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黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（文獻(xiàn)翻譯） 第 8 頁
比較壓型粉在壓力機(jī)中的幾種成形方法
摘要 最近采用與進(jìn)給材料的基本特性有關(guān)的模型 ，輥壓設(shè)計(jì)以及操作參數(shù)得到了回顧。尤其，我們討論被J.R 約翰遜在19世紀(jì)60年代提出的粒狀固體的輥壓理論基礎(chǔ)以及較遲的試驗(yàn)利用平板方法而且嶄新發(fā)展了最后的元素模型。這些方法根據(jù)效率和準(zhǔn)確度被比較的，而且預(yù)測(cè)基本是預(yù)先設(shè)計(jì)的過程，強(qiáng)迫壓實(shí)，咬入角，中性，輥壓力矩和輥壓力量在吸入的分配。
因?yàn)樗銐虻年P(guān)于粉末成形的方式，幾何學(xué)和磨擦力情況，所以有限的元素方法提供了很多種方法。這使運(yùn)行現(xiàn)實(shí)的計(jì)算機(jī)能夠?qū)①M(fèi)用、時(shí)間和資源對(duì)程序和實(shí)驗(yàn)儀器最佳化的需要減到最低。
關(guān)鍵詞：輥壓，模型方法，有限元模型
1 介紹
概念上的簡(jiǎn)單和低的操作費(fèi)用使輥壓成為一個(gè)非常流行的壓力結(jié)塊的方法。輥動(dòng)壓實(shí)技術(shù)被用于礦產(chǎn)、冶金的、和化學(xué)的、食物和制藥產(chǎn)業(yè)的很多材料中。能有粒子大小擴(kuò)大的若干理由最重要的是改善物質(zhì)的儲(chǔ)藏，操作進(jìn)給或混合特性。在加熱操作方面，它也能改善熔化的效率，弄干或燃燒。
使緊密接合的輥壓操作是成功的，當(dāng)它按照協(xié)定以規(guī)則的和所需機(jī)械（或其它特性）以特定的生產(chǎn)率和單位費(fèi)用需要了機(jī)械的（或其它的）特性。它依賴于粉末的適當(dāng) 相配性質(zhì)；以及一起處理的設(shè)計(jì)和操作參數(shù)。
主要的進(jìn)給材料的性質(zhì)被認(rèn)為是應(yīng)變關(guān)系和磨擦系數(shù)作為一個(gè)粉狀密度的功能（或應(yīng)力能）重要的設(shè)計(jì)因素將會(huì)是：進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，輥壓直徑和輥壓的幾何表面。主要的操作參數(shù)將被設(shè)置的是：輥壓速度、輥壓縫隙、輥壓轉(zhuǎn)力矩、輥壓力量、送料和除氣裝置的情況。
現(xiàn)在的工業(yè)壓實(shí)和固化的操作主要是基于反應(yīng)試驗(yàn)的技術(shù)。使用一個(gè)如此方式達(dá)成最適宜的程序的表現(xiàn)是可能的，不過它造成操作費(fèi)用和時(shí)間的增加，尤其以比較高的體會(huì)材料和要求比較多的質(zhì)量需求。
其它可能的方式是使用數(shù)學(xué)的模型提供必需的數(shù)據(jù)給適當(dāng)?shù)膬x器和程序設(shè)計(jì)。盡管它明顯顯得簡(jiǎn)單，在壓力機(jī)械中粉末壓實(shí)展現(xiàn)一些行為和不充分地從分析的視野被了解的交互作用。將會(huì)允許粉末壓實(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)字模擬并且允許這些結(jié)果的適當(dāng)使看得見的數(shù)學(xué)模型能透過程序允許程序工程師得到比較好的理解，從而對(duì)它有比較好的設(shè)計(jì)和控制。
這一論文的目的是根據(jù)預(yù)測(cè)基本程序變數(shù)的過程效率和準(zhǔn)確性檢討現(xiàn)有的模型而且比較他們。只在三個(gè)在最近幾十年被發(fā)展的模型而且想最好地被適合因?yàn)樵谳亯浩陂g預(yù)測(cè)粒狀材料的機(jī)械行為被考慮。
2 在輥壓機(jī)中的壓實(shí)輥壓模型
2．1 J.R 約翰遜提出的模型
在19世紀(jì)60年代中期發(fā)展，它是第一個(gè)合成物允許預(yù)測(cè)遭受在輥輪之間的連續(xù)輥壓材料行為的模型。這種材料被假設(shè)成是各同向性、摩擦力、前后一貫性以及凝聚性，這種材料服從有效的生產(chǎn)量功能。
在咬入?yún)^(qū)域上面的壓力分配被決定基于連續(xù)的平面應(yīng)力的畸變假設(shè)沿著輥壓表面的滑動(dòng)。下列輸入數(shù)據(jù)是需要的：內(nèi)在摩擦的有效角度和內(nèi)壁摩擦的角度。兩者都能被決定使用一個(gè)杰耐克的實(shí)驗(yàn)裝置。
在咬入?yún)^(qū)域中，一個(gè)非常單一化的物質(zhì)模型被應(yīng)用它被假設(shè)是在咬入?yún)^(qū)，材料和輥壓表面之間設(shè)有相對(duì)滑動(dòng)并且所有材料都處于咬入角位置的輥輪間，這些又必須進(jìn)入和輥輪結(jié)果壓力縫隙相等的寬度長(zhǎng)條之內(nèi) 被壓縮。結(jié)果，壓力通過用穿孔系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)得到的壓力----密度關(guān)系被描述。
圖1.輥壓中垂直壓力的傾斜度與角度的位置
兩個(gè)等式被表明決定咬入角度，正如圖1所表明的一樣。第一個(gè)，以實(shí)線表現(xiàn)為X方向描述壓力傾斜度，假設(shè)滑動(dòng)沿著輥輪表現(xiàn)發(fā)生的。當(dāng)滑動(dòng)使壓實(shí)的材料和輥輪之間不發(fā)生的時(shí)候，傾斜度表現(xiàn)為第二個(gè)曲線，用圖1中的虛線所表示，基于在參考文獻(xiàn)[2]中的調(diào)查，它確立出兩個(gè)曲線的交點(diǎn)處的即為咬入角。真實(shí)壓力的傾斜度高于時(shí)以實(shí)線給出，從角到輥輪的中心軸線以虛線表示。
這一個(gè)模型是非常有用的，為決定以重力為送料的輥壓中的咬入角度。當(dāng)適用于大的直徑（超過500毫米）的平滑輥輪被用的情形時(shí)候，它給出了適合的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，當(dāng)孔侵入輥輪表面的時(shí)候，相差是非常高的，單一化假定的結(jié)果，由于輥輪孔的存在，輥輪直徑被削減了。
在預(yù)測(cè)操作像輥壓力量和輥壓轉(zhuǎn)力矩的參數(shù)基本價(jià)值的情況下，協(xié)議適度地對(duì)粒狀的材料表明對(duì)輥輪表面和壓縮性常數(shù)的中間和高摩擦系數(shù)，相差的計(jì)算之間而且測(cè)量值是比較大的（有時(shí)超過50%），當(dāng)較高的壓實(shí)壓力（超過100MPa）是被應(yīng)用的，而且材料是非常易壓縮的。
盡管它的限制，應(yīng)該指出它是允許工程師分析在基本的程序變數(shù)和粒狀的材料特性之間的相互關(guān)系的第一個(gè)模型。它強(qiáng)調(diào)缺乏了解壓實(shí)機(jī)可能導(dǎo)致程序和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的設(shè)計(jì)，這些設(shè)計(jì)將不能生產(chǎn)出所需特性的產(chǎn)品。
當(dāng)粉末模型行為在咬入?yún)^(qū)域中負(fù)責(zé)有真正的系統(tǒng)相差的時(shí)候，考慮單一化制造即是一個(gè)平板方法的模型技術(shù)被評(píng)估。
2. 2 基于平板法咬入角的分析
模型的這一個(gè)方法廣泛地用來預(yù)測(cè)壓力分配和輥壓在金屬輥壓中單獨(dú)的輥壓力。當(dāng)他們通過輥輪時(shí)，類似于約翰遜的模型，平面區(qū)段被假定保持平面被首先用于金屬粉末輥壓的分析。然而，生產(chǎn)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于完全密集的金屬被用于那些最初的研究。
在下面呈現(xiàn)的分析中，為了進(jìn)一步發(fā)展材料模型被Kuhn和Downey提出的金屬粉末生產(chǎn)量標(biāo)準(zhǔn)的觀念采納了。
在輥輪下面的變形區(qū)被區(qū)分為如圖2所示的梯形平板。在平板上的力量平衡為X方向造成平衡相等而且被表示成：
在等式（1）中摩擦力被表示成：
哪里：1（p）是摩擦系數(shù)如一個(gè)在環(huán)形摩擦裝置中被決定的正常的壓力功能，參考文獻(xiàn)中介紹。
圖2.輥壓咬入?yún)^(qū)元素的臨界壓力
先前提到了材料模型，以及假設(shè)在x、y方向的理論臨時(shí)壓力，下列的等式被獲得：
哪里：rp=p,m(p)=塑性的“蒲松氏比”，Y（p）=產(chǎn)生作為一個(gè)函數(shù)密度的壓力。m(p)和Y（p）的函數(shù)在特別的工具一鋼模中被運(yùn)行的壓縮測(cè)試被決定。等式的函數(shù)形如（4），表現(xiàn)壓力和相等的壓力頰比較的是一個(gè)對(duì)稱的橢圓。
咬入角度的數(shù)值從實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)和最初的壓力條件和假定的密度，中性平面位置也是決定于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從壓縮測(cè)試數(shù)據(jù)中每一步所計(jì)算的壓實(shí)物質(zhì)的密度被確定。
在進(jìn)入壓力區(qū)的假設(shè)條件下，計(jì)算過程是重復(fù)的，直到使板的集中壓實(shí)密度被達(dá)到。慣用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)量咬入角的值，而且和輸出密度的被迫相配將模型的預(yù)言性能力減到最少。然而，這樣與實(shí)驗(yàn)式的觀察相適合的輥輪壓力和轉(zhuǎn)力矩能被達(dá)成。在一項(xiàng)相似的平板分析中[7，8]除了中性角的用法按某一角度轉(zhuǎn)動(dòng)之外當(dāng)對(duì)模型輸入?yún)?shù)。一特別形式的摩擦系數(shù)被采用，以使它的中性角度變?yōu)榱恪槿绱说募俣]有實(shí)際的動(dòng)機(jī)。Shima 和Yamada]也已經(jīng)出版了一個(gè)估計(jì)粉狀旋轉(zhuǎn)的速度 ，應(yīng)變和壓力區(qū)域的能量減到最小限度的方法，由另一個(gè)平板方法的類似假
定（平面段保持平面而且嚙合角度被假定成對(duì)于問題的給定輸入）。
圖3.輥壓過程中輥距的計(jì)算和試驗(yàn)記錄值的比較
通過有指導(dǎo)的壓力實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)室里用直徑305毫米輥輪的壓具使模型的有效性重新評(píng)估。整個(gè)橋的應(yīng)變和12.4毫米的直徑轉(zhuǎn)向器的橫隔板作為在輥輪表面方面的壓力記錄。壓具也是裝備一個(gè)壓力轉(zhuǎn)換器以使記錄關(guān)于壓力曲線決定輥輪中心的位置線是可能的。
一個(gè)三輥輪的的壓力分配作為一個(gè)計(jì)算結(jié)果的例子，以及實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)值在圖3 中表明。
圖3 （A），對(duì)于褐煤的壓實(shí)是非常吻合的。對(duì)于氯化鈉，較大的差異可以用壓力轉(zhuǎn)換器記錄的材料的滑動(dòng)摩擦行為來解釋（看圖3 B中的壓力曲線的拐點(diǎn)）。
圖3表明了用實(shí)驗(yàn)方法得到的兩種情況的最佳吻合。七種不同的粒狀在那些研究期間被分析從最初的地方這一個(gè)區(qū)段決定被提到的物質(zhì)模型的有效性。一般的結(jié)論是由于一個(gè)真正的系統(tǒng)全部的相差是明顯的，而不是一致（在五種情況中計(jì)算值較實(shí)驗(yàn)記錄值大，然而有另外 兩種情況中，他們又能是比較小的）。
就如它被表明的，模型到現(xiàn)在為止呈現(xiàn)提供唯一的有限制的關(guān)于壓力分配和輥壓的變形。為了要產(chǎn)生一個(gè)完整的信息在壓力類型上，以及材料通過輥壓是需要先進(jìn)的有限元模型的。如此的數(shù)據(jù)時(shí)常是必需準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)而且控制壓實(shí)的產(chǎn)品的性能。
2. 3 輥壓過程的有限元素分析
以有限元為基礎(chǔ)的模型最近已經(jīng)用來分析在壓實(shí)過程中粉末的成型和壓力的均衡性。在這一個(gè)區(qū)段中，有限的元素技術(shù)的使用分析粉的壓實(shí)在液壓中被討論，包括有限的元素模型，輸入數(shù)據(jù)（幾何學(xué)，材料和摩擦模型的載入）和結(jié)果的簡(jiǎn)短描述。
兩個(gè)空間模型對(duì)于輥壓過程以及商業(yè)化的ABAQUS有限元素密碼得到民展。一個(gè)100毫米的直徑的輥輪被表現(xiàn)成堅(jiān)硬的元素，然而給粉的物質(zhì)網(wǎng)孔和減少的整合（CPE4R）的80*12平面——應(yīng)變的連續(xù)性被包含。輥輪和網(wǎng)孔物質(zhì)的位置被規(guī)定成2mm的的縫隙高度，網(wǎng)孔物質(zhì)的進(jìn)入角被定為大約18度。
一個(gè)與壓力大小有關(guān)的可塑性模型（改良的模型）為粉末作為構(gòu)成的模型。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的獨(dú)立率的模型以一系列的機(jī)械測(cè)試為基礎(chǔ)。正好相反的壓實(shí)、簡(jiǎn)單的壓實(shí)、以及在鋼模中的壓實(shí)在相對(duì)密度（RD）為0.73、0.89和0.93的微晶纖維素產(chǎn)生的表面常用，在圖4 中給出的類似的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?
生產(chǎn)表面被比作兩個(gè)區(qū)域：（1）與流動(dòng)規(guī)則相關(guān)的端區(qū)被假設(shè)（2）Drucker——Prager表述不到的表面被假設(shè)是與流動(dòng)規(guī)則無關(guān)的。一條硬性的規(guī)則也被用于端區(qū)的位置以測(cè)定體積的塑料應(yīng)變的民展直接與相對(duì)密度有關(guān)。盡管結(jié)果用比較的密度指出結(jié)合和粉末增加的力量，但是它被模擬成簡(jiǎn)單的假設(shè)的結(jié)果是零。內(nèi)在的摩擦力角度被估計(jì)成65度，這是以測(cè)量為基礎(chǔ)的圖形的頂端和產(chǎn)生的壓力被估計(jì)基于有聯(lián)合流程和一鋼模的理想硬的假定壓實(shí)的分析。在進(jìn)入初始階段相對(duì)密度為0.29。常用模型Drucker——Prager/cap用法是在對(duì)稱橢圓的用法上的進(jìn)步而且生產(chǎn)量被用于早先的平板方法的現(xiàn)場(chǎng)。后者過高的估計(jì)了材料的輥壓力，當(dāng)剪切是應(yīng)變中占優(yōu)勢(shì)模態(tài)的時(shí)候。在一項(xiàng)多孔鋁的輥動(dòng)碟子的較早FEM研究中，一個(gè)對(duì)稱的橢圓生產(chǎn)量場(chǎng)被采用表現(xiàn)為高密度（>95%）多孔的金屬行為。
圖4.改良過的Drucker-Prager/cap所產(chǎn)生的表面適合于在模擬中的粉的模型（相對(duì)密度（RD）0.73，0.89和0.93）
表1類似的結(jié)果
基于寬度方向上的一個(gè)單位長(zhǎng)度，即1mm.
輥輪材料的摩擦被假定按照庫(kù)侖摩擦定律用持續(xù)的摩擦力系數(shù)。進(jìn)料系統(tǒng)的影響顯現(xiàn)了出來 ，通過連續(xù)不斷的送料拉力被用到了網(wǎng)孔材料的輥壓方向上。
為了在開始的暗示拉格朗日函數(shù)模擬方面被觀察的嚴(yán)格的網(wǎng)孔扭曲發(fā)表論文，拉格朗日的分析以適合的網(wǎng)孔物質(zhì)的有限元素密碼的采用，輥輪與網(wǎng)孔物質(zhì)的質(zhì)量與密度被最佳化為這個(gè)類似于靜電毀壞毀壞問題將不活潑的效果減到最少并且將計(jì)算的時(shí)間減到最少。奧伊勒流入和流出邊界被采用，模擬被引導(dǎo)，直到基于輥壓力的輥壓轉(zhuǎn)力矩的持續(xù)值被達(dá)到穩(wěn)定的條件。
模擬被引導(dǎo)評(píng)估摩擦力系數(shù)在輥輪粉末接口和進(jìn)給壓力對(duì)基本的程序變數(shù)的效果：輥壓力量，輥壓轉(zhuǎn)力矩，咬入角度和中性角度。咬入角度被定義為輥壓的角度值在輥輪表面的線速度和相關(guān)材料（沒有滑）的速度相等，如摩擦力剪切在表面顛倒方向上強(qiáng)調(diào)的角度是中性角度。在這些值與出現(xiàn)在表1中的相對(duì)密度有關(guān)。
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單位代碼 0 2
學(xué) 號(hào) 080105040
分 類 號(hào) TH6
密 級(jí)
畢業(yè)設(shè)計(jì)
文獻(xiàn)翻譯
院（系）名稱
工學(xué)院機(jī)械系
專業(yè)名稱
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)生姓名
崔佳樂
指導(dǎo)教師
穆國(guó)華
2012年 03 月 10 日
黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 III 頁
10×10旋轉(zhuǎn)溜管式生面團(tuán)自動(dòng)排放機(jī)
摘要：饅頭是人們的主食之一，然而中國(guó)饅頭生產(chǎn)的最大特點(diǎn)卻是家庭作坊。饅頭生產(chǎn)機(jī)械還是停留在手工操作的階段。這已不再適應(yīng)現(xiàn)今日趨加快的生活節(jié)奏。為解決饅頭大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的薄弱環(huán)節(jié)上的問題，采用嵌入式系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了旋轉(zhuǎn)溜管式饅頭坯自動(dòng)排放機(jī)，并進(jìn)行了智能化改造。本文介紹了此設(shè)備的工作原理和主要技術(shù)參數(shù)。其原理是：將成型好的面團(tuán)通過遠(yuǎn)紅外傳感器1落入旋轉(zhuǎn)溜管,則傳感器發(fā)信號(hào)給控制器,控制器發(fā)控制信號(hào)使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一定角度,向下一孔落料。面團(tuán)通過旋轉(zhuǎn)溜管并沿著分配上指定的導(dǎo)向溜管落入托盤,按直線排列成行。當(dāng)排完第一行后，下一排的第一個(gè)面團(tuán)通過傳感器時(shí)，控制器附加發(fā)出一個(gè)控制信號(hào)使離合器吸合，而讓送進(jìn)機(jī)構(gòu)帶著托盤向前運(yùn)行，當(dāng)走一列距時(shí),光電傳感器2發(fā)信號(hào)使離合器段開，此時(shí)開始排放下一排。希望此次設(shè)計(jì)能提供一個(gè)食品機(jī)械自動(dòng)化改造的成功實(shí)例。
關(guān)鍵詞：自動(dòng)排放，自動(dòng)控制，旋轉(zhuǎn)溜管，面團(tuán)，排放
Automatic Discharge of 10 × 10 Rotary Slip Tube Raw Dough
Author:Cui Jia Le
Tutor:Mu Guo Hua
Abstract
The bread is one of the staple food of the people, however, the most prominent feature of Chinese steamed bread production is the family workshops. Bread production machinery remain in the stage of manual operations. This is no longer adapted to today's increasingly accelerated pace of life。To solve the problem on the weak link of the large-scale industrial production of bread, embedded systems development experience, design a rotating slip tube bread blanks automatically discharge machine, and intelligent transformation. This article describes the working principle of this device and main technical parameters. The principle is: forming a good dough by far-infrared sensors fall into the rotary slide tube, the sensor signal to the controller, the controller control signals for the stepper motor to rotate a certain angle, down a hole blanking. Dough slide by rotating the tube along the orientation specified in the distribution of slip tube to fall into the tray, arranged in rows by a straight line.
When drained, the first line of the next row of the first dough through the sensor, additional controller to send a control signal so that the clutch pull, and sent to institutions run forward with the tray, walk a distance, the photoelectric sensorsignal clutch segment open, then discharged the next row. Hope that this design can provide successful examples of a food machinery automation transformation.
Keywords: auto emissions, automatic control, rotating slide tube, dough, emissions
目錄
1、緒論 1
1.1課題背景及目的 1
1.3自動(dòng)排放機(jī)工藝及設(shè)備的設(shè)計(jì)要求 2
1.4自動(dòng)排放機(jī)的設(shè)計(jì)要求 3
1.5方案論證 3
2、旋轉(zhuǎn)溜管式生面團(tuán)自動(dòng)排放機(jī)設(shè)計(jì) 5
2.1旋轉(zhuǎn)溜管式生面團(tuán)自動(dòng)排放機(jī)基本形式 5
2.2設(shè)計(jì)參數(shù)分析 8
3、機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 11
3.1旋轉(zhuǎn)溜管的設(shè)計(jì) 11
3.2送進(jìn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 11
3.2.1鏈條的型號(hào)及尺寸 11
3.2.2鏈條附件尺寸K1 12
3.3送進(jìn)機(jī)構(gòu)鏈的計(jì)算 13
3.3.1鏈輪轉(zhuǎn)速的分析 13
3.3.2計(jì)算功率選取電機(jī) 13
3.3.3鏈輪齒形 14
3.3.4離合器的選取 15
4、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 17
4.1鏈傳動(dòng)特點(diǎn) 17
4.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)計(jì)算 17
4.3機(jī)架的設(shè)計(jì) 20
5、輕型輸送機(jī)的設(shè)計(jì) 22
結(jié)論 23
致謝 24
參考文獻(xiàn) 25
黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 25 頁
1緒論
1.1 課題背景及目的
在中國(guó)，我們都是以米和面作為主食的，而饅頭是面食中的主要食品。而在北方，更是人們?nèi)粘ｋx不開的一種面食。
在人們的生活中，饅頭一直以傳統(tǒng)的方式手工加工制作，產(chǎn)量低、能耗多、勞動(dòng)強(qiáng)度大，產(chǎn)品的質(zhì)量、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和衛(wèi)生狀況都難盡人意。但在工作節(jié)奏和生活節(jié)奏日益加快的今天，更多的人們都不自己在家做饅頭，而是去超市購(gòu)買。所以這種家庭手工的制作方式已滿足不了人們的需求，機(jī)械化的各種面食加工設(shè)備如饅頭機(jī)也就應(yīng)運(yùn)而生。
在普通百姓眼中手工做饅頭是件很簡(jiǎn)單的事情，但事實(shí)上要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，并且大量的生產(chǎn)是件很難的事，要考慮很多的方面。例如，面粉品質(zhì)對(duì)饅頭的影響、發(fā)酵菌種以及發(fā)酵工藝、饅頭的柔軟度的保持、何種工藝流程適合于工業(yè)化生產(chǎn)等問題，在饅頭自動(dòng)化生產(chǎn)中都必須考慮的。
隨著工業(yè)化和社會(huì)化的發(fā)展，家庭作坊必將也必須被淘汰。食品生產(chǎn)的機(jī)械化和工業(yè)化的推廣以及食品工藝的自動(dòng)化、智能化都是急需解決的重大問題。在中國(guó)，饅頭的歷史已經(jīng)有數(shù)千年了，但饅頭的生產(chǎn)一直停留在家庭生產(chǎn)或作坊式生產(chǎn)的水平，產(chǎn)量較低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、耗能多、產(chǎn)品衛(wèi)生難以保證。在七十年代中后期，一些西方發(fā)達(dá)國(guó)家如，美國(guó)、加拿大等國(guó)家發(fā)現(xiàn)了我國(guó)饅頭生產(chǎn)的這個(gè)巨大商機(jī)，并成立科研小組開始研究我國(guó)饅頭的生產(chǎn)技術(shù)問題，并多次要求與中國(guó)進(jìn)行技術(shù)和生意上的合作。八十年代初到九十年代中期，我國(guó)也開始重視饅頭自動(dòng)化生產(chǎn)的。在八十年代中期，國(guó)家經(jīng)委、商業(yè)部下達(dá)“饅頭連續(xù)化生產(chǎn)線工藝及設(shè)備的研究”研究課題。從此我們學(xué)校糧食學(xué)院就開始組織了有關(guān)技術(shù)研究人員開始進(jìn)行饅頭工業(yè)化的探索。先后試制出了饅頭自動(dòng)生產(chǎn)線和MTX-250型饅頭自動(dòng)生產(chǎn)線，在1986年和1991年通過了國(guó)家級(jí)的技術(shù)鑒定，其生產(chǎn)線自動(dòng)化程度較高，是我國(guó)饅頭工業(yè)化生產(chǎn)的最初思路。之后也有人提出了很多的方案，但所有類型的生產(chǎn)線都由于設(shè)備投資較大，自動(dòng)控制性能存在缺陷，以及工藝技術(shù)的不配套，使自動(dòng)生產(chǎn)線的推廣受到了限制。
在中國(guó)，饅頭不同與西方國(guó)家的面包、漢堡、三明志等食品，饅頭的利潤(rùn)很低。因此饅頭生產(chǎn)的成本不能太高，否則就要虧本為此，科技工作者根據(jù)我國(guó)饅頭市場(chǎng)的實(shí)際情況，研究出了組合式饅頭工業(yè)化生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線中，和面、成型由機(jī)械完成，醒發(fā)和汽蒸在蒸車上進(jìn)行，采用不銹鋼蒸柜為蒸制容器，由鍋爐提供蒸汽。饅頭從純手工生產(chǎn)，發(fā)展到了半自動(dòng)化的階段。面粉是饅頭的主要原料，隨著我國(guó)面粉企業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)我國(guó)的糧食機(jī)械行業(yè)的發(fā)展提出了更高的要求，也給我國(guó)糧機(jī)行業(yè)的發(fā)展帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn),糧食機(jī)械的發(fā)展一定要適應(yīng)面粉企業(yè)的發(fā)展。這對(duì)于我們的饅頭全自動(dòng)生產(chǎn)線的研發(fā)更是一種挑戰(zhàn)。
1.2 本課題的主要研究?jī)?nèi)容
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我要改變傳統(tǒng)的饅頭手工加工制作方法，改變手工做法中的加工慢，效率低，等等。使饅頭加工連續(xù)化、自動(dòng)化和工業(yè)化，不斷滿足現(xiàn)代社會(huì)的需求，同時(shí)對(duì)于我也是一個(gè)重大的挑戰(zhàn)，使我重新認(rèn)識(shí)饅頭的加工制作。隨著社會(huì)現(xiàn)代化程度的不斷提高，這種改變也是迫在眉睫。
目前，饅頭的生產(chǎn)工序，從和面、成型、醒發(fā)、汽蒸等都在逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。在自動(dòng)化生產(chǎn)饅頭時(shí)，通常是利用饅頭成型機(jī)械制作出饅頭胚，再將多個(gè)饅頭胚擺放整齊然后放入蒸屜中蒸熟。但在實(shí)際生產(chǎn)中，由于饅頭胚不易通過機(jī)器排放整齊，故常見的操作方式為手工排放后再放入蒸屜中。但是，手工排放方式既耗費(fèi)人工，生產(chǎn)效率又低，且因工人直接用手接觸饅頭胚而帶來了不衛(wèi)生的隱患，有可能造成疾病的傳播。但饅頭胚成規(guī)模地排放所需的手工成分實(shí)在太多，耗時(shí)耗力，提高了成本，限制了饅頭生產(chǎn)的產(chǎn)量和質(zhì)量。因此，有必要提供一種專用于饅頭的自動(dòng)排放機(jī)。
1.3 自動(dòng)排放機(jī)工藝及設(shè)備的設(shè)計(jì)要求
排放是饅頭生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，一是要解決勞動(dòng)強(qiáng)度大的問題，二是確保產(chǎn)品衛(wèi)生。三是自動(dòng)排列準(zhǔn)確。
針對(duì)此次設(shè)計(jì)的自動(dòng)排放機(jī)，為了能夠更好的使饅頭的加工更自動(dòng)化，更便捷，同時(shí)更能方便人們的加工使用，所以設(shè)計(jì)的基本要求是：
（1）設(shè)計(jì)10x10生面團(tuán)排放機(jī)（生面團(tuán)行距80mm，列距80mm）
（2）采用輕型帶式輸送機(jī)。
即采用輕型帶式輸送機(jī)將加工制作好的饅頭送到排放口，通過排放設(shè)備，將饅頭擺放成10排，10列，且每排每列的間距都是80mm。所要達(dá)到的工藝要求就是垂直落料，直線排出，這樣便大大提高的饅頭加工的時(shí)間，使饅頭加工的自動(dòng)化程度加強(qiáng)。
1.4 自動(dòng)排放機(jī)的設(shè)計(jì)要求
1、設(shè)計(jì)一臺(tái)饅頭自動(dòng)排放機(jī)，解決以前由人工完成的排放操作，減緩工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。
2、自動(dòng)排放機(jī)要求能和每分鐘200個(gè)饅頭以下的各種饅頭成型機(jī)相配套使用，即排放速度和時(shí)間是可調(diào)的。
3、因?yàn)槊啃兄幌夼欧?0個(gè)饅頭，每列限排放10個(gè)饅頭，且饅頭之間的間距均為80mm。
4、要求饅頭排放位置準(zhǔn)確可靠，不存在累積誤差。
5、設(shè)計(jì)一個(gè)在饅頭成型機(jī)和排放機(jī)之間完成饅頭輸送的輕型輸送帶，且能適應(yīng)于不同的高度的饅頭成型機(jī)和排放機(jī)的要求，即要求輸送機(jī)的高度是可以無級(jí)調(diào)節(jié)的。
6、由于食用和健康方面的要求，所以要求相應(yīng)設(shè)備的衛(wèi)生清潔，避免污染和生銹。
1.5 方案論證
對(duì)于饅頭的排放設(shè)計(jì)，我經(jīng)過上網(wǎng)查詢，圖書館尋找資料等各種途徑了解到各式各樣的排放設(shè)計(jì)。目前饅頭自動(dòng)排放機(jī)大概有3種形式，第一種利用皮帶傳動(dòng)和托盤運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)饅頭的排放；第二種是推板式生面團(tuán)自動(dòng)排放機(jī)；第三種是旋轉(zhuǎn)溜管式生面團(tuán)自動(dòng)排放機(jī)。
方案一 利用皮帶傳動(dòng)和托盤運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)饅頭的排放
該排放設(shè)備由皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，托盤送給機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)和機(jī)架組成。
工作原理：皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主運(yùn)動(dòng)是皮帶傳動(dòng)，由調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)．輔助運(yùn)動(dòng)是皮帶末端部的滑塊在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)皮帶出口端作直線問歇運(yùn)動(dòng)，輸送帶在驅(qū)動(dòng)裝置作用下朝著一個(gè)方向勻速運(yùn)動(dòng)，出口端則由一個(gè)活動(dòng)刀口支撐使皮帶作伸縮動(dòng)作，每個(gè)面坯在預(yù)定的位置落到盤中后，每一個(gè)位置上的光電開關(guān)都會(huì)給控制器發(fā)出信號(hào)．當(dāng)面坯落到托盤中時(shí)，皮帶輸送機(jī)構(gòu)即完成了第一排10個(gè)面坯的擺放．之后，托盤前進(jìn)80 mm后停止，皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)又重復(fù)上面的擺放動(dòng)作和過程，擺放第二排面坯，如此循環(huán)，進(jìn)行間歇式擺放連續(xù)化作業(yè)。
方案二 旋轉(zhuǎn)推板式自動(dòng)排放機(jī)
將成型后的生面團(tuán)，由輸送帶按一定間距輸送到排放機(jī)上。排放機(jī)上部設(shè)有一旋轉(zhuǎn)的撥板。撥板的旋轉(zhuǎn)方向與輸送帶運(yùn)動(dòng)方向相垂直，每當(dāng)輸送帶上通過一定數(shù)量的饅頭時(shí)，撥板運(yùn)動(dòng)一次，將定數(shù)量的饅頭撥入輸送帶下設(shè)的定位器中，利用饅頭的白然落差和出料口的布置，使定數(shù)量的饅頭按一定間隙整齊地排列在托盤或主輸送帶上，進(jìn)入下一道工序。撥板撥下的饅頭數(shù)量是根據(jù)生產(chǎn)線上的產(chǎn)量來設(shè)定。為了使撥板動(dòng)作與輸送帶速度完全同步，兩者必須用一個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)來連接【8】。
方案三 旋轉(zhuǎn)溜管式自動(dòng)排放機(jī)
這種排放機(jī)的排放原理是利用饅頭的自重，通過一個(gè)間歇旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向器，將生面坯導(dǎo)入固定的定位裝置中，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排列動(dòng)作。
該 機(jī)主要由導(dǎo)向器、固定定位裝置和主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三部分構(gòu)成。當(dāng)饅頭由成型機(jī)成型后，通過傳送帶提升送入導(dǎo)向器的落料口，導(dǎo)向器是會(huì)靈活旋轉(zhuǎn)的滾道，一是控制饅頭滾動(dòng)下落，二是準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)某個(gè)角度的轉(zhuǎn)動(dòng)，確保其出口與定位裝置上平面圓周排布的孔相對(duì)接。固定的定位裝置作用則必是將面坯實(shí)現(xiàn)位置轉(zhuǎn)變，達(dá)到排放。排列后的面坯落入托盤或輸送帶上，向前運(yùn)行進(jìn)入后一工序【6】?！?
2旋轉(zhuǎn)溜管式生面團(tuán)自動(dòng)排放機(jī)設(shè)計(jì)
2．1旋轉(zhuǎn)溜管式生面團(tuán)自動(dòng)排放機(jī)基本形式
本設(shè)計(jì)是將做好的生面團(tuán)通過傳送帶輸送到投料口，然后利用饅頭本身的自重，通過旋轉(zhuǎn)溜管和導(dǎo)向溜管，使其自動(dòng)排放到事先放置好的托盤上。然后再通過主輸送帶將托盤送到下一環(huán)節(jié)。大體上如圖2-1所示：
圖2-1.溜管式自動(dòng)排放示意圖
排放機(jī)的設(shè)計(jì)原理
這種排放機(jī)的排放原理是利用饅頭的自重，通過一個(gè)間歇旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向器，將生面坯導(dǎo)入固定的定位裝置中，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排列動(dòng)作。
本次設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)管溜式自動(dòng)排放機(jī)的基本形式，它主要由旋轉(zhuǎn)溜管，分配盤(上面裝有10個(gè)導(dǎo)向溜管)；送進(jìn)機(jī)構(gòu)(由鏈輪，鏈條，電磁離合器，電機(jī)，減速器等構(gòu)成)；步進(jìn)電機(jī)，控制器，光電傳感器等組成。如圖2-2所示：
圖2-2 旋轉(zhuǎn)溜管式生面團(tuán)自動(dòng)排放機(jī)的基本形式
要實(shí)現(xiàn)生面團(tuán)自動(dòng)排放成所要求的擺放（10×10），需利用旋轉(zhuǎn)溜管和導(dǎo)向溜管，從而使生面團(tuán)的排放達(dá)到預(yù)期的要求，這就需要利用步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)溜管的轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)需要的擺放（10×10），在導(dǎo)向圓盤上設(shè)置10個(gè)導(dǎo)向溜管的空，使其均勻分布在導(dǎo)向圓盤上，通過步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)，使生面團(tuán)通過落料口后按次序的落入的導(dǎo)向溜管內(nèi)，從而使生面團(tuán)自動(dòng)排放到托盤上。
因?yàn)檫@種排放設(shè)計(jì)是利用饅頭的自重，所以對(duì)生面團(tuán)經(jīng)過落料口也必須精心設(shè)計(jì)，以免生面團(tuán)都落入到同一導(dǎo)向溜管內(nèi)，從而達(dá)不到設(shè)計(jì)的要求。所以在落料口處設(shè)計(jì)一個(gè)光電傳感器1（如圖2-1），每當(dāng)一個(gè)生面團(tuán)經(jīng)過傳感器1時(shí)，便將信號(hào)傳送給步進(jìn)電機(jī)，使其發(fā)生一次動(dòng)作。同時(shí)這也是在導(dǎo)向圓盤這里為什么要選擇步進(jìn)電機(jī)的原因，步進(jìn)電機(jī)和普通電動(dòng)機(jī)不同之處是步進(jìn)電機(jī)接受脈沖信號(hào)的控制，步進(jìn)電機(jī)和普通電機(jī)的區(qū)別主要就在于其脈沖驅(qū)動(dòng)的形式，正是這個(gè)特點(diǎn)，步進(jìn)電機(jī)可以和現(xiàn)代的數(shù)字控制技術(shù)相結(jié)合。根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，所以采用步進(jìn)電機(jī)和光電傳感器配合，更能實(shí)現(xiàn)其的自動(dòng)化控制，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
經(jīng)過設(shè)計(jì)分析，該排放機(jī)主要可由導(dǎo)向器、固定定位裝置和主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三部分構(gòu)成（如圖2-2）。當(dāng)饅頭由成型機(jī)成型后，通過傳送帶提升送入導(dǎo)向器的落料口，導(dǎo)向器是會(huì)靈活旋轉(zhuǎn)的滾道，一是控制饅頭滾動(dòng)下落，二是準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)某個(gè)角度的轉(zhuǎn)動(dòng)，確保其出口與定位裝置上平面圓周排布的孔相對(duì)接。固定的定位裝置作用則必是將面坯實(shí)現(xiàn)位置轉(zhuǎn)變，達(dá)到排放。排列后的面坯落入托盤或輸送帶上，向前運(yùn)行進(jìn)入后一工序。
此外，對(duì)托盤上生面團(tuán)的擺放也需要控制，按照排放要求（10×10），生面團(tuán)之間的行距80mm，列距80mm，這可以通過導(dǎo)向溜管控制。當(dāng)每一列擺放完10時(shí)，這就要求托盤向前行進(jìn)一個(gè)單位的距離，以便下一列的排放，這時(shí)就需要采用電磁離合器控制和另外一個(gè)光電傳感器聯(lián)合控制，以實(shí)現(xiàn)此要求【13】。
電磁離合器與別的離合器的最大區(qū)別就是電磁離合器靠線圈的通斷電來控制離合器的接合與分離。
按照此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求：生面團(tuán)在托盤排列的行距80 m m、列距80mm。每排10個(gè)，即10×10的設(shè)計(jì)。它的工作過程是：將做好的生面團(tuán)經(jīng)過提升機(jī)的輸送帶傳送到投料口，當(dāng)生面團(tuán)經(jīng)過遠(yuǎn)紅外光電傳感器1時(shí)，傳感器向控制器發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，控制器以規(guī)定的頻率向步進(jìn)電機(jī)發(fā)送一組脈沖信號(hào)，從而使步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)溜管轉(zhuǎn)36度，從而使生面團(tuán)通過旋轉(zhuǎn)溜管并沿著分配盤上指定的導(dǎo)向溜管落入托盤。由于導(dǎo)向溜管在出口處排列成直線，且間距為80 mm，那么生面團(tuán)也將在托盤上排列成直線，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。當(dāng)?shù)?1個(gè)生面團(tuán)通過光電傳感器1時(shí)，控制器將附加發(fā)出一個(gè)控制信號(hào)，使電磁離合器吸合，以使送進(jìn)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)托盤向前運(yùn)動(dòng)，當(dāng)電磁行走80mm時(shí)，光電傳感器2發(fā)出信號(hào)，使電磁電磁離合器斷電，松開，送進(jìn)機(jī)構(gòu)停止運(yùn)行。此時(shí)提升機(jī)開始接著向投料口輸送生面團(tuán)，排放第2排生面團(tuán)【9】。
其系統(tǒng)控制簡(jiǎn)圖見圖2-3。
圖2-3 系統(tǒng)控制簡(jiǎn)圖
2.2 設(shè)計(jì)參數(shù)分析
排放機(jī)主要有以下幾個(gè)技術(shù)參數(shù)組成：1、旋轉(zhuǎn)溜管；2、生面團(tuán)下落時(shí)間；3、生面團(tuán)行距。
1、旋轉(zhuǎn)溜管：旋轉(zhuǎn)溜管是本機(jī)的關(guān)鍵部件，它由步進(jìn)電機(jī)直接帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，每分鐘要求它啟，停60次，甚至120次，每次要轉(zhuǎn)動(dòng)固定的角度，每次轉(zhuǎn)動(dòng)過程要在0．1 s內(nèi)，甚至更短的時(shí)間完成。這就要求步進(jìn)電機(jī)的技術(shù)性能滿足這個(gè)工作狀況。我們采用國(guó)產(chǎn)步進(jìn)電機(jī)，型號(hào)是90BF3—3，其有關(guān)技術(shù)參數(shù)如下：
步進(jìn)電機(jī)型號(hào)：90BF3—3
空載起動(dòng)頻率： 1 500脈沖／s
額定負(fù)載起動(dòng)頻率： 1 20O脈沖／s
步距角：q=1．5度／脈沖
控制器收到光電傳感器1送來的信號(hào)后，即向步進(jìn)電機(jī)發(fā)送加個(gè)脈沖信號(hào)，使旋轉(zhuǎn)溜管轉(zhuǎn)動(dòng)36度，其所用時(shí)間t=0.02s所用時(shí)間幾乎可以忽略不計(jì)，但是在初次試車時(shí)，發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)溜管在啟動(dòng)，停止時(shí)振動(dòng)極大，甚至發(fā)生步進(jìn)電機(jī)丟步。經(jīng)分析，造成這些不正常情況的原因是啟動(dòng)，停止時(shí)加速度極大且旋轉(zhuǎn)溜管質(zhì)心偏離回轉(zhuǎn)中心(增加了慣性矩)。我們采取了如下改進(jìn)措施；
a. 降低起動(dòng)脈沖頻率通過調(diào)諧控制器，使脈沖頻率在保證每次轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間為0．1 s時(shí)取最低值；
b．盡量減輕旋轉(zhuǎn)溜管的重量，從而減少其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
通過以上改進(jìn)后，旋轉(zhuǎn)溜管運(yùn)行的非常穩(wěn)定。
2、生面團(tuán)下落時(shí)間：生面在離開提升輸送帶后，落人旋轉(zhuǎn)溜管。再通過導(dǎo)向溜管、最后落入托盤。在這個(gè)工作過程中，我們不希望看到的是旋轉(zhuǎn)溜管還沒有轉(zhuǎn)動(dòng)到位的時(shí)候，下落的生面團(tuán)已經(jīng)到達(dá)旋轉(zhuǎn)溜管的下部，這樣可能造成生面
團(tuán)不能順利進(jìn)入導(dǎo)向溜管。甚至損壞旋轉(zhuǎn)溜管。另一個(gè)可能的問題是：如兩個(gè)生面團(tuán)在提升輸送帶上挨的很近，甚至沒有問隔，這樣有可能使光電傳感器2發(fā)出的信號(hào)間隔時(shí)間小于0．1 s，甚至信號(hào)時(shí)間間隔為零，這樣有可能造成兩個(gè)生面團(tuán)落入托盤上同一個(gè)位置。
調(diào)整提升皮帶機(jī)出口與旋轉(zhuǎn)溜管入口的垂直距離H(見圖2.3)，目的是當(dāng)光電傳感器1發(fā)出信號(hào)后，經(jīng)過0.1 s。生面團(tuán)才落入旋轉(zhuǎn)溜管的入口，此刻，旋轉(zhuǎn)溜管己轉(zhuǎn)動(dòng)到。H的最佳值可按自由落體公式計(jì)算：
（2.1）
其中g(shù)取，t取0.1s。經(jīng)計(jì)算H=50mm。
通過調(diào)整高度H（H >50mm），調(diào)整光電傳感器1的安裝位置，其最理想的位置是生面團(tuán)剛脫離提升輸送帶開始下落的那一點(diǎn)。調(diào)整提升輸送機(jī)的帶速，目的是保證在任何情況下，光電傳感器1發(fā)出信號(hào)的間隔大于0.1s。通過試車，時(shí)間間隔最好在0.2s以上，這樣就能確保兩個(gè)連續(xù)生面團(tuán)不落入到托盤上同一位置。最終保證排放機(jī)適應(yīng)性能大大提高【2】。
3、生面團(tuán)行距：設(shè)計(jì)生面團(tuán)排放行距為80mm，當(dāng)控制器接收傳感器1發(fā)來的信號(hào)，通過計(jì)數(shù)，每隔10個(gè)信號(hào)就發(fā)出一個(gè)電脈沖，令電磁離合器吸合，將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳給送進(jìn)機(jī)構(gòu)。當(dāng)送進(jìn)機(jī)構(gòu)運(yùn)行帶動(dòng)控制盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，控制盤上均布著若干小孔)，控制盤上的小孔將導(dǎo)通光電傳感器2，將產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)，控制器收到這個(gè)信號(hào)后將發(fā)出指令，使電磁離合器斷開，送進(jìn)機(jī)構(gòu)運(yùn)行停止，從而完成行距的送進(jìn)【5】。如圖2-4所示。
圖2-4 進(jìn)給機(jī)構(gòu)
旋轉(zhuǎn)溜管式生面團(tuán)自動(dòng)捧放機(jī)是一種新型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，但是要應(yīng)用到生產(chǎn)線上還需做一些配套工作。我想用上旋轉(zhuǎn)溜管式生面團(tuán)自動(dòng)排放機(jī)后，饅頭生產(chǎn)的自動(dòng)化將會(huì)有很大的一次飛躍，饅頭生產(chǎn)工業(yè)化畢將代替手工制作。
3機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
3.1旋轉(zhuǎn)溜管的設(shè)計(jì)
旋轉(zhuǎn)溜管是將從輸送帶送來的饅頭實(shí)現(xiàn)有規(guī)律的圓周喂料，旋轉(zhuǎn)溜管由步進(jìn)電機(jī)控制。旋轉(zhuǎn)溜管是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排放的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。溜管是由圓筒焊接而成，還可對(duì)饅頭的下落起一定的緩沖作用，避免饅頭的較大變形。由于旋轉(zhuǎn)溜管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量較輕，所以步進(jìn)電機(jī)可以選號(hào)為：90BF3-3 。
其參數(shù)如下：
空載啟動(dòng)頻率：
額定負(fù)載起動(dòng)頻率：
步距角：
由于旋轉(zhuǎn)溜管是非標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計(jì)時(shí)遵循的原則是：面團(tuán)可以精確的落入溜管中，同時(shí)面團(tuán)可以順著溜管滑下，則溜管與垂直的夾角小于45度，面團(tuán)直徑大約30mm～40mm。則導(dǎo)料管直徑應(yīng)大于40mm,同時(shí)需要面團(tuán)精確落入導(dǎo)料管，則可選直徑為90mm。具體尺寸一圖紙為準(zhǔn)。
3.2 送進(jìn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
3.2.1鏈條的型號(hào)及尺寸
根據(jù)任務(wù)書可知，托盤尺寸為：800mm×800mm,初定兩鏈輪中心距為3500mm.
由任務(wù)書可知，需要輸送鏈來輸送托盤，根據(jù)各種鏈條的特點(diǎn)及其適應(yīng)場(chǎng)合可知，應(yīng)選用雙節(jié)距滾子鏈來輸送。因?yàn)殒湕l上要承重，所以宜于安裝導(dǎo)軌承托，所以選磙子連較合適。再者，此重鏈條型號(hào)較齊全，宜于選用。又因可安裝定位撥叉的附件鏈條。
因?yàn)槊總€(gè)托盤寬800mm, 兩排面團(tuán)間行距較宜，又為了安裝定位撥叉，所以還要配以K1型附件鏈板。鏈號(hào)M28，P型滾子鏈，鏈條節(jié)距選80mm,整鏈鏈節(jié)距數(shù)為110，K1型附件的輸送鏈。如圖3-1。所示標(biāo)記為：M28-P-80×110K1 其參數(shù)如下：
鏈號(hào)：M
P型滾子直徑D1：30
節(jié)距P：80
內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬B1:17
內(nèi)鏈節(jié)外寬B2:25
外鏈節(jié)內(nèi)寬B3:25.2
鏈板高度H2:21
套筒內(nèi)經(jīng)D3：7.1
套筒外徑D4：10.0
銷軸直徑D2：7
銷軸長(zhǎng)度B4：40
圖3-1 鏈條
安裝了定位螺栓解決了托盤的縱向定位問題，但橫向定位在工人操作起來也是很必要的，工人不可能每放上一個(gè)托盤就用眼去看托盤有沒有放好。為此我們?cè)O(shè)計(jì)了橫向定位輪，工人每次把托盤放上就可順勢(shì)一推靠著定位輪，這樣托盤就可順利的通過分配盤，而且也滿足了面團(tuán)落到預(yù)期位置的一個(gè)條件【7】。
3.2.2鏈條附件尺寸K1
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二卷 P8-134可知附件尺寸如下：
D：9.0
H：20
F：64
B：100
3.3送進(jìn)機(jī)構(gòu)鏈的計(jì)算
3.3.1、鏈輪轉(zhuǎn)速的分析
依據(jù)托盤必須在1秒內(nèi)前進(jìn)80mm來確定，可知鏈速最小為80mm/s（即0.1m/s）。
由于鏈輸送在整個(gè)過程中傳動(dòng)比、鏈速和速度不均勻性，當(dāng)節(jié)距P=80、齒數(shù)Z=12時(shí)，確定轉(zhuǎn)速利用公式：
（3.1）
得到=5r/min
因而排放機(jī)中輸送裝置轉(zhuǎn)速須滿足〉5r/min
其實(shí)也可這樣考慮，鏈條應(yīng)該在1秒內(nèi)走過80mm,即一個(gè)節(jié)距也就是說鏈輪要在1秒內(nèi)轉(zhuǎn)過一個(gè)齒（30°），而為了機(jī)構(gòu)能理想的完成動(dòng)作要求，速度應(yīng)該更快一些，況且還有離合器斷開吸合時(shí)的速度損耗，也應(yīng)使鏈輪轉(zhuǎn)的再快一些，而輸送鏈具體運(yùn)行到位是又傳感器精確控制的。從這一點(diǎn)考慮速度快一些是沒有什么防礙的（但從慣性會(huì)使托盤上的面團(tuán)移動(dòng)這一點(diǎn)考慮速度也不宜過快）。所以根據(jù)分析選鏈輪的轉(zhuǎn)速為7～8r/min。
為了使機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過程，而選取減速機(jī)與電機(jī)一體裝置----減速電機(jī)，在次選取上海旭普電機(jī)有限公司生產(chǎn)的SD（斜齒輪-錐齒輪減速機(jī)）系列的SD 83 Y802-4 NA7 B3 A 減速減速電機(jī)。 輸出轉(zhuǎn)速為7.0r/min 輸出扭矩1020NM 使用系數(shù)=2.60。
其選型參數(shù)，安裝尺寸以及外觀見附表。
3.3.2計(jì)算功率選取電機(jī)
計(jì)算
結(jié)果
由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得：
水平輸送及傾斜輸送所需功率
V=10cm/s
頂托式輸送機(jī)：
q 鏈條及其附件的質(zhì)量
q=3.08kg/m
=0.2
M=28
S=3.5m
得=
選取電機(jī)功率為0.0707kw
考慮到所設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)為間歇運(yùn)動(dòng)，有慣性及功率損失等眾多復(fù)雜的
因素，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選功率為0.75KW的電機(jī)
F=5.83KN
P=0.0707kw
取電機(jī)功率為
0.75KW
3.3.3鏈輪齒形
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二卷P 8-135可知
節(jié)距P：配用鏈條參數(shù)，P=80
滾子外徑D1：配用鏈條參數(shù)，=30
齒數(shù)：齒數(shù)范圍為6～40，優(yōu)先采用8、10、12、16和24.選Z=12
分度圓直徑D：d=
得：d=309.119mm
齒頂圓直徑：?。篸a=329.12mm
齒根圓直徑：
得：df=279.12mm
齒輪凸緣直徑：
得：dg＜262.26mm
取dg=80mm
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可查得其他參數(shù)：
倒角寬度：g=2.72mm
倒角半徑：r=27.2mm
齒寬：b=14mm
3.3.4 離合器的選取
根據(jù)設(shè)計(jì)的需要，本機(jī)構(gòu)為間歇式運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，根據(jù)本機(jī)構(gòu)是要由微控制器控制的機(jī)電一體化產(chǎn)品，所以選取電磁離合器，選天津機(jī)床電器有限公司生產(chǎn)的DLM2（小型）干式多片電磁離合器。如圖3-1所示【11】。
因?yàn)楦墒降膭?dòng)作快，價(jià)格低，控制容易，轉(zhuǎn)矩大，工作性能好，適于迅速操作頻繁，而且還帶有鏈輪，可直接裝在鏈輪軸上，這樣大大簡(jiǎn)化了傳動(dòng)系統(tǒng)。
圖3-2 電磁離合器
基本參數(shù)為：
規(guī)格
額定動(dòng)轉(zhuǎn)矩
接通時(shí)間
斷開時(shí)間
額定電壓
許用最高轉(zhuǎn)速
質(zhì)量
16
160N.m
0.28s
0.06s
24v
2000r/min
6.2Kg
其主要尺寸如下：
規(guī)格
D1
D2
D3
D4
D
d
b
φ
16
148
85
88
134
45
e
h
L
L1
L2
L3
L4
L5
δ
電刷型號(hào)
1
79
58
13
8
16
7
DS-003
4傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1鏈傳動(dòng)特點(diǎn)
鏈傳動(dòng)是在兩個(gè)或多于兩個(gè)鏈輪之間用鏈作為撓性電元件的一種嚙合傳動(dòng)。鏈傳動(dòng)的形式如圖4-1所示：
圖4-1 傳動(dòng)裝置
和帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)是：
1) 沒有滑動(dòng)。
2) 工況相同時(shí)，傳動(dòng)尺寸比較緊湊。
3) 不需要很大的張緊力，作用在軸上的載荷較小。
4) 傳動(dòng)效率高，約為98％。
5) 能夠在溫度高和濕度較大的環(huán)境中使用。
4.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)計(jì)算
1、已知條件
（1）鏈輪齒數(shù)：
主動(dòng)軸上鏈輪齒數(shù)為Z1=25，
從動(dòng)軸鏈輪齒數(shù)為Z2=28.
傳動(dòng)比i= Z2/ Z1
（2）轉(zhuǎn)速：
i=n1/n2=z2/z1
主動(dòng)軸鏈輪轉(zhuǎn)速n1=7.84r/min，
從動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速n2=7r/min
（3）修正功率Pd：
Pd≥Ka×P×Kz/Kp
Pd≥0.216kw
由設(shè)計(jì)功率P0=0.0707～0.75kw和主動(dòng)輪鏈輪轉(zhuǎn)速
n1=7.84r/min 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》可知：Ka=1.0 Kz=1.11 Kp=1
（4）鏈條節(jié)距P：
根據(jù)修正功率和主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二卷
得節(jié)距P=12A，即 19.05mm。
（5）初定中心距a：
暫取 a=20P
（6）鏈節(jié)數(shù)Lp：
得：Lp=66.5 取：Lp=66節(jié)
（7）鏈實(shí)際中心距：
a=
?。篴=375mm
（8）潤(rùn)滑方式選定：
根據(jù)滾子鏈節(jié)距P=19.05和鏈條的速度v=0.667m/s查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖9-14
可選用潤(rùn)滑方式為用油刷或油壺人工定期潤(rùn)滑。
（9）鏈條標(biāo)記：
根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果采用單排12A滾子鏈，節(jié)距為19.05mm，節(jié)數(shù)為66節(jié)，其標(biāo)記：12A-1×66GB1243.1-83
（10）鏈輪材料及熱處理：
材料為45鋼，熱處理滲碳、淬火、回火。
齒面硬度為50—60HRC。
2、鏈輪幾何尺寸計(jì)算
（1）主動(dòng)鏈輪孔徑：
dh=35mm＜dhmax=72mm
（2）分度圓直徑：
d=
得：d=170.09mm
（3）齒頂圓直徑：
取：da=180mm
（4）齒根圓直徑：
df=d-dr
得：df=158.18mm
（5）齒輪凸緣直徑：
dg＜
得： dg＜149.51mm
查表得： h=18.08
（查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》上冊(cè)表11-1）
取dg=120mm
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可求得其他參數(shù)：
輪轂厚度h： h=21.2
輪轂長(zhǎng)度l： l=69.96
輪轂直徑dh：dh=dk=2h=102.048
齒寬：bf=8.93mm
3 從動(dòng)鏈輪幾何尺寸的計(jì)算
（1）分度圓直徑：
d=
得：d=152.4mm
（2）齒頂圓直徑：
?。篸a=155mm
（3）齒根圓直徑：
df=d-dr
得：df=140.49mm
（4）齒輪凸緣直徑：
dg＜
得： dg＜131.236mm
查表得： h=18.08
取dg=120mm
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可求得其他參數(shù)：
輪轂厚度h：h=21.024
輪轂長(zhǎng)度l：l=69.38
輪轂直徑dh：dh=dk=2h=102.048
齒寬：bf=8.93mm
4.3機(jī)架的設(shè)計(jì)
對(duì)于旋轉(zhuǎn)溜管的機(jī)架設(shè)計(jì)，一是對(duì)于排放盤的機(jī)架設(shè)計(jì)，即將排放裝置和旋轉(zhuǎn)溜管安裝固定；二是對(duì)于托盤輸送的機(jī)架設(shè)計(jì)。
首先對(duì)于排放盤的機(jī)架設(shè)計(jì)，根據(jù)先前的參數(shù)分析，即饅頭由于自重而從旋轉(zhuǎn)溜管中下落，根據(jù)其下落時(shí)間，計(jì)算出下落高度，計(jì)算出機(jī)架實(shí)際的控制高度。
其次對(duì)于安裝機(jī)架，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要，應(yīng)用以及對(duì)材料，成本的需要。當(dāng)托盤上按照設(shè)計(jì)要求排放完10×10的饅頭，使工人們很方便的就能將托盤移走，考慮到操作方便，其底座的安裝機(jī)架的設(shè)計(jì)高度范圍大概為;0.7~0.8m。而對(duì)于安裝機(jī)架的寬度設(shè)計(jì)，則根據(jù)排放的要求;10×10,每個(gè)饅頭之間的間隔為80mm。所以托盤的設(shè)計(jì)大小應(yīng)為：800 mm×800mm【10】。
另外考慮到安裝機(jī)架要安裝鏈輪來傳遞托盤，所以根據(jù)其安裝要求和實(shí)際需要，安裝機(jī)架的設(shè)計(jì)寬度應(yīng)為898mm。
5輕型輸送機(jī)的設(shè)計(jì)
為了適應(yīng)于饅頭自動(dòng)排放機(jī)的需要，適應(yīng)于饅頭生產(chǎn)線造化連續(xù)化生產(chǎn)的要求，在饅頭成型機(jī)和排放機(jī)之間設(shè)置一輸送機(jī)。
根據(jù)機(jī)構(gòu)工作的實(shí)際情況，此輸送機(jī)一個(gè)顯著特點(diǎn)就是輕小，因?yàn)榇溯斔蜋C(jī)，只需將1兩的面團(tuán)從400mm的高度輸送到1450mm的高度即可。
1、根據(jù)面團(tuán)直徑較小的情況,選帶寬B=100mm；
2、帶速V=0.25m/s；
3、由于此機(jī)構(gòu)屬于特輕型輸送機(jī),考慮到簡(jiǎn)約化的理念,驅(qū)動(dòng)裝置采用特輕型風(fēng)冷式電動(dòng)滾筒,在此選用的輕型風(fēng)冷式電動(dòng)滾筒系廣東省汕頭特輕輸送設(shè)備廠的產(chǎn)品,又因此處所用滾筒較小,只能是電機(jī)外置式。代號(hào)為：SD10-0.25/0.25。滾筒采用軸承內(nèi)置式這樣安裝方便也能使輸送機(jī)更輕巧【8】。
結(jié)論
畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)生畢業(yè)前最后一個(gè)重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，是學(xué)習(xí)深化與升華的重要過程。題既是我們學(xué)習(xí)、研究與實(shí)踐成果的全面總結(jié)，又是對(duì)學(xué)生素質(zhì)與能力的一次全面檢驗(yàn)，而且還是對(duì)學(xué)生的畢業(yè)資格及學(xué)位資格認(rèn)證的重要依據(jù)。
通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化有了更深刻的認(rèn)識(shí)，特別是通過本次設(shè)計(jì)讓我了解了面團(tuán)自動(dòng)排放機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及其工作原理，設(shè)計(jì)與計(jì)算的過程也是個(gè)不斷學(xué)習(xí)、不斷完善自我的過程，在這個(gè)過程中，熟練掌握了AutoCAD的作圖技能，同時(shí)對(duì)專業(yè)知識(shí)有了進(jìn)一步理解和體會(huì)，認(rèn)識(shí)到了一個(gè)兼顧工藝與經(jīng)濟(jì)效益的設(shè)備。
綜上所述，在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)踐中，學(xué)到了很多專業(yè)知識(shí)，積累了不少寶貴的經(jīng)驗(yàn)，令我受益匪淺。在今后的學(xué)習(xí)生活中，使我更有信心的面對(duì)各種困難。同時(shí)本次設(shè)計(jì)為我以后進(jìn)一步學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。
致謝
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠順利完成，得益于黃河科技大學(xué)機(jī)械系所有教師的認(rèn)真負(fù)責(zé)的幫助，使我有了完成畢業(yè)設(shè)計(jì)所要求的知識(shí)積累和能夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識(shí)的能力。正是有了教師們的悉心幫助和支持，才使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)工作順利完成，在此向機(jī)械系的全體教師表示由衷的謝意，感謝他們四年來的辛勤栽培，在此更要感謝指導(dǎo)老師穆老師的指導(dǎo)，穆老師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。穆老師對(duì)本畢業(yè)設(shè)計(jì)初稿進(jìn)行逐字批閱，指正其中的錯(cuò)誤，使我有了思考的方向，他得循循善誘的教學(xué)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪，他得嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)，將一直是我工作。學(xué)習(xí)中得榜樣。
我還要感謝同組的各位同學(xué)，在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時(shí)間，你們給了我很多啟發(fā)和幫助，提出了很多寶貴的意見，對(duì)于你們的幫助和支持，我表示深深地感謝。同時(shí)在設(shè)計(jì)過程中，參考的相關(guān)書籍和論文，在這里一并向有關(guān)的作者表示感謝。
在臨近畢業(yè)之際，我還要再次借此機(jī)會(huì)向在這四年來給予我?guī)椭椭笇?dǎo)的所有老師表示由衷的謝意，感謝他們四年來的辛勤栽培。
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[8]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二卷） 機(jī)械工業(yè)出版社
[9]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三卷） 機(jī)械工業(yè)出版社
[10]吳棕澤 機(jī)械課程設(shè)計(jì)手冊(cè) 高等教育出版社
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[12]周開勤 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)(第五版) [M].北京：高等教育出版社, 2002.5
[13]成大先 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(第五版) 化學(xué)工業(yè)出版社
[14]周全申 食品推放機(jī)構(gòu)的研究與設(shè)計(jì).鄭州糧食學(xué)院學(xué)報(bào),1989(1):35
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