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200 年 月 第 期
甘蔗榨汁機(jī)的設(shè)計(jì)
謝航飛 吳明清
（塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院， 阿拉爾 843300）
摘 要：甘蔗在我國(guó)種植面積極大，是我國(guó)南方各省的主要經(jīng)濟(jì)作物之一。由于近年來(lái)人民生活水平的不斷提高，對(duì)于健康要求的不斷追求，甘蔗的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值同樣也不斷開(kāi)發(fā)出來(lái)。甘農(nóng)在收獲甘蔗喜悅的同時(shí)，不免對(duì)甘蔗的銷(xiāo)售感到憂愁，消費(fèi)者一樣喜歡甘蔗汁液的甘甜可口，但不能容易從甘蔗棒料里面提取出甘蔗鮮美的汁液同樣感到煩惱。研究設(shè)計(jì)一款簡(jiǎn)捷的甘蔗榨汁機(jī)將顯得尤為重要，通過(guò)了解現(xiàn)有甘蔗榨汁機(jī)的結(jié)構(gòu)，該設(shè)計(jì)去繁從簡(jiǎn)，設(shè)計(jì)出三輥兩級(jí)壓榨式甘蔗榨汁機(jī)。
關(guān)鍵詞：甘蔗；榨汁機(jī)；三輥壓榨式
中圖分類(lèi)號(hào)： 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
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0 引言
甘蔗榨汁機(jī)是提取甘蔗汁液必不可少的機(jī)械加工設(shè)備。在加工甘蔗飲品時(shí)，必須將收獲的甘蔗進(jìn)行榨汁取液。近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)、技術(shù)的不斷發(fā)展，許多食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值也陸續(xù)被發(fā)掘。試驗(yàn)研究表明，甘蔗汁液的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值非?？捎^，并且口味甘美，贏得廣大消費(fèi)者鐘愛(ài)。但一直困擾廣大消費(fèi)者和甘農(nóng)的一個(gè)重要因素是如何便捷的提取甘蔗汁液。因此研究設(shè)計(jì)一款簡(jiǎn)捷方便的甘蔗榨汁機(jī)將顯得尤為重要和迫切，而且市場(chǎng)需求極大。
該設(shè)計(jì)借鑒手動(dòng)甘蔗榨汁機(jī)跟壓輥式榨汁機(jī)，從而研究設(shè)計(jì)的。是一款簡(jiǎn)易的壓榨機(jī)械，同時(shí)通過(guò)改變壓輥之間的間距，還能進(jìn)行水果，蔬菜等的壓榨。本文設(shè)計(jì)的三輥式甘蔗榨汁機(jī)是一款比較常用的提取汁液的壓榨機(jī)械。目前全國(guó)各地普遍種植甘蔗，甘農(nóng)在收獲甘蔗喜悅的同時(shí)，不免甘蔗出售而感到煩惱。很多甘農(nóng)自己采用古老的辦法將甘蔗進(jìn)行擠壓取液在市場(chǎng)上銷(xiāo)售。但往往提取的汁液很少，而且不能保證潔凈，面對(duì)龐大的消費(fèi)人群，普通壓榨的汁液就如同杯水車(chē)薪，不能滿足廣大消費(fèi)者的需求，還有大部分甘農(nóng)直接將甘蔗拿到市場(chǎng)上銷(xiāo)售，消費(fèi)者鑒于甘蔗汁液提取的不便，往往都是看看而已。因此研究設(shè)計(jì)一款甘蔗榨汁機(jī)，將它投入市場(chǎng)，將會(huì)給甘農(nóng)、消費(fèi)者帶來(lái)極大的方便，同時(shí)也帶來(lái)極大的市場(chǎng)利益。通過(guò)了解消費(fèi)者的需求可知，消費(fèi)者喜愛(ài)能夠像喝汽水那樣簡(jiǎn)單的來(lái)一杯甘蔗汁。本文設(shè)計(jì)的甘蔗榨汁機(jī)可以用于批量榨取甘蔗汁液，而且體積小也可用于家庭使用。更重要的是我們能夠?qū)⑺斗诺交疖?chē)站、汽車(chē)站、機(jī)場(chǎng)、學(xué)校、公園、廣場(chǎng)等一些人流量大的地方,給公民給予方便，同時(shí)盡顯公民對(duì)于健康衛(wèi)生的追求。
1 設(shè)計(jì)原理及機(jī)構(gòu)
1.1 設(shè)計(jì)原理
本設(shè)計(jì)以現(xiàn)有甘蔗榨汁機(jī)以及水果榨汁機(jī)的技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)各個(gè)工作單元進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)和優(yōu)化組合，在將甘蔗收獲后，直接將甘蔗棒料送入喂料口進(jìn)行榨汁。榨汁過(guò)程中將通過(guò)由電機(jī)帶動(dòng)的三輥輪分兩級(jí)先后進(jìn)行對(duì)甘蔗的壓榨，以確保榨汁充分，壓榨下來(lái)的汁液進(jìn)入過(guò)濾網(wǎng)進(jìn)行過(guò)濾處理，進(jìn)入汁液盛裝體，而殘?jiān)鼊t從出料口排出，最后消費(fèi)者可以從汁液盛裝體中得到甘甜清涼的甘蔗汁液。
1.底座2 2.電機(jī) 3.聯(lián)軸器 4.減速機(jī)
5.排料裝置 6.調(diào)隙螺栓 7.進(jìn)料裝置
8.側(cè)面架 9.過(guò)濾網(wǎng)10.盛液箱
工作時(shí)，電機(jī)通過(guò)減速器減速帶動(dòng)皮帶傳動(dòng)，帶輪、齒輪由軸連接，通過(guò)皮帶傳動(dòng)帶動(dòng)齒輪傳動(dòng)，三輥裝置在齒輪帶動(dòng)下兩兩相向轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行壓榨。而另一方面將甘蔗從喂料口送入，直接通過(guò)甘蔗榨汁機(jī)的三輥壓榨裝置進(jìn)行壓榨，渣料從出料口排出，汁液經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)進(jìn)行過(guò)濾后流入汁液盛裝箱。
1.2樣機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理
(1)三個(gè)壓輥在齒輪帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)兩級(jí)壓榨，如圖1-2所示：
1壓輥A,2壓輥B,3壓輥B
圖1-2三輥旋轉(zhuǎn)方向
在齒輪帶動(dòng)下，壓輥A首先正傳，齒輪組帶動(dòng)一組壓輥B同時(shí)反轉(zhuǎn)，從而將從喂料裝置進(jìn)來(lái)的甘蔗依次進(jìn)行兩級(jí)壓榨，保證榨取甘蔗汁液充分進(jìn)行。在設(shè)計(jì)時(shí)，將喂料口、喂料斜面以及1、2輥輪間中心保持在統(tǒng)一斜面，使得甘蔗進(jìn)入喂料口能夠沿斜面滑入1、2壓輥處進(jìn)行甘蔗榨汁，1、2壓輥榨汁完成后將甘蔗棒送入1、3壓輥處，進(jìn)行第二次壓榨，兩級(jí)壓榨后保證甘蔗能夠壓榨充分，竟可能減少原材料的浪費(fèi)。
1.3喂料機(jī)構(gòu)
料斗的設(shè)計(jì)主要考慮其甘蔗棒直徑的大小，以及長(zhǎng)度。通過(guò)在市場(chǎng)上作比較，甘蔗大體為圓柱狀最大直徑不會(huì)超過(guò)60㎜，因此料斗設(shè)計(jì)成下斜坡?tīng)?、然后在端蓋側(cè)上方開(kāi)孔，開(kāi)出三個(gè)直徑60㎜等間距的圓孔，可以方便將甘蔗圓棒插入其中，以方便甘蔗沿斜面進(jìn)入到三輥壓榨裝置進(jìn)行壓榨。為了順利將甘蔗送入壓輥處，將喂料口跟斜面以及壓輥擠壓處設(shè)計(jì)在統(tǒng)一斜面處，以防壓輥抱死無(wú)法工作。如圖1-3所示：
圖1-3 進(jìn)料裝置示意圖
1.4三輥輪兩兩間間距的計(jì)算
影響甘蔗榨汁質(zhì)量的因素很多，首先是甘蔗的品種、類(lèi)型、物理結(jié)構(gòu)、水分、甘蔗大小、均勻度及飽滿程度等因素。甘蔗直徑一般在3-5㎝，現(xiàn)任選十株甘蔗進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如下：
表3-2 任選十株甘蔗中部進(jìn)行的測(cè)量
甘蔗
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
甘蔗直徑（mm)
35
40
38
46
37
33
29
52
43
39
表3-3 任選十株甘蔗小端進(jìn)行的測(cè)量
甘蔗
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
甘蔗直徑（mm)
31
28
26
37
32
29
29
30
41
39
表3-4 任選十株甘蔗大端進(jìn)行的測(cè)量
甘蔗
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
甘蔗直徑（mm)
39
45
40
37
49
33
55
52
43
48
由上述三表得甘蔗棒的平均直徑如下：
甘蔗中部的平均直徑：mm
甘蔗小端的平均直徑：mm
甘蔗大端的平均直徑：mm
因而兩輥之間的間距前一級(jí)設(shè)置在20㎜，由前一級(jí)壓榨過(guò)的甘蔗進(jìn)入下一級(jí)進(jìn)行壓榨時(shí)，需減小下級(jí)輥輪之間的間距，因此，下級(jí)輥輪間間距設(shè)置為15㎜。這樣就可以直接將借助三個(gè)壓輥對(duì)甘蔗進(jìn)行兩次壓榨。
1.5調(diào)隙螺栓的設(shè)計(jì)
調(diào)隙螺栓是為了改變壓輥裝置進(jìn)行壓榨時(shí)的間距而設(shè)計(jì)的，安裝時(shí)將壓輥2放在距離兩個(gè)壓輥1最近的距離，如遇到壓輥間隙小不能有效的進(jìn)行甘蔗壓榨，采用加方形墊片的方式加在兩側(cè)面架上再用調(diào)隙螺栓預(yù)緊，進(jìn)而達(dá)到調(diào)隙的作用。
1.6帶的選擇與計(jì)算
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本文設(shè)計(jì)的甘蔗榨汁機(jī)主要適用于家庭，以及一些室內(nèi)場(chǎng)所，因而選擇傳動(dòng)裝置為帶傳動(dòng)，帶傳動(dòng)可以減少噪音的產(chǎn)生。由于小帶輪直徑=80㎜，大帶輪直徑=140㎜。
帶速計(jì)算近似為
如此通過(guò)帶速可選擇適用平帶傳動(dòng)，平帶傳動(dòng)效率高，在傳動(dòng)中心距較大的情況下應(yīng)用較多，便于帶的安裝，轉(zhuǎn)速適合在較低場(chǎng)合適用，帶的造價(jià)較為便宜，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。材料可選擇錦侖片復(fù)合平帶。
1.7軸的強(qiáng)度校核計(jì)算，按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算
根據(jù)本文設(shè)計(jì)的甘蔗榨汁機(jī)，軸基本上不承受彎矩載荷，通常用此種方法初步估算軸徑，也可以作為最后的設(shè)計(jì)結(jié)果。軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為
是中：——扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，；
——軸所受的扭矩，㎜；
——軸的抗扭截面系數(shù)，㎜；
——軸的轉(zhuǎn)速，；
——周傳遞的功率，；
——計(jì)算軸面處的直徑，㎜；
[]——許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，
根據(jù)查表可知，45號(hào)鋼[]范圍為25-45；計(jì)算截面處直徑為25㎜；傳遞功率由電機(jī)輸出功率可知為2；
軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算：電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速為3000 r/min，減速機(jī)的減速比為1∶10，安裝在減速機(jī)輸出軸端的帶輪直徑為80㎜，安裝在軸端的帶輪直徑為140，假設(shè)皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)是不發(fā)生打滑，按此計(jì)算軸的轉(zhuǎn)速可得：
軸的轉(zhuǎn)速=171.4 r/min
綜上可得軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為：
[]
所以根據(jù)軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度最終計(jì)算校核得知軸是安全的。
參考文獻(xiàn)：
[1]趙若梅. 一種甘蔗榨汁機(jī)[P]. 江蘇：CN105361192A,2016-03-02.
[2]莊冰梅. 甘蔗榨汁機(jī)[P]. 福建：CN205072027U,2016-03-09.
[3]江水波. 手搖電動(dòng)立式甘蔗榨汁機(jī)[J]. 農(nóng)村百事通,2005,10:27.
[4]鄧?yán)^禹. 聾人榨甘蔗汁的啟示[J]. 中國(guó)殘疾人,1995,05:47.
[5]王明杰,劉守祥. 甘蔗榨汁機(jī)的設(shè)計(jì)[J]. 農(nóng)產(chǎn)品加工(學(xué)刊),2007,09:89-90.
[6]. 水果榨汁機(jī)[J]. 農(nóng)村新技術(shù),2009,02:38.
[7]. 立式甘蔗榨汁機(jī)[J]. 農(nóng)村新技術(shù),2010,24:40.
[8]楊中輝. 甘蔗榨汁機(jī)[P]. 浙江：CN302867371S,2014-07-02.
[9]唐雪華. 液壓式甘蔗榨汁機(jī)[P]. 江蘇：CN202774033U,2013-03-13.
[10]陳錫培. 五輥甘蔗榨汁機(jī)[P]. 江蘇：CN2850307,2006-12-27.
[11]何海燕,覃擁靈,李楠,陳桂光,梁智群. 甘蔗糖蜜培養(yǎng)高鐵營(yíng)養(yǎng)酵母發(fā)酵條件優(yōu)化的研究[J]. 食品工業(yè)科技,2007,08:105-108.
[12]黃聰聯(lián). 甘蔗榨汁機(jī)[P]. 臺(tái)灣：CN2131867,1993-05-05.
[13]黃劍強(qiáng). 甘蔗榨汁機(jī)[P]. 江西：CN2222720,1996-03-20.
[14]陳錦榮. 甘蔗榨汁機(jī)輥壓機(jī)構(gòu)[P]. 廣東：CN2339396,1999-09-22.
[15]吳萬(wàn)鈞. 甘蔗榨汁機(jī)[P]. 浙江：CN201252816,2009-06-10.