裝配圖高壓均質(zhì)機(jī)傳動(dòng)端的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真,裝配,高壓,均質(zhì)機(jī),傳動(dòng),設(shè)計(jì),運(yùn)動(dòng),仿真 江　南　大　學(xué) 　　 繼續(xù)教育 　 學(xué)院（系）　 數(shù)控技術(shù) 　專業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書 一、題目及專題： １、 題目　　 高壓均質(zhì)機(jī)傳動(dòng)端的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 　 ２、專題　 二、課題來源及選題依據(jù) 高壓均質(zhì)機(jī)是食品加工工業(yè)的重要設(shè)備之一，在提高乳制品如牛奶、冰淇淋和果汁等的質(zhì)量方面，重要性尤為突出。此外，高壓均質(zhì)機(jī)還廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥和化工生產(chǎn)。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)均質(zhì)機(jī)的研究還很不夠，生產(chǎn)的機(jī)型也較為陳舊。為此選擇高壓均質(zhì)機(jī)作為畢業(yè)設(shè)計(jì)課題，能綜合提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。 高壓均質(zhì)機(jī)較國(guó)外落后了近八十個(gè)年頭。水平相對(duì)比較低，無論是材料選擇，加工精度、使用壽命、規(guī)格品種、應(yīng)用領(lǐng)域及能源消耗，都與國(guó)際先進(jìn)水平有著不小的差距，這顯示我國(guó)均質(zhì)機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展任重而道遠(yuǎn)。 三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求： 1.設(shè)計(jì)技術(shù)圖樣折合A0不少于二張。 2.設(shè)計(jì)說明書一份，字?jǐn)?shù)不少于10000字。 3.了解均質(zhì)原理，比較均質(zhì)形式。 4.高壓均質(zhì)機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算。 5.高壓均質(zhì)機(jī)的總體設(shè)計(jì)，高壓端結(jié)構(gòu)和均質(zhì)頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 四、接受任務(wù)學(xué)生： 數(shù)控70202 班 　　姓名 李雅 五、開始及完成日期： 自 2007 年 10 月 15日 至 2007 年 11 月 23日 六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問）： 指導(dǎo)教師　　　　　　　簽名 簽名 教研室主任 　　　　　　　〔學(xué)科組組長(zhǎng)研究所所長(zhǎng)〕　　　　　　　簽名 　　 　　院長(zhǎng)(系主任) 　　　　　　 簽名 2007年 11 月 23日 編號(hào) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 題目：高壓均質(zhì)機(jī)傳動(dòng)端的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 繼續(xù)教育 學(xué)院 數(shù)控技術(shù) 專業(yè) 學(xué) 號(hào)： 20051482 學(xué)生姓名： 李 雅 指導(dǎo)教師： 裘 子 劍 07年11月 大專（脫產(chǎn)）畢業(yè)設(shè)計(jì) 開題報(bào)告書 題 目 高壓均質(zhì)機(jī)傳動(dòng)端的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 姓 名 李雅 學(xué) 號(hào) 20051482 專 業(yè) 數(shù)控技術(shù) 指導(dǎo)教師 裘子劍 職 稱 2007 年 10 月 課題來源 高壓均質(zhì)機(jī)是食品加工工業(yè)的重要設(shè)備之一，在提高乳制品如牛奶、冰淇淋和果汁等的質(zhì)量方面，重要性尤為突出。此外，高壓均質(zhì)機(jī)還廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥和化工生產(chǎn)。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)均質(zhì)機(jī)的研究還很不夠，生產(chǎn)的機(jī)型也較為陳舊。為此選擇高壓均質(zhì)機(jī)作為畢業(yè)設(shè)計(jì)課題，能綜合提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力 科學(xué)依據(jù)（包括課題的科學(xué)意義；國(guó)內(nèi)外研究概況、水平和發(fā)展趨勢(shì)；應(yīng)用前景等） 高壓均質(zhì)機(jī)較國(guó)外落后了近八十個(gè)年頭。水平相對(duì)比較低，無論是材料選擇，加工精度、使用壽命、規(guī)格品種、應(yīng)用領(lǐng)域及能源消耗，都與國(guó)際先進(jìn)水平有著不小的差距，這顯示我國(guó)均質(zhì)機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展任重而道遠(yuǎn) 研究?jī)?nèi)容 目前要解決如下問題： 傳動(dòng)端、液力端結(jié)構(gòu)形式的選擇，確定泵的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，原動(dòng)機(jī)的選擇，動(dòng)力端曲軸和連桿的設(shè)計(jì)以及液力端泵閥的設(shè)計(jì)和計(jì)算。 現(xiàn)基本以機(jī)械設(shè)計(jì)為主，其它為輔。 擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實(shí)驗(yàn)方案及可行性分析 按照設(shè)計(jì)任務(wù)，根據(jù)調(diào)查研究所提供的權(quán)據(jù)和有關(guān)技術(shù)資料，進(jìn)行以下工作：進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算、繪制有關(guān)圖紙（總裝圖、曲軸、連桿、泵閥等），編寫技術(shù)文件等。其基本內(nèi)容如下： 1）總裝圖的設(shè)計(jì)。 2）零件圖的設(shè)計(jì)。 3）按規(guī)定格式編制設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。 研究計(jì)劃及預(yù)期成果 首先了解均質(zhì)機(jī)的均質(zhì)原理，工作原理以及基本參數(shù)。然后就是總體設(shè)計(jì)，如：傳動(dòng)端結(jié)構(gòu)形式的選擇，液力端結(jié)構(gòu)形式的選擇，確定泵的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，原動(dòng)機(jī)的選擇等。接下來就是動(dòng)力端的設(shè)計(jì)了有曲軸和連桿的設(shè)計(jì)還有液力端泵閥的設(shè)計(jì)。最后是運(yùn)動(dòng)仿真，也就是C語言的應(yīng)用。 特色或創(chuàng)新之處 本次設(shè)計(jì)的特色就是運(yùn)動(dòng)仿真，它運(yùn)用了結(jié)構(gòu)化的語言——C語言。C語言具有效率高，層次清晰，便于按模塊化方式組織程序，易于調(diào)試和維護(hù)。C語言的表現(xiàn)能力和處理能力極強(qiáng)。它不僅具有豐富的運(yùn)算符和數(shù)據(jù)類型，便于實(shí)現(xiàn)各類復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。由于C語言實(shí)現(xiàn)了對(duì)硬件的編程操作，因此C語言集高級(jí)語言和低級(jí)語言的功能于一體。既可用于系統(tǒng)軟件的開發(fā)，也適合于應(yīng)用軟件的開發(fā)。 已具備的條件和尚需解決的問題 曲軸、連桿和泵閥的設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)計(jì)算。 指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 教研室（學(xué)科組、研究所）意見 教研室主任簽名： 年 月 日 院系意見 主管領(lǐng)導(dǎo)簽名： 年 月 日 摘 要 本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的是高壓均質(zhì)機(jī)動(dòng)力端主要零件。首先，文章介紹了高壓均質(zhì)機(jī)的工作原理。流體在高壓狀態(tài)下通過細(xì)小縫隙時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的剪切力、撞擊力和空穴力，使流體中的固體顆粒破碎為微小顆粒，高壓均質(zhì)機(jī)就是利用這一原理工作的。接著，文章參考現(xiàn)有的均質(zhì)機(jī)結(jié)構(gòu)，確定了均質(zhì)機(jī)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，然后，按照高壓往復(fù)泵的設(shè)計(jì)方法對(duì)高壓均質(zhì)機(jī)的主要零部件，如傳動(dòng)裝置、曲軸、連桿等進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。還有液力端泵閥的設(shè)計(jì)，并對(duì)其進(jìn)行了相應(yīng)的強(qiáng)度校核。最后，文章介紹了本次設(shè)計(jì)中還有高壓均質(zhì)機(jī)的運(yùn)動(dòng)仿真，采用了C語言程序，并對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的說明。 關(guān)鍵詞：高壓均質(zhì)機(jī) 食品機(jī)械 均質(zhì)閥 目 錄 摘要………………………………………………………………… 1 緒論………………………………………………………………… 4 第一章 均質(zhì)機(jī)及其基本參數(shù)………………………………………… 5 1.1均質(zhì)機(jī)的均質(zhì)原理…………………………………………… 5 1.2均質(zhì)機(jī)的工作原理…………………………………………… 5 1.3均質(zhì)機(jī)的基本參數(shù)…………………………………………… 6 第二章 總體設(shè)計(jì)…………………………………………………… 9 2.1傳動(dòng)端結(jié)構(gòu)形式的選擇……………………………………… 9 2.2液力端結(jié)構(gòu)形式的選擇……………………………………… 9 2.3確定泵的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)……………………………………… 10 2.4原動(dòng)機(jī)的選擇……………………………………………… 12 第三章 動(dòng)力端的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………… 14 3.1傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)…………………………………………… 14 3.2曲軸的設(shè)計(jì)………………………………………………… 15 3.3連桿與其軸瓦………………………………………………… 15 3.4十字頭……………………………………………………… 16 第四章 液力端零部件設(shè)計(jì)…………………………………………… 16 4.1泵閥設(shè)計(jì)……………………………………………………16 第五章 運(yùn)動(dòng)仿真………………………………………………………20 5.1 C語言程序簡(jiǎn)介…………………………………………………20 5.2傳動(dòng)端運(yùn)動(dòng)及程序………………………………………………20 設(shè)計(jì)小結(jié)………………………………………………………………32 致謝…………………………………………………………………33 參考資料……………………………………………………………… 34 緒 論 高壓均質(zhì)是一種制備超細(xì)液液乳化物或液固分散物的通用設(shè)備，被廣泛應(yīng)用與各行業(yè)的生產(chǎn)者和科技研領(lǐng)域。例： 一、 食品飲料行業(yè)： 豆奶、花生奶、松子奶等各種植物蛋白飲料。 核桃露、杏仁露、蓮子露、椰子汁等各種懸浮果汁飲料。 酸奶、均質(zhì)奶、純牛奶、甜牛奶、乳酸飲料、冰淇淋、豆奶粉等各種乳品和乳制品。 二、 制藥： 抗生素、各種乳劑、漿液制劑、中藥制劑、花粉破碎及各種營(yíng)養(yǎng)保健液。 三、 輕工化工行業(yè)： 香精香料、化妝品、乳化硅油、感光劑、增亮劑、高級(jí)涂料、顏料、染料等。 四、 生物工程技術(shù)： 對(duì)大腸桿菌、胞進(jìn)行破碎，撮取其有效成分。 隨著人民生活水平的提高，食品工業(yè)必將跟上時(shí)代的步伐，不僅要求食品本身的營(yíng)養(yǎng)豐富，還對(duì)其質(zhì)量、口味、外觀、保存等提出了高標(biāo)準(zhǔn),這樣必然把食品工業(yè)推上一個(gè)新高潮。 食品品種繁多，本設(shè)計(jì)是主要應(yīng)用于乳品工業(yè)中。它是一種特殊的高壓泵，用于噴霧干燥設(shè)備中，可使液體分散成細(xì)微的霧滴，便于干燥成粉狀。通過均質(zhì)的煉乳、冰淇淋、代乳粉，液體中的分散項(xiàng)破裂成細(xì)微狀態(tài)，可減少沉淀，增加粘稠性，口感細(xì)膩，并延長(zhǎng)存放時(shí)間。均質(zhì)機(jī)不僅在乳品工業(yè)和冰淇淋生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，而且還適用于醫(yī)藥、化工生產(chǎn)中。總之，在我國(guó)均質(zhì)機(jī)發(fā)揮出的作用越來越大，因此需要人們對(duì)其進(jìn)行深入的研究，以便設(shè)計(jì)生產(chǎn)。 本設(shè)計(jì)參考現(xiàn)有的均質(zhì)機(jī)而設(shè)計(jì)，力求經(jīng)濟(jì)、結(jié)構(gòu)合理,但肯定還有許多的不足之處，希望在老師和同學(xué)的幫助下，得到進(jìn)一步的改進(jìn)。 第1章 均質(zhì)機(jī)及其基本參數(shù) 均質(zhì)機(jī)是一種特殊的高壓泵,利用高壓的作用，使物料中的脂肪球的破裂到直徑小于2m達(dá)99%。均質(zhì)機(jī)由均質(zhì)頭和高壓泵組成,即往復(fù)柱塞泵。它包括液力端和動(dòng)力端。通過均質(zhì)后的牛奶、脂肪球直徑和所占比例均發(fā)生變化，如表1-1： 表1-1脫脂乳與均質(zhì)乳中的脂肪球比較 脂肪球 （） 脫脂乳 （﹪） 均質(zhì)乳（﹪） 一段 二段 0～1 41.8 19.2 89.2 1～2 47.7 66.5 10.3 2～3 9.2 12.6 0.5 3～4 0.9 1.7 0 4～5 0.1 0 0 5～6 0 0 0 1.1均質(zhì)機(jī)的均質(zhì)原理 1.1.1剪切作用 流體在高速流動(dòng)時(shí)，在均質(zhì)機(jī)頭隙縫處，產(chǎn)生剪切作用而均質(zhì)。脂肪球通過三個(gè)柱塞往復(fù)泵吸入泵體時(shí)，在縫隙處先是被延展，同時(shí)又存在著液流通過均質(zhì)閥時(shí)的渦動(dòng)作用，使延展部分被剪切為更小的脂肪球微粒。又因?yàn)橐毫髦写嬖谥砻婊钚晕镔|(zhì)，它圍繞在更細(xì)小的脂肪球微粒外層形成一種這些微粒不再互相粘合的膜.脂肪滴由此離開，而后面部分的還沒有流進(jìn)縫隙。當(dāng)?shù)竭_(dá)均質(zhì)閥活門縫隙處時(shí)，會(huì)同樣的剪切作用繼續(xù)形成更小的脂肪球微粒。 1.1.2撞擊學(xué)說 三聯(lián)柱塞往復(fù)泵的高壓作用使液體中脂肪球和均質(zhì)閥發(fā)生高速撞擊現(xiàn)象，因而使料液中的脂肪球破裂。 1.1.3空穴學(xué)說 因高壓作用使料液高速流過均質(zhì)閥縫隙處時(shí)，造成相當(dāng)于高頻振動(dòng)的效果，能在瞬間引起空穴現(xiàn)象，使脂肪球碎裂。 在實(shí)際工作中，高壓均質(zhì)機(jī)的原理是以上幾種學(xué)說的綜合。 1.2均質(zhì)機(jī)的工作原理 如圖1-1所示，當(dāng)高壓液體通過閥的閥座和閥桿的狹窄通道時(shí)(可以用調(diào)節(jié)手柄調(diào)節(jié)間隙大小)，使液料速度達(dá)150~300m/s，壓力降低至液料汽化壓力，使之形成氣泡。當(dāng)液料離開閥座門間 的間隙時(shí)，其速度降低，壓力升高，導(dǎo)致氣泡被壓破，產(chǎn)生內(nèi)爆，產(chǎn)生的空穴和高頻振動(dòng)使脂肪球顆粒破碎。此過程中，能量強(qiáng)烈釋放，液料形成湍流，沖擊沖擊流，完成均質(zhì)過程。 圖1-1雙級(jí)均質(zhì)閥工作示意圖 1.3均質(zhì)機(jī)的基本參數(shù) 1.3.1瞬時(shí)流量 理論上，瞬時(shí)流量=工作腔容積變化率 如圖1-2 圖1-2 圖1-3雙缸泵的無因次流量曲線 圖1-4 三缸泵的無因次流量曲線 q = A=Au=Ar(u) (q)= = (u) 其中(q) -無因次瞬時(shí)流量; (u)-無因次瞬時(shí)速度, (u)==-(sin+sin2)。 衡量流量脈動(dòng)性的指標(biāo)為不均勻系數(shù)== 單缸泵：B=3.14 ； 雙缸泵：B/2=1.57 ； 三缸泵：B/3=1.04 ； 四缸泵：B1.1 ； 可以看出,四缸泵的脈動(dòng)性反而比三缸泵有所增加,流量曲線如圖1-3，圖1-4。 1.3.2泵的壓力 江南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度檢查表 周次 起止日期 工作計(jì)劃、進(jìn)度 每周主要完成內(nèi)容 存在問題、改進(jìn)方法 指導(dǎo)教師意見年并簽字 備注 1 2007.10.15~10.21 布置任務(wù)，準(zhǔn)備資料及工具，開始進(jìn)行測(cè)量過程設(shè)計(jì)。 分析工藝，確定工藝方案， 對(duì)均質(zhì)機(jī)的不了解，通過查資料而初步認(rèn)識(shí) 2 2007.10.22~10.28 繼續(xù)進(jìn)行動(dòng)力端的設(shè)計(jì)。 進(jìn)行相關(guān)尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算。 對(duì)相關(guān)計(jì)算公式不了解 3 2007.10.29~11.5 開始進(jìn)行均質(zhì)機(jī)總裝圖和零件圖的設(shè)計(jì)，C語言的編程。 動(dòng)力端的設(shè)計(jì)計(jì)算。 對(duì)C語言的不了解 4 2007.11.5~11.11 繪制總裝圖和零件圖。 完成總裝圖 繪圖軟件CAD的不完全掌握，通過請(qǐng)教得到了解 5 2007.11.12~11.18 繪制總裝圖和零件圖，完善（修改）圖紙及說明書。 完成零件圖及圖紙、說明書的修改 說明書的排版及圖紙線型、字體的混亂 6 2007.11.19~10.23 整理圖紙及說明書，準(zhǔn)備答辯，繼而進(jìn)行答辯。 整理圖紙及說明書 調(diào)整說明書的排版及圖紙線型、字體 說明：“工作計(jì)劃、進(jìn)度”、“指導(dǎo)教師意見年并簽字”由指導(dǎo)教師填寫，“每周主要完成內(nèi)容”、“存在問題、改進(jìn)方法” 由學(xué)生填寫 高壓均質(zhì)機(jī)傳動(dòng)端的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 摘 要 本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的是高壓均質(zhì)機(jī)動(dòng)力端主要零件。首先，文章介紹了高壓均質(zhì)機(jī)的工作原理。流體在高壓狀態(tài)下通過細(xì)小縫隙時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的剪切力、撞擊力和空穴力，使流體中的固體顆粒破碎為微小顆粒，高壓均質(zhì)機(jī)就是利用這一原理工作的。接著，文章參考現(xiàn)有的均質(zhì)機(jī)結(jié)構(gòu)，確定了均質(zhì)機(jī)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，然后，按照高壓往復(fù)泵的設(shè)計(jì)方法對(duì)高壓均質(zhì)機(jī)的主要零部件，如傳動(dòng)裝置、曲軸、連桿等進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。還有液力端泵閥的設(shè)計(jì)，并對(duì)其進(jìn)行了相應(yīng)的強(qiáng)度校核。最后，文章介紹了本次設(shè)計(jì)中還有高壓均質(zhì)機(jī)的運(yùn)動(dòng)仿真，采用了C語言程序，并對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的說明。 關(guān)鍵詞：高壓均質(zhì)機(jī) 食品機(jī)械 均質(zhì)閥 目 錄 摘要………………………………………………………………… 1 緒論………………………………………………………………… 4 第一章 均質(zhì)機(jī)及其基本參數(shù)………………………………………… 5 1.1均質(zhì)機(jī)的均質(zhì)原理…………………………………………… 5 1.2均質(zhì)機(jī)的工作原理…………………………………………… 5 1.3均質(zhì)機(jī)的基本參數(shù)…………………………………………… 6 第二章 總體設(shè)計(jì)…………………………………………………… 9 2.1傳動(dòng)端結(jié)構(gòu)形式的選擇……………………………………… 9 2.2液力端結(jié)構(gòu)形式的選擇……………………………………… 9 2.3確定泵的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)……………………………………… 10 2.4原動(dòng)機(jī)的選擇……………………………………………… 12 第三章 動(dòng)力端的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………… 14 3.1傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)…………………………………………… 14 3.2曲軸的設(shè)計(jì)………………………………………………… 15 3.3連桿與其軸瓦………………………………………………… 15 3.4十字頭……………………………………………………… 16 第四章 液力端零部件設(shè)計(jì)…………………………………………… 16 4.1泵閥設(shè)計(jì)……………………………………………………16 第五章 運(yùn)動(dòng)仿真………………………………………………………20 5.1 C語言程序簡(jiǎn)介…………………………………………………20 5.2傳動(dòng)端運(yùn)動(dòng)及程序………………………………………………20 設(shè)計(jì)小結(jié)………………………………………………………………32 致謝…………………………………………………………………33 參考資料……………………………………………………………… 34 緒 論 高壓均質(zhì)是一種制備超細(xì)液液乳化物或液固分散物的通用設(shè)備，被廣泛應(yīng)用與各行業(yè)的生產(chǎn)者和科技研領(lǐng)域。例： 一、 食品飲料行業(yè)： 豆奶、花生奶、松子奶等各種植物蛋白飲料。 核桃露、杏仁露、蓮子露、椰子汁等各種懸浮果汁飲料。 酸奶、均質(zhì)奶、純牛奶、甜牛奶、乳酸飲料、冰淇淋、豆奶粉等各種乳品和乳制品。 二、 制藥： 抗生素、各種乳劑、漿液制劑、中藥制劑、花粉破碎及各種營(yíng)養(yǎng)保健液。 三、 輕工化工行業(yè)： 香精香料、化妝品、乳化硅油、感光劑、增亮劑、高級(jí)涂料、顏料、染料等。 四、 生物工程技術(shù)： 對(duì)大腸桿菌、胞進(jìn)行破碎，撮取其有效成分。 隨著人民生活水平的提高，食品工業(yè)必將跟上時(shí)代的步伐，不僅要求食品本身的營(yíng)養(yǎng)豐富，還對(duì)其質(zhì)量、口味、外觀、保存等提出了高標(biāo)準(zhǔn),這樣必然把食品工業(yè)推上一個(gè)新高潮。 食品品種繁多，本設(shè)計(jì)是主要應(yīng)用于乳品工業(yè)中。它是一種特殊的高壓泵，用于噴霧干燥設(shè)備中，可使液體分散成細(xì)微的霧滴，便于干燥成粉狀。通過均質(zhì)的煉乳、冰淇淋、代乳粉，液體中的分散項(xiàng)破裂成細(xì)微狀態(tài)，可減少沉淀，增加粘稠性，口感細(xì)膩，并延長(zhǎng)存放時(shí)間。均質(zhì)機(jī)不僅在乳品工業(yè)和冰淇淋生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，而且還適用于醫(yī)藥、化工生產(chǎn)中。總之，在我國(guó)均質(zhì)機(jī)發(fā)揮出的作用越來越大，因此需要人們對(duì)其進(jìn)行深入的研究，以便設(shè)計(jì)生產(chǎn)。 本設(shè)計(jì)參考現(xiàn)有的均質(zhì)機(jī)而設(shè)計(jì)，力求經(jīng)濟(jì)、結(jié)構(gòu)合理,但肯定還有許多的不足之處，希望在老師和同學(xué)的幫助下，得到進(jìn)一步的改進(jìn)。 第1章 均質(zhì)機(jī)及其基本參數(shù) 均質(zhì)機(jī)是一種特殊的高壓泵,利用高壓的作用，使物料中的脂肪球的破裂到直徑小于2m達(dá)99%。均質(zhì)機(jī)由均質(zhì)頭和高壓泵組成,即往復(fù)柱塞泵。它包括液力端和動(dòng)力端。通過均質(zhì)后的牛奶、脂肪球直徑和所占比例均發(fā)生變化，如表1-1： 表1-1脫脂乳與均質(zhì)乳中的脂肪球比較 脂肪球 （） 脫脂乳 （﹪） 均質(zhì)乳（﹪） 一段 二段 0～1 41.8 19.2 89.2 1～2 47.7 66.5 10.3 2～3 9.2 12.6 0.5 3～4 0.9 1.7 0 4～5 0.1 0 0 5～6 0 0 0 1.1均質(zhì)機(jī)的均質(zhì)原理 1.1.1剪切作用 流體在高速流動(dòng)時(shí)，在均質(zhì)機(jī)頭隙縫處，產(chǎn)生剪切作用而均質(zhì)。脂肪球通過三個(gè)柱塞往復(fù)泵吸入泵體時(shí)，在縫隙處先是被延展，同時(shí)又存在著液流通過均質(zhì)閥時(shí)的渦動(dòng)作用，使延展部分被剪切為更小的脂肪球微粒。又因?yàn)橐毫髦写嬖谥砻婊钚晕镔|(zhì)，它圍繞在更細(xì)小的脂肪球微粒外層形成一種這些微粒不再互相粘合的膜.脂肪滴由此離開，而后面部分的還沒有流進(jìn)縫隙。當(dāng)?shù)竭_(dá)均質(zhì)閥活門縫隙處時(shí)，會(huì)同樣的剪切作用繼續(xù)形成更小的脂肪球微粒。 1.1.2撞擊學(xué)說 三聯(lián)柱塞往復(fù)泵的高壓作用使液體中脂肪球和均質(zhì)閥發(fā)生高速撞擊現(xiàn)象，因而使料液中的脂肪球破裂。 1.1.3空穴學(xué)說 因高壓作用使料液高速流過均質(zhì)閥縫隙處時(shí)，造成相當(dāng)于高頻振動(dòng)的效果，能在瞬間引起空穴現(xiàn)象，使脂肪球碎裂。 在實(shí)際工作中，高壓均質(zhì)機(jī)的原理是以上幾種學(xué)說的綜合。 1.2均質(zhì)機(jī)的工作原理 如圖1-1所示，當(dāng)高壓液體通過閥的閥座和閥桿的狹窄通道時(shí)(可以用調(diào)節(jié)手柄調(diào)節(jié)間隙大小)，使液料速度達(dá)150~300m/s，壓力降低至液料汽化壓力，使之形成氣泡。當(dāng)液料離開閥座門間 的間隙時(shí)，其速度降低，壓力升高，導(dǎo)致氣泡被壓破，產(chǎn)生內(nèi)爆，產(chǎn)生的空穴和高頻振動(dòng)使脂肪球顆粒破碎。此過程中，能量強(qiáng)烈釋放，液料形成湍流，沖擊沖擊流，完成均質(zhì)過程。 圖1-1雙級(jí)均質(zhì)閥工作示意圖 1.3均質(zhì)機(jī)的基本參數(shù) 1.3.1瞬時(shí)流量 理論上，瞬時(shí)流量=工作腔容積變化率 如圖1-2 圖1-2 圖1-3雙缸泵的無因次流量曲線 圖1-4 三缸泵的無因次流量曲線 q = A=Au=Ar(u) (q)= = (u) 其中(q) -無因次瞬時(shí)流量; (u)-無因次瞬時(shí)速度, (u)==-(sin+sin2)。 衡量流量脈動(dòng)性的指標(biāo)為不均勻系數(shù)== 單缸泵：B=3.14 ； 雙缸泵：B/2=1.57 ； 三缸泵：B/3=1.04 ； 四缸泵：B1.1 ； 可以看出,四缸泵的脈動(dòng)性反而比三缸泵有所增加,流量曲線如圖1-3，圖1-4。 1.3.2泵的壓力 均質(zhì)壓力對(duì)脂肪球大小的影響如表1-2： 表1-2 壓力（kgf/cm） 脂肪球直徑（） 平均直徑（） 0 1～18 3.71 35 1～14 2.39 70 1～7 1.68 105 1～4 1.40 141 1～3 1.08 176 1～3 0.99 211 0.5～2 0.76 隨著壓力的提高，脂肪球顆粒減少，考慮到制造工藝性、經(jīng)濟(jì)性，壓力不宜太高，所以本機(jī)選180 kg f/cm。 1.3.3均質(zhì)溫度 均質(zhì)與溫度的關(guān)系如表1-3 表1-3 脂肪球直徑（） 20℃ 40℃ 65℃ 0～1 2.3﹪ 1.9﹪ 4.3﹪ 1～2 29.3﹪ 36.7﹪ 74.4﹪ 2～3 23.3﹪ 21.1﹪ 9.0﹪ 3～4 29.8﹪ 25.2﹪ 12.3﹪ 4～5 - 15.2﹪ 0 5～6 15.2﹪ 0 0 表中可以看出，均質(zhì)最佳溫度為65℃。本設(shè)計(jì)要求料液溫度為60~70℃，同時(shí)，可以提高密封圈效率。 1.3.4效率 理論流量與實(shí)際流量之間有一定的流量損失，即容積損失，它包括四部分： 流體的壓縮或膨脹造成的△， 閥在關(guān)閉時(shí)滯后造成的△， 閥關(guān)閉不嚴(yán)造成的泄漏△， 柱塞與密封圈之間的泄漏△， 取=+++ =0.8 第2章 總體設(shè)計(jì) 2.1傳動(dòng)端結(jié)構(gòu)形式的選擇 傳動(dòng)端為從動(dòng)力輸入端到十字頭為止的部件，包括機(jī)體、曲柄、連桿、曲軸、十字頭及潤(rùn)滑冷卻等輔助設(shè)備。 2.1.1曲軸 曲軸為整體澆鑄體，材料為QT60-2，本機(jī)采用二支點(diǎn) 三拐式。三個(gè)曲柄相位角相差120o，曲柄與連桿之間軸瓦材料用20%錫鋁合金。 確定曲軸半徑時(shí)考慮到兩個(gè)方面的問題.較小時(shí)，強(qiáng)度、剛度無法滿足,撓度、轉(zhuǎn)角增加；較粗大時(shí)，要考慮加工撓性問題。 曲拐的運(yùn)動(dòng)順序?yàn)橐?、三、二。第一曲拐轉(zhuǎn)角=，第二曲拐轉(zhuǎn)角=+240，第三曲拐=+120。這可以使偏角大致相等，力求使機(jī)械慣性力和慣性力矩得到平衡，減輕對(duì)基礎(chǔ)的餓撓性載荷。 2.1.2連桿 連桿大頭采用剖分式，用特制定位螺栓定位，扣緊螺母防松，小頭定位。是澆鑄件，材料為QT60-2。連桿體和大小頭中開油槽，油孔，來潤(rùn)滑曲柄和十字頭。 根據(jù)總體結(jié)構(gòu)選=r/l=0.0625。 2.1.3軸承 有沖擊載荷，適宜選用滾子軸承。 2.1.4十字頭 整體鑄件，材料ZG35。 2.1.5傳動(dòng)方式選擇 采用一級(jí)帶傳動(dòng)。 2.2液力端結(jié)構(gòu)形式的選擇 液力端是從柱塞一直到泵進(jìn)出口管接頭的部件，是介質(zhì)的過流部分，包括液體缸、柱塞和密封件、吸排液閥組件、缸蓋、閥箱蓋。 在選擇液力端結(jié)構(gòu)形式時(shí)，應(yīng)遵循下述基本要求： a 過流性能好，水力阻力損失小，為此，液流通道應(yīng)力求短而直，盡量逃避拐彎和急劇的斷面變化； b 液流通道應(yīng)利于氣體排出，不允許有死區(qū)，造成氣體滯留。通常，吸入閥應(yīng)置于液缸體頂部； c 吸入閥和排出閥一般應(yīng)該垂直布置，以利于閥板正常起閉和密封； d 余隙容積應(yīng)盡可能的小，尤其是對(duì)高壓短程泵； e 易損件壽命長(zhǎng)，更換方便； f 制造工藝性好。 2.2.1泵體 臥式三聯(lián)單作用泵的泵體為一整體式長(zhǎng)方體不銹鋼塊鍛造，材料為1Cr18Ni9Ti,其剛性好，工作腔間距小，機(jī)加工量小，吸排出閥布置為直通式三通體。其優(yōu)點(diǎn)為過流性能好，余隙容積較小，結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，柱塞雖然不可以從液缸前塞處裝拆，但T型孔加工工藝性好。 2.2.2柱塞 柱塞材料為3Cr13，表面經(jīng)高頻淬火，再精密加工和磨光，具有等硬度和光潔度的表面，有較高的耐磨性和防腐性。因?yàn)橹睆叫?，采用?shí)心結(jié)構(gòu)，加工簡(jiǎn)單。為不使柱塞發(fā)熱，保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，柱塞上冷卻水不可斷。柱塞與十字頭之間采用平面連接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，易于裝拆。 2.2.3均質(zhì)閥 均質(zhì)閥借調(diào)整螺旋彈簧對(duì)閥心的壓力，得到調(diào)整流體壓力的作用。在雙級(jí)均質(zhì)閥中，第一級(jí)流體壓力為18MPa，主要使脂肪球破碎，第二級(jí)壓力減至2.7MPa,主要使脂肪球均勻分散。 本機(jī)用手動(dòng)輪直接控制壓力，操作方便，體積減小。 均質(zhì)頭制造成兩面均可使用的圓柱形結(jié)構(gòu)，加工方便，使用壽命長(zhǎng)。 2.3確定泵的主要結(jié)構(gòu)參數(shù) 2.3.1活塞平均速度U的選擇 U的大小直接影響泵各運(yùn)動(dòng)副零部件的摩擦和磨損，特別是對(duì)柱塞及其密封的影響尤為顯著。U過大則摩擦和磨損嚴(yán)重，會(huì)造成泄漏，流量下降，排出壓力也不能達(dá)到額定值。U過小則液力端徑向尺寸增加，傳動(dòng)端受力也增加從而使泵的總體尺寸和重量增加。一般可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式得到U的定量選取范圍： U= K Nm/s 式中 U—柱塞平均速度，m/s； K—統(tǒng)計(jì)系數(shù)，液壓機(jī)用三聯(lián)或多聯(lián)機(jī)動(dòng)泵一般為0.21~0.70; N—折合成單聯(lián)單作用泵的有效功率,kw。 N=( p- p) Q / [612Z (k+1)] ≈pQ/ [612Z(k+1)] kw 式中 Q—泵的流量，l/min p—泵的排出壓力，kg f/cm； p—泵的吸入壓力，kg f/cm； 當(dāng)p> p或p為常壓時(shí)，全壓力p– p≈p。 Z—泵的聯(lián)數(shù)（柱塞數(shù)）； K—系數(shù)，K-1= A/A，K=0，對(duì)雙作用泵，A/A<1，0 #include #define PI 3.1415926 int xa=70,ya=270,xb,yb,xc,yc,xd=183,yd=270,xe,ye,xf,yf=75; double lalfa,lalfa1=360.0; double lab=50.5,lbc=108.75,lcd=112.5,lad=112.5,lde=225,lef=315,lb=195; double A,B,C,ac,a3,omiga1=5.236,omiga2,omiga3,omiga4,sc,vc; double alfa1,alfa2,alfa3,alfa4,alfa5; double ab=67.5,bc=145,cd=150,ad=150,de=300,ef=420,b=260; int alfa=0,l=300,m=100,xxc,yxc,xvc,yvc,xac,yac; /***************************************************************************/ void 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graphdriver=VGA,graphmode=VGAHI; printf("Please Chose The 1:L1=150,L2=955.5,b=0, omiga1=50r/min\n"); printf(" or 2:L1=101,L2=433,b=260, omigal=50r/min\n"); printf("HaHa,Which one do you chose??? :-)\n"); scanf("%d",&vjust); if(vjust==1) {vab=150;vbc=955.5;vb=0;} if(vjust==2) {vab=101;vbc=433;vb=260;} initgraph(&graphdriver,&graphmode," "); moveto(vm,vl); setbkcolor(BLACK); valfa=0; do {valfa1=valfa*PI/180; vset_c(); vdraw_x(); valfa=valfa+1; }while(valfa<=540); moveto(vm,vl); valfa=0; do {valfa1=valfa*PI/180; vset_c(); vdraw_v(); valfa=valfa+1; }while(valfa<=540); moveto(vm,vl); valfa=0; do {valfa1=valfa*PI/180; vset_c(); vdraw_a(); valfa=valfa+1; }while(valfa<=540); setfillstyle(1,RED); bar(5,450,25,460); settextstyle(0,0,2); setcolor(RED); outtextxy(30,446,"displacement"); setfillstyle(1,YELLOW); bar(240,450,260,460); settextstyle(0,0,2); setcolor(YELLOW); outtextxy(265,446,"velocity"); setfillstyle(1,GREEN); bar(410,450,430,460); settextstyle(0,0,2); setcolor(GREEN); 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