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1、 1、前言能够掌握如何针对某一机械设备进行设计，是本次毕业设计的目的。希望能够通过此次的毕业设计能够达到这一点。运用四年来所学的专业知识使之与现实中的设备相结合，也正是我们学习的最终目的。用我们的理论知识在现实中能够有所创新，使中国的制造业更上一步。根据要求，我设计的产品主要适用于小麦谷朊粉生产工艺过程中的湿面筋脱水，也适用于其它类型的粗纤维的脱水。采用该设备可使小麦谷朊粉生产过程中、和面后分离出的多水面筋-湿面筋得到充分的脱水处理。脱水后的面筋经过进一步的干燥加工使其成为谷朊粉，同时可对B淀粉采取回收利用处理，采用该设备是必不可少的技术措施。根据国内外同类产品的结构特点，我增加了一个出水口，
2、这样可以使湿面筋挤压后的含淀粉残水得到回收利用，减少洗涤损失，提高淀粉回收率。并从中改善生产环境，提高副产品的经济效益。该产品的传动平稳，工作性能良好以及定位准确，外观力求轮廓清晰，美观大方，占地面积小，实用性强。2、方案论证针对目前国内小麦淀粉和谷朊粉的加工工艺过程，多采用进口设备，及国内不完善的设备，不是资金昂贵就是设备达不到生产要求。不能正常地实现淀粉与谷朊粉的现代化生产工艺，造成资金的外流与资源的浪费。现根据国内外生产厂家的现成设备及有关资料设计此设备。小麦淀粉在食品、冷饮、轻工、纺织、制药、造纸等行业中有着广泛的应用。1：食品行业。主要应用于火腿肠、粉丝、雪糕、果冻等产品中。以及用于
3、味精、麦精粉、可食性包装膜、水解及发酵工业产品中。2：纺织行业。小麦淀粉特别适合于纤维工业，尤其是织布、浆纱、整理和染色用糊。3：造纸行业。小麦淀粉在造纸行业用量比较大，主要用作湿部的粘结剂、表面涂层、施胶和制造瓦楞纸的粘合剂。4：医药行业。主要用作制片剂、稀释剂等。5：淀粉深加工业。生产糊精、氧化酯、淀粉醚、淀粉糖等产品。6：其他行业。在其他行业可用于制焊条、铸造的砂型、炭精棒成型和干电池等。谷朊粉是从小麦中直接分离出来的高蛋白聚合物，蛋白质含量为7580%，脂肪含量为1.01.25%，吸水率为150200%，吸水后的湿面筋保持了原有的自然活性及天然物理状态，具有粘性、弹性、延伸性、薄膜成型
4、性和吸脂乳化性。谷朊粉是粮食工业、食品工业和饲料工业理想的天然添加剂。广泛应用于生产面包粉、方便面粉、饺子粉、挂面粉等专用粉中，用于改善专用粉的烘焙品质、蒸煮品质、食用品质和营养价值。食品工业用其制成营养、保健、方便于一体的各类食品，如水面筋、油面筋、烤麸、古老肉、素鸡、罐头、火腿肠等，饲料工业用于生产高档水产品如螃蟹、鳖、对虾等饲料的粘合剂和营养添加剂。不仅提高了饲料的营养价值，还提高了饮料在饲喂中的利用率。总之，谷朊粉在面粉行业、面包行业、冷冻食品行业、肉类食品行业、饲料行业、化学工业等行业中都有着重要的应用。虽然我国是小麦生产大国，小麦年产量一亿吨左右，但是，多年来小麦谷朊粉的生产没有引
5、起足够的重视，造成这种情况的原因主要有如下几种：（1）小麦一直是人们的口粮，所以我国的小麦加工规模较小、工艺落后；（2）小麦蛋白的黏度较大，烘干困难，不利于工业化生产；（3）由于小麦加工工艺落后，生产过程中的污水不易治理，环境污染严重；（4）以谷朊粉为原料的制成品样式较少，市场需求量较小，使得国内对加工谷朊粉的设备要求不是太高，无形中造成了谷朊粉加工工艺技术缓慢。近年来，在国家相关产业政策的带动下，在人们对谷朊粉的需求日趋增长的情况下，我国小麦谷朊粉工业得到长足的发展。特别是新的技术、新工艺的引进，使小麦深加工有了技术支撑，一些具有较高开发创新能力，技术先进、规模较大的大中型企业相继投产，小麦
6、副产品得到充分的利用，促进了行业的快速发展。小麦谷朊粉的工艺技术发展至今，主要加工工艺如下图： 这种方法生产淀粉、谷朊粉工艺有如下特点：工艺设备投资省、上马快、设备操作简单、稳定，以面粉为原料，需要和制粉车间配套建厂，制粉工艺、面粉的面筋含量、灰分、含砂量、淀粉损伤率、蛋白质变性、细菌含量等指标，对生产淀粉、谷朊粉的产品质量影响很大，面筋洗涤、淀粉沉淀不能连续生产，操作强度大，人为影响因素多，采用沉淀池占地面积大，沉淀率底，生产周期长，卫生指标较难保证，水耗大，废水处理困难，干态制粉动耗大，综合生产成本高。所使用的主要设备有间歇式面筋机、离心筛、沉淀池、三足式人工上卸料离心机、淀粉气流干燥系统
7、、谷朊粉干燥系统等设备。在这些设备中除纤维分离及干燥设备仍旧被使用外，其余设备均被淘汰。因此在今后的市场竞争中，与先进的工艺相比，无论从技术、质量、价格等方面都无竞争优势。我国小麦谷朊粉工业要想发展，在激烈的市场竞争中有一定的能力，就必需进行工艺和设备的改造。要进行工艺改造，首先要设计工艺路线，看它是否可行。然后按照工艺路线设计各种类型的设备，而设备的好坏将直接影响工艺的可行性。因此，从某种意义上来说，谷朊粉工业的现代化将取决于加工谷朊粉设备的现代化。针对目前国内淀粉和谷朊粉的生产现状和工艺过程，我们提出了改进方案的指导思想，即立足国内，结合实情，进行工艺设备的改造，将过去的间歇式、半机械化、
8、敞开式的传统工艺方法改为连续式、机械化、管道化的生产工艺，即由间歇式马丁法改进为连续式马丁法，达到生产工艺连续化、管道化、自动化、实现生产的低消耗、低成本、高质量、高收率、实现少投资、低风险、高产出、高效益的目标。具体做法是：在面筋的分离工序，用双轴式自动和面机取代过去的间歇式、手工操作的双Z叶型面筋机；在淀粉的分级、洗涤工序用蝶片式分离机、卧式螺旋沉降式分离机取代过去的沉淀池；在面筋的脱水工序，用卧式全自动脱水机取代过去的三足式人工上卸料离心机；在纤维分离及干燥工序，仍采用过去的离心筛及气流烘干设备。整个工艺可分为5个部分，即面筋分离部分；纤维分离部分；淀粉分级、精制部分；谷朊粉和淀粉的烘干
9、部分。其中，脱水机是谷朊粉烘干之前最重要的一环，是制得谷朊粉重要的组成部分。下面我们对多水湿面筋脱水工序作一简单介绍。多水湿面筋脱水工序，即是有高压泵将多水湿面筋送入脱水机，由于脱水机采用变螺距结构（变螺距铰龙），所以物料在机器内既受到轴向挤压力，也受到一定的径向力，经过高压挤压，面筋与水在铰龙壳体底端的网格处被挤出来，落入网筛上方，面筋顺着网筛落入面筋出口；水成了筛网的筛下物，进入出水口（进入出水口的水含有B-淀粉，可回收，且水也可重新利用）。从而完成了多水湿面筋的脱水工艺。为下一步的干燥提供合适含水量的面筋团。现在国内使用的脱水机有些使用筛网直接脱水，但这样的处理方式，并不能很好的脱水，不
10、利于下一步的工艺加工。还有一些使用螺旋挤压的方式，使用绞龙推挤物料。这种方式，造成功耗较大，资源的浪费。为此，我采用变距绞龙，及在绞龙壳体底端钻孔，湿面筋与水脱离绞龙，在下层筛网处分离。结构参照如下图示：主要结构主要有电动机、联轴器、脱水箱、绞龙及其外壳、机架等部分组成的。3、计算部分3.1主轴直径的初步估算轴是组成机械的一个重要零件。它支撑着其它转动件回转并传递转矩，同时它又通过轴承和机架联接。所有轴上部件都围绕轴心线作回转运动，形成了一个以轴为基准的组合体轴系部件。脱水机主轴主要受弯矩和转矩。所以按弯转合成力矩初步估算轴径。311初步估算轴径选择轴的材料为40Gr、经调制处理 由机械设计便
11、览 表45-1查得材料力学性能数据为 毛坯直径（mm）硬度(HB)抗拉强度极限b （MPa）屈服点sMPa弯曲疲劳极限-1MPa扭转疲劳极限-1MPa101-300241-286686490343181根据表38.3-1公式初步算轴径，由于材料为40Cr，由表38.3-2轴的材料40Cr41Cr18Ni9Ti/N mm-240-5215-25A100.7-98148-125注：当弯矩相对较小或只受转矩时，取较大值，A取较小值；反之取较小值，A取较大值。所以脱水机选取 A=99 =20 则得 =46.7mm为了减轻机器重量及降低制造成本，初步设计采取空心轴方式。内、外径比为1：1.25。由机械零
12、件设计手册 第13章表3.13-29空心轴计算系数b轴内径/轴外径1/4 1/3 1/2 1/1.6 1/1.4 1/1.25 b0.99610.98770.93750.8470.730.59对于空心轴须将实际传递的功率P除以空心轴计算系数b后 由上式得： d=79.1mm按上式计算的轴径、未考虑键槽对轴强度的影响，若开一个键槽则轴径增大4%5%，经计算得： d=82.3-83.0mm故主轴直径取内径：80mm，外径：100mm。312轴上受力分析轴传递的转矩T1T1=1.2x9550x11/105（ Nm）=1200Nm绞龙主轴上叶片上圆周力的确定:由于湿面筋是固液合物为假塑性流体,所受的力
13、很难确定,数据都是由试验得来的,根据资料按最大所受力约为500N叶片轴向力的确定：叶片所受周力的合力为0。 313主轴的设计计算及校核估算轴径按许用应力计算:材料选用45钢。A取值 110粉碎机功率 P = 100 kw ; n = 1000 r/min;轴上需要开键槽，轴径增大 10；得 d 56.17 粉碎机轴径需要乘以危险系数 2确定最小轴径为 d =112根据轴所需结构，绘制轴的草图如下：垂直平面受力简图Mn 打板的密度为 7.81 克/. 体积为 :2524.270 重量 G = mg = 7.81xx2.52427x9.8 = 193.203 N ;打板数量为 30 ; 总重量为 = 5790 N 转矩 T = 1050500N圆周力 = 计算垂直面支撑反力 得到: = 10871 N = 5081 N水平平面受力简图 计算水平面支撑反力 作用在轴上得压力62254.5N得到: = 102910.5 N = 40656 N弯矩图垂直面弯矩图 水平面弯矩图合成弯矩M 许用应力 应力校正系数 转矩 T = 1050500N当量转矩 在最小轴径中间截面出 校核轴径计算危险截面轴的直径轴的最小轴径取的是d=112mm轴径 合格结论：经校核后知该轴强度和刚度均达到所用的要求。 轴主要校核它的扭转切应力max=T/2R0xR0=1200/2x3.14x45x10=700.
