毕业设计馒头连续化生产工艺及设备排放机设计.doc
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1、机电工程学院毕业设计说明书设计题目: 馒头连续化生产工艺及设备-排放机设计(8x10) 学生姓名: 学 号: 20072050206 专业班级: 机制升0702 指导教师: 2009 年 05 月 31日第一章 概述1.1 研究旋转溜管式生面团自动排放机的目的和意义在中国,我们都是以米和面作为主食的,而馒头是面食中的主要食品。而在北方,更是人们日常离不开的一种面食。在人们的生活中,馒头一直以传统的方式手工加工制作,产量低、能耗多、劳动强度大,产品的质量、营养价值和卫生状况都难尽人意。但在工作节奏和生活节奏日益加快的今天,更多的人们都不自己在家做馒头,而是去超市购买。所以这种家庭手工的制作方式已
2、满足不了人们的需求,机械化的各种面食加工设备如馒头机也就应运而生。在普通百姓眼中手工做馒头是件很简单的事情,但事实上要实现自动化操作,并且大量的生产是件很难的事,要考虑很多的方面。例如,面粉品质对馒头的影响、发酵菌种以及发酵工艺、馒头的柔软度的保持、何种工艺流程适合于工业化生产等问题,在馒头自动化生产中都必须考虑的。随着工业化和社会化的发展,家庭作坊必将也必须被淘汰。食品生产的机械化和工业化的推广以及食品工艺的自动化、智能化都是急需解决的重大问题。在中国,馒头的历史已经有数千年了,但馒头的生产一直停留在家庭生产或作坊式生产的水平,产量较低、劳动强度大、耗能多、产品卫生难以保证。在七十年代中后期
3、,一些西方发达国家如,美国、加拿大等国家发现了我国馒头生产的这个巨大商机,并成立科研小组开始研究我国馒头的生产技术问题,并多次要求与中国进行技术和生意上的合作。八十年代初到九十年代中期,我国也开始重视馒头自动化生产的。在八十年代中期,国家经委、商业部下达“馒头连续化生产线工艺及设备的研究”研究课题。从此我们学校粮食学院就开始组织了有关技术研究人员开始进行馒头工业化的探索。先后试制出了馒头自动生产线和MTX-250型馒头自动生产线,在1986年和1991年通过了国家级的技术鉴定,其生产线自动化程度较高,是我国馒头工业化生产的最初思路。之后也有人提出了很多的方案,但所有类型的生产线都由于设备投资较
4、大,自动控制性能存在缺陷,以及工艺技术的不配套,使自动生产线的推广受到了限制。在中国,馒头不同与西方国家的面包、汉堡、三明志等食品,馒头的利润很低。因此馒头生产的成本不能太高,否则就要亏本为此,科技工作者根据我国馒头市场的实际情况,研究出了组合式馒头工业化生产线,该生产线中,和面、成型由机械完成,醒发和汽蒸在蒸车上进行,采用不锈钢蒸柜为蒸制容器,由锅炉提供蒸汽。馒头从纯手工生产,发展到了半自动化的阶段。面粉是馒头的主要原料,随着我国面粉企业的迅速发展,对我国的粮食机械行业的发展提出了更高的要求,也给我国粮机行业的发展带来了新的机遇和挑战,粮食机械的发展一定要适应面粉企业的发展。这对于我们的馒头
5、全自动生产线的研发更是一种挑战。1.2 本课题的主要研究内容本次毕业设计,我要改变传统的馒头手工加工制作方法,改变手工做法中的加工慢,效率低,等等。使馒头加工连续化、自动化和工业化,不断满足现代社会的需求,同时对于我也是一个重大的挑战,使我重新认识馒头的加工制作。随着社会现代化程度的不断提高,这种改变也是迫在眉睫。目前,馒头的生产工序,从和面、成型、醒发、汽蒸等都在逐步实现机械化。在自动化生产馒头时,通常是利用馒头成型机械制作出馒头胚,再将多个馒头胚摆放整齐然后放入蒸屉中蒸熟。但在实际生产中,由于馒头胚不易通过机器排放整齐,故常见的操作方式为手工排放后再放入蒸屉中。但是,手工排放方式既耗费人工
6、,生产效率又低,且因工人直接用手接触馒头胚而带来了不卫生的隐患,有可能造成疾病的传播。但馒头胚成规模地排放所需的手工成分实在太多,耗时耗力,提高了成本,限制了馒头生产的产量和质量。因此,有必要提供一种专用于馒头的自动排放机。1.3 自动排放机工艺及设备的设计要求排放是馒头生产的关键设备,一是要解决劳动强度大的问题,二是确保产品卫生。三是自动排列准确。针对此次设计的自动排放机,为了能够更好的使馒头的加工更自动化,更便捷,同时更能方便人们的加工使用,所以设计的基本要求是:(1)设计8x10生面团排放机(生面团行距100nn,列距100nn)(2)采用轻型带式输送机。即采用轻型带式输送机将加工制作好
7、的馒头送到排放口,通过排放设备,将馒头摆放成8排,10列,且每排每列的间距都是100mm。所要达到的工艺要求就是垂直落料,直线排出,这样便大大提高的馒头加工的时间,使馒头加工的自动化程度加强。1.4 自动排放机的设计要求 1) 设计一台馒头自动排放机,解决以前由人工完成的排放操作,减缓工人的劳动强度,提高劳动生产率。2) 自动排放机要求能和每分钟200个馒头以下的各种馒头成型机相配套使用,即排放速度和时间是可调的。3) 由于蒸锅的标准化及蒸锅的尺寸要求,托盘只能是800*1000或1000*800两种型式,因此每行只限排放8个或10个馒头,相应有10列或8列,且馒头之间的间距均为100mm。4
8、) 要求馒头排放位置准确可靠,不存在累积误差。5) 设计一个在馒头成型机和排放机之间完成馒头输送的轻型输送带,且能适应于不同的高度的馒头成型机和排放机的要求,即要求输送机的高度是可以无级调节的,且要求输送机的角度可调范围为15度25度6) 由于食用和健康方面的要求,所以要求相应设备的卫生清洁,避免污染和生锈第二章 方案论证对于馒头的排放设计,我经过上网查询,图书馆寻找资料等各种途径了解到各式各样的排放设计。目前馒头自动排放机大概有3种形式,第一种利用皮带传动和托盘运动实现馒头的排放;第二种是推板式生面团自动排放机;第三种是旋转溜管式生面团自动排放机。方案一 利用皮带传动和托盘运动实现馒头的排放
9、该排放设备由皮带传动机构,托盘送给机构,控制系统和机架组成。工作原理:皮带传动机构的主运动是皮带传动,由调速电机驱动辅助运动是皮带末端部的滑块在电机的驱动下,实现皮带出口端作直线问歇运动,输送带在驱动装置作用下朝着一个方向匀速运动,出口端则由一个活动刀口支撑使皮带作伸缩动作,每个面坯在预定的位置落到盘中后,每一个位置上的光电开关都会给控制器发出信号当面坯0位置落到托盘中时,皮带输送机构即完成了第一排4个面坯的摆放之后,托盘前进100 mm后停止,皮带传动机构又重复上面的摆放动作和过程,摆放第二排面坯,如此循环,进行间歇式摆放连续化作业。方案二 旋转推板式自动排放机 将成型后的生面团,由输送带按
10、一定间距输送到排放机上。排放机上部设有一旋转的拨板。拨板的旋转方向与输送带运动方向相垂直,每当输送带上通过一定数量的馒头时,拨板运动一次,将定数量的馒头拨入输送带下设的定位器中,利用馒头的白然落差和出料口的布置,使定数量的馒头按一定间隙整齐地排列在托盘或主输送带上,进入下一道工序。拨板拨下的馒头数量是根据生产线上的产量来设定。为了使拨板动作与输送带速度完全同步,两者必须用一个传动系统来连接。方案三 旋转溜管式自动排放机这种排放机的排放原理是利用馒头的自重,通过一个间歇旋转导向器,将生面坯导入固定的定位装置中,从而实现自动排列动作。该机主要由导向器、固定定位装置和主传动机构三部分构成。当馒头由成
11、型机成型后,通过传送带提升送入导向器的落料口,导向器是会灵活旋转的滚道,一是控制馒头滚动下落,二是准确实现某个角度的转动,确保其出口与定位装置上平面圆周排布的孔相对接。固定的定位装置作用则必是将面坯实现位置转变,达到排放。排列后的面坯落入托盘或输送带上,向前运行进入后一工序。第三章 旋转溜管式生面团自动排放机设计31旋转溜管式生面团自动排放机基本形式本设计是将做好的生面团通过传送带输送到投料口,然后利用馒头本身的自重,通过旋转溜管和导向溜管,使其自动排放到事先放置好的托盘上。然后再通过主输送带将托盘送到下一环节。大体上如图1所示:图1.溜管式自动排放示意图排放机的设计原理这种排放机的排放原理是
12、利用馒头的自重,通过一个间歇旋转导向器,将生面坯导入固定的定位装置中,从而实现自动排列动作。本次设计的旋转管溜式自动排放机的基本形式,它主要由旋转溜管,分配盘(上面装有8个导向溜管);送进机构(由链轮,链条,电磁离合器,电机,减速器等构成);步进电机,控制器,远红外光电传感器等组成。如图2所示:图.2 旋转溜管式生面团自动排放机的基本形式要实现生面团自动排放成所要求的摆放(810),需利用旋转溜管和导向溜管,从而使生面团的排放达到预期的要求,这就需要利用步进电机带动旋转溜管的转动。根据需要的摆放(810),在导向圆盘上设置8个导向溜管的空,使其均匀分布在导向圆盘上,通过步进电机的带动,使生面团
13、通过落料口后按次序的落入的导向溜管内,从而使生面团自动排放到托盘上。如图3所示:因为这种排放设计是利用馒头的自重,所以对生面团经过落料口也必须精心设计,以免生面团都落入到同一导向溜管内,从而达不到设计的要求。所以在落料口处设计一个光电传感器1(如图1),每当一个生面团经过传感器1时,便将信号传送给步进电机,使其发生一次动作。同时这也是在导向圆盘这里为什么要选择步进电机的原因,步进电机和普通电动机不同之处是步进电机接受脉冲信号的控制,步进电机和普通电机的区别主要就在于其脉冲驱动的形式,正是这个特点,步进电机可以和现代的数字控制技术相结合。根据本设计的要求,所以采用步进电机和光电传感器配合,更能实
14、现其的自动化控制,以达到设计要求。图.3经过设计分析,该排放机主要可由导向器、固定定位装置和主传动机构三部分构成(如图2)。当馒头由成型机成型后,通过传送带提升送入导向器的落料口,导向器是会灵活旋转的滚道,一是控制馒头滚动下落,二是准确实现某个角度的转动,确保其出口与定位装置上平面圆周排布的孔相对接。固定的定位装置作用则必是将面坯实现位置转变,达到排放。排列后的面坯落入托盘或输送带上,向前运行进入后一工序。此外,对托盘上生面团的摆放也需要控制,按照排放要求(810),生面团之间的行距100mm,列距100mm,这可以通过导向溜管控制。当每一列摆放完8时,这就要求托盘向前行进一个单位的距离,以便
15、下一列的排放,这时就需要采用电磁离合器控制和另外一个光电传感器联合控制,以实现此要求。电磁离合器与别的离合器的最大区别就是电磁离合器靠线圈的通断电来控制离合器的接合与分离。按照此次毕业设计的要求:生面团在托盘排列的行距100 m m.列距100mm.每排8个,即810的设计。它的工作过程是:将做好的生面团经过提升机的输送带传送到投料口,当生面团经过远红外光电传感器1时,传感器向控制器发出一个脉冲信号,控制器以规定的频率向步进电机发送一组脉冲信号,从而使步进电机带动旋转溜管转45度,从而使生面团通过旋转溜管并沿着分配盘上指定的导向溜管落入托盘。由于导向溜管在出口处排列成直线(如图3所示),且间距
16、为100 mm,那么生面团也将在托盘上排列成直线,以达到设计要求。当第9个生面团通过光电传感器1时,控制器将附加发出一个控制信号,使电磁离合器吸合,以使送进机构带动托盘向前运动,当电磁行走100mm时,光电传感器2发出信号,使电磁电磁离合器断电,松开,送进机构停止运行。此时提升机开始接着向投料口输送生面团,排放第2排生面团。其系统控制简图见图4.图.4 系统控制简图3.2 设计参数分析排放机主要有以下几个技术参数组成:1、旋转溜管;2、生面团下落时间;3、生面团行距。1、旋转溜管:旋转溜管是本机的关键部件,它由步进电机直接带动旋转,每分钟要求它启,停60次,甚至120次,每次要转动固定的角度,
17、每次转动过程要在01 s内,甚至更短的时间完成。这就要求步进电机的技术性能满足这个工作状况。我们采用国产步进电机,型号是90BF33,其有关技术参数如下;步进电机型号:90BF33 ; 空载起动频率: =1 500脉冲s额定负载起动频率: =1 20O脉冲s ; 步距角:q=15度脉冲控制器收到光电传感器1送来的信号后,即向步进电机发送加个脉冲信号,使旋转溜管转动45度,其所用时间t=0.02s所用时间几乎可以忽略不计,但是在初次试车时,发现旋转溜管在启动,停止时振动极大,甚至发生步进电机丢步。经分析,造成这些不正常情况的原因是启动,停止时加速度极大且旋转溜管质心偏离回转中心(增加了惯性矩)。
18、我们采取了如下改进措施;a降低起动脉冲频率通过调谐控制器,使脉冲频率在保证每次转动时间为01 s时取最低值; b尽量减轻旋转溜管的重量,从而减少其转动惯量。通过以上改进后,旋转溜管运行的非常稳定。2、生面团下落时间:生面在离开提升输送带后,落人旋转溜管。再通过导向溜管、最后落入托盘。在这个工作过程中,我们不希望看到的是旋转溜管还没有转动到位的时候,下落的生面团已经到达旋转溜管的下部,这样可能造成生面团不能顺利进入导向溜管。甚至损坏旋转溜管。另一个可能的问题是:如两个生面团在提升输送带上挨的很近,甚至没有问隔,这样有可能使光电传感器2发出的信号间隔时间小于01 s,甚至信号时间间隔为零,这样有可
19、能造成两个生面团落入托盘上同一个位置。3、生面团行距:设计生面团排放行距为100mm,当控制器接收传感器1发来的信号,通过计数,每隔8个信号就发出一个电脉冲,令电磁离合器吸合,将电动机的动力传给送进机构。当送进机构运行带动控制盘转动时,控制盘上均布着若干小孔),控制盘上的小孔将导通光电传感器2,将产生一个电信号,控制器收到这个信号后将发出指令,使电磁离合器断开,送进机构运行停止。从而完成行距的送进。旋转溜管式生面团自动捧放机是一种新型的机电一体化产品,它结构简单,工作可靠,但是要应用到生产线上还需做一些配套工作。我想用上旋转溜管式生面团自动排放机后,馒头生产的自动化将会有很大的一次飞跃,馒头生
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