去皮机地瓜去皮机土豆去皮机芋头去皮机南瓜去皮机莲藕去皮机.doc

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去皮机设计

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摘要：

本次设计的项目是马铃薯去皮机的设计。

在给定参数的前提下，主要完成了总体方案论证，去皮机筒设计，圆盘的设计，传动方案的论证以及电动机的选型，带传动设计等内容。

对轴承，轴承座的选用情况也做了详细的介绍。

最后，对电动机的控制以及擦皮机的维修保养等也作了一定程度上的叙述。

关键词：

马铃薯去皮机带传动控制电路

去皮机RYHP1000国内型（380V50HZ）

—总功率6.75KW

—外形尺寸2835X1080X1924mm

—产量1.5—3吨/小时

—设备本体重量1580kg

—电气配置：

台湾泰达变频调速、漏电断路，过载过热断电等一键或多键启动随意选。

—根据使用国家地区可定制

去皮机RYHP500国内型（380V50HZ）

—总功率3.4KW

—外形尺寸2286X1200X1705mm

—产量0.5—0.8吨/小时

—设备本体重量800kg

—电气配置：

台湾泰达变频调速、漏电断路，过载过热断电等防御配置，一键或多键启动随意选。

—根据使用国家地区可定制

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前言

随着我国马铃薯产量的的不断发展和壮大，马铃薯的加工数量也不断的发展起来了，马铃薯的产品也越来越多。

不论马铃薯最终做出什么样的成品，它的之前都会有清洗、去皮这两道工序。

去皮是一道必需的工艺，因为马铃薯皮会影响后来的成品的口感，所以在加工前，必须将其皮去除。

马铃薯去皮是所有马铃薯制品加工工艺过程的重要环节。

1.马铃薯去皮机的概述

1.1国内、外研究情况

马铃薯去皮是所有马铃薯制品加工工艺过程的重要环节，目前国内外马铃薯去皮的方法主要有：

人工去皮、机械去皮、化学去皮、辐射去皮和蒸汽去皮等。

目前，国内马铃薯去皮机形式主要有机械去皮，其中机械去皮的应用范围很广，种类最多，既有简易的手工去皮又有特种去皮机。

有毛刷清洗去皮机江苏科威机械有限公司生产的毛刷清洗去皮机，由北京市蔬菜食品机械厂生产的QJGL一2000型清洗去皮机，山东省诸城市开泰食品机械厂TPJ系列土豆清洗去皮机，由兴化市金宇机械厂生产的JY-T500型薯类磨皮清洗机，由肇庆市天发机械有限设计制作的TP-500型薯类脱皮机，上海奉贤食品饮料成套设备总厂的砂辊式马铃薯去皮机等等[1]。

1.2现状分析

目前，国内马铃薯去皮机主要是机械去皮的，机械去皮的方法的主要优点有以下方面：

1）降低了生产成本。

2）减少了环境污染。

由于不采用碱液，因而避免了废弃物污染3）操作简单，速度快，可一人操作，效率高4）皮屑可利用5）操作简单，，被去除的果皮含有淀粉和较多的纤维素，又是很好的动物饲料；缺点：

对马铃薯的外形有一定的要求，卵圆形牙眼浅，无伤痕。

其它去皮方式，如蒸汽去皮的优点：

1）生产成本降低2）环境污染减轻3）产品得率提高4）产品得率提高，去皮完整、均匀,且能较好保持马铃薯的理化性能,被去除的果皮含有淀粉和较多的纤维素,又是很好的动物饲料。

缺点：

如果蒸汽温度，和加热时间把握不当，出现了因蒸煮过度使表面熟化层过厚的现象等等[2]。

1.3今后的发展方向

1）降低了生产成本；

2）减少了环境污染；

3）操作简单，速度快，可一人操作，效率高；

4）皮屑可利用，被去除的果皮含有淀粉和较多的纤维素，又是很好的动物饲料；

5）可加工任意外形的马铃薯。

如凹凸表面，表面有损伤的等。

2.马铃薯去皮机总体设计

2.1马铃薯去皮机的构造及工作原理

去皮机是一种小型间歇式去皮机械。

擦皮机由工作圆筒4，旋转圆盘5，加料斗1，卸料口7，排污口8，传动装置6及电动机3等部分组成。

图1马铃薯去皮机

Figure1potatopeelingmachine

它以电机为原动力，通过减速装置带动机筒底部的砂盘旋转，依靠旋转的工作构件驱动原料进行旋转，使得物料在离心力作用下，在机筒内上、下、左、右翻动并与机器构件产生摩擦，物料表面被砂盘均匀地磨蚀，去皮结束时加人清水再打开侧门，块茎从侧门自动排出，皮屑随水流从砂盘的周围间晾排出。

工作圆筒内表面是粗糙的，圆盘表面呈波纹状，波纹角α=20°～30°，两者大多采用金刚砂黏结表面，均为擦皮工作表面。

圆盘波纹状表面除兼有擦皮功能外，主要用来抛起马铃薯，当马铃薯从加料斗落到旋转圆盘波纹状表面时，因离心力作用被抛至圆筒壁，与圆筒壁粗糙表面摩擦而达到去皮的目的[3]。

为了保证正常的工作效果，擦皮机在工作时，不仅要求马铃薯能够被完全抛起，在擦皮室内呈翻滚状态，不断改变与工作构件间的位置关系和方向关系，便于各种物料的不同部位的表面被均匀擦皮，并且要保证马铃薯能被抛至筒壁。

因此，必须保持足够高的圆盘转速，根据经验数据，摩擦圆盘线速度Vmax=5.67m/s时，对马铃薯的去皮效果最好，马铃薯果肉损失最少；同时擦皮机内马铃薯不得填充过多，一般选用物料料充填系数为0.50～0.65,依此进行生产能力计算[4]。

2.2马铃薯擦皮机的相关计算

2.2.1本设计的主要内容：

原始参数

1）称料名称：

马铃薯；

2）容重0.8吨/米3；

3）间歇生产；

4）处理能力200公斤/小时；

5）物料粒径<80㎜。

2.2.2生产能力的校核

生产能力

……………………………………………………

（1）

式中，

τ1—装料时间（秒），设计中取30秒

τ2—擦皮时间（秒），设计中取240秒

τ3—卸料时间（秒），设计中取90秒

D—圆筒内径（米），假设取0.4米

H—圆筒有效高度（米），假设取0.4米

ρ—物料的容积密度（接近容重，取200公斤/米3）

ψ—圆筒内物料充填系数（一般取0.50～0.65），设计中选0.52

则带入数据得

（公斤/小时）

=209>200（公斤/小时）

2.2.3擦皮机的主轴转速的理论计算

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。

物料在转盘旋转时受力情况如图1所示。

图2物料受力分析图

Figure2Forcediagramofmaterials

设波纹角为，物料的速度为v。

当转盘旋转时推动物料A运动，其运动方向垂直于波纹切线。

v可分解为V垂直和V水平，CB与转盘平面平行，可以看作是转盘的圆周速度ωR，故

式中ω为角速度1/s；

R为转盘半径（m）

根据动力学，物料从垂直方向抛起的动能为

此动能应等于物料抛起后的势能mhg。

为了正常运转，抛高h一定要超过物料在圆筒内的厚度，才能使最低层的物料抛起与筒壁进行摩擦，所以用代替h，又因为

可得

化简得：

………………………………………………

（2）

α角一般取[3]

为了正常运转，仅把物料抛起还不行，还要保证物料能抛向侧壁进行摩擦，抛向侧壁的力靠离心力C

（N）

此离心力应大于波纹对物料的摩擦力T,才能使物料抛向侧壁。

（N）f为摩擦系数

使C>T，则有

（）…………………………………………（3）

取物料层厚度δ

（mm）

摩擦系数f为1.1～1.3，设计中取1.1，

波纹角代入

（2），（3）得：

（）

（）

擦皮机圆盘的转速应在n1及n1中取最大者，n=268（）[4]

验算圆盘转速n

（m/s）

=5.61

根据经验数据，摩擦圆盘线速度Vmax=5.67m/s时[5]，对马铃薯的去皮效果最好，马铃薯果肉损失最少。

2.2.4擦皮机所消耗的功率的计算

马铃薯去皮机所消耗的总功率，可用下式进行粗略估算

（W）

式中

M为转盘转矩（N·m）,η为传动效率;

………………………………………………………………（4）

R为摩擦臂矩，R=0.4D（D为转盘直径）

η=（0.75～0.85）,设计中选0.80

假设马铃薯为球形颗粒，马铃薯粒径﹤80㎜，设计中取80mm，马铃薯密度ρ=1.0～1.2g/cm3，设计中取ρ=1.1g/cm3

则单个马铃薯的体积V1

（cm3）

单个马铃薯的质量m1

（g）=0.2498（kg）

一个圆筒内放入马铃薯的个数为N

（个）

则马铃薯去皮机所消耗的总功率P为：

（W）

=6302.5W=6.302（KW）

3.传动方案的设计选用

3.1电动机的选用

3.1.1几种常见电动机的特点

Y系列是我国统一设计的一般用途全封闭自扇笼型三相异步电动机，防护等级为IP44。

Y系列电动机具有效率高、启动转矩大、噪声低，振动小，可靠性高等特点，适用于不含易燃，易爆或腐蚀性气体的一般场所和无特殊要求的机械，如：

金属切削机床、泵，风机、运输机械、农业机械、食品机械等。

它的额定电压380V,频率50Hz。

YCJ系列齿轮减速电动机由Y系列（IP44）电动机与齿轮减速器耦合而成，齿轮箱与电动机已成为一整体，可直接输出低转速大转矩。

适用于矿山、冶金、建材、化工、食品、造纸，农机等行业。

它的额定电压380V,频率50Hz。

YZR,YZ系列电动机具有较大的过载能力和较高的机械强度，适用于短时或断续运转，频繁启动，制动，有过载及有显著振动与冲击的设备。

专用于起重和冶金机械或类似的其他设备。

YZR系列为绕线型转子电动机；,YZ系列为笼型转子电动机。

它的额定电压380V,频率50Hz。

[6]

3.1.2电动机容量的选择

马铃薯去皮机所需要的功率P=6.302KW,因为设计传动中从电动机到圆筒有一对轴承，一个带传动

所以电动机到圆筒的传动总效率为

η0=η滚*η带

其中，η滚=0.98,η带=0.95

η0=η滚*η带=0.98*0.95=0.931

P1=P/η0=6.302/0.931=6.77KW

图5带传动示意图

Diagram5taketospreadtomovediagram

带传动一般最常用的有几种皮带：

平带，V带，同步带。

多在相同张紧力和相同摩擦系数的条件下,V带产生的摩擦力要比平带的摩擦力要大,所以V带传动能力强,结构更紧凑,在机械传动中应用最广泛.V带按其宽度和高度相对尺寸的不同,又分为普通V带,窄V带,宽V带,汽车V带,齿形V带,大楔角V带等多种类型.目前,普通V带应用最广。

同步带相当于平带与多根V带的组合,兼有两者的优点,多用于结构要求紧凑的大功率传动中。

由于马铃薯去皮机采用小功率电机，综合考虑，大小带轮之间采用普通V带。

普通V带的截型分为Y、Z、A、B、C、D、E七种。

3.3.1V带的设计计算

1）确定计算功