农作物清洗机的设计.docx

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农作物清洗机的设计

XXXX大学

课程设计说明书

学生姓名：

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题目：

农作物清洗机的设计

指导教师：

职称:

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20**年12月5日

目录

1.设计意义与目的…………………………………………………………………………………1

1.1农作物清洗机的现状……………………………………………………………………………1

1.2农作物清洗机优点………………………………………………………………………………1

2.总体设计说明……………………………………………………………………………………1

2.1清洗机工作过程………………………………………………………………………………1

3.机构及工作原理……………………………………………….………………………………2

3.1农作物清洗机清洗部位工作原理………………………………………………………………2

3.2滚筒喷淋清洗器工作原理………………………………………………………………………2

3.3传送机构工作原理………………………………………………………………………………3

3.4传送机构PLC控制电路图………………………………………………………………………3

4．部件与零件设计说明……………………………………………………………………………4

4.1清洗液速度与冲击力的关系……………………………………………………………………4

4.2受力分析………………………………………………………………………………………5

4.3农作物清洗试验………………………………………………………………………………5

4.3.1农作物试验数据………………………………………………………………………………5

4.3.2滚筒式喷淋与固定式清洗器的对比…………………………………………………………6

4.4快速进、退机构改进………………………………………………………………………………6

5.设计评价及其他……………………………………………………………………………………6

参考文献……………………………………………………………………………………………7

致谢……………………………………………………………………………………………………7

1.设计的意义与目的

1.1农作物清洗机的现状

随着我国农作物产量的大幅提高以及我国农作物出口的数量不断增大，高品质的农作物越来越重要，许多根茎类农作物以及一些高品质需要更好的外观品质和质量要求，许多农作物由于生长过程中必然会带有泥土和农药，所以清洗农作物大量劳动是一个影响我国高品质农作物走出国门的问题，如果采用大量人力的话必然导致劳动资源的浪费，所以生产一种农作物水果都可以清洗的农作物清洗机械对提高生产力有的和重要的影响，所以农作物清洗机械孕育而生。

1.2设计的农作物清洗机应该具有以下优点

（1）适用于多种农作物，不论农作物大小、形状都可以清洗；

（2）清洗量大、速度快、能效高，最大限度的做到节省能源的目的；

（3）便于操作于维护，是农作物清洗变成人人能操作能维护的机械；

（4）对外界环境污染小，对清洗农作物污染小。

2.总体设计说明

2.1清洗机工作过程

将要清洗农作物放入皮带轮上，启动电源，电动机带动齿轮组带动皮带轮运动，同事也带动清洗装置的齿轮组，使滚筒清洗器开始运动，此时可以控制清洗液装置的调流阀控制清洗液的用量，清洗液通过流液管到达滚筒清洗器的内部腔体内，加之滚筒清洗器的滚动旋转就将清洗液喷出，形成喷淋达到清洗农作物的目的，同时皮带采用快速进退机构达到往复运动，是农作物清洗时间更长，清洗效果更彻底的目的。

图表1农作物清洗机构造图

3.机构及工作原理

3.1农作物清洗机清洗部位工作原理

此图为滚筒喷淋清洗器俯视图，由图可以看出其工作过程，当电动机开始运转，带动内部的单向阀做往复运动，为滚筒清洗器提供动力，使其转动起来，然后清洗液通过管道由空心轴进入滚筒喷淋清洗机的内部腔体，浸满清洗液达到清洗的装备，皮带轮为运输所要清晰的农作物的。

图表2农作物清洗机俯面图

3.2滚筒喷淋清洗器工作原理

此图为滚筒喷淋清洗器剖面图，当清洗液进入内部腔体后，滚筒在电动机的带动下开始做旋转运动，清洗液由内孔流到外层腔体后再由外孔被旋转出形成喷淋效果，达到清洗农作物的目的。

图表3滚筒喷淋清洗器刨面图

3.3传送机构工作原理

此图为皮带运动原理，电动机带动皮带轮运动，加入PLC控制电路时起运动方向逆转达到进给、回退得往复运动，加之用油泵，采用液压原理，是往复运动稳定性更好，延长机器的使用寿命。

图表4传送机构原理图

3.4传送机构PLC控制电路图

图表5进给回退PLC电路控制图

LDX0

ORM0

ANIM1

ANIM2

OUTM0

LDX1

ORM1

ANIM0

ANIM2

OUTM1

LDIX2

SETM2

LDM2

OUTT0

K20

LDT0

RSTM2

LDM0

OUTY0

LDM1

OUTY1

END

 注：

X0=PB1（a接点）

X1=PB2（a接点）

X2=PB3（b接点）

4.部件与零件设计说明

4.1清洗液速度与冲击力的关系

图表6清洗蔬菜清洗区工作过程图

影响蔬菜清洗运动的主要参数有：

曲柄角速度ω、滑块的振幅L。

为使问题简化，我们把蔬菜装在菜篮里看作一个整体，其

运动方程s=L（1-cosωt）

速度方程v=Lωsinωt加速度方程a=Lω²cosωt可见，当ωt=（2n+1）π/2（n=0、1、2、3）时，Vmax=Lω;当ωt=nπ（n=0、1、2、3）时，Amax=Lω²

4.2受力分析

蔬菜上的粘着物所受的横向力有粘着力S、惯性力G、水的阻力F.须使惯性力G与水的阻力F之矢量和最大值大于粘着物的粘着力S时，粘着物才能从蔬菜上被洗脱（试验表明）当物体在液体中运动速度不大时）液体的阻力与物体运动速度成正比）即f=Μv,μ为与液体性质及物体形状有关的系数（为求F与G之和的最大值

令r=F+G=μv+ma=μLωsinωt+mLω²cosωtDr/dt=μLω²cosωt-mLω²ωsinωt=0

Tgωt=μ/mω

Rmax=ωLωμ/m²ω²+μ²+mLω²mω/m²ω²+μ

ω、L取得越大，rman就越大，粘着在蔬菜上的污物越容易洗脱。

振动清洗过程中蔬菜的受力是十分复杂的，有相互间的摩擦、碰撞、水的阻力、切向力、惯性力等，

而运动的阻力和惯性力与流体运动状态、蔬菜的运动状态、蔬菜的表面形状、体积、密度等诸多因素有关，要进行精确分析是十分困难的，为使问题简化，便于分析，我们可以抽象出计算蔬菜运动阻力的力学模型，分析出物体对流体的作用力R

R=ρ∫aν1²dA-ρ∫aν2²dA-ρ∫ν1（ν1-ν2）dA

=ρ∫aν2（ν1-ν2）dA

式中v1（取菜篮运动平衡位置的速度即vmanx在断面上的分布可测定,通过数字积分可求出阻力值,流体作用在物体上的力与R等值反向.以上分析了蔬菜运动过程中的运动阻力和惯性力,而蔬菜在运动中的摩擦、撞、压是肯定存在不能忽视的，动着的菜篮中的蔬菜速度不可能完全一致，而蔬菜之间具有相对速度会产生摩擦，摩擦产生的切向力与水的切向阻力大于蔬菜表皮细胞分子间的拉力时，皮损伤、向力大于蔬菜表皮与里层细胞的牵连力时会造成表皮脱落，篮作的是往复运动，菜篮反向的瞬间蔬菜间的碰撞。

挤压最大，当碰撞力大于菜叶纤维的张力时菜叶被折断，当挤压力大于蔬菜表面张力时蔬菜表面被压溃。

无论蔬菜的表皮擦伤还是压溃，或是菜叶折断都会使蔬菜的营养受到损失。

总之，清洗中影响蔬菜损伤率的主要因素是菜篮在水中往复运动时的速度v加速度a大.

蔬菜在喷淋清洗池内主要受到喷头喷射水的冲击力I大小为I=pQ（v2-v1）

4.3农作物清洗试验

4.3.1农作物试验数据：

蔬菜名称

往复次数

r/min

清洗时间

min

蔬菜行程

cm

蔬菜的损伤率%

清洗率

%

马铃薯

90

3

60

0

99.98

红薯

90

2

60

0

99.93

白菜

6

4

60

3.21

98.90

菠菜

6

5

60

4.03

98.88

香菜

5

7

60

5.10

97.87

芹菜

7

4

60

3.32

98.16

白萝卜

80

3

60

0

99.95

莴笋叶

6

3

60

5.20

99.10

表1蔬菜清洗实验表

蔬菜名称

往复次数

r/min

行程

cm

清洗时间

Min

蔬菜的损伤率%

洗净率

%

马

铃

薯

80

60

6

0

99.98

5

60

6

0

69.88

80

60

6

0

87.60

5

60

6

0

51.83

白

菜

80

60

6

0

99.99

5

60

6

0

98.81

80

60

6

0

98.68

5

60

6

0

96.53

表2马铃薯与白菜清洗对比表

4.3.2滚筒式喷淋与固定式清洗器的对比

清洗方式

表面污物（目测）

清洗功耗（KW）

清洗液用（L/min）

喷嘴堵塞率

（半年）

固定式喷淋清洗器

不能全部清除

1.6

180

70%

旋转式喷淋清洗器

全部清除

0.8

90

0

表3两种清洗方式工作性能对比

由图标可以计算出滚筒式的比固定式的在清洗功耗上清洗液用量上都是其对方的一半以上，而在清洗的程度上和易碎坏方面更是强于固定式的。

滚筒式清洗的清洗液速度和冲击力比固定喷管式清洗系统均有明显的提高，同时，农作物通过清洗区时，其表面可承受来自不同方向的喷射流液的冲击和清洗，提高了清洗效率。

用此种方法改进设计的清洗机使用效果良好。

4.4快速进、退机构改进

此图为常用的快速、退机构构造，此机构使机器进退效率低，易损耗，稳定性差。

经过改造后的进退机构整体运行状况良好，稳定性、可靠性提高了，进给速度、进给行程的可调性也大大地提高了，使用方便、简捷，工作效率也有所提高，故障率降低了，所以工人的劳动强度大大地降低了。

所选用的部件都是标准的、通用的，更方便维护。

（见图表4）

5.设计评价及其他

随着我国农作物产量的大幅提高以及我国农作物出口的数量不断增大，高品质的农作物越来越重要，许多根茎类农作物以及一些高品质需要更好的外观品质和质量要求，许多农作物由于生长过程中必然会带有泥土和农药，所以清洗农作物大量劳动是一个影响我国高品质农作物走出国门的问题，如果采用大量人力的话必然导致劳动资源的浪费所以生产一种农作物水果都可以清洗的农作物清洗机械对提高生产力有的重要影响，为我国农业经济的增长，起到了重要作用。

6．参考文献

1.安二中.蔬菜清洗机.机械工程材料,1996,8期.

2.张春林.机械原理.3版.中国:

高等教育出版社.2006.

3.威尔逊.机械原理.1版.中国:

重庆大学.2005.

4.王文山.机电一体化.2版.中国:

机械工作出版社.2005

致谢

本论文的选题、研究内容、研究方法及论文的形成是在导师教授支持、鼓励和悉心指导下完成的。

在论文的设计过程中，导师在论文的选题及研究内容方面都给予我严格的要求和关键性的指导，论文完成后给