自动化炒瓜子机的结构设计.pdf
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1、Mechanical Engineering and Technology 机械工程与技术机械工程与技术,2023,12(4),380-390 Published Online August 2023 in Hans.https:/www.hanspub.org/journal/met https:/doi.org/10.12677/met.2023.124043 文章引用文章引用:韩恒博,周知进,谭建宝,成兴,王春林,马智超,黄彪.自动化炒瓜子机的结构设计J.机械工程与技术,2023,12(4):380-390.DOI:10.12677/met.2023.124043 自动化炒瓜子机的结构设
2、计自动化炒瓜子机的结构设计 韩恒博,周知进,谭建宝,成韩恒博,周知进,谭建宝,成 兴,王春林,马智超,黄兴,王春林,马智超,黄 彪彪 贵州理工学院机械工程学院,贵州 贵阳 收稿日期:2023年6月25日;录用日期:2023年8月10日;发布日期:2023年8月17日 摘摘 要要 近年在我国炒瓜子行业发展的过程当中,消费升级趋势明显,瓜子产业也从粗放型生产走向精细化生产。近年在我国炒瓜子行业发展的过程当中,消费升级趋势明显,瓜子产业也从粗放型生产走向精细化生产。针对此现状,拟设计一种自动化炒瓜子设备,在以往的旋转式设备的基础上增加温度控制,避免因为温针对此现状,拟设计一种自动化炒瓜子设备,在以往
3、的旋转式设备的基础上增加温度控制,避免因为温度问题导致瓜子口味发生变化。采用度问题导致瓜子口味发生变化。采用PLC作为控制系统,控制瓜子炒制的时间以及温度。并对现有的设作为控制系统,控制瓜子炒制的时间以及温度。并对现有的设备进行外观优化,使设备体积保持在合适范围,提高生产效率以及减少占地面积。本设备不仅可以用来备进行外观优化,使设备体积保持在合适范围,提高生产效率以及减少占地面积。本设备不仅可以用来炒瓜子,还可以炒其它坚果类食品,有着广泛的使用范围,市场前景广阔。炒瓜子,还可以炒其它坚果类食品,有着广泛的使用范围,市场前景广阔。关键词关键词 炒瓜子炒瓜子,结构设计结构设计,温度控制温度控制,P
4、LC The Structural Design of an Automatic Stir-Fry Melon Seed Machine Hengbo Han,Zhijin Zhou,Jianbao Tan,Xing Cheng,Chunlin Wang,Zhichao Ma,Biao Huang School of Mechanical Engineering,Guizhou Institute of Technology,Guiyang Guizhou Received:Jun.25th,2023;accepted:Aug.10th,2023;published:Aug.17th,2023
5、 Abstract In recent years,in the process of the development of the melon seed industry in China,the trend of consumption upgrading is obvious,and the melon seed industry has also moved from extensive production to fine production.In view of this situation,an automatic stir-fry melon seed machine is
6、designed to increase temperature control on the basis of the previous rotary equipment,so as to avoid changes in the taste of melon seeds due to temperature problems.PLC is used as the control system to control the time and temperature of melon seeds roasting.And the appearance of the existing equip
7、ment is optimized to keep the volume of the equipment in the appropriate range,韩恒博 等 DOI:10.12677/met.2023.124043 381 机械工程与技术 improve production efficiency and reduce the footprint.The device can not only be used to fry melon seeds,but also can fry other nut foods,has a wide range of use,the market
8、prospect is broad.Keywords Fried Melon Seeds,Structural Design,Temperature Control,PLC Copyright 2023 by author(s)and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License(CC BY 4.0).http:/creativecommons.org/licenses/by/4.0/1.引言引言 瓜子是我国老百姓经常吃的零食,近年来,
9、随着物质生活水平的提高,人们对瓜子的口味有了更高的要求,瓜子产业也从粗放型生产走向精细化生产。如今,不少瓜子生产企业不仅对原料的质量要求高,更是采用初选、去石、比重、色选等多道严格的工序进行自动化生产,大大提升了瓜子的品质。过去,瓜子通常要由人工在炒锅内炒制完成,不仅花时间,炒出来的瓜子在口味上也会有所欠缺,如今,自动化炒瓜子设备已经能够代替人工进行生产,其不仅能够保持出产的产品质量稳定,更提升了生产效率,降低了人工成本,但在操作和使用方面还有很多不足之处。例如在进行大量炒制时会出现瓜子受热不均等问题,导致炒出来的瓜子在口感上会有许多的不足。基于上述情况,拟设计一种自动化炒瓜子设备,在以往的旋
10、转式设备的基础上增加温度控制系统1,避免因为温度问题导致瓜子口味发生变化。采用 PLC 2作为控制系统的核心部件,控制瓜子炒制的时间以及温度。并对现有的设备进行外观优化3,使设备体积保持在合适范围,即能提高生产效率又能减少占地面积。本设备不仅可以用来炒瓜子,还可以炒其它坚果类食品,有着广泛的使用范围,市场前景广阔。2.自动化炒瓜子机的整体结构设计自动化炒瓜子机的整体结构设计 炒瓜子机的主要功能是对瓜子或者其它坚果进行炒制,实际生产中常出现滚筒与搅拌扇叶卡住无法转动的情况,这通常是由于动力不足所导致的。因此在设计本产品时必须保证电机要能够给搅拌扇叶提供足够大的转矩,让其能够克服与滚筒之间的相对摩
11、擦力正常工作。此外,现有的炒瓜子设备通常需要人工进料,自动化水平不高,因此本产品还应具备自动上料的能力。综上所述,本课题所设计的炒瓜子机主要针对如何克服摩擦力工作、如何自动进料来进行。2.1.炒瓜子机的设计要求炒瓜子机的设计要求 近几年来,先进技术的快速发展4为推动各行各业进步奠定了优良的基础。在这个背景下,现有的炒瓜子机仅拥有简单的翻炒功能,而我们的智能炒瓜子机能在炒货过程中实现自动控制5等多种功能。应用了新型技术之后,炒货机具有操作方便、体积小、智能化6、高自动化、节能环保、省时省力等优点。该智能炒瓜子机由进料机构、炒货机构、出货机构、智能温控箱这四个主要结构组成。炒瓜子机由两大核心部分组
12、成,运动供给系统和运动传输系统。运动供给系统由一个三相电动机架构而成,经过带轮、皮带和电动机来传递运动且具备过载保护作用。炒瓜子机的炒货系统由翻炒叶片、加热系统、智能控制箱组成;出货系统由出货阀门控制箱、风扇构成。该智能炒瓜子机具有操作简单便捷的特点,仅需简单翻阅说明书就能够使用本产品。正因为如此,Open AccessOpen Access韩恒博 等 DOI:10.12677/met.2023.124043 382 机械工程与技术 炒瓜子机在使用过程中,也呈现出较好的稳定性,其故障率相对较低,由于该炒瓜子机使用了模块化组装7,维修也简单快捷。针对现有炒瓜子机的空白,本课题设计了一种适用于家庭
13、小作坊、工厂使用,该炒瓜子机主要根据现有的炒瓜子机进行改进设计,为了获得稳定的炒制口感、环境适应性、炒制效率,因此对其性能上提出一定的要求,主要设计要求如下:1)炒瓜子机应对生产要求,符合人体操作需要,所以设计的机体外壳高度为 1 m,长度为 1.2 m,宽度为 0.8 m。2)炒瓜子机为应对炒制要求,所以要求炒制瓜子时重量范围控制在 10 kg15 kg 范围内。3)针对瓜子炒制,将选用电力加热8,避免使用煤气加热造成环境污染。加热系统选用 Rt100 热电阻、固态继电器9和加热丝。加热丝功率为 2 kW,可以在短时间内将滚筒内温度提升到 300。4)为提高生产效率,炒制时间应控制在 20
14、min 范围内。5)进料机需要在 2 min 内完成进料。6)炒瓜子机操作简单方便,结构牢固可靠,工作性能稳定。7)要求炒瓜子机运行噪音小,使用安全,不污染工作环境。2.2.自动化炒瓜子机总体设计方案自动化炒瓜子机总体设计方案 自动化炒瓜子机主要由转动装置、储存进料装置、加热装置组成,炒瓜子机的总体设计尺寸大约为1.2 m 0.8 m 1 m。其总体结构如图 1 所示。为了实现自动进料10,设计了进料装置,其设计尺寸约为 0.68 m 0.8 m 1.9 m。其结构如图 2 所示。通过进料器进料完成后,炒瓜子机开始加热、转动,对箱内瓜子进行炒制。通过控制面板完成所有控制指令,只需将需炒制的东西
15、放入进料器内即可。1-控制面板,2-进料口及外壳,3-搅拌器,4-出料口 Figure 1.Stir-fried melon seed machine overall structure 图图 1.炒瓜子机总体结构 韩恒博 等 DOI:10.12677/met.2023.124043 383 机械工程与技术 1-输送管,2-储存箱,3-转轴,4-皮带轮 Figure 2.Overall structure of feeding device 图图 2.进料装置总体结构 自动化炒瓜子机包括进料、炒制、出料一体,具有效率高、炒制食品完好、使用成本低等特点。使用时,仅需一人进行操作,自动化炒瓜子机使
16、用电力驱动,启动后,操作控制面板,控制进料器电机启动,将瓜子沿导管流到进料口,流入加热锅中。同时启动转轴电机,加热锅内转轴开始转动加热器开始加热,炒制开始。设定炒制完成时间,到时后转动电机断电,加热器停止加热;待电机停止后开始电机反转,完成炒制的提示音响起,待工人将盖子打开炒制完成的瓜子就会流出。完全流出后工人盖上盖子,可继续下一次炒制。其工作流程如图 3 所示。Figure 3.Automatic stir-fry melon seed machine working flow chart 图图 3.自动化炒瓜子机工作流程图 3.自动化炒瓜子机的关键结构设计自动化炒瓜子机的关键结构设计 3.
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