家用食品粉碎机毕业设计

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家用食品粉碎机毕业设计

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食品粉碎是指在机械外力作用下将固体原料压缩、剪切、摩擦等使固体粉碎，粒径变小的操作。

吸收性提高；入口时滑爽，口中迅速溶解，助长美味；在混合操作中，混合产品均一；保证了乳化、分散状态稳定。因此在食品制造上粉碎机得到了广泛的运用。总的说来，我认为粉碎技术在食品加工的重要意义有两条,一是提高食品的口感且有利于营养物质的吸收,二是原来不能充分吸收或利用的原料被重新利用,配制和深加工成各种功能食品,开发新食品材料,增加新食品品种,提高了资源利用率。

对于一般家庭来说，结构精密、体积小、重量轻、功效高、无粉尘、清洁卫生、操作简单、造型美观、既省电又安全才是家庭最理想的粉碎机。随着科技的发展，各式各样符合人们要求的粉碎机出现了，而且有着相当大的市场，这里仅对一种粉碎机设计做课题讨论研究。家用食品粉碎机设计是将洗干净的食物像黄豆、绿豆、花生、莲子、玉米、高粱、大麦等进行粉碎处理，这种机械就是食品粉碎机，其工作原理是：将少量食物通过入料口放入机器中，利用钉齿凸板和钉齿滚筒的间隙配合，对食物进行挤压，使之粉碎，然后通过出料口排出，达到粉碎食物的目的。

1 绪论 (1)

家用食品粉碎机的设计背景 (1)

我国关于粉碎机技术的发展现状 (1)

国外粉碎机技术发展现状 (2)

粉碎机的技术发展动向 (2)

微粉碎机 (2)

气流式超细粉碎机 (2)

搅拌球（棒）磨式超细粉碎机 (2)

冲击式超细粉碎机 (3)

超低温粉碎机 (3)

2家用食品粉碎机总体结构设计 (3)

入料部分 (4)

粉碎部分 (4)

出料部分 (4)

机架部分 (4)

粉碎机的总体设计 (5)

3家用食品粉碎机的设计计算 (6)

传动装置的设计 (6)

带的设计 (6)

选择V带型号 (6)

选择带轮直径1d d、2d d (6)

确定中心距a和带的基准长度d L (7)

确定V带根数Z (7)

轴的设计计算 (8)

轴的校核 (8)

4食品粉碎机的操作规程及注意事项 (9)

操作规程 (9)

适用范围 (9)

注意事项 (10)

总结 (11)

致谢 (12)

参考文献 (13)

1绪论

家用食品粉碎机设计背景

随着食品工业的发展，人们对食品的要求愈来愈高,不仅注重食品的营养成份,同时更注重食品中营养成分的功效大小、人们对其吸收的程度、以及食品的口感、摄人的方便程度等,而对一些具有特殊功效的食品和广泛食用的食品进行微粒化处理,可使其比表面积成倍的增加,提高其活性、吸收率,并使食品的表面电荷、粘着力发生奇妙变化。从而保证了乳化、分散状态稳定。因此在食品制造上粉碎机得到了广泛的运用。我认为粉碎技术在食品加工的重要意义有两条,一是提高食品的口感且有利于营养物质的吸收,二是原来不能充分吸收或利用的原料被重新利用,配制和深加工成各种功能食品,开发新食品材料,增加新食品品种,提高了资源利用率。

从1955年起，我国开始研制粉碎机。经过近60年的发展，我国粉碎机械不论是产品品种、产品结构．还是在生产能力及综合性能都有了长足的发展和进步。经历了引进、消化吸收、自主开发、合资合作生产等几个阶段，目前我国粉碎机械工业已具备一定的规模和水平，生产的粉碎机械设备主要技术指标与国际水平基本相当。但是从整体上看，我国粉碎机械工业尚处于由传统型向机械化、自动化和集约化过渡的起步阶段。仍然有许多问题需要努力解决，不断改进提高。首先，粉碎设备自动化调控水平有待提高。目前国内粉碎设备大多是单元操作机，作业时还停留在人工控制阶段．人工控制的局限性决定了设备的生产效果难以达到很高的要求，如粉碎物料条件变化时，为了生产出特定粒度的颗粒，往往需要不断的对设备进行调整，这样，粒度均匀性就得不到保证．粉碎效率、产品效果自然受到影响。人工控制还无法对紧急情况做出迅

速的响应．使设备的安全性受到限制。因此，在面向高端市场的设备时，应根据实际需要为设备引人智能化控制系统，实现粉碎全过程的闭环控制。如根据监测到的实时产量及牧度情况。在线漏整进料量，主电机转速、锤筛间隙、风镀、分级机转速等参数，以达到理想的粉碎教果。通过压力、温度传感器对粉碎室内情况及轴承温度等进行实时监测。将各参数维持在允许的波动范嗣内，使生产状况达到最优状态。设置自动琏锁保护等以提高设备安垒性能。其次，主要易损部件消耗大，使用寿命有待进一步提高。目前我国粉碎机使用的锤片、筛片及齿扳等易损件在性能、使用寿命上还与国际水平有一定差距。因此，应从耐磨、耐冲击、高寿命、低成本等方面综合考虑，如采用高台金及其它新型耐磨材料作为耐磨件。利用表面渗硼、渗碳、硬质合金堆焊等表面强化处理工艺，用热处理的手段来改变材料的组织．获得各种耐磨的、商硬度的结构来提高耐磨性。再次，粉碎作业能耗高，效率低。生产能力与粉碎细度相互制约。尤其在微粉碎时，物料温升高、噪声大、粒度不均匀。由于微粉碎时锤筛间隙较小，筛扎较小，而转子转速又高，物料通过筛板田难。这增大了物料与筛板的摩擦生热，使得电机的一部分功率转化为热能和噪声而浪费，同时还造成物料在粉碎室内的过度粉碎。使粒度不均匀等等。粉碎效率是衡量一个粉碎系统性能的关键指标，对倒料加工的经济效益有着重要影响。提高粉碎效率，降低单位能耗一直是人们努力研究的首要问题。建议今后在粉碎原理、流场分布、高教筛分、气流分选等方面进行深入研究，通过优化粉碎机结构及其配套设备的探作参数，选用合理的粉碎工艺，研究粉碎粒度与电耗的关系，充分发挥自动化控制作用，以进一步提高生产宰。最后，粉碎机的可靠性及整机质量需要进一步提高。以辽宁省的抽查结果为例，在抽查的20个产品中有65％的存在不同程度的缺陷”。一般来说．以面向食品加工企业的大中型粉碎机产品一般是由具有一定生产规模的企业生产，其产品质量相对较好。但以家庭个体用

户为主要销售对象的小型粉碎机，由于结构简单．价格不高，市场需求大，生产投入小，容易辨装，也占据了不小的市场份额。这些粉碎机存在的质量问题一般表现在以下几方面：材质不符合要求，偷工减料，安全警告标志、安全防护装置不符合要求。我国关于粉碎机技术的发展现状

20世纪90年代以来，我国粉碎机械行业中崛起了数家以江苏牧羊、江苏正昌为代表的企业集团，成为行业中的龙头企业。这些企业通过引进国外先进技术和设备，根据我国市场需求调整产品结构，先后开发了75—350 kW水滴型锤片式粉碎机、立轴式微粉碎机，创出了水滴王、冠军、优胜等品睥，形成了标准化、系列化产品，一些产品已达到国际先进技术水平。江苏牧羊集团至今已形成了以“水滴王968”系列粉碎机为代表的粗粉碎机，SWFP“超越”系列微粉碎机为代表的微粉碎机，SWFL B型“超乐”系列超微粉碎机为代表的超微粉碎机等多种品类的粉碎机设备群。牧羊968水滴王系列粉碎机，其粗粉碎性能指标和稳定性处于领先地位，在结构方面，采用了有利于提高粉碎效率的水滴型筛片，一步到位的联动式压筛机构，不停机换筛技术，可调整的锤筛矧隙．实现普通粉碎与微粉碎的转换，提高了生产效率。上海春谷实业有限公司研制开发的横宽彤多层振动筛锤片式粉碎机，它是由电动机、多层筛体(常分为内外两层筛)、振动器、机体等组成。内层筛起抗磨防破作用。外层筛起分缄筛选作用。工作时，外层筛上物料在振动条件下会回到内层筛上继续粉碎，合格粉粒在振动条件下从外层筛筛孔排出。由于增加内层筛，使得外层筛的使用寿命成倍延长，筛破漏料事故下降。这种粉碎机对饲料的粗粉碎和超细粉碎都适用，效率高，粉粒比较均匀，对水分较高的原料和纤维含量高的原料有较好的适应性，易损件筛片寿命长，锤片更换周期长。

国外粉碎机技术发展现状

目前在国外，锤片式粉碎机是最常用的粉碎设备。如北美地区配备的锤片粉碎机但在近几年中，辊式粉碎机由于其适于粗粉生产及低噪音、低能耗、粒度均匀这些优点而越来越受欢迎”。下面介绍几种国外比较典型的粉碎机械。美国Roskamp Champion(CPM)公司生产的HM系列水滴型卧式粉碎机采用全宽度顶部双向进料方式，使筛片有效利用面积最大化，减少了换锤片次数，水滴型筛可以阻止物料环流层的形成，大大提高了粉碎效率。意大利GBS公司(GOLFETI'O／BERGA／SANTATI)最新生产的MSVl20／25型立式粉碎机，在增大锤片与物料撞击区的同时，尽可能减少了粗粉与筛片的摩擦以降低温升；其转筒型筛片及大筛理面积结构有助于出粉，无须再配传统的吸风装置；机体内部涂覆耐磨材料显着降低了噪声。该机配备了AB 60／R型喂料机，可自动排出铁质杂物，能根据电机的功耗实现均匀进料。荷兰HeemHo硌t公司生产的HEMILL和HEMOS系列粉碎机，采用n型半圆筛，双侧面大冲击板，双向双速电动机。HEMOS系列配有电子控制的变速喂料机，可根据主电机负荷自动调整喂料量。这种大转子低转速设计，还有助于减少振动和噪音。日本细川密克朗(Hosokawa Micron)公司生产的ACM型立式无筛馓粉碎机，通过不同形式的转子体与定子对套的优化配置，可获得最佳粉碎效果。利用高教分级涡轮可及时排出细粉，避免过度粉碎，能耗较低，同时产品细度调节较为方便。由于大风量输送物料，散热效果好，可有效地降低物料温升。Hosokawa Mi—croll公司生产的卧式多级微粉碎机，将风机和粉碎机同轴组合在一起。采用两级串联粉碎和内分级、粉碎效率高、能耗低。在谷物磨粉机械方面，典型的设备有GBS公司的SYN·THESIS系列和布勒公司的Newtronie MDDM 系列辊式磨粉机。SYNTHESIs系列又称全能智能型八辊式磨粉机，主要特点有：喂料

系统无级变速，采用红外多点式料位传感器判断料位，从而自动调节喂料辊转速，可有效利用工时和磨辊的长度，同时可防止磨辊空运转；传动改用一根多楔带传动可使机械传动更平稳．更换磨辊更方便简单，不仅仅降低噪音。同时减少生产过程中的油污；磨辊轧距设定方法有两种，一种是使用人工手动和汽缸快速离合；一种是使用无刷电动机执行机构及定位控制编码器．具有更加精确的轧距凋节效果；采用铸铁底座，与普通钢板焊接底座相比．重量增加了30％之多，设备运行更加平稳，同时减少整机生产过程中的机械应力，设备使用寿命更长；外壳采用铝合金挤压型材，双层中空材质，具有隔音、散热、防凝效果，而且外形美观，呈流线型；喂料辊可以横向导出。清理喂料辊十分简便，设备接触物料部分全部采用不锈钢材质，完全符合国际HACCP 食品卫生安全控制标准。布勒公司Newtrozfic MDDM系列新型电控辊式磨粉机有四辊或八辊两种形式，主要特点有：喂料机构能保持恒定喂料，靠重力的传感器自动控制喂料量；自承应力磨辊组可通过配有刻度表的手轮或计算机自动控制精确调节轧距，离心铸造磨辊大大增加了磨辊使用寿命；集中润滑系统能为所有的滚动轴承进行润滑加油，使维护最小化；独立的现场控制系统。监控所有的操作参数，最大程度地保证稳定研磨；机体面板由聚氨脂(PUR)制成，它的热绝缘(保温)值比原有的钢板好500倍左右，为防止磨膛内结露提供了保护条件，同时PUR也可大大降低设备噪音水平。

粉碎机的技术发展动向

一般食品粉体制造过程中，粉碎和混合时多伴随着造粒工程，这造粒工程会使产品变成大的块。而这块状食品微粉碎后再造粒，使食品品质变劣化加大。为避免粉碎时发热使食品品质变劣。日本开发了竖型气流式微粉碎机，它适用于(400~600)μm含盐的结晶型食品中粉碎成(150~200) μm，它还可以对100 μm食品粉体的微粉碎。

气流式超细粉碎是利用气体通过压力喷嘴的喷射产生剧烈的冲击、碰撞、摩擦等作用来实现对物料的超细粉碎。与普通机械式超细粉碎机相比，气流粉碎机可将产品粉碎得很细，粒度分布范围更窄，即粒度更均匀。

常规球磨机、棒磨机等一直是细磨过程中的主要加工设备，其中搅拌球磨机是超细粉碎机中能量利用率最高的一种超细粉碎设备，其基本粉碎原理是使充填在粉碎室内的粉碎介质粒子(球或玻璃珠)不停地流动,利用其相互间的冲击力及剪切力对物料进行粉碎。由日本奈良机械制作所新开发的MICROS型是一种粉碎原理及结构均与一般搅拌球磨机截然不同的粉碎机，该装置不使用球或玻璃状的粉碎介质，而是通过使用许多高速公转和自转的环状粉碎媒体而获得用传统粉碎机粉碎介质(球或玻璃珠)所得不到的一种很强的离心力，再通过这个力对物料施加很大的压缩力和剪切力，它适用于各种浓度的浆料粉碎，易于粉碎纤维状物质。

这种粉碎机利用围绕水平轴或垂直轴高速旋转的转子对物料进行强烈冲击、碰撞和剪切。其特点是结构简单、粉碎能力大、运转稳定性好、动力消耗低，适合于中等硬度物料粉碎。Nara Machinery 新近开发的超微粉碎机，不仅仅停留在单纯的粉碎性能上，同时又能在粉碎过程中起着改善粒子表面性质的作用，从而使产品达到微细化。

一般超低温粉碎装置包括原料的冷却部，原料的供给部、粉碎部、狭缝调整部、产品收集部、冷热回收部、冷媒供给部及其控制部构成，特别粉碎机在原料极低温下冷却、脆性破坏有效冲击式粉碎场合。极低温（~196℃）下使用液态氮的冷媒,它特别利用在食品低温脆化上，并易得到微粉碎的食品，对于含有水分、油分、纤维素多的食品类，能得到口感良好的微粉末，且挥发成分损失少、无发热的味道，营养成分不

会变质。同时防止粉碎时产生臭氧、粉尘爆发、噪音。冷冻粉碎利用粉碎热溶解油脂；适用于含有多种材料的油脂或热软化物质。最近制冷的利用（输入天然气的气化热），成本下降，适用于茶粉碎、香味飞散的食品粉体的粉碎；液体食品的冻结粉碎；干燥后能得到充满香味的食品粉末。

今后随着食品制造以健康食品为中心，必须提高消化吸收性和溶解性，这时就需要对更多食品进行微粉碎与超微粉,因此不仅使食品变细,可生产性,还需要保证食品风味等综合性能。最近最令人注目的粉碎机，其超微粒水平已达到(600~1 000) nm，单位消耗能量达到~ kwh/kg, 而对于(50~100) nm粒子单位消耗能量则高达(2~5)kwh/kg。

2家用食品粉碎机总体结构设计

该机主要有入料口、钉齿凸板和钉齿滚筒及传动部件等组成。以电动机为动力源，动力有电动机输出轴输出，在通过传动带传递到钉齿滚筒上，钉齿滚筒转动配合钉齿凸板将食物粉碎，粉碎后的食品从下方的网格式漏斗中流出，大颗粒的继续进行粉碎。直到全部粉碎为止。整体结构组成如下图2-1所示：

1 钉齿滚筒

2 机体

3 入料口

4 钉齿凸板

5 出料口

6 带轮

7 电动机

图2-1 家用食品粉碎机结构图

入料部分

入料口与粉碎机设计的门盖部分相连，入料部位与钉齿凸板的钉齿部位相切，将干净的食物从入料口进入，下滑到粉碎机中心部位，即钉齿滚筒和钉齿凹板之间，进行粉碎。如下图2-2。

图2-2 入料口

粉碎部分

粉碎部分主要是由钉齿凸板和钉齿滚筒组成的，食物从入料口进入粉碎机主体后，钉齿滚筒通过电动机传动带来的动力转动，利用钉齿凸板和钉齿滚筒的间隙配合，对食物进行挤压，使之粉碎。粉碎部分结构如下图2-3所示。

图2-3粉碎机的粉碎部分结构示意图

出料部分

该食品粉碎机的出料口是和机体连在一起的，粉碎的食物经漏斗从出料口流出。出料口结构示意图如下图2-4。

机架部分

机架是由出料口、机体和稳定结实的主机梁组成，机架是粉碎机设计的主要支撑，他承担着粉碎机的主要重量和动力、负载和力矩，因此它的设计是许强不弱的部分。机架的部分要稳定，而且要相对固定，以便做到机械在运转过程中不会产生晃动、歪斜，造成人身危险，因此，家用食品粉碎机应进行紧固。

图2-4 出料口结构示意图

粉碎机的总体设计

为了更优化食品粉碎机的机型和结构设计，此粉碎机设计采用电力拖动，而且电

动机也同样采取节能式，电动机安装在粉碎机设计的下部，与粉碎机的机架的下机梁固定连接，这样可以节省电动机所占用的空间。粉碎机设计的从入料到粉碎，最后将粉碎的食物排出机体之外，是粉碎机设计一体完成的。此粉碎机结构简单，安全性能高、效率高、坚固耐用、结构简单便于维修和保管。

实效图如下图2-5。

图2-5 家用食品粉碎机实效图

3家用食品粉碎机的设计计算

根据资料可查得粉碎机主轴的转速在 min /r 850-750，按《机械设计指导书》中表一所推荐的传动比合理取值范围，取V 带的传动比=i 2～4，即可满足电动机的转速与主轴的转速相匹配，故电动机转速范围可选为：r/m in 3000~15007504~2n i n d =?=?=）（。

符合这一范围的同步电动机转速的有910min /r ，1390min /r ，2825min /r ，根据容量和相关转速，由《机械设计通用手册》查出三种适宜的电动机型号，因此有三种不同的传动比方案，如表1：

表1 电动机型号及技术参数

方案电动机型号额定功率电动机转速重量

1 Y801-

2 2825 16

2 Y802-4 1390 18

3 Y90S-6 910 23

综台考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及转速，可知方案1比较适合。因此选定电动机型号为Y801-2。所选电动机的额定功率Pd=，满载转速n 电机=2825r ／min ，

总传动比适中，传动装置结构合适。

表2 电动机的主要外型和安装尺寸

中心高外形尺寸

地脚安装尺寸地脚螺栓孔

直径轴伸尺寸装键部位尺寸

285×165×

170 165×125 10 19×40 8×7

传动装置的设计

由选定的电动机满载转速2825r/min 和工作轴转速810r/min 可得传动装置总传动比

各轴功率、转速和转矩的计算：

10.75P kw = 1n = 2825r/min

3331110.75955010955010 2.53102825

P T N mm n =??=??≈?；

122825==8103.5

v n n i =带r/min 3332220.70569550109550108.3210810

P T N mm n =??=??≈?； V 带的设计

选择V 带型号

查《机械设计》图8-11选用z 型带

选择带轮直径1d d 、2d d

参考《机械设计课程设计手册》带传动设计部分，初选小带轮直径1112d d mm =，由11

1122825

16.65/601000601000d d n v m s ππ????===?? 且5m/s

所以小带轮直径选择合适

大带轮直径21=112 3.5=392d d v d d i =??带mm

由《机械设计课程设计手册》查得标准值2d d =400mm

确定中心距a 和带的基准长度d L

根据 120210.72d d d d ≤≤（d +d ）a （d -d ）

即 ≤ 0≤a 910

初定中心距0a =700mm

根据 1221000()()

224d d d d d d d d d L a a π+-≈++

查《机械设计课程设计手册》取带的基准长度2240d L mm = 实际中心距002240220470071822

d d L L a a --≈+=+=mm 确定V 带根数Z

图3-1 带轮结构示意图

单根V 带的额定功率为：

r p =（00)(0.480.02)0.95 1.060.5a l p p k k kw +??=+??=

带的根数Z =0.9 1.80.5

ca r P P ==取2根带其中带的结构如上图3-1。

表3轮槽截面尺寸

槽型

e Z ± 7

总结：V 带尺寸

Z 型 1d d =112mm 2d d =400mm a=718mm d L =2240 Z=2

轴的设计计算

根据轴的扭转强度条件

式中：T τ————扭转切应力，MPa ；

T —————轴所受的扭矩，N ·mm ；

r W ————轴的抗扭截面系数，3mm ；

N —————轴的转速，r/min;

P —————轴传递的功率，KW;

d —————计算截面处的直径，mm

[]T τ————需用扭转切应力，MPa ，见下表4。

表4 轴常用的几种材料的[]T τ及0A 值

轴的材料 Q235-A 、20 Q275、35（1Cr18Ni9Ti ） 45

38SiMnMo 、

3Cr13

[]T τ/MPa 15-25 20-35 25-45 35-55

149-126 135-112 126-103 112-97

由上式可得轴的直径式中，[]30.209550000T A τ=，340-1n p d ）

（βA ≥ 带入数据可计算出d=34mm

轴的校核

表5 V 带单位长度的质量

带型 Y Z A B C

计算V 带所受拉力的最小值m in 0）（F

有上表5可知道Z 型带的单位长度质量m /.06kg 0q =

m in 0）（F =2)5.2(500qv zv

K P k a ca a +- =25.6166.005

.6162.21.90.21-.52500?+????）（ =

应使带的实际初拉力0F >m in 0）（F

计算压轴力的最小值min )(P F

min )(P F =2Z m in 0）（F 2sin 1

其中 α

α0

1d 2d 0

1.357d -d -180）（= 所以可以计算出min )(P F =122N

所受到的支反力为11()/1855.9N NV r ac bC F F L Ma L =-≈

弯矩121091.5N mm V M Ma =≈?

扭矩

51.410N mm T =?? 扭矩图如下3-2图。

图3-2 轴的扭矩图

4食品粉碎机的操作规程及注意事项

操作规程

（1）运行前，应检查设备各部分装配是否完整准确，进料斗及粉碎机腔内是否有铁屑等杂物，如有需除去，保持检查粉碎机内干净整洁；

（2）检查传动皮带松紧度是否正常；检查机架、主机仓门锁定螺丝、电机底脚等紧固件是否牢固；

（3）检查接料构件安装是否正确、牢固；

（4）用手转动传动轴时，观察传动轴活动是否灵活、无阻碍，如有明显卡滞现象，应查明原因，清除阻碍物。

适用范围

（1）本机适用于粉碎干燥的食品；

（2）不适用粉碎软化点低，黏度大的食品。

注意事项

（1）保持适当的供料进给量；

（2）粉碎机内钉齿滚筒和钉齿凸板的磨损程度；

（3）成品由粉碎室经筛网过筛后的调节；

（4）成品收集器通道是否畅通良好；

（5）操作完毕后按清洁规程对设备进行清洁；

（6）物料粉碎前必须经过检查，不允许有金属杂物进入粉碎室内。

总结

家用食品粉碎机的设计是一个结合实际、实用性很强的一个设计，粉碎机也很常见，当我看到这个题目的时候，我觉得这个设计其实并不难，粉碎的道理还是挺简单