机械毕业设计（论文）循环式红枣干燥机的设计【全套图纸SW三维】.doc

13 届毕业设计循环式红枣烘干机的设计说明书 学生姓名 学 号 8031209112 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 农业机械化及其自动化 班 级 13-1班 指导教师 日 期 2013.05 塔里木大学教务处制 前 言随着人们的生活水平日益提高以及市场竞争日趋激烈，对红枣的干燥技术要求也相应的提高。人们不仅要求干燥快，更要求的是红枣的品质，以及干燥过程中对红枣的色泽影响。几种不同的干燥技术根据不同的优缺点，进行联合干燥将成为未来干燥技术方面趋势。比如美国曾采用过热风和微波联合干燥法对南瓜片进行干燥，不仅缩短了缩短了干燥时间，而且提高了产品的品质，降低了干燥成本。未来的干燥技术将朝着数字化、智能化、自动化的方向发展，整个过程将由电脑程序控制。从而达到减少劳力、降低成本、提高效率、提高产品的品质的效果。通过对几种不同的干燥方式比较，对于红枣干燥，应该重视以下两点：（1）更深入的研究红枣的特性，结合先进的干燥技术对红枣的干燥过程进行研究。（2）结合不同的干燥技术，对红枣干燥进行研究，并结合各自的优缺点进行互补，以达到节能、省力、高效的目的。关键词：红枣品质；缩短时间；提高效率；干燥研究全套图纸，sw三维图纸加153893706目 录1.绪论11.1新疆发展现状及分析11.2红枣干燥技术发展趋势11.3红枣干燥技术21.4热风干燥技术21.5微波真空干燥技术21.6研究的目的及意义31.7设计题目32.设计简介32.1工作原理32.2主要的设计内容32.3推板式干燥机的主要结构32.4烘箱主要结构43.工作原理及特点53.1红枣推送工作原理53.2推板构造53.3推板式红枣烘干机的主要特点63.4主要解决的问题及思路64.计算及校核64.1烘箱参数64.2单位时间产量74.3物料吸热计算74.4风机确定74.5推板功率计算84.6推板连接电机选择计算94.7传送带上轴的选取及校核104.8输送带电机选择124.9皮带轮的带型选取125.烘干机重要参数14总 结15致 谢161.绪论1.1新疆发展现状及分析 在20世纪末21世纪初,由于实施退耕还林政策和西部大开发战略及生态建设,国家又把枣树列为生态树种,随后又把发展新疆红枣列为扶贫项目,这给新疆红枣大发展带来了千载难逢的大好机遇。为此,1998年在执行国家退耕还林政策之时进行了红枣较大面积的种植试验,当时种植红枣的有巴州的若羌县,兵团农十四师的皮山农场、47团。2000年实施国家西部大开发战略至今,在不断调整产业结构的同时,红枣种植有了较大的发展,南疆各地州均开始大量发展红枣。国家批准兵团农十四师开发皮墨垦区(224团),从2001年开始进行基础设施建设,开荒造田,确定了皮墨开发区“以种植干果为主,种植干果以种植红枣为主,种植红枣以种植骏枣为主”的发展战略。2003年大面积种植干果、杏树、红枣。2004和2005年春植,主要是种红枣。由于皮墨垦区大量发展红枣,引进先进的自压滴灌技术,南疆各地州、各县市,兵团各师团均到皮墨垦区参观考察学习。国家、内地省(区)、新疆(兵团)的领导、专家学者也来新疆皮墨垦区进行考察和指导工作。由于师党委长期坚持发展红枣战略,红枣产业成为了该师最重要的经济支柱,建成了1·33×104hm2(20万亩)的红枣基地,成为兵团的红枣师、红枣团场。经济也有快速增长,2009年GDP实现了37 242×104元较2004年翻了一番多。1.2红枣干燥技术发展趋势随着人们的生活水平日益提高以及市场竞争日趋激烈，对红枣的干燥技术要求也相应的提高。人们不仅要求干燥快，更要求的是红枣的品质，以及干燥过程中对红枣的色泽影响。几种不同的干燥技术根据不同的优缺点，进行联合干燥将成为未来干燥技术方面趋势。比如美国曾采用过热风和微波联合干燥法对南瓜片进行干燥，不仅缩短了缩短了干燥时间，而且提高了产品的品质，降低了干燥成本。未来的干燥技术将朝着数字化、智能化、自动化的方向发展，整个过程将由电脑程序控制。从而达到减少劳力、降低成本、提高效率、提高产品的品质的效果。通过对几种不同的干燥方式比较，对于红枣干燥，应该重视以下两点：（1）更深入的研究红枣的特性，结合先进的干燥技术对红枣的干燥过程进行研究。（2）结合不同的干燥技术，对红枣干燥进行研究，并结合各自的优缺点进行互补，以达到节能、省力、高效的目的。1.3红枣干燥技术 常见的红枣干燥方法有两种：人工干燥法和自然干燥法。自然干燥法也是传统的干燥方法，自然干燥法主要是利用太阳辐射热和常温空气进行干燥，俗称晒干、吹干或晾干。这种干燥方法虽简便易行、成本低廉，但受自然条件限制，干燥时间长，损耗大、产品质量较差。红枣的收获季节主要集中在 810月份左右，而红枣栽植地区阴雨天气居多，若通风条件不好，将会出现霉变。红枣自然干燥情况下暴晒于户外，将会降低红枣的色泽，同时置于户外受风沙的污染，降低了红枣的质量。另外由于自然干燥一般需要长达一个多月的时间，严重影响红枣的上市时间，耗费更多的人力，同时也将降低果农的经济效益。我国常见的人工干燥技术有：红外干燥技术、热风干燥技术、射频热风联合干燥技术和微波真空干燥技术等。1.4热风干燥技术 热风干燥技术工作原理是利用热源提供热量来进行加热干燥室内的空气，使得物料周围的空气与物料之间存在温度差，使物料内部的水汽由于温度梯度而蒸发出来，并由流动的热风将蒸发出来的水蒸气带走，从而达到干燥的目的。热风干燥技术是我国应用范围较广泛的一种干燥技术。由于不断改进热源，之后出现了热泵干燥技术，已广泛应用于干燥行业中。经热泵干燥的红枣具有以下特点：干燥质量高、环境污染小、干燥时间短、耗能低等。热泵干燥技术是利用热泵除去干燥室内湿温空气中的水分并使除湿后的空气重新加热的技术。与传统的干燥方法相比，热泵干燥技术具有以下特点：（1）充分利用蒸汽中的潜热，减少能耗损失；（2）无需与外界进行空气交换，避免了换气过程中的物料污染；（3）干燥温度低，可避免高温造成的物料结块；（4）设备成本低，功率低等。1.5微波真空干燥技术 在真空干燥过程中, 随着容器内工作压强的降低, 溶剂（例如水）的沸点下降, 物料中的水份扩散速度加快。因此, 真空干燥具有处理物料所需温度低、干燥速度快、干燥后的物料品质好等优点。但是, 真空干燥时物料的脱水机理是依靠热传导将外来热量传递给被干燥物料的, 由于在低气压环境下,用对流方式向被加热物料传递外来热量非常困难,故热传递速度较慢。微波干燥是利用介电加热原理, 依靠高频电磁振荡来引发分子运动, 使被加热物发热, 加热方式有别于传统的对流、传导与辐射,系微波直接对物体进行加热, 使物体本身成为一个发热体, 传热这一限制因素被打破。微波真空干燥把微波干燥和真空干燥两项技术结合起来, 充分发挥了微波干燥和真空干燥的各自优点, 在真空环境下, 水或溶剂分子的传热相对比较容易, 因而大大缩短了干燥时间,提高了生产效率。微波干燥系统主要由微波发生器、电源、波导装置、加热器、冷却系统、传动系统、控制系统等组成。用于加热干燥的微波管主要是速调管和磁控管。速调管常用于高频率或大功率的场合。微波管产生的微波通过波导装置传输给加热器。加热器主要有箱式、极板式和波导管式等类型。目前常见的微波干燥系统主要是箱式微波干燥器，箱式微波干燥器由矩形谐振腔、输入波导、反射板、搅拌器等部分组成。1.6研究的目的及意义1.降低烂枣率凡开展红枣烘干的地方,都降低了红枣因雨浆烂的百分率,使红枣丰产丰收有了保证。2.提高了红枣等级红枣采收后,及时进行烘干,减少腐烂、裂口、损伤和污染,使产品完整饱满,干净卫生,经过加工挑选,个头均匀,等级一致。3.提高了成品枣的重量百分率在保证同一含水量的条件下,烘干的红枣较之自然干制的,重量百分率得到提高,4.保证红枣的商品价值烘干的红枣,颜色深红,具有光泽,外形丰满,干净卫生。5.省工省时,成本较低在使成品达到同一质量、含水量趋于一致的情况下,自然晾干一般需要3040天时间,而烘干,大多数红枣品种只需经过一昼夜就可基本达到要求1.7设计题目 循环式红枣烘干机的设计2.设计简介 2.1工作原理 循环式红枣烘干机是循环对红枣进行烘干的机械，红枣通过输送带运送到物料口，从物料口进入。有电机带动曲柄滑块机构推动推板使红枣均匀的分布在动板和静板上。烘箱与加热装置相连接，风机使热风均匀稳定的进入烘箱内，红枣逐渐受热并缓慢收缩，产生的湿空气被不断排出，使红枣得到干燥的效果。 推板继续工作将烘干的红枣推向出料口。2.2主要的设计内容 循环式红枣烘干机整体机构的设计，输送带设计，料斗设计，风机的选取，推板的设计，烘箱整体结构配置，电机的选取，曲柄滑块的设计与计算，风道等零部件的设计。2.3推板式干燥机的主要结构 1.热源 2.烘箱 3.输送带 4.入料口 5.引风机 6.风管 7.传动装置图3-1 推板式干燥机主要结构2.4烘箱主要结构 1.静推板 2.动推板 3.观察口 4.隔板 5.散风板图3-2 烘箱主要构造3.工作原理及特点3.1红枣推送工作原理动推板轴连接电机，静推板焊接在烘箱上，红枣落入推板上，当动推板向前推送时动推板将静推板上的红枣推向下一层推板，当推板向后回时，静推板将动推板上的红枣刮向下一层推板，以此往复将红枣一级一级推向前段使红枣均匀散开在推板上，达到推送散开红枣的目的。3.2推板构造图3-3 推板构造3.3推板式红枣烘干机的主要特点1）输送红枣时可以避免翻转导致的磨损，降低了红枣的破皮率。2）烘干能力强，在相同能量情况下可以烘干更多的红枣。3）可根据红枣干燥程度的不同调整烘干时间。4）热风在烘箱内保留时间久，降低成本。5）操作简便容易被中小型家庭学习使用操作方便一般的家庭用户可以自己烘干，成本低需要劳动力少减少了劳动力。3.4主要解决的问题及思路1）解决了输送带输送红枣破皮的问题，是在传送带上隔一定距离加上一个挡板，防止红枣在输送带上翻转。2）红枣在烘箱内均匀散开，使用推板在烘箱内来回推动带动红枣在烘箱内均匀散开。3）烘箱内温度，由小隔板和散风板一起控制使烘箱分为小单元控制。4）热风输入采用引风形式。4.计算及校核4.1烘箱参数假设一次烘干200kg红枣设烘箱体积v=长宽高 =4.01.11.0 =4.4（高为推板以上高度）表4-1 参数表规格型号 生产能力 （T/D)1.2蒸汽压力 (MPa)0.4 进料温度 ( ºC) 20出料温度 (ºC) 105 蒸汽流速 (m/s ) 30 蒸汽密度(/) 2.124.2单位时间产量 （4-1） 50Kg/h W0每小时产量 W日产量 W1.2T/DW。=50 Kg/h4.3物料吸热计算QQ1Q2 Q1物料升温热量（KJ/h） Q2水分汽化热量（KJ/h）Q1W0·C·tC物料比热，其中红枣比热2.32.8KJ/kg.k C=2.5KJ/kg·K t t2-t1 105-20 =85 Q1W0×1.2×85 102W0 （KJ/kg） Q2m·Q红枣的初始含水率75%， 安全含水率25%， 去水率50%m物料含水量（kg/h），mW0×50%kg/h Q水的汽化热=2250（KJ/kg）Q2W0×50%×2250 （KJ/kg） 5.625 W0（ KJ/h （4-2） 故所需的总热量为： Q(102+5.625)W0 107.625W。 （4-3）1076250KJ/h 所以Q1076250KJ/h按热损失5%计，需热量Z Z1.05×Q/DQ1.05×107.625W。/2250502.25KJ/h （4-4）4.4风机确定热风风量计算，风机选择，热风风量是根据干燥过程中的介质载湿量小时去水量，并参照介质通过各层的表现速度范围确定环境空气湿含量废水湿含量W小时去水量kg/hV干燥介质比体积即 （4-5）M1初始水分(75%)M2安全水分(25%)GS处理量（t/h）(50 kg/h)Q风量(m3/h)S风管截面积v风速 W=50*(80-20)/(100-20)=37.5kg/h （4-6） Q=W*V/d=37.5*0.9/0.01=3375m3/h （4-7） = 6.3m/h考虑漏风系数选择风机风量=1.2Q=1.2×3375；、风机压力=1.2H=1.2×RL选用4-72系列的风机表4-2 4-72系列风机参数机号（No转速（r/min）序号流量（m3/h）全压(pa)效率(%)轴功率(kW)所需功率(kW)配套电机型号功率（kW）3.2A29001234567816881955220924762729299632503517130012631220 11601091100691879269.373.275.576.876.975.673.269.30.880.930.991.031.071.101.131.110.670.720.710.740.770.790.810.8Y90L-22.2根据计算的流量为3375m3/h,所以选择4-72系列机号为No3.2A，序号为8的风机。4.5推板功率计算计算功率：N0.0002×A×B×L×n×××K A：箱体长度，mB：箱体宽度，mL：箱体高度，mn：传动轴转速 rpm，按设计最大转速4rpm:物料密度，560kg/ m3 ：装满系数，取K：修正系数，对空心筒体 K1 加装换热管和导流板后，K1.52 取K1.5所以：N0.0002×4×1.1×1×4×560×0.3×1.5 （4-8）2.956KW 实际电机功率N电N÷0.9 2.956÷0.9 3.285KW 取电机功率N电3.28KW所以风机功率为3.28KW4.6推板连接电机选择计算 式中：钢的密度（） 推板体积（） 推板孔总体积（）经过测量与查阅资料可得：算出推板重量为1.96k2(摩擦忽略不计）假设推板速度为，传动效率为0.8则电机所需工作功率按式 由式 因此 所以 电机功率应该大于2.65kW根据容量，由有关手册查出有种适用的电动机型号，此电动机型号为Y112M-4电动机的参数如下表表4-2 推板连接处电动机参数电动机型号额定功率同步转速满载转速Y112M-4415001440则曲柄滑块工作转速为 根据要求所选取的电动机的额定转速为1500，而经过计算得知减速机输出转速为38.21r/min因此要选用的减速机的传动比i为由于二级减速器的减速比为8-40之间，所以选用二级减速机。4.7传送带上轴的选取及校核输送带上有两组带轮，第一组直径分别为大带轮332小带轮132，大带轮344小带轮149。计算得出传送带上的传动比为5.8.根据轴向定位要求，可确定每一段轴的轴径和各段轴的长度 装轴承的（中间轴）最小，d径=35，预选7308AC轴承查手册 取轴承端面到壳体内壁5mm，齿轮端面到壳体内壁15mm两齿轮端面距离为20mm查手册，取标准值为300轴向定位中间轴环：h环=5 l环=20 d环=50套筒： d=35 大端直径=50，小端直径d=44轴承端盖：轴承外圈用相应的轴承闷盖定位（采用凸缘式）轴上的周向定位齿轮2 键 轴承的内圈和轴采用过盈配合，轴承的外圈和壳体孔采用间隙配合 齿轮3 键轴承的内圈和轴采用过盈配合 轴承的外圈和壳体孔采用间隙配合已知 （1）求比值 （4-9）预选的7308AC轴承的e=0.38（查手册） 所以此时选所以 基本额定动载荷值 验算轴承寿命: 符合强度要求，合适4.8输送带电机选择 根据输送带的要求选择小功率异步电动机，小功率电动机也称为马力电动机，指连续额定功率不超过1.1kw的电动机，小功率异步电动机为三相异步电动机和单相异步电动机，其中YS系列为取代系列的三相异步电动机，具有优良的起动和运行性能，结构简单，使用，维修方便，适合用于使用三相电源的小型机械。根据要求合适的电动机有YS90S4型号的电动机表4-3 输送带电动机参数型号功率/W电流/A电压/V频率/HZ转速/(r/min效率/功率因数YS90S411002.75380501400780.784.9皮带轮的带型选取 根据功率为1100w转速为1400r/min确定选用v带，选用小带轮基准直径为120mm，参照【机械设计基础】，所以选用普通A带，其中v带与平型传动带相比，具有安装容易、占地面积小、传动效率高和噪音小等优点，在整个传动领域中占有重要地位。按其截面形状及尺寸可分为普通V带、窄V带、宽V带、多楔带等；按带体结构可分为包布式V带和功边式V带；按带芯结构可分为帘布芯V带和绳芯V带。主要应用于电动机和内燃机驱动的机械设备的动力传动 。带在带轮上大话或带发生疲劳损坏（脱层，撕裂或拉断）时就不能传递动力。因此带传动的设计依据是保证带不打滑及具有一定的疲劳寿命。单根普通v带能传递的功率 （4-10）式中A为单根普通v带的横截面积。为了使带具有一定的疲劳寿命应使 即式中为带的许用应力。将上式带入得带传动在不打滑又有一定寿命时，单根v带能传递的功率 （4-11）参照【机械设计基础】表13-4得出单根v带基本额定功率为2.52，小带带轮转速为800r/min实际工作条件与上述特点条件不同时应对值加以修正。修正后即得实际工作条件下，单根v带所能传递的功率，称为许用功率式中为功率增量 为包角修正系数 为带长修正系数V带根数选择 V带根数按式计算 （4-12）Z应取整数，为了使每根v带受力均匀，v带根数不宜太多通常计算得出z=2.78所以选用三根根据上图可知q=0.1kg/m，带所能传递的最大有效拉力，当考虑离心力的不利影响时，单根带所需的预紧力，用代入前式，并考虑包角对所需预紧力的影响，可将的计算式子写为： （4-13）式中式中：q为v带单位长度质量，0.1kg /m故由可得可得 （4-14）计算带传动作用在轴上的力（简称压轴力）为了设计安装带轮的轴和轴承，必须确定带传动作用在轴上的力，如果不考虑带两边的拉力差，则压轴力可以近似的按带的两边的预紧力的合力来计算： 中间轴的设计与计算电动机传至胶辊的总效率为电动机传至V带速度为 =4m/s所以 = （4-15）5.烘干机重要参数表5-1 干燥机的部分参数干燥机长干燥机宽干燥机高推板行程推板速度一次工作量一次烘干时间6200mm3300mm6000mm240mm0.1m/s200-250kg约6h表5-2 输送带电机参数型号功率/W电流/A电压/V频率/HZ转速/(r/min效率/功率因数YS90S-411002.75380501400780.78 表5-4 风机参数机号转速（r/min）流量（/h）全压（pa）效率（%）所需功率（kw）配套电机型号电机功率/kw3.2A2900351779269.31.45Y90L-22.2表5-3减速器参数电机型号转速额定功率传动比轴直径Y112M-41440r/min4kw3850mm总 结经过了三个月的学习和工作，我终于完成了此次设计。从接到论文题目到设计方案的确定，再到论文文章的完成，每走一步对于我来说都是新的尝试和挑战。这也是我大学期间独立完成的最大的项目。在这段时间里，我学到了很多知识也很有很多感受。通过这次设计我开始独立的学习和探索，查看相关的资料和书籍，让自己的头脑模糊的大概到逐渐清晰，是自己的设计逐步完善起来，每一次改进都是我收益颇丰。这个烘干机结构简单操作容易，比较适合中小型家庭使用，提早了红枣的上市时间为果农的收益做了强有力的保证。提高了红枣等级红枣采收后,及时进行烘干,减少腐烂、裂口、损伤和污染,使产品完整饱满,干净卫生,经过加工挑选,个头均匀,等级一致。提高了成品枣的重量百分率在保证同一含水量的条件下,烘干的红枣较之自然干制的,重量百分率得到提高,保证红枣的商品价值烘干的红枣,颜色深红,具有光泽,外形丰满,干净卫生。致 谢在毕业设计期间，无论是确定工作方案、收集资料还是撰写论文，我都得到了弋老师的全力帮助和耐心指导。弋老师学识渊博、治学严谨、平易近人，是我们学习和生活的榜样，这在此我特向弋晓康老师表示最崇高的敬意和由衷的感谢。大学几年的生活转眼就要结束了，这几年是我人生中最重要的学习时间。在大学的校园里，我不仅学到了丰富的专业知识，也学到了终身受用的学习知识和积极活态度，通过对课程的学习和与相关专业老师的沟通，使我深深感到机会难得，受益匪浅。母校严谨的风气和老师的广博丰富的知识令我敬佩。各位老师的悉心授课指导，为我今后的学习和工作带下了坚实的基础。此时此刻，我要感谢农机系的全体老师四年来对我的指导和帮助，他们广博精湛的学识，严谨的治学态度使我得到的不仅是知识，还有他们对知识孜孜不倦的追求精神及做人的品质，这将是我终身受益，尤其是对弋晓康老师，李宜峰老师，马少辉老师，范修文老师，安静老师，肖爱玲老师表示由衷的感谢，他们帮我开启了机械知识的大门，并且他们学术上精益求精、一丝不苟的的精神和工作上严谨求实的作风，以及忘我的学习态度给我留下了深刻的印象。最后再次感谢母校和各位老师对我耐心的培养和帮助。参考文献1梁鸿.中国红枣及红枣产业的发展现状、存在问题和对策的研究D.陕西师范大学,2006.2李忠新,杨军,杨莉玲,杨忠强,刘奎,刘佳,沈晓贺. 南疆特色林果加工的现状及趋势J.新疆农业科学,2010,11:2177-2183. 3过利敏,张谦,邹淑萍,马燕,孟伊娜.新疆红枣的太阳能干燥工艺研究初探J.新疆农业科学,2011,03:458-462. 4漆联全.新疆红枣产业的现状、要求及其发展趋势J.新疆农业科学,2010,S2:8-12. 5杨春晖,李兴,王刚,吴文福.红枣干燥技术的现状及发展趋势J.农业机械,2011,20:174-176. 6刘坤,鲁周民,包蓉,赵佳奇,焦文月.红枣薄层干燥数学模型研究J.食品科学,2011,15:80-83. 7梁秀春,张如怀,付建华.红枣烘干工艺及设备J.山西机械,1997,01:31-33.8红枣烘干技术N.河北科技报,2004-10-12004.9刘鸿文.材料力学M.北京:高等教育出版社,1979.10多孔介质中的对流传热传质M.西安交通大学学报,1994(5).11郑洽铎.流体力学M.北京:机械工业出版社,1984.12粒状物料干燥过程中的传热传质分析M.北京科技大学学报,1998(5).