物料输送机械与设备

食品技术原理课程讲稿－绪论第1页，共24页第一章物料输送机械与设备食品工厂中有大量的物料需要输送，为了提高劳动生产率，减轻劳动强度，则需用各种机械来完成物料的输送任务。被输送的物料有固体物料（成件的、成块的、粉末状的等）和液体物料及气体物料。所用的输送设备有：机械输送设备（皮带输送机、斗式升送机、螺旋输送机）、水力输送设备和气流输送设备。第一节机械输送设备§１.１皮带输送机一、皮带输送机的工作原理与结构１、原理：是利用无端皮带的往复运动来输送物料。２、用途：可输送块状物料、粉末状物料、成件物料。３、输送方式：可水平方向输送也可倾斜输送。４、基本结构：其主要部件为输送带、托架、鼓轮、传动装置、装卸料装置、张紧装置等。５、优点：输送距离长、生产能力大且效率高、结构简单、操作连续、动力消耗低、噪音小、可在机身的任何位置装卸料、维护检修方便等。６、缺点：造价贵、不封闭、只能做直线输送，改向时需几台联合使用。二、皮带输送机的主要构件１、输送带１）、作用：它是绕过主动鼓轮和从动鼓轮的封闭的环形带，是通过传送带的往复运动，而使其上的物料达到向前输送目的的工作面。２）、分类：按材质可分为：橡胶带、纤维织带、钢带、网状钢丝带和塑料带等。３）、对输送带的要求：充当输送的材料应具有强度高、挠性好、本身重量小、延伸率小、吸水性小、对分层现象的抵抗性能好、耐磨性好等特点。４）、几种输送带的优缺点：⑴、橡胶带：它是最为常用的输送带，是由2-12层棉织品或化纤的衬布，用橡胶胶合而成的，其表面有橡胶保护层（即覆盖层）。目前，国内胶带已规格化，应用时可参考有关资料（ＧＢ523-65）。它的接头方式有皮线缝纽法、胶液冷粘缝纽法、加热硫化法、金属搭接法。可输送常温、中性、无腐蚀的固体物料。它的许用工作拉力：iBKI⑵、钢带：它一般厚度为0.6-1.4mm，宽度在650mm以内。它具有机械强度大、不易伸长、耐高温、不易损伤等优点。但因其强度大、挠性差，故应用时需采用直径较大的滚筒，另外它对冲击力敏感，易被刺破和划破。再有它要求所有的支承及导向装置安装较准确。还有它耐腐蚀性差、造价高等缺点。通常在粘性大且灼热的物料不宜用胶带时，方采用钢带。⑶、网状钢丝带：通常采用不锈钢材料制成。常用在在输送过程中需用水冲洗的物料，可选用网状钢丝带即有眼的钢带（如水果碱洗食品技术原理课程讲稿－绪论第2页，共24页去皮机的输送带）。⑷、塑料带：它具有耐磨、耐酸碱、耐油、耐腐蚀等优点，现已逐渐被推广，但我国尚未实现系列化。２、托架１）、作用：防止输送带下垂，起支撑作用，多采用辊轮式。２）、分类：按托架的形状可分为直型（平型：即有一个固定托架和一个辊拄组成）和槽型（即有一个固定托架和三个或五个辊拄组成）两种。按工作性质可分为上托辊（栽运辊或承栽辊）和下托辊（空运辊或非承栽辊）。３）、托架的组成：由固定支架和托辊组成。４）、托辊的材料和结构：其材料多为铸铁或无缝钢管，托辊的轴承多采用滚动轴承和含油轴承，端部有密封和添加润滑油的沟槽。５）、托辊的工艺要求：①、托辊的长度应比输送带的宽度长约100-200mm。②、托辊的间矩和直径应视带宽和物料的性质而定。定型的托辊直径采用89、108、159mm等无缝钢管，如物料为成件的、重量大于20公斤时，则辊间矩不应大于物料在工作段上最小长度的1/2。③、下托辊间矩一般为上托辊间矩的二倍。３、驱动装置１）、作用：它是使输送带能运动起来的动力。２）、组成：它是由电动机、传动装置（减速器和联轴器）和驱动滚筒等组成的。３）、驱动滚筒的技术要求：①、驱动滚筒一般是用钢板焊接而成。②、为增加滚筒和输送带间的摩擦力，常在滚筒外表面包有木材、皮革或橡胶带。③、滚筒的宽度一般比输送带宽100-200mm。④、驱动滚筒常做成鼓形（即滚筒的中间直径比两侧的直径稍大），这样滚筒可实现自动纠正胶带跑偏。４、张紧装置１）、分类：按结构可分为螺旋式拉紧装置（拉力螺杆、压力螺杆或齿轮、齿条等组成）和重锤式拉紧装置两种型式。２）、两种结构的优缺点：⑴、螺旋式拉紧装置：①、优点：外型尺寸小，结构紧凑。②、缺点：它的拉（压）力Ｆ＝k×Δx不衡定，不能始终保证胶带与滚筒间的紧配合，故应经常观察和张紧。⑵、重锤式拉紧装置：①、优点：拉力Ｆ＝Ｇ衡定，能始终保证胶带与滚筒间的紧配合。②、缺点：外型尺寸较庞大，拆装劳动强度大。５、机架及固定点或自行装置等三、带式输送机的设计计算：１、生产能力１）、水平带式输送机Ｇ＝3600Ｂ×h×ρ1×u×φ(吨／小时）其中：Ｂ－－带宽（米）ρ1－－装栽密度（吨／米3）φ－－装添系数（一般取0.75）h－－堆放一层物料的平均高度（米）u－－带速（米／秒），用作检查性的一般为0.05-0.1食品技术原理课程讲稿－绪论第3页，共24页（米／秒），用作运输时一般取为0.8-2.5米／秒２）、倾斜带式输送机)/(00小时吨　　　φGG式中：φ0－－倾斜运输系数（其取值见下表）系数φ0值表1-1倾斜角度0～10011～15016～18019～220φ0值1.001.051.101.15２、输送机的长度１）、用作检查时（两边操作）212llqaGL(m)式中：Ｌ－－输送机总长（米）a－－一个工人工作位置的长度(米)，一般取0.6-0.8米q－－一个工人生产定额（吨／小时）l1－－输送机末端长度（米），如没有清洗喷头l1=0；有喷头时则l1为清洗段的长度。l2－－输送带没有利用的部分的长度（米），一般取0.3-0.5米。2－－两边操作。２）、用作输送时Ｌ＝2×l0+2π（Ｄ1+Ｄ2）＋Ａ×Ｎ（米）式中：l0－－前后滚筒的中心距（米）Ｄ1、Ｄ2－－前后滚筒的直径（米）Ｎ－－接缝数Ａ－－接缝的长度（米），机械接头时Ａ＝0Ａ＝（i-1)b+Ｂty300其中：i－－带的层数b－接头阶梯长度，一般取0.15-0.25米Ｂ－－带宽３、功率计算Ｎ＝Ｋ1Ａ(0.000545ＫＬv+0.000147QＬ)±0.00274ＱＨＫ1(kw)式中：Ｈ－－提升高度（米），上升为正，下降为负，水平为０。Ｋ－－系数，根据带宽和轴承类型而定(可参考表1-2)。Ｌ－－输送机的长度（米）Ｑ－－运输能力（吨／小时）v－－运输带的线速度（米／秒）Ｋ1－－起动附加系数，一般在1.3-1.8之间Ａ－－系数，与Ｌ有关(可参考表1-3)系数Ｋ值表1-2带宽轴承40050060075090011001300滚动轴承21262938506274食品技术原理课程讲稿－绪论第4页，共24页滑动轴承313843567592110系数Ａ值表1-3输送机长（米）1515-3030-4545Ａ1.21.11.051或36736.1GHKGLN式中：Ｇ－－单位时间内的物料输送量（吨／小时）Ｌ－－输送带的长度（米）Ｈ－－提升高度（米）Ｋ－－系数，与Ｌ、Ｇ有关。1.36－－将马力换算为千瓦367＝3.6×102(1kw=102kg(力)×m/s=1000j/s)系数Ｋ值GL510152030545709010011510609010012013515701051251351502080115135145160258512014015017030901251451601704010014016017018050110150170180200100140190205215230功率计算也可参考其它资料介绍的公式。§１.２斗式升送机一、斗式升送机的工作原理与结构１、原理：是利用附在带或钢索或链条等挠性物上的料斗在垂直或倾斜的方向上作往复运动来将低处的物料输送到高处的。２、用途：可用来输送块状物料、粉末状物料。３、输送方式：可垂直输送也可倾斜输送。４、基本结构：相当于立起来的在带上安装了若干个料斗的带式输送机，其主要部件为带或链条、鼓轮、传动装置和装、卸料装置等。５、优点：占地面积小，可把物料输送到较高的位置，生产率范围较大（3-160米3／小时）等。６、缺点：对过栽较敏感，必须均匀供料。７、分类：⑴、按倾斜角的不同，可分为垂直式和倾斜式两种。⑵、按料斗的附着物的不同，可分为皮带式、钢索式和链条式三种。各自的优缺点：⑴、垂直式：占地面积小，但不能水平方向输送。⑵、倾斜式：既能垂直方向送料也能水平方向送料，但占地面食品技术原理课程讲稿－绪论第5页，共24页积大。⑶、带式：皮带可起到挡板作用，使物料不致落入鼓轮中而影响鼓轮工作，但带和料斗的结合点易疲劳而被撕开或断列，故它适于输送质量较轻的物料。⑷、钢索式：可随意调整料斗的距离，但常因为固定料斗的螺丝松动而使料斗滑动。⑸、链条式：机械传动效率高，但结构复杂，机械故障点多。二、斗式升送机的主要构件１、料斗１）、作用：料斗是升送机的承栽构件。２）、分类：根据被运送的物料性质和升送机的构造特点，料斗有三种不同的形式，即：圆柱形底的深斗、圆柱形底的浅斗和尖角形料斗。⑴、圆柱形底的深斗：斗口呈650的倾斜，深度较大。适用于干燥的、流动性好、能很好撒落的粒状物料的输送。⑵、圆柱形底的浅斗：斗口呈450的倾斜，深度较浅。适用于潮湿的和流动性较差的颗粒物料。深斗和浅斗都有圆柱形的底部，在升送机上的节距2.3-2.4倍的斗深。斗是用2-6mm的不锈钢板、薄钢板或铝板等焊接、铆接或冲压而成的。⑶、尖角形料斗：它与上述两种斗的不同之处在于斗的侧壁延伸到地板外，使之成为挡边，这种斗适于密集布置。卸料时，物料可沿着前一个斗的挡边和底板所形成的槽定向自流式卸料。３）、料斗的主要参数料斗的参数是它的形式和几何参数（斗宽Ｂ、伸距Ａ、容积Ｖ和高度Ｈ）可查阅有关的产品目录。２、牵引构件有胶带和链条两种。牵引构件的选择，取决于升送机的生产率、升送高度和物料的特性（形状、密度、粒度等）。一般胶带主要用于中小生产能力的工厂以及中等提升高度，适合于体积和密度小的粉状或小颗粒等物料的运输。而链条则适用于生产能力大、升送高度较高或较重的物料的运输。３、斗式升送机的装、卸料１）、装料⑴、按装料位置可分为底部装料和中间装料两种型式。⑵、按装料方法可分为吸取装入（挖取法）和直接装入（撒入法）两种方式。吸取式装料是将物料加入升送机底部，由运动着的料斗挖取提升。它适于中小粒度或粉末状或磨损性小的物料，由于物料的阻力小，故粒度可以有较高的速度（0.8-2.0米／秒）。而撒入法则是将物料直接撒入运动着的料斗而被提升。它适于大块或磨损性大的食品技术原理课程讲稿－绪论第6页，共24页物料，一般料斗采用紧密布置，故其速度较小，一般不超过1.0米／秒。２）、卸料⑴、卸料方式根据物料在经过上鼓轮时所受离心力的大小可分为离心式、无定向自流式和定向自流式等三种形式。因物料在料斗中除受重力Ｇ作用外，还将受到离心力Ｆ的作用，rvmF2式中：m－－料斗内物料的质量（千克）r－－回转半径，即料斗内物料重心Ａ距鼓轮中心Ｏ的距离(米)v－－料斗内物料重心的运动速度（米／秒）这两个力的合力Ｒ的反向延长线与鼓轮的垂直半径相交与Ｂ，我们就把Ｂ称作极点，把Ｂ点到鼓轮中心Ｏ的距离称为极距（Ｌ）。在相似△ＡＢＯ和△ＡＦＲ中，有ＯＢ:ＯＡ＝ＦＲ:ＡＦ＝ＡＰ:ＡＦ又ＯＢ＝Ｌ，ＯＡ＝r，ＡＰ＝Ｇ，ＡＦ＝Ｆ则22vgrrmvmgFPrL故22vgrL在圆周运动中有30rnvπ式中：n－－鼓轮的转数（转／分）故极距2895nL(米)从上式可见：极距（Ｌ）的大小只与鼓轮的转数（n）有关，即n↑，则Ｌ↓，而离心力Ｆ与重力Ｇ的比值（GF）↑。相反，n↓，GF↓，则Ｌ↑。综上所述，极距的实际意义就在于它可以校核斗式升送机的卸料方式。同时，当决定了卸料方式后，就可根据极距的大小来决定转数和驱动轮的半径的范围。经实验和研究结果：①、在转数较高，Ｌ〈rb时，亦即当极点的位置在驱动轮的圆周以内时，离心力Ｆ就大于重力Ｇ，这时物料就在斗内向着它的外壁运动，从而使料斗作离心式卸料。②、当转数较低，Ｌ〉rb时，即Ｆ〈Ｇ，则料斗作无定向自流式卸料。③、若转数适中，Ｌ接近rb时，即Ｆ接近Ｇ，则料斗作定向自流式卸料。⑵、卸料管的安装食品技术原理课程讲稿－绪论第7页，共24页卸料管的位置，要求从料斗