毕业论文设计蔬果去皮机.docx
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毕业论文设计蔬果去皮机
毕业论文（设计）蔬果去皮机
诚信声明
本人郑重声明:
本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。
本人签名:
年月日
毕业设计任务书
设计题目:
蔬果皮机设计系部:
机械工程系专业:
机械设计制造及自动化学号:
34学生:
指导教师（含职称）:
（讲师）专业负责人:
1（设计的主要任务及目标
主要任务是设计一种家用蔬果削皮机，旨在让学生掌握分析问题、解决问题的能力，懂得正确查阅资料获取信息的途径。
重在能灵活、有效地应用所学习的专业知识，设计的结果不一定要具有很高的应用价值及市场前景。
2（主要任务
1.明确要实现的功能及结构等各项要求（越详细越好）;
2.运用学过的机械设计、机械原理及机械制图等知识构想一种家用蔬果削皮机原理图;
3.由粗到细逐渐设计装配图及主要功能零件图;
4.撰写论文，绘制相关装配图及零件图。
3（主要参考文献
1）杨炳南.马铃薯薯条加工及对策。
农机与食品机械，1999,2:
1-22）陈芳，邓春岩.基于SolidWorks的土豆去皮机的三维设究.2006,11:
126-1303）罗迎社主编（材料力学（武汉理工大学出版社
4（进度安排
设计各阶段名称起止日期
3月3日~3月23日进行零件分析，确定数控加工类型及设备1
熟悉并掌握数控系统的指令规定3月24日~4月13日2
制定加工工艺，选择工艺参数及刀具4月14日~5月4日3
编制数控加工程序;进行夹具设计5月5日~6月1日4
完成毕业论文及答辩工作6月2日~6月22日5
审核人:
年月
蔬果去皮机
摘要主要介绍了以摩擦原理为基础的、适合食品加工工厂等场所使用的蔬果去皮
机的设计要点、工作原理和设备组成。
不管任何形式的蔬果加工，去皮都是一项重要
的操作环节。
因此，根据不同需求，开发了一系列的蔬果去皮机。
它们的性能也被不
断的评估。
去皮用于多种水果和蔬菜的加工中以除去不需要或不可食的物质，并改善
成品的外观。
主要的考虑因素包括通过尽可能减少去掉的部分以及可能降低能源、劳
力和物质成本来降低总成本。
这里，介绍摩擦去皮方法:
食品被放置在金刚砂滚轴上
或内壁排列着金刚砂的转筒中，在磨损力的表面除去食品的表皮后又被大量的水冲洗
干净。
该方法的优点是由于过程是在温室下进行而具有的能源成本低以及资本成本低、
无热损伤，食品外观良好的优点，不规则食品表面（如红薯上的“孔眼”）会破坏去皮
产品的外观，需要手工去除。
关键词:
蔬果去皮机;摩擦;去皮;传动
TheDesignOfVegetable&FruitPeelers
AbstractMainlyintroducestheprinciplebasedonfriction,suitableforfoodprocessingfactoryandotherplacesofuseoftheVegetable&Fruitskin-peeling-offmachinethemainpointsofdesign,workingprincipleandcompositionofequipment.NomatterinanyformofVegetable&Fruitprocessing,toageisanimportantpartoftheoperation.Therefore,accordingtothedifferentdemand,thedevelopmentofaseriesofVegetable&Fruitskin-peeling-offmachine.Theirperformancewasconstantevaluation.Skinpeeling（for）offruitsandvegetablesprocessingtoremoveneednoteatornot,andimprovethephysicalappearanceoftheproduct.Themainfactorsincludingthroughminimizeremovedpartandmayreducethelaborandmaterialcostsenergy,reducethetotalcost.Hereintroducesfrictionpeelmethod:
foodisplacedonthewallsoremeryrollerdrumlinedupintheemery,wearawaythefoodofskinsurfacebytheamountofwaterafterwashingclean.Theadvantageofthismethodisdueprocessisconductedingreenhousewithlowcostandtheenergyofcapitalcostislow,noheat,theadvantagesofgoodfoodappearance,irregularfoodsurfaces（Vegetable&Fruit"holes）destroyspeelproductappearance,needmanualremoval.
KeyWords:
Vegetable&Fruit;friction;peeling;transmission
I
1前言...............................................................11.1目的意义和国内外现状概况...........................................11.2深加工处理流程.....................................................2
1.2.1红薯的分级................................................2
1.2.2红薯的清洗................................................2
1.2.3红薯的去皮................................................2
................................................31.2.4红薯的护色
1.3国内外典型的去皮设备...............................................3
1.3.1机械去皮装置..............................................4
1.3.2蒸煮去皮装置..............................................5
1.3.3化学去皮装置..............................................52红薯去皮机的结构设计.................................................52.1基本结构...........................................................5
2.1.1工作圆筒..................................................5
2.1.2工作转盘..................................................6
2.1.3传动系统..................................................6
2.1.4其他......................................................6
...........................................................72.2工作原理
3红薯去皮机的参数确定.................................................73.1物料在工作圆筒内的受力分析.........................................73.2工作转盘转速的确定.................................................93.3红薯去皮机功率的确定...............................................93.4整机主要参数指标..................................................114主要零件的结构设计与计算............................................114.1V带轮结构设计计算.................................................114.2传动主轴的结构设计计算............................................134.3滚动轴承的初步选择................................................155主要零件的校核......................................................155.1滚动轴承的寿命计算................................................155.2轴的计算和校核....................................................166结论................................................................19
II
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1前言
1.1目的意义和国内外现状概况
以下以红薯为例:
世界红薯97.9%的面积集中在发展中国家。
日本、美国、韩国等发达国家和地区栽培面积一直呈下降趋势。
目前栽培面积仅相当于60年代的5%。
据联合国粮农组织统计世界上共有111个国家栽培红薯.中国是世界最大的红薯生产国.中国薯类生产相对比较集中，以2003年为例，9个省份的产量就占全国的74%。
红薯消费包括饲料、种子、废料、食物、其他用途等。
2002年，中国红薯的总消费量是11693.9万吨，
用作饲料的有5510.8万吨，用作种子的有0.03万吨，,成为废料的有584.5万吨，用作食物的5598.6万吨，其他用途有0.07万吨，其中直接食物占总消费的比重为47.9%，饲料占消费的比重为47.1%，总消费占当年总产量的比重为94.9%。
食物消费一直高于其他的消费。
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，这更要求原料的深加工伴随着发展。
其中红薯原料的深加工就是受到人们高度重视且发展较快的产业之一。
我国是世界最大的红薯生产国。
但在我国绝大部分红薯被直接用作饲料和食用。
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缓慢。
红薯的食品深加工及其产品
发酵类食品主要有:
酱油、食醋、果啤饮料乳酸发酵红薯饮料、红薯格瓦斯。
非发酵类食品主要有:
粉条、粉丝类、蜜饯类（连城红心薯干）、红薯果脯、红薯果酱、小食品类（如:
香酥薯片、油炸红薯片、虾味脆片）、糕点类（红薯点心、薯蓉）、糖果类（软糖、饴糖）、饮料类（红薯乳）、雪糕等。
红薯可以广泛应用于食品、医药、化工、造纸等10多个行业，利用红薯可以制成数百种工业产品和数百种食品。
在鲜红薯加工中，用于淀粉加工的比例最大，淀粉可以进一步加工成粉条、粉丝、粉皮等粉制品。
另外用红薯淀粉还可以制成变性淀粉、
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柠檬酸、酒精等，在医药上可以用来生产医药用的包装塑料、药片填剂和青霉素及核苷类物质。
红薯每加工一次就可以增值一次。
加工成普通淀粉可以增值0.75倍，精制淀粉可以增值1倍，加工成粉条可以增值1.5,2倍，加工薯脯可增值3倍（但量有限）。
另外加工后的薯渣可以造糖、酒精，综合利用后可以增值5-6倍，如果加工成方便粉丝、或精制粉丝、保健淀粉出售，可以增值10-15倍不等。
还有红薯的茎尖、叶柄等制成蔬菜进行综合加工效益更高。
总之，红薯是不耐存放的作物，只有深加工才可以增值。
1.2深加工处理流程
1.2.1红薯的分级
果蔬的分级可按照不同的加工品的要求，采用不同的分级方式分级，包括大小分级、成熟度分级和色泽分级等几种。
在我国成熟度分级常用目视估测的方法进行，而大小分级是分级的主要内容，几乎所有的加工果蔬均需大小分级，分级的方法有手工
[1]分级和机械分级。
1.2.2红薯的清洗
果蔬原料清洗的目的在于洗去果蔬表面附着的尘土、泥沙和大量的微生物以及部分的化学农药，保证产品的清洁卫生，从而保证产品品质。
对于农药残留的果蔬，洗涤时常在水中加化学洗涤剂，常用的有盐碱地酸、醋酸，有时也用氢氧化钠等强碱及漂白粉、高锰酸钾等强氧化剂。
果蔬清洗的方法须根据果蔬形状、质地、表面状态、污染程度、夹带泥土量以及加工方法而定。
主要有手工清洗和机械清洗。
后者需配置滚筒式、喷淋式、压气式、浆叶式等设备。
1.2.3红薯的去皮
凡是果蔬原料果皮粗糙、坚硬，具有不良风味的均应去皮，以利于提高品质，只有在加工某些果脯、蜜饯、果汁和果酒时，因要打浆和压榨，才不用去皮，果蔬去皮方法如下:
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（1）手工去皮用特别的刀、刨等工具人工削皮，去皮干净、损失少，但劳动效率低。
（2）机械去皮主要用于比较常规的红薯。
（3）碱液去皮利用碱液的强腐蚀性来使蔬菜表面中胶层溶解，从而使果皮分离。
碱液去皮常使用氢氧化钠，腐蚀性强且廉价。
碱液去皮时碱液的浓度、处理时间和碱液温度，应视不同红薯种类、成熟度、大小而定。
碱液浓度提高、处理时间长和温度高都会增加皮层的松离及腐蚀程度。
经碱液处理后的果蔬必须立即在冷水中浸泡、清洗、反复换水直至表面无腻感，口感无碱味为止。
（4）热力去皮果蔬用短时间高温处理后，使表皮迅速升温，果皮膨胀破裂，与内部果肉组织分离，然后迅速冷却去皮，适合于成熟度高的桃、李、杏等。
热去皮的热源主要有蒸汽和热水。
此法原料损失少，色泽好，风味好。
（5）酶法去皮在果胶酶的作用下，达到去皮目的。
需要控制酶的最佳作用条件如温度、时间、PH值等。
（6）冷冻去皮将果蔬在冷冻装置中冷至达到轻度表面冷冻，然后解冻，使皮松弛后去皮，此法质量好但费用高。
（7）真空去皮将成熟的果蔬先行加热，使其升温后果皮和果肉分离，接着进入有一定真空度的真空室内，适当处理，使果皮下的液体迅速“沸腾”，皮与肉分离，然后破除真空，冲洗或搅动去皮。
1.2.4红薯的护色
果品在加工过程中，将原料去皮、切分、破碎和空气接触及高温处理，都可能促进化学变化，生成有色粉质。
其中包括酶褐变和非酶褐变。
都要经过相应的方式来对果品进行护色保护。
1.3国内外典型的去皮设备
国内外红薯原料去皮方法大致有三种，即机械去皮、蒸汽去皮和化学去皮，三种去皮方法的工作原理为:
（1）机械去皮
是利用摩擦因数大、接触面积大的工作构件而产生的摩擦作用使表皮发生撕裂破坏而被去除。
所得产品表面质量好，碎皮尺寸大，去皮死角少，但作用强度差，一般
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需要首先对果蔬进行必要的预处理来弱化皮下组织。
常见到的机械摩擦去皮机如采用橡胶板作为工作构件的干法去皮机。
在圆筒形容器中，依靠带有磨料的圆盘、滚轮或依靠特制的橡胶辊在中速或高速旋转中摩擦块茎的表面而达到去皮目的。
（2）蒸汽去皮
在高压容器内，通入高压蒸汽使块茎表面受热，然后打开容器盖，突然释放压力，块茎的表皮和果肉即自行分离。
（3）化学去皮
又称碱液去皮，即将果蔬在一定温度的碱液中处理适当的时间，果皮即被腐蚀，取出后，立即用清水冲洗或搓擦，外皮即脱落，并洗去碱液。
此法适用于桃、李、杏、梨、苹果等的去皮及橘瓣脱囊衣。
桃、李、苹果等的果皮由角质、半纤维素等组成，果肉由薄壁细胞组成，果皮与果肉之间为中胶层，富含原果胶及果胶，将果皮与果肉连接。
当果蔬与碱液接触时，果皮的角质、半纤维素被碱腐蚀而变薄乃至溶解，果胶被碱水溶解而失去胶凝性，果肉薄壁细胞膜较能抗碱。
因此，用碱液处理后的果实，不仅果皮容易去除，而且果肉的损伤较少，可以提高原料的利用率。
但是，化学去皮用水量较大，去皮过程产生的废水多，尤其是产生大量含有碱液的废水。
1.3.1机械去皮装置
如图1所示，该机由机盖、机筒、机座、电机、砂盘等部分组成。
以电机为动力，通过减速齿轮带动机筒底部的砂盘旋转。
块茎加入机筒内，因其离心力和相互碰撞作用，在机筒内上、下、左、右翻动，表面被砂盘均匀的摩蚀，去皮结束时加入清水，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隙排出，该机为间歇
[2]生产。
图1机械式摩擦去皮机
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1.3.2蒸煮去皮装置
国内食品加工业使用的连续式链带蒸煮机和高压蒸煮锅，机体庞大，结构复杂，造价昂贵，小型红薯食品加工厂引进使用有一定困难。
在实际生产中，对红薯片的蒸煮要求并不高，使用自制的蒸煮装置完全可以满足要求。
在一个大型蒸煮容器内铺设轨道，道轨通到容器大门外切片机附近。
道轨上置放平板小车，小车上装有方形笼屉若干层。
块茎切片后，依次放入笼屉。
待所有的笼屉子都装满薯片后，将小车连同笼屉推入容器中，密封大门，再通入蒸汽蒸煮。
待薯片蒸熟后，打开大门，拉出小车和笼屉，取出薯片。
蒸煮容器为长方形，下部设有进气管道和阀们，上部有排气管。
容器框架由角钢制作，外壁由钢板制造，并用隔热材料涂抹保温。
1.3.3化学去皮装置
在由防碱材料制成的容器中注入氢氧化钠溶液，溶液浓度为15%—25%。
加热溶液，
,95C，加入块茎搅拌使温度保持在70C左右;经过2—6分钟，块茎的温度达到87—
表皮开始变松变软;捞出块茎，用高压水反复冲洗，知道表面无残留物为止。
捞出的块茎也可放入机械式去皮机中剥去表皮。
本法的优点是对不同大小、不同形状的块茎适合性好，去皮快，不需要结构复杂的专门设备。
缺点是冲洗块茎需要大量清水，皮屑不能利用，排出的废液污染环境。
由于去皮方法不同，国内外红薯去皮机械的结构形式也各不相同，去皮差异较大，去皮率大致为7%-25%，其中机械去皮率为最大，蒸汽去皮率为最小。
2红薯去皮机的结构设计
2.1基本结构
该机采用立式机型，主要包括工作圆筒，工作转盘，机架，送料机构和传动部分，见装配图
2.1.1工作圆筒
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工作圆筒部分包括圆柱形工作筒和倒梯形集皮槽。
它由不锈钢薄钢板卷焊而成（采用不锈钢是因为它具有良好的耐腐蚀性能承受一定的冲击载荷，具有较高的硬度和耐摩性，特别是对于此类食品加工设备，食品安全卫生状况最佳）。
筒内壁为粗糙表面，以棕刚玉掺环氧树脂浇注、烘干而成。
圆筒的侧壁开有带活门的出料口，物料块茎在离心力的作用下甩出来，碰在出料门的内壁上并改变方向，以便于物料的收集。
出料口和排渣口的方位可根据接收容器的放置位置和方便操作来确定。
圆盘这种结构特点除兼有去皮功能外，主要用来抛起物料，当物料从加料口落到旋转圆盘凹凸表面时，因离心力作用被抛至圆筒壁，与筒壁粗糙表面摩擦达到去皮的目的。
去皮工作时，水通过喷嘴送入圆筒内部，卸料口的闸门由把手锁紧，擦下的皮用水从排污口排去，已去皮的物料靠离心力的作用从打开闸门的卸料口自动排去。
为了保证正常的工作效果，这种去皮机在工作时，不仅要求物料能够完全抛起，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，便于各块物料的不同部位的表面被均匀去皮，并且要保证物料能被抛至筒壁。
因此，必须保证足够高的圆盘转速，同时擦皮室内物料不得填充过多，一般选用物料充满系数为0.5~0.65，依次进行生产率的计算。
2.1.2工作转盘
工作转盘是物料去皮过程中产生机械作用的主要部件。
根据红薯的生物学特性及物理特性，吸收手工去皮的基本原理，确定转盘的基本形状为圆盘形，转盘表面为中心向四周辐射的凸起波纹状。
为增大物料和转盘的摩擦，用棕刚玉掺环氧树脂通过模型浇注在盘的顶面上，大概20mm厚，经烘干制成。
亦具有一定的去皮作用。
转盘下方
[3]设有随盘一起转动的挡水环，以防止清洗水进入轴承。
2.1.3传动系统
该传动系统采用V带一级传动。
电机安装在机架上，整机结构简单、紧凑。
2.1.4其他
工作圆筒下部设有排渣口，清洗水连同物料皮渣一起从这里排出。
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2.2工作原理
当去皮机工作时，工作转盘旋转，物料由斗形进料口加入，物料落到旋转圆盘表面上的波纹凸起上时，受离心力的作用由工作圆盘的中心向外运动，同时被抛起向筒壁的粗糙表面并产生摩擦。
物料不断的沿工作圆筒壁运动，上升到顶盖，又被顶盖挡回落入工作盘表面。
物料在这样的往复运动过程中，被猛烈翻滚搅动，从而形成了与盘、筒壁及颗粒之间的以翻转、揉搓摩擦为主，撞击为辅的综合机械作用效果，从而达到去皮的目的。
在摩擦去皮的同时，从进水孔注入清水，及时将擦下的皮通过转盘与筒壁的缝隙冲至排渣口排出机体。
在不停机的情况下，打开出料口的活门，物料利用离心力从出料口卸出。
卸料前应停止注水，以防止活门打开后从出料口溅出。
3红薯去皮机的参数确定
3.1物料在工作圆筒内的受力分析
物料在转盘旋转时的受力情况如下图2所示:
图2转盘受力情况分析
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可以分解为V和V，CB与转盘平面平行，可以看作是转盘圆周垂直水平
速度R，
式中为角速度（1/s）,R为转盘半径（m）
,,,V=Vcos=Rsincos垂直
,,Sin2=2sincos
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sin2,sincos=,,2
sin2,则V=R（m/s）,垂直2
物料从垂直方向抛起的动能
Rsin2,11122222E=mv=m（）=mRsin2（N?
m）,,垂直垂直2228
[4]此动能应等于势能mgh即:
1222mRsin2=mgh,,8
1222Rsin2=gh,,8
为了正常运转，抛高h一定要超过物料在工作圆筒内的厚度，才能使最
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