3145 馬鈴薯去皮機(jī)的設(shè)計(jì)

3145 馬鈴薯去皮機(jī)的設(shè)計(jì),馬鈴薯,土豆,去皮,設(shè)計(jì) 馬鈴薯去皮機(jī)的設(shè)計(jì)目錄摘要 ....................................................................................................................................................IAbstract...........................................................................................................................................II第一章 引言 ......................................................................................................................................11.1目的意義和國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀概況 .............................................................................................11.2馬鈴薯原料加工預(yù)處理工藝流程簡(jiǎn)介 .............................................................................21.2.1馬鈴薯的分級(jí) .........................................................................................................21.2.2馬鈴薯的清洗 .........................................................................................................21.2.3馬鈴薯的去皮 .........................................................................................................21.2.4馬鈴薯的護(hù)色 .........................................................................................................31.3 國(guó)內(nèi)外馬鈴薯去皮設(shè)備簡(jiǎn)介 ............................................................................................31.3.1機(jī)械裝置 .................................................................................................................31.3.2 蒸煮裝置 ................................................................................................................41.3.3 化學(xué)去皮裝置 ........................................................................................................5第二章 馬鈴薯去皮機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ................................................................................................72.1 馬鈴薯去皮機(jī)的設(shè)計(jì)及特點(diǎn) ............................................................................................72.2摩擦式馬鈴薯去皮機(jī)基本結(jié)構(gòu) .......................................................................................102.2.1工作圓筒 ...............................................................................................................102.2.2工作轉(zhuǎn)盤(pán) ...............................................................................................................102.2.3傳動(dòng)系統(tǒng) ...............................................................................................................112.2.4其他 .......................................................................................................................112.3工作原理 ...........................................................................................................................11第三章 馬鈴薯去皮機(jī)的參數(shù)確定 ..............................................................................................133.1 物料在工作圓筒內(nèi)的受力分析 ......................................................................................133.2 工作轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速的確定 ........................................................................................................143.3馬鈴薯去皮機(jī)功率的確定 ...............................................................................................153.4整機(jī)主要參數(shù)指標(biāo) ...........................................................................................................17第四章 主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 ........................................................................................184.1 V帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 .......................................................................................................184．2 傳動(dòng)主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 .............................................................................................204.2.1軸上零件的周向定位 ...........................................................................................214.2.2確定軸上圓角和倒角尺寸 ...................................................................................214.3滾動(dòng)軸承的初步選擇 .......................................................................................................21第五章 主要零件的校核 ..............................................................................................................235.1滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算 .......................................................................................................235.2軸的計(jì)算和校核 ...............................................................................................................245.2.1作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖 ...............................................................................................245.1.2軸的強(qiáng)度校核計(jì)算 ...............................................................................................245.1.3按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 ...........................................................................255.1.4軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核計(jì)算 .......................................................................................25總結(jié) ..................................................................................................................................................27致謝 ..................................................................................................................................................28參考文獻(xiàn) ..........................................................................................................................................29I摘要:馬鈴薯去皮是所有馬鈴薯制品加工工藝過(guò)程的重要環(huán)節(jié)，目前存在的各種去皮方法都各自有其一定的局限性。隨著馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，如何尋找一種優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能幾環(huán)保的馬鈴薯剝皮方法己成為馬鈴薯加工工藝過(guò)程中迫切需要解決的問(wèn)題。本文主要介紹了以摩擦原理為基礎(chǔ)的、適合食品加工工廠等場(chǎng)所使用的大型馬鈴薯去皮機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)、工作原理和設(shè)備組成。關(guān)鍵詞：去皮機(jī)；摩擦；設(shè)計(jì)；馬鈴薯IIAbstract: Peeling is an important annulet in potato processing, Methods of peeling which have been used at present all has their limitation. Along with the development of potato processing industry and the progress of our society and economy, it has become an urgent task for finding an efficient, economical and no pollution method of potato peeling. This paper introduced the large-scale machine for peeling potatoes which is designed by the principle of friction and suited to the factory of food processing, and it presented the key of design,working principle and the composition of the large-scale machine.Keywords：Peeling machine; friction; design; potato1第一章 引言1.1目的意義和國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀概況目前，世界 79%的國(guó)家種植馬鈴薯，總面積 2000萬(wàn) hm，左右，總產(chǎn)量 3億多噸，僅在小麥、玉米、水稻之后，居第四位。馬鈴薯在我國(guó)布極為廣泛，主要產(chǎn)區(qū)集中在四川、黑龍江、甘肅、內(nèi)蒙、河北、山西、陜西、云南、貴州、等省。據(jù)1998年統(tǒng)計(jì)，我國(guó)馬鈴薯種植面積近 467萬(wàn) hMz，產(chǎn)量 4700多萬(wàn)噸，居世界第一位。馬鈴薯屬于茄科、塊莖類(lèi)作物，是珍貴的食物，它既是糧又是菜，營(yíng)養(yǎng)豐富。其淀粉含量達(dá) 11 %--25，且蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高，容易消化吸收。其中含有 18種氨基酸、多種維生素及豐富的礦物質(zhì)元素。屬于低熱量、高蛋白、多種維生素和礦物質(zhì)食品 [2]。馬鈴薯的蛋白質(zhì)主要是球蛋白，其生物價(jià)為 67，高于除大米以外的各種糧食。如果用 35%的雞蛋清與 65%的土豆蛋白混合食用，則可以合成目前己知的最佳蛋白質(zhì)。馬鈴薯中主要含的是半纖維素，它能增加腸道蠕動(dòng)的次數(shù)。另外，馬鈴薯還是一種較好的化工原料。日本通產(chǎn)省北海道工業(yè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)廠開(kāi)發(fā)出一種用馬鈴薯作原料生產(chǎn)塑料的技術(shù)。這種塑料能通過(guò)土壤和水中的微生物進(jìn)行自然分解，最終化成為水和二氧化碳。國(guó)外馬鈴薯主要用于加工，鮮食比例較小。美國(guó)有 75%的鮮薯用于加工，法國(guó)為 60%，荷蘭為 40%，英國(guó)為 40%，而我國(guó)馬鈴薯主要以蔬菜的形式進(jìn)行鮮食，用于加工的比例不足 10%。由于馬鈴薯作為蔬菜其口感較差，并不太受人們的歡迎，因而價(jià)格低廉，每年有 15%的馬鈴薯爛掉，浪費(fèi)較多，嚴(yán)重影響了廣大薯農(nóng)的經(jīng)濟(jì)利益和種薯積極性。這種現(xiàn)象不利于我國(guó)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。國(guó)外的馬鈴薯制品，如馬鈴薯?xiàng)l、馬鈴薯片是一種很受歡迎的快餐食品，現(xiàn)已風(fēng)靡我國(guó)的麥當(dāng)勞、肯德雞等快餐店，其拳頭產(chǎn)品就是馬鈴薯制品。我國(guó)的馬鈴薯產(chǎn)品加工起步較晚，工藝技術(shù)落后，還不能形成規(guī)模。馬鈴薯制品的質(zhì)量趕不上國(guó)外水平，產(chǎn)量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足不了市場(chǎng)要求，因而加快我國(guó)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提高馬鈴薯的附加值，不但能滿(mǎn)足消費(fèi)者需求，而且是加快我國(guó)貧困地區(qū)，尤其是西部馬鈴薯產(chǎn)區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一條重要途徑。據(jù)了解，貴州省己經(jīng)把馬鈴薯產(chǎn)業(yè)為本省經(jīng)濟(jì)的一大增長(zhǎng)點(diǎn)。中央關(guān)于西部大開(kāi)發(fā)的決議，又為馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了很好的機(jī)會(huì)。馬鈴薯產(chǎn)業(yè)將大有可為。馬鈴薯制品的主要品種有馬鈴薯?xiàng)l、馬鈴薯片、脫水馬鈴薯泥等。不論何種制品，其加工工藝都要求必須對(duì)原料馬鈴薯進(jìn)行去皮處理，才能保證產(chǎn)品的質(zhì)量，保證其外觀、色澤和口感。馬鈴薯去皮的方法主要有人工去皮、機(jī)械去皮、化學(xué)去皮、輻射去皮和蒸汽去皮等。人工去皮的去皮效果較好，但效率低、損失率高，顯然不能2適應(yīng)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需要。機(jī)械去皮有離心去皮和磨擦去皮兩種形式，主依賴(lài)馬鈴薯與馬鈴薯之間及馬鈴薯與金剛砂或橡膠之間的磨擦作用而達(dá)到去皮的目的。這種方法去皮效果差，且易造成馬鈴薯表面層的損傷?；瘜W(xué)去皮有熱堿法和低溫去皮液法兩種形式，主要依賴(lài)強(qiáng)堿溶液及特配化學(xué)去皮液的作用，軟化和松馳馬鈴薯的表皮和芽眼，然后用高壓冷水噴射，達(dá)到去皮目的。這種方法對(duì)去皮前后的沖洗工藝要求較高，且堿液或去皮液消耗量過(guò)大，成本較高。輻射去皮是利用輻射波被馬鈴薯表皮的水分吸收、蒸發(fā)，使入射的輻射波剛進(jìn)入受熱體淺表層即引起強(qiáng)烈的共振，被吸收而轉(zhuǎn)化為熱量，從而達(dá)到剝皮效果同這種方法去皮效果較好，但果皮只能廢棄，不能被利用。蒸汽去皮是將馬鈴薯在蒸汽中進(jìn)行短時(shí)間處理，使其皮層熟化，然后利用鐵刷和流水沖去外皮，達(dá)到去皮目的。1.2馬鈴薯原料加工預(yù)處理工藝流程簡(jiǎn)介1.2.1馬鈴薯的分級(jí)馬鈴薯的分級(jí)可按照不同的加工品的要求，采用不同的分級(jí)方式分級(jí)，包括大小分級(jí)、成熟度分級(jí)和色澤分級(jí)等幾種。在我國(guó)成熟度分級(jí)常用目視估測(cè)的方法進(jìn)行，而大小分級(jí)是分級(jí)的主要內(nèi)容，幾乎所有的加工果蔬均需大小分級(jí)，分級(jí)的方法有手工分級(jí)和機(jī)械分級(jí)。1.2.2馬鈴薯的清洗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(duì)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)堿及漂白粉、高錳酸鉀等強(qiáng)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(jī)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馬鈴薯的去皮 凡是馬鈴薯果皮粗糙、堅(jiān)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(shí)，因要打漿和壓榨，才不用去皮，馬鈴薯去皮方法如下：（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(dòng)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(lái)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(qiáng)且廉價(jià)。堿液去皮時(shí)堿液的濃度、處理時(shí)間和堿液溫度，應(yīng)視不同果蔬原料種類(lèi)、成熟度、大小而定。堿液濃度提高、處理時(shí)間長(zhǎng)和溫度高都會(huì)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3中浸泡、清洗、反復(fù)換水直至表面無(wú)膩感，口感無(wú)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)到輕度表面冷凍，然后解凍，使皮松弛后去皮，此法質(zhì)量好但費(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)，適當(dāng)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(dòng)去皮。1.2.4馬鈴薯的護(hù)色馬鈴薯在加工過(guò)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(jìn)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(guò)相應(yīng)的方式來(lái)對(duì)馬鈴薯進(jìn)行護(hù)色保護(hù)。1.3 國(guó)內(nèi)外馬鈴薯去皮設(shè)備簡(jiǎn)介 國(guó)外馬鈴薯去皮方法大致有三種，即機(jī)械去皮、蒸汽去皮和化學(xué)方法去皮。三種去皮方法的工作原理為： 一 、機(jī)械去皮。在圓筒形容器中。依靠帶有磨料的圓盤(pán)、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(dá)到去皮目的。 二、 蒸汽去皮。在高壓容器內(nèi)，通^高壓蒸汽使塊莖表面受熱，然后打開(kāi)容器盞，突然釋放壓力．塊莖的表皮和果肉即自行分離。 三、化學(xué)去皮。在耐堿容器內(nèi)，加強(qiáng)堿溶液并加溫，后加人塊莖，經(jīng)一段時(shí)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， 。再將塊莖放人機(jī)械去皮機(jī)中剝?nèi)ケ砥ぁ?.3.1機(jī)械裝置目前，國(guó)內(nèi)主要使用機(jī)械摩擦去皮機(jī)。如圖 1.1所示，該機(jī)由機(jī)蓋、機(jī)筒、機(jī)座、電機(jī)、砂盤(pán)等部分組成。以電機(jī)為動(dòng)力，通過(guò)減速齒輪帶動(dòng)機(jī)筒底部的砂盤(pán)旋轉(zhuǎn)。塊莖加入機(jī)筒內(nèi)，因其離心力和相互碰撞作用，在機(jī)筒內(nèi)上、下、左、右翻動(dòng)，表面被砂盤(pán)均勻的摩蝕，去皮結(jié)束時(shí)加入清水，再打開(kāi)側(cè)門(mén)，塊莖從側(cè)門(mén)自動(dòng)排出，皮屑隨水流從砂盤(pán)的周?chē)g隙排出，該機(jī)為間歇生產(chǎn)。4圖 1.1 機(jī)械式摩擦去皮機(jī)1.3.2 蒸煮裝置國(guó)內(nèi)食品加工業(yè)使用的連續(xù)式鏈帶蒸煮機(jī)和高壓蒸煮鍋，機(jī)體龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)昂貴，小型果蔬原料食品加工廠引進(jìn)使用有一定困難。在實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)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(mǎn)足要求。圖 1.2為一般食堂、飯店常用的蒸煮裝置結(jié)構(gòu)示意圖。在一個(gè)大型蒸煮容器內(nèi)鋪設(shè)軌道，道軌通到容器大門(mén)外切片機(jī)附近。道軌上置放平板小車(chē)，小車(chē)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(mǎn)薯片后，將小車(chē)連同籠屜推入容器中，密封大門(mén)，再通入蒸汽蒸煮。待薯片蒸熟后，打開(kāi)大門(mén)，拉出小車(chē)和籠屜，取出薯片。蒸煮容器為長(zhǎng)方形，下部設(shè)有進(jìn)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。51.蒸房 2.門(mén) 3.籠屜 4.平車(chē) 5.道軌圖 1.2 間歇式蒸煮裝置1.3.3 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(dá)到 87—95 C，加入塊莖攪拌使溫度保持在 70 C左右；經(jīng)過(guò) 2—6分? ?鐘，塊莖的表皮開(kāi)始變松變軟；撈出塊莖，用高壓水反復(fù)沖洗，知道表面無(wú)殘留物為止。撈出的塊莖也可放入機(jī)械式去皮機(jī)中剝?nèi)ケ砥?。本法的?yōu)點(diǎn)是對(duì)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(zhuān)門(mén)設(shè)備。缺點(diǎn)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(guó)內(nèi)外馬鈴薯、胡蘿卜去皮機(jī)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(jī)械去皮率為最大，蒸汽去皮率為最小。1.1國(guó)內(nèi)外幾種去皮設(shè)備的去皮性能比較表機(jī)型 L離心式切屑去皮機(jī)機(jī)械去皮機(jī) 蒸汽式去皮機(jī) 化學(xué)法去皮機(jī)結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單 復(fù)雜 復(fù)雜 簡(jiǎn)單對(duì)塊莖原料的要求卵 卵圓形，芽眼淺，無(wú)傷痕卵 卵圓形，芽眼淺，無(wú)傷痕無(wú)要求 無(wú)要求產(chǎn)品質(zhì)量 表面光滑，無(wú)污染，無(wú)蒸煮層表面光滑，無(wú)污 染，淀粉損失大表 表面光滑，有蒸煮層，無(wú)污染表 表面光滑，無(wú)蒸煮層，有污染6皮屑 可利用 部分利用 部分利用 不能利用有無(wú)加熱設(shè)備無(wú) 無(wú) 需要（150-200 度） 需要（85-95 度）由于去皮方法不同。囪內(nèi)外馬錯(cuò)薯去皮機(jī)艘的結(jié)構(gòu)形式也各不相同，去皮效果差異較大，去皮率大致為 7％～25％，其中機(jī)械去皮率為最大，蒸汽去皮率為最小。通過(guò)上表的比較分析以及聯(lián)系本次設(shè)計(jì)的任務(wù)要求，同時(shí)結(jié)合我國(guó)在去皮機(jī)上的實(shí)際水平考慮經(jīng)濟(jì)性，達(dá)到能以最少的投資獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益，決定以機(jī)械去皮機(jī)為設(shè)計(jì)方案。7第二章 馬鈴薯去皮機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)主要考慮去皮后的馬錯(cuò)薯達(dá)到表面光滑 無(wú)破壞層、去皮過(guò)程無(wú)污染及切屑可利用為目的：同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)實(shí)用。達(dá)到能以晟少的投資獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。從而為推廣該產(chǎn)品奠定基礎(chǔ)。2.1 馬鈴薯去皮機(jī)的設(shè)計(jì)及特點(diǎn)2.1.1工藝流程及結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 針對(duì)研制目的，采用清洗后去皮工藝，研制出攪龍式機(jī)械清洗機(jī)和離心式機(jī)械切屑去皮機(jī)。并利用可調(diào)節(jié)式刀片，達(dá)到切屑量可控制的目的。其工藝流程為：原料準(zhǔn)備→ 清洗→去皮→產(chǎn)品清洗→皮屑收集→產(chǎn)品收集。攪戈式清洗機(jī)為國(guó)內(nèi)大量使用的清洗機(jī)械。其結(jié)構(gòu)如圖 2.1所示，梯型洗槽內(nèi)。固定著輸送攪戈。攪龍通過(guò)減速器由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，洗槽內(nèi)充水。在攪龍上部有噴水裝置．塊莖進(jìn)入洗槽浸泡在水里，由于在被攪龍?zhí)嵘^(guò)程中 塊莖相互問(wèn)以及與攪龍葉間摩擦而逐漸去皮；同時(shí)清水不斷從攪龍面部噴淋下來(lái)，沖洗塊莖，故塊莖越接近頂部越干凈。 離心式機(jī)械切屑去皮機(jī)結(jié)構(gòu)如圖 2.2所示。在外罩內(nèi)部裝有由電機(jī)帶動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)工作盤(pán)。盤(pán)上均勻分布著 6個(gè)長(zhǎng)孔。長(zhǎng)孔上布置著切屑刀片。其中切屑刀片相對(duì)長(zhǎng)孔間隙可適當(dāng)調(diào)解；工作盤(pán)上部的外罩上均勻分布著 3塊彈板。工作盤(pán)下部裝有同主軸一同旋轉(zhuǎn)的橡腔刮板。工作時(shí)塊莖通過(guò)貯料室投入到工作室內(nèi)。工作盤(pán)按一定速度旋轉(zhuǎn)。在離心力、重力和摩擦力共同作用下，利用塊莖相對(duì)于工作盤(pán)上刀片問(wèn)的相對(duì)速度差將馬鈴薯的皮屑切去；同時(shí)，在離心力的作用下塊莖被甩向四周。并不斷滾動(dòng)：而周?chē)庹稚戏植贾鴰讐K彈板。將塊莖撞離外周，且不斷旋轉(zhuǎn)滾動(dòng)。因此。在刀片和彈板共同作用下馬鈴薯塊莖被均勻地切去外皮，實(shí)現(xiàn)馬鈴薯去皮目的。摩擦式機(jī)械去皮機(jī)結(jié)構(gòu)如圖 2.3所示。以電機(jī)為動(dòng)力，通過(guò)齒輪帶動(dòng)圓筒底部的磨盤(pán)旋轉(zhuǎn)。磨盤(pán)上表面中間低、邊緣高，呈波浪形。塊莖加入圓筒內(nèi)，因離心力和相互碰撞作用，在圓筒內(nèi)上、下、左、右翻動(dòng)，并不斷地滾動(dòng)；而圓筒上的彈板，將塊莖彈回，在磨盤(pán)和彈板共同作用下馬鈴薯塊莖被均勻地磨去外皮，實(shí)現(xiàn)馬鈴薯去皮的目的。去皮結(jié)束時(shí)加入清水，再打開(kāi)側(cè)門(mén)，塊莖從側(cè)門(mén)排出，皮屑隨水流從磨盤(pán)的周?chē)g隙排出。該機(jī)為間歇生產(chǎn)。本文以摩擦式機(jī)械去皮機(jī)為設(shè)計(jì)方案。81噴水管 2 攪龍 3 進(jìn)料斗 4 承槽 5 溢流管 6 機(jī)架 7 變速箱圖 2.1 攪龍式清洗機(jī)91產(chǎn)品筒 2 機(jī)架 3 電機(jī) 4減速箱 5皮屑筒 6 皮屑刮板 7 圓筒 8 工作盤(pán)圖 2.2馬鈴薯切屑去皮機(jī)101．儲(chǔ)料 口 2．簡(jiǎn)蓋 3．插板 4．圓筒 5．出料 口 6．底座 7．機(jī)槊 8．聯(lián)軸器 9．電機(jī) 10．變速機(jī)構(gòu) 11．橡膠擋板 12．磨盤(pán)圖 2.3摩擦式馬鈴薯去皮機(jī)的整體結(jié)構(gòu)2.2摩擦式馬鈴薯去皮機(jī)基本結(jié)構(gòu)該機(jī)采用立式機(jī)型，主要包括工作圓筒，工作轉(zhuǎn)盤(pán)，機(jī)架和傳動(dòng)部分，見(jiàn)上圖2.3。2.2.1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?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(duì)于此類(lèi)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(shù)脂澆注、烘干而成。圓筒的側(cè)壁開(kāi)有帶活門(mén)的出料口，物料塊莖在離心力的作用下甩出來(lái)，碰在出料門(mén)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(lái)確定。2.2.2工作轉(zhuǎn)盤(pán)工作轉(zhuǎn)盤(pán)是物料去皮過(guò)程中產(chǎn)生機(jī)械作用的主要部件。根據(jù)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(pán)的基本形狀為圓盤(pán)形，轉(zhuǎn)盤(pán)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(pán)的摩擦，用棕剛玉摻環(huán)氧樹(shù)脂通過(guò)模型澆注在盤(pán)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(pán)下方設(shè)有隨盤(pán)一起轉(zhuǎn)動(dòng)的擋水環(huán)，以防止清洗水進(jìn)入軸承。圖 2.4軸上零11件的裝配分析。1．磨盤(pán) 2．橡膠擋板 3．軸 4．齒輪圖 4.1 軸上零件的裝配分析2.2.3傳動(dòng)系統(tǒng)該傳動(dòng)系統(tǒng)采用 V帶一級(jí)傳動(dòng)。電機(jī)安裝在機(jī)架上水，整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊。2.2.4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。2.3工作原理以電機(jī)為動(dòng)力，通過(guò)齒輪帶動(dòng)圓筒底部的磨盤(pán)旋轉(zhuǎn)。磨盤(pán)上表面中間低、邊緣高，呈波浪形。塊莖加入圓筒內(nèi)，因離心力和相互碰撞作用，在圓筒內(nèi)上、下、左、右翻動(dòng)，并不斷地滾動(dòng)；而圓筒上的彈板，將塊莖彈回，在磨盤(pán)和彈板共同作用下馬鈴薯塊莖被均勻地磨去外皮，實(shí)現(xiàn)馬鈴薯去皮的目的。去皮結(jié)束時(shí)加入清水，再打開(kāi)側(cè)門(mén)，塊莖從側(cè)門(mén)排出，皮屑隨水流從磨盤(pán)的周?chē)g隙排出。該機(jī)為間歇生產(chǎn)。當(dāng)去皮機(jī)工作時(shí)，工作轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)，物料由斗形進(jìn)料口12加入，物料落到旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)表面上的波紋凸起上時(shí)，受離心力的作用由工作圓盤(pán)的中心向外運(yùn)動(dòng)，同時(shí)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(yùn)動(dòng)，上升到頂蓋，又被頂蓋擋回落入工作盤(pán)表面。物料在這樣的往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，被猛烈翻滾攪動(dòng)，從而形成了與盤(pán)、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(jī)械作用效果，從而達(dá)到去皮的目的。在摩擦去皮的同時(shí)，從進(jìn)水孔注入清水，及時(shí)將擦下的皮通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)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(kāi)出料口的活門(mén)，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(mén)打開(kāi)后從出料口濺出。13第三章 馬鈴薯去皮機(jī)的參數(shù)確定3.1 物料在工作圓筒內(nèi)的受力分析去皮機(jī)工作時(shí)，磨盤(pán)以一定的速度旋轉(zhuǎn)，工作室內(nèi)的土豆在離心力、重力和摩擦力共同作用下。利用土豆相對(duì)于工作磨盤(pán)間的相對(duì)速度差，將土豆的皮去掉。物料在轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)的受力情況如圖 3.1所示：圖 3.1 物料在擦皮機(jī)中的受力分析圖設(shè)波紋角為 ,物料的速度為 V。當(dāng)轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)推動(dòng)物料 A運(yùn)動(dòng)。其運(yùn)動(dòng)方?sin20?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(pán)平面平行，可以看作是轉(zhuǎn)盤(pán)圓周速度 R，式中 為角速度（1/s）,R 為轉(zhuǎn)盤(pán)半徑（m）?垂 直=Vcos = Rsin cosSin2 =2sin cos sin cos =??sin2則 = R （m/s）V垂 直 sin2物料從垂直方向拋起的動(dòng)能E 垂直 = mv2垂直 = m( )2= m 2R2sin22 (N m)1sin?81??此動(dòng)能應(yīng)等于勢(shì)能 mgh即：m 2R2sin22 =mgh 2R2sin22 =gh8??為了正常運(yùn)轉(zhuǎn)，拋高 h一定要超過(guò)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(jìn)行摩擦，所以用 代替 h，即 2R2sin22 =g?81???又因?yàn)?= ，代入上式得30n?（ ） 2 R2sin22 = g81?14化簡(jiǎn)得 n=60 (r/min) (1)???2sinRg角一般取 20。 －30 。?為了正常運(yùn)轉(zhuǎn)，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)壁的力靠離心力為 CC= = = = （N）Rmv22)(?gRnG2)30(?92此離心力應(yīng)大于波紋對(duì)物料的摩擦力 T，才能使物料離開(kāi)波紋拋向側(cè)壁，摩擦力T=Gf(N) f為摩擦系數(shù)使 C T，即?Gf n =902GRn2?GRf90fn 30 (轉(zhuǎn)/分) (2)?f在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，應(yīng)?。ǎ保?、 （２）兩式中的大值作為轉(zhuǎn)速值，設(shè)計(jì)所選擇的 n值。3.2工作轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速的確定收購(gòu)馬鈴薯、胡蘿卜等物料時(shí)，其包裝以編織袋居多，每袋２５ＫＧ－３０ＫＧ，工作時(shí)每次倒入兩袋（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。馬鈴薯、胡蘿卜的容量根據(jù)資料查找，選取一般值９００kg/m ,馬鈴薯、胡蘿卜的長(zhǎng)度一般取在５０ mm-２００mm 之間考慮，轉(zhuǎn)盤(pán)半3徑應(yīng)與物料長(zhǎng)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)選定工作轉(zhuǎn)盤(pán)半徑Ｒ＝４００mm，則物料的堆高，根據(jù)公式 ＝m 可2R???以估算出，物料的堆高值 ＝１１０mm?由（１）式可知，在 小于４５ 。 時(shí)，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 ＝２５ 。 ，則由（１）式計(jì)算轉(zhuǎn)速最小值為n＝９３r/min。馬鈴薯、胡蘿卜與磨料的摩擦系數(shù)為 1.1-1.3,取 f＝1.2由（２）式計(jì)算轉(zhuǎn)速 n=５２r/min取以上兩者中的大值。15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(pán)轉(zhuǎn)速 n＝１５０r/min3.3馬鈴薯去皮機(jī)功率的確定去皮機(jī)的功率消耗包括：克服物料對(duì)轉(zhuǎn)盤(pán)摩擦力所需要的功率 ；1N克服物料對(duì)工作圓筒壁摩擦力所需要的功率 ；2轉(zhuǎn)盤(pán)拋起物料所作的功率 ；3傳動(dòng)機(jī)構(gòu)因摩擦而消耗的功率 4以上功率分別以下公式計(jì)算（W）cpmMN??1式中 ————處于圓筒內(nèi)物料的摩擦力矩（N m）?= （N m）p2RGf?式中 G———物料重力（N）f———摩擦系數(shù)（1.1—1.3）———摩擦臂矩（m）2CP———物料與圓盤(pán)的平均相對(duì)角速度（1/s）,采用最大角速度的 1/2?60)3(1ncp??故 （W）N2RGf1f?cpyM式中 ——————在離心力的作用下物料與側(cè)壁的瞬時(shí)摩擦力矩 （N m）?Rfmy??2?（N m）?式中 ————物料圓周速度（m/s）?————摩擦臂矩（ = ） （m）R?8= （N m）fRMy??2?gfGff222????故 （W）gnGgfN480682??（W）03snk式中 s—工作轉(zhuǎn)盤(pán)表面波紋高度（m）k—波紋的數(shù)量16即傳動(dòng)損失，可用傳動(dòng)效率 表示（ =0.9）4N?則消耗的總功率為： ???60481202321 GsnkgfnGfR????化簡(jiǎn)得 （W）)4(?結(jié)合上式根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，總功率可用以下式子進(jìn)行估算Ｎ＝ （Ｗ）??M式中Ｍ為轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)矩（N M）, 為傳動(dòng)效率??fGR?R為摩擦臂矩（m） ，Ｒ＝0.4Ｄ（Ｄ為工作轉(zhuǎn)盤(pán)直徑）根據(jù)上式則可算出工作轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)矩Ｍ＝１９２Ｎ Ｍ?用近似值進(jìn)行估算，達(dá)到生產(chǎn)要求所需的功率Ｎ＝３.５ＫＷ，考慮到電動(dòng)機(jī)效率及意外情況，取電動(dòng)機(jī)功率為４ＫＷ173.4整機(jī)主要參數(shù)指標(biāo)型號(hào)　　　　　　　　　JL-Ⅱ工作轉(zhuǎn)盤(pán)直徑　　　　?。福埃癿m轉(zhuǎn)速　　　　　　　　　１５０r/min電動(dòng)機(jī)　　　　　　　?。伲保叮埃停保浮　。矗耍祝ㄍ睫D(zhuǎn)速７５０r/min）生產(chǎn)能力　　　　　　?。玻担埃発g/h每次投料量　　　　　?。担発g每次去皮時(shí)間　　　　　約為７０秒去皮得率　　　　　　　９５％去皮損耗率 ５％?清洗水耗量 ３t/h重量 ５００kg18第四章 主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1 V帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算由上述可知，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為７５０r/min，額定功率Ｐ＝４ＫＷ，工作轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速為１５０r/min，傳動(dòng)比 =５，電動(dòng)機(jī)滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速 n=７２０r/min，一天運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間?小于１０h。計(jì)算功率 caP由機(jī)械設(shè)計(jì)書(shū)表 8-6查得工作情況系數(shù) ＝１.１故AK＝ Ｐ＝4.４kwcaAK選取普通Ｖ帶帶型根據(jù) , 由圖 8-9確定為ＳＰＺ型窄Ｖ帶ca1n確定帶輪基準(zhǔn)直徑由表 8-3和表 8-7取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑 d=1min15%36.81216065120345caApKdfhdDB?????????P00mm根據(jù)式(8-15)，從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑 d = d =500mm2?1根據(jù)表 8-7,取 d ＝500mm2按式（8-13）驗(yàn)算帶的速度＝ ＝3.8m/s確定普通Ｖ帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距根據(jù) 0.7(d + d )驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角 1?由式(8-6)得19＝180 - =180 =133 >120 (至少需要達(dá)到 90 )1?? ?5712???ad??5748910????? ?故可知主動(dòng)輪的包角合適。計(jì)算普通Ｖ帶的根數(shù)Ｚ由式（8-22）知　　　　?。冢?LcaKP?)(???由 n =720r/min，d ＝100mm， ＝5，查表 8-5c和表 8-5d得11?Ｐ ＝1.2kw Ｐ =0.12kw???查表 8-8得 Ｋ =0.87,查表 8-2，得Ｋ ＝1.05 則?LＺ＝ ＝3.6505.187)2.01(4??取Ｚ＝４根（Ｚ計(jì)算預(yù)緊力Ｆ ?由式（8-3）知　　?。?＝500? 2)1.(qvKZPca????查表 8-4得 q=0.07kg/m,故Ｆ ＝ N=272.18N? ?????? ??2)8.3(07.)18.52(4.350計(jì)算作用在軸上的壓軸力Ｆ p為了設(shè)計(jì)安裝帶輪的軸和軸承，必須確定傳動(dòng)作用在軸上的力Ｆ p由式（8-24）得Ｆ ＝2ＺＦ sin =2 =1997(N)p?21?213sin8.74??帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)Ｖ帶輪時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足的要求有：質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)工藝性好，無(wú)過(guò)大的鑄造內(nèi)應(yīng)力；質(zhì)量分布均勻，輪槽工作面要精細(xì)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?。龋裕玻埃暗幕诣T鐵，結(jié)構(gòu)為腹板式。見(jiàn) V帶輪附圖。4．2 傳動(dòng)主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算由于軸承的型號(hào)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，故初步計(jì)算軸的直徑軸的直徑可按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度法進(jìn)行估算，即d=C P=3.5KW n=150r/min3pn20式中Ｐ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４５號(hào)鋼材料，Ｃ取１１０。則經(jīng)過(guò)計(jì)算 =32mmmind輸出軸的最小直徑顯然是安裝帶輪２的直徑，由于此傳動(dòng)主軸開(kāi)有兩個(gè)鍵槽，考慮到鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度的削弱，則＝32+32mind15%36.8??考慮到車(chē)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(jiàn)裝配圖；軸的結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)零件附圖。根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度L 段的軸段21?為了滿(mǎn)足工作轉(zhuǎn)盤(pán)的軸向定位要求，考慮反轉(zhuǎn)螺帽的旋入深度，工作轉(zhuǎn)盤(pán)的厚度，此軸段所車(chē)的螺紋長(zhǎng)度為２５mm，總長(zhǎng) L ９０mm,直徑 d=55mm21?L 段的軸段32?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(zhǎng)（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(gè)）L ＝100mm，直徑 d＝65mm 32?L 段的軸段4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(zhǎng)度根據(jù)估算取 L ＝60mm d=74mm43?Ｌ 段的軸段5此段的軸長(zhǎng)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） =52mm,綜合考慮取此處Ｌ ＝90mm,d=65mm12f??54?Ｌ 段的軸段65?此段用來(lái)安裝大帶輪，由以上的大帶輪寬度可取此處軸段長(zhǎng)度Ｌ ＝52mm,d=55mm65?4.2.1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(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得21所選用的平鍵截面 b (mm)(GB/T1095-1979),鍵槽用鍵槽銑刀加工，與160h??工作轉(zhuǎn)盤(pán)相連的鍵槽長(zhǎng)取４５mm，也大帶輪相連的鍵槽長(zhǎng)?。常瞞m（標(biāo)準(zhǔn)鍵長(zhǎng)見(jiàn)GB/T1096-1979）,同時(shí)為了保證大帶輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇大帶輪輪轂與軸的配合為 H7/n6,滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是借過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差是 n6。4.2.2確定軸上圓角和倒角尺寸參考機(jī)械設(shè)計(jì)書(shū)，表 15-2，取軸端倒角為 。245??4.3滾動(dòng)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=65mm，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(jí)的角接觸球軸承 7213AC，其尺寸為 ,成對(duì)使用，安裝在立式軸承座上。65123dDB???同時(shí)在驅(qū)動(dòng)端安裝一個(gè)膜片式彈簧圈對(duì)軸施加預(yù)載荷，所以可以保證主軸系統(tǒng)無(wú)游隙運(yùn)動(dòng)和高剛度，這樣可以避免無(wú)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(huì)引起表面變粗糙，提高運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲。軸承的潤(rùn)滑：該滾動(dòng)軸承采用脂潤(rùn)滑。潤(rùn)滑脂是增稠劑和基礎(chǔ)油的混合物，可分為以下潤(rùn)滑脂類(lèi)型：(1)由金屬皂作為增稠劑與潤(rùn)滑油所構(gòu)成的金屬皂基潤(rùn)滑脂。(2)由無(wú)機(jī)膠凝劑式有機(jī)增稠劑與潤(rùn)滑油構(gòu)成的非皂基潤(rùn)滑脂。(3)由有機(jī)式無(wú)機(jī)增稠劑與合成油構(gòu)成的合成潤(rùn)滑脂。該軸承選用２號(hào)鈣基脂為潤(rùn)滑脂。該軸承為長(zhǎng)壽命潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑，潤(rùn)滑間隔為一年。22第五章 主要零件的校核5.1滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算在確定滾動(dòng)軸承的支點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)從手冊(cè)中查取 a值，對(duì)于 7213AC型角接觸球軸承，由手冊(cè)查得 a=25mm,因此作為外伸梁的軸的支撐跨距Ｌ＝25+60+25=110mm求出軸承的徑向載荷09101???prF)(2根據(jù)計(jì)算得出 　　　　 　　則兩者的方向相反1652rN?23649rFN?又因?yàn)?.70aeFG?現(xiàn)以 為計(jì)算滾動(dòng)軸承來(lái)校核軸承壽命2r因?yàn)?＝0.21 0.68 P= =3649Naer?r則所選用的滾動(dòng)軸承的壽命為對(duì)于球軸承而言 ＝3?)(601PCnLh??查表知 7213AC型角接觸球軸承的基本額定動(dòng)載荷 C＝51200N根據(jù)上式計(jì)算其壽命得出 ，滿(mǎn)足工作要求hLh0694??又對(duì)所選角接觸球軸承的靜載荷進(jìn)行討論NC4320?? aerFP7.??顯然 ??PS?綜合可知，所選的 7213AC型角接觸球軸承符合工作要求。5.2軸的計(jì)算和校核5.2.1作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖結(jié)合 7213AC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235.1.2軸的強(qiáng)度校核計(jì)算根據(jù)軸的彎矩扭矩圖可知其危險(xiǎn)截面為軸承一所在支點(diǎn)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(dòng)軸，主要承受扭矩。則按扭矩強(qiáng)度條件計(jì)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(qiáng)度條件為： ??TTdnPW?????32.095式中： —扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為 ；aMPＴ—軸所受的扭矩，單位為 ；mN?—軸的抗扭截面系數(shù)，單位為 mm ；T 3n —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—許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為??T? aMP此軸選用４５號(hào)鋼， 值為２５－４５ 之間。??T?而通過(guò)對(duì)軸的計(jì)算， ＝5.1 =8.5minamaxT?aP,故軸的扭轉(zhuǎn)條件符合要求。T????245.1.3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面（即危險(xiǎn)截面）的強(qiáng)度，由此軸的彎扭圖可知，其危險(xiǎn)截面為軸承一所在支點(diǎn)處截面，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)書(shū)中式（15-5）及上表中的數(shù)值，并取 ，軸的計(jì)算應(yīng)力0.3??＝22()caMTW???22187(190).65??7?aMPa60?aP以選定的軸的材料是４５號(hào)鋼，調(diào)制處理。由表 15-1查得 ＝60 。故安??1??M全。5.1.4軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核計(jì)算軸的扭轉(zhuǎn)變形用每米長(zhǎng)的扭轉(zhuǎn)角 來(lái)表示?＝?415.730ZPTLGI????式中：Ｔ—軸所受的扭矩，單位為 Nm?Ｇ—軸的材料的剪切彈性模量，單位為 ，對(duì)于鋼材，Ｇ＝aMP410.8?aMP—軸截面的極慣性矩，單位為 mm ，對(duì)于圓軸， ＝PI 4PI432d?Ｌ—階梯軸受扭轉(zhuǎn)作用的長(zhǎng)度，單位為 m.—分別代表階梯軸第 段上所受的扭矩、長(zhǎng)度和極慣性矩，單位同前　　　??PILT, ?Ｚ—階梯軸受扭轉(zhuǎn)作用的軸段數(shù)　綜合上式計(jì)算出 ； 為軸每米長(zhǎng)的允許扭轉(zhuǎn)角，與軸的使用均合有關(guān)，0.32????對(duì)于一般的傳動(dòng)軸，可取 ＝ ；對(duì)于精密傳動(dòng)軸可取 ＝m/)(15.?????。對(duì)于精度要求不高的軸， 可大于 。顯然對(duì)于本設(shè)計(jì)中所??m/5.02?????/)(1?涉及的軸為一般的傳動(dòng)軸， ，符合扭轉(zhuǎn)剛度要求。?綜上所述，設(shè)計(jì)的軸滿(mǎn)足工作要求。25總結(jié)隨著食品工業(yè)的發(fā)展，食品深加工已越來(lái)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(lái)。而綜觀國(guó)內(nèi)食品加工產(chǎn)業(yè)相對(duì)落后。本設(shè)計(jì)就是針對(duì)馬鈴薯原料的加工需要，進(jìn)行了馬鈴薯去皮的設(shè)計(jì)。美國(guó)是世界上最大的馬鈴薯生產(chǎn)國(guó)和出口國(guó)。該產(chǎn)業(yè)給美國(guó)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。近二十年來(lái)，繼美國(guó)之后，德、法、荷蘭、英、瑞士、丹麥、加拿大、日本等國(guó)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(jìn)入到當(dāng)今興旺發(fā)達(dá)的階段。綜觀我國(guó)的馬鈴薯加工產(chǎn)業(yè)，雖然我國(guó)的馬鈴薯種植面積居世界第一，但卻產(chǎn)生了我國(guó)有巨大馬鈴薯產(chǎn)量卻需要巨額進(jìn)口的強(qiáng)烈反差。一方面我國(guó)有著巨大的市場(chǎng)需求，另一方面又是嚴(yán)重不足的生產(chǎn)加工能力。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)事物消費(fèi)結(jié)構(gòu)也在發(fā)生巨大的變化，快餐和休閑食品的消費(fèi)將快速增長(zhǎng)，同時(shí)馬鈴薯的消費(fèi)趨勢(shì)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(jī)遇，另一方面還有著 13億人口的國(guó)內(nèi)消費(fèi)市場(chǎng)，可見(jiàn)馬鈴薯等果蔬原料的加工將煥發(fā)無(wú)窮的魅力也勢(shì)在必行。本課題的提出就是基于上述的實(shí)際需要出發(fā)，尤其是考慮到任何一種形式的馬鈴薯原料加工，去皮都是其中一項(xiàng)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)生性將直接影響馬鈴薯原料加工的效益。針對(duì)這些特點(diǎn)所采取的設(shè)計(jì)方案不僅從實(shí)際產(chǎn)量要求出發(fā)，而且還結(jié)合經(jīng)濟(jì)最優(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(dòng)機(jī)為動(dòng)力源，物料在圓筒形容器中，通過(guò)傳動(dòng)軸的作用，依靠帶有磨料的工作轉(zhuǎn)盤(pán)在中速或高速旋轉(zhuǎn)中形成與工作轉(zhuǎn)盤(pán)、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(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(shí)。主要內(nèi)容包括馬鈴薯原料去皮機(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(shuō)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(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)加以論證。其中對(duì)果蔬原料去皮機(jī)的關(guān)鍵部件——傳動(dòng)軸作了詳細(xì)的力學(xué)分析和計(jì)算，并繪制出彎矩扭矩圖，通過(guò)理論以及大量的計(jì)算闡述了傳動(dòng)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(duì)出售相應(yīng)機(jī)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(jì)基本實(shí)現(xiàn)了馬鈴薯原料去皮機(jī)的去皮要求，是一種切實(shí)可行的設(shè)計(jì)方案。26致謝這段時(shí)間以來(lái)，在導(dǎo)師周善炳的悉心指導(dǎo)下，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)終于較為順利地完成了。幾個(gè)月的時(shí)間里，從課題的選定、資料的收集、課題的具體設(shè)計(jì)到論文的審定改進(jìn)，周善炳老師都給與了極大的幫助，傾注了大量的心血；在周善炳老師的指導(dǎo)下，學(xué)生不僅開(kāi)拓了思路、擴(kuò)大了視野、豐富了知識(shí)面，還初步掌握了縫隙和處理具體實(shí)踐問(wèn)題的科學(xué)方法，為學(xué)生今后發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。周善炳老師有著深厚的理論功底、寬廣的知識(shí)面和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，尤其值得學(xué)生學(xué)習(xí)的是周善炳老師那種在工作中嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、精益求精的治學(xué)態(tài)度，對(duì)待學(xué)生嚴(yán)格要求、一絲不茍的負(fù)責(zé)精神，都將激勵(lì)學(xué)生在以后工作學(xué)習(xí)中不斷努力，這是學(xué)生在這段時(shí)間內(nèi)的最大收獲，在此謹(jǐn)向周善炳老師致以衷心的感謝和真誠(chéng)的敬意。同時(shí)，由于本人才疏學(xué)淺，加之此次設(shè)計(jì)時(shí)間緊任務(wù)重，李少云、李建波等同學(xué)都給予了重要幫助。由于篇幅限制在此不再將他們一一列舉，但是我對(duì)他們無(wú)私慷慨的幫助表示深深的謝意！此外，感謝我的父母，感謝他們這么多年來(lái)的養(yǎng)育之恩，是他們的辛勤工作才使我能順利地完成學(xué)業(yè)。感謝父母在我受到挫折、打擊時(shí)候的鼓勵(lì)和支持！27參考文獻(xiàn)[1]楊炳南.馬鈴薯薯?xiàng)l加工及對(duì)策。農(nóng)機(jī)與食品機(jī)械，1999, 2: 1