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目 錄
摘要 1
關(guān)鍵詞 1
1 前言 1
2 總體結(jié)構(gòu) 2
3 壓輥的設(shè)計(jì) 4
3.1 壓輥的結(jié)構(gòu)和規(guī)格 4
3.2 壓輥的軸承 4
3.3 壓輥與軸系零件的連接 5
3.4 壓輥的表面技術(shù)參數(shù) 5
3.4.1 齒數(shù) 5
3.4.2 壓齒的斜度 5
3.4.3 齒形 5
3.4.4 壓輥的表面參 5
3.4.5 在選擇輥速時考慮的因素 6
3.4.6 橫壓力 6
3.4.7 壓輥的清理及冷卻 6
4 進(jìn)料機(jī)構(gòu) 6
4.1 進(jìn)料板 7
5 切面棍 7
6 計(jì)算部分 8
6.1 傳動設(shè)計(jì)、選配電機(jī) 8
6.1.1 傳動方案的擬定 8
6.1.2 電機(jī)的選擇 8
6.1.3 V帶的設(shè)計(jì) 9
6.1.4 雙面圓弧同步帶的設(shè)計(jì) 10
6.2 壓延輥齒輪傳動設(shè)計(jì)計(jì)算 11
6.2.1 選用齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 12
6.2.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)K1T1 12
6.2.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 13
6.2.4 幾何尺寸計(jì)算 14
6.3 壓輥和切面棍受力分析 14
6.3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15
6.3.2 壓輥受力分析及校核 15
6.4壓輥軸承的選擇計(jì)算 16
6.4.1 壓輥軸承的選擇 16
6.4.2 軸承校核設(shè)計(jì) 16
7 結(jié)論 17
參考文獻(xiàn) 17
致謝 18
小型面條壓延機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué) 生：徐貞
指導(dǎo)老師：高英武
（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院，長沙410128）
摘 要：本文對小型面條壓延機(jī)進(jìn)行了總體方案設(shè)計(jì)，確定了面條機(jī)的技術(shù)參數(shù)。同時對面條機(jī)使用過程中可能出現(xiàn)的問題做了詳細(xì)的分析，并提出了相應(yīng)的解決方法，且對面條機(jī)中的主要零件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、分析計(jì)算和校核。此次設(shè)計(jì)的面條機(jī)是將已經(jīng)揉好的面團(tuán)經(jīng)過面輥相對轉(zhuǎn)動擠壓形成面片，再經(jīng)壓面棍對面片進(jìn)行切條。此面條機(jī)的傳動：以電動機(jī)為動力源，電機(jī)和切面輥之間通過皮帶輪傳動，兩壓面棍之間的傳動是齒輪傳動。
關(guān)鍵詞：壓面輥；皮帶輪；齒輪
The Design of Small Noodles Rolling Machine
Student：Xu Zhen
Tutor：Gao Yingwu
（Oriental Science ＆Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128）
Abstract：This thesis, the small noodles calender for the overall design, make sure the technical parameters of the pasta machine at the same time in the course of using the pasta machine problems that may occur has made the detailed analysis, and proposes the corresponding solution method, and the main parts of pasta machine for structure design analysis, check the design of the pasta machine is will have been knead dough after face relatively good roller rotation extrusion forming strips, then the pressure to cut across the face of the rod .The pasta machine article transmission: to the motor as power source, motor and cut between rollers through the pulley transmission, the two pressure surface of transmission between stick is gear transmission.
Keywords: pressure roller；belt pulley；wheel gear
1 前言
20
科技大革新，時代的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展使得人們的生活水平不斷提高，人們?nèi)粘Ｉ钪兴褂玫母鞣N類型產(chǎn)品的要求也逐漸升高，特別的對那些日常生活密切相關(guān)的廚房類電器產(chǎn)品---因?yàn)槿藗兠刻斓钠鹁语嬍扯茧x不開這類產(chǎn)品。人們對食品的口感也越來越挑剔，隨之一些大型的生產(chǎn)食品的機(jī)械紛紛都對機(jī)械進(jìn)行改進(jìn)，產(chǎn)生了各種家用的食品生產(chǎn)機(jī)器［1］。面條機(jī)以其方便快捷逐漸成為了北方大部分家庭日常生活不可少的產(chǎn)品，這類產(chǎn)品須同時具有使用功能及相應(yīng)的審美形式，即具有物質(zhì)功能和文化功能雙重屬性。通過查閱資料對國內(nèi)外相關(guān)產(chǎn)品的了解，對其產(chǎn)品技術(shù)和機(jī)構(gòu)先進(jìn)行深入研究，對面條機(jī)已經(jīng)有了一定的了解。
2 總體結(jié)構(gòu)
進(jìn)料板：進(jìn)料板是敞開式的，由鋼板制成，可以觀察進(jìn)料情況，而且質(zhì)輕美觀。
延壓部分：可以觀察到壓輥的轉(zhuǎn)動及料流等情況
切面部分：本機(jī)采用鋼板制造，焊接制成，切面到直接裝在罩殼上，因此此結(jié)構(gòu)拆裝方便，實(shí)用性強(qiáng)，便于開啟關(guān)閉。
罩殼：本機(jī)罩采用鋼板沖壓，焊接制成。
總體裝配圖如圖一
（a）
(b)
(c)
圖1 裝配圖
Fig1 assembly drawing
小型面條壓延機(jī)的工作過程是先將揉好面團(tuán)經(jīng)過兩壓輥壓成面皮，在經(jīng)過切面輥壓成面條，其中兩切面棍之間是用齒輪傳動來帶動兩輥轉(zhuǎn)動，然后是用電機(jī)與切面輥之間用帶輪傳動，切面棍和壓輥直接用也用皮帶輪來傳動。關(guān)于具體的計(jì)算將在后面的設(shè)計(jì)計(jì)算中給出。
3 壓輥的設(shè)計(jì)
3.1 壓輥的結(jié)構(gòu)和規(guī)格
如圖2為常用的壓輥結(jié)構(gòu)圖，它由輥體和兩根輥軸組成［2］。壓輥的輥體由雙金屬離心澆鑄而成，外層為保證輥面有一定硬度和耐磨性的合金鑄鐵，內(nèi)層為使壓輥具有一定韌性和吸振性能的灰口鑄鐵，輥軸材料為機(jī)械性能較好的45號鋼；輥體和兩只輥軸經(jīng)必要的機(jī)加工后，采用過盈配合壓配成一體，再一起加工到要求的幾何尺寸和形狀。
圖2 壓輥結(jié)構(gòu)示意圖
Fig 2 Pressure roller structure schematic drawing
大量的實(shí)驗(yàn)研究和生產(chǎn)證明：壓輥直徑130mm時，小型面條壓延機(jī)壓延效果和綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較好。根據(jù)小型面條壓延機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，選擇壓輥直徑為130mm，輥長為200mm，根據(jù)壓輥標(biāo)準(zhǔn)，壓輥的動平衡精度為G6.3；整個輥面上的硬度盡可能的均勻，硬度偏差要求達(dá)到HS4的水平；輥面的粗糙度要求為Ra0.08mm，圓柱度精度為9級。
3.2 壓輥的軸承
根據(jù)壓延機(jī)工藝要求的特點(diǎn)，對壓輥軸承除載荷方面的基本要求，現(xiàn)糧食行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)——面條機(jī)規(guī)定，本機(jī)選用滾動軸承［3］。此軸承有自位性能，而且承受載荷較大，為了便于拆裝壓輥，在軸承內(nèi)側(cè)和壓輥之間加了緊固軸套，軸承座為整體式［4］。
3.3 壓輥與軸系零件的連接
絕大多數(shù)面條機(jī)上，壓輥與軸系零件——大帶輪及同步帶輪的連接鍵，雖然鍵連接具有簡單、緊湊、可靠，成本低等優(yōu)點(diǎn)。但是，減少了被連接件的承載面積，特別是會引起高度的應(yīng)力集中，被連件也難以獲得精確的定心，而且裝拆也不方便，本機(jī)采用軸承座連接。軸承座連接的定心性好。輪轂可以相對于軸緊固在任意軸向位置上，裝拆方便，只要把緊固螺釘松開，軸承座連接避免軸因鍵槽等原因而削弱，承載能力高，可獲得緊密的連接，而且有安全保護(hù)作用，只要過載、內(nèi)、外環(huán)就會打滑，形成相對轉(zhuǎn)動，避免零件損壞，壓輥軸與軸承通過緊定套連接，這樣有利于拆裝軸承，兩輥帶輪的連接用螺釘，也便于裝拆［5］。
3.4 壓輥的表面技術(shù)特征
3.4.1齒數(shù)
壓輥齒數(shù)的多少是根據(jù)需要壓延的物料、性質(zhì)以及要求達(dá)到的壓延厚度比來確定，齒數(shù)少時，齒間距就大，齒槽也深，適用于壓延較多的物料；如用于壓延不多的的物料，則物料容易嵌在齒槽內(nèi)面得不到應(yīng)有的厚度；齒數(shù)多時，齒間距就小齒槽也較淺，適用于壓延厚度較小的物料，如要壓延較多的物料，軋距小時會使面皮壓壞，軋距大是會使面皮厚度過大，得不到想要的效果，并且齒的磨損較塊［6］。齒數(shù)的多少還與入料的流量有關(guān)，流量大時，齒數(shù)應(yīng)少一些；流量小時，齒數(shù)應(yīng)多一些。
3.4.2 壓齒的斜度
當(dāng)壓輥長度和齒數(shù)不變時，斜度越大，交叉點(diǎn)數(shù)越多，功耗會降低，面皮就越厚；反之，面皮越薄，功耗會提高，齒的斜度最大不應(yīng)超過1：6，否則面團(tuán)將在壓輥表面作軸向移動，而削弱壓輥對物料的壓延作用。本機(jī)壓輥的斜度選為1：4［6］。
3.4.3齒形
齒形的大小決定了壓延和切面作用力的性質(zhì)，它直接影響著面團(tuán)的壓延程度、能耗以及中間產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量。隨著齒腳的增大，輥齒對面團(tuán)的擠壓力增強(qiáng)，剪切力減小，易將面團(tuán)擠壓成面皮，然而可使能耗降低。目前面粉廠所采用的齒角一般在90°~100°之間，其中鋒角20°~40°，鈍角55°~70°。齒頂平面可以緩和輥齒的剪切作用，減小面皮切壞的機(jī)會，改善輥齒的耐磨性，提高輥齒一次拉絲的壽命。
3.4.4 壓輥的表面參數(shù)
表征壓延機(jī)的參數(shù)很多，其中主要有輥筒數(shù)目及其排列型式、輥筒的直徑和長度、輥筒的調(diào)速范圍、速比和生產(chǎn)能力、壓延制品的最小厚度和厚度公差、輥筒的橫壓力和驅(qū)動功率等［7］。
輥筒的長度和直徑是指輥筒工作部分的長度和直徑。壓輥輥面磨光后的粗糙度為Ra0.08mm，光輥的表面要求非常的光滑那樣壓延出來的面皮才有能細(xì)嫩平滑且美觀，保證物料能被壓輥進(jìn)去壓面區(qū)和切面區(qū)，提高切面效果。光輥的硬度一般為Ra1.5~2.5μm。光輥工作時的軋距較小但輥間壓力較大，壓輥會產(chǎn)生一定的彎曲變形，這樣軋距就會出現(xiàn)中間大兩端小的現(xiàn)象，造成壓延效果的不均勻和下降，甚至導(dǎo)致面條機(jī)不能正常工作。
3.4.5 在選擇輥速時考慮的因素
輥筒速度直接影響壓延機(jī)的功率消耗和生產(chǎn)能力。輥速越大，則功率與產(chǎn)量越高，對壓延機(jī)的機(jī)械化自動化水平要求也越高。因此，在選擇輥速時要考慮： 1）壓延的工藝要求；2）壓延機(jī)的制造水平；3）壓延機(jī)組的自動化水平；4）輥筒速度應(yīng)能廣泛的平穩(wěn)地調(diào)整；5）壓延時輥速盡可能用高值，這有利于發(fā)揮設(shè)備能力。可見輥速的高低標(biāo)志著壓延機(jī)組的先進(jìn)水平。近年來，由于采用電動機(jī)單獨(dú)地傳動每個輥筒，它可使輥筒間的速比在一定范圍內(nèi)（從1：1到高達(dá)1：1.3）任意調(diào)節(jié)，從而可在一臺壓延機(jī)上完成多種作業(yè)，這就使機(jī)臺的適應(yīng)性更加寬廣，并有利于提高輥速［8］。
3.4.6 橫壓力
橫壓力的概念：面團(tuán)通過輥筒間隙時，對輥筒產(chǎn)生徑向作用力和切向作用力，徑向作用力垂直于輥面，力圖將輥筒分開，這個力就叫橫壓力，也叫分離力。輥筒橫壓力的特征，面團(tuán)通過壓延機(jī)輥筒輥隙時，面團(tuán)的厚度逐漸由大變小，而壓力逐漸上升，在壓延過程中影響橫壓力的因素是多方面的：壓延制品的厚度； 制品厚度越薄，輥隙越小，分離力越大。輥筒直徑和壓延寬度越大，所產(chǎn)生的橫壓力也越大［9］。
3.4.7 壓輥的清理與冷切
清理方法；壓輥工作時，輥面會粘附一些面制物料，物料水分越高、軋距越小，粘附情況就越嚴(yán)重。為了保證壓面機(jī)的機(jī)械和工藝性能，應(yīng)使用清理裝置來保持輥面的正常工作狀態(tài)。目前，一般是在壓面切面完成以后，可以拆下來對其進(jìn)行清理，清洗干凈在將輥和切面刀安裝上去。這既有利于壓輥和切面輥的保養(yǎng)因而使其壽命增長［10］。
冷卻問題：本機(jī)沒有設(shè)計(jì)專門的冷卻裝置，而是利用空氣自行冷卻。目前，國外先進(jìn)的面條機(jī)不采用專門的冷卻裝置，而是靠空冷。
4 進(jìn)料機(jī)構(gòu)
4.1 進(jìn)料板
進(jìn)料板位于壓面機(jī)的頂部，它的主要作用是：連接進(jìn)料板和壓延部分，并對物料起一定的緩存作用；將物料盡可能地沿壓輥輥軸敞開；便于觀察物料的壓延和切面部分。簡體的上端安裝有進(jìn)料口的頂蓋下端有與壓面機(jī)機(jī)架連接的法蘭；相比平截正圓錐形形狀，平截長方形錐形進(jìn)料筒具有更大的容量，同時物料也更容易沿壓輥軸向分布。
5 切面輥
切面刀可根據(jù)個人愛好選擇，選擇需要的面寬厚度與寬度，切面輥與軸連接，面輥的設(shè)計(jì)方便拆裝，結(jié)果簡單，適合于家庭用。
傳動：面條機(jī)的傳動是指動力輸入和壓輥之間傳動兩部分。壓輥采用一臺電動機(jī)獨(dú)立驅(qū)動，電動機(jī)通過V帶一級減速直接拖動壓輥。
兩輥之間采用同步齒形帶傳動。雙面齒形帶為了雙面嚙合的撓性傳動，傳動比精確，結(jié)構(gòu)也能自動適應(yīng)離合軋和軋距調(diào)節(jié)所引起的兩輥中心距變化；當(dāng)壓輥磨損引起較大的中心距變化時，可通過調(diào)節(jié)緊張輪補(bǔ)償。改變兩輥帶輪的齒數(shù)，就可方便地提供多種傳動比［11］。該傳動平穩(wěn)，噪聲較小，且無需潤滑。其基本構(gòu)造與壓輥相似。
6 計(jì)算部分
6.1 傳動設(shè)計(jì)、選配電機(jī)
6.1.1傳動方案的擬定
V帶傳動具有的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：傳動效率高；傳動摩擦力大；整體尺寸較小，結(jié)構(gòu)較為緊湊。所以，在高速級布置一級V帶傳動，電機(jī)直接通過V帶拖動輥軸。
6.1.2 電機(jī)的選擇
（1）電動機(jī)類型的選擇：Y系列三相異步電動機(jī)
（2）電動機(jī)的功率選擇
表1 機(jī)械傳動的效率值
Chart1 The mechanical transmission efficiency value
種類 效率
滾動軸承 0.99/對
V帶傳動 0.96
同步齒形帶 0.97
傳動裝置的總效率：
η總=η2軸承·η2軸承·η帶·ηV =0.992×0.97×0.96＝0.894 (1)
電動機(jī)所需的功率
Pd= P帶/∑η=0.62Kw (2)
（3）確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速［12］
V帶輪傳動比：2~4，為了防止打滑，增大帶輪包角，傳動比盡量取小。
n帶=（2~4）×750=1500~3000r/min
符合這一范圍的同步速度為：1500r/min
（4）確定電動機(jī)型號
根據(jù)以上選用的電動機(jī)的類型，所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速選定電動機(jī)的型號為Y80M2-4調(diào)速電機(jī)，
其主要性能：
P額=0.75Kw
n滿載=130r/min
T額=2.3N·mm
運(yùn)動參數(shù)、動力參數(shù)計(jì)算
實(shí)際傳動比：i=n滿載/nk=1.85
P1=P額·ηV·η帶=0.7Kw0
pⅡ=P1·η軸承·η帶=0.67 Kw
PⅢ= PⅡ·η軸承·η帶=0.65 Kw
6.1.3 V帶的設(shè)計(jì)
（1）選擇V帶的帶型［12］：表查的工作情況系數(shù)KA=1.1，故計(jì)算功率
Pca=KAP=1.1×0.75=0.825Kw
根據(jù)Pca，選用A型帶［2］。
（2）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1［12］。取小帶輪的基準(zhǔn)直徑；
（3）驗(yàn)算帶速V［12］：
V=m/s=5.46m/s (3)
因?yàn)?m/s
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