治疗白带单轴自动和面机的设计

2021年2月23日发(作者：血流变)
















摘

要

和面机实际上是一种搅拌机，其作用是进行面团的调制，既将各种原、辅料加水搅拌，调
制成即 符合质量要求，又适合机械加工成形的面团，主要用于面包、饼干、糕点、膨松食品、夹
馅饼等食品和淀 粉和谷朊粉生产的面团调制。

传统的和面机一般是在一根轴上安装几片浆叶，
按主轴 的安装形式，
可分为立式和卧式两种，
立式和面机对面团的拉伸作用较强，适应于调制韧性面团 ，卧式和面机对面团的拉伸作用较弱。
适用于调制酥性面团。而卧式和面机主要是指搅拌容器轴线与搅拌 器回转轴线都处于水平位置，
它的特点是，结构简单，制造成本低，卸料清洗方便，所以在食品加工中， 如面包、饼干、糕点
及一些饮食行业的面食中得到了广泛的应用。

在我国国内的和面 机产品中，
其工作方式大都为间歇式的，
这种和面机工作时要人工投料
（主
料 、副料及加水）
，每个工作周期，要手动控制电动机的启动和停止，电动机频繁启动。用这种和
面机，在工作中操作人员劳动强度大，需要专人操作和面机，主料、副料及加水量比例难以正确
控制，稳 定性差，和面程度也难以控制一致，这些都影响面团的性能的稳定，会影响到最终产品
的稳定性，会影响 到整个生产线的工作效能。

我们所设计新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种单轴式 自动和面机，能实现连
续自动和面作业。
淀粉和谷朊粉生产线配用这种和面机，
可提高 淀粉和谷朊粉生产线自动化程度。
单轴式自动和面机面向淀粉和谷朊粉生产线中下一个工序熟化机供料， 可实现淀粉和谷朊粉生产
线主机部分的平面化布置，减少建厂投资，操作方便，有利于提高淀粉和谷朊粉 生产线的工作效
能。



关键词


淀粉

和面机





























目

录

摘

要
........................................ .................................................. .................................................. ....................................I
1
引言
....................................... .................................................. .................................................. ................................
１

1.1
毕业设计的研究方法和选题依据

.
.................. .................................................. ...........................................
１

1.2
毕业设计的主要改进

.
.... .................................................. .................................................. ...........................
１

2
设备概述
..................................... .................................................. .................................................. ..........................
３

2
．
1
主要结构及工作原理

.
....... .................................................. .................................................. ........................
３

2
．
2
主要技术参数
................................... .................................................. .................................................. ........
４

3
设计计算
........... .................................................. .................................................. .................................................. ..
４

3
．
1
基本计算
........ .................................................. .................................................. ...........................................
４

3.2
轴上键的基本设计及计算

.
... .................................................. .................................................. ......................
６

4
减速机选择
.................................... .................................................. .................................................. .......................
６

4
．
1
减速机功率计算
................................... .................................................. .................................................. .....
７

4
．
2
减速机型号的选择
. .................................................. .................................................. .................................
７

5
联轴器的选择
................................... .................................................. .................................................. ......................
８

6
轴承的选择
：
............................... .................................................. .................................................. ....................
１
０

6
．
1
轴承的选择
.................... .................................................. .................................................. .......................
１
０

6
．
2
轴承的组合结构设计
:

.
. .................................................. .................................................. ......................
１
０

7
使用注意事项
................................... .................................................. .................................................. ..................
１
１

7
．
1
和面的基本原理与工艺要求

.
.................... .................................................. .............................................
１
１

7
．
2
影响和面效果的因素
< br>.
.......................................... .................................................. ...................................
１
１

7
．
3
和面操作方法
................... .................................................. .................................................. ....................
１
１

7
．
4
使用注意事项
................... .................................................. .................................................. ....................
１
２

结


论
........................................ .................................................. .................................................. .............................
１
３

致

谢
.............................. .................................................. .................................................. .........................................
１
４


































1
引言

1.1
毕业设计的研究方法和选题依据

本设备是针对目前国内小麦淀粉 和谷朊粉的加工工艺过程，参照国外小麦淀粉的先进生产
工艺设备而改进的用来更加快捷和方便地加工小 麦淀粉和谷朊粉的设备。

小麦淀粉在食品、冷饮、

轻工、纺织、制药、造纸等行业中有着广泛的应用。

1
：食品行业。主要应 用于火腿肠、粉丝、雪糕、果冻等产品中。以及用于味精、麦精粉、
可食性包装膜、水解及发酵工业产品 中。

2
：纺织行业。小麦淀粉特别适合于纤维工业，尤其是织布、浆纱、整理和染色用糊。

3
：造纸行业。小麦淀粉在造纸行业用量比较大，主要用作潮湿部分的粘结剂、表面涂层、施胶和制造瓦楞纸的粘合剂。

4
：医药行业。主要用作制片剂、稀释剂等。

5
：淀粉深加工业。生产糊精、氧化酯、淀粉醚、淀粉糖等产品。

6
：其他行业。在其他行业可用于制焊条、铸造的砂型、炭精棒成型和干电池等。
< br>谷朊粉是从小麦中直接分离出来的高蛋白聚合物，蛋白质含量为
75~80%
，脂肪含量 为
1.0~1.25%
，吸水率为
150~200%
，吸水后的湿面筋保持了 原有的自然活性及天然物理状态，具
有粘性、弹性、延伸性、薄膜成型性和吸脂乳化性。
谷朊粉是粮食工业、食品工业和饲料工业理想的天然添加剂。广泛应用于生产面包粉、方
便面粉、饺 子粉、挂面粉等专用粉中，用于改善专用粉的烘焙品质、蒸煮品质、食用品质和营
养价值。食品工业用其 制成营养、保健、方便于一体的各类食品，如水面筋、油面筋、烤麸、
古老肉、素鸡、罐头、火腿肠等， 饲料工业用于生产高档水产品如螃蟹、鳖、对虾等饲料的粘
合剂和营养添加剂。不仅提高了饲料的营养价 值，还提高了饮料在饲喂中的利用率。总之，谷
朊粉在面粉行业、面包行业、冷冻食品行业、肉类食品行 业、饲料行业、化学工业等行业中都
有着重要的应用。

虽然我国是小麦生产大国，小 麦年产量一亿吨左右，但是，多年来小麦淀粉的生产没有引
起足够的重视，造成这种情况的原因主要有如 下几种：
（
1
）小麦一直是人们的口粮，所以我国
的小麦加工规模较小、工艺 落后；
（
2
）小麦蛋白的黏度较大，烘干困难，不利于工业化生产；
（
3
）由于小麦加工工艺落后，生产过程中的污水不易治理，环境污染严重；
（
4）占小麦生产成
分很大一部分的
B
－淀粉质量较差，只能用饲料，淀粉收率低，无 形中造成了资源的浪费。



近年来，在国家相关产业政策的带动下，我国 小麦淀粉工业得到长足的发展。特别是新的
技术、新工艺的引进，使小麦深加工有了技术支撑，一些具有 较高开发创新能力，技术先进、
规模较大的大中型企业相继投产，小麦副产品得到充分的利用，促进了行 业的快速发展
。

1.2
毕业设计的主要改进

小麦淀 粉的工艺技术发展至今，主要加工方法有两大类，一类是以小麦为原料直接进行加
工。一类是以小麦淀粉 为原料进行加工，而应用于加工淀粉大多为后一类，因此，我们所设计
的单轴式自动和面机是主要针对后 一类的生产工艺的设备，它也是我国以后小麦淀粉生产工艺
改进方向的先进设备。

小麦淀粉的生产工艺图示如下：



















图
1
：
小麦淀粉的生产工艺图
1


图
2
：
小麦淀粉的生产工艺图
2
目
前
我
国
绝
大
部
分
小
麦
淀
粉
的
生
产
工
艺
仍
旧
为
落
后
的
间
歇
式
、半
机械化、敞
开
式
的
传
统
工
艺
方
法
，即间歇式马丁法。
间歇式马丁法生产淀粉、谷朊粉工艺有如下特点：工艺设备投资省、上马快、设备操作简
单、稳定，以面粉为原料，需要和制粉车间配套建厂，制粉工艺、面粉的面筋含量、灰分、含
砂量、淀粉 损伤率、蛋白质变性、细菌含量等指标，对生产淀粉、谷朊粉的产品质量影响很大，
面筋洗涤、淀粉沉淀 不能连续生产，操作强度大，人为影响因素多，采用沉淀池占地面积大，
沉淀率底，生产周期长，卫生指 标较难保证，水耗大，废水处理困难，干态制粉动耗大，综合
生产成本高。

所使用的 主要设备有间歇式面筋机、离心筛、沉淀池、三足式人工上卸料离心机、淀粉气
流干燥系统、谷朊粉干燥 系统等设备。在这些设备中除纤维分离及干燥设备仍旧被使用外，其
余设备均被淘汰。因此在今后的市场 竞争中，与先进的工艺相比，无论从技术、质量、价格等
方面都无竞争优势。我国小麦淀粉工业要想发展 ，在激烈的市场竞争中有一定的能力，就必需
进行工艺和设备的改造。要进行工艺改造，首先要设计工艺 路线，看它是否可行。然后按照工
艺路线设计各种类型的设备，而设备的好坏将直接影响工艺的可行性。 因此，从某种意义上来

















说，淀粉工业的现代化将取决于淀粉设备的现代化。

针对目前国内淀粉和谷朊粉的生 产现状和工艺过程，我们提出了改进方案的指导思想，即
立足国内，结合实情，进行工艺设备的改造，将 过去的间歇式、半机械化、敞开式的传统工艺
方法改为连续式、机械化、管道化的生产工艺，即由间歇式 马丁法改进为连续式马丁法，达到
生产工艺连续化、管道化、自动化、实现生产的低消耗、低成本、高质 量、高收率、实现少投
资、低风险、高产出、高效益的目标。

具体做法是：在面筋的 分离工序，用单轴式自动和面机取代过去的间歇式、手工操作的双
Z
叶型面筋机；在淀粉的分级 、洗涤工序用蝶片式分离机、卧式螺旋沉降式分离机取代过去的
沉淀池；在淀粉的脱水工序，用卧式全自 动刮刀离心机取代过去的三足式人工上卸料离心机；
在纤维分离及干燥工序，仍采用过去的离心筛及气流 烘干设备。

整个工艺可分为
5
个部分，即面筋分离部分；纤维分离部分；淀 粉分级、精制部分；谷朊
粉和淀粉的烘干部分。其中，单轴式自动和面机是连续式马丁法中的面筋分离工 序的重要组成
设备。下面我们对面筋分离工序作一简单介绍。

面筋分离工序，即是将 面粉和水按一定的比例送入单轴式自动和面机中混合搅拌，是物料
在机器内既受到轴向挤压力，也受到一 定的径向力，经过充分柔和，是面粉中的蛋白质与水均
匀接触，并产生水和作用，是其连续输出类似牙膏 状的面粉浆。然后再将其送入熟化桶进行熟
化，其目的是使面浆中的蛋白质充分水和，
并最终形 成蛋白质的水化合物
-
湿面筋。熟化了的面
浆再加一定的水稀释，经过搅拌使部分淀粉 分离出来；同时面筋类蛋白质聚成丝状小面筋。此
时用泵将其输送到分离因数为
3000~40 00
的卧式螺旋沉降机中进行分离。成熟的面浆在分离中
由于淀粉与面筋的沉降速度不同，被分 离成两相。淀粉的比重比较大作为浓相从分离机的底流
输出；而面筋的比重较小则作为轻相从分离机的溢 流输出；它是面筋与小颗粒淀粉的混合物，
再经过圆筛冲洗除去淀粉后得到湿面筋；将其送到谷朊粉干燥 系统干燥后即得到谷朊粉。

2
设备概述

2
．
1
主要结构及工作原理

因为在我国国内的和面机产 品中，其工作方式大都为间歇式的，这种和面机工作时要人工
投料（主料、副料及加水）
，每个 工作周期，要手动控制电动机的启动和停止电动机频繁启动。
用这种和面机，在工作中操作人员劳动强度 大，需要专人操作和面机，主料、副料及加水量比
例难以正确控制，稳定性差，和面程度也难以控制一致 ，这些都影响面团的性能的稳定，会影
响到最终产品的稳定性，会影响到整个生产线的工作效能。

针对现有技术的不足，我们所设计新型的目的在于提供一种单轴式自动和面机，能实现连
续 自动和面作业。
同时，
淀粉生产线配用这种单轴式自动和面机可以提高生产线的自动化程度，< br>为下一步工序熟化机供料，有利于提高淀粉生产线的工作效能。

将和面机的结构定为单 电机、单轴式、卧式自动和面机，并且使搅拌轴在实现搅拌面团的
同时也起到推进面团向出面口位置移动 的作用。其大体结构和机械工作原理介绍如下：

整机机型为卧式，动力输入装置为电动机， 动力传输装置采用联轴器，动力通过联轴器的
传输带动两个搅拌轴作回转运动。
为了实现和面效 果的均匀性，
两个搅拌轴同处一个和面仓内。
为了减轻机身重量和提高搅拌轴的强度，搅拌轴的 主体部分采用空心轴，轴的两端（与轴承的
配合处和与联轴器的连接处）采用实心轴。搅拌轴上浆叶的设 计采用倾斜式，既是使浆叶与主
轴的水平线成一定角度，
这样就可以实现在搅拌面团的同时，< br>使面团向指定的方向移动的功能。
考虑到在实际的生产中，对面团的含水量和柔和程度的不同，我 们设计一个大小可调、高低位
置可调的出面口。这样，在实际生产过程中，就可以通过调节出面口的大小 和高低位置来实现
对面团的搅拌时间长短的控制功能，以取得理想的、合适的和面效果。为了使和出的面 团的水
分含量符合特定的生产要求，可以分别在面粉的进料口处安装一个计量器和在进水管处安装一
















个流量计，这样就可以通 过调节计量器和流量计来取得合理的面水比例。同时，考虑到面团具
有粘连性，所以在和面仓的内璧设计 有哦喷淋管，以减少面团与内璧的粘连，达到顺利生产的
目的。

另外，考虑到及其内 部维修和清洗的需要，不仅要在设计时避免和面仓内没有死角，而且
我们在和面机的外部设计有观察窗和 检修口，在机器的底部设有排污口，以使清洗后的污水顺
利排出。整机的底座和支架采用角钢和槽钢的焊 接结构，以承受生产时产生的强大振动力。

总之，我们所设计的单轴式自动和面机器结构主 要由减速机、联轴器、和面仓、主轴、机
架等部分组成。

2
．
2
主要技术参数

和面量

搅拌轴转速

动力配备


外形尺寸

3000
千克
/
小时

60-70
转
/
分

30kw
长
(mm
）

宽
(mm)
高
(mm)
表
1
：主要技术参数

3888
924
1278
3
设计计算

3
．
1
基本计算

3
．
1
．
1
主轴直径的初步估算

轴是组成机械的一个重要零件。它支撑着其他转动件回转并传递 转矩，同时它又通过轴承
和机架联接。
所有轴上部件都围绕轴心线作回转运动，
形成了 一个以轴为基准的组合体
---
轴系
部件。

和面机主轴主要受弯矩和转矩。所以按弯转合成力矩初步估算轴径。

初步估算轴径：

选择轴的材料为
45
钢、经调制处理。

由机械设计手册第四卷

表
38.1-1
查得材料力学性能数据为

毛坯

硬度

抗拉强度
屈服点

弯
曲
疲
劳
强
扭
转
疲
劳
材料

(HB)
σ
b MPa
σ
s
度
σ
-1
强
τ
-1
MPa
MPa
MPa
<=200
217-155
650
360
270
155
表
2
：
45
钢材料力学性能

E=2.15x10e5Mpa
根据表
38.3-1
公式初步算轴径，由于 材料为
45
钢，由表
38.3-2
轴的材料

Q235
45
[
τ
]/N
·
mm-2
12~20
20~30
A
160~135
118~107
表
3
：材料
Q235
，
45
钢
A
的取值范围

注：当弯矩相对较小或只受转矩时，
[
τ
]
取较大值，
A< br>取较小值；反之
[
τ
]
取较小值，
A
取较大
值。

由
于
结
构
设
计
需
采
用
空
心
圆
轴
结
构
，
所
以
按
照
空
心
圆
轴
的
许
用
切
应
力
的
计
算
公
式
：
d
?
A
3
P
1

3
4
n
(
1
?
?
)

















其中：

d
——轴的直径（
mm
）

T
—
---
轴传递的额定转转矩（

）

P
——

轴传递的额定功率（
kw
）

n
——

轴的转速

（
r/min
）
n=60-70r/min
[
τ
]
——轴材料的许用切应力（
MPa
）
，见表
38.3-2
取
[
τ
]=20
A
——

按
[
τ
]
而定的系数， 见表
38.3-2
取
A=115
γ
——空心圆轴的内直径
d0
与外直径
d
之比。

由实心轴的计算公式可得


3
dmin=A
P
n
=115
3
30
=91.28
61
故初取空心轴
:
d0=110mm, d=130
将数据代入空心轴计算公式可得

d=124.85
由机械零件设计手册第
13
章

按上式计算的轴径，未考虑键槽对轴 强度的影响，若开一个键槽则轴径增大
4%~5%
，经计算得：

d=130
故主轴直径取

内径
d0=110mm ,
外径
d=130mm
。

3
．
1
．
2
轴的结构设计

如图所示，根据轴的受力，以及工作要求，轴设计为中间空心，两端设计为轴头联结。




图
3
：主轴结构图

3
．
1
．
3
轴上受力分析

轴传递的转矩
T1
30
?
955
?
10
4
T
1
= 1.3
=4696721 =6106N. m

61
搅拌浆叶的圆周力
Fr
的确定
:
由于面粉和水的混合 物为假塑性流体
,
所受的力很难确定
,
数据都是由试验得来的
,根据资料按
最大所受力约为
Fr=50N
所产生的转矩为
T2=Fr*D=50*1.6=80N.m
由于轴上叶片在轴上均 匀布置在
8
个垂直平面内（
yz
面）
，且每个面内均匀布置
3
个叶片。故
轴所受的圆周力所产生的总转矩为
T
2

T
2
=80*8*3=1920N.m

















搅拌浆叶轴向力的确定
:
搅拌浆叶所受周力的合力为
0
垂直面（
yz
面）所受力
F p
的确定
,
内于轴受自身重力作用，由于为空心轴，故可忽略不计

其受力图如下所示


图
4
：主轴受力图

所受总转矩为
T=
T
1

+
T
2
=6106+1920=8808N.m
3
．
1.4
轴的校核
:
轴主要校核它的扭转切应力。

此轴可近似看为一薄壁圆管

由计算公式可得

τ
max=T/
（
2
π
RoxRox
δ
）
=8808/(2x3.14x0.060x0.060x0.0 10)= 35.42MPa
Ro
表示空心轴的平均半径；

δ
表示壁厚

由机械设计手册第四卷

表
38.1-1
查得材料力学性能数据为

45
钢扭转疲劳强
τ
-1=155MPa
τ
max=35.42<155
所以
,
扭转强度符合要求
.
3.2
轴上键的基本设计及计算

轴头与空心轴焊接在一起。轴右端与联轴器相连，查机械设 计手册可得，选取键的型号为
键
C28x150
。

4
减速机选择

虽然目前电动机及减速器类型种类较多
,
且选用比较方 便
,
但相对于当前广大厂家生产的减
速机而言
,
无论从性能上还是维 护上电动机与减速器的搭配都无法与集电动机
,
减速器于一体的
减速机相媲美。考虑其 实用性及经济性，本和面机采用减速机替代传统的电动机与减速器的组
合。

减速机 的种类很多，
.
其效率高、
工作可靠、
结构简单、
维护方便、
价格低，
适用于不易燃、
不易爆，无腐蚀性气体和无特出要求的场合。由于起动性能较好，也 适用于某些要求较高启动
转矩的机械。

此次设计的和面机采用的是一家减速机生产厂家生产的摆线针轮减速机，

摆线针轮减速机，具有以下特点：

1)

传动比范围大。单级传动 比为
6~119
，两级的传动比为
121~7569
。


















2)

体积小、重量轻。

3)

效率高。一般单级效率为
0.9~0.95
4)

运转平稳、噪声低。

5)

工作可靠、寿命长

选择减速机是合理确定减速机的额定功率。选定减速机时要考虑其发热、过载能力和起动
能力三方面因素 ，但一般情况下减速机的选择主要有运行发热条件而定。减速机发热与工作情
况有关。对于载荷不变或变 化不，且常温下长期连续运转的减速机，只要其所需输出功率不超
过其额定功率，工作时就不会发热，可 不进行发热计算。所以减速机的确定如下：

4
．
1
减速机功率计算

4
．
1
．
1
工作机所需功率
Pw
工作机所需功率由单轴式自动和面机工作阻力和运动参数确定。 当已知单轴式自动和面机
主轴的输入转矩
T(6106N
·
m)
和转 速
nw(60~70r/min)
时，则单轴式自动和面机主轴所需功率。

Pw =T
·
nw/9550(kw)
所以
Pw =38.4~44.8(kw)
4
．
1
．
2
减速机的输出功率
Pd
考虑传动装置的功率损耗，减速机输出功率为

Pd=Pw /
η

式中，
η
为减速机与工作机主轴之间的总效率，

即
η
=
η
1
η
2
η
3
η
4η
5
η
1
为摆线针轮减速机的效率
=0.9~0.95
η
2
为弹性柱销联轴器的效率
=0.99~0.995
η
3
、
η
4
、
η
5
分别为深沟型轴承
632 4
、
6224
和单向推力轴承
51326
的效率均为
0.9 8~0.995
η
=0.9x0.99x0.99x0.99=0.873
故

Pd= Pw /
η
=40kw
4
．
1
．
3
减速机额定输入功率
Ped
减速机上的电动机的输入转速为
1000rmin
4
．
2
减速机型号的选择

由于输出转速为
60~70rmin
其传动比为
14.3~16.7
由
B
系列摆线针轮减速机的技术数据表

选取减速机额定输入功率为

Ped=40kw.
传动比为
17
输出转速为
61rmin
所选取的减速机技术参数如下


型号
=XWD10-17-40-B3
额定功率
kW=40
输入转速
r/min=1000
输出转速
r/min=61