農作物清洗機的設計

農作物清洗機的設計,農作物,清洗,設計 XXXX大學課 程 設 計 說 明 書學生姓名： 學 號： 學 院： 專 業(yè)： 題 目： 農作物清洗機的設計 指導教師： 職稱: 職稱: 20*年12月5日目 錄1.設計意義與目的 11.1農作物清洗機的現(xiàn)狀 11.2農作物清洗機優(yōu)點 12.總體設計說明 1 2.1 清洗機工作過程 1 3.機構及工作原理 .23.1農作物清洗機清洗部位工作原理 23.2滾筒噴淋清洗器工作原理 23.3傳送機構工作原理 33.4傳送機構PLC控制電路圖 34部件與零件設計說明 44.1清洗液速度與沖擊力的關系 44.2 受力分析 5 4.3 農作物清洗試驗 54.3.1農作物試驗數(shù)據(jù) 54.3.2滾筒式噴淋與固定式清洗器的對比 64.4快速進、退機構改進 65.設計評價及其他6參考文獻 7致謝71.設計的意義與目的1.1農作物清洗機的現(xiàn)狀隨著我國農作物產量的大幅提高以及我國農作物出口的數(shù)量不斷增大，高品質的農作物越來越重要，許多根莖類農作物以及一些高品質需要更好的外觀品質和質量要求，許多農作物由于生長過程中必然會帶有泥土和農藥，所以清洗農作物大量勞動是一個影響我國高品質農作物走出國門的問題，如果采用大量人力的話必然導致勞動資源的浪費，所以生產一種農作物水果都可以清洗的農作物清洗機械對提高生產力有的和重要的影響，所以農作物清洗機械孕育而生。1.2設計的農作物清洗機應該具有以下優(yōu)點（1）適用于多種農作物，不論農作物大小、形狀都可以清洗；（2）清洗量大、速度快、能效高，最大限度的做到節(jié)省能源的目的；（3）便于操作于維護，是農作物清洗變成人人能操作能維護的機械；（4）對外界環(huán)境污染小，對清洗農作物污染小。2.總體設計說明2.1清洗機工作過程將要清洗農作物放入皮帶輪上，啟動電源，電動機帶動齒輪組帶動皮帶輪運動，同事也帶動清洗裝置的齒輪組，使?jié)L筒清洗器開始運動，此時可以控制清洗液裝置的調流閥控制清洗液的用量，清洗液通過流液管到達滾筒清洗器的內部腔體內，加之滾筒清洗器的滾動旋轉就將清洗液噴出，形成噴淋達到清洗農作物的目的，同時皮帶采用快速進退機構達到往復運動，是農作物清洗時間更長，清洗效果更徹底的目的。圖表 1 農作物清洗機構造圖3.機構及工作原理3.1農作物清洗機清洗部位工作原理此圖為滾筒噴淋清洗器俯視圖，由圖可以看出其工作過程，當電動機開始運轉，帶動內部的單向閥做往復運動，為滾筒清洗器提供動力，使其轉動起來，然后清洗液通過管道由空心軸進入滾筒噴淋清洗機的內部腔體，浸滿清洗液達到清洗的裝備，皮帶輪為運輸所要清晰的農作物的。圖表 2 農作物清洗機俯面圖3.2滾筒噴淋清洗器工作原理此圖為滾筒噴淋清洗器剖面圖，當清洗液進入內部腔體后，滾筒在電動機的帶動下開始做旋轉運動，清洗液由內孔流到外層腔體后再由外孔被旋轉出形成噴淋效果，達到清洗農作物的目的。圖表 3 滾筒噴淋清洗器刨面圖3.3傳送機構工作原理此圖為皮帶運動原理，電動機帶動皮帶輪運動，加入PLC控制電路時起運動方向逆轉達到進給、回退得往復運動，加之用油泵，采用液壓原理，是往復運動穩(wěn)定性更好，延長機器的使用壽命。圖表 4 傳送機構原理圖3.4 傳送機構PLC控制電路圖圖表 5 進給回退PLC電路控制圖 LDX0 ORM0 ANIM1 ANIM2 OUTM0 LDX1 ORM1 ANIM0 ANIM2 OUTM1 LDIX2 SETM2 LDM2 OUTT0 K 20 LDT0 RSTM2 LDM0 OUTY0 LDM1 OUTY1 END注： X0=PB1(a接點) X1=PB2(a接點) X2=PB3(b接點)4.部件與零件設計說明4.1 清洗液速度與沖擊力的關系圖表 6 清洗蔬菜清洗區(qū)工作過程圖影響蔬菜清洗運動的主要參數(shù)有：曲柄角速度、滑塊的振幅L。為使問題簡化，我們把蔬菜裝在菜籃里看作一個整體，其運動方程 s=L(1-cost)速度方程 v=Lsint 加速度方程 a=Lcost 可見，當t=(2n+1)/2 (n=0、1、2、3)時，Vmax=L;當t=n(n=0、1、2、3)時，Amax=L4.2 受力分析蔬菜上的粘著物所受的橫向力有粘著力S、慣性力G、水的阻力F.須使慣性力G與水的阻力F之矢量和最大值大于粘著物的粘著力S時，粘著物才能從蔬菜上被洗脫(試驗表明)當物體在液體中運動速度不大時)液體的阻力與物體運動速度成正比)即f=v,為與液體性質及物體形狀有關的系數(shù)(為求F與G之和的最大值令r=F+G=v+ma=Lsint+mLcost Dr/dt=Lcost-mLsint=0Tgt=/mRmax=L/m+mLm/m+、L取得越大，rman就越大，粘著在蔬菜上的污物越容易洗脫。振動清洗過程中蔬菜的受力是十分復雜的，有相互間的摩擦、碰撞、水的阻力、切向力、慣性力等，而運動的阻力和慣性力與流體運動狀態(tài)、蔬菜的運動狀態(tài)、蔬菜的表面形狀、體積、密度等諸多因素有關，要進行精確分析是十分困難的，為使問題簡化，便于分析，我們可以抽象出計算蔬菜運動阻力的力學模型，分析出物體對流體的作用力RR=a1dA-a2dA-1（1-2）dA=a2（1-2）dA式中v1(取菜籃運動平衡位置的速度即vmanx在斷面上的分布可測定,通過數(shù)字積分可求出阻力值,流體作用在物體上的力與R等值反向.以上分析了蔬菜運動過程中的運動阻力和慣性力,而蔬菜在運動中的摩擦、撞、壓是肯定存在不能忽視的，動著的菜籃中的蔬菜速度不可能完全一致，而蔬菜之間具有相對速度會產生摩擦，摩擦產生的切向力與水的切向阻力大于蔬菜表皮細胞分子間的拉力時，皮損傷、向力大于蔬菜表皮與里層細胞的牽連力時會造成表皮脫落，籃作的是往復運動，菜籃反向的瞬間蔬菜間的碰撞。擠壓最大，當碰撞力大于菜葉纖維的張力時菜葉被折斷，當擠壓力大于蔬菜表面張力時蔬菜表面被壓潰。無論蔬菜的表皮擦傷還是壓潰，或是菜葉折斷都會使蔬菜的營養(yǎng)受到損失?？傊逑粗杏绊懯卟藫p傷率的主要因素是菜籃在水中往復運動時的速度v加速度a大.蔬菜在噴淋清洗池內主要受到噴頭噴射水的沖擊力I大小為I=pQ(v2-v1) 4.3農作物清洗試驗4.3.1農作物試驗數(shù)據(jù)：蔬菜名稱往復次數(shù)r/min清洗時間min蔬菜行程cm蔬菜的損傷率%清洗率%馬鈴薯90360099.98紅薯90260099.93白菜64603.2198.90菠菜65604.0398.88香菜57605.1097.87芹菜74603.3298.16白蘿卜80360099.95萵筍葉63605.2099.10表1 蔬菜清洗實驗表蔬菜名稱往復次數(shù)r/min行程cm清洗時間Min蔬菜的損傷率 %洗凈率%馬鈴薯80606099.985606069.8880606087.605606051.83白菜80606099.995606098.8180606098.685606096.53表2 馬鈴薯與白菜清洗對比表4.3.2 滾筒式噴淋與固定式清洗器的對比清洗方式 表面污物 （目測） 清洗功耗 （KW）清洗液用（L/min）噴嘴堵塞率（半年）固定式噴淋清洗器不能全部清除1.618070%旋轉式噴淋清洗器全部清除0.8900表3 兩種清洗方式工作性能對比由圖標可以計算出滾筒式的比固定式的在清洗功耗上清洗液用量上都是其對方的一半以上，而在清洗的程度上和易碎壞方面更是強于固定式的。滾筒式清洗的清洗液速度和沖擊力比固定噴管式清洗系統(tǒng)均有明顯的提高，同時，農作物通過清洗區(qū)時，其表面可承受來自不同方向的噴射流液的沖擊和清洗，提高了清洗效率。用此種方法改進設計的清洗機使用效果良好。4.4快速進、退機構改進此圖為常用的快速、退機構構造，此機構使機器進退效率低，易損耗，穩(wěn)定性差。經(jīng)過改造后的進退機構整體運行狀況良好，穩(wěn)定性、可靠性提高了，進給速度、進給行程的可調性也大大地提高了，使用方便、簡捷，工作效率也有所提高，故障率降低了，所以工人的勞動強度大大地降低了。所選用的部件都是標準的、通用的，更方便維護。(見圖表4)5.設計評價及其他隨著我國農作物產量的大幅提高以及我國農作物出口的數(shù)量不斷增大，高品質的農作物越來越重要，許多根莖類農作物以及一些高品質需要更好的外觀品質和質量要求，許多農作物由于生長過程中必然會帶有泥土和農藥，所以清洗農作物大量勞動是一個影響我國高品質農作物走出國門的問題，如果采用大量人力的話必然導致勞動資源的浪費所以生產一種農作物水果都可以清洗的農作物清洗機械對提高生產力有的重要影響，為我國農業(yè)經(jīng)濟的增長，起到了重要作用。6參考文獻1.安二中.蔬菜清洗機.機械工程材料,1996,8期.2.張春林.機械原理.3版.中國:高等教育出版社.2006.3.威爾遜.機械原理.1版.中國:重慶大學.2005.4.王文山.機電一體化.2版.中國:機械工作出版社.2005致 謝本論文的選題、研究內容、研究方法及論文的形成是在導師教授支持、鼓勵和悉心指導下完成的。在論文的設計過程中，導師在論文的選題及研究內容方面都給予我嚴格的要求和關鍵性的指導，論文完成后給予詳細的審閱和修改。導師高尚的人格、淵博的學士、嚴禁的治學態(tài)度、崇高的敬業(yè)精神、精辟的見解、風雅的談吐、豐富的人生閱歷和實踐經(jīng)驗都對我影響至深，將使我受益終身。我還要感謝大學四年來所有的老師，為我們打下了堅實的機械設計制造及其制動化專業(yè)知識基礎；同時還要感謝所有的同學們，正是因為有了你們的支持和鼓勵，此次畢業(yè)設計才會順利完成。- 3 -附件圖紙電動機噴淋嘴裝配圖沈陽農業(yè)大學課程設計目 錄1.設計意義與目的 11.1農作物清洗機的現(xiàn)狀 11.2農作物清洗機優(yōu)點 12.總體設計說明 1 2.1 清洗機工作過程 1 3.機構及工作原理 23.1農作物清洗機清洗部位工作原理 23.2滾筒噴淋清洗器工作原理 23.3傳送機構工作原理 33.4傳送機構PLC控制電路圖 34部件與零件設計說明 44.1清洗液速度與沖擊力的關系 44.2 受力分析 5 4.3 農作物清洗試驗 54.3.1農作物試驗數(shù)據(jù) 54.3.2滾筒式噴淋與固定式清洗器的對比 64.4快速進、退機構改進 65.設計評價及其他6參考文獻 7致謝71.設計的意義與目的1.1農作物清洗機的現(xiàn)狀隨著我國農作物產量的大幅提高以及我國農作物出口的數(shù)量不斷增大，高品質的農作物越來越重要，許多根莖類農作物以及一些高品質需要更好的外觀品質和質量要求，許多農作物由于生長過程中必然會帶有泥土和農藥，所以清洗農作物大量勞動是一個影響我國高品質農作物走出國門的問題，如果采用大量人力的話必然導致勞動資源的浪費，所以生產一種農作物水果都可以清洗的農作物清洗機械對提高生產力有的和重要的影響，所以農作物清洗機械孕育而生。1.2設計的農作物清洗機應該具有以下優(yōu)點（1）適用于多種農作物，不論農作物大小、形狀都可以清洗；（2）清洗量大、速度快、能效高，最大限度的做到節(jié)省能源的目的；（3）便于操作于維護，是農作物清洗變成人人能操作能維護的機械；（4）對外界環(huán)境污染小，對清洗農作物污染小。2.總體設計說明2.1清洗機工作過程將要清洗農作物放入皮帶輪上，啟動電源，電動機帶動齒輪組帶動皮帶輪運動，同事也帶動清洗裝置的齒輪組，使?jié)L筒清洗器開始運動，此時可以控制清洗液裝置的調流閥控制清洗液的用量，清洗液通過流液管到達滾筒清洗器的內部腔體內，加之滾筒清洗器的滾動旋轉就將清洗液噴出，形成噴淋達到清洗農作物的目的，同時皮帶采用快速進退機構達到往復運動，是農作物清洗時間更長，清洗效果更徹底的目的。圖表 1 農作物清洗機構造圖3.機構及工作原理3.1農作物清洗機清洗部位工作原理此圖為滾筒噴淋清洗器俯視圖，由圖可以看出其工作過程，當電動機開始運轉，帶動內部的單向閥做往復運動，為滾筒清洗器提供動力，使其轉動起來，然后清洗液通過管道由空心軸進入滾筒噴淋清洗機的內部腔體，浸滿清洗液達到清洗的裝備，皮帶輪為運輸所要清晰的農作物的。圖表 2 農作物清洗機俯面圖3.2滾筒噴淋清洗器工作原理此圖為滾筒噴淋清洗器剖面圖，當清洗液進入內部腔體后，滾筒在電動機的帶動下開始做旋轉運動，清洗液由內孔流到外層腔體后再由外孔被旋轉出形成噴淋效果，達到清洗農作物的目的。圖表 3 滾筒噴淋清洗器刨面圖3.3傳送機構工作原理此圖為皮帶運動原理，電動機帶動皮帶輪運動，加入PLC控制電路時起運動方向逆轉達到進給、回退得往復運動，加之用油泵，采用液壓原理，是往復運動穩(wěn)定性更好，延長機器的使用壽命。圖表 4 傳送機構原理圖3.4 傳送機構PLC控制電路圖圖表 5 進給回退PLC電路控制圖 LDX0 ORM0 ANIM1 ANIM2 OUTM0 LDX1 ORM1 ANIM0 ANIM2 OUTM1 LDIX2 SETM2 LDM2 OUTT0 K 20 LDT0 RSTM2 LDM0 OUTY0 LDM1 OUTY1 END注： X0=PB1(a接點) X1=PB2(a接點) X2=PB3(b接點)4.部件與零件設計說明4.1 清洗液速度與沖擊力的關系圖表 6 清洗蔬菜清洗區(qū)工作過程圖影響蔬菜清洗運動的主要參數(shù)有：曲柄角速度、滑塊的振幅L。為使問題簡化，我們把蔬菜裝在菜籃里看作一個整體，其運動方程 s=L(1-cost)速度方程 v=Lsint 加速度方程 a=Lcost 可見，當t=(2n+1)/2 (n=0、1、2、3)時，Vmax=L;當t=n(n=0、1、2、3)時，Amax=L4.2 受力分析蔬菜上的粘著物所受的橫向力有粘著力S、慣性力G、水的阻力F.須使慣性力G與水的阻力F之矢量和最大值大于粘著物的粘著力S時，粘著物才能從蔬菜上被洗脫(試驗表明)當物體在液體中運動速度不大時)液體的阻力與物體運動速度成正比)即f=v,為與液體性質及物體形狀有關的系數(shù)(為求F與G之和的最大值令r=F+G=v+ma=Lsint+mLcost Dr/dt=Lcost-mLsint=0Tgt=/mRmax=L/m+mLm/m+、L取得越大，rman就越大，粘著在蔬菜上的污物越容易洗脫。振動清洗過程中蔬菜的受力是十分復雜的，有相互間的摩擦、碰撞、水的阻力、切向力、慣性力等，而運動的阻力和慣性力與流體運動狀態(tài)、蔬菜的運動狀態(tài)、蔬菜的表面形狀、體積、密度等諸多因素有關，要進行精確分析是十分困難的，為使問題簡化，便于分析，我們可以抽象出計算蔬菜運動阻力的力學模型，分析出物體對流體的作用力RR=a1dA-a2dA-1（1-2）dA=a2（1-2）dA式中v1(取菜籃運動平衡位置的速度即vmanx在斷面上的分布可測定,通過數(shù)字積分可求出阻力值,流體作用在物體上的力與R等值反向.以上分析了蔬菜運動過程中的運動阻力和慣性力,而蔬菜在運動中的摩擦、撞、壓是肯定存在不能忽視的，動著的菜籃中的蔬菜速度不可能完全一致，而蔬菜之間具有相對速度會產生摩擦，摩擦產生的切向力與水的切向阻力大于蔬菜表皮細胞分子間的拉力時，皮損傷、向力大于蔬菜表皮與里層細胞的牽連力時會造成表皮脫落，籃作的是往復運動，菜籃反向的瞬間蔬菜間的碰撞。擠壓最大，當碰撞力大于菜葉纖維的張力時菜葉被折斷，當擠壓力大于蔬菜表面張力時蔬菜表面被壓潰。無論蔬菜的表皮擦傷還是壓潰，或是菜葉折斷都會使蔬菜的營養(yǎng)受到損失。總之，清洗中影響蔬菜損傷率的主要因素是菜籃在水中往復運動時的速度v加速度a大.蔬菜在噴淋清洗池內主要受到噴頭噴射水的沖擊力I大小為I=pQ(v2-v1) 4.3農作物清洗試驗4.3.1農作物試驗數(shù)據(jù)：蔬菜名稱往復次數(shù)r/min清洗時間min蔬菜行程cm蔬菜的損傷率%清洗率%馬鈴薯90360099.98紅薯90260099.93白菜64603.2198.90菠菜65604.0398.88香菜57605.1097.87芹菜74603.3298.16白蘿卜80360099.95萵筍葉63605.2099.10表1 蔬菜清洗實驗表蔬菜名稱往復次數(shù)r/min行程cm清洗時間Min蔬菜的損傷率 %洗凈率%馬鈴薯80606099.985606069.8880606087.605606051.83白菜80606099.995606098.8180606098.685606096.53表2 馬鈴薯與白菜清洗對比表4.3.2 滾筒式噴淋與固定式清洗器的對比清洗方式 表面污物 （目測） 清洗功耗 （KW）清洗液用（L/min）噴嘴堵塞率（半年）固定式噴淋清洗器不能全部清除1.618070%旋轉式噴淋清洗器全部清除0.8900表3 兩種清洗方式工作性能對比由圖標可以計算出滾筒式的比固定式的在清洗功耗上清洗液用量上都是其對方的一半以上，而在清洗的程度上和易碎壞方面更是強于固定式的。滾筒式清洗的清洗液速度和沖擊力比固定噴管式清洗系統(tǒng)均有明顯的提高，同時，農作物通過清洗區(qū)時，其表面可承受來自不同方向的噴射流液的沖擊和清洗，提高了清洗效率。用此種方法改進設計的清洗機使用效果良好。4.4快速進、退機構改進此圖為常用的快速、退機構構造，此機構使機器進退效率低，易損耗，穩(wěn)定性差。經(jīng)過改造后的進退機構整體運行狀況良好，穩(wěn)定性、可靠性提高了，進給速度、進給行程的可調性也大大地提高了，使用方便、簡捷，工作效率也有所提高，故障率降低了，所以工人的勞動強度大大地降低了。所選用的部件都是標準的、通用的，更方便維護。(見圖表4)5.設計評價及其他隨著我國農作物產量的大幅提高以及我國農作物出口的數(shù)量不斷增大，高品質的農作物越來越重要，許多根莖類農作物以及一些高品質需要更好的外觀品質和質量要求，許多農作物由于生長過程中必然會帶有泥土和農藥，所以清洗農作物大量勞動是一個影響我國高品質農作物走出國門的問題，如果采用大量人力的話必然導致勞動資源的浪費所以生產一種農作物水果都可以清洗的農作物清洗機械對提高生產力有的重要影響，為我國農業(yè)經(jīng)濟的增長，起到了重要作用。6參考文獻1.安二中.蔬菜清洗機.機械工程材料,1996,8期.2.張春林.機械原理.3版.中國:高等教育出版社.2006.3.威爾遜.機械原理.1版.中國:重慶大學.2005.4.王文山.機電一體化.2版.中國:機械工作出版社.2005致 謝本論文的選題、研究內容、研究方法及論文的形成是在導師教授支持、鼓勵和悉心指導下完成的。在論文的設計過程中，導師在論文的選題及研究內容方面都給予我嚴格的要求和關鍵性的指導，論文完成后給予詳細的審閱和修改。導師高尚的人格、淵博的學士、嚴禁的治學態(tài)度、崇高的敬業(yè)精神、精辟的見解、風雅的談吐、豐富的人生閱歷和實踐經(jīng)驗都對我影響至深，將使我受益終身。我還要感謝大學四年來所有的老師，為我們打下了堅實的機械設計制造及其制動化專業(yè)知識基礎；同時還要感謝所有的同學們，正是因為有了你們的支持和鼓勵，此次畢業(yè)設計才會順利完成。- 9 -