1、前 言干燥技術的應用，在我國具有十分悠久的歷史。文明于世界的造紙技術，就顯示了干燥技術的應用。干燥是許多工業生產中的重要工藝過程之一，它直接影響到產品的性能、形態、質量以及過程的能耗等。自70年代以來，國內干燥技術的研究開發、設備制造及生產應用有了很大進展。目前干燥技術發展趨勢為：（1）干燥設備向專業化方向發展。干燥設備應用極廣，遍及國名經濟各部門，而且需要量也很大。（2）干燥設備的大型化，系列化和自動化。從干燥技術經濟的觀點來看，大型化的設備，具有原材料消耗低，能量消耗少，自動化水平高，生產成本低的特點設備系列化，可對不同生產規模的 工廠及時提供成套設備和部件，具有投產快和維修容易的特點。1

2、通過了解和分析辣椒干燥特性、國內外干燥工藝現狀，為本次設計提供了設計依據。本次梯型帶式辣椒干燥機干燥原理：熱空氣掠過辣椒，將熱量傳遞給辣椒而熱空氣被辣椒冷卻，濕分由辣椒傳入空氣，并被帶走。干燥特性：恒速干燥階段干燥速率是常數，此時辣椒表面含有自由水分，干燥過程為汽化。當完全汽化后，濕表面則從辣椒表面退縮，此時可能發生一些收縮。在此階段后期，濕分界面可能內移，濕分將從辣椒內部因毛細管力遷移到表面，切干燥速率仍可能為常數2。當平均濕含量達到臨界濕含量時，進一步干燥會使表面出現干點，由于內部和表面濕度梯度，濕分通過辣椒擴散到表面然后排出干燥速率受到限制。此時熱量先傳至表面再向辣椒內部傳遞，由于濕界面

3、深度逐漸增大，而外部干區的導熱系數非常小，故干燥速率會下降，稱為降速干燥階段3。緩蘇階段是讓辣椒溫度降到環境溫度，持續在環境溫度中待一段時間，然后在加熱干燥。緩蘇可以大大提高干燥效率4。梯型帶式辣椒干燥機，由三個干燥單元和一個送料裝置組成，每個干燥單元包括供風系統、電熱加熱系統、輸送帶張緊系統和傳動系統組成，對干燥介質數量、溫度、濕度等參數進行控制。梯型帶式辣椒干燥機結合了帶式干燥機操作靈活，濕物料，干燥過程在密封的箱體內進行，隔絕了外界粉塵。此外，辣椒在帶式干燥機上受到的振動或沖擊輕微，不會破碎。梯型設計使辣椒在到下一單元時有反轉的效果，達到提高干燥效率的作用。在本次方案中，將干燥部分分成了

4、三個單元，分別是第一干燥階段、緩蘇階段和第二干燥階段。通過辣椒干燥的這些特性，本次設計確立了“干燥+緩蘇+干燥”的組合干燥方式，效率有明顯的提高，采用緩蘇過程，不僅節能，而且對保留干制品的營養成分也十分有利。 關鍵詞：梯型；帶式；辣椒干燥機目 錄111122233555677881011121緒論1.1課題的來源及研究的目的和意義本課題來源企業合作項目，我國是辣椒種植大國，全國干辣椒種植面積近6000萬畝，年產干辣椒60多萬噸，產值近60億元，出口量約為國際貿易量的一半，己成為農民致富的重要經濟作物之一。但是辣椒收獲季節正值雨季，一般情況下，秋雨頻率達70%-80%以上，不能及時干燥而霉爛的現

5、象十分嚴重。而辣椒經過干燥后，水分含量低，體積變小、重量輕，貯藏、包裝運輸都比較方便，對調節淡旺季節矛盾解決一年四季均衡供應均有重要的作用。我國干燥技術具有悠久的歷史，自70年代以來，國內干燥技術的研究開發、設備制造及生產應用有了很大進展。傳統的辣椒干燥方法有兩種，一種是人工逐個綁扎，然后長期掛在煤火上，另一種方法是日曬。以上兩種常規干燥法，辣椒品質差、花黃殼多、白殼多、污染大、勞動強度高、處理量小。由于傳統的曬干干燥方法已經不能滿足日益擴大生產的規模和出口貿易迅速發展的要求，所以研究辣椒機械化干燥，對于提高干燥速度、縮短干燥時間、保證干燥質量和減少霉爛損失有著重要意義。本課題研究的意義是:通

6、過熱風干燥實驗，研究辣椒干燥脫水特性，確定最佳干燥工藝條件，設計出梯型帶式辣椒干燥機械，從而可以保證辣椒干燥后品質5。1.2本課題所涉及的問題在國內（外）研究現狀及分析我國的干燥技術，可以遠溯到6000年前原始陶器制造及沿海曬鹽等的干燥過程。建國以來，一些現代的干燥技術在國內有關的工業生產中得到應用。自70年代以來，國內干燥技術的研究開發、設備制造及生產應用有了很大進展，隨著科學技術的迅猛發展以及科學和技術領域之間的交叉、滲透和生長，干燥技術亦出現了日新月異的不斷進展。我國干燥機械的發展是從解放初期仿制日本、蘇聯等國外的干燥機開始的。經過不斷發展我國的干燥技術有了較大的提高。我國傳統的辣椒干燥

7、方法有自然晾曬干燥法和作坊式熱風干燥法。自然晾曬干燥法不需要消耗其他能源，但是其干燥速度低，干燥時間長，干燥過程中易受蟲蛀，質量不能保證，還受氣象條件的制約。作坊式熱風干燥法由于辣椒表面有極光滑的蠟質層，其傳熱效果差，阻礙熱量進入辣椒內部和水分蒸發，干燥時間長，參與加熱的介質也被排到大氣當中。因此作坊式熱風干燥法熱量損失較多、熱效率低，高溫流體直接作用在辣椒表面，使其外觀品質下降、營養成分損失較多，且由于干燥過程中辣椒干燥不均勻，椒體出現受熱不均，質量下降等現象。為了提高辣椒干燥質量、節約能源、降低辣椒干燥成本，有關高校和科研機構相關人員做了一定的研究。現代辣椒干燥技術有太陽能干燥、介電干燥、

8、熱泵干燥、微波干燥、薄層干燥、遠紅外干燥、真空干燥、聯合干燥等6。20世紀60年代以前，國外對辣椒干燥的研究較多使用自然晾曬法和熱風干燥法，研究辣椒干燥速率和干燥后的質量。隨著科學技術的發展，先進干燥技術不斷出現，總體和國內一樣。目前，隨著節能和環境保護意識的增強，國外熱衷于利用太陽能對辣椒干燥。利用太陽能、風能等清潔能源，既減少了化石燃料的應用，降低了環境污染，又提高了干燥物料的品質。改進傳統生產技術，研究開發適宜辣椒產地的先進制干技術與裝備，應用新型工藝生產出高品質的辣椒干，為當前辣椒干產業發展之急需7。1.3 對課題所涉及的任務要求及實現預期目標的可行性分析任務要求：設計一種梯型帶式辣椒

9、干燥機對成熟的紅辣椒進行烘干，并保證干燥品質，實現辣椒的安全運輸和貯藏。干燥機主體部分設計為重點，既要保證干燥品質，又要具有合理的工藝要求。本課題總結了許多干燥機械的原理及優缺點，通過很多實驗更證實了其可行性，在對干燥機主體的深入研究，使其結構更加簡單，干燥品質也能得到保證，研究建立在實驗研究的基礎之上，研究目標明確，研究技術路線成熟、可行。2總體設計思路2.1總體設計裝配圖 圖2-1 梯型帶式辣椒干燥機前視圖圖2-2 梯型帶式辣椒干燥機總體方案裝配圖2.2總體方案簡介梯型帶式辣椒干燥機，由三個干燥單元和一個送料裝置組成，每個干燥單元包括供風系統、電熱加熱系統、輸送帶張緊系統和傳動系統組成，對

10、干燥介質數量、溫度、濕度等參數進行控制。梯型帶式辣椒干燥機結合了帶式干燥機操作靈活，濕物料干燥過程在密封的箱體內進行，隔絕了外界粉塵。此外，辣椒在帶式干燥機上受到的振動或沖擊輕微，不會破碎。梯型設計使辣椒在到下一單元時有反轉的效果，達到提高干燥效率的作用。在本次方案中，將干燥部分分成了三個單元，分別是第一干燥階段、緩蘇階段和第二干燥階段。干燥原理：熱空氣掠過辣椒，將熱量傳遞給辣椒而熱空氣被辣椒冷卻，濕分由辣椒傳入空氣，并被帶走8。干燥特性：恒速干燥階段干燥速率是常數，此時辣椒表面含有自由水分，干燥過程為汽化。當完全汽化后，濕表面則從辣椒表面退縮，此時可能發生一些收縮。在此階段后期，濕分界面可能

11、內移，濕分將從辣椒內部因毛細管力遷移到表面，切干燥速率仍可能為常數。當平均濕含量達到臨界濕含量時，進一步干燥會使表面出現干點，由于內部和表面濕度梯度，濕分通過辣椒擴散到表面然后排出干燥速率受到限制。此時熱量先傳至表面再向辣椒內部傳遞，由于濕界面深度逐漸增大，而外部干區的導熱系數非常小，故干燥速率會下降，稱為降速干燥階段。緩蘇階段是讓辣椒溫度降到環境溫度，持續在環境溫度中待一段時間，然后在加熱干燥。緩蘇可以大大提高干燥效率9。通過辣椒干燥的這些特性，本次設計確立了“干燥+緩蘇+干燥”的組合干燥方式，效率有明顯的提高，采用緩蘇過程，不僅節能，而且對保留干制品的營養成分也十分有利。 3總體設計圖1、

12、上料部分2、第一干燥階段3、緩蘇階段4、第二干燥階段圖3-1梯型帶式辣椒干燥機的單元組成3.1梯型帶式辣椒干燥機各部分組成及工作原理梯型帶式辣椒干燥機由四個階段組成。輸送帶運動速度完全相同，辣椒從上料部分到出料口的過程中，為保證辣椒從上一級到下一級不會產生擁堵現象，所以每條輸送帶的線速度要完全一致。由于要保證運動速度一致，所以每一階段的傳動形式完全一致。第一干燥階段、緩蘇階段和第二干燥階段的結構基本相似。輸送部分主要組成及工作原理 1、傳動定輥2、輸送帶張緊裝置3、托輥4、擋板（右） 5、擋板（左）6、定輥7、從動鏈輪8、鏈條9、減速裝置10、主動鏈輪11、支架圖3-2輸送機的組成（輸送帶隱藏

13、） 由選定型號的電機經過動減速器減速達到梯型帶式辣椒干燥機輸送帶運動的線速度，由減速器輸出軸輸出，輸出軸上安裝有一主動鏈輪，主動鏈輪通過鏈條將動力傳遞給從動鏈輪，從動鏈輪安裝在傳動輥上，從而將動力傳遞給傳動輥，傳動輥與輸送帶間通過摩擦力使輸送帶運動。張緊裝置： 1、壓緊輪2、固定件 圖3-3張緊裝置 圖3-4張緊裝置受力簡圖 因為梯型帶式辣椒干燥機在工作過程中雖然輸送帶表面物料較輕，但辣椒在干燥過程中電熱加熱裝置提供的熱比較高，加上另外一些原因，使輸送帶變松，設計這個張緊裝置就是避免輸送帶因為松弛而不能正常工作，有效的提高了輸送帶使用壽命。張緊裝置工作原理原理：借助于杠桿的作用將一壓緊輪壓于輸

14、送帶上，由于壓緊輪受到重力，會持續給輸送帶一個力，從而使輸送帶時刻處于張緊狀態。這個張緊裝置能使輸送帶受到載荷拉伸而延長的情況下，都能持久處于拉緊狀態。傳動部分：傳動部分主要是由電機通過減速器和鏈傳動帶動輸送帶運動第一干燥階段主要組成部分及工作原理干燥部分是由輸送帶、傳動定輥、定輥、張緊裝置、電熱干燥裝置、風機、風道、出風口、入料口和傳動裝置。當辣椒從輸送部分進入恒速干燥階段后，由內部導向板將辣椒導入輸送帶上，由電機給以動力，減速器給以理想的轉速通過鏈傳動使輸送帶上的辣椒在箱體內緩慢前進。電熱加熱裝置在箱體底部加熱干燥空氣，由箱體外的風機按理想的風量通過風道將風鼓入箱體底部使熱空氣向上流動，從

15、而實現不斷向上穿流的熱空氣對輸送帶上辣椒的持續加熱，達到去除水分快速干燥的效果。本次設計直接將電熱加熱裝置放置于干燥箱體內部，位于輸送帶下方，使其離干燥物料比較近，這樣設計不僅可以加熱由風機鼓進來的環境空氣，還可以間接的對輸送帶和干燥物料進行烘烤，有效的提高了熱利用率，減少了熱量通過其他環節造成的損失，不僅提高了熱效率，而且降低了干燥成本。此次設計要求電熱加熱裝置溫度可調，范圍為50-100。緩蘇階段和第二干燥階段緩蘇階段：緩蘇階段是根據辣椒干燥特性而設計的，緩蘇階段是讓辣椒降低溫度，達到環境溫度，使辣椒溫差梯度減小，提高辣椒內部結合水的蒸發效率。第二干燥階段：第二干燥階段是對緩蘇階段輸送來的

16、辣椒進行再次加熱干燥，最終使辣椒達到要求的干燥程度。緩蘇階段與第二干燥階段的組成部分、運動形式和第一干燥階段一樣。4總體方案設計與計算4.1工況分析 本次設計期望達到的實際要求是：每小時處理200kg，每個辣椒從進入梯型帶式辣椒干燥機后緩慢運動，經過1小時后干燥完畢，恰好從梯型帶式辣椒干燥機出料口出來。本次設計的辣椒干燥機有效干燥面積為15m×1m，所以輸送的線速度為0.25m/min。輸送帶輥子直徑設計為200mm，所以輸送帶轉速為0.2r/min。工作機空載啟動，有輕微振動，經常滿載，單向運轉,單班制工作，使用期限10 ，每年工作300天,運輸機允許速度誤差5%。 通過實驗以及實

17、際情況和經驗得到參數及試驗參數得到設計主要參數見表4-1。表4-1 已知參數表 規格型號 參數生產能力 （kg/h)200kg/h 進料溫度 ( ºC)20 出料溫度 (ºC) 50-100空氣流速 (m/s )4m/s輸送帶傳動軸轉速(r/min)0.4r/min 由于干燥溫度可調，范圍在50-100之間，所以在此假定選取干燥溫度為75，辣椒干燥機各項數據計算。4.2總體方案的確定電動機類型和結構的選擇 輸送帶機構 ：       輸送帶與工作物的總重量   =250kg&

18、#160;  滑動面的摩擦系數 =0.3   輥輪的直徑 D =200mm   輥輪的重量 =5kg   輸送帶與輥輪的效率 = 0.9   輸送帶的速度 V = 0.125m/min   電機電源 380，50Hz假設鏈傳動效率為；軸承部位的效率為；減速器部位的效率為；電機傳動效率為；輸送帶與輥傳動效率為，則總體傳動效率K=1-在該設計中取88%；取99%；取90%；取75.5%；取90%，則： K=0.467電機的確定是通

19、過電機的載荷來選取的，為此應當計算出梯型帶式辣椒干燥機在工作過程中受到的所有外力和功率的大小。梯型帶式辣椒干燥機在工作的過程中消耗動力的部件有輸送帶及輸送帶上的物料。輸送帶寬1米，長5米，三級傳輸，干燥時間2小時傳送帶線速度設計為0.25m/min；機器工作量為大于200 kg/h；干燥傳動輥直徑200 mm；輸送帶水平長度為5m，有三個輥，則每段輸送帶長度為2.5m：鏈輪直徑D=202mm。圖4-2輸送帶與鏈輪受力圖（輸送帶為一半） （4-1）L為2500mm =7963.4N傳動輥線速度為0.25 m/min ,=/r=2.5 rad/min,n=/2=0.4 r/min，則輸送帶消耗功率

20、P為： =v=7963.4×0.25÷60=33.2W （4-2）所以整個輸送帶的功率為：33.2×2=66.4W電機功率=P（1-K） （4-3） P=66.4÷（1-0.467）=124.6W 考慮到電機額定功率還需適當加大一些。為使變速簡單，可選用小功率異步電動機，轉速為1400轉/分的YS系列電機。 因電機在50Hz時的額定轉速為1400r/min左右，輸送輥轉速為0.4r/min，則可知總傳動比為3500。械設計課按機程設計設計指導書P7表1，二級蝸桿傳動減速器的傳動比:=70-800，最大值3600，所以選取二級蝸桿傳動減速器。因為鏈傳動的傳

21、動比為1.47，所以二級蝸桿傳動減速器的傳動比2381，減速箱的減速比i為：i=2381。可參閱標準電機型號性能表綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸，質量，價格以及傳動比，選定電動機的型號是電機：YS7124。其主要性能如表4-2所示：表4-2 電動機型號型號功率/W電流/A電壓/V頻率/Hz轉速 /(r/min)最大轉矩/額定轉矩功率因數（cos）效率/%YS45143701.123805014002.40.7269.5原動機的輸出轉矩為T=9550000=9550000×370÷1400=2524Nmm （4-4）4.3物料吸熱計算 （4-5） 物料升溫熱量（kJ/h） 水

22、分汽化熱量（kJ/h） （4-6） C物料比熱，其中辣椒在75時比熱為3.6263KJ/kg.K =75-20=55 =200kg/h =200×3.6263×55=39889.3kJ/h =m×Q 辣椒的初始含水量為80%，干燥后國家標準含水量為14%，去水率為82.5%，則：物料含水量（kg/h）m=×82.5% 水的汽化熱Q=2320kJ/kg =200×82.5%×2320=382800kJ/h所以，所需總熱量Q=39889.3+382800=422689.3kJ/h根據實際情況，由于干燥過程中有熱量損失，所以假設熱量損失大約

23、為60%，則：需要熱量=1.60×Q =676302.88kJ/h每單元所需熱量為338151.44kJ/h4.4風機各項參數首先計算風機風量，由已知參數知，生產能力為200kg/h，進風口風速4m/s，進風口管道直徑為250mm。風量Q=vS=×4×3600=225/h （4-7）由于一個風機為兩個風道供風，則： =225×2=450/h所以選擇離心式GDF2.5-8。性能為： 功率為0.04kW，轉速為690r/min，電壓220V，噪音46A，重量27kg。4.5傳動軸的計算本次輸送帶輥軸為30mm，按扭轉強度條件計算進行軸的強度校核計算時，應根據

24、軸的具體受載及應力情況，采取相應的計算方法，本設計的軸主要承受扭矩，應按扭轉強度條件校核，軸的扭轉強度條件為： （4-8）式中：扭轉切應力，MPa； T軸所受的扭矩，N·mm； 軸的抗扭截面系數， n軸的轉速，r/min； P軸傳遞的功率，kW： d計算截面處軸的直徑，mm； 許用扭轉切應力，MPa由于軸材料為45號鋼，經查表知許用扭轉切應力為30MPa由上式可得軸的直徑 =28mmD=30mm28，所以所選軸滿足條件。4.6減速器的選擇本次設計選擇二級蝸桿傳動減速器，傳動比為2381。二級蝸桿傳動減速器具有傳動比大，傳動效率高，結構結構緊湊，相對體積較小，重量輕，運動平穩，噪聲低，

25、價格便宜的優點，一般用于中小功率，價格便宜。具有很廣的應用范圍。本設計要求結構緊湊，運轉平穩和噪聲低，因此本設計中使用蝸桿傳動減速器。蝸桿傳動減速器4.7 鏈傳動設計鏈條和鏈輪齒各部分尺寸大小由鏈節的大小決定，鏈條，鏈輪齒各部分尺寸和鏈條與鏈輪的承載能力隨著節距的增大而增大，但是傳動速度的沖擊，不均勻性，振動，噪聲和多邊形效應等缺點會加劇，因而在設計時，在滿足承載要求的情況下，應選擇較小節距的單排鏈。根據查閱資料和計算 ，選用16A（GB/T 1243-1997）型短節距傳動用精密滾子鏈，鏈條具體參數有鏈號16A，節距p=25.4（mm）。已知電機功率為370W，即傳動功率370W，從動鏈輪與

26、輸送鏈速度應一致，即n為0.4r/min，動力輸出鏈輪齒數=17，從動鏈輪齒數=25，中心距可以調節，可以定期張緊。 傳動比 計算： =0.588r/min =1.47 （4-9） 設計功率計算 =1×1×1×370=370W （4-10） 其中：Km單數鏈排列系數，經查取為1； 工況系數，經查取為1； 主動鏈輪齒數系數，經查取為1. 中心距的確定 根據確定的鏈條型號得到鏈條節距P= 25.4 mm，傳動比 i12=1.47，主動鏈輪齒數=25，節距P=25.4mm。 最小中心距計算： =0.2×25×（1.47+1）p=12.35p （4-1

27、1） 鏈條節數X的計算： 鏈長節數X0的計算： 所以X=47 鏈條長度L計算： （4-12） 鏈速v計算： =0.00423m/s 理論中心距計算： 經過計算的437.2實際中心距計算：為了保證鏈條松邊有一個合理的安裝垂度，理論中心距會比實際中心距大一些，即 =，為(0.002-0.004)，對于中心距可以調整的鏈傳動，可取較大值，故取 。 =437.20.004×437.2=435.45mm 圓周力和作用于軸上的拉力計算 有效圓周力F計算： （4-13） 作用在軸上的拉力FQ計算： （4-14） 其中：壓軸力系數，對于水平傳動，對于垂直傳動； 工況系數，經查。 低速鏈傳動的靜力強度

28、計算當輸送鏈條速度v0.6m/s時為低速鏈傳動，此時鏈條的靜強度占主要地位，因而抗拉靜力強度不夠而破壞的幾率很大，在本設計中生產線速度可調，鏈輪的轉速有可能低于0.6m/s，因而需要進行抗拉靜力強度計算，因為在鏈條速度很低時，圓周力遠遠大于離心拉力和懸垂拉力，故而緊邊拉力。 （4-15） 其中：鏈排數，取；單排鏈的極限拉伸載荷，經查；工況系數，經查；F有效圓周力。，因而鏈條在低速運行時安全。總 結通過本次畢業設計，我體會到自己在理論知識方面的欠缺，同時也感到自己在知識的運用上也不夠靈活，這也說明我在學習知識的過程中存在著一些缺點，知識掌握不夠透徹。這次設計總結有以下特點：主體分四部分上料、第一干燥、緩蘇與第二干燥階段，這種“干燥+緩蘇+干燥”的形式有效的提高了干燥效率，節約了干燥成本。辣椒在機器內部由輸送帶運送，物料運動形式平穩，沖擊小。輸送帶呈梯形分布，達到了反轉物料的效果，能提高干燥效率。每一部分都單獨配有電機、減速器和鏈傳動，通過相同的配置達到了輸送到線速度一致，避免了物料擁堵現象。電熱加熱裝置直接安放在干燥箱體內部，輸送帶下部，減少了熱量傳遞的損耗，提高了熱利用率。在這次畢業設計過程中也有一些優點，總的來看有以下幾點：（1） 設計結構思路比較新穎，結合