山楂去核机设计【全套设计含UG+CAD图纸】
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包含有 纸和三维建模及说明书 ,咨询 号 (学号 )： * 毕 业 设 计 ( *届本科 ) 题 目： 山楂山楂机 主要 部件设计 学 院： * * * * 专 业： * 姓 名： * 指导教师： * 完成日期： * 年 * 月 * 日 包含有 纸和三维建模及说明书 ,咨询 目录 摘要 . 1 . 2 1 前言 . 3 究 的 目的和意义 . 3 核类山楂机 械的发展情况 . 3 楂机 的应用前景 . 5 2 山楂 山楂机 的设计 . 5 达 的选择 . 6 择 马达 系列 . 6 择 马达 功率 . 7 动装置的选择 . 7 动 的选择 . 7 带传动的设计 . 8 3 山楂 山楂机 关键部件设计 . 10 核的刀具 . 10 核的刀具 材料及尺寸 . 10 楂定位盘 . 10 楂定位盘材料 . 10 楂定位盘尺寸 . 10 楂机 定位盘主轴 . 11 的材料选择 . 11 步估算轴径 . 11 的结构设计 . 11 的强度验算 . 12 楂机主轴 间歇轮 . 13 楂机 传动圆盘 . 13 楂机 传动轴 . 14 的 材料选择 . 14 步估算轴径 . 14 的结构设计 . 14 的强度验算 . 14 承的选择 . 15 荷条件 . 16 承转速 . 16 包含有 纸和三维建模及说明书 ,咨询 调心性能 . 16 承刚度 . 16 装及拆卸要求 . 16 济性 . 16 承寿命 . 16 杆设计 . 18 楂去核机装配图 . 18 4 总结 . 20 参考文献 . 21 致谢 . 23 * 1 摘要 我国目前的山楂 山楂机 械的发展情况比较落后，由于缺少良好的设备，加 工手段落后，生产效率低，致使一些地区出现水果积压腐烂现象，给果农造成很大的经济损失。山楂去核手工作业现在在中国仍然是主要的加工手段，不仅占用大量的劳动力、劳动强度大、生产率低，而且卫生安全也得不到有效保障 。 去核作业是 山楂 加工 工序 中十分重要的前处理工序。以往的手工操作远不能满足现代 山楂 加工的需求 ， 不仅占用大量的劳力 ， 劳动强度大 ， 生产效率低 ， 且产品质量难以控制 。 本设计主要是为了解决山楂去核作业的劳动强度大，安全卫生，提高生产效率，降低山楂果实破损率，保证山楂产品的质量。 因此，小型山楂 山楂机 有非常好的应用前景。 关键词 ： 山楂； 山楂机 ；设计 小型 山楂 山楂机 关键 部件设计 2 s is to of in to is of up a of is in of up a of is is is to is to of of of a * 3 小型 山楂 山楂机 关键 部件设计 4 1 前言 论文 研究的目的和意义 我国 的 地域辽阔、资源丰富。具有得天独厚的发展水果 加工业的良好条件。水果深加工已成了农民致富的一条主要途径，不论 社会效益还是经济效益都是十分可观的。 果核类 水果主要是指桃、杏、李、山楂、红枣及橄榄等。它们在水果总产量中占有较大比例，以它们为原料，加工成饮料、罐头、果 脯及果干制品时，去核作业是水果加工业中十分重要的前处理工序。以 前 的手工操作远不能满足现代水果加工的需求，不仅占用大量的劳力，劳动强度大，生产效率低，且产品质量难以控制。 但 是我们也看到，在果树种植业蓬勃发展的今天，由于缺少性能良好的设备，加工 的 手段落后，生产效率低，有些地区还出现鲜果品积压腐烂现象，给果农造成不应有的经济损失。许多地区的果品加工厂，其前处理生产环节，如去核、去皮、清洗等，至今基本上仍靠手工或十分简陋的工具完成。因此，在我国发展 山楂机 械等前处理设备，取代手工作业是 必然趋势。针对中国水果资源丰富、分布广泛的特点，特别要加大对中小型 山楂 去核 机 具的研制，以适应广大果农及小型果品加工厂的需求。只有这样，才会有丰富多样的食品来满足人们的需求，才能保护果农种植的积极性。 内外 果核类山楂机 械的发展情况 国外 20 世纪 60 年代 着手研制水果 山楂机 ，至 20 世纪 80 年代初美国、意大利、荷兰等国已相继推出了粘核桃 山楂机 、橄榄 山楂机 等。去核工序基本上实现了自动化。 数十年的发展，已日趋完善、成熟。目前，正向着节能型和机电一体化方向发展，以电脑自控作业为主。但中国的水果 山楂机 具发展缓慢，远远落后于种植业的发展。 日本生产 的 一种刮板式 山楂机 ，去核后的果肉可达 5 毫米左右，由筛孔排出，桃核从尾端排出，该机适用于粘核型桃的去核加工， 它具有成本较低，生产率高，去核效果好等特点。国外也研制出了橄榄 山楂机 ，它可以依靠果模组装在链条或滚筒上，形成输送和定位，并采用一排刀具（包括上刀和下刀），对橄榄进行多刀去核作业，其生产效率比使用单刀的设备高得多。 美国 司 80年代初向市场推出 一种自动转矩式粘核桃 山楂机 。每分钟可加工 80 个桃子，其生产率约 800 kg/h 左右。该机采用 14 个 小杯对桃子进行定位和输送。每个杯子底部有一带凸起的小转轴（见图 1）。小轴在链条带动下始终旋转着，只要杯内桃子的凹部不在小凸起的上方，桃子外圈就会与凸起接触并被其带动旋转着，直到图示正确位置为止。这时，桃子保持直立状态，劈刀将果内 劈成两半后，夹持挑子的两个橡胶夹板相向转动 150 使果 肉与桃核分离。该机可以整个加工季节连续工作而不必停机润滑，调节 与 清洗也十分方便。由于* 5 它保持了去核后果肉的完整性，因此比较适合于罐头、果脯和果干加工厂使用。由于该机结构较复杂，成本较高，而国内罐头、果脯等食品均属微利产品，因此，在我国推广起来存在一些难度。 意大利 司推出了一种滚子 山楂机 ，其原理如图 2 所示。它适合于离核型桃、杏、李等核果的果肉与果核分离。图中滚子 2心部材料为碳钢，外面覆盖一层弹性适中的橡胶层，辊子 3由数 个齿状圆盘组成，各盘间有一定间隔，在两辊子上方有一推压装置，当它将物料推入两辊子之间时，物料 1在两辊子的挤压下，果肉被挤入齿辊中的齿间间隔（图中 5），而果核则使滚子 2 的橡胶层变形而凹入橡胶层中（图中 4）。当转过一定角度后，橡胶的弹性作用使果核脱离滚子 2而进入果核收集斗。在辊子下方有一可调的分离装置使肉核有效分离，在齿辊下方还有一个类似梳子的装置将嵌在滚子 3齿盘间的果肉梳出，落入果肉收集斗。从而达到核肉分离的目的。它适用于带肉果汁饮料、果浆、果酱、果汁饮料等品种的去核工序，具有生产效率高等特点，有较高的推广价 值。 中国研制 出的 核果水果 山楂机 具，按其结构特点和工作部件的不同，大体可分为剖分式、对辊式和捅杆式等几大类。目前中国的 山楂机 械有剖分式 山楂机 、对辊式 山楂机 、捅杆式 山楂机 、打浆式 山楂机 、刮板式 山楂机 、凸齿滚筒分离凹图 1 桃子自动定位示意图 1 转轴 2 果杯 3 夹板 图 2 滚子 山楂机 去核原理图 小型 山楂 山楂机 关键 部件设计 6 板式 山楂机 几种形式。中国 山楂机 械存在突出的问题有果肉损失率较高、去核后果实破损率高、机械性能不稳定、通用性差、作业成本高、科技含量低、生产效率低等。 楂的特性和山楂 山楂机 的应用前景 山楂， 是 可食用植物， 果核类 水果，质硬，果肉薄，味微酸涩。落叶灌木，枝密生，有细刺 ，幼枝有柔毛。小枝紫褐色，老枝灰褐色。能防治心血管疾病。山楂是我国特有的药果兼用树种。山楂 的 主要成分：可食用部分 76%。每 10097分 73g、蛋白质 肪 食纤维 水化合物 22g、胡萝卜素 100g、维生素 A 17g；硫胺素 黄素 克酸 生素 C 53生素 E 299 52 19 24 解脂酶、鞣质等以及对大肠杆菌、绿脓杆菌、痢疾杆菌有抑制作用的成分。 山楂能防治心血管疾病，具有扩张血管、强心、增加冠脉血流量、改善心脏活力、兴奋中枢神经系统、降低血压和胆固醇、软化血管及利尿和镇静作用；防治动脉硬化，防衰老、抗癌的作用 。山楂酸还有强心作用，对老年性心脏病也有益处。它能开胃消食， 对消肉食积滞作用更好，很多助消化的药中都采用了山楂；山楂对子宫有收缩作用，在孕妇临产时有催生之效，并能促进产后子宫复原；能增强机体的免疫力，有防衰老、抗癌的作用。山楂中有平喘化痰、抑制细菌、治疗腹痛腹泻的成分。 近 年来，随着人民生活水平的不断提高，人民对食品质量的要求也越来越严格。生产厂家也意识到前处理工序对产品质量有着不可忽视的影响，各厂家纷纷寻找合适的前处理设备。由于许多前处理设备在国内尚属空白，因此，开发性能优良的 山楂机 及其它前处理设备是形势所需。 果核类 水果主要指桃、李、杏、山楂、红枣及橄榄等，它们在水果总产量中占有较大的比例。在以它们为原料加工饮料、罐头、果脯及果干制品时，去核作业是一项十分重要的前处理工序。以往所采用人工作业，不仅占用大量劳动力、劳动强度大、生产率低，并且产品质量难以控制。因此，实行水果去核 的机械化作业是水果加工业中必然的发展趋势，所以山楂 山楂机 的应用有非常良好的前景。 2 山楂 山楂机 设计 如图 3 所示为小型山楂 山楂机 ，主要包括 1 去核刀具、 2 山楂定位盘、 3 定位盘主轴、 4 传动间歇轮、 5 传动圆轮、 6 传动轴、 7 连杆、 8 转盘、 9 挡板 。其中，去核刀具能够去掉山楂的内核，且保证山楂不破碎； 山楂定位盘能够给山楂定位，确保去核刀具能够准确的去掉山楂的内核；传动间歇轮，能够在传动圆轮的运转过程中，每 30转动一下，进而使山楂定位盘间歇转动；传动圆轮，每转动一圈，带动间歇轮转过 30一次；转动轴保证传动圆轮 平稳传动；连杆在* 7 转盘圆周运动过程中，分别带动传动圆轮转动和去核刀具的上下运动；转盘做圆周运动带动连杆运动；挡板的作用是收集去核后的山楂 。山楂 山楂机 工作原理是：发动机发动后，通过皮带轮把动力传给减速器，减速器减速后带动转盘转动，转盘转动带动连杆做往复运动，一边连杆带动刀具上下运动完成山楂的去核工作，另一边连杆带动传动盘，传动盘每转动一周，带动间歇轮转动一次 (30 )，在主轴的转动下使山楂定位盘转动。 (当转盘带动连杆运动到最上方的时候，传动的转动装置带动间歇轮转动，进而使定位盘带动山楂转动到刀具下方，当转盘向下运动时，传动装置离开间歇轮做圆周运动，刀具在连杆作用下，向下运动完成山楂的去核工作，如此反复。山楂随刀具向上时，遇到挡板脱落到定位盘上随定位盘转动，当遇到第二个挡板的时候被剥落下去，掉落到收集带中。 ) 小型 山楂 山楂机 关键 部件设计 8 达 的选择 择 马达 系列 马达 选择应保证： 0式中： 马达 额定功率， 工作机所需 马达 功率， 所需 马达 功率由下式计算： w/ 式中： 工作机所需有效功率，由工作机的工艺阻力及运行参数确定； 马达 到工作机的总效 率 ， %。 皮带运输机 的 v/1000 (式中： F 工作机的圆周力，例如运输机上运输带的有效拉力， N； v 工作机的线速度，例如运输带的带速， m/s； D 带运输机主动滚筒的直径， n 工作机卷筒轴的转速， r/ 按工作要求及工作条件选用三相异步 马达 ，封闭式结构，电压 380V， Y 系列。 择 马达 功率 1= W/1=2= W/2=表 选 Y 系列三相异步 马达 ，额定功率 选 Y 系列三相异步 马达 ，额定功率 以同步转速为 1500r/ 1000r/种方案进行比较，由表 得马达 数据，计算出传动比如下表。 表 1 马达 数据表 方案 马达 型号 额定功率 /步 转速 /(r/满载转速 /(r/总传动比 质量 /价格 /元 1 2 90500 1000 1390 910 8 23 475 570 比较两方案可见，方案 1 选用的 马达 虽然质量和价格较低，但总传动比大。为使传动装置结构紧凑，决定选用方案 2。 马达 型号为 定功率为 * 9 步转速为 1000 r/载转速为 910 r/机械设计课程设计表 达 中心高 H = 90伸轴段 D E = 24 50 动装置的选择 动 的选择 (1)带传动 ： 带传动是具有中间挠性件、靠摩擦工作的传动， 如图 4 所示，所以具有如下优点 ：能缓冲吸振；传动平稳，噪声小；过载时，带将在带轮上打滑，可防止其他零件损坏；结构简单、成本低；允许有较大的中心距 (可达 15m)。 带传动的缺点：由于带与带轮面之间的滑动，不能保证定传动比；在传递相同大小的圆周力时，结构尺寸和轴上压力都比啮合传动大；效率低、带的寿命短。 (2)链传动 ： 链传动是一种用链 条做中间挠性件的啮合传动，它由链条、主动轮和从动轮组成 ，如图 5所示 。链传动具有如下优点：无弹性滑动和打滑现象，平均传动比准确；效率较高， 构尺寸比较紧凑；由于不需要很大的张紧力，所以作用在轴上的载荷较小；可以在温度较高及灰尘较大的环境下工作。 链传动的缺点： 跳齿等。 (3)齿轮传动 ： 如图 6 所示， 齿轮传动优点主要有： 带传动 图 5 链传动 小型 山楂 山楂机 关键 部件设计 10 紧凑； 动比稳定、寿命长。 齿轮传动缺点： 综合以上三种 传动 的优缺点，结合本设计的山楂 山楂机 的特点，选择具有传动平稳、噪声小、结构简单、成本低的带传动作为传动装置比较适合。 带传动的设计 (1)选择 V 带型号 V 带传动的功率计算公式为： 中： 计算功率， P传递的额定功率 (如：电机的额定功率 )， 工作情况系数 (表 6 由表 6得工作情况系数 以计算功率： 据 图 6定选用 Z 型带。 (2)确定带轮基准直径 由表 6表 6主动轮基准直径 7 验算带速： v= 000 =25(m/s) 带速合适。 计算从动轮基准直径 i 67=据表 6 60 (3)确定 V 带的基准长度和传动的中心距 根据 0.7( 2( 得到 a 454。 初定中心距 350 由基准长度公式： 图 6 齿轮传动 * 11 Ld=2( 2+( Ld=2350+(67+160)/2+(160350=1062.7(根据表 6取带的基准长度 120 实际中心距 ad)/2=350+(1120=378.7(4)验算主动带轮上的包角 1 1=180-(a= 120 主动带轮上的包角合适。 (5)确定带的根数 z 根据 1=查表 6 根据 120表 6 由 10r/i=7 查表 6表 6 z= ( 取 z=6 根。 (6)确定带的张紧力 表 6Z 型普通 V 带单位长度质量 q=m。 00(zv)+ 0=5006 ) (6)计算带传动作用在轴上的载荷 Q=2r/2)=21/2) 式中： z带的根数； 单根带的张紧力， N； 1主动带轮上的包角， 690.0 =) 3 山楂 山楂机 关键部件设计 核的刀具 由于山楂 山楂机 刀具用于直接接触山楂果实，材料的选择应考虑材料容易加工切削、干净卫生、成本低且容易清洗等特点，所以本设计选用 45 号钢作为山楂定位盘的材料。 查阅资料得到我国北方山楂直径在 10间，根据山楂直径本设计选 取 刀 具 的 外 径 为 8 详 细 尺 寸 如 图 7 。 弹 簧 选 择 不 锈 钢 丝（ 1耐腐蚀性好，工艺性好，弹簧中径为 5 小型 山楂 山楂机 关键 部件设计 12 楂定位盘 楂定位盘材料 由于山楂 山楂机 属于常用食品加工类机械，材料的选择应考虑到材料易得、材料容易加工切削、干净卫生、成本低且容易清洗等特点，所以本设计选用 45号钢作为山楂定位盘的材料。 楂定位盘尺寸 山楂定位盘如图 8 所示。 考虑到人工放置山楂的舒适度问题以及作业的工作效率，本设计采用直径 300圆盘作为定位盘，圆盘上均匀分布 12 个直径10山楂定位孔，为了使定位 盘工作稳定可靠不产生倾斜本设计采用双键连接轴，基孔制配合为 楂机 定位盘主轴 的材料选择 该轴的无特殊要求，选用 45 钢调质处理 230表得 B=640 步估算轴径 图 7 去核的刀具 图 8 山楂定位盘 * 13 取轴 d=20 的结构设计 根据估算轴径和轴上零件的布置，进行轴的结构设计，确定轴上与 定位盘 联接键截面尺寸为 bh=8 合为 H7/动轴承内圈与轴的配合采用基孔制，轴的尺寸公差 轴的两端均制成 245倒角。 轴 的详细尺寸如图 9所示。 的强度验算 (1)主轴间歇轮上的作用力的大小 转矩： T=0505=81170(N 圆作用直径： 9.9(圆周力： T/81170/069(N) 径向力： t/534(N) 轴向力： t/090(N) 图 9 定位盘主轴 小型 山楂 山楂机 关键 部件设计 14 (2)求垂直面上轴承的支反力及主要截面的弯 矩 )/79(N) 534255(N) 截面 C 处弯矩为 : =8730(N =7023(N (3)求水平面上轴承的支反力及主要截面的弯矩 t406940=500(N) 069569(N) 截面 C 处弯矩为： 0005250(N (4)截面 C 处垂直和水平的合成弯矩 )(12052710525058730 2222 左左 )(111 5 72105 2 50370 2 3 2222 左右 (5)按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度，由公式： 122 )( W 式中： 应力折算系数； 轴上危险截面处的当量弯矩， N W 轴上危险截面处的抗弯矩截面系数， 轴在对称循环状态下的许用弯曲应力 ,表 11 d 轴上危险截面处直径， 此段轴上有一个键槽时，直径应加大 3%；有两个键槽时， 应加大 7%。 取 =算截面上的应力： )( P 前面已选定轴的材料为 45 钢，调质处理，由表 11得 60于 v 故安全。 楂机主轴 间歇轮 山楂 山楂机主轴 间歇轮如图 10 所示，材料选用容易加工的 45 号钢，该轮总直径 100确定轴上与 定位盘 联接键截面尺寸为 bh=8 合为H7/歇轮与轴的配合采用基孔制，轴的尺寸公差为 糙度要求为 * 15 图 10 山楂机主轴 间歇轮 楂机 传动圆盘 山楂 山楂机 传动圆盘如图 11 所示，材料选择 45 号钢，传动圆盘外圆直径为70确定轴上与传动盘联接键截面尺寸为 bh=6合为 H7/传动圆盘 与轴的配合采用基孔制，轴的尺寸公差 动圆盘孔的粗糙度 余 图 11 山楂机 传动圆盘 楂机 传动盘的轴 图 12 定位盘主轴 的材料选择 该轴的无特殊要求，选用 45 钢调质处理 230表得 B=640 小型 山楂 山楂机 关键 部件设计 16 步估算轴径 取轴 d = 20 的结构设计 根据估算轴径和轴上零件的布置，进行轴的结构设计， 确定轴上与传动盘联接键截面尺寸为 bh=6合为 H7/动轴承内圈与轴的配合采用基孔制，轴的尺寸公差 轴的两端均制成 245倒角。 轴的详细尺寸如图 12所示。 的强度验算 (1)主轴间歇轮上的作用力的大小 转矩： T=0505=83140(N 圆作用直径： 6(圆周力： T/83140/26=6395(N) 径向力： t/311(N) 轴向力： t/613(N) (2)求垂直面上轴承的支反力及主要截面的弯矩 )/182+20(N) 311491(N) 截面 C 处弯矩为 : =82=74620(N =8368(N (3)求水平面上轴承的支反力及主要截面的弯矩 t182+6395410(N) 395985(N) 截面 C 处弯矩为： 410182=128310 (N * 17 (4)截面 C 处垂直和水平的合成弯矩 )(14843012831074620 2222 左左 )(133 9 24128 3 10383 6 8 2222 右右 (5)按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度，由公式： 122 )( W 式中： 应力折算系数； 轴上危险截面处的当量弯矩， N W 轴上危险截面处的抗弯矩截面系数， 轴在对称循环状态下的许用弯曲应力 ,表 11 d 轴上危险截面处直径， 此段轴上有一个键槽时，直径应加大 3%；有两个键槽时，应加大 7%。 取 =算截面上的应力： )( P 前面已选定轴的材料为 45 钢，调质处理，由表 11得 60于 v 故安全。 承 选择 设计机械时，应根据载荷情况、转速高低、空间位置、调心性能以及其他要求，选定合适的滚动轴承类型。具体选择时可参考下列原则。 荷条件 轴承所受载荷的大小、方向和性质，是选择轴承类型的主要依据。当轴承承受纯径向载荷 时，应选用向心轴承。当承受纯轴向载荷且转速不很高时，宜采用推力轴承；如转速很高，则因离心力使滚动体与保持架之间的压力增大，摩擦加剧而使寿命显著缩短，此时应选用角接触球轴承。当同时承受径向载荷和轴向载荷时，如果以径向载荷为主，可选用深沟球轴承或接触角较小的角接触轴承；以轴向载荷为主，可选择接触角较大的角接触轴承，也可采用向心轴承和推力轴承组合在一起的方式，分别承受径向载荷和轴向载荷。 承转速 一般来讲，轴承转速较高时，应优先选用球轴承。在内径相同的情况下，外径愈小，则滚动体愈小，运转时，滚动体的 惯性离心力也就愈小，因而适于在更高的转速下工作。因此，在高速条件下，宜选用外径
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