毕业设计方案论证报告小型米粉加工设备设计.doc

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1、机电工程学院毕业设计方案论证报告设计题目: 小型米粉加工设备设计 学生姓名： 学 号： 专业班级： 机制升0602 指导教师： 2008年 4 月 10 日目次1米粉加工的意义12米粉加工机械的起源和现状23米粉机总体方案选择33.1新型组合自熟式米粉机的组成及工作原理43.2一步成型米粉机的组成及工作原理53.3两种方案的比较54米粉机部分零部件的方案选择64.1动力传动部分选择74.2研磨组件的选择8论证结果 9参考资料 10第一章 米粉加工的意义中国是世界上第一产稻大国，年产量约1.95亿吨，占世界稻谷总产量的37%。全世界约有半数人口以稻米为主要食量，亚洲的稻米消费量占世界消费量的90

2、%以上。中国是大米消费的第一大国，60%以上的人口以米作为主食。尤其在我国南方，很多人都有无米不成餐的关念。稻米是我国南方地区的主要可加工粮食资源,有关资料显示,除去口粮、工业用粮、种子用粮等, 我国每年仍有1000 余万吨稻谷转入库存,国家为解决仓贮,每年需投入大量的资金。且一般条件下,稻谷的食用品质第二年即开始变差.因此，稻米的深加工已称为必须解决的问题。稻米可加工成婴幼儿米粉、休闲食品、方便米粉等。其中米粉(条) 是主要产品之一,仅江西省年产米粉约10 余万吨,产值2. 7 亿元(3) 。米粉又称米线，是中国南方地区及东南亚地区非常喜欢的一种米制食品。米粉是由大米经多道加工工序成型后的条

3、状产品,这种米粉外观晶莹透明,呈天然本色,久煮不糊汤、不断条,口感滑爽柔韧且营养价值丰富，我国南方诸省，尤其是广东、广西、湖南、湖北、云南、贵州、江西等省，人们习惯并喜欢吃米粉。早餐普遍以米粉作为主食，像桂林、昆明等地一日三餐喜食米粉，具有非常大的消费市场。目前的方便主食仍以方便面为主。2004年销量达495亿包，产值295亿元，占世界总销量的1/3以上。但油炸方便面在口感营养等方面不尽如人意，产品经高温油炸后不但含油量高，而且高温油炸不可避免会产生一些有害或间接有害物质。卫生部于2005年4月公布，经常食用油炸食品容易致癌。针对传统方便面在满足不同消费者需要时暴露出来的缺点，近年来随着食品加

4、工的技术的发展，日本、韩国相继研制成功可以保存3个月以上的速食煮面，速食煮面属高水分食品，具有新鲜、非油炸、食味好、食法多、可保存的特点，其油脂含量低、未经油炸，不会因油炸产生一些对人体健康不利的物质，开袋即可食用。目前，我国北京等地已开始批量生产。与工业化生产比较成熟的面条、方便面相比，我国南方人喜爱的米粉的工业化生产则较慢，尤其是方便米粉的研究和开发尚处于起步阶段。方便米粉技术和设备与方便面相比还很不成熟。方便食品是21世纪食品发展的主要趋势之一，开发方便米粉具有非常广阔的市场前景。中国稻米资源丰富，尤其是适合制作米粉的品种较多。米粉的开发对延伸稻谷产业链，提高稻米的附加值，具有非常重要的

5、意义。第二章 米粉加工机械的起源和现状我国食品加工机械起步很晚。解放前，这个行业几乎一片空白，只是少数大城市有一些从外国引进的面包、饼干加工装置。解放后，以罐头、乳制品、糖果等机械设备为代表的食品加工机械才得以发展。特别是近几年来，我国食品工业的总产值每年以8%的速度递增。我国大米产量居世界首位，特别是我国南方双季稻产区早籼米压库严重，仅湖南省就达1 000 万吨，地方财政不堪负重。早籼米因其直链淀粉含量相对较高，尤其适合制米粉。以早籼米为原料生产米粉，对贯彻落实我国现阶段粮食政策，促进粮食生产产业化新格局的形成，具有重要意义。米粉条又名米粉、米线、米丝、米面或米面丝,是我国具有悠久历史的传统

6、食品。其质地柔韧、爽滑可口、有咬劲，既可作为主食又可作为小吃，是南方数省人们经常食用的米制品。随着社会发展，流增多，米粉开发从南方走向北方，不少北方人也喜欢吃这种“米面条”。米粉是我国的传统食品。解放前，广东已有米粉生产，都是手工操作的作坊式，但其制品却有整齐的外观和较好的食用品质。20世纪50年代，广东米粉已用机械生产。虽简陋却已形成生产线，并开始有产品出口。20世纪60年代，开始用隧道式热风干燥土炉代替太阳晒干工艺，使生产基本形成流水线作业。20世纪80年代初期，广东米粉生产工艺发生改革，米粉生产基本上采用了半机械化或机械化的连续生产工艺；链带式连续冷热风干燥箱取代了卫生条件差、劳动强度大

7、的隧道烘房；淘汰了粉饭合搓，采用了蒸汽直接蒸糍；大米的粉碎技术也经历了多种变革，湿磨代替了风尘磨。现在市场上流行结构简单、性能可靠、操作容易、维修方便等特点的组合自熟米粉机；成本低、占地面积小、生产效率高、成品质量好等优点的湿切米粉机；整机体积小、效率高、一步成型出米粉、生产过程无污染、粉丝质量好、转动件同轴度高、运行噪声低、耐磨损、使用寿命长等特点的无污染一部成型米粉机；实现了分段，分时的间歇工作方式的全自动米粉机，它大大缩短了生产线，减少了占地面积和制造成本；自动下料空心米粉机；结构简单合理、制造容易、安装使用方便、米粉丝质感爽口，滑口，耐煮，动力小的中轴式自熟米粉机；随着人们生活水平的大

8、幅提高，人们对营养、健康、方便食品的呼声越来越高。非油炸的方便米粉、保鲜方便米粉以其营养、健康、爽滑的概念迎合了现代消费者的消费理念。因此，相应的，米粉加工机械的研究与发展将成为一股热潮。第三章 米粉机总体方案选择传统米粉机由于效率低，已被淘汰。现在市面上流行自熟米粉机，有新型组合自熟式米粉机和一步自熟成型米粉机。3.1 新型组合自熟式米粉机的组成及工作原理3.1.1 新型组合自熟式米粉机的组成新型组合自熟式米粉机由机座、预压螺旋推进器、成型螺旋推进器、传动齿轮及皮带轮组成，如图3-1所示。其特征是预压螺旋推进器(2)轴上的小齿轮（4）与成型螺旋推进器（3）轴上的大齿轮（6）直接啮合，预压螺旋

9、推进器（2）上的螺旋（7） 和成型螺旋推进器（3）上的螺旋（8）互为反向螺纹，其特征是预压螺旋推进器（2 ) 轴上的小齿轮（4）与成型螺旋推进器（3）轴上的大齿轮直接啮合。图3-1 新型组合自熟式米粉机的结构图3.1.2 新型组合自熟式米粉机的工作原理将浸泡过的大米粉碎或研磨）后与一定比例的水混和并经充分搅拌，送人组合自熟式米粉机，可做出不同粗细的熟米粉，晒干或凉干后就成为“干米粉”，经捆绑成扎即可上市。预压螺旋推进器轴上的小齿轮与成型螺旋推进器轴上的大齿轮直接啮合，而预压螺旋推进器仁的螺旋与成型螺旋推进器上的螺旋互为反向螺纹，使两个推进器转动方向相反但都形成向前推动力，从而达到简化结构降低能

10、耗的目的厂本实用新型的工作原理是这样的：合上电源开动电动机，皮带轮带动预压螺旋推进器正（或反）转，由于其上的螺旋为正向（或反向）螺纹，产生向前推进力；而预压螺旋推进器轴上的小齿轮带动成型螺旋推进器轴上的大齿轮使其反（或正）转，因成型螺旋推进器上的螺旋为反向（或正向）螺纹，故亦产生向前推进力粉料从进料口送入预压压力室，在预压螺旋推进器的作用下一面被推向前进，一面吸收在挤压及转动过程中所产生的热量而逐渐变熟，待被推进到预压压力室前端时已是八成熟粉料、此时，喂料板将粉料喂入输料管而被送到成型压力室内，在被继续向前推进的过程中完全变成熟粉料。到达成型压力室前端落入成型罩内，在后面不断施加的压力作用下熟

11、粉料被挤压着通过粉筛而成为米粉，按一定长度剪断晒（或凉）干后即为成品。参照图3-1，预压螺旋推进器轴上装有小齿轮（4）和皮带轮（5)，成型螺旋推进器轴上装有大齿轮（6）并与小齿轮（4）啮合。预压螺旋推进器（2）上的螺旋（7）与成型螺旋推进器川上的螺旋（8）互为反向螺纹。喂料板安装在预压螺旋推进器（2）前端，预压螺旋推进器（2)和成型螺旋推进器上分别套着压力套管而组成预压压力室和成型压力室。预压压力室根部上方有进料口，前端上方有输料管在成型压力室根部上方与其连通，成型压力室前端下方为成型罩，罩内装有粉筛（压力套管，输料管成型罩图上均未画出）。3.2 一步成型米粉机的组成及工作原理3.2.1 一步

12、成型米粉机的组成一步成型米粉机的组成如图3-2所示。它包括有经螺丝固联的轴座（l）和进料座（3），进料座（3）和成品座（7）经卡箍( 18)固联，螺套（5）以椭圆形配合方式嵌入进料座（7）前部，传动轴（2）通过轴承安装在轴座（l）中心孔内，它的外端上面装有由电机带动的皮带轮（10） ，它的内端与位于进料座（3）中心孔内的磨轴（4）固联，磨轴（4）与位于成品座( 7）中心孔内的出料螺杆（8）之间为椭圆形配合，位于螺套( 5）内的碾磨轮（6）与出料螺杆（8）之间亦为椭圆形配合，进料座（3）上方有进料斗（11) ，成品座（7）外端面上有堵板（12) ，下方有由挤压嘴构成的粉丝出口（13) ，其特征是

13、进料座（3）端面上有定位凸台（31）嵌入成品座（7）端面的定位凹盘（71）内，碾磨板（9）以凹槽（91）嵌入螺套( 5）凸齿（51）上的方式固定在螺套（5）上，碾磨板（9) 端面为分布有磨齿的内凹的锥面体，与之配合的碾磨轮端面为分布有磨齿的外凸的锥面体，即形成一对锥面磨，磨轴(4）与出料螺杆（8) 结合处有间隙过小调节螺钉（14) 及调节垫片（15) ，堵板（12）上有间隙过大调节螺钉（16）及调节垫片（17）。 图3-2 一步成型米粉机的结构图3.2.2 一步成型米粉机的工作原理电机通过皮带轮带动传动轴、磨轴旋转，磨轴对料斗中偷入的已浸泡好的大米原料进行粗碾和粗磨，与此同时磨轴带动碾磨轮与出

14、料螺杆旋转，利用碾磨轮对碾磨板的相对旋转运动将已粗磨的原料细磨，利用碾磨轮对螺套的相对旋转运动进行细碾。由于磨擦发热、动能转化成热能，致使机体温度升高到90100，使细磨后的原料变得很细、很粘并熟化。熟化后的原料经出料螺杆和挤压嘴挤压成型，变成粉丝挤出。在挤压嘴处设置有冷却水套，当机体温度超过100 时，可打开循环水泵抽水进行冷却，以调节米粉机机体的热平衡。3.3 两种方案的比较只有将浸泡过的大米粉碎（或研磨）后与一定比例的水混合并经充分搅拌，送入组合自熟式米粉机才能获得米粉；而只要把已浸泡的米粒加入一部成型米粉机就能获得米粉。这样就不用再单独购买磨浆机，降低了成本，同时也减轻了劳动强度，从而

15、提高了生产率。一步成型自熟米粉机用碾磨轮和碾磨板对米粒经过了二次研磨，使米粒更碎。从而以下好处：（1）有利于淀粉熟化，米粒研磨程度高使熟化时间短、效果好、消耗小、产量高；（2）有利于挤条成型 ，米粒研磨程度高就容易把它挤压成粗细均匀、富有弹性和韧性的米粉条；（3）有利于淀粉的重新优化组合；（4）有利于淀粉糊化，米粒研磨程度高，水分更容易渗透到颗粒中间，有利于淀粉糊化。除此之外，一步成型自熟米粉机还具有以下有点：整机体积小，效率高，一步成型出米粉，生产过程无污染，粉丝质量好，转动件同轴度高，运行噪声低，耐磨损，使用寿命长。由以上两种方案比较的结果可得，方案二比方案一具有更多的优点。因此，本设计选

16、择方案二。第四章 米粉机部分零部件的方案选择4.1 动力传动部分选择由于带传动具有以下特点：（1）结构简单；（2）能缓和载荷冲击；（3）运行平稳，无噪声；（4）过载时将引起带在带轮上打滑，因而可防止其他零件的损坏；（5）可增加帯长以适应中心距较大的工作条件。从安全性和经济性两方面综合考虑，本设计选择带传动作为动力传动部分。4.2 研磨组件的选择4.2.1 方案一研磨组件的组成：它包括研磨板(1)和研磨轮(2)，研磨板（1）有中心通孔（10)，它的外边缘（11）上有安装用的定位缺口（12 )，研磨轮（2）有套在出料螺杆上用的中心孔（2） 的，外圆周表面有螺旋槽（21)，其特征在于研磨板（1 ）与

17、研磨轮（2 ) 配合的凹面（14 ）上有成放射状均匀分布的三角形磨齿，锥型凹面( 14）边缘为环形平面（13)，研磨轮（2）与研磨板（1）配合的锥型凸面（22）上有均匀分布的三角形料向齿槽，三角形抖向齿槽靠近中心孔（20）部分齿形大而深，靠近边缘部分齿形小而浅，锥型凸面（22）边缘是与锥型凹面（14）边缘相对应的环形平面（23) , 环形平面（23）上有出料缺口（24）。图4-1 为研磨板主视图；图4-2 为研磨板左视剖面图；图4-3 为研磨轮主视图；图4-4 为研磨轮左视剖面图。 图4-1 研磨板主视图 图4-2 研磨板左视剖面图图4-3 研磨轮主视图 图4-4 研磨轮左视剖面图4.2.2

18、方案二研磨组件的组成：它包括研磨板（1）和研磨轮（2），研磨板（1）有中心通孔（10）, 它的外边缘（11）上有安装用的定位缺口（12），研磨轮（2）有套在出料螺杆上用的中心孔(20)，外圆周表面有螺旋槽(21)，其特征在于研磨板(1)与碾磨轮(2) 配合的锥型凹面(14)上有成放射状均匀分布的三角形磨齿，锥型凹面(14)边缘为环形平面(13)，研磨轮(2)与研磨板(1)配合的锥型凸面(22)上有均匀分布的三角形料向齿槽，三角形料向齿槽靠近中心孔(20)部分齿形大而深，靠近边缘部分齿形小而浅，锥型凸面(22)边缘是与锥型凹面(14)边缘相对应的环形平面(23)，环形平面(23)上有出料缺口(2

19、4)。图4-5 研磨板主视图图4-6 研磨板左视剖面图图4-7 新型研磨轮主视图图4-8 是图3 的Z 向剖视图具体实施方式图4-5 研磨板主视图 图4-6 研磨板左视剖面图 图4-7 研磨轮主视图 图4-8 图3 的Z 向剖视图具体实施方式4.2.3 两种方案的对比 方案一中的研磨板磨齿抖向分布，内窄外宽；与之配合的研磨轮的磨齿呈放射状分布，而且接近中心的部分磨齿齿形浅且窄，靠近边缘的部分磨齿齿形宽而且深（请参看图4 一3）。在米粉加工过程中，研磨板与研磨轮之间的间隙是关健：间隙过大，生产的米粉质量粗糙；间隙过小，研磨轮磨齿凸起部分容易嵌入到研磨板齿槽内，因而引发磨齿碰撞的机械事故，打坏研磨

20、板。此外，原料的流向是由研磨轮的中心向边缘流动，由于边缘的齿形宽且深，原料只要越过磨齿的中间就可畅通无阻地流出来，造成部分粗糙原料得不到有效研磨的现象，致使米粉加工的质量得不到保证。 方案二的研磨组件：(1)由于研磨轮的三角形齿槽靠近中心孔部分齿形大而深，因此原料很容易从中心进入磨齿。由于三角形齿槽靠近边缘部分齿形小而浅，因此粗原相民难在磨细之前从边缘流出去。这样一来，磨粉质量得到了保证，将大大提高米粉的加工质量。 （2)由于研磨板和研磨轮相互配合面的边缘都为环形平面，若两者之间的间隔为零时只是使相互的环形平面贴紧，也不会发生打坏磨齿的事故，因此操作起来更简单，更安全，大大延长组件的使用寿命。

21、（3)磨齿与齿槽的加工工艺简单，制作容易。由以上对两种方案的对比分析，进行综合考虑，本设计选择方案二的研磨组件。论证结果 结合本设计的生产量及其他技术参数的要求，从经济性和安全性两方面综合考虑，本设计总体方案设计和研磨组件设计都选择第二种方案。参考资料：1孙庆杰. 米粉加工原理与技术. 北京：中国轻工业出版社，20062黄建萍，杨维荷. 米粉条生产技术. 南昌：江西科学技术出版社, 19883程凌敏，徐克非. 食品加工机械. 北京：中国轻工业出版社，19924王德培，白卫东. 粮油产品加工与贮藏新技术. 广州：华南理工大学出版社，20015濮良贵，纪名刚. 机械设计. 北京：高等教育出版社，20056阮竞兰，武文斌. 粮食机械原理及应用技术. 北京: 中国轻工业出版社，2006