淀粉碗成型机的设计开题报告
一、 课题背景
随着全球经济一体化的形成以及全球人口自然增长率的升高，一次性餐具的使用程度也逐步提升。据权威部门公布的数据：2014年，全国餐饮收入27860亿元； 据2013年统计报告可知：全国一次性快餐盒年消费量大约120亿只，一次性水杯的用量100亿只，一次性托盘的用量80亿只，一次性碗类的用量60亿只，仅上述一次性包装制品总量达360亿只，另外还有一次性筷子用量400亿只。这就说明一次性环保餐具的广阔市场。
研究目的及意义
一次性淀粉餐具的使用及推广，与其特有的优势息息相关，主要有以下几个方面的优势，在这里作简要描述。
1.产品优势：属淀粉发泡制品，其硬度好、厚实稳重、质轻、防震、保温、隔热、隔音性能好等、色泽洁白（也可制作不同色彩），品质高，产品密织性好，耐水、耐油、防渗透，同时具有良的耐高温性能，无毒、无害、无污染，安全、卫生，快速分解，低碳环保的生态绿色制品，具有十分卓越的综合优势【1】。是塑料、纸制品、陶瓷、玻璃等的替代品。
2.资源优势：我国大部分地区拥有充足的玉米、土豆、木薯等原料，这些产业需要走加工转化途径。该项目符合国家提出的产业转化策略粮食深加工和二次转化的国家产业发展需求。我国淀粉原料供应充足，可促进地域的产业循环发展。
3.技术与产品优势：利用现代生物技术原理开发出的淀粉生埴物全降解一次性新产品，主要以淀粉为基础料，高含量淀粉餐具是国内唯一一家全部符合国家标准(GB／集18006l-2009)的新产品【2】。产品经国家塑料检测中心、中国环境科称学院检测中心的检测要求。其各种性能指标均达到或超过国家标谊准。产品属国内首创、国际领先，并获得多项国家发明专利。该项目投资可持续产业化发展，并符合国家关于一次性制品生产销售和使用推广可替代产品的要求。
一次性淀粉餐具研究对经济、环境的可持续发展具有重大意义。减少塑料餐具跟纸质餐具带来的白色污染，降低成本，提高淀粉原料的使用率，是一种很经济环保的产品。所以淀粉餐具成型机的研究意义应用而生。
二、国（内）外研究现状及分析
1.国内研究现状
在二千多年前,我国就有使用以淀粉为原料而制成的的粘胶剂的准确记载,但直到解放前夕,我国也只有象上海葡萄糖厂(1941年建厂)等几个设备简陋的淀粉厂,这些厂由于当时工艺落后,设备简陋,只是手工作坊式生产【3】。中国从20世纪80年代引进螺旋推进式成型机，南京林业化工研究所在“七五”期间设立了关于生物质压缩成型机及生物质成型理论的研究【4】。湖南省衡阳市粮食机械厂为处理大量加工粮食剩余谷壳，于1985年根据国外样机试制了第一台ZT-63型生物质压缩成型机。江苏省连云港市东海粮食机械厂于1986年引进了一台OBM-88棒状燃料成型机。1998年初，东南大学、江苏省科技情报所和国营9305厂研制出了MD-15型固体燃料成型机。1990年以后，陕西武功轻工机械厂、河南巩义包装设备厂、湖南农村能源办公室以及河北正定县常宏木炭公司等单位先后研制和生产了几种不同规格的生物质成型机和碳化机组。
经过多年的研究与试验，国内部分成型设备及其配套产品发展成熟。1998年开始，河南农业大学针对其它成型设备存在生产率低、工作部件易磨损等关键技术，研制了液压驱动双头活塞式HPB-秸秆成型机【5】。但国产成型加工设备在引进及设计制造过程中，都不同程度地存在着技术及工艺方面的问题，这就有待于去深入研究探索、试验、开发。
2.国外研究现状
国外生物质（如淀粉颗粒）成型的主要方式有四种即颗粒成型机、螺杆连续挤压成型机、机械驱动活塞式成型机和液压驱动活塞式成型机【6】．螺旋挤压式成型机是最早研制生产的生物质热压成型机．这类成型机以其运平稳、生产连续、所产成型棒易燃（由于其空心结构以及表面的炭化层）等特性，在成型机市场中尤其是在印度、泰国、马来西亚等东南亚国家和我国一直占据着主导地位。但制约螺旋式成型机商业化利用的主要技术问题一个是成型部件，尤其是螺杆磨损严重，使用寿命短；另一个问题是单位产品能耗高【7】。
日本从20世纪30年代就开始研究应用机械驱动活塞式成型技术处理木材废弃物，并于1954年研制出棒状燃料成型机及相关的燃烧设备，1983年又从美国引进颗粒成型燃科生产技术【8】。美国在1976年开发了生物质颗粒及成型燃烧设备；亚洲一些国家（泰国、印度、韩国、菲律宾等）在20世纪80年代已建了不少生物质固化、碳化专业生产厂，并研制出相关的成型设备。日本、美国及欧洲一些国家生物质成型设备已经定型，并且形成了产业化，在加热、供暖、干燥、发电等领域已普遍推广应用【9】；西欧一些国家（荷兰、瑞典、比利时、芬兰、丹麦等）在20世纪70年代已有了活塞式成型机、颗粒成型机及配套的设备。活塞冲压式成型机改变了成型部件与原料的作用方式，很好地解决了螺旋挤压式成型机的问题。该种成型机在大幅度提高成型部件使用寿命的同时，也显著降低了单位产品能耗。根据驱动力来源的不同，该类成型机可分为机械驱动式和液压驱动式【10】。
三、可行性分析
通过大学三年的学习，我已经具备了基本机械零件设计的能力，基本制图的能力，
以及分析课题研究问题等方面的能力。淀粉餐具的新型的环保型餐具，对今后的可持续发展有很大意义。所以，对淀粉餐具的加工成型机械研究是很有必要性的。
国内的淀粉餐具成型机械通常使用的是热压成型，在加工前还需要对原材料进行处理才能进行加工，生产效率不是很高。预期目标是对淀粉碗成型机的送料机构进行完善，在加热成型机构上选用合适的传动方式，在取料装置上选择速度快，运行稳定的取料机构。
四、重点研究问题
该设计将在淀粉碗成型的问题上重点研究
1.模具体的选用，开模方式的选择
2.控制模具体的机构，选用何种传动方式
3.伺服电机合适参数及动力参数的选择
4.减速单元的设计（主要传动轴的强度校核）
5.送料单元的设计（物料的受力分析）
6.成型加热单元的设计（包括液压系统设计）
7.取料单元的设计
8.输出单元设计
重点研究问题解决思路：
五、完成课题所需要的条件、遇到的问题及解决办法
1.所需的器材：电动机，步进电机，PLC控制器，液压缸，增压机等。
2.遇到的困难：相关的资料比较难找。实验需要注意的细节比较多。
3.解决办法：通过图书馆电子资源、互联网尽可能多搜集相关资料；多多请教指导老师；多做几遍实验；合理分配时间
六、研究计划：
第一周：资料收集与文献检索
第二周：拟写开题报告
第三周：编写开题报告
第四周：提交开题报告
第五周：学习软件
第六周：动力参数的选择
第九周：减速单元的设计（主要传动轴的强度校核）
第十周：送料单元的设计（物料的受力分析）
第十一周：成型加热单元的设计（包括液压系统设计）
第十二周：取料单元的设计
第十三周：三维效果图
第十四周：编写论文
第十五周：提交论文并完成答辩
七、 参考文献
[1]关富安.消除“白色污染”的途径：介绍一次性纸质餐具成型机[J].轻工机械.1996，03.
[2]侯莉侠. 淀粉基可食性餐具成型工艺的试验研究[D].西北农林科技大学,2005.
[3]范训龙. 我国淀粉加工机械的现状与发展[C].2000年全国包装与食品机械及相关技术发展研讨汇文集,1992.
[4]马孝琴.生物质（秸秆）成型燃料燃烧动力学特性及液压秸秆成型机改进设计研究[D].河南农业大学，2002.
[5]翁伟.HPB-Ⅳ型液压式生物质（秸秆）成型机的设计及试验研究[D].河南农业大学，2006.
[6]P.D.Grover,S.K.Mishra.Proceedings of the international workshop on biomass briqutting.New Delhi.1996.
[7]张百良、樊峰鸣.生物质成型燃料技术的发展与分析[J].河南农业大学学报，2005.
[8]郑戈、杨世关.生物质压缩成型技术的发展与分析[J].河南农业大学学报，1998，12.
[9]刘胜勇、张百良.国内外生物质成型燃料及燃烧设备研究与开发现状[J].可再生能源，2004，04.
[10]朱海涛.生物质燃料颗粒成型机的研究与试验[D].哈尔滨工程大学，2008，03. |
