2713 高壓均質(zhì)機(jī)傳動(dòng)端的設(shè)計(jì)

2713 高壓均質(zhì)機(jī)傳動(dòng)端的設(shè)計(jì),高壓,均質(zhì)機(jī),傳動(dòng),設(shè)計(jì) 摘 要本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的是高壓均質(zhì)機(jī)動(dòng)力端主要零件。首先，文章介紹了高壓均質(zhì)機(jī)的工作原理。流體在高壓狀態(tài)下通過(guò)細(xì)小縫隙時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的剪切力、撞擊力和空穴力，使流體中的固體顆粒破碎為微小顆粒，高壓均質(zhì)機(jī)就是利用這一原理工作的。接著，文章參考現(xiàn)有的均質(zhì)機(jī)結(jié)構(gòu)，確定了均質(zhì)機(jī)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，然后，按照高壓往復(fù)泵的設(shè)計(jì)方法對(duì)高壓均質(zhì)機(jī)的主要零部件，如傳動(dòng)裝置、曲軸、連桿等進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。還有液力端泵閥的設(shè)計(jì)，并對(duì)其進(jìn)行了相應(yīng)的強(qiáng)度校核。最后，文章介紹了本次設(shè)計(jì)中還有高壓均質(zhì)機(jī)的運(yùn)動(dòng)仿真，采用了 C 語(yǔ)言程序，并對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明。關(guān)鍵詞：高壓均質(zhì)機(jī) 食品機(jī)械 均質(zhì)閥目 錄摘要………………………………………………………………… 1緒論………………………………………………………………… 4第一章 均質(zhì)機(jī)及其基本參數(shù)………………………………………… 51.1 均質(zhì)機(jī)的均質(zhì)原理…………………………………………… 51.2 均質(zhì)機(jī)的工作原理…………………………………………… 51.3 均質(zhì)機(jī)的基本參數(shù)…………………………………………… 6第二章 總體設(shè)計(jì)…………………………………………………… 92.1 傳動(dòng)端結(jié)構(gòu)形式的選擇……………………………………… 92.2 液力端結(jié)構(gòu)形式的選擇……………………………………… 92.3 確定泵的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)……………………………………… 102.4 原動(dòng)機(jī)的選擇……………………………………………… 12第三章 動(dòng)力端的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………… 143.1 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)…………………………………………… 143.2 曲軸的設(shè)計(jì)………………………………………………… 153.3 連桿與其軸瓦………………………………………………… 153.4 十字頭……………………………………………………… 16第四章 液力端零部件設(shè)計(jì)…………………………………………… 164.1 泵閥設(shè)計(jì)……………………………………………………16第五章 運(yùn)動(dòng)仿真………………………………………………………205.1 C 語(yǔ)言程序簡(jiǎn)介…………………………………………………205.2 傳動(dòng)端運(yùn)動(dòng)及程序………………………………………………20設(shè)計(jì)小結(jié)………………………………………………………………32致謝…………………………………………………………………33參考資料……………………………………………………………… 34緒 論高壓均質(zhì)是一種制備超細(xì)液液乳化物或液固分散物的通用設(shè)備，被廣泛應(yīng)用與各行業(yè)的生產(chǎn)者和科技研領(lǐng)域。例：一、 食品飲料行業(yè)：豆奶、花生奶、松子奶等各種植物蛋白飲料。核桃露、杏仁露、蓮子露、椰子汁等各種懸浮果汁飲料。酸奶、均質(zhì)奶、純牛奶、甜牛奶、乳酸飲料、冰淇淋、豆奶粉等各種乳品和乳制品。二、 制藥：抗生素、各種乳劑、漿液制劑、中藥制劑、花粉破碎及各種營(yíng)養(yǎng)保健液。三、 輕工化工行業(yè)：香精香料、化妝品、乳化硅油、感光劑、增亮劑、高級(jí)涂料、顏料、染料等。四、 生物工程技術(shù)：對(duì)大腸桿菌、胞進(jìn)行破碎，撮取其有效成分。隨著人民生活水平的提高，食品工業(yè)必將跟上時(shí)代的步伐，不僅要求食品本身的營(yíng)養(yǎng)豐富，還對(duì)其質(zhì)量、口味、外觀、保存等提出了高標(biāo)準(zhǔn),這樣必然把食品工業(yè)推上一個(gè)新高潮。食品品種繁多，本設(shè)計(jì)是主要應(yīng)用于乳品工業(yè)中。它是一種特殊的高壓泵，用于噴霧干燥設(shè)備中，可使液體分散成細(xì)微的霧滴，便于干燥成粉狀。通過(guò)均質(zhì)的煉乳、冰淇淋、代乳粉，液體中的分散項(xiàng)破裂成細(xì)微狀態(tài)，可減少沉淀，增加粘稠性，口感細(xì)膩，并延長(zhǎng)存放時(shí)間。均質(zhì)機(jī)不僅在乳品工業(yè)和冰淇淋生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，而且還適用于醫(yī)藥、化工生產(chǎn)中?？傊?，在我國(guó)均質(zhì)機(jī)發(fā)揮出的作用越來(lái)越大，因此需要人們對(duì)其進(jìn)行深入的研究，以便設(shè)計(jì)生產(chǎn)。本設(shè)計(jì)參考現(xiàn)有的均質(zhì)機(jī)而設(shè)計(jì)，力求經(jīng)濟(jì)、結(jié)構(gòu)合理,但肯定還有許多的不足之處，希望在老師和同學(xué)的幫助下，得到進(jìn)一步的改進(jìn)。第 1章 均質(zhì)機(jī)及其基本參數(shù)均質(zhì)機(jī)是一種特殊的高壓泵,利用高壓的作用，使物料中的脂肪球的破裂到直徑小于 2 m 達(dá) 99%。均質(zhì)機(jī)由均質(zhì)頭和高壓泵組成,即往復(fù)柱塞泵。它包括?液力端和動(dòng)力端。通過(guò)均質(zhì)后的牛奶、脂肪球直徑和所占比例均發(fā)生變化，如表 1-1：表 1-1 脫脂乳與均質(zhì)乳中的脂肪球比較均質(zhì)乳（﹪）脂肪球（ ）m?脫脂乳（﹪） 一段 二段0～1 41.8 19.2 89.21～2 47.7 66.5 10.32～3 9.2 12.6 0.53～4 0.9 1.7 04～5 0.1 0 05～6 0 0 01.1均質(zhì)機(jī)的均質(zhì)原理1.1.1剪切作用流體在高速流動(dòng)時(shí)，在均質(zhì)機(jī)頭隙縫處，產(chǎn)生剪切作用而均質(zhì)。脂肪球通過(guò)三個(gè)柱塞往復(fù)泵吸入泵體時(shí)，在縫隙處先是被延展，同時(shí)又存在著液流通過(guò)均質(zhì)閥時(shí)的渦動(dòng)作用，使延展部分被剪切為更小的脂肪球微粒。又因?yàn)橐毫髦写嬖谥砻婊钚晕镔|(zhì)，它圍繞在更細(xì)小的脂肪球微粒外層形成一種這些微粒不再互相粘合的膜.脂肪滴由此離開(kāi)，而后面部分的還沒(méi)有流進(jìn)縫隙。當(dāng)?shù)竭_(dá)均質(zhì)閥活門縫隙處時(shí)，會(huì)同樣的剪切作用繼續(xù)形成更小的脂肪球微粒。1.1.2撞擊學(xué)說(shuō)三聯(lián)柱塞往復(fù)泵的高壓作用使液體中脂肪球和均質(zhì)閥發(fā)生高速撞擊現(xiàn)象，因而使料液中的脂肪球破裂。1.1.3空穴學(xué)說(shuō)因高壓作用使料液高速流過(guò)均質(zhì)閥縫隙處時(shí)，造成相當(dāng)于高頻振動(dòng)的效果，能在瞬間引起空穴現(xiàn)象，使脂肪球碎裂。在實(shí)際工作中，高壓均質(zhì)機(jī)的原理是以上幾種學(xué)說(shuō)的綜合。1.2均質(zhì)機(jī)的工作原理如圖 1-1 所示，當(dāng)高壓液體通過(guò)閥的閥座和閥桿的狹窄通道時(shí)(可以用調(diào)節(jié)手柄調(diào)節(jié)間隙大小)，使液料速度達(dá) 150~300m/s，壓力降低至液料汽化壓力，使之形成氣泡。當(dāng)液料離開(kāi)閥座門間的間隙時(shí)，其速度降低，壓力升高，導(dǎo)致氣泡被壓破，產(chǎn)生內(nèi)爆，產(chǎn)生的空穴和高頻振動(dòng)使脂肪球顆粒破碎。此過(guò)程中，能量強(qiáng)烈釋放，液料形成湍流，沖擊沖擊流，完成均質(zhì)過(guò)程。 均 質(zhì) 料 液 均 質(zhì) 料 液第 一 級(jí) 調(diào) 節(jié) 閥 柄第 二 級(jí) 調(diào) 節(jié) 閥 柄圖 1-1 雙級(jí)均質(zhì)閥工作示意圖1.3均質(zhì)機(jī)的基本參數(shù)1.3.1瞬時(shí)流量理論上，瞬時(shí)流量=工作腔容積變化率如圖 1-2 θ圖 1-2π圖 1-3 雙缸泵的無(wú)因次流量曲線 π/3圖 1-4 三缸泵的無(wú)因次流量曲線q = A =Au=Ar (u)txd??(q)= = (u)?r其中 (q) -無(wú)因次瞬時(shí)流量;(u)-無(wú)因次瞬時(shí)速度, (u)= =-(sin + sin2 )。??ru?2?衡量流量脈動(dòng)性的指標(biāo)為不均勻系數(shù) = =Q?tqmaxZAsin單缸泵： B =3.14 ； 雙缸泵： B /2=1.57 ；Q????三缸泵： B /3=1.04 ； 四缸泵： B1.1 ；可以看出,四缸泵的脈動(dòng)性反而比三缸泵有所增加,流量曲線如圖 1-3，圖 1-4。1.3.2泵的壓力