果蔬去皮机的总体设计Word下载.doc

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3.4去皮机传动装置设计 11

3.4.1电机功率和型号的确定 11

3.4.2带传动的设计 11

3.4.3轴的设计与校核 13

3.4.4轴承的选择和校核 19

4结论 21

参考文献 22

致谢 23

附录 24

1.前言

1.1课题的来源

课题来源于：

山东诸城市开泰公司。

本课题：

果蔬去皮机的总体设计及传动装置设计，该课题来源于食品生产行业对胡萝卜、马铃薯等块根类原料的去皮需要，在分析现有设备特点的基础上设计一台能实现对胡萝卜、马铃薯等块根类原料去皮的高效专用设备，选题结合工程生产实际，难度和工作量适中。

1.2课题内容

本课题的设计内容为：

要求设计出的果蔬原料去皮机功能达到规定的要求，能实现对块根类原料的去皮。

物料从加料斗装入机内，落到旋转圆盘波纹状表面时，因离心力作用而被抛向两侧，并在那里与筒壁粗糙表面摩擦，达到去皮的目的。

1、完成果蔬原料去皮机的总体设计

2、完成果蔬原料去皮机主要部件的设计

3、完成果蔬原料去皮机主要零件的设计

1.3课题要求

1、生产效率高，能满足较长工作时间的要求

2、去皮均匀，能够良好的控制去皮厚度

3、外皮等杂质能够良好排出，不堵塞

4、耗能小，体积小，重量轻，外形美观和操作安全方便

1.4去皮技术的国内概况

随着食品工业的发展，食品深加工已经越来越被世界重视，特别是便餐和方便食品的诞生，促使保鲜脱水蔬菜工业迅速发展起来，这便要求原料的深加工伴随发展。

其中，马铃薯的深加工就是受到人们高度重视且发展较快的产业之一。

我国是马铃薯主要生产国，年种植面积和总产量均居世界第二位。

但是我国绝大部分马铃薯被直接用作饲料或使用。

由于每年仅有百分之几用于深加工，致使鲜薯过剩，增加了越冬保鲜难度，也降低了它的营养价值。

究其原因主要是缺少加工设备，特别是去皮机械。

而从国外引进设备，价格昂贵，生产成本高致使国内该产业发展较慢。

在世界上工业发达国家，马铃薯深加工量一般都是总产量的50%~80%。

1980年，美国马铃薯加工量占鲜薯总产量的76%;

1984年，荷兰马铃薯加工量占总产量的55%。

目前，美国是世界上最大的马铃薯生产国和出口国，马铃薯食品加工企业有300多家，其中子公司遍及世界十几个国家。

美国的马铃薯产品不仅畅销国内，而且大量出口，干制食品及方便食品占据了世界大部分市场。

近20年来，继美国之后，德国、法国、英国、荷兰、瑞士及日本等国家，也在致力于发展马铃薯食品深加工业，从而使世界马铃薯食品加工业进入蓬勃发展阶段。

针对研制目的，我们采用清洗后去去皮工艺，研制出搅龙式机械清洗机和离心式机械切削去皮机，并利用可调节式刀片，达到切削量可控制的目的。

其工艺流程为：

原料准备—清洗—去皮—产品清洗—皮屑收集—产品收集。

在我们国内蛟龙式清洗机为大量使用的清洗机械。

梯形洗槽内，固定着输送搅龙，搅龙通过减速器由电机驱动，洗槽内充水，在搅龙上部有喷水装置。

块茎进入洗槽浸泡在水里，由于在搅龙提升过程中，块茎相互间以及搅龙叶片间摩擦而逐渐去皮；

同时清水不断地从搅龙顶部喷淋下来，冲洗块茎，故块茎越接近顶部越干净。

离心式机械切削去皮机构，在外罩内部装有由电机带动的转到工作盘，盘上均匀分布着6个长孔，长孔上布置着切削刀片，其中切削刀片相对长孔间隙可适当调节，工作盘上部的外罩上均匀分布着3块弹板，工作盘下部装有同主轴一同旋转的橡胶刮板。

工作时块茎通过贮藏室投入到工作室内，工作盘按照一定的速度旋转，在离心力，重力和摩擦力的共同作用下，利用块茎相对于工作盘上刀片间的相对速度差将马铃薯的皮屑切去；

同时，在离心力的作用下块茎被甩向四周，并不断滚动；

而周围外罩上分布着几块弹板，将块茎撞离外周，且不断旋转滚动。

因此，在刀片和弹板的共同作用下马铃薯块茎被均匀地切去外皮，实现马铃薯去皮的目的。

1.5本课题要解决的主要问题和设计的总体思路

1.5.1需要解决的主要问题

通过现代CAD技术对传动零件的选定，设计非标准件和设备总体结构。

运用AutoCAD绘制设备的总装配图、各个零件的零件图和传动路线图，以指导各零件的加工和设备的设计。

通过专业知识核实所设计的设备总体结构和各零部件是否合格，设计出果蔬去皮机，使之符合生产需要。

1.5.2设计的总体思路

总体思路：

各级传动比的分配--传动装置的参数计算—轴的校核--轴承的寿命计算。

将通过制定总体方案，完成动力设计、运动设计、结构的设计以及热工计算，根据基本参数进行传动系统设计，绘制传动系统装配图，零件图以及滚盘组件，利用所学知识进行有关的计算和校核等。

为了完成设备的设计，首先要对零件进行工艺分析,主要是结构、尺寸精度、材料的分析；

其次要根据基本参数进行设计；

最后确定各个零部件的结构和设备总体结构，画出各零部件。

所设计的设备能够准确的运动,保证传动平稳可靠，使用安全,易于维修，设计的设备应能满足去皮要求，保证产量，能源利用率应尽可能高。

本设计将为企业提供生产指导价值。

2.去皮机总体设计

2.1总体方案论证

2.1.1工艺流程及结构特点

针对研制目的，我们采用清洗后去皮工艺，研制出离心式机械切削去皮机，并利用可调节式刀片，达到切削量可控制的目的。

2.1.2零部件的选择

圆形底盘是去皮机的核心部件，圆形底盘设计的内容包括圆形底盘型式的选择、圆形底盘的强度和刚度计算，选择合适的材质后，确定相应构件的壁厚和结构尺寸，并提出制造、加工和组装的技术要求。

目前的圆形底盘按的材料和加工方法，分为铸造圆形底盘与焊接圆形底盘两类。

2.2总体结构确定

在考虑具体方案时，应遵守的基本原则是在满足使用要求的前提下，尽量降低成本。

设备在满足去皮要求的情况下，设备应结构简单、紧凑、运转平稳，工作可靠，利用率高，设备便于调试，设备应便于维修。

选用上部进料的方式。

顶紧力和滚盘的重力可以中和一部分，以减轻滚盘所受的外力，提高轴承的寿命。

3.去皮机的设计计算

3.1生产能力的计算

φ（kg/h）

式中，t1为装料时间（s），t2为擦皮时间（s），t3为卸料时间（s），H为圆筒

的有效高度（m），D为圆筒的内径（m），σ为物料的密度（kg/h）,φ为圆筒内物料充填系数。

kg/h

3.2去皮机主轴转速的理论分析

假设马铃薯为球形颗粒，且以单个马铃薯为研究对象，其质量为m，工作时它必须相对工作盘移动。

当工作盘以角速度w旋转时，其受力状态如图2所示。

若马铃薯相对工作盘移动，必须满足

式中，为马铃薯受到的离心力，为工作盘作用于马铃薯摩擦力，f为马铃薯与工作盘摩擦系数。

又因为， 

所以主轴轴速应为：

r/min……………………………………………………

（1）

工作盘绕圆心以角速度w旋转。

马铃薯与切刀相遇时，它在水平面的受力状态如图3所示。

其中:

为马铃薯受到的离心力，,;

为刀刃作用于马铃薯的冲力，，；

为工作盘作用于马铃薯的冲力，

由于

式中，、分别为马铃薯与切刀相遇前后速度，通常

令为马铃薯与切刀碰撞的时间，则

图3是图2中垂直刀刃的剖视图，其中

为保证马铃薯去皮，应使，即，也就是

工作盘主轴转速应为：

即为…………………….…………………..

（2）

图4中，速度u的方向，即切刀推动马铃薯的运动方向，C点为刀刃与马铃薯接触点，u的方向即过马铃薯C点的圆形颗粒的法线方向。

为u的水平分速度和垂直分速度。

为保证圆筒内上、下层马铃薯均被切刀去皮，必须使切皮后的马铃薯抛起一定高度h，显然h必须大于或等于圆筒内马铃薯层的厚度。

式中，h为马铃薯层厚度，为碰撞角。

此时工作盘主轴转速为：

………………………………………..（3）

在选择工作盘主轴转速n时，应考虑上述公式

（1）、

（2）、（3），取三者中最大的一个。

但在实际工作中，圆筒工作盘上面马铃薯并非个体球形颗粒，而是群体非球体的马铃薯，我们在上述定性的理论分析的指导下，经试验认为工作盘主轴转速应为n=350—400r/min

3.3去皮机的功率计算

去皮机的功率消耗包括：

克服物料对工作圆盘的摩擦所消耗的功率，克服物料对切削时所消耗的功率，克服物料对圆筒壁摩擦力所消耗的功率，传动机构因摩擦而消耗的功率，以上功率分别用下面的公式计算：

…………………………………………………………………….（4）

式中，为处于圆筒内物料的摩擦力矩（NM）,

式中，G为物料重力（N），f为物料与工作盘摩擦系数，为摩擦臂矩（m），取半径一半，为物料于与圆盘的平均相对角速度，取最大角速度的1/2

所以

……...............……......……........................................（5）

………………………………………….……………………（6）

式中分别为马铃薯与切刀相遇后、相遇前速度，通常

即….…………………..……………………（7）

………………….….……………….…..……….………………（8）

式中，为在离心力的作用下物料与侧壁的瞬间摩擦力矩

式中，u为物料圆周速度（m/s）,摩擦臂矩，通常取

所以，

…..................................................................（9）

是传动损失，用传动效率表示：

则消耗的总功率为：

……….............................................................（10）

经过理论分析得出功率计算理论公式（10），但在实际应用上，上次较为复杂，因此，基本采用粗略估算，可用下面近似公式：

式中，M为工作盘转矩，M=fGR,R为摩擦臂矩（即工作盘半径），n为工作盘转速

根据计算得转速应该在350r/min左右。

3.4传动装置设计

3.4.1电机功率和型号的确定

按工作机的工作条件河要求，选用三相异步电动机，立式，机座带底脚，端盖上无凸缘。

总效率：

（1）

=0.95×

0.98×

0.98

=0.91238

考虑到负荷的变化和滚盘操作的特殊情况，取设备系数k=1.5

电机功率:

（2）

=

选取Y802-4电动机，技术性能参数：

；

3.4.2带传动的设计

A.选择V带型号

a）确定计算功率

查文献资料[18]表4-6得工作情况