果蔬原料去皮機的設(shè)計【立式滾筒】【含圖紙】

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馬鈴薯、胡蘿卜果蔬的概述隨著食品工業(yè)的發(fā)展，食品深加工已經(jīng)越來越被世界重視，特別是便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，這更要求原料的深加工伴隨著發(fā)展。其中馬鈴薯和胡蘿卜等果蔬原料的深加工就是受到人們高度重視且發(fā)展較快的產(chǎn)業(yè)之一。胡蘿卜是一種質(zhì)脆味美、營養(yǎng)豐富的家常蔬菜。中醫(yī)認為它可以補中氣、健胃消食、壯元陽、安五臟，治療消化不良、久痢、咳嗽、夜盲癥等有較好療效，故被譽為“東方小人參”。用油炒熟后吃，在人體內(nèi)可轉(zhuǎn)化為維生素A，提高機體免疫力，間接消滅癌細胞。美國科學(xué)家的最新研究又證實：每天吃兩根胡蘿卜，可使血中膽固醇降低1020；每天吃三根胡蘿卜，有助于預(yù)防心臟疾病和腫瘤。胡蘿卜中的主要營養(yǎng)素是-胡蘿卜素，它存在于胡蘿卜的細胞壁中，而細胞壁是由纖維素構(gòu)成，人體無法直接消化，唯有通過切碎、煮熟及咀嚼等方式，使其細胞壁破碎，-胡蘿卜素才能釋放出來，為人體真正消化吸收利用。完好保持-胡蘿卜素等營養(yǎng)成分，與我們的食用與烹調(diào)方法有著極大的關(guān)系。土豆，學(xué)名馬鈴薯，別名洋山芋、洋番薯、山藥蛋。它和玉米、小麥、水稻、燕麥被稱為世界五大糧食作物。土豆因其營養(yǎng)豐富而有“地下人參”的美譽。其塊莖中約含淀粉1525，蛋白質(zhì)23，脂肪07，粗纖維015，還含有豐富的鈣、磷、鐵、鉀等礦物質(zhì)及維生素C、維生素A及B族類維生素。祖國醫(yī)學(xué)認為，土豆性平，有和胃、調(diào)中、健脾、益氣之功效；能改善腸胃功能，對 胃潰瘍、十二脂腸潰瘍、慢性膽囊炎、痔瘡引起的便秘均有一定的療效。美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究所認為。每餐只吃全脂牛奶和馬鈴薯，可以得到人體所需要的一切物質(zhì)元素。而我國是馬鈴薯的主要出產(chǎn)國，年種植面積和總產(chǎn)量均居世界第二位。但在我國絕大部分馬鈴薯被直接用作飼料和食用。由于每年僅有百分之幾用于深加工，致使鮮薯過剩，增加了越冬保鮮難度，也降低了它的營養(yǎng)價值。究其原因主要是缺少加工設(shè)備，特別是去皮機械。而從國外引進設(shè)備價格昂貴，生產(chǎn)成本高，致使國內(nèi)該產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢。特別在世界上工業(yè)發(fā)達國家，馬鈴薯深加工一般都占總產(chǎn)量的50%80%。目前，美國是世界上最大的馬鈴薯生產(chǎn)國和出口國，馬鈴薯食品加工企業(yè)有300多家，其子公司遍布世界十幾個國家。美國的馬鈴薯產(chǎn)品不僅暢銷國內(nèi)，且大量出口干制食品及方便食品占據(jù)了世界大部分市場。近20年來，德、法、英、荷蘭、瑞士及日本等國家，也在致力發(fā)展馬鈴薯食品深加工工業(yè)，從而使世界馬鈴薯食品加工業(yè)進入蓬勃發(fā)展階段。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，洗滌時常在水中加化學(xué)洗滌劑，常用的有鹽堿地酸、醋酸，有時也用氫氧化鈉等強堿及漂白粉、高錳酸鉀等強氧化劑。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，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，腐蝕性強且廉價。堿液去皮時堿液的濃度、處理時間和堿液溫度，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，達到去皮目的。需要控制酶的最佳作用條件如溫度、時間、PH值等。（6）冷凍去皮：將果蔬在冷凍裝置中冷至達到輕度表面冷凍，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，接著進入有一定真空度的真空室內(nèi)，適當處理，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。1.2.4果蔬的護色：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)的方式來對果品進行護色保護。1.3國內(nèi)外馬鈴薯、胡蘿卜塊莖原料去皮設(shè)備簡介國內(nèi)外馬鈴薯、胡蘿卜塊莖原料去皮方法大致有三種，即機械去皮、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)，加入強堿溶液并加溫，后加入塊莖，經(jīng)一段時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，在將塊莖放入機械去皮機中剝?nèi)ケ砥?。?）目前，國內(nèi)主要使用機械摩擦去皮機。如圖1所示，該機由機蓋、機筒、機座、電機、砂盤等部分組成。以電機為動力，通過減速齒輪帶動機筒底部的砂盤旋轉(zhuǎn)。塊莖加入機筒內(nèi)，因其離心力和相互碰撞作用，在機筒內(nèi)上、下、左、右翻動，表面被砂盤均勻的摩蝕，去皮結(jié)束時加入清水，再打開側(cè)門，塊莖從側(cè)門自動排出，皮屑隨水流從砂盤的周圍間隙排出，該機為間歇生產(chǎn)。（2）蒸煮裝置國內(nèi)食品加工業(yè)使用的連續(xù)式鏈帶蒸煮機和高壓蒸煮鍋，機體龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價昂貴，小型果蔬原料食品加工廠引進使用有一定困難。在實際生產(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。（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，溫度達到8795C，加入塊莖攪拌使溫度保持在70C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械式去皮機中剝?nèi)ケ砥?。本法的?yōu)點是對不同大小、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型L離心式切屑去皮機機械去皮機蒸汽式去皮機化學(xué)法去皮機結(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)計的任務(wù)要求，同時結(jié)合我國在去皮機上的實際水平考慮經(jīng)濟性，達到能以最少的投資獲得較好的經(jīng)濟效益，決定以機械去皮機為設(shè)計研究方案。在果蔬原料的加工預(yù)處理工藝中主要進行去皮的處理加工。第二章 果蔬原料去皮機的結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1基本結(jié)構(gòu)該機采用立式機型，主要包括工作圓筒，工作轉(zhuǎn)盤，機架和傳動部分，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（采用不銹鋼是因為它具有良好的耐腐蝕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)，以防止清洗水進入軸承。2.1.3傳動系統(tǒng)該傳動系統(tǒng)采用V帶一級傳動。電機安裝在機架上水，整機結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。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工作原理當去皮機工作時，工作轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，物料由斗形進料口加入，物料落到旋轉(zhuǎn)圓盤表面上的波紋凸起上時，受離心力的作用由工作圓盤的中心向外運動，同時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)運動過程中，被猛烈翻滾攪動，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，撞擊為輔的綜合機械作用效果，從而達到去皮的目的。在摩擦去皮的同時，從進水孔注入清水，及時將擦下的皮通過轉(zhuǎn)盤與筒壁的縫隙沖至排渣口排出機體。在不停機的情況下，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。第三章 果蔬原料去皮機的參數(shù)確定31 物料在工作圓筒內(nèi)的受力分析物料在轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時的受力情況如下圖所示：設(shè)波紋角為,物料的速度為V。當轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時推動物料A運動。其運動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，式中為角速度（1/s）,R為轉(zhuǎn)盤半徑（m）V垂直=Vcos=RsincosSin2=2sincos sincos=則V垂直=R（m/s）物料從垂直方向拋起的動能E垂直=mv2垂直=m()2=m2R2sin22(Nm)此動能應(yīng)等于勢能mgh即：m2R2sin22=mgh 2R2sin22=gh為了正常運轉(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行摩擦，所以用代替h，即2R2sin22=g又因為=，代入上式得（）2 R2sin22= g化簡得n=60(r/min) (1)角一般取20。30。為了正常運轉(zhuǎn)，僅把物料拋起還不行，還要保證物料能拋向側(cè)壁進行摩擦，拋向側(cè)壁的力靠離心力為CC=（N）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CT，即 Gf n=n30(轉(zhuǎn)/分)(2)在設(shè)計計算時，應(yīng)?。ǎ?、（）兩式中的大值作為轉(zhuǎn)速值，設(shè)計所選擇的n值32工作轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速的確定收購馬鈴薯、胡蘿卜等物料時，其包裝以編織袋居多，每袋，工作時每次倒入兩袋（以袋的整數(shù)倍為一次計量），下面以此確定整機的尺寸和轉(zhuǎn)速。馬鈴薯、胡蘿卜的容量根據(jù)資料查找，選取一般值kg/m,馬鈴薯、胡蘿卜的長度一般取在mm-mm之間考慮，轉(zhuǎn)盤半徑應(yīng)與物料長度有一定的可比性，再考慮整機結(jié)構(gòu)以及外形尺寸。根據(jù)設(shè)計選定工作轉(zhuǎn)盤半徑mm，則物料的堆高，根據(jù)公式m可以估算出，物料的堆高值mm由（）式可知，在小于。時，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。，則由（）式計算轉(zhuǎn)速最小值為nr/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（）式計算轉(zhuǎn)速n=r/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)速下達不到計算高度，故n應(yīng)適當放大結(jié)合考慮，故最終選定工作轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速nr/min3.3果蔬原料去皮機功率的確定去皮機的功率消耗包括：克服物料對轉(zhuǎn)盤摩擦力所需要的功率；克服物料對工作圓筒壁摩擦力所需要的功率；轉(zhuǎn)盤拋起物料所作的功率；傳動機構(gòu)因摩擦而消耗的功率以上功率分別以下公式計算 （W）式中處于圓筒內(nèi)物料的摩擦力矩（Nm）=（Nm）式中 G物料重力（N）f摩擦系數(shù)（1.11.3）摩擦臂矩（m）CP物料與圓盤的平均相對角速度（1/s）,采用最大角速度的1/2故 （W） 式中在離心力的作用下物料與側(cè)壁的瞬時摩擦力矩 （Nm） （Nm）式中 物料圓周速度（m/s） 摩擦臂矩（=）（m） = （Nm）故 （W） （W）式中s工作轉(zhuǎn)盤表面波紋高度（m） k 波紋的數(shù)量即傳動損失，可用傳動效率表示（=0.9）則消耗的總功率為：化簡得 （W）結(jié)合上式根據(jù)經(jīng)驗公式，總功率可用以下式子進行估算（）式中為轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)矩（NM）,為傳動效率R為摩擦臂矩（m），0.4（為工作轉(zhuǎn)盤直徑）根據(jù)上式則可算出工作轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)矩用近似值進行估算，達到生產(chǎn)要求所需的功率.，考慮到電動機效率及意外情況，取電動機功率為3.4整機主要參數(shù)指標型號工作轉(zhuǎn)盤直徑mm轉(zhuǎn)速r/min電動機（同步轉(zhuǎn)速r/min）生產(chǎn)能力kg/h(對馬鈴薯、胡蘿卜)每次投料量kg每次去皮時間約為秒去皮得率去皮損耗率 清洗水耗量 t/h重量 kg第四章 主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算41 V帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計計算由上述可知，電動機轉(zhuǎn)速為r/min，額定功率，工作轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為r/min，傳動比=，電動機滿載轉(zhuǎn)速n=r/min，一天運轉(zhuǎn)時間小于h。a 計算功率由機械設(shè)計書表8-6查得工作情況系數(shù).故kw選取普通帶帶型根據(jù),n由圖8-9確定為型窄帶c確定帶輪基準直徑由表8-3和表8-7取主動輪基準直徑d=100mm根據(jù)式(8-15)，從動輪基準直徑d=d=500mm根據(jù)表8-7,取d500mm按式（8-13）驗算帶的速度3.8m/s確定普通帶的基準長度和傳動中心距根據(jù)0.7(d+ d)a2(d+ d)初步確定中心距amm根據(jù)式（8-20）計算所需的基準長度L2a+(d+ d)+=2262.5mm由表8-2選帶的基準長度Ld=2240mm按式（8-21）計算實際中心距aa= a+=(500+)=489mm驗算主動輪上的包角由式(8-6)得180-=180=133120(至少需要達到90)故可知主動輪的包角合適。f計算普通帶的根數(shù)由式（8-22）知由n=720r/min，d100mm，5，查表8-5c和表8-5d得1.2kw =0.12kw查表8-8得=0.87,查表8-2，得1.05則3.65取根（合適）（g）計算預(yù)緊力由式（8-3）知500查表8-4得q=0.07kg/m,故N=272.18N計算作用在軸上的壓軸力為了設(shè)計安裝帶輪的軸和軸承，必須確定傳動作用在軸上的力由式（8-24）得2sin=2=1997(N)帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計帶輪時應(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。帶輪的材料選取的灰鑄鐵，結(jié)構(gòu)為腹板式。見V帶輪附圖42傳動主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計計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)計是在初步計算軸徑的基礎(chǔ)上進行的，故初步計算軸的直徑軸的直徑可按照扭轉(zhuǎn)強度法進行估算，即d=C P=3.5KW n=150r/min式中為軸傳遞的功率，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)。軸用號鋼材料，取。則經(jīng)過計算d=32mm輸出軸的最小直徑顯然是安裝帶輪的直徑，由于此傳動主軸開有兩個鍵槽，考慮到鍵槽對軸的強度的削弱，則d32+32考慮到車螺紋，故取最小軸徑d=55mm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c根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度（） L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mm，總長Lmm,直徑d=55mm（） L段的軸段此段安裝有軸承，考慮工作圓筒內(nèi)的集皮空間和機架的厚度，此軸段的總長（由于此處選用凸緣式軸承蓋進行密封，則軸承蓋連接螺釘直徑選M10,數(shù)目6個）L100mm，直徑d65mm（） L段的軸段此段主要是處于立式軸承座中，進行軸承的軸向固定起承載作用，故長度根據(jù)估算取L60mm d=74mm（） 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（1）=52mm,綜合考慮取此處90mm,d=65mm（） 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52mm,d=55mm421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由機械設(shè)計手冊查得所選用的平鍵截面b(mm)(GB/T1095-1979),鍵槽用鍵槽銑刀加工，與工作轉(zhuǎn)盤相連的鍵槽長取mm，也大帶輪相連的鍵槽長取mm（標準鍵長見GB/T1096-1979）,同時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。422確定軸上圓角和倒角尺寸參考機械設(shè)計書，表15-2，取軸端倒角為43滾動軸承的初步選擇因軸承同時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，標準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。同時在驅(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)無游隙運動和高剛度，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：（）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。（）由無機膠凝劑式有機增稠劑與潤滑油構(gòu)成的非皂基潤滑脂。（）由有機式無機增稠劑與合成油構(gòu)成的合成潤滑脂。該軸承選用號鈣基脂為潤滑脂。該軸承為長壽命潤滑脂潤滑，潤滑間隔為一年。第五章 主要零件的校核51滾動軸承的壽命計算在確定滾動軸承的支點位置時，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求出軸承的徑向載荷根據(jù)計算得出則兩者的方向相反又因為現(xiàn)以為計算滾動軸承來校核軸承壽命因為0.210.68 P=3649N則所選用的滾動軸承的壽命為對于球軸承而言3查表知7213AC型角接觸球軸承的基本額定動載荷C51200N根據(jù)上式計算其壽命得出，滿足工作要求又對所選角接觸球軸承的靜載荷進行討論顯然綜合可知，所選的7213AC型角接觸球軸承符合工作要求。52軸的計算和校核作出軸的計算簡圖結(jié)合7213AC型角接觸球軸承的計算數(shù)據(jù)，作出如下的軸的彎矩扭矩圖b軸的強度校核計算根據(jù)軸的彎矩扭矩圖可知其危險截面為軸承一所在支點處截面，根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，可知該軸為傳動軸，主要承受扭矩。則按扭矩強度條件計算?？紤]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度條件為：式中：扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為；軸所受的扭矩，單位為；軸的抗扭截面系數(shù)，單位為mm；n 軸的轉(zhuǎn)速，單位為r/min；軸傳遞的功率，單位為；d計算截面處軸的直徑，單位為mm 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為此軸選用號鋼，值為 之間而通過對軸的計算，5.1 =8.5,故軸的扭轉(zhuǎn)條件符合要求。c按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面）的強度，由此軸的彎扭圖可知，其危險截面為軸承一所在支點處截面，根據(jù)機械設(shè)計書中式（15-5）及上表中的數(shù)值，并取，軸的計算應(yīng)力以選定的軸的材料是號鋼，調(diào)制處理。由表15-1查得60。故安全。d軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核計算軸的扭轉(zhuǎn)變形用每米長的扭轉(zhuǎn)角來表示式中：軸所受的扭矩，單位為軸的材料的剪切彈性模量，單位為，對于鋼材，軸截面的極慣性矩，單位為mm，對于圓軸，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、長度和極慣性矩，單位同前階梯軸受扭轉(zhuǎn)作用的軸段數(shù)綜合上式計算出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?。粚τ诰軅鲃虞S可取。對于精度要求不高的軸，可大于顯然對于本設(shè)計中所涉及的軸為一般的傳動軸，符合扭轉(zhuǎn)剛度要求。綜上所述，設(shè)計的軸滿足工作要求。第六章 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。美國是世界上最大的馬鈴薯生產(chǎn)國和出口國。該產(chǎn)業(yè)給美國帶來了巨大的經(jīng)濟效益。近二十年來，繼美國之后，德、法、荷蘭、英、瑞士、丹麥、加拿大、日本等國家，也在致力于發(fā)展馬鈴薯食品加工業(yè)，從而使世界馬鈴薯食品加工業(yè)進入到當今興旺發(fā)達的階段。綜觀我國的馬鈴薯加工產(chǎn)業(yè)，雖然我國的馬鈴薯種植面積居世界第一，但卻產(chǎn)生了我國有巨大馬鈴薯產(chǎn)量卻需要巨額進口的強烈反差。一方面我國有著巨大的市場需求，另一方面又是嚴重不足的生產(chǎn)加工能力。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我國事物消費結(jié)構(gòu)也在發(fā)生巨大的變化，快餐和休閑食品的消費將快速增長，同時馬鈴薯的消費趨勢也將呈現(xiàn)多樣化，其衍生產(chǎn)品的工業(yè)需求正在迅速增加。從宏觀上看，一方面加入WTO提供了巨大的發(fā)展機遇，另一方面還有著13億人口的國內(nèi)消費市場，可見馬鈴薯等果蔬原料的加工將煥發(fā)無窮的魅力也勢在必行。本課題的提出就是基于上述的實際需要出發(fā)，尤其是考慮到任何一種形式的果蔬原料加工，去皮都是其中一項必不可少且重要的操作環(huán)節(jié)。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。針對這些特點所采取的設(shè)計方案不僅從實際產(chǎn)量要求出發(fā)，而且還結(jié)合經(jīng)濟最優(yōu)化，以達到最低成本產(chǎn)生最大收益。本設(shè)計利用電動機為動力源，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，撞擊為輔的綜合機械作用效果從而達到去皮的目的。因此可知本課題的設(shè)計方案所依據(jù)的理論，證明是完全可行的。本課題的設(shè)計涉及到機械制造、機械設(shè)計、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的結(jié)構(gòu)設(shè)計、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)計計算，并附有大量的裝配和零件圖，更加直觀的對整個設(shè)計加以論證。其中對果蔬原料去皮機的關(guān)鍵部件傳動軸作了詳細的力學(xué)分析和計算，并繪制出彎矩扭矩圖，通過理論以及大量的計算闡述了傳動軸結(jié)構(gòu)的可行性和性能特點。同時工作圓筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計也是基于相應(yīng)的理論依據(jù)、計算，大量文獻資料的閱讀，對出售相應(yīng)機械產(chǎn)品公司的網(wǎng)上查閱了解所確定的。由上可知，本設(shè)計基本實現(xiàn)了果蔬原料去皮機的去皮要求，是一種切實可行的設(shè)計方案。謝辭大學(xué)四年的最后階段、也是最重要的一個階段便是畢業(yè)設(shè)計。它是對大學(xué)四年所學(xué)知識的系統(tǒng)運用和總結(jié)，它將我們在書本上所學(xué)的理論知識和實際工作需要密切結(jié)合起來，從而使這些知識得到進一步的鞏固、加深和擴展。通過此次畢業(yè)設(shè)計，使我在設(shè)計、計算、繪圖、查找相關(guān)設(shè)計資料等方面的專業(yè)能力得到了充分的鍛煉。畢業(yè)設(shè)計的工作量是巨大的，從找資料到設(shè)計的過程中，花費了大量的時間和精力，從一籌莫展到漸入佳境，從中體會到了做為一個工科學(xué)生需要具備的素質(zhì)：嚴謹、耐心、踏實、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。看著經(jīng)過幾個月的努力，這項充滿自己心血的設(shè)計任務(wù)得到初步的完成，心中充滿喜悅和成就感。本設(shè)計在完成過程中，得到了指導(dǎo)老師周善炳的精心指導(dǎo)，從課題的確定到設(shè)計的步步進行的整個過程中都始終耐心仔細的指導(dǎo)我，使我從中獲益良多，充實了許多課本中沒有掌握牢固的知識，使整個設(shè)計能夠按照預(yù)定的計劃完成。本人主要負責果蔬原料去皮機的工作原理、結(jié)構(gòu)、受力分析及主要參數(shù)確定等部分的設(shè)計，由于自己知識和實際經(jīng)驗的局限，錯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。同時我也要感謝我的小組成員：徐宏，在他的幫助和共同努力下使我的畢業(yè)設(shè)計更加完善。我的設(shè)計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！參考文獻1無錫輕工業(yè)學(xué)院，天津輕工業(yè)學(xué)院編著食品工廠機械與設(shè)備北京：輕工業(yè)出版社，19812溫詩鑄，黃平著摩擦學(xué)原理清華大學(xué)出版社，20023張淑娟等立式半夏去皮機的設(shè)計與研究農(nóng)機與食品機械1997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)牧與食品機械，1991(2)5吳慶章馬鈴薯食品加工技術(shù)農(nóng)牧與食品機械，1986(3)6FAG kugelfischer AG 著，李景賢譯，劉家文校滾動軸承安裝設(shè)計北京：機械工業(yè)出版社，2003.117高為國主編機械工程材料基礎(chǔ)中南大學(xué)出版社，2004.18羅迎社主編材料力學(xué)武漢理工大學(xué)出版社9唐增寶，何永然，劉安俊主編機械設(shè)計課程設(shè)計（第二版）華中科技大學(xué)出版社10西北工業(yè)大學(xué)機械原理及機械零件教研室編著機械設(shè)計（第七版）高等教育出版社11蔡春源主編新編機械設(shè)計實用手冊北京：學(xué)苑出版社，2002.312哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室編理論力學(xué)（第六版）高等教育出版社13徐灝主編機械設(shè)計手冊北京：機械工業(yè)出版社，1999.114周良德，朱泗芳等編著現(xiàn)代工程圖學(xué)湖南科學(xué)技術(shù)出版社，2000.815施平主編機械工程專業(yè)英語教程電子工業(yè)出版社16成大先主編機械設(shè)計手冊（第四卷第五版）化學(xué)工業(yè)出版社馬鈴薯研磨去皮機摘要不管任何形式的馬鈴薯加工，去皮都是一項重要的操作環(huán)節(jié)。因此，根據(jù)不同需求，開發(fā)了一系列的馬鈴薯去皮機。它們的性能也被不斷的評估。馬鈴薯研磨去皮機的主要部件由去皮鼓和噴水管組成。去皮鼓安裝在工作圓筒內(nèi)表面的突起處，它主要靠旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生與馬鈴薯的摩擦力從而達到去皮的目地。而噴水管噴灑出水來沖洗去皮后的馬鈴薯，同時皮屑經(jīng)過排渣管隨水流一并流出工作圓筒。去皮機的生產(chǎn)能力是100kg/h，損耗率是78%6%之間。一臺附帶電動機的馬鈴薯研磨去皮機的售價大致為250美元。它適合薯片和其它產(chǎn)品的小型去皮加工。去皮加工一噸馬鈴薯的加工費用只需3.85美元。符號標志D 物料的當量直徑（mm）L,B,T 長度，寬度，物料厚度（mm） 去皮效率（）P功率（）Q物料負載容量（）r半徑（mm）t去皮時間(min)損耗率（）填充系數(shù)簡介在意大利馬鈴薯一年的總產(chǎn)量大約為15.000.000噸。但由于缺乏合適的儲藏設(shè)備，馬鈴薯的實際產(chǎn)量有著不同程度的減少。因此用適當?shù)募庸ぜ夹g(shù)和設(shè)備將馬鈴薯制造成食品不僅能幫助減少每年馬鈴薯的產(chǎn)量損失，同時還能提高收益，增加農(nóng)村或落后地區(qū)的就業(yè)機會。對馬鈴薯任何形式的進一步加工，去皮都是一個重要的操作環(huán)節(jié)。在意大利薯片是一種非常流行的快餐食品。為了將馬鈴薯加工成片狀，對它的重要預(yù)處理操作就是去皮和清洗。手工去皮是一種傳統(tǒng)的加工方式，但這種去皮方式很枯燥和耗費時間，而且馬鈴薯的營養(yǎng)價值也損耗比較大?？墒?，馬鈴薯加工產(chǎn)業(yè)所使用的蒸汽去皮法也不可取。因為在蒸汽去皮過程中，環(huán)狀蒸汽在馬鈴薯的下表面作用，但由于缺乏薄紗的保護以及各種酶作用的化學(xué)反應(yīng)，不推薦使用這種加工方法加工薯片?；谝陨系母鞣N原因，利用研磨原理的馬鈴薯去皮機被大力的推廣?；谝陨系那闆r，一系列功率類型的馬鈴薯研磨去皮機被開發(fā)和評估。這種去皮機的重要性在這篇文章中也將得到闡述。機器材料和工作原理研磨去皮機的結(jié)構(gòu)示意圖見附圖、。研磨去皮機的主要組成部件是一個長mm，直徑mm，由不銹鋼軋制而成。去皮鼓的內(nèi)表面有突起（2.53mm）。為了承載突起部位，不銹鋼板被彎曲成了圓柱形，而且在它的聯(lián)接部位鉆有小孔。為了將馬鈴薯光滑去皮，鋼板上所鉆小孔的突起部位都被重新軋平。一排孔之間的中心距和突起的圓柱尺寸分別為mm和mm。去皮鼓安裝在一根由一對滾動軸承支撐的水平軸上（水平軸的直徑為mm），滾動軸承安裝在一個長寬高分別為mm的機架上。同時為了馬鈴薯加料和出料的需要還專門設(shè)計了加料口和出料口。去皮鼓由電動機帶動帶輪而使水平傳動軸旋轉(zhuǎn)從而工作。而由鑄鐵制成的直徑mm由個噴水頭制成的噴水系統(tǒng)主要起沖洗去皮鼓上殘留的馬鈴薯皮屑和清洗已加工的馬鈴薯的作用。工作圓筒下部的排渣口用來排除污水和皮屑。圖一（）電動機（）傳動軸（）帶（）排渣管（）螺釘，墊片（）噴水系統(tǒng)（）工作鼓（）帶輪（）滾動軸承實驗程序本次實驗所用的原料是生長四個月的馬鈴薯，實驗操作時間是年月。圖二（）機架（）電動機機座（）入口和出口門（）開關(guān)（） 噴水系統(tǒng)馬鈴薯原料的長度、寬度和物料厚度均由腳規(guī)測量出。以下的公式則用于計算所測馬鈴薯原料的當量直徑和填充系數(shù)D（）式中是長度，是寬度，是物料厚度。同時圖三去皮鼓示意圖為了使去皮測試的結(jié)果更可靠，五個質(zhì)量均為g的馬鈴薯樣品將被分別測驗和記錄結(jié)果。為了去皮，馬鈴薯樣品事先在水中煮沸0.5h，取出后在室溫下冷卻0.5h。馬鈴薯的表皮則從果肉上分離。去皮后的馬鈴薯和皮屑均在C的空氣中干燥6h，去皮程度則由以下的公式計算。物料去皮容量這臺機器專門因這次實驗而制造，五個馬鈴薯樣品分別被稱量，而且每個都做了標志。分別向每個馬鈴薯樣品扎孔，然后注入不同的顏色將其染色。它們均放入去皮鼓中加工。為了達到實驗?zāi)康?，一已知重量（，千克）的馬鈴薯同時被放入去皮鼓中。噴水管入口被接在一個水開關(guān)上，去皮鼓以r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。通過調(diào)節(jié)去皮鼓水平軸帶輪的轉(zhuǎn)速從而達到控制去皮鼓轉(zhuǎn)速的目的。這些被標志的馬鈴薯樣品在經(jīng)過4，6，8和10分鐘后拿出來分析。取出后用吸水紙輕輕擦干馬鈴薯樣品表面的水份，然后立即稱重。這些馬鈴薯的去皮容積將由以下的公式計算，每個實驗結(jié)果均一式三份，然后分別記錄下來去皮效率（）去皮損耗率則由以下的公式計算：去皮損耗率（）%實驗結(jié)果和討論用于本次實驗的馬鈴薯的當量直徑為6。用于去皮的馬鈴薯體積和去皮容積分別為065和188%。圖表四和五分別顯示了在不同載重下（520kg）去皮鼓轉(zhuǎn)速為3040r/min的情況下去皮時間和去皮效率之間的關(guān)系圖四 在不同物料承載容量下去皮時間和去皮效率之間的關(guān)系（*，5kg;圖五 在不同物料承載容量下去皮時間和去皮效率之間的關(guān)系（*，5kg;在不同負載下(5,10,15,20kg)轉(zhuǎn)速為30r/min40r/min的情況下導(dǎo)出以下的等式：轉(zhuǎn)速為30r/min： 轉(zhuǎn)速為40r/min：由圖四和圖五可以很清楚的觀察出，去皮效率隨著去皮時間的增長而增長，去皮時間越長，馬鈴薯與研磨盤的接觸機會越多，馬鈴薯表皮被剝落的越多，因此去皮效率增長。同時也可以看出，最初去皮效率隨著原料負載容量的增大而增長，但六分鐘之后，這種趨勢就不再繼續(xù)。出現(xiàn)這種情況可能是因為剛開始去皮階段只是馬鈴薯的外表皮被擦去，但是如果在六分鐘以后繼續(xù)擦皮，即使增大原料負載容量，一些馬鈴薯已經(jīng)去皮完畢，所以產(chǎn)生此種結(jié)果。去皮效率的增長也與鼓的轉(zhuǎn)速有關(guān)(30r/min40r/min)。轉(zhuǎn)速越高，馬鈴薯與去皮鼓的研磨表面的接觸越頻繁，因此越多的表皮被去除，去皮效率越高。圖六和圖七顯示了在不同原料負載容量下（520kg），去皮鼓轉(zhuǎn)速為30r/min40r/min的情況下，去皮時間和去皮損耗率之間的關(guān)系。由對于不同原料負載容量（520kg），去皮鼓轉(zhuǎn)速為30r/min40r/min情況的分析，得出以下的等式：轉(zhuǎn)速為30r/min：轉(zhuǎn)速為40r/min：由圖六和七可以很清楚的顯示出去皮損耗率隨著去皮時間呈直線增長。這與討論去皮效率有同樣的原因，去皮時間增長，馬鈴薯與去皮鼓的研磨表面接觸時間長，這樣導(dǎo)致更多的表皮被去除，因此去皮損耗率增加。同時也能觀察出，去皮損耗率隨著原料負載容量密度的增大而增加?？赡艿脑蚴牵禾〉呢撦d容量密度會使馬鈴薯在與去皮鼓的研磨表面接觸時發(fā)生反彈，導(dǎo)致去皮不完全。此外，高的原料負載容量密度，所去除的皮屑和果肉在質(zhì)量上也越大，這樣使得去皮損耗率增加。通過觀察，轉(zhuǎn)速為40r/min 的去皮損耗率高于轉(zhuǎn)速為30r/min的，產(chǎn)生的原因與上述討論相似。圖八顯示了功率與原料負載容量之間的關(guān)系，它們分別由等式（17）（18）表示。這種關(guān)系是呈線形的。原料負載容量越大，與功率之間的線形關(guān)系越明顯。這是因為物料負載容量越大，物料與研磨盤表面的摩擦越大，導(dǎo)致功率的增大。轉(zhuǎn)速為30r/min：P=650+13Q （ ） （17）轉(zhuǎn)速為40r/min：P=775+13Q （ ） （18）圖六 在不同物料承載容量下去皮時間和去皮損耗率之間的關(guān)系（*，5kg; 圖七 在不同物料承載容量下去皮時間和去皮損耗率之間的關(guān)系（*，5kg;圖八 不同物料承載容量與去皮功率之間的關(guān)系(O，30r/min;,40r/min)轉(zhuǎn)速為30r/min，物料負載容量為20kg，去皮時間為8min是最佳去皮狀態(tài)。因為它有高的去皮效率和低的去皮損耗率。在這種參數(shù)下，去皮效率和去皮損耗率分別為78%和6%。如果手工加料和卸料的時間為4min，而實際的去皮時間為8min，則此機器的產(chǎn)率為100kg/h。經(jīng)過計算，加工1kg馬鈴薯所需消耗的水為1.25L。 制造一臺機械去皮機所需費用大約為250美元，機械去皮機需與傳統(tǒng)手工去皮之間進行經(jīng)濟分析比較。工作操作一小時的資本投資花費，每一千克的馬鈴薯原料成本，休息時間，回報收益時間，收益，購買一臺機器設(shè)備所需的手續(xù)費。手續(xù)費包括購買去皮機的花費，折價費，稅收，每年的使用時間，勞動力費用，使用壽命，利息，修理費和生活費用等等。這些費用都是依據(jù)1991-1992年的物價所定。33