(精选文档)ZMJ型自动与面机(单轴)的设计说明书

毕业设计中文摘要

摘要

和面机实际上是一种搅拌机，其作用是进行面团的调制，既将各种原、辅料加水搅拌，调制成即符合质量要求，又适合机械加工成形的面团，主要用于面包、饼干、糕点、膨松食品、夹馅饼等食品和淀粉和谷朊粉生产的面团调制。

传统的和面机一般是在一根轴上安装几片浆叶，按主轴的安装形式，可分为立式和卧式两种，立式和面机对面团的拉伸作用较强，适应于调制韧性面团，卧式和面机对面团的拉伸作用较弱。适用于调制酥性面团。而卧式和面机主要是指搅拌容器轴线与搅拌器回转轴线都处于水平位置，它的特点是，结构简单，制造成本低，卸料清洗方便，所以在食品加工中，如面包、饼干、糕点及一些饮食行业的面食中得到了广泛的应用。

在我国国内的和面机产品中，其工作方式大都为间歇式的，这种和面机工作时要人工投料（主料、副料及加水），每个工作周期，要手动控制电动机的启动和停止，电动机频繁启动。用这种和面机，在工作中操作人员劳动强度大，需要专人操作和面机，主料、副料及加水量比例难以正确控制，稳定性差，和面程度也难以控制一致，这些都影响面团的性能的稳定，会影响到最终产品的稳定性，会影响到整个生产线的工作效能。

我们所设计新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种单轴式自动和面机，能实现连续自动和面作业。淀粉和谷朊粉生产线配用这种和面机，可提高淀粉和谷朊粉生产线自动化程度。单轴式自动和面机面向淀粉和谷朊粉生产线中下一个工序熟化机供料，可实现淀粉和谷朊粉生产线主机部分的平面化布置，减少建厂投资，操作方便，有利于提高淀粉和谷朊粉生产线的工作效能。

关键词淀粉和面机

目次

1引言-------------------------------------------------------------------------------------（1）1.1毕业设计的选题依据-------------------------------------------------------------------（1）1.2毕业设计的主要改进-------------------------------------------------------------------（2）2设备概述---------------------------------------------------------------------------------（4）2.1主要结构及工作原理------------------------------------------------------------------（4）2.2主要技术---------------------------------------------------------------------------------（5）3设计计算---------------------------------------------------------------------------------（6）3.1轴的基本设计及计算------------------------------------------------------------------（6）3.2轴上键的基本设计及计算------------------------------------------------------------（9）4减速机的选择---------------------------------------------------------------------------（9）4.1减速机功率计算------------------------------------------------------------------------（10）4.2减速机型号的选择--------------------------------------------------------------------（10）5联轴器的选择---------------------------------------------------------------------------（12）6轴承的选择------------------------------------------------------------------------------（14）6.1轴承的选择------------------------------------------------------------------------------（14）6.2轴承的组合结构设计------------------------------------------------------------------（15）7使用注意事项----------------------------------------------------------------------------（16）7.1和面的基本原理和工艺要求---------------------------------------------------------（16）7.2影响和面效果的因素------------------------------------------------------------------（16）7.3和面机的操作方法---------------------------------------------------------------------（16）7.4使用注意事项---------------------------------------------------------------------------（17）结束语-----------------------------------------------------------------------------------------（18）致谢--------------------------------------------------------------------------------------------（19）参考文献--------------------------------------------------------------------------------------（20）

1 引言

1.1 毕业设计的研究方法和选题依据

本设备是针对目前国内小麦淀粉和谷朊粉的加工工艺过程，参照国外小麦淀粉的先进生产工艺设备而改进的用来更加快捷和方便地加工小麦淀粉和谷朊粉的设备。

小麦淀粉在食品、冷饮、轻工、纺织、制药、造纸等行业中有着广泛的应用。

1：食品行业。主要应用于火腿肠、粉丝、雪糕、果冻等产品中。以及用于味精、麦精粉、可食性包装膜、水解及发酵工业产品中。

2：纺织行业。小麦淀粉特别适合于纤维工业，尤其是织布、浆纱、整理和染色用糊。

3：造纸行业。小麦淀粉在造纸行业用量比较大，主要用作潮湿部分的粘结剂、表面涂层、施胶和制造瓦楞纸的粘合剂。

4：医药行业。主要用作制片剂、稀释剂等。

5：淀粉深加工业。生产糊精、氧化酯、淀粉醚、淀粉糖等产品。

6：其他行业。在其他行业可用于制焊条、铸造的砂型、炭精棒成型和干电池等。

谷朊粉是从小麦中直接分离出来的高蛋白聚合物，蛋白质含量为75~80%，脂肪含量为1.0~1.25%，吸水率为150~200%，吸水后的湿面筋保持了原有的自然活性及天然物理状态，具有粘性、弹性、延伸性、薄膜成型性和吸脂乳化性。

谷朊粉是粮食工业、食品工业和饲料工业理想的天然添加剂。广泛应用于生产面包粉、方便面粉、饺子粉、挂面粉等专用粉中，用于改善专用粉的烘焙品质、蒸煮品质、食用品质和营养价值。食品工业用其制成营养、保健、方便于一体的各类食品，如水面筋、油面筋、烤麸、古老肉、素鸡、罐头、火腿肠等，饲料工业用于生产高档水产品如螃蟹、鳖、对虾等饲料的粘合剂和营养添加剂。不仅提高了饲料的营养价值，还提高了饮料在饲喂中的利用率。总之，谷朊粉在面粉行业、面包行业、冷冻食品行业、肉类食品行业、饲料行业、化学工业等行业中都有着重要的应用。

虽然我国是小麦生产大国，小麦年产量一亿吨左右，但是，多年来小麦淀粉的生产没有引起足够的重视，造成这种情况的原因主要有如下几种：（1）小麦一直是人们的口粮，所以我国的小麦加工规模较小、工艺落后；（2）小麦蛋白的黏度较大，烘干困难，不利于工业化生产；（3）由于小麦加工工艺落后，生产过程中的污水不易治理，环境污染严重；（4）占小麦生产成分很大一部分的B－淀粉质量较差，只能用饲料，淀粉收率低，无形中造成了资源的浪费。

近年来，在国家相关产业政策的带动下，我国小麦淀粉工业得到长足的发展。特别是新的技术、新工艺的引进，使小麦深加工有了技术支撑，一些具有较高开发创新能力，技术先进、规模较大的大中型企业相继投产，小麦副产品得到充分的利用，促进了行业的快速发展。

1.2 毕业设计的主要改进

小麦淀粉的工艺技术发展至今，主要加工方法有两大类，一类是以小麦为原料直接进行加工。一类是以小麦淀粉为原料进行加工，而应用于加工淀粉大多为后一类，因此，我们所设计的单轴式自动和面机是主要针对后一类的生产工艺的设备，它也是我国以后小麦淀粉生产工艺改进方向的先进设备。

小麦淀粉的生产工艺图示如下：

图1：小麦淀粉的生产工艺图1

图2：小麦淀粉的生产工艺图2

目前我国绝大部分小麦淀粉的生产工艺仍旧为落后的间歇式、半机械化、敞开式的传统工艺方法，即间歇式马丁法。

间歇式马丁法生产淀粉、谷朊粉工艺有如下特点：工艺设备投资省、上马快、设备操作简单、稳定，以面粉为原料，需要和制粉车间配套建厂，制粉工艺、面粉的面筋含量、灰分、含砂量、淀粉损伤率、蛋白质变性、细菌含量等指标，对生产淀粉、谷朊粉的产品质量影响很大，面筋洗涤、淀粉沉淀不能连续生产，操作强度大，人为影响因素多，采用沉淀池占地面积大，沉淀率底，生产周期长，卫生指标较难保证，水耗大，废水处理困难，干态制粉动耗大，综合生产成本高。

所使用的主要设备有间歇式面筋机、离心筛、沉淀池、三足式人工上卸料离心机、淀粉气流干燥系统、谷朊粉干燥系统等设备。在这些设备中除纤维分离及干燥设备仍旧被使用外，其余设备均被淘汰。因此在今后的市场竞争中，与先进的工艺相比，无论从技术、质量、价格等方面都无竞争优势。我国小麦淀粉工业要想发展，在激烈的市场竞争中有一定的能力，就必需进行工艺和设备的改造。要进行工艺改造，首先要设计工艺路线，看它是否可行。然后按照工艺路线设计各种类型的设备，而设备的好坏将直接影响工艺的可行性。因此，从某种意义上来说，淀粉工业的现代化将取决于淀粉设备的现代化。

针对目前国内淀粉和谷朊粉的生产现状和工艺过程，我们提出了改进方案的指导思想，即立足国内，结合实情，进行工艺设备的改造，将过去的间歇式、半机械化、敞开式的传统工艺方法改为连续式、机械化、管道化的生产工艺，即由间歇式马丁法改进为连续式马丁法，达到生产工艺连续化、管道化、自动化、实现生产的低消耗、低成本、高质量、高收率、实现少投资、低风险、高产出、高效益的目标。

具体做法是：在面筋的分离工序，用单轴式自动和面机取代过去的间歇式、手工操作的双Z叶型面筋机；在淀粉的分级、洗涤工序用蝶片式分离机、卧式螺旋沉降式分离机取代过去的沉淀池；在淀粉的脱水工序，用卧式全自动刮刀离心机取代过去的三足式人工上卸料离心机；在纤维分离及干燥工序，仍采用过去的离心筛及气流烘干设备。

整个工艺可分为5个部分，即面筋分离部分；纤维分离部分；淀粉分级、精制部分；谷朊粉和淀粉的烘干部分。其中，单轴式自动和面机是连续式马丁法中的面筋分离工序的重要组成设备。下面我们对面筋分离工序作一简单介绍。

面筋分离工序，即是将面粉和水按一定的比例送入单轴式自动和面机中混合搅拌，是物料在机器内既受到轴向挤压力，也受到一定的径向力，经过充分柔和，是面粉中的蛋白质与水均匀接触，并产生水和作用，是其连续输出类似牙膏状的面粉浆。然后再将其送入熟化桶进行熟化，其目的是使面浆中的蛋白质充分水和，并最终形成蛋白质的水化合物-湿面筋。熟化了的面浆再加一定的水稀释，经过搅拌使部分淀粉分离出来；同时面筋类蛋白质聚成丝状小面筋。此时用泵将其输送到分离因数为3000~4000的卧式螺旋沉降机中进行分离。成熟的面浆在分离中由于淀粉与面筋的沉降速度不同，被分离成两相。淀粉的比重比较大作为浓相从分离机的底流输出；而面筋的比重较小则作为轻相从分离机的溢流输出；它是面筋与小颗粒淀粉的混合物，再经过圆筛冲洗除去淀粉后得到湿面筋；将其送到谷朊粉干燥系统干燥后即得到谷朊粉。

2 设备概述

2．1 主要结构及工作原理

因为在我国国内的和面机产品中，其工作方式大都为间歇式的，这种和面机工作时要人工投料（主料、副料及加水），每个工作周期，要手动控制电动机的启动和停止电动机频繁启动。用这种和面机，在工作中操作人员劳动强度大，需要专人操作和面机，主料、副料及加水量比例难以正确控制，稳定性差，和面程度也难以控制一致，这些都影响面团的性能的稳定，会影响到最终产品的稳定性，会影响到整个生产线的工作效能。

针对现有技术的不足，我们所设计新型的目的在于提供一种单轴式自动和面机，能实现连续自动和面作业。同时，淀粉生产线配用这种单轴式自动和面机可以提高生产线的自动化程度，为下一步工序熟化机供料，有利于提高淀粉生产线的工作效能。

将和面机的结构定为单电机、单轴式、卧式自动和面机，并且使搅拌轴在实现搅拌面团的同时也起到推进面团向出面口位置移动的作用。其大体结构和机械工作原理介绍如下：

整机机型为卧式，动力输入装置为电动机，动力传输装置采用联轴器，动力通过联轴器的传输带动两个搅拌轴作回转运动。为了实现和面效果的均匀性，两个搅拌轴同处一个和面仓内。为了减轻机身重量和提高搅拌轴的强度，搅拌轴的主体部分采用空心轴，轴的两端（与轴承的配合处和与联轴器的连接处）采用实心轴。搅拌轴上浆叶的设计采用倾斜式，既是使浆叶与主轴的水平线成一定角度，这样就可以实现在搅拌面团的同时，使面团向指定的方向移动的功能。考虑到在实际的生产中，对面团的含水量和柔和程度的不同，我们设计一个大小可调、高低位置可调的出面口。这样，在实际生产过程中，就可以通过调节出面口的大小和高低位置来实现对面团的搅拌时间长短的控制功能，以取得理想的、合适的和面效果。为了使和出的面团的水分含量符合特定的生产要求，可以分别在面粉的进料口处安装一个计量器和在进水管处安装一个流量计，这样就可以通过调节计量器和流量计来取得合理的面水比例。同时，考虑到面团具有粘连性，所以在和面仓的内璧设计有哦喷淋管，以减少面团与内璧的粘连，达到顺利生产的目的。

另外，考虑到及其内部维修和清洗的需要，不仅要在设计时避免和面仓内没有死角，而且我们在和面机的外部设计有观察窗和检修口，在机器的底部设有排污口，以使清洗后的污水顺利排出。整机的底座和支架采用角钢和槽钢的焊接结构，以承受生产时产生的强大振动力。

总之，我们所设计的单轴式自动和面机器结构主要由减速机、联轴器、和面仓、主轴、机架等部分组成。

2．

2 主要技术参数

和面量3000千克/小时搅拌轴转速60-70转/分

动力配备30kw

外形尺寸

长(mm）3888 宽(mm) 924 高(mm) 1278 表1：主要技术参数

3 设计计算3．1 基本计算

3.2 轴上键的基本设计及计算

轴头与空心轴焊接在一起。轴右端与联轴器相连，查机械设计手册可得，选取键的型号为键C28x150。

4 减速机选择

虽然目前电动机及减速器类型种类较多,且选用比较方便,但相对于当前广大厂家生产的减速机而言,无论从性能上还是维护上电动机与减速器的搭配都无法与集电动机,减速器于一体的减速机相媲美。考虑其实用性及经济性，本和面机采用减速机替代传统的电动机与减速器的组合。

减速机的种类很多，.其效率高、工作可靠、结构简单、维护方便、价格低，适用于不易燃、不易爆，无腐蚀性气体和无特出要求的场合。由于起动性能较好，也适用于某些要求较高启动转矩的机械。

此次设计的和面机采用的是一家减速机生产厂家生产的摆线针轮减速机，

摆线针轮减速机，具有以下特点：

1)传动比范围大。单级传动比为6~119，两级的传动比为121~7569。

2)体积小、重量轻。

3)效率高。一般单级效率为0.9~0.95

4)运转平稳、噪声低。

5)工作可靠、寿命长

选择减速机是合理确定减速机的额定功率。选定减速机时要考虑其发热、过载能力和起动能力三方面因素，但一般情况下减速机的选择主要有运行发热条件而定。减速机发热与工作情况有关。对于载荷不变或变化不，且常温下长期连续运转的减速机，只要其所需输出功率不超过其额定功率，工作时就不会发热，可不进行发热计算。所以减速机的确定如下：

4．1 减速机功率计算

4．1．1 工作机所需功率Pw

工作机所需功率由单轴式自动和面机工作阻力和运动参数确定。当已知单轴式自动和面机主轴的输入转矩T(6106N·m)和转速nw(60~70r/min)时，则单轴式自动和面机主轴所需功率。

Pw =T·nw/9550(kw)

所以Pw =38.4~44.8(kw)

4．1．2 减速机的输出功率Pd

考虑传动装置的功率损耗，减速机输出功率为

Pd=Pw /η

式中，η为减速机与工作机主轴之间的总效率，

即η=η1η2η3η4η5

η1为摆线针轮减速机的效率=0.9~0.95

η2为弹性柱销联轴器的效率=0.99~0.995

η3、η4、η5分别为深沟型轴承6324、6224和单向推力轴承51326的效率均为0.98~0.995

η=0.9x0.99x0.99x0.99=0.873

故

Pd= Pw /η=40kw

4．1．3 减速机额定输入功率Ped

减速机上的电动机的输入转速为1000r\min

4．2 减速机型号的选择

由于输出转速为60~70r\min

其传动比为14.3~16.7

由B系列摆线针轮减速机的技术数据表

选取减速机额定输入功率为

Ped=40kw.

传动比为17

输出转速为61r\min

所选取的减速机技术参数如下

型号=XWD10-17-40-B3

额定功率\kW=40

输入转速\r/min=1000

输出转速\r/min=61

图5：B系列摆线针轮减速机图

外型尺寸：

M=600 W=690 Z=791 I=706 X=616

安装尺寸：

H=325 E=230 F=40 P=500 Q=630 S=M24

T=105 N=6 G=26

轴端尺寸：

B=28 C=116 D=110 L=150

5 联轴器的选择

联轴器是联接两轴或轴和回转件、在传递运动和动力过程中一同回转而不脱开的一种装置。此外联轴器还可能具有补偿两轴相对位移、缓冲和减振以及安全防护的功能。

根据单轴式自动和面机结构的需要，选择弹性柱销联轴器，由于它具有以下特点：

结构简单，制造容易，装拆更换方便，不需润滑，并具有较好耐磨性。由于柱销与柱销孔为间隙配合，且柱销富有弹性，因而获得补偿两轴相对位移和缓冲的性能，主要用于载荷平稳，轴向窜动量较大，缓冲要求不高的传动轴系上，工作温度-20~70度。

考虑动载荷及过载取联轴器工作情况系数 k=1.3.则联轴器计算转矩

Tc=KT= 1.3

4 3095510

61

??

=6106N. m

根据工作要求选取弹性柱销联轴器、由轴径d=110和Tc 选取联轴器的型号为名称＝HL型弹性柱销联轴器

标准=摘自GB/T 5014-1985

单位=(mm)

-----------------------------------------------------------

型号=HL8

额定转矩Tn(N.m)=10000

许用转速[n](r/min)\钢=2120

许用转速[n](r/min)\铁=1600

轴孔直径d1、d2、dz\钢=80，85，90，95，100，110，120，125

轴孔直径d1、d2、dz\铁=80，85，90，95，100，110

轴孔长度\L\Y型=212

轴孔长度\L1\J、J1、Z型=167

轴孔长度\L\J、J1、Z型=212

D=360

D0=290

D1=200

d3=40

l=112

S=5

重量(kg)=119

转动惯量(kg.m^2)=56.5

图6：HL型弹性柱销联轴器图

1.半联轴器材料：D≤220：锻钢，D≥280：铸钢ZG270-500Ⅱ和铸铁HT200。

2.表中联轴器重量和转动惯量是按钢制半联轴器最小轴孔直径及最大轴孔长度计算。

3.轴孔长度L，L1可按不同要求，从表列规格中选用。

4.J1为不带沉孔的短圆柱轴孔。

标记示例：HL8弹性柱销联轴器

主动端：Z型轴孔，C型键槽，dz=110, L1=167

从动端：J型轴孔，B型键槽，d2=110, L=212

110x172

HL8联轴器------------- GB5014-85

JB110x212