甘蔗榨汁機(jī)的設(shè)計(jì)【三維SW】
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200 年 月 第 期
甘蔗榨汁機(jī)的設(shè)計(jì)
謝航飛 吳明清
(塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院,新疆 阿拉爾 843300)
摘 要:甘蔗在我國種植面積極大,是我國南方各省的主要經(jīng)濟(jì)作物之一。由于近年來人民生活水平的不斷提高,對(duì)于健康要求的不斷追求,甘蔗的營養(yǎng)價(jià)值同樣也不斷開發(fā)出來。甘農(nóng)在收獲甘蔗喜悅的同時(shí),不免對(duì)甘蔗的銷售感到憂愁,消費(fèi)者一樣喜歡甘蔗汁液的甘甜可口,但不能容易從甘蔗棒料里面提取出甘蔗鮮美的汁液同樣感到煩惱。研究設(shè)計(jì)一款簡捷的甘蔗榨汁機(jī)將顯得尤為重要,通過了解現(xiàn)有甘蔗榨汁機(jī)的結(jié)構(gòu),該設(shè)計(jì)去繁從簡,設(shè)計(jì)出三輥兩級(jí)壓榨式甘蔗榨汁機(jī)。
關(guān)鍵詞:甘蔗;榨汁機(jī);三輥壓榨式
中圖分類號(hào): 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
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0 引言
甘蔗榨汁機(jī)是提取甘蔗汁液必不可少的機(jī)械加工設(shè)備。在加工甘蔗飲品時(shí),必須將收獲的甘蔗進(jìn)行榨汁取液。近年來,隨著經(jīng)濟(jì)、技術(shù)的不斷發(fā)展,許多食品的營養(yǎng)價(jià)值也陸續(xù)被發(fā)掘。試驗(yàn)研究表明,甘蔗汁液的營養(yǎng)價(jià)值非??捎^,并且口味甘美,贏得廣大消費(fèi)者鐘愛。但一直困擾廣大消費(fèi)者和甘農(nóng)的一個(gè)重要因素是如何便捷的提取甘蔗汁液。因此研究設(shè)計(jì)一款簡捷方便的甘蔗榨汁機(jī)將顯得尤為重要和迫切,而且市場(chǎng)需求極大。
該設(shè)計(jì)借鑒手動(dòng)甘蔗榨汁機(jī)跟壓輥式榨汁機(jī),從而研究設(shè)計(jì)的。是一款簡易的壓榨機(jī)械,同時(shí)通過改變壓輥之間的間距,還能進(jìn)行水果,蔬菜等的壓榨。本文設(shè)計(jì)的三輥式甘蔗榨汁機(jī)是一款比較常用的提取汁液的壓榨機(jī)械。目前全國各地普遍種植甘蔗,甘農(nóng)在收獲甘蔗喜悅的同時(shí),不免甘蔗出售而感到煩惱。很多甘農(nóng)自己采用古老的辦法將甘蔗進(jìn)行擠壓取液在市場(chǎng)上銷售。但往往提取的汁液很少,而且不能保證潔凈,面對(duì)龐大的消費(fèi)人群,普通壓榨的汁液就如同杯水車薪,不能滿足廣大消費(fèi)者的需求,還有大部分甘農(nóng)直接將甘蔗拿到市場(chǎng)上銷售,消費(fèi)者鑒于甘蔗汁液提取的不便,往往都是看看而已。因此研究設(shè)計(jì)一款甘蔗榨汁機(jī),將它投入市場(chǎng),將會(huì)給甘農(nóng)、消費(fèi)者帶來極大的方便,同時(shí)也帶來極大的市場(chǎng)利益。通過了解消費(fèi)者的需求可知,消費(fèi)者喜愛能夠像喝汽水那樣簡單的來一杯甘蔗汁。本文設(shè)計(jì)的甘蔗榨汁機(jī)可以用于批量榨取甘蔗汁液,而且體積小也可用于家庭使用。更重要的是我們能夠?qū)⑺斗诺交疖囌尽⑵囌?、機(jī)場(chǎng)、學(xué)校、公園、廣場(chǎng)等一些人流量大的地方,給公民給予方便,同時(shí)盡顯公民對(duì)于健康衛(wèi)生的追求。
1 設(shè)計(jì)原理及機(jī)構(gòu)
1.1 設(shè)計(jì)原理
本設(shè)計(jì)以現(xiàn)有甘蔗榨汁機(jī)以及水果榨汁機(jī)的技術(shù)為基礎(chǔ),對(duì)各個(gè)工作單元進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)和優(yōu)化組合,在將甘蔗收獲后,直接將甘蔗棒料送入喂料口進(jìn)行榨汁。榨汁過程中將通過由電機(jī)帶動(dòng)的三輥輪分兩級(jí)先后進(jìn)行對(duì)甘蔗的壓榨,以確保榨汁充分,壓榨下來的汁液進(jìn)入過濾網(wǎng)進(jìn)行過濾處理,進(jìn)入汁液盛裝體,而殘?jiān)鼊t從出料口排出,最后消費(fèi)者可以從汁液盛裝體中得到甘甜清涼的甘蔗汁液。
1.底座2 2.電機(jī) 3.聯(lián)軸器 4.減速機(jī)
5.排料裝置 6.調(diào)隙螺栓 7.進(jìn)料裝置
8.側(cè)面架 9.過濾網(wǎng)10.盛液箱
工作時(shí),電機(jī)通過減速器減速帶動(dòng)皮帶傳動(dòng),帶輪、齒輪由軸連接,通過皮帶傳動(dòng)帶動(dòng)齒輪傳動(dòng),三輥裝置在齒輪帶動(dòng)下兩兩相向轉(zhuǎn)動(dòng),進(jìn)行壓榨。而另一方面將甘蔗從喂料口送入,直接通過甘蔗榨汁機(jī)的三輥壓榨裝置進(jìn)行壓榨,渣料從出料口排出,汁液經(jīng)過濾網(wǎng)進(jìn)行過濾后流入汁液盛裝箱。
1.2樣機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理
(1)三個(gè)壓輥在齒輪帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)兩級(jí)壓榨,如圖1-2所示:
1壓輥A,2壓輥B,3壓輥B
圖1-2三輥旋轉(zhuǎn)方向
在齒輪帶動(dòng)下,壓輥A首先正傳,齒輪組帶動(dòng)一組壓輥B同時(shí)反轉(zhuǎn),從而將從喂料裝置進(jìn)來的甘蔗依次進(jìn)行兩級(jí)壓榨,保證榨取甘蔗汁液充分進(jìn)行。在設(shè)計(jì)時(shí),將喂料口、喂料斜面以及1、2輥輪間中心保持在統(tǒng)一斜面,使得甘蔗進(jìn)入喂料口能夠沿斜面滑入1、2壓輥處進(jìn)行甘蔗榨汁,1、2壓輥榨汁完成后將甘蔗棒送入1、3壓輥處,進(jìn)行第二次壓榨,兩級(jí)壓榨后保證甘蔗能夠壓榨充分,竟可能減少原材料的浪費(fèi)。
1.3喂料機(jī)構(gòu)
料斗的設(shè)計(jì)主要考慮其甘蔗棒直徑的大小,以及長度。通過在市場(chǎng)上作比較,甘蔗大體為圓柱狀最大直徑不會(huì)超過60㎜,因此料斗設(shè)計(jì)成下斜坡狀、然后在端蓋側(cè)上方開孔,開出三個(gè)直徑60㎜等間距的圓孔,可以方便將甘蔗圓棒插入其中,以方便甘蔗沿斜面進(jìn)入到三輥壓榨裝置進(jìn)行壓榨。為了順利將甘蔗送入壓輥處,將喂料口跟斜面以及壓輥擠壓處設(shè)計(jì)在統(tǒng)一斜面處,以防壓輥抱死無法工作。如圖1-3所示:
圖1-3 進(jìn)料裝置示意圖
1.4三輥輪兩兩間間距的計(jì)算
影響甘蔗榨汁質(zhì)量的因素很多,首先是甘蔗的品種、類型、物理結(jié)構(gòu)、水分、甘蔗大小、均勻度及飽滿程度等因素。甘蔗直徑一般在3-5㎝,現(xiàn)任選十株甘蔗進(jìn)行測(cè)量,測(cè)量結(jié)果如下:
表3-2 任選十株甘蔗中部進(jìn)行的測(cè)量
甘蔗
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
甘蔗直徑(mm)
35
40
38
46
37
33
29
52
43
39
表3-3 任選十株甘蔗小端進(jìn)行的測(cè)量
甘蔗
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
甘蔗直徑(mm)
31
28
26
37
32
29
29
30
41
39
表3-4 任選十株甘蔗大端進(jìn)行的測(cè)量
甘蔗
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
甘蔗直徑(mm)
39
45
40
37
49
33
55
52
43
48
由上述三表得甘蔗棒的平均直徑如下:
甘蔗中部的平均直徑:mm
甘蔗小端的平均直徑:mm
甘蔗大端的平均直徑:mm
因而兩輥之間的間距前一級(jí)設(shè)置在20㎜,由前一級(jí)壓榨過的甘蔗進(jìn)入下一級(jí)進(jìn)行壓榨時(shí),需減小下級(jí)輥輪之間的間距,因此,下級(jí)輥輪間間距設(shè)置為15㎜。這樣就可以直接將借助三個(gè)壓輥對(duì)甘蔗進(jìn)行兩次壓榨。
1.5調(diào)隙螺栓的設(shè)計(jì)
調(diào)隙螺栓是為了改變壓輥裝置進(jìn)行壓榨時(shí)的間距而設(shè)計(jì)的,安裝時(shí)將壓輥2放在距離兩個(gè)壓輥1最近的距離,如遇到壓輥間隙小不能有效的進(jìn)行甘蔗壓榨,采用加方形墊片的方式加在兩側(cè)面架上再用調(diào)隙螺栓預(yù)緊,進(jìn)而達(dá)到調(diào)隙的作用。
1.6帶的選擇與計(jì)算
根據(jù)設(shè)計(jì)要求,本文設(shè)計(jì)的甘蔗榨汁機(jī)主要適用于家庭,以及一些室內(nèi)場(chǎng)所,因而選擇傳動(dòng)裝置為帶傳動(dòng),帶傳動(dòng)可以減少噪音的產(chǎn)生。由于小帶輪直徑=80㎜,大帶輪直徑=140㎜。
帶速計(jì)算近似為
如此通過帶速可選擇適用平帶傳動(dòng),平帶傳動(dòng)效率高,在傳動(dòng)中心距較大的情況下應(yīng)用較多,便于帶的安裝,轉(zhuǎn)速適合在較低場(chǎng)合適用,帶的造價(jià)較為便宜,經(jīng)濟(jì)實(shí)用。材料可選擇錦侖片復(fù)合平帶。
1.7軸的強(qiáng)度校核計(jì)算,按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算
根據(jù)本文設(shè)計(jì)的甘蔗榨汁機(jī),軸基本上不承受彎矩載荷,通常用此種方法初步估算軸徑,也可以作為最后的設(shè)計(jì)結(jié)果。軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為
是中:——扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力,;
——軸所受的扭矩,㎜;
——軸的抗扭截面系數(shù),㎜;
——軸的轉(zhuǎn)速,;
——周傳遞的功率,;
——計(jì)算軸面處的直徑,㎜;
[]——許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力,
根據(jù)查表可知,45號(hào)鋼[]范圍為25-45;計(jì)算截面處直徑為25㎜;傳遞功率由電機(jī)輸出功率可知為2;
軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算:電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速為3000 r/min,減速機(jī)的減速比為1∶10,安裝在減速機(jī)輸出軸端的帶輪直徑為80㎜,安裝在軸端的帶輪直徑為140,假設(shè)皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)是不發(fā)生打滑,按此計(jì)算軸的轉(zhuǎn)速可得:
軸的轉(zhuǎn)速=171.4 r/min
綜上可得軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為:
[]
所以根據(jù)軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度最終計(jì)算校核得知軸是安全的。
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