海湾扇贝毛刷辊式清洗机的设计

海湾扇贝毛刷辊式清洗机的设计 0 引言 随着社会的发展、科技的进步和人们生活水平的提高，人们对海洋资源的认识程度越来越广、越来越深。海产品不仅有着其独特的食用价值，其药用价值也弥足珍贵。扇贝是世界重要的海洋渔业资源之一，其壳、肉、珍珠层具有极高的利用价值。随着我国对海湾扇贝开发与利用，海湾扇贝的需求量也越来越高。目前，市场上的清洗机主要有气泡式、超声波式、毛刷式、喷淋式及滚筒式清洗机等;但清洗效果差、产量低，不是专门用于清洗海湾扇贝的，易损坏扇贝壳，生产效率低。海湾扇贝原料表面沾染着泥沙、杂质，且很多海湾扇贝表面附着有微生物，这些泥土、杂质的存在使后续加工中的贝柱、裙边、内脏都沾染上这些泥土、杂质，会对产品的加工质量带来极为不利的影响。为此，笔者设计了空心毛刷辊海湾扇贝清洗机。设计中选用的空心螺旋毛刷辊可以在刷洗的同时起到运输的作用，提高了生产效率。该设备节省劳动力，提高工作效率，符合自动化生产的需要。无论是在可行性，还是在实用经济性等方面，本装置都符合广大养殖企业的需要。为节约水资源，同时，设计了废水循环利用设备。1、 海湾扇贝的物理特性海湾扇贝的物理图形如图 1 所示。海湾扇贝贝壳大小中等，壳较凸，近圆形，壳表黄褐色，壳顶位于背侧中央，前壳耳大，后壳耳小，且具有浅足丝孔。上下两壳都有放射肋 17 到 22 条，肋宽而高起，并且肋上有小棘，生长纹很明显。海湾扇贝属瓣鳃纲类、扇贝科、扇贝属，又称大西洋内湾扇贝，原产于美国东海岸。1982 年由张福绥引进国内，并且开展人工养殖，养殖厂主要集中于山东、辽宁及河北北部，主要集中在 10 月、11 月收获。用此设备清洗海湾扇贝时，主要涉及海湾扇贝的厚度与直径，表 1 是测量的 100 个随机选取的海湾扇贝的厚度与直径。由表 1 可知:海湾扇贝的直径基本在 55 65mm之间，海湾扇贝的厚度在 20 30mm 之间。2、 结构及工作原理在大多数工厂里使用的清洗机都是带式或者基于带式的组合清洗机，利用带传动原理进行流水作业，主要去污清洗装置是刷辊及喷水管。海湾扇贝由进料口进入工作区域后，电动机带动毛刷辊转动，与喷水管喷出的水产生的作用力共同作用，使附着在海湾扇贝表面的污物去除;通过刷辊上的刷毛与水直接接触在海湾扇贝的贝壳上，依靠摩擦力使物料表面的污物刷除洗净;同时，此处所用毛刷辊为螺旋毛刷辊，可达到传送海湾扇贝的目的。3、 整体设计海湾扇贝毛刷辊式清洗机的主要包括清洗装置、支撑装置、进料装置、收集料口、传动装置及废水处理装置。其中，清洗装置由多个螺旋毛刷辊排列组成，并且毛刷辊穿在轴上用链两两相连进行能量传递，轴承用轴承座固定在机架上，每个毛刷辊上方都有一个有多个喷水孔的喷水管来清洗海湾扇贝。3 1 传动装置海湾扇贝清洗机有多个毛刷辊排列共同清洗海湾扇贝，则毛刷辊之间需要有传动装置链接。海湾扇贝清洗机为执行机构，其性能的好换直接影响清洗机清洗效果的好坏，常用的传动方式有带传动、齿轮传动和链传动，在此选用链传动。链传动有以下优点:1)链与链轮之间没有相对滑动;2)工作情况况相同时，传动尺寸相对紧凑;3) 所需张紧力不大，作用在轴上的载荷比较小;4)工作效率较高;5) 能在温度、湿度较大的环境中使用。3 2 进料装置与收集料口进料斗在位于靠近电动机的一端，焊接在机架上，料斗下底面与水平成约 30夹角，便于扇贝沿料斗底面下滑到达毛刷辊上。收集料口设在海湾扇贝输出端毛刷辊下方，料口下底面与水平成约 30角，便于海湾扇贝沿料口底面下滑。其焊接在机架上，收集清洗完的海湾扇贝。3 3 喷水装置与机架装置上方有水管，水管焊接在机架上，水由高压水泵提供，机架用角钢或槽钢焊接而成。整个设备由机架支承，设计中采用 3 6 号角钢焊制，机架材料一般采用碳素结构钢，采用 Q235;全部焊接好以后，表面需涂防护漆。4、 毛刷辊的设计毛刷辊包括带轴刷辊、空心刷辊、组合刷辊、螺旋刷辊及弹簧刷辊等，有钢带缠绕式、钢板夹毛式、钢片穿毛式及打孔穿毛式。刷毛长度不限，刷丝直径 0 05 2mm。刷体最小直径 25mm，刷体最长 5 5m。刷毛可以按照要求排列成特殊形状，能够植毛加工和旧刷翻新。生产刷类的主要材料有不锈钢材、碳钢、无缝钢管、PVC 板材、PP 棒材、塑管、橡胶及尼龙等。刷毛有PP、PA、PET、1010、610、612、杜邦丝、防静电丝，碳纤维磨料丝、钢丝、铜丝、不锈钢丝、棉纱、棉布、墨西哥进口剑麻(白棕)、猪鬃、马鬃、羊毛及山棕等。本设计的海湾扇贝清洗机，要边清洗边传送，所以选用螺旋空心毛刷辊;又因为所洗物为海湾扇贝，所以刷毛用尼龙，刷辊用 45#钢。用尼龙的刷辊对海湾扇贝进行清洗，要求刷丝抗压、弹性好，但又不能擦伤被清洗物。食品机械毛刷材料采用 PA6、PA66、611、612 及 010 丝等，辊芯使用45#圆钢或不锈钢件，注塑，植入耐高温尼龙刷丝，用于清洗物质表面污垢;刷毛多选用防菌尼龙 1010 刷丝，耐温耐磨，刷丝不回弯、不掉毛。毛刷辊如图2 所示。5、 滚动轴承座设计本设计使用深沟球轴承轴承，选择如图 3 所示的滚动轴承座，用一个止推环固定轴承。对它的密封采取在缸体壁上镗一圆槽，放置 O 形橡胶密封圈密封，可有效防水渗透。6 、各种零件的装配轴上零件的装配图如图 4 所示。挡板安装于整个装置两端，防止海湾扇贝从侧面滑下，从而保证海湾扇贝被清洗。7、清洗废水的处理为了保护环境、节约水资源，清洗海湾扇贝后的废水需要回收处理循环利用。清洗后，废水中的主要成分有泥沙等异物。泥沙呈胶体状混在水里，去除需要采用专门的设备。经过大量查阅资料，选用了水力旋流器。水力旋流器是一种靠离心来沉降的设备，它靠泵使悬浮液从圆柱壳体上部入口由切线的方向进入水力旋流器，在筒内做旋转运动，并由筒边缘向中心移动而形成一股强烈的由上而下的旋涡运动。在筒体内胶体液流中，较粗颗粒受到离心力的作用向筒壁沉降，并和残留的液体由底流口卸出;而含有细颗粒的那一部分液体则是通过固定在水力旋流器顶部中心并且延伸至水力旋流器中的圆管排出;排出来的水经过活性炭过滤，利用活性炭芯的吸附作用吸附滤液中较细的颗粒，从而使水净化再利用。8 、结语螺旋毛刷辊式海湾扇贝清洗机结构简单，制造加工难度低;整体布局上占有空间小，布局紧凑;工作较平稳，安全性能好，具有较长寿命;物料在螺旋毛刷辊上运动，对物料的机械损伤小，清洗的效率较高。因此，本螺旋毛刷辊式海湾扇贝清洗机能够很好地满足海湾扇贝加工工厂的清洗要求，具有较高的生产效率、经济效益及较强的使用和推广价值。海湾扇贝加工设备的研制在我国还处于初级阶段，不断深入研究、开发海湾扇贝加工设备，对提高加工水平、促进海湾扇贝产业发展将起到积极的推动作用。参考文献:1 杨慧英，王玉坤 机械制图(2 版)M 北京:清华大学出版社，20082 李建功 机械设计(4 版)M 北京:机械工业出版社，20073 陆玉 机械设计课程设计(4 版)M 北京:机械工业出版社，20114 万书亭 互换性与技术测量(4 版) M 北京:电子工业出版社，20075 刘鸿文 材料力学(4 版)M 北京:高等教育出版社，20096 蔡春园 新编机械设计手册K 沈阳:辽宁科学技术出版社，19937 联合编写组 机械设计手册(2 版) K 北京:化学工业出版社，19898 陈魁 试验设计与分析M 北京:清华大学出版社，19969 栾军 试验设计的技术与方法M 上海:上海交通大学出版社，198710 贺晓光，汤凤霞，李海峰 清洗技术在食品生产上的应用现状J 宁夏农学院学报，2001，22(1):65 69