蛋壳清洁机设计说明书Word格式.docx

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2.4.1选择轴的材料11

2.4.2初步估算轴的直径和轴的结构11

2.4.3轴的受力分析和轴上零部件的选用11

3洗蛋部分的设计计算15

3.1水泵的选择及喷水部分的设计15

3.2毛刷清洗部分设计15

3.2.1毛刷传动线路设计16

3.2.2电动机的选择16

3.2.3齿轮齿条的设计16

3.3干燥部分设计17

3.4储水箱设计17

4机架的设计计算19

结束语20

参考文献21

致谢22

附录23

引言

我国是世界上最主要的禽蛋生产和消费大国，全年家禽业年产值达5000亿元,人均禽蛋占有量和消费量都大大超过了世界平均水平。

但我国禽蛋加工发展相对滞后,这些禽蛋除了少量加工成咸蛋、皮蛋等蛋制品外,大部分以鲜蛋形式消费,是直接从饲养场（或农户）进入市场,中间没有任何的清洗、消毒环节。

许多禽蛋直接生在禽的粪便上,整个蛋粘满禽粪便,卫生条件极差。

这种鲜蛋上充满了各种微生物,包括致病菌（如沙门氏菌、禽大肠杆菌、李斯特菌、新城疫和白痢等）和禽类传染病的病原物（如禽流感病毒）等。

这样的鲜蛋直接上市,极易成为污染源,污染环境,污染其他食品,既对人类健康构成威胁,也会促进禽类传染病的漫延。

这样的产品不能适应现代消费的要求,也不符合食品安全的要求。

鲜蛋经过清洗、消毒加工成洁蛋,可以有效地克服鲜蛋直接消费的不安全因素,提高蛋品安全。

此外，洁蛋加工杀灭了蛋壳表面部分残留细菌，抑制了微生物的生长繁殖，延长了鲜蛋的货价期，可促进我国的蛋品质量和国际接轨,促进蛋品的国际贸易。

虽然我国是禽蛋生产和消费大国，但是鲜蛋出口量一直较少，主要原因是几千年来我国鲜蛋的消费一直以脏蛋消费为主，出口面临严重的“绿色壁垒”我国若要增加禽蛋出口，加速洁蛋业发展势在必行。

目前，我国在洁蛋的生产加工中，应该注意的问题：

实现养殖机械化，加工机械化，市场统一化，尽量减少再次污染；

借鉴国外发达国家鲜蛋的分级标准；

设计符合我国国情的“洁蛋”生产加工设备，实现连续化生产；

政府方面应给予高度重视，强制推行“洁蛋”工程，严格控制鲜蛋的销售质量，以确保“洁蛋”生产、消费的健康发展。

此外，提高消费者的意识也是一个不容忽视的问题。

我国作为世界上最大的禽蛋生产国，目前在食用鲜蛋的前期处理上相对落后，包装“洁蛋”的生产基本处于空白状态。

因此，为提高我国禽蛋工业整体质量水平，标准化、品牌化、产业化生产是发展我国禽蛋业的必然趋势。

包装“洁蛋”的生产可以克服脏蛋的许多缺点，发展“洁蛋”的生产与研究“洁蛋”生产加工技术具有很大的发展前景，大力推广“洁蛋”加工技术，将会取得显著的经济效益和社会效益。

1总体设计方案

1.1基本结构

图1.1实物参考图

1—机架2—输送辊子3—链轮4—喷水管子5—毛刷6—风机的电动机7—鼓风机8—风干燥器9—传动电机10—电机固定架11—链条12—水管13—水泵14—收集水装置15—水箱16—排水管

图1.2鸡蛋外壳清洁机结构示意图

1.2工作原理

鸡蛋清洗机械设计使鸡蛋从上游送蛋装置进入，滚落在由电机带动的循环运动的辊子上面，经过从喷水管处喷出的洗涤液的喷洗湿润，除去部分赃物，继续通过输送辊子经过毛刷区，滚筒式毛刷在鸡蛋表面做圆周运动，鸡蛋不仅做直线运动，还在转动的辊子的摩擦力带动下绕自己的中心做圆周运动，在毛刷不断的摩擦之下，清洗掉鸡蛋外壳表面的脏物，最后在出口处由吹风机吹干，进入其他作业环节。

机械动力来源为：

传动电动输出转速为60r/min，直接连到主动轴上，经过链条带动辊子运动；

风机电机连接鼓风机，直接工作。

1.3机械特点

（1）采用链传动，传输跨度大，可以在潮湿的环境连续工作；

（2）采用简单的结构设计，简洁美观，节约成本；

（3）绿色设计，实现水循环利用。

1.4清洁机参数

外形尺寸：

2050×

440×

mm

生产效率：

16200个/h

适用对象：

鸡蛋鸭蛋等禽蛋

传动电动机功率：

0.45kw

风机电动机功率：

0.3kw

毛刷电动机功率：

0.75kw

传动电动机转速：

60r/min

风机电动机转速：

3000r/min

毛刷电动机转速：

910r/min

链轮转速：

2传动系统设计计算

2.1传动线路设计

传动线路的设计要求传动可靠，满足各种工作需求。

链传动与带传动相比：

能保证准确的平均传动比；

传递的功率大，且张紧力小，传动的效率高，一般达到0.95-0.98；

能在低速重载和高温条件及露天等不良环境中工作。

故采用链传动。

动力传递方式采用电机直接带动链轮，链条带动辊子直线运动，同时辊子在齿轮齿条的带动下做运周运动，完成鸡蛋运输过程。

2.2链传动设计

链传动属于带有中间扰性的啮合传动，与摩擦传动的带传动相比，链传动无弹性滑动和打滑现象，传动效率高；

张紧时作用于轴上的径向压力较小，结构较紧凑，能在潮湿环境、跨度大及速度较低的环境下工作；

链传动安装制造精度要求低，成本不高。

链轮的设计首先满足下列基本条件：

（1）应保证链节能够平稳自如地进入和退出啮合；

（2）尽量减少啮合时链节的冲击和接触应力；

（3）要便于加工。

2.2.1选择链轮齿数

根据设计产量要求。

每小时洗蛋16200个，设计采用3排鸡蛋同时清洗，一个鸡蛋平均占用辊子的长度是50mm，得出链条速度v=0.075m/s，查《机械设计》课本表5-17选取链轮齿数z1=20。

动力源选用微特电机，生产厂家为苏州微特微电机公司，型号为200TYD12，额定电压V=220v，频率为50Hz，转速为60r/min，最大同步转矩18.62mN·

m，最大输出功率为450w，最大输出电流2.40A，启动转矩为9.81mN·

m。

2.2.2确定计算功率

查《机械设计》课本表5—18得kA=1.0，由图5—19查得kz=1.08，单排链，则计算功率为

Pca=kA·

kz·

p2.

（1）

Pca=1.0×

1.08×

0.45kw=0.485kw

2.2.3选择链条型号和节距

根据Pca=0.485kw及n1=60/min，查《机械设计》课本P107页图5—14,可选链条的型号为10A。

查表5—14，链条节距为p=15.875mm，滚子直径为10.16mm，内链节内宽为9.4mm，销轴直径为5.08mm，内链板高度为15.09mm，单排抗拉载荷21.8kN。

2.2.4计算链速

V=

2.

（2）

V=60×

20×

15.875/（60×

1000）m/s=0.3175m/s

2.2.5计算压轴力

有效圆周力：

Fe=

2.（3）

Fe=1000×

0.45/0.3175N=1417.323N

链轮水平布置时的压轴力系数kfp=1.15,则压轴力为

Fp≈KfpFe2.（4）

Fp=1.15×

1417.323=1629.921N

2.2.6计算链轮尺寸

图2.1链轮的结构尺寸参数

节距为15.875mm的链条,链轮齿数为20,所以根据《机械设计》课本p109页的计算公式，依次推出以下数据：

分度圆直径

d1=p/sin（180°

/z1）2.（5）

d1=15.875/sin（180°

÷

20）=101.503mm

圆整d1=102mm

齿顶圆直径

damax=d+1.25p-dr2.（6）

damax=101.503+1.25×

15.875-10.16=111.187mm

damin=d+（1-1.6/z1）p-dr2.（7）

damin=101.503+15.875×

0.92-10.16=105.948mm

取da=110mm.

齿根圆直径

df=d-d12.（8）

df=101.503-10.16=91.343mm

圆整df=91mm

确定最大轴凸缘直径

dg=pcot（180°

/z）-1.04h2-0.762.（9）

dg=15.875×

cot（180°

/20）-1.04×

15.09-0.76=83.8mm

齿高

hamin＝0.5（p－d1）2.（10）

hamin＝0.5×

（15.875－10.16＝2.858mm

hamax＝0.625p－0.5d1＋

2.（11）

hamax＝0.625×

15.875－0.5×

10.16＋0.8×

15.875/20＝4.027mm

选用的是单排链,计算齿宽

bf1=0.95b12.（12）

bf1=0.95×

9.4=8.93mm

齿侧倒角

Ba公称=0.13p2.（13）

Ba公称=2.064mm

齿侧半径

rx公称=p2.（14）

rx公称=15.875mm

圆整rx公称=p=16mm

齿全宽

Bfn=（n-1）pt+bf12.（15）

Bfn=8.93mm

2.2.7链轮传动的润滑和链轮材料的选取

链传动的良好润滑能缓和冲击,减小摩擦,减轻磨损,不良的润滑就会降低链传动的使用寿命。

润滑时候应在链传动关节的缝隙中注入润滑油,并应均匀分不在链宽上。

由v=0.3175m/s和链号10A，查《机械设计》课本P160页链子的润滑方法，可知应采用定期人工润滑，具体的润滑方法为定期用刷子或者油壶在链条松边内外链板间隙中注油；

因为链条可以拆下来，也可以采用定期拆下用煤油清洗,干燥后，浸入70～80℃润滑油中，待铰链间隙充满油后安装使用。

链轮的材料应该能够保持链齿具有足够的耐磨性和强度。

查《机械设计》课本表5-15链轮常用的材料和齿面硬度,选用的材料为40～50HRC,ZG310～570,查《机械设计》课本表6-5相对应的其它参数为：

热处理-淬火,回火；

热处理后的硬度为40～50HRC；

应用的范围为无剧烈振动及冲击的链轮。

2.3鸡蛋运输设备和齿轮齿条设计

2.3.1鸡蛋运输设备设计

图2-2辊子实物参考示意图

图2-3运输棍子示意图

因为鸡蛋的平均尺寸为长55mm，粗35m，设计一个鸡蛋占用的长度为50mm，运输鸡蛋的辊子两个中心轴之间的距离就为50mm，设计辊子最大直径为40mm，两个辊子之间的距离为10mm，辊子采用的是两端粗中间细的形状，如图2.3所示，链接的轴径选取为9mm的45钢，由于鸡蛋的重量比较小，可以满足要求。

2.3.2齿轮齿条设计

图2.4齿轮齿条实物配合参考图

图2.5齿轮齿条示意图

辊子直线运动由链条通过附件经过轴承带动，圆周运动是通过固定在架子上的齿轮齿条实现。

齿轮齿条属于直齿轮系列，查《机械原理》课本P148页表7-1齿数模数系列选取齿轮选用模数m=p/∏所以取m=2，齿数z=16，由《机械原理》课本P150页表7-3直齿圆柱齿轮各几何要素的尺寸计算：

查《机械原理》课本P148页表7-2ha*=1.0c*=0.25

齿顶高

ha＝ha*m2.（16）

ha＝1.0×

2=2mm

齿根高

hf＝（ha*+c*）m2.（17）

hf＝1.25×

2＝2.5mm

齿高

h＝（2ha*+c*）m2.（18）

h＝2.25×

2＝4.5mm

分度圆直径

d＝mz2.（19）

d＝2×

16＝32mm

da＝m（z＋ha*）2.（20）

da＝2×

（16+2）=36mm

df＝m（z－2ha*-2c*）2.（21）

df＝2×

（16－2.5）＝27mm

设计齿轮宽为10mm，配套的齿条宽也为10mm,长度为1200mm，齿条通过螺栓与焊接在机架上面的附件链接起来。

2.3.3辊子轴与链条的连接设计

辊子轴与链条的链接是辊子运动的关键，它关系到鸡蛋能否顺利清洗，辊子不仅是直线运动，而且要圆周运动，就需要有来能两个传动链接，辊子的圆周运动用齿轮齿条驱动，齿轮直接过盈配合在连接滚子轴上。

直线运动是连接在链条上面的，为了让轴做两种运动，需要使用一个轴承，上网搜索一个适用的轴承，内径为8mm，外径为20mm.宽度为10mm，在外面套一个紧固圆环，链条上的附件通过螺栓连接在圆形轴套上面，形状如图2.6所示

图2.6辊子与链条连接示意图

图2.7主动轴结构图

图2.8从动轴结构图

2.4传动轴的计算设计

2.4.1选择轴的材料

该轴为工作部件,由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造轴尤为广泛，其中最常用的是45钢，因此选用45钢,调质处理,其力学性能为:

B=640Mpa,

s=355Mpa

-1=275Mpa

-1=155Mpa

-1=60Mpa

s=270Mpa

=0.2A=105

2.4.2初步估算轴的直径和轴的结构

d≥A0

2.（22）

式子中p-轴传递的功率（kw）

n-轴的转速（r/min）

所以轴的最小直径为:

dmin=105×

=20.55mm

考虑轴的安全,轴的直径适当增加,因此选取轴的直径为d=24mm,按轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度,如图2.7与图2.8所示

。

2.4.3轴的受力分析和轴上零部件的选用

求轴的转矩

T=9550000×

p/n2.（23）

T=9550000×

0.45÷

60=71625N·

Ft=

2.（24）

=1485.24N

Fr=Ft

2.（25）

Fr=1485.24×

=545.895N

Fa=Fttan

2.（26）

Fa=1485.24×

tan8°

06′34″=208.737N

圆周力Ft,径向力Fr及轴向力Fa的方向如图2.9所示

图2.9圆周力Ft,径向力Fr及轴向力Fa的方向

连轴器的计算转矩Tca=KaT，查《机械设计》课本P293页表11-1，考虑到转矩变化很小，故取Ka=1.3，则：

Tca=KaT2.（27）

Tca=1.3×

71625N·

mm=93125.5N·

按照建算转矩Tca因该小于联轴器公称转矩的条件，查标准GB/T5014--2003或手册，选用凸缘联轴器，其公称转矩为100000N·

mm。

半联轴器的孔径d=24mm，半联轴器长度L=52mm，半联轴器与周配合的毂孔长度L1=35mm。

为了满足半联轴器的定位要求，主动轴Ⅵ—Ⅶ轴段右端需要制造出一轴肩，因此取Ⅵ—Ⅴ段的直径为30mm，依次类推Ⅴ—Ⅳ段的直径为32mm，Ⅳ—Ⅲ段的直径为36mm，Ⅲ—Ⅱ段的直径为32mm，Ⅱ—Ⅰ段的直径为30mm。

初步选择为角接触球轴承。

查《机械设计课程设计》书本P119页图表角接处球轴承,型号为7206ACGB292-83。

轴上零件的的周向定位

齿轮,半联轴器与轴的周向定位均采用平键链接,查表14-1普通平键的型式和尺寸,得出齿轮和半联轴器的定位键选取b×

h=8mm×

7mm,键槽用键槽铣刀加工,长度为12mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性,故选择齿轮轮毂与轴的配合为

；

半联轴器与轴的配合为

角接触球轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的,此处选轴的的直径尺寸公差为m6。

轴上圆角和倒角尺寸

参考《机械设计》课本表15-2,取轴段倒角为2×

45°

各轴肩处的圆角半径为r=1mm,

求轴上的载荷

首先根据轴的结构图（图2.10）作出轴的计算简图（图2.11）。

根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图（图2.12）。

图2.10轴的结构图

图2.11轴的计算简图

图2.12轴的弯矩图和扭矩图

从轴的结构图和弯矩和扭矩图中可以看出危险截面为图2.10中Ⅵ面,将计算出截面处的Mh、Mv及M的值如下所示:

水平面的支反力

Fnh1=144.96NFnh2=80.28N

垂直面的支反

Fnv1=563.09N,Fnv2=-17.20N

弯矩M在水平面

Mh=30907.8N·

垂直面内

Mv1=12387.98N·

mm,Mv2=-6622N·

总弯矩M1=

=33297.22N·

M2=

=31609.22N·

扭矩T=71625N·

按照弯扭合成应力校核轴的强度

进行校核时,通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度,根据公式

以及上面计算的数据,以及轴单向旋转,扭转切应力为脉动循环变应力,取

=0.6,轴的计算应力

2.（28）

=

=16.59MPa

前面选定轴的材料为45钢,调质处理,

-1=60Mpa.因此

ca＜

-1，故安全

3洗蛋部分的设计计算

3.1水泵的选择及喷水部分的设计

鸡蛋要经过湿润才可以进行清洗,在本设计中采用水管喷水，选取的水泵是上海百亨特制泵有限公司IS型卧式单级清水离心泵IS3.5-20额定流量为3.5m3/h，扬程为20m,水泵转速为2900r/min,功率为500W,频率为50Hz，额定电压为220v，额定电为2.0A,最高工作温度为80℃,该水泵工作稳定,流量适合,结构简单,性能可靠，体积小、重量轻，抗腐蚀性能好，电耗低，使用维修方便。

由于PPR管无毒、质轻、耐压、耐腐蚀，故采用PPR管。

型号为GB/T5632.1—1985,采用水管直径35mm,壁厚为2mm,在鸡蛋运输上方水管开孔。

孔是直径为2.0mm,可以使洗涤液经过泵的输送进入,喷洒到鸡蛋上面,湿润鸡蛋,同时去除本分赃物。

水管接头选取参考从图书馆借的图书《管接头和管件选用手册》，管接头标准为GB/T5646—1985，GB/T5647—1985GB/T5632.2—1985,如图3-1所示：

图3-1管接头示意图

3.2毛刷清洗部分设计

图3-2滚筒式毛刷实物参考图

这里是主要是洗蛋区域，经过湿润的鸡蛋在辊子的运输下，经过毛刷区。

去除掉赃物和细菌，滚筒式毛刷安装在制造的装置之中，当运动的鸡蛋滚动着经过，刷子去除掉鸡蛋表面附着的赃物，刷子部分长度为1m，宽为30cm，里面安装的是柔软的毛刷，如图3-2所示。

3.2.1毛刷传动路线设计

滚筒式毛刷固定后在鸡蛋表面做圆周运动，传动采用电动机带动齿条，齿条带动齿轮从而使滚筒式毛刷在鸡蛋表面做圆周运动，完成蛋壳表面的清洁工作。

3.2.2电动机的选择

由于齿条通过附件直接固定在电动机的输出轴上，查课本《机械设计课程设计》P5页以及P148页表16-1选择电动机Y90S-6型号电动机。

3.2.3齿轮齿条的设计

图3-3齿轮齿条示意图

滚筒式毛刷做圆周运动是通过固定在架子上的齿轮齿条实现。

齿轮齿条属于直齿轮系列，查《机械原理》课本P148页表7-1齿数模数系列选取齿轮选用模数m=p/∏所以取m=2，齿数z=20，由《机械原理》课本P150页表7-3直齿圆柱齿轮各几何要素的尺寸计算：

查《机械原理》课本P148页表7-2ha*=1.0c*=0.25

齿顶高

ha＝ha*m3.

（1）

hf＝（ha*+c*）m3.

（2）

h＝（2ha*+c*）m3.（3）

d＝mz3.（4）

20＝40mm

da＝m（z＋ha*）3.（5）

（20+2）=44mm

df＝m（z－2ha*-2c*）3.（6）

（20－2.5）＝35mm

3.3干燥部分设计

经过清洗的鸡蛋在干燥区干燥，本设计采用风干燥，利用流动的风吹拂鸡蛋表面，加快蒸发，达到干燥的目的。

主要设备为一个电动机，鼓风机和吹风通道，参考深圳市振野蛋品