SolidWorks无轨式螺旋速冻装备结构设计与性能分析(3)

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图 1.2 2010 年我国不同类型速冻食品企业数量分布图

随着我国改革开放后经济飞速发展，快餐行业也逐渐在国内兴起。由于速冻食品是快餐中的重要组成部分，这一现象也带动了速冻食品业在中国的发展，行业增长率达 40%以上[1-2]。而且，水产、畜禽、米面、蔬菜与果品等农副产品经前期制作、速冻、保鲜储运等环节走上餐桌，其中“速冻装备”对速冻食品的食用口感、安全卫生起决定性的作用，在速冻食品加

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工产业链中处于不可替代的核心位置。图 2 为 2010 年不同规模的速冻企业比例图，我国速冻产业规模大，但是由于技术水平不足，大型速冻企业几乎为 0。提高速冻技术和速冻装备技术，加大研发力度，是在瓶颈期行业发展的关键因素[3]。

1.2 研究的目的及意义

近年来，我国速冻装备技术与产业得到快速提升与发展，但总体来讲，国产螺旋速冻装备仍停留在支撑式螺旋装置阶段，自动化程度相对较低，网带依赖于支撑导轨导向形成螺旋线传输，导轨难于清洗，易形成卫生死角，且导轨上结冰后易形成翻带等现象，设备故障率高，与国际先进水平差距较大，国际速冻装备领域高端市场仍由美国 FMC、瑞典 Frigoscandia、加拿大 Aero 等国际大公司垄断。随着人们对食品安全、卫生的日益重视，高端螺旋速冻装备的市场需求越来越旺盛；但国外大公司高昂的垄断价格及维护维修费用使国内用户望而生畏，这严重制约了我国速冻食品加工产业的发展，我国迫切需要具有国际先进水平的、能替代进口的同类速冻食品加工设备。

当前国际市场上最先进的速冻装备为无轨式螺旋速冻装备，该装置是新一代螺旋速冻设备，具有生产效率高、自动化程度高、占地面积更小、卫生条件好等优点，引领了未来新型食品速冻装备的发展趋势，目前众多速冻食品进口国专门要求进口的速冻食品必须从这类自堆积式螺旋速冻装置加工生产。然而，全球只有美国 FMC-食品科技公司能生产此种食品冻结设备，但价格昂贵。由于我国大量的速冻食品以出口为主的，因此，国内众多食品企业只能进口该产品，完全受制于其技术垄断与价格垄断[4]。

本文将针对无轨式螺旋速冻装备的技术问题展开分析和研究。本文主要分析研究无轨式螺旋速冻装备的整体结构和自堆积式输送带的基本单元。因此开展本文研究具有重要的理论意义与实用价值，研究成果具有广阔的应用前景，对促进我国速冻装备产业的健康快速发展具有重大意义。

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1.3 国内外研究现状

图 1.3 无轨式螺旋速冻装备示意图

在速冻装备机械结构方面，刘永刚等根据转鼓系统的工况条件，分析了转鼓的受力特点，建立了转鼓系统的分布式径向力计算模型，对速冻机转鼓进行了静力学分析，得到了转鼓系统应力和变形的分布规律，并通过改变转鼓内部方管的数量和支环尺寸，得到了最终的优化结构，仿真结果表明，该优化方案能够有效满足速冻机转鼓结构轻量化的要求；张晓杨等针对螺旋式速冻机中柔性金属输送网带可折叠和可伸缩的特性，建立了金属带的柔性多体动力学模型，并根据金属带和转鼓系统的摩擦传动原理，建立了金属带和转鼓系统虚拟样机模型，研究了拉力和拉力差对摩擦副传动效率，以及拉力对摩擦传动稳定性和摩擦副接触力的影响； LIGUANG-BU 建立了带式输送机非线性模型，对其动态特性进行了分析。国际著名的速冻装备企业美国的 FMC、瑞典 Frigoscandia、加拿大 Aero 等公司生产的螺旋速冻装备不仅高效、节能、智能化程度高，而且设有 CIP 全自动清洗系统，卫生程度高，引领了未来新型食品速冻装备的发展趋势。目前，国际市场上最先进的螺旋速冻装备为图 3 无轨式螺旋速冻装备，本文主要探求与该设备类似产品的结构与性能。