小型自分离磨浆机的设计.docx

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小型自分离磨浆机的设计

小型自分离磨浆机的设计

【摘要】：

本课程主要是设计通用小型自动大豆磨浆机，国内的用户大多使用ML-125立式或MW-125卧式两种磨浆机加工豆浆，磨浆机产品作为食用制浆机械，其接触食品材料，如：

料斗、拨料器、砂轮、出料口等均应采用无毒材料。

随着同国际标准的接轨，国家卫生安全标准也将逐步提高。

目前所使用的镀锌板等材料必将被淘汰，替代材料的选用应引起企业的高度重视。

设计一种自动性能的磨机有着巨大的社会和经济效益，以及如何进一步改善其性能和扩大其应用范围，使小型大豆自分渣磨浆机能得到更好的发展，能更好为生产和生活服务。

在产品的结构以及关键部件设计开发上，各企业需进一步加强技术理论研究和技术开发工作，目前磨浆机产品设计与制造，大多企业存在相互仿制情况，缺乏对产品进一步研究和开发。

因此，设计一种新型高性能的磨浆机迫在眉睫。

【关键字】：

磨浆机自动分离分渣卧式

【Abstract】：

Thecourseisprimarilydesignedforuniversalsmallautomaticsoybeanmillingmachine,MostdomesticuserstouseML-125verticalorMW-125Refiningtwohorizontalmachiningsoyamilk,Refinerproductsasfoodpulpingmachinery,foodcontactmaterials,suchas:

hopper,feederallocated,Wheel,Dischargingthemouthsofnon-toxicmaterialsshallbeused.Alongwiththesameinternationalstandardsofpracticeandnationalhealthsafetystandardswillalsograduallyimprove.Presentlyusethematerialsuchasgalvanizedsheetwillbeeliminated,thechoiceofalternativematerialsenterprisesshouldpaycloseattention.Designahigh-performancemillhastremendoussocialandeconomicbenefits,andonhowtofurtherimprovetheirperformanceandwidenitsscopeofapplication.SincethesmallhoursofsoybeanresidueRefiningfunctionbetterdevelopment,betterproductionandlivingstandards.Intermsofproductstructureandthedesignanddevelopmentofkeycomponents,enterprisesneedtofurtherstrengthentechnologicaltheoreticalresearchandtechnologicaldevelopmentwork,andRefiningProductDesignandManufacturing,Mostenterpriseshavemutualimitation,thelackoffurtherresearchandproductdevelopment.Therefore,thedesignofanewtypeofhigh-performancemillingmachineimminent.

【KeyworS】:

RefinerAutomaticSeparationJardinepmHorizontal

前言

大豆在我国被广泛种植，建国初期和国的大豆种植面积和产量均居世界第一位。

2000年种植面积接近1.8亿亩，由此可见对大豆的综合开发利用有巨大的市场和经济价值。

大豆类食品的营养极其丰富，其蛋白质含量为45%左右，脂肪含量是20%左右，碳水化合物含量是30%左右，它还含有丰富的矿物质和维生素等。

大量的豆制品如：

豆腐、腐竹等，越来越多的上了我们的餐桌。

其豆浆被誉为东方牛奶，一杯豆浆和一根油条被称为中国人经典早餐。

此外，人体所摄入蛋白质中的氨基酸，须有一定的比值。

大豆蛋白质的氨基酸比值，比较接近人体的需要。

它的赖氨酸含量高，蛋白质含量低，大豆配面食用，可大大提高膳食蛋白质的营养价值。

大豆脂肪的不饱和脂肪酸含量高达85%以上，有很好的降血脂、保护心、脑血管的作用。

新近美国一项分析表明，每人每天摄入30^50克大豆能显著降低血脂蛋白胆固醇、三酞甘油水平，而不影响高密度脂蛋白胆固醇水平。

大豆脂肪中含有1.8%^-3.2%的磷脂，能降低血液中胆固醇含量和血液粘度，促进脂肪吸收，有助于防止脂肪肝和控制体重，并且有溶解老年斑、促进腺体分泌等多种功能。

大豆神奇的降脂作用还与血脂水平高低有关，血脂水平越高，大豆I*0作用越显著。

食用大豆，需要合理地加工和烹调，方能提高其消化吸收率。

据分析，大豆中粗纤维含量为4.8%,多聚树胶糖、多聚半乳糖和半乳糖醛酸结合形成的半纤维素含量约10%左右，它们存在于大豆的细胞膜中，影响人体消化系统对大豆营养的吸收消化。

但若对大豆进行加工，如磨成豆浆或做成豆腐等，则它的粗纤维及半纤维素构成的细胞膜被破坏，消化吸收率就可以大大提高。

其加工设备也由传统的人力石磨发展到机械的钢磨和砂轮磨，其分渣模式也由混合式分渣发展到现在自分渣，大大提高了其工作效率。

目前，国内的用户大多使用ML-125立式或MW-125卧式两种磨浆机加工豆浆，这两种磨浆机的共同点是：

1、只能将膨润的豆料磨成豆糊状，然后再人工滤浆，劳动强度大，工作效率低；2,遇到少数泡不涨的硬芯或沙粒时，电机负荷增大易磨损磨浆机的磨片。

因此，设计一种高性能的磨机有着巨大的社会和经济效益，下面这种CD-200卧式自分渣磨浆机的不仅能很好的解决上述问题且结构紧凑，适应强，使用方便。

1．选题背景

1.1研究大豆自分渣磨浆机的目的和意义

本课程主要是设计通用小型自动大豆磨浆机，来源于生产和生活需要。

在深刻理解前人研究的理论基础上，在给定设计参数和设计要求的条件下，研究自动大豆磨浆机的磨盘形状、物理特性、工作过程受力分析及豆浆和豆渣的自动分离等，进一步提高大豆磨浆机的效率和机械性能。

设计新型磨盘，进一步提高大豆的出浆率和豆渣的粗细度；设计浆渣的自动分离装置，减轻人们的劳动强度，使人们能直接喝到新鲜的豆浆。

通过本设计可以使我了解大豆磨浆机的发展历程、研究现关和发展方向，进一步了解大豆磨浆机的基本结构、特点等。

本设计主要研究大豆磨浆机的的磨盘结构、浆渣自分离装置、豆渣粒度调节器等。

通过本设计我充分了解了大豆自分渣磨浆机的有关知识，以及如何进一步改善其性能和扩大其应用范围，使小型大豆自分渣磨浆机能得到更好的发展，能更好为生产和生活服务。

通过本设计使我所学的理论得到实际应用，积累了宝贵的经验为以后的工作打下了坚实的基础。

1．2磨浆机的特点和应用前景

石磨是我国传统的磨浆设备，由轴和上下两个磨盘组成，磨盘直径在600～1200mm。

以人推、马拉、电机传递动力运转作业。

缺点是体积大、笨重、生产效率低、劳动强度大，况且磨齿需经常修凿，其费用较高。

目前已被钢磨、砂轮磨所取代，但仍被芝麻类磨浆所延用。

钢磨是一种磨浆兼有粮食和饲料粉碎等功能的机械。

目前主要有立式和卧式两种结构形式，由轴和铸钢动静片组成，可由电动机直联驱动或由电动机、燃油机传递动力作业。

磨片直径在100～200mma生产率一般在15～300kg／h左右，其特点是转速高、体积小、产量高、动静铸钢磨片的使用寿命长。

其缺点是噪声高，豆糊在磨制过程中，升温发热，而容易引起蛋白变质，同时豆糊颗粒较大，出渣率较高，容易造成物料浪费。

因此近年来在单一用作大豆磨浆方面已很少使用。

但由于钢磨兼有磨浆和粉碎多种作业功能，提高了用户的实用性。

特别是近年来，某些产品集磨浆、粉碎、磨米等多种作业功能于一体，适应部分农村家庭作业的需要，深

受广大农民的欢迎，提高了产品销售服务对象的广度和深度，近二三年此类产品的产销量在部分省区有跳跃发展的趋势。

其不足之处是，该类机械相互兼顾多种作业功效，容易降低各种作业功能的性能指标，目前尤其磨米作业性能普遍不理想。

砂轮磨是目前国内较先进的磨浆设备，有混合型和分离型两大类，是近年来发展最迅速，应用最广泛的大豆磨浆机械。

混合式磨浆机分为立式和卧式两种，主要由轴和动静砂轮磨片组成，可由电机直联驱动或电机、燃油机传递动力运转作业。

磨片直径一般在100～400mm，其砂轮材质主要由16#～45#碳化硅金刚砂粒或氧化铝白刚玉以及棕刚玉砂粒粘合、烧结而成。

生产率一般为20～500kg／h，其特点是作业时大豆进入粗磨区，再进入精磨区，磨碎质量好，出渣率低，蛋白质损失少，而且具有优于石磨和钢磨的自锐性，因此砂轮片比较耐用，另具有体积小、效率高、节能、噪声小、应用广泛的特点，适于大豆制浆作业。

分离型磨浆机械主要以立式结构为主，是目前我国最为先进的磨浆设备，其结构主要由轴、动静砂轮磨片、离心分离筛组成，磨片直径一般在100～200mm，生产率一般在35～300kg／h，该类机械除具有混合型磨浆机的优点外，又增加了分离功能，制浆过程中，浆渣同时自动分离，大大减轻了用户的劳动强度。

另外浆质好，经对比实验，按每千克大豆磨浆制作豆腐较传统磨和钢磨多出豆腐0.5kg左右。

目前分离式磨浆机已被豆制品加工厂、个体专业户、饭店、食堂广泛应用，也被大豆饮品、豆制品加工成套设备所采用。

自1986年以来，分离型磨浆机逐步受到国外用户的认可和重视，已被德国、俄罗斯、加拿大、乌克兰、马来西亚、泰国、日本、香港等国家和地区用户选用。

这说明作为传统豆制品加工工艺和现代技术进步相结合的砂轮式自分离磨浆机，已有扩大国外市场销售趋势。

1.3国内外磨浆机的发展趋势

我国豆制品加工技术渊远流长，人类二千多年前就发现了豆浆这一食品，并且中国豆腐文化节在我国安徽淮南市和台湾的台北每年九月十五日同时隆重举办庆祝纪念活动，促进豆制品文化的发展，喜食豆制品在我国已具有普遍性，许多国家已把豆制品作为公认的营养品，深受消费者欢迎。

作为豆制品加工工序的主要设备豆制品制浆机械，越来越得到广泛的应用，并有着较好的发展前景，现就该行业企业围绕市场进行产品开发的动态以及需改进的质量问题引伸为一种发展趋势，简述如下：

1.在功能部件上采用新技术，在保证电机正常转速的条件下，降低小时生产率实现低压作业，适应国内部分地区用户的低压作业环境。

实践证明，低电压作业性能的提高，促进了部分企业的产品产销，如沧州市民用机械总厂根据销售信息反馈在DM-Z型机中，已研制应用“立式磨浆机拨料器”专利技术，靠调节拨料器的轴向入口大小，来改变小时生产率，实现该产品能适应170～240V电压条件下作业，受到用户的欢迎。

2.在产品的结构以及关键部件设计开发上，各企业需进一步加强技术理论研究和技术开发工作，目前磨浆机产品设计与制造，大多企业存在相互仿制情况，缺乏对产品进一步研究和开发，如磨浆机砂轮磨片硬度、粒度、结构以及作业时有效使用面积，对制浆效果及产量等性能影响较大，但没有定量和定性的科学依据；分离筛的角度、厚度、筛孔形状及分布，特别是分离筛的角度对产品性能影响也较大，但设计制造数据处于模糊状态，缺乏确凿的科学证实。

各企业应进一步加强产品的技术研究和开发工作，应用先进技术，提高产品技术含量，必将带来行业水平及产品性能较大程度地提高。

3.磨浆机产品作为食用制浆机械，其接触食品材料，如：

料斗、拨料器、砂轮、出料口等均应采用无毒材料。

随着同国际标准的接轨，国家卫生安全标准也将逐步提高。

目前所使用的镀锌板等材料必将被淘汰，替代材料的选用应引起企业的高度重视。

4.多品种、高质量是效益之本，所以各企业应增加产品品种，增加产品规格型号，形成产品的系列化，以适应不同消费者对产品性能及质量的使用要求，据调查了解，近一二年多功能磨浆机在南方部分省份，发展速度较快，由于现有产品结构需适应不同作业需要（如磨浆、粉碎、碾米等），单项作业性能不理想，特别是碾米性能不好，随着多功能磨浆机结构的不断改进，单项作业性能的提高，以及适于农村家庭作业、应用面广的特点，将具有很强的生命力。

5.在豆制品营养成份和粮食资源利用方面，人们对餐饮食品的要求，逐步由过去的量化向质化方向转移，所以提高磨浆的有效营养成份，提高出浆率是磨浆机生产企业的一项重要开发研究内容。

日本专利介绍了“一种豆腐的加工工艺”，即经过冻结、

去皮、粉碎等处理，实现制作无渣豆腐。

因此，如何利用现代技术进一步改进结构和制浆工艺，使制浆过程出浆率一次性接近100%的性能要求，是行业今后的发展方向。

6.磨浆机行业自1993-1995年期间产销形势曾出现过跳跃式发展，一度产品曾出现供不应求，这是由于磨浆机产品开始普及推广，产品更新换代（从石磨到机械制浆）以及改革开放政策带来的产品产销飞跃。

随着产品的发展，社会保有量的增加，1995年下半年开始至1996年以来，整个行业的产销情况趋于平稳，企业产品竞争激烈，面对这一现实，据调查了解产品质量好的企业，产销形势稳步发展，产品质量不好的企业，产销开始下滑，所以各企业应不断采用新技术，开发新产品、新结构，加强科学管理、降低成本，发展质量效益型企业势在必行。

7.豆制品已是世界各国公认的营养保健品，所以国外近年豆制品加工机械发展较快，为之配套的磨浆机仍然以砂轮式磨浆机为主。

我国磨浆机产品以性能和价格的优势，被一些国家和地区的用户所认识和接受，具有很强的竞争力。

各企业应抓住机遇，在提高质量的基础上，扩大产品的出口。

随着豆制品花色品种的日新月异和广大群众需求量的增加，必将推动磨浆机产品的发展。

企业应紧紧围绕国内外市场，利用现代科学进步，开发新技术，新产品，挖掘豆制品深加工的潜力，提高产品质量，加快发展步伐，使我国磨浆机行业进入一个更高更新的发展阶段。

。

1.4产品存在的主要问题

1．现有分离式磨浆机需磨制二至三次，出浆率才能接近100%，重复磨浆不仅造成营养成份的损失，降低了豆浆制品的产量和质量，同时，增加了使用者的劳动强度，造成人力及能源的浪费，降低了磨浆机的有效利用率。

2.多功能磨浆机由于兼顾多种作业功能，各项作业质量不均衡，某项作能质量不理想，达不到相关标准要求，容易造成物料和能源浪费。

3.磨浆机接触食品材料应严格符合相关卫生标准和国际市场的要求，提高产品的档次和水平。

4.电压低是我国目前存在的普遍现象，特别是部分农村地区。

现有磨浆机产品的低电压工作性能不理想，该指标体现了产品的适应性和可靠性产品按现有技术标准检验只能反映220X（110.1）V的作业状况，而当电压过低时，有些磨浆机产品轻者电机发热，影响分离或停止运转，重者烧损电机，即影响用户生产又易造成经济损失。

2．结构原理

1、底盘2、机体3、轴瓦4、推力轴承5、下磨盘套6、下磨盘

7、上磨盘8、滤网9、出渣挡板10、机盖11、压盖12、手柄

13、调节母14、锁母巧15、上磨盘套16、装料斗17、螺丝钉

18、螺丝钉19、电机20、螺栓21、带轮罩22、V带

23、大V带轮24、传动轴25、螺丝钉31、键32、轴承套筒

33、键34、小V带轮35、布料器36、螺钉

浆渣自分离磨浆机的主要结构如上图，主要由进料部分、磨浆部分、出渣和出浆部分、传动部分和电动机等几部分组成组成。

进料部分由16料斗、11、12,13,14,15（料度调节器）、35布料器等组成；磨浆部分由5下磨盘套、6下磨盘、7下磨盘、17上磨盘套等组成；出渣和出浆部分由8滤网、10机盖、9出渣挡板、2机体等组成；传动部分由24传动轴、4推力轴承、3轴瓦、22V带、23大V带轮、34小V带轮等组成。

盛入料斗中的浸润大豆顺着中心孔在布料器的作用下被挤进上磨盘与下磨盘之间的凹槽中，上磨盘为定磨盘，下磨盘在电动机的带动下高速旋转，与上磨盘形成一对磨擦副，大豆在上、下磨盘之间受到挤压、搓挤等多种作用力被磨成豆糊，在高速旋转所受离心力和作用下被甩出磨盘。

滤网和下磨盘固定在一起随下磨盘一起高速旋转，滤网上开有100目的小孔，在离心力的作用下，豆糊中的浆液可通过小孔被甩入机箱内然后顺着出浆口流出，而豆渣颗粒过大不能通过小孔在离心力的作用下沿滤网向上运动通过出渣口排出机体外。

3．运动模式的建立和各部件的结构设计

3.1物料粉碎及功率的计算

物料粉碎的原理为：

物料在相对转动的刚性工作面内受到强列的磨擦、搓挤、撞击等综合运动时，物料表面受到剪切力大于物料抗剪强度故而被粉碎。

所以该机在粉碎物料时所做的功由以下几个方面组成：

1.物料粉碎时克服质点间内聚力所做的功；2.克服主轴磨擦做的功；3.克服机器传动效率所做的功。

即Ｗ总=Ｗ破+Ｗ磨+Ｗ传

3.2.1　磨盘直径的确定

由经验和实验所得，生产率Q和磨浆机直径D基本满足以下关系：

K――生产系数取1～1.5，本机取1.5,

V---磨片对缘的线速度m/s,

D---磨片直径m,

q---比压荷，大豆加工时取2kg/m2

g---重力加速度取9.8m/s2

磨片对缘速度V:

可得

为了能保证生产率取磨盘直径0.2m

则

k---校正系数，中综合考滤物料在两磨片间的搓撒、挤压、磨擦等所耗的能量，一般k=30---40，本机取k=40,

Q---生产能力kg/h,

V---磨片对缘的线速度m/s,

考滤到传动效率

此功率没有考滤固定主轴的摩擦力所做的功和分离器动磨片等的能量损耗等。

3.2.2电机的选择

电动机是磨浆机的关键部件，价格约占磨浆机成本的50%左右，电动机性能好坏

直接影响磨浆机的产品质量，因为磨浆机选择合适的配套电机就显得非常重要。

从以下几个方面选择电动机：

1．选择适应低电压工作的电动机。

我国大豆磨浆机大部分销售到广大农村，而在我国农村电压偏低是一个较为普遍的问题，尤其是偏远山区更为严重，电压经常在180^-200伏之间，甚至低至160伏，通常电机在这种情况下不能正常工作。

因为电压低，电机起动时间延长，转速下降，电机的起动电流必然剧增，电机发热现象严重，以两极电机为例，转速将从额定的2800多转下降到2600多转。

若要求磨浆机仍能正常工作，电机的工作电流必然超过电机的额定电流很多，时间一长电机温升增高，极易导致烧毁电机。

因此对销往农村的磨浆机，其配套的电机应选择能适应低电压工作的电动机。

2．选择电容起动的电动机由于磨浆机配套电机大部分是单相异步电动机。

其起动方式有多种，有电阻起动、电容起动等。

从起动力矩大小来讲，电容起动的大于电阻起动的，电容起动的堵转转矩可达2.5^-3倍的额定转矩，且起动电流较小。

这种电机对于磨浆机类需要较大起动转矩的机械较为适用。

电阻起动的电机起动力矩相对较小，但起动电流却较大，磨浆机在起动过程中往往带有一定负载，更加大了所需起动力矩，起动电流也随之增大，必然在电路上形成较大的电压降，使电机两端所得的净电压更低，增加了电动机起动绕组损坏的可能性。

因而电阻起动的电动机适应轻载起动，且功率多是小于0.36千瓦的电动机。

3．尽量采用节能性YL型双值电容电动机，双值电容电动机又称单相电容起动与电容运转异步电动机，是一种新型节能单相异步电动机。

它有二个电容，一个是起动电容，一个是运转电容。

起动电容仅在起动时工作，起动时起动电容与运转电容一起工作，当转速达到分离转速时，机内的离心开关动作，将起动电容切除，只留下运转电容继续工作。

由于起动电容与运转电容可以单独选择，使得起动与运转的旋转磁场接近圆形磁场，既有较大的起动转矩，又有良好的运转性能。

兼有电容起动电机起动力矩大和电容运转电机过载力矩大的两方面优点。

同时它的机电效率和功率因数较高，电机噪声较小，是单相电动机中较优良的一种。

4．电动机功率的选择应比磨浆机估计的功率高一档磨浆机的负载程度与物料质量、加水量大小和喂入量多少等有关，加上电压等因素的影响，电动机功率的选择应比估计的配套功率高一档。

这样可有效保证电机不致于因轻微过载而损坏，从而有效地延长磨浆机的寿命。

综合以上数据查电动机系列表选取Y90S-2型电动机。

Y90S-2型电动机的主要性能参数如下：

额定功率2.2KW，满载转数2840r/m,堵转转矩／额定转矩2.2，最大转矩／额定转矩2.2，极数2极。

3.3浆渣自分离滚筒的设计

大豆经粉碎后，渣中蛋白质提取率的高低是衡量机器质量的重要指标之一，而影响该指标有许多因素，如：

机腔内进风量的大小，滚筒筛的面积，主轴的转数，滚筒的角度等。

本文主要讨论主轴转数和滚筒角度对蛋白质提取率的影响。

本机采用380V交流电源，主轴转数2840r/m，传动轴转数为1400r/m.直径为200mm.筛网采用100目，生产率不小于1OOkg/h。

3.3.1V型盘的半顶角θ的确定

本机采用滤网覆盖V型盘，以实现浆渣分离。

V型盘为圆锥形，其锥角的大小直接影响浆渣分离的效果，如右图所示，设V型盘以等角速度。

旋转的料液在自由表面上取一点质量为M的微料M（x,y），则在径向微料所受的作用力x为离心力，x=mω2x，而在垂直方向即旋转方向微粒所受作用力Y为重力，Y=mg。

由虚位移原理

可得微分方程

Mωr2xdx-mgdy=0

（1）

将

（1）式约去m并积分整理得

（2）

由上式可见，料液的自由表面为旋转

面，且与料液密度大小没有关系。

若横坐！

标经过抛物面的顶点，在包含y轴的截面内，曲线为抛物线，方程简化为

（3）

当n=1400r/m时，

代入（3）式得y=146.5x2（4）

可见曲线相当陡，设抛物线上任意两点（X1Y1）,（X2Y2）间连线的倾角为a则

tag

将y1=146.5x12,y2=146.5x22代入上式得

tag

=146.5（x1+x2）

当x1＝100mm,x2=150mm时

taga＝146.5x（0.1+0.15）

=3.625

a≈74.5°

这说明在n=1400r/m的情况下，由于曲线相当陡峭取a在74.5°内，滤渣均可沿料液自由表面甩出，考虑到结构需要，取，取V型盘的半顶角θ=30°气即V型盘的倾角。

=90°-θ=60°,经实验，符合要求，使用效果良好。

3.3.2磨盘试验与试验结果检测

我们新设计了两种磨盘，（2”和3”磨盘），如下图所示，其中1”磨盘为一般电动水磨砂轮作为基础对照。

2”磨盘开有6-12条径向沟槽，径向沟槽的外端面与轮缘成20度角，沟深4—5mmo此磨盘的优点是：

由于工作表面开有沟槽，使其摩擦力增强（磨盘倾斜部分的砂粒较粗为粗磨区，平面部分砂粒较细为精磨区），在布料器的推动下豆瓣在由中心到边缘的运动过程中得到充分的破碎。

因此生产率提高，质量更好，由于效率高，减低了劳动强度且节能省电。

3”磨盘做成楔型空间，在动磨盘上有一布料器，随布料器一起运动，布料器能使豆瓣沿空间均匀分布，从而提高磨盘知产效率。

此三种磨盘均由白刚玉制作，1”和3”的粒度为20目，2”磨盘的粗磨区为15目精磨区为20目，结合剂为无毒陶瓷。

经长期试磨取样化验检测对比磨大豆时2”，3”磨盘比1”磨盘提高出浆率