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马铃薯去皮机的设计目录摘要 IAbstract.II第一章 引言 11.1目的意义和国内外现状概况 .11.2马铃薯原料加工预处理工艺流程简介 .21.2.1马铃薯的分级 .21.2.2马铃薯的清洗 .21.2.3马铃薯的去皮 .21.2.4马铃薯的护色 .31.3 国内外马铃薯去皮设备简介 31.3.1机械装置 .31.3.2 蒸煮装置 41.3.3 化学去皮装置 5第二章 马铃薯去皮机的结构设计 72.1 马铃薯去皮机的设计及特点 72.2摩擦式马铃薯去皮机基本结构 .102.2.1工作圆筒 .102.2.2工作转盘 .102.2.3传动系统 .112.2.4其他 .112.3工作原理 .11第三章 马铃薯去皮机的参数确定 133.1 物料在工作圆筒内的受力分析 133.2 工作转盘转速的确定 143.3马铃薯去皮机功率的确定 .153.4整机主要参数指标 .17第四章 主要零件的结构设计与计算 184.1 V带轮结构设计计算 .1842 传动主轴的结构设计计算 .204.2.1轴上零件的周向定位 .214.2.2确定轴上圆角和倒角尺寸 .214.3滚动轴承的初步选择 .21第五章 主要零件的校核 235.1滚动轴承的寿命计算 .235.2轴的计算和校核 .245.2.1作出轴的计算简图 .245.1.2轴的强度校核计算 .245.1.3按弯扭合成应力校核轴的强度 .255.1.4轴的扭转刚度校核计算 .25总结 27致谢 28参考文献 29I摘要:马铃薯去皮是所有马铃薯制品加工工艺过程的重要环节，目前存在的各种去皮方法都各自有其一定的局限性。随着马铃薯产业的发展和我国社会经济的进步，如何寻找一种优质、高效、节能几环保的马铃薯剥皮方法己成为马铃薯加工工艺过程中迫切需要解决的问题。本文主要介绍了以摩擦原理为基础的、适合食品加工工厂等场所使用的大型马铃薯去皮机的设计要点、工作原理和设备组成。关键词：去皮机；摩擦；设计；马铃薯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目的意义和国内外现状概况目前，世界 79%的国家种植马铃薯，总面积 2000万 hm，左右，总产量 3亿多吨，仅在小麦、玉米、水稻之后，居第四位。马铃薯在我国布极为广泛，主要产区集中在四川、黑龙江、甘肃、内蒙、河北、山西、陕西、云南、贵州、等省。据1998年统计，我国马铃薯种植面积近 467万 hMz，产量 4700多万吨，居世界第一位。马铃薯属于茄科、块茎类作物，是珍贵的食物，它既是粮又是菜，营养丰富。其淀粉含量达 11 %-25，且蛋白质营养价值很高，容易消化吸收。其中含有 18种氨基酸、多种维生素及丰富的矿物质元素。属于低热量、高蛋白、多种维生素和矿物质食品 2。马铃薯的蛋白质主要是球蛋白，其生物价为 67，高于除大米以外的各种粮食。如果用 35%的鸡蛋清与 65%的土豆蛋白混合食用，则可以合成目前己知的最佳蛋白质。马铃薯中主要含的是半纤维素，它能增加肠道蠕动的次数。另外，马铃薯还是一种较好的化工原料。日本通产省北海道工业技术实验厂开发出一种用马铃薯作原料生产塑料的技术。这种塑料能通过土壤和水中的微生物进行自然分解，最终化成为水和二氧化碳。国外马铃薯主要用于加工，鲜食比例较小。美国有 75%的鲜薯用于加工，法国为 60%，荷兰为 40%，英国为 40%，而我国马铃薯主要以蔬菜的形式进行鲜食，用于加工的比例不足 10%。由于马铃薯作为蔬菜其口感较差，并不太受人们的欢迎，因而价格低廉，每年有 15%的马铃薯烂掉，浪费较多，严重影响了广大薯农的经济利益和种薯积极性。这种现象不利于我国马铃薯产业的发展。国外的马铃薯制品，如马铃薯条、马铃薯片是一种很受欢迎的快餐食品，现已风靡我国的麦当劳、肯德鸡等快餐店，其拳头产品就是马铃薯制品。我国的马铃薯产品加工起步较晚，工艺技术落后，还不能形成规模。马铃薯制品的质量赶不上国外水平，产量也远远满足不了市场要求，因而加快我国马铃薯产业的发展，提高马铃薯的附加值，不但能满足消费者需求，而且是加快我国贫困地区，尤其是西部马铃薯产区经济发展的一条重要途径。据了解，贵州省己经把马铃薯产业为本省经济的一大增长点。中央关于西部大开发的决议，又为马铃薯产业的发展带来了很好的机会。马铃薯产业将大有可为。马铃薯制品的主要品种有马铃薯条、马铃薯片、脱水马铃薯泥等。不论何种制品，其加工工艺都要求必须对原料马铃薯进行去皮处理，才能保证产品的质量，保证其外观、色泽和口感。马铃薯去皮的方法主要有人工去皮、机械去皮、化学去皮、辐射去皮和蒸汽去皮等。人工去皮的去皮效果较好，但效率低、损失率高，显然不能2适应马铃薯产业化发展的需要。机械去皮有离心去皮和磨擦去皮两种形式，主依赖马铃薯与马铃薯之间及马铃薯与金刚砂或橡胶之间的磨擦作用而达到去皮的目的。这种方法去皮效果差，且易造成马铃薯表面层的损伤。化学去皮有热碱法和低温去皮液法两种形式，主要依赖强碱溶液及特配化学去皮液的作用，软化和松驰马铃薯的表皮和芽眼，然后用高压冷水喷射，达到去皮目的。这种方法对去皮前后的冲洗工艺要求较高，且碱液或去皮液消耗量过大，成本较高。辐射去皮是利用辐射波被马铃薯表皮的水分吸收、蒸发，使入射的辐射波刚进入受热体浅表层即引起强烈的共振，被吸收而转化为热量，从而达到剥皮效果同这种方法去皮效果较好，但果皮只能废弃，不能被利用。蒸汽去皮是将马铃薯在蒸汽中进行短时间处理，使其皮层熟化，然后利用铁刷和流水冲去外皮，达到去皮目的。1.2马铃薯原料加工预处理工艺流程简介1.2.1马铃薯的分级马铃薯的分级可按照不同的加工品的要求，采用不同的分级方式分级，包括大小分级、成熟度分级和色泽分级等几种。在我国成熟度分级常用目视估测的方法进行，而大小分级是分级的主要内容，几乎所有的加工果蔬均需大小分级，分级的方法有手工分级和机械分级。1.2.2马铃薯的清洗原料清洗的目的在于洗去果蔬表面附着的尘土、泥沙和大量的微生物以及部分的化学农药，保证产品的清洁卫生，从而保证产品品质。对于农药残留的果蔬，洗涤时常在水中加化学洗涤剂，常用的有盐碱地酸、醋酸，有时也用氢氧化钠等强碱及漂白粉、高锰酸钾等强氧化剂。果蔬清洗的方法须根据果蔬形状、质地、表面状态、污染程度、夹带泥土量以及加工方法而定。主要有手工清洗和机械清洗。后者需配置滚筒式、喷淋式、压气式、浆叶式等设备。1.2.3马铃薯的去皮 凡是马铃薯果皮粗糙、坚硬，具有不良风味的均应去皮，以利于提高品质，只有在加工某些果脯、蜜饯、果汁和果酒时，因要打浆和压榨，才不用去皮，马铃薯去皮方法如下：（1）手工去皮：用特别的刀、刨等工具人工削皮，去皮干净、损失少，但劳动效率低。 （2）机械去皮：主要用于比较常规的果蔬原料。（3）碱液去皮：利用碱液的强腐蚀性来使蔬菜表面中胶层溶解，从而使果皮分离。碱液去皮常使用氢氧化钠，腐蚀性强且廉价。碱液去皮时碱液的浓度、处理时间和碱液温度，应视不同果蔬原料种类、成熟度、大小而定。碱液浓度提高、处理时间长和温度高都会增加皮层的松离及腐蚀程度。经碱液处理后的果蔬必须立即在冷水3中浸泡、清洗、反复换水直至表面无腻感，口感无碱味为止。（4）热力去皮：果蔬用短时间高温处理后，使表皮迅速升温，果皮膨胀破裂，与内部果肉组织分离，然后迅速冷却去皮，适合于成熟度高的桃、李、杏等。热去皮的热源主要有蒸汽和热水。此法原料损失少，色泽好，风味好。（5）酶法去皮：在果胶酶的作用下，达到去皮目的。需要控制酶的最佳作用条件如温度、时间、PH 值等。（6）冷冻去皮：将果蔬在冷冻装置中冷至达到轻度表面冷冻，然后解冻，使皮松弛后去皮，此法质量好但费用高。（7）真空去皮：将成熟的果蔬先行加热，使其升温后果皮和果肉分离，接着进入有一定真空度的真空室内，适当处理，使果皮下的液体迅速“沸腾” ，皮与肉分离，然后破除真空，冲洗或搅动去皮。1.2.4马铃薯的护色马铃薯在加工过程中，将原料去皮、切分、破碎和空气接触及高温处理，都可能促进化学变化，生成有色粉质。其中包括酶褐变和非酶褐变。都要经过相应的方式来对马铃薯进行护色保护。1.3 国内外马铃薯去皮设备简介 国外马铃薯去皮方法大致有三种，即机械去皮、蒸汽去皮和化学方法去皮。三种去皮方法的工作原理为： 一 、机械去皮。在圆筒形容器中。依靠带有磨料的圆盘、滚轮或依靠特制的橡胶辊在中速或高速旋转中摩擦块茎的表面而达到去皮目的。 二、 蒸汽去皮。在高压容器内，通高压蒸汽使块茎表面受热，然后打开容器盏，突然释放压力块茎的表皮和果肉即自行分离。 三、化学去皮。在耐碱容器内，加强碱溶液并加温，后加人块茎，经一段时间后块茎的表皮被碱溶液腐蚀，经高压水反复冲洗干净后， 。再将块茎放人机械去皮机中剥去表皮。1.3.1机械装置目前，国内主要使用机械摩擦去皮机。如图 1.1所示，该机由机盖、机筒、机座、电机、砂盘等部分组成。以电机为动力，通过减速齿轮带动机筒底部的砂盘旋转。块茎加入机筒内，因其离心力和相互碰撞作用，在机筒内上、下、左、右翻动，表面被砂盘均匀的摩蚀，去皮结束时加入清水，再打开侧门，块茎从侧门自动排出，皮屑随水流从砂盘的周围间隙排出，该机为间歇生产。4图 1.1 机械式摩擦去皮机1.3.2 蒸煮装置国内食品加工业使用的连续式链带蒸煮机和高压蒸煮锅，机体庞大，结构复杂，造价昂贵，小型果蔬原料食品加工厂引进使用有一定困难。在实际生产中，对马铃薯片的蒸煮要求并不高，使用自制的蒸煮装置完全可以满足要求。图 1.2为一般食堂、饭店常用的蒸煮装置结构示意图。在一个大型蒸煮容器内铺设轨道，道轨通到容器大门外切片机附近。道轨上置放平板小车，小车上装有方形笼屉若干层。块茎切片后，依次放入笼屉。待所有的笼屉子都装满薯片后，将小车连同笼屉推入容器中，密封大门，再通入蒸汽蒸煮。待薯片蒸熟后，打开大门，拉出小车和笼屉，取出薯片。蒸煮容器为长方形，下部设有进气管道和阀们，上部有排气管。容器框架由角钢制作，外壁由钢板制造，并用隔热材料涂抹保温。51.蒸房 2.门 3.笼屉 4.平车 5.道轨图 1.2 间歇式蒸煮装置1.3.3 化学去皮装置在由防碱材料制成的容器中注入氢氧化钠溶液，溶液浓度为 15%25%。加热溶液，温度达到 8795 C，加入块茎搅拌使温度保持在 70 C左右；经过 26分 钟，块茎的表皮开始变松变软；捞出块茎，用高压水反复冲洗，知道表面无残留物为止。捞出的块茎也可放入机械式去皮机中剥去表皮。本法的优点是对不同大小、不同形状的块茎适合性好，去皮快，不需要结构复杂的专门设备。缺点是冲洗块茎需要大量清水，皮屑不能利用，排出的废液污染环境。由于去皮方法不同，国内外马铃薯、胡萝卜去皮机械的结构形式也各不相同，去皮差异较大，去皮率大致为 7%-25%，其中机械去皮率为最大，蒸汽去皮率为最小。1.1国内外几种去皮设备的去皮性能比较表机型 L离心式切屑去皮机机械去皮机 蒸汽式去皮机 化学法去皮机结构 简单 复杂 复杂 简单对块茎原料的要求卵 卵圆形，芽眼浅，无伤痕卵 卵圆形，芽眼浅，无伤痕无要求 无要求产品质量 表面光滑，无污染，无蒸煮层表面光滑，无污 染，淀粉损失大表 表面光滑，有蒸煮层，无污染表 表面光滑，无蒸煮层，有污染6皮屑 可利用 部分利用 部分利用 不能利用有无加热设备无 无 需要（150-200 度） 需要（85-95 度）由于去皮方法不同。囱内外马错薯去皮机艘的结构形式也各不相同，去皮效果差异较大，去皮率大致为 725，其中机械去皮率为最大，蒸汽去皮率为最小。通过上表的比较分析以及联系本次设计的任务要求，同时结合我国在去皮机上的实际水平考虑经济性，达到能以最少的投资获得较好的经济效益，决定以机械去皮机为设计方案。7第二章 马铃薯去皮机的结构设计本设计主要考虑去皮后的马错薯达到表面光滑 无破坏层、去皮过程无污染及切屑可利用为目的：同时考虑经济实用。达到能以晟少的投资获得较好的经济效益。从而为推广该产品奠定基础。2.1 马铃薯去皮机的设计及特点2.1.1工艺流程及结构特点 针对研制目的，采用清洗后去皮工艺，研制出搅龙式机械清洗机和离心式机械切屑去皮机。并利用可调节式刀片，达到切屑量可控制的目的。其工艺流程为：原料准备 清洗去皮产品清洗皮屑收集产品收集。搅戈式清洗机为国内大量使用的清洗机械。其结构如图 2.1所示，梯型洗槽内。固定着输送搅戈。搅龙通过减速器由电机驱动，洗槽内充水。在搅龙上部有喷水装置块茎进入洗槽浸泡在水里，由于在被搅龙提升过程中 块茎相互问以及与搅龙叶间摩擦而逐渐去皮；同时清水不断从搅龙面部喷淋下来，冲洗块茎，故块茎越接近顶部越干净。 离心式机械切屑去皮机结构如图 2.2所示。在外罩内部装有由电机带动的转动工作盘。盘上均匀分布着 6个长孔。长孔上布置着切屑刀片。其中切屑刀片相对长孔间隙可适当调解；工作盘上部的外罩上均匀分布着 3块弹板。工作盘下部装有同主轴一同旋转的橡腔刮板。工作时块茎通过贮料室投入到工作室内。工作盘按一定速度旋转。在离心力、重力和摩擦力共同作用下，利用块茎相对于工作盘上刀片问的相对速度差将马铃薯的皮屑切去；同时，在离心力的作用下块茎被甩向四周。并不断滚动：而周围外罩上分布着几块弹板。将块茎撞离外周，且不断旋转滚动。因此。在刀片和弹板共同作用下马铃薯块茎被均匀地切去外皮，实现马铃薯去皮目的。摩擦式机械去皮机结构如图 2.3所示。以电机为动力，通过齿轮带动圆筒底部的磨盘旋转。磨盘上表面中间低、边缘高，呈波浪形。块茎加入圆筒内，因离心力和相互碰撞作用，在圆筒内上、下、左、右翻动，并不断地滚动；而圆筒上的弹板，将块茎弹回，在磨盘和弹板共同作用下马铃薯块茎被均匀地磨去外皮，实现马铃薯去皮的目的。去皮结束时加入清水，再打开侧门，块茎从侧门排出，皮屑随水流从磨盘的周围间隙排出。该机为间歇生产。本文以摩擦式机械去皮机为设计方案。81喷水管 2 搅龙 3 进料斗 4 承槽 5 溢流管 6 机架 7 变速箱图 2.1 搅龙式清洗机91产品筒 2 机架 3 电机 4减速箱 5皮屑筒 6 皮屑刮板 7 圆筒 8 工作盘图 2.2马铃薯切屑去皮机101储料 口 2简盖 3插板 4圆筒 5出料 口 6底座 7机槊 8联轴器 9电机 10变速机构 11橡胶挡板 12磨盘图 2.3摩擦式马铃薯去皮机的整体结构2.2摩擦式马铃薯去皮机基本结构该机采用立式机型，主要包括工作圆筒，工作转盘，机架和传动部分，见上图2.3。2.2.1工作圆筒工作圆筒部分包括圆柱形工作筒和倒梯形集皮槽。它由不锈钢薄钢板卷焊而成（采用不锈钢是因为它具有良好的耐腐蚀性能承受一定的冲击载荷，具有较高的硬度和耐摩性，特别是对于此类食品加工设备，食品安全卫生状况最佳） 。筒内壁为粗糙表面，以棕刚玉掺环氧树脂浇注、烘干而成。圆筒的侧壁开有带活门的出料口，物料块茎在离心力的作用下甩出来，碰在出料门的内壁上并改变方向，以便于物料的收集。出料口和排渣口的方位可根据接收容器的放置位置和方便操作来确定。2.2.2工作转盘工作转盘是物料去皮过程中产生机械作用的主要部件。根据马铃薯的生物学特性及物理特性，吸收手工去皮的基本原理，确定转盘的基本形状为圆盘形，转盘表面为中心向四周辐射的凸起波纹状。为增大物料和转盘的摩擦，用棕刚玉掺环氧树脂通过模型浇注在盘的顶面上，大概 20mm厚，经烘干制成。亦具有一定的去皮作用。转盘下方设有随盘一起转动的挡水环，以防止清洗水进入轴承。图 2.4轴上零11件的装配分析。1磨盘 2橡胶挡板 3轴 4齿轮图 4.1 轴上零件的装配分析2.2.3传动系统该传动系统采用 V带一级传动。电机安装在机架上水，整机结构简单、紧凑。2.2.4其他工作圆筒下部设有排渣口，清洗水连同物料皮渣一起从这里排出。2.3工作原理以电机为动力，通过齿轮带动圆筒底部的磨盘旋转。磨盘上表面中间低、边缘高，呈波浪形。块茎加入圆筒内，因离心力和相互碰撞作用，在圆筒内上、下、左、右翻动，并不断地滚动；而圆筒上的弹板，将块茎弹回，在磨盘和弹板共同作用下马铃薯块茎被均匀地磨去外皮，实现马铃薯去皮的目的。去皮结束时加入清水，再打开侧门，块茎从侧门排出，皮屑随水流从磨盘的周围间隙排出。该机为间歇生产。当去皮机工作时，工作转盘旋转，物料由斗形进料口12加入，物料落到旋转圆盘表面上的波纹凸起上时，受离心力的作用由工作圆盘的中心向外运动，同时被抛起向筒壁的粗糙表面并产生摩擦。物料不断的沿工作圆筒壁运动，上升到顶盖，又被顶盖挡回落入工作盘表面。物料在这样的往复运动过程中，被猛烈翻滚搅动，从而形成了与盘、筒壁及颗粒之间的以翻转、揉搓摩擦为主，撞击为辅的综合机械作用效果，从而达到去皮的目的。在摩擦去皮的同时，从进水孔注入清水，及时将擦下的皮通过转盘与筒壁的缝隙冲至排渣口排出机体。在不停机的情况下，打开出料口的活门，物料利用离心力从出料口卸出。卸料前应停止注水，以防止活门打开后从出料口溅出。13第三章 马铃薯去皮机的参数确定3.1 物料在工作圆筒内的受力分析去皮机工作时，磨盘以一定的速度旋转，工作室内的土豆在离心力、重力和摩擦力共同作用下。利用土豆相对于工作磨盘间的相对速度差，将土豆的皮去掉。物料在转盘旋转时的受力情况如图 3.1所示：图 3.1 物料在擦皮机中的受力分析图设波纹角为 ,物料的速度为 V。当转盘旋转时推动物料 A运动。其运动方sin20向垂直于波纹切线。V 可以分解为 V垂直和 V水平，CB 与转盘平面平行，可以看作是转盘圆周速度 R，式中 为角速度（1/s）,R 为转盘半径（m）垂 直=Vcos = Rsin cosSin2 =2sin cos sin cos =sin2则 = R （m/s）V垂 直 sin2物料从垂直方向抛起的动能E 垂直 = mv2垂直 = m( )2= m 2R2sin22 (N m)1sin81此动能应等于势能 mgh即：m 2R2sin22 =mgh 2R2sin22 =gh8为了正常运转，抛高 h一定要超过物料在工作圆筒内的厚度，才能使最低层的物料抛起与桶壁进行摩擦，所以用 代替 h，即 2R2sin22 =g81又因为 = ，代入上式得30n（ ） 2 R2sin22 = g8114化简得 n=60 (r/min) (1)2sinRg角一般取 20。 30 。为了正常运转，仅把物料抛起还不行，还要保证物料能抛向侧壁进行摩擦，抛向侧壁的力靠离心力为 CC= = = = （N）Rmv22)(gRnG2)30(92此离心力应大于波纹对物料的摩擦力 T，才能使物料离开波纹抛向侧壁，摩擦力T=Gf(N) f为摩擦系数使 C T，即Gf n =902GRn2GRf90fn 30 (转/分) (2)f在设计计算时，应取（） 、 （）两式中的大值作为转速值，设计所选择的 n值。3.2工作转盘转速的确定收购马铃薯、胡萝卜等物料时，其包装以编织袋居多，每袋，工作时每次倒入两袋（以袋的整数倍为一次计量） ，下面以此确定整机的尺寸和转速。马铃薯、胡萝卜的容量根据资料查找，选取一般值kg/m ,马铃薯、胡萝卜的长度一般取在 mm-mm 之间考虑，转盘半3径应与物料长度有一定的可比性，再考虑整机结构以及外形尺寸。根据设计选定工作转盘半径mm，则物料的堆高，根据公式 m 可2R以估算出，物料的堆高值 mm由（）式可知，在 小于 。 时，转速随 的增大而降低，考虑转速不宜太高且能有较大的抛高，取 。 ，则由（）式计算转速最小值为nr/min。马铃薯、胡萝卜与磨料的摩擦系数为 1.1-1.3,取 f1.2由（）式计算转速 n=r/min取以上两者中的大值。15但由于以上确定的转速仅适用于理想物料情况，实际工作中，由于物料之间的相互碰撞、摩擦和物料的弹性影响，物料在此转速下达不到计算高度，故 n应适当放大结合考虑，故最终选定工作转盘转速 nr/min3.3马铃薯去皮机功率的确定去皮机的功率消耗包括：克服物料对转盘摩擦力所需要的功率 ；1N克服物料对工作圆筒壁摩擦力所需要的功率 ；2转盘抛起物料所作的功率 ；3传动机构因摩擦而消耗的功率 4以上功率分别以下公式计算（W）cpmMN1式中 处于圆筒内物料的摩擦力矩（N m）= （N m）p2RGf式中 G物料重力（N）f摩擦系数（1.11.3）摩擦臂矩（m）2CP物料与圆盘的平均相对角速度（1/s）,采用最大角速度的 1/260)3(1ncp故 （W）N2RGf1fcpyM式中 在离心力的作用下物料与侧壁的瞬时摩擦力矩 （N m）Rfmy2（N m）式中 物料圆周速度（m/s）摩擦臂矩（ = ） （m）R8= （N m）fRMy2gfGff222故 （W）gnGgfN480682（W）03snk式中 s工作转盘表面波纹高度（m）k波纹的数量16即传动损失，可用传动效率 表示（ =0.9）4N则消耗的总功率为： 60481202321 GsnkgfnGfR化简得 （W）)4(结合上式根据经验公式，总功率可用以下式子进行估算 （）M式中为转盘转矩（N M）, 为传动效率fGRR为摩擦臂矩（m） ，0.4（为工作转盘直径）根据上式则可算出工作转盘转矩 用近似值进行估算，达到生产要求所需的功率.，考虑到电动机效率及意外情况，取电动机功率为173.4整机主要参数指标型号 JL-工作转盘直径 mm转速 r/min电动机 （同步转速r/min）生产能力 kg/h每次投料量 kg每次去皮时间 约为秒去皮得率 去皮损耗率 清洗水耗量 t/h重量 kg18第四章 主要零件的结构设计与计算4.1 V带轮结构设计计算由上述可知，电动机转速为r/min，额定功率，工作转盘转速为r/min，传动比 =，电动机满载转速 n=r/min，一天运转时间小于h。计算功率 caP由机械设计书表 8-6查得工作情况系数 .故AK 4.kwcaAK选取普通带带型根据 , 由图 8-9确定为型窄带ca1n确定带轮基准直径由表 8-3和表 8-7取主动轮基准直径 d=1min15%36.81216065120345caApKdfhdDBP00mm根据式(8-15)，从动轮基准直径 d = d =500mm21根据表 8-7,取 d 500mm2按式（8-13）验算带的速度 3.8m/s确定普通带的基准长度和传动中心距根据 0.7(d + d )验算主动轮上的包角 1由式(8-6)得19180 - =180 =133 120 (至少需要达到 90 )1 5712ad5748910 故可知主动轮的包角合适。计算普通带的根数由式（8-22）知 LcaKP)(由 n =720r/min，d 100mm， 5，查表 8-5c和表 8-5d得11 1.2kw =0.12kw查表 8-8得 =0.87,查表 8-2，得 1.05 则L 3.6505.187)2.01(4取根（计算预紧力 由式（8-3）知 500 2)1.(qvKZPca查表 8-4得 q=0.07kg/m,故 N=272.18N 2)8.3(07.)18.52(4.350计算作用在轴上的压轴力 p为了设计安装带轮的轴和轴承，必须确定传动作用在轴上的力 p由式（8-24）得 2 sin =2 =1997(N)p21213sin8.74带轮结构设计设计带轮时应满足的要求有：质量小，结构工艺性好，无过大的铸造内应力；质量分布均匀，轮槽工作面要精细加工（表面粗糙度一般应为 3.2）,以减少带的磨损；各槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使载荷分布较为均匀等。带轮的材料选取的灰铸铁，结构为腹板式。见 V带轮附图。42 传动主轴的结构设计计算由于轴承的型号是根据轴端直径确定的，而且轴的结构设计是在初步计算轴径的基础上进行的，故初步计算轴的直径轴的直径可按照扭转强度法进行估算，即d=C P=3.5KW n=150r/min3pn20式中为轴传递的功率，kw;n 为轴的转速，r/min;C 为由轴的材料和受载情况确定的系数。轴用号钢材料，取。则经过计算 =32mmmind输出轴的最小直径显然是安装带轮的直径，由于此传动主轴开有两个键槽，考虑到键槽对轴的强度的削弱，则32+32mind15%36.8考虑到车螺纹，故取最小轴径 d=55mm拟定轴上零件的装配方案本轴的零件的装配方案见装配图；轴的结构图见零件附图。根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度L 段的轴段21为了满足工作转盘的轴向定位要求，考虑反转螺帽的旋入深度，工作转盘的厚度，此轴段所车的螺纹长度为mm，总长 L mm,直径 d=55mm21L 段的轴段32此段安装有轴承，考虑工作圆筒内的集皮空间和机架的厚度，此轴段的总长（由于此处选用凸缘式轴承盖进行密封，则轴承盖连接螺钉直径选 M10,数目 6个）L 100mm，直径 d65mm 32L 段的轴段4此段主要是处于立式轴承座中，进行轴承的轴向固定起承载作用，故长度根据估算取 L 60mm d=74mm43 段的轴段5此段的轴长主要是与大带轮发生联系，在其上安装有轴承，根据大带轮的带轮宽（1） =52mm,综合考虑取此处 90mm,d=65mm12f54 段的轴段65此段用来安装大带轮，由以上的大带轮宽度可取此处轴段长度 52mm,d=55mm654.2.1轴上零件的周向定位工作圆筒和大带轮的周向定位均采用平键联接,按 d=55mm由机械设计手册查得21所选用的平键截面 b (mm)(GB/T1095-1979),键槽用键槽铣刀加工，与160h工作转盘相连的键槽长取mm，也大带轮相连的键槽长取mm（标准键长见GB/T1096-1979）,同时为了保证大带轮与轴配合有良好的对中性，故选择大带轮轮毂与轴的配合为 H7/n6,滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差是 n6。4.2.2确定轴上圆角和倒角尺寸参考机械设计书，表 15-2，取轴端倒角为 。2454.3滚动轴承的初步选择因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用角接触球轴承，按照工作要求并根据 d=65mm，由轴承产品目录中初步选取 0基本游隙组，标准精度级的角接触球轴承 7213AC，其尺寸为 ,成对使用，安装在立式轴承座上。65123dDB同时在驱动端安装一个膜片式弹簧圈对轴施加预载荷，所以可以保证主轴系统无游隙运动和高刚度，这样可以避免无载荷轴承在高速下可能出现的球打滑现象，球打滑可能会引起表面变粗糙，提高运转噪声。轴承的润滑：该滚动轴承采用脂润滑。润滑脂是增稠剂和基础油的混合物，可分为以下润滑脂类型：(1)由金属皂作为增稠剂与润滑油所构成的金属皂基润滑脂。(2)由无机胶凝剂式有机增稠剂与润滑油构成的非皂基润滑脂。(3)由有机式无机增稠剂与合成油构成的合成润滑脂。该轴承选用号钙基脂为润滑脂。该轴承为长寿命润滑脂润滑，润滑间隔为一年。22第五章 主要零件的校核5.1滚动轴承的寿命计算在确定滚动轴承的支点位置时，应从手册中查取 a值，对于 7213AC型角接触球轴承，由手册查得 a=25mm,因此作为外伸梁的轴的支撑跨距25+60+25=110mm求出轴承的径向载荷09101prF)(2根据计算得出 则两者的方向相反1652rN23649rFN又因为 .70aeFG现以 为计算滚动轴承来校核轴承寿命2r因为 0.21 0.68 P= =3649Naerr则所选用的滚动轴承的寿命为对于球轴承而言 3)(601PCnLh查表知 7213AC型角接触球轴承的基本额定动载荷 C51200N根据上式计算其寿命得出 ，满足工作要求hLh0694又对所选角接触球轴承的静载荷进行讨论NC4320 aerFP7.显然 PS综合可知，所选的 7213AC型角接触球轴承符合工作要求。5.2轴的计算和校核5.2.1作出轴的计算简图结合 7213AC型角接触球轴承的计算数据，作出如下的轴的弯矩扭矩图235.1.2轴的强度校核计算根据轴的弯矩扭矩图可知其危险截面为轴承一所在支点处截面，根据轴的具体受载及应力情况，可知该轴为传动轴，主要承受扭矩。则按扭矩强度条件计算。考虑还受有不大的弯矩，则用降低许用扭矩切应力的方法予以考虑轴的扭矩强度条件为： TTdnPW32.095式中： 扭转切应力，单位为 ；aMP轴所受的扭矩，单位为 ；mN轴的抗扭截面系数，单位为 mm ；T 3n 轴的转速，单位为 r/min；轴传递的功率，单位为；d计算截面处轴的直径，单位为 mm许用扭转切应力，单位为T aMP此轴选用号钢， 值为 之间。T而通过对轴的计算， 5.1 =8.5minamaxTaP,故轴的扭转条件符合要求。T245.1.3按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面）的强度，由此轴的弯扭图可知，其危险截面为轴承一所在支点处截面，根据机械设计书中式（15-5）及上表中的数值，并取 ，轴的计算应力0.322()caMTW22187(190).657aMPa60aP以选定的轴的材料是号钢，调制处理。由表 15-1查得 60 。故安1M全。5.1.4轴的扭转刚度校核计算轴的扭转变形用每米长的扭转角 来表示415.730ZPTLGI式中：轴所受的扭矩，单位为 Nm轴的材料的剪切弹性模量，单位为 ，对于钢材，aMP410.8aMP轴截面的极惯性矩，单位为 mm ，对于圆轴， PI 4PI432d阶梯轴受扭转作用的长度，单位为 m.分别代表阶梯轴第 段上所受的扭矩、长度和极惯性矩，单位同前 PILT, 阶梯轴受扭转作用的轴段数 综合上式计算出 ； 为轴每米长的允许扭转角，与轴的使用均合有关，0.32对于一般的传动轴，可取 ；对于精密传动轴可取 m/)(15.。对于精度要求不高的轴， 可大于 。显然对于本设计中所m/5.02/)(1涉及的轴为一般的传动轴， ，符合扭转刚度要求。综上所述，设计的轴满足工作要求。25总结随着食品工业的发展，食品深加工已越来越被世界重视，特别是快餐和方便食品的诞生，促使保鲜脱水蔬菜工业迅速发展起来。而综观国内食品加
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