红薯打浆机说明书

红薯打浆机的设计 摘 要：红薯打浆机适用于多种新鲜的果品和蔬菜打浆分离之用, 随着人们生活水平的提高，红薯打浆机在人们的生活中扮演的角色越来越重要。本文设计的红薯打浆机主要针对大规模加工红薯等食用制品的大中型企业，具有生产量大，效率高等特点。本文分别对滚筒、皮带、轴、打浆刮板等进行了结构的设计计算，对打浆刮板、轴、键等元件进行了校核计算. 关键词：打浆机；红薯；设计The Design of Sweet Potato Beating MachineAuthor:Duan Dinghua Tutor:Gao Yingwu(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128) Abstract：Sweet potatoes beater adapt for a variety of fresh fruits and vegetables with isolated beating, with the improvement of living standard, sweet potatoes beater is palying a more and more important role in peoples lives.In this paper the design of sweet potato beater mainly aim at large or medium-sized enterprises which has large-scale processing of sweet potato, with a large quantity and high efficiency of the production. This paper respectively on the roller, belt, shaft, beating scraper for structure design and calculation of beating, scraper, shaft, and other key components of the check.Keywords: Beater;Sweet potatoes;Design1 前言1.1 课题意义 打浆机是工农业中应用非常广泛的一类通用设备，尤其在农产品和食品加工业中发挥着重要作用。目前在工农业生产中应用的打浆机种类和规格很多，但是没有适合中型加工厂用于红薯打浆的产品，本设计的任务是设计一种能适用于红薯打浆的小型单道打浆机。打浆效率的高低和卫生条件状况将直接影响生产效益，由此可见打浆在整个食品的加工流程中占有极其重要的作用。1.2 研究红薯打浆机目的和国内外现状概况红薯又称番薯、山芋、地瓜、金薯、甘薯等，在植物学上的正式名字叫甘薯1。我国大江南北皆有其踪迹，且品种颇多，形状有纺锤、圆筒、椭圆、球形之分；皮色有白、淡黄、黄、红、紫红之别；肉色有黄、杏黄、紫红诸种。红薯中含有多种人体需要的营养物质。每100克红薯含水份72.8克 、蛋白质1.7克、脂肪0.3克 、碳水化合物24.3克 、纤维素3.0克 、维生素C22.7毫克 、维生素E0.3毫克 、热量105千卡 、钙22毫克、钾204毫克、磷28毫克。特别是红薯含有丰富的赖氨酸，比大米、白面要高得多。中医学认为，红薯“补虚听见，益气力，健脾胃，滋肺肾，功同山药，久食益人，为长寿之食”2。国外对红薯食品的开发很重视，尤其是日本。日本利用“日本黑薯”、“日本黄薯”等特色品种加工出不用掺加任何果汁的健康饮料，色泽鲜美，营养丰富，具有明显的抗氧化、消除自由基和活性氧、减轻肝脏机能障碍等功效。日本还有一种红薯藤叶保健酒，以薯叶25%、薯藤25%、红薯50% 为原料，用蜂蜜酿制而成3。红薯茎尖及绿叶由于富含VA 等，在日本作为高档菜销售。在秘鲁，利用红薯为主料制作3个月至3岁婴儿的断奶食品。但是我国广泛的基层地区储藏技术落后，烂薯现象严重，农民储藏红薯一般采用地窖，储藏分散储量小，管理不便烂薯率达百分之二十左右，严重影响了红薯的用种.关于其他的问题还有很多,例如:红薯颜色的变色,水分的损失等等。通过提取红薯中的有效成分，加工制作红薯保健食品，大幅度提高其附加值4。无论何种制品，都要对红薯进行打浆，打浆的方法主要有人工打浆，机械打浆，人工打浆效果低，加工条件质量不够好，产量低，显然不能满足红素加工行业的需求，加工时红薯进入头道物料桶内，主轴带动叶轮高速旋转，物料被叶轮带动与筛网磨擦挤压，使得红薯的肉、汁分离，汁通过筛网上的小孔从出料口排出，肉则向轴端推进经过排渣口排出。 1.3 国内外的打浆设备 当前国内外红薯的打浆方式主要是通过打浆机打浆，各式各样的打浆机但都大同小异，有单道打浆机，二道打浆机，甚至多道打浆机，但他们的原理都是主轴带动叶轮高速旋转，物料被叶轮带动与筛网磨擦挤压，使得红薯的肉、汁分离，汁通过筛网上的小孔，产品由出料口排出，废品由排渣口排出5；如果是双道打浆或者多道打浆，就是第一道的产品进入第二道继续打浆，以此类推。2 打浆机的结构设计2.1 设计条件 (1) 原料：红薯 (2) 生产能力：1T/h (3) 轴转速：800r/min (4) 筛孔孔径：直径0.5mm (5) 工作时间：两班/8h 寿命：5年2.2 设计要求 (1) 能保证正常的打浆工作保证正常打浆是必须首先满足的要求。 打浆量为每小时1T,关键就在于正确选定螺旋直径、合适的电机6。 (2) 要有合适的螺旋转速 为避免出现物料被螺旋叶片抛起而无法输送的现象，螺旋转速应小于某一极限转速。 (3) 能提高生产效率，降低成本应尽量采用各种快速高效的结构，缩短辅助时间，提高生产率7。同时尽可能采用标准元件与标准结构，力求结构简单、制造容易，以降低制造成本。 (4) 操作方便、省力和安全在客观条件许可且又经济的前提下，尽可能的采用气动、液压和气液等机械化夹具装置，以减轻操作者的劳动强度。 (5) 有良好的结构工艺性所设计的打浆机机应便于制造、安装、检验、调整、清洗、维修等8。2.3 打浆机的基本结构图1 打浆机的基本结构图 Fig.1 The basic structure of beater图2 破碎桨叶的模型图Fig.2 Broken blade model figure 如图1所示打浆机的结构原理简图，打浆机的基本结构主要包括进料斗、螺旋推进器、桨叶、刮板、圆筒筛、机架等 (1)螺旋推进器：把来自料斗的物料按一定速度推入破碎桨叶中。 (2)破碎桨叶(如图2)：将物料用摩擦、挤压的方法进行粗碎。 (3)刮板：其机构为几块长方形的不锈钢板，以回旋中的离心力与破碎桨叶联合擦破物料。刮板是用螺栓与安装在轴上的夹持器相连的，这样通过螺栓就可以调节刮板与圆筒筛之间的距离。刮板对称安装于轴的两侧，与打浆机轴线有一个夹角，称为“导程角”。 (4)圆筒筛：圆筒筛是肉汁分离的装置，是用1mm左右厚的不锈钢弯曲成圆筒后焊接而成。圆筒上所开小孔的直径为0.5mm，根据加工要求可以调换不同孔径的筛筒，开孔率为50% 。2.4 打浆机的基本操作2.4.1 工作过程打浆机的工程过程为：工作时，启动打浆机，刮板和螺旋推进器在转轴带动下载圆筛筒内旋转，破碎后推入圆筛筒的最右端。随后由于刮板的作用，是物料同时受到离心力和轴向推力的作用，沿圆筛筒从右向左朝渣口移动。这个复合运动的结果，使物料移动的轨迹是一条螺旋线。刮板旋转时使物料获得离心力而抛向筛筒内壁，物料受离心力和揉搓作用而被擦碎。汁液和浆状肉质经筛孔流入集料斗送如下一道工序，皮和籽从出渣口排出。 物料被打碎的程度一方面与物料本身的性质有关，如易碎的在果蔬品的打浆过程中破碎的程度较高，如猕猴桃、番茄等；而一些不易碎，较为坚硬的蔬菜、水果在打浆过程中破碎度则相对较低，如马铃薯、茄子等。另外物料的破碎程度还与打浆机轴的转速、筛孔直径、筛孔总面积占筛筒总面积的百分率、导程角的大小及刮板和筛筒内壁之间的距离等有关。打浆机筛孔的直径通常为0.11.5mm，根据加工要求可调换不同孔径的筛筒，筛孔总面积为筛筒面积的50%左右。打浆机的导程角为1.52.0，棍棒与圆筒内壁间距为14mm。打浆机的主轴转速、导程角大小和棍棒与内壁间距，是三个互为影响的重要参数，如轴的转速快，物料移动快，打浆时间少；如若导程角大，物料移动速度也快，打浆时间也少9。打浆机速度调整比较烦琐，只调整导程角同样也能起到理想的打浆效果。如果导程角或间距过大，废渣的含汁率就会较高，反之亦然。为了达到较好的效果，可以同时调整导程角和间距有些情况下只调整一个参数亦可达到理想效果。2.4.2 打浆机的操作步骤 打浆机结构简单，操作方便，其具体操作方法如下。 (1)首先对长期未使用的打浆机进行清洗，以保证打出的果蔬品浆汁不被污染，延长产品的保质期。 (2)根据含汁率选择合适的筛筒，工作中检查导程角与间隙是否合适，可通过含汁率来检查。若发现废渣中含汁率高，则需根据原料的不同和工艺要求调整导程角。 (3)将圆筒筛固定到机架上 (4)回收产品及废渣。可以根据废渣的含汁率调整导程角、传动速度或刮板与筛壁间距以进行二次打浆。 (5)清洗打浆机。适、使用完毕后关闭电源。并对打浆机的筛筒、储液桶、出料漏斗等设备进行清洗，晾干。由于打浆机的汁液的废料太多含有大量的有机物和碳水化合物，不及时清洗会发生酸败，设备，所以应及时清洗打浆机。2.5 打浆机选材分析 选材的原则: (1)使用性原则:1)受力情况，2)环境情况，3)特殊情况； (2)工艺性原则（良好的工艺性表现：1）铸造合金应有的高的流动性，小的疏松、缩孔、偏析和吸气性倾向；2）塑性加工材料应有较高的塑性和低的变形抵抗能力；3）切削加工材料应有小的切削力，切屑处理容易，对刀具的磨损小等；5）热处理要求材料的热处理敏感性小，氧化和脱碳倾向小，淬透性高，变形和开裂倾向小等。） 选材分析： (1)轴承：轴承需要承受较大的压力和摩擦与冲击载荷，因此需要强度与硬度都比较高的钢材，而且需要较高的冲击韧性和抗疲劳强度，可以选用渗碳轴承钢SG13Cr4Mo4Ni4V钢等制造的套圈和滚动体10。其硬度为：套圈和滚动体为HRc6064，一般适和于工作温度为-40140摄氏度范围，油与脂润滑正常，能在较大冲击振动条件下使用，热处理工艺可以采用：正火（改善铸件性能，细化组织晶粒）淬火（提高钢的强度和耐磨性）低温回火（降低钢的脆性，保持高硬度和高耐磨性）。 (2)刮板：其结构为几块长方形的钢板，以回转中的离心力和破碎桨叶联合擦破物料，工作过程中，刮板外表面需要承受较大而频繁的摩擦力，而且承受压力变化较大，受力不均匀，因此失效形式主要是表面磨损，选用的材料必须有高的耐磨性和强度及硬度，选用45钢制造，经正火后进行粗加工，在通过加热淬火可将钢材表面硬度提高到52HRC左右，加工工艺路线： 下料锻造粗加工淬火低温回火精加工成品 正火使组织均匀化，消除应力，改善切削性能，而淬火则提高材料的硬度和耐磨性，低温回火消除淬火钢的内应力，防止变形和开裂，稳定组织，调整力学性能，保持高硬度和高耐磨性。 (3)转轴：转轴要承受交变扭矩载荷、交变弯曲载荷，局部（轴颈、中间连接处）摩擦和磨损，因此材料要求必须有高的疲劳强度，以及防轴疲劳断裂，优良的综合力学性能，局部受摩擦部位的高硬度和耐磨性，以及耐腐蚀性，而打浆机的功率一般不超过10KW,可以采用45Mn钢，它具有较高的强度、硬度、 耐磨性及良好的韧性，其淬透性较40Cr稍高，在油中临界淬透直径达1833mm；正火后可切削性良好，冷拔、滚丝、攻丝和锻造、热处理工艺性能也都较好，高温下晶粒长大、氧化、脱碳倾向及淬火变形倾向均较小热处理工艺：钢锭850正火840淬火600回火机械加工成品。正火可消除锻造应力，使组织均匀；淬火是为了提高材料的硬度和耐磨性，回火使消除正火应力。 (4)圆筛筒：圆筛筒是渣汁分离的装置，工作条件相对简单，力学性能要求也不高，但是要求要有较好的抗腐蚀性，采用冲孔不锈钢板，即316不锈钢，耐蚀性、耐大气腐蚀性和高温强度特别好。热处理为固溶处理，加热到1120度，保温一定时间，空冷。 (5)机架：机架作为一个固定机构，没有直接参与机器的工作过程，但是同样受到力的作用，受到交变载荷的作用和整个机器的载重，因此要求材料必须要有较高的疲劳强度和韧性11，使用铸钢35，采用的热处理工艺为，下料铸造正火（消除内应力）精加工淬火（提高硬度）回火（消除淬火钢应力，防止变形和开裂）机械加工成品。 (6)桨叶：桨叶用来把物料用摩擦、挤压的方法先行进行粗碎，需要承受加大的扭矩和挤压与摩擦，失效形式一般为断裂和磨损11，采用40钢，工艺流程为：模锻正火+低温回火机械加工去应力退火等温淬火+低温回火，正火+低温回火，可以改善模锻组织，同时改善切削加工性能；去应力退火，可以消除应力，避免裂纹；等温淬火+低温回火，可以获得贝氏体与马氏体的混合组织；再通过低温回火进一步消除应力，提高韧性。 总的来说选材的要根据工件的受力情况，环境状况，以及一些特殊情况来定，且要有可行的工艺性。3 打浆机设计参数的确定3.1 滚筒的设计 根据生产能力和实际要求情况，初定筛筒内径为D=1m。 初选筛孔的工作系数为0.25，导程角a=2。3.1.1 滚筒长度 (1) 由实验公式 (1)得滚圆长度： （米） 式中 G-打浆机生产能力（公斤/时） D-筛筒内径（米） L-筛筒长度（米） n-刮板转速（转/分） -筛筒有效截面（%）即筛孔真正工作的系数，占筛孔总数的1/2左右，而筛孔占筛筒全部表面积的50%，故一般=0.5x50%=25% -导程角（度） 必须着重说明，以上公式计算出的生产能力，是指通过筛孔的产品量，而非处理原料的量。因为若不考虑出浆率，供应再多原料也不能视为打浆机的真正生产能力，进料再多，若来不及打浆的话，只能是从一头进去从另一头出来，没有计算的实际意义。3.1.2 物料在滚筒内的时间 物料在筛筒内沿棍棒运动的时间8为： (2)式中 -物料沿棍棒运动线速度（m/s）得出：3.1.3 刮板与筛筒之间的间隙 中心截面与筛筒壁间隙最大为h=6mm。 两端处至筛筒壁间隙最小： (3) 由于有导程角的存在，间隙之差为：h-h=2 mm 式中h-棍棒最远点截面至筛筒的间隙（m） R -筛筒内半径（m） L-棍棒长度（m） a-导程角（） h-棍棒至筛筒间隙（m） 得出：m3.1.4 圆筒筛消耗功率的计算 由于是单机工作，所以取W=40008（Nm/Kg）传动效率=0.75 (4)式中 G-生产能力（Kg/h） W-打浆机操作的能量消耗比率（Nm/Kg）其值决定于原料的种类、温度、棍棒转速和筛筒的有效截面等。若概略计算，单机时可取平均值W=3920-4410（Nm/Kg），联动时取W=4900-5800（Nm/Kg） -传动效率（0.7-0.8） 得出：3.2 电动机的选择 该电动打浆机的生产能力为1T/h，每天两班制，每班八小时，工作寿命为5年，轴转速为800转/分。查阅机械设计手册表12-1和考虑实际生产条件，取带传动效率为0.7，则所需电动机的功率P为： P=1.4/0.7=2 kw 考虑电动机的效率问题和意外情况，初选电动机为 Y112M-412电动机的参数如下： 型号：Y112M-4 功率：4KW 电流：15.4A 转速：1440r/min 效率：87% 功率因数：0.85 重量：43Kg4 主要零件的结构设计与计算4.1 计算皮带，设计皮带轮 由上述可知，电动机的额定转速为1440r/min,额定功率为4KW，一台运转时间大于10h。（1）设计功率 机器每天工作小时数16h，载荷变动较大，查阅机械设计手册表8-7得KA=1.4。 计算功率Pca： (5)（2）选定带型 根据Pca5.6kw和n11440r/min，查阅机械设计手册表8-1：选择B带型（3）传动比 (6) 其中: 为大带轮的转速 为小带轮节圆直径 为大带轮节圆直径（4）小带轮基准直径 为了提高V带的寿命在结构允许条件下，宜选较大的基准直径13。 由机械设计手册表8-4选定=125mm 由表取=200mm (5) 大带轮基准直径dd2 dd2idd1 (7) 1.5x200300 mm 查机械设计手册表8-4得： dd2315mm（6）带速V (8) ，符合要求说明：一般V不要低于5m/s，为了充分发挥V带的传动能力，应使V20m/s (7) 初定轴间距0 ,并选择V带的基准长度Ld00.7（dd1+dd2） 02（dd1+dd2）360.5 0 1030初选轴间距0 600 mm (9) 由机械设计9表8-2，选择带的基准长度Ld2000 mm (9) 实际轴间距及其变动范围 (10) （10）小带轮包角1 (11)一般，最小不低于，如果1较小，应增大或用张紧轮（11）单根V带的基本额定功率P1 根据带的型号，dp1和n1普通V带查表得 P15.14 kw 单根普通V带额定功率的增量P10.41 于是Pr=（P0+P0）KKL (12) （12）V带的根数Z (13) 取4跟皮带（13）单根V带的预紧力F0 (14) = =514 N V带质量取m=0.1 kg/m（14）作用在轴上的力（或称压轴力）Fp (15) N(15)带轮的结构和尺寸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。带轮上带速，所以选用孔板式，HT150材料制作。查机械设计手册表11-4得： 小带轮的直径为207mm带轮的直径为322mm选小带轮的孔径d0=50，则小带轮为实心轮大带轮的孔径d0=55带轮宽度的选择： 查机械设计手册表11-6得，对于B槽型 基准宽度 bd=14.0 基准线上槽深 hamin =3.5 取 ha=4 基准线下槽深hfmin=10.8或14.0 取hf =14 槽间距e=190.4 取e=19.4 槽边距fmin=11.5 取fmin=14 最小轮缘厚 tmin=7.5 取t=9 带轮宽 B=（Z-1）e+2f=(2-1)x19.4+2x14=47.4 mm 所以小带轮的直径为： mm 大带轮的直径为： mm 小带轮直接与电动机相连，无较大载荷，d0=50的孔径可以安全工作 大带轮的的重量mgr2h=3.14x157.5x0.0862x7.8=52371N4.2 传动主轴的结构设计计算4.2.1 初步计算轴的直径 根据强度扭转发初步估算轴的直径 (16) （P=5.60.870.96=4.67 kw ， n=800r/min） 式中为轴传递的功率(P=电机功率电机效率V带传递效率)，kw; n为轴的转速，r/min; 为由轴的材料和受载情况确定的系数。轴用45号钢材料，取120。 计算得最小直径为=22mm 有一个键槽时，轴径增大，于是： =24轴端接在大带轮上，考虑到轴上打有螺孔和上面查表得到的参考值取轴的最小值14 dmin=55mm4.2.2 轴的结构设计 轴的结构设计根据取定的最小值和各配件的安装，设计结构图见零件图轴的结果设计。根据滚筒的长度和其它零件的安装，初步计算得轴的长度有3米左右，这在实际中很难加工，不利于机器的大批量生产制造，故采用空心轴套在实心轴上的方式，使用键传送扭力，加固定螺栓防止轴向力。这样不仅仅节省材料，减轻整机的重量，也易于制造安装，轴的两端装有圆锥滚子轴承。4.2.3 根据定位要求确定轴的各段直径和长度 （1）长实心轴的设计图3 长实心轴Fig.3 The long solid shaft 如图3从左至右起第1段端部装有大带轮，轴上开有键槽，考虑安装方便，此段长度取90mm，直径为轴最小直径55mm。 第2段上安装有轴承，轴承安装在轴承座里面，通过毡圈密封，轴承座通过螺栓固定在机架上15，此段长度取105mm,直径为60mm。第3段上装有螺旋推进器和破碎物料用的破碎桨叶，此段轴大部分位于滚筒里面，考虑到夹持器的轴肩定位，此轴的长度取750mm,直径为75mm，在距离此段左端520mm处有凸台，凸台右端40mm处有5mm宽的销孔，二者配合用于破碎桨叶的固定与定位。第4段插入空心轴以便与之相连，轴上开有一个10mm的螺栓孔，用于连接实心轴和空心轴,此段长度取75mm，直径取为40mm，全轴长度为1020mm。（2）空心轴的设计图4 空心轴Fig.4 The hollow shaft 空心轴左端联接长实心轴，轴中开有空心孔，这样能节省材料也减轻机身重量，如图4所示从左至右第1段的长度为750mm，此段前端装有夹持器联接刮板运动，直径为70mm，空心部分直径为40mm第2段前端也装有夹持器联接搅拌刮板，考虑到有轴肩定位，此段长度取150，直径为62mm（3） 短实心轴的设计 图5 短实心轴Fig.5 The short solid shaft短实心轴左端与空心轴右端联接，如图5所示从左至右第1段的长度为50mm，直径40mm。此段距右端20mm处开有一个10mm的螺栓孔，用于连接实心轴和空心轴。第2段长度取为280mm，直径为65mm，此段右端接入轴承座。第3段长度取为55mm，直径为60mm，此段在轴承座内，并利用轴肩定位安装有轴承。4.3 轴上零件的定位 (1)长实心轴与大带轮的连接采用平键连接，根据机械设计手册表普通平键的型式和尺寸,d=55mm所选用的键为16x10, 键槽用键槽铣刀加工,键的长度取60mm。(2)螺旋输送采用焊接方式连接在轴上，螺旋桨叶采用轴套套在轴上，左端用开口销定位，右端用凸台定位，滚动轴承安装在轴承座里面，轴承座通过螺栓连接在机架上定位16。4.4 确定轴上的圆角和倒角 参考机械设计书表可知圆角和倒角（C或R）大于（1.2或1.6），取4.5 滚动轴承的选定 打浆机在高速运动时,会产生较大的轴向力和径向力,在轴的两端各安装一个圆锥滚子轴承,可以抵消轴向力的同时也能承受较大载荷17,由于安装轴承位置的轴径大小为60mm,于是选择0基本游隙组、轴承代号为30212的圆锥滚子轴承，它们的基本尺寸为，成对安装在轴承座内。 轴承的润滑方式采用脂润滑，材料选用SG13Cr4Mo4Ni4V。4.6 轴承座的设计由轴承的型号30212查机械设计表选定轴承座型号为SN31218。其主要尺寸：长（L）宽（A）中心距高（H）280mm125mm80mmd60mm；D110mm；g56mm螺栓型号为：M16箱体选用材料为：HT150质量约为：7.3Kg4.7 联轴器的设计电机输出轴的直径d=50mm，查机械设计手册表8-1，选定联轴器为凸缘联轴器，型号为GY6（GB/T5843-2003）。公转转矩为：900Nm，许用转速为：6800r/min，主要尺寸为：D=140mm，b=40mm，s=8mm，质量为7.59Kg。4.8 打浆刮板的设计 打浆刮板的结构简图如图6，其中刮板长宽厚=20.40.2m，导程角=2，R=0.4m。 图6 刮板结构简图 Fig.6 Scrape board structure diagram4.9 打浆机机架的设计 由于对打浆机的生产能力要求高，所以筛筒及传动轴比较大且长，初步估计整机长3米左右，宽1米5左右，高2米左右。机架为卧式机座，材料选用HT150。主要尺寸见装配图。5 主要零件的校核5.1 打浆刮板的强度校核计算 图7 打浆刮板工作示意图 图8 物料空间受力分析图 Fig.7 Scraper work schemes Fig.8 Material force were space参见图7，打浆机工作时，由于导程角的存在，进入筛筒的物料既受到离心力Fc的作用又受到筒壁对它的摩擦力F1的作用，使得物料在沿筛筒圆周运动的同时，还沿着打浆板向出口端移动，其复合运动的轨迹为螺旋线。设块状物料质量为m，它与筒壁的摩擦系数为a，与打浆板的摩擦系数为b；筒壁对物料的正压力为N1(N)、摩擦力为F1(N)；打浆板对物料的正压力为N2(N)、摩擦力为F2(N)；打浆板转速为n（r/min）(角速度w=n30(rads)；物料重力为mg(N)，所受离心力为FC(N)( FC=mv2R：其中R为筛筒半径(m)。则打浆机工作时物料所受的空间力系如图8。物料对刮板的压力：N1FCmgcoswtmw2Rmgcoswt (17) 0.2（8420.4100.1）565 N （角速度w为84 rad/s，质量m定为0.2kg，coswt=0.1）摩擦力: F1aN10.4565226 N （摩擦系数a取0.4）5.1.1 按扭转强度条件计算危险处所受扭转应力为： (18) 式中 L，h-打浆刮板长，m -打浆刮板宽，m -轴所受的扭矩，Nmm； -轴的抗扭截面系数，mm N1-刮板受到的正压力，N 因为，25MPa，所以满足扭转强度18。5.1.2 按弯扭合成强度条件计算 刮板所受应力为： (19) 0.4MPa 60MPa式中 M-危险点处所受弯矩，Nm T-危险点处所受扭矩，Nm W-刮板的抗弯截面系数，m3,，/6 轴的材料为45号钢，由机械设计教材13P215查得60 所以刮板符合弯扭强度条件。5.2 轴的强度校核计算 根据轴的具体受载及应力情况，长实心轴因分别与皮带轮，螺旋推进器，破碎桨叶，刮板夹持器相连接，是主要危险轴，需要校核扭转与弯矩以及扭转刚度校核；空心轴因与刮板夹持器相连接，是次要危险轴，需要校核扭转强度条件；短实心轴因为没有受到大的弯矩及扭矩作用，所以不会有大的危险，在此不用校核。5.2.1 按扭转强度条件计算 长实心轴轴的扭转强度条件为: MPa (20)空心轴轴的扭转强度条件为: (21)式中： -扭转切应力，单位为MPa； -轴所受的扭矩，单位为Nmm； -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。 轴的材料为45号钢，查机械设计教材表得：的值在25-45 MPa之间。 可知轴的扭转强度是合适的 中心转轴承受2根皮带的张力和带轮本身的重量： 皮带轮距离轴承的距离200 则中心轴承受的弯矩： MFL530250.210605 Nm (22) 大带轮的孔径为55mm 则对实心轴的剪力 (23) 4.5Mpa =135Mpa 能满足设计要求 根据轴的受力情况知轴的最大危险截面在左端轴承截面处 圆筒筛的体积3.140.522.41.8 m3 经查询得红薯的密度为0.8103 Kg/m3 假设红薯全部装满圆筒，此时的重量: 14112 N运行时的最大扭矩为: Nm7 KNm (24)轴的最大剪应变： (25) Pa 9.9 MPa 故可以满足设计要求。5.2.2 按弯扭合成强度条件计算 该扭转切应力为静应力时，取 0.3则轴的计算应力为 (26) 50.07MPa60MPaM-轴所受弯矩，NmT-轴所受扭矩，NmW-轴的抗弯截面系数，m3，d3/32 0.1d3轴的材料为45号钢，由机械设计P219查得60 所以是安全的。5.3 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，阶梯轴的计算公式： (27)式中：-轴所受的扭矩，单位为Nmm；-轴的材料的剪切弹性模量，单位为MPa，对于钢材，8.1104 MPa；IP-轴截面的极惯性矩，单位为mm，对于圆轴，IP；-阶梯轴受扭转作用的长度，单位为mm； TI Li Ipi-分别代表阶梯轴第i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=0.32；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0.51（/m)；对于精密传动轴可取0.250.5（/m）。对于精度要求不高的轴，可大于1（/m）。显然对于本设计中所涉及的轴为一般的传动轴，19，符合扭转刚度要求。综上所述，该轴是满足设计要求的。5.4 键的扭转刚度校核计算平键传递转矩时，其主要失效形式是工作面被压溃。因此，通常只按工作面上的挤压应力进行强度校核计算。普通平键连接的强度条件为： (28)式中：T-传递的转矩（TFyFd/2），Nm K-键与轮毂键槽的接触高度，k=0.5h，mm L-键的工作长度，mm d-键的直径，mm 为键，轴，轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，MPa。此处取75MPa 6. 总结随着社会的飞速发展，人们的生活水平也越来越高，对于食品的要求也越来越高，中国作为红薯生产与食用大国在世界红薯市场占有举足轻重的地位，红薯也因为其作为健康食品，含有多种营养物质对人体及其有益而广受人们的欢迎，把红薯打浆做成红薯产品，并不会损害它的营养，加工红薯也大大的提高了它的附加值，能带来巨大的经济价值，产业链落后近年来中国红薯加工产业的迅速崛起使中国跻身世界主要生产国的行列20。在质优价廉的红薯制品满足国际市场需求的同时，中国国内市场和消费现状是与会代表普遍关注的问题。目前红薯制品在中国的消费仍处在培育阶段，产品品种较少，主要有红薯粉，红薯干等，人均消费量远远低于世界平均水平。但由于中国有庞大的消费人群和广阔的市场，饮食方法和文化具多样化，红薯制品消费将呈现年增长15的发展趋势，2010年国内需求将达到20万吨。中国是一个发展中的市场，做好消费者宣传和引导、产品包装和市场定位及品牌建设工作，中国国内红薯制品市场的发展将展现良好的前景。本课题就是基于这个历史发展的大机遇的前提上开展的，用红薯做很多制品，打浆都是其必不可少的环节，所以发展红薯打浆机是有很大市场的。打浆效率的高低将和卫生条件状况将直接影响生产效益，由此可见打浆在整个红薯的加工流程中占有极其重要的作用，本设计是从给定的生产量，结合实际生产条件而设计的，以电动机为原动力，带动主轴转动，原料进入滚筒经过破碎桨叶的破碎和经过棍棒的擦碎作用而达到皮、籽和浆分离的目的。本课题的设计用到了大学多门学科的知识，如机械设计，材料力学，工程图形，CAD技术