改進結構簡易自動食品粉碎機設計分析

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摘要:本文介紹了一種改進結構的簡易自動粉碎機結構設計。針對目前市場流通的自動食品粉碎機存在粉碎刀片過大，粉碎時不夠精細，導致大多粉碎不徹底，需要進行多次粉碎，增加時間成本，并且粉碎的顆粒不均勻，大小形狀參差不齊，造成粉碎機效率低、耗能高的問題。通過設置了預粉碎機構，可將進入的食品進行預粉碎，在凸輪振動導向板的作用下，顆粒較大，無法通過濾網(wǎng)的食品會再次被彈起進行粉碎，粉碎的顆粒均勻，同時提高了粉碎效率。

關鍵詞:食品;粉碎機;結構設計;自動化

粉碎機是將大尺寸的固體原料粉碎至用戶要求尺寸的機械自動化產(chǎn)品，粉碎機按照粉碎程度可分為大型粉碎機、小型粉碎機和超細微粉碎機。粉碎機的用途十分廣泛，大到冶金、建材、化工、礦山、高速公路建設和水利水電等行業(yè)礦產(chǎn)品物料的粉碎加工，小到食品、化工、醫(yī)藥、綠化和環(huán)衛(wèi)等行業(yè)的物料粉碎處理。食品、制藥、冶金、化工等工行業(yè)利用自動粉碎機將物料或礦石，在高速剪切、錘擊在強氣流的驅(qū)動下得到所需的粉劑，這些粉劑是經(jīng)過特殊的不銹鋼篩網(wǎng)的過濾獲得的。粉碎機一般設有吸塵設備，不會有粉末的污染，比較適合粉碎食物、化學物料、中藥材等干燥的脆性物料，具有溫度低、噪音小、效率高等特點。在粉碎食品過程中施加于固體的外力主要有剪切、碾壓、研磨三種［1-3］。圖1為某型號自動食品粉碎機。

1可用于食品粉碎的自動粉碎機技術及特點

用于食品粉碎的自動粉碎機根據(jù)結構及功能主要有萬能型粉碎機、錘片式粉碎機、風冷式粉碎機、渦輪式粉碎機等［4］。萬能型粉碎機通過固定輪齒和活動輪齒之間的相對嚙合，使被粉碎物經(jīng)輪齒摩擦、沖擊及物料彼此間的碰撞等綜合作用下獲得粉碎。這種粉碎機有簡單的結構、安裝堅固、同時運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、粉碎效果好。被粉碎物可直接由主機磨腔中排出、粒度大小通過更換不同孔徑篩網(wǎng)獲得。特別適用于油性、黏性、熱敏性、纖維性(例:生姜、辣椒、胡椒、油麥、杏仁大豆、八角、桂皮)等中低高硬度物料的粉碎加工。具有產(chǎn)量高、粒度細、噪聲低、能耗低、維修簡單、安裝方便等優(yōu)點。錘片式粉碎機主要由進料斗、上機體、轉(zhuǎn)子、電機、風機、機架等部分組成。工作時將物料由進料口均勻、適量加入粉碎室內(nèi)，加入的物料在錘片的強烈打擊、撕裂和搓擦等作用下迅速被粉碎成粉狀，由于離心力作用，細碎的物料通過篩網(wǎng)下落到下面后被風機吸出。主要用于醫(yī)藥、食品、化工等行業(yè)，特別適用于纖維性材料，如:玉米秸、桂皮、玉米等［5-6］。風冷式粉碎機采用了風輪式高速旋轉(zhuǎn)刀，定刀進行沖擊、剪切研磨，粉碎時機腔內(nèi)產(chǎn)生了強力的氣流，把粉碎室的熱量和成品一起從篩網(wǎng)流出，粒度大小通過更換篩網(wǎng)獲得。風冷式粉碎機的粉碎室內(nèi)采用風輪式高速旋轉(zhuǎn)刀，機腔內(nèi)自身風量大，機腔內(nèi)不易發(fā)熱。具有運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，拆裝與清洗方便、噪音低、粉碎效果好等優(yōu)點。和萬能粉碎機一樣適用于油性、黏性、熱敏性、纖維性(例:生姜、辣椒、胡椒、油麥、杏仁大豆、八角、桂皮)等中低高硬度物料的粉碎加工。渦輪粉碎機是以粉碎齒板與活動之間對物料的沖擊為主，同時也利用刀背產(chǎn)生的渦旋氣流加強對物料的粉碎。渦輪粉碎機主要技術特點是因勢利用粉碎刀產(chǎn)生的動壓能迅速地將產(chǎn)品排出機腔。可設置二次進風口(選配)，使機殼內(nèi)腔形成一股氣墊，以減少排料風阻，同時也可與回收系統(tǒng)的尾氣管相連并可連接自動或脈沖式箱體除塵器，其主要作用是避免粉塵飛揚和減少物料的損失，起到回收再利用，并減少環(huán)境污染。主要適用于醫(yī)藥、化工、食品、農(nóng)藥、建材和塑料等行業(yè)，莫氏硬度小于3，軟質(zhì)、脆性和纖維性等物料的粉碎。如藥材、染料、顏料、食品添加劑和塑料助劑等均獲得滿意的粉碎效果。

2現(xiàn)有技術的食品粉碎機存在的問題

現(xiàn)有技術的食品粉碎機由于粉碎刀片過大，粉碎時不夠精細，導致大多粉碎不徹底，需要進行多次粉碎，增加時間成本，并且粉碎的顆粒不均勻，大小形狀參差不齊，導致的粉碎機效率低、耗能高的問題。

3簡易自動食品粉碎機結構組成及特點

針對現(xiàn)有技術的自動食品粉碎機存在的問題，設計了一種改進結構的用于食品粉碎簡易自動化粉碎機。如圖2所示，這臺簡易的自動食品粉碎機主要結構有支座1、操作臺2、粉碎箱3、第一電機4、第一皮帶5、進料箱6、落料口7、出料斗8、電源線9和開關10等零部件。支座1頂部固定連接有操作臺2，操作臺2頂端右側(cè)與第一電機4通過螺栓連接，電源線9與操作臺2左側(cè)中間電連接，開關10安裝于電源線9上端，粉碎箱3通過螺栓連接于操作臺2頂端左側(cè)，粉碎箱3由箱體31、進料口32、預粉碎機構33、粉碎機構34、隔板35和出料口36組成，進料口32開設于箱體31頂端右側(cè)，并且進料口32頂端與落料口7相連接，預粉碎機構33設置于箱體31內(nèi)側(cè)上端，粉碎機構34安裝于預粉碎機構33底部右側(cè)，并且與隔板35左側(cè)相連接，隔板35固定安裝于箱體31內(nèi)部右側(cè)，出料口36開設于箱體31底部中間。如圖2(a)所示，第一電機4后側(cè)面與第一皮帶5滾動連接，并且第一皮帶5嵌入于粉碎箱3左側(cè)，進料箱6安裝于粉碎箱3頂端右側(cè)，落料口7設置于進料箱6頂部中間，出料斗8安裝在操作臺2底部左側(cè)，并且出料斗8頂部與粉碎箱3相連接，有利于最大程度的利用空間，使整個粉碎機更加一體化。如圖2(b)所示，預粉碎機構33設置于粉碎箱3內(nèi)部上端，預粉碎機構33由滾軸331、第一刀片332、驅(qū)動箱333、驅(qū)動機構334和導向板335組成，滾軸331轉(zhuǎn)動連接于粉碎箱3內(nèi)部上端，滾軸331上下兩端等距離安裝有第一刀片332，驅(qū)動箱333右側(cè)中間與滾軸331轉(zhuǎn)動配合，驅(qū)動機構334安裝于驅(qū)動箱333正下方，導向板335上端底部與驅(qū)動機構334轉(zhuǎn)動連接，有利于食品在進入粉碎箱3時，先通過預粉碎機構33先粉碎一遍，提升粉碎效率。第一刀片332采用高速鋼材質(zhì)，鋒利的鋼材有利于對食品的快速粉碎［7-8］。如圖2(c)所示，預驅(qū)動箱333由第一殼體3331、第二皮帶3332、主動錐齒輪3333、從動錐齒輪3334和內(nèi)壁3335組成，第一殼體3331左側(cè)與箱體31相連接，第二皮帶3332插入第一殼體3331底部中間，第二皮帶3332頂端與主動錐齒輪3333轉(zhuǎn)動連接，主動錐齒輪3333左側(cè)與從動錐齒輪3334垂直連接，從動錐齒輪3334左側(cè)嵌入于內(nèi)壁3335，從動錐齒輪3334頂端中部與滾軸331轉(zhuǎn)動連接，有利于使?jié)L軸331快速轉(zhuǎn)動，快速的粉碎食品。如圖2(d)所示，預驅(qū)動機構334由第二殼體3341、第二電機3342、第一驅(qū)動軸3343、第二驅(qū)動軸3344、第三皮帶3345、第三驅(qū)動軸3346和凸輪3347組成，第二殼體3341左側(cè)與箱體31相連接，第二殼體3341內(nèi)部中間安裝有第二電機3342，第一驅(qū)動軸3343設置于第二電機3342頂端中間，第二驅(qū)動軸3344與第一驅(qū)動軸3343同軸轉(zhuǎn)動，第二皮帶3332第一驅(qū)動軸3343轉(zhuǎn)動連接，第三驅(qū)動軸3346安裝于第二電機3342右側(cè)上端，第二驅(qū)動軸3344通過第三皮帶3345與第三驅(qū)動軸3346轉(zhuǎn)動連接，凸輪3347安裝于第二殼體3341右側(cè)上端，并且與導向板335底部左端轉(zhuǎn)動連接，有利于帶動導向板335進行振動，促進食品彈起更方便粉碎。導向板335右側(cè)中部安裝有一段濾網(wǎng)，并且濾網(wǎng)的孔洞直徑是2．5cm，頂端濾網(wǎng)采用不銹鋼材質(zhì)，有利于過濾出較大的粉碎顆粒進行重新粉碎，有利于增加濾網(wǎng)的使用時效［9］。如圖2(f)所示，預粉碎機構34由第三殼體341、主動齒輪342、從動齒輪343、第一錐齒輪344、第二錐齒輪345、刀架346和第二刀片347組成，主動齒輪342轉(zhuǎn)動連接于第三殼體341內(nèi)側(cè)底部，從動齒輪343左側(cè)與主動齒輪342嚙合連接，第一錐齒輪344底部與從動齒輪343轉(zhuǎn)動連接，第二錐齒輪345底部與第一錐齒輪344垂直連接，第一電機4通過第一皮帶5與第二錐齒輪345轉(zhuǎn)動連接，刀架346插入第一錐齒輪344頂端中部，并與其轉(zhuǎn)動連接，第二刀片347固定安裝于刀架346左右兩側(cè)，將粉碎機構34第二刀片347以下部分隔離開來有利于旋轉(zhuǎn)功能的順利進行，不易被粉碎顆粒所卡住。刀架346設置有兩個，并且左右平行，刀架346上端等距離固定安裝有4片刀片，有利于充分且均勻地粉碎食品。1．支座;2．操作臺;3．粉碎箱;4．第一電機;5．第一皮帶;6．進料箱;7．落料口;8．出料斗;9．電源線;10開關;31．箱體;32．進料口;33．預粉碎機構;331．滾軸;332．第一刀片;333．驅(qū)動箱;334．驅(qū)動機構;335．導向板;34．粉碎機構;35．隔板;36.出料口;3331．第一殼體;3332．第二皮帶;3333．主動錐齒輪;3334從動錐齒輪;3335．內(nèi)壁;3341．第二殼體;3342．第二電機;3343．第一驅(qū)動軸;3344．第二驅(qū)動軸;3345．第三皮帶;3346．第三驅(qū)動軸;3347．凸輪;341．第三殼體;342．主動齒輪;343．從動齒輪;344．第一錐齒輪;345．第二錐齒輪;346．刀架;347．

4簡易自動食品粉碎機工作原理

將粉碎機放置在合適的位置，然后將電源線通上電，按下開關，這時第二電機啟動，第一驅(qū)動軸通過第二皮帶帶動主動錐齒轉(zhuǎn)動，主動錐齒輪帶動從動錐齒輪轉(zhuǎn)動，從動錐齒輪就帶動滾軸滾動，同時第二驅(qū)動軸通過第三皮帶帶動第三驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動，就實現(xiàn)凸輪的轉(zhuǎn)動，在凸輪快速轉(zhuǎn)動的作用下，導向板振動，這時再將食品從落料口投入進料箱，當食品從進料口進入時，就會被高速轉(zhuǎn)動的第一刀片切碎，然后掉落在導向板上，當粉碎顆粒不能從導向板的濾網(wǎng)通過時，就會被導向板再次彈起，進行粉碎，再掉落到導向板，直到粉碎顆粒能夠通過導向板上的濾網(wǎng)，同時第一電機運作，通過第一皮帶轉(zhuǎn)動第二錐齒輪，第二錐齒輪帶動第一錐齒輪轉(zhuǎn)動，第一錐齒輪帶動刀架轉(zhuǎn)動，第一錐齒輪再帶動從動齒輪轉(zhuǎn)動，從動齒輪再帶動主動齒輪轉(zhuǎn)動，當通過導向板上的濾網(wǎng)的粉碎顆粒進入到粉碎機構上，就會被旋轉(zhuǎn)的第二刀片重復切割，最后從粉碎機構滑落到出料口。

5結語

整個粉碎機最大程度的利用空間，設計更加一體化。采用特殊材料的刀片和滾軸快速轉(zhuǎn)動有利于對食品的快速粉碎，導向板振動的方式促進食品彈起更方便粉碎。濾網(wǎng)采用不銹鋼材質(zhì)，有利于過濾出較大的粉碎顆粒進行重新粉碎，同時增加濾網(wǎng)的使用時效。刀架上端等距離固定安裝有4片刀片，有利于充分且均勻地粉碎食品，提高了粉碎效率。

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作者：葉爍 單位：廣東工業(yè)大學華立學院