文档介绍：基于Pro/E螺旋榨汁机的设计
摘要:Pro/ENGINEER 、功能强大和互连互通的特点,推动了整个产品开发机构中个人效率和过程效率的提高。它既能节省时间和成本,又能提高产品质量。基于Pro/E的强大功能,本设计利用Pro/E完成了螺旋式连续榨汁机的设计,螺旋式连续榨汁机以其结构简单、操作方便、榨汁效率高等优点而得到广泛应用。就目前来讲,螺旋式连续榨汁机主要应用在食品方面,用于榨取苹果、梨、番茄、菠萝、桔子、胡萝卜等果蔬的汁液。
关键字:Pro/E;榨汁机;螺旋
前言
传统的通用机械产品的设计是首先将产品以平面的形式表达出来,然后进行反复校核和修改,最后由加工者把图样上的内容转化为成形的产品,这样不仅设计周期长,成本高,而且当产品制造出来后,经常会出现零部件之间相互干涉,无法安装和装配到位等重大设计失误,如此反复修改也延长了产品投放市场的周期。鉴于通用机械的使用范围广,设计行业多,这就对通用机械的可靠性、稳定性和通用性提出了较高的要求。目前世界上应用最为泛的高档三维商业软件Pro/E就可以很好地解决这些问题。Pro/E直接采用三维设计,使设计者能了解产品的每一个细节,并利用其参数化设计的思想,使零件的设计、修改变得简单易行,同时还可以完成产品的系列化设计。另外利用Pro/E的分析功能,可以完成机构运动学、动力学仿真和有限元分析。
进入21世纪后,随着我国水果产量的大幅度提高和鲜销市场的逐渐饱和,“卖果难”愈演愈烈。另外,由于我国经济实力的增强及人民生活水平的提高,果汁加工业又进入一新的发展时期。榨汁机是果品行业的重要组成部分。因此,对榨汁机设备的研究势在必行。要求设计研究出结构简单、成本低、效率高的榨汁设备。基于Pro/E的强大功能,本设计利用Pro/E完成了螺旋式连续榨汁机其结构简单、操作方便、榨汁效率高等优点的设计。
1 总体方案设计
整体布局设计
本设计在布局上采用折叠式,即螺杆、减速器在一个水平面上,将电机置于另一个水平面上(见图1)。这样布置,一是较大幅度减少了整机长度,提高了设备刚度,节省了原材料,降低了成本;二是电机与减速器之间采用三角带传动,起到了缓冲作用,可避免因原料带入异物造成螺杆堵转、引起瞬间负荷过大时,烧坏电机或损坏减速器等故障的发生;三是由于电机位置较低、以及在电机与减速器之间采用三角带传动,极大地降低了机械振动与噪声。
基本结构螺旋式连续榨汁机基本结构如图1。
螺旋式连续榨汁机三维结构图如图2。
图1 螺旋式连续榨汁机结构简图
1-电机 2-三角带 3-减速器 4-联轴器 5-进料斗 6-螺杆
7-筛筒 8-出料斗 9-集液盘 10-机架
图2 螺旋式连续榨汁机三维结构图
工作原理
由图2可知:该机由机架、螺杆、筛筒、减速器、电机等组成。电机1通过三角带2带动减速器3转动,减速器3通过联轴器4带动螺杆6转动,物料由进料斗5喂入,在螺杆6的作用下,受到挤压,物料中的水分通过筛筒7流出,经集液盘9排出机外,物料在强大的挤压作用下,汁液越来越少,最后经出料斗8排出。
螺杆部设计
通常螺旋式连续榨汁机是靠螺杆在筛筒内旋转,对物料产生压力,从而使物料中的汁液被强制挤出。螺旋式连续榨汁机螺杆按不同的分类方法有多种型式。如按螺杆螺纹直径分类有等径与变径之分,按螺杆螺距分类有等距与变距之分;按螺杆螺纹型式分有连续与断续之分等。针对本设计加工对象综合考虑,确定采用变径、断续、变螺距螺杆。螺杆上的螺旋共分四段(如图3)。第一段为喂料螺旋,主要作用是输送物料;第二段是预压螺旋,主要作用是对物料进行初步挤压,并开始挤出水分;第三段、第四段是压榨螺旋,主要作用是不断增加对物料的进一步挤压,使水果的果汁被强制挤出。特别是第四段具有增压作用,进一步提高出汁率。
图3 螺旋轴
螺杆螺旋直径和螺距的设计[2]
螺杆螺旋结构简图如图4。
图4 螺杆螺旋结构简图
螺杆转速的确定由于本螺杆工作性质属于压榨范畴,故转速较低。参照榨油机、油料化机、食品榨汁机,决定选用n=130r/min。
螺距的确定初选螺距,第一段t=50mm,其他各段螺距依次递减。
物料移动速度(m/s)计算:
v===
螺旋式连续榨汁机的生产能力公式如下:
G=3600FvρΦ(kg/h)
式中::G—生产率,本设计取G=1000kg/h;
F—螺杆螺旋送料的断面面积(m2);
ρ—物料容积密度,本设计取ρ=400kg/m;
Φ—充填系数,本设计取Φ=。
将参数代入得:
1000=3600×F××400×
解得:F≈(m)
根据螺杆螺旋