土豆清洗去皮机.docx

1、土豆清洗去皮机马铃薯去皮机设计 摘要：本次设计的项目是马铃薯去皮机的设计。在给定参数的前提下，主要完成了总体方案论证，去皮机筒设计，圆盘的设计，传动方案的论证以及电动机的选型，带传动设计等内容。对轴承，轴承座的选用情况也做了详细的介绍。最后，对电动机的控制以及擦皮机的维修保养等也作了一定程度上的叙述。关键词：马铃薯 去皮机 带传动 控制电路前言 随着我国马铃薯产量的的不断发展和壮大，马铃薯的加工数量也不断的发展起来了，马铃薯的产品也越来越多。不论马铃薯最终做出什么样的成品，它的之前都会有清洗、去皮这两道工序。去皮是一道必需的工艺，因为马铃薯皮会影响后来的成品的口感，所以在加工前，必须将其皮去除

2、。马铃薯去皮是所有马铃薯制品加工工艺过程的重要环节。1.马铃薯去皮机的概述1.1 国内、外研究情况马铃薯去皮是所有马铃薯制品加工工艺过程的重要环节，目前国内外马铃薯去皮的方法主要有：人工去皮、机械去皮、化学去皮、辐射去皮和蒸汽去皮等。目前，国内马铃薯去皮机形式主要有机械去皮，其中机械去皮的应用范围很广，种类最多，既有简易的手工去皮又有特种去皮机。有毛刷清洗去皮机江苏科威机械有限公司生产的毛刷清洗去皮机，由北京市蔬菜食品机械厂生产的QJGL一2000型清洗去皮机，山东省诸城市开泰食品机械厂TPJ系列土豆清洗去皮机，由兴化市金宇机械厂生产的JY-T500型薯类磨皮清洗机，由肇庆市天发机械有限设计制

3、作的TP-500型薯类脱皮机，上海奉贤食品饮料成套设备总厂的砂辊式马铃薯去皮机等等1。1.2现状分析目前，国内马铃薯去皮机主要是机械去皮的，机械去皮的方法的主要优点有以下方面：1）降低了生产成本。2）减少了环境污染。由于不采用碱液，因而避免了废弃物污染3）操作简单，速度快，可一人操作，效率高4）皮屑可利用5）操作简单，被去除的果皮含有淀粉和较多的纤维素，又是很好的动物饲料；缺点：对马铃薯的外形有一定的要求，卵圆形牙眼浅，无伤痕。其它去皮方式，如蒸汽去皮的优点：1) 生产成本降低2）环境污染减轻3)产品得率提高4)产品得率提高，去皮完整、均匀 ,且能较好保持马铃薯的理化性能 ,被去除的果皮含有淀

4、粉和较多的纤维素 ,又是很好的动物饲料。缺点：如果蒸汽温度，和加热时间把握不当，出现了因蒸煮过度使表面熟化层过厚的现象等等2。1.3 今后的发展方向1）降低了生产成本；2）减少了环境污染；3）操作简单，速度快，可一人操作，效率高；4）皮屑可利用，被去除的果皮含有淀粉和较多的纤维素，又是很好的动物饲料；5）可加工任意外形的马铃薯。如凹凸表面，表面有损伤的等。2. 马铃薯去皮机总体设计2.1 马铃薯去皮机的构造及工作原理去皮机是一种小型间歇式去皮机械。擦皮机由工作圆筒4，旋转圆盘5，加料斗1，卸料口7，排污口8，传动装置6及电动机3等部分组成。图1 马铃薯去皮机Figure 1 potato pe

5、eling machine它以电机为原动力，通过减速装置带动机筒底部的砂盘旋转，依靠旋转的工作构件驱动原料进行旋转，使得物料在离心力作用下，在机筒内上、下、左、右翻动并与机器构件产生摩擦，物料表面被砂盘均匀地磨蚀，去皮结束时加人清水 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晾排出。工作圆筒内表面是粗糙的，圆盘表面呈波纹状，波纹角=2030，两者大多采用金刚砂黏结表面，均为擦皮工作表面。圆盘波纹状表面除兼有擦皮功能外，主要用来抛起马铃薯，当马铃薯从加料斗落到旋转圆盘波纹状表面时，因离心力作用被抛至圆筒壁，与圆筒壁粗糙表面摩擦而达到去皮的目的3。为了保证正常的工作效果，擦皮机在工作

6、时，不仅要求马铃薯能够被完全抛起，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，便于各种物料的不同部位的表面被均匀擦皮，并且要保证马铃薯能被抛至筒壁。因此，必须保持足够高的圆盘转速，根据经验数据，摩擦圆盘线速度Vmax=5.67m/s时，对马铃薯的去皮效果最好，马铃薯果肉损失最少；同时擦皮机内马铃薯不得填充过多，一般选用物料料充填系数为0.500.65,依此进行生产能力计算4。2.2 马铃薯擦皮机的相关计算2.2.1本设计的主要内容：原始参数1）称料名称：马铃薯；2）容重0.8吨/米3；3）间歇生产 ；4）处理能力200公斤/小时；5）物料粒径200 (公斤/小时)2.2.3

7、擦皮机的主轴转速的理论计算假设马铃薯为球形颗粒，且以单个马铃薯为研究对象，其质量为m，工作时它必须相对工作盘移动。物料在转盘旋转时受力情况如图1所示。图2 物料受力分析图Figure 2 Force diagram of materials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可分解为V垂直和V水平，CB与转盘平面平行，可以看作是转盘的圆周速度R， 故 式中为角速度1/s；R为转盘半径（m）根据动力学，物料从垂直方向抛起的动能为 此动能应等于物料抛起后的势能mhg。为了正常运转，抛高h一定要超过物料在圆筒内的厚度，才能使最低层的物料抛起与筒壁进行

8、摩擦，所以用代替h，又因为可得 化简得： (2)角一般取3为了正常运转，仅把物料抛起还不行，还要保证物料能抛向侧壁进行摩擦，抛向侧壁的力靠离心力C （N）此离心力应大于波纹对物料的摩擦力T,才能使物料抛向侧壁。 （N） f为摩擦系数使CT，则有 （） （3）取物料层厚度(mm)摩擦系数f为1.11.3，设计中取1.1，波纹角代入（2），（3）得： （） （）擦皮机圆盘的转速应在n1及n1中取最大者，n=268（）4 验算圆盘转速n（m/s） =5.61 Vmax=5.67(m/s)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

9、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(Nm),为传动效率;（4） R为摩擦臂矩，R=0.4D（D为转盘直径） =(0.750.85),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=1.01.2g/cm3，设计中取=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

10、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

11、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。63.1.2 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0=滚*带其中，滚=0.98,带=0.950=滚*带=0.98*0.95=0.931P1=P/0=6.302/0.931=6.77 KW3.1.3 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

12、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、750 r/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7-2-26，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Table 1 Motor Selection Table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 i1Y160M-47.515001440870.855.372Y

13、160M-67.51000970860.783.62普通V带传动比为24，链传动的传动比为26，齿轮的传动比为340，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970 r/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Table 2 Motor performance parameters of the main table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

14、定转矩转速r/min电流A效率%功率因数Y160M-67.597017860.782.06.52.0表3 电动机外形和安装尺寸Table 3 Motor appearance and installation dimension中心高H(mm)外形尺寸L(AC/2+AD) 悬挂安装尺寸AB轴伸尺寸E装键部位尺寸FDG160605(330/2+265)254210112124237图3电动机结构简图Figure 3 Schematic diagram of motor3.2 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

15、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24，链传动的传动比为26，圆柱齿轮的传动比为38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35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

16、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

17、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Figure 4 installation

18、program map（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。3.3 V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

19、）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Diagram5 take to spread to move diagram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

20、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。3.3.1 V带的设计计算1）确定计算功率 Pd=KAP查表6-1-116，按每天工作10小时，载荷变动小，取KA=1.1 Pd=1.17.5=8.25 kw2)选带型根据Pd=8.25kw和n=970r/min,查图6-1-36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6-1-236，选 D1=140 mm Dmin= 125 mm验算带速： （m/

21、s）V在525 m/s范围内，所以D1直径合适。计算从动轮的直径：D2=iD1=3.62140=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=500 mm 传动比 i= (r/min) 带速 (m/s) 6）确定带的根数：Z 单根V带的基本额定功率P1 由D1=140 mm和n1=970 r/min,普通V带，查6表6-1-37，得 P1=2.13 kw , kw 查表6-1-336，1=145时，Ka=0.91 查表6-1-196,Ld=2240 mm,B带，取KL=1.00 (根)7）确定单根V带的预紧力F0 查表6-1-346,B型带，m=0.17 =

22、235.82 N8) 计算作用在轴上的力FQ(或压轴力)NN9) 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 6 V带的定期张紧装置Figure 6 V belt tensioning device on a regular basisV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

23、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。3.4 V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

24、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=140 mm，B型槽，做成实心轮；大带轮的基准直径D1=500 mm300 mm, 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 ，【T】 与轴材料有关的系数，在此处轴的材

25、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From5 material and A0 of shaft轴的材料Q235-AQ275、35（1Cr18Ni9Ti）4540Cr、35SiMn38SiMo、3Cr13【T】/MPa1525203525453555A014912613511212610311297对于d100mm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

26、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The diagram 9 the small structure of belt wheel图8 大带轮结构图The diagram 10 the big structure of belt wheel3.4.2 V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 HT

27、200；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v5m/s时要进行静平衡试验，当v25m/s时则应进行动平衡试验。3.4.3 V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

28、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Table4 key sizes68810101212171722223030383844bh223344556687108128轴的直径44505058586565757585859595110110130bh14