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一种蔬菜清洗机的设计论文[带图纸].doc

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一种蔬菜清洗机的设计论文[带图纸].doc

南京林业大学本科毕业设计(论文)I南京林业大学本科毕业设计(论文)题目一种蔬菜清洗机的设计学院南方学院专业机械设计及其自动化学号学生姓名指导教师职称讲师二O一三年5月20日南京林业大学本科毕业设计(论文)II目录摘要错误未定义书签。第一章绪论311蔬菜清洗的目的及意义错误未定义书签。12清洗工艺及设备设计的要求错误未定义书签。13蔬菜清洗机的工作原理错误未定义书签。14蔬菜清洗机的研究现状415我国蔬菜清洗技术存在的问题及发展趋势错误未定义书签。第二章方案设计错误未定义书签。21总体方案的论证622传动方案的论证6第三章结构设计931电动机的选用错误未定义书签。32减速器的选择1033机械传动装置的总体设计与计算1534机械传动件的设计与计算17341链传动的设计与计算18342链条的设计与计算18343链传动的主要失效形式18344滚子链的静强度计算1935链轮的基本参数和尺寸2036滚子链传动的故障与维修2137摩擦轮的设计与计算21371摩擦轮方案的选择21372摩擦轮的主要失效形式21373摩擦轮的材料21374摩擦轮传动的设计与计算2138轴的设计与计算23381轴的材料23382轴的结构设计2339轴承盖的设计与计算24310轴承的选择和润滑及其寿命的计算错误未定义书签。3101轴承的选择错误未定义书签。3102轴承的润滑26第四章超声波清洗装置的运用错误未定义书签。41超声波清洗的原理2842超声波清洗的方式错误未定义书签。43超声波清洗的特点2944超声波清洗的主要技术参数29南京林业大学本科毕业设计(论文)III45超声波清洗装置的设备组成及特点2946超声波清洗装置的操作流程30清洗废水的处理32结论33设计感言34致谢35参考文献36南京林业大学本科毕业设计(论文)第1页共39页摘要蔬菜是人们日常生活所必需的主要食品之一,也是人们必需的维生素、矿物质、有机酸、食用纤维等的主要来源,这些都是人体不可或缺的营养成分,它在人们的日常生活中起着重要的作用。蔬菜清洗主要是为了清除蔬菜表面的泥沙、杂质、寄生虫卵等,为后续的蔬菜加工提供干净的菜源,它是蔬菜加工过程中的重要环节。净菜加工是新鲜蔬菜经过挑选、清洗、整理、沥干、包装等工序处理后,以小包装的形式上市销售的洁净型商品蔬菜,净菜具有干净、卫生、方便、安全等特点,它的发展前途和市场前景十分广阔1。当前,我国的蔬菜清洗仍以手工为主的清洗方式,手工清洗具有劳动强度大、效率低、耗水量大、清洗分散等缺点,而蔬菜加工将朝着保鲜、营养、方便的方向发展,手工清洗自然不能满足蔬菜加工的需要。因此,采用蔬菜清洗机或清洗设备,可以提高劳动生产效率。针对目前状况设计了蔬菜清洗机械,已有的蔬菜清洗机械清洗叶类蔬菜时对蔬菜损伤较大,不适用。为此本文综述了一些新型蔬菜清洗机。该类清洗机械能有效去除蔬菜表面的污染物,对蔬菜(包括叶类蔬菜)结构无损伤且对蔬菜中的细菌也有一定的杀灭作用。关键词蔬菜;清洗机械;超声波;气泡;灭菌南京林业大学本科毕业设计(论文)第2页共39页ABSTRACTVEGETABLEISTHESTABLEFOODTHATPEOPLENECESSARILYACQUIREINEVERYDAYLIFE,ANDTHEVITALSOURCEOFVITAMIN,MINERALSUBSTANCE,DIETARYFIBERANDSOONVEGETABLEISTHEINDISPENSABLENUTRITIONINOURBODIES,ANDPLAYAROLEINDAILYLIFEVEGETABLESCLEANINGISTOREMOVETHESURFACEOFTHESEDIMENT,IMPURITIESANDPARASITEEGGS,VEGETABLESFORSUBSEQUENTPROCESSINGTOPROVIDEACLEANSOURCEOFFOOD,ITISTHEIMPORTANTLINKINTHEPROCESSOFVEGETABLEPROCESSINGCLEANVEGETABLESPROCESSINGISAFRESHVEGETABLEAFTERPICKING,CLEANING,SORTING,DRAINWELL,PACKINGANDSOONPROCESSAFTERPROCESSING,THESALEINTHEFORMOFSMALLPACKAGEOFCLEANVEGETABLESTYPEGOODS,CLEANVEGETABLESHASMANYCHARACTERISTICS,SUCHASCLEAN,HYGIENE,CONVENIENCE,SAFETY,ANDTHEFUTUREDEVELOPMENTOFITMARKETPROSPECTISVERYBROADDOMINATEDBYHANDATPRESENT,CHINASVEGETABLECLEANINGMETHOD,MANUALCLEANING,WITHLARGELABORINTENSITY,LOWEFFICIENCY,HIGHWATERCONSUMPTION,ANDCLEANDISPERSION,ETC,ANDVEGETABLEPROCESSINGWILLDEVELOPINTHEDIRECTIONOFTHEPRESERVATION,NUTRITION,CONVENIENCE,MANUALCLEANINGCANNOTMEETTHENEEDSOFVEGETABLEPROCESSINGTHEREFORE,USINGVEGETABLECLEANERORCLEANINGEQUIPMENT,CANIMPROVELABORPRODUCTIVITYACCORDINGTOTHERESENTPOSITION,THEVEGETABLECLEANINGDEVICEWASDESIGNED,THEEXISTINGWASHENOFVEGETABLEISPRONETODAMAGETHELEAFVEGETABLEANDISUNFITFORLEAFVEGETABLECLEANINGTHEREFORE,ANEWSTYLEWASHEROFVEGETABLEWASDEVELOPEDTHEMACHINE’SWASHINGFORCEISULTRASONICANDAIRBUBBLEWHENTHEWASHERISUSEDTOCLEANVEGETABLE,THECONTAMINATIONOFVEGETABLESURFACEISCLEARAWAYEFFECTIVELYANDTHEBACTERIUMISKILLEDTOACERTAINEXTENTANDTHEVEGETABLEORGANIZATIONALSTRUCTUREINCLUDINGLEAFVEGETABLEISNOTDAMAGEDKEYWORDVEGETABLE;WASHER;ULTRASONIC;AIRBUBBLE;KILLINGBACTERIA南京林业大学本科毕业设计(论文)第3页共39页第一章绪论11蔬菜清洗的目的及意义采摘后的蔬菜表面往往带有泥土、沙尘、残余农药、腐殖质污染物等,清洗是去除这些污染物,降低细菌总数的有效手段。蔬菜表面上的细菌总数越少,蔬菜的保存时间就越长,故清洗干净也是延长蔬菜保存时间的重要手段。目前,我国蔬菜的清洗一般用水浸泡和手工清洗来完成。蔬菜清洗的机械化程度很低,所以对蔬菜清洗机的研究势在必行。12清洗工艺及设备设计的要求在选择清洗工艺及设备,必须考虑清洗要求达到的洗净程度。对不同洗净程度要求的清洗应选择不同的清洗工艺和设备。洗净程度要求越高,清洗成本也越高,而且生产成本是以几何级数递增的。在设计清洗工艺及清洗设备时,主要从以下几个方面进行考虑1可靠性要求选用的清洗工艺及设备有稳定的清洗质量,能达到所要求的洗净程度;2对待清洗对象的影响要求在清洗过程中对待清洗对象造成的损伤尽可能小,并且不能对待清洗对象产生新的二次污染;3利于自然环境的保护要求清洗工艺及设备能够防止或尽可能减少清洗废液、噪声、废气等对自然环境造成的破坏;4效率要求清洗工艺及设备具有效率高、节约劳动力的特点;5良好的作业环境要求所用的清洗工艺及设备能保持良好的作业环境,使工人的健康和安全得到保证;6经济性要求采用既能达到洗净程度要求,成本又低的清洗工艺及要求。食品加工原料在其成熟阶段以及运输、贮藏过程中常常受尘埃、沙粒及微生物等污染,因此,在加工前必须认真清洗,并清除杂物及不合格部分,以便后道工序加工。13蔬菜清洗机的工作原理滚筒式清洗机是借圆形滚筒的转动,使原料在其中不断地翻转,同时用水管喷射高压水来冲洗翻动的原料,以达到清洗目的。污水和泥沙由滚筒的网孔经底部集水斗排出。该机适合清洗柑橘,橙,马铃薯等质地较硬的物料。本滚筒式清洗机,是一种比较实用的食品初加工机械,它是由机架、电机、皮带传动系统、减速器、联轴器、链轮传动系统、轴承、螺旋式滚筒、冲洗水管、挡料板、出料机构组成。电机、减速器固定在机架上,电机通过皮带传动系统与减速机相连,减速机通过联轴器与小链轮相连,大链轮带动滚筒上的摩擦轮而使得滚筒转动,滚筒内部有螺旋导板,在旋转的同时,带动食品排出,本新型滚筒式清洗机具有结构简单、能耗低、工作可靠、制造成本低和节约用水的优点。南京林业大学本科毕业设计(论文)第4页共39页14蔬菜清洗机的研究现状随着生物技术、蔬菜加工技术的迅速发展,使人们获得干净卫生、无公害、无污染的新鲜蔬菜将成为当前的主流。在蔬菜消耗量较大的学校、酒店、工厂食堂以及各种蔬菜加工厂等,手工清洗显然不能满足其需要。我国对蔬菜清洗技术的研究于20世纪90年代中后期开始兴起的,科学家们经过多年的努力研究终于取得了一定的成就3。141国内蔬菜清洗机的发展情况1996年袁巧霞等研制的GLI型根茎类蔬菜清洗机,其回转滚筒的截面为六边形,由横向板条焊接而成,利用滚筒回转时与物料的撞击作用达到清洗的目的,同时在沿滚筒长度方向设有喷水管,使进料口至出料口以同样大小的水量喷洗。但此种方法不断换水,耗水量大4。2000年高英武等研制的震动喷淋式清洗机,分析了蔬菜在清洗过程中的运动与受力情况并建立了运动、速度与加速度方程,同时分析了叶类蔬菜的损伤机理。但运动参数有待进一步优化5。2001年李云飞等论述了蔬菜清洗中气流的强化对洗净率的作用机理,研究了气流对蔬菜与水的扰动状况对蔬菜清洗效果的影响。实验的结果表明,大量的气泡聚集在水的上部并且使清洗槽的液面膨胀30MM。但仅靠气泡带动水流的运动对蔬菜进行清洗,于是水流对蔬菜的作用力影响有限,从而导致清洗时间过长,效率不高6。2003年高翔等利用超声波气泡清洗鲜切的西洋芹进行保险处理,通过实验得出超声波气泡清洗鲜切蔬菜10MIN,有利于除菌灭酶与保险,延长货架期。该清洗方式只对清洗或半清洗以后的蔬菜实行第二次清洗有较大效果,不适合对蔬菜的初次清洗7。陈玉凡从理论上分析了高压水射流清洗机的两个主要参数压力与流量对清洗效果的影响,该射流束以喷嘴中心轴呈对称分布并且为锥形发散分布。其工作原理为将普通水经过高压水泵加压到数百甚至数千个大气压以后,通过喷嘴的细孔喷射出来的一股或多股能量高度集中的高压水流亦称水弹,其速度通常在亚音速与超音速之间,它与子弹具有相似的能量,对污物进行打击冲洗,它对结垢物与堵塞物具有极大的打击力和破坏力。此种方法能对杂质、污垢等清除更彻底,而且方便快洁、清洗效率高。但较大的射流能量容易破坏蔬菜组织,不适合于蔬菜清洗,但高压水射流技术对蔬菜清洗的研究具有一定的参考价值8。2004年吴玉发等研究了水气浴叶猜清洗机,该清洗机利用气泵在水下产生的气体,使气体在向上冒的过程中冲击叶菜,并将其振荡翻滚,气体拥动的水浪以及气泡爆裂以后溅开的水花进入菜叶表面凹凸缝隙和茎杆夹缝处,冲击泥沙杂物达到清洗目的。但水流的运动主要来源于喷淋水管的作用,从而使得远离喷淋水管的蔬菜清洗作用下降,并且耗水量较大9。2008年赵长兵等研制了爆气扰水式蔬菜清洗机。该清洗机为了防止清洗时水流的运动趋于稳态或者出现运动死区,采用了两组气孔间歇工作的方式,利用气泡与水面或者蔬菜相碰撞,使得气泡溃灭产生高速微射流和冲击力,从而清除蔬菜表面的污质。但在底部气南京林业大学本科毕业设计(论文)第5页共39页泡对蔬菜向上的冲击力的双重作用下,使得蔬菜表面的受力减少,削弱了蔬菜的翻转,延长了清洗时间,于是降低了蔬菜表面的清洗作用10。142对国内蔬菜清洗技术的展望我国自2001年加入WTO以后,已有8年的时间,特别自2008年世界经济出现危机以来,世界工业的步伐开始放缓,甚至出现倒退现象11。在这种新形势、新情况下,我国的蔬菜清洗技术12需努力向以下方向发展(1)建立产、学、研相结合的运行模式,提高产品的研发水平与科技创新能力。目前的蔬菜清洗机对根茎类蔬菜(如土豆、马铃薯、番茄等)的清洗效果较好,而对叶类蔬菜(如菠菜、小白菜等)的清洗效果不够理想,由于叶类蔬菜在清洗时受力过大或者运动无规律,则茎、叶容易损伤,使得营养价值下降。故对于叶类蔬菜来说,需综合考虑运动方式与速度、蔬菜的受力大小、清洗装置的安装位置与高度等因素,不仅满足清洗率的要求,还要满足蔬菜不受损伤以保持营养价值的要求。(2)加大对蔬菜清洗技术的研究投入力度,同时注重对节水、节电的研究。由于蔬菜清洗装置消耗了整个清洗机的大部分能量以及清洗时消耗大量的生活用水,故在保证蔬菜清洗效果的同时,如何降低能源消耗、充分利用水资源等方面还需科研工作者不断研究与改进。(3)注重高新技术的转化与应用,不断地将电气化、自动化、智能化、计算机技术等融入对蔬菜清洗技术的研究,提高产品的科技含量水平,从而获得科学利用价值,又可产生产生较大的社会效益和经济效益。15我国蔬菜清洗技术存在的问题与发展趋势我国对蔬菜清洗技术的研究经过多年的发展,虽然取得了一定的成绩13但纵观各类蔬菜清洗机可知,还存在许多有待解决的问题(1)蔬菜清洗机的种类少,品种单一14。目前的蔬菜清洗机主要有回转滚筒式蔬菜清洗机、震动喷淋式蔬菜清洗机、水气浴叶菜清洗机、以超声波和气泡为动力的蔬菜清洗机。(2)机电一体化程度不高。目前研制的蔬菜清洗机大多是以机械的方式实现对蔬菜的清洗,而机电一体化与自动化程度水平应用较少,几乎没有应用智能化。(3)技术与计算机技术。因此科技含量不高。(4)清洗结构单一,通用性较差。由于设计的差异性,使得各类蔬菜清洗机的结构与零部件各不相同,故不利于零部件上的通用性,从而维修起来不方便。(5)基本处于研究阶段,进入产业化生产规模还有一定距离。目前,我国的蔬菜清洗机由于大多数处于在各类大学或研究机构的研制阶段,则生产的机型就更少,距离产业化还有较长的路要走,远远不能满足蔬菜加工的产业化。集约化生产规模的需求,供求矛盾较为突出15。南京林业大学本科毕业设计(论文)第6页共39页第二章方案设计21总体方案的论证清洗机的效率主要取决于清洗机的清洗机器,清洗机还有一些其他的主要机构如传动系统和集成装置。下面论证一些常用的传动系统。方案一清洗机器的传动电动机高速运转经过皮带轮传动主轴使摩擦轮高速旋转。滚筒的传动由电动机经链轮传动带动托轮,再经过摩擦传动滚筒。方案二清洗机器的传动电动机高速运转经齿轮传动主轴使摩擦轮高速旋转。滚筒的传动由电动机经由皮带轮传动带动托轮,再由齿轮传动滚筒方案三清洗机器的传动电动机高速旋转经过链轮主轴使得摩擦轮高速旋转。滚筒的传动由电动机经过齿轮传动带动托轮,再经过齿轮传动滚筒。三种方案的比较方案一结构紧凑,布局合理,传动简单,可靠性高,相对使用寿命较长,成本低加工简单,综合比较选用方案一。22传动方案的论证221方案一齿轮传动图21齿轮传动齿轮传动的主要优点是1)效率高在常用的机械传动中,以齿轮传动的传动效率最高。2)结构紧凑在相同的使用条件下,齿轮传动所需的空间尺寸一般较小。3)工作可靠、寿命长设计制造正确合理、使用维护良好的齿轮传动,工作十分可靠,

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