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梯型带式辣椒干燥机的设计梯型带式辣椒干燥机的设计 学生姓名 学 号 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 13-2 班 指导老师 日 期 2013.05 塔里木大学机械电气化工程学院制 13 届毕业设计 前前 言言 干燥技术的应用，在我国具有十分悠久的历史。文明于世界的造纸技术，就显示了干燥技术 的应用。干燥是许多工业生产中的重要工艺过程之一，它直接影响到产品的性能、形态、质量以 及过程的能耗等。自 70 年代以来，国内干燥技术的研究开发、设备制造及生产应用有了很大进展。 目前干燥技术发展趋势为：（1）干燥设备向专业化方向发展。干燥设备应用极广，遍及国名经济 各部门，而且需要量也很大。 （2）干燥设备的大型化，系列化和自动化。从干燥技术经济的观点 来看，大型化的设备，具有原材料消耗低，能量消耗少，自动化水平高，生产成本低的特点设备 系列化，可对不同生产规模的 工厂及时提供成套设备和部件，具有投产快和维修容易的特点。1 通过了解和分析辣椒干燥特性、国内外干燥工艺现状，为本次设计提供了设计依据。本次梯 型带式辣椒干燥机干燥原理：热空气掠过辣椒，将热量传递给辣椒而热空气被辣椒冷却，湿分由 辣椒传入空气，并被带走。干燥特性：恒速干燥阶段干燥速率是常数，此时辣椒表面含有自由水 分，干燥过程为汽化。当完全汽化后，湿表面则从辣椒表面退缩，此时可能发生一些收缩。在此 阶段后期，湿分界面可能内移，湿分将从辣椒内部因毛细管力迁移到表面，切干燥速率仍可能为 常数2。当平均湿含量达到临界湿含量时，进一步干燥会使表面出现干点，由于内部和表面湿度 梯度，湿分通过辣椒扩散到表面然后排出干燥速率受到限制。此时热量先传至表面再向辣椒内部 传递，由于湿界面深度逐渐增大，而外部干区的导热系数非常小，故干燥速率会下降，称为降速 干燥阶段3。缓苏阶段是让辣椒温度降到环境温度，持续在环境温度中待一段时间，然后在加热 干燥。缓苏可以大大提高干燥效率4。 梯型带式辣椒干燥机，由三个干燥单元和一个送料装置组成，每个干燥单元包括供风系统、 电热加热系统、输送带张紧系统和传动系统组成，对干燥介质数量、温度、湿度等参数进行控制。 梯型带式辣椒干燥机结合了带式干燥机操作灵活，湿物料，干燥过程在密封的箱体内进行，隔绝 了外界粉尘。此外，辣椒在带式干燥机上受到的振动或冲击轻微，不会破碎。梯型设计使辣椒在 到下一单元时有反转的效果，达到提高干燥效率的作用。在本次方案中，将干燥部分分成了三个 单元，分别是第一干燥阶段、缓苏阶段和第二干燥阶段。 通过辣椒干燥的这些特性，本次设计确立了“干燥+缓苏+干燥”的组合干燥方式，效率有明 显的提高，采用缓苏过程，不仅节能，而且对保留干制品的营养成分也十分有利。 关键词关键词：梯型；带式；辣椒干燥机 全套图纸，完整版设计加全套图纸，完整版设计加 153893706 目目 录录 1 绪论绪论1 1.1 课题的来源及研究的目的和意义1 1.2 本课题所涉及的问题在国内（外）研究现状及分析1 1.3 对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析.1 2 总体设计思路总体设计思路2 2.1 总体设计装配图2 2.2 总体方案简介2 3 总体设计图总体设计图3 3.1 梯型带式辣椒干燥机各部分组成及工作原理3 4 总体方案设计与计算总体方案设计与计算5 4.1 工况分析5 4.2 总体方案的确定电动机类型和结构的选择5 4.3 物料吸热计算6 4.4 风机各项参数7 4.5 传动轴的计算7 4.6 减速器的选择8 4.7 链传动设计.8 总总 结结.10 致致 谢谢.11 参考文献参考文献.12 塔里木大学毕业设计 1 1 绪论绪论 1.1 课题的来源及研究的目的和意义课题的来源及研究的目的和意义 本课题来源企业合作项目，我国是辣椒种植大国，全国干辣椒种植面积近 6000 万亩，年产干 辣椒 60 多万吨，产值近 60 亿元，出口量约为国际贸易量的一半，己成为农民致富的重要经济作 物之一。但是辣椒收获季节正值雨季，一般情况下，秋雨频率达 70%-80%以上，不能及时干燥而 霉烂的现象十分严重。而辣椒经过干燥后，水分含量低，体积变小、重量轻，贮藏、包装运输都 比较方便，对调节淡旺季节矛盾解决一年四季均衡供应均有重要的作用。 我国干燥技术具有悠久的历史，自 70 年代以来，国内干燥技术的研究开发、设备制造及生产 应用有了很大进展。传统的辣椒干燥方法有两种，一种是人工逐个绑扎，然后长期挂在煤火上， 另一种方法是日晒。以上两种常规干燥法，辣椒品质差、花黄壳多、白壳多、污染大、劳动强度 高、处理量小。由于传统的晒干干燥方法已经不能满足日益扩大生产的规模和出口贸易迅速发展 的要求，所以研究辣椒机械化干燥，对于提高干燥速度、缩短干燥时间、保证干燥质量和减少霉 烂损失有着重要意义。本课题研究的意义是:通过热风干燥实验，研究辣椒干燥脱水特性，确定最 佳干燥工艺条件，设计出梯型带式辣椒干燥机械，从而可以保证辣椒干燥后品质5。 1.2 本课题所涉及的问题在国内（外）研究现状及分析本课题所涉及的问题在国内（外）研究现状及分析 我国的干燥技术，可以远溯到 6000 年前原始陶器制造及沿海晒盐等的干燥过程。建国以来， 一些现代的干燥技术在国内有关的工业生产中得到应用。自 70 年代以来，国内干燥技术的研究开 发、设备制造及生产应用有了很大进展，随着科学技术的迅猛发展以及科学和技术领域之间的交 叉、渗透和生长，干燥技术亦出现了日新月异的不断进展。我国干燥机械的发展是从解放初期仿 制日本、苏联等国外的干燥机开始的。经过不断发展我国的干燥技术有了较大的提高。我国传统 的辣椒干燥方法有自然晾晒干燥法和作坊式热风干燥法。自然晾晒干燥法不需要消耗其他能源， 但是其干燥速度低，干燥时间长，干燥过程中易受虫蛀，质量不能保证，还受气象条件的制约。 作坊式热风干燥法由于辣椒表面有极光滑的蜡质层，其传热效果差，阻碍热量进入辣椒内部和水 分蒸发，干燥时间长，参与加热的介质也被排到大气当中。因此作坊式热风干燥法热量损失较多、 热效率低，高温流体直接作用在辣椒表面，使其外观品质下降、营养成分损失较多，且由于干燥 过程中辣椒干燥不均匀，椒体出现受热不均，质量下降等现象。为了提高辣椒干燥质量、节约能 源、降低辣椒干燥成本，有关高校和科研机构相关人员做了一定的研究。现代辣椒干燥技术有太 阳能干燥、介电干燥、热泵干燥、微波干燥、薄层干燥、远红外干燥、真空干燥、联合干燥等6。 20 世纪 60 年代以前，国外对辣椒干燥的研究较多使用自然晾晒法和热风干燥法，研究辣椒 干燥速率和干燥后的质量。随着科学技术的发展，先进干燥技术不断出现，总体和国内一样。目 前，随着节能和环境保护意识的增强，国外热衷于利用太阳能对辣椒干燥。利用太阳能、风能等 清洁能源，既减少了化石燃料的应用，降低了环境污染，又提高了干燥物料的品质。 改进传统生产技术，研究开发适宜辣椒产地的先进制干技术与装备，应用新型工艺生产出高 品质的辣椒干，为当前辣椒干产业发展之急需7。 1.3 对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析 任务要求：设计一种梯型带式辣椒干燥机对成熟的红辣椒进行烘干，并保证干燥品质，实现 辣椒的安全运输和贮藏。干燥机主体部分设计为重点，既要保证干燥品质，又要具有合理的工艺 要求。 本课题总结了许多干燥机械的原理及优缺点，通过很多实验更证实了其可行性，在对干燥机 主体的深入研究，使其结构更加简单，干燥品质也能得到保证，研究建立在实验研究的基础之上， 研究目标明确，研究技术路线成熟、可行。 塔里木大学毕业设计 2 2 总体设计思路总体设计思路 2.1 总体设计装配图总体设计装配图 图 2-1 梯型带式辣椒干燥机前视图 图 2-2 梯型带式辣椒干燥机总体方案装配图 2.2 总体方案简介总体方案简介 梯型带式辣椒干燥机，由三个干燥单元和一个送料装置组成，每个干燥单元包括供风系统、 电热加热系统、输送带张紧系统和传动系统组成，对干燥介质数量、温度、湿度等参数进行控制。 梯型带式辣椒干燥机结合了带式干燥机操作灵活，湿物料干燥过程在密封的箱体内进行，隔绝了 外界粉尘。此外，辣椒在带式干燥机上受到的振动或冲击轻微，不会破碎。梯型设计使辣椒在到 下一单元时有反转的效果，达到提高干燥效率的作用。在本次方案中，将干燥部分分成了三个单 元，分别是第一干燥阶段、缓苏阶段和第二干燥阶段。 干燥原理：热空气掠过辣椒，将热量传递给辣椒而热空气被辣椒冷却，湿分由辣椒传入空气， 并被带走8。 干燥特性：恒速干燥阶段干燥速率是常数，此时辣椒表面含有自由水分，干燥过程为汽化。 当完全汽化后，湿表面则从辣椒表面退缩，此时可能发生一些收缩。在此阶段后期，湿分界面可 能内移，湿分将从辣椒内部因毛细管力迁移到表面，切干燥速率仍可能为常数。当平均湿含量达 到临界湿含量时，进一步干燥会使表面出现干点，由于内部和表面湿度梯度，湿分通过辣椒扩散 到表面然后排出干燥速率受到限制。此时热量先传至表面再向辣椒内部传递，由于湿界面深度逐 渐增大，而外部干区的导热系数非常小，故干燥速率会下降，称为降速干燥阶段。缓苏阶段是让 辣椒温度降到环境温度，持续在环境温度中待一段时间，然后在加热干燥。缓苏可以大大提高干 塔里木大学毕业设计 3 燥效率9。 通过辣椒干燥的这些特性，本次设计确立了“干燥+缓苏+干燥”的组合干燥方式，效率有明 显的提高，采用缓苏过程，不仅节能，而且对保留干制品的营养成分也十分有利。 3 总体设计图总体设计图 1、上料部分 2、第一干燥阶段 3、缓苏阶段 4、第二干燥阶段 图 3-1 梯型带式辣椒干燥机的单元组成 3.1 梯型带式辣椒干燥机各部分组成及工作原理梯型带式辣椒干燥机各部分组成及工作原理 梯型带式辣椒干燥机由四个阶段组成。输送带运动速度完全相同，辣椒从上料部分到出料口 的过程中，为保证辣椒从上一级到下一级不会产生拥堵现象，所以每条输送带的线速度要完全一 致。由于要保证运动速度一致，所以每一阶段的传动形式完全一致。第一干燥阶段、缓苏阶段和 第二干燥阶段的结构基本相似。 3.1.1 输送部分主要组成及工作原理 塔里木大学毕业设计 4 1、传动定辊 2、输送带张紧装置 3、托辊 4、挡板（右） 5、挡板（左）6、定辊 7、从动链轮 8、链条 9、减速装置 10、主动链轮 11、支架 图 3-2 输送机的组成（输送带隐藏） 由选定型号的电机经过动减速器减速达到梯型带式辣椒干燥机输送带运动的线速度，由减速 器输出轴输出，输出轴上安装有一主动链轮，主动链轮通过链条将动力传递给从动链轮，从动链 轮安装在传动辊上，从而将动力传递给传动辊，传动辊与输送带间通过摩擦力使输送带运动。 张紧装置： 1、压紧轮 2、固定件 图 3-3 张紧装置 图 3-4 张紧装置受力简图 因为梯型带式辣椒干燥机在工作过程中虽然输送带表面物料较轻，但辣椒在干燥过程中电热 加热装置提供的热比较高，加上另外一些原因，使输送带变松，设计这个张紧装置就是避免输送 带因为松弛而不能正常工作，有效的提高了输送带使用寿命。 张紧装置工作原理原理：借助于杠杆的作用将一压紧轮压于输送带上，由于压紧轮受到重力， 会持续给输送带一个力，从而使输送带时刻处于张紧状态。这个张紧装置能使输送带受到载荷拉 伸而延长的情况下，都能持久处于拉紧状态。 传动部分：传动部分主要是由电机通过减速器和链传动带动输送带运动 3.1.2 第一干燥阶段 主要组成部分及工作原理 塔里木大学毕业设计 5 干燥部分是由输送带、传动定辊、定辊、张紧装置、电热干燥装置、风机、风道、出风口、 入料口和传动装置。当辣椒从输送部分进入恒速干燥阶段后，由内部导向板将辣椒导入输送带上， 由电机给以动力，减速器给以理想的转速通过链传动使输送带上的辣椒在箱体内缓慢前进。电热 加热装置在箱体底部加热干燥空气，由箱体外的风机按理想的风量通过风道将风鼓入箱体底部使 热空气向上流动，从而实现不断向上穿流的热空气对输送带上辣椒的持续加热，达到去除水分快 速干燥的效果。 本次设计直接将电热加热装置放置于干燥箱体内部，位于输送带下方，使其离干燥物料比较 近，这样设计不仅可以加热由风机鼓进来的环境空气，还可以间接的对输送带和干燥物料进行烘 烤，有效的提高了热利用率，减少了热量通过其他环节造成的损失，不仅提高了热效率，而且降 低了干燥成本。此次设计要求电热加热装置温度可调，范围为 50-100。 3.1.3 缓苏阶段和第二干燥阶段 缓苏阶段：缓苏阶段是根据辣椒干燥特性而设计的，缓苏阶段是让辣椒降低温度，达到环境 温度，使辣椒温差梯度减小，提高辣椒内部结合水的蒸发效率。 第二干燥阶段：第二干燥阶段是对缓苏阶段输送来的辣椒进行再次加热干燥，最终使辣椒达 到要求的干燥程度。 缓苏阶段与第二干燥阶段的组成部分、运动形式和第一干燥阶段一样。 4 总体方案设计与计算总体方案设计与计算 4.1 工况分析工况分析 此处已删除此处已删除 塔里木大学毕业设计 6 22 01221 0 0 22 12.525 1725 17 ()()46.13 22212.52 3.14 azzzzppp X papp 所以X=47 链条长度L计算： （4-/10004725.4/10001.1938LXPm 12） 链速v计算： =0.00423m/s 1 1 17 0.588 25.4 60 100060 1000 Z n p v 理论中心距计算：a 8) 2 ( 2 4 3 21221 f zz X zz X p a 212 3 ) 2 ( zz f 经过计算的437.2a 实际中心距计算： 1 a 为了保证链条松边有一个合理的安装垂度，理论中心距会比实际中心距大一些，即 = 1 a ，为(0.002-0.004)，对于中心距可以调整的链传动，可取较大值，故取 aaaaa 。aa004 . 0 =437.20.004437.2=435.45mm 1 aaa 圆周力和作用于轴上的拉力计算 有效圆周力F计算： （4- 370 518.94 0.713 P FN v 13） 作用在轴上的拉力FQ计算： （4- 51 1.20 1.0 518.94622.72 Q Fff FNg g 14） 其中：压轴力系数，对于水平传动，对于垂直传动； 5 f15. 1 5 f20. 1 5 f 工况系数，经查。 1 f0 . 1 1 f 低速链传动的静力强度计算 当输送链条速度v0.6m/s时为低速链传动，此时链条的静强度占主要地位，因而抗拉静力强度不 够而破坏的几率很大，在本设计中生产线速度可调，链轮的转速有可能低于0.6m/s，因而需要进 行抗拉静力强度计算，因为在链条速度很低时，圆周力远远大于离心拉力和悬垂拉力，故而紧边 拉力。FF 1 （4- 111 1 21.8 1000 3548 1 622.72 PQPQ ca Z FZ F S f Ff F 15） 塔里木大学毕业设计 7 其中：链排数，取； P Z1 P Z 单排链的极限拉伸载荷，经查； Q F21.8 Q FkN 工况系数，经查； 1 f0 . 1 1 f F有效圆周力。 ，因而链条在低速运行时安全。48 ca S 总总 结结 经过了这次毕业设计，我从中学到了很多。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一种考验。 通过本次毕业设计，我体会到自己在理论知识方面的欠缺，同时也感到自己在知识的运用上 也不够灵活，这也说明我在学习知识的过程中存在着一些缺点，知识掌握不够透彻。这次设计总 结有以下特点： 主体分四部分上料、第一干燥、缓苏与第二干燥阶段，这种“干燥+缓苏+干燥”的形式有效 的提高了干燥效率，节约了干燥成本。 辣椒在机器内部由输送带运送，物料运动形式平稳，冲击小。输送带呈梯形分布，达到了反 转物料的效果，能提高干燥效率。 每一部分都单独配有电机、减速器和链传动，通过相同的配置达到了输送到线速度一致，避 免了物料拥堵现象。 电热加热装置直接安放在干燥箱体内部，输送带下部，减少了热量传递的损耗，提高了热利 用率。 在这次毕业设计过程中虽然我的设计不是很成熟，还有很多不足之处，但我认为我的设计也 有一些优点，总的来看有以下几点： （1）设计结构思路比较新颖，结合了蔬菜干燥特性干将箱体设计为“干燥+缓苏+干燥”的形 式，能不仅提高效率而且节约了能源。 （2）电热加热直接放在了输送带底部，热效率利用率更高。 塔里木大学毕业设计 8 致致 谢谢 对于这次课程设计的完成，首先感谢母校-塔里木大学的辛勤培育，感谢学校给我提供了如 此难得的学习环境和机会。这次毕业设计使我学到了许多新的知识，知道了学习的可贵与获取知 识的辛苦。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，是我们学习的榜样，在此我特 向弋晓康老师表示最崇高的敬意和由衷的感谢。本次毕业设计的顺利完成离不开老师和同学的协 助指导,借此只言片语,对他们无私的帮助表示衷心的感谢。 总体来说，此次课程设计，收获了很多，课程设计就是要在无数次试验、计算之后，理论与 实际相结合，不只是凭空想像，纸上谈兵。既锻炼了我的动手能力也磨练了我的意志。要完成设 计就得要与现实生活相结合，更不能懒惰，不懂的和不清楚的模糊的知识点要赶快查阅资料或是 向其他同学请教。要敢于接受错误，发现错误及时改正。在生活中要多接触和农业机械化有关的 农业机具。平时在学知识的时候，认为用不到，不重要的知识点，在此次设计中，都用到了，非 常感谢学校组织的这次毕业设计，让我们把大学四年学习到的知识在毕业设计中表现的淋漓尽致。 做毕业设计我才发现原来自己的专业知识这么浅薄。在这么短的时间内要把我大学四年的专业知 识全部都补上来是不可能的，所以才导致设计改了一遍又一遍。问题仍然存在，希望各位老师指 出我的不足之处，来更加完善我的毕业设计。 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，也学到了积极生活态度，通过对课程的学习和与相关专业老师的 沟通，使我受益匪浅。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打下了坚实的基础。感谢我的同学和朋友，在我写论文的过程中给 予我很多素材，还在说明书的撰写和排版过程中提供热情的帮助。 此时此刻，我要感谢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，这将使我终身 受益，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。 塔里木大学毕业设计 9 参考文献参考文献 1潘永康,王喜忠,等.现代干燥技术M.北京:化学工业工业出版社,1998.2. 2金国森,等.干燥设备M.北京:化学工业出版社,2002.7. 3潘永康.中国现代干燥技术发展概况J.干燥刊中刊,2005,(8):43-45. 4胡晓秋.研究开发的食品加工机械与装备为我省农业经济作贡献J.南方农业,2000,(4):22-23. 5庄灿然.中国干制辣椒M.中国农业科技出版社,1995,(7):1-55. 6刘惠民.辣椒干燥工艺及设备J.加工贮藏,1999,(7):38-39. 7中国农业机械化科学研究院.农业机械设计手册M.北京:机械工业出版社,1972. 8邵耀坚.谷物干燥机的原理与构造M.北京;机械工业出版社,1985. 9王太辰.中国机械设计大典则.南昌:江西科学技术出版社,2002.
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