CN106501113B - 一种测试食品机械部件与被加工食品之间摩擦磨损的设备 - Google Patents

Abstract

一种测试食品机械部件与被加工食品之间摩擦磨损的设备，包括机身部分、传动部分、加载部分、和试验台部分，所述机身部分的上部包括可以旋转的支撑架，所述试验台部分包括一个独立的旋转下试验台、一个独立的往复下试验台和一个共同的上试验台，所述传动部分包括一个独立的旋转传动机构和一个独立的往复传动机构。本发明可模拟食品机械部件与豆类和米类等被加工食品之间摩擦磨损的情况，而且可以同时实现旋转摩擦磨损和往复摩擦磨损两种工况的模拟，一机多用，可广泛用于食品机械领域摩擦部件摩擦磨损的测试。

Description

一种测试食品机械部件与被加工食品之间摩擦磨损的设备

技术领域

本发明涉及一种检测设备，具体涉及一种测试食品机械部件与被加工食品之间摩擦磨损的设备。

背景技术

食品加工过程中，食品机械与食品物料接触的表面常伴随着摩擦磨损现象。比如谷物去壳过程中碾压谷物的机械表面与谷物颗粒间存在挤压和摩擦，磨浆机磨盘与磨料间存在挤压与摩擦，而摩擦磨损后的机械表面将对食品机械的加工性能产生显著影响，尤其是磨损表面更易于细菌粘附，这也可能会对食品安全产生明显影响。因此，研究食品机械和被加工食品之间的摩擦磨损非常重要。但是实验室条件下现有的摩擦磨损试验机大多为标准材料试验机，只能对标准尺寸和形状的试样进行测试，而食品有其独有的特性，比如大豆和大米等的个体差异性较大，采用单个大豆或大米进行试验，不仅很难进行夹持固定，而且代表性较差，很难模拟食品机械部件与被加工食品之间的实际摩擦磨损情况。而采用接近实际食品机械的小型机械装置来模拟和测试食品机械部件与被加工食品之间的磨损虽然可以很好地反映其实际磨损情况，但很难对不同磨损阶段的食品机械部件进行检测和研究，也很难实现对摩擦磨损全过程各项性能指标参数的精准控制。因此，非常急需开发一种实验室条件下可精准控制和测试食品机械部件与被加工食品之间摩擦磨损的设备,以满足对食品和食品机械之间摩擦磨损的研究和控制,并进一步为食品加工领域的食品安全提供保障。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种实验室条件下可精准控制和测试食品机械部件与被加工食品之间摩擦磨损的设备。

按照本发明提供的一种测试食品机械部件与被加工食品之间摩擦磨损的设备，其主要技术方案为：包括机身部分、传动部分、加载部分、和试验台部分，其特征在于，所述机身部分的上部包括可以旋转的支撑架，所述试验台部分包括两个独立的下试验台和一个共同的上试验台，所述传动部分包括一个独立的旋转传动机构和一个独立的往复传动机构，所述上试验台固定不动，所述下试验台分别固定在所述旋转传动机构的传动轴上和所述往复传动机构的滑块上。

本发明提供的一种测试食品机械部件与被加工食品之间摩擦磨损的设备，还采用以下附属技术方案：

所述下试验台包括圆形基座和圆柱套筒，所述基座外圆面设有外螺纹，所述套筒内圆面有可与所述基座外螺纹相配合的贯通的内螺纹，所述基座上表面有不少于两个随机分布的用于固定下试样的网格状凸起。

所述下试验台固定的下试样为表面镶嵌有实际固体食品的有机样品，所述有机样品采用专用的试样模具制备，所述试样模具包括盒体、分隔孔板、调节标尺、固定旋钮。

所述有机样品的外径和所述下试验台基座的外径一致，且所述试样模具的底面上设有与所述下试验台基座上表面一致的网格状凸起，所述调节标尺为两个间距与所述下试验台基座的外径一致的平板，所述试样模具的分隔孔板的孔的大小根据被加工食品颗粒大小确定。

所述下试验台还包括一种动态结构，包括可移动试样盖、试验台壳体、试验台座、升降隔层、通风管保护架、通风管、和风机。

所述可移动试样盖可以与所述上试验台的下表面配合来封闭所述下试验台，所述试验台座上端面为平面，所述升降隔层设于所述试验台座上端面，可通过升降来改变所述试验台内部空间的大小，所述通风管一端位于所述试验台座和所述试验台壳体组成的空间内，另一端与所述风机连接。

所述支撑架包括机架，升降手轮和底座。

所述加载部分包括杠杆，安装座，平衡块，钢丝绳，压力传感器，压力调节旋钮，上加载杆和下加载杆。

所述上试验台的下端面环形均匀分布有几排内螺纹孔，上试样可通过螺栓固定在所述上试验台上。

所述往复传动机构，包括驱动电机、传动带、曲柄滑块机构，采用曲柄滑块机构实现往复运动。

所述旋转传动机构，包括驱动电机、联轴器、传动轴、轴承。

按照本发明提供的测试食品机械部件与被加工食品之间摩擦磨损的设备与现有技术相比具有以下优点：首先，本发明可模拟食品机械部件与被加工食品之间摩擦磨损的情况，与现有技术相比，可以在实验室条件下实现对摩擦磨损全过程的精准控制；其次，本发明一机多用，可以同时实现旋转摩擦磨损工况和往复摩擦磨损工况的模拟，还可以分别采用镶嵌实际食品的有机试样和动态结构的下样品台来实现实际食品在固定状态和自由运动等两种状态下摩擦磨损的模拟；最后，本发明中专门设计了用于制备食品下试样的模具，通过分隔孔板可以控制大豆或大米等食品的排列位置和数量，而通过调节标尺的设计可以确保食品的上表面处于同一个平面，结合一定数量大豆或大米等食品同时参与摩擦磨损，使得模拟的结果具有较好的统计性和重复性。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的局部结构示意图。

图3是下试样制备模具的正向结构示意图。

图4是上试验台下表面内螺纹孔排列示意图。

图5是下试样制备模具的侧向结构示意图。

图6是动态结构下试验台的结构示意图。

具体实施方式

参见图1，一种测试食品机械部件与被加工食品之间摩擦磨损的设备，其主要技术方案为：包括机身部分、传动部分、加载部分、和试验台部分，其特征在于，所述机身部分的上部包括可以旋转的支撑架1，所述试验台部分包括两个独立的下试验台4和一个共同的上试验台3，所述传动部分包括一个独立的往复传动机构6和一个独立的旋转传动机构7，所述上试验台3固定不动，所述下试验台4分别固定在所述旋转传动机构7的传动轴73上和所述往复传动机构6的滑块64上。

所述加载部分的杠杆21固定在所述支撑架1的上平面；所述上试验台3与所述加载部分的下加载杆28相连；所述摩擦力传感器5固定在支撑架1上，与杠杆加载部分的下加载杆28接触。

所述往复传动机构6，包括驱动电机61、曲柄滑块机构62、传动带63，采用曲柄滑块机构62实现往复运动。

所述旋转传动机构7，包括驱动电机71、联轴器72、传动轴73、轴承74。

所述下试验台4包括基座41和套筒42，基座41与套筒42通过螺纹连接，基座41上端面有网格状凸起，用于固定样本防止样本移动。所述下试验台4有大小两种尺寸对应不同品种被加工食品。对于不同的被加工食品样本，可以通过旋转套筒42，调节食品样本露出套筒42上端的高度，使不同的被加工食品样本在实验过程中都能与上试验台3上装夹的试样充分接触。

参见图1和图2，所述支撑架1包括升降手轮11，旋转手轮12，机架13，底座14。升降手轮11可调节支撑架1，可升降的结构便于对试样的装夹及拆卸。旋转手轮12可以旋转支撑架1，将上试验台3分别转到往复传动机构6或旋转传动机构7的实验台上方配合工作，从而实现往复摩擦磨损试验与旋转摩擦磨损试验的切换。

所述加载部分用于对试样进行连续加载，包括杠杆21，安装座22，平衡块23，钢丝绳24，压力传感器25，压力调节旋钮26，上加载杆27，下加载杆28。所述杠杆加载部分的上加载杆27和下加载杆28采用润滑铰接，可以忽略铰接处摩擦力矩对摩擦力测试过程的影响，测出摩擦力的大小。所述加载部分的压力传感器25用于测量加载在试样上的力的大小。

参见图4，所述上试验台3与下加载杆28相连，环形分布有几排孔31，用于连接螺栓，试验材料样本通过螺栓卡在上试验台3上，这种结构的试验台可以装夹不同形状、大小的试样。

参见图3和图5，所述试样模具8包括盒体81、分隔孔板82、调节标尺83、固定旋钮84，用于对被加工食品进行环氧树脂镶样。所述试样模具8有两种尺寸，试样模具8的盒体81内径与下试验台4基座41直径相对应。所述试样模具8的盒体81底部网格状凸起与下试验台4的基座41的网格状凸起一致。所述试样模具8的分隔孔板82的孔821的大小根据被加工食品颗粒大小确定。所述试样模具8的调节标尺83可以调节不同食品样本露出环氧树脂的高度。本发明中专门设计的这种用于制备食品的下试样模具，通过分隔孔板可以控制大豆或大米等食品的排列位置和数量，而通过调节标尺的设计可以确保食品的上表面处于同一个平面，结合一定数量大豆或大米等食品同时参与摩擦磨损，使得模拟的结果具有较好的统计性和重复性。

参见图6，所述动态结构下试验台9包括可移动试样盖91、试验台壳体92、试验台座93、升降隔层94、通风管保护架95、通风管96、风机97。实验时，上试样固定在上试样台3上，上试样的下端卡在可移动试样盖91的开口处，伸入试验台壳体92。可移动试样盖91与上试样接触的部分加装有橡胶垫，可以使两者更好的契合减少食品物料漏出且不损伤试样，而且实验过程中，可移动试样盖91与上试样一起同步移动。通风管保护架95上装有金属网，作用时使通风管96吹的风进入试验台壳体92内，并保护通风管96，防止食品物料进入通风管96。利用动态结构下试验台9进行往复摩擦磨损实验时，可移动试样盖91与上试样一起移动，当上试样移动至行程的左端终点时，停止移动，升降隔层94下降，风机97打开，气流从通风管96进入试验台壳体92，从而吹动食品物料，使下层物料替换上层物料位置。之后，风机97关闭，升降隔层94上升，上试样继续移动。这种方式可以使与上试样接触的食品物料能不断改变，降低食品物料的磨损，更好地模拟实际工况。因此，本发明一机多用，可以同时实现旋转摩擦磨损工况和往复摩擦磨损工况的模拟，还可以采用镶嵌实际食品的有机试样和动态结构的下样品台来实现实际食品在固定状态和自由运动等两种状态下摩擦磨损的模拟。

往复摩擦磨损试验过程。调节旋转手轮12，将上试验台3转到往复传动机构6上方，开始试验。

第一步，根据被加工食品样本的颗粒大小选择合适尺寸的下试验台4，把下试验台4安装在往复传动机构6的滑块64上。第二步，食品样本两种安装方式：根据需要可直接把食品样本放入下试验台4，通过调节套筒42的高度使它略高于样本半径防止样本跑出试验台；或者用试样模具8进行环氧树脂镶样，先将环氧树脂加入盒体81，再盖上分隔孔板82，把食品样本放入孔中，调节调节标尺83的高度，使其略高于样本半径，用一块平板放在样本上向下压直至与调节标尺83接触。分隔孔板82可以使食品样本的颗粒维持基本一致的位置。待环氧树脂凝固后，取出制好的试样安装在下试验台4，调节套筒42的高度与环氧树脂高度平齐。第三步，调节支撑架1的升降手轮11改变机架12的高度，用螺栓把上试样固定在上试验台3上，再调节支撑架1的升降手轮11改变机架12的高度，使上试样与下食品试样接触。第四步，通过调节杠杆加载部分2的压力调节旋钮26，在试样上施加一定压力。第五步，打开驱动电机，开始进行实验。

旋转摩擦磨损试验过程。调节旋转手轮12，将上试验台3转到旋转传动机构7上方，开始试验。只需将选定大小的下试验台4安装在旋转传动机构7的传动轴73上，其余步骤与往复摩擦磨损试验过程相同。

利用动态结构下试验台9进行往复摩擦磨损实验时，调节旋转手轮12，将上试验台3转到往复传动机构6上方，开始试验。第一步，把动态结构下试验台9安装在往复传动机构6的滑块64上。第二步，直接将适量食品样本放入动态结构下试验台9。第三步，调节支撑架1的升降手轮11改变机架12的高度，用螺栓把上试样固定在上试验台3上，再调节支撑架1的升降手轮11改变机架12的高度，使上试样下端卡在可移动试样盖91的开口处，伸入试验台壳体92。第四步，通过调节杠杆加载部分2的压力调节旋钮26，在试样上施加一定压力,开始实验。第五步，当需要对大豆或者大米等固体食品进行搅动时，暂停上试样的加载，将升降隔层降至最下方，为固体食品颗粒留出充分的空间进行搅拌，打开驱动电机，风机通过通风管将空气吹入开始搅拌食品颗粒，搅拌结束后，风机停止工作，升降隔板上升到原位，上试样重新加载，实验重新开始，该过程可根据需要进行重复和循环。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变化，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种测试食品机械部件与被加工食品之间摩擦磨损的设备，包括机身部分、传动部分、加载部分、和试验台部分，其特征在于，所述机身部分的上部包括可以旋转的支撑架，所述试验台部分包括两个独立的下试验台和一个共同的上试验台，所述传动部分包括一个独立的旋转传动机构和一个独立的往复传动机构，所述上试验台固定不动，所述下试验台分别固定在所述旋转传动机构的传动轴上和所述往复传动机构的滑块上；所述下试验台包括圆形基座和圆柱套筒，所述基座外圆面设有外螺纹，所述套筒内圆面有可与所述基座外螺纹相配合的贯通的内螺纹，所述基座上表面有不少于两个随机分布的用于固定下试样的网格状凸起；所述下试验台固定的下试样为表面镶嵌有实际固体食品的有机样品，所述有机样品采用专用的试样模具制备，所述试样模具包括盒体、分隔孔板、调节标尺、固定旋钮，所述分隔孔板置于所述盒体内，所述固体食品置于所述分隔孔板的孔中，所述调节标尺置于所述盒体直径方向的两侧，两个所述调节标尺的上端面处于同一个平面，所述固定旋钮置于所述调节标尺的外侧。

2.根据权利要求1所述的测试食品机械部件与被加工食品之间摩擦磨损的设备，其特征在于：所述有机样品的外径和所述下试验台基座的外径一致，且所述试样模具的底面上设有与所述下试验台基座上表面一致的网格状凸起，所述调节标尺为两个间距与所述下试验台基座的外径一致的平板。

3.根据权利要求1所述的测试食品机械部件与被加工食品之间摩擦磨损的设备，其特征在于：所述下试验台还包括一种动态结构，包括可移动试样盖、试验台壳体、试验台座、升降隔层、通风管保护架、通风管、和风机。

4.根据权利要求3所述的测试食品机械部件与被加工食品之间摩擦磨损的设备，其特征在于：所述可移动试样盖可以与所述上试验台的下表面配合来封闭所述下试验台，所述试验台座上端面为平面，所述升降隔层设于所述试验台座上端面，可通过升降来改变所述下试验台内部空间的大小，所述通风管一端位于所述试验台座和所述试验台壳体组成的空间内，另一端与所述风机连接。

5.根据权利要求1所述的测试食品机械部件与被加工食品之间摩擦磨损的设备，其特征在于：所述支撑架包括机架，升降手轮和底座。

6.根据权利要求1所述的测试食品机械部件与被加工食品之间摩擦磨损的设备，其特征在于：所述加载部分包括杠杆，安装座，平衡块，钢丝绳，压力传感器，压力调节旋钮，上加载杆和下加载杆。

7.根据权利要求1所述的测试食品机械部件与被加工食品之间摩擦磨损的设备，其特征在于：所述上试验台的下端面环形均匀分布有内螺纹孔，上试样可通过螺栓固定在所述上试验台上。