滚筒式马铃薯清洗机设计

2010届毕业生论文答辩 滚筒式马铃薯清洗机设计 设 计： 机电技术教育班 指导老师 : 为适应我国农产品快速发展需要，促使农产品清洗设备在我国逐步发展起来 以清洗农作物的大量劳动是影响我国农作物一个重要问题，如果采用大量人力作业的话必然导致大量劳动力资源的浪费，所以生产一种农作物清洗机械对提高生产力具有重要影响。并直接响应服务于我国 “ 三农 ” 政策。 清洗是一种与人们生活实践关系十分密切的劳动，人类从远古时期就开始从事这种劳动。由于传统清洗操作简单，或只是作为一道工序依附于生产过程中，没有引起广 泛关注。进入 21世纪，人们生活已经从温饱阶段进入到舒适时代，对于清洗产品越来越多的需求，加速了新产品研发步伐； 同时，制造业的高速发展，也促进了清洗设备、清洗剂等企业的快速进步。 民用、工业两大清洗领域巨大的市场需求，造就了中国清洗行业崭新的未来。我国主要的农业大省，在发展农业的同时一些机械工业也迅速发展，特别是中小型企业如雨后春笋般蔓延开来。而马铃薯产品加工又是一个具有生机和活力的产业，但是要把企业做强做大，还必须要在生产设备上更新换代，以提高产品的质量和企业生产效率。 马铃薯是地下块茎，收获时沾有泥土，其形状不规则，一般呈卵圆形，表面有很多小窝，马铃薯表皮很薄，很容易受外力作用而破损，另外马铃薯对温度很敏感，温度过高过低都会影响日后淀粉的质量。基于以上原因，对马铃薯清洗的要求是很高的，清洗效果直接影响马铃薯淀粉的质量，如淀粉的白度和杂质的含量。 结构：设计的马铃薯清洗机主要由滚筒、传动装置、机架、水箱池、电机、进出料斗、出泥斗等组成 ,通常称为滚筒式马铃薯清洗机或鼠笼式马铃薯清洗机。电机固定在机架上，电动机与减速器直接联式，减速器采用的是摆线针轮减速器。滚筒被两个支座支撑，滚筒的主轴通过金属滑块联轴器和减速器的输出轴相联。滚筒的主轴与焊接在滚筒内口上的连接件相互固定在一起。电机带动减速机 ,清洗滚筒由很多根直径 8筒式马铃薯清洗机的动力来自电动机，通过滚筒在水池中旋转，以达到清洗的目的。在水池的底部设有淤泥清除口，此出泥口也具有聚集淤泥的作用，为清除淤泥带来很大方便。 滚筒式清洗机结构图 工作原理 滚筒式马铃薯清洗机的工作原理：马铃薯在清洗沟槽中被水浸泡后，附着在表面的相当一部分大块泥土脱落，经传送带送入滚筒式马铃薯清洗机进料口 ,马铃薯经进料斗进入到旋转的滚筒内，滚筒在水池中旋转。利用马铃薯自身的重力的分力作为推进力，实现马铃薯的自动推进。马铃薯沿滚筒壁向前运动，在运动过程中马铃薯不断被水刷洗，马铃薯之间的摩擦、翻转间的刷洗，马铃薯与滚筒壁之间的磨擦，在共同作用下完成马铃薯表面的清洗过程。 传动方案一 12345传动设计方案论证 传动方案二 1 传动设计方案论证 传动方案三 1- 电动机 2 针轮减速器 3 器 4 马铃薯在倾斜滚筒的运动及其运动轨迹 我们知道由于滚筒的转动，物料在水平的滚筒上的相对运动轨迹是个正圆。这时，马铃薯没受到其它向前推进力的作用，只能在面上周而复始地作圆周运动，不能由一端向另一端推进。即使与滚筒壁接触的那部分物料也只能沿壁作逆向旋转。这与要求马铃薯从滚筒的一端向另一端移动并不相符合。故依靠马铃薯与滚筒壁接触的摩擦力来推进马铃薯移动的方法并不能完成清洗任务。 设计中采用滚筒与水平面成一定角度的方法，这种方法是利用马铃薯自身的重力的分力 作为推进力，实现马铃薯的自动推进。对于马铃薯来说，只要使滚筒倾斜一个很小的角度就可使其向前移动。这种方法易于实现，而且制造比较简单，实际意义更大。 马铃薯在倾斜滚筒内运动时，由于受到物料自身重力在滚筒倾斜方向下滑力的作用；物料在滚筒内受到一定大小的加速度，其运动轨迹不再是一个正圆，而是一条封闭的螺旋线。 假使沿滚筒倾斜方向取 x 轴，沿滚筒横向取 y 轴。在 标中，马铃薯颗粒 x s c 因为 rr t 故得： s r c o st 马铃薯颗粒理论每旋转一周所用的时间 ， s； 两边积分得： 12 s o s 2s r 当 t = 0 时 ， x = 0 、 y = 0 求得 、 0 。 即得在 222s i n)c o r 两式即可作出马铃薯颗粒在倾斜滚筒内的运动轨迹 。 所以得出物料为套圈状或螺旋状向前推进 。 滚筒材料的选择 筒体部分的质量占到整机的 70% 80%, 因此筒体的材质和壁厚是决定设备制作成本的重要因素。筒体的大小标准着规格和生产能力。筒体应具有足够的刚度和强度。在安装和运行中应保持规范化，这对减小运转阻力及功率消耗、减轻不均匀磨损、减少机械事故、保证长期安全高效运转、延长回转圆筒的寿命都十分重要，必须根据这一要求来设计筒体。筒体的刚度主要是筒体截面在较大力作用下，抵抗径向变性的能力。筒体的强度问题表现为筒体在载荷作用下产生裂纹及变形。筒体材料一般用 通低合金钢，其中以 16可以用锅炉钢。要求耐腐蚀时，用不锈钢。本设计中筒体材料选用 滚筒转动驱动方式的选择 滚筒的最大生产能力为每小时 2吨，设计的滚筒的内径为 1米，长度为 2米，这在制造中也比较容易。这里就可以计算出滚筒的大致转速范围了。 由滚筒的转速计算公式 : r/得 V = 19.8 r/选滚筒驱动方式是采用中间轴式传动 。 在滚筒的中心线上设有传动轴 ， 用支承臂与滚筒相连 ， 电动机通过减速器把动力传到中心轴 ， 由中心轴带动滚筒转动 。 这种传动方式比较简单 。 由于所设计要求的滚筒长度不长 ， 转动比较平稳 。 但是 ， 马铃薯有时会和中心轴及支撑臂发生碰撞 ， 马铃薯重量及体积又不大 ，而且滚筒的转速和倾角都不是太大 ， 故一般马铃薯颗粒不会对中心轴及支承臂造成太大的冲击力 。 所以我们选择中心轴驱动的方式 。 计算滚筒工作所需的功率 60nM=29500/计算电动机的所需功率 首先确定从电动机到工作机之间的总效率 。 设 1 ， 2 ， 3 ， 4 ， 分别为 ， 减速器 ， 滑块联轴器 ， 滚动轴承 ， 滚筒的效率 。 由 机械设计手册 表 2 2查得： 1 = 2= 3= 4 = 则传动装置的总效率为 243221 = = 电动机的选择 选择原则：功率选的过小，不能保证工作机的正常工作或使电动机长期过载而过早损坏；功率选的过大，则电动机价格高，且常不在满载下运行，功率因素很低，造成浪费 . 对于长期连续工作负荷较稳定的负载机械，可根据电动机所需要的功率 择时应使电动机的额定功率 d 。由计算已知电动机所需功率为 所以我们可选择电动机功率为 1.5 同一功率的异步电动机的同步转速有 3000 r/1500 r/ 1000 r/50 r/种。一般来说，电动机的同步转速高，磁极对数少，轮廓尺寸小、价格低；反之，转速愈低，外轮廓尺寸愈大，价格愈高。由于工作机滚筒的转速很低，所以不易选用高速电动机，一般应选择同步转速为 1500 r/000 r/电动机。 根据所要求的的转速和功率选择 机械设计课程设计手册 查得可选用电动机 率 速 940r/为工作环境，如果不加防护，水有可能进入电动机中导致电机短路而烧坏，于是在设计中选择电机的防护等级为 因所选的是一级直联卧式摆线针轮减速器，其本身的传动比最大可达到 87，而且其体积比较小，重量比较轻，传动效率良好 ,工作效率较其他较大。在使用过程中，由于减速器输出端通过联轴器直接与传动轴相连，所以噪音较小，所选型号为 Z 为采用的是中间轴传动，减速器输出端通过联轴器直接与传动轴相连，所以不存在传动比的分配。 由上述理由，此处根据所选电动机的满载转速和减速器的传动比可以得出滚筒的工作转速。 由传动比公式 wm 代入数据得： 599 4 06 r因为滚筒的转速比较低 ， 一般低于 30 r/而计算所得的转速取为 ， 是比较合适的 。 m 轴的直径可按扭转强度法进行估算，即 =41.8 初算轴径还要考虑键槽对轴强度的削弱影响。当该轴段截面上有一个键槽时， d 应增大 5% ；两个键槽时， d 应增大 10% 。 在本轴的设计中，轴上有一个键槽。 所以： d= (1+5%)= 故 圆整取轴的直径为 50 据以上计算可知轴上所承受的最大转矩 据工况的要求选择的是金属滑块联轴器。选择的材料为 45号钢， 45号钢经调质后， b =637 E =210以上计算知轴径可为 45虑装联轴器加键的影响，故取轴和联轴器相连部分的直径为50们知道轴上要安装滚动轴承，为便于轴承的装配，取装轴承处的直径为 55设计滚动轴承中所选的型号为 30311型，其宽度为 29根据结构要求选用轴肩挡圈 5 65，由于在入料口处需布置料斗，所以轴承应安装在料斗的外端，以免和料斗发生干涉，根据生产能力为 2吨 /小时，再加上入料中混有大量的水，所以料斗设置应足够的大，料口长为 300在高度上为便于安装在机架上且不和主轴发生干涉。在滚筒内主轴上要焊接肋条，以支撑滚筒，所以在焊接处取主轴直径为 60滚筒的尾端要支撑和安装联轴器和电动机。如果在入料口端安装驱动装置的话，这样就不好布置入料输送装置，而尾端则不会发生这些现象，因为尾端的出料口在机架的底部，所以应在尾端安装联轴器和电动机。 3 p /nc 12、 4、 2135、 226、 237、 891011121314151617181920242526 这里选择金属滑块联轴器。金属滑块联轴器是利用中间滑块，在其两侧半联轴器端面的相应径向槽内滑动，以实现两半联轴器的联接，并补偿两轴的相应位移。金属滑块联轴器适应于低速重载的场合。且金属滑块联轴器制造工艺成熟，加工成本低，考虑到经济性，这里选择金属滑块联轴器从 机械传动装置设计手册 的表 16 2412金属滑块联轴器的主要尺寸和特性参数可以查得 ，所以应选 孔直径为 55 根据计算出的轴的尺寸为 55们可从 机械传动装置设计手册 12的圆锥滚子轴承尺寸与性能参数表中选择；选择 30311型号的圆锥滚子轴承由于选择的滚动轴承为圆锥滚子轴承，根据本设计的要求未找到适合的轴承座，于是在参照已有轴承座的基础上，稍作改动设计了一个轴承座。 在本设计选择减速器的类型时，首先根据传动装置总体配置的要求，结合减速器的效率、外廓尺寸或质量、制造及运转费用等指标进行综合的分析比较，以期获得最合理、效果最好的结果。 本设计因为是中心轴式的传动，省去了皮带轮等传动部件，所以选用摆线针轮减速器，根据前面计算可知选择功率 合分析选择传动比 59的型号比较合适，满足设计要求。通过查阅 机械工程师手册 表 193选择型号为 Z 滚筒的电控主要是控制电动机的起动、停止，实现自动控制，并具有必要的保护。本设计采用控制器、熔断器、热继电器和按钮所组成的控制装置对控制对象进行控制。控制装置根据生产工艺过程对控制对象所提出的基本要求实现其控制作用。 起动电动机 ， 合上闸刀开关 按下起动按钮 接触器 其主触点 电动机起动 。 由于接触器的常开触点 而且这时已经闭合 ， 因此当松手断开起动按钮后 ， 吸引线圈 维持其吸合状态 ， 故电动机不会停止 。 这个并联接于起动按钮的辅助常开触点通常称为自锁触点 。 此控制电路称为自锁电路 ， 触点的自锁作用叫做 “ 记忆功能 ” 。 使电动机停转：按停止按钮 接触器 所有 电动机失电停转； 消除自锁电路 ， 清除 “ 记忆 ” 。 16. 致谢 致谢：毕业设计对我来说是一个很大的挑战，在设计过程中碰到很多问题。特别是