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红薯 去皮 设计

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红薯去皮机的设计,红薯,去皮,设计

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湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业设计 红薯去皮机的设计THE DESIGN OF THE SWEET POTATO PEELERS学生姓名：李 翔学 号：200841914332年级专业及班级：2008级机械设计制造及其自动化(3)班指导老师及职称：高英武 教授 学 部：理工学部湖南长沙提交日期：2012年5月 目 录 摘要2关键词21前言31.1目的意义和国内外现状概况31.2 深加工处理流程3 1.2.1 红薯的分级3 1.2.2 红薯的清洗4 1.2.3 红薯的去皮4 1.2.4 红薯的护色41.3国内外典型的去皮设备4 1.3.1 机械去皮装置5 1.3.2 蒸煮去皮装置6 1.3.3 化学去皮装置62红薯去皮机的结构设计7 2.1基本结构7 2.1.1工作圆筒7 2.1.2工作转盘7 2.1.3传动系统7 2.1.4其他8 2.2工作原理83红薯去皮机的参数确定8 3.1 物料在工作圆筒内的受力分析8 湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）中期检查表系 部： 理工学部 学生姓名李翔学 号200841914332年级专业及班级2008级机械设计制造及其自动化(3)班指导教师及职称高英武 教授毕业论文（设计）题目红薯去皮机的设计毕业论文（设计）工作进度已完成的主要内容尚需解决的主要问题小型红薯去皮机的初步构思整体方案的确定电机的选择传动装置的分配收带，送带机构的方案确定凸轮机构方案确定轴的计算凸轮机构的计算V带的选择计算联轴器的选择计算装配图、轴等草图绘制 指导教师意见 指导教师签名： 年 月 日检查（考核）小组意见 检查小组组长签名： 年 月 日 湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）任务书学生姓名李翔学 号200841914332年级专业及班级2008级机械设计制造及其自动化(3)班指导教师及职称高英武教授学 部理工学部2011年9月20日填 写 说 明一、毕业论文（设计）任务书是学院根据已经确定的毕业论文（设计）题目下达给学生的一种教学文件，是学生在指导教师指导下独立从事毕业论文（设计）工作的依据。此表由指导教师填写。二、此任务书必须针对每一位学生，不能多人共用。三、选题要恰当，任务要明确，难度要适中，份量要合理，使每个学生在规定的时限内，经过自己的努力，可以完成任务书规定的设计研究内容。四、任务书一经下达，不得随意更改。五、各栏填写基本要求。（一）主要内容和要求：1工程设计类选题明确设计具体任务，设计原始条件及主要技术指标；设计方案的形成（比较与论证）；该生的侧重点；应完成的工作量，如图纸、译文及计算机应用等要求。2实验研究类选题明确选题的来源，具体任务与目标，国内外相关的研究现状及其评述；该生的研究重点，研究的实验内容、实验原理及实验方案；计算机应用及工作量要求，如论文、文献综述报告、译文等。3文法经管类论文明确选题的任务、方向、研究范围和目标；对相关的研究历史和研究现状简要介绍，明确该生的研究重点；要求完成的工作量，如论文、文献综述报告、译文等。（二）主要参考文献与外文资料：在确定了毕业论文（设计）题目和明确了要求后，指导教师应给学生提供一些相关资料和相关信息，或划定参考资料的范围，指导学生收集反映当前研究进展的近13年参考资料和文献。外文资料是指导老师根据选题情况明确学生需要阅读或翻译成中文的外文文献。（三）毕业论文（设计）的进度安排：1设计类、实验研究类课题实习、调研、收集资料、方案制定约占总时间的20%；主体工作，包括设计、计算、绘制图纸、实验及结果分析等约占总时间的50%；撰写初稿、修改、定稿约占总时间的30%。2文法经管类论文实习、调研、资料收集、归档整理、形成提纲约占总时间的60%；撰写论文初稿，修改、定稿约占总时间的40%。六、各栏填写完整、字迹清楚。应用黑色签字笔填写，也可使用打印稿，但签名栏必须相应责任人亲笔签名毕业论文（设计）题目红薯去皮机的设计主要内容和要求（宋体五号，行间距单倍行距）1主要内容包括: 1.1本项目研究的目的、意义、国内外研究的动态； 1.2总体方案的拟定和主要参数的设计计算； 1.3传动方案的确定及设计计算，主要工作部件的设计； 1.4主要受力零件的强度或寿命校核计算； 1.5装配总图、部件图、零件工作图的绘制。2要求2.1主要技术参数：生产率2.2查阅资料15篇以上，翻译一定数量的外文资料；2.3机构设计可靠、布局合理、与各执行机构协调工作；2.4画图相当于3-4张A0图纸的工作量（包括2张以上CAD图纸）；2.5设计计算说明书1万字以上，条理清楚，计算有据。格式按湖南农业大学全日制普通本科生毕业论文（设计）规范化要求；2.6设计说明书的内容包括：课题的目的、意义、国内外动态；研究的主要内容；总体方案的拟定和主要参数的设计计算；传动方案的确定及设计计算，主要工作部件的设计；主要零件分析计算和校核；参考文献；鸣谢。注：此表如不够填写，可另加附页。主要参考资料（具体格式以规范化要求规定为准）1刘晓杰 食品加工机械与设备 高等教育出版社 20102厉建国、赵涛.食品加工机械M.成都.四川科学技术出版社出版.1984.130-1523 许学勤.食品工厂机械与设备M. 北京.中国轻工业出版社.2008.138-1424 马海乐.食品机械与设备M. 北京.中国农业出版社.2004.75-855 肖旭霖. 食品机械与设备M. 北京.科学出版社.2006.75-86 中国农业机械化科学研究院.实用机械设计手册M.北京.中国农业机械出版社.19847 谷文英.配合饲料工艺学M.北京.中国轻工业出版社.1999. 88-928 沈再春.农产品加工机械与设备M.北京.中国轻工业出版社.1993. 105-1209 庞声海、饶应昌.饲料加工机械使用与维修M.北京.中国农业出版社.2000. 工作进度安排起止日期主要工作内容20119.10-2011.9.20选题2011.9.20-2011.9.24下达任务书2011.9.25-2011.9.30查找资料，开题2011.10.1-2012.3.3设计计算,画图2012.4.1-2012.4.5中期考核2012.4.6-2012.5.4完善，交设计初稿2012.5.5-2012.5.6完善，交设计二稿2012.5.7-2012.5.20修改，答辩，交终稿要求完成日期：20 年 月 日 指导教师签名： 接受任务日期：20 年 月 日； 学生本人签名： 注：签名栏必须由相应责任人亲笔签名湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）开题论证审批表学生姓名李翔学号200841914332年级专业及班级2008级机械设计制造及其自动化(3)班指导教师及职称高英武 教授开题时间2011年9月25日毕业论文（设计）题目红薯去皮机的设计文献综述（选题研究意义、国内外研究现状、主要参考文献等）一、红薯概述及国内外研究现状世界红薯 97.9%的面积集中在发展中国家。日本、美国、韩国等发达国家和地区栽培面积一直呈下降趋势。目前栽培面积仅相当于60年代的5%。据联合国粮农组织统计世界上共有111个国家栽培红薯.中国是世界最大的红薯生产国.中国薯类生产相对比较集中，以2003年为例，9个省份的产量就占全国的74%。红薯消费包括饲料、种子、 废料、 食物、 其他用途等。2002年， 中国红薯的总消费量是11693.9万吨，用作饲料的有5510.8万吨 ，用作种子的有0.03万吨，,成为废料的有584.5万吨 ，用作食物的5598.6万吨，其他用途有0.07万吨，其中直接食物占总消费的比重为47.9% ，饲料占消费的比重为47.1% ，总消费占当年总产量的比重为94.9%。食物消费一直高于其他的消费。随着食品工业的发展，食品深加工已经越来越被世界重视，特别是便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，这更要求原料的深加工伴随着发展。其中红薯原料的深加工就是受到人们高度重视且发展较快的产业之一。我国是世界最大的红薯生产国。但在我国绝大部分红薯被直接用作饲料和食用。由于每年仅有百分之几用于深加工，致使鲜薯过剩，增加了越冬保鲜难度，也降低了它的营养价值。究其原因主要是缺少加工设备，特别是去皮机械。而从国外引进设备价格昂贵，生产成本高，致使国内该产业发展缓慢。红薯的食品深加工及其产品发酵类食品主要有： 酱油 、食醋 、果啤饮料乳酸发酵红薯饮料 、红薯格瓦斯。非发酵类食品主要有 ：粉条、 粉丝类、 蜜饯类 （连城红心薯干）、 红薯果脯、 红薯果酱 、小食品类 （如： 香酥薯片 、油炸红薯片 、虾味脆片）、 糕点类（红薯点心、薯蓉）、糖果类（软糖 、饴糖）、 饮料类 （红薯乳）、 雪糕等。红薯可以广泛应用于食品、医药、化工、造纸等10多个行业，利用红薯可以制成数百种工业产品和数百种食品。在鲜红薯加工中，用于淀粉加工的比例最大，淀粉可以进一步加工成粉条、粉丝、粉皮等粉制品。另外用红薯淀粉还可以制成变性淀粉、柠檬酸、酒精等，在医药上可以用来生产医药用的包装塑料、药片填剂和青霉素及核苷类物质。红薯每加工一次就可以增值一次。加工成普通淀粉可以增值0.75倍，精制淀粉可以增值1倍，加工成粉条可以增值1.52倍，加工薯脯可增值3倍（但量有限）。另外加工后的薯渣可以造糖、酒精，综合利用后可以增值5-6倍，如果加工成方便粉丝、或精制粉丝、保健淀粉出售，可以增值10-15倍不等。还有红薯的茎尖、叶柄等制成蔬菜进行综合加工效益更高。总之，红薯是不耐存放的作物，只有深加工才可以增值。二、红薯深加工处理流程原料的分级果蔬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。原料的清洗果蔬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。果蔬的去皮凡是果蔬原料果皮粗糙、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，果蔬去皮方法如下：（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红薯。（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，应视不同红薯种类、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。果蔬的护色果品在加工过程中，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果品进行护色保护。三、国内外典型的去皮设备国内外红薯原料去皮方法大致有三种，即机械去皮、蒸汽去皮和化学去皮，三种去皮方法的工作原理为：(1)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。(2)蒸汽去皮在高压容器内，通入高压蒸汽使块茎表面受热，然后打开容器盖，突然释放压力，块茎的表皮和果肉即自行分离。(3)化学去皮在耐碱容器内，加入强碱溶液并加温，后加入块茎，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，在将块茎放入机械去皮机中剥去表皮。1.3.1 机械摩擦去皮机如图所示，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。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，小型红薯食品加工厂引进使用有一定困难。在实际生产中，对红薯的蒸煮要求并不高，使用自制的蒸煮装置完全可以满足要求。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。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8795C，加入块茎搅拌使温度保持在70C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，国内外红薯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。研究方案（研究目的、内容、方法、预期成果、条件保障等）研究目的：根据红薯去皮机的结构特点，进行结构设计。研究内容：1.研究去皮机的工作原理 2.进行去皮机的可行性分析 3.书写设计说明书、绘制图纸。研究方法：1.查找资料，并整理资料。 2.对去皮机进行尺寸结构分析，设计出基本结构，绘出总装图及零件图。预期成果：设计出结构合理、操作简单、动作可靠，使用寿命长的去皮机。条件保障：1.有高教授对一些疑难的悉心指导 2.有图书馆的设计手册进行资料查找 3.利用网络软件资源进行设计时间进程安排（各研究环节的时间安排、实施进度、完成程度等）1、知识准备 1-2周2、主题方案设计 3-5周3、设计计算、结构设计、制图 6-10周4、整理设计说明书 11-12周5、准备答辩 13周 开题论证小组意见 组长签名： 年 月 日专业委员会意见专业教研室主任签名： 年 月 日注：此表意见栏必须由相应责任人亲笔填写。专业名称必须是全称，例如“会计学专业”，班序号用阿拉伯数字“1”、“2”标注。此表如不够填写，可另加页。湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）开题论证记录学 部： 理工学部 学生姓名李翔学 号200841914332年级专业及班级2008级机械设计制造及其自动化专业(3)班指导教师姓名高英武指导教师职称教授毕业论文（设计）题目红薯去皮机的设计论证小组质疑及指导意见1. 红薯在什么状态下最好去皮？2. 我国生产红薯最多的地方在哪里？3. 红薯主要用于那些方面？需去皮的是那些方面？学生回答简要记录1. 蒸气很快的速度加热，红薯表皮最容易去皮。2. 红薯种植在中国分布很广，以淮海平原，长江流域和东南沿海各省最多。3. 红薯消费主要是食物，饲料，废料，种子。而需去皮的主要是食物深加工。论证小组成员签名 记录人签名： 论证时间： 2011 年9 月25 日 注：记录、签名栏必须用黑色笔手工填写。湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）选题审批表学 部： 理工学部 专业： 机械设计制造及其自动化 毕业论文题目红薯去皮机的设计选题来源（ ）结合科研课题 课题名称：（ ）生产实际或社会实际 （）其他选题性质（）基础研究 （ ）应用研究 （ ）其他选题完成形式（）毕业论文 （ ）毕业设计 （ ）提交作品，并撰写论文指导教师姓名高英武职称教授是否主持或参与过科研课题（）是（ ）否选题依据（科学性、可行性论证）和内容简要（宋体五号，行间距单倍行距）红薯营养价值丰富，是人们重要的食品之一，尤其是深受湖南人喜爱。在红薯收获旺季农民往往把红薯进行深加工，作成红薯干，在红薯深加工实现中机械化可以帮助人们减轻劳动强度，提高劳动效率。红薯深加工前大多需要皮，红薯去皮机构的设计显得非常重要。国内外已有专家对去皮机械作过多年研究,有资料参考，红薯去皮机构的设计的设计运用本专业四年所学知识就能完成，同学们通过设计可以综合所学课程，巩固专业知识，发挥创造潜能，培养创新能力，为今后进行机械设计打下基础。主要内容包括：1 去皮机研究的目的、意义、国内外研究的动态；2 去皮机总体方案的拟定和主要参数的设计计算；3 去皮机传动方案的确定及设计计算、主要工作部件的设计；4 去皮机主要受力零件的强度或寿命校核计算；5 去皮机装配总图、部件图、零件工作图的绘制；6 设计计算说明书的编写。专业委员会意见专业委员会主任签名： 年 月 日 注：请在选项前的“（ ）”内打“”；意见栏必须由相应责任人亲笔填写，不够填写时可另加页。 3.2工作转盘转速的确定9 3.3红薯去皮机功率的确定10 3.4整机主要参数指标114主要零件的结构设计与计算12 4.1 V带轮结构设计计算12 4.2传动主轴的结构设计计算14 4.2.1轴上零件的周向定位15 4.2.2确定轴上圆角和倒角尺寸154.3滚动轴承的初步选择155主要零件的校核16 5.1滚动轴承的寿命计算17 5.2轴的计算和校核186总结19参考文献20致谢21附录21红薯去皮机的设计摘 要：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红薯去皮机的设计要点、工作原理和设备组成。不管任何形式的红薯加工，去皮都是一项重要的操作环节。因此，根据不同需求，开发了一系列的红薯去皮机。它们的性能也被不断的评估。去皮用于多种水果和蔬菜的加工中以除去不需要或不可食的物质，并改善成品的外观。主要的考虑因素包括通过尽可能减少去掉的部分以及可能降低能源、劳力和物质成本来降低总成本。这里，介绍摩擦去皮方法：食品被放置在金刚砂滚轴上或内壁排列着金刚砂的转筒中，在磨损力的表面除去食品的表皮后又被大量的水冲洗干净。该方法的优点是由于过程是在温室下进行而具有的能源成本低以及资本成本低、无热损伤，食品外观良好的优点，不规则食品表面（如红薯上的“孔眼”）会破坏去皮产品的外观，需要手工去除。关键词：红薯去皮机；摩擦；去皮；传动THE DESIGN OF THE SWEET POTATO PEELERSStudent:Li XiangTutor:Gao Yingwu(Orient Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128) Abstract：Mainly introduces the principle based on friction, suitable for food processing factory and other places of use of the sweet potato skin-peeling-off machine the main points of design, working principle and composition of equipment. No matter in any form of sweet potato processing, to age is an important part of the operation. Therefore, according to the different demand, the development of a series of sweet potato skin-peeling-off machine. Their performance was constant evaluation.Skin peeling (for) of fruits and vegetables processing to remove need not eat or not, and improve the physical appearance of the product. The main factors including through minimize removed part and may reduce the labor and material costs energy, reduce the total cost. Here introduces friction peel method: food is placed on the walls or emery roller drum lined up in the emery, wear away the food of skin surface by the amount of water after washing clean. The advantage of this method is due process is conducted in greenhouse with low cost and the energy of capital cost is low, no heat, the advantages of good food appearance, irregular food surfaces (sweet potato holes) destroys peel product appearance, need manual removal.Key Words：sweet potato;friction;peeling;transmission1 前言1.1 目的意义和国内外现状概况世界红薯 97.9%的面积集中在发展中国家。日本、美国、韩国等发达国家和地区栽培面积一直呈下降趋势。目前栽培面积仅相当于60年代的5%。据联合国粮农组织统计世界上共有111个国家栽培红薯.中国是世界最大的红薯生产国.中国薯类生产相对比较集中，以2003年为例，9个省份的产量就占全国的74%。红薯消费包括饲料、种子、废料、食物、其他用途等。2002年， 中国红薯的总消费量是11693.9万吨，用作饲料的有5510.8万吨 ，用作种子的有0.03万吨，,成为废料的有584.5万吨 ，用作食物的5598.6万吨，其他用途有0.07万吨，其中直接食物占总消费的比重为47.9% ，饲料占消费的比重为47.1% ，总消费占当年总产量的比重为94.9%。食物消费一直高于其他的消费。随着食品工业的发展，食品深加工已经越来越被世界重视，特别是便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，这更要求原料的深加工伴随着发展。其中红薯原料的深加工就是受到人们高度重视且发展较快的产业之一。我国是世界最大的红薯生产国。但在我国绝大部分红薯被直接用作饲料和食用。由于每年仅有百分之几用于深加工，致使鲜薯过剩，增加了越冬保鲜难度，也降低了它的营养价值。究其原因主要是缺少加工设备，特别是去皮机械。而从国外引进设备价格昂贵，生产成本高，致使国内该产业发展缓慢。红薯的食品深加工及其产品发酵类食品主要有： 酱油 、食醋 、果啤饮料乳酸发酵红薯饮料 、红薯格瓦斯。非发酵类食品主要有 ：粉条、 粉丝类、 蜜饯类 （连城红心薯干）、 红薯果脯、 红薯果酱 、小食品类 （如： 香酥薯片 、油炸红薯片 、虾味脆片）、 糕点类（红薯点心、薯蓉）、糖果类（软糖 、饴糖）、 饮料类 （红薯乳）、 雪糕等。红薯可以广泛应用于食品、医药、化工、造纸等10多个行业，利用红薯可以制成数百种工业产品和数百种食品。在鲜红薯加工中，用于淀粉加工的比例最大，淀粉可以进一步加工成粉条、粉丝、粉皮等粉制品。另外用红薯淀粉还可以制成变性淀粉、柠檬酸、酒精等，在医药上可以用来生产医药用的包装塑料、药片填剂和青霉素及核苷类物质。红薯每加工一次就可以增值一次。加工成普通淀粉可以增值0.75倍，精制淀粉可以增值1倍，加工成粉条可以增值1.52倍，加工薯脯可增值3倍（但量有限）。另外加工后的薯渣可以造糖、酒精，综合利用后可以增值5-6倍，如果加工成方便粉丝、或精制粉丝、保健淀粉出售，可以增值10-15倍不等。还有红薯的茎尖、叶柄等制成蔬菜进行综合加工效益更高。总之，红薯是不耐存放的作物，只有深加工才可以增值。1.2 深加工处理流程1.2.1 红薯的分级果蔬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。1.2.2 红薯的清洗果蔬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 红薯的去皮凡是果蔬原料果皮粗糙、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，果蔬去皮方法如下：（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红薯。（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，应视不同红薯种类、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 红薯的护色果品在加工过程中，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果品进行护色保护。1.3 国内外典型的去皮设备国内外红薯原料去皮方法大致有三种，即机械去皮、蒸汽去皮和化学去皮，三种去皮方法的工作原理为：(1)机械去皮是利用摩擦因数大、接触面积大的工作构件而产生的摩擦作用使表皮发生撕裂破坏而被去除。所得产品表面质量好，碎皮尺寸大，去皮死角少，但作用强度差，一般需要首先对果蔬进行必要的预处理来弱化皮下组织。常见到的机械摩擦去皮机如采用橡胶板作为工作构件的干法去皮机。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。(2)蒸汽去皮在高压容器内，通入高压蒸汽使块茎表面受热，然后打开容器盖，突然释放压力，块茎的表皮和果肉即自行分离。(3)化学去皮又称碱液去皮，即将果蔬在一定温度的碱液中处理适当的时间，果皮即被腐蚀，取出后，立即用清水冲洗或搓擦，外皮即脱落，并洗去碱液。此法适用于桃、李、杏、梨、苹果等的去皮及橘瓣脱囊衣。桃、李、苹果等的果皮由角质、半纤维素等组成，果肉由薄壁细胞组成，果皮与果肉之间为中胶层，富含原果胶及果胶，将果皮与果肉连接。当果蔬与碱液接触时，果皮的角质、半纤维素被碱腐蚀而变薄乃至溶解，果胶被碱水溶解而失去胶凝性，果肉薄壁细胞膜较能抗碱。因此，用碱液处理后的果实，不仅果皮容易去除，而且果肉的损伤较少，可以提高原料的利用率。但是，化学去皮用水量较大，去皮过程产生的废水多，尤其是产生大量含有碱液的废水。1.3.1 机械去皮装置如图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2。图1 机械式摩擦去皮机Fig.1 Mechanical friction peeling machine 1.3.2 蒸煮去皮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，小型红薯食品加工厂引进使用有一定困难。在实际生产中，对红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。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。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8795C，加入块茎搅拌使温度保持在70C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，国内外红薯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。2 红薯去皮机的结构设计2.1 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，送料机构和传动部分，见装配图2.1.1 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。圆盘这种结构特点除兼有去皮功能外，主要用来抛起物料，当物料从加料口落到旋转圆盘凹凸表面时，因离心力作用被抛至圆筒壁，与筒壁粗糙表面摩擦达到去皮的目的。去皮工作时，水通过喷嘴送入圆筒内部，卸料口的闸门由把手锁紧，擦下的皮用水从排污口排去，已去皮的物料靠离心力的作用从打开闸门的卸料口自动排去。为了保证正常的工作效果，这种去皮机在工作时，不仅要求物料能够完全抛起，在擦皮室内呈翻滚状态，不断改变与工作构件间的位置关系和方向关系，便于各块物料的不同部位的表面被均匀去皮，并且要保证物料能被抛至筒壁。因此，必须保证足够高的圆盘转速，同时擦皮室内物料不得填充过多，一般选用物料充满系数为0.50.65，依次进行生产率的计算。2.1.2 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。根据红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3。2.1.3 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，整机结构简单、紧凑。2.1.4 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。2.2 工作原理当去皮机工作时，工作转盘旋转，物料由斗形进料口加入，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。3 红薯去皮机的参数确定3.1 物料在工作圆筒内的受力分析物料在转盘旋转时的受力情况如下图2所示：图2 转盘受力情况分析Fig.2 Turntable stress analysis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）V垂直=Vcos=RsincosSin2=2sincos sincos=则V垂直=R（m/s）物料从垂直方向抛起的动能E垂直=mv2垂直=m()2=m2R2sin22(Nm)此动能应等于势能mgh4即：m2R2sin22=mgh 2R2sin22=gh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=g又因为=，代入上式得（）2 R2sin22= g化简得 n=60(r/min) （1）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）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CT，即 Gf n=n30(转/分) （2）在设计计算时，应取（1）、（2）两式中的大值作为转速值，设计所选择的n值5.3.2 工作转盘转速的确定收购红薯物料时，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。红薯的容量根据资料查找，选取一般值kg/m,红薯的长度一般取在mm-mm之间考虑，转盘半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可以估算出，物料的堆高值mm由（3-1）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（3-1）式计算转速最小值为nr/min。红薯与磨料的摩擦系数为1.1-1.3,取f1.2由（3-2）式计算转速n=r/min 取以上两者中的大值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6.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 红薯去皮机功率的确定去皮机的功率消耗包括7：克服物料对转盘摩擦力所需要的功率；克服物料对工作圆筒壁摩擦力所需要的功率；转盘抛起物料所作的功率；传动机构因摩擦而消耗的功率以上功率分别以下公式计算. （W）式中处于圆筒内物料的摩擦力矩（Nm）=（Nm）式中 G物料重力（N）f摩擦系数（1.11.3）摩擦臂矩（m）CP物料与圆盘的平均相对角速度（1/s）,采用最大角速度的1/2故 （W） 式中在离心力的作用下物料与侧壁的瞬时摩擦力矩 （Nm） （Nm）式中 物料圆周速度（m/s） 摩擦臂矩（=）（m） = （Nm）故 （W） （W）式中s工作转盘表面波纹高度（m） k 波纹的数量即传动损失，可用传动效率表示（=0.9）则消耗的总功率为：化简得 （W）结合上式根据经验公式8，总功率可用以下式子进行估算（）式中为转盘转矩（NM）,为传动效率R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9，取电动机功率为3.4 整机主要参数指标型号工作转盘直径mm转速r/min电动机（同步转速r/min）生产能力kg/h(对红薯)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 kg4 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。(1)计算功率由机械设计书表8-6查得工作情况系数.故10.kw(2)选取普通带带型根据,n确定为型窄带(3)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=100mm根据公式11，从动轮基准直径d=d=500mm根据表8-7,取d500mm验算带的速度3.8m/s35m/s故带的速度合适(4)确定普通带的基准长度和传动中心距根据0.7(d+ d)a120(至少需要达到90)故可知主动轮的包角合适。(6)计算普通带的根数由n=720r/min，d100mm，5，查表8-5c和表8-5d12得1.2kw =0.12kw查表8-813得=0.87,查表8-2，得1.05则3.65取根（合适）(7)计算预紧力500查表8-4得q=0.07kg/m,故N=272.18N(8)计算作用在轴上的压轴力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2sin=2=1997(N)(9)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14；质量分布均匀，轮槽工作面要精细加工（表面粗糙度一般为3.2）,以减少带的磨损15；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16。见V带轮附图4.2 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17，故(1)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 轴用号钢材料，C=110，P=3.5KW，n=150r/min则经过计算d=32mm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18，则d32+32考虑到车螺纹，故取最小轴径d=55mm(2)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19.轴的结构图见零件附图(3)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Lmm,直径d=55mmL段的轴段此段安装有轴承，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20，则轴承盖连接螺钉直径选M10,数目6个）L100mm，直径d65mmL段的轴段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L60mm d=74mm段的轴段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=65mm段的轴段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=55mm4.2.1 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由相关手册查得所选用的平键截面(mm),键槽用键槽铣刀加工21，与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4.3 滚动轴承的初步选择因轴承同时受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22，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23。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。5 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根据计算得出则两者的方向相反又因为现以为计算滚动轴承来校核轴承寿命因为0.210.68 P=3649N则所选用的滚动轴承的寿命为对于球轴承而言3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，满足工作要求又对所选角接触球轴承的静载荷进行讨论显然综合可知，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(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 图4 轴的弯矩扭矩图Fig.4 The bending moment shaft torque figure(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：式中：扭转切应力，单位为；轴所受的扭矩，单位为；轴的抗扭截面系数，单位为mm；n 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，单位为此轴选用号钢，值为 之间而通过对轴的计算，5.1 =8.5,故轴的扭转条件符合要求。(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，轴的计算应力以选定的轴的材料是号钢，调制处理。由表15-1查得60。故安全。(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式中：轴所受的扭矩，单位为轴的材料的剪切弹性模量，单位为，对于钢材，轴截面的极惯性矩，单位为mm，对于圆轴，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，对于一般的传动轴，可取；对于精密传动轴可取。对于精度要求不高的轴，可大于显然对于本设计中所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。6 结论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。美国是世界上最大的红薯生产国和出口国。该产业给美国带来了巨大的经济效益。近二十年来，继美国之后，德、法、荷兰、英、瑞士、丹麦、加拿大、日本等国家，也在致力于发展红薯食品加工业，从而使世界红薯食品加工业进入到当今兴旺发达的阶段。综观我国的红薯加工产业，虽然我国的红薯种植面积居世界第一，但却产生了我国有巨大红薯产量却需要巨额进口的强烈反差。一方面我国有着巨大的市场需求，另一方面又是严重不足的生产加工能力。随着经济的发展，我国事物消费结构也在发生巨大的变化，快餐和休闲食品的消费将快速增长，同时红薯的消费趋势也将呈现多样化，其衍生产品的工业需求正在迅速增加。从宏观上看，一方面加入WTO提供了巨大的发展机遇，另一方面还有着13亿人口的国内消费市场，可见红薯的加工将焕发无穷的魅力也势在必行。本课题的提出就是基于上述的实际需要出发，尤其是考虑到任何一种形式的红薯加工，去皮都是其中一项必不可少且重要的操作环节。去皮效率的高低和安全卫生性将直接影响红薯加工的效益。针对这些特点所采取的设计方案不仅从实际产量要求出发，而且还结合经济最优化，以达到最低成本产生最大收益。本设计利用电动机为