圖紙，裝配圖紙折合A0號(hào)圖紙1.5張以上。并需要用autoCAD繪制。
2． 編寫(xiě)書(shū)必須包括通心粉結(jié)構(gòu)的分析，電機(jī)型號(hào)的選擇，以相應(yīng)的說(shuō)明書(shū)，字?jǐn)?shù)不少于4000字，必須是打印稿，并提供電子文檔。說(shuō)明及設(shè)計(jì)的思路分析和提出的多個(gè)設(shè)計(jì)草圖；和相關(guān)的尺寸計(jì)算和校核計(jì)算。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作計(jì)劃：
2.20-2.24畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)，查找有關(guān)資料，并參觀有關(guān)薯類(lèi)機(jī)械
2.25-3.5 調(diào)研，收集資料
3.6-3.17 繪制薯類(lèi)打漿制粉、干燥機(jī)結(jié)構(gòu)草圖，并討論之
3.18-3.25中期考核
3.26-4.10 繪制裝配圖
4.11-5.5 繪制非標(biāo)準(zhǔn)零件圖
5.5-5.10撰寫(xiě)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)
接受任務(wù)日期 2012 年 12 月 20 日 要求完成日期 2012 年 5 月 14 日
學(xué) 生 簽 名 年 月 日
指導(dǎo)教師簽名 年 月 日
院長(zhǎng)（主任）簽名 年 月 日
編 號(hào)
江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)材料
題 目
薯類(lèi)打漿制粉、干燥機(jī)的研究與設(shè)計(jì)
專(zhuān) 業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)生姓名
材 料 目 錄
序號(hào)
附 件 名 稱(chēng)
數(shù)量
備注
1
畢業(yè)設(shè)計(jì)論文
1
2
任務(wù)說(shuō)明
1
3
零件圖
14
4
總裝圖
1
二〇 一二 年 5月
UNIVERSITY
本 科 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)）
題目： 薯類(lèi)打漿制粉、干燥機(jī)的研究與設(shè)計(jì)
學(xué) 院：
姓 名：
學(xué) 號(hào)：
專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
年 級(jí)：
指導(dǎo)教師： 職 稱(chēng)： 副教授
二○一二 年 五 月
摘要
該薯類(lèi)打漿制粉、干燥機(jī)可連續(xù)完成對(duì)薯類(lèi)（主要指馬鈴薯、甘薯和木薯）
的粉碎打漿、攪拌、離心分離和脫水干燥功能。該機(jī)一定程度上解決了淀粉生產(chǎn)過(guò)程中的淀粉純度低和生產(chǎn)速度不夠快捷的難題。采用離心分離，提高了淀粉的純度；接噴霧干燥，省卻了耗時(shí)較長(zhǎng)的淀粉沉降過(guò)程。該機(jī)生產(chǎn)速度快捷，適用于工廠生產(chǎn)。
目前，我國(guó)大型的機(jī)械化薯類(lèi)淀粉廠并不多，大多數(shù)工廠采用落后的開(kāi)放式工藝，手工操作或部分機(jī)械化操作，因此存在著設(shè)備簡(jiǎn)陋、不定型、不配套、收粉率低（50－60%）、衛(wèi)生條件差、產(chǎn)量小、勞動(dòng)量大、綜合利用差等問(wèn)題。
本設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，滿足現(xiàn)代設(shè)計(jì)要求。該機(jī)一定程度上解決了淀粉生產(chǎn)過(guò)程中的淀粉純度低和生產(chǎn)速度不夠快捷的難題。
關(guān)鍵詞：薯類(lèi)；淀粉；干燥
Abstract
The potato pulp dryer can be completed for milling, the potato (mainly refers to the potato, sweet potato and cassava).The crushing and beating, stirring, centrifugal separation and dewatering and drying function.The machine was solved on certain level starch production starch in process of low purity and production rate is not fast problem.Centrifugal separation, improved starch purity; by spray drying, obviates the time-consuming starch settling process.The machine production speed is quick, is suitable for factory production.
At present, China's large-scale mechanization of potato starch factory is not much, most factories use backward open process, manual operation or partially-mechanized operations, therefore the existence of simple equipment, not stereotypes, not matching, low powder collecting rate (5060%), poor hygiene, output is little, large amount of labor, comprehensive utilization the problem such as difference.
This design was improved, meet the modern design requirements.The machine was solved on certain level starch production starch in process of low purity and production rate is not fast problem.
Key words: potato; starch; dry
目錄
1 緒論
1.1 課題背景
1.1.1 薯類(lèi)作物......................................................1
1.1.2 甘薯的簡(jiǎn)介....................................................1
1.1.3 馬鈴薯的簡(jiǎn)介..................................................1
1.1.4 我國(guó)薯類(lèi)加工設(shè)備現(xiàn)狀..........................................2
1.2 薯類(lèi)加工工序介紹..................................................3
1.3 淀粉及其制品深加工工業(yè)的市場(chǎng)前景..................................4
1.4 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 ...................................................4
2 薯類(lèi)打漿制粉、干燥機(jī)的總體設(shè)計(jì)........................................4
2.1 整體設(shè)計(jì)預(yù)覽圖及其原理介紹........................................5
2.2 薯類(lèi)粉碎方式的選擇與設(shè)計(jì)..........................................5
2.2.1 粉碎的方式....................................................5
2.2.2 粉碎磨輥的棘齒設(shè)計(jì)............................................5
2.2.2.1 棘齒大小對(duì)淀粉提取率的影響................................6
2.2.2.2 棘齒的大小與受力..........................................6
2.2.2.3 棘齒的排布圖..............................................7
2.2.3 電機(jī)的選擇....................................................7
2.2.4 傳動(dòng)比的分配..................................................7
2.2.5 轉(zhuǎn)速的計(jì)算....................................................7
2.2.6 磨輥尺寸及其軸上軸承尺寸的選擇................................8
2.3 帶輪的選擇與計(jì)算..................................................9
2.4 攪拌與離心分離裝置的設(shè)計(jì).........................................11
2.4.1 攪拌葉片的設(shè)計(jì)...............................................11
2.4.2 過(guò)濾設(shè)備的分類(lèi)...............................................12
2.4.3 離心滾筒的相關(guān)組件及其設(shè)計(jì)...................................12
2.4.3.1 離心滾筒的離心原理.....................................12
2.4.3.2 篩網(wǎng)的選擇.............................................13
2.4.4 滾筒軸的設(shè)計(jì)...............................................14
2.5 軸系零件的設(shè)計(jì)計(jì)算.............................................14
2.5.1 初算軸徑d................................................. 14
2.5.2 軸承的校核.................................................14
2.6 噴霧干燥.......................................................15
2.6.1 干燥原理...................................................15
2.6.2 干燥的優(yōu)缺點(diǎn)...............................................15
2.6.3 噴霧干燥對(duì)設(shè)備的要求.......................................16
2.6.4 噴霧干燥工藝流程圖.........................................16
參考文獻(xiàn)................................................. 18
設(shè)計(jì)總結(jié) ............................................... 19
19
1 緒 論
1.1 課題背景
1.1.1 薯類(lèi)作物
以甘薯為主，約占薯類(lèi)面積的80％，次為馬鈴薯和少量木薯。1990年全國(guó)薯類(lèi)面積和產(chǎn)量分別占糧食總計(jì)的8％和6.1％。甘薯除青藏高原外，各地均有，以黃淮海平原，長(zhǎng)江中下游、珠江流域和四川盆地最多。黃淮海平原和長(zhǎng)江中下游以夏秋薯為主，華南沿海以秋冬薯為主，內(nèi)蒙古東部及東北三省以春薯為主。馬鈴薯主要分布在東北、內(nèi)蒙古和西北各地。木薯集中分布在南嶺以南的兩廣、滇南。
1.1.2 甘薯的簡(jiǎn)介：
我國(guó)是世界第一大甘薯生產(chǎn)國(guó)，甘薯產(chǎn)量達(dá)到年產(chǎn)量超過(guò)1億噸，（甘薯藤產(chǎn)量也達(dá)到10000萬(wàn)噸以上），占世界總產(chǎn)量的80%，種植面積已達(dá)到1.3億畝之多，加上由于甘薯在我國(guó)大江南北都比較適應(yīng)種植，適應(yīng)性較強(qiáng)，所以，發(fā)展前景也比較廣闊，產(chǎn)量也相對(duì)較大。甘薯是塊根作物，用途很廣，可以做糧食、飼料和工業(yè)原料作物，種植于世界上100多個(gè)國(guó)家。在世界糧食生產(chǎn)中甘薯總產(chǎn)排列第七位。據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì)，2002年世界甘薯總種植面積為976.5萬(wàn)公頃，總產(chǎn)量為1.36億噸，平均鮮薯單產(chǎn)13.9噸/公頃。我國(guó)的甘薯種植總面積和總產(chǎn)量分別占世界的62% 和84%，平均鮮薯單產(chǎn)19.0 噸/公頃。
甘薯主要用途目前是以提取淀粉及其工業(yè)衍生產(chǎn)品、養(yǎng)殖業(yè)用飼料原料、生產(chǎn)粉絲、鮮食、釀酒、燃料乙醇、薯粉烹飪等為主。甘薯的營(yíng)養(yǎng)成分如胡蘿卜素、維生素B1、B2、 C和鐵、鈣等礦物質(zhì)的含量都高于大米和小麥粉。非洲、亞洲的部分國(guó)家以此作主食；此外還可制作粉絲、糕點(diǎn)、果醬等食品。工業(yè)加工以鮮薯或薯干提取淀粉，廣泛用于紡織、造紙、醫(yī)藥等工業(yè)。甘薯淀粉的水解產(chǎn)品有糊精、飴糖、果糖、葡萄糖等。釀造工業(yè)用曲霉菌發(fā)酵使淀粉糖化，生產(chǎn)酒精、白酒、檸檬酸、乳酸、味精、丁醇、丙酮等。根、莖、葉可加工成青飼料或發(fā)酵飼料，營(yíng)養(yǎng)成分比一般飼料高3～4倍；也可用鮮薯、莖葉、薯干配合其他農(nóng)副產(chǎn)品制成混合飼料。
1.1.3 馬鈴薯的簡(jiǎn)介：
我國(guó)是世界最大的馬鈴薯生產(chǎn)國(guó)，種植面積7500萬(wàn)畝,年產(chǎn)量7000萬(wàn)噸，年產(chǎn)馬鈴薯渣也達(dá)到了500多萬(wàn)噸，并正在逐年增加，由馬鈴薯衍生的工業(yè)產(chǎn)品達(dá)到2300多種，各項(xiàng)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)均居世界前列。馬鈴薯主要用途還是以鮮食用為主，同時(shí)以提取淀粉及其工業(yè)衍生產(chǎn)品、養(yǎng)殖業(yè)用飼料原料、生產(chǎn)粉絲、鮮食、釀酒、燃料乙醇、薯粉。工業(yè)加工以其提取淀粉后的衍生品為主，廣泛用于紡織、造紙、醫(yī)藥等工業(yè)。發(fā)酵工業(yè)用曲霉菌發(fā)酵使淀粉糖化，生產(chǎn)酒精、白酒、檸檬酸、乳酸、味精、丁醇、丙酮等。根、莖、葉可通過(guò)脫毒加工成青飼料或發(fā)酵飼料，營(yíng)養(yǎng)成分比一般飼料高3～4倍
馬鈴薯鮮薯可供燒煮作糧食或蔬菜。但鮮薯塊莖體積大，含水量高，運(yùn)輸和長(zhǎng)期貯藏有困難。為此，世界各國(guó)十分注意生產(chǎn)馬鈴薯的加工食品 ，如法式凍炸條、炸片、速溶全粉、淀粉以及花樣繁多的糕點(diǎn)、蛋卷等，為數(shù)達(dá) 100多種。馬鈴薯的鮮莖葉通過(guò)青貯，可作飼料，但其中含龍葵堿，須防止引起牲畜中毒。中國(guó)一些地區(qū)利用馬鈴薯莖葉做綠肥，其肥效與紫云英相似。
馬鈴薯的賴氨酸含量較高，且易被人體吸收利用。脂肪含量為千分之一左右。礦物質(zhì)比一般谷類(lèi)糧食作物高一至二倍，含磷尤其豐富。在有機(jī)酸中，以含檸檬酸最多，蘋(píng)果酸次之，其次有草酸、乳酸等。馬鈴薯是含維生素種類(lèi)和數(shù)量非常豐富的作物，特別是維生素C，每百克鮮薯，含量高達(dá)20至40毫克，一個(gè)成年人每天食用半斤鮮薯，即可滿足需要。馬鈴薯是一種糧飼菜兼用的作物，營(yíng)養(yǎng)成份齊全，在歐洲被稱(chēng)為第二面包作物，由于營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，馬鈴薯食品已成為目前的一種消費(fèi)時(shí)尚。
木薯的簡(jiǎn)介：
木薯，學(xué)名Manihor esculenta Crantz，英文名：Cassava，別名為木番薯、樹(shù)薯，是世界三大薯類(lèi)作物(木薯、馬鈴薯、甘薯)之一，是大戟科木薯屬，屬于多年生（熱帶亞熱帶）或一年生（溫帶）灌木。右圖為野生木薯植株。
木薯原產(chǎn)于熱帶美洲，全世界有100多個(gè)國(guó)家和地區(qū)種植木薯，種植面積達(dá)到2000萬(wàn)公頃，并以每年2%的速度增長(zhǎng)，全世界有6億多人口把木薯作為生存食糧，在非洲國(guó)家，種植面積占世界產(chǎn)量的60%以上，亞洲種植面積占20%左右，主要分布在泰國(guó)、中國(guó)、和印度尼西亞。世界非常重視木薯的研究與開(kāi)發(fā)，成立了專(zhuān)門(mén)的研究機(jī)構(gòu)，如國(guó)際性的研究機(jī)構(gòu)即木薯研究中心（CIAT）設(shè)在哥倫比亞，亞洲地區(qū)國(guó)際性木薯研究機(jī)構(gòu)分別設(shè)在老撾和泰國(guó)。木薯可以作為糧食用、飼用、和工業(yè)原料使用，如木薯干、木薯粉、木薯淀粉、木薯酒精等衍生產(chǎn)品。
1.1.4 我國(guó)薯類(lèi)加工設(shè)備現(xiàn)狀
薯類(lèi)淀粉含量一般占鮮薯比重的15－26%，可溶性糖占3%左右，纖維素占0.5%左右，據(jù)測(cè)定100g鮮薯中含脂肪0.2g，無(wú)機(jī)鹽0.9g，胡羅卜素1.31mg，維生素C 30mg，維生素B1 0.04mg，尼克酸0.5mg，此外，還含有黃色素，紅色素及易褐變的酚化合物，并含豐富的原果膠等。鮮薯收獲后如不及時(shí)加工，儲(chǔ)藏期間水分減少，原果膠變?yōu)榭扇苄怨z質(zhì)，造成霉?fàn)€損失嚴(yán)重，而且將淀粉分解為糊精、雙糖、單糖，使淀粉含量急劇下降，因此，收獲后應(yīng)及時(shí)加工。
廣大農(nóng)村淀粉加工中，普遍存在的突出問(wèn)題是加工技術(shù)、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備比較落后，淀粉品質(zhì)差。 由于對(duì)薯塊和淀粉的泥砂清洗不徹底，粉碎與分離間隔時(shí)間長(zhǎng)，水質(zhì)等以致淀粉“磣、黑、雜”，出粉率低。
目前，我國(guó)大型的機(jī)械化薯類(lèi)淀粉廠并不多，大多數(shù)工廠采用落后的開(kāi)放式工藝，手工操作或部分機(jī)械化操作，因此存在著設(shè)備簡(jiǎn)陋、不定型、不配套、收粉率低（50－60%）、衛(wèi)生條件差、產(chǎn)量小、勞動(dòng)量大、綜合利用差等問(wèn)題。
薯類(lèi)加工主要設(shè)備：
主要設(shè)備：鼠籠式洗薯機(jī)、自動(dòng)上料洗薯機(jī)、破碎機(jī)、分離機(jī)、精濾機(jī)、除沙機(jī)、旋流站、脫水機(jī)、烘干機(jī)、攪拌機(jī)、粉絲機(jī)。
1.2 薯類(lèi)加工工序介紹
1.薯類(lèi)淀粉加工：清洗-破碎-分離-除沙-精化-濃縮-脫水-烘干-成品包裝
分析：（此工序用于木薯、土豆淀粉加工的較多。用于紅薯加工選擇較少。原因：木薯、土豆淀粉，食品、工業(yè)、醫(yī)藥方面用途較多，這些行業(yè)選擇淀粉純度要求要高，而一般紅薯加工來(lái)說(shuō)基本用于粉條、粉絲、粉皮、涼粉等粉制品加工，食品級(jí)淀粉進(jìn)行加工的。）
2.薯類(lèi)深加工：清洗-破碎-分離-除沙-精化-漏粉（粉條粉絲）-晾曬（烘干）-成品包裝
分析：（此工序用于土豆、紅薯淀粉深加工較多。進(jìn)行紅薯加工的建議此類(lèi)設(shè)備，投資少、見(jiàn)效快、利潤(rùn)高等也是普遍應(yīng)用的工序。小型企業(yè)應(yīng)：紅薯進(jìn)行加工后淀粉進(jìn)行濕存，將濕存淀粉作為一年四季粉條粉絲加工原料[濕淀粉作為粉條粉絲加工來(lái)講效果最佳]。大型企業(yè)應(yīng)：[建議，選擇脫水機(jī)、烘干機(jī)]紅薯季節(jié)過(guò)后進(jìn)行深加工為粉條粉絲的淀粉進(jìn)行濕存，將儲(chǔ)量多余過(guò)量的淀粉進(jìn)行脫水、烘干進(jìn)行出售[淀粉量少可掉包、晾曬]。旋流站在這里不建議加工紅薯使用，其功能效果：在紅薯淀粉加工自動(dòng)化程度好，不必沉淀。將淀粉漿中水和蛋白質(zhì)[通常稱(chēng)：油份]分離開(kāi)。雖然提高淀粉的白度、純度。但對(duì)于加工粉條粉絲來(lái)講是一大錯(cuò)。消耗電能甚是整這個(gè)工序兩倍，成本提高很多。）
3.家庭式加工： 清洗-磨漿分離-漏粉（粉條粉絲）-晾曬-成品入庫(kù)
分析：紅薯在我國(guó)足400多年歷史，其加工粉條粉絲卻有千余年的始史，粉制品深受?chē)?guó)人喜愛(ài)。7.80年代能在集會(huì)上喝一碗粉湯，對(duì)于平頭百姓來(lái)講都是奢求的夢(mèng)。農(nóng)村家庭也只有在新年的時(shí)，從親人的“禮份”上取下粉條來(lái)燉肉食。
1.3 淀粉及其制品深加工業(yè)的市場(chǎng)前景
我國(guó)甘薯淀粉及其制品國(guó)內(nèi)市埸需要量很大，尤其，西北、西南各省區(qū)甘薯淀粉制品不僅需求量增大，而且價(jià)格高出我國(guó)北部的20%-30%。國(guó)際市埸可觀，如美國(guó)、日本、韓國(guó)等，目前人均消費(fèi)甘薯2-6千克，甘薯及其加工產(chǎn)品主要靠進(jìn)口。據(jù)報(bào)導(dǎo)，韓國(guó)生產(chǎn)甘薯淀粉成本約為進(jìn)口價(jià)的2倍，銷(xiāo)售價(jià)為進(jìn)口價(jià)的3倍，粉條也是如此。出口價(jià)格優(yōu)勢(shì)非常明顯。韓國(guó)、美國(guó)每年消費(fèi)的甘薯淀粉有40%依靠進(jìn)口，山東泗水利豐食品公司（中韓合資）一家年產(chǎn)甘薯淀粉達(dá)5萬(wàn)噸，韓國(guó)主要制作粉絲。甘薯淀粉制品如精制粉條、粉皮、直條水晶粉絲、方便粉絲，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)出廠價(jià)每噸分別為8000-9000元、9000-10000元、10000-12000元、15000-17000元，市場(chǎng)需求量很大。據(jù)專(zhuān)家分析預(yù)測(cè)，在今后幾年內(nèi)我國(guó)薯類(lèi)淀粉需求量將以每年平均16％的速度遞增[7]，由此看出：甘薯淀粉及其制品加工產(chǎn)業(yè)從國(guó)內(nèi)市埸到國(guó)際市埸,有很好的市場(chǎng)前景。
1.4 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容
本次設(shè)計(jì)在綜合考慮了許多參考資料后，確定薯類(lèi)打漿制粉、干燥機(jī)的流程為：鮮薯的粉碎—薯漿的兌水?dāng)嚢琛x心分離—粉水直接噴霧干燥。
1 鮮薯的粉碎裝置的選擇與設(shè)計(jì)
2 薯漿的攪拌葉片的選擇與設(shè)計(jì)
3 粉渣與粉水分離裝置的選擇與設(shè)計(jì)
4 粉水的干燥裝置的選擇與設(shè)計(jì)
2 薯類(lèi)打漿制粉、干燥機(jī)的總體設(shè)計(jì)
2.1 整機(jī)設(shè)計(jì)工作原理介紹
薯類(lèi)由薯斗進(jìn)入被該機(jī)磨輥棘齒刮絲磨成漿狀，兌水后經(jīng)攪拌葉漿充分?jǐn)嚢?，讓淀粉盡可能的分散于水中，再經(jīng)滾筒離心過(guò)濾，濾液再輸送到噴霧干燥機(jī)中噴霧干燥即可。本機(jī)的設(shè)計(jì)目的是提高薯類(lèi)提取淀粉的純度和生產(chǎn)速度，適用于工廠生產(chǎn)。
2.2 薯類(lèi)的粉碎方式的選擇與相關(guān)設(shè)計(jì)
粉碎過(guò)程是固體物料在外力作用下，克服內(nèi)聚力使顆粒變小的過(guò)程。這個(gè)外力有很多種，如電力、機(jī)械力、爆破等。就機(jī)械力而言，基本的粉碎方式有擠壓粉碎、沖擊粉碎、摩擦剪切粉碎和劈裂粉碎等 .
2.2.1 粉碎的方式
1）擠壓粉碎
擠壓粉碎時(shí)粉碎設(shè)備的工作部件對(duì)物料施加擠壓作用，物料在壓力作用下發(fā)生粉碎。擠壓磨、顎式破碎機(jī)均屬于此類(lèi)粉碎設(shè)備。
物料在兩個(gè)工作面之間受到相對(duì)緩慢的壓力而被破碎，因?yàn)閴毫ψ饔幂^緩慢和均勻，故物料粉碎過(guò)程比較均勻。這種方法通常多用于物料的粗碎。當(dāng)然，近年來(lái)發(fā)展的細(xì)顎式破碎機(jī)也可將物料破碎至幾毫米以下。另外，擠壓磨出磨物料是由大量的粉料壓成的料餅，故常作為細(xì)分磨前的預(yù)粉碎設(shè)備。
2）沖擊粉碎
沖擊粉碎包括高速運(yùn)動(dòng)的粉碎體對(duì)被粉碎物料的沖擊和高速運(yùn)動(dòng)的物料向固定壁或靶的沖擊。這種粉碎過(guò)程可在較短時(shí)間內(nèi)發(fā)生多次沖擊碰撞，每次沖擊碰撞的粉碎時(shí)間是在瞬間完成的，所以粉碎體與被粉碎物料的動(dòng)量交換非常迅速。
3）剪切摩擦粉碎
研磨和磨削本質(zhì)上均屬剪切摩擦粉碎，包括研磨介質(zhì)對(duì)物料的粉碎和物料相互之間的摩擦作用。它是振動(dòng)磨、攪拌磨以及球磨機(jī)的細(xì)磨倉(cāng)等的主要原理。與施加強(qiáng)大粉碎力的擠壓和沖擊粉碎不同，研磨和磨削是靠研磨介質(zhì)對(duì)物料顆粒表面的不斷磨蝕而實(shí)現(xiàn)粉碎的。
4）劈裂粉碎
物料因楔形工作體的作用而粉碎。
綜合以上資料及相關(guān)文獻(xiàn)選用沖擊粉碎方式。
2.2.2 粉碎磨輥的棘齒設(shè)計(jì)
棘齒是薯塊加工過(guò)程中一個(gè)十分重要的關(guān)鍵零件。其形狀大小和切削速度，對(duì)淀粉提取率、加工性能、生廠率有明顯影響。
2.2.2.1 棘齒大小對(duì)淀粉提取率的影響
棘齒越大，淀粉的提取率越低，此時(shí)加工工出薯絲較粗，薯塊細(xì)胞不能得到充分破壞，薯渣內(nèi)含有大量結(jié)合淀粉。由下圖1可以看出，當(dāng)棘齒寬度大于2.5mm時(shí)，渣忠淀粉含量顯著上升，淀粉提取率則顯著下降。當(dāng)棘齒過(guò)細(xì)，小于0.8mm時(shí)，薯塊被粉碎的很細(xì)，粉碎后的薯渣呈糊狀。此時(shí)，雖然薯塊釋放出游離淀粉較多，但在目前工藝條件下提取叫為困難。
故棘齒寬度選擇為1.5mm。
圖1 齒形大小與淀粉提取率關(guān)系
(資料來(lái)源:擠壓式薯類(lèi)磨碎分離機(jī)主要性能分析與研究)
2.2.2.2 棘齒的大小與受力
從下圖表3可見(jiàn)棘齒越高，齒根較高，根部較寬，承載能力較大，加工承受的切削離也較大；反之，則相反。從表中還可看出，起動(dòng)時(shí)加工薯塊所需切削力都很大，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)后所需切削力都較小。前者是后者的十倍以上?？梢?jiàn)，薯類(lèi)加工機(jī)決不能在負(fù)載狀況下起動(dòng)。
故齒形高選擇為2.0mm。
圖2 棘齒受力
(資料來(lái)源:擠壓式薯類(lèi)磨碎分離機(jī)主要性能分析與研究)
2.2.2.3 棘齒的排布圖
圖3 棘齒的排布
CAD圖
2.2.3 電機(jī)的選擇
電源為三相交流，電壓為380V，電機(jī)型號(hào)為Y132M1-6 ，額定功率為4KW，轉(zhuǎn)速為960r/s，電流9.4A，效率84%，功率因數(shù)0.77，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量0。0357千克立方米。
2.2.4 傳動(dòng)比分配
選取帶輪傳動(dòng)比為3.5 ，整機(jī)傳動(dòng)比為3.5，后一個(gè)帶輪用同傳動(dòng)比為1.
2.2.5 轉(zhuǎn)速計(jì)算
=960r/min
r/min
r/min
2.2.6 磨輥尺寸及其軸上軸承尺寸選擇
1） 磨輥尺寸為高300mm，長(zhǎng)500mm。
2） 軸直徑選擇為34mm。
3）軸上鍵的選用
選用GB1567-79
L=50mm
B=10mm
h=6mm
4） 軸承的選擇
單列向心球軸承GB276-82
d=40mm
D=68mm
b=15mm
5） 螺紋的選擇
參照等長(zhǎng)雙頭螺柱GB953-76
取值如下:
d=30mm
L0=15mm
6） 螺母的選擇
型號(hào)GB54-76
d=30mm
H=12mm
7） 墊圈的選擇
型號(hào)GB95-76
S=4mm
d=26mm
D=44mm
2.3 帶輪的選擇與計(jì)算
工作情況系數(shù) :
計(jì)算功率 ： (2.3-1)
0.19KW
選帶型號(hào) ： A型
小帶輪直徑 ： 取=900mm
大帶輪直徑 : (2.3-2)
308mm
大帶輪轉(zhuǎn)速: (2.3-3)
47 r/min
計(jì)算帶長(zhǎng)
求 (2.3-4)
199 mm
求 (2.3-5) 12.5 mm
初取中心距 a=400 mm
帶長(zhǎng) : (2.3-6)
1684 mm
取基準(zhǔn)長(zhǎng)度 : 1700 mm
求中心距和包角
中心距： (2.3-7)
600 mm
小輪包角: (2.4-8)
>
求帶根數(shù)
帶速: (2.4-9)
傳動(dòng)比： (2.4-10)
帶根數(shù)
查參考書(shū)上表可知：=1.5KW ; =0.78KW ; =0.76 KW ;
=0.03KW
(2.4-11)
取Z=4根
求軸上載荷
張緊力: (2.4-12)
N （由表 q=0.08kg/m）
軸上載荷: (2.4-13)
N
帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于帶速v30 m/s，帶輪用HT200制造。小帶輪采用整體式結(jié)構(gòu)，大帶輪采用輪輻式結(jié)構(gòu)，且D1000mm，輪輻數(shù)目取為4.具體結(jié)構(gòu)參數(shù)見(jiàn)零件圖。
圖4 帶傳動(dòng)參數(shù)表
小帶輪直徑
大帶輪直徑
傳動(dòng)比i
帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度
根數(shù)Z
中心距a
900mm
308mm
3.5
2500mm
4
600mm
2.4 攪拌與離心分離裝置的設(shè)計(jì)
2.4.1 攪拌葉片的設(shè)計(jì)
攪拌葉片的功能是讓薯漿與水充分接觸，從而讓淀粉最大限度地溶于水中，故葉片選擇可以適當(dāng)選擇葉片面積稍大點(diǎn)的，并考慮到下一步的滾筒離心分離，葉片偏向滾筒方向，起到一定的助推作用。
2.4.2 過(guò)濾設(shè)備的分類(lèi)
過(guò)濾設(shè)備的種類(lèi)很多，分類(lèi)方法也有多種，本文以過(guò)濾壓力來(lái)進(jìn)行分類(lèi)可以分為以下四類(lèi)：
1、 重力式
含固體顆粒是懸浮液進(jìn)入過(guò)濾介質(zhì)的上部，在重力的作用下，液體在過(guò)濾介質(zhì)間流過(guò)而固體顆粒被介質(zhì)捕集在過(guò)濾介質(zhì)的上部（或者在介質(zhì)內(nèi)部被捕）形成濾餅。
2、 加壓式
工業(yè)上經(jīng)常使用的板框式壓濾機(jī)和加壓葉片式過(guò)濾機(jī)均屬此種類(lèi)型。一般過(guò)濾介質(zhì)固定在濾板上，具有一定壓懸浮液體進(jìn)入過(guò)濾介質(zhì)的一側(cè)，液體在壓力作用下通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)的濾板的溝槽流出，固體被截留在過(guò)濾介質(zhì)的另一側(cè)。通常這類(lèi)濾設(shè)備是間歇操作的，但是也有連續(xù)操作的加壓過(guò)濾設(shè)備，如連續(xù)機(jī)械擠壓式濾機(jī)、連續(xù)加壓旋轉(zhuǎn)葉片式過(guò)濾機(jī)等。
3、 真空式
真空式過(guò)濾機(jī)一般在濾板的外側(cè)包有過(guò)濾介質(zhì)，而內(nèi)側(cè)處于真空狀態(tài)，液體在板的外側(cè)，常常它的過(guò)濾面有一部分浸在液體中，如轉(zhuǎn)鼓式真空濾機(jī)和旋轉(zhuǎn)葉片真空過(guò)濾機(jī)，它們?cè)谵D(zhuǎn)動(dòng)中經(jīng)過(guò)了過(guò)濾，洗滌，吸干和卸料過(guò)程。但也有一類(lèi)濾機(jī)它們的過(guò)濾面是水平放置的，如連續(xù)水平真空帶式過(guò)濾機(jī)，傾覆盤(pán)式過(guò)濾機(jī)，轉(zhuǎn)臺(tái)式過(guò)濾機(jī)等。
4、 離心式
?在一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒內(nèi)固定有過(guò)濾介質(zhì)，懸浮液進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓，在離心力的作用下濾液通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)流出轉(zhuǎn)鼓，濾餅留在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)。濾餅的排出可以是間歇的（上懸式三足離心機(jī)）也可以是連續(xù)的（刮刀卸料的離心過(guò)濾機(jī)），所發(fā)離心式過(guò)濾機(jī)也可以分為間歇式和邊續(xù)式兩大類(lèi)。
由上訴資料本機(jī)選擇離心式
2.4.3 離心滾筒的相關(guān)組件及其設(shè)計(jì)
在工作中承擔(dān)著漿渣分離與輸送作用的離心滾筒，其能量消耗占整機(jī)能耗一半以上。為此，離心滾筒的設(shè)計(jì)非常重要，這是降低能耗和提高機(jī)械性能的關(guān)鍵。
2.4.3.1 離心滾筒的離心原理
離心原理：
當(dāng)含有細(xì)小顆粒的懸浮液靜置不動(dòng)時(shí)，由于重力場(chǎng)的作用使得懸浮的顆粒逐漸下沉。粒子越重，下沉越快，反之密度比液體小的粒子就會(huì)上浮。微粒在重力場(chǎng)下移動(dòng)的速度與微粒的大小、形態(tài)和密度有關(guān)，并且又與重力場(chǎng)的強(qiáng)度及液體的粘度有關(guān)。象紅血球大小的顆粒，直徑為數(shù)微米，就可以在通常重力作用下觀察到它們的沉降過(guò)程。
此外，物質(zhì)在介質(zhì)中沉降時(shí)還伴隨有擴(kuò)散現(xiàn)象。擴(kuò)散是無(wú)條件的絕對(duì)的。擴(kuò)散與物質(zhì)的質(zhì)量成反比，顆粒越小擴(kuò)散越嚴(yán)重。而沉降是相對(duì)的，有條件的，要受到外力才能運(yùn)動(dòng)。沉降與物體重量成正比，顆粒越大沉降越快。對(duì)小于幾微米的微粒如病毒或蛋白質(zhì)等，它們?cè)谌芤褐谐赡z體或半膠體狀態(tài)，僅僅利用重力是不可能觀察到沉降過(guò)程的。因?yàn)轭w粒越小沉降越慢，而擴(kuò)散現(xiàn)象則越嚴(yán)重。所以需要利用離心機(jī)產(chǎn)生強(qiáng)大的離心力，才能迫使這些微?？朔U(kuò)散產(chǎn)生沉降運(yùn)動(dòng)。
離心就是利用離心機(jī)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的強(qiáng)大的離心力，加快液體中顆粒的沉降速度，把樣品中不同沉降系數(shù)和浮力密度的物質(zhì)分離開(kāi)。
離心機(jī)的種類(lèi)比較多如離心壓縮機(jī),離心脫水,旋風(fēng)分離,離心泵,基本原理都是牛二的慣性定律,通過(guò)能量(電能,蒸汽能)轉(zhuǎn)換,獲得工藝物流的動(dòng)能.
離心過(guò)濾仍符合達(dá)西定律，離心機(jī)內(nèi)液體的壓力以及濾餅內(nèi)所受壓力除取決于轉(zhuǎn)速外還是轉(zhuǎn)鼓半徑的函數(shù)。
(2.2-14)
2.4.3.2 篩網(wǎng)的選擇
首先介紹下淀粉如下圖5
圖5 淀粉顆粒的形態(tài)特性
（資料來(lái)源:擠壓式薯類(lèi)磨碎分離機(jī)主要性能分析與研究）
再接著介紹篩網(wǎng)的選擇
大于0.125mm為120目以下
0.125-0.10mm(120-140目)
0.10-0.08mm（140-160目）
小于0.08mm為160目以上
考慮到要提高淀粉純度，篩網(wǎng)孔太粗，淀粉不純，太小也不好，提取速度太低，所以本機(jī)選用120目的篩網(wǎng)。且篩網(wǎng)緊貼滾筒壁。
2.4.4 滾筒軸的設(shè)計(jì)
滾筒前軸與攪拌葉片還有支撐桿還有滾筒以焊接的方式連接，
滾筒后方與空心軸也以焊接的方式連接。
空心軸空心口不易太大，我選擇為70mm的口徑。
由于空心軸受力較大，空心軸用了軸承軸支撐，軸承座固定在主機(jī)機(jī)殼上。
2.5 軸系零件的設(shè)計(jì)計(jì)算
軸材料選用45鋼調(diào)質(zhì)，=650Mpa，=360Mpa。軸的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟如下：
計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果
2.5.1 初算軸徑d
（2.5-1）
由資料得C=112
=112×
=26.72mm 取d=40mm
2.5.2 軸承的校核
（1）計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷P：
由式： （2.5-2）
知， 對(duì)不承受軸向載荷的深溝球軸承，X=1，Y=0
（2.5-3)
由力學(xué)相關(guān)知識(shí)解得：=2800.6N；；
；=824.46N
( 2.5-4)
由上述公式==3500.6N
（2.5-5）
==6030.5N
得：=3500.6N；=6030.5N
（2）校核計(jì)算
軸承的計(jì)算額定動(dòng)載荷，它與所選用軸承型號(hào)的基本額定載荷C值必須滿足下式要求：
為軸承的預(yù)期使用壽命，
查相關(guān)表，取=6000h
解得=3409.6=15.76KM
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