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1、基于Pro/E螺旋榨汁机的设计于俊波（河北科技师范学院机械电子系）摘要：Pro/ENGINEERWildfire野火版2.0以其易学易用、功能强大和互连互通的特点，推动了整个产品开发机构中个人效率和过程效率的提高。它既能节省时间和成本，又能提高产品质量。基于Pro/E的强大功能，本设计利用Pro/E完成了螺旋式连续榨汁机的设计，螺旋式连续榨汁机以其结构简单、操作方便、榨汁效率高等优点而得到广泛应用。就目前来讲,螺旋式连续榨汁机主要应用在食品方面,用于榨取苹果、梨、番茄、菠萝、桔子、胡萝卜等果蔬的汁液。关键字：Pro/E；
2、榨汁机；螺旋前言传统的通用机械产品的设计是首先将产品以平面的形式表达出来，然后进行反复校核和修改，最后由加工者把图样上的内容转化为成形的产品，这样不仅设计周期长，成本高，而且当产品制造出来后，经常会出现零部件之间相互干涉，无法安装和装配到位等重大设计失误，如此反复修改也延长了产品投放市场的周期。鉴于通用机械的使用范围广，设计行业多，这就对通用机械的可靠性、稳定性和通用性提出了较高的要求。目前世界上应用最为泛的高档三维商业软件Pro/E就可以很好地解决这些问题。Pro/E直接采用三维设计，使设计者能了解产品的每一个细节，并
3、利用其参数化设计的思想，使零件的设计、修改变得简单易行，同时还可以完成产品的系列化设计。另外利用Pro/E的分析功能，可以完成机构运动学、动力学仿真和有限元分析。进入21世纪后，随着我国水果产量的大幅度提高和鲜销市场的逐渐饱和，“卖果难”愈演愈烈。另外，由于我国经济实力的增强及人民生活水平的提高，果汁加工业又进入一新的发展时期。榨汁机是果品行业的重要组成部分。因此，对榨汁机设备的研究势在必行。要求设计研究出结构简单、成本低、效率高的榨汁设备。基于Pro/E的强大功能，本设计利用Pro/E完成了螺旋式连续榨汁机其结构简单、
4、操作方便、榨汁效率高等优点的设计。1总体方案设计1.1 整体布局设计本设计在布局上采用折叠式,即螺杆、减速器在一个水平面上,将电机置于另一个水平面上(见图1)。这样布置,一是较大幅度减少了整机长度,提高了设备刚度,节省了原材料,降低了成本;二是电机与减速器之间采用三角带传动,起到了缓冲作用,可避免因原料带入异物造成螺杆堵转、引起瞬间负荷过大时,烧坏电机或损坏减速器等故障的发生;三是由于电机位置较低、以及在电机与减速器之间采用三角带传动,极大地降低了机械振动与噪声。基本结构螺旋式连续榨汁机基本结构如图1。螺旋式连续榨汁机三
5、维结构图如图2。图1 螺旋式连续榨汁机结构简图1-电机 2-三角带 3-减速器 4-联轴器 5-进料斗 6-螺杆 7-筛筒 8-出料斗 9-集液盘10-机架图2 螺旋式连续榨汁机三维结构图1.2工作原理由图2可知：该机由机架、螺杆、筛筒、减速器、电机等组成。电机1通过三角带2带动减速器3转动,减速器3通过联轴器4带动螺杆6转动,物料由进料斗5喂入,在螺杆6的作用下,受到挤压,物料中的水分通过筛筒7流出,经集液盘9排出机外,物料在强大的挤压作用下,汁液越来越少,最后经出料斗8排出。1.3螺杆部设计通常螺旋式连续榨汁机是靠螺
6、杆在筛筒内旋转,对物料产生压力，从而使物料中的汁液被强制挤出。螺旋式连续榨汁机螺杆按不同的分类方法有多种型式。如按螺杆螺纹直径分类有等径与变径之分，按螺杆螺距分类有等距与变距之分；按螺杆螺纹型式分有连续与断续之分等。针对本设计加工对象综合考虑,确定采用变径、断续、变螺距螺杆。螺杆上的螺旋共分四段(如图3)。第一段为喂料螺旋，主要作用是输送物料；第二段是预压螺旋，主要作用是对物料进行初步挤压，并开始挤出水分；第三段、第四段是压榨螺旋，主要作用是不断增加对物料的进一步挤压，使水果的果汁被强制挤出。特别是第四段具有增压作用,进
7、一步提高出汁率。图3螺旋轴1.4螺杆螺旋直径和螺距的设计[2]螺杆螺旋结构简图如图4。图4螺杆螺旋结构简图1.4.1螺杆转速的确定由于本螺杆工作性质属于压榨范畴，故转速较低。参照榨油机、油料化机、食品榨汁机，决定选用n=130r/min。1.4.2螺距的确定初选螺距，第一段t=50mm，其他各段螺距依次递减。物料移动速度(m/s)计算：v===1.08m/s螺旋式连续榨汁机的生产能力公式如下：G=3600FvρΦ (kg/h)式中:：G—生产率,本设计取G=1000kg/h；F—螺杆螺旋送料的断面面积(m2)；ρ—物料容
8、积密度，本设计取ρ=400kg/m；Φ—充填系数,本设计取Φ=0.2。将参数代入得：1000=3600×F×1.08×400×0.2解得：F≈0.0321(m)根据螺杆螺旋送料的断面面积计算公式：F=式中：d—螺杆螺旋送料的断面大径(m)；d—螺杆螺旋送料的断面小径(m)；本设计根据强度计算得d=0.09m；将有关数
