和面机结构设计

目 录

目 录 (2)

第一章 绪论 (4)

1.1和面机概述 (4)

1.2和面机设计选择 (6)

第二章 运动参数、动力参数的设计 (7)

2.1传动系统中传动链的设计及各传动比的分配设计 (7)

2.1.1搅拌浆转速 (7)

2.1.2电动机的主要技术参数选择 (7)

2.2计算各轴的转速 (8)

2.3计算各轴的功率 (8)

2.4计算各轴的转矩 (9)

第三章 结构设计 (9)

3.1皮带传动设计 (9)

3.1.1计算功率Pc (9)

3.1.2V 带选型 (9)

3.1.3带轮设计 (9)

3.1.4验算带速V (10)

3.1.5求V 带基准长度d L 和中心距 (10)

3.1.6小包角的计算 (10)

3.1.7求带根数Z (11)

3.1.8计算作用在带轮轴上的压力Q F (11)

3.1.9带轮结构设计 (11)

3.2蜗轮蜗杆传动结构设计 (12)

3.2.1选择材料 (12)

3.2.2选择蜗杆头数1z ,并估计传动效率 (12)

3.2.3计算蜗轮转矩2T (12)

3.2.4确定使用系数K

(12)

A

3.2.5计算转速系数 (13)

3.2.6确定弹性系数 (13)

3.2.7计算寿命系数 (13)

3.2.8确定接触系数

Z (13)

3.2.9确定接触疲劳极限和接触疲劳最小安全系数 (13)

3.2.10计算中心距a (13)

3.2.11确定各类参数 (13)

3.2.12蜗杆的各轴段的直径和长度确定 (15)

3.2.13圆柱蜗杆传动的精度设计 (16)

3.3蜗轮轴的尺寸的确定 (16)

3.4主轴的结构尺寸计算 (16)

3.4.1主轴和轴类零件的材料选择及尺寸确定 (16)

3.5主要传动轴受力分析，画出其弯矩图，并且进行相关的校核计算 (17)

3.5.1蜗杆轴受力分析及校核计算 (17)

3.5.2蜗轮轴受力分析及校核计算 (19)

3.5.3蜗轮轴疲劳强度的校核 (19)

3.5.4蜗轮齿根弯曲疲劳强度的校核 (21)

3.5.5蜗杆刚度的校核 (22)

3.5.6相关的其他计算 (23)

3.6主要传动轴承受力分析，强度及轴的寿命演算 (23)

3.6.1轴承受力分析及寿命计算 (23)

3.7浆叶容器及机体的总体结构设计 (26)

第四章总结………………………………………………………………………………

第四章参考文献…………………………………………………………………………

第一章绪论

1.1和面机概述

和面机在食品加工中用来调制粘度极高的浆体或塑性固体，主要是揉制各种不同性质的面团，包括酥性面团、韧性面团、水面团等。

（一）和面机调制基本过程

和面机调制面团的基本过程由搅拌桨的运动来决定。水、面粉及其他辅料倒入搅拌容器内，开动电动机使搅拌桨转动，面粉颗粒在桨的搅动下均匀地与水结合，首先形成胶体状态的不规则小团粒，进而小团粒相互粘合，逐渐形成一些零散的大团块。随着桨叶的不断推动，团块扩展揉捏成整体面团。由于搅拌桨对面团连续进行的剪切、折叠、压延、拉伸及揉合等一系列作用，结果调制出表面光滑，具有一定弹性、韧性及延伸性的理想面团。若再继续搅拌，面团便会塑性增强，弹性降低，成为粘稠物料。

（二）和面机分类

和面机有卧式与立式两种结构，也可分为单轴、多轴或间歇式、连续式。

1．卧式和面机

卧式和面机的搅拌容器轴线与搅拌器回转轴线都处于水平位置；其结构简单，造价低廉，卸料、清洗、维修方便，可与其他设备完成连续生产，但占地面积较大。这类机器生产能力（一次调粉容量）范围大，通常在25～400kg/次左右。它是国内大量生产合各食品厂应用最广泛的一种和面设备。

2．立式和面机

立式和面机的搅拌容器轴线沿垂直方向布置，搅拌器垂直或倾斜安装。结构型式与立式打蛋机相似，只是传动装置较简单。有些设备搅拌容器作回转运动，并设置了翻转或移动卸料装置。

立式和面机结构简单，制造成本不高。但占空间较大，卸料、清洗不如卧式和面机方便。直立轴封如长期工作会使润滑剂泄漏，造成食品污染。

（三）和面机主要零部件

和面机主要有搅拌器、搅拌容器、传动装置、机架、容器翻转机构等。

1．搅拌器也称搅拌桨，式和面机最重要的部件。按搅拌轴数目分，有单轴式和双轴式两种。卧式的与立式的也有所不同。

单轴式和面机结构简单、紧凑、操作维修方便，是我国面食加工中普遍使用的机型。这种和面机只有一个搅拌桨，每次和面机搅拌时间长，生产效率低。由于它对面团拉伸作用较小，如果投料少或操作不当，则容易出现抱轴现象，使操作发生困难。因此单轴式和面机适用于揉制酥性面团，不宜调制韧性面团。

双轴式和面机具有卧式和面机的优点。它有两组相对反向旋转的搅拌桨，且两个搅拌桨相互独立，转速也可不同，相当于两台单轴式和面机共同工作。运转时，两桨时而相互靠近，时而又加大距离，可加速均匀搅拌。双轴和面机对面团的压捏程度较彻底，拉伸作用强，适合揉制韧性面团。缺点是造价高

于卧式和面机，起面较困难，需附加相应装置，如果手工起面则劳动强度大。

和面机搅拌器的结构形状有多种类型，对应于不同调制物料特性机工艺要求。

（1）Σ形、Ζ形搅拌桨这两种搅拌器的桨叶母线与其轴线呈一定角度为的是增加物料的轴向和径向流动，促进混合，适宜高粘度物料调制。Σ形应用广泛，有很好的调制作用，卸料和清洗都很方便。Ζ形搅拌桨调和能力比Σ形叶片低，但可产生高的压缩剪力，多用在细颗粒与粘滞物料的搅拌中。

（2）桨叶搅拌器这种搅拌器结构由几个直桨叶或扭曲直桨叶与搅拌轴组成。和面过程中，桨叶搅拌对物料的剪切作用和强，拉伸作用弱，对面筋的形成具有一定破坏作用。搅拌轴装在容器中心，近轴处物料运动速度低，若投粉量少或操作不当，易造成抱轴及搅拌不均的现象。桨叶式搅拌器结构简单，成本低，适用与揉制酥性面团。

（3）滚笼式搅拌器它对面团有举、打、折、揉、压、拉、等多种连续操作，有助于面团的捏合。如果搅拌器结构参数选择合理，还可利用搅拌的反转，将捏合好的面团自动抛出容器，这样就省去了一套容器翻转机构，降低了设备成本。滚笼式搅拌器对面团作用力柔和，面团形成慢，对面筋机械作用弱，有利于面筋网络的生成。结其构简单，制造方便，适用于调和水面团、韧性面团等经过发酵或不发酵的面团。

（4）其他类型卧式搅拌器在卧式和面机中，也使用着一些不同于上述形状的搅拌器。如花环式、扭叶式、椭圆式、V字形。

（5）立式和面机的搅拌器立式和面机的搅拌器有桨叶式、扭环式、象鼻式等。

桨叶式搅拌器与卧式和面机桨叶式结构相似，其轴线与地面垂直。

扭环式搅拌器桨叶从根部至顶端逐渐扭曲90°，有利于促进面筋网络的生成适用于调制韧性面团与水面团雷面食。

象鼻式搅拌器通过一套四杆机构模拟人手调粉时的动作来调制面团，有利于面筋的揉制，适于调制发酵面团。另外搅拌容器可以从机架上推出，作为发酵使用，既减少了生产设备，又简化了搬运面团的操作。一次调粉可达300kg以上。但这种结构复杂，搅拌器动作慢。

（6）双轴和面机的搅拌器双轴式和面机有两组相对反向旋转的搅拌桨。按其相对位置分为切分式和重叠式。

2．搅拌容器

卧式和面机的搅拌容器（也称搅拌槽）的典型结构见图1多由不锈钢焊接而成。

和面操作时，面团质量的好坏与温度有着很大的关系，而不同性质的面团又对温度有不同的要求。高功效和面机常用带夹套的换热式搅拌容器。为降低成本，使用普通单层容器，可降低物料调和前的温度来达到加工工艺的要求。为防止工作时物料或润滑油从轴承处泄漏污染食品，容器与搅拌轴之间的密封要好。转速低、工作载荷变化大，轴封处间间隙变化频繁，因此密封装置应选用J型无滑架橡胶密封圈等大变形弹性元件。新型卧式和面机采用空气端面密封装置，密封效果很好。

搅拌容器的翻转机构分为机动和手动两种。机动翻转容器机构由电动机、减速器及容器翻转齿轮组成。这种机构操作方便，降低人工劳动强度，但结构复杂，整个设备成本高，适宜在大型或高效和面机上使用。手动翻转容器机构适用于小型和面机或简易型和面机。立式和面机的搅拌容器有可移式和固定式两种。

3．机架

小型和面机转速低，工作阻力大，产生的振动及噪声都较小，因此不用固定的基础。机架结构有的采用整体铸造，有的采用型材焊接框架结构，还有底座铸造而上部用型材焊接的。

4．传动装置

和面机的传动装置由电动机、减速器及联轴器等组成，也有的用皮带传动。和面机工作转速低，多为25～50r/min,故要求大减速比，常用蜗轮蜗杆减速器或行星减速器。

目前国内面食生产企业在和面工序中大多采用单板式和面机。单板式和面机包括主轴传动装置、面箱翻转装置、面箱、真空抽管、密封垫，且单板式浆叶的叶顶为弧型，主轴以一定角度穿过单板式桨叶的中心。此结构虽可和出整体面团，且致密性和弹性也可满足要求，但此结构在和面时，单板式桨叶在半周内轴向只一个方向受力，下半周则受相反方向的力。而面团和成时，阻力大，运转时振动剧烈，寿命短。

现在市场上比较高档的是真空和面机，可根据工艺要求设定和面时间、真空度。缸体具有密封性能好，面粉无跑冒现象。真空和面机是在真空状态下模拟手工和面的原理，使面筋网络快速形成，和面配水量在常规工艺基础上可适量增加约20%。快速拌合，使小麦蛋白质在最短的时间内吸收水份，比常规状态下和制的面团熟化程度提高2倍以上，且不损伤已形成的蛋白质面筋网络结构。使得蛋白组织结构均衡，使面的筋性、咬劲、拉力都远远优于其他形式和面机的和面效果。加工出来的面品，面团均匀、弹性好、面制品滑爽、可口、有咬劲、面筋力高、透明度高。 V字形板式桨叶在面箱中绕主轴的轴线作回转运动，由于桨叶向两边推动面团，所以可以解决受力不均现象，使机器运转平稳。这样可保证固定于主轴上的桨叶在转动时运转轨迹为一圆柱体。同时又抵消了推动面团而产生的轴向力。能够使机器在运转时更加稳定，提高整机使用寿命。真空系统采用水环式真空泵，安全卫生，还有真空表、真空电磁阀及管路。操作面板由中英文对照按钮和PLC电脑显示屏组成，操作方便。

1.2和面机设计选择

我们组设计的和面机生产能力为：调和面粉重量25kg/次。

机型：卧式和面机

搅拌型式采用桨叶式，转速在40～50rpm范围内，制作酥性面团。

因为食品卫生要求，容器采用不锈钢材料。由于和面机的主轴回转速低，需要较大的减速比，故

本次设计中采用带轮及蜗轮蜗杆减速传动。

上面是机构简图，电动机1通过三角带2带动蜗轮蜗杆5使3搅拌桨转动，4是容器。

第二章运动参数、动力参数的设计