一种甘蔗榨汁机的设计

黄子康 赵通 汲玉同 王萌萌

摘要：本设计是基于国内外对于甘蔗榨汁机的研究，结合我国甘蔗榨汁机具体的生产销售情况，设计的一款轧辊式的甘蔗榨汁機。在整个设计过程中，使用UG对其进行了具体的三维模型设计，通过不断的优化其设计结构，从而确定出一款更合理合适的设计方案。

关键词：机械设计;甘蔗榨汁机;榨取

0  引言

甘蔗中含有丰富的糖分、水分，还含有对人体新陈代谢非常有益的各种维生素、脂肪、蛋白质、有机酸、钙、铁等物质。在中国甘蔗最开始的食用方式是人工咀嚼或手动榨取的方法来获得甘蔗汁液。后来通过对西方技术的引入，开始了国内甘蔗榨汁机的发明创造。就目前来说，国内的压辊式榨汁机常见的有两辊、三辊、五辊以及六辊。两辊甘蔗榨汁机结构简单，但市场上很少，因为压榨效果不太理想，浪费原材料，不便于大批量生产。五辊六辊榨汁机虽然出汁率高，但机械太过于笨重结构复杂，制造成本较高。本次设计是根据现有的四辊两级式甘蔗榨汁机，通过对轧辊的排列方式进行调整实现甘蔗的三级压榨。

1  甘蔗榨汁机的总体设计方案

1.1 动力装置

此设计作为小型食品加工企业或者个体商户经营用机械，电动机功率设定在2.5kW左右。为防止电动机过小，操作者在使用时出现负载较高，损坏电动机的情况出现，本设计中选用电动机功率为3kW。

1.2 甘蔗榨取装置

甘蔗榨汁机的榨取部分主要由轧辊、齿轮、过滤网、轴等部件组成，如图1所示。电动机通过减速装置带动皮带和齿轮传动。通过减速器减速将动力传递给皮带和齿轮，齿轮带动四辊装置两两相向的转动，进行榨汁工作。甘蔗从入料口进入机器，直接进入四辊装置并经过三次压榨，产生的汁液通过过滤网的过滤进入收集装置，产生的残渣直接从排渣口排出。

2  甘蔗榨汁机的主要机构设计

2.1 轧辊

轧辊是保证甘蔗出汁的最重要的结构，既要考虑榨汁率和汁液的洁净程度，还要考虑其工作效率及结构是否稳定可靠。根据我国甘蔗的种类、生长情况、生长地理环境对轧辊的间距进行合理化计算设计出如图2所示轧辊。第一级压榨两轧辊间的距离设定为20mm。根据上一级的压榨程度，为提高压榨质量，当甘蔗进入第二级压榨时，两轧辊间的距离设定为14mm。第二级压榨结束进入第三级压榨时，应当将轧辊间的距离调制到最小，以此来保证压榨的质量和甘蔗残渣的顺利排出。综合考虑上述因素，将最后一组轧辊的距离调节到10mm。通过轧辊间距离的不断减小，依靠轧辊与轧辊间的挤压力，来保证甘蔗汁液的压榨质量，减少原材料的浪费。

2.2 入料口

入料口设计为5mm厚的圆柱直筒装的结构，选择食品级不锈钢材料304，保证食用安全。在入料口的下方做成斜切面的形状，防止上面的轧辊在旋转的时，与入料口的下方发生碰撞。

直筒状设计可以保证甘蔗顺利滑入轧辊中间，进行压榨，如图3所示。

2.3 过滤网

过滤网主要用于将甘蔗的汁液进行过滤，在压榨过程成可能会有被轧辊压碎的甘蔗残渣掉落。本次设计甘蔗整根从入料口进入机器中进行压榨，因此，过滤网的网孔不易过大，选用直径0.8mm的圆孔网筛，并设计为可拆卸结构，方便清洗。过滤网结构如图4所示。

2.4 榨汁机汁液收集装置

在榨汁装置的下方，设置一个倾斜的箱式的收集装置。在收集装里装上过滤网，先对榨取的汁液进行充分过滤再流入收集装置内，对汁液进行储存。在箱体的下边设置一个开关，方便人们获取甘蔗汁液。收集装置结构如图5所示。

2.5 机架结构

机架是由底座，左机架、右机架、排渣口、甘蔗汁出口及稳定结实的主机梁组成，作为甘蔗榨汁机设计的主要支撑，机架承担着甘蔗榨汁机的主要重量和动力、负载和力矩，所以它的设计是只能强不能弱的部分。机架的两部分要各自稳定，而且相对固定，以便做到机械在运转过程中不会产生晃动、歪斜，造成人身危险，因此为了机架的坚固，选用3mm厚的钢板来作为底座。机架结构如图6所示。

3  结论

根据四辊两级压榨和五辊三级压榨为理论依据，在保证四根轧辊数量保证不变，实现榨汁机的三级压榨。既减轻了机器的总体质量，更降低了制造成本。四根轧辊分布在同一倾斜度两侧，根据压榨程度两轧辊间的距离逐级减小。这样做有利于降低对原材料的浪费，一次压榨就可以达到基本压榨干净的程度，节省了时间、解放了人力。

图7所示为最终产品的装配图。

参考文献：

[1]刘丁丁，时强盛，刘世豪.辊压式甘蔗榨汁机的结构设计与分析[J].食品工业，2019，40（05）：247-250.

[2]惠为东.基于NX的新型甘蔗榨汁机设计与建模[J].河北农机，2017（11）：60，62.

[3]顾士林.机械工程的可靠性优化设计分析[J].内燃机与配件，2019（24）：216-217.