畢業(yè)設(shè)計(jì)--全液相cqc50-600物理滅菌機(jī)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p><b>　　1. 緒論1</b></p><p>　　1.1超高壓食品處理技術(shù)的發(fā)展歷程1</p>

2、<p>　　1.2超高壓食品處理技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3超高壓食品處理技術(shù)的原理3</p><p>　　1.4超高壓食品處理技術(shù)在食品工業(yè)的應(yīng)用前景4</p><p>　　1.5超高壓食品處理技術(shù)投入生產(chǎn)應(yīng)用的關(guān)鍵4</p><p>　　1.6超高壓食品處理技術(shù)目前需要解決的問(wèn)題5</p&

3、gt;<p>　　2. 總體方案設(shè)計(jì)6</p><p>　　2.1 制訂設(shè)備生產(chǎn)工藝8</p><p>　　2.2 進(jìn)料系統(tǒng)介紹13</p><p>　　2.3 出料系統(tǒng)介紹13</p><p>　　2.4 進(jìn)料系統(tǒng)的選型14</p><p>　　2.5 出料系統(tǒng)的選型15</p>

4、<p>　　2.6 移動(dòng)框的設(shè)計(jì)22</p><p>　　2.7 超高壓設(shè)備框架23</p><p>　　2.8 高壓容器23</p><p>　　3. 設(shè)計(jì)計(jì)算23</p><p>　　3.1 進(jìn)料系統(tǒng)23</p><p>　　3.2 出料系統(tǒng)27</p><p>　

5、　3.3 進(jìn)料系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì)35</p><p>　　3.4 超高壓設(shè)備框架的應(yīng)力分析36</p><p>　　3.5高壓容器的倉(cāng)體計(jì)算41</p><p>　　4. 典型結(jié)構(gòu)分析51</p><p>　　4.1 高壓源工作原理介紹51</p><p>　　4.2 高壓容器筒體介紹54</p>

6、<p><b>　　結(jié) 束 語(yǔ)56</b></p><p><b>　　致 謝57</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)58</b></p><p>　　全液相CQC50-600物理滅菌機(jī)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要<

7、/b></p><p>　　摘要：食品安全衛(wèi)生越來(lái)越受到重視，特別是非熱殺菌時(shí)代的到來(lái)，食品殺菌系統(tǒng)出現(xiàn)了一次新的革命。超高壓滅菌技術(shù)被譽(yù)為二十一世紀(jì)十大尖端技術(shù)之一，在很多領(lǐng)域都有著很大的應(yīng)用潛力。尤其在食品工業(yè)中采用高壓保存食品是一種很有前途的技術(shù)，因?yàn)樗谑称繁ｕr期的延長(zhǎng)、較低的營(yíng)養(yǎng)破壞及良好的口感特性等方面較傳統(tǒng)技術(shù)有很大改變，超高壓食品也開始步入人們?nèi)粘Ｉ钪?。本文介紹了超高壓食品滅菌技術(shù)的發(fā)展歷

8、史、應(yīng)用原理及所面臨的技術(shù)難題，同時(shí)也對(duì)超高壓食品滅菌技術(shù)和傳統(tǒng)熱殺菌從多方面進(jìn)行了比較。本設(shè)計(jì)是為了研制開發(fā)一種主要用于食品生產(chǎn)的非熱殺菌系統(tǒng)，詳細(xì)闡述了本設(shè)計(jì)產(chǎn)品進(jìn)料、出料系統(tǒng)設(shè)計(jì)，高壓容器的計(jì)算及高壓源的工作原理。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 食品安全/超高壓滅菌技術(shù)/高壓容器</p><p>　　Liquid CQC50-600 full physical</p>

9、<p>　　sterilization machine design</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　The Food Safety and Health and more attention, especially non-arrival of the era of heat sterilization, foo

10、d sterilization system has a new revolution. One of the ten cutting-edge technology known as high pressure sterilization technology the 21st century, in many areas have great potential applications. In particular, the us

11、e of high-pressure food preservation is a promising technology in the food industry, because it has changed dramatically in terms of the more traditional food preservation t</p><p>　　KEY WORDS Food Safety ，

12、high pressure sterilization technology，high pressure vessel</p><p><b>　　1. 緒論</b></p><p>　　隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)食品的質(zhì)量及安全性越來(lái)越重視，要求營(yíng)養(yǎng)、原汁原味、具有更長(zhǎng)的貨架期和新鮮的口味，防腐劑和其他化學(xué)添加劑盡可能少用，利用超高壓技術(shù)加工食品是一個(gè)物理過(guò)程，

13、它能順應(yīng)這一趨勢(shì)，被譽(yù)為“食品工業(yè)的一場(chǎng)革命”，引起了人們的高度重視。利用超高壓技術(shù)加工食品，有效地克服了傳統(tǒng)熱加工處理方法帶來(lái)的種種弊端，較好地保持了物料原有的營(yíng)養(yǎng)成分，而且加工后的食品口感適宜、色澤鮮艷、保質(zhì)期較長(zhǎng)，而且整個(gè)食品加工過(guò)程的能量消耗也較傳統(tǒng)的加工工藝有著很大程度地降低。因此，對(duì)作為“21世紀(jì)十大尖端科技”之一的超高壓技術(shù)的研究，有著重要的意義。</p><p>　　1.1超高壓食品處理技術(shù)的發(fā)展

14、歷程</p><p>　　超高壓技術(shù)的出現(xiàn)已經(jīng)有近100年的歷史。在很早很早以前，歐美國(guó)家的一些沉船打撈業(yè)者在打撈海底沉船的時(shí)候，偶然發(fā)現(xiàn)沉船中的咸肉等食品竟然仍保持當(dāng)時(shí)的新鮮度，這種現(xiàn)象的原因與超高壓食品加工技術(shù)在理論上有很多相似之處。在1895年，Royer率先進(jìn)行了超高壓處理殺死細(xì)菌的研究；到1899年美國(guó)化學(xué)家Bert Hire發(fā)現(xiàn)牛奶、果蔬和飲料中的微生物對(duì)壓力十分敏感，并證明經(jīng)過(guò)450MPa的高壓處理

15、能延長(zhǎng)牛奶的貨架期，并通過(guò)大量的研究工作證明高壓對(duì)多種食品和飲料的滅菌效果[1]。1914年，美國(guó)物理學(xué)家P.W.Briagman提出了靜水壓下蛋白質(zhì)變性、凝固的報(bào)告。他指出：白蛋白在500MPa作用下會(huì)凝固，在700MPa作用下會(huì)變成硬的凝膠狀態(tài) [2]。1924年，Cruss提出高壓可以用于商業(yè)上果汁的加工[3]。但在以后的幾十年中．由于技術(shù)上的困難，以及商業(yè)上的市場(chǎng)需求還不是很強(qiáng)烈，當(dāng)時(shí)的研究?jī)H限于高壓對(duì)酶和蛋白質(zhì)作用效果的理論研

16、究，隨著工業(yè)的發(fā)展和技術(shù)的提高，到八十年代初，這方面的研究又重新興起。1986年，日本京都大學(xué)林力丸教授倡導(dǎo)在食品方面采用非熱高壓(100--1000MPa)的加工方法，</p><p>　　我國(guó)學(xué)者也注意到國(guó)外超高壓技術(shù)的發(fā)展并開展了食品 高壓技術(shù)的研究。2003年“超高壓低溫密集恩工藝和設(shè)備”被列入國(guó)家863計(jì)劃[5]。</p><p>　　1.2超高壓食品處理技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀&l

17、t;/p><p>　　自1986年日本的林力丸教授發(fā)表高壓食品研究報(bào)告短短十年，超高壓食品的開發(fā)已經(jīng)被發(fā)達(dá)國(guó)家重視。日本在超高壓食品處理方面處于國(guó)際領(lǐng)先地位。1989年，日本農(nóng)林省組成21個(gè)財(cái)團(tuán)進(jìn)行商業(yè)化技術(shù)開發(fā)，并于1991年4月推出了7種經(jīng)超高壓處理果醬，廣泛的受到消費(fèi)者的歡迎，但由于產(chǎn)品中殘留的活性酶和溶解氧的影響，產(chǎn)品的色澤受到了一定程度的影響。1991年底，日本又推出了超高壓處理的果汁調(diào)味劑，該產(chǎn)品保持了果

18、汁的天然風(fēng)味，并能長(zhǎng)期保質(zhì)儲(chǔ)藏，vc及可溶性固溶物、氨基酸、溶存蛋白質(zhì)與鮮果汁基本無(wú)差別。到1995年日本的超高壓食品處理技術(shù)已經(jīng)對(duì)乳制品、雞蛋、水產(chǎn)品、高粘性食品進(jìn)行了廣泛的應(yīng)用研究，如可以通過(guò)高壓殺菌技術(shù)殺滅對(duì)雞蛋和畜肉產(chǎn)品有重要影響的冰核酸等，并取得了良好的應(yīng)用前景[6]。目前，日本大洋漁業(yè)公司研究所，采用超高壓技術(shù)生產(chǎn)魚糕，處理后的口感、風(fēng)味均十分理想，彈性比原產(chǎn)品還高出50％．日本學(xué)者試驗(yàn)表明：貝類食品經(jīng)過(guò)高壓處理、貯存是完全

19、可行的[7]。</p><p>　　法國(guó)技術(shù)研究部也正致力于高壓食品加工的研究，組成10個(gè)研究所進(jìn)行高壓結(jié)合溫度對(duì)微生物、酶、蛋白質(zhì)感觀特性影響的研究。并聯(lián)合三家大食品企業(yè)(Bon--Grain．BSN．Pemcxt---Richard)對(duì)高壓處理食品選擇最佳工藝條件(如溫度、壓力、時(shí)間)的研究。1993年底法國(guó)生產(chǎn)出高壓殺菌鵝肝小面餅，并已面向市場(chǎng)．目前，法國(guó)的研究人員用200MPa壓力對(duì)牛腿肉進(jìn)行加工試驗(yàn)，制

20、成牛排，味道和滅菌效果理想，并已開始半工業(yè)試制。</p><p>　　美國(guó)已將超高壓食品開發(fā)列為21世紀(jì)食品加工、包裝的主要研究項(xiàng)目，并己進(jìn)行小規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。美國(guó)FMC公司，英國(guó)凱氏食品飲料公司(Cam洳Food Ding)開始建立商業(yè)化的高壓殺菌食品的工藝。</p><p>　　近年來(lái)高壓食品技術(shù)已引起我國(guó)食品界和眾多科研院所的關(guān)注，兵器工業(yè)52研究所、杭州商學(xué)院、華南理工大學(xué)等單位先

21、后成立課題組從事這方面的研究[8]，并在試驗(yàn)室階段取得一定成績(jī)，發(fā)表了一些有價(jià)值的論文。五二研究所從事超高壓技術(shù)研究30多年，在超高壓厚壁圓筒的材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、自緊技術(shù)、疲勞壽命的預(yù)測(cè)與設(shè)計(jì)、密封技術(shù)等研究與開發(fā)方面取得了很多成果，在超高壓技術(shù)方面獲得了豐富的理論、設(shè)計(jì)、加工制造的經(jīng)驗(yàn)[9]~[13]，并在軍工中得到了大量的推廣應(yīng)用。1993年，五二研究所利用軍轉(zhuǎn)民的超高壓技術(shù)，率先從事超高壓食品加工技術(shù)的研究，先后對(duì)各種蔬菜、水果、肉

22、類、蛋類、海產(chǎn)品、大米、果汁、粉條等進(jìn)行了大量的超高壓加工研究，對(duì)加壓壓力、時(shí)間及包裝袋等進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，取得了很多滅菌、保鮮加工工藝的參數(shù)，獲得了超高壓食品加工設(shè)備的中國(guó)專利。目前，可以設(shè)計(jì)制造l升到100升的各類超高壓食品加工設(shè)備。但是我國(guó)高壓食品尚未面世，因此加快高壓食品加工技術(shù)研究，對(duì)我國(guó)參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)具有重要意義。</p><p>　　1.3超高壓食品處理技術(shù)的原理</p><p&g

23、t;　　根據(jù)Le Chatelier定律，外部高壓會(huì)使受壓系統(tǒng)的體積減小（即△V=產(chǎn)物的體積-反應(yīng)物的體積），反之也成立。因此食品的加壓處理會(huì)使食品成分中發(fā)生的理化反應(yīng)向著最大壓縮狀態(tài)的方向進(jìn)行，反應(yīng)速度常數(shù)k的增加或減小則取決于反應(yīng)的“活性體積”（△V*=反應(yīng)復(fù)合物體積-反應(yīng)物體積）是正還是負(fù)。以水為例，當(dāng)水溶液被壓縮時(shí)，壓縮能量E=2/5>p>c>V0(其中p為外部壓力 c為溶液的壓縮常數(shù) V0為體積的初試值)。在

24、壓力為400Mpa下 1升水的壓縮能量為19. 2KJ 這與一升水從20℃升至25℃時(shí)所吸收的20.9KJ的熱量大致相當(dāng)。 再根據(jù)帕斯卡定律外加在液體上的壓力可以在瞬時(shí)以同樣的大小傳遞到系統(tǒng)的各個(gè)部分 故而如果對(duì)液體在外部施以高壓的話 將會(huì)改變液態(tài)物質(zhì)的某些物理性質(zhì)。 仍舊以水為例，對(duì)其在外部施壓，當(dāng)壓力達(dá)到200Mpa時(shí)，水的冰點(diǎn)將降至-20℃；把室溫下的水加壓至100Mpa，將會(huì)使其體積減少19% ；30℃的水經(jīng)快速加壓至400Mp

25、a時(shí)將會(huì)產(chǎn)生約12C的溫升。</p><p>　　同樣，食品的高壓處理過(guò)程中，高壓也會(huì)改變食品中某些生物高分子物質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，使生物材料發(fā)生某些不可逆的變化。研究發(fā)現(xiàn)，食品在液體中，加壓100~1000Mpa，并保持一定的作用時(shí)間之后食品中的酶、 蛋白質(zhì)、淀粉等生物高分子物質(zhì)將分別失活、 變性和糊化，對(duì)食品達(dá)到了殺死其中細(xì)菌等微生物的滅菌目的。上升過(guò)程是一個(gè)純物理過(guò)程，它與傳統(tǒng)的食品加熱處理工藝機(jī)理完全不同。 當(dāng)

26、食品物料在液體介質(zhì)中體積被壓縮之后，形成高分子物質(zhì)立體結(jié)構(gòu)的氫鍵、 離子鍵和疏水鍵等非共價(jià)鍵即發(fā)生變化，結(jié)果導(dǎo)致蛋白質(zhì)、淀粉等發(fā)生變性酶失去活性，細(xì)菌等微生物被殺死。 但在此過(guò)程中，高壓對(duì)形成蛋白質(zhì)等高分子物質(zhì)以及維生素、色素和風(fēng)味物質(zhì)等低分子物質(zhì)的共價(jià)鍵無(wú)任何影響，故此高壓食品很好地保持了原有的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、色澤和天然風(fēng)味，這一特點(diǎn)正好迎合了現(xiàn)代人類返樸歸真、 崇尚自然、 追求天然低加工食品的消費(fèi)心理。</p><p&

27、gt;　　1.4超高壓食品處理技術(shù)在食品工業(yè)的應(yīng)用前景</p><p>　　超高壓食品保持原有食品的風(fēng)味、味道、營(yíng)養(yǎng)狀況，為人類提供即保持自然風(fēng)味、感官特性又耐儲(chǔ)藏的食品，具有廣泛的應(yīng)用前景。首先。根據(jù)超高壓技術(shù)對(duì)食品的影響，如高壓可以改變脂類的塑性，沸點(diǎn)等，可以生產(chǎn)出不同口感和感官特征的食品，如巧克力、冰淇淋等。利用高壓對(duì)淀粉的作用，可以進(jìn)行大米和豆類食品的軟化加工，為快熟大米和豆類提供了一個(gè)可行的加工手段。另

28、外，用超高壓食品加工技術(shù)生產(chǎn)的保健食品比熱加工處理的保健食品營(yíng)養(yǎng)成分提高30％，對(duì)于有中國(guó)特色的中藥材、綠茶、保健食品以及其他價(jià)值高、對(duì)熱敏感較高的食品，采用高壓處理將會(huì)保留其原有的營(yíng)養(yǎng)成分，不會(huì)對(duì)其療效和風(fēng)味產(chǎn)生影響。超高壓低溫消毒和滅菌作用，可以延長(zhǎng)雞蛋、鮮肉、鮮魚的保存期，不會(huì)有加熱法帶來(lái)的變色、變味、以及冷藏冷凍法引起的食物組織細(xì)胞的破壞。利用超高壓解凍技術(shù)可以保持鮮肉的風(fēng)味和重量，降低肉汁液的丟失。根據(jù)高壓冰點(diǎn)下降原理和壓力傳

29、遞可瞬間完成原理，進(jìn)行高壓速凍和不凍冷藏，可以為高水分食品(如水果、蔬菜、豆腐等)的速凍冷藏開創(chuàng)新的途徑。超高壓食品加工技術(shù)為食品的開發(fā)開辟了可行的加工手段，滿足人類對(duì)食品提出的自然、營(yíng)養(yǎng)、安全、方便的要求。此外，高壓還</p><p>　　1.5超高壓食品處理技術(shù)投入生產(chǎn)應(yīng)用的關(guān)鍵</p><p>　　超高壓食品加工技術(shù)的關(guān)鍵是超高壓食品加工裝置。國(guó)內(nèi)外食品加工裝置．通常是由高壓容器和加

30、減壓系統(tǒng)組成。高壓容器承受壓力高，循環(huán)載荷次數(shù)高，對(duì)簡(jiǎn)體材料的力學(xué)性能與疲勞強(qiáng)度要求很高。目前高壓容器多為圓筒型。容器所用材料是高強(qiáng)度鋼，加工工藝較為復(fù)雜。這些都使得高壓食品加工裝置制造難度較大，價(jià)格昂貴。密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)又是高壓設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，目前，日本三菱重工、三本水壓等廠都有自己的專利技術(shù)用于高壓容器頂、底蓋、高壓活塞等的密封，其基本結(jié)構(gòu)都是采用楔型環(huán)、“0”型環(huán)等組合成自緊式密封。超高壓設(shè)備的壓力來(lái)自于高壓泵，輸出壓力一般在400--

31、700MPa，經(jīng)高壓閥來(lái)完成保壓，處理結(jié)束后，開啟高壓閥實(shí)行減壓。</p><p>　　目前，高壓裝置的結(jié)構(gòu)有兩類。一類是倍壓式(內(nèi)部加壓法)，一類是單腔式(外部加壓法)，倍壓式本體結(jié)構(gòu)大，但不需高壓泵和高壓配管，整體性好，適用于高壓力的小型試驗(yàn)裝置。單腔式本體結(jié)構(gòu)小，高壓容積利用率高，相對(duì)造價(jià)低，保壓性好，高壓容器為靜密封，適合于大中型生產(chǎn)裝置。</p><p>　　總之，超高壓食品加工

32、裝置制造難度較大，價(jià)格昂貴是制約高壓食品產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵，而提高高壓裝置的利用率和生產(chǎn)效率也是降低高壓食品成本的關(guān)鍵。實(shí)驗(yàn)室用的高壓設(shè)備約為10萬(wàn)美元左右，有的甚至售近100萬(wàn)美元，容積很小，更大容量的設(shè)備造價(jià)更高。目前，日本神戶特鋼廠已生產(chǎn)出具有撓性內(nèi)筒高壓裝置。三菱重工生產(chǎn)的可伸縮風(fēng)箱室高壓裝置，大大提高了生產(chǎn)效率．降低了成本。我國(guó)高壓食品裝置設(shè)計(jì)尚無(wú)完善的標(biāo)準(zhǔn)，這給高壓食品裝置的設(shè)計(jì)帶來(lái)了一定難度。但是，我們應(yīng)本著結(jié)合本國(guó)實(shí)際情況，設(shè)

33、汁經(jīng)濟(jì)的、輕便的高壓裝置，提高高壓裝置的利用率和生產(chǎn)效率。盡早實(shí)現(xiàn)高壓裝置的“定型化，標(biāo)準(zhǔn)化，產(chǎn)業(yè)化”。這樣，優(yōu)良價(jià)廉的高壓食品將走進(jìn)千家萬(wàn)戶。</p><p>　　1.6超高壓食品處理技術(shù)目前需要解決的問(wèn)題</p><p>　　在眾多食品加工和貯存的方法中，食品超高壓處理技術(shù)是一項(xiàng)很有發(fā)展前景的食品加工新方法，但由于其產(chǎn)生、發(fā)展時(shí)間較短，因此需要進(jìn)行更加深入而廣泛的研究，目前急需解決下列

34、問(wèn)題：</p><p>　　1.6.1 包裝材料的制約問(wèn)題</p><p>　　食品的加工，首先要求先包裝后處理，由于超高壓食品處理工藝的特殊性，要求包裝材料具有：加壓可變形，壓力解除后可復(fù)原，熱融性和透氣性低，符合條件的包裝材料只有塑料、鋁箔，制約了傳統(tǒng)包裝材料。</p><p>　　1.6.2無(wú)法減輕農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥的殘留問(wèn)題</p><p>

35、　　食品原料中農(nóng)藥的殘留量是食品質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)，超高壓處理技術(shù)在加工工藝中無(wú)法減輕農(nóng)藥的殘留。因此這種加工方法對(duì)原料的要求嚴(yán)格(要求使用不殘留農(nóng)藥的農(nóng)產(chǎn)品)。</p><p>　　1.6.3超高壓食品處理設(shè)備</p><p>　　如前所述，超高壓加工裝置制造難度大，價(jià)格昂貴，制約了超高壓食品的產(chǎn)業(yè)化．另外由于反復(fù)加壓，高壓密封體容易損壞，加壓容器易發(fā)生損傷。因此，研究如何提高高壓裝置的利用

36、率和生產(chǎn)率是擺在當(dāng)前高壓食品研究人員面前的主要問(wèn)題。</p><p>　　1.6.4加壓同加熱同時(shí)作用的研究</p><p>　　加壓同加熱相處理相結(jié)合，可以在短時(shí)較低壓力下殺菌，研究加壓結(jié)合加熱處理所需的溫度和壓力工藝。可以達(dá)到在較低壓力下高壓處理食品的效果，這是食品高壓研究需進(jìn)一步研究的問(wèn)題。</p><p><b>　　2. 總體方案設(shè)計(jì)</b

37、></p><p>　　為了突破國(guó)外某些大國(guó)對(duì)我國(guó)技術(shù)的封鎖，提升我國(guó)在該技術(shù)領(lǐng)域的地位，實(shí)現(xiàn)我國(guó)未來(lái)食品行業(yè)的進(jìn)步，創(chuàng)建美好幸福生活為契機(jī)；在我國(guó)前面幾代科研人員的研究與國(guó)家制造加工業(yè)技術(shù)設(shè)備的更新?lián)Q代，為超高壓設(shè)備設(shè)計(jì)、加工制造奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。以上，是本次設(shè)計(jì)的主要目的。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，將展現(xiàn)近期即將加工制造超高壓設(shè)備的實(shí)物三維圖，并通過(guò)一些參數(shù)的計(jì)算校核，驗(yàn)證本次設(shè)計(jì)的可行性、準(zhǔn)確性及合理性。<

38、/p><p>　　本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容是600MPa /50L超高壓設(shè)備系列技術(shù)，解決包括超高壓裝備快開式雙堵頭密封技術(shù)、低壓系統(tǒng)與高壓系統(tǒng)流量匹配技術(shù)；新型增壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、超高壓框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、超高壓控溫與傳壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)、超高壓裝備生產(chǎn)、制造、組裝工藝等難題。我主要參與設(shè)計(jì)了進(jìn)料、出料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算，高壓倉(cāng)材料選擇及受力分析計(jì)算，高壓源的測(cè)繪繪制及工作原理介紹。</p><p>　　該超壓設(shè)備的相關(guān)技

39、術(shù)參數(shù)如下：</p><p>　?。?）壓力介質(zhì)： 純水；</p><p>　?。?）介質(zhì)溫度： 5-35℃； </p><p>　　（3）高壓倉(cāng)最大工作壓力：600 MPa； </p><p>　?。?）介質(zhì)過(guò)濾的過(guò)濾等級(jí)： 10 µm；</p><p>　?。?）交換載料筐：小于2min；</

40、p><p>　?。?）升壓時(shí)間： 4min；</p><p>　?。?）高壓倉(cāng)形式：鋼絲纏繞；</p><p>　　卸壓時(shí)間：≤1 min；</p><p>　　（9）控制方式：程序控制。</p><p>　　（10）工作缸有效直徑：Φ300mm</p><p>　?。?1）工作缸有效高度：1500

41、mm</p><p>　?。?2）卸壓方式：自動(dòng)卸壓</p><p>　?。?3）裝料方式：臥式</p><p>　?。?4）溫控方式：雙溫</p><p>　　2.1 制訂設(shè)備生產(chǎn)工藝</p><p><b>　　主機(jī)裝配工藝流程</b></p><p><b>

42、;　　圖2.1</b></p><p><b>　　控制系統(tǒng)裝配工藝</b></p><p><b>　　圖2.2</b></p><p><b>　　高壓源裝配工藝</b></p><p><b>　　圖2.3</b></p>

43、<p><b>　　主倉(cāng)生產(chǎn)工藝</b></p><p><b>　　圖2.4</b></p><p><b>　　主機(jī)框架生產(chǎn)工藝</b></p><p><b>　　圖2.5</b></p><p>　　2.2 進(jìn)料系統(tǒng)介紹</p>

44、;<p>　　2.2.1 進(jìn)料系統(tǒng)的作用</p><p>　　進(jìn)料系統(tǒng)是超高壓食品加工系統(tǒng)中不可缺少的，對(duì)進(jìn)料系統(tǒng)進(jìn)行專門的分析和設(shè)計(jì)，對(duì)超高壓食品市場(chǎng)化、商品化有著很重要的意義。食品加工的高效率生產(chǎn)是建立在設(shè)備自動(dòng)化的基礎(chǔ)之上，合理制定其輔助系統(tǒng)對(duì)整體效率的提升，有著不可忽視的作用。</p><p>　　進(jìn)料系統(tǒng)作為超高壓系統(tǒng)的一部分，主要是實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化或自動(dòng)化送料作業(yè)，一

45、方面是降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，另一方面是提高設(shè)備的利用率，在可控制范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)超高壓食品的量產(chǎn)，降低成本。其具體功能，就是能夠自動(dòng)或半自動(dòng)推出高壓缸已加工處理過(guò)的產(chǎn)品，推入待加工產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)高效率的流水線加工。該系統(tǒng)，在工作中主要把移動(dòng)框送到高壓容器內(nèi)，同時(shí)推出內(nèi)部已完成加工的食品進(jìn)入下一步工序。</p><p>　　2.2.2 進(jìn)料系統(tǒng)的工作環(huán)境</p><p>　　由于超高壓處理食品的工作介質(zhì)

46、為水，所以進(jìn)料系統(tǒng)工作的環(huán)境必須考慮到水對(duì)進(jìn)料系統(tǒng)的影響；由于待加工產(chǎn)品是食品，必須保證設(shè)備本身在一定溫度范圍內(nèi)及工作環(huán)境中不會(huì)直接或間接對(duì)待加工產(chǎn)品造成污染，同時(shí)環(huán)境衛(wèi)生應(yīng)該達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)?？偟膩?lái)說(shuō)就是進(jìn)料系統(tǒng)設(shè)備材料的選用必須兼顧到食品安全，反之，我們通過(guò)其工作環(huán)境及待加工產(chǎn)品性質(zhì)，來(lái)作為設(shè)計(jì)進(jìn)料系統(tǒng)時(shí)參照的標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　2.3 出料系統(tǒng)介紹</p><p>　　2.3 .

47、1 出料系統(tǒng)的作用</p><p>　　出料系統(tǒng)也是超高壓食品加工系統(tǒng)中不可缺少的，出料系統(tǒng)作為超高壓系統(tǒng)的一部分，主要是實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化或自動(dòng)化送料作業(yè)，一方面是降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，另一方面是提高設(shè)備的利用率，在可控制范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)超高壓食品的量產(chǎn)，降低成本。其具體功能，就是能夠自動(dòng)或半自動(dòng)推出高壓缸已加工處理過(guò)的產(chǎn)品，推入待加工產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)高效率的流水線加工。該系統(tǒng)，在工作中主要把移動(dòng)框送到限定位置，通過(guò)擺動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)

48、移動(dòng)框加工食品的自動(dòng)下落，進(jìn)入下一個(gè)加工過(guò)程。</p><p>　　2.3.2 出料系統(tǒng)的工作環(huán)境</p><p>　　由于超高壓處理食品的工作介質(zhì)為水，所以出料系統(tǒng)工作的環(huán)境也必須考慮到水對(duì)進(jìn)料系統(tǒng)的影響（主要因水造成的腐蝕）；由于待加工產(chǎn)品是食品，必須保證設(shè)備本身在一定溫度范圍內(nèi)及工作環(huán)境中不會(huì)直接或間接對(duì)待加工產(chǎn)品造成污染，同時(shí)環(huán)境衛(wèi)生應(yīng)該達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)?？偟膩?lái)說(shuō)就是出料系統(tǒng)設(shè)備材料的

49、選用必須兼顧到食品安全，反之，我們通過(guò)其工作環(huán)境及待加工產(chǎn)品性質(zhì)，來(lái)作為設(shè)計(jì)出料系統(tǒng)時(shí)參照的標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　2.4 進(jìn)料系統(tǒng)的選型</p><p>　　2.4.1 控制系統(tǒng)的選用</p><p>　　控制系統(tǒng)選用PLC控制系統(tǒng)。因?yàn)槠淇煽啃愿摺⑼ㄓ眯詮?qiáng)、設(shè)計(jì)施工周期短、調(diào)試修改方便，而且體積小、功耗低、使用維護(hù)方便。只是在很小的系統(tǒng)中，考慮到經(jīng)濟(jì)因素，不

50、宜使用。</p><p>　　2.4.2 導(dǎo)軌副的選用</p><p>　　由于所承載載荷不大，在此我們選用圓柱形直線導(dǎo)軌。而且，這種導(dǎo)軌，具有很多優(yōu)點(diǎn)，如：防銹蝕性、組裝容易、互換容易、低成本化等，同時(shí)滿足工作環(huán)境對(duì)其要求。</p><p>　　2.4.3 鏈輪的選用</p><p>　　由于所承受載荷變化不大，且不要求急速轉(zhuǎn)向等多種因素，

51、在此選用鏈輪傳動(dòng)。鏈輪傳動(dòng)沒(méi)有彈性滑動(dòng)，需要的張緊力小，可以減少軸承的摩擦損失，同時(shí)鏈輪傳動(dòng)能夠在軸心較遠(yuǎn)的情況下傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，且作用在軸和軸承上的力較小。同時(shí)，也符合工作環(huán)境的要求，耐腐蝕且有較長(zhǎng)的使用壽命。</p><p>　　2.4.4 電動(dòng)機(jī)的選用</p><p>　　由于系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程要求平穩(wěn)，且要求有較小的沖擊，故在選擇電機(jī)時(shí)，選用變頻電機(jī)，實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)。目前，該電機(jī)多與減速機(jī)配

52、套減速使用，以方便生產(chǎn)、生活的需要。</p><p>　　2.4.5 檢測(cè)裝置的選用</p><p>　　檢測(cè)裝置選用光電式傳感器，因?yàn)楣怆妭鞲衅骶哂蓄l譜寬、不易受電磁干擾的影響、非接觸測(cè)量、高精度、高分辨力、高可靠性、反應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　2.5 出料系統(tǒng)的選型</p><p>　　2.5.1 氣缸的選用</p>

53、<p>　　液壓缸工作穩(wěn)定，輸出力的范圍大，氣缸工作有沖擊，輸出力的范圍較小；但是液壓缸存在漏油原因，不符合食品安全、環(huán)保要求。而氣缸工作來(lái)源為氣體，基本無(wú)污染，符合食品安全、環(huán)保的要求。同時(shí)，工作中所需工作的工作動(dòng)力，氣缸與液壓缸均能滿足其生產(chǎn)要求，但是氣缸的成本比液壓缸要少很多。故從食品安全、環(huán)保，經(jīng)濟(jì)成本等方面綜合考慮，選用氣缸作為該出料系統(tǒng)的動(dòng)力源。</p><p>　　2.5.2 氣缸的安裝

54、方式</p><p>　　氣缸的安裝固定方式大體分為兩種：（1）固定式氣缸（2）軸銷式氣缸。</p><p>　　該出料系統(tǒng)中，氣缸作為擺動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力輸出部分，在工作中要求轉(zhuǎn)動(dòng)，以消除工作中產(chǎn)生的附加力矩對(duì)該系統(tǒng)的影響，從而保證其正常的工作。因此，采用第（2）種軸銷式氣缸，以下是氣缸安裝定位示意表格3.1。</p><p>　　根據(jù)該表格，我自己根據(jù)出料系統(tǒng)的參數(shù)等

55、采用氣缸尾部軸銷MT4式，頭部通過(guò)鉸鏈固定。其三維圖如下圖3.1。</p><p>　　2.5.3 氣缸安裝件的選用</p><p>　　根據(jù)《Festo圓形氣缸手冊(cè)》[14]安裝附件規(guī)格可知，氣缸驅(qū)動(dòng)單元的安裝元件為：耳軸安裝件（包括與其配合使用的附件）、雙耳環(huán)支座、關(guān)節(jié)軸承等。其選用規(guī)格如下圖所示圖3.2。</p><p><b>　　a、耳軸安裝件&

56、lt;/b></p><p><b>　　b、安裝附件</b></p><p><b>　　c、雙耳環(huán)支座</b></p><p>　　d、活塞桿附件--關(guān)節(jié)軸承</p><p>　　2.5.4 傳動(dòng)帶系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　出料系統(tǒng)中設(shè)計(jì)該傳送帶，是為了當(dāng)最后

57、一個(gè)載物框從高壓艙內(nèi)出來(lái)后，能夠到達(dá)擺動(dòng)系統(tǒng)的限定位置，從而實(shí)現(xiàn)后續(xù)的操作，達(dá)到生產(chǎn)的要求。</p><p>　　傳送帶一般按有無(wú)牽引件來(lái)進(jìn)行分類。 　　</p><p>　　具有牽引件的傳送帶一般包括牽引件、承載構(gòu)件、驅(qū)動(dòng)裝置、張緊裝置、改向裝置和支承件等。牽引件用以傳遞牽引力，可采用輸送帶、牽引鏈或鋼絲繩；承載構(gòu)件用以承放物料，有料斗、托架或吊具等；驅(qū)動(dòng)裝置給輸送機(jī)以動(dòng)力，一般由電動(dòng)機(jī)

58、、減速器和制動(dòng)器(停止器)等組成；張緊裝置一般有螺桿式和重錘式兩種，可使?fàn)恳３忠欢ǖ膹埩痛苟龋员ＷC傳送帶正常運(yùn)轉(zhuǎn)；支承件用以承托牽引件或承載構(gòu)件，可采用托輥、滾輪等。 　　</p><p>　　具有牽引件的傳送帶設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：被運(yùn)送物料裝在與牽引件連結(jié)在一起的承載構(gòu)件內(nèi)，或直接裝在牽引件(如輸送帶)上，牽引件繞過(guò)各滾筒或鏈輪首尾相連，形成包括運(yùn)送物料的有載分支和不運(yùn)送物料的無(wú)載分支的閉合環(huán)路，利用牽引

59、件的連續(xù)運(yùn)動(dòng)輸送物料。 　　　　</p><p>　　沒(méi)有牽引件的傳送帶設(shè)備的結(jié)構(gòu)組成各不相同，用來(lái)輸送物料的工作構(gòu)件亦不相同。它們的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：利用工作構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)，或利用介質(zhì)在管道中的流動(dòng)使物料向前輸送。例如，輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)的工作構(gòu)件為一系列輥?zhàn)樱佔(zhàn)幼餍D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以輸送物料；螺旋輸送機(jī)的工作構(gòu)件為螺旋，螺旋在料槽中作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以沿料槽推送物料；振動(dòng)輸送機(jī)的工作構(gòu)件為料槽，料槽作往復(fù)運(yùn)動(dòng)以輸送置于其中的物料

60、等。</p><p>　　根據(jù)傳送帶的工作原理，考慮出料系統(tǒng)的工作環(huán)境，故設(shè)計(jì)如下傳送帶傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖圖3.3。</p><p>　　2.5.5 滾筒的選用</p><p>　　滾筒分為動(dòng)力滾筒與無(wú)動(dòng)力滾筒兩種，考慮到工作環(huán)境有水，使用動(dòng)力滾筒時(shí)需要采用防水措施，且價(jià)格較為昂貴。同時(shí)，動(dòng)力滾筒的規(guī)格很難與我設(shè)計(jì)的出料系統(tǒng)匹配，故我選擇無(wú)動(dòng)力滾筒[15]。該滾筒可根據(jù)自

61、己的需求加工制造，成本較低，且對(duì)工作環(huán)境無(wú)特別的要求。</p><p>　　滾筒的規(guī)格如下表3.2。</p><p>　　其載荷分布如下圖3.4。</p><p>　　2.5.6 減速電機(jī)選用</p><p>　　傳送帶系統(tǒng)動(dòng)力源采用電機(jī)+減速機(jī)+鏈輪的組裝方式。其中，減速機(jī)與電機(jī)可選用兩者的組裝體--減速電機(jī)，這樣解決了人工安裝中因?yàn)椴煌?/p>

62、人組裝中導(dǎo)致的電機(jī)與減速機(jī)不同心的問(wèn)題，縮短了整個(gè)出料系統(tǒng)裝配時(shí)間。同時(shí)，不用擔(dān)心電機(jī)與減速機(jī)之間的密封問(wèn)題。</p><p>　　2.5.7 檢測(cè)裝置的選用</p><p>　　檢測(cè)裝置選用光電式傳感器，因?yàn)楣怆妭鞲衅骶哂蓄l譜寬、不易受電磁干擾的影響、非接觸測(cè)量、高精度、高分辨力、高可靠性、反應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　2.6 移動(dòng)框的設(shè)計(jì)</p>

63、;<p>　　考慮到被加工產(chǎn)品的性質(zhì)和用途，移動(dòng)筐必須選用在工作環(huán)境和平時(shí)室溫下不會(huì)散發(fā)出有害物質(zhì)的材料制造。在這里我們選用食品行業(yè)常用的聚丙烯（PP）材料，其工藝成熟，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，安全可靠。工作中，由于擺動(dòng)裝置工作到限定位置后，要求移動(dòng)框中的東西可以依靠自重落下，故將移動(dòng)框設(shè)計(jì)成可拆卸的裝配體，如下圖3.4。</p><p><b>　　a、整體剖視圖</b></p>

64、;<p><b>　　b、局部視圖</b></p><p>　　2.7 超高壓設(shè)備框架</p><p>　　2.7.1材料參數(shù)：</p><p>　?。?）板層Q460：彈性模量2.06E+11 泊松比0.280 </p><p>　?。?）內(nèi)部半圓柱：彈性模量:2.13E11Pa泊松比：0.289

65、</p><p><b>　　2.8 高壓容器</b></p><p>　　承壓筒體（高壓容器）采用高強(qiáng)度雙層縮套結(jié)構(gòu)，用于承受設(shè)備內(nèi)壓產(chǎn)生的徑向力。塞體采用17-4PH不銹鋼精煉、鍛件制造；超高壓芯筒采用17-4PH不銹鋼精煉、鍛件制造，芯筒內(nèi)襯0Cr18Ni9不銹鋼保溫套，保溫套內(nèi)通熱水保溫，水溫可以自動(dòng)調(diào)節(jié)。</p><p><b&

66、gt;　　3. 設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p><b>　　3.1 進(jìn)料系統(tǒng)</b></p><p>　　3.1.1 部分部件的重量估算</p><p><b>　　移動(dòng)框的質(zhì)量：</b></p><p><b>　　m=3.203Kg</b></p>

67、<p><b>　　所裝物品的質(zhì)量：</b></p><p><b>　　m=50Kg</b></p><p><b>　　總質(zhì)量：</b></p><p>　　m=53.203 G=532.03N</p><p>　　3.1.2 推桿推力的計(jì)算&l

68、t;/p><p>　　通過(guò)網(wǎng)上查相關(guān)資料，取移動(dòng)框與增壓缸摩擦系數(shù)=0.33，故摩擦力的大?。?lt;/p><p>　　f=G=175.57N</p><p>　　3.1.3 鏈輪的計(jì)算與選型</p><p>　　取移動(dòng)框的運(yùn)行速度V=0.5m/s=30m/min</p><p>　　因動(dòng)、靜摩擦系數(shù)均為0.33，故f= f=

69、175.57N</p><p><b>　　鏈條傳遞的功率：</b></p><p>　　P=FV= fV=87.785W</p><p><b>　　取主、從鏈輪齒數(shù)：</b></p><p><b>　　Z=Z=16</b></p><p>　　計(jì)算

70、當(dāng)量單排鏈的計(jì)算功率P:</p><p>　　P=P （4.1）</p><p>　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本表9-6，工況系數(shù)K取1.1；</p><p>　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本圖9-13，主動(dòng)鏈輪齒數(shù)系數(shù)K取1.55；</p><p>　　傳動(dòng)鏈為雙排鏈，K=1.75，故P=0.08553Kw.&l

71、t;/p><p>　　確定鏈條型號(hào)和節(jié)距P:</p><p>　　取鏈條型號(hào)為08A，節(jié)距P=12.7mm;</p><p>　　鏈輪節(jié)圓直徑：d=65.1mm[17], 齒頂圓直徑：d=68mm;</p><p>　　根據(jù)鏈條速度V=0.5m/s, V=r*2nn==146.76r/min;</p><p>　　符合

72、《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本圖9-11[16],取值合適。</p><p>　　在設(shè)計(jì)過(guò)程中，因工作臺(tái)移動(dòng)可調(diào)，鏈節(jié)數(shù)可取偶數(shù)，避免過(guò)渡鏈節(jié)。</p><p>　　V取0.5m/s,按《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本圖9-14,鏈條潤(rùn)滑選擇定期人工潤(rùn)滑。</p><p>　　計(jì)算傳動(dòng)鏈作用在軸上的壓軸力F：</p><p>　　壓軸力F可近似取為：FK F

73、 （4.2）</p><p>　　該傳動(dòng)為水平傳動(dòng)，K取1.15，F(xiàn)為有效圓周力，且</p><p>　　F=1000=175.57N</p><p>　　故F=201.9055N</p><p>　　3.1.4 軸承的計(jì)算與選型</p><p><b>　　軸承徑向載荷：</b&

74、gt;</p><p>　　F=100.188N</p><p>　　初步計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P:</p><p>　　P= f（X F+Y F） (4.3)</p><p>　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本表13-6, f=1.0 ~1.2,取f=1.2。</p><p>　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本表

75、13-5,X=1,Y=0,則P=120.2256N。</p><p>　　根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本式（13-6）,求軸承應(yīng)有的基本額定動(dòng)載荷值</p><p>　　C=P （4.4）</p><p>　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本表13-3,推薦軸承預(yù)期計(jì)算壽命L=60000,故C=838.7N。</p><p&

76、gt;　　按照《機(jī)械零件手冊(cè)》選擇C= 14000N的6205軸承，此軸承的基本額定靜</p><p>　　C=7850 N,驗(yàn)算如下：</p><p>　　根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本式（13-5)</p><p>　　L=（）=4.6*10 h>60000h (4.5)</p><p>　　達(dá)到預(yù)期計(jì)算壽命，此時(shí)裝

77、載軸承處的軸頸d=25mm,滿足工作要求。</p><p>　　3.1.5 軸及聯(lián)軸器的計(jì)算與選型</p><p>　　軸上的功率：P=0.087785Kw</p><p>　　轉(zhuǎn) 速：n=146.76r/min</p><p>　　轉(zhuǎn) 矩：T=9550=5715.87N*mm</p><p>　　

78、求作用在鏈輪軸上的力</p><p>　　圓周力：F=175.57N 壓軸力：F=201.9055N</p><p>　　初步確定軸的最小直徑：</p><p>　　按《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本式（15-2）初步估算軸的最小直徑.選取軸的材料為3Cr13鋼，調(diào)制處理.根據(jù)課本表15-3，取A=100，于是的</p><p>　　d= A=8.4

79、3mm （4.6）</p><p>　　根據(jù)條件,軸選用軸徑d=30mm。</p><p>　　聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩T=KT,查《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本表14-1, K=1.5</p><p>　　則T=8.574N*m</p><p>　　按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩T 應(yīng)小于聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查《機(jī)械設(shè)計(jì)零件手冊(cè)》，選用JMI1

80、-20膜片聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為25N*m.半聯(lián)軸器的孔徑d =20mm,長(zhǎng)度L=164mm.半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度L =60mm.對(duì)應(yīng)單鏈輪寬度L=（1.25~2）D；即L=37.5~60mm</p><p><b>　　則雙鏈輪齒寬：</b></p><p>　　L=1.5L=60mm</p><p>　　平鍵用A平型[19]：分別為

81、b*h*l=8*7*30mm</p><p>　　b*h*l=6*6*50mm</p><p>　　同時(shí)，為了保證鏈輪與軸配合有良好的對(duì)中性,故選擇鏈輪輪轂與軸的配合為；同樣，滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處直徑尺寸公差為m6。</p><p>　　確定軸上圓角和倒角尺寸</p><p>　　參照《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本表15-2,取

82、軸端倒角為1*45,軸肩處的圓角為R1.</p><p><b>　　求軸上載荷：</b></p><p>　　水平面H 垂直面V</p><p>　　支反力F F= F=87.785N F= F=100.953N</p><p>　　彎 矩M M=8734.61N*mm

83、 M=10044.82N*mm</p><p>　　總彎矩 M==13311.34 N*mm</p><p>　　按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度</p><p>　　進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面強(qiáng)度高。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本式（15-5）及上述中的數(shù)據(jù)，以及軸的雙向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，取，軸上的計(jì)算應(yīng)力：</p

84、><p>　　==13.72Mpa （4.7）</p><p>　　根據(jù)前面選定軸的材料3Cr13鋼，調(diào)制處理，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本表15-1查的[]=75Mpa，因此<[],故安全。</p><p>　　3.1.6 電機(jī)的規(guī)格參數(shù)</p><p>　　聯(lián)軸器的效率：=99.375%</p><p>

85、;　　減速機(jī)的效率：=95%</p><p>　　則電機(jī)輸出軸的功率：P==92.99w</p><p>　　故電機(jī)選擇S37-Y80S-A減速機(jī)</p><p><b>　　3.2 出料系統(tǒng)</b></p><p>　　3.2.1 部分部件的重量估算</p><p><b>　　移動(dòng)框

86、的質(zhì)量:</b></p><p><b>　　m=1.84Kg</b></p><p><b>　　所裝物品的質(zhì)量：</b></p><p><b>　　m=25Kg</b></p><p><b>　　擺動(dòng)U形框的質(zhì)量:</b></p&

87、gt;<p>　　m3=31.50Kg</p><p>　　氣缸雙耳環(huán)支座 及其連接板的質(zhì)量:</p><p><b>　　m4=2.77Kg</b></p><p>　　總質(zhì)量： m5= m+ m+m3+ m4=61.11 Kg</p><p><b>　　G=611.1N

88、</b></p><p>　　3.2.2 氣缸的計(jì)算與選型</p><p>　　當(dāng)氣缸開始工作時(shí)，氣缸產(chǎn)生向上的有效分力最?。?lt;/p><p>　　Fymin=F2==305.55N (4.1)</p><p>　　根據(jù)《Festo氣缸選型手冊(cè)》查得，選用缸徑d=50mm的CRDSW-50不

89、銹鋼圓形氣缸，其規(guī)格參數(shù)表如下表4.1。</p><p>　　從表中可知：6bar時(shí)的理論作用力，回復(fù)行程： 990N</p><p>　　6bar時(shí)的理論作用力，進(jìn)程： 1178N</p><p>　　對(duì)移動(dòng)框剛開始工作時(shí)進(jìn)行受力分析簡(jiǎn)圖如下圖4.1。</p><p>　　F1y=F1sin26.94=533.70N</p>

90、<p>　　F1x= F1cos26.94=1050.17N</p><p>　　其中有效分力F1y> Fymin=305.55N,故該氣缸滿足生產(chǎn)的動(dòng)力需求。</p><p>　　3.2.3 軸承的校核</p><p>　　該擺動(dòng)裝置為低速擺動(dòng)系統(tǒng)，根據(jù)擺動(dòng)框的作用位置分析可知。力F2的作用分解到每個(gè)軸承上力的大?。?lt;/p>&l

91、t;p>　　F3=F4==152.775N</p><p>　　根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本可知，該擺動(dòng)裝置中的軸承尺寸應(yīng)根據(jù)軸承的靜強(qiáng)度來(lái)選擇。分析可知，軸承上作用的徑向載荷和軸向載荷，應(yīng)折合成一個(gè)當(dāng)量靜載荷，</p><p>　　即=+ （4.1）</p><p>　　因工作中軸向載荷很小，基本可以忽略，則</p>&

92、lt;p><b>　　=1， =0</b></p><p><b>　　==</b></p><p>　　按軸承靜載能力選軸承的公式為</p><p>　　≥ (4.2)</p><p>　　根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本表13-8，取1.3，則有</

93、p><p>　　≥=1.3=198.6075N</p><p>　　該裝置中軸承選用規(guī)格型號(hào)為6204深溝球軸承[18]，其基本額定動(dòng)載荷=6.65KN，滿足工作要求。</p><p>　　3.2.4 傳送帶系統(tǒng)的計(jì)算</p><p>　　工作中傳送帶的速度：=0.5m/s</p><p>　　滾筒直徑： =80mm<

94、;/p><p>　　則滾筒角速度： = (4.3)</p><p>　　3.2.5 鏈輪的計(jì)算與選型</p><p>　　滾筒鏈輪的線速度： = (4.4)</p><p>　　滾筒鏈輪分度圓直徑=

95、65.1mm，可知傳送帶傳送軸上大鏈輪的線速度:</p><p><b>　　= </b></p><p>　　因大、小鏈輪的分度圓直徑相等，故小鏈輪的線速度：==0.407m/s</p><p>　　由上可知，減速電機(jī)鏈輪的線速度：=</p><p>　　則減速電機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)速：</p><p>

96、;　　==1.99r/s=119.43r/min</p><p>　　令滾筒受到的力為N，為使得傳送帶滿足工作要，須使移動(dòng)框與滾子的摩擦力與移動(dòng)框與傳送帶的摩擦力大小相等，則有</p><p>　　（G-N）=N （4.5）</p><p>　　從《百度文庫(kù)》[20]摩擦資料中查得，==0.25</p><

97、p>　　平均到每個(gè)滾筒上的力===76.38N</p><p>　　根據(jù)《德馬滾筒手冊(cè)》規(guī)格表查得，該滾筒在本工作長(zhǎng)度內(nèi)可承受最大壓力：=4500N>=76.38N</p><p><b>　　滿足工作要求</b></p><p>　　傳送帶皮帶提供力：= N=76.38N</p><p>　　皮帶的速度：=

98、0.5m/s</p><p>　　鏈條傳遞的有效功率：==38.19W</p><p>　　主、從鏈輪的齒數(shù):=</p><p>　　計(jì)算當(dāng)量單排鏈的計(jì)算功率=P （4.6）</p><p>　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本表9-6，工況系數(shù)取1.4；</p><p>　　查《

99、機(jī)械設(shè)計(jì)》課本圖9-13，主動(dòng)鏈輪齒數(shù)系數(shù)取1.55；</p><p>　　傳動(dòng)鏈為單排鏈，=1，故=82.87w</p><p>　　根據(jù)《德馬滾筒手冊(cè)》規(guī)格表可知，推薦與鏈輪匹配鏈條的型號(hào)10B，節(jié)距P=15.875mm。</p><p>　　鏈輪節(jié)圓直徑：=65.1mm,齒頂圓直徑：=68mm</p><p>　　鏈輪轉(zhuǎn)速：n=119.

100、43r/min,前面已求，</p><p>　　符合《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本圖9-11，故取值合適。</p><p>　　設(shè)計(jì)過(guò)程中，鏈節(jié)數(shù)取偶數(shù)，可避免出現(xiàn)過(guò)度鏈接；鏈輪齒數(shù)取奇數(shù)，使鏈輪、鏈條磨損均勻。</p><p>　　工作中，鏈條的線速度為0.407m/s，按《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本圖9-14查的，鏈條潤(rùn)滑選擇人工定期潤(rùn)滑。</p><p>　　計(jì)

101、算傳動(dòng)鏈作用在軸上的壓軸力F</p><p>　　壓軸力F可近似取為：</p><p>　　FK F （4.7）</p><p>　　該傳動(dòng)為水平傳動(dòng)，K取1.15，F(xiàn)為有效圓周力，且</p><p>　　F=1000=76.38N</p><p>　　故F=87.387N<

102、;/p><p>　　3.2.6 軸承的校核</p><p><b>　　軸承徑向載荷：</b></p><p><b>　　F=43.82N</b></p><p>　　初步計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P：</p><p>　　P= f（X F+Y F） （4.8

103、）</p><p>　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本表13-6, f=1.0 ~1.2,取f=1.2。</p><p>　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本表13-5,X=1,Y=0,則P=52.70N。</p><p>　　根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本式（13-6）,求軸承應(yīng)有的基本額定動(dòng)載荷值：</p><p>　　C=P

104、 （4.9）</p><p>　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本表13-3,推薦軸承預(yù)期計(jì)算壽命L=60000,</p><p>　　故C=397.76N</p><p>　　按照《機(jī)械零件手冊(cè)》選擇C= 14000N的6205軸承，此軸承的基本額定靜載荷C=7850 N,驗(yàn)算如下：</p><p>　　根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本式（13-5）</p&g

105、t;<p>　　L=（）=4.6*10 h>60000h</p><p>　　達(dá)到預(yù)期計(jì)算壽命，此時(shí)裝載軸承處的軸頸d=25mm,滿足工作要求。</p><p>　　3.2.7 鏈輪軸的設(shè)計(jì)與校核</p><p>　　軸上的功率：P=0.08287Kw</p><p>　　轉(zhuǎn) 速：n=119.43r/min<

106、;/p><p>　　轉(zhuǎn) 矩：T=9550=6626.55N*mm</p><p>　　求作用在鏈輪軸上的力</p><p>　　圓周力：F=76.38N 壓軸力：F=87.387N</p><p>　　初步確定軸的最小直徑：</p><p>　　按《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本式（15-2）初步估算軸的最小直徑.選取軸

107、的材料為3Cr13鋼，調(diào)制處理.根據(jù)課本表15-3，取A=100，于是的</p><p>　　d= A=8.85mm</p><p>　　根據(jù)條件,軸選用軸徑d=20mm.</p><p>　　確定軸上圓角和倒角尺寸</p><p>　　參照《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本表15-2,取軸端倒角為1*45,軸肩處的圓角為R1。</p><

108、p><b>　　求軸上載荷：</b></p><p>　　水平面H 垂直面V</p><p>　　支反力F F=64.00N F= 73.224N</p><p>　　F=12.38N F=14.163N</p><p>　　彎 矩M

109、 M=3008.00N*mm M=3441.528N*mm</p><p>　　總彎矩 M==4570.796 N*mm</p><p>　　其軸的載荷圖如下圖4.2。</p><p>　　按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度</p><p>　　進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面強(qiáng)度高。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本式

110、（15-5）及上述中的數(shù)據(jù)，以及軸的雙向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，取S，軸上的計(jì)算應(yīng)力：</p><p>　　==3.29Mpa (4.10)</p><p>　　根據(jù)前面選定軸的材料3Cr13鋼，調(diào)制處理，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本表15-1查的[]=75Mpa，因此<[],故安全.</p><p>　　3.2.8 電機(jī)的規(guī)格參數(shù)&l

111、t;/p><p>　　根據(jù)鏈輪轉(zhuǎn)速n=119.43r/min，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本圖9-11，其電機(jī)應(yīng)選功率為1kw,故減速機(jī)電機(jī)選擇BWY11-87-Y1.5。</p><p>　　3.3 進(jìn)料系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)實(shí)際要求，控制系統(tǒng)主要是控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止，從而控制與滾子鏈相連的滑塊的移動(dòng)方向和停止位置。工作過(guò)程中，其應(yīng)該實(shí)現(xiàn)以下動(dòng)作：&l

112、t;/p><p>　　按下啟動(dòng)按鈕SF1，電機(jī)正轉(zhuǎn)，滾子鏈帶動(dòng)滑塊在導(dǎo)軌上向前移動(dòng)，且此時(shí)光電傳感器1處于工作狀態(tài)，光電傳感器2處于不工作狀態(tài)；</p><p>　　當(dāng)滑塊移動(dòng)至光電傳感器1時(shí)，觸發(fā)光電傳感器1控制開關(guān)，電機(jī)反轉(zhuǎn)，滑塊返回，且此后光電傳感器1處于不工作狀態(tài)，光電傳感器2處于工作狀態(tài)；</p><p>　　當(dāng)滑塊返回至初始位置時(shí)，觸發(fā)光電傳感器2控制開關(guān)，

113、電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，整個(gè)電路回到初始狀態(tài)；</p><p>　　當(dāng)再次按下啟動(dòng)按鈕SF1時(shí)，重復(fù)以上動(dòng)作。</p><p>　　控制系統(tǒng)程序梯形圖如下圖4.12。</p><p>　　I0.0:啟動(dòng)開關(guān)；</p><p>　　I0.1;光敏開關(guān)1；</p><p>　　I0.2：光敏開關(guān)2；</p><p

114、><b>　　Q0.0：電動(dòng)機(jī)</b></p><p>　　3.4 超高壓設(shè)備框架的應(yīng)力分析</p><p>　　3.4.1計(jì)算參數(shù)：</p><p>　　利用對(duì)稱關(guān)系，建立了整體模型的1/8，</p><p>　　板框架和半圓柱均采用solid45實(shí)體單元，半圓柱和板框架之間采用接觸單元單元類型： targe17

115、0，conta174</p><p>　　單元總數(shù)：21600，</p><p>　　節(jié)點(diǎn)總數(shù)：24287。</p><p><b>　　芯筒：</b></p><p>　　芯筒內(nèi)部壓強(qiáng)：400MPa=400</p><p>　　內(nèi)圓半徑=500/2mm=250mm</p><

116、p>　　芯筒內(nèi)部作用于端面的壓力：F===8009.585噸</p><p><b>　　框架：</b></p><p>　　載荷等效為半圓柱平面上的均布載荷：</p><p>　　P===149.619MPa</p><p>　　3.4.2計(jì)算結(jié)果：</p><p>　　沿X方向節(jié)點(diǎn)位移如

117、圖4.3：（最大3.088mm）</p><p>　　沿Y方向節(jié)點(diǎn)位移（最大-1.24，沿Y軸負(fù)方向）如圖4.4：</p><p>　　節(jié)點(diǎn)拉應(yīng)力（X方向應(yīng)力，最大：247.705MPa）如圖4.5：</p><p>　　節(jié)點(diǎn)Y方向應(yīng)力（沿Y軸方向節(jié)點(diǎn)應(yīng)力：最大266.666 MPa）如圖4.6：</p><p>　　節(jié)點(diǎn)的等效應(yīng)力（von