家用豆腐磨浆机设计
摘 要
目前我国磨浆机产业地域分布呈现出明显的区域性集群特征，行业内总体技术水平仍有较大的提升空间。磨浆机制造企业普遍规模偏小，以个体经营为主，其生产设备和技术更新滞后，导致磨浆机产品质量参差不齐，稳定性不足。鉴于我国现行豆制品加工业在技术装备上面临的一系列挑战以及市场对高效能、多功能磨浆机日益增长的需求，本课题提出了研发一种新型家用豆腐磨浆机设计方案。这款立式磨浆机的核心设计理念在于通过电动机直接连接驱动转轴系统，使得固定砂轮与活动砂轮之间形成高效的相对运动，从而实现对大豆原料的深度研磨。同时运用了高速旋转过程产生的离心力作用，使得研磨后的大豆纤维与豆浆能够有效地实时分离，最大化地提取出大豆中的蛋白质资源。这样的设计不仅有助于提高豆制品生产的原料利用率，而且还能显著提升生产效率，适应现代化大规模豆制品加工生产线的需求。
关键词：磨浆机；定砂轮磨片；动砂轮磨片；离心分离筛。
Vertical Type Stuff Grinder of Seprating Bean-milk and Beandregs
Abstract: At present, the regional distribution of China's pulp mill industry shows obvious cluster characteristics, and there is still significant room for improvement in the overall technical level of the industry. Grinding machine manufacturing enterprises are generally small in scale, mainly engaged in individual operations, and their production equipment and technological updates are lagging behind, resulting in uneven quality and insufficient stability of grinding machine products. Given the series of challenges faced by China's current soy product processing industry in terms of technical equipment and the growing demand for high-efficiency and multifunctional grinders in the market, this project proposes the development of a new design scheme for a vertical pulp mill with pulp and slag self separation. The core design concept of this vertical grinding machine is to directly connect the drive shaft system through an electric motor, allowing for efficient relative motion between the fixed grinding wheel and the movable grinding wheel, thereby achieving deep grinding of soybean raw materials. At the same time, the centrifugal force generated by the high-speed rotation process is used to effectively separate the grinded soybean fiber and soybean milk in real time, and maximize the extraction of protein resources in soybeans. This design not only helps to improve the utilization of raw materials in the production of soy products, but also significantly improves production efficiency, adapting to the needs of modern large-scale soy product processing production lines.
Key words: stuff grinder
immobile grinding wheel
mobile grinding wheel
centrifugal separation screen
目 录
1 绪 论.............................................................. - 1 -
1.1 引言........................................................... - 1 -
1.2 磨浆机产品的特性及现状......................................... - 2 -
1.3 课题研究依据................................................... - 3 -
1.3.1总体设计参数............................................. - 3 -
1.3.2 现今产品存在的问题....................................... - 3 -
1.3.3 装配技术要求............................................. - 3 -
2 原理与设计要求分析.................................................. - 4 -
2.1相关原理分析................................................... - 4 -
2.1.1 磨浆机的工作原理......................................... - 4 -
2.1.2 研磨原理................................................. - 5 -
2.1.3 浆渣分离原理............................................. - 6 -
2.1.4 间隙控制原理............................................. - 7 -
2.2 机器设计要求分析............................................... - 8 -
3 零部件的结构设计及强度校核.......................................... - 8 -
3.1 电动机的选择................................................... - 8 -
3.2 磨片的设计..................................................... - 9 -
3.3 轴的设计及强度、刚度校核...................................... - 10 -
3.3.1 轴的强度校核............................................ - 10 -
3.3.2 轴的刚度校核............................................ - 11 -
3.4 沉头螺钉的强度校核............................................ - 12 -
3.5 离心分离筛的设计.............................................. - 12 -
3.6 螺栓的强度校核................................................ - 13 -
3.7 键的强度校核.................................................. - 14 -
4 重要零部件材料的选择及装配特性..................................... - 15 -
4.1 定、动磨片材料的选择.......................................... - 15 -
4.2 离心分离筛材料的选择.......................................... - 16 -
4.3 机体、机盖材料的选择及磨浆机的固定方式........................ - 16 -
4.4 相关零部件润滑方式的选择...................................... - 16 -
参 考 文 献.......................................................... - 18 -
致 谢............................................................. - 19 -
大豆磨浆制品深深植根于我国传统饮食文化，并在现代科学视角下被誉为营养丰富的食品。其中，用于豆制品加工关键步骤——制浆的机械设备，在我国有着源远流长的历史。自改革开放以来，我国大豆磨浆机行业经历了快速发展的阶段。特别是在上世纪80年代，砂轮磨浆机因其结构紧凑、工作效率高、节能效果明显、研磨浆质优良等特点，受到了广大豆制品加工企业和用户的一致好评，其产销量大幅度增长。据统计，从70年代我国磨浆机年产约7万台，至80年代跃升至10余万台，到了90年代初期，尤其是在粮食市场开放后的1992年至1994年间，市场需求急剧攀升，产品一度供不应求，年产销量更是由10几万台激增至约40万台。
市场需求的增长有力推动了磨浆机产品技术的革新升级，同时促使企业生产规模逐步走向专业化、规模化。尤其值得一提的是，分离型砂轮磨浆机不仅在国内众多豆制品加工厂和个体经营者中得到广泛应用，还成为了混合型砂轮磨的重要替代品。当前市场上具有代表性的产品包括：河北沧州产的分离型DM-Z105、125型浆渣自分离磨浆机，年产销约4万台；沈阳产FM-120、175、200型磨浆机，年产销量约为3万台；另外，江苏丹徒地区的磨浆机年产量接近10万台，而浙江机电股份有限公司、湖南桑植机械厂、安徽蒙城矿机厂等几十家企业的磨浆机产品也在市场上占据较大份额。据统计，全国磨浆机生产企业数量约100余家，年产销量大致在30万至40万台之间，年总产值约3亿至4亿元。其中，90%以上的企业属于小型企业。近年来，随着行业的发展，已经涌现出一批行业骨干企业。这些骨干企业在生产模式上，通常会自主生产关键部件，并采用专业厂家外协的方式完成其他零部件的生产，最后进行总装。而对于小企业（包括个体企业），其生产模式更多依赖于外购和外协零部件，最终自行组装。从企业管理角度看，大部分企业尚欠缺规范化的管理经验，缺乏完善的质量保证体系，但部分行业骨干企业已开始应用质量保证体系进行规范化生产和运营，并逐步向集团化发展。至于生产条件方面，多数企业的加工设备较为陈旧，工艺技术和工装手段较简单，加工精度不高。从产品发展历程来看，磨浆机作为上世纪80年代我国开始批量生产的新品类产品，经过数年的技术进步和发展，产品技术含量有所提升，不仅新增了多种品种和规格，整机和关键部件也不断涌现新的结构设计。而在质量水平方面，随着市场经济的发展和市场竞争加剧，企业对产品质量的重视程度普遍提高。例如，1993年我中心对磨浆机产品进行了首次产品质量国家监督抽查，抽样合格率为57.11%，至1996年第四季度，我中心对江苏、辽宁、浙江、湖南、湖北、河南、河北、山东、安徽等我国磨浆机产销量较大的九个省份的32家企业产品进行了第二次国家监督抽查，抽样合格率提升至75.10%，这基本反映了我国当前磨浆机行业的整体质量水平。
石磨作为一种传统的磨浆设备，在我国历史悠久，主要由轴和上下两个磨盘构成，磨盘直径范围通常在600至1200毫米之间，动力来源主要依靠人力、畜力或电机驱动。然而，石磨存在诸多局限性，如体积庞大、重量大、生产效率低下、劳动强度大，且磨齿需要频繁修整，维护成本较高，故目前已被钢磨和砂轮磨等现代设备所取代。
钢磨是一种既能磨浆又能进行粮食和饲料粉碎的多功能机械，常见的结构形式有立式和卧式两种，由轴和铸钢动静片组成，可通过电动机直联驱动或借助电动机、燃油机传递动力运行，磨片直径一般在100至200毫米。其生产效率可达15至300千克/小时，优点在于转速快、体积小巧、产量高、铸钢磨片耐用。然而，钢磨的缺点也比较明显，比如噪音高、在磨制豆糊过程中易升温导致蛋白变质，且磨出的豆糊颗粒较大、出渣率较高，存在一定的物料浪费现象。尽管如此，因其具备磨浆和粉碎等多种作业功能，增强了实用性，特别是在一些集磨浆、粉碎、磨米等多功能于一体的农机产品中，因能满足部分农村家庭多元化作业需求而深受欢迎，近两三年在部分地区销量呈现跳跃式增长态势。但也应注意，此类设备因兼顾多种功能，可能会导致各项作业性能指标下降。
砂轮磨则代表着国内较为先进的一种磨浆设备，主要分为混合型和分离型两类。其中，砂轮磨凭借其发展迅速、应用广泛的优势，已成为当前大豆磨浆机械的主要选择。混合式磨浆机同样有立式和卧式两种结构，由轴和动静砂轮磨片构成，动力来源同样可以采用电机直联驱动或通过电机、燃油机传动。砂轮磨片直径通常在100至400毫米，材质多为16#至45#碳化硅金刚砂粒或氧化铝白刚玉、棕刚玉砂粒经粘合、烧结制成。其生产效率一般在20至500千克/小时，具有研磨质量好、出渣率低、蛋白质损失少以及自锐性强（即砂轮片在使用过程中能保持较好的锋利状态）、耐用等特点，同时具有体积小、效率高、节能、噪声低的优势，非常适合大豆制浆作业。
分离型磨浆机主要以立式结构为主，是我国最先进的磨浆设备之一。其结构主要包括轴、动静砂轮磨片和离心分离筛，磨片直径大约在100至200毫米，生产效率在35至300千克/小时。这种磨浆机除了拥有混合型磨浆机的所有优点之外，还增设了浆渣自动分离的功能，大大降低了用户的劳动强度。并且，经对比试验表明，相较于传统石磨和钢磨，每千克大豆磨浆制作豆腐时，使用分离式磨浆机可多产出约0.15千克豆腐。目前，分离式磨浆机已在豆制品加工厂、个体专业户、饭店、食堂等场合广泛应用，并被纳入大豆饮品和豆制品加工成套设备之中。自1986年以来，分离型磨浆机的技术先进性和实用性得到了国际市场的认可，已被德国、俄罗斯、加拿大、乌克兰、马来西亚、泰国、日本、香港等多个国家和地区的用户选用，显示出砂轮式自分离磨浆机正逐渐拓展国际市场，成为传统豆制品加工工艺与现代技术进步紧密结合的成功典范。