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一类可拆卸后快速安装且可转向的烘干装置

申报人：梁凡 申报日期：2025-01-08

基本情况

2025年批次
一类可拆卸后快速安装且可转向的烘干装置 学生申报
创新训练项目
工学
机械类
学生自主选题
一年期
一类可拆卸后快速安装且可转向的烘干装置，包括主箱、输送机构、热风机构和动力机构。烘干装置可扩展箱与主箱拼接，实现扩容功能，动力机构用于实现多层输送带的转向功能。该装置结构简单、操作方便，可具有很好的推广性。
无
主持或参加科研项目情况:
(1)广西壮族自治区教育厅, 厅局级, 2020KY06020, 变胞式码垛机器人运动精度失效研究, 2020-04至今,4万元, 在研, 主持
(2) 广西壮族自治区教育厅, 厅局级, 2019KY0290, 铌酸钾钠基材料结构与电学性能研究, 2019-04至今, 4万元, 在研, 参与
(3) 广西壮族自治区科技厅, 省部级, 2019GXNSFBA245069, 铌酸钾钠基介质陶瓷的组分设计、介电性能及其机理研究, 2019-2022至今,元, 在研, 参与
(4) 广西壮族自治区科技厅, 省部级, 2021GXNSFAA220091, 四足机器人机构间隙振动-运动姿态耦合动力学模型及稳定性研究, 2021-12至今, 10万元, 在研, 参与。
理论与技术支持
校级

项目成员

序号 学生 所属学院 专业 年级 项目中的分工 成员类型
梁凡 机械与控制工程学院 机械设计制造及其自动化 2023 方案设计
季凯旋 测绘地理信息学院 地理信息科学 2023 材料整理
梁智港 机械与控制工程学院 机械电子工程 2023 三维建模

指导教师

序号 教师姓名 所属学院 是否企业导师 教师类型
陈辉庆 机械与控制工程学院 否
许洪振 机械与控制工程学院 否

立项依据

  我国是农业大国，也是世界上最大的中草药资源最大的国家，同时果蔬、中草药产品一直都是市场中重要的部分。新鲜的果蔬在运输途中极易腐坏，会影响口感和风味，而中药材的质量更是极为重要，它是预防疾病和康复保健的重要物质，所以对果蔬及中草药进行干燥处理的环节极为关键。为解决现有市场上果蔬、中草药等物品烘干装置不能拥有可调节装置容积大小以及换向输送这些功能的问题，我们设计了一类多层输送带转向并且拆卸后快速安装的烘干装置，结构简单、易于安装，主要包括主箱、输送机构、热风机构和动力机构。动力机构是实现多层输送带转向的装置，主要包括箱盖、主动齿轮和从动齿轮。满足生产需求的同时也提高了烘干效率，拼接速度快，省时省力，拼接后箱体热利用率高。
研究设计装置的整体结构，主要包括烘干机本体、输送机构、热风机构、动力机构等，烘干装置可扩展箱与主箱拼接，实现扩容功能，动力机构是实现多层输送带转向的装置，主要包括箱盖、主动齿轮和从动齿轮。
（1）烘干机本体主要包括机体围板、观察窗、载重轮、导气板、出风仓、进料仓、进风仓；
（2）输送机构主要包括网格输送带，该设计方便使用人员放置果蔬，解决了原有果蔬烘干机需要手动抽拉水果放置架的麻烦，输送机构横向设置在主箱内，由动力机构带着移动；
（3）热风机构主要包括鼓风机、底架、保护盖，热风机构为整个烘干装置提供热源；
（4）动力机构主要包括电机、减速器。




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      图1  总体结立体结构示意图                                                                                                                  图2   内部结构爆炸示意图
国外烘干机械的研究在50-60年代发达国家基本实现谷物60-70年代实现自动化，70-80年代相高效、优质、节能、电脑控制方向发展，90年代以后已经达到系列化、标准化，但是容积大小固定，调整繁琐，对需要循环烘干的物料没有针对性。







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          图3   德农DN-150烘干机                                                                                                              图4   小型粮食烘干机



  国内在90年代以来，才装备起成套的烘干设备，2010年，我国日加工干燥能力100吨一下的企业4741个，100-200吨的企业为754个，200-400吨的企业为132个，400-1000吨的企业为38个，1000吨以上的企业为10个。虽然我国烘干机械发展有近三十多年不断的探索历史，但产量都不高，技术含量低，自动化水平低，我国机械发展远远不能适应生产发展需要。目前，市面上现有的烘干机种类很多，主要有电热风烘干机、烘烤炉烘干机、红外烘干机、柴煤烘干机等。但是对于可以通过拼接或拆卸的方式来改变容积的大小的烘干装置却不存在，不能很好的实现可根据不同的生产规模需求来确定烘干机的容积。还有，当果蔬、中药材等物料需要在烘干机内进行循环烘干处理时，但是极少有烘干装置可以实现换向运输方向的功能，就比如带式枸杞烘干机，主要包含提升机、落料装置和传送带，却不能实现换向传输的功能。果蔬干制品、中草药等物品通过烘干装置进行脱水干燥。现在市场上的果蔬、中草药等物品烘干装置要么结构庞大，不符合小规模使用；要么结构过小，扩大生产时只能淘汰，不能加以利用；少有可拼接的烘干装置，但结构复杂、安装费时费力。





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               图5   电热风烘干机                                                                                                                         图6   红外烘干机
为解决现有市场上果蔬、中草药等物品烘干装置不能拥有可调节装置容积大小以及换向输送这些功能的问题，我们团队设计了一类多层输送带转向并且拆卸后快速安装的烘干装置，结构简单、易于安装，主要包括主箱、输送机构、热风机构和动力机构。动力机构是实现多层输送带换向的装置，主要包括箱盖、主动齿轮和从动齿轮。满足生产需求的同时也提高了烘干效率，安装速度快，省时省力，拼接后箱体热利用率高，该装置结构简单、操作方便，可具有很好的推广性。我们设计的实用新型烘干装置有以下四个创新点：
1、本烘干设备可扩展箱与主箱拼接，扩大机体的容积，满足扩大生产时的需求，提高烘干效率；并且拼接速度快，拼接后箱体热利用率高。
2、采用导气板疏导热气，该设计结构简单，并可以使得热风均匀扩散，物料受热均匀。
3、进料仓设有若干铁片，减少了物料之间的摩擦，利于物料流进机体内部，并且使物料均匀滑落在网格输送带，受热更均匀。
4、本烘干设备采用网格输送带传递果蔬，解决了原有果蔬烘干机需要手动抽拉水果放置架的麻烦；另外在机体侧面设有观察窗，方便使用人员实时观察机器运转情况。




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图7   转向装置内部结构示意图                                                                                                            图8   动力结构实现多层输送带转向的结构示意图
                                                                                                        



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                                                                                           图9    拼接一个烘干箱体的结构示意图
  技术路线：我们设计的一类可拆卸后快速安装的烘干装置，包括主箱、输送机构、热风机构和动力机构。所述输送机构横向设置在主箱内，输送机构由所述动力机构带着移动，输出机构我们采用多层输送带实现换向功能的设计，采用外齿轮啮合方式，结构简单，可以产生两个反方向的转矩，带动多层往复式输送带移动，并使相邻层输送带反方向移动；所述主箱设计为六面围板构成的立方体结构，其包括进风口、及设有可开关的出风口和进料口，尾端围板与其相连的围板可拆卸安装，所述进风口通过进风仓与安装在主箱头端的热风机构连接，尾端围板与主箱之间可装配有n个扩展箱；所述扩展箱与主箱结构相似，我们设计为四面围板围成的头、尾端开口的立方体结构，其内横向设置有所述输送机构，所有输送机构可头尾拼接，扩展箱上设有可开关的出风口和进料口；出风仓和进料仓分别可拆卸安装于尾端箱体的出风口和进料口上；烘干装置可扩展箱与主箱拼接，实现扩容功能，动力机构用于实现多层输送带的转向功能。





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           图10   烘干装置的控制系统                                            图11   烘干装置不需要转向工作的流程图                                 图12   烘干装置需要转向时的工作流程图


 预期成果：1、完成一类可拆卸后快速安装且可转向的烘干装置的设计；
                  2、发表论文一篇或者获得专业竞赛区级奖励一项。                                                                          
第一阶段：2025年5月至2025年8月底。作品设计（前期讨论、收集资料、资料汇总、设计方案讨论、制作、调试等）。3月份前讨论，4~5月份收集、整理资料、初步设计思路，5~6月份各模块的设计，构建系统的完整结构图。
第二阶段：2025年9月至2025年11月底。设备模型的零件加工制作及装配。
第三阶段：2025年12月。设备模型安装调试，试机及修改。
第四阶段：2026年1月至2026年4月。完成结题申报书的填写、完善有关书面的材料、撰写研究论文和发表成果。
已完成机械结构的设计，可扩容的拆卸安装设计，多层输送带实现转向功能的设计
已具备的条件：团队成员已学习3D建模、单片机基础等专业知识，和与产品相关的知识储备。我们设计了一类多层输送带转向并且可拆卸后快速安装的烘干装置，可以通过安装或拆卸的方式来改变容积的大小，并且可根据不同的生产规模需求来确定烘干机的容积，实现转向运输方向的功能这是市场上各种烘干机所没有的条件优势。

尚缺少的条件：一类多层输送带转向并且可拆卸后快速安装的烘干装置的论文还有很多问题需要修正和改进，尚且没有足够的材料和完美按照预定而运行的结果。

解决方法：在课余时间丰富自己的相关知识储备和各种问题案例的解决方法，并结合产品发展和实践，改进论文并成功发表。

经费预算

开支科目 预算经费（元） 主要用途 阶段下达经费计划（元）
前半阶段 后半阶段
预算经费总额 6700.00 设计一类可拆卸后快速安装且可转向的烘干装置 3700.00 3000.00
1. 业务费 3400.00 日常性开支和解决专项问题的费用 1600.00 1800.00
（1）计算、分析、测试费 1000.00 用于前期项目的调试、实验等 500.00 500.00
（2）能源动力费 500.00 施工机械在运作作业所消耗的燃料及水、电等费用 300.00 200.00
（3）会议、差旅费 800.00 外出工作所需要的费用 400.00 400.00
（4）文献检索费 600.00 书籍资料文献的查找、购买、学习 400.00 200.00
（5）论文出版费 500.00 论文出版 0.00 500.00
2. 仪器设备购置费 1000.00 设备原价和设备运费以及其其他杂费 800.00 200.00
3. 实验装置试制费 800.00 产品试制准备工作发生的费用 300.00 500.00
4. 材料费 1500.00 产品制造材料的购买 1000.00 500.00
结束

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