摩擦式土豆、馬鈴薯去皮機的設計含10張CAD圖

摩擦式土豆、馬鈴薯去皮機的設計含10張CAD圖,摩擦,土豆,馬鈴薯,去皮,設計,10,CAD 馬鈴薯去皮機設計 摘要 土豆表皮的去除是其制品制作生產(chǎn)的關鍵環(huán)節(jié)，各種剝皮方法都有缺點。隨著其產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展和社會進步，當前要制作生產(chǎn)中迫切要解決的問題就是要尋覓一種方便又衛(wèi)生的剝皮設備。本文主要是設計以摩擦為主的土豆去皮機，適合加工各種類型的土豆。 關鍵詞：去皮機；生產(chǎn)；土豆 Design of potato peeler Abstract: the removal of potato skin is the key link in the production of potato products. All kinds of peeling methods have shortcomings. With the rapid development of its industry and social progress, the urgent problem to be solved in production is to find a convenient and sanitary peeling equipment. This paper is mainly designed to friction potato peeling machine, suitable for processing various types of potatoes. Key words： peeling machine; Production; potatoes II XXX 目錄 摘要 I Design of potato peeler II 目錄 1 前言 3 1.1 設計背景 3 1.2 國內外發(fā)展現(xiàn)狀 3 2 總體 5 2.1 摩擦式馬鈴薯去皮機構成 5 2.1.1 轉盤 5 2.1.2 圓筒 6 2.1.3 機架 6 3 土豆去皮機各系列數(shù)據(jù)的計算 7 3.1 機器筒體積計算 7 3.1.1 生產(chǎn)能力 7 3.2 圓盤轉速的計算 8 3.3 總功率P 10 4 傳動方案與原動機的選擇 12 4.1 電機選擇種類 12 4.2 電機功率 12 4.3 電動機轉速計算 13 4.4 電動機選擇型號 13 4.5 計算V帶傳動比 13 4.6 傳動裝置運動 14 4.6.1軸的轉動速度 14 4.6.2 各軸輸入功率 14 4.6.3 各軸轉矩 14 5 帶傳動設計與計算 15 5.1 確定計算功率 15 5.2 V帶帶型選擇 15 5.3 確定帶輪d且驗算 15 5.3.1 確定帶基準直徑 15 5.3.2 驗算帶速 15 5.3.3計算大帶輪基準直徑 15 5.3.4 從動輪實際轉速 16 5.4 V帶的中心距a和基準長度 16 5.5 計算單根V帶額定功率 17 5.6 計算V帶根數(shù)Z 17 5.7 確定帶張緊力F0 17 5.8 計算帶傳動作用在軸上力 17 5.9 V帶的安裝要求 18 6 帶輪組成構思 19 6.1 帶輪材料的挑選 19 6.2 帶輪結構確定 19 6.3 帶輪尺寸 20 6.4 帶輪結構圖 21 6.5 帶輪技術條件 22 7 直齒圓錐齒輪 23 7.1 圓錐齒輪材料的選澤 23 7.2 計算直齒圓錐齒輪的大端分度圓直徑 23 7.2.1 根據(jù)齒面接觸強度設計公式 23 7.3 直齒圓錐齒輪尺寸 24 8 軸的設計與強度計算 26 8.1 軸的材料選用 26 8.2 軸的設計計算 26 8.2.1 工作主軸 26 8.3工作主軸的疲勞強度校查 26 8.3.1強度校核 26 8.4 軸上圓角以及倒角尺寸大小的確定 27 9 軸承挑選與核查 28 9.1 軸承使用年限 28 9.3 軸承光滑選擇 29 9.4 軸承密封 29 10 鍵選擇 30 10.1 鍵的挑選 30 11 軸承座以及端蓋 31 11.1 軸承座 31 11.2 端蓋 31 11.3 軸承安裝形式 32 12 各部件設計 33 12.1 機筒部分設計 33 12.2 機架部分結構 33 12.3 轉盤設計 33 13.總結： 34 14致謝 35 參考文獻 36 IV 前言 1.1 設計背景 土豆的資源在我國未得到很好的運用，其中大量用于飼喂，每年生產(chǎn)不到5%，大多做成面粉、粉條等。當前產(chǎn)銷形勢令人滿意的結果引起了社會的關注，尤其那些馬鈴薯豐富地區(qū)的老板。 1.2 國內外發(fā)展現(xiàn)狀 土豆的處理一直被大家關注，可是我們國家，大多數(shù)土豆被人們炒菜[6]。一年才很少一部分來深制作生產(chǎn)，因此土豆殘余太多，提高了到冬天時保存的困難，也使它的營養(yǎng)成分降低.歸根到底是因為缺乏制作生產(chǎn)設備，尤其去皮設備。全球發(fā)達國家中，土豆深制作生產(chǎn)量大約占全部的百分之四十九到百分之七十九。 現(xiàn)在，名下公司在世界很多地方都有。近幾年來，除美國以外，發(fā)國、荷蘭、英國及歐洲一些國家大力發(fā)展土豆的深加工，其中美國大約有百分之六十九的鮮薯用于制作生產(chǎn),法國為百分之五十九。 1.機械：根據(jù)原理可劃分三種，一是切削、二是磨削，三是摩擦。切削是使用尖銳的鐵片切除外表皮。工作效率高，但是不太明凈，有時切除過大，造成浪費，通常要人工經(jīng)常去調整，很難實現(xiàn)自動化，一般適合比較大、表皮不厚、里面硬的材料?，F(xiàn)在，黃瓜、平安果等會利用切削去除表面，例如旋皮機。當軸轉動起來，刀會把轉動的材料表面切削掉。手搖、腳踏和電動都是該機器轉動的方法。在進行加工之前要進行挑選，這樣目的是使生果形狀差不多，避免浪費；紅薯、土豆等去皮幾乎都使用磨削；摩擦是利用u大、使用表面大的工作機器零件所給予的摩擦效果讓表皮出現(xiàn)破損然后被除掉。材料表面質量優(yōu)秀，破皮小，但是加工出的材料差強人意。有必要首先對生果和蔬菜進行預處理以使其變軟。 蒸汽：在壓強很高的器具內，一使用壓強很高的氣體讓塊土豆外面加熱，二打開器具頂部，會迅速散發(fā)壓力，土豆的皮會掉下來。 化學： 在能抵住堿性的容器內，倒進強堿液體然后提高溫度，放入土豆，過一會土豆表面被侵蝕，用水多次沖刷。 機械：用電機當作能源推動，帶輪轉動起來帶動氣缸下面的磨盤也轉了起來。磨盤上面是個凹形，表面高低不平不規(guī)則。土豆放進氣缸里面， 并通過離心力和碰撞在氣缸中連續(xù)起伏；和圓筒內壁的橡膠，土豆反彈，在研磨盤和圓筒內壁的橡膠下，將其土豆充分研磨，除去表皮，然后使土豆去皮成功。剝皮完成后放里面水，將側面的門開通，然后土豆就會排出來，垃圾跟著水會在磨盤附近縫隙流出。這臺設備是間歇運動，這臺機器工作的時候，磨盤給予合理的運動，在三力共同效果下，因為土豆和磨盤兩者的旋轉速度是不一樣的，這樣就可以把土豆上的皮除去。 2 總體 在土豆摩擦剝皮過程里，剝皮后的馬鈴薯被認為達到光滑的表面，沒有損傷層，在剝皮過程中沒有污染。 同時考慮經(jīng)濟效用。 投資少，經(jīng)濟效益好 。 2.1 摩擦式馬鈴薯去皮機構成 具體如下 ： 圖1 簡圖 2.1.1 轉盤 它是依據(jù)土豆的本身的各種特質以及人們自己動手給土豆刮皮的方法。由此設計轉盤形狀是渾圓狀，它的表面上凹凸不平。為了可以繼續(xù)增大接觸時的摩擦力，在其面上與金剛砂粘合。 圓盤除具有剝離功能外，主要用于投擲材料。 當物料從進料口下降到旋轉盤的凹凸面時，通過離心力將其拋向缸壁，并通過與缸壁粗陋表面的摩擦來實現(xiàn)剝離。為了能有正常工作，不僅需要保證滾筒內的起伏狀態(tài)，也要材料能夠拋起，更要持續(xù)變化與零件的相對位置和方向的一些關系，將材料分離到氣缸壁的表面上，使得不同材料部分的剝離。 2.1.2 圓筒 它是由氣缸以及梯形倒置形狀的槽組成，用合金經(jīng)過金屬加工制造而成。 圓柱體的內壁是用橡膠螺釘關聯(lián)到圓柱體內壁。 將設有帶閥的出料口放在氣缸側壁，便于物料的回收。 2.1.3 機架 它具有支持氣缸和傳動系統(tǒng)的功能，內部由皮帶輪和電機纏繞，來確保對操作員的人身安全。 3 土豆去皮機各系列數(shù)據(jù)的計算 3.1 機器筒體積計算 3.1.1 生產(chǎn)能力 （1） 式中 ——裝料時間（s) ——擦皮時間（s)； ——卸料時間（s）； D——圓筒內徑（m)； H——圓筒有效高度（m）； ——物料容積密度（kg/), ——材料充填系數(shù) 故滿足體積的要求 該設計中取筒壁與圓盤的間隙為，取筒壁厚度為，， 則 3.2 圓盤轉速的計算 剝皮機運轉以后，磨盤開始快速的轉動，工作室中的土豆受到三力的一起的效果。因為土豆和磨盤兩者之間的速度是不一樣的，可以去除土豆的表皮。土豆在容器內受到三力作用的受力分析見下圖：（三力分別是離心力，重力以及摩擦力） 圖2 式中 ——角速度（1/s）； R——轉盤半徑（m）； —— ——材料速度 則 又 即 而正常操作后h需要超過工作缸中材料的厚度，所以用代替h，即 又由于 則 即 （2） 式中 ——通常??； ——料層的厚度（m)； ——半徑（m）。 為了材料能夠拋向側壁的保證，而決定拋向側壁的力則是離心力C 為了讓,則 故 （3） 摩擦系數(shù)取1.1， 取 代入上式得 圓盤速度 基于經(jīng)驗數(shù)據(jù)，摩擦盤線速度時，土豆脫皮表現(xiàn)是最優(yōu)秀的，馬鈴薯果肉損失最小。土豆使用部分消耗小。 3.3 總功率P 總功率的消耗為： (4) 式中 ——傳動效率取0.8； ——圓盤的轉矩； 其中 式中 ——物料的重量（N）； R——摩擦的臂距（m),R=0.4D； D——圓盤的直徑（m）。 土豆的密度取 則一個土豆的體積為 質量為 放入圓筒里土豆的個數(shù)N為 (個） 最終機器總功率的消耗為： (5) 4 傳動方案與原動機的選擇 4.1 電機選擇種類 選擇三相交流異步電機來作為該機器的動力源。 4.2 電機功率 功率的所需 輸出功率 因為傳動系統(tǒng)里有比如聯(lián)軸器、軸承和皮帶以及直齒錐齒輪，所以傳動系統(tǒng)的總效率是 由表查得V帶和軸承的效率分別是： = 0.96,, ，，軸承 = 0.99 則： 于是 最終可以確定電動機的額定功率為 4.3 電動機轉速計算 一般V帶，而圓錐齒輪減速器，于是電動機的轉速可以選擇的范圍為 4.4 電動機選擇型號 比較以下規(guī)劃：一是電機運轉速度比較慢，表面輪廓比較大，本身的質量較高，造價昂貴；二是電機運轉速度適度，便面輪廓和本身質量都比較合理。三是電機運轉速度比較高，可是傳動比大，整體尺寸不算合理；所以綜上可知，方案2比較合適。 4.5 計算V帶傳動比 .05 要是選取V帶的傳動比為i1=2,則單級圓錐齒輪減速器的傳動比為： 所得出的結果剛好符合范圍 4.6 傳動裝置運動 4.6.1軸的轉動速度 4.6.2 各軸輸入功率 4.6.3 各軸轉矩 5 帶傳動設計與計算 5.1 確定計算功率 取KA=1.1 故 5.2 V帶帶型選擇 由和以及查圖可選A型帶。 5.3 確定帶輪d且驗算 5.3.1 確定帶基準直徑 初步選擇小帶輪的基準直徑，由表可查得，小帶輪的基準直徑最好為，故選取。 5.3.2 驗算帶速 (6) 故帶速合適。 5.3.3計算大帶輪基準直徑 由 則大帶輪為 由表，可以選取 5.3.4 從動輪實際轉速 n2= = 誤差為： 由于誤差在0%，所以滿足要求。 5.4 V帶的中心距a和基準長度 由，則初步選定中心距為a0=350mm 基準長度的計算 (7) 由，又查表可得，選取與相靠近的V帶基準長度為。 則 (8) 實際中心距的計算 主動輪上的包角的驗算 故主動帶輪上的包角滿足條件。 5.5 計算單根V帶額定功率 由于小帶輪的直徑為，以及電機的轉速為n0=940r/min，經(jīng)過查表可得；又由于n0=940r/min和i=2,查表得；依據(jù)據(jù)，查表得K=0.96，再依據(jù)，查表得；于是 5.6 計算V帶根數(shù)Z 取整，則 5.7 確定帶張緊力F0 根據(jù)公式 (9) 式中 ——V帶的速度（m/s)； ——V帶單位米長的質量（m/s)。 查表可知普通V帶的單位長度的質量為q=0.1kg/m,于是 5.8 計算帶傳動作用在軸上力 5.9 V帶的安裝要求 1）窄帶和普通v帶不可以一起使用 ； 2）每個帶的車輪應該向同一方向延伸，每個帶輪配合的v槽應該合在一個面上，誤差不應超過 ； 3）應該適當調好中心距，要在皮帶嵌入輪槽之前； 4）應該控制號初拉力，以便中心距離調整。 6 帶輪組成構思 帶輪應該要重量輕，組成設計的效果好，沒有太大的內應力，重量對稱，速度很高的時候必須滿足動平衡，輪子里面要加工細膩，這樣可以使皮帶使用壽命增加；還要保證形狀和位置精度，這樣會讓受力比較合理。 6.1 帶輪材料的挑選 常常使用鑄鐵，一般用等級是以及，速度v快的時候，選擇鑄鋼比較適合，選擇鑄鋁以及塑料是在低功率的時候。 滑輪選擇的是鑄鐵的時候比較合理，其等級是。 6.2 帶輪結構確定 皮帶輪設計，結構的形式主要要根據(jù)皮帶輪的參考直徑來選擇。 比如當時，可應用輪輻式的結構方式，當帶輪基準直徑為（是為安裝帶輪軸的直徑）時，應用實心式；當時，可以應用腹板式。 一般把帶輪放置于軸的后邊，這樣可以初步確定大帶輪軸的最小直徑。 由公式 因為軸的轉速為，帶輪安裝軸的功率為。。查得，于是 又由于軸的最小直徑安裝在滑輪處并且需要鍵槽，軸頸需要增大一點，所以，在設計的時候，理論計算要小于軸的最小直徑，所以選取。 6.3 帶輪尺寸 根據(jù)經(jīng)驗公式計算皮帶輪的其他結構尺寸 6.4 帶輪結構圖 圖3 結構圖（小帶輪） 圖4 結構圖（大帶輪） 6.5 帶輪技術條件 （1）每個地方都不可以有小孔，縫隙，氣體鼓起的泡以及縮孔，影響其表面質量 （2）應該它的面要平滑，不粗糙，它的角落處要進行倒角，這樣可以延長使用壽命，避免或者削弱輪槽的磨耗； （3）與輪槽相對的那個面應該和輪子的軸線垂直度小于或等于； （4）中孔的公差要求是，要不就是，它尺寸要求是ES：,EI:0； （5）我們在設計的時候，要充分考慮其結構的合理性，加工制造的時候要相對容易，當這時我們應該測試一下靜平衡，當，這時我們應該測試一下動平衡。 7 直齒圓錐齒輪 7.1 圓錐齒輪材料的選澤 最終確定選取8級精度，這是因為減速器v運動比較緩慢。大齒輪選用硬度為。小齒輪選取并且需要回火。 7.2 計算直齒圓錐齒輪的大端分度圓直徑 7.2.1 根據(jù)齒面接觸強度設計公式 (10) 式中 ——動載荷系數(shù)，可查得； ——齒數(shù)比，； ——齒寬系數(shù)，取 ——彈性系數(shù)， ——直齒圓錐小齒輪傳遞的轉矩 ——許用應力 接觸疲勞許用應力的計算 取中較小的值，即 分度圓處的圓周速度為 圓錐小齒輪的大端分度圓直徑為 故選取8級精度滿足。 由《機械設計》，可查得。 ，=1.10 則 故 7.3 直齒圓錐齒輪尺寸 8 軸的設計與強度計算 8.1 軸的材料選用 調質鋼的品種繁多，比較經(jīng)常使用的有以下：......以及。45鋼經(jīng)過正火、淬火、回火等熱處理。熱處理以后，就會更有比較好的綜合機械性能，同時也提高了自身的強度、耐磨性、硬度以及使用壽命。 8.2 軸的設計計算 8.2.1 工作主軸 由于要符合條件，故需要在它的右側安裝一個軸肩，來確保加工安裝要求，所以Ⅱ-Ⅲ段取直徑為。 初步選擇圓錐滾子軸承，因為它能夠經(jīng)受住雙向載荷。從機械設計手冊中查得，可選用30208型圓錐滾子軸承。其尺寸為，故，，定位軸肩設計在它的。 故 8.3工作主軸的疲勞強度校查 當工作主軸形狀完成后，能不能在實際生產(chǎn)中運行，受載荷最大的截面要在進行復查。 8.3.1強度校核 (11) 式中 ——扭轉切應力MPa： ——轉動速度； ——抗扭截面系數(shù)； ——扭矩； ——功率； ——許用應力，= ，故軸的扭的轉條件滿足要求。 根據(jù)彎扭組合變形強度條件 (12) 式中 ——軸的彎矩； ——軸的扭矩； ——抗彎截面系數(shù)； ——軸的計算應力； ——查得； ——應力矯正系數(shù)取，代入數(shù)據(jù)計算得 因此滿足要求。 8.4 軸上圓角以及倒角尺寸大小的確定 根據(jù)《機械設計課程設計手冊》來確定每個軸肩部位的倒角。 9 軸承挑選與核查 9.1 軸承使用年限 由滾動軸承的壽命計算公式 (13) 式中 ——基本額定壽命； ——基本額定動載荷； ——當量動載荷； ——對于球軸承，對于滾子軸承 計算派生軸向力：由表得知，軸承的，，。又因為,，可得兩軸承的派生軸向力為 計算兩軸承所受的軸向載荷：因為,又因為該圓錐滾子軸承是正裝，所以，軸承2被“放松”，軸承1被“壓緊”，故兩軸承所受軸向力分別為 當量動載荷的計算 由， ,； 由， ,。 又根據(jù)，。 故可得知兩軸承的當量動載荷分別為 由于，故按進行計算，所以軸承的壽命為 故軸承滿足壽命條件。 9.3 軸承光滑選擇 在光滑合適的假設下，選擇其額定的受力以及最大的速度。 設備中經(jīng)常用來潤滑的潤滑劑有很多，這里我們綜合考慮選用油脂。 9.4 軸承密封 目的:預防一些雜質以及垃圾進入里面，影響精度和軸承壽命。使用氈環(huán)密封，然后再上方制造一個梯形槽，增加它的密封效果。 10 鍵選擇 10.1 鍵的挑選 因為軸直徑以及鍵槽生產(chǎn)步驟，我們使用圓頭形的平鍵來連接。圓頭鍵優(yōu)點：能夠軸向固定，使用場合多。缺點：不能夠傳遞扭矩，而且應力集中明顯。在這我們把它放在銑刀的鍵槽中，這樣就有效的規(guī)避了這些缺點。 11 軸承座以及端蓋 11.1 軸承座 該機器，它是一個關鍵的部件，這個部件擔任著該機器的傳動功能，它結構的安排也會影響機器整體的可靠性和穩(wěn)定性，在此次的設計中，傳動系統(tǒng)都可以組合起來，成為一個個獨立的部件來使用，這樣的話，傳動系統(tǒng)工作起來也會比較安全和可靠。 軸承總成是安裝在下缸位置上的一個單獨的部件，并且安裝和拆卸簡便、每個部分沒有間隙，這樣也會讓機器運轉時很穩(wěn)定。 綜上所述，軸的尺寸以及圓錐滾子球軸承的尺寸，設計了軸承座的尺寸，示意圖如圖5所示。 圖5 11.2 端蓋 軸承端蓋的主要功能是軸向定位和密封起伏軸承。 這主要是為了防止光滑起伏軸承時油脂泄漏，污染材料。 結合轉軸的尺寸和錐形滾子滾珠軸承外徑的具體尺寸，設計了軸承蓋的尺寸如下，示意圖如圖所示。 圖6 軸承端蓋 11.3 軸承安裝形式 圖7 12 各部件設計 12.1 機筒部分設計 機筒由不銹鋼制成并軋制。 圓筒內壁上的粗陋表面，從圓筒頂部向下，設計一個180毫米，弦長220毫米的嘴在圓筒的側面，作為土豆的出口。在上筒下部外壁焊接鋼圈。 12.2 機架部分結構 為了盡可能的降低成本，節(jié)省材料，可采用Q235等邊角鋼焊接。它具有支撐效果和確保工作者安全的功能。 12.3 轉盤設計 圓盤的功能是由圓盤的結構形狀決定的，圓盤不但具有拋料功能，而且具有剝離功能。為了使得材料與轉盤之間的摩擦能夠增加，圓盤的表面應該采用砂膠粘合，在圓盤的頂部表面澆注棕色剛玉摻雜環(huán)氧樹脂。在工作筒內徑與轉盤外徑之間應該要留有15mm左右的空隙，這樣是為了使得土豆皮和水的混合物消除。 圖8 13.總結： 這次的畢業(yè)設計，是我的本科最后的設計，是我對知識的全面匯總，在設計的過程中，遇到了不少的問題，通過解決這些問題，我也在不斷地成長，知識不斷地累積，在設計中我了解到，所有的科目都是相輔相成的，息息相關。 此次設計讓我真正的懂得了由理論到實踐，多層面、全方位地去了解和掌握課本里一些比較難懂的知識。對于具體的設計思路不夠清晰，為此我不斷查看書籍，雖然過程很緩慢，但是我的知識素養(yǎng)不斷提高。在以后的機械道路上，我會努力，繼續(xù)越走越遠。 14致謝 在這次的設計中我有時會遇到自己難以解決的問題，多虧我的指導老師朱愛香給我點播，幫助我成功完成本次設計，再次感謝朱愛香老師。 參考文獻 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