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农产品加工机械

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网上买球APP农产品加工机械与设备

  袁巧霞 副教授 一、课程的性质、地位和任务 ? 是研究农产品加工机械的工作原理 和理论分析与设计计算的一门应用 科学。 ? 培养学生掌握对已有的农产品加工机 械与设备的设计原理与设计方法进 行分析的能力,以及具有设计新型 农产品加工机械的能力。 本课程的任务: ? 掌握农产品加工机械与设备的特点, 典型农产品加工机械的性能,工作原 理及结构特点; ? 掌握分析农产品加工机械与设备的一 般方法,培养学生理论分析与设计计 算的能力; ? 掌握设计农产品加工机械与设计的 基本原理与方法。 二、课程教学的基本要求 (一)理论知识方面 典型农产品加工机械与设备的工作 原理、结构特点与设计的方法,兼顾 农产品加工机械与设备的发展进展和 了解使用、维修保养及选型等方面的 基本知识。 (二)实践技能方面 ? 能用所学农产品加工机械的原理、 特点,独立设计一种农产品加工机 械,从而领会设计的基本原理与方 法。 ? 熟悉典型农产品加工机械的生产加 工过程。 绪 论 一、农产品加工的对象 农产品加工主要包含人类、食 品动物饲料、植物纤维三个方面的 加工内容。 根据对原料的加工程度,又可 分为初加工和深加工两个不同的加 工过程。 ? 初加工是指对农业原料进行诸如清理、 分级、分离、尺寸减小、混合和干燥等直接 的、简单的加工处理过程,所采用的加工技 术及工艺设备一般比较简单。 ? 深加工是指对初加工产品作进一步的再 加工或者对原料直接进行多层次的深度加 工。 二、农产品加工与食品加工的区别 食品加工是以农产品为主要原料的加工 业,它是农产品加工的继续和延伸,是农产 品加工中一个更加深入、精细,更加注重产 品的色、香、味和营养成分的生产部门。 农产品加工:以初加工为主,深加工为 辅; 食品加工:以深加工和精加工为主 。 三、农产品加工机械与设备现状 存在以下几方面的问题: ? 产品品种规格少,系列化和成套性差,产 品性能差、能耗高,生产效率低; ? 加工技术落后,产品市场竞争力差,环境 污染严重; ? 科技投入少,科研力量和基础设施薄弱, 研究开发周期长等问题。 四、农产品加工机械发展趋势与预期目标 ? 提高粮、油、棉、茶加工机械的技术水平, 提高成套水平,满足内需,增加出口; ? 开发新产品、开发果蔬、土特产品、野生 资源等加工设备,重点发展粮油、棉、茶深 (精) 加工成套设备 ? 把降低能耗作为产品发展重点,重视发展 保护环境与改善工作条件的辅助设备和配套 设备; ? 发展综合利用加工设备,使资源科学、合 理、综合利用。 ? 新产品开发应以大中型产品为主,以成套 设备为主,使原料加工、储藏、运输和销售 配套成龙; ? 提高高新技术在农产品加工机械上的应用, 如光电色选、挤压技术、负压、超声、超临 界萃取技术、膜技术、油脂微胶囊化技术等; ? 加强农产品加工后包装技术的研究,提高 产品的附加值增加效益,加强其包装机械的 研制,以满足市场需求。 第一章 农产品加工机械设计的基本原则 ? 农产品加工机械的基本要求 ? 按照农产品加工工艺要求设计 ? 以成组技术指导设计 ? 坚持可靠性设计原则 ? 合理选择材料 ? 食品机械设计步骤 重点和难点:掌握农产品加工工艺 对加工机械设计的要求以及农产品加工 机械适用的材料。 第一节 农产品加工机械的基本要求 一、满足食品加工工艺及卫生要求 1.满足食品加工工艺要求 2.满足食品的卫生要求 ? ? ? ? ? ? 所有与食品原料、半成品、成品接触的部位; 机器的外形; 成品处理部分 ; 传动润滑 ; 执行件 ; 传动件 。 二、合理确定生产率,力求降低消耗系数 1.生产率 生产率是以单位时间内所生产产品的产 量来表示的,它反映了食品生产的工作效率。 2.消耗系数 消耗系数是指机器设备生产每单位重量 或单位体积的产品所需消耗的原材料及能量, 包括原料,燃料,蒸汽、水及电能等等。 三、结构简单、操作方便、使用安全 1.结构简单 设计农产品加工机械时,首先要依据 食品加工的工艺要求,使用要求以及技术 性能、经济性能等条件来确定机器的结构 组成原理,包括执行件的运动规律及传动 的方式,必须保证各机械运动协调,各机 构组合合理,并在满足工艺要求的前提下, 力求使机器的结构简单。 欲做到结构简单化,可从下列各点 入手:各种零件形状的简单化,采用标 准件使设计过程简单化,尽量做到零件 的功能兼用,或设计新型结构使机构简 单化,采用标准组件使系统简单化,简 化结合和连结方法,采用标准数列,通 用部件,产品系列化等。 2、操作方便、使用安全 ? 考虑到人的特点 ; ? 考虑到人的生理特点 ; ? 外露的传动件要加防护罩,强电设 备要有接地保护,机械的工作情况要 便于观察。 四、保养、维修方便 维修、保养性设计的基本内容是:如 何以最少的人力、物力和时间、取得最好 的维修,保养效果。 影响维修性的主要因素有下列几点: (1)机器的总体布局应合理,机器各部件, 各机构易于检查、修理和维护保养。 (2)部件和连接件易拆,易装,特别是在 日常维护中需经常拆卸的那些部位。易损件 要便于更换,尽可能使用标准维修工具。 (3)机器或部件做成可分离式,以便于拆卸和组 装。组装时,不需要特殊的手段。 (4)尽量采用具有互换性的标准部件和元件。 (5)应考虑磨损的自动调整和补偿,机器参数的 自动调整,以及预防措施自动化等。 (6)要在机器上安装测定和指示输入,输出参数 的仪表,以便对机器的工作状态进行监测。 (7)要易于发现出故障的零件,而且调整和更换 磨损零件不需要高度熟练的技术。 (8)零件和测试点要易于识别,标记应布置在醒 目的地方。 五、便于组成生产线 六、降低成本 在设计农产品加工机械时,对上述 诸项应综合考虑,不能因单纯追求某一 指标而降低其它性能。应该在保证使用 性能和产品质量的前提下,力求结构简 单、制造方便。 第二节 按照农产品加工工艺要求设计 一、农产品加工机械必须满足农产品 加工工艺的最基本要求 进行农产品加工机械设计时要重视研究 产品工艺过程,掌握工艺特点,这应成为设 计者遵守的重要原则。 二、工艺的先进性和适用性 ? 工艺流程和要求的变化,将直接决定农产品加 工机械的工作原理和结构形式。 ? 工艺的先进水平和适用程度将直接影响设备的 先进性。 ? 先进性指生产过程中保持产品的质量均一和稳 定、生产效率高、制品的出品率高,节省能源、 满足卫生条件、操作简单、噪声小,废弃物少等 一些指标的综合反映,与生产规范、资源状况等 都有关系,即应以用最小的投入获得最大的效益 作为衡量先进性的基本条件。 三、工艺可能性 设计农产品加工机械时,应尽量做到在 准确完成既定的工艺生产要求的基础上,提 供更改生产条件的可能性,以使之具有更广 的使用范围。 工艺可能性的确定应综合各方面的条件, 统筹分析后确定,以能充分发挥设备优势, 争取最好的经济效益为佳。 第三节 以成组技术指导设计 一、小批量生产方式存在的问题 1.生产计划、组织管理复杂; 2.生产周期较长; 3.生产准备工作量大; 4.限制了先进生产技术的采用。 二、应用成组技术指导三化设计 应用成组技术指导下的三化设计,即机 械零部件的系列化、通用化、标准化设计, 有利于制定统一化的工艺过程,是从生产组 织、技术管理上改善小批量生产中所存在问 题的较好途径。 成组技术应用于机械加工是将多种零件 按其工艺的相似性分类,以形成零件族。 三、提高零件的结构工艺水平 设计时,应力求在新机器的结构中, 最大限度地采用专业厂生产的标准件和 以前生产的相似产品中的借用零件。这 有利于缩短设计和制造周期,提高零件 和整机的可靠性,降低成本,加速新产 品的开发。 设计农产品加工机械时应力求做 到产品系列化,部件通用化和零件标 准化,以保证在建立参数系列的基础 上,确定类型和尺寸,使零部件能够 互换,把结构方案跟制在合理的最小 范围内,合理地确定产品质量、可靠 性和使用寿命,降低材料消耗和成本。 第四节 坚持可靠性设计原则 一、可靠性是现代化机器的重要指标 现代化机器的发展方向是:提高自动化 程度和工作参数(载荷、温度、速度);缩小 外型尺寸和减轻重量,提高工作精度和工作 效能(生产率,功率、效率),将机器纳入集 中控制系统。 可靠性是指机器在整个使用周期内,保 持规定质量指标的性能。 二、以可靠性原则指导产品设计 机器的可靠性取决于机器和部件的结构, 所采用的材料、对有害作用的防范措施、润 滑系统,维护和管理的适应性等等。 在机器的设计和样机试制阶段,需要预 测和估计机器在规定使用条件下的可靠性, 寻求合理的机器结构,预测机器的状态,诊 断故障、以及如何在恶劣使用条件下和发生 意外情况下保证机器的工作能力等。 可靠性设计的主要方向之一是提高 对外界影响的抵抗能力。这包括设计出 强度好、刚度好、耐磨性好的部件,机 器结构要合理,并采用高强度,高耐磨 性,高耐蚀性的材料。也就是要集中设 计工艺范围内的全部最新成就,来提高 机器各机构、各部件对外界影响的抵抗 力。 从可靠性角度来看,最佳的机器结 构及其元件,应该是能够以最低的费用 来保证机器各部件、机构及整台机器达 到所要求的工作时间。 合理地选择结构也能确保机器具有 良好的维修性,使机器的易损件便于速 换,容易装拆。 第五节 合理选择材料 一、农产品加工机械对材料的要求 ? 材料的选择应满足强度、刚度等机械性能要求 ; ? 应从最常用的标准材料中选择 ; ? 材料的选择应力求单一 ; ? 选择材料时应注意防腐要求,或考虑防腐措施。 二、农产品加工机械常用材料及表面防护 1.不锈钢 不锈钢几乎能抵抗所有食品介质的腐蚀, 而且可以得到很高的表面光洁度。 不锈钢的延展性,机械加工性能及熔接 性能较好,在高温及低温条件下其强度也不 降低。 价格很高,主要用于与食品直接接触的 零件上。 2.其它金属材料 用于一些静止的或运动速度不高的工作表面。 但要注意表面防护,如喷涂无毒塑料、镀镍,或进 行磷化处理等。 在结构设计时,应尽量避免因结构不良而引起 机械应力或热应力,特别是焊接件更要避免产生较 大的局部应力。在结构设计时还要尽量减少死角, 因为死角处容易造成物流停滞,随着物料的分解或 腐败而腐蚀加速。 3.合金材料 4.木材、陶器、玻璃及各类工程塑料 第六节 农产品加工机械设计步骤 一、调查研究 (1)明确设计任务,了解与设计项目有关 的方针、政策,熟悉有关标准及设计任务 所提出的内容和要求; (2)到使用单位调查、了解所设计农产品 加工机械设备的工作实地环境,使用工艺 条件及使用单位对新机器的要求; (3)到制造单位了解制造厂的设备条件、 技术能力和生产经验; (4)广泛查阅资料,搜集国内外有关技术文 献,了解国内外技术水平和发展动态,新技 术在同类型加工机械上的应用情况,了解同 类型机器的结构性能、使用、制造等有关情 况; (5)对于新采用的工艺和结构进行必要的试 验,并通过试验取得足够的数据; (6)新产品开发还必须经过市场调查,了解 相互竞争的产品动向及消费动向,并掌握以 后可以追赶的其它产品性能,质量水平、价 格等使之有新产品的特点和优越性。 二、方案拟定 方案的内容有: 加工工艺分析,主要技术参数, 总体布局、传动系统,气(液)压系统, 电气控制系统、主要部件结构草图、 试验结果及经济技术效果分析等。 拟定方案时应注意以下问题: (1)处理好使用和制造之间的关系,应当在 满足使用要求的前提下,尽可能地做到结构 简单,制造方便。 (2)注意倾听各方面的意见,包括企业中 的设计者、生产者、经营者、管理者和使用 者的意见。经过分析比较去粗取精,最后形 成一个比较适用的设计方案。这就要求设计 者应具有较深的专业知识,能归纳,采用有 益的意见,有仔细、正确进行设计构思的能 力和进行信息交流的活动能力。 (3)实践是检验真理的唯一标准,设计必 须以生产实践和科学实验为依据。要最大限 度地利用工厂内外积累的技术资料。若资料 不够,要考虑设计前的预备实验。对于新型 机构或设备的设计,在方案设计后最好进行 模拟实验,经过实验证明可靠后方能在设计 中使用。 (4)继承和创造性相结合,尽量采用先 进技术,迅速提高生产能力。要广泛地吸取 前人和国外的先进经验,在此基础上创新。 (5)方案设计时还必须充分考虑到产品 的社会价值和经济效益。设计的创造性不 仅是由知识和信息产生的,而且还要从认 识价值开始,以优化和效益为目标,通过 综合分析和实践而产生,并在产品的性能 和费用平衡的基础上加以决定。 (6)开发研究新产品时,方案设计还 必须通过技术、经济审查。 三、工作图设计 1.编制零件明细表,设计计算书, 机器使用说明书等技术文件, 2.绘制总图,部件图、零件图,设 计完成后还要对图纸进行工艺审查和 标准化审查。 在工作图设计时应注意:掌握产品使 用的原料以及购入标准件与外订货零件的 成本、质量水平、生产能力、市场性等卖 方技术水平,以便决定适合于生产产品的 购入规格,调查工厂内产品由装配到安装 使用的搬运、运输、保管等实际情况,从 而决定能经受这些条件的设计结构,包装 的规格要求,考虑自己工厂的购买、服务 状况,产品使用环境,用户维修技术水平, 而进行相应的设计。 四、样机试制和鉴定 在试制,试验、鉴定过程中,设计者要 经常深入现场,掌握生产制造过程所发现 的问题以便对图纸进行修改,直到产品达 到要求为止。 农产品加工机械在设计时预想不到的 故障,工作可靠性、零件磨损、使用寿命 等有关资料要在投入使用后,经过长年的 实践才能得到。因此,要经常搜集使用部 门和制造部门意见。从用户处反馈的信息, 是开发新产品的重要根据。 第二章 输送机械与设备 本章主要内容: ?斗式输送机 ?带式输送机 ?螺旋式输送机 ?液体输送机 ?气力输送 本章重点和难点: 掌握输送机械的 类型和螺旋输送机的 工作原理及设计计算。 输送的目的: 农产品加工厂内输送机械的目的是将原 料、半成品和成品从—工序运送至另一工序。 被输送的物料为固体(块状、粒状及粉状)及 液体(牛顿流体及非牛顿流体)物料。 常用输送设备: 常用的输送机械有带式输送机、螺旋 输送机、振动式输送机、刮板输送机、斗 式提升机、气力输送设备及各种泵和管路。 第一节 带式输送机 一、工作原理 驱动滚筒通过摩擦传动带动输送带,使 输送带连续运行而将带上的物料输送到一定 的位置。 二、基本结构 它是由输送 带、托轮、传动 轮、传动装置及 张紧装置等组成。 1.输送带 在带式输送机 中,输送带既是承 载件又是牵引件,主要用来承放物料和传递 牵引力,是带式输送机中成本最高,又是最 易磨损的部件。 输送带有橡胶带、各种纤维带、钢带、 塑料带等。 带式输送机对输送带的要求是:强度高, 延伸率小,挠性好,吸水性小,耐磨、耐腐 蚀等条件。同时,用于输送食品的输送带还 须满足食品卫生要求。 2.驱动滚筒 驱动滚筒是传 递动力的主要部件, 输送带借其与滚筒之间的摩擦力而运行。驱 动滚筒有光面、木面和胶面之分,木面和胶 面与输送带之间的摩擦力较大。 3.托辊(托架) 其功用是支承运输带及上面的物料,保 证带子平稳运行。按托辊在输送机上的功用 和位置,把直接支承物料的承载托辊称为上 托辊,用于支承返程胶带的空载托辊称为下 托辊。 上托辊有单辊式和多辊组合式两种。平 面单辊式支承装置上,运输带面平直,物料 运送量较少,适合运送成件物品,便于在运 输带中间卸料,运输带使用寿命较长。 多辊式使运输 带弯曲呈槽状,运 送量大,生产率高, 适合运送散粒物料, 但运输带较易磨损。 下托辊多采用平面 单辊。 4.张紧装置 在带式输送机 中,由于输送带具有一定的延伸率,在拉力 作用下,会慢慢伸长。这个增加的长度需要 得到修正,否则带与驱动滚筒间不能紧密接 触而打滑,使输送带无法正常运转。 常用的张紧装置有重锤式和螺旋式两种。 三、设计计算 1.生产率 Q=3600Fvp 式中 (t/h) F——物料在带上的横截面积(m2) u——输送带速度(m/s), p――物料密度(t/m3)。 2.输送机长度 用作检查时(两边操作) aG L? ? l1 ? l 2 2q 式中 L――输送机总长(m) a――一个工人操作位置长度,一般取 0.6-0.8m q――一个工人生产定额(t/h) l1――考虑到输送机末端装有清洗喷头 所占长度(m),如没有清洗喷头则l1=0。 l2――输送带没有利用的部分长度 (m),一般为0.3-0.5m 用作输送时运输带的长度: L=2l0+π(D1+D2)/2+AN (m) 式中 l0――前后滚筒中心距(m) D1、D2――前后滚筒直径(m) N――接缝数 A――接缝长度(m), 机械接头时 A=0 3.功率消耗 N=QL/1.36K+QH/367 (kW) 式中 Q——物料输送量(t/h), L——输送机长度(m), H——提升高度(m), K——与Q和L有关的系数, 四、带式输送机的优、缺点和应用范围 1.带式输送机的优点 ? 输送平稳,噪音小,输送中不损伤物料; ? 连续输送能力强,动力消耗小,输送效率高; ? 输送距离长(可达5000~10000米),工作速 度范围广(每秒钟0.02~4米); ? 能倾斜和水平输送; ? 结构简单,工作可靠,使用维修方便; ? 能够向机身任何地方装、卸物料。 2.带式输送机的缺点 ? 输送不密封,输送轻质粉状物料时易飞扬 ? 设备成本高,输送带易磨损 ? 即使采用网纹带,也不适于倾角过大的场合 第二节 斗式输送机 斗式升运机是利用装在环形牵 引构件(带或链条)上的料斗来垂 直或接近垂直地连续提升物料的输 送机械。 一、工作原理 工作时,料斗由下方舀取物料, 当料斗运至顶部反转时将物料倾倒 出来。整个过程分为三个过程:料 斗的装料过程;料斗的提升过程; 料斗的卸料过程。 1.装料过程 斗式提升装料方式有吸取装入(即挖取 法)和直接装入(撒入法)两种。 挖取法是将物料由底部加入,再被运动 着的料斗所挖取提升。这种方法适用于中小 块度或磨损小的粒状物料。 撒入法即物料由下部进料口直接加入到 运动着的料斗中而提升。这种方法适用于大 块和磨损性大的物料,料斗有密封装置,以 防物料在料斗之间抛撒料,料斗速度低,一 般不超过1m/s。 2.卸料过程 斗式升运机根据斗的提升速度不同有三 种卸料方式:重力式、离心式和混合式。 设头轮半径为r2,料斗 外缘半径为rl 。 离心式卸料: 当hr2时,即极点P位于 头轮圆周内时,离心力大于重力,料斗内的 物料将延着斗的外壁运动。 多用于升运干燥,流动性好的粉料、小 颗粒及小块物料,升运斗排列间距较重力式 大,外廓尺寸小,生产率高。 重力式卸料: 当hrl时,即P点 位于料斗外缘的外侧, 重力大于离心力,物 料将沿着料斗的内壁向外流动。用于升运潮 湿,流动性差的物料,卸料尺寸较小,料斗 排列较紧密。 混合式卸料: 当r2hrl时,P点位于头轮圆周外与料 斗外缘之间,接近外壁的物料,离心力比重 力大,靠离心力抛出,接近内壁的物料,则 重力大于离心力,物料靠自重卸出。介于离 心式及重力式卸料之间。 一、基本结构 由料斗、 牵引带、机壳、 张紧装置、卸 料装置等主要 部件组成。 1.料斗 料斗一般由薄钢板焊接或冲压而成,斗 底为圆弧形以便于卸料。 浅斗:容量小,利于抛卸物料,常用于 输送粉料、潮湿或粘性物料。 深斗:容量大,但卸料较困难,适于输 送干的、流动性及散落性较好的颗粒物料和 小块物料。 无底料斗:是以3-5个无底料斗和一个 放置在下部的有底料斗组成为一组,料斗之 间的距离为5-10mm,两料斗组之间的距离 为100-200mm,这样可使物料成柱状输送, 以提高输送能力。无底料斗主要适用于散落 性较好的物料。 2.牵引带 带式:料斗用特种头部的螺钉和弹簧垫片 固接在带子上,带宽比料斗的宽度大35- 40mm。带式升运具有结构简单、运转平稳、 速度高、噪声小等优点,但适于提升载荷小、 不潮湿、温度低的物料。 链条:常用的是板片或衬套式滚子链条。 其节距有150mm、200mm、250mm等,当料 斗的宽度为160-250mm时,用一根链条固 接在料斗后壁上,深斗和浅斗可用角钢以螺 钉固接在链上。 三、设计计算 1.生产率 Q=3600Vυ

  ρ/a 式中 (t/h) V——料斗容积(m3), υ——料斗线速度(m/s),

  ——料斗中物料充满系数, 粒料为0.75—0.85,粉料为0.5—0.55; ρ——物料密度(t/m3), a――相邻二料斗的间距(m)。 2.功率消耗 N=QH/367η (kW) 式中 Q——生产率(t/h), H——提升高度(m) η——升运机效率,可取0.50——0.66。 四、特点和应用范围 优点是: 结构简单,工作安全可靠,可以垂直或 接近垂直方向向上提升,提升高度大。横向 尺寸小,节约占地面积,有良好的密封性, 能减少灰尘污染。 缺点是: 过载能力差,必须均匀供料,不能水平 输送。 斗式升运机的提升高度可达30mm,一般 常用范围12-20mm,输送能力在5-160t/h, 有时可达500t/h。 第三节 一、构造 螺旋式输送机 主要由 槽体、 转轴、 螺旋叶 片、轴 承和传 动装置 组成。 1.槽体 由3-8mm厚的不锈钢或薄钢板制成, 两端有垂直端板。其内径要稍大于螺旋直 径,使两者之间有一定间隙。螺旋和槽体 制造和装配愈精确,间隙愈小。磨损和动 力消耗也愈小。一般间隙为6.0-9.5mm。 2.螺旋 按旋向分:可以 是右旋或左旋的; 按头数分:可以 是单头的、双头的或 三头的。一般均采用 单头螺旋。 按叶片形状:可 分为实体螺旋,带状 螺旋,桨状叶片及齿 状叶片四种 实体螺旋:运送干 燥的小颗粒或粉状物 料时;带式螺旋:当运 送块状或粘滞性物料 时;桨状叶片或齿状 叶片:当运送韧性物料 时,这两种螺旋往往在 运送物料的同时,对 物料还有搅拌,揉捏 及混合等作用。 3.轴承 可分为头部轴承和中间轴承。头部应装 有止推轴承,以承受由于运送物料之阻力产 生的轴向力,一般放在输送物料的前方。 二、工作原理 当螺旋叶片以 角速度ω绕Z轴回 转时,在任一半径 r的O点处有一物 料质点,它一面与 螺旋面之间发生相 对运动,一面沿Z 轴方向移动,其速 度可由速度三角形 求得。 O点叶片的圆周速度v0=ωr是牵连速度, 用OA 表示,方向为沿O点回转的切线方向; 物料相对于螺旋面的滑动速度,平行 于O点螺旋面的切线方向,用AB 表示。 物料绝对运动速度vf的方 向与法线偏一摩擦角

  。若将vf 分解,可得物料的轴向速度vz 和切线速度vt。轴向速度使物 料沿着输送方向移动,切向速 度则造成物料在输送过程中的 搅拌和翻动。 根据速度图的分析,可以算出物料的 轴向输送速度: vz=vfcos(α+

  ) 因为 vf=vn/cos

   vn=vosinα Sn Sn v0 ? ?r ? ? ? 30 2?tg? 60tg? 所以 Sn cos? Sn 2 ? ? vz ? ? cos ? ? ? ? cos ? ?1 ? ftg? ? 60 cos? 60 ?n 式中 S――螺旋叶片的螺距; n――螺旋轴转速; α――螺旋升角; f、

  ――物料与螺旋叶片的摩擦系数 和摩擦角。 当1-ftgα≤0时,vz≤0,物料将不能沿轴 向运动。因此,螺旋输送机的螺旋角应满 足以下条件: α≤90°-

   三、设计计算 计算内容 :根据给定的生产能力Q,求 出螺旋直径D,转速n和电动机功率N等。 计算前必须具备下列的原始参数: ①输送物料的名称、最大块度和温度、含 水率、粘度、磨擦性、腐蚀性等; ②输送物料的堆积密度ρ(吨/米) ③要求的输送量G(吨/小时) ④输送的长度或高度(米) 1.螺旋直径网上买球APP和生产能力计算 Q=60 ? ?D 2-d 2 ? 4 Sn?? 式中 Q――螺旋输送机生产能力(t/h) D――螺旋叶片外径(m) d――转轴外径(m) S――螺距(m) n――螺旋转速(r/min)

  ――物料充满系数,一般取0.3-0.5 ρ――物料密度(t/m3) 2.螺旋轴的转速 根据实验得出,螺旋轴的极限转速为: 式中 D――螺旋直径(m) A n? A――表示物料综合系数 D 3.功率消耗 Q ? L ?+ H ? N= 367 式中 Q――螺旋输送机生产率(t/h) L――输送机长度(m) μ――总阻力系数,其值为2-4; H――提升高度(m)。 四、特点及应用范围 优点: ①结构简单,横截面尺寸小, 占地面积小,除可做水平输送外, 亦可倾斜安装。 ②便于在若干位置上进行中间 加载和卸载,操作安全方便,密封 性好。 ③制造成本低。 缺点: ①摩擦较大,增加了功率消耗; ②物料易被磨损,同时螺旋叶片及槽体也 有较严重的磨损; ③喂料要求均匀,不宜输送有机杂质含量 多、表面过分粗糙、颗粒大及磨损性强的物料; ④运输距离不宜太长,一般在30米以下。 应用: 适用于需要密封运输之物料,如粉状和 颗粒状物料以及小块状的物料,也适用于输 送易变质的,粘性大的和易结块的物料。 第四节 一、输送泵的类型 离心式泵 液体输送机 轴流泵 旋涡泵 活塞泵 柱塞泵 隔膜泵 罗茨泵 齿轮泵 叶片泵 螺杆泵 输送泵 往复式泵 容积式泵 旋转式泵 1.离心式泵 包括所有依靠高速旋转叶轮对被输送液 体作功来实现输送的机械。 2.容积式泵 是通过泵腔内工作容积的变化,由运动 件强制挤压液体来实现输送液体的机械。 3.往复式泵 是依靠作往复运动的活塞推挤液体作功 的机械。 4.旋转式泵 是依靠作旋转运动的部件推挤液体作功 的机械。 二、离心泵 1.离心泵的工作原理 当外力带动轴和叶 轮旋转时,泵的中心形 成一定的真空度,液体即被吸入,在叶片之 间通过而进入泵壳,最后从出口沿切线排出。 泵的吸入管一端与叶轮中心处相通,另一端 浸没在被输送液体内,在液面压力与泵内压 力的压差作用下,液体便经导管吸入泵内, 填补了被排出液体的位置。 2.离心泵的基本部件与构造 离心泵的基本部件包括叶轮与泵壳。 叶轮是离心泵的心脏部件。它分为闭式、 开式与半开式三种。 图中(C)为闭式,前后两 侧均有盖板,弯曲的叶片装 在盖板之内。有些叶轮的后 盖板上钻有小孔(平衡孔)把盖 板前后的空间连通起来。因叶轮在工作时, 离开叶轮周边的液体压力已增大,有一部分 会渗到叶轮后侧,由于盖板前后压力不等, 产生轴向力,将叶轮推向泵入口一侧,引起 接触磨损,严重时会发生震动。平衡孔能平 衡盖板两侧的压力差,减小轴向力,但也会 降低泵的效率。 3.特点 优点是: ①传动结构简单,一般采用二级或四 级的电动机直联。 ②液体输出量可任意调节。通过排出 管路的阀门进行调节,即使阀门全闭,也 不会象定容积泵那样引起压力迅速上升的 危险。 ③操作维修清洗容易。 缺点是: ①泵的安装要求低于液体贮槽出口之 处或预先灌水,因为必须保证泵体内及吸 液管内充满液体才能正常运行。 ②操作不妥或设计不善时,易引起泡 沫现象。 二、齿轮泵 外啮合齿轮泵主要由 主动齿轮、从动齿轮、泵 体和侧盖组成。啮合的齿 A,C、B将此空间分隔成吸入腔和排出腔。 当一对齿轮按图示方向转动时,位于吸入腔 的齿C逐渐退出啮合,使吸入腔的容积逐渐增 大,压力降低,液体沿吸入管进入吸入腔, 直至充满整个齿间。随着齿轮的转动,进入 齿间的液体被带至排出腔,此时由于齿B的啮 入,占据了齿间容积,使排出腔的容积变小, 液体即被强行排出。 三、螺杆泵 单螺杆泵是一种内啮合的密闭式泵。它 是利用装在橡皮套内旋转的螺杆,使料液由 螺杆与橡皮套形成的不断改变大小的空间, 通过挤压作用使料液吸入并向另一端压出。 第五节 气力输送 一、特点与分类 气力输送机是用空气作动力在承载介质 中输送散粒物料的一种输送机。 优点: (1)系统结构简单,只有通风机是运动部 件,初次投资成本低; (2)输送路线可以随意组合、变更,输送 距离大; (3)适用性广,在农产品加工中可用于输 送纤维、粉料、粒料等; (4)输送过程中能使物料自然降温,有利 于产品质量及物料贮存; (5)密封性好,可有效地控制粉尘外扬, 减少粉尘爆炸的危险性,保证了安全生产,改 善了劳动条件; (6)工艺过程易实现自动化。 缺点是: (1)相对机械输送来说,其动力消耗较大, 噪声高,弯管等部件易于被磨损; (2)对物料的粒度,粘度,温度等有一定 的要求。 低线kPa) 分类: 气力输送 吸送 高真空(真空度高于lOkPa) 低压(压强小于50kPa) 压送 高压(压强为100一700kPa) 混合式 1.吸送式 当鼓风机5开动后,整 个系统内被抽至一定的真 空度,在压力差的作用下, 大气中的空气流从物料堆 间隙透过,把物料携 带进 入吸嘴1,并沿输料管2移动 到物料分离器3中,空气和物料即被分离。物 料由分离器底部卸出,而空气流继续被送到除 尘器4,以清除其中的灰尘。最后,经过除尘 的空气流通过鼓风机5和消声器6被排入大气中。 吸送式输送装置的 最大优点是供料简单方 便,能从几堆或一堆物 料中的数处同时吸取物 料。但输送的距离和生 产率受到限制,因为该 系统内的空气线运转时,把具有一定表压力的空 气压入导管,而被运物料由供料装置2供入输 料管中。空气和物料混合物沿着输料管3运动, 物料通过分离器4卸出,空气则经除尘器5净化 后排入大气中。 能把物料同时送 到几处,且送距离较 长, 生产率较高; 能方便地发现漏气位 置,对空气的除尘要 求不很高。不能从几 处同时吸取物料。 3.混合式 混合式气力输送装 置由吸送式和压送式两 部分组成。在吸送部分, 通过吸嘴I将物料由料堆吸入输料管2并送到 分离器3中,自这里分离出的物料又被送入 压送部分的输料管6中继续输送。 既可以从几处吸取物料,又可以把物料同时 输送到几处,且输送距离较长,其主要缺点是带 粉尘的空气要通过风机,使它的工作条件变差, 整个装置的结构复杂。 二、工作原理 当空气绕过物料颗粒时,在 物料颗粒正面“ A”处的空气质点 形成一个停滞区,而沿物料颗粒 表面流动的流速则改变了方向。空气质点在颗粒的 前半部分,由于运动轨迹的弯曲和距离的增加,而 引起速度的加快。如果在颗粒最大断面开始,物料 颗粒的侧面突然收缩,则由于惯性作用将使质点脱 离物料颗粒表面,在物料颗粒的后部形成一个低压 区,并伴随有涡流产生。这样,在物料颗粒前后便 形成一个压力差。 此外,气流在管道横断面上的 速度分布是不均匀的。由于这个速 度梯度,将使物料颗粒在空气中产 生旋转运动。同时,因空气对物料 颗粒的绕流所产生的环量,物料颗粒形状的不规则 及其与管壁的周期性接触、管壁粗糙处后面所产生 的涡流等等,都将促使它在气流中产生旋转运动。 这种旋转运动的结果,将使气流绕物料颗粒上部的 速度增加,从而使静压力减少。同时,绕下部的气 流速度减少,从而使静压力增加。物料颗粒上下两 部分的压力差,便形成产生马格努斯效应横向力 “ P”,这就有可能出现促使物料颗粒在水平管中 呈“ 悬浮”状态运动的升力。 三、基本结构 系统的主要 设备是由供料器、 输料管道及管件、 卸料器、除尘器 和风机等部分组 成。 1.供料器 吸送式气力输送系统的供料器常采用 吸嘴或接料器。 吸嘴: 有单筒型和套筒 型两种。 单筒型有直口、 扁口、斜口和喇叭口等 多种形状。直口吸嘴简 单,插入料堆后,补充 空气入口易被物料堵塞,其压损较大,扁口 吸嘴有四个支点,因而吸料时在吸嘴边缘保 持一定空隙,以进入补充空气,适于吸送颗 粒状物料。 具有三次进风的套筒式吸嘴,它由内筒 和可上下活动的外筒组成。内,外筒的入口 端做成喇叭状,以减少空气和物料流入时的 阻力。二次空气从吸嘴 上端进入,使物料加速, 以提高输送能力。这种 吸嘴可以根据物料颗粒 大小的不同,调节外筒 相对内筒的高度,使之 在高效率下吸送。 供料器: 常采用叶轮式、 螺旋输送器式、喷射 式和重力式几种 叶轮式供料器: 它由叶轮和壳体组 成。在吸送式及压送式 气力输送系统中均可采 用。它的特点是结 构简单,气密性好,不易破碎物料,可定量 供料,供料量可通过调整转速进行调节。 螺旋输送器式 适用于粉料输送, 螺旋叶片的螺距沿 出料口方向逐渐变 小,物料被逐渐压 实,压实部分应有 3—4个螺距以防止 漏气。螺旋叶片应 采用耐磨材料制成。 喷射式供料器: 在供料斗 下方的通道变 窄,以增大气流速度,静压低于大气压力, 将物料从料斗吸至输送管中。因此,没有空 气外吹,料斗可以是敞开的。供料口前方沿 物料运送方向的管口截面逐渐扩大,气流速 度下降,转入正常的输送状态。管道截面扩 大部分的扩散角约8°。角度过大可能产生气 流脱离现象,影响输送效率。喷射式供料器 的能量损失较大。 重力式: 是一种最简单的供料装置, 物料靠自重下落。供料管内有 闸门,随着供料器内物料面的 降低,闸门承受的物料重量减 小,在重锤的作用下逐渐关闭,以减少空 气泄漏。为保证不停地供料和一定的供料 量,供料管要有一定的高度和倾角(与水平 线的夹角)。为了保证良好的流动性,对粒 状物料,倾角应大于35°,对粉状物料, 则应大于45°。 2.输料管 在设计输料管及其元件时,必须满足 如下要求: ? 接头和焊缝的密封性好; ?运动阻力小; ?装卸方便,具有一定的灵活性; ?力求缩短管道的总长度; ?不能污染被输送食品。 3.卸料器(物料分离器) 物料分离器常用的有容积式和离心式两种。 ? 容积式分离器: 作用原理是:空气和物料混合物进入面 积突然扩大的容器中,使气流速度远小于悬 浮速度,颗粒即在重力作用下分离出来。 它的优点是结构简 单,制造方便,工作可 靠,但缺点是尺寸很大。 ? 离心式分离器 (旋风分离器) 作用原理是:混合物进入 分离器后,沿内壁作旋转下降 运动,到锥体部位后,由于旋 转速度逐渐增加,致使气流中 的物料颗粒受到更大的离心力, 被抛到分离器壁面而沿其下落, 与气流分离。气流则回旋上升,经排气管排 出。 具有尺寸小、制造方便、分离效率高(可 达80%~99%)和压力损失较小(在100mm水 柱以下)等优点, 4.空气除尘器 自物料分离器中排出的气流还含有很 多微细的物料颗粒和灰尘,因此需要设置 空气除尘器,以使排出的气体达到排放要 求。空气除尘器有离心式除尘器、惯性除 尘器、袋式除尘器、静电除尘器、湿式除 尘器及超声波除尘器等类型。 (1)离心式除尘器 构造和工作原理与离心分离器相同 . (2)袋式除尘器 由若干独立的布袋组成; 每个布袋均用一多孔的纤维 性滤布制成,对5μm以下的 细小尘粒有较高的除尘效率。 工作时,含尘空气经进气管1 进入锥形部分,这时较大颗 粒的灰尘被沉降分离,而含 有细小灰尘的空气旋向上方, 通过袋子3,灰尘被阻挡和吸 附在袋子的内表面,除尘后 的空气通过袋子后,经排气 管排出。 5.风机 风机是气力输送系统中的动力源,它产 生具有一定压力的气流,可克服输送系统中 各部分的压力损失,以保证物料输送。 必须根据所需风量和工作压力,结合样 本的性能曲线或选择表,来选择合适工艺要 求和生产条件的最佳型号的风机。 气力输送装置常用的风机有离心式、回 转式及活塞式三种风机。 (1)离心式风机 具有单级叶轮的离心式风机称为通风机, 其工作压力为890~1000mm水柱左右。要得 到更大的工作压力,需采用多级叶轮的鼓风 机,常称为透平鼓风机。 优点:体积小、风量大,重量轻、效率 高,风量调节方便;可以在含尘空气中工作。 缺点:当转数不变时,输送系统压力损 失稍有改变,而引起风量的很大变化,使工 作不稳定,甚至可能超载。所以这类风机多 用于大风量的气力输送装置中。 (2)回转式风机 其特点是工作构件作旋转运动,空气依 靠改变转子和机壳之间的容积而被压缩排出。 在气力输送中,罗茨风机是使用较广泛 的回转式风机。它的结构型式与工作原理与 罗茨泵相似。 优点:结构紧凑、操作简单方便,特别 是当压力变化时风量变化小,工作稳定,能 够适合气力输送装置中的工作特点。 缺点:运转时噪音较大和使用的空气要 求彻底地除尘。 (3)活塞式风机 其特点是活塞在气缸中作往复运动,依靠 改变气缸工作空间的容积而使空气被压排出。 优点:在较低的转速下就能得到较高压力 空气,性能稳定可靠,特别是当压力变化时, 风量变化很小,适宜用于气力输送装置中。 缺点:怕粉尘,所以要求空气要进行彻底 除尘,排风量较小且不连续。 活塞式气压机的排气压力通常为8个大气压以下, 它广泛地用于高压压送式气力输送机中。活塞式真 空泵则适合用于高混合比,高效率的吸送式气力输 送机中。 (4)风机选择的基本要求 选择的风机应满足给定系统输送物料所 必须的风量和工作压力,并有较高的工作效 率,输送过程中排风量受工作压力变化的影 响要尽可能小;风机应能在具有一部分灰尘 的空气中可靠地工作,经久耐用,维修和管 理方便,结构紧凑、重量轻。 四、设计程序 1.参数的选择 气力输送的基本工作参数是:计算生产 率、混合比、输送物料的气流速度和单位功 率消耗等。 (1)计算生产率 计算生产率是指在使用条件与设计技术条 件相符合时,气力输送机每小时所输送的物料 量。气力输送机的一般最大生产率,对于吸送 式为50-200t/h,对于压送式为300-500 t/h。 (2)混合比 混合比是指气力输送机在单位时间内所 输送的物料与空气重量之比。 混合比是气力输送机重要参数之一。混 合比数值越大,在相同的生产率条件下,所 需的管道直径就越小,使气力输送机的投资 费用降低、能量消耗减小。但是,随着混合 比数值增大,会使系统中的压力损失加大, 而要求鼓风机具有较高的压力。所以,混合 比数值大小的选择决定于气力输送机的类型、 输料管的布置、被运物料的物理性质和鼓风 机所能造成的压力等因素。 (3)输送物料的气流速度 空气在输料管中最有利的运动速度是指 保证被运物料在所有的输送管段内均能可靠 地运移条件下、气力输送机具有最经济的工 作性能时所允许的最小气流速度。也就是说, 输送物料的气流速度必须能防止物料在管道 中的堵塞以及避免物料颗粒由于对管壁的碰 撞而引起破碎。此外,过大或过小的气流速 度都将引起压力损失的增加,消耗过多的能 量。 (4)单位功率消耗 单位功率消耗的大小主 要取决于气流速度、混合比、 被运物料的物理性质和管道 系统的布置。 2.计算步骤 (1)根据输送物料的方向和使用地点条件, 合理地布置管道系统,以保证具有最小的压 力损失; (2)根据装卸工作条件、要求及被运物料 的特性,选择气力输送机的形式; (3)根据被运物料的特性,决定悬浮速度; (4)根据被运物料的特性、气力输送机的 形式和管道布置方案,选定混合比; (5)根据被运物料的特性、气力输送机的 形式、管道布置、混合比和生产率决定最有 利的气流速度, (6)根据指定的生产率和选定的混合比, 计算所需要的空气流量和管道直径; (7)选择和计算各主要部件的结构尺寸; (8)计算各组成部分的压力损失和整个系 统的总压力损失; (9)根据计算所需的空气流量和总压力损 失,计算所需的鼓风机容量; (10)选择鼓风机和配置驱动装置

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