螺旋式榨油機(jī)設(shè)計與校核,螺旋式,榨油機(jī),設(shè)計,校核
目 錄
目錄………………………………………………………………………………………1
摘要 ………………………………………………………………………………3
第1章 前言 ……………………………………………………………………4
1.1選題的背景、目的和意義 ………………………………………………4
1.2螺旋榨油機(jī)的工作原理 …………………………………………………4
1.3 榨油的工藝流程 ………………………………………………………4
1.4設(shè)計榨油機(jī)的程序 ……………………………………………………5
1.4.1 計劃階段 ………………………………………………………5
1.4.2 方案設(shè)計階段 …………………………………………………5
1.4.3 技術(shù)設(shè)計階段 …………………………………………………6
第2章 螺旋榨油機(jī)的設(shè)計計算 …………………………………………………7
2.1 電動機(jī)的選取 …………………………………………………………7
2.2 螺旋榨油機(jī)主要參數(shù)的確定 …………………………………………7
2.2.1 榨膛的容積比ε ………………………………………………7
2.2.2 進(jìn)料端榨膛容積比Vj的計算 …………………………………8
2.2.3 功率消耗 ………………………………………………………8
2.2.4 榨堂壓力 ………………………………………………………8
2.3 榨螺軸的設(shè)計計算 ……………………………………………………8
2.3.1 榨螺軸尺寸表 …………………………………………………9
2.3.2 榨螺齒型 ………………………………………………………9
2.3.3 榨螺材料 ………………………………………………………10
2.4 Ⅰ軸和嚙合齒輪的計算 ……………………………………………10
2.4.1 齒輪的選用 ……………………………………………………10
2.4.2 確定小齒輪的齒型參數(shù) ………………………………………14
2.5 軸的計算校核 …………………………………………………………15
2.5.1 選材及表面預(yù)處理 ……………………………………………15
2.5.2 軸的強(qiáng)度計算和校核 ………………………………………………16
2.6帶輪的設(shè)計計算 ……………………………………………………17
2.7 鍵的選擇設(shè)計 …………………………………………………………20
2.7.1 鍵的選擇 ………………………………………………………20
2.7.2 鍵的校核計算 …………………………………………………20
2.8 軸承的設(shè)計 ……………………………………………………………21
2.8.1 軸承壽命 ………………………………………………………21
2.8.2 驗(yàn)算軸承壽命 …………………………………………………21
第3章 螺旋榨油機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 …………………………………………21
3.1 榨螺軸的設(shè)計 …………………………………………………………22
3.2 榨籠的構(gòu)造 ……………………………………………………………22
3.3 齒輪箱的構(gòu)造及入料器的構(gòu)造 ………………………………………22
3.4 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ………………………………………………………22
3.5 調(diào)節(jié)裝置的設(shè)計 ………………………………………………………23
3.6 鍵的選擇 ………………………………………………………………23
3.6.1 Ⅰ軸上的鍵 ……………………………………………………23
3.6.2 Ⅱ軸上的鍵 ……………………………………………………24
3.6.3 芯軸上的鍵Ⅰ …………………………………………………24
3.6.4 芯軸上的鍵Ⅱ …………………………………………………24
3.7 滾動軸承的選擇 ………………………………………………………24
3.7.1 Ⅲ軸上的軸承的選擇 …………………………………………24
3.7.2 Ⅰ軸和Ⅱ軸的軸承 ……………………………………………25
3.8 榨螺軸與齒輪軸的聯(lián)接設(shè)計…………………………………………25
第 4 章 結(jié)束語 ………………………………………………………………26
參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………27
摘 要
本論文主要是對螺旋榨油機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計。其中包括壓榨部分，傳動部分，機(jī)架部分，出油裝置及進(jìn)料等的結(jié)構(gòu)設(shè)計。包括對輸入端電動機(jī)功率／轉(zhuǎn)速的選擇。帶及帶輪的選擇及設(shè)計。變速箱中齒輪的設(shè)計，軸的設(shè)計，軸承、鍵、聯(lián)軸器的選擇及相關(guān)的計算、校核。榨螺榨籠的設(shè)計等。其中榨螺和榨籠是榨油機(jī)的主要工作部件。榨螺部分主要有榨螺軸和榨螺（共3節(jié)）．調(diào)餅頭．鎖緊螺母和調(diào)節(jié)螺栓等組成．榨螺的設(shè)計應(yīng)滿足榨螺間的裝配要求．榨螺間裝配必須嚴(yán)密．用鎖緊螺母將其夾緊．防止油餅滲入榨螺孔內(nèi)，影響榨螺的順利拆卸．榨籠的榨膛由兩部分組成．前段由榨條組成，后段落由榨圈組成．變速箱的設(shè)計應(yīng)注意互相間的配合關(guān)系，傳動比及扭矩是否滿足工作條件等．
本機(jī)適用于榨取菜籽、花生仁、芝麻、棉籽仁、大豆、椰子、茶籽、葵花籽等植物油脂。（根據(jù)用戶需要，可更換榨螺，用于榨取米糠等含油的油料。）
關(guān)鍵詞： 榨油機(jī)；花鍵軸；聯(lián)軸器；榨籠；變速箱；
Abstract
This thesis is the design of the overall structure of screw press. Including press parts, transmission parts, chassis parts, oil installations and the structural design of feed and so on. Including the input of the motor power / speed option. Belt and pulleys of the selection and design. Transmission in gear design, shaft design, bearings, keys, options and related coupling calculation, check. Pressing screw pressing cage design. Pressing of which is the oil press screw and pressing cage main working parts. Pressing screw part of the main screw pressing and pressing bolt (of three). Transfer cake first. Lock nut and adjustment bolts etc.. Pressing bolts should be designed to meet the pressing bolt assembly between the requirements. Squeezed between the assembly must be tight spiral. With a lock nut to clamp. Pressing screw to prevent infiltration of oil cake, the impact of the successful demolition of pressing bolts. Squeeze cage squeeze chamber composed of two parts. Formed by the preceding article pressing, pressing circle formed by the following paragraph. Transmission should be designed with attention to mutual relations between the transmission ratio and torque meets the working conditions.
This machine is suitable for the extraction of rapeseed, peanut, sesame, cotton seeds, soybean, coconut, tea seeds, sunflower seeds and other plant oils. (According to user needs, pressing worms can be replaced, for the extraction of rice bran oil and other oil-bearing.)
Keywords: oil press; spline shaft; coupling; pressing cage; transmission;
第1章 前言
1.1選題的背景、目的及意義
隨著我國人民生活水平不斷提高，尤其是人民收入的增加，食用油需用量將會不斷增加。
目前世界人均年食用油為14kg，我國人均年食用油約為7.4kg，只有世界人平均量的二分之一。預(yù)計到2010年，我國人均年食用油可達(dá)10kg。我國農(nóng)村是個大市場，在油脂加工設(shè)備方面，目前適應(yīng)于廣大農(nóng)村的油料加工機(jī)械應(yīng)當(dāng)是中小型的較為適用。因此，螺旋榨油機(jī)即為此而設(shè)計的。
螺旋榨油機(jī)是利用旋轉(zhuǎn)的榨螺軸將料坯在榨膛內(nèi)連續(xù)推進(jìn)，由于榨螺上螺旋導(dǎo)程逐漸縮短或螺紋深度逐漸變淺，榨膛內(nèi)的空間容積（榨膛容積或空余體積）逐漸減小，從而產(chǎn)生壓榨作用，將油從榨籠縫隙中擠出，殘?jiān)鼔赫コ善瑺铒灒瑥某隹诙伺懦觥?
1.2 螺旋榨油機(jī)的工作原理
螺旋榨油機(jī)的工作原理概括為：榨油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，預(yù)處理好的料胚從料斗進(jìn)入榨膛，榨膛由榨條和榨圈組成。料胚由榨螺的螺旋逐漸推進(jìn)受到二次壓榨，壓榨力的來源是：料胚由1-2節(jié)榨螺向前推進(jìn)到3節(jié)榨螺，由于3節(jié)榨螺根徑逐漸增大（即牙形高度逐漸減?。┞菁y逐漸加寬，從而榨螺與榨圈間的容積逐漸減小，進(jìn)而將料胚推進(jìn)到4節(jié)榨螺與5節(jié)榨螺處，榨膛容積增大，料胚被松散后繼續(xù)向前推進(jìn)。通過調(diào)節(jié)調(diào)餅頭與出餅圈之間的間隙，控制出餅厚度，由于榨膛的特殊結(jié)構(gòu)，料胚在榨膛產(chǎn)生復(fù)雜的相對運(yùn)動和很大的摩擦力，致使油料的纖維的膠體遭受破壞，在巨大的壓力下，油就從榨條縫隙和榨圈的出油槽中擠出來。
1.3榨油的工藝流程
油料在進(jìn)入油機(jī)前，需要過一系列的預(yù)處理，現(xiàn)以大豆為例，大豆的預(yù)處理為工序?yàn)椋?
大豆－清選－破碎（分離）－（粗軋）－軟化－軋胚－蒸炒－壓榨－毛油（豆餅）
1.4 設(shè)計榨油機(jī)的程序
一部機(jī)器的質(zhì)量基本上決定于設(shè)計質(zhì)量。制造過程對機(jī)器質(zhì)量所起的作用，本質(zhì)上就在于實(shí)現(xiàn)設(shè)計時所規(guī)定的質(zhì)量。因此，機(jī)器的設(shè)計階段是決定機(jī)器好壞的關(guān)鍵。
1.4.1 計劃階段
在根據(jù)生產(chǎn)或生活的需要提出所要設(shè)計的新機(jī)器后，計劃階段只是一個預(yù)備階段。此時，對所要設(shè)計的機(jī)器僅有一個模糊的概念。
本設(shè)計是畢業(yè)設(shè)計，考慮到時間有限，難度不能太大。于是在寒假開始，做了較多的社會調(diào)查，使畢業(yè)設(shè)計盡量結(jié)合社會需求，與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合。最后選螺旋式榨油機(jī)。
1.4.2 方案設(shè)計階段
方案設(shè)計階段對設(shè)計能否很好的完成起著關(guān)鍵作用。在這一階段中曾選擇過多個方案，并分別進(jìn)行了分析。
機(jī)械取油設(shè)備有多種，其工作原理也不盡相同。如靜壓式，攪拌擠壓式，偏心回轉(zhuǎn)擠壓式，離心擠壓分離式等。經(jīng)過分析，上述機(jī)械取油設(shè)備都較為復(fù)雜，工作量較大，在畢業(yè)設(shè)計規(guī)定的時間內(nèi)難于完成。
經(jīng)過比較，在老師的指導(dǎo)下，最后選擇了螺旋式榨油機(jī)，該機(jī)器相對簡單一些，又適合我國農(nóng)村廣大市場的需要。因此，選擇該方案既接近我們的水平，也符合社會需要。
一般來說，機(jī)器較為簡單的話，可靠性也相對好一些。相反，機(jī)器越復(fù)雜，保證可靠性的難度就越大。
本方案主要結(jié)合本專業(yè)三年來學(xué)習(xí)的課程，綜合運(yùn)用學(xué)習(xí)過的知識和技能，學(xué)習(xí)解決實(shí)際問題。
1.4.3 技術(shù)設(shè)計階段
方案設(shè)計階段結(jié)束后，進(jìn)入技術(shù)設(shè)計階段，技術(shù)設(shè)計階段的工作如下：
⑴ 機(jī)器的運(yùn)動學(xué)設(shè)計
根據(jù)確定的結(jié)構(gòu)方案，確定原動機(jī)的參數(shù)（功率、轉(zhuǎn)速、線速度等）。然后，做運(yùn)動學(xué)的計算，從而確定各運(yùn)動構(gòu)件的運(yùn)動參數(shù)（轉(zhuǎn)速、速度等）。
⑵ 機(jī)器的動力學(xué)計算
結(jié)合零部件的結(jié)構(gòu)及運(yùn)動參數(shù)，初步計算各主要零件所受載荷的大小及特性。
⑶ 零部件的工作能力設(shè)計
已知主要零部件所受的公稱載荷的大小和特性，即可做零部件的初步設(shè)計。設(shè)計所依據(jù)的工作能力準(zhǔn)則，需參照零部件的一般失效情況、工作特性、環(huán)境條件等合理地擬定，本設(shè)計對主要零件的強(qiáng)度和軸承壽命等進(jìn)行了計算。通過計算決定零部件的基本尺寸。
⑷ 部件裝配草圖及總裝配草圖的設(shè)計
本階段的主要目標(biāo)是設(shè)計出部件裝配圖及總裝配草圖。再由裝配圖對所有零件的外形及尺寸進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計。在此步驟中，需要協(xié)調(diào)各零部件的結(jié)構(gòu)及尺寸，全面地考慮所設(shè)計的零部件的結(jié)構(gòu)工藝性，使全部零件有最好的構(gòu)形。
⑸ 主要零件的校核
在繪制部件裝配草圖及總裝配草圖以后，所有零件的結(jié)構(gòu)及尺寸均為已知，在此條件下，再對一些重要的零件進(jìn)行精確的校核計算，并修改零件的結(jié)構(gòu)及尺寸，直到滿意為止。
按最后定型的零件工作圖上的結(jié)構(gòu)及尺寸，繪制部件裝配圖及總裝配圖。
第2章螺旋榨油機(jī)的設(shè)計計算
2.1 電動機(jī)的選取
本設(shè)計適于大豆、菜籽等多種油料作物，對象是中、小型油廠，因此選取的電機(jī)功率不高。
電機(jī)型號 YL-112M-7
額定功率 7.5KW ;
額定電流=8.8A ;
額定轉(zhuǎn)速 =1440 r/min ;
效率 η=84 % ;
功率因數(shù) cos?=0.82 ;
T max/TN =（最大轉(zhuǎn)矩）/（額定轉(zhuǎn)矩） = 2.3 ；
Tmin/TN =1.5 ;
總傳動比 í=6.98
2.2 螺旋榨油機(jī)主要參數(shù)的確定
2.2.1 榨膛容積比ε
ε＝ＶＪ／Ｖch （2.1）
查設(shè)計手冊得坯實(shí)際壓縮比εP=2.39 ;
實(shí)際壓縮比εn=3.25
本設(shè)計的螺旋榨油機(jī)對象是大豆，其總壓縮比ε＝7.5～14 ,取ε＝14
2.2.2 進(jìn)料端榨膛容積Vj的計算
根據(jù)設(shè)計能力等參數(shù)，可按下式計算：
Vj=QBm/60KfKnrmn (2.2)
將數(shù)據(jù)代入公式3.2得：
Vj=(300kg/h×0.9×1000)/(60×0.6×0.7×0.7×60r/min)=255.102 cm3
因此 VJ=255.102 ㎝3;
出坯率 Ｂm=0.9 ;
料坯充滿系數(shù) Kf=0.6 ;
系 數(shù) Kn=0.7 ;
入榨料坯容重 rm=0.7㎏/㎝3 ;
出口端榨膛容積Vch ,由公式2.1 ε＝VJ/Vch 推出 Vch= VJ/ε=18.22 cm3
2.2.3 功率消耗
在食品加工機(jī)械中，對于中小型機(jī)器 Ｎr=5～7 kw ;
取 Ｎr=6 kw
2.2.4 榨膛壓力
P=(2471·?·εn5.5)/e0.022w (kPa) （2.3）
將數(shù)據(jù)代入公式2.3得：
P=(2471×0.00085×3.255.5)/e0. 022×3.5﹪=1372.94 kPa
2.3 榨螺軸的設(shè)計計算
榨螺軸是螺旋榨油機(jī)的主要工作部件之一，榨螺軸的結(jié)構(gòu)參數(shù)、轉(zhuǎn)速、材質(zhì)的選擇對形成榨膛壓力、油與餅的質(zhì)量，生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本有很大關(guān)系。
在設(shè)計中，采用套裝式變導(dǎo)程二級壓榨型榨螺軸，如圖2.2，它將榨螺分成若干段，套裝在芯軸上用螺母壓緊，連續(xù)型榨螺軸的相鄰榨螺緊接，沒有距圈，結(jié)構(gòu)較簡單，榨膛壓力較大，回料少，但齒型復(fù)雜，加工須配置專用機(jī)床，適用于較小型榨油機(jī)。
圖 2.2 榨螺軸
2.3.1 連續(xù)型榨螺軸尺寸如下表所示：
表2.3.1 榨螺軸尺寸表
榨螺號
1
2
3
4
5
6
7
節(jié)長
120
110
80
30
45
45
45
導(dǎo)程
42
42
36
——
31.5
31.5
——
螺旋外徑
70
70
70
70
70
70
70
螺旋內(nèi)徑
50
50
50/67
69.2/67
59/64.3
64.3/69.6
69.6/76.6
齒頂寬/齒根寬
6/16
6/16
6/16
——
8/9.9
11.7/13.6
——
2.3.2 榨螺齒形
錐形根圓榨螺
榨螺齒形尺寸α＝０～30°;
β=15～45°,最大為β＝90°;
γ<10°;
榨螺最小壁厚δ=(D0-d)/2=6～20 mm,取δ＝6 mm .
圖2.3 3號榨螺
2.3.3 榨螺材料
榨螺用20Cr氣體滲碳（滲碳層厚度為1.5～2mm）,淬火、回火處理后，表面硬度為HRC58～62 。
2.4 Ⅰ軸和Ⅱ軸嚙合齒輪的計算
2.4.1 齒輪的選用
選用直齒圓柱齒輪傳動，７級精度。
已知輸入功率P1=7 kw ；
小齒輪轉(zhuǎn)速n1=418.6 r/min ；
齒數(shù)比u=i1=2.25
條件：帶式輸送機(jī)，工作平穩(wěn)，轉(zhuǎn)向不變。
1、材料選擇
Ⅰ軸上的小齒輪材料為45#，硬度為217～255HBS,取硬度為240HBS，嚙合的中齒輪材料為QT500-5(調(diào)質(zhì))，硬度（147～241）HBS,硬度取為200HBS 。
2、齒輪齒數(shù)的選擇
小齒輪的齒數(shù)Z1=13,中齒輪的齒數(shù)為Z2=i×Z1=29.25 ，取Z２=30
3、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計
⑴. 確定公式
d1t≥2.32 （2.4）
公式2.4內(nèi)的各計算數(shù)值
①. 試選載荷系數(shù)：K1=1.3
②. 計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)距：
T1 =95.5×105P1/n1
=95.5×105×7/418.6
=6.126×104 N·mm
③. 齒寬系數(shù)φd=1
④. 由表查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=181.4 Mpa1/2
⑤. 由圖冊按齒面硬度查得：
小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限：σHlim1= 650 MPa
大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限：σHlim2= 550 Mpa
⑥. 由公式計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
N1 = 60 n1jLh
= 60×418.6×1×( 2×8×300×10)
= 1.2×109
N2 =0.53×109
⑦. 接觸疲勞系數(shù) KHN1=0.9 ，KHN2=0.87
⑧. 計算接觸疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為 1%，
安全系數(shù)為 S=1，
[σH]1 =KHN1·σHlim1/s =0.9×650 = 585 Mpa
[σH]2 =0.87×550 = 478.5 Mpa
⑵. 計算
①. 試算小齒輪分度圓直徑 d1t ,
代入[σH]中較小的值
d1t≥2.32 （2.5）
經(jīng)計算得 d 1t=67.499 mm
②. 計算圓周速度
V =πd1tn1/(60×1000)
= 3.14×67.499×418.6/(60×1000)
=1.479 m/s
③.計算齒寬
b = φd·d1t = 1×67.499 = 67.499 mm
④. 齒寬與齒高之比 b/h
模數(shù)： mt= d1t/z1 = 67.499/13 = 5.192 mm
齒高： h=2.25 mt =2.25×5.192 =11.683 mm
b/h = 5.778
⑤. 載荷系數(shù)
根據(jù)v=1.479 m/s , 7級精度，
由圖冊查得動載系數(shù) KV =1.08.
直齒輪，假設(shè) KAFt / b < 100 N/mm ,
由表查得：KHα=KFα=1.2 ;
由表查得：使用系數(shù)KA=1 ;
由表查得：7級精度，小齒輪相對支承，非對稱布置時
KHβ =1.12+0.18(1+0.6φd2) φd2 + 0.23×10-3b
=1.12+0.18(1+0.6×12)×12+0.23×10-3×67.499=1.424
由b/h=5.778, KHβ=1.424 查得 KFβ=1.52 ;
故載荷系數(shù)為:
K=KAKVKHαKHβ =1×1.08×1.2×1.424 =1.845
按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由公式2.7
d1 = d1t = 67.499× （2.6）
得 d1 = 75.85 mm
4、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計
m≥ （2.7）
⑴. 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值
①. 由圖冊查小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限σFE1=560 Mpa ;
大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限σFE2=440 Mpa.
②. 由圖冊查得彎曲疲勞壽命系數(shù)：
KFN1=0.85 , KFN2 =0.88
③. 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4
[σF]1= Mpa
[σF]2= Mpa
④. 計算載荷系數(shù)
K=KAKVKFαKFβ=1×1.08×1.2×1.52=1.97
⑤. 查取齒形系數(shù)
YFa1=3.13 YFa2=2.52
⑥. 應(yīng)力校正系數(shù)：
YSa1=1.48 YSa2=1.625
⑦. 計算大小齒輪的并加以比較：
1==0.01362
2==0.01480
大齒輪的數(shù)值大。
⑵. 設(shè)計計算
由公式2.7得：
m≥=3.09 mm
對比計算結(jié)果，考慮到該齒輪傳動為開式傳動，主要失效形式為輪齒磨損和折斷，故取按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計的，m=3.09 mm,就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m=3 , 按接觸疲勞強(qiáng)度計算分度圓直徑 d1=75.85 mm ,從而計算出
小齒輪齒數(shù) z1=d1/m=75.85/3=25.28=26
大齒輪齒數(shù) z2=uz1=2.25×26=58.5 ,取 z2=59
5、幾何尺寸計算
①. 計算分度圓直徑
d1=z1m=26×3=78 mm
d2=z2m=59×3=177 mm
②. 計算中心距
a=(d1+d2)/2=127.5 mm
③. 齒輪寬度
b=φdd1=1×78=78 mm
取 B2=80 mm , B1=85 mm
6、驗(yàn)算
Ft=2T1/d1=2×6.126×104/78=2340.77 N
KAFt/b=1×2340.77/78=30 N/mm <100 N/mm.
所以，符合前面的KAFt/b <100 N/mm的假設(shè)該齒輪設(shè)計符合要求。
2.4.2 確定小齒輪的齒形參數(shù)
標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪幾何尺寸：
① 分度圓直徑d :
d1=mz1=3×26=78 mm
d2=mz2=3×59=177 mm
② 齒頂高h(yuǎn)a
ha=ha*m=1×3=3 mm
③ 齒根高 hf=(ha*+c*)m=(1+0.25)×3=3.75 mm
④ 齒全高 h=ha+hf =(2ha*+c*)m=3+3.75=6.75 mm
⑤ 齒頂圓直徑
da1=d1+2ha=(z1+2ha*)m=78+2×3=84 mm
da2=d2±2ha=(z2±2ha*)m=177±2×3=183 mm
⑦ 齒根圓直徑
df1 =d1－2hf=(z1－2ha*－2c*)m
=(26－2×1－2×0.25)×3=70.5 mm
df2=d2±2hf=(z2±2ha*±c*)m=169.5 mm
⑧ 基圓直徑
db1=d1Cosα=78×Cos20o=73.296 mm
db2=d2Cosα=177×Cos20o=166.326mm
⑨ 齒距p=πm=3π=9.42 mm
⑩ 齒厚s=πm/2=3π/2=4.7 mm
齒槽寬e=πm/2=4.7 mm
中心距a=(d2±d1)/2=m(z2±z1)/2=127.5 mm
頂隙 c=c*m=3×0.25=0.75
2.5 軸的計算校核
2.5.1 選材及表面預(yù)處理
1.材料:
軸主要用碳鋼,本設(shè)計從經(jīng)濟(jì)實(shí)用角度選用45#鋼.
2.熱處理:
高頻淬火,表面強(qiáng)化處理噴丸,提高軸的抗疲勞強(qiáng)度,45#鋼熱處理調(diào)質(zhì) .軸表面淬火處理: 使淬硬層耐磨.
3.工作條件:
淬硬層深度 0.5~1.5 mm.
2.5.2 軸的強(qiáng)度計算和校核
1.軸肩高度
a=(0.07~0.1)d (d為軸的直徑,軸環(huán)寬度b=1.4a)
(1)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初定軸徑
τT=T/wT=9.55×106p/( 0.2nd3 )≤[τT] （2.8）
其中 [τT] 為扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力,單位是 Mpa.
軸45#鋼 [τT]=25~45 Mpa A0=126~103 mm3
2.軸的直徑
d≥= （2.9）
式中取A0=105 mm3
軸傳遞的功率 p=4 kw,
軸的轉(zhuǎn)速 n=418.6 r/min
∴d≥=22.28 mm
對于直徑d≤100 mm的軸,有一個鍵槽時,軸徑增大5%~7%,為將軸徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑, d=60 mm, L=60 mm,( L長系列60 mm,短系列42 mm) 。
(2)按彎扭合成校核
合成彎矩 M==474 Nm
校核軸的強(qiáng)度,按第三強(qiáng)度理論計算應(yīng)力
（2.10）
對于直徑為d的圓軸,彎曲應(yīng)力σ=M/w,
扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力
τ=T/wT=T/2w （2.11）
其中,w (mm3) 為軸的抗彎截面系數(shù),
W=
式中 b=6,t=4,d=28 mm
則軸的彎矩合成強(qiáng)度條件為:
/1842.89=50 Mpa
[σ-1]對稱循環(huán)應(yīng)變力時，軸的許用彎曲應(yīng)力經(jīng)查表得
[σ-1]=60 Mpa
∴σca<[σ-1] 符合強(qiáng)度要求.
軸所受的載荷是從軸上零件傳來的。計算時，常將軸上的分布載荷簡化為集中力，其作用點(diǎn)取為載荷分布段的中點(diǎn)，作用在軸上的扭矩，一般從傳動件輪轂寬度的中點(diǎn)算起。通常把軸當(dāng)作置于鉸鏈支座上的梁，支反力的作用點(diǎn)與軸承的類型和布置方式有關(guān)。通常取在軸承寬度中間處。
2.6 帶傳動的設(shè)計計算
平型帶輪的設(shè)計
小帶輪的基準(zhǔn)直徑 d1=71 mm ;
大帶輪的基準(zhǔn)直徑 d2=315 mm
平帶傳動 在傳動中心距較大的情況下平帶的材質(zhì)選用帆布芯平帶。
帶寬b=50 mm ,
帶輪寬 B=63 mm
求帶速 d1=(60×1000×v)/(π×n1)
V=1.56m/s
其中n1=418.6r/min ,d1=71mm ;
i=n1/n2
150°
三角膠帶的設(shè)計
1.計算功率Pc
Pc=KwP
P=7Kw,Kw=1.1,n=1440r/min
故Pc=7.7 Kw
2.選擇標(biāo)準(zhǔn)三角膠帶型號
根據(jù)三角膠帶選型圖查得,
型號為B
3.小帶輪直徑
D1=140mm
傳動比:i=n1/n2
n2=140r/min,i=3
n1=420r/min
D2=n2i
D2=480mm
4.驗(yàn)算速度
v=πD1n1/60000
v=10.5m/s
B型膠帶最大允許范圍為25m/s,v=10.5m/s,故,符合要求.
5.計算中心距和膠帶極限長度Lp
初定中心距
0.7(D1+D2)120°
合格
7.膠帶根數(shù)
P0=3.78
Z=P0/(P0+P0)KKlKq
K=0.92, Kl=1.03,Kq=0.8
Z=1.95
所以Z=2
2.7 鍵的選擇設(shè)計
2.7.1 鍵的選擇
鍵的截面尺寸b×h由軸的直徑d由標(biāo)準(zhǔn)中選定。
鍵的長度L一般可按輪轂的長度而定，即鍵長等于或略短于輪轂的長度。
I軸 ：d=30 mm 處選用普通平鍵
鍵寬b×鍵高h(yuǎn) b×h =8×7 .
鍵L , L1=25mm,L2=56mm,
軸深度 t=4.0 mm
2.7.2 鍵的校核計算
假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，普通平鍵連接的強(qiáng)度條件為
σp=2T×103/(kld) ≤[σp ] （2.12）
T傳遞的轉(zhuǎn)矩為 T=9.126×104 N· mm
K鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h=0.5×6=3 mm
l鍵的工作長度，圓頭平鍵l=L-b=56-8=48mm
d軸的直徑 d=30mm
[σp] 許用擠壓應(yīng)力 [σp ] =100～120 Mpa,
查表取 [σp]=110 Mpa
將數(shù)值代入公式
σp=2×9.126×10×103/(3×56×22)=55.309Mpa≤[σp]=110 Mpa
符合標(biāo)準(zhǔn)。擠壓強(qiáng)度夠了，剪切強(qiáng)度也夠了。
故，鍵的標(biāo)記為： 鍵8×56 .
2.8 軸承的設(shè)計
2.8.1 軸承壽命
Lh=106/(60n)(c/p)ε （2.13）
對于滾子軸承，ε=10/3,我們計算I軸的滾動軸承為圓錐滾子軸承32306。
已知： n=418.6 r/min ,預(yù)期計算壽命Lh＇=5000h.
由公式得出，C
求比值 Fa/Fr=1284.3/2966=0.43Lh′=5000h （2.16）
故所選軸承為圓錐滾子軸承32306 ,滿足壽命要求 。
第3章 螺旋榨油機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計
3.1 榨螺軸的設(shè)計
榨螺軸是由芯軸，榨軸，出渣梢頭，鎖緊螺母，調(diào)整螺栓，軸承等構(gòu)成。裝配榨軸時，榨螺與榨螺之間必須壓緊，防止榨螺之間出現(xiàn)塞餅現(xiàn)象，必須擰緊鎖緊螺母，餅的厚度用旋轉(zhuǎn)的調(diào)整螺栓來控制。6個榨螺型號不同，材料為20# .
3.2 榨籠的構(gòu)造
榨籠是由上下榨籠內(nèi)裝有條排圈，條排，元排所構(gòu)成。條排24件，元排17件，還有壓緊螺母內(nèi)裝有出餅圈，榨膛的兩端分別于齒輪箱和機(jī)架相連接。
3.3 齒輪箱的構(gòu)造及入料器的構(gòu)造
齒輪箱是由齒箱蓋，箱體，圓柱齒輪，傳動軸，軸承，皮帶輪等構(gòu)成，可從頂部油塞孔加機(jī)油，從油標(biāo)處看油面高度。
入料器的組成主要有立軸，錐齒輪，軸承支座，固定板，錐斗等，使用自動進(jìn)料器可以節(jié)省勞動力，提高生產(chǎn)效率。
3.4 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計
大三角帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸
基準(zhǔn)直徑 dd=330mm ,
帶輪寬B=(Z-1)e+2f=30.3 mm,
槽間距e=120.3 ，取e=12.3 mm .
第一對稱面至端面的距離 f=81 ,取f=9.15 mm ,
基準(zhǔn)線上槽深 ha=2.0 mm ,
外徑 da=dd+2ha=334 mm ,
最小輪緣厚 =5.5 mm ,取=10 mm .
基準(zhǔn)下槽深 hf=9.0 mm , 輪槽角φ=38° .
基準(zhǔn)寬度 bd=8.5 mm .
d1=(1.8～2)d=44 mm ,
d2=da-2(ha+hf+)=292 mm ,
h1=290=38.77 mm ,
h2=0.8h1=31.01 mm ,
b1=0.4h1=15.508 mm ,
b2=0.8b1=12.4064 mm ,
f1=0.2h1=7.754 mm ,
f2=0.2h2=6.202 mm ,
L=(1.5～2)d=30.3 mm .
3.5 調(diào)節(jié)裝置的設(shè)計
調(diào)節(jié)裝置的主要目的是調(diào)節(jié)出渣的粗細(xì)，相應(yīng)的改變榨膛的壓力機(jī)構(gòu)，為抵餅圈整軸移動或出餅圈同芯軸一起做軸向移動。其結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，機(jī)架的受力能在運(yùn)轉(zhuǎn)中調(diào)節(jié)，但芯軸的軸2頭易損壞。由于采用整軸移動或夾餅圈，因此螺栓連接松脫現(xiàn)象比較嚴(yán)重，此裝置平穩(wěn)，低速重載的靜載荷，因此采用對頂螺母，兩螺母對頂擰緊后，使旋合螺紋間始終受到附加的壓力和摩擦力的作用，工作載荷有變動時該摩擦力仍然存在。
3.6 鍵的選擇
鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)零件，通常用來實(shí)現(xiàn)軸與輪轂之間的周向固定，以傳遞轉(zhuǎn)矩，有的還能實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向滑動的導(dǎo)向。
3.6.1 Ⅰ軸上的鍵
軸徑 d=22 mm ,
b×h=8×7 ,
L=180 mm ,
軸徑 d=28mm處的為普通平鍵，
公稱尺寸 b×h=8×7 ,
鍵長 L=70 mm ;
3.6.2 Ⅱ軸上的鍵
軸徑 d=28 mm ,
b×h=8×7 ,
鍵長 L=140 mm ;
3.6.3 芯軸上的鍵Ⅰ,
軸徑 d=35 mm ,
b×h=10×8 ,
鍵長 L=180 mm ;
軸的深度 t=5.0 mm .
3.6.4 芯軸上的鍵Ⅱ,
軸徑 d=35 mm ,
b×h=10×8 ,
鍵長 L=450 mm .
3.7 滾動軸承的選擇
3.7.1 Ⅲ軸上的軸承的選擇
Ⅲ軸上的大齒輪 B=95 mm ,B200 , d=35 mm ,內(nèi)徑 D=35 mm ,D1=1.8D=63 , 輪轂厚t ,t==14 mm ,L=(1.2～1.5)D=52.5 mm , =(2.5～4)mn=108 , H1=0.8D=28 ,H2=0.8H1=22.4 ,C=H1/5=5.8 ,但要求 C10 ,取 C=10 ,S=H1/6 ,取 S=10 ；
選用芯軸上的軸承時，依據(jù)D1來選，D1=63 mm ,選調(diào)心滾子軸承，型號為22212 ,尺寸如下：
d=60 mm ,D=110 mm ,
B=28 mm ,
Cr=81.8 KN ,COr=122 ,
脂潤滑 n=3200 r/min ,
重量 W=1.22 kg .
d2=75.7 mm ,D2=93.5 mm ,rmin=1.5 ,
安裝尺寸 damin=69 mm ,Damax=101 mm ,ramax=1.5 ;
計算系數(shù) e=0.28 ,Y1=2.4 ,Y2=3.6 ,YO=2.4 .
3.7.2 Ⅰ軸和Ⅱ軸的軸承
選用相同型號的軸承，圓錐滾子軸承，型號為32905 ;
軸徑 d=25 mm ,
基本尺寸
d=25 mm ,D=42 mm ,
T=12 mm ,
B=12 mm ,
C=9 ,COr=21 ,Cr=16 ,
W=0.064 kg ;
計算系數(shù)
e=0.32 ,Y=1.9 ,YO=1 ,
其他尺寸
a=8.7 ,rmin=0.3 ,r1min=0.3 ,ramax=rbmax=0.3 ,
=10°～18°,取=15
3.8 榨螺軸與齒輪軸的聯(lián)接設(shè)計
為了拆裝方便，本設(shè)計齒輪箱與榨籠采用法蘭盤連接。而榨螺軸與齒輪軸采用凸緣連軸器聯(lián)接，它是一種剛性聯(lián)軸器，其所要求聯(lián)接的兩軸必須嚴(yán)格對中，因此對機(jī)器安裝精度要求較高，否則會在軸中引起很大的附加應(yīng)力。
如圖3.1是利用絞制孔用螺栓聯(lián)接來實(shí)現(xiàn)兩軸的隊(duì)中，靠螺栓桿部承受剪切和擠壓來傳遞轉(zhuǎn)距。安裝時不用移動軸，但絞孔加工較麻煩。
第四章 結(jié)束語
1．在設(shè)計螺旋榨油機(jī)的過程中，設(shè)計的對象主要是大豆等油料作物，適用于中小油廠，因此所需要得零件的精度要求不高，但榨螺軸的成本比較高，為了提高榨油機(jī)的工作壽命，要求配合精度高一些。
2．設(shè)計采用二級減速器，這樣提高了出油效率。在進(jìn)料斗和機(jī)架的設(shè)計中，通過觀察成品機(jī)械，在不改變性能的情況下，盡量是機(jī)器靈便，占地面積小。在壓榨過程中，采用套裝式變導(dǎo)程二級壓榨，這比傳統(tǒng)的榨油機(jī)在性能上有了很大的改進(jìn)。
3. 本機(jī)械設(shè)計思想是連續(xù)型，因此出渣不能成餅狀，為了降低成本，設(shè)有設(shè)計接渣斗，如果為節(jié)省費(fèi)用，用編織袋代替亦能滿足要求。
4．出油口的設(shè)計，由于出油的位置是在壓力最大的地方，如果設(shè)計出油孔太大，渣亦會進(jìn)入油內(nèi)，影響油的質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)
[1]胡繼強(qiáng).食品機(jī)械與設(shè)備：中國輕工業(yè)出版社，1998
[2]吳宗澤,羅圣國.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊：高等教育出版社，2004
[3]蔣迪清，唐偉強(qiáng).食品通用機(jī)械與設(shè)備：華南理工大學(xué)出版社，2003
[4]成大先.機(jī)械設(shè)計手冊第四卷：化學(xué)工業(yè)出版社，2002
[5]陳斌.食品加工機(jī)械與設(shè)備：機(jī)械工業(yè)出版社，2002
[6]中國農(nóng)機(jī)研究院主編.農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計手冊：機(jī)械工業(yè)出版社，1989
[7]南京農(nóng)業(yè)大學(xué)主編.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)：中國農(nóng)業(yè)出版社，1996
[8]陸振曦，陸守道.食品機(jī)械原理與設(shè)計：中國輕工業(yè)出版社，2001
[9]王三民，諸文俊.機(jī)械原理與設(shè)計：機(jī)械工業(yè)出版社，2000
[10]盧耀祖，鄭惠強(qiáng).機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計：同濟(jì)大學(xué)出版社，2004
[11]劉鴻文.簡明材料力學(xué)：高等教育出版社，2003
[12]馬香峰，徐鳳祿.機(jī)械設(shè)計制圖，高等教育出版社2000
28