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摘 要
本設計設計的是高壓均質(zhì)機動力端主要零件。首先，文章介紹了高壓均質(zhì)機的工作原理。流體在高壓狀態(tài)下通過細小縫隙時，會產(chǎn)生較大的剪切力、撞擊力和空穴力，使流體中的固體顆粒破碎為微小顆粒，高壓均質(zhì)機就是利用這一原理工作的。接著，文章參考現(xiàn)有的均質(zhì)機結(jié)構(gòu)，確定了均質(zhì)機主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，然后，按照高壓往復泵的設計方法對高壓均質(zhì)機的主要零部件，如傳動裝置、曲軸、連桿等進行了結(jié)構(gòu)設計。還有液力端泵閥的設計，并對其進行了相應的強度校核。最后，文章介紹了本次設計中還有高壓均質(zhì)機的運動仿真，采用了C語言程序，并對其進行了詳細的說明。
關(guān)鍵詞：高壓均質(zhì)機 食品機械 均質(zhì)閥
目 錄
摘要………………………………………………………………… 1
緒論………………………………………………………………… 4
第一章 均質(zhì)機及其基本參數(shù)………………………………………… 5
1.1均質(zhì)機的均質(zhì)原理…………………………………………… 5
1.2均質(zhì)機的工作原理…………………………………………… 5
1.3均質(zhì)機的基本參數(shù)…………………………………………… 6
第二章 總體設計…………………………………………………… 9
2.1傳動端結(jié)構(gòu)形式的選擇……………………………………… 9
2.2液力端結(jié)構(gòu)形式的選擇……………………………………… 9
2.3確定泵的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)……………………………………… 10
2.4原動機的選擇……………………………………………… 12
第三章 動力端的設計計算………………………………………… 14
3.1傳動裝置的設計…………………………………………… 14
3.2曲軸的設計………………………………………………… 15
3.3連桿與其軸瓦………………………………………………… 15
3.4十字頭……………………………………………………… 16
第四章 液力端零部件設計…………………………………………… 16
4.1泵閥設計……………………………………………………16
第五章 運動仿真………………………………………………………20
5.1 C語言程序簡介…………………………………………………20
5.2傳動端運動及程序………………………………………………20
設計小結(jié)………………………………………………………………32
致謝…………………………………………………………………33
參考資料……………………………………………………………… 34
緒 論
高壓均質(zhì)是一種制備超細液液乳化物或液固分散物的通用設備，被廣泛應用與各行業(yè)的生產(chǎn)者和科技研領域。例：
一、 食品飲料行業(yè)：
豆奶、花生奶、松子奶等各種植物蛋白飲料。
核桃露、杏仁露、蓮子露、椰子汁等各種懸浮果汁飲料。
酸奶、均質(zhì)奶、純牛奶、甜牛奶、乳酸飲料、冰淇淋、豆奶粉等各種乳品和乳制品。
二、 制藥：
抗生素、各種乳劑、漿液制劑、中藥制劑、花粉破碎及各種營養(yǎng)保健液。
三、 輕工化工行業(yè)：
香精香料、化妝品、乳化硅油、感光劑、增亮劑、高級涂料、顏料、染料等。
四、 生物工程技術(shù)：
對大腸桿菌、胞進行破碎，撮取其有效成分。
隨著人民生活水平的提高，食品工業(yè)必將跟上時代的步伐，不僅要求食品本身的營養(yǎng)豐富，還對其質(zhì)量、口味、外觀、保存等提出了高標準,這樣必然把食品工業(yè)推上一個新高潮。
食品品種繁多，本設計是主要應用于乳品工業(yè)中。它是一種特殊的高壓泵，用于噴霧干燥設備中，可使液體分散成細微的霧滴，便于干燥成粉狀。通過均質(zhì)的煉乳、冰淇淋、代乳粉，液體中的分散項破裂成細微狀態(tài)，可減少沉淀，增加粘稠性，口感細膩，并延長存放時間。均質(zhì)機不僅在乳品工業(yè)和冰淇淋生產(chǎn)中得到廣泛應用，而且還適用于醫(yī)藥、化工生產(chǎn)中?？傊?，在我國均質(zhì)機發(fā)揮出的作用越來越大，因此需要人們對其進行深入的研究，以便設計生產(chǎn)。
本設計參考現(xiàn)有的均質(zhì)機而設計，力求經(jīng)濟、結(jié)構(gòu)合理,但肯定還有許多的不足之處，希望在老師和同學的幫助下，得到進一步的改進。
第1章 均質(zhì)機及其基本參數(shù)
均質(zhì)機是一種特殊的高壓泵,利用高壓的作用，使物料中的脂肪球的破裂到直徑小于2m達99%。均質(zhì)機由均質(zhì)頭和高壓泵組成,即往復柱塞泵。它包括液力端和動力端。通過均質(zhì)后的牛奶、脂肪球直徑和所占比例均發(fā)生變化，如表1-1：
表1-1脫脂乳與均質(zhì)乳中的脂肪球比較
脂肪球
（）
脫脂乳
（﹪）
均質(zhì)乳（﹪）
一段
二段
0～1
41.8
19.2
89.2
1～2
47.7
66.5
10.3
2～3
9.2
12.6
0.5
3～4
0.9
1.7
0
4～5
0.1
0
0
5～6
0
0
0
1.1均質(zhì)機的均質(zhì)原理
1.1.1剪切作用
流體在高速流動時，在均質(zhì)機頭隙縫處，產(chǎn)生剪切作用而均質(zhì)。脂肪球通過三個柱塞往復泵吸入泵體時，在縫隙處先是被延展，同時又存在著液流通過均質(zhì)閥時的渦動作用，使延展部分被剪切為更小的脂肪球微粒。又因為液流中存在著表面活性物質(zhì)，它圍繞在更細小的脂肪球微粒外層形成一種這些微粒不再互相粘合的膜.脂肪滴由此離開，而后面部分的還沒有流進縫隙。當?shù)竭_均質(zhì)閥活門縫隙處時，會同樣的剪切作用繼續(xù)形成更小的脂肪球微粒。
1.1.2撞擊學說
三聯(lián)柱塞往復泵的高壓作用使液體中脂肪球和均質(zhì)閥發(fā)生高速撞擊現(xiàn)象，因而使料液中的脂肪球破裂。
1.1.3空穴學說
因高壓作用使料液高速流過均質(zhì)閥縫隙處時，造成相當于高頻振動的效果，能在瞬間引起空穴現(xiàn)象，使脂肪球碎裂。
在實際工作中，高壓均質(zhì)機的原理是以上幾種學說的綜合。
1.2均質(zhì)機的工作原理
如圖1-1所示，當高壓液體通過閥的閥座和閥桿的狹窄通道時(可以用調(diào)節(jié)手柄調(diào)節(jié)間隙大小)，使液料速度達150~300m/s，壓力降低至液料汽化壓力，使之形成氣泡。當液料離開閥座門間
的間隙時，其速度降低，壓力升高，導致氣泡被壓破，產(chǎn)生內(nèi)爆，產(chǎn)生的空穴和高頻振動使脂肪球顆粒破碎。此過程中，能量強烈釋放，液料形成湍流，沖擊沖擊流，完成均質(zhì)過程。
圖1-1雙級均質(zhì)閥工作示意圖
1.3均質(zhì)機的基本參數(shù)
1.3.1瞬時流量
理論上，瞬時流量=工作腔容積變化率
如圖1-2
圖1-2
圖1-3雙缸泵的無因次流量曲線
圖1-4 三缸泵的無因次流量曲線
q = A=Au=Ar(u)
(q)= = (u)
其中(q) -無因次瞬時流量;
(u)-無因次瞬時速度, (u)==-(sin+sin2)。
衡量流量脈動性的指標為不均勻系數(shù)==
單缸泵：B=3.14 ； 雙缸泵：B/2=1.57 ；
三缸泵：B/3=1.04 ； 四缸泵：B1.1 ；
可以看出,四缸泵的脈動性反而比三缸泵有所增加,流量曲線如圖1-3，圖1-4。
1.3.2泵的壓力