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新型自主售卖碾米机设计与分析

IT圈 admin 30浏览 0评论

2024年10月20日发(作者:闫乾)

技术创新

41

新型自主售卖碾米机设计与分析

安徽理工大学机械工程学院葛骏宋皓然李成蹊

目前我国居民对于健康饮食的需求越来越高,

作为我国传统的主要食品,大米的受

关注度也越来越高

。人们对于大米的需求不仅仅再局限在购买成米

而是更希望购买到

更加健康

新鲜的产品

而目前我国市场上现存的制米机大都不再能满足这些需求

此我们设计了一种基于传统碾米机的

拥有多种混合机制的全新自动制售米机

并在设

计过程中使用

SolidWorks

ANSYS

等软件进行设计分析,

以满足相应的设计要求

大米

又称"稻米

,

是稻谷经清理、

著米

碾米等工序

(1)

根据大多数小区的的情况

经过科学合理的布局

本设备各个单元集中在一个合理的范围之内

在不影响使用效

率的情况下

11

大空间利用率

后制成的成品

其味甘

性平

含有丰富的碳水化合物

是中

国大部分地区人民的主要食品

米胚芽是稻米的胚胎

是稻米

的分生组织

富集十几种生命运动所必需的营养元素

堪称是

(2

)

在实际的使用情况中

考虑到小区居民为老人或腰背

不好的成年人

特意设计真空称运单元将制作完成的大米输送

稻米的精华。由于传统的碾米机的弊端

稻谷在碾米过程会使

胚芽脱落,

大大降低了大米的营养价值

现在市场上出售的大

到一个合适的高度

使用者可以使用本设备提供的米袋进行装

米几乎都是失去胚芽的成品

且尚无良好的解决办法

基于

,

设计一种新型自主售卖碾米设备用以解决小区居民日常购

(

3

)

采用多粮仓设计

可以储存大量不同种类的稻谷

以由使用者根据自己的实际情况选择一种或多种混合购买,

买健康

新鲜大米的问题

。本设备可以提供多种稻谷

由小区

居民自由选择一种或几种混合购买

使用新型的碾米技术

高大米的可选择性

以最大程度上保持大米的完整程度

从稻谷到大米

全部由机

(

4

)

产品需要被应用到居民区内

因此

设备的可安装

可运营性

可维护性需要达到相应的要求

。所有部分都需

器现场完成

保证大米的确砂

1

总体设计

采用可拆卸式设计

同时采用模块化设计

易于生产、

运输

安装、

调试

使用及维护。

1.1

设计原则

如图

1

所示

新型自主贩卖碾米设备主要由箱体

稻谷给料

单元

内部运输管道

稻壳分离单元

真空称运单元

辅助设

1.2

方案设计与分析

由于传统的碾米机的弊端

稻米的胚芽往往会在碾米的过

程中脱落

这会损失一部分很重要的营养元素

降低大米的营

备单元组成

本套设备各个单元由内部运输管道相互联系

现一体化,

针对用户使用方便

节省空间等要求

做出以下设

养价值

这是传统碾米机不可避免的问题

为了避免这个问

我们采用了新型碾米机技术

可有效的避免胚芽的脱落

保证大米营养价值的完整性

。同时

,从稻谷到大米的全部工作

流程由计算机精确控制

现场全部完成

力求可以提供健康

计要求

新鲜的大米给用户

2

结构设计

2.1

稻谷给料模块

如图

2

所示

由粮仓

粮仓门、

叶轮

电机组成

粮仓门位

于粮仓上方

与设备外壳固定

可以为粮仓补充新鲜的稻谷

1.

箱体

2

.真空称运单元

3

.辅助设备单元

4

.稻谷给料单元

5

.内

部运输管遣;

6

.稻壳分离单无

1

整体结构示意图

叶轮位于粮仓下方出口

间隙充满着稻谷

由旋转电机驱动

通过计算机智能判断

由叶轮缓慢旋转

连续

均匀的为碾米

供稻谷

42

0

工科■技

2019年•第

4

1

.粮仓

2

.粮仓门

3

.叶轮

4

.旋转电机

2

稻谷给料模块结构示意图

2.2

稻壳分离模块

如图

3

所示

由蝶阀

电机

进米口

碾米机

出米口、

风分离机

稻糠收集箱组成

新型碾米机可以最大程度的保持

大米的完整性

蝶阀固定在碾米机的进米口

与电机相连

计算机智能判断稻谷的进量

岀米口固定在碾米机的一侧

成品输出至下一个模块

旋风分离机分别与碾米机和稻糠收集

箱相连

随时将碾米机工作过程中产生的稻糠分离

、收集到手

机箱里

保证设备的整洁

1.

蝶阀

2

.电机

3

.进米口

4

.碾米机

5

.出米口

&旋风分离机;

7

稻糠收集箱

3

稻壳分离模块结构示意图

2.3

真空称运模块

如图

4

所示

由电机

蝶阀

米袋夹

收集桶

风机

称重

箱组成

称重箱位于碾米机出米口下方

从出米口流出的成品

大米流入称重箱里不断积累

由计算机监控直到达到预计的重

量停止

风机与收集桶相连

收集桶与称重箱相连

风机开始

工作后不断排出空气

使收集桶产生真空将称重箱内的大米吸

到收集桶内

蝶阀固定在收集桶下方出口

与电机相连控制大

米的流出

米袋夹用于夹住米袋

解放用户的双手

,方便使

1.

电机

2

.蝶阀

3

.米愛夹;

4

.收集桶

5

.风机

6

.称重箱

4

真空称运模块结构示意图

2.4

辅助设备模块

如图

5

所示

由货币识别机

显示屏

、米袋供给装置组成

显示屏是用户操作设备的设备

货币识别机用于收钱和找零等

方面

米袋供给装置可以提供安全

可靠、

耐用的米袋

辅助

设备模块旨在完善本设备功能

提供更加完善的服务

给用户

更加方便的使用植

1.

货币识别机

2

.显示屏

3

来袅供■给装置

5

辅助设备单元结构示意图

2.5

用户操作售米机及系统运行流程

本产品主要对面社区内居民设计

因此在操作和界面设计

上要求满足一定的简便和亲民的特性

团队在开发过程中充分

考虑以上要求

,制作了相应的操作逻辑,

下面通过流程图展

zKo

6

系统运行流程图

3

关键零部件分析

整体系统基于较多成熟模块

因此对于模块本身不再进行

进一步分析。

相应的

对于安装大量模块的支撑结构需要进行

材料受力分析

以保证产品基础的结构可行性

并且保证其安

全性

机体主要受力来自于位于顶部的三个谷仓的重力

因需要

拥有足够的稻谷存货量

每个谷仓满载情况下各自盛有最大

50

kg

的稻谷

3

个谷仓总计

150

kg

o

整体框架使用

50

不锈方钢制作

以下是材料本身参数

a

bMPa:

&

600;

8

5%:>16;

<]j%:>40;

硬度

HB:W197

根据实际受力情况

使用

ANSYS

对整体框架进行分析

格划分如图

7

所示

7

整体框架网格划分效果图

实际情况下

三个谷仓由顶部六根

50

钢支撑

故在连接处

对每根钢材施加

250

N

的垂直静力

约束整体底部框架

得到如

8

9

的分析结果

下转

25

技术创新

25

未考虑孔隙压缩的影响

而且

Swc

Sor

对校正结果影响大

两个参数主要是由相渗资料获得

法有着严格的理论推理和数理基础

,不考虑散失过程即可完成

校正

但是它的缺点在于只适用于实测油、

水饱和度线性相关

性较好的情况

很难实现各类数据回归后具有良好的线性相关

(3)

数学模型二%这种数学模型是在前面一种数学模型

的基础上考虑了孔隙度变化

重新加工了校正公式

。通过计

并且各种分类标准受人为因素影响较大

7-29

-检

254

井油损失量为

8.8%

它的优点在于综合考虑了

3

认识

目前胜利油田处于特高含水后期开发阶段,

油藏原始状态

被破坏

储层非均质性较强

导致含水

、含油饱和度之间关系

各个因素的影响

缺点是校正后油水饱和度之和大于

1,

方程欠

推敲

(

4

)

数学模型三

这种方法在考虑排液中油水比例的问

题上,

按照油水两相相渗比值与损失前地下真实含油含水饱和

较差

如何根据油藏和地层条件选择适合的方法

还需要仔细

推敲

。若能提高各方法校正精度,

多角度开展饱和度校正,

度的函数关系

,建立一个油水饱和度的超越方程

通过计算

方法相互验证

综合各个方法

优势互补

必然能对以后的密

7-29

-检

254#

油损失量为

5.6%

这种方法的优点是考虑了各影

响因素

但是作为一个超越方程

必须在软件下才能实现数值

的求取

闭取心工作有实际指导意义

【参考文献

(

5

)

数理统计方法问

它的校正原理在于油水的损失量与

储层岩性

物性等特征有相关性

。如果在同一口井中取心井段

[1]

王帅,胡胜男.密闭取心井岩心油水饱和度校正方法研

,201^6):50-52

的压力

、温度等条件基本相同

取心工艺和饱和度测量工艺完全

相同,那么对岩性

物性相近的岩心其油水两项饱和度损失量也

是基本相同的

。图

2

是孤东

7-29

-检

254

井油水损失量在

10~20

[2]

杨胜来

胡学军,李辉.密闭取心流体饱和度误差的影响因

素及修正方法

[[].

石油大学学报(自然科学版

),2004,28

:64-67

[3]

马名臣

李建树.密闭取心井岩心油

水饱和度校正方法

间按照渗透率区间进行的一个实测含油含水关系图版

Q].

石油勘探与开发

,1993,20

04):102-105

[4]

刘丽.基于物理模拟实验的密闭取心井油水饱和度校正

[J].

石油钻采工艺

,2009,31

:82-90

[5]

程会明

,李传亮

程呈.密闭取心饱和度校正方法研究肛科

学技术与工程

,2012,20(20):4892-4895

[6]

辛治国

侯加根,冯伟光.密闭取心饱和度校正数学模型

U],

吉林大学学报(地球科学版

),2012,42

3:698-704

[7]

王玉环.基于油水分流原理的密闭取心饱和度校正方法

U].

科学技术与工程

,2014,9(14):39-43

[8]

王艺景

黄华,刘志远

等.取心分析饱和度数理统计校正方

2

不同渗透率区间的实测含水

含油关系图

法及其应用

Q]

.江汉石油学院学报

,2002,22(4)

:42-44

通过计算

7-29

-检

254

井油损失量为

13.3%

数理统计的方

(上接

42

页)

,最大应力远小于材料本身许用应力,

满足设计要求

4

结语

新型自助售卖碾米机的设计

在对目前社会的健康消费需

求进行分析后

对现有单一款型的碾米机进行了整合与智能化

改造

使新鲜

健康的大米制售模式进入每个人的生活

让消

费透明化

智能化

满足更多人的消费需求

在结构设计过程

-

Results

Minimum

0.

mm

使用了

SolidWork

ANSYS

进行了相应的产品效果验证和

结构可行性验证

以期达到合理

安全和可靠的设计要求

Maximum

0

92896

mm

Minimum

Solid

Maximum

...

Solid

低设计成本和生产制造成本

以适应当前的市场环境

拥有良

8

整体框架应变分析结果图

好的发展前景

【参考文献

[1]

裴进灵.一种新型自动舊货机的研制口科技情报开发与

经济

,2003

(12)

[2]

余世明,晁岳磊

缪仁将.自动售货机研究现状及展望

[JL

国工程科学

,2008

(07)

[3]

黄祯翔.我国最早的无人自动售货机

[J]

.发明与革新

,1998

9

整体框架应力分析结果图

得出结果

整体框架在受到相应载荷的情况下

最大应变

(02)

[4]

王莹冶式咖啡自动售货机叮现代营销(创富信息版),

0.92896

mm,

受到最大压强为

13.758

MPa,

应变可忽略不

2005

(06)

2024年10月20日发(作者:闫乾)

技术创新

41

新型自主售卖碾米机设计与分析

安徽理工大学机械工程学院葛骏宋皓然李成蹊

目前我国居民对于健康饮食的需求越来越高,

作为我国传统的主要食品,大米的受

关注度也越来越高

。人们对于大米的需求不仅仅再局限在购买成米

而是更希望购买到

更加健康

新鲜的产品

而目前我国市场上现存的制米机大都不再能满足这些需求

此我们设计了一种基于传统碾米机的

拥有多种混合机制的全新自动制售米机

并在设

计过程中使用

SolidWorks

ANSYS

等软件进行设计分析,

以满足相应的设计要求

大米

又称"稻米

,

是稻谷经清理、

著米

碾米等工序

(1)

根据大多数小区的的情况

经过科学合理的布局

本设备各个单元集中在一个合理的范围之内

在不影响使用效

率的情况下

11

大空间利用率

后制成的成品

其味甘

性平

含有丰富的碳水化合物

是中

国大部分地区人民的主要食品

米胚芽是稻米的胚胎

是稻米

的分生组织

富集十几种生命运动所必需的营养元素

堪称是

(2

)

在实际的使用情况中

考虑到小区居民为老人或腰背

不好的成年人

特意设计真空称运单元将制作完成的大米输送

稻米的精华。由于传统的碾米机的弊端

稻谷在碾米过程会使

胚芽脱落,

大大降低了大米的营养价值

现在市场上出售的大

到一个合适的高度

使用者可以使用本设备提供的米袋进行装

米几乎都是失去胚芽的成品

且尚无良好的解决办法

基于

,

设计一种新型自主售卖碾米设备用以解决小区居民日常购

(

3

)

采用多粮仓设计

可以储存大量不同种类的稻谷

以由使用者根据自己的实际情况选择一种或多种混合购买,

买健康

新鲜大米的问题

。本设备可以提供多种稻谷

由小区

居民自由选择一种或几种混合购买

使用新型的碾米技术

高大米的可选择性

以最大程度上保持大米的完整程度

从稻谷到大米

全部由机

(

4

)

产品需要被应用到居民区内

因此

设备的可安装

可运营性

可维护性需要达到相应的要求

。所有部分都需

器现场完成

保证大米的确砂

1

总体设计

采用可拆卸式设计

同时采用模块化设计

易于生产、

运输

安装、

调试

使用及维护。

1.1

设计原则

如图

1

所示

新型自主贩卖碾米设备主要由箱体

稻谷给料

单元

内部运输管道

稻壳分离单元

真空称运单元

辅助设

1.2

方案设计与分析

由于传统的碾米机的弊端

稻米的胚芽往往会在碾米的过

程中脱落

这会损失一部分很重要的营养元素

降低大米的营

备单元组成

本套设备各个单元由内部运输管道相互联系

现一体化,

针对用户使用方便

节省空间等要求

做出以下设

养价值

这是传统碾米机不可避免的问题

为了避免这个问

我们采用了新型碾米机技术

可有效的避免胚芽的脱落

保证大米营养价值的完整性

。同时

,从稻谷到大米的全部工作

流程由计算机精确控制

现场全部完成

力求可以提供健康

计要求

新鲜的大米给用户

2

结构设计

2.1

稻谷给料模块

如图

2

所示

由粮仓

粮仓门、

叶轮

电机组成

粮仓门位

于粮仓上方

与设备外壳固定

可以为粮仓补充新鲜的稻谷

1.

箱体

2

.真空称运单元

3

.辅助设备单元

4

.稻谷给料单元

5

.内

部运输管遣;

6

.稻壳分离单无

1

整体结构示意图

叶轮位于粮仓下方出口

间隙充满着稻谷

由旋转电机驱动

通过计算机智能判断

由叶轮缓慢旋转

连续

均匀的为碾米

供稻谷

42

0

工科■技

2019年•第

4

1

.粮仓

2

.粮仓门

3

.叶轮

4

.旋转电机

2

稻谷给料模块结构示意图

2.2

稻壳分离模块

如图

3

所示

由蝶阀

电机

进米口

碾米机

出米口、

风分离机

稻糠收集箱组成

新型碾米机可以最大程度的保持

大米的完整性

蝶阀固定在碾米机的进米口

与电机相连

计算机智能判断稻谷的进量

岀米口固定在碾米机的一侧

成品输出至下一个模块

旋风分离机分别与碾米机和稻糠收集

箱相连

随时将碾米机工作过程中产生的稻糠分离

、收集到手

机箱里

保证设备的整洁

1.

蝶阀

2

.电机

3

.进米口

4

.碾米机

5

.出米口

&旋风分离机;

7

稻糠收集箱

3

稻壳分离模块结构示意图

2.3

真空称运模块

如图

4

所示

由电机

蝶阀

米袋夹

收集桶

风机

称重

箱组成

称重箱位于碾米机出米口下方

从出米口流出的成品

大米流入称重箱里不断积累

由计算机监控直到达到预计的重

量停止

风机与收集桶相连

收集桶与称重箱相连

风机开始

工作后不断排出空气

使收集桶产生真空将称重箱内的大米吸

到收集桶内

蝶阀固定在收集桶下方出口

与电机相连控制大

米的流出

米袋夹用于夹住米袋

解放用户的双手

,方便使

1.

电机

2

.蝶阀

3

.米愛夹;

4

.收集桶

5

.风机

6

.称重箱

4

真空称运模块结构示意图

2.4

辅助设备模块

如图

5

所示

由货币识别机

显示屏

、米袋供给装置组成

显示屏是用户操作设备的设备

货币识别机用于收钱和找零等

方面

米袋供给装置可以提供安全

可靠、

耐用的米袋

辅助

设备模块旨在完善本设备功能

提供更加完善的服务

给用户

更加方便的使用植

1.

货币识别机

2

.显示屏

3

来袅供■给装置

5

辅助设备单元结构示意图

2.5

用户操作售米机及系统运行流程

本产品主要对面社区内居民设计

因此在操作和界面设计

上要求满足一定的简便和亲民的特性

团队在开发过程中充分

考虑以上要求

,制作了相应的操作逻辑,

下面通过流程图展

zKo

6

系统运行流程图

3

关键零部件分析

整体系统基于较多成熟模块

因此对于模块本身不再进行

进一步分析。

相应的

对于安装大量模块的支撑结构需要进行

材料受力分析

以保证产品基础的结构可行性

并且保证其安

全性

机体主要受力来自于位于顶部的三个谷仓的重力

因需要

拥有足够的稻谷存货量

每个谷仓满载情况下各自盛有最大

50

kg

的稻谷

3

个谷仓总计

150

kg

o

整体框架使用

50

不锈方钢制作

以下是材料本身参数

a

bMPa:

&

600;

8

5%:>16;

<]j%:>40;

硬度

HB:W197

根据实际受力情况

使用

ANSYS

对整体框架进行分析

格划分如图

7

所示

7

整体框架网格划分效果图

实际情况下

三个谷仓由顶部六根

50

钢支撑

故在连接处

对每根钢材施加

250

N

的垂直静力

约束整体底部框架

得到如

8

9

的分析结果

下转

25

技术创新

25

未考虑孔隙压缩的影响

而且

Swc

Sor

对校正结果影响大

两个参数主要是由相渗资料获得

法有着严格的理论推理和数理基础

,不考虑散失过程即可完成

校正

但是它的缺点在于只适用于实测油、

水饱和度线性相关

性较好的情况

很难实现各类数据回归后具有良好的线性相关

(3)

数学模型二%这种数学模型是在前面一种数学模型

的基础上考虑了孔隙度变化

重新加工了校正公式

。通过计

并且各种分类标准受人为因素影响较大

7-29

-检

254

井油损失量为

8.8%

它的优点在于综合考虑了

3

认识

目前胜利油田处于特高含水后期开发阶段,

油藏原始状态

被破坏

储层非均质性较强

导致含水

、含油饱和度之间关系

各个因素的影响

缺点是校正后油水饱和度之和大于

1,

方程欠

推敲

(

4

)

数学模型三

这种方法在考虑排液中油水比例的问

题上,

按照油水两相相渗比值与损失前地下真实含油含水饱和

较差

如何根据油藏和地层条件选择适合的方法

还需要仔细

推敲

。若能提高各方法校正精度,

多角度开展饱和度校正,

度的函数关系

,建立一个油水饱和度的超越方程

通过计算

方法相互验证

综合各个方法

优势互补

必然能对以后的密

7-29

-检

254#

油损失量为

5.6%

这种方法的优点是考虑了各影

响因素

但是作为一个超越方程

必须在软件下才能实现数值

的求取

闭取心工作有实际指导意义

【参考文献

(

5

)

数理统计方法问

它的校正原理在于油水的损失量与

储层岩性

物性等特征有相关性

。如果在同一口井中取心井段

[1]

王帅,胡胜男.密闭取心井岩心油水饱和度校正方法研

,201^6):50-52

的压力

、温度等条件基本相同

取心工艺和饱和度测量工艺完全

相同,那么对岩性

物性相近的岩心其油水两项饱和度损失量也

是基本相同的

。图

2

是孤东

7-29

-检

254

井油水损失量在

10~20

[2]

杨胜来

胡学军,李辉.密闭取心流体饱和度误差的影响因

素及修正方法

[[].

石油大学学报(自然科学版

),2004,28

:64-67

[3]

马名臣

李建树.密闭取心井岩心油

水饱和度校正方法

间按照渗透率区间进行的一个实测含油含水关系图版

Q].

石油勘探与开发

,1993,20

04):102-105

[4]

刘丽.基于物理模拟实验的密闭取心井油水饱和度校正

[J].

石油钻采工艺

,2009,31

:82-90

[5]

程会明

,李传亮

程呈.密闭取心饱和度校正方法研究肛科

学技术与工程

,2012,20(20):4892-4895

[6]

辛治国

侯加根,冯伟光.密闭取心饱和度校正数学模型

U],

吉林大学学报(地球科学版

),2012,42

3:698-704

[7]

王玉环.基于油水分流原理的密闭取心饱和度校正方法

U].

科学技术与工程

,2014,9(14):39-43

[8]

王艺景

黄华,刘志远

等.取心分析饱和度数理统计校正方

2

不同渗透率区间的实测含水

含油关系图

法及其应用

Q]

.江汉石油学院学报

,2002,22(4)

:42-44

通过计算

7-29

-检

254

井油损失量为

13.3%

数理统计的方

(上接

42

页)

,最大应力远小于材料本身许用应力,

满足设计要求

4

结语

新型自助售卖碾米机的设计

在对目前社会的健康消费需

求进行分析后

对现有单一款型的碾米机进行了整合与智能化

改造

使新鲜

健康的大米制售模式进入每个人的生活

让消

费透明化

智能化

满足更多人的消费需求

在结构设计过程

-

Results

Minimum

0.

mm

使用了

SolidWork

ANSYS

进行了相应的产品效果验证和

结构可行性验证

以期达到合理

安全和可靠的设计要求

Maximum

0

92896

mm

Minimum

Solid

Maximum

...

Solid

低设计成本和生产制造成本

以适应当前的市场环境

拥有良

8

整体框架应变分析结果图

好的发展前景

【参考文献

[1]

裴进灵.一种新型自动舊货机的研制口科技情报开发与

经济

,2003

(12)

[2]

余世明,晁岳磊

缪仁将.自动售货机研究现状及展望

[JL

国工程科学

,2008

(07)

[3]

黄祯翔.我国最早的无人自动售货机

[J]

.发明与革新

,1998

9

整体框架应力分析结果图

得出结果

整体框架在受到相应载荷的情况下

最大应变

(02)

[4]

王莹冶式咖啡自动售货机叮现代营销(创富信息版),

0.92896

mm,

受到最大压强为

13.758

MPa,

应变可忽略不

2005

(06)

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