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
3.1.3电动机的选型
根据上述对几种常用电动机的分析，综合考虑到马铃薯去皮机属于无特殊要求，配用效率高、启动转矩大、噪声低，振动小的Y系列三相异步电动机就可以了。
同一功率的异步电动机有同步转速3000、1500、1000、750r/min等几种可供选择，通常选用同步转速为1500r/min或1000r/min的电动机。
根据去皮机所需要的功率P=6.3025kw来选型，由于考虑到电动机功率应当比计算的值大一些，查阅标准表7-2-2[6]，查出有俩个适用的电机型号，因此有下面俩个传动方案。
表1电动机选型表
Table1MotorSelectionTable
方案
电动机
型号
额定功率KW
空载转速
r/mim
满载转速
r/mim
效率%
功率
因数
传动
比i
1
Y160M-4
7.5
1500
1440
87
0.85
5.37
2
Y160M-6
7.5
1000
970
86
0.78
3.62
普通V带传动比为2～4，链传动的传动比为2～6，齿轮的传动比为3～40，由上表可知，方案1的传动比为5.37，方案2的传动比为3.62，对比方案，为使结构紧凑,且的可以选择的传动方式多一些，综合考虑，选择方案2，所以本设计选用1000r/min的电动机，满载转速为970r/min，查阅标准表7-2-2，选取Y160M-6型电动机。
这种电动机的数据如下:
表2电动机主要性能参数
Table2Motorperformanceparametersofthemaintable
型号
额定功率kW
满载时
起动转矩
额定转矩
起动电流
额定电流
最大转矩
额定转矩
转速
r/min
电流
A
效率
%
功率因数
Y160M-6
7.5
970
17
86
0.78
2.0
6.5
2.0
表3电动机外形和安装尺寸
Table3Motorappearanceandinstallationdimension
中心高
H（mm）
外形尺寸
L×（AC/2+AD）
悬挂安装尺寸
A×B
轴伸尺寸
E
装键部位尺寸
F×D×G
160
605×（330/2+265）
254×210
112
12×42×37
图3电动机结构简图
Figure3Schematicdiagramofmotor
3.2传动方案的论证与设计
3.2.1传动方案的选择
去皮机转速n=268r/min,所选电动机的转速为1000r/min满载转速为970r/min,因此擦皮机的总传动比为i=970/268=3.62，因为普通V带传动比为2～4，链传动的传动比为2～6，圆柱齿轮的传动比为3～8可以有三种方案可以选择：
a方案：
电动机——三角皮带轮——转盘；
b方案：
电动机——链传动——转盘；
c方案：
电动机——齿轮传动——转盘。
a方案采用的是带传动实现减速的目的，带传动的传动比为3～5左右，带传动便于将电动机和圆盘的基础分离，减轻振动的干扰，传动平稳，结构简单，成本低，安装维护方便，带损坏后容易更换。
过载时，带在带轮上打滑，可防止其他零件的损坏，起到安全保护的作用。
带传动对环境的要求比较低。
一般情况下，在带传动中只要不接触润滑油，都不会影响到其寿命。
b方案采用的是链传动实现减速的目的，与带传动相比无弹性滑动和打滑现象，平均传动比恒定，传动效率高，整体尺寸小，磨损后易发生跳齿，工作时有噪声，不宜用于载荷变化很大，高速和急速反向的场合。
c方案采用的是齿轮传动实现减速的目的，它的效率高，结构紧凑，工作可靠，寿命强，传动比稳定。
齿轮减速传动器能够实现单位时间内的精确的传动比，作为独立的传动装置，能达到3000kw。
但它的安装精度高，结构紧凑，制造成本大。
齿轮传动对环境的要求比较高，当啮合齿轮在啮合的过程中，有粒状物夹杂其中，会加快齿轮的磨损，进而导致齿轮寿命的减短。
以上这三种传动方案都能满足圆盘给料机的功能要求，但结构、性能、经济性和工作环境不同。
根据设计数据，擦皮机的容重0.8吨/米3，处理能力200公斤/小时，求出总传动比为3.63，综合考虑选择方案a较合适。
3.2.2安装形式选择
带传动具体安装形式有三种方案可以选择：
方案a:
卧式电动机——万向联轴器——带传动——转盘
方案b:
立式电动机（传动轴向上）——带传动——转盘
方案c:
立式电动机（传动轴向下）——带传动——转盘
a方案采用联轴器将电动机和主轴连接的，电动机是卧式的，中间需要万向联轴器实现90度的换向。
这个传动方案结构简单，工作不平稳。
b方案直接采用立式电动机，传动轴向上,用电动机的轴直接与小带轮连接，电动机的传动轴向上。
这个方案传动平稳，结构简单，成本低，安装维护方便。
图4安装方案图
Figure4installationprogrammap
（1.电动机2.万向联轴器3.小带轮4.V带
5.大带轮6工作机筒）
c方案直接采用立式电动机,传动轴向上,用电动机的轴直接与小带轮连接，电动机的传动轴向上。
这个方案传动平稳，结构简单，成本低，安装维护方便。
较方案b结构紧凑。
以上这三种传动方案都能满足圆盘给料机的功能要求，但结构、性能、经济性和工作环境不同。
根据设计数据，擦皮机的容重0.8吨/米3,处理能力200公斤/小时，求出总传动比为3.63，综合考虑选择方案c较合适，电动机基本结构形式采用B3，安装结构形式采用V5安装。
3.3V带的设计选用
带传动是由固联与主动轴上的带轮1、（主动轴）、固联与从动轴上的带轮3（从动轮）和紧套在两轮上的传动带2组成的（如下图）。
当原动机驱动主动轮运转时候，由于带和带轮间的摩擦，便拖动从动轮一起转动，并传递一定的动力。
带传动具有结构简单、传动平稳、造价低廉以及缓冲振动等特点。
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）确定计算功率
Pd=KA·P
查表6-1-11[6]，按每天工作<10小时，载荷变动小，取KA=1.1
Pd=1.1×7.5=8.25kw
2）选带型
根据Pd=8.25kw和n=970r/min,查图6-1-3[6]
选B型带。
3）确定带的基准直径D1和D2
根据B型带截型参考表6-1-22和表6-1-23[6]，选
D1=140mm
Dmin=125mm
验算带速：
（m/s）
V在5～25m/s范围内，所以D1直径合适。
计算从动轮的直径：
D2=iD1=3.62×140=506.8（mm）
查《简明机械设计手册》表6-1-22，V带轮的基准系列
圆整为D2=500mm
传动比
i=
（r/min）
带速
（m/s）与经验数据偏差较小，符合要求，可以采用。
4）确定中心距a和带的基准长度
初定中心距
取值范围
初定a0=600（mm）
计算基准长度
根据Ld0,查表6-1-19[6],取和Ld0相近的V带基准长度
Ld0=2240（mm）
实际轴间距
（mm）
5）验算包角
>
6）确定带的根数：
Z
单根V带的基本额定功率P1
由D1=140mm和n1=970r/min,普通V带，查[6]表6-1-37，得
P1=2.13kw,
kw
查表6-1-33[6]，α1=145°时，Ka=0.91
查表6-1-19[6],Ld=2240mm,B带，取KL=1.00
（根）
7）确定单根V带的预紧力F0
查表6-1-34[6],B型带，m=0.17
=235.82N
8）计算作用在轴上的力FQ（或压轴力）
N
N
9）V带的安装要求
1）普通V带和窄V带不得混用；
2）各带轮轴线应相互平行，各带轮相对应的V形槽对称平面应重合，误差不得超过
20°;
3）带嵌入轮槽前，应先调小中心距，不得强行撬入；
4）中心距调定应使带的张紧适度，应控制好初张紧力；
10）V带传动的安装及张紧
图6V带的定期张紧装置
Figure6Vbelttensioningdeviceonaregularbasis
V带的张紧方法有定期张紧和自动张紧两种方法。
所设计的传动V带用于电动机和圆筒之间的传动，结合马铃薯去皮机的具体工作情况（如传递的功率比较小），采用张紧轴的定期张紧的方法，通过电动机与支撑板之间的螺栓连接，可以临时调试v带的张紧程度。
如图8所示。
3.4V带轮的设计选用
对于V带轮的设计应满足的要求有：
质量小，结构工艺性好；无过大的铸造内应力；质量分布均匀，转速高时要经过动平衡；轮槽工作面要精细加工，以减少带的磨损；各槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使载荷分布较为均匀等。
3.4.1带轮的材料的选择
带轮的材料主要采用铸铁，常用的材料牌号为HT150或HT200；转速较高的宜采用铸钢；小功率的可采用铸铝或塑料。
对于本擦皮机我们选用V带轮的材料为：
铸铁HT150；
3.4.2带轮结构的确定
铸铁制V带轮的典型结构有以下几种形式：
实心式，腹板式，孔板式，椭圆轮辐式。
带轮的结构设计，主要是根据带轮的基准直径选择结构形式；
根据V带轮的槽型和带轮的基准直径，查[6]表6-1-27
小带轮的基准直径D1=140mm，B型槽，做成实心轮；
大带轮的基准直径D1=500mm>300mm,B型槽，做成六椭圆辐轮结构；
根据带的截面类型确定轮槽的尺寸；确定了带轮的各部分尺寸后，即可以绘制出零件图，并按照工艺要求标注出相应的技术条件。
带轮一般放在轴的端部，可以先求出轴的最小直径：
轴的基本直径尺寸公式如下：
P—驱动擦皮机所需要的功率，KW,P=6.3025KW；
n—轴的转速，r/min，n=269r/min；
A0，【τT】—与轴材料有关的系数，在此处轴的材料为45号钢
此次小型马铃薯擦皮机的轴一般选用45钢就能满足要求，45钢的
可以查下表：
表表5轴常用几种材料的及A0值
From5materialandA0ofshaft
轴的材料
Q235-A
Q275、35
（1Cr18Ni9Ti）
45
40Cr、35SiMn
38SiMo、3Cr13
【τT】/MPa
15～25
20～35
25～45
35～55
A0
149～126
135～112
126～103
112～97
对于d≤100mm的轴，有一个键槽时候，轴径要增大5%—7%，有两个键槽时候应该增大10%—15%。
因为轴上有1处键槽，所以
mm……………………………………………………
又由于擦皮机的主轴承受的是冲击动载荷，故在设计时，轴的最小处直径应比理论计算的要大一些，然后，再综合考虑，暂时选取dmin=48mm。
所以取d1=50mm。
大小带轮示意图如下图所示：
图7小带轮结构图
Thediagram9thesmallstructureofbeltwheel
图8大带轮结构图
Thediagram10thebigstructureofbeltwheel
3.4.2V带轮的设计要求
对于V带轮的设计应满足的要求有：
质量小，结构工艺性好；无过大的铸造内应力；质量分布均匀，转速高时要经过动平衡；轮槽工作面要精细加工，以减少带的磨损；各槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使载荷分布较为均匀等。
带轮的材料主要采用铸铁，常用的材料牌号为HT150或HT200；转速较高的宜采用铸钢；小功率的可采用铸铝或塑料。
对于本擦皮机我们选用V带轮的材料为：
铸铁HT150；
带轮的技术要求：
1）带轮各部位不允许有裂缝、砂眼、缩孔和气泡；
2）带轮轮槽工作面表面要光滑，轮槽棱边要倒圆或倒钝，以减少V带轮的磨损；
3）轮槽对称平面与带轮轴线垂直度允差±30°；
4）带轮轮毂孔公差为H7或H8，轮毂长度上偏差为IT14，下偏差为0；
5）设计带轮时，结构要便于制造，质量分布均匀。
当v>5m/s时要进行静平衡试验，当v>25m/s时则应进行动平衡试验。
3.4.3V带传动的键的选择
在本设计当中，选择圆头普通平键联接。
因为圆头普通平键（A型）宜放在轴在上指状铣刀铣出的键槽内，从而使键在键槽内轴向固定良好。
这种键用途广泛。
缺点是键的端部侧面与轮毂并不接触，不能参与传递转矩，因而键的圆头部分不能得到充分的利用，且轴上键槽端部的应力集中较大。
平头平键（B型）是放在用盘铣刀铣出的键槽内，因而避免的上述的缺点，但对尺寸较大的键，宜采用紧定螺钉固定在轴上的键槽中，以防松动。
单圆头平键（C型）则常用于轴端与毂类零件的连接。
考虑到结构的简单，安装方便和与同一个轴应采用的键应统一，本设计中加工的键槽用端铣刀加工的，故可选用A型键槽。
表4键的尺寸选择
Table4keysizes
6～8
＞8
～10
＞10
～12
＞12
～17
＞17
～22
＞22
～30
＞30
～38
＞38
～44
b×h
2×2
3×3
4×4
5×5
6×6
8×7
10×8
12×8
轴的直径
＞44
～50
＞50
～58
＞58
～65
＞65
～75
＞75
～85
＞85
～95
＞95
～110
＞110
～130
升级会员 