【文章內(nèi)容簡介】 0 kg，一般中小果品加工廠有1～2臺去核機就能滿足全年生產(chǎn)要求。它由上刀、下刀、果模以及傳動機構(gòu)等組成．果模有分離式和組合式兩種，前者靠人工周轉(zhuǎn)，后者由鏈傳動自動周轉(zhuǎn)。工作時要靠人工把山楂放入果模，由專門機構(gòu)推動果模進(jìn)入或退出工作狀態(tài)；當(dāng)果模進(jìn)到工作位置時，去核機的上下刀幾乎同時切入果肉內(nèi)中，下刀在山楂花萼處切入一定探度后，即自行下落，上刀則繼續(xù)下行，直至把果核從圓形切口中捅出，捅出物一般呈燈籠狀[3]。 雖然目前現(xiàn)在市場上有山楂去核機，但是大多操作比較繁瑣，破損率較高，設(shè)備較為昂貴。本課題以山楂去核機的實際市場需求出發(fā)，立足于企業(yè)目前的生產(chǎn)實際，針對山楂去核生產(chǎn)過程中存在的問題，在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，在保證良好的加工工藝性能和使用性能的前提下，研制小型自動山楂去核機，以解決企業(yè)生產(chǎn)過程中的實際問題，改變企業(yè)現(xiàn)有的生產(chǎn)模式，降低工人的勞動強度，提高企業(yè)生產(chǎn)效率，這是市場發(fā)展的需要。小型山楂去核機的整體結(jié)構(gòu)，主要由電動機、減速器、傳動裝置、切刀、手把、果模、轉(zhuǎn)盤式工作臺組成。電動機提供動力，通過動力臂與減速器連接，為切刀裝置提供動力。討論確定了小型山楂去核機的基礎(chǔ)參數(shù)，參考已有山楂去核機的參數(shù)，既要保證工作要求，又要盡量使其小型化，易操作，高效。根據(jù)選定的有關(guān)參數(shù)，由經(jīng)驗公式計算出山楂去核機所需的功率，根據(jù)該功率選擇適合的電動機型號。使其的生產(chǎn)率能達(dá)到2800個/h。2山楂去核機的方案設(shè)計機械執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計是機械系統(tǒng)總體方案設(shè)計的核心，它對機械能否實現(xiàn)預(yù)期的功能、性能的優(yōu)勢、經(jīng)濟(jì)效益的好壞都起著決定性的作用。山楂去核機是利用切刀的往復(fù)直線運動及旋轉(zhuǎn)盤工作臺的間歇轉(zhuǎn)動來完成連續(xù)去核作業(yè)處理，其總功能可分解為送料、沖核、退回三個分功能。根據(jù)上訴分析，山楂去核機要求完成的工藝動作有以下幾個動作：（1）加料：這一動作可利用人工加料；（2）沖核：要求切刀自上向下運動前，旋轉(zhuǎn)盤做一次間歇運動；（3）旋轉(zhuǎn)盤間歇運動：以完成送料、沖核、退回三個工位的轉(zhuǎn)換。選擇電動機為動力源，此機構(gòu)是具有將連續(xù)的回轉(zhuǎn)運動變換為往復(fù)直線運動的功能。實現(xiàn)該功能的各機構(gòu)比較如下：（1）擺動從動件圓柱凸輪：,凸輪具有易設(shè)計的優(yōu)點,它還能準(zhǔn)確有效地預(yù)測所產(chǎn)生運動的基本趨勢、工作行為、結(jié)構(gòu)和壽命等，具有良好的運動性能和動力性能；（2）對心曲柄滑塊機構(gòu)：這種低副機構(gòu)具有良好的動力特性和運動特性、運動副幾何封閉、制造簡單等優(yōu)點；（3）偏置曲柄滑塊機構(gòu)：與對心曲柄滑塊機構(gòu)相比較，具有曾力、急回特性等優(yōu)點。棘輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)、不完全齒輪機構(gòu)均可實現(xiàn)間歇運動。由于旋轉(zhuǎn)盤間歇轉(zhuǎn)動速度要求低速，且需要精確地轉(zhuǎn)位，故選用槽輪機構(gòu)。山楂去核機由減速傳動裝置、沖壓機構(gòu)、間歇運動機構(gòu)組成。在送料期間，切刀不能壓到旋轉(zhuǎn)盤，切刀自上向下運動前，旋轉(zhuǎn)盤做一次間歇轉(zhuǎn)動，所以切刀與旋轉(zhuǎn)盤之間的運動，在時間順序和空間位置上有嚴(yán)格的協(xié)調(diào)配合要求。現(xiàn)在可以按給定條件、各執(zhí)行機構(gòu)的相容性和盡量使機構(gòu)簡單、空間布局緊湊等要求來選擇方案，由此可選擇兩個結(jié)構(gòu)比較簡單的方案：方案1：沖壓機構(gòu)為偏置曲柄滑塊機構(gòu)，旋轉(zhuǎn)盤間歇機構(gòu)為棘輪機構(gòu)。方案2：沖壓機構(gòu)為擺動從動件圓柱凸輪機構(gòu)，旋轉(zhuǎn)盤間歇機構(gòu)為槽輪機構(gòu)。評定：偏置曲柄滑塊機構(gòu)的往復(fù)直線運動具有增力、急回特性等功能，但方案2具有易設(shè)計及機械效率高等優(yōu)點，故最后選擇方案2為山楂去核機的機械運動方案。根據(jù)山楂去核機的工作情況和原動機的選擇原則，初選三相異步電動機為原動機，額定轉(zhuǎn)速為n=750r/min。因額定功率需在力分析后確定，故電動機的具體型號待定。根據(jù)執(zhí)行系統(tǒng)的工況和初選原動機的工況及要實現(xiàn)的總傳動比，擬選用帶傳動機構(gòu)和一級圓錐齒輪傳動組成山楂去核機的傳動系統(tǒng)。 圖21 小型電動山楂去核機模型 在圖2圖22，電動機經(jīng)皮帶傳動減速機，減速機上安裝減速器飛輪減速器飛輪連接動力臂，動力臂臂上固定連桿，動力臂下端連接切刀軸，切刀軸內(nèi)裝切刀和切刀彈簧。連桿另一端與轉(zhuǎn)動輪固定連接，轉(zhuǎn)動輪與中間軸頂端動配合安裝，轉(zhuǎn)動輪下方、中間軸上固定安裝棘輪，中間軸經(jīng)軸承座和軸承座固定于機架上，中間軸下部固定安裝操作盤，操作盤正上方、中間軸上固定安裝壓盤。操作盤下方，中間軸上安裝固定棘輪棘輪上安裝棘爪，棘爪上安裝阻尼彈簧，阻尼彈簧另一端固定在機架上。 去核作業(yè)時，減速器飛輪上的動力臂水平面左邊轉(zhuǎn)向右邊時，轉(zhuǎn)動輪被連桿拉動轉(zhuǎn)動，中間軸帶動棘爪，棘輪開始移位，棘輪帶動操作盤旋轉(zhuǎn)，同時，操作盤轉(zhuǎn)動，切刀向上提開。當(dāng)動力臂轉(zhuǎn)到水平面右邊時，阻尼輪剛好咬合轉(zhuǎn)盤上的凹型定位槽。果子輸送完畢，轉(zhuǎn)動軸、轉(zhuǎn)盤停止轉(zhuǎn)動，棘爪在轉(zhuǎn)動輪彈簧的作用力下開始回位，此時動力臂總成繼續(xù)轉(zhuǎn)動，切刀軸、切刀向下開始沖核，當(dāng)切刀接觸果子時，切刀片受果子阻力自然相對切刀移位。當(dāng)動力臂轉(zhuǎn)動到最低位置時，切刀穿透果子、切刀片阻力增大，在切刀彈簧的作用力下果核彈出，當(dāng)動力臂繼續(xù)轉(zhuǎn)動時，切刀上移脫離果子，一次作業(yè)完成，減速器飛輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動，開始下次作業(yè)。如圖2圖22。圖22 山楂去核機視圖減速器帶輪 減速器飛輪 轉(zhuǎn)動輪 中間軸 機架 軸承座 壓盤 操作盤 棘爪 阻尼彈簧 1果核出口 1 皮帶 1軸承座 1山楂撥片 1山楂出口 1電動機 1動力臂 1切刀軸 1切刀 切刀彈簧 2棘輪 2電動機帶輪 3傳動裝置的總體設(shè)計按工作要求和工作條件，選用一般用途的Y系列三相異步電動機。它為臥式封閉結(jié)構(gòu)。（1）切刀的輸出功率根據(jù)實驗分析：設(shè)定切刀的工作力F=2500N，則切刀的輸出為： （2）電動機的輸出功率傳動裝置的總效率： 式中，、為電動機至切刀的各傳動機構(gòu)的效率；V帶傳動：，滾子軸承，錐齒輪傳動，齒式聯(lián)軸器，槽摩擦輪傳動，故所以 ⑶電動機的額定功率選取電動機的額定功率為 選用Y132M8型電動機。表31 Y132M8型電動機的主要性能電動機型號額定功率（/kw）同步轉(zhuǎn)速（r/min）滿載轉(zhuǎn)速（r/min）質(zhì)量（/kg）Y132M8375071079設(shè)定山楂去核的操作臺面的轉(zhuǎn)速為142r/min，則總傳動比： 設(shè)電動機軸為0軸，各轉(zhuǎn)速為 按電動機的額定功率計算各軸輸入功率： 減速箱內(nèi)三根軸的轉(zhuǎn)速如下： I軸： II軸： III軸： 各軸的輸入功率為： I軸： II軸： III軸： 計算各軸的轉(zhuǎn)矩： I軸： II軸： III軸： 減速器箱內(nèi)的圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算 ：由前面?zhèn)鲃颖扔嬎憧芍? 校核實際傳動比 所以，高速級用斜齒圓柱齒輪傳動，低速級用直齒圓柱齒輪傳動。計算齒輪轉(zhuǎn)矩 ： 選擇齒輪材料精度等級四個齒輪均用45鋼制造，調(diào)質(zhì)處理，軟齒面 一般減速器，中速中載，取8級精度。設(shè)計低速級齒輪：低速級負(fù)荷大，對外部尺寸影響大，故先設(shè)計低速級低速級直齒圓柱齒輪傳動初選載荷系數(shù)：非對稱布置，軟齒面：取 材料的彈性影響系數(shù)，鋼－鋼： 標(biāo)準(zhǔn)直齒輪：α=20 計算 ：應(yīng)力循環(huán)系數(shù)： 接觸疲勞壽命系數(shù): 彎曲疲勞壽命系數(shù) ===651MP===477 MP== MPMP將的較小值代入,計算dt3 取 計算寬度: 取93計算螺旋角 計算 計算k值 查得動載系數(shù)V=非對稱布置，軟齒面。8級精度設(shè)計匯總： 低速級齒輪彎曲疲勞強度校核：由： 用插入法得 則 高速級斜齒圓柱齒輪的設(shè)計 初算中心距計算齒寬b及模數(shù) 取71 又因為實際傳動比:傳動比誤差=驗算螺旋角 因為 所以精確計算 設(shè)計匯總： 4切刀壓縮彈簧的設(shè)計 計算彈簧受力假設(shè)彈簧端克服果核的力，則彈簧受力為： 其中d1——山楂核直徑 彈簧還須克服山楂下降重力： 其中R——山楂核半徑 彈簧受合力： F合=F+G 考慮制造加工因素，′=（1）選材料:一般選用碳素彈簧鋼絲65Mn或琴鋼絲 選取65Mn,鋼絲直徑d=（2）查表計算許用應(yīng)力: 查表Ⅰ類載荷的彈簧考慮(根據(jù)閥彈簧受力情況而言) 材料的抗拉強度σb與鋼絲直徑d有關(guān) 查表230(選用D組): σb=2150～2450Mpa 安全系數(shù)K=～, 可取K=, 則σb=～ Mpa 因此σb=(下限值) 查表,取切變模量Mpa 查表,取許用切應(yīng)力τs====（3）選擇彈簧旋繞比C: 根據(jù)表初步選取C=20（4）計算鋼絲直徑:d≥√KFC/[τ] 其中K——曲度系數(shù),取K=～F——彈簧受力（5）計算彈簧中徑: D=Cd（6）計算彈簧有效圈數(shù): 則總?cè)?shù)n總=n+n1: :H0=nt+=55其中