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1、机电工程学院毕业设计说明书题 目: YZS-60型离心筛的设计 学生姓名： 学 号： 20053610432 专业班级： 机自专0504 指导教师： 吕俊智 2008年 06月01日目次1 概述22 设计离心筛的意义32.1 国内外对比32.2 离心筛在淀粉、谷朊粉生产中的应用33 设计计算93.1 电机的选择93.2 V带的传动设计93.3 主轴的设计123.4 键的计算选择133.5轴承的选择143.6 轴承座的选择143.7 轴强度的校核143.8轴承的校核184 机架的设计20设计感想22参考资料231 概述 随着科学技术的迅速发展，淀粉、谷朊粉及其制品的应用越来越广泛，几乎应用于各个
2、领域，它带动了淀粉、谷朊粉工业的发展，促进了淀粉、谷朊粉技术研究的深入，一些新工艺、新设备不断涌现。食品工业的发展是设备和工艺发展的结果，应该使设备和工艺达到最佳配合，以设备革新和创新促进工业的改革和发展，以工艺的发展进一步促进设备的发展和完善。 我国虽是农业大国、粮食大国，但是粮食机械行业距国际先进水平还有较大差距，特别是分离设备，国内大部分先进的分离设备是从国外引进的，因此此次设计意义重大。通过多方面调研、老师提供的资料以及网上、图书馆查到的资料，我对圆锥筛的外形、工作原理、设计数据有了一定的认识，这对我下面的设计会有很大的帮助。设计也是一个历练的过程，我一定要把握好这次机会，提高自己的专
3、业素质，设计能力。2 设计离心筛的意义2.1 国内外对比目前国内外淀粉、谷朊粉已经广泛应用于各个行业，品种达数千种，性质各异。我国生产淀粉的历史很早，但对淀粉、谷朊粉新工艺的研究开发起步较晚，在应用时也走了不少弯路，限制了淀粉、谷朊粉的应用和发展。国内绝大部分小麦淀粉厂的生产工艺仍旧为落后的间歇式、半机械化、敞开式的传统工艺方法，即间歇式马丁法。目前国内的淀粉厂大致有下列三种类型：一是采用国内先进工艺及先进设备厂，这类工厂投资较多，技术经济指标达到先进水平，经济效益比较好；二是按传统工艺及自制设备或部分采用国产先进设备的厂，此类工厂均为小型企业，投资少，生产水平低，也稍有盈利；三是引进国外生产
4、线的厂，如引进美国、德国、瑞典、荷兰、泰国等国设备或生产线，这类厂家多属国有企业，有的连不必引进的亦引进，有的甚至整条生产线引进，因此，固定资产投资很大，贷款多，利息、折旧负担重，经济效益并不理想，其中有些厂甚至处于长期亏损的状态。澳大利亚、新西兰、美国及欧洲的法国、荷兰、英国等地是小麦淀粉生产的主要集中地，其加工工艺及设备代表着当今世界小麦淀粉工业的发展方向。其中美国的淀粉产量居世界首位。CPC公司是世界上最大的淀粉企业，在40多个国家拥有淀粉厂。因为美国的糖品消费主要是淀粉糖，加之以淀粉原料制造许多新材料，对淀粉的需求日益增长，所以淀粉工业的发展很快。法国、德国、英国、荷兰等国的淀粉厂一般
5、都有几十种产品，有的甚至有一、二百种产品，如荷兰艾维贝公司生产200多种品种。日本的淀粉工业起步较晚，但发展快。目前淀粉年产量已达200多万吨，主要品种是马铃薯淀粉。泰国淀粉工业近年发展很快，是后起之秀。目前全国木薯种植面积在100万公顷以上，年产鲜木薯1800-2000万吨。全国有50多家淀粉厂，淀粉年产量达150-200万吨，其中有一半出口，主要出口到日本、欧盟、美国、台湾、香港等50多个国家和地区，年创汇近5亿美元。目前我国也从泰国进口木薯淀粉及木薯干片。泰国木薯淀粉的消费主要是用于加工各类变性淀粉，为造纸、纺织、食品所用，变性淀粉年产量近50万吨。可见，我国在淀粉、谷朊粉的生产工艺和设
6、备上和世界先进水平仍有一定的差距，今后我们应该注重在这些方面的研究和开发。2.2 离心筛在淀粉、谷朊粉生产中的应用马丁法（面团法）是一种比较传统的淀粉、谷朊粉加工方法，使用的原料是面粉而不是麦粒，加工步骤是和面、清洗淀粉、干燥面筋、淀粉提纯和淀粉干燥。其工艺流程见图1。 其生产过程为：将面粉和水按一定比例加入到和面机1中，经过和面机的充分搅拌使面粉成为面团状，加水静置20min左右，使面团中的蛋白质充分吸水形成面筋，然后由人工不断加水、洗涤使面筋与淀粉分离。清洗出来的面筋送到谷朊粉干燥系统干燥，得到活性小麦蛋白粉即谷朊粉。从和面机中排出的水和淀粉的混合物为粗淀粉浆，粗淀粉浆中含有细小的碎面筋，
7、用振动筛2将这些碎面筋去除，在经过3级离心筛31、32、33将淀粉浆中的纤维筛除；然后集中到沉淀池4沉淀，经812h的沉淀后，淀粉被沉淀在池的底部，放掉池中的水，然后加清水搅拌用泵5输送到脱水机6脱水，通过螺旋输送机7输送到淀粉干燥系统干燥，再经过粉碎机8、干燥管9和卸载器11将干燥的淀粉收集，通过关风机，再经过淀粉筛13的筛理即为淀粉成品。从以上生产工艺可以看出，此工艺为间歇式、半机械化、敞开式的传统工艺。存在着劳动强度大、生产周期长、卫生条件差、出率低、产品质量不稳定、废水排量大等缺点。下面是我校老师参照国外先进的工艺提出的工艺改进方案，本方案结合我国实情，以国内设备代替价格昂贵的进口设备
8、。其生产的工艺流程见图2。 其生产过程为：1.和面与面筋分离工序：由气力输送系统将面粉输送到面仓1内，定量螺旋输送机2将面粉送到自动活面机4中，流量计3控制进入和面机的进水量。水和面粉按一定的比例在和面机中被混合成类似牙膏状的面糊；输送泵5将这些面糊送到熟化灌6中熟化。在熟化过程中，面糊中的蛋白质充分吸水形成面筋，熟化的时间大约30min，熟化后的面糊被面团切断机7切成小块状，送到带有高速搅拌装置的均质灌8中搅拌，使面筋与淀粉分离；然后用泵9输送到滚筒筛10中将面筋与淀粉分离，使筛上物为面筋，将面筋送到储箱47中由谷朊粉干燥系统干燥即为谷朊粉；筛下物为还有淀粉的淀粉浆，将淀粉浆送到下道工序再进
9、行精制和分级。2.纤维的分离工序：在这道工序中采用新型的带正、反向冲洗的离心分离筛15筛理淀粉浆里的纤维。通过旋转的转鼓产生离心力，在离心力的作用下淀粉颗粒通过筛网，而纤维则为筛上物。由于在筛网的正反面都有高压水冲洗，能将筛网上的糖类和细小的面筋等粘性物质彻底冲洗干净，解决了以前的离心筛常出现筛网被堵塞的现象，提高了分离效果和产量。3.淀粉的精制和分级工序：分离出纤维后的淀粉浆集中在储罐16中，这时的淀粉浆是蛋白质和淀粉的混合物，称为粗淀粉乳，再经过泵17输送到除沙器18除沙，除沙后的淀粉乳从高压泵2012012分别输送到第一组旋流器2112112中进行分离。当高压泵将淀粉乳输送到旋流器中的旋
10、流管内时，沿着旋流管的内壁做高速旋转运动，产生的压力越高，离心力就越大，在离心力的作用下每级旋流器将淀粉乳分为两部分，即顶流和底流。顶流为密度小的蛋白质和小颗粒淀粉，底流为密度大的大颗粒淀粉。在第一级旋流器211的顶流中是含有颗粒较小的淀粉和蛋白质的出口，因此再将其送到第二组旋流器（6级）中进一步分离。在第一组旋流器中，第二级顶流送回到第一级的进口处；第三级的顶流送回到第二级的出口处；依次类推，最后一级2112的顶流输送到2111的进口处，在最后一级旋流器2112的进口处加清水经过这样的逆流洗涤，在最后一级旋流器2112的底流即为纯净的A淀粉乳，储存在储存罐22中，在经过自动脱水机23的脱水，
11、由螺旋输送机24送到气流干燥系统干燥即为A淀粉。第二组旋流器的物料来自第一组旋流器的顶流，它是颗粒较小的淀粉和蛋白质混合物，在这一组旋流器中要进一步将淀粉蛋白质分离出来，因此它的压力要调整得比第一组高，工作过程与第一组相同，由高压泵341346分别输送到旋流器351356中；第一级旋流器351的顶流为较纯净的蛋白质，再进一步浓缩、干燥即为优质的蛋白粉。最后一级旋流器356的底流为小颗粒的淀粉，成为B淀粉乳，用同样的方法脱水、干燥即为B淀粉。4.淀粉和谷朊粉的干燥工序：淀粉和谷朊粉仍采用气流干燥，和以前的工艺没什么变化。谷朊粉的干燥在造粒部分和蜗壳分离器部分做了改进，湿面筋进入干燥管道后得到瞬时
12、干燥，缩短了受热时间，提高了谷朊粉的活性。改进后的生产设备及设备，符合我国国情，可大大降低投资。其中ZXS850型离心筛，达到国外同类产品水平，国内领先。谷朊粉干燥系统在节能和提高产品质量方面与一般干燥系统相比有了很大提高。传统和先进的淀粉、谷朊粉的生产都用到了离心筛，开发和研制离心筛对增加产量、提高质量、降低成本、改善卫生条件都有重要意义，离心筛与其他分离设备比较，还具有推动力大、分离能力强、结构紧凑、附属设备少等特点。离心筛外形见图 图3 离心筛实图在小麦淀粉、谷朊粉的加工过程中，圆锥筛处于中间过程中，前面是滚筒筛，下面是水洗涤从圆锥筛出来的粉浆，工作时浆料通过均匀机构均匀后进入筛筒底部，
13、筛筒由动力机构驱动高速旋转，受离心力的作用并在水洗涤系统的喷淋下，浆料沿着筛面作圆周运动，并同时向外沿移动，移动过程中，细小的淀粉颗粒透过筛网排出，同时不能过筛的纤维在离心力的作用下连续向转鼓的大端滑动，排出转鼓。在生产的过程中采用多台此种离心筛进行级联，来提高产量，级联后的离心筛如图4。图4 串联的离心筛圆锥筛在使用时应注意转向，安装电机电缆时应面对进料管，转鼓应为逆时针旋转，电缆需用钢管护套防止浆水和潮气入侵。另外圆锥筛常出现筛网破裂现象，应及时检查筛筒内壁是否光滑，进料管位置是否合理，筛面应及时清理，若发现筛体有剧烈振动，说明筛面有部分残留物，应停机打开端盖进行清理。3 设计计算3.1
14、电机的选择：无特殊要求的情况下，Y系列三相异步电动机较常用，其效率高、工作可靠、结构简单、维护方便、价格低、启动性好，适用于不易爆、无腐蚀性气体、无特殊要求的场合，主要应用于机床、泵、风机、运输机、搅拌机、离心机、农业机械等。离心筛属于常速离心机，转速在8001000r/min之间，初步选定转速为850r/min，功率18KW，由于要考虑实际工作中功率损失和传动效率，选择大于18KW的电机，经分析选择电机型号为Y180L4。电机技术数据如下表：型号额定功率（KW）满载转速（r/min）同步转速（r/min）级数Y180L-422KW1470r/min1500r/min4级堵转转矩/额定转矩（启
15、动系数）最大转矩/额定转矩（过载系数）质量（Kg）2.22.21903.2 V带的传动设计： 带传动是具有中间挠性件的传动，它利用两个或多个带轮用带作为挠性拉拽零件，工作时借助摩擦或啮合传递动力或运动。带传动具有如下特点优点：带具有弹性，能缓和冲击，吸收振动，故传动平稳噪声小；过载时，带在带轮上打滑，具有过载保护的作用；制造和安装精度要求不是很严格；可传递两轴间距离较远的运动。普通V带传动设计参看机械力学与设计基础P224P231。1）确定计算功率：由P226表12-7查得工作情况系数表=1.1 计算功率=P=1.12.2=24.2KW (P为传动名义功率，即额定功率)2）选择V带型号：根据计算功率和小带轮转速（即电动机转速），由P227图12-9选取V带型号，选择C型。3)确定带轮基准直径和:小带轮基准直径应大于等于P22
