多功能果蔬去皮加工機(jī)設(shè)計(jì)-果蔬原料去皮機(jī)【含7張CAD圖帶開題報(bào)告】.zip
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多功能果蔬去皮加工機(jī)設(shè)計(jì)
摘 要
主要介紹了以磨削原理為基礎(chǔ)的，適合食品加工廠等場所使用的水果去皮機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，水果去皮機(jī)主要由動力部分，傳動部分，料倉和機(jī)架等部分組成。電機(jī)軸上帶輪通過V型帶向大帶輪傳遞動力，大帶輪再通過鍵向與之緊密聯(lián)結(jié)的主軸輸送動力，帶動工作圓盤轉(zhuǎn)動，水果被不斷擠壓，與筒壁內(nèi)摩擦片碰撞，表皮被磨削掉，然后沖洗，準(zhǔn)備下一工序。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，完成了水果去皮機(jī)的總體方案設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：水果去皮 帶傳動 電主軸 磨削
Abstract
This paper mainly introduces the design points of the fruit peeling machine, which is based on the grinding principle and is suitable for the food processing plant and other places. The fruit peeling machine is mainly composed of the power part, the transmission part, the silo and the rack. The pulley on the motor shaft passes through the V belt to the large belt wheel. The large belt pulley conveys the power to the spindle which is closely connected to the spindle, drives the working disk to rotate. The fruit is continuously extruded and collided with the friction plate inside the wall. The skin is grinded off, then flushed and prepared for the next process. Through the analysis of the original data, the comparison of the scheme, and the analysis and calculation of the relevant data, the overall design of the fruit peeling machine is completed.
Key words: fruit peeling; belt drive; motorized spindle; grinding
目 錄
摘 要 1
Abstract 2
1 引言 4
1.1 果蔬原料加工預(yù)處理 4
1.2 原料的清洗 4
2 果蔬加工方法 4
3 結(jié)構(gòu)部分 5
3.1基本結(jié)構(gòu) 5
3.1.2工作轉(zhuǎn)盤 6
3.1.3 齒輪傳動方案 7
3.1.4其他 8
3.2工作原理 8
4 果蔬原料去皮機(jī)的參數(shù)確定 8
4.1物料在工作圓筒內(nèi)的受力分析 9
4.2工作轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速的確定 10
4.3去皮機(jī)功率的確定 11
4.4選擇電動機(jī) 12
4.5 整機(jī)主要參數(shù)指標(biāo)（JB/T 10391-2008） 14
5主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 15
5. 1 V帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 15
5.2 傳動主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 17
5. 3軸上零件的周向定位 19
5. 4確定軸上圓角和倒角尺寸 19
5. 5滾動軸承的初步選擇 19
5. 6軸承盒蓋的設(shè)計(jì) 20
6.主要零件的校核 20
6.1滾動軸承的壽命計(jì)算 20
6.1.1作出軸的計(jì)算簡圖 21
6.1.2軸的強(qiáng)度校核計(jì)算 22
6.1.3按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 22
6.2鍵的選擇及其校核 23
6.2.1電動機(jī)軸上鍵的選擇 23
6.2.2 大帶輪軸鍵的選擇 24
6.3 電氣PLC控制圖 24
結(jié) 論 26
參考文獻(xiàn) 28
1 引言
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。
1.1 果蔬原料加工預(yù)處理
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 原料的清洗
果蔬原料淸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)品的淸潔衛(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)喊及漂白粉、髙錳酸鉀等強(qiáng)氧化劑。果蔬淸洗的方法須根據(jù)果蔬形狀、質(zhì)地、表而狀態(tài)、污染程度、夾帶泥土量以及加工方法而定。主要有手工淸洗和機(jī)械淸洗。后者需配罝滾筒式、噴淋式、壓氣式、漿葉式等設(shè)備。
2 果蔬加工方法
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，以利于提髙品質(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，但勞動效率低。
(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)腐蝕性來使蔬菜表而中膠層溶解，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。堿液濃度提髙、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、淸洗、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)到輕度表而冷凍，然后解凍，使皮松弛后去皮，此法質(zhì)雖好但費(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)，適量處理，使果皮下的液體迅速“沸騰”，皮與肉分離，然后破除真空，沖洗或攪動去皮。
3 結(jié)構(gòu)部分
3.1基本結(jié)構(gòu)
主要包括工作圓筒,工作轉(zhuǎn)盤,機(jī)架和傳動部分,見裝配圖。
3.1.1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SUS304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調(diào)整。
3.1.2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)動的擋水環(huán),以防止清洗水進(jìn)入軸承。
傳動系統(tǒng)：
常用的機(jī)械傳動方法又可供選擇
（1）帶傳動
通過一級皮帶輪實(shí)現(xiàn)傳動,它有過載保護(hù)作用，緩沖吸振作用，運(yùn)行平穩(wěn)無噪音，適用于遠(yuǎn)程輸送，制造安裝精度要求不高，、成本低，但有彈性滑動，使傳動比i不恒定、張緊力較大（與嚙合傳動相比）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)用范圍傳動比要求不髙，要求過載保護(hù)，一般的傳動范圍2~5級。
(2)齒輪傳動
采用齒輪傳動，它的優(yōu)點(diǎn)效率髙，傳動比恒定；結(jié)構(gòu)緊湊，壽命長，但制造、安裝精度要求髙；中心距不宜較大。但它能夠?qū)崿F(xiàn)很大的傳動比；圓柱齒輪二級減速器i≤60。
(3) 鏈傳動
采用鏈傳動，但它只能實(shí)現(xiàn)平行軸間鏈輪的同向傳動，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)傳動比，磨損后舄發(fā)生跳齒，傳動不平穩(wěn)，多用于低速傳動等。i≤8
(4) 蝸桿傳動
結(jié)構(gòu)緊湊，傳動比大，傳動平穩(wěn)，噪聲?。恍实?制造要求精度髙，成本較髙；
i≤120。
由于鏈傳動運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻，有沖擊，不適合髙速傳動，而帶傳動平穩(wěn)，能緩沖減振，由于本設(shè)計(jì)總傳動比比較高，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。
3.1.3 齒輪傳動方案
齒輪傳動方案一：電動機(jī)用帶傳動減速，直接降到工作機(jī)軸轉(zhuǎn)速的要求值。由于帶傳動有一定的減振作用而鏈輪傳動制造麻煩而且苻噪音，且鏈輪上的潤滑油可能污染物料所以這部分傳動選用帶動傳動。其傳動方
案如圖3.1.3（1）所示。
傳動方案二：電動機(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，然后帶動轉(zhuǎn)動帶動去皮機(jī)的工作軸轉(zhuǎn)動。由于帶傳動有一定的減振作用而鏈輪傳動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選用帶動傳動。其傳動方案如圖2所示。其傳動方案如圖3。
由于帶傳動應(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。
3.1.4其他
工作圓筒下部設(shè)有排渣口，淸洗水連同物料皮渣一起從這里排出
3.2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，同時(shí)被拋起向簡壁的粗糙表而并產(chǎn)生摩擦。物料不斷的沿工作圓筒壁運(yùn)動，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)動過程中，被猛烈翻滾攪動，從而形成了與盤、簡壁及顆粒之間的以翻轉(zhuǎn)、揉搓摩擦為主，掩擊為輔的綜合機(jī)械作用效果，從而達(dá)到去皮的目的。在摩檫去皮的同時(shí)，從進(jìn)水孔注入淸水，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。
4 果蔬原料去皮機(jī)的參數(shù)確定
4.1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)推動物料A運(yùn)動。其運(yùn)動方向垂直于波紋切線。V可以分解為V垂笪和V水平，CB與轉(zhuǎn)盤平面平行，可以看作是轉(zhuǎn)盤圓周速度ωR。（式子中ω為角速度（1/s），R為轉(zhuǎn)盤半徑（m））
V垂直=Vcosα=ωRsinαcosα；
Sinαcosα=12sin2α；
則V垂直=ωRsin2α2（m/s）
物料從垂直方向拋起的動能 E垂直=12mV2垂直=12m（ωRsin2α2）2=18mω2R2sin22α（N?m）
此動能應(yīng)該等于勢能mgh，即 ：18mω2R2sin22α=mgh
化簡得：18ω2R2sin22α=gh
為了正常運(yùn)轉(zhuǎn)，拋高h(yuǎn)一定要超過物料在工作圓筒內(nèi)的厚度，才能使最底層的物料拋起，與筒壁進(jìn)行摩擦，所以用δ代替h，即 ：18ω2R2sin22α=δg;
又因?yàn)棣?πn30,帶入上式得 ：
18（πn30）2R2sin22α=gδ;
化簡得 ：n=602δgπRsin2α（r/min）…[1]
[α角一般取20~30°]
為了正常運(yùn)轉(zhuǎn)，僅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FC
FC=mV2R=m(ωR)2R=G(πRn30)2gR=GRn2900(N)
此離心力應(yīng)大于波紋對物料的摩擦力?，才能使物料離開波紋拋向側(cè)壁，摩擦力?=μG（N）,μ為摩擦系數(shù)。
令FC≧?，即GRn2900≧μG
得n≧30μR(r/min)…[2]
在設(shè)計(jì)計(jì)算中，選取[1]與[2]中n計(jì)算最大值作為設(shè)計(jì)值。
4.2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，每袋約50kg,工作時(shí)每次倒入1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。
蘋果的容量根據(jù)資料查找，選取一般值900kg/m3,桃子的長度一般取在100mm-130mra之間考慮，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；工作轉(zhuǎn)盤半徑R=400mm，則物料的堆髙，根據(jù)公式πR2δρ=m可以估算出，物料的堆髙值δ=100mm
由[1]式可知，在α小于45°時(shí)，轉(zhuǎn)速隨α的增大而降低，考慮轉(zhuǎn)速不宜太髙且能有較大的拋髙，取α=30。，則由[1]式計(jì)算轉(zhuǎn)速最小值為n=56.94r/min。
蘋果、梨與磨料的摩擦系數(shù)μ為1.0~1.4,取μ=l.2
由[2]式計(jì)算轉(zhuǎn)速n=51.96r/min
取以上兩者中的大值nmin=57r/min
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n=(1.5~2.2)nmin
取n=130r/mm
4.3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：
N1=Mmpωcp(W)
(式中Mmp......處于圓筒內(nèi)物料的摩擦力矩（N?m）)
Mmp=μGR2（N?m）
(式中G……物料重力（N）
μ……摩擦系數(shù)
R2……摩擦臂矩（m）
ωcp……物料與圓盤的平均相對角速度（1/s）,采用最大角速度的1/2)
ωcp=12（πn30）=πn60；
故N1=μGR2?πn60 = μGRπn120（W）；
N2 = Myωcp
(式中My……在離心力作用下，物料與側(cè)壁的瞬時(shí)摩擦力矩N?m)
My = mV2RμR′
（式中V……物料圓周速度（m/s）
R′……摩擦臂矩（R′=18R）（m）)
My = mV2RμR′=mV2Rμ?18R=μmV28=μGV28g(N?m)
故N2=μGV28g?πn60 = μGV2πn480g(W)
N3=Gsnk60(W)
（式中s......工作轉(zhuǎn)盤表面波紋高度（m）
K……波紋數(shù)量）
N4則為傳動損失，以傳動效率η（=0.9）表示
則消耗的總功率：
N=N1+N2+N3η=μGRπn120+μGV2πn480g+Gsnk60η
=Gn(4μRπ+V2π1g+8snk)480(W)
由上式+經(jīng)驗(yàn)公式，總功率可由下式進(jìn)行估算：
N=Mωη（W）
（式中M為轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)矩（N?m）
η為傳動效率）
M=μGR
(R為摩擦臂矩（m） R=0.4D （D為工作轉(zhuǎn)盤直徑）)
由上式可計(jì)算出工作轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)矩M=235.2N?m
則N=Mωη=3.7kW,考慮到電動機(jī)效率和啟動力矩波動，取電動機(jī)功率P=4.0kW
4.4選擇電動機(jī)
電動機(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)品目錄中査出其型號和尺寸。
(1)選擇電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式
電動機(jī)分交流電動機(jī)和直流電動機(jī)兩種。由于直流電動機(jī)需要直流電源，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較髙，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)用交流電動機(jī)。交流電動機(jī)有異步電動機(jī)和同步電動機(jī)量類。異步電動機(jī)有籠型和繞線型兩種，其中以普通籠型異步電動機(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機(jī)屬于一般用途的全封閉自扇冷電動機(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)，起動性能和起動、制動、反轉(zhuǎn)的頻繁程度，轉(zhuǎn)速髙低和調(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機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V, Y型。
(2)選擇電動機(jī)的容量
電動機(jī)的容量（功率）選得合適與否，對電動機(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)。
電動機(jī)的容量主要根據(jù)電動機(jī)運(yùn)行時(shí)的發(fā)熱條件來決定。電動機(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)行的電動機(jī)、短時(shí)運(yùn)行的電動機(jī)（工作時(shí)間短、停歇時(shí)間長） 和重復(fù)短時(shí)運(yùn)行的電動機(jī)（工作時(shí)間和停歇時(shí)間都都不長）的容雖要按等效功率法計(jì)算并校驗(yàn)過載能力和起動轉(zhuǎn)矩，其計(jì)算方法可參看有關(guān)電力拖動的書籍。
電動機(jī)的功率為
Pd=Pwη' 式中PW……電動機(jī)所需工作效率，即工作機(jī)主動端運(yùn)輸帶所需功率（kW）
η′……由電動機(jī)至工作機(jī)主動端運(yùn)輸帶的總效率
經(jīng)過計(jì)算Pd=3.7kW
（3）確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速
容量相同的同類型電動機(jī)，有幾種不同的轉(zhuǎn)速系列供選擇，如三相異步電動機(jī)常用的有四種同步轉(zhuǎn)速，即3000、1500、1000、750r/min (相應(yīng)的電動機(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)速電動機(jī)的極對數(shù)多，轉(zhuǎn)矩也大，因此外廊尺寸及重量都較大，價(jià)格較髙，但可以使傳動裝置總傳動比減小，使傳動裝罝的體積、重量較小：高轉(zhuǎn)速電動機(jī)時(shí)要綜合考慮,分析比較電動機(jī)及傳動裝罝的性能，尺寸、重量和價(jià)格等因素。
而所需轉(zhuǎn)速低，所以綜合以上我們査表選擇電動機(jī)型號為Y160M1-8,其主要性能如表1和電動機(jī)外形（查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》ISBN 978-7-5609-7440-8表16-1）
和安裝尺寸表2;
和
4.5 整機(jī)主要參數(shù)指標(biāo)（JB/T 10391-2008）
型號:QP-100
工作轉(zhuǎn)盤直徑：800mm
轉(zhuǎn)速：130r/min
電動機(jī)：Y160M1-8 4kW 同步轉(zhuǎn)速750r/min
生產(chǎn)能力： 200kG/h
每次投料量：50kG
每次去皮時(shí)間：約96s
去皮得率：93.3%
去皮損耗率<8%
清洗水耗量：2.74t/h
5主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算
5. 1 V帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算
由上述可知，電動機(jī)轉(zhuǎn)速為750r/min，額定功率P=4kW,工作轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為
130r/min,傳動比i=5.54，電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速n=720r/min,—天運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間小于8h。
(1) 計(jì)算功率PC
查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》表5-9得：
工況系數(shù)KA=1.0*1.1（由于加裝張緊輪，所以乘上1.1）
則PC=KA*P=4.4kW
式中：PC_________計(jì)算功率kW
KA_________工況系數(shù)
P__________所需傳遞的額定功率kW
（2）選取普通V帶型
根據(jù)PC、n，經(jīng)查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖5-9，選定SPZ型窄V帶。
（3）確定帶輪基準(zhǔn)直徑
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表5-10，取dd1=90mm
則dd2=dd1*i=498.6，取dd2=500mm
驗(yàn)算帶速ν：
ν=πdd1n160*1000=3.39m/s
滿足Z型V帶：ν≤νmax=25m/s
故帶速合適。
（4）初定中心距
由0.7（dd1+dd2）≤ao≤2(dd1+dd2)
即：413mm≤ao≤1180mm
取ao=500mm
初算帶長：
LC≈2ao+π2（dd1+dd2）+(dd2-dd1)24ao
=2010.82mm
由表5-6選取基準(zhǔn)帶長Ld=2000mm
則實(shí)際中心距a≈ao+Ld-Lc2=494.6mm
(5)驗(yàn)算小帶輪包角α1
α1≈180°-dd2-dd1a*57.3°=132.5°≥120°（特殊情況≥90°）
故主動輪包角合適
（6）計(jì)算普通V帶根數(shù)
由Z≥Pc[Po]=PC(Po+ΔPo)KLKα
由n1=720r/min,dd1=90mm,i=5.54
查閱表5-6,5-7得：KL=1.02
表5-8，得Kα=0.87
則Z≥4.4kW1.12kW+0.1kW*1.02kW*0.87W=4.06
取Z=4（根）（Z＜10合適）
（7）確定初拉力Fo
Fo=500Pc4*3.39?2.5-KαKα+qν2
由表5-2，取q=0.07kg/m
則Fo=500*4.44*3.39?2.5-0.870.87+0.07*3.392
=304.77N
（8）計(jì)算帶對軸的壓力FQ
FQ≈2?Z?Fo?sinα12=2*4*304.77*sin132.5°2
=2231.68N
（9）帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)V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，輪槽工作而要精細(xì)加工（表而粗糙度一般應(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的灰鑄鐵，結(jié)構(gòu)為腹板式。
帶輪參數(shù)設(shè)計(jì)
[小帶輪]由于小帶輪直接與電機(jī)外定子軸配合，故其軸徑d與電機(jī)軸徑相同，取d=42+0.002+0.018mm為主體式結(jié)構(gòu),而基準(zhǔn)直徑dd=90mm＞80mm，故取φ=38°
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表5-11，B=(Z-1)e+2f=(4-1)·12+2·7=50mm
[大帶輪]由于基準(zhǔn)直徑dd2=500mm＞350mm，所以采用輪輻式結(jié)構(gòu)
階梯軸最小軸徑dmin=45.7mm，又因?yàn)檩S上需攻螺紋，故取大帶輪最小軸徑d=48mm則d1=(1.8~2)d，取d1=90mm
由n=130r/min,m=4,則h1=290·3Pnm=59.1mm
則h2=0.8h1=47.3mm，b1=0.4h1=23.64mm
b2=0.8b1=18.91mm，f1=f2=0.2h1=11.82mm
L=(1.5~2.2)d，取L=80mm
<10>V帶傳動的張緊裝罝
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。為了保證帶傳動的能力，應(yīng)定期檢査預(yù)緊力的數(shù)值。最常見的張緊裝置有定期張緊裝置、自動張緊裝罝和張緊輪張緊裝罝等幾種，在本設(shè)計(jì)中，由于自動張緊裝置和張緊輪張緊裝罝的自身特點(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，采用手動定期張緊作為皮帶輪的張緊裝罝。如圖所示
5.2 傳動主軸的結(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。
(1)初算軸徑
d=C?3Pn
其中P=3.7kW,n=130r/min,傳動軸材料選用45鋼，取C=110，則dmin=110?33.7130=39.7mm
考慮到軸上開2個鍵槽，軸徑需增大15％
故軸徑d=dmin*(1+15％)=45.7mm
考慮到軸端車螺紋，故取最小軸徑d=d*(1.3~1.6)
取d=68mm
(2)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
（3）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度
①L1-2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=52mm
②L2-3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）L2-3= 100mm，直徑 d=65mm
③L3_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L3-4=60mm , d=74mm
④L4-5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
B = (Z-1) *12+2f=52mm,綜合考慮取此處 L4-5=90mm，d=65mm
⑤L5-6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L5-6=52mm, d=48mm
5. 3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=45.7mm由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表11-28 査得所選用的平鍵截面b*h=14*9(mm）（GB/T1095-2003)，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/T 1096-2003),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H9/n9,滾動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n9。
5. 4確定軸上圓角和倒角尺寸
根據(jù)默認(rèn)設(shè)定，取軸端倒角為2x45°
5. 5滾動軸承的初步選擇
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=45.7mm,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7209AC，其尺寸為dxDxB = 45x85x19mm，成對使用，安裝在立式軸承座上。
同時(shí)在驅(qū)動端安裝一個膜片式彈簧圈，對軸施加預(yù)載荷，所以可以保證主軸系統(tǒng)無游隙運(yùn)動和髙剛度，這樣可以避免無載荷軸承在髙速下可能出現(xiàn)的球打滑現(xiàn)象。球打滑可能會引起表面變粗糙，提髙運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲。
軸承的潤滑：該滾動軸承采用脂潤滑。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1年。
5. 6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，常用的軸承蓋有螓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。
6.主要零件的校核
6.1滾動軸承的壽命計(jì)算
在確定滾動軸承的支點(diǎn)位置時(shí)，從表12-6查得a=24.7mm，因此作為外伸梁的軸的支撐跨距L=24.7+60+25=109.7mm
求出軸承的徑向載荷
Fr1×110+Fp×91＝0；
Fr2×110+Fp×（91+110）＝0；
根據(jù)計(jì)算得出Fr1=-1652N;Fr2=3649N;則兩者的方向相反又因?yàn)镕ae=1.5G=735N:
現(xiàn)以Fr2為計(jì)算滾動軸承來校核軸承壽命
因?yàn)镕aeFr=0.20≤0.68，P=Fr2=3649N
則所選用的滾動軸承的壽命為Lh=10660n?(CP)ε
對于球軸承而言ε=3
查表知7209AC型角接觸球軸承的基本額定動載荷C=36800N根據(jù)上式計(jì)算其壽命得出L=43768h>30000h滿足工作要求又對所選角接觸球軸承的靜載荷進(jìn)行討論
Cr=28500N
Pr=0.41Fr+0.87Fa
Por=0.5Fr+0.38Fa≥Fr
Cr≥SoPo=2Por
綜合可知,所選的7209AC型角接觸球軸承符合工作.
6.1.1作出軸的計(jì)算簡圖
結(jié)合7209AC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
6.1.2軸的強(qiáng)度校核計(jì)算
根據(jù)軸的彎矩扭矩閣可知其危險(xiǎn)截而為軸承一所在支點(diǎn)處截而，根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，可知該軸為傳動軸，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：
τT=TWT=≈9550000Pn0.2d3≤[τT]
式中：τT__________扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為MPa；
T___________軸所受的扭矩，單位為N?mm；
WT________軸的抗扭截而系數(shù)，單位為mm3；
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；
[τT]_________許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為MPa；
此軸選用45號鋼,[τT]值為25~45MPa之間
而通過對軸的計(jì)算，τT min=5.lMPa；τTmax =8.5MPa
τT＜[τT]故軸的扭轉(zhuǎn)條件符合要求。
6.1.3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而（即危險(xiǎn)截面）的強(qiáng)度，由此軸的彎扭圖可知，其危險(xiǎn)截而為軸承一所在支點(diǎn)處截而，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α = 0.3，軸的計(jì)算應(yīng)力
σca=M2+(αT)2W=7.32MPa≤60MPa
以選定的軸的材料是45號鋼，調(diào)制處理。由表15-1査得τ-1 =60MPa,故安全。
軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核計(jì)算
軸的扭轉(zhuǎn)變形以每米長的扭轉(zhuǎn)角φ表示
φ=5.73*1041LGtZTtLtIPt
式中：T____________軸所受扭矩，單位為N?mm
G______________軸的材料剪切彈性模量，單位為MPa，對于鋼材，G=8.1×104MPa
IP_____________軸截面的極慣性矩,單位為mm4,對于圓軸，IP=πd432
L_______________階梯軸受扭轉(zhuǎn)作用的長度,單位為m
Tτ,Lτ,IPτ_____分別代表階梯軸第τ段上所受的扭矩、長度和極慣性矩,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φ=0.32(°)/m
[φ]為軸每米長的允許扭轉(zhuǎn)角,與軸的使用均合有關(guān),對于一般的傳動軸,可取[φ]=0.5~1(°)/m;對于精密傳動軸可取[φ]=0.25~0.5(°)/m。對于精度要求不高的軸,[φ]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軸，φ≤[φ]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。
6.2鍵的選擇及其校核
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
6.2.1電動機(jī)軸上鍵的選擇
根據(jù)電動機(jī)軸徑和輪轂長度從標(biāo)準(zhǔn)中選擇鍵的尺寸如表所示。
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：
T=hld[δp]≈14hld[δp]= 14*7*32*42=2352N?m＞20N?m
故能滿足電動機(jī)在滿載荷時(shí)所需轉(zhuǎn)速
6.2.2 大帶輪軸鍵的選擇
同理，計(jì)算得符合設(shè)計(jì)要求
其它各軸所選鍵與電動機(jī)選軸鍵相同。
6.3 電氣PLC控制圖
電控主要是控制電動機(jī)的起動、停止，實(shí)現(xiàn)自動控制，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罝對控制對象進(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。如下圖所示
電動機(jī)合上閘刀開關(guān)QS下起動按鈕SB2,接觸器KM的吸引線圈通電，其主接觸點(diǎn)KM閉合，電動機(jī)起動。由于接觸點(diǎn)的輔助接觸點(diǎn)KM并聯(lián)于起動按鈕，因此當(dāng)松開手?jǐn)嚅_起動按鈕后，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)，故電動機(jī)不會停止。和起動按鈕并聯(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，電動機(jī)失電停轉(zhuǎn)；KM輔助觸點(diǎn)斷開，消除自鎖。
結(jié) 論
隨著食品工業(yè)的發(fā)展，食品深加工己越來越被批界重視，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。
本課題的提出就是某于上述的實(shí)際需要出發(fā)，桃子去皮效率的髙低和安全衛(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)品要求出發(fā)，
而且還結(jié)合經(jīng)濟(jì)優(yōu)化，以達(dá)到最低成本產(chǎn)生最大收益。本設(shè)計(jì)利用電動機(jī)為動力源，物料在圓筒形容器中，通過傳動軸的作用，依靠帶有磨料的工作轉(zhuǎn)盤在中速或髙速旋轉(zhuǎn)中形成與工作轉(zhuǎn)盤、簡壁及物料顆粒之間的翻轉(zhuǎn)、揉搓摩擦為主，掩擊為輔的綜合機(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——傳動軸作了詳細(xì)的力學(xué)分析和計(jì)算，并繪制出彎矩扭矩閣，通過理論以及大量的計(jì)算闡述了傳動軸結(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，對出品相應(yīng)機(jī)械產(chǎn)品公司的網(wǎng)上査閱了解所確定的。由上可知，本設(shè)計(jì)基本實(shí)現(xiàn)了水果去皮機(jī)的去皮要求，是一種切實(shí)可行的設(shè)計(jì)方案。
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[14]孟飛主編.Pro/E5.0中文版機(jī)械設(shè)計(jì)案例實(shí)戰(zhàn)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.
致 謝
本論文是在XXX老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的，他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。王老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向王老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。我還要感謝在一起愉快的度過畢業(yè)論文小組的朋友們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!最后，再次對關(guān)心、幫助我的老師和同學(xué)表示衷心地感謝！
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