小型油茶果榨油機設計【雙螺桿榨油機】

小型油茶果榨油機設計【雙螺桿榨油機】,雙螺桿榨油機,小型油茶果榨油機設計【雙螺桿榨油機】,小型,油茶,榨油機,設計,螺桿 湖南農業(yè)大學全日制普通本科生畢業(yè)論文（設計） 中 期 檢 查 表 學 院： 工學院 學生姓名 學 號 年級專業(yè)及班級 2009級農業(yè)機械化及其自動化(1)班 指導教師姓名 指導教師職稱 教授 論文（設計）題目 小型油茶果榨油機設計 畢業(yè)論文（設計）工作進度 已完成的主要內容 尚需解決的主要問題 1. 資料的查找與收集； 2. 對現有的油茶果榨油機的研究； 3. 設計的基本思路和方案； 4. 上交開題報告。 1. 工作原理技術參數的計算； 2. 設備的外形及各部分繪圖完善； 3. 論文格式和各個細節(jié)的注意事項。 指導教師意見 簽名： 年 月 日 檢查小組意見 組長簽名： 年 月 日 注：1.此表可用黑色簽字筆填寫，也可打印，但意見欄必須相應責任人親筆填寫。 2.此表可從教務處網站下載中心下載。 ? 湖南農業(yè)大學全日制普通本科生 畢業(yè)論文（設計）任務書 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 學生姓名 學??? 號 年級專業(yè)及班級 2009級農業(yè)機械化及其自動化(1)班 指導教師及職稱 學??? 院 工學院? ? ? ? ? ? 2012年?11 月??26 日 ? 填 寫 說 明 ? 一、畢業(yè)論文（設計）任務書是學校根據已經確定的畢業(yè)論文（設計）題目下達給學生的一種教學文件，是學生在指導教師指導下獨立從事畢業(yè)論文（設計）工作的依據。此表由指導教師填寫。 二、此任務書必需針對每一位學生，不能多人共用。 三、選題要恰當，任務要明確，難度要適中，份量要合理，使每個學生在規(guī)定的時限內，經過自己的努力，可以完成任務書規(guī)定的設計研究內容。 四、任務書一經下達，不得隨意更改。 五、各欄填寫基本要求。 （一）畢業(yè)論文（設計）選題來源、選題性質和完成形式： 請在合適的對應選項前的“□”內打“√”，科研課題請注明課題項目和名稱，項目指“國家青年基金”等。 （二）主要內容和要求： 1．工程設計類選題 明確設計具體任務，設計原始條件及主要技術指標；設計方案的形成（比較與論證）；該生的側重點；應完成的工作量，如圖紙、譯文及計算機應用等要求。 2．實驗研究類選題 明確選題的來源，具體任務與目標，國內外相關的研究現狀及其評述；該生的研究重點，研究的實驗內容、實驗原理及實驗方案；計算機應用及工作量要求，如論文、文獻綜述報告、譯文等。 3．文法經管類論文 明確選題的任務、方向、研究范圍和目標；對相關的研究歷史和研究現狀簡要介紹，明確該生的研究重點；要求完成的工作量，如論文、文獻綜述報告、譯文等。 （三）主要中文參考資料與外文資料： 在確定了畢業(yè)論文（設計）題目和明確了要求后，指導教師應給學生提供一些相關資料和相關信息，或劃定參考資料的范圍，指導學生收集反映當前研究進展的近1－3年參考資料和文獻。外文資料是指導老師根據選題情況明確學生需要閱讀或翻譯成中文的外文文獻。 （四）畢業(yè)論文（設計）的進度安排： 1．設計類、實驗研究類課題 實習、調研、收集資料、方案制定約占總時間的20%；主體工作，包括設計、計算、繪制圖紙、實驗及結果分析等約占總時間的50%；撰寫初稿、修改、定稿約占總時間的30%。 2．文法經管類論文 實習、調研、資料收集、歸檔整理、形成提綱約占總時間的60%；撰寫論文初稿，修改、定稿約占總時間的40%。 六、各欄填寫完整、字跡清楚。應用黑色簽字筆填寫，也可使用打印稿，但簽名欄必須相應責任人親筆簽名。 ? ?畢業(yè)論文 （設計）題目 小型油茶果榨油機設計? 選題來源 □結合科研課題?? 課題名稱：???????????????????????????????????????? ■生產實際或社會實際?????????? □其他??? 選題性質 □基礎研究????? ■應用研究???? □其他 題目完成形式 □畢業(yè)論文????? ■畢業(yè)設計???? □提交作品，并撰寫論文 主要內容和要求 主要內容： 設計技術參數：1、電機功率 ≤3 kW ??????????????????????????? 2、作業(yè)效率：0.1T/h ? 設計要求： ??? 1、設計任務：在調查研究的基礎上，完成文獻綜述，并比較當前油茶果榨油與其他堅果類的差異，確定本設計方案，要求完成的圖紙量折合不少于3張零號圖紙，其中榨油機總裝圖1張零號圖紙、榨油裝置、傳動裝置、調節(jié)與控制裝置折合成2張零號圖紙。 ??? 2、設計內容：完成能完整表達榨油工作原理的總裝配圖設計。 3、成果形式：圖紙與不少于1.5萬字的設計說明書。 4、其他要求： ①必須閱讀參考文獻30篇以上，其中英文不少于10篇； ②必須定期以書面（或E-mail）或口頭向指導教師匯報工作進展； ③圖紙設計規(guī)范參照國標GB10609.1-89、GB10609.2-89、GB10609.3-89,設計說明書格式必須符合學校和工學院相關格式規(guī)范要求（工學院網站有下載）。 ? 注：此表如不夠填寫，可另加附頁。 主要中文參考資料與外文資料 1、手冊：《機械設計手冊》（機械工業(yè)出版社出版）1-5卷；《農業(yè)機械設計手冊》（中國農業(yè)科學技術出版社，2007年11月出版）上、下冊。 2、主要網站：www.cnki.net(中國期刊網),www.agri.gov.cn（中國農業(yè)網）,www.tcsae.org（中國農業(yè)工程學報網站）,www.agro-csam.org/new_njxb/index.asp（農業(yè)機械學報網站），www.asabe.org(美國農業(yè)生物與系統工程網站)，www.sipo.gov.cn（中國國家知識產權局網站），www.amic.agri.gov.cn（中國農業(yè)機械化信息網站） 3、主要教材：農業(yè)機械學，農業(yè)機械設計及原理，農業(yè)機械化工程 4、典型參考文獻： [1]?夏伏建.?油茶籽脫殼制油工藝的研究與實踐 [J].中國油脂,2004：34-35 [2]周金沙,劉紅梅.油茶籽的綜合利用現狀及前景分析[J].農產品加工學刊,2006,7：58-60 [3]邢朝宏,李進偉,金青哲,王興國.我國油茶籽的綜合利用[J].油脂開發(fā).2011:13-16 工作進度安排 起止日期 主要工作內容 2012年11月10-30日 接受設計任務 2012年12月1 -2012年12月30日 調研、開題 2013年1月1 - 2013年3月25日 初步分析與設計 2013年3月26- 2013年3月30日 中期考核 2013年4月1-? 2013年5月5日 修改與整理，提交初稿 2013年5月6-? 2013年5月13日 審查 2013年5月14- 2013年5月20日 答辯 2013年5月21- 2013年5月30日 修改與提交正稿 要求完成日期：20?13 年?5 月?5 日??????? 指導教師簽名：? ?????????????????????? 審查日期：20??? 年??? 月??? 日??????????? 專業(yè)委員會主任簽名： ????????????????? 批準日期：20??? 年??? 月??? 日??????????? 學院指導委員會簽名（公章）：?????????? 接受任務日期：20??? 年??? 月??? 日? ??????學生本人簽名：???????? ??????????????? 注：簽名欄必須由相應責任人親筆簽名。此表可從教務處網站下載中心下載。 湖 南 農 業(yè) 大 學 全日制普通本科生畢業(yè)設計 小型油茶果榨油機設計 DSIGN OF SMALL TYPE MILL FOR OIL-TEA CAMELLIA SEED 學生姓名： 學 號： 年級專業(yè)及班級： 2009級農業(yè)機械化及其自動化 (1)班 指導老師及職稱： 教授 學 院： 工學院 湖南·長沙 提交日期：2013年05月 湖南農業(yè)大學全日制普通本科生 畢業(yè)論文（設計）開題報告 學生姓名 學 號 年級專業(yè)及班級 2009級農業(yè)機械化及其自動化(1)班 指導教師及職稱 教授 學 院 工學院 2013年1月13日 畢業(yè)論文（設計）題目 小型油茶果榨油機設計 文獻綜述（選題研究意義、國內外研究現狀、主要參考文獻等，不少于1000字） 選題意義： 隨著現代人們的生活水平不斷提高，大家對食用油的品質和種類的選擇有了更大的選擇空間。中國疾病預防控制中心營養(yǎng)與食品安全所對茶油和橄欖油進行的對比研究表明，茶油與橄欖油的成分盡管有相似之處，但茶油的食療雙重功能實際上優(yōu)于橄欖油，也優(yōu)于其它任何油脂。橄欖油含不飽和脂肪酸達75%－90%，茶油中的不飽和脂肪酸則高達85%－97%，為各種食用油之冠。茶油中含有橄欖油所沒有的特定生理活性物質茶多酚和山茶甙，能有效改善心腦血管疾病、降低膽固醇和空腹血糖、抑止甘油三脂的升高，對抑制癌細胞也有明顯的功效。同時，茶油的分子結構比橄欖油還要細，所以食用時不用擔心副作用、油膩。近年來，國家糧油安全形勢不容樂觀，外資油脂企業(yè)已基本壟斷了中國食用油市場，股權、定價權均被外方控制著。然而國際市場變幻莫測，只有自力更生，大力生產自己的油，方能確保我們國家糧油安全。 世界植物油料加工業(yè)發(fā)展迅速，油料脫皮（殼）低溫壓榨或常溫壓榨（冷榨）已成為主要發(fā)展趨勢之一。與傳統的熱榨制油工藝相比，低溫壓榨或冷榨的優(yōu)點是：油脂質量好，因為在制油過程中油料沒有高溫蒸炒和高溫精煉，而且沒有添加化學試劑，油料的營養(yǎng)物質沒有遭到破壞；制油主要副產品--餅利用價值高，有些餅可直接加工為蛋白粉（如大豆蛋白粉、花生蛋白粉、核桃蛋白粉等），有些餅可作為深度加工的再制品；顯著節(jié)能節(jié)水，不污染環(huán)境。植物油料脫皮（殼）低溫壓榨和冷榨制油是當今世界先進的制油技術，應用與發(fā)展這種新型制油工藝，不僅產品質量好，滿足人民需求，更有利于提高人民的健康水平，而且企業(yè)經濟效益好，是一種典型的低碳經濟。自從 1900 年美國的 V.D. Anderson 發(fā)明第一臺連續(xù)式螺旋榨油機以來，螺旋榨油機已被廣泛地用于從油料中提取油脂的最主要的制油設備。在此期間，人們一直致力于改善油脂和餅粕的質量。 目前國內廣泛使用的榨油機主要是單螺桿榨油機，其原因在于單螺桿榨油機原理和結構簡單，制造成本較低，可用于不同種類油料的連續(xù)壓榨加工，基本滿足不同制油工藝的要求。但是，單螺桿榨油機也存在很多不足之處。如：結構陳舊、技術落后、壓榨工藝性能較差；對于植物油料脫皮（殼）低溫壓榨或冷榨制油新工藝不全不能適應；油料軸向推進能力差，總的理論壓縮比??；在壓榨高含油率的油料時，容易出現油料輸送不順暢、滑膛的現象。針對單螺桿榨油機在壓榨過程中出現的種種問題，國內外同行開始研究雙螺桿榨油機。因為雙螺桿榨油機盡管存在結構較復雜、設計制造和維修成本較高等問題，但雙螺桿榨油機克服了單螺桿榨油機存在的很多問題，它的優(yōu)勢如：壓榨油料范圍更加廣泛，入榨油料可不經軋坯和蒸炒等預處理工序，特別適合于易揮發(fā)的特種油的制取；正向輸送特性好，低纖維含量的油料壓榨也順暢；榨料在榨籠內能夠得到充分破碎和混合，能有效的疏通油路；油脂和餅粕的質量更高；特別對脫皮（殼）后的油料能夠低溫壓榨或冷榨。因此，國內外許多油脂加工企業(yè)逐步加大了對雙螺桿榨油機的研究投入。目前，國內許多生產廠家也設計制造出具有雙螺桿結構的榨油機，這些雙螺桿榨油機與傳統的單螺桿榨油機相比，盡管功能上有所進步，但仍然存在如下不足：榨膛內油料仍產生滑膛，實際生產能力比名義生產能力低40%到50%；雙螺桿榨油機的出油率和干餅殘油率等技術指標與單螺旋榨油機相比改善不明顯；對于含油率特別高的一些特種油料低溫壓榨起來還是十分困難；機械結構不合理、安裝維修不方便、費工費時、勞動強度大。因此，研究一種機械和工藝性能良好、既能適合冷榨和熱榨又能壓榨高含油率油料的小型螺桿榨油機就非常有必要。此外，以往對榨油機的設計主要是靠經驗，本課題的研究將采用現代設計方法和理論對雙螺桿榨油機進行設計研究，以提高雙螺桿榨油機在實際應用中的可靠性和安全性。 國內研究現狀： 在我國，現代榨油機的發(fā)展已五十多年，從傳統的榨油設備，到現在先進的榨油機器，中國榨油市場到了翻天覆地的變化，隨著市場上食用油品種的增多，榨油機的種類也在增加，壓榨方式也有所不同，物理壓榨、化學壓榨，還有兩者結合壓榨。回首過去，榨油的行業(yè)在中國從無到有，從弱小逐漸強大的過程，現在市面上食用油分成浸出油和壓榨油兩種。浸出油是用化學溶劑浸泡油料再經過復雜的工藝提煉而成，提煉過程中流失營養(yǎng)成分，而且有化學溶劑的有毒物質殘留。所以大眾逐漸遠離。隨著經濟的發(fā)展，人們的生活水平逐漸提高，大眾已經不是以前那樣只解決溫飽了，吃出營養(yǎng)，吃出健康才是現代人的追求，所以對榨油機提出了更高的要求，2005年，李文林等人為了解決雙底油菜籽脫皮后低溫壓榨制油的難題研制出了雙螺旋冷榨機，生產試驗得到了冷榨油接近三級菜籽壓榨油國家標準，冷榨餅殘油率在15%左右，獲得了較好的出油率。由此而知設計研究一種專用制取茶油的榨油機-雙螺旋茶油專用榨油機已成為當務之急。 近幾年,國內許多企業(yè)像湖北的東方紅糧食機械有限公司，武漢新概念農業(yè)機械設備制造有限公司等也著力于對雙螺桿榨油機的研制和開發(fā)。2003年，武漢良龍機械制造有限公司的顧強華等人設計研發(fā)出一種具有自主知識產權的SYZ系列雙螺桿榨油機。該機雙螺桿采用異向旋轉和喂料段完全嚙合而主壓榨段完全分離的雙階布置的結構形式。其中榨籠上下對開，由條排集合而成，無外加熱裝置。該機在壓榨過程中對油料的水分、溫度等變化都不是很敏感，所以運行穩(wěn)定，具有良好的適應性，冷榨熱榨都適宜。另外，榨膛采用雙階結構能夠得到很大的壓縮比和強大的徑向壓力，這樣油料就會得到更充分更徹底的壓榨。在相同的工藝條件下，該機的干餅殘油率比單螺桿榨油機低2%左右，出油率更高。2005年，中國農業(yè)科學院油料作物研究所的李文林等人為了解決雙低菜籽脫皮后低溫壓榨制油的難題研制出一種雙螺桿冷榨機，生產試驗得到的冷榨油接近菜籽三級壓榨油國家標準，冷榨餅殘油率在15%左右，獲得了較好的冷榨油得率。2007年9月,山西省太原市帥克一?？怂固卣ビ驮O備有限公司通過吸收消化烏克蘭?？怂固佤數脿柨蒲猩a企業(yè)的技術，設計研發(fā)出6YIS一75×1200型雙螺桿榨油機，該機采用雙螺桿同向旋轉和螺旋完全嚙合的結構形式，可一次性熱榨，能省去脫皮、粉碎、軋坯、蒸炒和油脂凈化等工藝過程，經過一次壓榨和自然沉淀就能獲得優(yōu)質綠色食用油，這大大降低了生產周期和勞動強度。不過，這種榨油機在壓榨過程中對油料水分的變化較為敏感。當油料的水分含量在7％以下或10％以上時，電機功率就要加大，出油率也會降低。 國外研究現狀： 目前，國外生產雙螺旋榨油機的公司很多，并且由于國外比較早就開始研究榨油技術，所以國外的技術一般都比國內的要先進。國外比較有名的公司有日本SUEHIRO EPM公司，SUEHIRO EPM公司是一家專業(yè)生產榨油機的公司。1992年，由Isobe S等人開發(fā)了一種部分嚙合異向旋轉的平行雙螺桿壓榨機，主要用于葵花籽仁等脫皮（殼）油料的冷熱榨，還用于卷心菜和胡蘿卜榨汁、從豆渣、酒糟和屠宰廠下水等高含水物料進行固液分離。1994年，法國CLEXTRAL公司通過對CLEXTRAL BC45型實驗擠壓機的改造,設計出了一種帶有濾油筒體的雙螺桿榨油機。該機采用同向旋轉的雙螺桿結構，預壓榨段完全嚙合，主壓榨段完全分離。1999年，Dufaure等人也利用改造的CLEXTRALBCA5型實驗擠壓機進行油料的壓榨實驗，對影響油脂質量的關鍵因素，如機筒結構、螺桿分布、喂料速度、螺桿轉速、油料成分和壓榨溫度進行了深入地研究，并對餅的質量做了檢測和分析。2002年，Johnston在傳統的雙螺桿榨油機的基礎上發(fā)明了一種反向旋轉的帶中斷螺棱的平行雙螺桿榨油機，這種榨油機繼承了傳統單螺桿榨油機產量大和能耗少以及吸取了雙螺桿榨油機的正向輸送能力強和能固液分離等優(yōu)點,螺桿結構和單螺桿榨油機一樣，主要用于含水物料的脫水。總之，國外對雙螺桿榨油機在雙螺桿軸的旋向、雙螺旋軸的布置形式和榨籠內孔結構形式等均進行了應用與研究。 參考文獻 【1】王湘楠，陳永忠.油料冷軋及在茶油加工中的應用前景[J].湖南林業(yè)科技，2006.（3）：93-94 【2】李詩龍.雙螺旋榨油機國內外進展[J]中國油脂.2005,30,12. 【3】顧強華,劉協舫,謝科生,甘維睿,吳緒翔,曹國鋒.雙螺旋榨油機[Z]. 國家科技成果. 【4】李林，周鴻翔.油料冷榨技術的研究進展[J].油脂工程，2010,9:5-8 【5】唐麗麗.茶油加工及綜合應用研究[J].現代農業(yè)科技，2010,4:375-376 【6】李文林，黃鳳洪，顧強華，等.雙螺桿冷榨油機的研制與應用[J].農業(yè)工程學報.2006,22（6）:91-95 【7】鄭竟成,唐善華.關于螺旋榨油機壓縮比分析[J]. 糧食與油脂. 2001(09) 【8】胡建華，，何東平，劉蕘剛，等.脫殼冷榨生產天然茶籽油[J].中國油脂，2009,11 【9】系列高效節(jié)能型雙螺桿榨油機[Z]. 國家科技成果. 【10】李詩龍，劉協防，林國祥.一種小型冷榨機的開發(fā)[J].中國油脂，2004,29（6） 【11】汪虹，張永林.淺析雙螺桿榨油機[J].中國油脂，2005,30（8） 【12】胡勇克,戴莉莉,皮亞南.螺旋輸送器的原理與設計[J]. 南昌大學學報(工科版). 2000(04) 【13】楊銀初.雙螺旋榨油機關鍵技術研究[J].中國油脂，2010,5:5-24 【14】潘小平,劉浦泳,王國通,羅培章,王春杰.ZY338型螺旋榨油機的創(chuàng)新與研制[J]. 中國油脂. 2009(07) 【15】王志山,何方,Joris S.M.Vergeest.螺旋榨油機榨螺螺紋體積計算的研究[J]. 中國油脂. 2006(08) 【16】廖念禾.榨油機榨螺的螺紋加工及設備[J]. 糧油加工與食品機械. 2000(01) 【17】顧強華,劉協舫,謝科生,甘維睿,吳緒翔,曹國鋒.雙螺旋榨油機[Z]. 國家科技成果. 【18】李詩龍,張永林,楊銀初.SZX12×2型雙螺桿榨油機的研制[J]. 中國油脂.2010(12) 【19】李詩龍.全壓榨油機榨膛設計探討[J]. 糧食與油脂. 2010(09) 注：此表如不夠填寫，可另加頁。 研究方案（研究目的、內容、方法、預期成果、條件保障等） 研究目的：設計小型茶籽油榨油機，滿足廣大農民朋友的需求，提高出油率及生產效率。 研究內容： 1、確定動力與傳動裝置，設計適用于茶油果的小型螺旋榨油機。 電機：Y 系列三相異步電動機；型號：Y180L—6；額定功率：15KW；滿載同步轉速：970r/min 傳動裝置：采用三軸式傳動系統：電機傳來的能量經三級減速后，總扭矩的一半直接作用在一根螺桿驅動軸上，另一半由齒輪通過輔助軸間接傳遞到另一根螺桿驅動軸上。設計的兩根輸出軸的距離較大，這樣就可以選用承載能力高、外徑大的徑向和推力軸承。另外，在該傳動系統中，兩軸上的齒輪與軸一般做成一體，并且大多采用斜齒輪，這樣與下面輸出軸相連的齒輪所受的圓周力將減少一半，從而提高了整個齒輪傳動的安全系數，保證了高扭矩的有效傳遞，提高了傳動箱的使用壽命。 2、分析榨油的原理，從理論上分析壓力如何形成。 榨油的原理：榨油機運轉時，經過處理好的油料從料斗進入榨膛。由榨螺旋轉使料胚不斷向里推進，進行壓榨。由于料胚在榨油機的榨膛內是在運動狀態(tài)下進行的，在榨膛高壓的條件下，料胚和榨螺、料胚和榨膛之間產生了很大的摩擦阻力，這樣就能使料胚微料之間產生摩擦，造成相對運動。另一方面，由于榨螺的根園直徑是逐漸增粗，螺距是逐漸減少的，因而當榨螺轉動時，螺紋使勁料胚即能向前推進，又能向外翻轉，同時靠近榨螺螺紋表面的料層還隨著榨軸轉動。這樣在榨膛內的每個料胚微粒都不是等速度，同方向運動，而是在微粒之間也存在著相對運動。由摩擦產生的熱量又滿足了榨油工藝操作上所必須的熱量，有助于促使料胚中蛋白質熱變性，破壞了膠體，增加了塑性，同時也降低了有的粘性容易析出油來，因而提高了榨油機的出油率，使油料中的油壓榨出來，并從圓排縫隙和條排縫隙流出。 榨油機的壓力主要來源于三個方面：（1）壓縮力--即榨膛內的容積從進料端到出餅端逐漸縮小，榨料在榨膛內運動，越到后面所受壓力越大；（2）出餅阻力--在出餅調節(jié)間隙可以改變餅的厚度，餅越薄，阻力越大，榨膛壓力也越大；（3）摩擦阻力--榨料與榨條表面之間，榨料與榨螺表面之間及榨料相互間都有摩擦力存在，這也是榨膛內壓力升高的一個原因。 3、設計壓榨腔以及螺旋軸等。 榨膛結構設計：榨膛是雙螺桿榨油機的核心部件，它由榨籠和在榨籠內旋轉的兩根螺旋軸組成。根據油料在榨膛中的壓榨過程，榨膛可分為喂料段、主壓榨段和成餅段。為了克服高油份油料或一些特種油料在榨膛內的滑膛現象，提高油料一次性壓榨的出油效率，降低餅中殘油，榨膛在設計時必需考慮的一個首要問題就是如何增強喂料段螺旋的正向輸送能力，提高預壓榨的起始壓力，確保壓榨的順利進行；其次就是如何增大主壓榨段的壓榨力和延長壓榨時間，確保油脂的有效擠出；再次就是如何在高壓下保持油脂通過榨料基質的滲流能力，且在壓榨過程中隨著榨料的變形仍能保持到終了，確保油脂的盡量析出。 螺旋軸選擇：榨螺的結構應有利于鑄造和機加工。油料不同其配置的結構形式也不同。榨螺軸結構一般可分為二種:（1）整體式.這種結構加工和安裝都比較方便,但當螺齒磨損后,只能將整個榨螺軸更換,這種結構多用于小型榨油機。（2）套裝式,榨螺分段制造然后裝配在軸上.這種結構,制造與安裝不如整體式,但當螺齒磨損后可以更換,可以節(jié)省材料也便于熱處理。套裝式榨螺又可分為二種:[a]連續(xù)螺旋式,工作時回料少,榨膛壓力大,壓榨時間較短,適于冷榨或整籽壓榨的小型榨油機。[b]配有襯圈結構的斷續(xù)螺旋式,榨料不隨軸轉動,壓榨時間較長,可提高出油率。套裝式又可設計成變速螺旋式,即將榨螺軸的進料段設計成高速,壓榨段設計成低速。這樣設計,可以提高進料段的處理量和起到預壓作用,從而防止了反壓所造成的回料或榨料隨軸轉動,提高了最初的壓縮比,有利于延長壓榨段的出油。所有型式的榨螺軸上的螺距都是變螺距的,其齒形一般為梯形。因此，結合本設計選擇整體式榨螺。 4、設計壓力調節(jié)機構。一方面，設計一個進料調節(jié)板，控制進料量；另一方，設計通過調節(jié)手輪來改變炸螺與榨籠的間距來控制壓力。 5、設計出料與接油裝置。出餅圈和撥餅器；接油盤 6、設計機架。 研究方法：通過與液壓及其他榨油機的優(yōu)缺點的對比，通過改進主要零部件榨螺、榨圈、出餅圈、調餅頭等，從而使出油率增加。 預期成果：實現自己的預期，制定說明書，畫出其總裝圖及相應的零件圖。 條件保障：自己的努力，老師的精心指導，同學的幫助以及學院提供的設計環(huán)境。 進程計劃（各研究環(huán)節(jié)的時間安排、實施進度、完成程度等） 起止日期 主要工作內容 2013.02.25前 ?查閱文獻、收集資料、調查研究 2013.02.26—2013.04.15 ?擬定設計方案、計算參數及相關數據、繪制cad零件圖 2013.04月中旬 ?中期考核 2013.04.16—2013.05.01 ?撰寫畢業(yè)論文 2013.05.01—2013.05.13 ?畢業(yè)設計審查、修改 2013.05.13—2013.05.26 ?畢業(yè)設計答辯 論證小組意見 組長簽名： 20 年 月 日 專業(yè)委員會意見 ??????????????????????????????專業(yè)委員會主任簽名： ??????????????????????????????20 年 月 日 注：1.此表可用黑色簽字筆填寫，也可打印，但意見欄必須相應責任人親筆填寫。 2.此表可從教務處網站下載中心下載。 湖南農業(yè)大學全日制普通本科生畢業(yè)論文（設計） 開題論證記錄 學 院： 工學院 記錄人： 學生姓名 學 號 年級專業(yè)及班級 2009級農業(yè)機械化及其自動化(1)班 指導教師姓名 謝方平 指導教師職稱 教授 論文（設計）題目 小型油茶果榨油機設計 論證小組質疑： 1、 油茶果實是什么樣子的？ 2、 談談你對油茶果的認識？ 3、 說說所設計榨油機的工作原理？ 學生回答簡要記錄： 1、橫切的油茶果實有四個瓣室的，是一種油料植物果實，茶枯是油茶果實經榨油后的余渣。 2、油茶與油橄欖、油棕、椰子并稱為世界四大木本油料植物。被稱為“東方橄欖”，油茶是我國特有的食用油料木本植物, 大自然賦予華夏大地的瑰寶。油茶在植物學上的分類為山茶科山茶屬，一次種植，三年掛果，受益期長達五、六十年。 3、榨油機運轉時，經過處理好的油料從料斗進入榨膛。由榨螺旋轉使料胚不斷向里推進，進行壓榨。由于料胚在榨油機的榨膛內是在運動狀態(tài)下進行的，在榨膛高壓的條件下，料胚和榨螺、料胚和榨膛之間產生了很大的摩擦阻力，這樣就能使料胚微料之間產生摩擦，造成相對運動。另一方面，由于榨螺的根園直徑是逐漸增粗，螺距是逐漸減少的，因而當榨螺轉動時，螺紋使勁料胚即能向前推進，又能向外翻轉，同時靠近榨螺螺紋表面的料層還隨著榨軸轉動。這樣在榨膛內的每個料胚微粒都不是等速度，同方向運動，而是在微粒之間也存在著相對運動。由摩擦產生的熱量又滿足了榨油工藝操作上所必須的熱量，有助于促使料胚中蛋白質熱變性，破壞了膠體，增加了塑性，同時也降低了有的粘性容易析出油來，因而提高了榨油機的出油率，使油料中的油壓榨出來，并從圓排縫隙和條排縫隙流出。 論證小組 成員簽名 論證地點： 論證日期： 年 月 日 注：此表可從教務處網站下載中心下載。記錄、簽名欄必須用黑色筆手工填寫。 湖南農業(yè)大學全日制普通本科生畢業(yè)設計 誠 信 聲 明 本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設計是本人在指導老師的指導下，進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產權爭議。除文中已經注明引用的內容外，本論文不含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。 畢業(yè)設計作者簽名： 年 月 日 目 錄 摘要: .1 關鍵詞 .1 1 前言 .1 1.1 選題意義 .1 1.2 國內研究現狀 .2 1.3 國外研究現狀 .3 2 方案的確定 .4 3 螺旋榨油機的工作原理 .4 3.1 整體結構 .4 3.2 工作過程 .5 3.3 螺旋擠壓力的形成 .5 3.4 榨螺軸的受力分析 .6 4 結構設計與分析 .7 4.1 傳動裝置設計 .7 4.2 喂料裝置設計 .8 4.3 壓榨裝置設計 .9 4.3.1 電動機的選取 .9 4.3.2 螺旋榨油機主要參數的確定 .10 4.3.3 榨螺軸的確定 .11 4.3.4 榨螺軸強度校核 .12 4.4 壓力調節(jié)結構設計 .14 4.5 榨籠的設計 .14 5 齒輪傳動部分設計 .15 5.1 齒輪的選用 .15 5.1.1 齒輪齒數的選擇 .15 5.1.2 確定大、小齒輪的齒形參數 .20 5.2 軸的計算校核 .21 5.2.1 選材及表面預處理 .21 5.2.2 軸的結構設計 .21 6 皮帶輪的設計計算 .23 7 各軸承及鍵的選擇及有關校核 .24 7.1 鍵的選擇 .24 7.2 鍵的校核計算 .24 7.3 軸承的設計 .25 8 結論 .26 參考文獻 .26 致謝 .27 小型茶油果榨油機設計 摘 要:為了適應一些高油份油料的壓榨，設計了一種雙螺桿榨油機。本文在廣泛參考國內外文獻的基礎上，對設計的雙螺桿榨油機的結構進行了設計分析，并校核了有關關鍵部件。該機結構緊湊，適合于家庭作坊及一些中小型工廠。 關鍵詞:榨油機；雙螺桿；設計；校核； Design of Small Type Mill for Oil-tea Camellia Seed Abstract: In order to meet some high oil oilseed squeezing, the present paper mainly is to design a twin-screw type oil expeller. In this paper, on the basis of the extensive and intensive literature references, we have designed and analyzed the twin screw oil press structure, at the same time, we have checked the relevant key components. The structure of the machine is exquisite, and suitable for family workshops and small or medium sized factories. Key words: oil press；double screw；design；check； 1 前言 1.1 選題意義 隨著現代人們的生活水平不斷提高，大家對食用油的品質和種類的選擇有了更大的選擇空間。中國疾病預防控制中心營養(yǎng)與食品安全所對茶油和橄欖油進行的對比研究表明，茶油與橄欖油的成分盡管有相似之處，但茶油的食療雙重功能實際上優(yōu)于橄欖油，也優(yōu)于其它任何油脂。橄欖油含不飽和脂肪酸達75%－90%，茶油中的不飽和脂肪酸則高達85%－97%，為各種食用油之冠[1]。茶油中含有橄欖油所沒有的特定生理活性物質茶多酚和山茶甙，能有效改善心腦血管疾病、降低膽固醇和空腹血糖、抑制甘油三脂的升高，對抑制癌細胞也有明顯的功效。世界植物油料加工業(yè)發(fā)展迅速，油料脫皮（殼）低溫壓榨或常溫壓榨（冷榨）已成為主要發(fā)展趨勢之一。植物油料脫皮（殼）低溫壓榨和冷榨制油是當今世界先進的制油技術，應用與發(fā)展這種新型制油工藝，不僅產品質量好，滿足人民需求，更有利于提高人民的健康水平，而且企業(yè)經濟效益好，是一種典型的低碳經濟。 自從1900年美國的 V.D. Anderson 發(fā)明第一臺連續(xù)式螺旋榨油機以來，螺旋榨油機已被廣泛地用于從油料中提取油脂的最主要的制油設備。目前國內廣泛使用的榨油機主要是單螺桿榨油機，其原因在于單螺桿榨油機原理和結構簡單，制造成本較低，可用于不同種類油料的連續(xù)壓榨加工，基本滿足不同制油工藝的要求。但是，單螺桿榨油機也存在很多不足之處。如：技術落后、壓榨工藝性能較差等；對于植物油料脫皮（殼）低溫壓榨或冷榨制油新工藝不全不能適應；油料軸向推進能力差，總的理論壓縮比??；在壓榨高含油率的油料時，容易出現油料輸送不順暢、滑膛的現象。針對單螺桿榨油機在壓榨過程中出現的種種問題，國內外同行開始研究雙螺桿榨油機。因為雙螺桿榨油機盡管存在結構較復雜、設計制造和維修成本較高等問題，但雙螺桿榨油機克服了單螺桿榨油機存在的很多問題，它的優(yōu)勢如：壓榨油料范圍更加廣泛，入榨油料可不經軋坯和蒸炒等預處理工序，特別適合于易揮發(fā)的特種油的制??；正向輸送特性好，低纖維含量的油料壓榨也順暢；榨料在榨籠內能夠得到充分破碎和混合，能有效的疏通油路；油脂和餅粕的質量更高；特別對脫皮（殼）后的油料能夠低溫壓榨或冷榨。因此，國內外許多油脂加工企業(yè)逐步加大了對雙螺桿榨油機的研究投入[2]。 目前，國內許多生產廠家也設計制造出具有雙螺桿結構的榨油機，這些雙螺桿榨油機與傳統的單螺桿榨油機相比，盡管功能上有所進步，但仍然存在如下不足：榨膛內油料仍產生滑膛，實際生產能力比名義生產能力低40%到50%；雙螺桿榨油機的出油率和干餅殘油率等技術指標與單螺旋榨油機相比改善不明顯；對于含油率特別高的一些特種油料低溫壓榨起來還是十分困難。因此，研究一種機械和工藝性能良好、既能適合冷榨和熱榨又能壓榨高含油率油料的小型螺旋榨油機就非常有必要。 1.2 國內研究現狀 在我國，現代榨油機的發(fā)展已五十多年，從傳統的榨油設備，到現在先進的榨油機器，中國榨油市場有了翻天覆地的變化，隨著市場上食用油品種的增多，榨油機的種類也在增加，壓榨方式也有所不同，物理壓榨、化學壓榨，還有兩者結合壓榨?；厥走^去，榨油的行業(yè)在中國從無到有，從弱小逐漸強大的過程，現在市面上食用油分成浸出油和壓榨油兩種。浸出油是用化學溶劑浸泡油料再經過復雜的工藝提煉而成，提煉過程中流失營養(yǎng)成分，而且有化學溶劑的有毒物質殘留，所以大眾逐漸遠離。隨著經濟的發(fā)展，人們的生活水平逐漸提高，大眾已經不是以前那樣只解決溫飽了，吃出營養(yǎng)，吃出健康才是現代人的追求，所以對榨油機提出了更高的要求，2005年，李文林等人為了解決雙底油菜籽脫皮后低溫壓榨制油的難題研制出了雙螺旋冷榨機，生產試驗得到了冷榨油接近三級菜籽壓榨油國家標準，冷榨餅殘油率在15%左右，獲得了較好的出油率。由此而知設計研究一種專用制取茶油的榨油機-雙螺旋茶油專用榨油機已成為當務之急[3]。 近幾年,國內許多企業(yè)像湖北的東方紅糧食機械有限公司，武漢新概念農業(yè)機械設備制造有限公司等也著力于對雙螺桿榨油機的研制和開發(fā)。2003年，武漢良龍機械制造有限公司的顧強華等人設計研發(fā)出一種具有自主知識產權的SYZ系列雙螺桿榨油機。該機雙螺桿采用異向旋轉和喂料段完全嚙合而主壓榨段完全分離的雙階布置的結構形式。另外，榨膛采用雙階結構能夠得到很大的壓縮比和強大的徑向壓力，這樣油料就會得到更充分更徹底的壓榨。在相同的工藝條件下，該機的干餅殘油率比單螺桿榨油機低2%左右，出油率更高。2005年，中國農業(yè)科學院油料作物研究所的李文林等人為了解決雙低菜籽脫皮后低溫壓榨制油的難題研制出一種雙螺桿冷榨機，生產試驗得到的冷榨油接近菜籽三級壓榨油國家標準，冷榨餅殘油率在15%左右，獲得了較好的冷榨油效率。2007年9月,山西省太原市帥克一埃克斯特榨油設備有限公司通過吸收消化烏克蘭?？怂固佤數脿柨蒲猩a企業(yè)的技術，設計研發(fā)出6YIS一75×1200型雙螺桿榨油機，該機采用雙螺桿同向旋轉和螺旋完全嚙合的結構形式，可一次性熱榨，能省去脫皮、粉碎、軋坯、蒸炒和油脂凈化等工藝過程，經過一次壓榨和自然沉淀就能獲得優(yōu)質綠色食用油，這大大降低了生產周期和勞動強度。不過，這種榨油機在壓榨過程中對油料水分的變化較為敏感。當油料的水分含量在7％以下或10％以上時，電機功率就要加大，出油率也會降低[4]。 1.3 國外研究現狀 目前，國外生產雙螺旋榨油機的公司很多，并且由于國外比較早就開始研究榨油技術，所以國外的技術一般都比國內的要先進。國外比較有名的公司有日本SUEHIRO EPM公司。1992年，由Isobe S[5]等人開發(fā)了一種部分嚙合異向旋轉的平行雙螺桿壓榨機，主要用于葵花籽仁等脫皮（殼）油料的冷熱榨， 該機采用異向旋轉的雙螺桿結構，預壓榨段完全嚙合，主壓榨段完全分離。1999年，Dufaure等人也利用改造的CLEXTRALBCA5型實驗擠壓機進行油料的壓榨實驗，對影響油脂質量的關鍵因素，如機筒結構、螺桿分布、喂料速度、螺桿轉速、油料成分和壓榨溫度進行了深入地研究，并對餅的質量做了檢測和分析。2002年，Johnston在傳統的雙螺桿榨油機的基礎上發(fā)明了一種反向旋轉的帶中斷螺棱的平行雙螺桿榨油機[6]，這種榨油機繼承了傳統單螺桿榨油機產量大和能耗少以及吸取了雙螺桿榨油機的正向輸送能力強優(yōu)點,螺桿結構和單螺桿榨油機一樣，主要用于含水物料的脫水。總之，國外對雙螺桿榨油機在雙螺桿軸的旋向、雙螺旋軸的布置形式和榨籠內孔結構形式等均進行了應用與研究[7]。 2 方案的確定 本設計技術參數:電機功率≤3kW，作業(yè)效率：0.5T/h。針對單螺桿榨油機在茶籽脫皮壓榨中存在的問題，設計了雙螺桿榨油機，設計方案為： 1)針對目前單螺桿榨油機油料輸送軸向推進能力較弱的缺陷以及現行的單螺桿榨油機以熱榨為主，基本上不適合冷榨，而采用雙螺桿原理極大提高了輸送螺軸的推進能力，從根本上解決脫皮山茶籽仁易滑膛的問題。 2)根據傳統的ZX10型、ZX18型單螺桿榨油機進行了脫皮茶籽仁的壓榨試驗，結果表明油料在榨膛內難以推進、餅粕不成型、出油很少或不出油。分析原因可能有：首先,茶籽脫皮后仁中含油上升到45%左右，粗纖維含量大幅減少至3%～5%，使得榨料的物理特性，如密度、摩擦因素、彈性模量等，與未脫皮的茶油籽有明顯不同，尤其是榨料粒子間、榨料與榨籠內壁的摩擦系數大為減小，使得油料在榨膛內輸送困難，因而在整個壓榨過程中壓力難以建立；其次，脫皮后的茶籽仁在壓榨時，入機油料未經過軋坯和蒸炒等預處理，油料細胞組織結構基本完整，脂類體與蛋白質的親合力仍很強，要有更大的壓力才能將油脂壓榨出來。因此，傳統的單螺桿榨油機難以實現油茶籽脫殼后的壓榨。分析目前國內生產的單螺桿榨油機的結構，對于茶籽脫殼冷榨，存在榨膛長徑比過小，總的理論壓縮比偏小，送料螺旋覆蓋長度過短，輸送能力弱等問題。因此，要實現油菜籽脫殼后的壓榨，必須增強榨油機的物料輸送螺旋的推進能力，增大壓榨力和延長壓榨時間。針對單螺桿榨油機榨螺長徑比和總理論壓縮比偏小的缺陷，在設計原理和結構上，增加榨螺軸總長；在主壓榨段，榨螺根徑沿榨軸縱向逐漸增大的同時，榨螺螺旋齒頂到齒根的深度逐漸減小，實現物料的薄料層壓榨：使排油路程縮短，有利于提高出油率。榨籠采用圓孔排油。榨籠和榨螺軸共同形成雙螺桿榨油機的榨膛。榨油機榨膛為兩段直徑不同的榨籠，即所謂二階壓榨式[8]，第一段榨膛螺桿外徑比第二段螺桿外徑大，在榨膛的兩段內，螺距由大變小。 3)榨油機采用端部出餅方式，調餅頭與榨螺軸尾軸既同步旋轉，又可實現軸向位移。出餅厚度的調節(jié)，由螺桿、鎖緊螺母、調餅頭和方軸等組成的調節(jié)裝置完成。 3 螺旋榨油機的工作原理 3.1 整體結構 雙螺旋榨油機由機架、喂料裝置、傳動裝置、雙螺旋壓榨裝置、出餅裝置組成,見圖1。 1 V帶；2 減速器；3、5、6 聯軸器；4 扭矩分配器；7 進料斗；8 榨籠；9 調餅頭；10 止推軸承；11 出料板；12 機架；13 集油板；14 榨軸；15 電機 圖1 雙螺桿榨油機結構 Fig1 Structure of double screw oil press 3.2 工作過程 首先啟動電機，動力經V帶傳動，并經減速器、聯軸器傳至扭矩分配器的第一和第二齒輪軸的輸出端，再經聯軸器將動力傳遞至雙螺旋軸。其次打開喂料閘板，料斗中的油料在自身重力作用下，快速進入雙螺旋軸的輸送段，在榨螺、榨籠的綜合作用下，油料不斷被壓縮擠壓、剪切。物料在榨膛內經過輸送段的預榨和高壓段的連續(xù)壓榨下使油液不斷流出，同時榨料中的殘油愈來愈少，殘渣最后經壓力調節(jié)裝置形成瓦片狀餅排出機外。 3.3 螺旋擠壓力的形成 本設計采用嚙合式與非嚙合式組合型方案，即第一段螺桿軸相互嚙合，即一根螺桿的螺棱插到另一根螺桿的螺槽內，周圍留有一定的間隙，這能產生強大的物料軸向推進能力；第二段螺桿榨螺外徑相離，即所謂非嚙合式，這不僅能產生較大的物料軸向推進能力，而且在結構上容易實現物料壓縮與松馳及薄料層壓榨。由于榨螺軸螺旋導程逐漸縮小，榨膛內容積即空余體積逐漸縮小，壓縮比不斷增大，榨膛內產生的壓力不斷增大。同時調節(jié)出餅裝置的鎖緊螺母也可以調節(jié)榨膛內壓力，一旦榨膛壓力超過物料所能承載的出油壓力時，油料中的油脂就被擠壓出來。 3.4 榨螺軸的受力分析 圖2 榨螺軸上法向力分解圖 Fig2 The normal force diagram squeezer shaft 1）榨料作用在榨螺軸上的法向力：可先分解為徑向力和,再將力分解為軸向力和圓周力,如圖2。 作用在榨軸上的周向分力：當計算及榨螺面上的摩擦力時: （1） 式中：T為扭矩， =391.55（） 求得：=7119（N） =8303.6（N） 2）作用在榨螺軸上的徑向分力Fr =462.26（N） 3）作用在榨螺軸上的軸向分力 =3289.1(N) 以上各式中:為榨螺齒推料面傾角,，取，為背面傾角,，取，為根錐角,，取。如圖3所示。 圖3 截面圖 Fig3 Sectional drawing 4）榨螺空腔容積計算 已知：--榨籠外徑 =+40=280mm --榨螺內徑 =240mm --榨螺底徑 =60mm t--螺距 t=100mm 榨籠的容積： =61544100=6.1544L 榨籠內裝滿的容積： 榨螺實心部分容積 =0.2826L 螺紋的平均直徑 =150mm 從螺紋的斷面上，以平均直徑展開的螺紋平均長度：=471mm 螺紋的總長度：=481.5mm 4 結構設計與分析 4.1 傳動裝置設計 雙螺桿榨油機的傳動裝置主要由電機、皮帶輪、減速器、扭矩分配器及聯軸器組成,它是雙螺桿榨油機極其重要的組成部分。 查閱農業(yè)機械設計手冊知，對于一般小型榨油機采用快速薄餅，其轉速n=60100r/min。隨著電機轉速的升高，壓榨時間會隨之減短，但是這個過程中不會出現直線變化，而是呈曲線變化的，在轉速較低時，轉速對壓榨速率有很大的影響，當轉速較高時，油料作物與榨膛內的零部件的摩擦非常大，轉速對壓榨的效率也就減小了很多。在參考國內外榨軸轉速設計中，本文選擇榨軸轉速n=60 r/min。 圖4 兩箱兩軸式示意圖 Fig4 Two cases of two shaft general sketch 如圖4所示，傳動裝置采用兩箱兩軸式傳動系統，傳動比，其特點是：減速器和扭矩分配器兩部分獨立設計，結構較簡單，二者用剛性聯軸器聯結[8]。 4.2 喂料裝置設計 在螺旋榨油機的進料裝置中，采用自然進料原理。該裝置通過進料閥控制進料的快慢，實現物料的平穩(wěn)進料。進料筒內設有傾斜板，實現物料的多級翻滾，防止物料的堵塞并控制喂入速度。與強制進料原理相比，該裝置加工簡單，費用便宜，且不需消耗額外的動力。 1、進料斗；2喂料閥；3、擋料板 圖5 喂料裝置 Fig5 Feeding device 4.3 壓榨裝置設計 4.3.1 電動機的選取 根據以往經驗所設計榨軸的轉速n=60r/min,雙螺旋茶油榨油機的榨螺軸工作阻力由實驗數據大概得到F=41，從而得到=2.46,符合中小型機器[10]=2～4kw。 由機械設計手冊表1-7查得：帶傳動的效率為=0.96，雙級圓柱齒輪減速器的效率為=0.96，剛性聯軸器的效率為=0.99，球軸承的效率為=0.99（一對）。由公式： （2） 其中：為電機功率，為榨螺軸所需功率，求得：=2.98。 故選電機型號Y-132S-6[9],額定功率3,額定轉速n=960r/min； =（最大轉矩）/（額定轉矩） = 2.0 ； 總傳動比 =16 4.3.2 螺旋榨油機主要參數的確定 1) 榨膛容積比ε ε＝／ （3） 由農業(yè)機械設計手冊上冊[10],表23- 4-2坯壓縮比=2.30； 實際壓縮比=3.92 本次設計的螺旋榨油機對象是茶油果，其總壓縮比[10]ε＝7.5～14 ,取ε＝10 2) 進料端榨膛容積的計算 根據設計能力等參數，按下式計算： （4） 將數據代入公式（2）得： =(500kg/h×0.85×1000)/(60×0.4×0.9×0.7×60r/min)= 468.5 其中:--出坯率，一般為0.80.95，取0.85； --料坯充滿系數，一般與喂料及螺旋軸結構有關，取0.40.65，對于自然喂料選=0.4 ； --與油料品種（含油率）有關的系數，對茶油果選=0.9； 入榨料坯容重=0.7()； --榨油機臺時生產能力（）； --榨螺軸轉速（），取=60； 出口端榨膛容積，由公式（1）推出 =46.85 cm3。 3) 功率消耗 理論公式[10] () （5） 式中：q—榨螺每轉一周所通過的榨料（kg/r） n—榨螺軸的轉速（r/min）〈一般小型榨油機采用快速薄餅，其轉速n=60100r/min〉 —單位質量的榨料壓縮功（Nm/kg） 4）榨膛壓力 () （6） --實測系數它取決于熟胚水分和溫度（參考文獻8表23-4-3），取=0.00085； W--入榨料坯水分（%），取W=3.5%； --榨料實際壓縮比； 將數據代入公式（4）得： =26() 4.3.3 榨螺軸的確定 榨螺軸是螺旋榨油機的主要工作部件之一，榨螺軸的結構參數、轉速、材質的選擇對形成榨膛壓力、油與餅的質量，生產率和生產成本有很大關系。 在對比已有類似產品中，本設計采用連續(xù)型變導程二級壓榨型榨螺軸，如圖6所示： 圖6 榨螺軸 Fig6 Squeezer shaft 連續(xù)型榨螺軸設計[11-12] 當榨螺軸的支撐點未決定前，先按扭轉強度條件計算出根圓直徑[13] ； （7） 按扭轉剛度計算時： （8） 其中：，為榨螺軸工作時阻力（N），設計時由實測確定 為榨螺軸所需功率（），由公式（4）得=2.475kw，為榨螺軸工作時的轉速（）。代入公式并圓整得=60mm，由經驗比例確定榨螺軸的平均直徑 連續(xù)型：（mm） 因，代入上式， 可以求出榨螺軸外徑 =240（mm） 螺齒高為 =60（mm） 4.3.4 榨螺軸強度校核 1）耐磨性計算[15] 榨螺的磨損與螺齒工作面上的比壓，榨料在螺旋面上的滑動速度，螺旋表面的粗糙度等因素有關，目前尚無完善的計算方法，較詳細分析，可參考文獻[14]。設作用在螺旋面上的軸向分力為，承壓面積為，則其校核公式為： () （9） 式中：為榨螺軸材料的許用比壓 2）榨螺軸的強度校核計算[15-16] 榨螺軸工作時，既受軸向力，又受扭矩T的作用，T按螺桿實際受力情況確定。根據壓（拉）應力和剪切應力，按第四強度理論，求出危險剖面上的計算應力： （） （10） 式中：為螺桿材料的許用應力。 求拉伸應力 榨螺危險斷面面積： =1913.5 軸向力=3.289 KN 拉應力=1.72（） 確定扭轉剪應力 抗扭轉斷面模數W 式中：d=55mm,b=10mm,t=2.5mm。 W=32.025 扭轉力矩 （11） 式中：--榨螺上圓周力的力矩 --榨螺上徑向力產生的摩擦力矩 M=24.294（） 剪應力 =0.7585 () 化簡應力 =2.165 （） 材料45鋼，經調質處理，淬火處理。 3）螺齒的強度計算 螺齒多發(fā)生剪切和擠壓破坯。將螺旋展開，則可看作寬度為的懸臂梁。設力作用在上，則危險剖面的剪應力為: (MPa) （12） 危險剖面處彎曲應力為： MPa) （13） 式中：B為齒寬；為螺軸材料的許用剪應力，一般=0.6；為螺軸材料的許用彎應力，一般=（1.01.2）,為彎曲力臂。 4）榨螺軸穩(wěn)定性計算 對于長徑比大的受壓螺軸，當軸向力大于某一臨界值時，螺桿會突然發(fā)生側向彎曲而失去其穩(wěn)定性。穩(wěn)定性與螺桿材料和柔度有關。 （14） 式中：為螺桿長度系數，取=0.5，為螺桿的工作長度=846mm；。不同，則采用不同的公式來計算臨界值。 因為=105.75≧=100，所以 (N) （15） 式中：E為螺桿材料的拉壓彈性模量，E=2.06×MPa，I為危險剖面的慣性矩=448952.54。 故 =5.096KN 穩(wěn)定性校核計算應滿足的條件為： （16） 式中：為螺桿穩(wěn)定性的計算安全系數；為螺桿穩(wěn)定性安全系數。 對于螺桿軸=1～3。 穩(wěn)定性校核符合要求。 4.4 壓力調節(jié)結構設計 壓力調節(jié)結構用以調節(jié)出餅厚薄并相應改變榨膛壓力。調節(jié)機構由出餅座、支架、尾軸、調餅頭、推力軸承、調節(jié)螺桿和鎖緊螺母等組成，如圖5所示。通過擰動調節(jié)螺桿7，推動調餅頭移動，即可實現餅塊厚度的調節(jié)。出餅座與調餅頭的環(huán)形間隙越小，榨膛內壓力就越大，餅塊厚度越薄。 1.末端榨螺；2.出餅座；3.尾軸；4.支架；5.調餅頭；6.推力軸承；7.調節(jié)螺桿；8鎖緊螺母 圖7 夾餅機構 Fig7 Cake clamping mechanism 4.5 榨籠的設計 榨籠與喂料裝置相連接，并設計為內腔從進口到出口直徑由大到小，內表面經淬火處理，加強內表面強度；籠身開有15個直徑為4的內孔作為出油孔，若出油孔直徑太小，則容易出現渣餅堵塞出油孔，造成榨膛內腔壓力增大，易損壞榨膛內部機構；若出油孔直徑太大，則易出現渣餅隨油液流出，影響油的質量，榨膛結構如圖8所示。 1、進料口；2、預壓榨段；3籠身；4主壓榨段；5出油孔 圖8 榨籠 Fig8 Pressing cage 5 齒輪傳動部分設計 5.1 齒輪的選用 1)選用直齒圓柱齒輪傳動，7級精度[17]。 已知電機輸出功率=3kw； 主動齒輪軸轉速： 傳動比, 條件：帶式輸送機，工作平穩(wěn)，轉向不變。 2)材料選擇 I軸上的小齒輪材料為45#鋼，硬度為217255HBS，嚙合的中齒輪材料為QT500-5（調質），硬度147241HBS，硬度取為200HBS。 5.1.1 齒輪齒數的選擇 1)確定公式[18]: ≥2.32 （17） 公式內的各計算數值： ①.試選載荷系數： =1.3 ②.計算小齒輪傳遞的轉距： =95.5××2.822/480 =5.62× ③.齒寬系數=0.5 =0.5138=69，取大齒輪的齒寬=70,小齒輪的齒寬=75 ④.由機械設計原理，查得材料的彈性影響系數=181.4 ⑤.由機械設計手冊按齒面硬度查得： 小齒輪的接觸疲勞強度極限： = 650 大齒輪的接觸疲勞強度極限：= 550 ⑥.由公式計算應力循環(huán)次數 N= 60 j = 60×480×1×( 2×8×300×10) = 1.382× ⑦.接觸疲勞系數 =0.9 ，=0.87 ⑧.計算接觸疲勞許用應力 取失效概率為 1%， 安全系數為 S=1， =·/s =0.9×650 = 585 =0.87×550 = 478.5 2)計算: ①.試算小齒輪分度圓直徑 , 代入中較小的值 （18） 經計算得=64.26 mm，取=65mm ②.計算圓周速度 V =π/(60×1000) = 3.14×65×480/(60×1000) =1.633 m/s ③.齒寬與齒高之比 b/h 模數： = 65/18 =3.6mm 齒高： h=2.25 =2.25×3.6=8.1 mm b/h = 8.89 ④.載荷系數 根據v=1.633 m/s , 7級精度， 由機械設計手冊查得動載系數 =1.08， 直齒輪，假設 < 100 N/mm, 由機械設計第八版表10-3查得：齒間載荷分配系數 =1.2； 由機械設計第八版表10-2查得：使用系數=1； 對7級精度，小齒輪相對職承，非對稱布置時，按齒面接觸疲勞強度計算時的系數齒向載荷分布系數 =1.12+0.18(1+0.6) + 0.23×b =1.12+0.18(1+0.6×)×+0.23××64.26=1.422 由b/h=5.778, =1.422 查得=1.420； 故載荷系數為: =1×1.08×1.2×1.420 =1.843 按實際的載荷系數校正所算得的分度圓直徑，由公式（18） = （19） 得 = 72.19 mm ⑤.計算模數 =72.19/18 =4.01mm 3)按齒根彎曲強度設計: m≥ （20） 4）確定公式內的各計算數值 ①. 由機械設計第八版圖10-20查得： 小齒輪的彎曲疲勞強度極限=560 ； 大齒輪的彎曲疲勞強度極限=440. ②.由機械設計第八版圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數： =0.85, =0.88 ③.計算彎曲疲勞許用應力 取彎曲疲勞安全系數 S=1.4 = = ④.計算載荷系數 =1×1.08×1.2×1.52=1.97 ⑤.查取齒形系數 =3.13 =2.52 ⑥.應力校正系數： =1.48 =1.625 ⑦.計算大小齒輪的并加以比較： 1==0.01362 2==0.01480 大齒輪的數值大。 5）設計計算： 由公式（33）得： m≥=2.5 mm 對比計算結果，取按齒根彎曲強度設計的，m=2.5 mm,就近圓整為標準值 m=4, 按接觸疲勞強度計算分度圓直徑 =72.19 mm ,從而計算出 小齒輪齒數 =72.19/4=18 大齒輪齒數 =2.83×18=50.94 ,取=51 6）幾何尺寸計算： 1）經查機械設計手冊得到V帶、齒輪、軸承、聯軸器的傳動效率分別為0.96、0.97、0.99、0.99，電機（功率為=3 kW ），按照許用切應力計算如下： 1軸：設軸1的功率為，轉速為，轉矩為，所以： 功率 =2.7936kw 轉速==480 r/min 轉矩 =9550000=5558.1 N/mm 軸 1的材料選擇常用的45#鋼，調制處理，根據機械設計手冊，選取C=110 軸的最小直徑>=19.78mm； 取d=25mm; 2軸：功率 ==2.68 kW 轉速 ===169.6r/min 轉矩 =950000=150908N/mm 最小直徑 >=27.6；取=30 mm； 3軸：功率 ==2.57kW 轉速 ==60 r/min 轉矩 =9550000=409058 N/mm 最小直徑>=38.5 mm 取=40 mm； 4軸：功率==2.47kW 轉速=60r/min 轉矩 =9550000=393141.6 N/mm 軸4 、5材料選擇為40Cr，取C=98，所以 最小直徑>=33.8mm 取=35 mm； 5軸：功率==2.37kW 轉速=60r/mm 轉矩=9550000=377225 N/mm, 取=35 mm 5.1.2 確定大、小齒輪的齒形參數 標準直齒圓柱齒輪幾何尺寸： 1）分度圓直徑d =4×18=72 mm =4×51=204 mm 2）齒頂高 ha= =1×4=4 mm 3)齒根高 =(ha*+c*)m=(1+0.25)×4=5 mm 4)齒全高 h= =(2ha*+c*)m=9 mm 5)齒頂圓直徑 = +=(z1+2ha*)m=72+2×4=80 mm =(±2ha*)m=204＋2×4=212 mm 6)齒根圓直徑 =(－2－2c*)m =(18－2×1－2×0.25)×4=62 mm =214 mm 7)基圓直徑 =72×20o=67.65 mm =214×20o=202mm 8)齒距=4π=12.56 mm 9)齒厚=4π/2=6.28 mm 10)齒槽寬=6.28 mm 11)中心距=138 mm 12)頂隙=4×0.25=1 mm 5.2 軸的計算校核 5.2.1 選材及表面預處理 1）材料:軸主要用碳鋼,本設計從經濟實用角度選用45#鋼； 2）熱處理: 高頻淬火,表面強化處理噴丸,提高軸的抗疲勞強度,45號鋼熱處理調質.軸表面淬火處理，淬硬層深度耐磨。 3）工作條件: 載荷不大,深度 0.51.5 mm。 5.2.2 軸的結構設計 1）軸肩高度 a=(0.070.1)d(其中d為軸的直徑) 軸環(huán)寬度B=1.4a 按扭矩強度條件計算 9.55×p/( 0.2n )≤ （21） 其中為扭轉切應力,單位是。 軸45#鋼 =2545 C=118107 mm3 2）軸的直徑 d≥= （22） 式中取C=110 軸傳遞的功率 p=2.822 , 軸的轉速 n=480 r/min ∴d≥=20 mm 對于直徑d≤100 mm的軸,有一個鍵槽時,軸徑應增大5%7%,將軸徑圓整為標準直徑, d=25 mm。 此處為軸1的校核圖形: 圖9 軸1的受力圖 Fig9 Force diagram of shaft 總彎矩 M==474 Nm 校核軸的強度,按第三強度理論計算應力 （23） 對于直徑為d的圓軸,彎曲應力=, 扭轉切應力 （24） 其中,w (mm3) 為軸的抗彎截面系數, W= =1215.7 式中 b=9,t=4,d=25 mm 則軸的彎矩合成強度條件為: =55 Mpa 對稱循環(huán)應變力時，軸的許用彎曲應力經查表得 =60 Mpa ∴< 符合強度要求. 軸所受的載荷是從軸上零件傳來的。計算時，常將軸上的分布載荷簡化為集中力，其作用點取為載荷分布段的中點，作用在軸上的扭矩，一般從傳動件輪轂寬度的中點算起。通常把軸當作置于鉸鏈支座上的梁，支反力的作用點與軸承的類型和布置方式有關。 6 皮帶輪的設計計算 三角膠帶的設計 1）計算功率 其中:=1.2,n=960 故=3.6Kw 2）選擇皮帶型號 根據機械設計手冊查得，選普通V帶傳動，型號為A型。 3）小帶輪直徑=100mm 傳動比 =485，=2 =960 =，根據機械設計表8-8，圓整為=200 mm 4）驗算速度 =5.01 A型膠帶最大允許范圍為25，故符合要求。 5）計算中心距和膠帶極限長度 初定中心距 所以210﹤﹤600 取=560mm = 1595.5mm 由機械設計基礎，表11-2查得：=1600mm 實際中心距 所以=562mm 所以=540mm 所以=612mm 6）核算小帶輪包角 =﹥ 合格 7）膠帶根數 單根普通V帶所能傳遞的功率=1.05 = （25） V帶根數由公式確定，其中：=0.92，=1.03,=1.2,=0.13 故=3.22，取Z=4 7 各軸承及鍵的選擇及有關校核 7.1 鍵的選擇 鍵的截面尺寸b×h由軸的直徑的d標準中選定。 鍵的長度L一般可按輪轂的長度而定，即鍵長等于或略短于輪轂的長度。 I軸：d=35 mm 處選用普通平鍵 鍵寬b×鍵高h：b×h =6×6. 鍵=25mm,=56mm, 軸深度 t=4.0 mm 7.2 鍵的校核計算 假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，普通平鍵連接的強度條件為 ≤ （26） T傳遞的轉矩為=19.37×N·mm 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h=0.5×8=4mm --鍵的工作長度，平頭平鍵=32mm d軸的直徑d=35 mm 許用擠壓應力=100～120 查設計手冊，取=110 將數值代入公式 =2×19.37××/(3×56×35)=65.88≤[]=110 符合標準。 故鍵的標記為：鍵10×8×32 . 7.3 軸承的設計 1）軸承壽命 （27） 對于滾子軸承，ε=3,我們計算I軸的滾動軸承為深溝球軸承6008。 已知： n=480 r/min ,預期計算壽命=5000h。 求比值 =1284.3/2966=0.43 （30） 故所選軸承為深溝球軸承6008 ,滿足壽命要求 。 8 結論 1）在設計雙螺旋榨油機的過程中，設計的對象主要是茶油果這類高油份的油料作物，適用對象是中小油廠和家庭作坊，榨螺軸的成本比較高，為了提高榨油機的工作壽命，要求配合精度高一些及制造精度高一些。。 2）本設計采用二級減速器，提高了出油效率。在進料斗和機架的設計中，通過瀏覽成品機械圖片，在不改變性能的前提下，盡量使機械靈便，占地面積小，采用自然進料原理。在榨螺設計中，采用連續(xù)型變導程二級壓榨型榨螺，這比傳統的榨油機在性能上有了很大的改進。 3）本榨軸設計原理為連續(xù)型，因此出渣不能成餅狀，為了降低成本，設有結渣斗，如果為節(jié)省費用，用編織袋代替亦能滿足要求。 4）榨籠腔室為“8”字形縱向大小孔徑不等的雙階結構，大孔段為喂料段，小孔段為主壓榨段和出餅段。為了避免在臺階處引起壓力的激劇增加，而導致油料的喂入困難，榨籠內過渡處的臺階不能太大。榨籠濾油縫隙大小的布置既要保證油脂的盡快溢出，又要避免漏渣過多。 參考文獻 [1］馬力，陳永忠.茶油的功能特性分析[J].中國農學通報，2009，04，20：93-94. 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