薯片自动化生产线上下料系统设计

薯片自动化生产线上下料系统设计薯片自动化生产线是薯片加工厂家里广泛应用的产品，它是用于薯片及土豆制品的专业生产线。相对人工生产，自动化生产线更加占优势，薯片自动化生产线更加节能高效，操作更加简单方便。所以近年在薯片加工行业应用更加土豆到制成薯片主要是利用高温油炸，高温油炸不仅含油率低，还能保持土工工艺简单等优势，非常适合中小型食品加工企业投资生产。在本次毕业设计中，个人的设计项目是土豆清洗机、脱皮机。土豆清洗机主要的工作原理是利用喷嘴喷射出加压流水对土豆表面进行清洗，设备结构简单，经济。土豆脱皮机的工作原理是利用机械摩擦脱皮，脱皮机的加工过程主要是土豆在表面呈波纹状，波纹角α=30°的圆盘和表面粗糙的工作圆筒内滚动摩擦，金刚砂黏结在圆盘和圆筒的表面，增大工作表面的粗糙度，达到去皮的效果。圆盘波纹状表面不仅用来抛起土豆。当加料斗气缸工作时，机器会进入加料阶段，料斗上的土豆会落到旋转圆盘表面上，加上圆盘旋转，土豆因离心力作用被抛起，在抛起的过程中会和表面粗糙的圆筒壁接触摩擦，从而达到关键词：薯片制品、加工工艺、土豆清洗机、喷嘴、脱皮机、波纹角αAbstract 21 21 21 25 27 27 28 28 29 30 31 32 32 32 32 32 32 34 34 35 35 35 线。自此，我国有了最初的土豆制品生产线。全国土豆制品的年生产总销量达与发达国家高技术水平设备相比，国产设备的技术上显得比较落后，质量较差，产量较为低下，原料的磨损量较大，但是市场对土豆制品的需求量过薯片自动化生产线的研究目标在使薯片的生产效力更加高，功能更加强大，投资更加节省的设备，设备更加智能化，生产成本更加低，设备操作更加简单，方便，减少人力资源的浪费，提高劳动效率，同时提高生产的自动化程度，缩小与发达国家的薯片加工设备的差距，实现设备自主生产。随着国民购买力急剧增强，，使土豆制品近年来始终保持良好的增长势头。中国将很快成为土豆制品最大和最具吸引力的消费市场。巨大的消费市场，使商家纷至沓来，薯片将占中国土豆制品市场大半江山。国内产业升级和自动化技术应用发展，为中国土豆制行业提供了新的发展机遇。与国产薯片生产设备相比，从发达国家引进的薯片生产设备虽然在生产技进设备。为了解决面临的困难，我们应加大力度去研发国产薯片生产设备。对工技术和自主生产先进的加工设备是不行的。根据课程所学，课外自学，工厂参观等学到的知识，应用到薯片自动化生产线的研究技术路线上。生产效力更加高，设备功能更加强大，投资更加节省低，增加利润，提高经济效益。发设备投入的资金比较高。从清洗到成品薯片生产加工流程早已实现自动化生产。据统计，发达国家对土豆的清洗，脱皮的加工生产磨损量不超过5%。拥有完善的加工工艺，较高生产效率，设备操作安全，方便。目前，国内出现有很多生产土豆清洗机，土豆清洗脱皮机的厂家。土豆清原理为机械摩擦脱皮，化学脱皮，蒸汽脱皮等。其中机械摩擦脱皮应用比较广缺点就是设备自动化程度不够高，设备结构复杂，设计尺寸比较大，操作不方土豆的粗洗，要求达到把泥土等杂质泡软，在水流的带动下，自动把杂质土豆的精洗是在传送带的带动下土豆进行传送和翻转，带有压力的水在传送带的上面喷到翻转的土豆上，以达到去除土豆小孔上的杂质，实现清洗的目土豆脱皮机的原理是机械摩擦脱皮，经机械摩擦去皮后的土豆表面质量完好，脱皮死角较小，碎皮尺寸大，脱皮完全、彻底、原料损耗少。机械摩擦去皮的原理是增大原料与工作表面接触面积，达到增大摩擦因数的目的。土豆在圆筒和圆盘的摩擦作用，使土豆的表皮发生撕裂破坏而被去除。土豆在表面呈波纹状，波纹角α=30°的圆盘和表面粗糙的工作圆筒内滚动摩擦，金刚砂黏结在圆盘和圆筒的表面，增大工作表面的粗糙度，达到去皮缸工作加料，土豆落到旋转圆盘波纹状表面上，土豆因离心力作用被抛起，在筒内的土豆不得填充过多，一般选用物料充满系数为0.5~0.65。脱皮机在工作时，通过进水口把水送入圆筒内部，进料口的闸门也是由气缸锁紧，进料口气缸工作时间为30s，卸料口的闸门由气缸锁紧，卸料口气缸下的皮和杂质从排污口排去。脱皮完成的土豆依靠圆盘提供的离心力从打开闸门的卸料口自动排去。圆筒内的土豆不得填充过多，一般选用物料充满系数为0.5~0.65。使用方便等优点。综合工作环境，使用寿命，经济性，成本的问题考虑。所以本次设计PLC主要用在土豆脱皮机的储料和下料，（4）土豆在压力水的冲洗下能进行翻转，冲掉在土豆小孔的污过，达到把泥土等杂质泡软的目的，在水流的带动下，自动把杂质冲洗掉。然后在传送带的输送下从精洗水槽流过，同时利用高压喷嘴喷出压力水流，对土豆进行清洗，以达到去除土豆小孔上的杂质，实现清洗的目的。所以水槽的机械结构简单，并在满足生产条件下，可以减少自动化生产线的建设成本，从而减少生产成本。产品在市场上更加有竞争优势。考虑到粗洗水槽要承受一定的重量，但是精度要求不高，综合考虑减少生产成本和经济性，所以水槽材料用45号钢。省运输成本，水槽的目的是在水流的作用下，把泥土等杂质泡软的目的，自动把一些附着的杂质冲洗掉。所以水槽长度为2000mm，综合考虑到土豆脱皮机杂质，所以在水槽的尾部有4个排污口。用螺栓把水槽和机架连接在一起，螺水槽机架是由水槽确定的，由水槽的参数及工作要求可以把机架设计如成本，从而降低生产成本。水里在这里主要作用是冲洗土豆和减少土豆在运输FmFma螺栓的选举是由水槽和机架决定的，本次设计粗洗水槽和精洗水槽选用同一种规格的螺栓，目的是为了降低安装成本，减少设计支出。考虑到粗洗水槽要承受一定的重量，但是精度要求不高，要求把高压喷嘴设计进去，并且要留下足够的位置装传送带，综合考虑减少生产成本和经济性，所以水槽材料用45号钢。高压清洗机可以直接从市面上买。由于精洗水槽里面有传送带，传送带是低速运转的，在水槽正上方，高度400mm的地方有一根高压喷嘴管，长度为1790mm，土豆在传送带上受到高压水的清洗，可以洗去小孔里的泥土和附着性强的杂质。为了避免水的喷洒，v1=π∙3=×3.14×3=268（cm3）m1=v1∙ρ=268×1.1=294.8(g)=0.3kgG0从电机到输送带的效率1是轴承的传动效率。是轴承的传动效率。4其中3是减速器的传动效率，4电机所需要的功率1w网带传动方式采用链轮驱动，经得起切割、碰撞、耐油、耐水、不易蛇行、跑偏。带使用模块网带，克服了皮带撕裂、刺破、腐蚀的缺点，可以提供的一种安全、快捷、维护简单的输送方式。链轮的工作转速为60x1000xv==lπd60x1000x0.13.14x60+─+-2=98+─+-2=98计算链条功率opp0KKP=AZPPCKCmA1AmPc=0.62kw由于Pc=0.62kw，n=31.8r/min，经查机械设计手册GB/T1243-20061本次设计选用链条的链号为16A，链的节距选25.4。N wN w1图3.12链轮由于速度比较慢，传动比过大，所以本次设计选用减速器为蜗杆上置式减速器，购买NMRV130蜗杆减速器,输出孔直径为45mm，输入孔直径为土豆清洗机设计的轴为一般用途的轴，材料为45号钢。pp33rtPPn0第一段轴的长度是由减速器决定的，所以L=180mm直径为45。直径为第二段，第六段轴的长度是由轴承决定的，所以L=L=9直径为第四段轴的长度是由网带决定的，所以L=465.4mm直径为70mm。第一段轴，第五段轴的长度是由轴承决定的，所以,直径为第三段轴的长度是由网带决定的，所以L=465.4mm直径为70mm。3.6.4.3轴的受力分析6p=n6F=1==FtFtF1Ft1H2H2222V2H轴传递的转矩M2M23面既要弯矩又有转矩，且合成弯矩最大，为危险截面，轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力。按弯扭合成应力校核轴的强度，得公式:轴承主要参数：内径d=55mm外径D=72mm宽度B=9mm径向基本额定动载荷ᵃᵅ=9.1ᵅᵄ径向基本额定静载荷ᵃ0ᵅ=8.4ᵅᵄ由上可知深沟球轴承同时承受和ᵃᵄ的作用。其中=437ᵄ,ᵃᵄ=197ᵄ。ᵄ=(ᵄ+)ᵃ=106(ᵅᵆᵃᵅ)ᵰh60ᵅᵄᵅᵅᵅ——载荷系数，这里取1.5。和ᵃᵄ——分别为轴承承受的径向载荷和轴向载荷。ᵃᵅ——径向基本额定动载荷。ᵄ=(0.56×437+1.99×197)=636.75ᵃ=106(1.0×9.1×1000)3=450661h>20000h本次设计选用普通平键A型。第一段轴上键的设计参数：l=100mm，b=12m113.6.6.2键的校核第一段上键的工作长度L=l-b=100-12=88mmpi1+i2+i34），00G=3600×π×0.36×0.8×0.5×800=814（公斤/小时）30+70+3004物料层的厚度δ=3H=3×800=600mm脱皮机圆盘转速N1≥60Rα=253r/min圆盘转速V速==2×3.146×252=3.9m/s土豆脱皮机工作时消耗的总功率，可以进行粗略计算MP=nM=fGRγγ=0.753δ=-H=60cm4N=—∙φ=φ=46=P=n=n=γγ=3294(w)γ0=γ0=γ滚+γ带γ+γ=0.98×0.95=0.93P==P==γ在土豆脱皮的过程中，考虑到对电机没有特殊要求，应选用效率高，启动转矩大，噪声低，振动小，所以选用Y系列的三相异步电动机。根据脱皮机的功率计算可知，电机的功率P1=3.15KW，考虑电机的功率比计算的要大，所以查阅机械设计手册可知电机的选用型号为Y132M—2，同步以上方案均可用在土豆脱皮机，以实现传动和减速的目的，同时，这三种方案都能满足土豆脱皮机的工作需求，但结构，性能，经济性，和工作环境要方案一采用带轮传动，达到减速的目的。带传动的优点是带轮与带打滑，在过载时可以防止零件损坏，起到保护作用。带来与电机的安装成本低，传动平稳，结构简单，便于安装，方便维护。带轮对工作环境要求比较低，在一般方案二采用齿轮传动，实现减速的目的。齿轮的优点为效率高，传动比精确，结构紧凑，工作可靠，整体尺寸比较小，传动平稳。但齿轮对工作环境要状物质，会导致齿轮的寿命减短。ᵄᵄ方案三采用链传动，达到减速的目的，链传动的优点是平均传动比恒定，传动效率高。链传动缺点是整体尺寸小磨损后易发生跳齿，工作时有噪声，不宜用于载荷变化很大，高速和急速反向的场合。与带传动相比，链传动无弹性综合经济性，实用性，工作环境，安装和后期维护等方面考虑，土豆脱皮机选择方案一比较合适。由于带轮在铸造时无过大的应力，质量小且分布均匀，所以本次设计土豆脱皮机我们选用V带轮的材料为:铸铁HT150。带轮功率Pd=KaP=1.2×5.5=6.6kw其中载荷变动小，每天工作a125≤dd≤140V带根数为z=pd=2.88kakl（p1∆p1）ᵃ0=500—−1ᵃᵄᵅᵄᵄᵅᵄ22Frαᵃ=2ᵃᵄsin1ᵅ02带轮速度V速=60=6.21（m/s）公式中，传动比in==N1=idd=525mm经查表6.1-22可知Dd=500mm0.7（Dd+dd）≤a1≤2（Dd+dd）a=6001L1=2a+(dd+Dd)+(ddd)2=2258.8mm实际中心距a=a1+LL1=590.6mmα=180×57.3°=145°小带轮因为连接在电机上，所以小带轮的内径d小=38mm。大带轮连接在轴上，所以大带轮的内径为d大=d轴。d≥A0×3√=120×∛34土豆脱皮机的主轴承受冲击动载荷。所以在设计轴时，最小处轴径应要大于理大指轴的强度、刚度等方面的计算以防止工作产生过大的弹性变形，本次设计主要考虑所选材料的强度、硬度以及热处理状态。p经查公式可知pn30由于大带轮的内径可知第一段轴的直径d1=50mm。为了保证轴和带轮的配合，轴要适当的长一点，所以长度L=75mm。1第二段轴的直径由轴承的大小决定，查表14.6-19得轴承的参数为d=55，D=80，d=61，d=60。所以第二段轴的直径d=55mm。为了保证轴和轴ab2承的配合，加上轴承盖的厚度，所以轴的长度L=45mm。2第三段轴的直径也是由轴确定的，所3=61mm，长度L3=100mm。第四段轴的直径由轴承的大小确定，所以d4=55mm。为了保证轴和轴承的配合，加上轴承盖的厚度，所以轴的长度L4=25mm。第六段轴的直径由机械设计经验可知d5=45mm，长度由圆盘的厚度确定，所以L6=40mm。6pn6rtrt22H1H在水平面上，轴承II截面处：IHr1合成弯矩:IIIIHIIV传递的转矩M2M223面既要弯矩又有转矩，且合成弯矩最大，为危险截面，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力。按弯扭合成应力校核轴的强度，得公式:σ——45钢调质处理后得弯曲疲劳极限，查表得不小于270MPa。−1由于本次设计的轴承同时承受径向载荷及轴向载荷，经查机械设计手册可知，圆锥滚子轴承满足要求。轴承采用润滑脂润滑。所以本次设计轴承选择圆锥滚子轴承，根据带轮轴的大小选定轴承的大小为∅55mm。选用圆锥滚子轴承轴承主要参数：内径d=55mm外径D=80mm宽度B=17mm径向基本额定动载荷ᵃᵅ=41.5ᵅᵄ径向基本额定静载荷ᵃ0ᵅ=66.8ᵅᵄt=3.81ᵄ=ᵃᵅᵃh=(-)ᵰᵅᵅᵅ——载荷系数，这里取1.2。径向载荷ᵃ=4974ᵅᵃ——径向基本额定动载荷。ᵅᵄ=4974ᵃh=3=2212307h>20000ht=4.31如果需要固定牢靠，可能需要选择耐落螺钉或者带有垫片的螺钉。