小型芋头去皮机的设计.docx

1、小型芋头去皮机的设计小型芋头去皮机的设计学 生：谢峰指导老师：汤兴初(湖南农业大学东方科技学院，长沙 410128) 摘 要：通过对小型芋头去皮机的正确分析，设计了去皮装置。其目的是解决芋头体积小，不易清洗去皮，靠人工清洗去皮费力的技术问题主要是对茎类物质清洗去皮。对芋头去皮机的组成：波盘、带轮、齿轮、轴等的选用及设计，校核带轮、轴承及轴的寿命和使用强度，分析重要零部件的受力及载荷分布情况。用AutoCAD画出了芋头去皮机装置的零件图和装配图。 关键词：去皮机；机械传动；茎类植物The Design of Small Taro Peeled Machine Author: Xie Feng T

2、utor: Tang Xingchu(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)Abstract: The correct analysis of small taro peeled machine, designed the the peeled devices. Its purpose is to solve the taro, small size, easy to clean, peeled, labor-intensive technical proble

3、ms by artificial washing peeled cleaning peeled stem substances. Selection and design of machine components: odds, pulley, gear, shaft, etc. of taro, peeled, check pulleys, bearings and shaft life and the intensity of use, analysis of the important parts of the force and load distribution. Taro peel

4、ers device parts and assembly drawings using AutoCAD to draw.Key words：Small taro peelers;Mechanical transmission;Stem of plant 1 前言在60年代，荷兰最大的马铃薯加工企业多数是法式薯条生产商。随着生产线能力的迅速扩大，废水问题成了荷兰社会的焦点。荷兰政府不得不提高水污染税，事实上，荷兰是世界上第一批采取此措施的国家之一。结果，荷兰马铃薯加工设备制造商们不得不找到降低水污染的解决途径。所以，荷兰和美国有世界先进的去皮系统生产商。 在马铃薯加工过程中，考虑到降低成本和产

5、品质量，蒸汽去皮已经成为最重要的一环。这也是高达人30年来致力于去皮技术的原因。把目标设在降低生产成本，高达公司在不断的发展改进中取得了成功。在过去的十年中，公司的一些机器已经履行降低去皮损失的使命。除了已有的8个世界专利和一些专利申请，高达最新研制的分离-定子去皮机/刷加带式清皮机（Sepa-Stator/ brush-n-belt）去皮生产线已经投放市场多年。事实上，在欧洲，美国，加拿大，澳大利亚，日本，中国等国家的大型马铃薯和蔬菜加工商都在使用高达的机器，而这些机器已经达到45吨/小时的生产能力。随着科学技术的不断进步，开泰公司通过吸收国内外对根薯类加工机械的特点设计制造出了土豆去皮机，

6、该设备采用毛刷原理广泛适用于胡萝卜、山芋、马铃薯、红薯等根薯类蔬菜的清洗、除皮。接着该公司又相继开发出了高压清洗去皮机，气泡清洗去皮机，水流清洗去皮机，滚筒清洗去皮机，毛刷清洗去皮机等，这些设备的清洗去皮技术功能完善，操作简单，而且破损率低1。2 整体方案确定2.1 确定传动方案机器通常由原动机、传动装置和工作机三部分组成。传动装置位于原动机和工作机之间，用来传递运动和动力，并可用以改变转速、转矩的大小或运动形式，以适应工作机功能要求。传动装置的设计对整台机器的性能、尺寸、重量和成本都有很大的影响，因此应当合理地拟定传动方案。传动方案一般用运动简图表示。拟定传动方案就是根据工作机的功能要求和工

7、作条件，选择合适的传动机构类型，确定各类传动机构的布置顺序以及各组成部分的联接方式，绘出传动装置的运动简图。该机的工作机主要是靠波盘的转动对芋头进行去皮，所以在这里我主要的构思是利用齿轮传动来带动波盘的转动。考虑因素如下：1）带传动承载能力较低，传递相同转矩时，结构尺寸较大，但传动平稳，能缓冲吸振，因此应布置在高速级。2）开式齿轮传动的工作环境一般较差，润滑条件不好，容易损，寿命短，应布置在低速级。根据工作机的功能要求个工作条件，初步给出以下传动装置的运动简图。图1 运动简图Fig 1 Movement diagram2.2 机构类型选择选择传动机构类型时应综合考虑各有关要求和工作条件，例如工

8、作机的功能；对尺寸、重量的限制；环境条件；制造能力；工作寿命与经济要求等。选择类型的基本原则：1)传递大功率时，应充分考虑提高传动装置的效率，以减少能耗、降低运行费用。这时应选用传动效率高的传动机构，如齿轮传动。而对小功率传动，在满足功能条件下，可选用结构简单、制造方便的传动形式，以降低初始费用（制造费用）2 。2)载荷多变和可能发生过载时，应考虑缓冲吸振及过载保护问题。如带传动，采用弹性联轴器或其他过载保护装置。3)传动比要求严格、尺寸要求紧凑的场合，可选用齿轮传动或蜗轮传动。但应注意，蜗杆传动效率低，故常用于中小功率、间歇工作的场合。4)在多粉尘、潮湿、易燃、易爆的场合，宜选用链传动、闭式

9、齿轮传动或蜗杆传动，而不采用带传动或摩擦传动。综上所述可采取图1所示方案。3 小型芋头去皮机设计3.1 原动机的选择与被驱动的工作机械连接简单，且大多为室内作业，功率较小，维修方便，种类和型号较多等，即确定原动机为电动机3。3.2 电动机的选择一般选用同步转速为1000r/min或1500r/min的电动机，所需转速为nw=400r/min750r/min，因此传动装置总传动比约为2或34。 3.2.1 电动机类型和结构型式 因为芋头去皮周围环境潮湿，选用一般用途的Y（IP44）系列三相异步电动机，卧式封闭结构。3.2.2 电动机的额定功率Pe Pe=1.5kw3.2.3 电动机的转速为了便于

10、选择电动机转速，先推算电动机转速的可选范围。由机械设计、机械设计基础课程设计表21查得V带传动常用传动比范围i1=24,直齿轮传动比范围i2=23，则电动机转速可选范围为： N=nwi1i2=1800 r/min5400r/min （1）可见只有同步转速为3000r/min可符合上面的要求表1 电机技术参数Table 1 Motor Technical Parameters方案电机型号额定功率（kw）电动机转速同步 满载电动机质量（kg）装置传动比总比 V带 单级圆锥齿轮减速器1Y90S-21.53000 2840226.31 3 2.102Y90L-41.51500 1400273.11 2

11、.7 1.153Y100L-61.51000 940332.09 2 1.05因此选定电动机的型号为Y90S2卧式电动机5。3.2.4 电动机的技术数据和外形、安装尺寸由机械设计基础课程设计表121、12-3查出Y90S2型电动机的主要技术数据和外形、安装尺寸，并列表备用33 计算传动装置总传动比和分配各级传动比3.3.1 传动装置总传动比i总=6.31 （2）式中，为电动机满载转速，r/min; 为执行机构转速，r/min。3.3.2 配各级传动比取V带传动比i1=3，则单级圆柱齿轮减速器的传动比为 i2=2.10 （3）所得i2值符合单级直齿轮减速器传动比的常用范围。3.4 计算传动装置的

12、运动和动力参数3.4.1 各轴转速电动机轴为0轴，减速器高速轴为轴，低速轴为轴，各轴转速为=2840r/min （4）=947r/min （5）= =450r/min （6）式中，为高速轴的转速，r/min；为低速轴的转速，r/min。3.4.2 各轴功率按电动机额定功率Ped计算各轴输入功率，即 P0=Pe=1.5kW （7） P=P01=1.50.96=1.44kW P= P23=1.440.990.95=1.35Kw式中：V带传动1=0.96；滚动轴承2=0.99；直齿圆柱齿轮传动3= 0.953.4.3 各轴转矩 T0=5.04KN.m （8） T=14.52KN.m （9） T=28

13、.59KN.m （10）3.5 V带传动的设计计算3.5.1 确定计算功率Pca由机械设计表8-6查得工作情况系数KA=1.3,故 Pca=KAP=1.31.5kW =1.95kW （11）式中：Pca为计算功率，KW；KA为工作情况系数；P为所需传递的额定功率，KW。3.5.2 选取V带带型根据计算功率和小带轮转速由机械设计图8-8确定选用Z型6。3.5.3 确定带轮的基准直径dd1并验算带速v由机械设计表86和表88取主动轮基准直径dd1=71mm50mm,按式（813）验算带的速度v=10.552m/s25m/s （12）带的速度合适根据机械设计dd2=idd1式，从动轮基准直径dd2

14、dd2=i1dd1=371=213mm （13）根据机械设计表88加以适当圆整，取dd2=224mm。3.5.4 确定V带的基准长度Ld和中心距a根据0.7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2),初步确定中心距a0=400mm根据机械设计式（822）计算带所需的基准长度 Ld0=2a0+ （14）=2400+mm=1278mm由机械设计表8-2选带的基准长度Ld=1250mm按机械设计式（823）计算实际中心距a aa0+=(400+)mm=386mm （15）3.5.5 验算小带轮上的包角1 由机械设计式（86）、（87）得1180- （16） =180- =157.390主动轮上的包角

15、合适3.5.6 计算V带的根数zqazx由机械设计式（826）知z=Pca(P0+P0)KKL （17） 由n0=2840r/min、dd1=71mm、=3，查机械设计表84a和表84b得P0=0.5kWP0=0.04kW查机械设计表85得K=0.93，查表82得KL=1.11，则z=1.95/(0.5+0.04)0.931.11=3.48取z=4根3.5.7 计算预紧力F0由机械设计式（86）知F0=500Pca(2.5/K-1)/vz+qv2 （18） 查机械设计表84得q=0.06kg/m，故F0=5001.95(2.5/0.95-1)/10.5524+0.0610.5522N =44.37N3.5.8 计算作用在轴上的压轴力Fp由式（828）得Fp=2zF0si