远红外蔬菜脱水机箱体结构的改进设计

目 录第一部分1机械制造工程师职业生涯设计11 前言12 自我分析和评价12.1 自我评价自信与坚强12.2 职业兴趣制图类12.3 职业个性敢于创新，坚持不懈12.4职业价值观综合选择12.5 胜任能力13 职业分析13.1 家庭环境分析23.2 学校环境分析23.3 职业分析23.4 社会环境分析24 机械工程师职业的总体发展趋势25 机械工程师为实现价值而塑造自己36 职业定位37 结论47.1 近期计划47.2 中期计划47.3 五年计划47.4 长期计划48 论文方案59 结束语5第二部分6远红外蔬菜脱水机箱体结构的改进设计6摘要61 引言81.1 远红外蔬菜脱水机的研制背景81.2 国内研究现状91.3 蔬菜脱水机的发展趋势102 现有远红外蔬菜脱水机的工作原理及结构特点112.1工作原理112.1.1 双面链板输送原理112.1.2 逆向气流除湿原理112.1.3 远红外辐射与热风混合加热原理122.2 结构特点132.2.1 箱体结构132.2.2 供风口与引风口在箱体上的位置143 干燥箱体的总体设计143.1 试验结果分析143.2 设计目的153.3 性能指标与技术要求153.4 总体设计153.4.1 干燥箱体的结构形式153.4.2 干燥箱体的尺寸163.4.3 标准件的选择174 干燥箱体零部件的设计174.1 整体式框架设计174.1.1 改进设计的基本原则174.1.2 箱体的框架结构改进设计184.2 门板设计194.2.1 门194.2.2 门 224.2.3 门 234.2.4 门 244.2.5 技术要求25结论25参考文献26谢辞27I第一部分机械制造工程师职业生涯设计1 前言好的计划是成功的开始，古语讲，凡事“预则立，不预则废”就是这个道理，所以我明白拥有成功的重要前提。新时期的中国机械工程师，必须适应一系列的新要求，其中最主要的是：高新技术产业化的要求、机械制造业结构调整提高素质的要求、机械工程师业务向广大服务领域扩展的要求以及适应全球化竞争和国际性合作的要求。2 自我分析和评价2.1 自我评价自信与坚强我给自己设定了不同时期的不同职业目标，为了能够实现这些职业目标，我会不懈的去努力，我的自信与坚强就是我实现这些目标最大的保障。2.2 职业兴趣制图类我有较强独立思考能力和空间想象能力，喜欢去探索新的事物，去自然去享受自然，用自己的笔去描述自然。2.3 职业个性敢于创新，坚持不懈我是一个善于发现新事物和探索新事物的人，善于和别人沟通，敢于创新，敢于探索，总是坚持不懈！2.4职业价值观综合选择我的人才素质测评报告结果显示我的职业价值观排在前三的是追求关系（8分），追求成就（7分），支持满足（5分），我的具体的是：首先在得到一份工作后要和自己的同事、领导关系相处的融洽，在这之后要追求自己的劳动成果，做好自己分内工作的同时，适当去帮助他人。在工作时也需要他人的支持！2.5 胜任能力优势能力：敢于创新；坚持不懈；具有积极向上的心态；对自己充满信心；有上进心；劣势能力：做事没有逻辑性；不能很好的整理自己的文件。3 职业分析参考人才素质测评报告建议以及通过向朋友亲戚的了解，我对影响职业选择相关外部环境进行了较为系统的分析。3.1 家庭环境分析我们家在天津，父母在私营企业上班，家庭经济状况一般，大家最喜欢攀比的就是家庭状况，还有就是子女的就业情况，大家对我都有很大的期望。3.2 学校环境分析我就读的学校是临沂师院，它是一所综合性全日制普通高等学校，学校专业特色鲜明，有着独特的办学理念，学校教学设施齐全，师资力量也比较不错，教学质量也在不断提高，总而言之，我们学校在同行列的院校中排在前列。3.3 职业分析机械制造与自动化这个职业在目前是一个很热门的专业，而我们在这方面的人才也不是很多，现在的社会是靠机器发展的一个机械化的社会，所以在这方面就业比较良好。3.4 社会环境分析我国目前就业形势都趋向饱和，但我认为在机械设计和机械制图方面还需要更多人才，而职业市场对技能型人才技能技术要求较高。同时面向这方面的人才也在不断增多。4 机械工程师职业的总体发展趋势美国机械工程学会组织了一次有代表性的广泛调查，对19962008年美国分行业机械工程师就业情况作出了预测，其主要结果是：n 19962008年美国机械工程师总体上将增加约3.5万人；n 机械工程师将越来越多地就业于机械制造以外的行业，其中最大部分是在服务行业，首先增加于工程管理服务和专业性服务；n 机械制造部门所占机械工程师的比例虽将下降，但仍是其最大部门（占53.7)。香港19931999年人力需求的变化情况是：n 制造业人数由86 8万人下降到24 4万人，特别是操作工减少，而技术及专业人员增加；n 就业职工大量转向制造业中的电子工业、进出口贸易、交通运输仓储业、通讯服务业、金融、保险、房地产服务业和公共服务业。我国多数地区目前的情况，不同于发达国家，也不同于国际商业化都市。如上海市发布的2001年度人才开发紧缺专业目录中，既有智能仪器仪表网络系统、数控机床及机电一体化、微电子装备，也有汽车制造、发电与输变电设备、石化设备、冷冻空调设备、现代农业装备、城市轨道交通装备、船舶与港口机械设备。相应所需的专业则是机械设计制造及自动化、材料成型及控制工程、工业设计、过程装备与控制工程、测控技术与仪器、热能与动力工程、电气工程及自动化、生态学、环境工程、安全工程等。上海电气集团已与中科院签署科技合作协议，将微电子装备技术、燃气轮机技术、循环流化床发电锅炉技术、工业机器人应用工程、机床主轴和交流伺服电机系统等列为首批合作项目。很明显，在我国相当长的时期内，融入和结合了信息技术的制造专业仍然是很需要的专业。值得我们参考的是，高考最热门五大专业中，电机工程学列在法律、外文、医学、资讯工程之前，位居第一。5 机械工程师为实现价值而塑造自己根据新时期的新要求，必须扩展思路来定位新时期的机械工程师。例如，已有不少原先的机械工程师在银行系统里很好地发挥着作用；不少机械工程师从事经济工作研究，成为以切合生产实际为特长的知名学者；制造业的工程师应用网络技术比网络专家寻找应用实体显得更有成效等。参考美国所作的调查，年轻的机械工程师在未来十年中的期望，最普遍的两项是继续教育和职业引导（有经验的忠告、咨询、榜样）；在中年机械工程师中，未来十年的最大期望是继续教育、职业策划和能力更新；而对于有经验的机械工程师，未来十年的主要期望是继续教育、寻求新职、策划前程。由此看出，在美国，新经济的新要求反映到机械工程师对自己理想和前程的设计，都是首先希望继续教育和职业转移，都是要求自己不断适应、不断学习提高并寻求更合适的自我实现。这是大大不同于以往的就业观念、奋斗目标和择业理念的。如果稍为仔细一点观察我们的周围，这样的趋向也在悄悄向我们走来。6 职业定位综合前面的自我分析和职业分析这两部分的内容，我得出本人的职业定位的SWOT分析如下：内部环境因素优势因素（S）弱势因素（W）工作认真负责，做事小心细致，有耐心。没有很好的语言表达能力。外部环境因素机会因素（O）威胁因素（T）在一个经济比较发达的地区，有多种的职业应聘。目前就业形势严峻。7 结论我希望将来从事机械设计或机械制图方面工作，进入国家企业或好一些的私营企业，并通过自己不断的努力和学习来实现自己的目标，为国家的发展做出自己的一份贡献，具体的路径如下：职业目标：将来从事机械设计或机械制图的职业职业发展策略：回自己家乡发展职业发展路径：打好基础，循序渐进具体路径：初级工中级工技术人员7.1 近期计划20092010年：1) 英语过四级，加入党组织。 考CAD制图证书。2) 增加英语阅读量，熟记词汇。多参与专业技能培训，丰富计算机知识。3) 大一以适应大学生活为主，大二以专业课学习和技能为主，为实现总目表坚持到底4) 掌握基本的职业技能7.2 中期计划20102012年：1) 毕业后能找到发展自我专业类型的工作。2) 第一年以学习为主。第二年学习同时不段积累经验。3) 搞好人际关系，适应工作环境，在技能方面不段强化自己。4) 学习他人经验。多多实习。5) 进一步提高技能，积累经验7.3 五年计划20132018：1) 能成为一个中级或高级的技术人员。2) 学习更多的技能，能拿到高级证书。3) 积累更多的经验，多创新，多思考。4) 谦虚学习，多向有经验的师傅学习。7.4 长期计划创业！提高自己的管理水平。能招商引资，创建自己的企业。走专家的路线，发扬党的精神和爱国精神。8 论文方案随着人们生活节奏的加快、生活质量的提高，以脱水蔬菜为代表的绿色食品越来越被人们认识和喜爱。国内有着充足的蔬菜资源，但蔬菜深加工食品占全国蔬菜总产量的比重不到10%，而名优特、高附加值、高科技含量的绿色蔬菜食品加工数量更少。因此，为合理利用资源，提高经济效益，蔬菜深加工已成为蔬菜收获后加工的必然发展趋势。随着国际贸易量的不断增加，一些发达国家蔬菜自给率逐渐下降。中国作为世界最大的蔬菜生产国，几乎各类蔬菜产品都在国际市场出口，而且出口产品在国际市场普遍具有很强的价格竞争优势，并占有较大市场份额。目前，国内脱水蔬菜产业整体实力还比较薄弱，传统的蔬菜脱水形式以热风干燥为主，所用设备多为干燥箱。脱水过程存在手工操作环节多、生产效率低、能耗高、卫生条件差，产品色泽差、档次低，成本高、复水性能差、产品品质保存率低等缺陷，已不能满足人们对脱水蔬菜的质量要求。随着远红外技术的飞速发展，把远红外技术应用于蔬菜脱水干燥设备，对于提升蔬菜的脱水技术，稳定蔬菜干制品质，增强脱水蔬菜在国际市场的竞争力，具有十分重要的意义。但是，红外热系统以及它与食品，尤其是对大颗粒不规则物料，如农产品、某些果干、蔬菜片、肉干以及中草药饮片等的光学特性的关系，及其最优化问题的研究尚未见报道，至今还没有比较完备的干燥机型。9 结束语任何目标，只说不做到头来都会是一场空。然而，现实是未知多变的，定出的目标计划随时都可能遭遇问题，要求有清醒的头脑。一个人，若要获得成功，必须拿出勇气，付出努力、拼搏、奋斗。成功，不相信眼泪；未来，要靠自己去打拼！实现目标的历程需要付出艰辛的汗水和不懈的追求，不要因为挫折而畏缩不前，不要因为失败而一蹶不振；要有屡败屡战的精神，要有越挫越勇的气魄；成功最终会属于你的，每天要对自己说：“我一定能成功，我一定按照目标的规划行动，坚持直到胜利的那一天。”既然选择了认准了是正确的，就要一直走下去。在这里，这份职业生涯规划也差不多落入尾声了，然而，我的真正行动才仅仅开始。现在我要做的是，迈出艰难的一步，朝着这个规划的目标前进，要以满腔的热情去获取最后的胜利。每个人心中否有一座山峰，雕刻着理想、信念、抱负。26第二部分远红外蔬菜脱水机箱体结构的改进设计摘要针对现有设备干燥箱体采用箱式分层结构所存在的制造、维修及更换内部零部件困难等问题，本次毕业设计采用整体框架、开门式结构，对干燥箱体进行了改进设计。同时，对辐射装置的安装位置进行了改进设计，箱体引风口和供风口的位置也相应地进行了重新布置。改进后的干燥箱体结构简单，工艺性好，使用、维修方便，并且节省材料，为本设备的进一步研究及其产业化奠定了良好基础。关键词：远红外；蔬菜脱水机；干燥箱体；框架式结构ABSTRACTThe drying case of the equipment in existence was adopted case and delamination structure. Manufacturing, maintaining and replacing the interior parts of the case were very difficult. In allusion to these difficulties, the graduation design adopted the whole frame and the structure with doors. In addition, the installation places of dialing mechanism and radiation mechanism were designed over again as well as the leading and supplying draught place. After being improved, the drying case had simple structure, good technics, using and maintaining convenience and saved much material. It established good foundation for more research and industrialization of the equipment.Key words: far infrared; dryer for vegetables; drying case; frame structure1 引言1.1 远红外蔬菜脱水机的研制背景在国内各类出口农产品中，作为劳动密集型产业的蔬菜，一直是较有竞争实力和增长潜力的出口农产品。从出口蔬菜品种结构来看，冷藏保鲜蔬菜是出口的主要品种，然而由于新鲜蔬菜含水率较高（达90左右），其中游离水占较大比例，且新鲜蔬菜体积大、组织较脆，给贮藏运输带来一定的困难。据统计，当前国内蔬菜每年从采购、储运、加工销售到流通的各个环节，即从农田到餐桌的整个过程中的损耗高达3 0004 000万t之多。因此，其利润远不如既保持了蔬菜营养和风味，又便于贮运、保质期长的深加工蔬菜产品1。脱水蔬菜复水性好、复水速度快、可直接加入方便食品中，作为方便食品的配餐佐料，还可深加工后制成各种风味食品。除此之外，脱水蔬菜还便于贮运和调节蔬菜的淡旺季供应，从而受到众多消费者的喜爱。新鲜蔬菜加工成脱水蔬菜，具有以下几大优点：水分含量低，可以延长贮藏期，降低贮藏、运输、包装等费用；二是原料的利用率高，脱水蔬菜对原料的要求不高；三是加工制成脱水蔬菜后，拓宽了蔬菜原料的应用范围。调查显示，目前脱水蔬菜在国内外市场的需求缺口都比较大。虽然国内脱水蔬菜出口量与出口额近几年一直保持高增长势头，并已在世界总产量中占据相当一部分份额，但据业内人士测算，国际市场和国内市场对脱水蔬菜的年需求缺口均在5万t以上1。虽然干燥技术开发多年，在理论上也确实取得了很大进展，但这些理论在实际运用中还有些力不从心，还有许多不完善的内容。因此，在理论研究方面还有大量的工作要做。在我国，自1975 年在南京举行第一届全国干燥技术交流会以来，到现在已经召开了八次。从第二届交流会开始，每届都编辑出版论文集，每次会议上都有几十篇各类论文参加交流。近年来，虽然有一些大专院校或科研单位正在做这方面的工作，但投入的人力物力还远远不够，近年各类刊物发表的论文数量及质量都能反映出我国干燥理论研究的现实水平。在理论研究方面，我国与丹麦、加拿大、日本等国家相比还有不小的差距。中国的干燥技术想有一个新的飞跃，加强基础理论的研究非常重要，应当引起国人的高度重视。被干燥的产品物性及标准千差万别，仅靠几种干燥设备并不能满足生产的需要。理论研究是开发新型干燥器的基础，中国干燥技术的发展，必须培养一批理论研究、干燥技术开发工作者，以提高我国干燥设备的技术含量。经过不断努力，才能使我国的干燥技术接近或达到国外先进水平2。1.2 国内研究现状我国脱水蔬菜的生产历史悠久，早在1000多年前的农书齐民要术中即有关于菠菜干制的记载；元代的农桑辑要中有“将菠菜滚汤内拌熟、晒干，遇园枯时温水浸软，调食甚良”的说法3。1998年，武汉莫哈夫有限公司、山东乳山威美集团公司等10余家较大的加工厂，年出口量达2.4万t，创汇3200万美元。目前，我国已成为世界脱水蔬菜生产和出口的主要国家之一，脱水蔬菜的出口总量约占世界总量的2/3。据国家海关总署、国家商检局的统计资料显示，自90年代以来，我国脱水蔬菜的出口量每年以30%的速度递增。产品主要销往西欧、日本、美国、澳大利压、韩国、新加坡、香港等国家和地区，其中西欧、美国和日本是脱水蔬菜的主要市场4。近几年来，干燥技术随着相关产业的发展有较大的进展。干燥技术涉及不同类型产品的品质、形状、干燥前后的物态，干燥设备的能耗在工业发达国家超过其能耗总量的10%。因此，降低干燥设备能耗是涉及面广的长远课题。目前， 工业生产对干燥技术的需求剧增，这就促进了干燥设备的发展，尤其是机电一体化、制造加工标准化、提高调控水平等成了干燥设备研究发展的方向5。蔬菜脱水方法主要为热风干燥、真空冷冻干燥、红外线干燥、微波干燥等，其中在我国应用最为广泛的是热风干燥，而红外线干燥、微波干燥等方法由于设备投资大、运营费用高、很少在实际生产中应用。值得注意的是，虽然真空冷冻干燥设备投资费用很高（约为热风干燥的10 倍），但由于产品营养损失少、复水性好、很好地保持了原有蔬菜的风味，产品品质好、质量高，深受国外用户的欢迎。普通箱式烘干机属批次式干燥设备，体积小，一般为24立方米左右。每一套设备都有独立供热、热交换和送风设备，单独作业，进、出料及物料的翻动全部为手工作业，操作灵活、方便，但需要人员多，劳动强度大，能耗高，作业环境差，效率低。但这种设备由于体积小，布局方便，扩大生产规模只须按需要增加烘干机数量即可，不用改变原有厂房和车间结构、布局，所以近几年发展很快。这种设备尤其适用于小规模或个体生产，一些企业的大规模生产也用这种设备，有的企业一次购买几十台设备，与同等规模的其他烘干机相比，能耗（电能、热能）显得过高。目前，国内生产企业往往同时采用几种烘干设备，具有高档真空冷冻干燥设备的企业，一般也拥有其它不同型式的热风干燥设备，生产不同档次的产品以满足多层次的需求。有的企业也根据产品不同采用不同型式的烘干机进行组合，如先用烘箱快速脱水，然后用隧道式烘干机缓慢脱水的生产工艺6。目前，国内传统的蔬菜脱水形式仍以热风干燥为主，所用设备多为干燥箱。脱水过程手工操作环节多、生产效率低、能耗高、卫生条件差，产品色泽差、档次低，已不能满足人们对蔬菜的质量要求，出口难度越来越来大7。从出口蔬菜品种结构来看，鲜冷冻蔬菜是出口的主要品种，但其利润却远不及深加工蔬菜产品，脱水蔬菜作为高附加值的蔬菜品种，在蔬菜出口中的比重越来越大8。1.3 蔬菜脱水机的发展趋势随着远红外技术的飞速发展，把远红外技术应用于蔬菜脱水干燥设备，对于提升蔬菜的脱水技术，稳定蔬菜干制品质，增强脱水蔬菜在国际市场的竞争力，具有十分重要的意义。20世纪60年代，国外许多学者对远红外加热技术在食品干燥方面的研究发现，红外线辐射技术应用到食品脱水中有许多优点。其中包括缩短干燥时间，能量利用效率高，干制品质量好，加热温度均匀，并且减少了穿越产品的气流量9-11。Afzal T M，Abe T12采用远红外技术对马铃薯的干燥进行研究，干燥效率明显提高，并建立了湿度与辐射强度的数学模型。20世纪末，国内有人利用远红外线作为热源，对蘑菇、洋葱及菜泥等干燥过程进行了试验研究，认为远红外干燥比单纯的热风对流干燥提高功效约33.3%，并有利于减少蔬菜中营养成份特别是Vc的损失，提高干菜品质13。就干菜质量而言，远红外线的光子能量比紫外线及可见光线都要小，因此一般只能使物料产生热量而升温，不会引起成分的化学变化革新14。加之加热速度快、时间短，使物料受热分解的可能性很小，从而减少了蔬菜中营养物质的损失。同时，由于远红外线直接辐射到物料内部，在空气中的传播损失较小，提高了其传热效率，节能效果明显。在国内，吴继红等人15利用远红外技术对大葱、菠菜、香菜、胡萝卜、苹果、梨等果、蔬进行脱水干燥，结果表明光线穿透力强、能耗低、辐照均匀、干制时间短，能良好地保持物料的色、香、味，是快餐食品极好的配料。针对上述现状，孙传祝等人16研制了一种5HY型远红外蔬菜脱水机。该设备采用远红外加热技术对蔬菜进行脱水干燥，具有热辐射率和吸收率高、干燥速度快、能耗低、产品质量好等优点，能够适应脱水蔬菜生产的发展潮流；输送装置采用双面链板输送技术，与普通输送链相比，设备的空间利用率和自动化水平得到了很大的提高，是一种适应于脱水蔬菜产业化生产需要的新型脱水装备。但试验中也发现，现有设备的干燥箱体采用箱式分层结构，内部装置出现故障时，生产操作人员难以及时地发现并停止机器转动，制造、维修、更换内部零部件等都很困难，需要频繁吊装分离各层箱体，难以满足实际生产的需要。2 现有远红外蔬菜脱水机的工作原理及结构特点2.1工作原理2.1.1 双面链板输送原理现有5HY型远红外蔬菜脱水机采用双面链板输送装置和多层箱式结构，使蔬菜在随着输送链板移动的过程中得到干燥。输送链板由多片拼接而成，如图1所示。运行中，由输送链条带动，并依靠支承装置保持其水平状态，再加上设置在两侧的垂直挡边，便形成了一个槽形物料通道，以避免蔬菜从两侧散落。因此，本设备所采用的链板式输送装置可以做到双面输送，即输送链板的松、紧两边均为工作段。与普通输送带相比，在设备体积不变的前提下，使输送距离和生产效率成倍增加，从而大大提高了设备及空间的利用率。另外，在换层落料时，将物料强行翻动，打乱了物料间原有的床层结构，进一步提高了干燥的均匀性16。图1 输送装置简图2.1.2 逆向气流除湿原理由图2可以看出，本设备采用了逆流式干燥方案，即风机位于设备顶部，进风口位于底部。含湿量较低的自然风进入干燥箱后，首先接触最低层接近干透的蔬菜，有利于蔬菜的进一步干燥。同时，具有与环境温度相同的自然风，能够使接近出料口的干菜温度降至30以下，以便于干菜的包装21。1. 预热装置 2. 出料口 3. 供风管 4. 引风管 5. 进料口 6. 风机7. 干燥箱体 8. 传动装置 9. 输送装置 10. 辐射装置 11. 导料槽图2 混合加热式蔬菜脱水机简图2.1.3 远红外辐射与热风混合加热原理1. 脱水机的组成远红外蔬菜脱水机主要由干燥箱体、箱体支座、输送装置、预紧装置、辐射装置、导流板、供、引风管、落料装置、进料布料装置、风机及预热器等组成，其中干燥箱体是蔬菜脱水机的主体，输送装置是整个蔬菜脱水机的关键部件，设备在运行时起到承托和输送物料的作用。由该装置采用双面输送技术，即输送链条的松紧两段均为工作段，与普通链条相比，在设备体积相同的前提下，其空间利用率和生产效率成倍提高。辐射装置由乳白石英管、反射罩、支架、调整螺杆、支撑销和连接片组成，它提供红外线辐射，使蔬菜脱水。风机、预热器、供风管和引风管提供热风，实现热风干燥。2. 加热原理为了提高热辐射率、干燥速度、产品质量，适应脱水蔬菜生产的发展潮流，采用远红外辐射与热风混合加热技术（如图2所示），其中干燥箱体由多层构成，每层内均设置一组由传动装置驱动运转的输送装置，各输送装置的输送链板首尾相接，构成上下两段槽形物料通道，各通道上方均设有远红外辐射装置。每层干燥箱的输送装置两层链板之间的箱体侧壁开有供风口，即平流供风。在每层干燥箱的侧壁顶部开有引风口，并通过引风管分别与风机密封连接。这样含湿量较低的、温度高低可调的热气流被预热装置加热后，由供风管、经进风口进入各层干燥箱，预处理后的新鲜蔬菜，经进料口均匀地分布在输送装置上，该输送装置由减速电机经传动链条驱动。鲜菜在水平连续移动过程中，在远红外辐射和热风的共同作用下得以脱水干燥，含水率逐渐降低。而含湿量越来越高的废气，沿着由各输送链板所组成的槽形物料通道，并在导流板的导向作用下，由引风口、经引风管被风机排出干燥箱外。2.2 结构特点2.2.1 箱体结构该设备沿用了传统干燥设备的外形轮廓，其箱体由角钢焊接而成，由槽钢做支撑，干燥箱体采用分层箱式结构，如图3所示。各层箱体均构成一独立的整体，最下层的箱体由底座支架固定支撑。支架由槽钢和角钢通过焊接而成，其中槽钢做支撑，角钢焊接成支架。箱板与框架采用固定连接，外箱板和内箱板分别用铆钉固定在箱体框架上，内箱板和外箱板之间相隔50mm，中间充填耐高温的保温材料，采用带保温层的箱式结构，隔绝箱体内外的热量传递，防止热量的损失，最大限度地节约了能源，提高机器的干燥效率，降低机器的能耗，并改善了工作环境。1.角钢 2.进风口 3.槽钢支柱 4.观察窗 5.辐射装置调节拉杆 6.外箱板7.内箱板 8.槽钢支座 9.三角支撑板图3 箱体与支座结构箱体的两侧箱壁上开有230280mm的长方形观察窗各两个，观察箱体内的物料干燥情况和设备的运行情况。为了防止箱体内的热量从观察窗泄漏，提高热量的利用率，窗口需要密封。密封装置是由法兰、钢化玻璃盖板、密封垫片和支撑筒组成，由螺栓紧固在箱体的侧壁上（如图3所示）。灯管的辐射距离在不同的情况下其最佳的距离也不相同，因此需要设有适应不同情况的调节装置，在箱体的侧壁上开有调节导槽。如图3所示，由调整螺杆、连接片、支撑销和弹簧挡圈组成，通过调整螺杆使辐射装置处于最佳的干燥距离。但这样箱体内的热风容易有调节导槽溢出，密封性能不是很好，尚需要改进。为了缩短设备长度，减少占地面积，该设备采用了多层箱式结构，每层箱体的框架结构相同，最上层的箱体从动端上部开有进料口，并且设有布料装置和引风装置，每层箱体之间用螺栓与螺母固定连接，物料自上而下在输送链板上循环干燥。同时，在换层落料时，将物料强行翻动，打乱了物料间原有的床层结构，使物料床层结构重新排列，进一步提高了干燥的均匀性。2.2.2 供风口与引风口在箱体上的位置由于采用并流引风技术方案，每层箱体的侧壁都开有供风口和引风口并且对称布置。热风由供风管供入到箱体的两层输送链板之间，从下层输送链板上的物料层上方平流吹过，通过导流板的作用，进入上层输送链板，最后由风机从引风管将含水量大的废气引出到箱体的外部。该技术方案中的引风管从各层干燥箱同时引风，因上层箱体的蔬菜含水量大，水分蒸发得快，湿气含量大，风机从各层干燥箱的引风量也自上而下相应地减小，所以风口直径自上而下依次减小，如图2所示。3 干燥箱体的总体设计3.1 试验结果分析大量试验证明，采用远红外与热风组合加热，热辐射率高、干燥速度快、产品质量好，能够适应脱水蔬菜生产的发展潮流。但试验中也发现了如下问题：1. 现有设备的干燥箱体采用箱式结构，各层箱体均构成一独立的整体，箱板与框架采用固定连接，输送装置、辐射装置的灯管、线路、支撑装置和热风导流装置被完全封闭在箱体里面，这样虽然密封保温效果好，但一旦输送装置、辐射装置的灯管或线路和热风导流装置出现故障时，生产操作人员难以及时地发现并停止机器转动，排除故障。因此，使用以及内部检修时，需频繁吊装分离各层箱体，安装时发生错位，影响蔬菜脱水机的使用寿命，难以满足实际生产的需要。2. 由于蔬菜脱水机正常工作时温度很高，造成箱体受热变形，箱体框架刚度显得不足，输送装置的宽度发生变化，链板很容易脱落，引起大量的链板挤在一起造成输送装置的故障，由于箱体完全封闭，出现故障时不能及时地被操作人员发现，严重影响了该设备的推广应用。3. 供风口的位置不同，即采用并流引风、平流供风和并流引风、穿流供风两种方式，要达到同样的干燥效果，脱水机的平均能耗也不一样。采用并流引风、穿流供风比并流引风、平流供风要节省能量，因此能够降低成本。此外，在平流供风时，箱体的距离过长，造成从动端和主动端的风速相差很大，并且沿链板的宽度方向上热风很不均匀。如果引风量过大，甚至会将密度较小的干菜吹起。3.2 设计目的本论文的目的是针对上述试验发现的干燥箱体存在的弊端和不足，提出解决问题的方案。对原有的箱体进行改进设计，使之方便制造、维修和更换内部的损坏的零部件。改进后的箱体应有更高的可靠性，其强度和刚度应该较之现有的箱体有较大的提高，部件不会发生断裂，变形也应在机器的正常运行的范围内，降低箱体的结构对蔬菜脱水机正常运行情况的不利影响。箱体制造所需要的材料也会降低很多，其制造成本也相应的减少，经济性更好，最终尽快地推广应用。3.3 性能指标与技术要求1. 箱体的结构形式在保证箱体密封性能和保温性能的前提下采用整体框架，开门式结构的干燥箱体。2. 干燥箱体的改进设计应该保证蔬菜脱水机内部零部件的装配容易、方便，易于保证装配精度，且保证零件在机器运转时不发生干涉。3. 干燥箱体内部的输送装置、辐射装置的灯管或线路及热风导流装置等出现故障时，保证生产操作人员能够及时地发现并停止机器转动，避免对蔬菜脱水机造成严重的破坏，甚至对生产操作人员的人身的伤害；保证制造、维修、更换内部零部件容易方便，而且能够迅速使脱水机恢复正常的工作，因脱水机启动时需要一定的时间而且消耗大量的能量，减少因热量的散失而需重新启动的时间，从而减小能耗，降低生产成本。4. 箱体框架有足够的强度，保证干燥箱体不会发生因型材的断裂而造成的机器损坏；干燥箱体应有足够的刚度，避免箱体框架在脱水机工作时因载荷和高温而发生较大的变形，使输送装置发生变形，引起链板的脱落，影响蔬菜脱水机的正常的工作。5. 螺栓连接孔现场配钻，焊缝要修磨平整，焊接牢固，去除毛刺飞边，锐棱倒钝。3.4 总体设计3.4.1 干燥箱体的结构形式针对上述的情况及存在的问题，经过分析与计算，关于干燥箱体笔者采用金属整体框架，开门式结构，其框架是由型材通过焊接而成，在箱体的两侧面和两端面，都安装带保温材料的门来代替原来箱体的侧壁。与箱体完全封闭的分层框架式结构相比，箱体的刚度可以大幅度的提高，脱水机的装配精度也显著的提高，且更容易制造，如图6所示。1.从动端插板 2.引风口 3.门I 4.门II 5.合叶 6.观察窗 7.箱体框架8.门III 9.主动端封板 10供风口 11.主动端插板 12.箱体支座图6 整体框架式远红外脱水机简图3.4.2 干燥箱体的尺寸1. 干燥箱体的尺寸确定原则干燥箱体的结构尺寸设计应基于既能保证足够的生产效率，又尽可能的节省所需的型材数量，降低脱水机的生产成本，提高其经济性，还要尽可能的节省装配的空间。由于远红外蔬菜脱水机的输送装置采用双面输送链板，多层链板的输送结构，这样可以使干燥箱体的结构尺寸的水平方向的尺寸大小缩短很多。但是为了保证足够的生产率，提高产量，降低成本，并且保证物料的干燥性能，即在消耗一定的电能的情况下，物料需要一定的时间才能成为成品；调节远红外灯管和预热器使干燥箱体内处于不同温度下，物料脱水成为成品的时间也不一样。新鲜蔬菜脱水后应尽量保持原有的色、香、味、形、质。蔬菜的干燥温度一般不超过95C，通过实验设计输送链的速度，选取干燥箱体的尺寸。2. 整体结构尺寸干燥箱体的安装尺寸（长、宽、高）为5000mm1500mm2900mm。干燥箱体的腔体尺寸（长、宽、高）为5000mm1500mm2500mm。3. 干燥箱体壁厚干燥箱体的壁厚包括箱门、封板和主、从动端的插板的壁厚，总厚度为50mm，外、内框架分别采用50505和20202角钢焊接而成，箱壁采用双层薄钢板填充隔热层结构。4. 内腔尺寸干燥箱体内腔的尺寸（长、宽、高）为4900mm1400mm2400mm。5. 观察窗尺寸干燥箱体两侧壁观察窗口尺寸（长、宽）为812mm300mm。干燥箱体两端面观察窗口尺寸（长、宽）为674mm300mm。6. 箱门的尺寸干燥箱体门I（长、宽）为1194mm771mm。 门II（长、宽）为1194mm1016mm。 门III（长、宽）为1194mm576mm。 门IV（长、宽）为1194mm686mm。7. 封板和主、从动端插板的尺寸干燥箱体封板的尺寸（长、宽）为2490mm404mm。 主动端插板的尺寸（长、宽）为2490mm285mm。 从动端插板的尺寸（长、宽）为2490mm454mm。3.4.3 标准件的选择在满足使用要求的前提下，首先选择使用标准的零部件和标准的型材，这样不仅可以缩短蔬菜脱水机的制造时间，而且可以降低生产成本。用来焊接框架的槽钢：10和8，角钢：50505和20202。门板合页型号为：QB/T3878-1999 T型合页200。紧固件选用：GB/T6170-2000螺母 M16、M8和M20。GB/T5783-2000螺栓 M1625、M865和M616。GB/T93-1987 垫圈8、垫圈6和垫圈10。4 干燥箱体零部件的设计4.1 整体式框架设计4.1.1 改进设计的基本原则对框架实施改进设计的基本原则是保持现有设备的基本规格不变，用最少的材料组成满足工作要求的框架结构。干燥箱体要保证箱体框架有足够的强度，保证干燥箱体不会发生因型材的断裂而造成的机器损坏。干燥箱体应有足够的刚度，避免箱体框架在脱水机工作时因载荷和高温而发生较大的变形，使输送装置发生变形，引起链板的脱落，影响蔬菜脱水机的正常的工作。4.1.2 箱体的框架结构改进设计1. 箱体框架结构干燥箱体腔体框架和箱体支座是由角钢和槽钢通过焊接而成，如7图所示。 1.角钢I 2.角钢II 3.张紧座 4.槽钢 10 5.辐射装置支架固定孔 6.角钢III 7.角钢IV 8.拨板机构安装固定板 9.箱门密封板 10.支撑三角板 11.槽钢8 12.垫板 图7 箱体框架结构简图其中箱体腔体框架选用5号角钢和8号槽钢为基本型材，附加一些2号角钢。腔体框架是用5号角钢型材加工后焊接起来的长方体的框架，中间加的三根8号槽钢把框架分为四部分，它们既起到框架支撑的作用，又可作为门柱使用，并且在槽钢上开有辐射装置支架固定孔，在每层输送链板的上方，槽钢上都开有间距为 24mm的四个调节孔。因为在不同的情况下，远红外灯管的最佳辐射距离也不同，所以要有一个调节范围。蔬菜脱水机的从动端链轮轴需支撑在张紧机构上，如图7中的张紧座，由箱体框架上的5号角钢作为支撑。主动端链轮轴的轴承支座，则需要固定在如图7所示的5号角钢IV上。此外，角钢7和张紧座还起到固定主动端和从动端的插板的作用。角钢III和角钢IV起到固定封板的作用。箱门密封板构成箱体框架的一部分，是用2号角钢焊接而成，主要起到密封的作用。因此，在箱体的框架中加一些附属的角钢，方便安装其他的零部件。干燥箱体的支座框架是由8根10号槽钢和5号角钢焊接而成。其中支撑三角板可以增加支座的刚度，垫块起到增加脱水机安装平面的承压面积的作用。2. 型材的选用做成腔体的长方体框架中，起支撑作用的槽钢选用8号的槽钢。箱体受到的载荷力最终传到箱体支座上，因此组成箱体框架的槽钢选用比腔体框架支撑槽钢大的10号的槽钢。角钢IV用来固定轴承支座，受力较大，而且角钢上开有安装插板的孔，因此，在左侧用来固定封板的角钢，选用较大尺寸的5号角钢与它焊接在一起，作为辅助支撑，起到增加强度和刚度的作用。而相应的固定封板的另一角钢（如图6的右侧的角钢）则选用20号的角钢。3. 技术要求1）装配时应注意检查和调整，保证各部分之间的位置准确；2）焊接时应采取防止箱体框架变形和减小焊接应力的措施；3）焊缝要修磨平整，焊接牢固。4.2 门板设计4.2.1 门1. 基本结构蔬菜脱水机箱体要防止内部的热量过多地散失到外部，使生产成本增加，箱门的设计特别需要保温。为了保证箱门具有保温、轻便且在高温下不发生变形，箱门采用三层组合结构，即门板、框架和隔热层，如图8所示。门板选用厚为2mm的Q235-A钢板，通过铆钉固定在门框架的前后两面的角钢和门固定板上，中间附上保温材料，用来隔绝内外的热量传递。1.门框架I 2.供风口 3.引风口 4.隔热层 5.门把手 6.门板图8 门结构简图因蔬菜脱水机采用远红外和热风组合加热，所以要在箱体侧壁上设计引风口和供风口，如图8中的2和3所示。其中引风口为直径56mm的圆孔，供风口为边长为40mm的方孔。其中热风加热采用并流引风、穿流供风，即供风口设在每层输送链板下边70mm的空间，且在主、从动两端对称分布。热风进入箱体后从链板的小孔穿过，可以避免蔬菜被吹起，脱水效果更好。供风口的位置尺寸有较高的要求，应该在门I制造完成之后现场配作。2. 门框架门框架的基本结构是由5号角钢经过加工后焊接而成，为了内门板方便牢固地用铆钉固定在门框架上，在门框架的内表面上焊接门固定板，如图9中的2所示。由于蔬菜脱水机在正常工作时，温度可达到一百多度，为保证箱门不发生变形，增加了两块支撑板。支撑板还起到固定门把手的作用。1.门角钢I 2.门固定板 3.支撑板 4.门角钢V 5.门把手图9 门框架结构简图3. 门固定板和支撑板门固定板由5号的角钢经加工制造出来，它需要焊接在基本框架的角钢上，图10 门固定板为了方便和牢固的焊接好，保证质量，在门固定板的焊接板面的两边上开焊接斜角坡口，即在两条边上加工出45度高5mm的斜角，如图10所示。支撑板是由长733mm的5号角钢经加工制造的，为焊接和固定门把手方便，在角钢的两端加工出沿长度方向长为30mm的方形缺口，使角钢的一面与框架的外表面平齐（如图9所示），支撑板的结构如图11所示。图11 支撑板4.门角钢门角钢选择5号角钢，在其两端加工出5045斜角，其结构如图12所示。图12 门角钢5.门把手为防止门把手生锈，采用材料为1Gr18Ni9Ti，直径为20mm，壁厚为2mm的不锈钢管，经过弯制而成，如图13所示。图13 门把手4.2.2 门 1. 基本结构门II如图14所示，其基本结构与门I相同，也是有门框架、门板和隔热层等组成，所不同的是门II的尺寸比较大，并且有观察窗。为了能够随时了解蔬菜脱1.门框架 2.观察窗 3.铆钉 4.隔热层 5.门板图14 门结构简图水机箱体内的运行情况，因此在箱门上开设观察窗，其尺寸足够能看到两层输送链的范围，并且能够观察箱体内远红外灯管和蔬菜的干燥情况，及时调节链速和箱内温度。观察窗口是尺寸为长812mm宽300mm的长方形孔。观察窗由观察窗法兰、钢化玻璃和密封垫片组成。2. 门框架与其组成部件门框架II的结构及其组成部件与门框架I相同，只是尺寸不同，如图15所示。1.门角钢II 2.门固定板 3.支撑板 4.门角钢V 5.门把手图15 门框架结构简图4.2.3 门 1. 基本结构1.门框架III 2.门把手 3.隔热层 4.门板图16 门结构简图门III的结构与门I相同，其基本结构是由门框架、门板和隔热层三层结构组成，如图16所示。由于蔬菜脱水机采用远红外与热风组合加热，其中热风加热又采用并流引风，穿流供风，即供风口设在每层输送链板下边70mm的空间，脱水机在主、从动两端对称分布，热风进入箱体后从链板的小孔穿过。主、从动端两端同时供热风，两端供风机构对称布置。因此，在门III门板上开有供风口。2. 门框架及其组成部件门III的框架结构和其组成部件的结构上述的结构相同，只是尺寸大小不同。具体的尺寸见零件图，在这里不再介绍。4.2.4 门 1. 基本结构设备两端面的箱门结构完全相同，并且与上述侧壁箱门的结构很相似，采用三层组合结构，即门板、框架和隔热层，如图17所示。脱水机正常工作时，为方便在两端观察链板换位和落料的情况，以及拨板机构的工作情况，在端面箱门设置观察窗，以防链板可能脱落和无法正常的落料而不能及时发现。另外拨板机构属于易疲劳破坏的部件，一旦有问题可以及时的更换，避免严重影响机器正常工作的情况发生。1.门框架IV 2.观察窗 3.隔热层 4.门板图17 门结构简图观察窗窗口的尺寸为长674mm宽300mm的长方形口，由观察窗法兰、钢化玻璃和密封垫片组成。2. 观察窗法兰观察窗法兰的材料选用厚为2mm的Q235-A钢板，其最大外形尺寸为：744370mm，内部矩形孔的尺寸为：674300mm，如图17所示。在法兰上均匀分布直径为4mm的圆孔，用来固定密封装置。图18 观察窗法兰3. 门框架及其组成部件门框架及其组成部件，包括们把手在内与上述门的结构相同，尺寸不同，其具体尺寸见零件图。4.2.5 技术要求1. 装配时，要避免箱体翘曲，并保证内、外框架之间的相对位置准确；2.门板在安装时，其固定孔采用现场配钻；3. 锐棱倒钝；4. 焊缝修磨平整，焊接牢固。结论1. 本论文采用了整体框架、开门式结构，解决了设备的制造、维修麻烦等问题，并且可节省材料。框架式结构的干燥箱体整体刚度高，解决了在脱水机工作时因载荷和高温而发生变形的问题，为该设备的进一步研究及其产业化奠定了良好基础。在对远红外蔬菜脱水机箱体结构进行改进设计的过程中，始终注重其实用性和经济性，并力求结构简单、工艺性好，使用、维修方便。2. 供风口设置在箱体每层输送链板下方70mm的箱体侧壁上，采用并流引风与穿流供风技术。脱水机主、从动两端对称分布，热风从链板的小孔穿过。试验证明这样的结构方式可以提高热辐射率和干燥速度，产品质量好。参考文献1. 张黎斌，孙传祝. 远红外蔬菜脱水机箱体结构的改进设计J. 农业装备技术，2006，32（6）：29.2. 刘广文. 我国干燥设备企业的可持续发展方略J. 化工设备与防腐蚀，2004，2：17.3. 刘菊华，刘志敏，张静，等. 特种脱水蔬菜研究进展J. 长江蔬菜，2002，（8）：37-39.4. 吴锦铸，张昭其，凌关庭. 果蔬保鲜与加工M. 北京：化学工业出版社，2001.5. 刘相臣. 国内外干燥设备的现状与发展趋势J. 化工装备技术，2000，21（6）：13-13.6. 平凡. 我国脱水蔬菜行业的现状、问题及对策J. 山东食品科技，2004，6（6）：1.7. 李虓，魏丕恒，王际春. 脱水蔬菜生产技术与设备J. 包装与食品机械，1995，13（1）：1-6.8. 谢作强. 脱水蔬菜出口大有可为J. 中国乡镇企业技术市场，2004，（6）：11.9. 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