6SX320型叶菜清洗机的设计研究.docx

1、6SX320型叶菜清洗机的设计研究目录1.引言11.1叶菜清洗目的.21.2清洗工艺及设备设计的要求.31.3常见方案分析.31.3.1刷淋式清洗机.31.3.2桨叶式清洗机.41.3.3浸泡式清洗机.51.3.4滚筒式清洗机.61.3.5螺旋式清洗机.72.方案的设计72.1概述.72.2机械结构的设计.82.2.1初步估算功率.82.2.2减速器的选择.92.2.3传动机构的设计计算.92.2.4张紧机构的设计.132.2.5缸体的设计.132.3辅助设备的设计132.3.1泵的选择.132.3.2轴承的选择.142.3.3滚动轴承座的选择.153.超声波清洗机.153.1超声波和气泡清洗

2、蔬菜的机理探讨153.1.1超声波清洗蔬菜的机理.153.1.2气泡清洗蔬菜的机理.163.2清洗工艺参数的确定173.3叶菜清洗机结构设计.184.清洗废水的处理.185.远红外干燥杀菌.19小结.20参考文献.23致谢.246SX-320型叶菜清洗机的设计研究1 引言蔬菜是一年四季均有新鲜蔬菜上市，也是家庭、餐桌上常见的菜种。蔬菜土生土长，沾附着泥土、有机肥、微生物等污物，这是不能入口的。洗菜时有水的机械冲刷作用，也有溶解过程。清洗的目的性已经非常明确，而目前针对农药污染，清洗又把去除农药残留放在首位。所以清洗不仅仅是洗掉蔬菜表面的泥土，而是杜绝有害物质的重要方式，怎样清洗蔬菜已经成为困扰

3、人们的一个问题。传统自来水洗洗、冲冲、泡泡的办法、洗洁精浸泡法，其弊端显而易见：农药污染使水洗的安全性大打折扣，而且洗洁精以磷酸盐和尿素为主，这样的产品不仅危害皮肤健康，而且清洗不彻底还会对身体产生危害，最重要的是有害化学成份残留在水中会对生活用水造成循环污染。本文论述了研制自动化连续型叶菜清洗机的必要性和可行性。蔬菜可以分为叶状类蔬菜和根茎类蔬菜，针对叶状类类蔬菜和根茎类类蔬菜这两种蔬菜物理性质的不同，设计了叶状类蔬菜清洗机。清洗机的工艺流程为浸泡清洗-喷淋清洗-超声波清洗-出菜。因此我着重设计了喷淋式清洗机，在此设备中，蔬菜通过不锈钢丝编织网传送带传送，由上下两排喷头进行冲洗，起清洗作用的

4、主要是上面的一排喷头，下面的喷头主要是靠水的压力使蔬菜处于一种层流状态，使蔬菜的各部位都能清洗到，从而达到比较好的清洗效果。叶菜清洗机的设计主要是对蔬菜进行浸泡，为粘附于蔬菜表面上的污物进行初步清洗，并对较难分离的杂质进行浸泡,使泥沙杂质在水的浸泡变得松脱，以利于在以后清洗过程当中容易冲洗。在这一部分，主要设计用传送带实现对蔬菜的自动传输和水中浸泡，蔬菜在缸体中可实现较为缓慢的运动，通过叶菜与叶菜之间、叶菜与水之间的动摩擦达到很好的预分离效果，而且几乎不损伤叶类蔬菜表皮，保证了蔬菜的营养成分。对于水的处理，采用水力旋流器对水进行分离澄清，实现水的循环利用。设计出的清洗机其工作达到以下要求：（1

5、）保证叶菜的完整性，减少表面损伤与折断压烂等易使营养成分流失的不利因素，努力达到顾客要求，保证叶菜的质量；（2）使叶菜的各部位都能清洗到，从而达到比较好的清洗效果，设计出整套的清洗设备，并实现了叶菜清洗的自动化；（3）使叶菜清洗过程变得快捷、方便、并且干净。设计的叶菜清洗机能够实现自动化连续清洗叶菜，除了采用了传统的浸泡、喷淋清洗方式外，还采用国际流行的超声波净洗法。它利用液体中声的空化作用产生微冲流，微冲流在运动过程中小气泡不断爆炸，对被清洗叶菜表面进行高频振荡和冲击，彻底剥落残留在叶菜表面上的农药，并能杀灭残留在其表面的细菌，既不破坏营养，还增加保鲜时间。对于叶片类蔬菜表面残存的泥土、有机

6、肥、化学农药、微生物等，我们针对叶片类蔬菜本身比较嫩脆，形状多为扁平细长，很容易折断压烂，不像根茎类蔬菜表皮强度较好，有的还要求去皮食用，不存在表皮损伤问题，所以我们在对叶片类蔬菜进行正式清洗之前，必须对叶片类蔬菜先进行浸泡，这样有利于在以后的喷淋清洗中减少喷头的水流速度和喷压，保证叶菜的完整性，减少表面损伤与折断压烂等易使营养成分流失的不利因素，努力达到顾客要求，保证叶菜的质量。设计出的清洗机由自动进料、自动出料、中间传送装置和喷水及其循环利用装置组成。形成流水线清洗，由水泵出来的水从上下喷头喷出对在传送带上运动的叶菜进行清洗，从而实现了对叶菜的自动化清洗。1.1叶菜清洗目的一般数来,对叶菜

7、清洗的目的主要有以下两个：（1） 除去叶菜原料表面沾染的泥沙、杂质蔬菜原料在其生长、成熟、采摘、贮存、运输过程中，历经时间长，历经工序多，不可避免地会沾染泥沙、杂质等异物，特别是来自地下的果实，如土豆、红薯等，更是不可避免地与泥土相粘连。这些泥土、杂质的存在,将会对产品的加工质量带来极为不利的影响，所以必须将这些泥沙、杂质的洗涤除去。（2）除去原料表面沾染的农药和微生物蔬菜原料在生长过程中，为了控制病虫害，常常对蔬菜要喷射一些农药，这些农药的存在会有损于人体健康。另外，蔬菜表面也会或多或少地沾染各种微生物，这些微生物有可能危害蔬菜原料和人体健康，因此必须将其除去。蔬菜原料清洗目的是去除蔬菜原料

8、中一切不符合作业要求的物质，尤其是微生物。在清洗前，正常的蔬菜原料表面上的微生物数量在-个/g之间，某些蔬菜，往往粘附着泥土，微生物数量更多。通过正确的清洗工艺，蔬菜原料的微生物数量会降低到初始数量的2.5-5%左右。1.2清洗工艺及设备设计的要求在选择清洗工艺及设备，必须考虑清洗要求达到的洗净程度。对不同洗净程度要求的清洗应选择不同的清洗工艺和设备。洗净程度要求越高，清洗成本也越高，而且生产成本是以几何级数递增的。在设计清洗工艺及清洗设备时，主要从以下几个方面进行考虑：（1）可靠性：要求选用的清洗工艺及设备有稳定的清洗质量，能达到所要求的洗净程度；（2）对待清洗对象的影响：要求在清洗过程中对

9、待清洗对象造成的损伤尽可能小，并且不能对待清洗对象产生新的二次污染；（3）利于自然环境的保护：要求清洗工艺及设备能够防止或尽可能减少清洗废液、噪声、废气等对自然环境造成的破坏；（4）效率：要求清洗工艺及设备具有效率高、节约劳动力的特点；（5）良好的作业环境：要求所用的清洗工艺及设备能保持良好的作业环境，使工人的健康和安全得到保证；（6） 经济性：要求采用既能达到洗净程度要求，成本又低的清洗工艺及要求。食品加工原料在其成熟阶段以及运输、贮藏过程中常常受尘埃、沙粒及微生物等污染，因此，在加工前必须认真清洗，并清除杂物及不合格部分，以便后道工序加工。1.3常见方案分析蔬菜在生长、采收过程中，受到残留

10、农药、尘埃、微生物及其它污染的污染，为了保证在以后一系列商品化处理中保持新鲜，防止腐烂变质并进一步增加光泽美观，提高商品价值，必须对蔬菜进行浸泡并彻底的清洗。清洗主要通过机械作用和化学作用进行。机械作用是通过浸泡、鼓风、摩擦、搅动、喷淋、刷洗、振动等物理方法，把附着在果蔬表面的污染物洗掉。而化学作用是利用清洗液与污染物起化学作用反应而将污染物洗掉。常用的原料清洗机械有以下几种。1.3.1刷淋式清洗机刷淋式清洗机通过浸泡、刷洗和喷淋作用能够有效地提高清洗效果，水槽中的清洗水还能采用蒸气直接加热，适用于苹果、柑桔、梨、番茄等果蔬的清洗。工作时，物料从进料口进入清洗槽内，在装有毛刷的刷辊相对向内旋转

11、作用下，使物料在水的搅动形成的涡动环流中得到清洗，同时由于刷辊之间水流压力差作用，物料自动向刷辊间流动而被刷洗。刷洗后的物料向上浮起，经翻料斗沿圆弧面移动，受高压水喷淋冲洗，最后由出料口流出。1.3.2桨叶式清洗机桨叶式清洗机是通过旋转的桨叶，搅动浸泡在水中的原料，将物料进行翻滚、摩擦而完成清洗过程，主要适用于质地较坚硬和表面抗损较强的原料。桨叶式清洗机主要由槽体、桨叶、捞料斗等组成。槽体是一个长方形卧式敞口槽，下部为半圆筒形的空花假底，其下是1-2个漏斗，可收集泥沙杂物。槽体一般用不锈钢板焊接而成。主轴纵贯槽体，其上按一定间隔安装有桨叶，相邻桨叶互相垂直排列，桨叶具有钝形棱角，可保护原料少受

12、损伤。在槽体末端安有捞料斗，由主轴带动回转。工作时，往槽体中先装清水，再使主轴旋转，然后将原料倒入槽体，由于桨叶的转动，搅动原料，使其翻滚运动，另外，由于桨叶相对于主轴有一定角度，从而推动原料使其向槽体末端移动，在此过程中基本完成了对原料的清洗，至末端由捞料斗捞出，在原料捞出时，清水喷头喷出清水，完成了对原料的清洗噶过程。而洗下的泥沙杂物则穿过空花假底，聚集于漏斗之中，可定期打开斗底排污阀将其排出机外。1.3.3浸泡式清洗机 浸泡喷洗机是先将原料浸泡于水中，使泥沙杂质在水的浸泡变得松脱，然后受到高压水流的喷射，使原料表面的附着物冲洗掉而达到清洗的目的。工作时，先将斜壁水槽中注满水，再倒入需清洗

13、的原料，经过一定时间浸泡后，开始传动装置使输送带运转，输送带则带动原料上行，在喷淋区内高压水流从喷淋头直喷向原料，将原料上沾染的泥沙、尘土、杂质冲洗干净。若原料上沾染了化学试剂，也很容易除去。 浸泡喷洗机结构主要有斜壁水槽、输送带、喷淋头、传动装置等组成。输送带呈倾斜安装，与水平面的夹角为2530，输送带用金属网制造，以利沥水，在金属网上间隔一定距离安装一根横条，以便挡住物料下滑。斜壁水槽的斜角与输送带的斜角相同，在输送带的中部上方装有多排喷淋头，输送带由传动装置带动运动。1.3.4滚筒式清洗机滚筒式清洗机是借助圆形滚筒的转动，使原料在其中不断地翻转，同时用水管喷射水流来冲洗翻动原料，以达到清

14、洗的目的。该机适合清洗柑橘、橙子、马铃薯等根茎类蔬菜。滚筒式清洗机的特点是：结构简单，清洗效率高，工作平稳，不存在力不平衡现象, 对原料的适应性强。 另外由于沿滚筒内壁焊有几根管子，大大地提高了滚筒的清洗效果。不足之处是整个机械的占地面积大。1.3.5螺旋式清洗机螺旋式清洗机是由喂料口、螺旋推动机、喷头、滚刀、泵、滤网及电动机等组成。其主要工作部件是螺旋推动器。推动器外客的下部为滤网，让污水能漏入水槽。在向上送料过程中，物料与螺旋面、外壳以及物料之间产生摩擦而除去表面污物。机器上中部装有数个喷头，可冲洗污物。该种机器主要用于水果及块根、块茎蔬菜类的情况。针对叶片类蔬菜的特点, 只有刷淋式清洗机

15、和浸泡式清洗机适合于清洗。现在针对这两种方式我们进行对比研究，力争设计出最佳机构。2 方案的设计2.1概述此处省略NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN字。如需要完整说明书和CAD图纸等.请联系扣扣 二五一一三三四零八 另提供全套机械设计地址。3.3叶菜清洗机结构设计参考有关试验数据，并结合生产实际条件和技术经济指标，设计了叶菜清洗机总体结构如图3-2所示。该叶菜清洗机由驱动电机、清洗槽、超声波发生器、超声换能器、风泵、输送网带(带刮板)、气管和排污阀等主要部件组成。驱动电机带动传动链轴的运转，传动链带动输送网带。叶菜在输送网带上刮板的作用下由进菜口运动到出菜口。清洗槽底部是超声换能

16、器和气泡发生装置，蔬菜在随网带的运动过程中受到气泡和超声波的清洗作用。新研制的蔬菜清洗机输送网带速度为0.95ms；风泵的功率为2. 2 kW，出风口数量为8个；超声波的功率为01000W可调。选取了青菜(叶类)进行测试试验。结果表明，该清洗机每小时可以清洗叶类蔬菜320 kg 以上，其洗净率大于95%，破损率小于2%。 图32 叶菜清洗机总体结构1驱动电机 2风泵 3驱动轮 4超声波发生器 5气管 6超声波蓄能器 7刮板 8排污阀 9清洗槽 10底座 11输送带 12支架 13从动轮4 清洗废水的处理为了节约水资源，清洗后的废水要回收处理重复使用。清洗后，废水中的主要成份有机械性杂质（主要是

17、烂菜叶）和泥沙。机械性杂质可通过过滤网过滤掉，而泥沙则是成胶体状混在水里，去除它需要采用专门的设备，经过查阅资料我们选用了水力旋流器。水力旋流器是一种离心沉降设备，它靠泵（或静水头压力）将悬浮液从圆柱壳体上部的入口有切线方向进入旋流器，在筒内产生旋转运动，并由四边向中心移动而形成一股强烈的旋涡运动，由上而下旋流。在锥体内液流中较粗颗粒受离心力作用向筒壁沉降并和残留的液体由锥体锥顶处的底流口卸出。含细颗粒的那部分液体，则通过一个固定在顶部中心并伸至旋流器中的圆管排出，排出的水再经过活性炭过滤芯，利用活性炭的吸附作用可以吸附滤液中的较细颗粒，从而使水净化可以重复使用。 图 4-1废水处理原理图5

18、远红外干燥杀菌远红外干燥杀菌技术是利用远红外线辐射器发出的远红外线，为被干燥物质所吸收，直接转变为热能而达到干燥杀菌的目的。远红外线干燥的特点有：（1）干燥速度快、生产效率高，特别适用于大面积、表层的加热干燥；（2）设备小，生产费用低。与微波干燥、高频干燥等相比，远红外加热装置更便宜、简单；（3）干燥质量好。由于涂层表面和内部的物质分子同时吸收远红外辐射，因此加热均匀，产品外观、机械性能等均有提高；（4）结构简单，便于推广使用。远红外线干燥器的主要组成部分：（1）辐射器 包括涂层、发热体或热源、基体及附件三部分；（2）加热装置；（3）反射集光装置；（4）温度控制等附加装置。工作原理如下图所示：

19、图 5-1 远红外线干燥器示意图小结通过努力和查阅机械方面的相关资料最终设计出了能实现对叶菜自动清洗的叶菜清洗机，设计的同时也对一些机械方面的知识有了进一步的提高和掌握，对成型机械的设计方法、步骤有了较深的认识。熟悉了齿轮、轴等多种常用零件的设计、校核方法；掌握了如何选用标准件，如何查阅和使用手册，如何绘制零件图、装配图；以及设计非标准零部件的要点、方法。这次设计贯穿了所学的专业知识，综合运用了各科专业知识，从中学习到很多平时在课本中未学到的或未深入的内容。相信这次设计对以后的工作学习都会有很大的帮助。在设计前了解刷淋式清洗机、桨叶式清洗机、浸泡式清洗机、滚筒式清洗机、螺旋式清洗机等清洗机的工

20、作过程进行了分析研究，针对叶片类蔬菜的特点, 只有喷淋式清洗机和浸泡式清洗机适合于清洗。最终我选择了喷淋式清洗机的设计，最终确定清洗机的工艺流程为浸泡清洗（预处理）-喷淋清洗-超声波清洗-出菜。在清洗机的设计过程中主要对以下机构和装置进行了设计计算：（1）按工作制计算，传送带传输距离，叶菜清洗完所经过的时间，传送带的传送速度为；电动机功率为；（2） 因为喷淋清洗机中传送带转速很慢，叶片类蔬菜自身的性质和特点、前面的设计要求及输送带速度, 减速器选用双级卧式摆线针轮减速器，型号为:BWY2215-3517-0.34，此减速器输出转速为，；（3） 传动机构的设计计算：由减速器轴上链轮齿数和从动轴链

21、轮齿数得传动比，主动轴链轮转速，从动链轮转速；由设计功率和主动轮链轮转速确定链条节距，即，链速，有效拉力；（4）输送带：输送带是输送装置中的曳引构件和承载构件。本设计中输送带采用不锈钢编织而成，钢丝直径，网格大小为。输送带总长；（5）为保证支撑输送带及输送带上所承载的物料，输送带稳定运行的装置，在该清洗机中采用平行上托辊，其外筒由无缝钢管制成。（6）为使输送带具有足够的张力，并限制输送带在各托辊间的垂度。在该清洗机中输送带张紧装置采用调节螺母调整改向滚筒横向移动来张紧输送带。（7）为张紧轮张紧，从外向内压紧链条，达到张紧目的，另外还可以使链条与链轮的包角增大，使传动效率提高则使用链轮张紧装置。

22、清洗后的废水处理问题，采用了水力旋流器，从而使水净化可以重复使用。清洗过程中采用了远红外线对蔬菜进行干燥杀菌，远红外线为被干燥物质所吸收，直接转变为热能而达到干燥杀菌的目的。在设计过程中所提及到的叶菜清洗设备可以单独使用也可以组合成一品种的专用清洗线，采用多种型式对蔬菜进行多次清洗。参考文献1 徐灏、石松副主编. 新编机械设计师手册【M】.北京：机械工业出版社,19932 徐灏主编. 新编机械设计师手册（下）【M】. 北京：机械工业出版社,19933 刘品.刘丽华主编. 互换性与测量技术基础【M】. 哈尔滨工业大学出版社,20014 肖旭霖主编.食品加工机械与设备【M】.中国轻工业出版社,19

23、945 食品工厂机械与设备【M】. 天津轻工业学院、无锡轻工业学院编,1993 6 蒋迪清、唐伟强主编.食品通用机械与设备【M】.华南理工大学出版社 7 杜朋编译.果蔬汁饮料工艺学【J】.北京：农业出版社 8 包装与食品机械.2001年19卷第4期9 果脯蜜饯生产工艺与配方【J】.北京：中国轻工业出版社10 李基洪、陈奇主编.物理清洗【J】.北京：化学工业出版社12 陈旭俊主编.工业清洗机及清洗技术【M】.北京：化学工业出版社13 邱宣怀主编.机械设计第四版【M】.北京：高等教育出版社14 刘毅君、任述光、夏延斌主编.振动喷淋式蔬菜清洗机的研究【J】.湖南农业大学 15 林仲茂、方启平主编.超

24、声波清洗【J】.中国科学院声学研究所16 胡小松，李积宏. 崔雨林编著. 现代果蔬汁加工工艺【J】. 北京：农业出版社,199517 颜庭筠,赵翮翔.谈谈发展专用清洗机的一些看法 J .组合机床与自动化加工技术.1990年09 期; 12-14 18 无锡轻工业学院编. 食品工厂机械与设备【M】. 北京：轻工业出版社,198619 天津大学化工原理教研主编. 化工原理. 天津科学出版社,198320 宋东岚主编. 流体机械【M】.机械部通用机械研究所,199421 Lynwander,Peter.Gear drive systems design and application.198322

25、Shigley,Joseh Edward.Mechanical engineering design.4th ed.1983致谢本次论文是在郑德聪老师、薛晋霞老师的指导下完成的，通过做毕业论文让我得到了很大的提高，也认识到了自己的不足对所学知识掌握的不够扎实、不够系统。现在巩固了所学知识，熟悉了有关资料，学会了用所学的知识去处理新的问题，培养了实际工作的能力；能做到联系实际情况考虑问题，分析问题和解决问题的能力有了很大提高，不仅培养了我认真仔细的态度，而且培养了我的耐心，同时也为我以后走上工作岗位提供了一次锻炼的机会。我做的论文题目是6SX-320型叶菜清洗机的设计研究，内容和目的来看完全符合

26、本专业的培养方向，并能充分体现综合训练的目标，设计难易程度适当，工作量适中，与生产实践相结合紧密，经济性、实用性强。在做毕业论文的过程中，郑老师对工作一丝不苟的态度和敬业的精神让我非常敬佩，从他的身上我感受到了科学的严肃性和治学态度的严谨性,科学要做到确凿可信，简明严谨。其次，郑老师在专业技术方面的知识和能力，让我感到自身还有很多不足之处，更坚定了我锻炼和提高自己能力的信念。最为重要的是通过做毕业设计，拓宽了我专业方面的知识，着重复习了CAD软件的运用。同时薛晋霞老师也给予了我很多指点和帮助，使我受益匪浅！从毕业论文的选题到最后设计圆满的完成，这期间，曾遇到了不少的困难，得到了老师很多指导以及其他同学的大力帮助，在此向他们表示由衷的谢意和诚挚的祝福，谢谢！