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1 目 錄 摘要 .2 1 引言 .2 1.1 中國果蔬加工產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢.2 1.2 果蔬原料加工預(yù)處理工藝流程簡介.4 1.2.1 原料的分級 .4 1.2.2 原料的清洗 .4 1.2.3 果蔬的去皮 .4 1.2.4 果蔬的護(hù)色 .5 1.3 國內(nèi)外去皮設(shè)備簡介 .5 2 桃子去皮機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .6 2.1 基本結(jié)構(gòu) .7 2.1.1 工作圓筒 .7 2.1.2 工作轉(zhuǎn)盤 .7 2.1.3 傳動(dòng)系統(tǒng) .7 2.1.4 其他 .9 2.2 工作原理 .9 3 桃子去皮機(jī)的參數(shù)確定.9 3.1 物料在工作圓筒內(nèi)的受力分析.9 3.2 工作轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速的確定 .10 3.3 去皮機(jī)功率的確定 .11 3.4 選擇電動(dòng)機(jī).12 3.5 整機(jī)主要參數(shù)指標(biāo) .14 4 主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 .14 4.1V 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 .15 4.2 傳動(dòng)主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 .18 4.3 軸上零件的周向定位 .19 4.4 確定軸上圓角和倒角尺寸 .19 4.5 滾動(dòng)軸承的初步選擇 .19 4.6 軸承盒蓋的設(shè)計(jì) .20 5 主要零件的校核.20 5.1 滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算 .20 5.2 軸的計(jì)算和校核 .21 5.2.1 作出軸的計(jì)算簡圖 .21 5.2.2 軸的強(qiáng)度校核計(jì)算 .21 5.2.3 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 .22 5.3 鍵的選擇及其校核 .23 5.3.2 大帶輪軸鍵的選擇 .24 5.4 電控原理圖 .24 6 總結(jié).26 致謝 .27 2 桃子去皮機(jī)的設(shè)計(jì) 06 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化：段開元 指導(dǎo)老師： 李慧 摘要 :主要介紹了以摩擦原理為基礎(chǔ)的、適合食品加工工廠等場所使用的桃子去皮機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)、 工作原理和設(shè)備組成。桃子去皮機(jī)主要有動(dòng)力部分、傳動(dòng)部分、料倉和機(jī)架部分組成。通過對原始 數(shù)據(jù)的分析、方案的論證比較和有關(guān)數(shù)據(jù)的分析計(jì)算，完成了桃子去皮機(jī)的總體設(shè)計(jì)計(jì)算。 關(guān)鍵詞：桃子去皮機(jī)；摩擦；去皮；傳動(dòng) 1 引言 1.1 中國果蔬加工產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢 近年來，我國的果蔬加工業(yè)取得了巨大的成就，果蔬速凍食品機(jī)械在我國農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易 中占據(jù)了重要地位。目前，我國的果蔬加工業(yè)已具備了一定的技術(shù)水平和較大的生產(chǎn)規(guī)模， 外向型果蔬加工產(chǎn)業(yè)布局已基本形成。 我國的脫水果蔬加工主要分布在東南沿海省份及寧夏、甘肅等西北地區(qū)，而果蔬罐頭、 速凍果蔬加工主要分布在東南沿海地區(qū)。在濃縮汁、濃縮漿和果漿加工方面，我國的濃縮 蘋果汁、番茄醬、濃縮菠蘿汁和桃漿的加工占有非常明顯的優(yōu)勢，形成非常明顯的濃縮果 蔬加工帶，建立了以環(huán)渤海地區(qū)（山東、遼寧、河北）和西北黃土高原（陜西、山西、河 南）兩大濃縮蘋果汁加工基地；以西北地區(qū)（、寧夏和內(nèi)蒙）為主的番茄醬加工基地 和以華北地區(qū)為主的桃漿加工基地；以熱帶地區(qū)（海南、云南等）為主的熱帶水果（菠蘿、 芒果和香蕉）濃縮汁與濃縮漿加工基地。而直飲型果蔬及其飲料加工則形成了以北京、上 海、浙江、天津和廣州等省市為主的加工基地。 果蔬汁加工領(lǐng)域：高效榨汁技術(shù)、高溫短時(shí)殺菌技術(shù)、無菌包裝技術(shù)、酶液化與澄清 技術(shù)、膜技術(shù)等在生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。果蔬加工裝備，如蘋果濃縮汁和番茄醬的加工 設(shè)備基本是從國外引進(jìn)的最先進(jìn)的設(shè)備。在直飲型果蔬汁的加工方面，中國的大企業(yè)集成 了國際上最先進(jìn)的技術(shù)裝備，如從瑞士、德國、意大利等著名的專業(yè)設(shè)備生產(chǎn)商，引進(jìn)利 樂、康美包、PET 瓶無菌灌裝等生產(chǎn)線，具備了國際先進(jìn)水平。 果蔬罐頭領(lǐng)域：低溫連續(xù)殺菌技術(shù)和連續(xù)化去囊衣技術(shù)在酸性罐頭（如橘子罐頭）中 得到了廣泛應(yīng)用；引進(jìn)了電腦控制的新型殺菌技術(shù)，如板栗小包裝罐頭產(chǎn)品；包裝方面 EVOH 材料已經(jīng)應(yīng)用于罐頭生產(chǎn)；純?nèi)樗峋慕臃N使泡菜的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝發(fā)生了變革，推動(dòng) 了泡菜工業(yè)的發(fā)展。 脫水果蔬領(lǐng)域：盡管常壓熱風(fēng)干燥是蔬菜脫水最常用的方法，但我國能打入國際市場 的高檔脫水蔬菜大都采用真空凍干技術(shù)生產(chǎn)。另外，微波干燥和遠(yuǎn)紅外干燥技術(shù)也在少數(shù) 企業(yè)中得到應(yīng)用。我國研制的真空凍干技術(shù)設(shè)備取得了可喜的進(jìn)步，一些國內(nèi)知名凍干設(shè) 備生產(chǎn)廠家的技術(shù)水平已達(dá)到國際 20 世紀(jì) 90 年代同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平。 3 速凍果蔬領(lǐng)域：近些年，我國的果蔬速凍工藝技術(shù)有了許多重大發(fā)展。首先是速凍果 蔬的形式由整體的大包裝轉(zhuǎn)向經(jīng)過加工鮮切處理后的小包裝；其次是凍結(jié)方式開始廣泛應(yīng) 用以空氣為介質(zhì)的吹風(fēng)式凍結(jié)裝置、管架凍結(jié)裝置、可連續(xù)生產(chǎn)的凍結(jié)裝置、流態(tài)化凍結(jié) 裝置等，使凍結(jié)的溫度更加均勻，生產(chǎn)效益更高；第三是作為冷源的制冷裝置也有新的突 破，如利用液態(tài)氮、液態(tài)二氧化碳等直接噴灑凍結(jié)，使凍結(jié)的溫度顯著降低，凍結(jié)速度大 幅度提高，速凍蔬菜的質(zhì)量全面提升。在速凍設(shè)備方面，我國已開發(fā)出螺旋式速凍機(jī)、流 態(tài)化速凍機(jī)等設(shè)備，滿足了國內(nèi)速凍行業(yè)的部分需求。 盡管我國的果蔬加工產(chǎn)業(yè)無論是加工能力、技術(shù)水平、裝備硬件以及國內(nèi)外市場都取 得了較大的進(jìn)步和快速的發(fā)展，但是與國外發(fā)達(dá)國家相比仍然存在一定的差距。 我國在果蔬加工原料的選育方面取得了一定的進(jìn)步，但是適合加工的果蔬品種仍然很 少，制約了果蔬加工業(yè)的良性發(fā)展。例如，濃縮蘋果汁加工長期以來以鮮食品種為原料進(jìn) 行加工，制約了產(chǎn)品質(zhì)量的進(jìn)一步提高，產(chǎn)品的出口價(jià)格低，經(jīng)濟(jì)效益不高。又如，在脫 水果蔬及速凍果蔬方面，加工企業(yè)多數(shù)沒有自己的優(yōu)質(zhì)蔬菜加工原料基地，如國際貿(mào)易中 占主導(dǎo)地位的脫水馬鈴薯、洋蔥、胡蘿卜及速凍豌豆、馬鈴薯等大品種，我國加工量較少。 盡管高新技術(shù)在我國果蔬加工業(yè)得到了逐步應(yīng)用，加工裝備水平也得到了明顯提高， 但由于缺乏具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心關(guān)鍵技術(shù)與關(guān)鍵制造技術(shù)，造成了我國果蔬加工業(yè)總 體加工技術(shù)與加工裝備制造技術(shù)水平偏低。 果蔬汁加工領(lǐng)域：無菌大罐技術(shù)、PET 瓶和紙盒無菌灌裝技術(shù)、反滲透濃縮技術(shù)等沒 有突破；關(guān)鍵加工設(shè)備的國產(chǎn)化能力差、水平低，特別是在榨汁機(jī)、膜過濾設(shè)備、蒸發(fā)器、 PET 瓶和紙盒無菌灌裝系統(tǒng)等關(guān)鍵設(shè)備的國產(chǎn)化方面難度大，國內(nèi)難以生產(chǎn)能夠在設(shè)備性 能方面相似的加工設(shè)備。 罐頭加工領(lǐng)域：加工過程中的機(jī)械化、連續(xù)化程度低，對先進(jìn)技術(shù)的掌握、使用、引 進(jìn)、消化能力差。在泡菜產(chǎn)品方面，沿用老的泡漬鹽水的傳統(tǒng)工藝，發(fā)酵質(zhì)量不穩(wěn)定，發(fā) 酵周期相對較長，生產(chǎn)力低下，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模及標(biāo)準(zhǔn)化工業(yè)生產(chǎn)。 脫水果蔬加工領(lǐng)域：目前我國生產(chǎn)脫水蔬菜大多仍采用熱風(fēng)干燥技術(shù)，設(shè)備則為各種 隧道式干燥機(jī)，而國際上發(fā)達(dá)國家基本上不再采用隧道式干燥機(jī)，而常用效率較高、溫度 控制較好的托盤式干燥機(jī)、多級輸送帶式干燥機(jī)和滾筒干燥機(jī)。在噴霧干燥設(shè)備方面，我 國研發(fā)的干燥塔的體積蒸發(fā)強(qiáng)度和國外同類產(chǎn)品的體積蒸發(fā)強(qiáng)度相比差距很大。 果蔬速凍加工領(lǐng)域：我國果蔬速凍工業(yè)，在加工機(jī)理和工藝方面的研究不足。尤其值 得注意的是，國外在深溫速凍對物料的影響方面，已有較深入的研究，對一些典型物料 “玻璃態(tài)”溫度的研究通過建立數(shù)據(jù)庫，已轉(zhuǎn)入實(shí)用階段。解凍技術(shù)對速凍蔬菜食用質(zhì)量 有重要影響，在發(fā)達(dá)國家，隨著一些新技術(shù)逐漸應(yīng)用于冷凍食品的解凍，對微波解凍、歐 姆解凍、遠(yuǎn)紅外解凍等機(jī)理研究和技術(shù)開發(fā)較為熱門。在速凍設(shè)備方面，目前國產(chǎn)速凍設(shè) 備仍以傳統(tǒng)的壓縮制冷機(jī)為冷源，其制冷效率有很大限制，要達(dá)到深冷就比較困難。國外 發(fā)達(dá)國家為了提高制冷效率和速凍品質(zhì)，大量采用新的制冷方式和新的制冷裝置。以液態(tài) 4 氮、液態(tài)二氧化碳等直接噴灑的制冷裝置自 20 世紀(jì) 80 年代以后就逐漸運(yùn)用到速凍機(jī)中， 這些制冷裝置可以使溫度下降到比氨壓縮機(jī)低得多的深冷程度。 果蔬物流加工領(lǐng)域：我國在鮮切果蔬技術(shù)研究方面的工作才剛剛起步，如在鮮切后蔬 菜的生理與營養(yǎng)變化及防褐保鮮技術(shù)方面開展了一些初步研究，但尚未形成成熟技術(shù)。在 無損檢測技術(shù)方面，我國尚處于初始研究階段，與世界先進(jìn)水平存在巨大差距。在整個(gè)冷 鏈建設(shè)方面，預(yù)冷技術(shù)的落后已經(jīng)成為制約性問題?，F(xiàn)代果蔬流通技術(shù)與體系尚處于空白 階段。目前，我國進(jìn)入流通環(huán)節(jié)的蔬菜商品未實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，基本上是不分等非常高，與 發(fā)達(dá)國家相比平均高 20 個(gè)百分點(diǎn)。 中國已發(fā)展成為世界果蔬和加工品的最大出口國，但很多是以半成品的形式出口，到 國外后仍要進(jìn)行深加工或灌裝，產(chǎn)品附加值較低。高附加值產(chǎn)品少，特別是對原料的綜合 利用程度低，皮渣中果膠、果蔬天然香精、膳食纖維、色素、籽油等精深加工產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè) 化核心技術(shù)沒有突破。 更重要的是，我國果蔬加工企業(yè)的研發(fā)與創(chuàng)新能力十分薄弱，核心競爭力實(shí)質(zhì)只是所 謂的“低價(jià)格優(yōu)勢” 。在國外，絕大部分企業(yè)都設(shè)有企業(yè)的研發(fā)部門或研發(fā)中心，進(jìn)行新產(chǎn) 品的開發(fā)，一般企業(yè)的研發(fā)費(fèi)用占銷售收入 23以上。但是，國內(nèi)的大部分加工企業(yè) 不重視產(chǎn)品的研發(fā)和科技投入，不注重企業(yè)人才培養(yǎng)與引進(jìn)，造成企業(yè)研發(fā)人才和研發(fā)設(shè) 施缺乏，從而導(dǎo)致企業(yè)研發(fā)與創(chuàng)新能力差、技術(shù)水平落后、產(chǎn)品難以滿足市場需求。 1.2 果蔬原料加工預(yù)處理工藝流程簡介 1.2.1 原料的分級 果蔬的分級可按照不同的加工品的要求，采用不同的分級方式分級，包括大小分級、 成熟度分級和色澤分級等幾種。在我國成熟度分級常用目視估測的方法進(jìn)行，而大小分級 是分級的主要內(nèi)容，幾乎所有的加工果蔬均需大小分級，分級的方法有手工分級和機(jī)械分 級。 1.2.2 原料的清洗 果蔬原料清洗的目的在于洗去果蔬表面附著的塵土、泥沙和大量的微生物以及部分的 化學(xué)農(nóng)藥，保證產(chǎn)品的清潔衛(wèi)生，從而保證產(chǎn)品品質(zhì)。對于農(nóng)藥殘留的果蔬，洗滌時(shí)常在 水中加化學(xué)洗滌劑，常用的有鹽堿地酸、醋酸，有時(shí)也用氫氧化鈉等強(qiáng)堿及漂白粉、高錳 酸鉀等強(qiáng)氧化劑。果蔬清洗的方法須根據(jù)果蔬形狀、質(zhì)地、表面狀態(tài)、污染程度、夾帶泥 土量以及加工方法而定。主要有手工清洗和機(jī)械清洗。后者需配置滾筒式、噴淋式、壓氣 式、漿葉式等設(shè)備。 1.2.3 果蔬的去皮 凡是果蔬原料果皮粗糙、堅(jiān)硬，具有不良風(fēng)味的均應(yīng)去皮，以利于提高品質(zhì)，只有在 加工某些果脯、蜜餞、果汁和果酒時(shí)，因要打漿和壓榨，才不用去皮，果蔬去皮方法如下： （1）手工去皮:用特別的刀、刨等工具人工削皮，去皮干凈、損失少，但勞動(dòng)效率低。 5 （2）機(jī)械去皮:主要用于比較常規(guī)的果蔬原料。 （3）堿液去皮:利用堿液的強(qiáng)腐蝕性來使蔬菜表面中膠層溶解，從而使果皮分離。堿 液去皮常使用氫氧化鈉，腐蝕性強(qiáng)且廉價(jià)。堿液去皮時(shí)堿液的濃度、處理時(shí)間和堿液溫度， 應(yīng)視不同果蔬原料種類、成熟度、大小而定。堿液濃度提高、處理時(shí)間長和溫度高都會增 加皮層的松離及腐蝕程度。經(jīng)堿液處理后的果蔬必須立即在冷水中浸泡、清洗、反復(fù)換水 直至表面無膩感，口感無堿味為止。 （4）熱力去皮:果蔬用短時(shí)間高溫處理后，使表皮迅速升溫，果皮膨脹破裂，與內(nèi)部 果肉組織分離，然后迅速冷卻去皮，適合于成熟度高的桃、李、杏等。熱去皮的熱源主要 有蒸汽和熱水。此法原料損失少，色澤好，風(fēng)味好。 （5）酶法去皮:在果膠酶的作用下，達(dá)到去皮目的。需要控制酶的最佳作用條件如溫 度、時(shí)間、PH 值等。 （6）冷凍去皮:將果蔬在冷凍裝置中冷至達(dá)到輕度表面冷凍，然后解凍，使皮松弛后 去皮，此法質(zhì)量好但費(fèi)用高。 （7）真空去皮:將成熟的果蔬先行加熱，使其升溫后果皮和果肉分離，接著進(jìn)入有一 定真空度的真空室內(nèi)，適當(dāng)處理，使果皮下的液體迅速“沸騰” ，皮與肉分離，然后破除真 空，沖洗或攪動(dòng)去皮。 1.2.4 果蔬的護(hù)色 果品在加工過程中，將原料去皮、切分、破碎和空氣接觸及高溫處理，都可能促進(jìn)化 學(xué)變化，生成有色粉質(zhì)。其中包括酶褐變和非酶褐變。都要經(jīng)過相應(yīng)的方式來對果品進(jìn)行 護(hù)色保護(hù)。 1.3 國內(nèi)外去皮設(shè)備簡介 國內(nèi)外桃子去皮方法大致有三種，即機(jī)械去皮、蒸汽去皮和化學(xué)去皮，三種去皮方法 的工作原理為： 機(jī)械去皮:在圓筒形容器中，依靠帶有磨料的圓盤、滾輪或依靠特制的橡膠輥在中速或 高速旋轉(zhuǎn)中摩擦塊莖的表面而達(dá)到去皮目的。 蒸汽去皮:在高壓容器內(nèi)，通入高壓蒸汽使塊莖表面受熱，然后打開容器蓋，突然釋放 壓力，塊莖的表皮和果肉即自行分離。 化學(xué)去皮:在耐堿容器內(nèi)，加入強(qiáng)堿溶液并加溫，后加入塊莖，經(jīng)一段時(shí)間后塊莖的表 皮被堿溶液腐蝕，經(jīng)高壓水反復(fù)沖洗干凈后，在將塊莖放入機(jī)械去皮機(jī)中剝?nèi)ケ砥ぁ?1.3.1 摩擦去皮 目前，國內(nèi)主要使用機(jī)械摩擦去皮機(jī)。 如圖 1 所示，該機(jī)由機(jī)蓋、機(jī)筒、機(jī)座、電機(jī)、砂盤等部分組成。以電機(jī)為動(dòng)力，通 過減速齒輪帶動(dòng)機(jī)筒底部的砂盤旋轉(zhuǎn)。塊莖加入機(jī)筒內(nèi)，因其離心力和相互碰撞作用，在 機(jī)筒內(nèi)上、下、左、右翻動(dòng)，表面被砂盤均勻的摩蝕，去皮結(jié)束時(shí)加入清水，再打開側(cè)門， 塊莖從側(cè)門自動(dòng)排出，皮屑隨水流從砂盤的周圍間隙排出，該機(jī)為間歇生產(chǎn)。 1.3.2 蒸煮裝置 6 國內(nèi)食品加工業(yè)使用的連續(xù)式鏈帶蒸煮機(jī)和高壓蒸煮鍋，機(jī)體龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià) 昂貴，小型果蔬原料食品加工廠引進(jìn)使用有一定困難。在實(shí)際生產(chǎn)中，對馬鈴薯片的蒸煮 要求并不高，使用自制的蒸煮裝置完全可以滿足要求。 圖為一般食堂、飯店常用的蒸煮裝置結(jié)構(gòu)示意圖。 在一個(gè)大型蒸煮容器內(nèi)鋪設(shè)軌道，道軌通到容器大門外切片機(jī)附近。道軌上置放平板 小車，小車上裝有方形籠屜若干層。塊莖切片后，依次放入籠屜。待所有的籠屜子都裝滿 薯片后，將小車連同籠屜推入容器中，密封大門，再通入蒸汽蒸煮。待薯片蒸熟后，打開 大門，拉出小車和籠屜，取出薯片。 蒸煮容器為長方形，下部設(shè)有進(jìn)氣管道和閥們，上部有排氣管。容器框架由角鋼制作， 外壁由鋼板制造，并用隔熱材料涂抹保溫。 1.3.3 化學(xué)去皮裝置 在由防堿材料制成的容器中注入氫氧化鈉溶液，溶液濃度為 15%25%。加熱溶液，溫 度達(dá)到 8795 C，加入塊莖攪拌使溫度保持在 70 C 左右；經(jīng)過 26 分鐘，塊莖的表皮開 始變松變軟；撈出塊莖，用高壓水反復(fù)沖洗，知道表面無殘留物為止。撈出的塊莖也可放 入機(jī)械式去皮機(jī)中剝?nèi)ケ砥ぁ?本法的優(yōu)點(diǎn)是對不同大小、不同形狀的塊莖適合性好，去皮快，不需要結(jié)構(gòu)復(fù)雜的專 門設(shè)備。缺點(diǎn)是沖洗塊莖需要大量清水，皮屑不能利用，排出的廢液污染環(huán)境。 由于去皮方法不同，國內(nèi)外馬鈴薯、胡蘿卜去皮機(jī)械的結(jié)構(gòu)形式也各不相同，去皮差 異較大，去皮率大致為 7%-25%，其中機(jī)械去皮率為最大，蒸汽去皮率為最小。 國內(nèi)外幾種去皮設(shè)備的去皮性能比較表 機(jī)型 L 離心式切屑去皮機(jī) 機(jī)械去皮機(jī) 蒸汽式去皮機(jī) 化學(xué)法去皮機(jī) 結(jié)構(gòu) 簡單 復(fù)雜 復(fù)雜 簡單 對塊莖原料 的要求 卵 卵圓形，芽眼 淺，無傷痕 卵 卵圓形，芽眼淺， 無傷痕 無要求 無要求 產(chǎn)品質(zhì)量 表面光滑，無污染， 無蒸煮層 表面光滑，無污 染，淀粉損失大 表 表面光滑，有蒸 煮層，無污染 表 表面光滑，無蒸煮層， 有污染 皮屑 可利用 部分利用 部分利用 不能利用 有無加熱設(shè) 備 無 無 需要（150-200 度） 需要（ 85-95 度） 通過上表的比較分析以及聯(lián)系本次設(shè)計(jì)的任務(wù)要求，同時(shí)結(jié)合我國在去皮機(jī)上的實(shí)際 水平考慮經(jīng)濟(jì)性，達(dá)到能以最少的投資獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益，決定以機(jī)械去皮機(jī)為設(shè)計(jì)研 究方案。在果蔬原料的加工預(yù)處理工藝中主要進(jìn)行去皮的處理加工。 7 2 桃子去皮機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1 基本結(jié)構(gòu) 該機(jī)采用立式機(jī)型，主要包括工作圓筒，工作轉(zhuǎn)盤，機(jī)架和傳動(dòng)部分，見裝配圖 2.1.1 工作圓筒 工作圓筒部分包括圓柱形工作筒和倒梯形集皮槽。它由不銹鋼薄鋼板卷焊而成（采用 不銹鋼是因?yàn)樗哂辛己玫哪透g性能承受一定的沖擊載荷，具有較高的硬度和耐摩性， 特別是對于此類食品加工設(shè)備，食品安全衛(wèi)生狀況最佳） 。筒內(nèi)壁為粗糙表面，以棕剛玉摻 環(huán)氧樹脂澆注、烘干而成。圓筒的側(cè)壁開有帶活門的出料口，物料塊莖在離心力的作用下 甩出來，碰在出料門的內(nèi)壁上并改變方向，以便于物料的收集。出料口和排渣口的方位可 根據(jù)接收容器的放置位置和方便操作來確定。 2.1.2 工作轉(zhuǎn)盤 工作轉(zhuǎn)盤是物料去皮過程中產(chǎn)生機(jī)械作用的主要部件。根據(jù)胡蘿卜、馬鈴薯的生物學(xué) 特性及物理特性，吸收手工去皮的基本原理，確定轉(zhuǎn)盤的基本形狀為圓盤形，轉(zhuǎn)盤表面為 中心向四周輻射的凸起波紋狀。為增大物料和轉(zhuǎn)盤的摩擦，用棕剛玉摻環(huán)氧樹脂通過模型 澆注在盤的頂面上，大概 20mm 厚，經(jīng)烘干制成。亦具有一定的去皮作用。轉(zhuǎn)盤下方設(shè)有隨 盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)的擋水環(huán)，以防止清洗水進(jìn)入軸承。 2.1.3 傳動(dòng)系統(tǒng) 常用的機(jī)械傳動(dòng)方法又可供選擇： （1）帶傳動(dòng) 通過一級皮帶輪實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)，他有過載保護(hù)作用、有緩沖吸振作用、運(yùn)行平穩(wěn)無噪音、 適于遠(yuǎn)距離傳動(dòng)、制造安裝精度要求不高、成本低；但有彈性滑動(dòng)使傳動(dòng)比 i 不恒定、張 緊力較大（與嚙合傳動(dòng)相比）軸上壓力較大、結(jié)構(gòu)尺寸較大不緊湊、打滑使帶壽命較短等 缺點(diǎn)應(yīng)用范圍傳動(dòng)比要求不高，要求過載保護(hù)，一般的傳動(dòng)范圍 25。 （2）齒輪傳動(dòng) 采用齒輪傳動(dòng)，它的優(yōu)點(diǎn)效率高，傳動(dòng)比恒定；結(jié)構(gòu)緊湊，壽命長，但制造、安裝精 度要求高；中心距不宜較大。但它能夠?qū)崿F(xiàn)很大的傳動(dòng)比；圓柱齒輪二級減速器 i60。 （3）鏈傳動(dòng) 采用鏈傳動(dòng)，但他只能實(shí)現(xiàn)平行軸間鏈輪的同向傳動(dòng)，對惡劣環(huán)境能適應(yīng)；運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不 能保持恒定的瞬時(shí)傳動(dòng)比，磨損后易發(fā)生跳齒，傳動(dòng)不平穩(wěn)，多用于低速傳動(dòng)等。i8 （4）蝸桿傳動(dòng) 結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)比大，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲??；效率低，制造要求精度高，成本較高； i120。 由于鏈傳動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻，有沖擊，不適合高速傳動(dòng)，而帶傳動(dòng)平穩(wěn)，能緩沖減振，由 8 于本設(shè)計(jì)總傳動(dòng)比比較高，還要通過減速器二級減速。 故本設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)從總體和經(jīng)濟(jì)性考慮選擇帶傳動(dòng)、齒輪傳傳動(dòng)方案一：電動(dòng)機(jī)用帶傳動(dòng) 減速，直接降到工作機(jī)軸轉(zhuǎn)速的要求值。由于帶傳動(dòng)有一定的減震作用而鏈輪傳動(dòng)制造麻 煩而且有噪音，且鏈輪上的潤滑油可能污染物料所以這部分傳動(dòng)選用帶動(dòng)傳動(dòng)。其傳動(dòng)方 案如圖 1 所示。 傳動(dòng)方案二：電動(dòng)機(jī)直接與減速器通過聯(lián)軸器連接，減速器再通過聯(lián)軸器與帶輪連接， 然后帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)去皮機(jī)的工作軸轉(zhuǎn)動(dòng)。由于帶傳動(dòng)有一定的減震作用而鏈輪傳動(dòng)制造麻 煩而且有噪音，且鏈輪上的潤滑油可能污染物料所以這部分傳動(dòng)選用帶動(dòng)傳動(dòng)。其傳動(dòng)方 案如圖 2 所示。其傳動(dòng)方案如圖 3。 由于帶傳動(dòng)應(yīng)布置在低速級，直接減速滿足設(shè)計(jì)要求，故選擇方案一。 圖 1 傳動(dòng)方案一 1 電動(dòng)機(jī) 2 小帶輪 3 V 帶 4 大帶輪 5 料斗 9 圖 2 傳動(dòng)方案二 1 電動(dòng)機(jī) 2 減速器 3 料斗 2.1.4 其他 工作圓筒下部設(shè)有排渣口，清洗水連同物料皮渣一起從這里排出 2.2 工作原理 當(dāng)去皮機(jī)工作時(shí)，工作轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，物料由斗形進(jìn)料口加入，物料落到旋轉(zhuǎn)圓盤表面上 的波紋凸起上時(shí)，受離心力的作用由工作圓盤的中心向外運(yùn)動(dòng)，同時(shí)被拋起向筒壁的粗糙 表面并產(chǎn)生摩擦。物料不斷的沿工作圓筒壁運(yùn)動(dòng)，上升到頂蓋，又被頂蓋擋回落入工作盤 表面。物料在這樣的往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中，被猛烈翻滾攪動(dòng)，從而形成了與盤、筒壁及顆粒之 間的以翻轉(zhuǎn)、揉搓摩擦為主，撞擊為輔的綜合機(jī)械作用效果，從而達(dá)到去皮的目的。在摩 擦去皮的同時(shí)，從進(jìn)水孔注入清水，及時(shí)將擦下的皮通過轉(zhuǎn)盤與筒壁的縫隙沖至排渣口排 出機(jī)體。在不停機(jī)的情況下，打開出料口的活門，物料利用離心力從出料口卸出。卸料前 應(yīng)停止注水，以防止活門打開后從出料口濺出。 3 果蔬原料去皮機(jī)的參數(shù)確定 3.1 物料在工作圓筒內(nèi)的受力分析 物料在轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時(shí)的受力情況如下圖所示：設(shè)波紋角為 a，物料的速度為 V。當(dāng)轉(zhuǎn)盤 旋轉(zhuǎn)時(shí)推動(dòng)物料 A 運(yùn)動(dòng)。其運(yùn)動(dòng)方向垂直于波紋切線。V 可以分解為 V 垂直和 V 水平，CB 與轉(zhuǎn)盤平面平行，可以看作是轉(zhuǎn)盤圓周速度 R， 10 式中 為角速度(1/s),R 為轉(zhuǎn)盤半徑(m) V 垂直 =Vcos = Rsin cos ; ;2 sincossina 則 V 垂直 = R （m/s）2 sin 物料從垂直方向拋起的動(dòng)能 E 垂直 = mv2 垂直 = m( )2= m 2R2sin22 (N m)11sinR81 此動(dòng)能應(yīng)等于勢能 mgh 即： m 2R2sin22 =mgh 2R2sin22 =gh8 181 為了正常運(yùn)轉(zhuǎn)，拋高 h 一定要超過物料在工作圓筒內(nèi)的厚度，才能使最低層的物料拋 起與桶壁進(jìn)行摩擦，所以用 代替 h，即 2R2sin22 =g ;8 1 又因?yàn)?= ，代入上式得:30 n ( )2R2sin22 = g ;8 130n 化簡得 (r/min) (1) 2sin60Rn 角一般取 20。 -30。 為了正常運(yùn)轉(zhuǎn),僅把物料拋起還不行,還要保證物料能拋向側(cè)壁進(jìn)行摩擦，拋向側(cè)壁的 力靠離心力為 C C= = = = （N）R mv22)(gRnG2)30(902Gn 此離心力應(yīng)大于波紋對物料的摩擦力 T,才能使物料離開波紋拋向側(cè)壁,摩擦力 T=Gf(N), f 為摩擦系數(shù) 使 C T，即 ; ;Gf Rn902 RfGfn90902 n 30 (轉(zhuǎn)/ 分)(2)Rf 11 在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，應(yīng)取（1） 、 （2）兩式中的大值作為轉(zhuǎn)速值，設(shè)計(jì)所選擇的 n 值 32 工作轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速的確定 收購物料時(shí)，其包裝以編織袋居多，每袋 25KG30KG，工作時(shí)每次倒入兩袋（以袋的 整數(shù)倍為一次計(jì)量） ，下面以此確定整機(jī)的尺寸和轉(zhuǎn)速。 桃子的容量根據(jù)資料查找，選取一般值 900kg/m ,桃子的長度一般取在 50mm-200mm 之3 間考慮，轉(zhuǎn)盤半徑應(yīng)與物料長度有一定的可比性，再考慮整機(jī)結(jié)構(gòu)以及外形尺寸。 根據(jù)設(shè)計(jì)選定工作轉(zhuǎn)盤半徑 R400mm，則物料的堆高，根據(jù)公式 m 可以估算2R 出，物料的堆高值 110mm 由(1)式可知，在 小于 45。時(shí)，轉(zhuǎn)速隨 的增大而降低，考慮轉(zhuǎn)速不宜太高且能有 較大的拋高，取 25。 ，則由(1)式計(jì)算轉(zhuǎn)速最小值為 n93r/min。 馬鈴薯、胡蘿卜與磨料的摩擦系數(shù)為 1.1-1.3,取 f1.2 由(2)式計(jì)算轉(zhuǎn)速 n=52r/min 取以上兩者中的大值。 但由于以上確定的轉(zhuǎn)速僅適用于理想物料情況，實(shí)際工作中，由于物料之間的相互碰 撞、摩擦和物料的彈性影響，物料在此轉(zhuǎn)速下達(dá)不到計(jì)算高度，故 n 應(yīng)適當(dāng)放大 結(jié)合考慮，故最終選定工作轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速 n150r/min 3.3 去皮機(jī)功率的確定 去皮機(jī)的功率消耗包括： 克服物料對轉(zhuǎn)盤摩擦力所需要的功率 N1； 克服物料對工作圓筒壁摩擦力所需要的功率 N2； 轉(zhuǎn)盤拋起物料所作的功率 N3； 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)因摩擦而消耗的功率 N4. 以上功率分別以下公式計(jì)算 （W）cpmMN1 式中 處于圓筒內(nèi)物料的摩擦力矩（N m） （N m）2RGfMmp 式中 G物料重力（N） f 摩擦系數(shù)（f=1.1-1.3） 摩擦臂矩（ m）2R cp物料與圓盤的平均相對角速度（1/s）,采用最大角速度的 1/260)3(1ncp 12 故 （W）12062N1 nGfRnRGf cpyM 式中 在離心力的作用下物料與側(cè)壁的瞬時(shí)摩擦力矩 （N m） Rfmy2 式中 物料圓周速度（m/s） 摩擦臂矩（ ） （m）R 8R （N m）g fGfRfmfRMy 882222 故 （W）g nfgfGN406822 （W）03 snk 式中 s工作轉(zhuǎn)盤表面波紋高度（m） k 波紋的數(shù)量 即傳動(dòng)損失，可用傳動(dòng)效率 表示（ =0.9）4N 則消耗的總功率為： 60481202321 GsnkgfnGfR 化簡得 （W）480 )(2snkffnN 結(jié)合上式根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，總功率可用以下式子進(jìn)行估算 （） MN 式中為轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)矩（N M）, 為傳動(dòng)效率fGR R 為摩擦臂矩(m)，R0.4D（D 為工作轉(zhuǎn)盤直徑） 13 根據(jù)上式則可算出工作轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)矩 M192N M 用近似值進(jìn)行估算，達(dá)到生產(chǎn)要求所需的功率 N3.5KW，考慮到電動(dòng)機(jī)效率及意外情 況，取電動(dòng)機(jī)功率為 4KW 3.4 選擇電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)是專門工廠批量生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)部件，設(shè)計(jì)時(shí)要選出具體型號以便購置。選擇電動(dòng) 機(jī)包括類型，結(jié)構(gòu)，容量（功率）和轉(zhuǎn)速，并在產(chǎn)品目錄中查出其型號和尺寸。 （1）選擇電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式 電動(dòng)機(jī)分交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)兩種。由于直流電動(dòng)機(jī)需要直流電源，結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 價(jià)格較高，維護(hù)比較不便，因此無特殊要求時(shí)不宜采用。 生產(chǎn)單位一般用三相交流電源，因此，如無特殊要求都應(yīng)用交流電動(dòng)機(jī)。交流電動(dòng)機(jī) 有異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)量類。異步電動(dòng)機(jī)有籠型和繞線型兩種，其中以普通籠型異步 電動(dòng)機(jī)應(yīng)用最多。我國新設(shè)計(jì)的 Y 系列三相籠型異步電動(dòng)機(jī)屬于一般用途的全封閉自扇冷 電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、價(jià)格低廉、維護(hù)方便，適于不易燃、不宜爆、無腐蝕性 氣體和無特殊要求的機(jī)械上。 電動(dòng)機(jī)類型要根據(jù)電源種類（交流或直流） ，工作環(huán)境（溫度、環(huán)境、空間位置尺寸等） ，載荷特點(diǎn)（變化性質(zhì)、大小和過載情況） ，起動(dòng)性能和起動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)的頻繁程度，轉(zhuǎn) 速高低和調(diào)速性能要求等條件要求；故按工作要求和條件，選用三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，封 閉式結(jié)構(gòu)，電壓 380V，Y 型。 （2）選擇電動(dòng)機(jī)的容量 電動(dòng)機(jī)的容量（功率）選得合適與否，對電動(dòng)機(jī)的工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。 容量小于工作要求，就不能保證工作機(jī)的正常工作，或使電動(dòng)機(jī)長期過載和功率因數(shù) 都較低，增加電能消耗，造成很大浪費(fèi)。 電動(dòng)機(jī)的容量主要根據(jù)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的發(fā)熱條件來決定。電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱與其運(yùn)行狀態(tài) 有關(guān)。運(yùn)行狀態(tài)有三類，即長期連續(xù)運(yùn)行、短時(shí)運(yùn)行和重復(fù)短時(shí)運(yùn)行。變載下長期運(yùn)行的 電動(dòng)機(jī)、短時(shí)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)（工作時(shí)間短、停歇時(shí)間長）和重復(fù)短時(shí)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)（工作 時(shí)間和停歇時(shí)間都都不長）的容量要按等效功率法計(jì)算并校驗(yàn)過載能力和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，其計(jì) 算方法可參看有關(guān)電力拖動(dòng)的書籍。 電動(dòng)機(jī)的功率為 kwpad 式中：Pw-工作機(jī)所需工作功率，是指工作機(jī)主動(dòng)端運(yùn)輸帶所需功率，KW； a-由電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)主動(dòng)端運(yùn)輸帶的總效率。 經(jīng)過計(jì)算 為 3.5KW；dP （3）確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 容量相同的同類型電動(dòng)機(jī)，有幾種不同的轉(zhuǎn)速系列供使用者選擇，如三相異步電動(dòng)機(jī) 14 常用的有四種同步轉(zhuǎn)速，即 3000、1500、1000、750r/min（相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)定子繞組的極對 數(shù)為 2、4、6、8） 。同步轉(zhuǎn)速為由電源頻率與極對數(shù)而定的磁場轉(zhuǎn)速，電動(dòng)機(jī)空載時(shí)才可 能達(dá)到同步轉(zhuǎn)速，負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速都低于同步轉(zhuǎn)速。 低轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)的極對數(shù)多，轉(zhuǎn)矩也大，因此外廓尺寸及重量都較大，價(jià)格較高，但可 以使傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比減小，使傳動(dòng)裝置的體積、重量較小；高轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)時(shí)要綜合考慮， 分析比較電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)裝置的性能，尺寸、重量和價(jià)格等因素。 所以綜合以上我們查表選擇電動(dòng)機(jī)型號為 Y160M1-8，其主要性能如表 1 和電動(dòng)機(jī)外形 和安裝尺寸表 2； 表 1 電動(dòng)機(jī)主要性能參數(shù) 滿載 型號 額定功率/kw 轉(zhuǎn)速 r/min 電流 A 效率 % 功率因 數(shù) 起動(dòng)電流 額定電流 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 Y160M1-8 4 720 9.1 86.5 0.77 6.0 2.0 2.0 表 2 電動(dòng)機(jī)外形和安裝尺寸 中心高 H(mm) 外形尺寸 L(AC/2+AD) HD 懸掛安裝尺寸 AB 安裝螺栓孔直徑 K 軸伸尺寸 DE 裝鍵部位尺寸 FDG 160 600(325/2+255)385 254210 15 42110 124237 電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)外形如圖 3 所示 圖 3 電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu) 3.5 整機(jī)主要參數(shù)指標(biāo) 型號QP100 工作轉(zhuǎn)盤直徑800mm 轉(zhuǎn)速150r/min 15 電動(dòng)機(jī)Y160M1-84KW（同步轉(zhuǎn)速 750r/min） 生產(chǎn)能力2500kg/h 每次投料量50kg 每次去皮時(shí)間約為 70 秒 去皮得率95% 去皮損耗率 5% 清洗水耗量 3t/h 重量 500kg 4 主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 41V 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 由上述可知，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 750r/min，額定功率 P4KW，工作轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為 150r/min，傳動(dòng)比 =5，電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 n=720r/min，一天運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間小于 10h。 計(jì)算功率 Pca 由機(jī)械設(shè)計(jì)書表 8-7 查得工作情況系數(shù) Ka1.1;故 PcaK aP4.4kw 式中：P ca計(jì)算功率，KW； Ka 工作情況系數(shù)，見表 8-7； P 所需傳遞的額定功率，如電動(dòng)機(jī)的額定功率或名義的 負(fù)載功率，KW。 選取普通帶帶型 根據(jù) Pca,n1由圖 8-11 確定為 SPZ 型窄 V 帶 確定帶輪基準(zhǔn)直徑 由表 8-6 和表 8-8 取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑 dd1=100mm 根據(jù)式(8-13)，從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑 dd1= dd1 =500mm 根據(jù)表 8-8,取 dd2500mm 按式（8-13）驗(yàn)算帶的速度 35m/s/s8.10672106 dn 故帶的速度合適。 d確定普通帶的基準(zhǔn)長度和傳動(dòng)中心距 根據(jù) 0.7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2)初步確定中心距 a0500mm 根據(jù)式（8-20）計(jì)算所需的基準(zhǔn)長度: 16 L d2a + (dd1+ dd2)+ =2262.5mm;/02 02)14(ad 由表 8-2 選帶的基準(zhǔn)長度 Ld=2240mm; 按式（8-21）計(jì)算實(shí)際中心距 a: a= a + =(500+ )=489mm02 /dL250 驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角 :1 由式(8-6)得: 180 - =180 =133 120 (至少需要達(dá)到 90 )15712 ad 57489105 故可知主動(dòng)輪的包角合適。 f計(jì)算普通帶的根數(shù) Z 由式（8-22）知:Z LcaKP)( 由 n1=720r/min，d d1100mm， 5，查表 8-5c 和表 8-5d 得 P 1.2kw ; P 。 =0.12kw 查表 8-8 得:K a=0.87,查表 8-2,得 Kl1.05 則 Z 3.6505.187.)12.0(4 取 Z4 根（Z10 合適） （g）計(jì)算預(yù)緊力 F0 由式（8-3）知:F 0500 2)15.2(qvKZPca 查表 8-4 得 q=0.07kg/m,故 F0 N=272.18N 2)8.3(07.)18.052(4.35 計(jì)算作用在軸上的壓軸力 Fp 為了設(shè)計(jì)安裝帶輪的軸和軸承，必須確定傳動(dòng)作用在軸上的力 Fp 由式（8-24）得 Fp2ZF sin =1997(N)21 213sin8.274 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)帶輪時(shí)應(yīng)滿足的要求有：質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)工藝性好，無過大的鑄造內(nèi)應(yīng)力；質(zhì)量 分布均勻，輪槽工作面要精細(xì)加工（表面粗糙度一般應(yīng)為 3.2）,以減少帶的磨損；各槽的 尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻等。帶輪的材料選取 HT200 的灰鑄 17 鐵，結(jié)構(gòu)為腹板式。 V 帶傳動(dòng)的張緊裝置 各種材質(zhì)的 V 帶都不是完全的彈性體，經(jīng)過一定時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)后，都會發(fā)生塑性變形， 使預(yù)緊力降低。為了保證帶傳動(dòng)的能力，應(yīng)定期檢查預(yù)緊力的數(shù)值。最常見的張緊裝置有 定期張緊裝置、自動(dòng)張緊裝置和張緊輪張緊裝置等幾種，在本設(shè)計(jì)中，由于自動(dòng)張緊裝置 和張緊輪張緊裝置的自身特點(diǎn)不適合本設(shè)計(jì)中皮帶輪張緊要求的需要。因此，在本課題加 料器的設(shè)計(jì)中，采用手動(dòng)定期張緊作為皮帶輪的張緊裝置。如圖 5 所示 圖 4 v 帶張緊裝置 其特點(diǎn)是：采用定期改變中心距的方法來調(diào)節(jié)帶的預(yù)緊力，使帶重新張緊。在水平或 傾斜不大的傳動(dòng)中，可用定期張緊的方法，將裝有帶輪的電動(dòng)機(jī)安裝在制有滑道的基板上。 要調(diào)節(jié)帶的預(yù)緊力時(shí)，松開基板上各螺栓的螺母，旋動(dòng)調(diào)節(jié)螺釘，將電動(dòng)機(jī)向右推移到所 需的位置，然后擰緊螺母。 小帶輪參數(shù)選擇 小帶輪的各參數(shù)見表 3 表 3 小帶輪的參數(shù)addBlch 130.5 125 28 33 33 11.45 圖 5 小帶輪結(jié)構(gòu)圖 大帶輪參數(shù)選擇 18 大帶輪各參數(shù)見表 4 表 4 大帶輪的參數(shù)add1d2Bl2sch 505.5 500 24 60 450 33 33 16.3 10 11.45 大帶輪結(jié)構(gòu)如圖 7 圖 6 大帶輪結(jié)構(gòu)圖 42 傳動(dòng)主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 由于軸承的型號是根據(jù)軸端直徑確定的，而且軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在初步計(jì)算軸徑的基礎(chǔ) 上進(jìn)行的，故 初步計(jì)算軸的直徑 軸的直徑可按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度法進(jìn)行估算，即 d=C ； P=3.5KW； n=150r/min3n p 式中 P 為軸傳遞的功率，kw;n 為軸的轉(zhuǎn)速，r/min;C 為由軸的材料和受載情況確定的 系數(shù)。軸用 45 號鋼材料，C 取 110。 則經(jīng)過計(jì)算 dmin=32mm 輸出軸的最小直徑顯然是安裝帶輪 2 的直徑，由于此傳動(dòng)主軸開有兩個(gè)鍵槽，考慮到 鍵槽對軸的強(qiáng)度的削弱，則 dmin32+32x15%=36.8mm 考慮到車螺紋，故取最小軸徑 d=55mm 19 擬定軸上零件的裝配方案 本軸的零件的裝配方案見裝配圖 軸的結(jié)構(gòu)圖見零件附圖 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 (1)L1-2段的軸段 為了滿足工作轉(zhuǎn)盤的軸向定位要求，考慮反轉(zhuǎn)螺帽的旋入深度，工作轉(zhuǎn)盤的厚度，此 軸段所車的螺紋長度為 25mm，總長 L1-2=90mm,直徑 d=55mm （2）L 2-3段的軸段 此段安裝有軸承，考慮工作圓筒內(nèi)的集皮空間和機(jī)架的厚度，此軸段的總長（由于此 處選用凸緣式軸承蓋進(jìn)行密封，則軸承蓋連接螺釘直徑選 M10,數(shù)目 6 個(gè)）L 2-3100mm，直 徑 d65mm (3)L3-4段的軸段 此段主要是處于立式軸承座中，進(jìn)行軸承的軸向固定起承載作用，故長度根據(jù)估算取 L3-460mm ,d=74mm (4)L4-5段的軸段 此段的軸長主要是與大帶輪發(fā)生聯(lián)系，在其上安裝有軸承，根據(jù)大帶輪的帶輪寬 （Z1）X12+2f=52mm,綜合考慮取此處 L4-590mm,d=65mm (5)L5-6段的軸段 此段用來安裝大帶輪，由以上的大帶輪寬度可取此處軸段長度 L5-652mm,d=55mm 43 軸上零件的周向定位 工作圓筒和大帶輪的周向定位均采用平鍵聯(lián)接 按 d=55mm 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查得所選用的平鍵截面 (mm)(GB/T1095-1979),106hb 鍵槽用鍵槽銑刀加工，與工作轉(zhuǎn)盤相連的鍵槽長取 45mm，也大帶輪相連的鍵槽長取 32mm（標(biāo)準(zhǔn)鍵長見 GB/T1096-1979）,同時(shí)為了保證大帶輪與軸配合有良好的對中性，故選 擇大帶輪輪轂與軸的配合為 H7/n6,滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，此處 選軸的直徑尺寸公差是 n6。 44 確定軸上圓角和倒角尺寸 參考機(jī)械設(shè)計(jì)書，表 15-2，取軸端倒角為 452 45 滾動(dòng)軸承的初步選擇 因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用角接觸球軸承，按照工作要求并根據(jù) d=65mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級的角接觸球軸承 7213AC， 其尺寸為 ,成對使用，安裝在立式軸承座上。231065BDd 20 同時(shí)在驅(qū)動(dòng)端安裝一個(gè)膜片式彈簧圈對軸施加預(yù)載荷，所以可以保證主軸系統(tǒng)無游隙 運(yùn)動(dòng)和高剛度，這樣可以避免無載荷軸承在高速下可能出現(xiàn)的球打滑現(xiàn)象，球打滑可能會 引起表面變粗糙，提高運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲。 軸承的潤滑：該滾動(dòng)軸承采用脂潤滑。潤滑脂是增稠劑和基礎(chǔ)油的混合物，可分為以 下潤滑脂類型：(1)由金屬皂作為增稠劑與潤滑油所構(gòu)成的金屬皂基潤滑脂。(2)由無機(jī)膠 凝劑式有機(jī)增稠劑與潤滑油構(gòu)成的非皂基潤滑脂。(3)由有機(jī)式無機(jī)增稠劑與合成油構(gòu)成的 合成潤滑脂。該軸承選用 2 號鈣基脂為潤滑脂。該軸承為長壽命潤滑脂潤滑，潤滑間隔為 一年。 46 軸承盒蓋的設(shè)計(jì) 軸承蓋用來限定軸承的位置和密封作用，常用的軸承蓋有螺栓固定式和嵌入式兩種。 前者可較容易調(diào)整軸承的軸向間隙和嚙合件的軸向位，但結(jié)構(gòu)較重；后者結(jié)構(gòu)簡單，但嵌 槽加工困難。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)為螺栓固定式。 軸承盒蓋圖如右圖 8 所示 圖 7 軸承端蓋 5 主要零件的校核 51 滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算 在確定滾動(dòng)軸承的支點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)從手冊中查取 a 值，對于 7213AC 型角接觸球軸承， 由手冊查得 a=25mm,因此作為外伸梁的軸的支撐跨距25+60+25=110mm 21 求出軸承的徑向載荷 ;09101prF ;)(2r 根據(jù)計(jì)算得出 Fr1=-1652N; Fr2=3649N; 則兩者的方向相反 又因?yàn)?Fae=1.5G=750N; 現(xiàn)以 Fr2為計(jì)算滾動(dòng)軸承來校核軸承壽命 因?yàn)?0.21 0.68 ; P=Fr2=3649Nrae 則所選用的滾動(dòng)軸承的壽命為 ;對于球軸承而言 3 )(601PCnLh 查表知 7213AC 型角接觸球軸承的基本額定動(dòng)載荷 C51200N 根據(jù)上式計(jì)算其壽命得出 ，滿足工作要求hLh0694 又對所選角接觸球軸承的靜載荷進(jìn)行討論 ;NC4320 aerFP7.0 顯然 S 綜合可知，所選的 7213AC 型角接觸球軸承符合工作要求。 52 軸的計(jì)算和校核 5.2.1 作出軸的計(jì)算簡圖 結(jié)合 7213AC 型角接觸球軸承的計(jì)算數(shù)據(jù)，作出如下的軸的彎矩扭矩圖 圖 8 軸的彎矩扭矩圖 22 5.2.2 軸的強(qiáng)度校核計(jì)算 根據(jù)軸的彎矩扭矩圖可知其危險(xiǎn)截面為軸承一所在支點(diǎn)處截面，根據(jù)軸的具體受載及 應(yīng)力情況，可知該軸為傳動(dòng)軸，主要承受扭矩。則按扭矩強(qiáng)度條件計(jì)算。考慮還受有不大 的彎矩，則用降低許用扭矩切應(yīng)力的方法予以考慮 軸的扭矩強(qiáng)度條件為： TTdnPW32.095 式中： 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為 MPa； T軸所受的扭矩，單位為 ；mN W T軸的抗扭截面系數(shù)，單位為 mm ；3 n軸的轉(zhuǎn)速，單位為 r/min； P軸傳遞的功率，單位為 KW； d計(jì)算截面處軸的直徑，單位為 mm 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為 MPaT 此軸選用 45 號鋼， 值為 2545MP a之間T 而通過對軸的計(jì)算， 5.1MP a; =8.5MPaminmxT ,故軸的扭轉(zhuǎn)條件符合要求。T 5.2.3 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面）的強(qiáng)度，由 此軸的彎扭圖可知，其危險(xiǎn)截面為軸承一所在支點(diǎn)處截面，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)書中式（15-5） 及上表中的數(shù)值，并取 ，軸的計(jì)算應(yīng)力3.07651.0)920(187)( 32222 WTMca aMP60a 以選定的軸的材料是 45 號鋼，調(diào)制處理。由表 15-1 查得 60MP a。故安全。1 d軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核計(jì)算 軸的扭轉(zhuǎn)變形用每米長的扭轉(zhuǎn)角 來表示ZPILTLG141073.5 式中：T軸所受的扭矩，單位為 mN G軸的材料的剪切彈性模量，單位為 MPa，對于鋼材，G 23 MPa410.8 軸截面的極慣性矩，單位為 mm ，對于圓軸， PI 4PI324d L階梯軸受扭轉(zhuǎn)作用的長度，單位為 m. 分別代表階梯軸第 段上所受的扭矩、長度PIT, 和極慣性矩，單位同前 Z階梯軸受扭轉(zhuǎn)作用的軸段數(shù) 綜合上式計(jì)算出 =0.32(。 )/m 為軸每米長的允許扭轉(zhuǎn)角，與軸的使用均合有關(guān)，對于一般的傳動(dòng)軸，可取 =0.5-1(。 )/m；對于精密傳動(dòng)軸可取 0.25-0.5( 。 )/m。對于精度要求不高的軸， 可大于 1(。 )/m。 顯然對于本設(shè)計(jì)中所涉及的軸為一般的傳動(dòng)軸， ，符合扭轉(zhuǎn)剛度要求。 綜上所述，設(shè)計(jì)的軸滿足工作要求。 53 鍵的選擇及其校核 鍵聯(lián)接時(shí)，通常被聯(lián)接的材料構(gòu)造和尺寸已被初步?jīng)Q定，聯(lián)接的載荷也已求得。因此， 可根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使用要求和工作條件來選擇鍵的類型，再根據(jù)軸的徑從標(biāo)準(zhǔn)中選出 截面尺寸并考慮轂長選出鍵的長度，然后用適當(dāng)?shù)男：擞?jì)算公式強(qiáng)度驗(yàn)算。 5.3.1 電動(dòng)機(jī)軸上鍵的選擇 根據(jù)電動(dòng)機(jī)軸徑和輪轂長度從標(biāo)準(zhǔn)中選擇鍵的尺寸如表 5 所示。 表 5 鍵的各參數(shù) 軸 鍵 鍵槽 寬度 b 深度 半徑 r公稱直徑 d/mm 公稱尺寸 bh /mm 公稱尺寸 b/mm 極限偏差 軸 t /mm 轂 t1 /mm 最小 /mm 最大 mm 2230 87 8 -0.015 -0.051 4.0 3.3 0.16 0.25 24 圖 9 鍵的結(jié)構(gòu)圖 鍵的校核 假設(shè)壓力在鍵長度內(nèi)均勻分布，則根據(jù)擠壓強(qiáng)度或耐磨性的條件計(jì)算，求得聯(lián)接所能 傳遞的轉(zhuǎn)矩： 1124ppThldhld m20N581028074 1 故能滿足電動(dòng)機(jī)在滿載荷時(shí)所需轉(zhuǎn)矩。 5.3.2大帶輪軸鍵的選擇 根據(jù)其軸徑和聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選擇鍵的參數(shù)如表 6 所示. 表 6 鍵的各參數(shù) 軸 鍵 鍵槽 寬度 b 深度 半徑 r公稱直徑 d /mm 公稱尺寸 bh /mm 公稱尺寸 b/mm 極限偏差 軸 t /mm 轂 t1 /mm 最小 /mm 最大 /mm 5058 1610 16 -0.018 -0.061 6.0 4.3 0.25 0.40 經(jīng)計(jì)算同樣符傳動(dòng)要求。 其它各軸上所選鍵與電動(dòng)機(jī)軸上鍵相同。 5.4 電控原理圖 電控主要是控制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、停止，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，并具有必要的保護(hù)。本設(shè)計(jì) 采用控制器、熔斷器、熱繼電器和按鈕所組成的控制裝置對控制對象進(jìn)行控制?？刂蒲b置 可根據(jù)生產(chǎn)工藝過程對控制對象所提出實(shí)現(xiàn)控制作用。其圖 9 如下所示： 25 圖 10 電控原理圖 電動(dòng)機(jī)合上閘刀開關(guān) QS 下起動(dòng)按鈕 SB2，接觸器 KM 的吸引線圈通電，其主接觸點(diǎn) KM 閉合，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)。由于接觸點(diǎn)的輔助接觸點(diǎn) KM 并聯(lián)于起動(dòng)按鈕，因此當(dāng)松開手?jǐn)嚅_起動(dòng) 按鈕后，接觸器線圈 KM 通過其輔助常開接觸點(diǎn)可以繼續(xù)保持通電，維持其吸合狀態(tài)，故電 動(dòng)機(jī)不會停止。和起動(dòng)按鈕并聯(lián)的輔助常開觸點(diǎn)稱為自鎖觸點(diǎn)。 按停止按鈕 SB1，接觸器 KM 的吸引線圈失電釋放，所有 KM 常開觸點(diǎn)斷開。KM 主觸點(diǎn) 斷開，電動(dòng)機(jī)失電停轉(zhuǎn)；KM 輔助觸點(diǎn)斷開，消除自鎖。 26 6 總結(jié) 隨著食品工業(yè)的發(fā)展，食品深加工已越來越被世界重視，特別是快餐和方便食品的誕 生，促使保鮮脫水蔬菜工業(yè)迅速發(fā)展起來。盡管我國的果蔬加工產(chǎn)業(yè)無論是加工能力、技 術(shù)水平、裝備硬件以及國內(nèi)外市場都取得了較大的進(jìn)步和快速的發(fā)展，但是與國外發(fā)達(dá)國 家相比仍然存在一定的差距。中國已發(fā)展成為世界果蔬和加工品的最大出口國，但很多是 以半成品的形式出口，到國外后仍要進(jìn)行深加工或灌裝，產(chǎn)品附加值較低。高附加值產(chǎn)品 少，特別是對原料的綜合利用程度低，皮渣中果膠、果蔬天然香精、膳食纖維、色素、籽 油等精深加工產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化核心技術(shù)沒有突破。 本課題的提出就是基于上述的實(shí)際需要出發(fā)，桃子去皮效率的高低和安全衛(wèi)生性將直 接影響果蔬原料加工的效益。針對這些特點(diǎn)所采取的設(shè)計(jì)方案不僅從實(shí)際產(chǎn)量要求出發(fā)， 而且還結(jié)合經(jīng)濟(jì)最優(yōu)化，以達(dá)到最低成本產(chǎn)生最大收益。本設(shè)計(jì)利用電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源，物 料在圓筒形容器中，通過傳動(dòng)軸的作用，依靠帶有磨料的工作轉(zhuǎn)盤在中速或高速旋轉(zhuǎn)中形 成與工作轉(zhuǎn)盤、筒壁及物料顆粒之間的翻轉(zhuǎn)、揉搓摩擦為主，撞擊為輔的綜合機(jī)械作用效 果從而達(dá)到去皮的目的。因此可知本課題的設(shè)計(jì)方案所依據(jù)的理論，證明是完全可行的。 本課題的設(shè)計(jì)涉及到機(jī)械制造、機(jī)械設(shè)計(jì)、理論力學(xué)、材料力學(xué)、工程材料基礎(chǔ)等多 種學(xué)科的知識。主要內(nèi)容包括果蔬原料去皮機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、物料的受力分析、主要參數(shù)的 選擇確定、主要零件的校核及分析說明，有完整的理論闡述和設(shè)計(jì)計(jì)算，并附有大量的裝 配和零件圖，更加直觀的對整個(gè)設(shè)計(jì)加以論證。其中對果蔬原料去皮機(jī)的關(guān)鍵部件傳 動(dòng)軸作了詳細(xì)的力學(xué)分析和計(jì)算，并繪制出彎矩扭矩圖，通過理論以及大量的計(jì)算闡述了 傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)的可行性和性能特點(diǎn)。同時(shí)工作圓筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是基于相應(yīng)的理論依據(jù)、計(jì) 算，大量文獻(xiàn)資料的閱讀，對出售相應(yīng)機(jī)械產(chǎn)品公司的網(wǎng)上查閱了解所確定的。由上可知， 本設(shè)計(jì)基本實(shí)現(xiàn)了桃子去皮機(jī)的去皮要求，是一種切實(shí)可行的設(shè)計(jì)方案。 27 致謝 大學(xué)四年的最后階段、也是最重要的一個(gè)階段便是畢業(yè)設(shè)計(jì)。它是對大學(xué)四年所學(xué)知 識的系統(tǒng)運(yùn)用和總結(jié)，它將我們在書本上所學(xué)的理論知識和實(shí)際工作需要密切結(jié)合起來， 從而使這些知識得到進(jìn)一步的鞏固、加深和擴(kuò)展。通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我在設(shè)計(jì)、計(jì)算、 繪圖、查找相關(guān)設(shè)計(jì)資料等方面的專業(yè)能力得到了充分的鍛煉。 畢業(yè)設(shè)計(jì)的工作量是巨大的，從找資料到設(shè)計(jì)的過程中，花費(fèi)了大量的時(shí)間和精力， 從一籌莫展到漸入佳境，從中體會到了做為一個(gè)工科學(xué)生需要具備的素質(zhì)：嚴(yán)謹(jǐn)、耐心、 踏實(shí)、執(zhí)著和沉毅，更需對自己所學(xué)專業(yè)的喜愛和鉆研精神?？粗?jīng)過幾個(gè)月的努力，這 項(xiàng)充滿自己心血的設(shè)計(jì)任務(wù)得到初步的完成，心中充滿喜悅和成就感。本設(shè)計(jì)在完成過程 中，得到了指導(dǎo)老師李慧的精心指導(dǎo)，從課題的確定到設(shè)計(jì)的步步進(jìn)行的整個(gè)過程中都始 終耐心仔細(xì)的指導(dǎo)我，使我從中獲益良多，充實(shí)了許多課本中沒有掌握牢固的知識，使整 個(gè)設(shè)計(jì)能夠按照預(yù)定的計(jì)劃完成。 本人主要負(fù)責(zé)果蔬原料去皮機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)、受力分析及主要參數(shù)確定等部分的 設(shè)計(jì)，由于自己知識和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的局限，錯(cuò)誤和不足之處在所難免，請廣大老師和同學(xué)批 評指正，讓我在專業(yè)知識方面更上一層樓。同時(shí)我也要感謝我的班上同學(xué)。我的設(shè)計(jì)能夠 順利完成與所有幫助和關(guān)心過我的老師、同學(xué)是分不開的，為此我再次表示衷心的感謝！ 28 參考文獻(xiàn) 1無錫輕工業(yè)學(xué)院，天津輕工業(yè)學(xué)院編著食品工廠機(jī)械與設(shè)備M北京輕工業(yè)出版社，1981 2溫詩鑄，黃平著摩擦學(xué)原理M清華大學(xué)出版社，2002 3張淑娟等立式半夏去皮機(jī)的設(shè)計(jì)與研究農(nóng)機(jī)與食品機(jī)械J1997 年第 2 期 4王景彬等試論國內(nèi)外果蔬脫皮方法與設(shè)備農(nóng)牧與食品機(jī)械J，1991(2) 5吳慶章馬鈴薯食品加工技術(shù)農(nóng)牧與食品機(jī)械J，1986(3) 6FAG kugelfischer AG 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The Design Of Machine For Peach; 06 Mechanical Design, Manufacturing and Automation:Duan KaiYuan Instructor: Li Hui Abstract：This paper introduced the large-scale machine for peeling peach which is designed by the principle of friction and suited to the factory of food processing ,and it presented the key of design ,working principle and the composition of the large-scale machine. Peaches, peeled and motivated some of the main machine, transmission parts, hopper and chassis components. Through analysis of original data, comparison and demonstration programs relat calculation of peach peeling machine. Keywords:the design of machine for peach;friction;peeling;transmission