畢業設計馬鈴薯去皮機設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 盤旋轉。磨盤上表面中間低、邊緣高，呈波浪形。塊莖加入圓筒內，因離心力和相互碰撞 作用，在圓筒內上、下、左、右翻動，并不斷地滾動；而圓筒上的彈板，將塊莖彈回，在磨盤和彈板共同作用下 馬鈴薯 塊莖被均勻地磨去外皮，實現 馬鈴薯 去皮的目的。去皮結束時加入清水，再打開側門，塊莖從側門排出，皮屑隨水流從磨盤的周圍間隙排出。該機為間歇生產。 當去皮機工作時，工作轉盤旋轉，物料由斗形進料口加入，物料落12 到旋轉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、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。卸料前應停止注水，以防止活門打開后從出料口濺出。13 第三章 馬鈴薯去皮機的 參數確定 物料在工作圓筒內的受力分析 去皮機工作時，磨盤以一定的速度旋轉，工作室內的土豆在離心力、重力和摩擦力共同作用下。利用土豆相對于工作磨盤間的相對速度差，將 土豆的皮去掉。物料在轉盤旋轉時的受力情況如圖 所示： 圖 物料在擦皮機中的受力分析圖 設波紋角為 161。sin2 202? ,物料的速度為 V。當轉盤旋轉時推動物料 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與轉盤平面平行，可以看作是轉盤圓周速度 ? R，式中 ? 為角速度（ 1/s） ,R 為轉盤半徑（ m） V垂 直 =Vcos? =? Rsin? cos? Sin2? =2sin? cos? sin? cos? =sin22? 則 V垂 直 =? Rsin22? （ m/s） 物料從垂直方向拋起的動能 E 垂直 =21 mv2垂直 =21 m( 2 2sin ??R )2=81 m? 2R2sin22? (N? m) 此動能應等于勢能 mgh 即： 81 m?2R2sin22? =mgh 81 ?2R2sin22? =gh 為了正常運轉，拋高 h 一定要超過物料在工作圓筒內的厚度，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 81 ? 2R2sin22? =g? 又因為 ? =30n? ，代入上式得 81 （ 30n? ）2 R2sin22? = g? 14 化簡得 n=60 ?? ?2sin2R g (r/min) (1) ? 角一般取 20。 － 30。 為了正常運轉，僅把物料拋起還不行，還要保證物料能拋向側壁進行摩擦，拋向側壁的力靠離心力為 C C= Rmv2 = RRm 2)(? = gRRnG 2)30(?= 9002GRn （ N） 此離心力應大于波紋對物料的摩擦力 T，才能使物料離開波紋拋向側壁，摩擦力 T=Gf(N) f為摩擦系數 使 C? T，即 9002GRn ? Gf n2 ? GRGf900 = Rf900 n? 30Rf(轉 /分 ) (2) 在設計計算時，應取（１）、（２）兩式中的大值作為轉速值，設計所選擇的 n值 。 工作轉盤轉速的確定 收購馬鈴薯、胡蘿卜等物料時，其包裝以編織袋居多 ，每袋２５ＫＧ－３０ＫＧ，工作時每次倒入兩袋（以袋的整數倍為一次計量），下面以此確定整機的尺寸和轉速。馬鈴薯、胡蘿卜的容量根據資料查找，選取一般值９００ kg/m3 ,馬鈴薯、胡蘿卜的長度一般取在５０ mm２００ mm 之間考慮，轉盤半徑應與物料長度有一定的可比性，再考慮整機結構以及外形尺寸。 根據設計選定工作轉盤半徑Ｒ＝４００ mm，則物料的堆高，根據公式 2R? ??＝ m 可以估算出，物料的堆高 值 ? ＝１１０ mm 由（１）式可知，在 ? 小于４５ 。 時，轉速隨 ? 的增大而降低，考慮轉速不宜太高且能有較大的拋高，取 ? ＝２５ 。 ，則由（１）式計算轉速最小值為 n＝９３ r/min。 馬鈴薯、胡蘿卜與磨料的摩擦系數為 ,取 f＝ 由（２）式計算轉速 n=５２ r/min 取以上兩者中的大值。 但由于以上確定的轉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15 碰撞、摩擦和物料的彈性影響，物料在此轉速下達不到計算高度，故 n應適當放大 結合考慮，故最終選定工作轉盤轉速 n＝１５０ r/min 馬鈴薯去皮機 功率的確定 去皮機的功率消耗包括： 克服物料對轉盤摩擦力所需要的功率 1N ； 克服物料對工作圓筒壁摩擦力所需要的功率 2N ； 轉盤拋起物料所作的功率 3N ； 傳動機構因摩擦而消耗的功率 4N 以上功率分別以下公式計算 cpmpMN ??1 （ W） 式中 mpM ———— 處于圓筒內物料的摩擦力矩（ N? m） mpM = 2RGf （ N? m） 式中 G——— 物料重力（ N） f——— 摩擦系數（ — ） 2R ——— 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 60)30(21 nncp ??? ?? 故 ?1N 2RGf 12060 nGfRn ?? ?? （ W） cpyMN ??2 式中 yM —————— 在離心力的作用下物料與側壁的瞬時 摩擦力矩 （ N? m） RfRmM y ?? 2? （ N? m） 式中 ? ———— 物料圓周速度（ m/s） R? ———— 摩擦臂矩（ R? = 8R ）（ m） RfRmMy ??2? =g fGfmRfRm 888 222 ??? ??? （ N? m） 故g nfGng fGN 4 8 0608 222 ???? ???（ W） 603 GsnkN ? （ W） 式中 s— 工作轉盤表面波紋高度（ m） k— 波紋的數量 16 4N 即傳動損失，可用傳動效率 ? 表示（ ? =） 則消耗的總功率為： ?????604801202321G s nkgnfGnG f RNNNN ?????? 化簡得 4 8 0 )814( 2 sn kgffRGnN ??? ??? （ W） 結合上式根據經驗公式，總功率可用以下式子進行估算 Ｎ＝??M（Ｗ） 式中Ｍ為轉盤轉矩（ N? M） ,? 為傳動效率 fGRM? R為摩擦臂矩（ m） ，Ｒ＝ （Ｄ為工作轉盤直徑 ） 根據上式則可算出工作轉盤轉矩Ｍ＝１９２Ｎ ? Ｍ 用近似值進行估算，達到生產要求所需的功率Ｎ＝３ .５ＫＷ，考慮到電動機效率及意外情況，取電動機功率為４ＫＷ 17 整機主要參數指標 型號 JLⅡ 工作轉盤直徑 ８００ mm 轉速 １５０ r/min 電動機 Ｙ１６０Ｍ１－８ ４ＫＷ（同步轉速７５０ r/min） 生產能力 ２５００ kg/h 每次投料量 ５０ kg 每次去皮時間 約為７０ 秒 去皮得率 ９５％ 去皮損耗率 ? ５％ 清洗水耗量 ３ t/h 重量 ５００ kg18 第四章 主要零件的結構設計與計算 V 帶輪結構設計計算 由上述可知，電動機轉速為７５０ r/min，額定功率Ｐ＝４ＫＷ，工作轉盤轉速為１５０ r/min，傳動比 ? =５，電動機滿載轉速 n=７２０ r/min，一天運轉時間小于１０ h。 a計算 功率 caP 由機械設計書表 86查得工作情況系數 AK ＝１ .１故 caP ＝ AK Ｐ＝ kw b選取普通Ｖ帶帶型 根據 caP ,1n 由圖 89確定為ＳＰＺ型窄Ｖ帶 c確定帶輪基準直徑 由表 83 和表 87 取 主 動 輪 基 準直徑dm i n1 1 5 % 3 6 . 8 1 2 2 1 6 1 0 6 5 1 2 0 2 3 2 4 5c a ApK n d m m f h d D Bn ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?P =100mm 根據式 (815)，從動輪基準直徑 d2d =? d1d =500mm 根據表 87,取 d2d ＝ 500mm 按式（ 813） 驗算帶的速度 100060 11?? ddn?? ＝ 100060 100720? ??? ＝ 35m/s 故帶的速度合適。 d確定普通Ｖ帶的基準長度和傳動中心距 根據 (d1d + d2d )a0 2(d1d + d2d )初步確定中心距 a0 ＝５００ mm 根據式（ 820） 計算所需的基準長度 L/ d ＝ 2a0 +2? (d1d + d2d )+02)124( add dd ?= 由表 82選帶的基準長度 Ld=2240mm 按式（ 821） 計算實際中心距 a a= a0 + 2 /dLLd? =(500+ 2 25552500? )=489mm e驗算主動輪上的包角 1? 由式 (86)得 19 1? ＝ 180? ?55712 ???a dd dd =180 ?? 55748 910 050 0 ???? =133? 120? (至少需要達到 90? ) 故可知主動輪的包角合適。 f計算普通Ｖ帶的根數Ｚ 由式（ 822） 知 Ｚ＝Lca KKPP P?)( ?? ?? 由 n1 =720r/min， d1d ＝ 100mm， ? ＝ 5，查表 85c和表 85d 得 Ｐ ? ＝ ? Ｐ ? = 查表 88得 Ｋ ? =,查表 82，得Ｋ L ＝ 則 Ｚ＝)( ???＝ 取Ｚ＝４根（Ｚ １０合適） g計算預緊力Ｆ ? 由式（ 83） 知 Ｆ ? ＝ 500 2)( qvKZPca ???? 查表 84得 q=,故 Ｆ ? ＝ ?????? ?????? 2)() ( N= h計算作用在軸上的壓軸力Ｆ p 為了設計安裝帶輪的軸和軸承，必須確定傳動作用在軸上的力Ｆ p 由式（ 824） 得Ｆ p ＝ 2ＺＦ ? sin21? =2 21 3 7 24 ???? =1997(N) i帶輪結構設計 設計Ｖ帶輪時應滿足的要求有：質量小，結構工藝性好，無過大的鑄造內應力；質量分布均勻，輪槽工作面要精細加工（表面粗糙度一般應為 ） ,以減少帶的磨損；各槽的尺寸和角度應保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻等。帶輪的材料選取ＨＴ２００的灰鑄鐵，結構為腹板式。見 V帶輪附圖 。 4． 2 傳動主軸的結構設計計算 由于軸承的型號是根據軸端直徑確定的，而且軸的結構設計是在初步計算軸徑的基礎上進行的，故 a初步計算軸的直徑 軸的直徑可按 照扭轉強度法進行估算，即 d=C3 pn P= n=150r/min 20 式中Ｐ為軸傳遞的功率， kw。n 為軸的轉速， r/min。C 為由軸的材料和受載情況確定的系數。軸用４５號鋼材料，Ｃ取１１０。 則經過計算 mind=32mm 輸出軸的最小直徑顯然是安裝帶輪２的直徑，由于此傳動主軸開有兩個鍵槽，考慮到鍵槽對軸的強度的削弱 ，則 mind ＝ 32+32 15% ?? 考慮到車螺紋，故取最小軸徑 d=55mm b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 ； 軸的結構圖見零件附圖 。 c根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 L 21? 段的軸段 為了滿足工作轉盤的軸向定位要求，考慮反轉螺帽的旋入深度，工作轉盤的厚度，此軸段所車的螺紋長度為２５ mm，總長 L 21? ９０ mm,直徑 d=55mm L 32? 段的軸段 此段安裝有軸承，考慮工作圓筒內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,數目 6 個） L32? ＝100mm，直徑 d＝ 65mm L 43? 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，故長度根據估算取 L 43? ＝ 60mm d=74mm Ｌ 54? 段的軸段 此段的軸長主要是與大帶輪發生聯系，在其上安裝有軸承，根據大帶輪的帶輪寬Ｂ＝（Ｚ－ 1） 12 2f?? =52mm,綜合考慮取此處Ｌ 54? ＝ 90mm,d=65mm Ｌ 65? 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Ｌ 65? ＝ 5