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小型白花菜切碎机总体设计【优秀含9张CAD图纸+食品加工机械全套课程毕业设计】

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小型 白花菜 切碎机 总体 整体 机械设计 加工机械 毕业设计 小型白花菜切碎机总体设计 食品加工机械全套课程毕业设计
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小型白花菜切碎机设计

小型白花菜切碎机改进设计

小型白花菜切碎机总体设计【优秀含9张CAD图纸+食品加工机械全套课程毕业设计】

【带任务书+开题报告+外文翻译】【26页@正文11300字】【详情如下】【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609 】

为农业机械提供位置数据测量---译文.doc

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开题报告.doc

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刀片.dwg

刀片平键装配图.dwg

刀盘.dwg

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大链轮.dwg

小链轮.dwg

支承体.dwg

机筒.dwg

装配图.dwg

轴.dwg

任务书

主要研究内容及目标

1.切碎装置设计,结构合理,使用维护方便。

   2. 整机设计,要求结构合理,使用维护方便,材料选取合理

   3. 传动装置设计,机构设计合理,运动分析正确,运动可靠。

基本要求

1、外文翻译:不少于6000英文印刷符号,内容与毕业题目相关设计,翻译准确,语句通顺。

2、文献综述:不少于3000字,重点是国内外在该领域的研究状况和自己的评价,课题的设计思路,要有20篇以上的参考文献,其中,外文不少于5篇。

3、设计图纸:A0装配图1张,其它图纸若干。

4、设计说明书:不少于10000字,打印稿。

5、开题报告、中期检查报告。

研究进度安排

2010.12.10-2011.1.15      进行调研,提交文献综述, 外文翻译, 开题报告。

2011.1.15-2011.2. 10      补充相关知识,通过比较和评价后确定最终设计方案或试验方案,准备

实验设备、试验材料和其他软硬件条件,提交中期报告。

2011.2.10-2011.5. 31      设计计算,图示设计,模拟仿真,撰写设计说明书;

2011.6.1-2011.6. 15       准备答辩材料,毕业答辩,错误修改,材料装档。

主要参考文献

1.朱云才.果蔬加工机械分类.农业装备技术,2003,(2).

2.张绍英.果蔬加工机械发展战略.食品与机械,1998,(5).

3.佟玲 李成华.我国农产品加工业的现状及发展趋势.农机化研究,2005,(5).

4.Sarker.R.I (1997) Agricultural Mechanization in Bangladesh: Selection of Technology.  Proceedings of the joint International Conference on Agricultural Engineering & Technology. Vol.1.   pp. 1-12.  BASE, BARC, Dhaka , Bangladesh.

5.Drade S R, Spayd S E; Influence of Calcium treatment of Golden delicious apple quality [M];Food Sci; 1983.

6.Rahman, M.R (1997) Pesticides use and its impact on MV rice productivity and farmer’s health. M.S. Thesis.Department of Agricultural Economics, Bangabandhu Shik Mujibur Rahaman Agricultural University, Salna, Gazipur.

7.沈再青 沈群 21世纪中国农产品加工业展望[J]。农业工程学报,1999, 15(增刊):23—31。

目录

1.绪论1

1.1研究的目的和意义1

1.2切碎机在国内外的发展概况1

2.白花菜切碎机的总体方案确定2

2.1基本结构2

2.2设计原则3

2.3方案分析3

2.3.1第一方案3

2.3.2第二方案4

2.3.3第三种方案4

3.技术规格参数5

3.1 白花菜产量及性能5

3.2 切碎机的切碎长度5

3.3 切碎机的功率消耗5

3.3.1刀切功率计算6

3.3.2刀盘空转消耗功率6

3.4技术路线7

4.切碎装置设计7

4.1切碎轴的设计7

a. 输出轴上的功率P1、转速n1和转矩T17

b. 初步确定轴的最小直径7

c. 轴的结构设计及强度校核8

d. 轴承的正反装形式的选取8

e. 校核轴的强度9

4.2切碎刀及刀盘的设计9

5.传动装置设计11

5.1传动链设计11

5.2链轮的基本参数及主要尺寸12

5.2.1小链轮的设计计算12

5.2.2大链轮的设计计算14

6.箱体设计15

6.1 装置支撑体设计15

6.2 机壳及进料斗设计:16

7.安装和润滑维护17

  7.1 安装事项17

7.2 机器的使用与维护18

8.结述语18

参考文献19

致谢20

摘要

   本文介绍了一种适用于白花菜切碎加工的小型切碎机的结构和性能特点, 对其切削原理及工作过程进行了分析, 阐明了盘刀式小型白花菜切碎机的工作机理。通过对主要工作部件结构的分析, 确定了最佳工作参数, 使机器性能达到最佳工作状态。

本切碎机属农业机械,它由电动机、机架、支承体、机桶、喂料斗和转子等组成。机器启动以后,物料经喂料斗进入机桶,转子上装有切铡平面与主轴垂直的平板直刃式刀片,能对物料进行切碎,对各种柔性青鲜饲草、薯类藤茎和各种瓜,果、莱的切碎加工都能适用。机桶内设有与刀片相对应,能阻止物料随刀片运动而又不妨碍刀片旋转的挡板,即刀片可从相邻两挡板的间隙间切过。该机能有效地减轻对物料的摩擦、撞碰和物料对刀片的阻力,使所切物料无擦伤。不腐烂、不丧水、保持鲜嫩、不流失营养,且运转平稳、高效、节能、省力。

关键字: 白花菜;切碎机;工作机理;喂入装置;结构设计;参数分析

ABSTRACT

In this paper, the structure and function features of a kind of small chopper suitable for processing Cauliflower vegetables is introduced. On the basis of theoretical studies and working process, working mechanism of this type of machine is explicated. Besides, based on the analysis of the main work component structure, the best work parameters are determined, making the machine performance to achieve the best working state.  

The chopper is a agricultural machinery, which consists of motor, frame, supporting body, machine barrels, rotors, feeding hopper and other components. When the machine starts, material is fed into the machine barrels hopper at the same time. The rotor is equipped with flat straight blades with its cut plane vertical with the axis. This machine can cut various materials, such as fresh green forage, potato vine stems, and various melons, fruit, vegetable. Machine barrels are equipped with rotating baffles that can prevent materials correspond with the blade movement and not cloggy blades rotating baffle, namely blades can cut through the gap between two adjacent baffles. The machine can effectively reduce the friction of the material, The hit and the resistance of the material on the blade, so that the cutting material is of no abrasion .No rot, no water loss to keep fresh, no the loss of nutrition, and stable operation, high efficiency, energy -saving, labor-saving are the advantages of this machine different of other shredding machines.


KEY WORDS: Cauliflower; Shredding machine; Working mechanism; Feeding device; Structure design; Parameters analysis

1.绪论

  目前,我国东北和中部地区有大量的白花菜种植基地,白花菜市场供应量也逐年增加,但白花菜的加工技术落后,大部分地方的农民采用手工或半自动加工,效率低下。而且现有的加工白花菜的机械加工技术工艺落后,因此迫切需要一种新型白花菜加工机械。

  为落实国家兴机富农计划,充分发挥农业机械在提高劳动生产率,降低农产品生产成本,增加农产品附加值等方面的优势,现对小型白花菜切碎机进行设计,本机主要对刚收获的小白花菜进行切碎,以便于后续加工包装。

1.1研究的目的和意义

   白花菜属十字花科甘蓝属,生物学名称为花柳菜,也称花菜或菜花。白花菜营养十分丰富,富含蛋白质、脂肪、碳水化合物、食物纤维、多种维生素和钙、磷、铁等矿物质。科研部门的测定显示它富含对人体有益的十七种微量元素。,明显高于雪里红和其它阔叶蔬菜。现代医学研究发现,白花菜具有较高的药用价值,是防癌、抗癌的保健佳品,所含的多种维生素、纤维素、胡萝b素、微量元素硒都对抗癌、防癌有益,其中所含维生素C较多,加之所含蛋白质及胡萝b素,可提高细胞免疫功能。并且白花菜提取物萝b子素可激活分解致癌物的酶,从而减少恶性肿瘤的发生。国外研究还发现白花菜中含有多种吲哚衍生物,能降低雌激素水平,可以预防乳腺癌的发生。脾虚胃弱的胃肠癌患者、乳腺癌患者应多吃白花菜。其茎、叶和根都是较好的中药材,具有清热解毒、祛风降湿、开胃健脾、增强食欲、防病治病等多重功效。

   长期以来,大部分地区白花菜切碎还沿用传统的手工劳作方式,劳动强度大,生产效率低。随着市场经济的发展,白花菜开始以一种新型包装绿色食品登入市场,白花菜以一种味美价廉的腌菜环保产品供不应求,传统加工方式已经不能满足市场的需求,所以白花菜切碎机的设计,以加快白花菜的生产效率,对刚收获的白花菜进行快速切碎和加工,以便于包装,是供应白花菜市场的有效方法。

   本文就白花菜切碎这一环节进行研究,目的在于研制出一种新型的白花菜切碎机,加快白花菜的切碎加工过程,缩短白花菜的产品形成周期,提高效率,降低成本。

参考文献

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内容简介:
本科毕业论文 题 目 小型白花菜切碎机总体设计 姓 名 胡堂 学 号 2007307200740 专 业 机械设计制造及其自动化 指导教师 赵纯清 职 称 副教授 中国武汉 2011 年 6 月 nts华中农业大学 2011 届本科毕业论文 分类号 密级 华中农业大学本科毕业论文 小型白花菜切碎机设计 The design of small cauliflower chopper 学生姓名: 胡堂 学生学号: 2007307200740 学生专业: 机械设计制造及其自动化 指导教师:赵纯清 副教授 华中农业大学工学院 二一一年 六月nts小型白花菜切碎机总体设计 III 目录 1.绪论 . 1 1.1 研究的目的和意义 . 1 1.2 切碎机在国内外的发展概况 . 1 2.白花菜切碎机的总体方案确定 . 2 2.1 基本结构 . 2 2.2 设计原则 . 3 2.3 方案分析 . 3 2.3.1 第一方案 . 3 2.3.2 第二方案 . 4 2.3.3 第三种方案 . 4 3.技术规格参数 . 5 3.1 白花菜产量及性能 . 5 3.2 切碎机的切碎长度 . 5 3.3 切碎机的功率消耗 . 5 3.3.1 刀切功率计算 . 5 3.3.2 刀盘空转消耗功率 . 6 3.4 技术路线 . 6 4.切碎装置设计 . 7 4.1 切碎轴的设计 . 7 a. 输出轴上的功率 P1、转速 n1 和转矩 T1 . 7 b. 初步确定轴的最小直径 . 7 c. 轴 的结构设计及强度校核 . 7 d. 轴承的正反装形式的选取 . 8 e. 校核轴的强度 . 9 4.2 切碎刀及刀盘的设计 . 9 5.传动装置设计 . 11 5.1 传动链设计 . 11 5.2 链轮的基本参数及主要尺寸 . 12 5.2.1 小链轮的设计计算 . 12 5.2.2 大链轮的设计计算 . 14 6.箱体设计 . 15 6.1 装置支撑体设计 . 15 6.2 机壳及进料斗设计: . 16 7.安装和润滑维护 . 17 7.1 安装事项 . 17 7.2 机器的使用与维护 . 17 nts华中农业大学 2011 届本科毕业论文 IV 8.结述语 . 18 参考文献 . 19 致谢 . 20 nts小型白花菜切碎机总体设计 V 摘要 本文介绍了一种适用于白花菜切碎加工的小型切碎机的结构和性能特点 , 对其切削原理及工作过程进行了分析 , 阐明了盘刀式小 型 白花菜切碎机的工作机理 。通过对主要工作部件结构的分析 , 确定了最佳工作参数 , 使机器性能达到最佳工作状态。 本切碎机属农业机械,它由电动机、机架、支承体、机桶 、喂料斗 和转子等组成。 机器启动以后,物料经喂料斗进 入机桶, 转子上装有切铡平面与主轴垂直的平板直刃式刀片,能对物料进行切碎,对各种柔性青鲜饲草、薯类藤茎和各种瓜,果、莱的切碎加工都能适用。 机桶内设有与刀片相对应,能阻止物料随刀片运动而又不妨碍刀片旋转的挡板,即刀片可从相邻两挡板的间隙间切过。 该机能有效地减轻对物料的摩擦、撞碰和物料对刀片的阻力,使所切物料无擦伤。不腐烂、不丧水、保持鲜嫩、不流失营养,且运转平稳、高效、节能、省力。 关键字 : 白花菜 ; 切碎机 ; 工作机理 ; 喂入装置 ; 结构设计; 参数分析 nts华中农业大学 2011 届本科毕业论文 VI ABSTRACT In this paper, the structure and function features of a kind of small chopper suitable for processing Cauliflower vegetables is introduced. On the basis of theoretical studies and working process, working mechanism of this type of machine is explicated. Besides, based on the analysis of the main work component structure, the best work parameters are determined, making the machine performance to achieve the best working state. The chopper is a agricultural machinery, which consists of motor, frame, supporting body, machine barrels, rotors, feeding hopper and other components. When the machine starts, material is fed into the machine barrels hopper at the same time. The rotor is equipped with flat straight blades with its cut plane vertical with the axis. This machine can cut various materials, such as fresh green forage, potato vine stems, and various melons, fruit, vegetable. Machine barrels are equipped with rotating baffles that can prevent materials correspond with the blade movement and not cloggy blades rotating baffle, namely blades can cut through the gap between two adjacent baffles. The machine can effectively reduce the friction of the material, The hit and the resistance of the material on the blade, so that the cutting material is of no abrasion .No rot, no water loss to keep fresh, no the loss of nutrition, and stable operation, high efficiency, energy -saving, labor-saving are the advantages of this machine different of other shredding machines. KEY WORDS: Cauliflower; Shredding machine; Working mechanism; Feeding device; Structure design; Parameters analysis nts小型白花菜切碎机总体设计 1 1.绪论 目前,我国东北和中部地区有大量的白花菜种植基地, 白花菜市场供应量也逐年增加, 但白花菜的加工技术落后, 大部分 地方的农民采用手工或半自动加工,效率低下。而且现有的加工白花菜的机械 加工 技术工艺落后,因此 迫切 需要一种新型白花菜加工机械。 为落实 国家 兴机富农计划 ,充分发挥农业机械在提高劳动生产率 ,降低农产品生产成本 ,增加农产品附加值等方面的优势 ,现对小 型 白花菜切碎机进行设计,本机主要对刚收获 的小白花菜进行切碎,以便于 后续 加工包装。 1.1 研究的目的和意义 白花菜属十字花科甘蓝 属,生物学名称为花柳菜,也称花菜或菜花。白花菜营养十分丰富, 富 含 蛋白质、脂肪、碳水化合物、食物纤维、多种维生素和钙、磷、铁等矿物质。 科研部门的测定显示它富含对人体有益的十七种微量元素。,明显高于雪里红和其它阔叶蔬菜。 现代医学研究发现,白花菜具有较高的药用价值,是防癌、抗癌的保健佳品,所含的多种维生素、纤维素、胡萝 b素、微量元素硒都对抗癌、防癌有益,其中所含维生素 C较多,加之所含蛋白质及胡萝 b素,可提高细胞免疫功能。 并且 白花菜提取物萝 b子素可激活分解致癌物的酶,从而减少恶性肿瘤的发生。国外研究还发现白花菜中含有多种吲哚衍生物,能降低雌激素水平,可以预防乳腺癌的发生。脾虚胃弱的胃肠癌患者、乳腺癌患者应多吃白花菜。 其茎、叶和根都是较好的中药材,具有清热解毒、祛风降湿、开胃健脾、增强食欲、防病治病等多重功效 。 长期以来, 大部分地区 白花菜切碎 还 沿用传统的手工劳作方式,劳动强度大,生产效率低。 随着市场经济的发展,白花菜开始以一种新型包装绿色食品登入市场,白花菜以一种味美价廉的腌菜环保产品供不应求, 传统加工方式已经不能满足 市场的需求, 所以 白花菜切碎机的设计,以 加快白花菜的生产效率,对刚收获的白花菜进行快速切碎和加工,以便于包装 ,是供应白花菜市场的有效方法。 本文就白花菜切碎这一环节进行研究,目的在于研制出一种新型的白花菜切碎机,加快白花菜的 切碎加工 过程,缩短白花菜的产品形成 周期 ,提高效率,降低成本。 1.2 切碎机在国内外的发展概况 随着我国农产品加工食品 行业 的发展,对果蔬加工机械的需求量 亦 逐年增加。目前,自走式果蔬收割机在农业生产中应用较少, 而 简易的牵引式收割机和粉碎机却较多。切碎机的切碎性能主要取决于切 碎器。切碎器不外乎滚筒式、盘刀式和销钉式三种类型。盘刀式切碎器传动复杂,结构不紧凑,圆盘刚度较差,且挤推角变化不理想,造成切割不均,刀刃磨损不匀,切割质量变坏 等一系列后果 。销钉式切碎器性能受秸秆湿度影响很大,湿度提高时,能量比耗直线增加,生产率也急剧下降 ,也不太理想 。滚筒式切碎器又有螺旋滚筒式和直刃斜装滚筒式 两种区别。 它们的普遍缺点是刀片的制造、磨刃和间隙调整较麻烦,切割质量 不宜保证 ,故其使用也受到一定程度限制。为此,研制出一种新型盘刀式切碎 势在必行 。 nts华中农业大学 2011 届本科毕业论文 2 2.白花菜切碎机的 总体方案确定 2.1 基本结构 切碎机其功能部件 (1)由支承体 (9)、安装在支承体 (9)上的切碎机转子部件和包围着转子部件的机壳或 机筒 (13)等组成。由功能部件 (1),电动机 (8)和机架 ( 6)等构成的切碎机,其特征是转子上装有使刀刃切铡平面垂直于主轴 (10)的平板直刃式刀片 ( 15),功能部件 (1)下部内有 能使物料自动卸出的斜面( A),机筒 或机壳 (13)内设有与刀片 (15)相对应,能阻止物料随刀片运动而又不防碍刀片旋转的挡板 (16)。 图 2.1.1 立式 切碎机示意图 Fig.2.1.1 schematic diagram of vertical shredding machine 图 2.1.2 立式切碎机剖面图 Fig.2.1.2 cross-section drawn of vertical shredding machine nts小型白花菜切碎机总体设计 3 2.2 设计原则 切碎机的功能部件由支承体、安装在支承体上的切碎机转子部件 (包括切碎轴与刀片)和包围着转子部件 的机筒 (或机壳 )等组成。由功能部件,电动机和机架 (或机脚 )等构成切碎机。在功能部件中的切碎机转子上装有使刀刃切铡平面垂直于主 轴的平板直刃式刀片,功能部件上部有能使物料喂入机筒的进料斗,功能部件下部内有能使物料自动卸出的斜面,机筒 (或机壳 )内设有与刀片相对应能阻止物料随刀片运动而又不妨 碍刀片旋转的挡板,即刀片可从相邻两挡板的间隙间切过。 2.3 方案分析 2.3.1 第一方案 采用 平铺带式传送装置,将白花菜手工放落在传送带上,由电动机带动传送带将白花菜送到刀盘处切碎。圆盘处安装二把刀片,刀片采用直 刃刀切割,将送入刀片处的白花菜进行切碎。 此输送装置 由于需要电机通过轴带动输送带滚筒转动,故而 功率消耗大,成本高, 且输送不连续,切碎不均匀,需要人力较大。 切碎机示意图 如下图所示: 图 2.3.1 卧式切碎机示意图 Fig.2.3.1 schematic diagram of horizontal shredding machine 据上图 2.3.1 卧式切碎机 示意图,不难看出此切碎机包括 2 个电机, 3 根轴,滚筒,输送带,链轮,带轮等等。切碎机零件众多,这无 疑增加了切碎机的制造成本与维护运行成本。对于广大的白花菜菜农来说,这种卧式切碎机很显然不是他们理想的选择。因此,设计出一款小型且制造成本低廉,适用与广大白花菜菜农的的白花菜切碎机非常必要。 nts华中农业大学 2011 届本科毕业论文 4 2.3.2 第二方案 输送装置 仍然 采用圆管带式输送 ,把小白花菜平铺在带上后,随带前进,但 在输送带和切碎口之间安装两个喂入轮,喂入轮做相对回转时,把输送带传送的小白花挤压夹持后,送入到切碎口, 但是白花菜受到 喂入轮 的挤压 与摩擦 ,损失了蔬菜水分,使得白花菜等蔬菜不新鲜,不适合家庭使用 。且相比于第一套方案而言,又增加了轴 和喂入轮的转动 ,消耗功率更大,制造成本更高 。第一放方案中用直刃刀切割,这里换用凸曲线型刃口的转刀。凸曲线型刃口的转刀制造、磨刃均较方便,切割阻力矩变化平缓,但小白花菜有向外推移的现象,刃口磨损也不均匀。而直线型动刀制造 、 磨刃均比较 简单 、强度好,缺点是切割开始时,往往将小白花菜向外推移,此时切割点离轴心的距离较大,因而切割阻力矩大大增加,致使切割阻力矩在切割过程中变化剧烈,刃口磨损也不均匀。 根据实际情况,结合制 造 、 清洗 、 磨刀 、成本 等方面因素 的考虑 , 切割刀片 采用直刃型刀切碎更 有利,因此,切碎 方式定为 直刃型动刀切割。 2.3.3 第三种方案 经过以上两种方案的分析、研究及比较,最终方案 确定 如下 : 设计一种小型的立式切碎机取代一般的卧式切碎机既避免了功率消耗大,成本高等缺点;又可让白花菜少挤压与擦伤,保持蔬菜的新鲜与口感。 参照 图 2.1.1、图 2.1.2,立式切碎机由功能部件 (1) 、 电机支架 (2)、 电磁调速电机 (3)、 螺栓 (4)、链轮 (5)、 机架 (6)等组成。 功能部件 (1)是本实用新 型白花菜切碎机 的核心,它由 链轮 (7)、 轴承 (8)、支承体 (9)、主轴 (10)、 防污 密 封 轴承端盖 (11)、 垫套 (12)、 机 壳 (13)、 螺母 、 刀 片( 15) 、挡板 (16)、 出料门 (17)等构成。其中,支承体 (9)是功能部件 (1)的基础件 与支撑件 ,其上端联接带有 进料口的机 壳 (13),桶内设有与各层刀片相应的挡板 (16), 用以阻止物料随刀片旋转,而刀片 (15)则可从相邻两挡板 (16)的间隙间切过。下端有凸耳与机架 (6)联接 , 内 部 有一斜面 A,它与水平面夹角大于物料对它的摩擦角, 经切割的白花菜经 此斜面 自动卸下。 下端 (即支承体下侧面 )设有出料口,与出料门 焊接 相连 。中央是轴承座,用两套轴承 (8)将主轴 (10)支承其上。主轴 (10)的两端悬伸,下端悬伸用于安装 链轮 (7),输入动力。上端悬伸于机桶内,用以安装刀片 (15)、 轴套 (12)、轴端挡圈、 螺母等零件,构成了本切碎机的转子。当转子上 安装 直刃 刀片时, 采 用单刃型 直刃 刀片时,每层为 1 至数片 (一般为 1 至3 片 ),可采用 下列 安装形式,即利用轮毂与刀片 (15)构成刀盘安装在主轴 (10)上。刀片层数及每层刀片数可根据需要而定,在转速一定时,层数及刀片数越多,切得越细,所耗功率也越大。安装刀片时,刀刃斜面朝物料行进方向,以便对物料有顺向推进作用。 注意 各刀片彼此交错成一定的 角度,对轴心呈放射状均布 ,以便对物料进行充分切割 。 密封 轴承端 盖 (11)安装在轴上最下层刀片与上轴承 (8)之间,形成密宫式密封,防止水分与污物进入轴承。轴端有 轴端挡圈与 盖形螺母,它既能对轴承 (8)、刀片 (15)等轴上零件实现轴向压紧定位,又可保护轴端螺纹和防止水分进入其中。上下两轴承 (8)在支承体 (9)中的轴向定位由紧固在中央轴承座两端的轴承盖来实现。电机支架 (2)可连同电机 (3)一起绕螺栓 (4)沿逆时针方向转动 90 度 后固定在机架 (6)上,使电机 (3)平卧 , 以便用来驱动其它卧式nts小型白花菜切碎机总体设计 5 机械,提高电机的利用率。机架 (6)是功能部件 (1)和电动机 (3)的联系和支承件。 电动机分交流电动机和直流电动机两种。由于生产一般采用三相交流电源,因此无特殊要求是均应选用三相交流电动机。 Y 系列三相异步电动机是一般用途的全封闭自扇冷式电动机,由于其结构简单,工作可靠,价格低廉,维护方便,小型白花菜切碎机需要电动机作为动力输出装置,根据驱动负荷所需要的功率、负荷的工作类型、负荷要求的工作转速以及是否需要调速、启动方式、制动方式、使用环境和条件等因素,参照切碎机的一些参数( P4-P5),所以我优先选用了价格低廉 , 结构简单维护方便的三相异步电动 机 电磁调速电动机 YCT 112-4A。 这是因为在功率相同的条件下,三相电动机比单相电动机的体积小、质量轻、振动小、价格低,从经济角度考虑,应尽量选用 Y 系列节能型电动机。经过参阅资料最终选用 YCT 112-4A 三相异步电动机,其额定功率为 0.55KW 符合该设计的要求,由于 切碎 所需的转速并不是很高,所以选择了同步转速为 125-1500( r/min)的电动机,可以比较方便的通过 链轮减速 达到转动轴的工作转速,另外作为异步电动机,它本身具有结构简单,运行可靠,使用维护方便等众多优点,经过参考多方资料,此款电 动机比较适宜作为该小型 白花菜切碎机 的动力输出装置。 最终, 切割动力电机采用电磁调速电机,型号为 YCT 112-4A。 3.技术规格参数 3.1 白花菜产量及性能 白花菜密度为 3108.0 kg/ 3m ;生产率为 6000 公斤 /天 ;每天工作 8 个小时。 3.2 切碎机的 切碎长度 切碎长度是切碎机的主要性能指标 之一,机器工作时,白花菜被喂入辊卷入切碎机构, 该机切碎长度为 3-4mm, 结合实际计算,本机定切碎长度为 3.5mm。 3.3 切碎机的 功率消耗 由 V=m/ ( 3-1) 式中: V 切碎总体积, 单位 3m M 切割总质量,单位 kg 小白花菜密度, kg/ 3m 由已知条件 M=6000kg, = 30.8 10 kg/ 3m ,带入 3-1 中, 则切碎总体积 V =7.5 3m 。 取 喂入切割截面半径 r = 7cm ,截面面积为 s = 2r = 0.015m2 。 则切碎总长度 L=V/S=500m。 由每天工作 8 小时,则切割速度 v=500/(8 3600)=0.017m/s。 由已知条件,切碎长度为 3.5mm,则圆盘刀切割频率为 v/l=4.8 r/s。 3.3.1 刀切功率计算 由公式 P=F v ( 3-2) 其中: F 刀切割力,取 800N nts华中农业大学 2011 届本科毕业论文 6 V 刀转速,单位 m/s 而 v= r , ( 3-3) 其中: 刀转角速度,单位 rad/s r 刀的半径 , 单位 m 又由 =2 f ( 3-4) 其中: f 刀切割频率 r/s 由于刀的半径每一点速度不一样,所以用积分公式 P=3 r0F r dr=3 F r01/2r2 ( 3-5) =3 800 10 12 102 10 4 =0.38kw 3.3.2 刀盘空转消耗功率 由公式 N= 21j2 ( 3-6) 其中: J 刀的转动惯量,单位 kg.m2 刀转速,单位 rad/s; =10 而 J= 2r2M121 )( 3-7) 其中 :M 刀片质量,单位 kg r 刀片半径,单位 m 动刀采用直刃型,半径 100mm,刀厚 2.5mm,刀宽 20mm,材料为 65Mn,调质处理,刃口淬火,硬度为 HRC62-65。 由此可求刀片质量 M=0.39kg 所以 J=112 0.39 (0.2)2 =0.0013 kg.m2 把数据带入公式 3-6 则 N= 21j2 =12 0.0013(10 )2 =0.00064kw 所以有用功率 P有用功率 =0.38+0.00064 3=0.382kw 因为传送装置采用 链条 传动,查表可知传递效率为 =0.95 则总功率 P总功率 = P有用功率 / =0.40kw 查表选电磁调速电机 YCT 112-4A,输出功率 0.55kw,额定转矩 T=3.6,调速范围 1230-125( r.min 1 ) , 质量 m=54kg。 3.4 技术路线 圆盘转刀 电动机启动 链传送 切碎轴 nts小型白花菜切碎机总体设计 7 4.切碎装置设计 4.1 切碎轴的设计 a. 输出轴上的功率 P1、转速 n1 和转矩 T1 由链轮的传递效率 =0.95,则 P1=P 其中: P 电机输出功率,单位 kw 代入可得: P1=0.55 0.95=0.523kw 已知转速1n=300r/min, 可求出 T1=9550000 P1/ 1n=16650N.mm b. 初步确定轴的最小直径 先按式( 15-2)初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为 45 钢,调质处理。根据表 15-3,取 A0=112,于是得 dmin= A0 3 11pn其 中: P1 输出轴上的功率,单位 kw n1 轴的转速,单位 r/min 把已知数据带入得 mind= 112 3 0.523300=13.47mm 因为轴上有 4 个键槽,所以轴径 至少 增大 20%,所以取最小直径为 20mm. 图 4.1 切割轴结构简 图 Fig.4.1 structure diagram of Cutting shaft c. 轴的结构设计 及强度校核 拟定轴上零件的装配方案: 根据各种方案分析比较,选用如下图 4-8 所示方案 : 用两套轴承将主轴支承其上。主轴的两端悬伸,下端悬伸用于安装 链 轮输入 动力。上端悬伸于机桶内,用以安装刀片 、刀盘、 垫套 、 盖形螺母等零件 ,对物料进行切割 。 nts华中农业大学 2011 届本科毕业论文 8 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度: 轴 - 的端轴上显然要安装链轮 ,由计算得出的链轮直径可取 25mm,故 - 的端 轴的直径可取 dI-II = 25mm, 左端用轴端挡圈定位,为了保证轴端挡圈只压在链轮上而不压在轴的端面上 ,按轴端直径取挡圈直径 D = 30mm。轴端挡圈用螺钉与六角螺母与切削轴固定。链轮与轴配合的毂孔长度为 16mm, 轴段长度至少要大于键槽的长度,这里取 lI-II = 25mm。 为了满足链轮的轴向定位要求 -轴段右端制出一轴肩,故取 - 段的直径 dII-III = 28mm,长度取为 lII-III =17mm。 由于 - 段 上安装轴承,故初步选择滚动轴承。因轴承主要受 轴向力 , 径向固定。 故选 角接触 球轴承,参照工作要求并根据 dIII-IV =30mm,选用 70000B系 列 ( =40o ) 角接触 球 轴 承 , 轴 向 承 受 能 力 较 大 。 其 尺 寸d D B=30mm 55mm 13mm。取 lIII-IV=13mm。 取过渡轴 35d m m - , 150l m m -。 轴 - 处装有轴承, 和 - 面上 尺寸一样 , 3 0 , 1 3d m m l m m - - 同样, VI-VII 段与 II-III 段一样,则 2 8 , 1 7d m m l m m - - VII-VIII 轴上 装有 圆 盘, 圆盘上装 有 切刀 ,圆盘轮毂与轴用键连接,由于该 段 直 径 为 整 段 轴 的 最 小 直 径 20mm , 查 手 册 的 平 键 截 面b h=6mm 6mm(GB1096-79), 平键长 12mm,而计划装三片刀盘,故此段轴长度取 lVII-VIII=80mm, dVII-VIII=20mm。 轴上零件的周向定位: 链轮与轴采用平键联结。按 25d m mI-II, 25I IIl m m , 查手册的平键截面b h=8mm 7mm(GB1096-79), 平键长 12mm, 键槽用键槽铣刀加工,长 14mm,为了保证 链轮与轴配合 良好, 链轮与轴的配合 选定为 为 H7/n6,。滚动轴承的定位有过渡配合来保证,此处选轴的直径公差为 m6。 确定轴上的圆角和倒角尺寸: 取轴端倒角为 1 45 , III-IV 与 V-VI 与过渡轴相接的圆角为 1.2 , 其他圆角为 1.0 。 d. 轴承的正反装形式的选取 角接触球轴承 和圆锥滚子轴承一般成对使用,根据调整、安装以及使用场合的不同,有如下两种排列方式。 1正装(外圈窄端面相对) 两角接触球轴承或圆锥滚子轴承 的压力中心距离小于两个 轴承 中点跨距时,称为正装 。该方式的轴系,结构简单,装拆、调整方便,但是,轴的受热伸长会减小轴承的轴向游隙,甚至会卡死。 nts小型白花菜切碎机总体设计 9 2反装(外圈宽端面相对) 两角接触球轴承或圆锥滚子轴承的压力中心距离大于两个轴承中点的跨距时,称为反装 ,显然,轴的热膨胀会增大轴承的轴向游隙。另外,反装的结构较复杂,装拆、调整不便。 3正、反装的刚度分析 当传动零件悬臂安装时,反装的轴 系刚度比正装的轴系高,这是因为反装的轴承压力中心距离较大,使轴承的反力、变形及轴的最大弯矩和变形均小于正装。 当传动零件介于两轴承中间时,正装使轴承压力中心距离减小而有助于提高轴的刚度,反装则相反。 4. 本设计正反装的选取 由于本设计的小型白花菜切碎机主轴两端悬伸,分别用来装配刀盘(刀盘上装有切削刀片)与链轮,根据以上对于角接触球轴承正反装的受力特性与适用场合分析,本切碎机选用的一对角接触球轴承采用反装的形式,此时 轴承的反力、变形及轴的最大弯矩和变形均小于正装 。 e. 校核轴的强度 经对装置进行分析, 因轴主要受扭矩,按扭转强度校核计算, 取 A0=112 dmin= A 113 pn其 中: P1 输出轴上的功率,单位 kw n1 轴的转速,单位 r/min 把已知数据带入得 mind= 112 3 0.523300=13.47mm 而轴的最小直径为 20mm,远远大于 13.47mm,故轴的设计强度足够,无危险性。 4.2 切碎刀及刀盘的设计 由切割宽度 200mm,高度约 50mm, 设计刀的参数如下: 刀采用直刃型,半径 100mm, 刀厚 2.5mm, 刀宽 20mm, 材料为 65Mn,调质处理,刃口淬火,硬度为 HRC62-65。 65Mn 钢板强度、硬度、弹性和淬透性均比 65 号钢高,具有过热敏感性和回火脆性倾向, 水淬 有形成裂纹倾向。退火态可切削性尚可,冷变形塑性低,焊接性差。 故此处刀片左端均匀布置了三个螺纹孔,由于与刀盘的螺栓连接,而不选择直接将刀片焊接在刀盘上。 nts华中农业大学 2011 届本科毕业论文 10 具体如图 4.2.1 所示: 图 4.2.1 切碎刀结构简图 Fig.4.2.1 structure diagram of cutter blade 由于切碎轴装定刀盘采用键连接的方式,根据切碎轴此段直径 20mm,查手册的平键截面 b h=6mm 6mm(GB1096-79),平键长 12mm,键槽用键槽铣刀加工,长 14mm,为了保证链轮与轴配合良好,链轮与轴的配合选定为为 H7/n6,那么,由此选定的圆环盘外径径 40mm,内径 10mm,轮毂的厚度为 6mm,毂孔长 16mm,通过平键与套筒装定在轴上,切削轴末端用轴端挡圈定位,保证轴端挡圈只压在圆盘上而不压在轴的端面上,轴端挡圈用螺钉与六角螺母与切削轴固定,轴端有盖形螺母,它既 能对轴承、刀片等轴上零件实现轴向压紧定位,又可保护轴端螺纹和防止水分进入其中。 具体如图 4.2.2所示:带毂孔的刀盘, 刀盘与刀片用六角头螺栓连接,螺纹规格 6 M8。 图 4.2.2 刀盘结构简图 Fig.4.2.2 structure diagram of cutter nts小型白花菜切碎机总体设计 11 5.传动装置设计 5.1 传动链设计 a. 选择链轮齿数 z1、 z2或传动比 i 小齿轮齿数 z1 对链传动的平稳性和使用寿命有较大的影响。由于链接数常是偶数,为考虑磨损均匀,链轮齿数一般应取与链节数互为质数的奇数,并优先选用一下数列 :17、 19、 21、 23、 25、 38、 57、 76 这里取小齿轮数为 1z =19 由调速电机的调速为 600r/min,由刀切频率 5r/s,可求出传动比 i i=600/300 =2 从动链轮齿数 2z =i 1z =2 19=38 b. 确定计算功率 计算功率 ZKc a Ap K p 式中:caP 计算功率,单位为 kw; P 传递的功率,单位 kw; KA 工作情况系数,见表 9-7. 根据情况取AK=1.0 KZ 齿数 系数,见 图 9-13. 根据情况取ZK=1.0,单排链。 把数据代入到 4-17 中求出 caP=0.55kw c. 选择 链条 型号和节距 根据caP=0.55kw 及 1n =600r/min 查图 9-11,可 选链号为 08A-1 单排链。再由表9-1 查得链节距 p=12.70mm。 d. 计算链节数和中心距 初选中心距0a=( 3050) p =( 3050) 12.70 =381635mm。取0a=508mm。则相应的链节数为: 0 1 2 2 1p002a z z z - z pL = 2 p 2 2 a1 9 1= 2 4 0 1 9 1 . 5 1 0 8 . 7 32 4 0 ( )( )取链长节数 Lp=108 节 查表 9-8 得到中心距计算系数 f1=0.24925, 则链传动的最大中心距为 1 1 2a = f p 2 ( ) = 0 . 2 4 9 2 5 1 2 . 7 2 1 6 ( 3 8 1 9 ) 5 0 3pL z zmm e. 计 算链速 v,确定润滑方式 11 1 9 6 0 0 1 2 . 7 / 2 . 4 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0n z pv m s m s 由 v =2.4m/s 和链号 08A-1,查图 9-14 可知应采用油盘飞溅润滑。 nts华中农业大学 2011 届本科毕业论文 12 f计算压轴力 Fp 有效圆周力 为: 0 . 5 51 0 0 0 1 0 0 0 2 2 8 . 32 . 4 1e pFNv 按 链轮 竖直布 置 时, 取压轴力系数 1.05FpK , 故 pp F eF K F = 1 . 0 5 2 2 9 2 4 0 N g. 验算小链轮毂孔Kd由表查得小链轮觳孔许用最大直径m ax 41kd m m, 大于电动机轴径 D=19mm,故合适。 5.2 链轮的基本参数及主要尺寸 5.2.1 小链轮的设计计算 分度圆直径 d= sin( z18) = sin(191
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