农作物清洗机的设计

1、1. 设计意义与目的 11.1农作物清洗机的现状 11.2农作物清洗机优点 12. 总体设计说明 12.1清洗机工作过程 13. 机构及工作原理 23.1农作物清洗机清洗部位工作原理 23.2滚筒喷淋清洗器工作原理 23.3传送机构工作原理 33.4传送机构PLC控制电路图 34部件与零件设计说明 44.1清洗液速度与冲击力的关系 44.2受力分析 54.3农作物清洗试验 5农作物试验数据 5滚筒式喷淋与固定式清洗器的对比 64.4快速进、退机构改进 65. 设计评价及其他 6参考文献 7致谢 71. 设计的意义与目的1.1农作物清洗机的现状随着我国农作物产量的大幅提高以及我国农作物出口的数量

2、不断增大，高品质的农作物越 来越重要，许多根茎类农作物以及一些高品质需要更好的外观品质和质量要求，许多农作物由 于生长过程中必然会带有泥土和农药，所以清洗农作物大量劳动是一个影响我国高品质农作物 走出国门的问题，如果采用大量人力的话必然导致劳动资源的浪费，所以生产一种农作物水果 都可以清洗的农作物清洗机械对提高生产力有的和重要的影响，所以农作物清洗机械孕育而生1.2设计的农作物清洗机应该具有以下优点（1）适用于多种农作物，不论农作物大小、形状都可以清洗；（2）清洗量大、速度快、能效高，最大限度的做到节省能源的目的；（3）便于操作于维护，是农作物清洗变成人人能操作能维护的机械；（4）对外界环境污

3、染小，对清洗农作物污染小。2. 总体设计说明2.1清洗机工作过程将要清洗农作物放入皮带轮上，启动电源，电动机带动齿轮组带动皮带轮运动，同事也带 动清洗装置的齿轮组，使滚筒清洗器开始运动，此时可以控制清洗液装置的调流阀控制清洗液 的用量，清洗液通过流液管到达滚筒清洗器的内部腔体内，加之滚筒清洗器的滚动旋转就将清 洗液喷出，形成喷淋达到清洗农作物的目的，同时皮带采用快速进退机构达到往复运动，是农 作物清洗时间更长，清洗效果更彻底的目的。皮带箱 0$ 洌 朋 陽 陽 ©3 0 朋 朋为图表1 农作物清洗机构造图3. 机构及工作原理3.1农作物清洗机清洗部位工作原理此图为滚筒喷淋清洗器俯视图

4、，由图可以看出其工作过程，当电动机开始运转，带动内部 的单向阀做往复运动，为滚筒清洗器提供动力，使其转动起来，然后清洗液通过管道由空心轴 进入滚筒喷淋清洗机的内部腔体，浸满清洗液达到清洗的装备，皮带轮为运输所要清晰的农作 物的。图表2农作物清洗机俯面图3.2滚筒喷淋清洗器工作原理此图为滚筒喷淋清洗器剖面图，当清洗液进入内部腔体后，滚筒在电动机的带动下开始做旋 转运动，清洗液由内孔流到外层腔体后再由外孔被旋转出形成喷淋效果，达到清洗农作物的目 的。3.3传送机构工作原理此图为皮带运动原理，电动机带动皮带轮运动，加入 PLC控制电路时起运动方向逆转达到进给、 回退得往复运动，加之用油泵，采用液压原

5、理，是往复运动稳定性更好，延长机器的使用寿命。-进给回退一图表5进给回退PLC电路控制图X0M0LDORANIM1ANIM2OUTM0LDX1ORM1ANIM0ANIM2OUTM1LDIX2SETM2LDM2OUTT020LDT0RSTM2LDM0OUTY0LDM1OUTY1END注：X0=PB1（a 接点）X仁PB2（a接点）X2=PB3（b 接点）4. 部件与零件设计说明4.1清洗液速度与冲击力的关系图表6清洗蔬菜清洗区工作过程图影响蔬菜清洗运动的主要参数有：曲柄角速度 3、滑块的振幅L。为使问题简化，我们把蔬 菜装在菜篮里看作一个整体，其B制M应肘方甸运动方程s=L(1-cos 3 t)

6、速度方程 v=L 3 sin 31加速度方程 a=L 3 2cos 31 可见，当 3 t=(2n+1) n /2 (n=0、1、2、3)时，Vmax=3 ;当 31=n n (n=0、1、2、3)时，Amax=3 24.2受力分析蔬菜上的粘着物所受的横向力有粘着力 S惯性力G水的阻力F.须使惯性力G与水的阻力F 之矢量和最大值大于粘着物的粘着力 S寸，粘着物才能从蔬菜上被洗脱(试验表明)当物体在液体 中运动速度不大时)液体的阻力与物体运动速度成正比)即彳=M V,卩为与液体性质及物体形状有 关的系数(为求F与G之和的最大值令r=F+G=y v+ma=y L3 sin 3 t+mL®

7、 2cos 31 Dr/dt= 卩 L3 2cos 3 t-mL 3 23 sin 31=0 Tg31=卩 /m3Rmax=3 L 3 卩 /m2 3 2+ 2+mLw 2m3 /m2 3 2+3、L取得越大，rman就越大，粘着在蔬菜上的污物越容易洗脱。振动清洗过程中蔬菜的受力是十分复杂的，有相互间的摩擦、碰撞、水的阻力、切向力、 惯性力等， 而运动的阻力和惯性力与流体运动状态、蔬菜的运动状态、蔬菜的表面形状、体积、密度等诸 多因素有关，要进行精确分析是十分困难的，为使问题简化，便于分析，我们可以抽象出计算 蔬菜运动阻力的力学模型，分析出物体对流体的作用力RR=p / a v 12dA- p

8、 / a v 22dA- p / v 1 ( v 1- v 2) dA=p j a v 2 ( v 1- v 2) dA式中v1(取菜篮运动平衡位置的速度即 vmanx在断面上的分布可测定，通过数字积分可求出 阻力值,流体作用在物体上的力与R等值反向以上分析了蔬菜运动过程中的运动阻力和惯性力， 而蔬菜在运动中的摩擦、撞、压是肯定存在不能忽视的，动着的菜篮中的蔬菜速度不可能完全 一致，而蔬菜之间具有相对速度会产生摩擦，摩擦产生的切向力与水的切向阻力大于蔬菜表皮 细胞分子间的拉力时，皮损伤、向力大于蔬菜表皮与里层细胞的牵连力时会造成表皮脱落，篮 作的是往复运动，菜篮反向的瞬间蔬菜间的碰撞。挤压最大

9、，当碰撞力大于菜叶纤维的张力时 菜叶被折断，当挤压力大于蔬菜表面张力时蔬菜表面被压溃。无论蔬菜的表皮擦伤还是压溃， 或是菜叶折断都会使蔬菜的营养受到损失。总之，清洗中影响蔬菜损伤率的主要因素是菜篮在水中往复运动时的速度v加速度a大.蔬菜在喷淋清洗池内主要受到喷头喷射水的冲击力I大小为I=pQ(v2-v1)4.3农作物清洗试验农作物试验数据：蔬菜名称往复次数r/mi n清洗时间min蔬菜行程cm蔬菜的损伤率%清洗率%马铃薯90360099.98红薯90260099.93白菜64603.2198.90菠菜65604.0398.88香菜57605.1097.87芹菜74603.3298.16白萝卜8

10、0360099.95萬笋叶63605.2099.10表1蔬菜清洗实验表蔬菜名称往复次数r/mi n行程cm清洗时间Min蔬菜的损伤率%洗净率%马80606099.98铃5606069.88薯80606:087.605606:051.8380606099.99白5606:098.81:80606:098.68菜5606096.53表2马铃薯与白菜清洗对比表滚筒式喷淋与固定式清洗器的对比清洗方式表 面 污 物 （目测）清洗功耗（Kvy清洗液用（L/min）喷嘴堵塞率（半年）固定式喷淋清洗器不能全部清除1.618070%旋转式喷淋清洗器全部清除0.8900表3两种清洗方式工作性能对比由图标可以计算出

11、滚筒式的比固定式的在清洗功耗上清洗液用量上都是其对方的一半以 上，而在清洗的程度上和易碎坏方面更是强于固定式的。滚筒式清洗的清洗液速度和冲击力比 固定喷管式清洗系统均有明显的提高，同时，农作物通过清洗区时，其表面可承受来自不同方 向的喷射流液的冲击和清洗，提高了清洗效率。用此种方法改进设计的清洗机使用效果良好。4.4快速进、退机构改进此图为常用的快速、退机构构造，此机构使机器进退效率低，易损耗，稳定性差。经过改 造后的进退机构整体运行状况良好，稳定性、可靠性提高了，进给速度、进给行程的可调性也 大大地提高了，使用方便、简捷，工作效率也有所提高，故障率降低了，所以工人的劳动强度 大大地降低了。所

12、选用的部件都是标准的、通用的，更方便维护。 （见图表4）5. 设计评价及其他随着我国农作物产量的大幅提高以及我国农作物出口的数量不断增大，高品质的农作物越来越重要，许多根茎类农作物以及一些高品质需要更好的外观品质和质量要求，许多农作物由于 生长过程中必然会带有泥土和农药，所以清洗农作物大量劳动是一个影响我国高品质农作物走 出国门的问题，如果采用大量人力的话必然导致劳动资源的浪费所以生产一种农作物水果都可 以清洗的农作物清洗机械对提高生产力有的重要影响，为我国农业经济的增长，起到了重要作 用。6参考文献1. 安二中.蔬菜清洗机.机械工程材料 ,1996,8 期.2. 张春林.机械原理.3版.中国:高等教育出版社 .2006.3. 威尔逊.机械原理.1 版.中国:重庆大学.2005.4. 王文山.机电一体化.2 版.中国:机械工作出版社.2005致谢本论文的选题、研究内容、研究方法及论文的形成是在导师教授支持、鼓励和悉心指导下 完成的。在论文的设计过程中，导师在论文的选题及研究内容方面都给予我严格的要求和关键 性的指导，论文完成后给予详细的审阅和修改。导师高尚的人格、渊博的学士、严禁的治学态 度、崇高的敬业精神、精辟的见解、风雅的谈吐、丰富的人生阅历和实践经验都对我影响至深， 将使我受益终身。我还要感谢大学四年来所有的老师，为我们打下了坚实的机械设计制造及其制动化专业知 识基