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山楂去核机的结构设计【含二维CAD和三维SW图纸及说明书答辩资料】

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山楂 去核机 结构设计 二维 CAD 三维 SW 图纸 说明书 答辩 资料
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内容简介:
毕业论文(设计)任务书学院机械电气化工程学院班级学生姓名学号课题名称山楂去核机的设计起止时间2016年03 月 11 日 2016 年05月 28 日(共 1 3 周)指导教师 职称课题内容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。拟定工作进度(以周为单位)1.14 2.20 查阅毕业设计(论文)相关资料;2.21 3.18 毕业实习、撰写毕业设计(论文)开题报告、外文翻译;3.19 4.15 总体结构方案确定,并完成相应理论计算;4.16 5.15 装置各部分结构设计,并绘制完整图纸;5.16 5.27 毕业论文的撰写。主要参考文献1刘畅,宿敬.山楂机的发展现状J.黑龙江科技信息.2009(33):136-1392陈佳,宋少江.果核类山楂机的研究进展J.中药研究与信息.2005(07):121-1273陈芳.中心定位式果核类山楂机的设计J.粮油加工与食品机械.1997(05):56-594金莹,何蔚娟,张秀军.果核类水果山楂机现状的分析J.中国农村小康科技.2005(03):83-875陈芳,刘法治,邓春岩.去核定位机理的研究与定位机构的初步设计J.河南职技师院学报.1999(01):123-1266李明,连文伟,邓干然.我国果核类水果山楂机具的现状及亟待研究的技术问题探讨J.粮油加工与食品机械.1999(03):56-597陈芳,邓春岩,郑玉才.山楂山楂机的结构设计J.河北农业技术师范学院学报.1997(02):74-778王群,邵长发.水果去核(去芯)机械的现状及发展前景J.包装与食品机械.1993(03):156-1599李明,邓干然,连文伟,连仕华.龙眼鲜果剥壳脱核机的试验研究J.农业工程学报.1999(02):35-39任务下达人(签字) 年 月 日任务接受人意见任务接受人签名 年 月 日注:1、此任务书由指导教师填写,任务下达人为指导教师。2、此任务书须在学生毕业实践环节开始前一周下达给学生本人。3、此任务书一式三份,一份留学院存档,一份学生本人留存,一份指导教师留存。2016 年05 月第 期 山楂去核机的设计前言: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;设计中图分类号: 文献标识码:A 文章编号0 引言我国的地域辽阔、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1 设计原理及机构1.1 设计原理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。方案马达型号额定功率/kW同步转速/(r/min)满载转速/(r/min)总传动比质量/kg 价格/元12Y802-4Y90S-40.750.7515001000139091057.9237.921823475570 图1 山楂去核机原理图1.2 总体设计图21:电机2:减速齿轮3:曲柄连杆4:道具模块5:转盘6:山楂挡板7:间隙机构8:轴心9:皮带10:转盘轴承组11:大皮带轮山楂去核机采用电机三相异步电动机,达型号为Y90S-4,额定功率为0.75 kW,同步转速为1000 r/min,满载转速为910 r/min。这个是选用低功率的电动机,其优点是功率点,噪音小,成本低,能满足山楂去核机的动力需求。其传动部分有两部分组成,一个是两个1:3的齿轮想啮合,已完成对电动机的减速,另一个是有间隙齿轮机构组成的减速机构,动力由电动机出来,然后经过大小皮带轮,由皮带传给间隙机构,然后让转盘每3秒转动一次,每次转动30度,山楂槽一共有12个山楂槽,每36秒转动一周。以保证山楂转盘与曲柄连杆带动刀具能保持同步。2 关键部件设计2.1马达功率的选择表1 马达数据表比较两方案可见,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Y90S-4,额定功率为0.75 kW,同步转速为1000 r/min,满载转速为910 r/min。由机械设计课程设计表4.12-2查得马达中心高H = 90mm,外伸轴段D E = 24mm 50mm。2.2 传送装置的选择(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.所以选择传送带。2.3去核刀具的选择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10mm-14mm之间,根据山楂直径本设计选取刀具的外径为8mm,详细尺寸如图7。弹簧选择不锈钢丝(1Cr18Ni91Cr18Ni9Ti),耐腐蚀性好,工艺性好,弹簧中径为5mm。图32.4山楂定位盘的设计山楂定位盘如图4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300mm的圆盘作为定位盘,圆盘上均匀分布12个直径10mm的山楂定位孔,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H7。 图42.5 轴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=8mm7mm配合为H7/r6。滚动轴承内圈与轴的配合采用基孔制,轴的尺寸公差m6。在轴的两端均制成245倒角。轴的详细尺寸如图9所示。3 结论 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,大力推进山楂去核的机械化进程是社会发展的需要。山楂山楂机不但提高了生产效率,而且安全卫生也能够得到有效的加强。山楂去核在整个山楂加工工序中,不仅劳动强度大,而且人工作业生产效率低,安全卫生达不到要求。所以考虑中国目前的情况,设计了这种小型山楂山楂机,我设计的山楂山楂机生产效率得到了显著的提高,山楂破损率低,同时安全卫生的问题也得到了有效的解决。本山楂山楂机是根据山楂的物理特性,结合目前山楂山楂机的现状,运用所学机械原理、机械设计等相关知识,进行的相关设计。由于没有加工制作样机,山楂山楂机的运行状况未进行实验。参考文献:1刘畅,宿敬.山楂机的发展现状J.黑龙江科技信息.2009(33):136-1392陈佳,宋少江.果核类山楂机的研究进展J.中药研究与信息.2005(07):121-1273陈芳.中心定位式果核类山楂机的设计J.粮油加工与食品机械.1997(05):56-594金莹,何蔚娟,张秀军.果核类水果山楂机现状的分析J.中国农村小康科技.2005(03):83-875陈芳,刘法治,邓春岩.去核定位机理的研究与定位机构的初步设计J.河南职技师院学报.1999(01):123-1266李明,连文伟,邓干然.我国果核类水果山楂机具的现状及亟待研究的技术问题探讨J.粮油加工与食品机械.1999(03):56-597陈芳,邓春岩,郑玉才.山楂山楂机的结构设计J.河北农业技术师范学院学报.1997(02):74-778王群,邵长发.水果去核(去芯)机械的现状及发展前景J.包装与食品机械.1993(03):156-1599李明,邓干然,连文伟,连仕华.龙眼鲜果剥壳脱核机的试验研究J.农业工程学报.1999(02):35-39Design of the Divided No-till Wheat PlanterLi mingyuanAbstract:(College ofMechanical and ElectricalEngineering,Tarim University,Alar 843300,China)Abstract: A new design of the divided no-till wheat planter has been accomplished by China agricultural University aimed to solve the extremely important problem of the double cropping area in North China, where the planter can easily be walled up by standing maize stubble when sowing the winter wheat. The combine anti-blocking mechanism composed of strip- rotary tillage and the planting unit of single-disc opener. The machine can finish the operation of stubble chopping, furrow opening, seeds and fertilizer placement in one pass. The main structures include fertilizer application system, connecting rod system and planting system. Field test shows that the machine works well when plant in standing maize stubble field and the soil disturbance is about 25% to 30%. The working quality satisfies the requirement of agronomy and the design of structure is completely in reason, which provides technology support for direct planting in standing maize stubble field in double cropping area in North China.Key words: agricultural engineering; no-till planter; design; divide; strip-rotary tillage; conservation tillage;double cropping毕业论文(设计)开题报告课题名称 山楂去核机的设计 学生姓名学 号所属学院专 业班 级指导教师起止时间机械电气化工程学院教务办制填 表 说 明一、学生撰写开题报告应包含的内容:1、本课题来源及研究的目的和意义;2、本课题所涉及的问题在国内(外)研究现状及分析;3、对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析;4、本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路;5、完成本课题所必须的工作条件及解决的办法;6、完成本课题的工作方案及进度计划;7、主要参考文献(不少于7篇)。二、本报告必须由承担毕业论文(设计)课题任务的学生在接到“毕业论文(设计)任务书”的两周内独立撰写完成,并交指导教师审阅。三、开题报告要求手写体,字数在3000字以上,由学生在本报告册内填写,页面不够可自行添加A4纸张。四、每个毕业论文(设计)课题须提交开题报告一式三份,一份学生本人留存,一份指导教师存阅,一份学生所在学院存档,备检备查。开题报告正文1.1课题研究的目的、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。1.2 国内外发展的现状国外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。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。1.3对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析任务要求:主要研究山楂去核机的结构,其中包括:动力构件,传动构件,工作部件。预期达到的目标:能用soidword 画出三维图,并能实现三维仿真,同时能用CAD制作出总装配图及各个零件的二维图,并完成1.4本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路关键问题:主要是山楂去核机的传动部分的设计,包括山楂去核机的转盘设计,刀具去核工作设计,以及间隙机构的设置。1.5、完成本课题所必须的工作条件及解决的办法;(1)查阅有关资料选择相关参数及材料,设计山楂去核机。(2)设计完各零部件后,进行装配组合,试验设计的可靠性。(3)运用Solidworks软件,绘制三维零件图和装配图。(4)运用三维设计软件完成整机各零部件的三维建模并进行运动仿真。1.6、完成本课题的工作方案及进度计划;进度计划:第一周:查找相关资料、熟悉课题内容。第二周:撰写开题报告,并制定总体方案。第三周至第八周:设计棉杆拔杆机的三维实体模型图,并生成关键部件及装配图工程图。第九周:对棉杆拔杆机进行传动设计和机构设计。第十周:撰写毕业论文,修改图纸中存在的问题。第十一周:编写答辩提纲,准备答辩。第十二周:答辩1.7、主要参考文献(不少于7篇)主要参考文献1孙凤兰,马喜川主编包装机械概论北京:印刷工业出版社,1998.2孙凤兰. 食品包装机械学哈尔滨:黑龙江科学技术出版社,1990.3许林成. 包装机械原理与设计上海:上海科学技术出版杜1988.4许林成,彭国勋包装机械长沙:湖南大学出版社,19895李国忱,孙凤兰主编. 食品包装工程. 哈尔滨:黑龙江教育出版社,1989.6林学翰. 包装技术与方法. 长沙:湖南大学出版社,1989.7(美)M.贝克主编,孙蓉芳等译. 包装技术大全. 北京:科学出版社,1992.8高德包装机械北京:化学工业出版社,2006.学生签名 李明原 2016 年 03 月 12 日指导教师审阅意见指导教师签名 年 月 日16 届毕业设计山楂去核机的设计学生姓名学 号所属学院专 业班 级指导老师 日 期 机械电气化工程学院制前言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;刀具设计 目 录 1 前言11.1本论文研究的目的和意义11.2 国内外果核类山楂机械的发展情况11.3 山楂的特性和山楂山楂机的应用前景22 山楂山楂机设计32.1马达的选择42.2 传动装置的选择63 山楂山楂机关键部件设计93.1 去核的刀具93.2 山楂定位盘103.3 山楂机定位盘主轴103.4 山楂机主轴间歇轮123.5 山楂机传动圆盘133.6 山楂机传动盘的轴133.7 轴承选择16总 结17致 谢18参考文献19 1 前言 1.1本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1。1.2 国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FMC公司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。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 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。1.3 山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100g中含能量397kJ、水分73g、蛋白质0.5g、脂肪0.6g、膳食纤维3.1g、碳水化合物22g、胡萝卜素100g、维生素A 17g;硫胺素0.02mg、核黄素0.02mg、尼克酸0.4mg;维生素C 53mg、维生素E 7.32mg;钾 299mg、钠5.4mg、钙52mg、镁19mg、铁0.9mg、锰0.24mg、锌0.28mg、铜0.11mg、磷24mg、硒1.22g。含解脂酶、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2-1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。) 图2-1 山楂去核机零件2-2图1:电机2:减速齿轮3:曲柄连杆4:道具模块5:转盘6:山楂挡板7:间隙机构8:轴心9:皮带10:转盘轴承组11:大皮带轮2.1马达的选择2.1.1 选择马达系列马达选择应保证: 2-1式中:P0马达额定功率,kW; Pr工作机所需马达功率,kW。所需马达功率由下式计算:Pr=Pw/式中:Pr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PW计算方法:PW=Fv/1000 (kW) 2-2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,mm; n工作机卷筒轴的转速,r/min。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。2.1.2 选择马达功率PW1=0.27 kW,1=0.990.950.960.950.9940.96=0.7698Pr1=PW/1=0.36 kWPW2=0.15 kW,2=0.950.8250.9820.990.90=0.6885Pr2=PW/2=0.22 kW 查表2-3,可选Y系列三相异步马达Y802-4型,额定功率P0=0.75kW,或选Y系列三相异步马达Y90S-4型,额定功率P0=0.75kW。 以同步转速为1500r/min及1000r/min两种方案进行比较,由表2-3查得马达数据,计算出传动比如下表。表2-3 马达数据表方案马达型号额定功率/kW同步转速/(r/min)满载转速/(r/min)总传动比质量/kg 价格/元12Y802-4Y90S-40.750.7515001000139091057.9237.921823475570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Y90S-4,额定功率为0.75 kW,同步转速为1000 r/min,满载转速为910 r/min。由机械设计课程设计表4.12-2查得马达中心高H = 90mm,外伸轴段D E = 24mm 50mm。2.2 传动装置的选择2.2.1 传动的选择(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。图2-4 带传动(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,0.98;结构尺寸比较紧凑;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:a.不能保证恒定的瞬时传动比;b.只能用于平行轴间同向回转的传动;c.不适宜在载荷变化很大和急促反向的传动中应用;d.工作时存在噪声;e.制造费用比带传动高;f.磨损链节伸长后运转不稳定,易跳齿等。(3)齿轮传动:如图6所示,齿轮传动优点主要有:a.传动效率高;b.结构紧凑;c.工作可靠、传动比稳定、寿命长。 齿轮传动缺点:a.制造和安装精度要求高;b.不宜远距离传动;c.成本高。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。2.2.2 V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:Pca=KAP 2-3式中:Pca计算功率,kW; P传递的额定功率(如:电机的额定功率),kW; KA 工作情况系数(表6-9)。 由表6-9查得工作情况系数KA=1.2,所以计算功率:Pca=KAP=1.20.75=9 kW 根据Pca和n1由图6-9确定选用Z型带。(2)确定带轮基准直径 取主动轮基准直径dd1=67mm。 验算带速:v= =6.3825(m/s) 2-4 带速合适。 计算从动轮基准直径dd2:dd2=idd1=2.3767=158.79 mm 根据表6-10,取dd2=160 mm。(3)确定V带的基准长度和传动的中心距 根据0.7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2),得到158.9a454。 初定中心距a0 = 350mm。 由基准长度公式:Ld=2a0+(dd1 + dd2)/2+(dd2-dd1)2/4a0Ld=2350+(67+160)/2+(160-67)2/4350=1062.7(mm) 根据表6-5选取带的基准长度Ld=1120mm。 实际中心距aa0+(Ld-Ld)/2=350+(11201062.7/2=378.7(mm)(4)验算主动带轮上的包角a1a1=180-(dd2-dd1)57.3/a=165.9120主动带轮上的包角合适。(5)确定带的根数z 根据1=165.9,得Ka=0.966; 根据Ld=1120mm,得KL=1.08; 由n1=910r/min、i=2.37、dd1=67mm; 查表2-3得,P0=0.15kW,P0=0.02kW。z=Pca/(P0+P0)KKL=0.9/(0.15+0.02)0.9661.08=5.07=6取z=6根。(6)确定带的张紧力F0查表6-6,Z型普通V带单位长度质量q=0.06kg/m。F0=500Pca(2.5/K-1)/(zv)+ qv2F0=5000.9(2.5/0.966-1)/66.38+0.066.382 = 90.0(N)(6)计算带传动作用在轴上的载荷FQFQ=2zF0cos(r/2)=2zF0sin(1/2) 2-5式中:z带的根数; F0单根带的张紧力,N; 1主动带轮上的包角,rad。FQ=2690.0sin=1071.8(N) 2-63 山楂山楂机关键部件设计3.1 去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10mm-14mm之间,根据山楂直径本设计选取刀具的外径为8mm,详细尺寸如3-1。弹簧选择不锈钢丝(1Cr18Ni91Cr18Ni9Ti),耐腐蚀性好,工艺性好,弹簧中径为5mm。图3-1 去核的刀具3.2 山楂定位盘 3.2.1 山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。3.2.2 山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300mm的圆盘作为定位盘,圆盘上均匀分布12个直径10mm的山楂定位孔,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H7。图3-2山楂定位盘3.3 山楂机定位盘主轴3.3.1 轴的材料选择该轴的无特殊要求,选用45钢调质处理230-280,查表得B=640MPa。3.3.2 初步估算轴径 3-1 3-2取轴d=20 mm。3.3.3 轴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=8mm7mm配合为H7/r6。滚动轴承内圈与轴的配合采用基孔制,轴的尺寸公差m6。在轴的两端均制成245倒角。轴的详细尺寸如图9所示。图3-3 定位盘主轴3.3.4 轴的强度验算(1)主轴间歇轮上的作用力的大小转矩: T=95.5105=95.5105=81170(Nmm) 3-3圆作用直径:d1=39.9(mm)圆周力:Ft=2T/d1=281170/39.9=4069(N) 3-4径向力:Fr=Ft/2.653=1534(N)轴向力:F=Ft/3.734=1090(N)(2)求垂直面上轴承的支反力及主要截面的弯矩FBV=(Fr29.5+Fd1/2)/210.5+29.5=279(N) 3-5FDV=Fr-FBV=1534-279=1255(N)截面C处弯矩为:MCV左=FBV210.5=58730(Nmm) 3-6MCV右=FDV 29.5=37023(Nmm) 3-7(4)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: 3-8式中:应力折算系数; Mv轴上危险截面处的当量弯矩,Nmm; W 轴上危险截面处的抗弯矩截面系数,mm3; -1 轴在对称循环状态下的许用弯曲应力,MPa,见表11-1; d 轴上危险截面处直径,mm。当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=0.6,计算截面上的应力: 3-9前面已选定轴的材料为45钢,调质处理,由表11-1查得-1=60MPa,由于v-1,故安全。3.4 山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100mm,确定轴上与定位盘联接键截面尺寸为bh=8mm7mm配合为H7/r6,间歇轮与轴的配合采用基孔制,轴的尺寸公差为r6,粗糙度要求为1.6。图10 山楂机主轴间歇轮3.5 山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70mm,确定轴上与传动盘联接键截面尺寸为bh=6mm6mm配合为H7/r6。传动圆盘与轴的配合采用基孔制,轴的尺寸公差r6,传动圆盘孔的粗糙度1.6,其余6.3。图11 山楂机传动圆盘3.6 山楂机传动盘的轴图12 定位盘主轴3.6.1 轴的材料选择该轴的无特殊要求,选用45钢调质处理230-280,查表得B=640MPa。3.6.2 初步估算轴径 3-12 3-11取轴d = 20 mm。3.6.3 轴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=6mm6mm配合为H7/r6。滚动轴承内圈与轴的配合采用基孔制,轴的尺寸公差m6。在轴的两端均制成245倒角。轴的详细尺寸如图12所示。3.6.4 轴的强度验算(1)主轴间歇轮上的作用力的大小转矩:T=95.5105=95.5105=83140(Nmm) 3-12圆作用直径:d1=26(mm)圆周力:Ft=2T/d1=283140/26=6395(N)径向力:Fr=Ft/2.653=2311(N)轴向力:F=Ft/3.734=1613(N) 3-13(2)求垂直面上轴承的支反力及主要截面的弯矩FBV=(Fr51.5+Fd1/2)/182+51.5=820(N)FDV=Fr-FBV=2311-820=1491(N)截面C处弯矩为:MCV左=FBV182=74620(Nmm) 3-14MCV右=FDV 51.5=38368(Nmm)(3)求水平面上轴承的支反力及主要截面的弯矩FBH=Ft51.5/(182+51.5)=639551.5/233.5=1410(N)FDH=Ft-FBH=6395-1410=4985(N)截面C处弯矩为:MCH=FBH210.5=1410182=128310 (Nmm) 3-15(4)截面C处垂直和水平的合成弯矩(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: 3-16式中:应力折算系数; Mv轴上危险截面处的当量弯矩,Nmm; W 轴上危险截面处的抗弯矩截面系数,mm3; -1 轴在对称循环状态下的许用弯曲应力,MPa,见表11-1; d 轴上危险截面处直径,mm。当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=0.6,计算截面上的应力: 3-17前面已选定轴的材料为45钢,调质处理,由表11-1查得-1=60MPa,由于v-1,故安全。3.7 轴承选择设计机械
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