山楂滚筒分级机的设计

山楂滚筒分级机的设计
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中国
2010年12月
目录
1.绪
论 ..................................................................... ................... - 2 -
1.1 设计来
源 ..................................................................... ... - 2 -
1.2 设计的目的和意义......................................................... - 2 -
1.3 国内外的发展趋势......................................................... - 2 -
2. 设计原
理 ..................................................................... ........... - 3 - 3. 主要工作部件参数计
算 ........................................................ - 3 -
3.1滚筒设
计 ..................................................................... .... - 3 -
3.2筛面尺寸设
计 ................................................................. - 3 -
3.3滚筒转速的确
定 ............................................................. - 5 -
3.4滚筒生产能力的计
算 ...................................................... - 6 -
3.5滚筒功率的计
算 ............................................................. - 6 - ............................. - 7 - 3.6电机功率的计
算 ................................
结
语 ..................................................................... ....................... - 8 - 参考文
献: .................................................................... ............. - 8 -
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1.绪论
1.1 设计来源
山楂可食用植物，质硬，果肉薄，味微酸涩。

落叶灌木。

枝密生，有细刺，幼枝有柔毛。

小枝紫褐色，老枝灰褐色。

果实较小，类球形，直径2.0,3.0cm，有的压成饼状。

表面棕色至棕红色，并有细密皱纹，顶端凹陷，有花萼残迹，基部有果梗或已脱落。

滚筒式分级机利用多节不同孔径滚筒筛的旋转，可对直径大小不同山楂的进行尺寸分级，从而得到不同直径的沙果。

由于整机工作平稳，对果实不会造成机械损伤，且分级效率高，噪音小，因此符合现代农业机械发展的趋势，具很好的发展前景。

1.2 设计的目的和意义
通过筛选不同直径的山楂可以大规模的应用于工业生产。

大规模的生产科提高效率，有利于制定生产标准和销售。

通过设计进一步了解滚筒机的构造和原理，熟悉其计算方法。

进一步加深并综合运用“食品机械与设备”及相关课程所学的基本理论、基本知识，培养设计计算能力和解决设计问题的能力。

1.3 国内外的发展趋势
随着我国经济的不断发展，人民的生活水平不断提高，食品的筛选也成为了人民关注的重点，食品分级机技术的前景相当的乐观，近几年来，国家在加大药品质量监督的同事也加大了对食品的安全力度，对食品的生产加工包装技术也提出了新的要求:
(1)技术标准趋同化。

为了国际间技术交流和贸易往来的一致性和协调性，世界各国的食品加工与滚筒式分级机技术标准纷纷向国际标准或欧盟标准靠拢，这是全球性食品机械领域规避技术壁垒的重要举措。

哪个国家没有这样做，哪个国家的食品机械制造业在国际贸易中必然受阻，哪个国家的食品机械市场竞争力就上不去。

尤其足WTO成员国，足以国际标准作为制定本国技术法规的基础，从而强化了
国际标准在协调各国技术法规方面的作用，进一步巩固了国际标准在实现全球化生产和制造中的地位。

(2)高新技术实用化。

在滚筒式分级机食品机械中，通过采用高新技术可提高生产效率，降低能耗，增加得率和附加值，保持食品营养成分、风味及保证食品安全。

当前，国外发达国家广泛采用高新技术应用到食品机械中，从而不断推出技术含量更高、更人性化的新设备、新产品，使设备性能大大提高。

因此，高新技术是食品机械上档次、上水平的重要组成部分，具有广泛的发展应用前景。

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(3)设备高度效率化。

滚筒式分级机由人型化生产设备代替中小型生产设备。

使生产线实现连续化生产、专业化作业、自动化调节、规模化经营等，可显着提高生产效率和经济效益。

目前，许多食品机械大型制造企业或跨国公司，大都发展生产线高度自动化、生产规模大型化的生产设备，以高效率生产赢得市场的竞争能力。

(4)质量控制全程化。

现代国际通行的食品加工生产方式，是将质量保证的重点由传统的对最终产品的检验转移到对加工工艺过程中的关键控制点进行管制，其目的在于:一是减少加工作业过程的错误发生，将食品加工过程中人为或设备的差错降低到最低限度;二是以防范在不卫生条件、可能引起污染或品质劣化的环境下作业，避免因批量生产不合格产品所造成的损失。

2. 设计原理
滚筒分为若干组，组数为所需分级级数减1。

滚筒上由于很多小孔，各组小孔孔径不同，而同一组中的孔径一样。

从物料进口至出口，后组的孔径比前组的大，小于第一组孔径的物料从第一组掉出用漏斗收集为一个级别，以下依次类推。

工作时，被筛选的物料由进入装置进入筛筒内，沿着旋转筛筒的内壁上升，当上升至一定高度后松散落下。

如此反复，连续进入筛筒内的物料受压力和松散性的
作用，逐步向筛筒另一端的出口移动。

在这一过程中，小于筛孔的物料通过筛孔漏出，被配置在筛筒下部的出料口排出;大于筛孔的物料随着筛筒转动被带到筛筒的另一端经筛上的出料口流出，从而完成分选作业;夹在筛孔中的物料则由清筛装置从筛外壁向内击打清除。

3. 主要工作部件参数计算
3.1滚筒设计
考虑到山楂的品种差异，将机器的分级情况定为4级。

在实际分级中，可以将相邻的两级料斗合为一级，以满足不同的分级需要。

现设计采用3节筛筒，4级分级。

并且根据沙果的直径大小，设定筛孔的孔径大小依次是2.0cm、
2.5cm、3cm。

筛孔的排列形式采正用三角形排列。

3.2筛面尺寸设计
若把滚筒展开成平面，则:每级孔数=排数×每排孔数;每级长度=(每级筛孔直径×每排孔数)+(筛孔间隙×各排孔数);滚筒的圆周长度=(排数×各级孔数)+(排数×孔隙)。

不妨设滚筒的直径为R，半径为r，每级滚筒长为L，筛孔直径为D，设总共排数为n，每排m个孔，横排孔间隙为A。

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根据公式有:
m×D + m×A = L
3 n×D + n×〔(D+A)-D〕=πR 2
筛孔面积筛孔有效面积系数S= 滚筒面积
D2,n，m，，()2=
3L，n(D，A)2
一般滚筒的直径与滚筒的长度比值为1:4,6，不妨设滚筒的直径为1m，滚筒的长度为5.1m，假定滚筒的长度是等长的，则每节滚筒的长度为1.7m 因此上式可变为 :
m=150 (D+A)×
3(A，D)，n =157 2
第一级滚筒 :
假设A=1/3D 当D=2cm时 A=0.67cm
则由上式计算可得 :
m=64 n=69
滚筒长度L=170cm
滚筒直径R=100cm
有效面积系数S=51.2% (符合要求)
第二级滚筒 :
当D=2.5cm时 A=0.83cm
则由上式计算可得 :
m=51 n=55
滚筒长度L=170cm
滚筒直径R=100cm
有效面积系数S=51.1% (符合要求)
第三级滚筒 :
当D=3cm时 A=1cm
则由上式计算可得 :
m=43 n=46
滚筒长度L=170cm
滚筒直径R=100cm
有效面积系数S=51.6% (符合要求) 则滚筒总长度L=170+170+170=510cm 总- 4 -
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而因实际情况每节滚筒的内径应相等因此取各节中内径最大的，因此滚筒内直径R=100cm
校核: D :L=1 : 5.1 符合工艺要求
排数每排孔数总孔数长度 cm 内径 mm 第一节 69 64 4414 170 1000 第二节 55 51 2805 170 1000 第三节 46 43 1978 170 1000 3.3滚筒转速的确定转速是圆筒筛设计的先决条件。

圆筒的最高转速不能使沙果在达到圆筒顶部时所产生的离心力大于沙果的重力，这样才能确保沙果靠自身的重力自由落下，否则沙果会贴紧在圆筒内壁上无法分离，其他沙果也无法进入筛孔，从而减少了筛分面积，甚至造成筛孔的完全堵塞。

滚筒的转速还直接影响生产能力和分级效率。

有关计算如下?
如上图所示，对沙果在滚筒内的受力分析:
受到的摩擦力f=μn μ=tanφ; 自身的重力为G;
滚筒对他的支持力为N; 向心力为C; 上升的角度为β。

当f?Gsinβ 时，物料达到最高点。

则令f =Gsinβ时，有f=μn=Gsinβ
tanφ(C+Gcosβ)=Gsinβ ?
πRn22GGvnRG230() 而C=，== 900gRgR
2nRG (+cosβ)×tanφ=Gsinβ ,900
sin(β-φ) n=30 ,Rsin,
ooo510一般?β-φ?，f=0.7 φ=35
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oo 取β= φ= 4535
oosin(45,35)16.5 n=30= r,min oRsin35R考虑到每节滚筒的内径大小不同，由于滚筒工作时，每节滚筒的角速度应是相等
的，因此，应选用一个角速度大的即半径小的滚筒内径来计算。

选第二级的内径，
半径R=0.45m
16.5rr 所以 n==23 , 30 (符合要求) minmin0.5
3.4滚筒生产能力的计算
生产能力G可由下式计算:
3600zm,G= 1000×1000式中:z —滚筒上的孔眼总数;
λ —为在同一秒从筛孔中掉下物料的系数(一般取1.0,—2.5,);
m —为物料的平均质量。

，，个Z=4414+2805+1978=9197 取λ=1.5,，山楂的平均质量大约为10g，带入上式
3600，9197，1.5%，10G==5.0(吨/小时) 1000，1000
3.5滚筒功率的计算
对于摩擦轮传动来说，其功率N用下式计算:
m，13mN=Rn()g,60η 12
式中:R —滚筒半径m ;
n —滚筒转速r/min ;
η—效率取0.6~0.7 ;
m滚筒的质量 ; ——1
m—滚筒内原料的质量。

2
m =Fδγ 1
式中:F —滚筒的表面积 ? ;
δ—滚筒材料的厚度m ;
3γ—滚筒材料的密度 ??m 。

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滚筒选用厚度为1.5—2.0mm的不锈钢板冲孔后卷成圆柱筛。

考虑到制造工艺方面的要求，一般把滚筒先分成几段制造，然后，焊角钢连接以增强简体的刚3度。

设定滚筒的厚度为2.0mm;查得资料钢板的密度γ=7900 kg/m。

则滚筒的表面积为:
F=F+F+F 312
1.0×3.14+1.7×1.0×3.14+1.7×1.0×3.14 =1.7×
2 =16.0m
,3m =16.0×2.0××7900=252.8kg 101
滚筒内山楂的总质量可由下式算得
2/m,=πRLφ 2
式中: L —滚筒长度m ;
/3, —物料密度kg/m ;
φ —物料在滚筒中的填充系数(一般为0.05~0.10)
/3,用排水法测得山楂的密度约为700kg/m，取φ=0.05
2m 则=3.14××5.4×700×0.05=148.4kg 0.52
mm将=252.8kg ，=148.4kg ， g=9.81N/kg ，η=0.7代入上式得: 21
m，13mN=Rn()g,60η 12
=0.5×23×(252.8+13×148.4)×9.8,(60×0.7)
=1.872k w/h 3.6电机功率的计算
N 电动机功率N=K× ，总η
式中: η —一般为0.94 ;
K —功率备用系数(一般为1.2—1.4 取K=1.2)
1.872 则N=1.2×=
2.4kw 总0.94
根据电机功率，查表选用电动机机型:型号为Y11L-2，额定功率为3kw，额定电流为6.4A，转速为2880r/min，效率为82.0%，振动速度为1.8mm/s，重量为
34kg。

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结语
滚筒式分级机可以设计一系列筛筒，在同一系列中，可包括圆孔、平面长孔、带波纹形长孔、凹窝形圆孔、锥形孔等不同型式的筛筒，可满足不同的分级需要，实现粗糙、精选并适应不同的物料要求实现一机多用。

附图滚筒分级机的结构如图1-1所示。

图1 - 11(进料斗 2(滚筒 3(滚圈 4(摩擦轮 5(铰链 6(收集料斗 7(机架 8(传动系统
参考文献:
[1]陈文斌，刘成梅.食品加工机械与设备.南京:机械工业出版社2003
[2]马海乐(食品机械设备(北京:中国农业出版社，2004
[3]无锡轻工业学院天津轻工业学院合编. 食品工程原理[M]. 北京:轻工业出版社，1987:189.
[4]蒋迪清，唐佛强(食品通用机械与设备(广州:华南理工大学出版社，1996
[5]杨同舟(食品科学与工程(北京:中国农业出版社，2001
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