【正文】 門的內(nèi)壁上并改變方向，以便于物料的收集。 工作轉(zhuǎn)盤 工作轉(zhuǎn)盤是物料去皮過程中產(chǎn)生機械作用的主要部件。為增大物料和轉(zhuǎn)盤的摩擦，用棕剛玉摻環(huán)氧樹脂通過模型澆注在盤的頂面上，大概 20mm 厚，經(jīng)烘干制成。轉(zhuǎn)盤下方設(shè)有隨盤一起轉(zhuǎn)動的擋 水環(huán)，以防止清洗水進入軸承。 1．磨盤 2．橡膠擋板 3．軸 4．齒輪 圖 軸上零件的裝配分析 傳動系統(tǒng) 該傳動系統(tǒng)采用 V 帶一級傳動。 其他 工作圓筒下部設(shè)有排渣口，清洗水連同物料皮渣一起從這里排出。磨盤上表面中間低、邊緣高，呈波浪形。去皮結(jié)束時加入清水，再打開側(cè)門，塊莖從側(cè)門排出，皮屑隨水流從磨盤的周圍間隙排出。 當(dāng)去皮機工作時，工作轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，物料由斗形進料口加入，物料落12 到旋轉(zhuǎn)圓盤表面上的波紋凸起上時，受離心力的作用由工作圓盤的中心向外運動，同時被拋起向筒壁的粗糙表面并產(chǎn)生摩擦。物料在這樣的往復(fù)運動過程中，被猛 烈翻滾攪動，從而形成了與盤、筒壁及顆粒之間的以翻轉(zhuǎn)、揉搓摩擦為主，撞擊為輔的綜合機械作用效果，從而達到去皮的目的。在不停機的情況下，打開出料口的活門，物料利用離心力從出料口卸出。13 第三章 馬鈴薯去皮機的 參數(shù)確定 物料在工作圓筒內(nèi)的受力分析 去皮機工作時，磨盤以一定的速度旋轉(zhuǎn)，工作室內(nèi)的土豆在離心力、重力和摩擦力共同作用下。物料在轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時的受力情況如圖 所示： 圖 物料在擦皮機中的受力分析圖 設(shè)波紋角為 161。當(dāng)轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時推動物料 A 運動。 V可以分解為 V垂直和 V水平， CB與轉(zhuǎn)盤平面平行，可以看作是轉(zhuǎn)盤圓周速度 ? R，式中 ? 為角速度（ 1/s） ,R 為轉(zhuǎn)盤半徑（ m） V垂 直 =Vcos? =? Rsin? cos? Sin2? =2sin? cos? sin? cos? =sin22? 則 V垂 直 =? Rsin22? （ m/s） 物料從垂直方向拋起的動能 E 垂直 =21 mv2垂直 =21 m( 2 2sin ??R )2=81 m? 2R2sin22? (N? m) 此動能應(yīng)等于勢能 mgh 即： 81 m?2R2sin22? =mgh 81 ?2R2sin22? =gh 為了正常運轉(zhuǎn)，拋高 h 一定要超過物料在工作圓筒內(nèi)的厚度，才能使最低層的物料拋起 與桶壁 進行摩擦，所以用 ? 代替 h，即 81 ? 2R2sin22? =g? 又因為 ? =30n? ，代入上式得 81 （ 30n? ）2 R2sin22? = g? 14 化簡得 n=60 ?? ?2sin2R g (r/min) (1) ? 角一般取 20。 為了正常運轉(zhuǎn)，僅把物料拋起還不行，還要保證物料能拋向側(cè)壁進行摩擦，拋向側(cè)壁的力靠離心力為 C C= Rmv2 = RRm 2)(? = gRRnG 2)30(?= 9002GRn （ N） 此離心力應(yīng)大于波紋對物料的摩擦力 T，才能使物料離開波紋拋向側(cè)壁，摩擦力 T=Gf(N) f為摩擦系數(shù) 使 C? T，即 9002GRn ? Gf n2 ? GRGf900 = Rf900 n? 30Rf(轉(zhuǎn) /分 ) (2) 在設(shè)計計算時，應(yīng)?。ǎ保?、（２）兩式中的大值作為轉(zhuǎn)速值，設(shè)計所選擇的 n值 。馬鈴薯、胡蘿卜的容量根據(jù)資料查找，選取一般值９００ kg/m3 ,馬鈴薯、胡蘿卜的長度一般取在５０ mm２００ mm 之間考慮，轉(zhuǎn)盤半徑應(yīng)與物料長度有一定的可比性，再考慮整機結(jié)構(gòu)以及外形尺寸。 時，轉(zhuǎn)速隨 ? 的增大而降低，考慮轉(zhuǎn)速不宜太高且能有較大的拋高，取 ? ＝２５ 。 馬鈴薯、胡蘿卜與磨料的摩擦系數(shù)為 ,取 f＝ 由（２）式計算轉(zhuǎn)速 n=５２ r/min 取以上兩者中的大值。 a計算 功率 caP 由機械設(shè)計書表 86查得工作情況系數(shù) AK ＝１ .１故 caP ＝ AK Ｐ＝ kw b選取普通Ｖ帶帶型 根據(jù) caP ,1n 由圖 89確定為ＳＰＺ型窄Ｖ帶 c確定帶輪基準直徑 由表 83 和表 87 取 主 動 輪 基 準直徑dm i n1 1 5 % 3 6 . 8 1 2 2 1 6 1 0 6 5 1 2 0 2 3 2 4 5c a ApK n d m m f h d D Bn ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?P =100mm 根據(jù)式 (815)，從動輪基準直徑 d2d =? d1d =500mm 根據(jù)表 87,取 d2d ＝ 500mm 按式（ 813） 驗算帶的速度 100060 11?? ddn?? ＝ 100060 100720? ??? ＝ 35m/s 故帶的速度合適。 f計算普通Ｖ帶的根數(shù)Ｚ 由式（ 822） 知 Ｚ＝Lca KKPP P?)( ?? ?? 由 n1 =720r/min， d1d ＝ 100mm， ? ＝ 5，查表 85c和表 85d 得 Ｐ ? ＝ ? Ｐ ? = 查表 88得 Ｋ ? =,查表 82，得Ｋ L ＝ 則 Ｚ＝)( ???＝ ?。冢剑锤ǎ?１０合適） g計算預(yù)緊力Ｆ ? 由式（ 83） 知 Ｆ ? ＝ 500 2)( qvKZPca ???? 查表 84得 q=,故 Ｆ ? ＝ ?????? ?????? 2)() ( N= h計算作用在軸上的壓軸力Ｆ p 為了設(shè)計安裝帶輪的軸和軸承，必須確定傳動作用在軸上的力Ｆ p 由式（ 824） 得Ｆ p ＝ 2ＺＦ ? sin21? =2 21 3 7 24 ???? =1997(N) i帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計 設(shè)計Ｖ帶輪時應(yīng)滿足的要求有：質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)工藝性好，無過大的鑄造內(nèi)應(yīng)力；質(zhì)量分布均勻，輪槽工作面要精細加工（表面粗糙度一般應(yīng)為 ） ,以減少帶的磨損；各槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻等。見 V帶輪附圖 。n 為軸的轉(zhuǎn)速， r/min。軸用４５號鋼材料，Ｃ取１１０。 c根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 L 21? 段的軸段 為了滿足工作轉(zhuǎn)盤的軸向定位要求，考慮反轉(zhuǎn)螺帽的旋入深度，工作轉(zhuǎn)盤的厚度，此軸段所車的螺紋長度為２５ mm，總長 L 21? ９０ mm,直徑 d=55mm L 32? 段的軸段 此段安裝有軸承，考慮工作圓筒內(nèi)的集皮空間和機架的厚度，此軸段的總長（由于此處選用凸緣式軸承蓋進行密封，則軸承蓋連接螺釘直徑選 M10,數(shù)目 6 個） L32? ＝100mm，直徑 d＝ 65mm L 43? 段的軸段 此段主要是處于立式軸承座中，進行軸承的軸向固定起承載作用，故長度根據(jù)估算取 L 43? ＝ 60mm d=74mm Ｌ 54? 段的軸段 此段的軸長主要是與大帶輪發(fā)生聯(lián)系，在其上安裝有軸承，根據(jù)大帶輪的帶輪寬Ｂ＝（Ｚ－ 1） 12 2f?? =52mm,綜合考慮取此處Ｌ 54? ＝ 90mm,d=65mm Ｌ 65? 段的軸段 此段用來安裝大帶輪，由以上的大帶輪寬度可取此處軸段長度Ｌ 65? ＝ 52mm,d=55mm 軸上零件的周向定位 工作圓筒和大帶輪的周向定位均采用平鍵聯(lián)接 ,按 d=55mm 由機械設(shè)計手冊查得21 所選用的平鍵截面 b 16 10h? ? ? (mm)(GB/T10951979),鍵槽用鍵槽銑刀加工，與工作轉(zhuǎn)盤相連的鍵槽長?。矗?mm，也大帶輪相連的鍵槽長?。常?mm（標準鍵長見GB/T10961979） ,同時為了保證大帶輪與軸配合有良好的對中性，故選擇大帶輪輪轂與軸的配合為 H7/n6,滾動軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的 直徑尺寸公差是 n6。 滾動軸承的初步選擇 因 軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用角接觸球軸承，按照工作要求并根據(jù) d=65mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游隙組，標準精度級的角接觸球軸承 7213AC，其尺寸為 6 5 1 2 0 2 3d D B? ? ? ? ?,成對使用，安裝在立式軸承座上。 軸承的潤滑：該滾動軸承采用脂潤滑。 (2)由無機膠凝劑式有機增稠劑與潤滑油構(gòu)成的非皂基潤滑脂。該軸承選用２號鈣基脂為潤滑脂。22 第五章 主要零件的校核 滾動軸承的壽命計算 在確定滾動軸承的 支點位置時，應(yīng)從手冊中查取 a值，對于 7213AC 型角接觸球軸承，由手冊查得 a=25mm,因此作為外伸梁的軸的支撐跨距Ｌ＝ 25+60+25=110mm 求出軸承的徑向載荷 09111 01 ???? pr FF 0)1 1091(1 102 ????? pr FF 根據(jù)計算得出 1 1652rFN?? 2 3649rFN? 則兩者的方向相反 又因為 750aeF G N?? 現(xiàn)以 2rF 為計算滾動軸承來校核軸承壽命 因為 aerFF ＝ ? P= rF =3649N 則所選用的滾動軸承的壽命為 ?)(60106 PCnLh ? 對于球軸承而言 ? ＝ 3 查表知 7213AC 型角接觸球軸承的基本額定動載荷 C＝ 51200N 根據(jù)上式計算其壽命得出 hL h 3 0 0 0 03 0 6 9 3 4 ?? ，滿足工作要求 又對所選角接觸球軸承的靜載荷進行討論 NC 43200?? aer FFP ??? 顯然 ???? PPSC 2?? 綜合可知，所選的 7213AC 型角接觸球軸承符合工作要求。則按扭矩強度條件計算。 而通過對軸的計算， minT? ＝ aMP maxT? = aMP T? ? ??T? ,故軸的扭轉(zhuǎn)條件符合要求。由表 151查得 ? ?1?? ＝ 60 aMP 。 軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核計算 軸的扭轉(zhuǎn)變形用每米長的扭轉(zhuǎn)角 ? 來表示 ? ＝ 4115 .7 3 1 0 ZPTLLG I??? ??? ? 式中：Ｔ — 軸所受的扭矩，單位為 N mm? Ｇ — 軸的材料的剪切彈性模量，單位為 aMP ，對于鋼材，Ｇ＝ ? aMP PI — 軸截面的極慣性矩，單位為 mm4 ，對于圓軸， PI ＝ 432d? Ｌ — 階梯軸受扭轉(zhuǎn)作用的長度，單位為 m. ??? PILT , — 分別代表階梯軸第 ? 段上所受的扭矩、長度和極慣性矩，單位同前 Ｚ — 階梯軸受扭轉(zhuǎn)作用的軸段數(shù) 綜合上式計算出 ?? ； ??? 為軸每米長的允許扭轉(zhuǎn)角，與軸的使用均合有關(guān)，對于一般的傳動軸，可取 ??? ＝ m/)( ?? ；對于精密傳動軸可取 ??? ＝ ? ? m/ ?? 。顯然對于本設(shè)計中所涉及的軸為一般的傳動軸， ?? ??? ，符合扭轉(zhuǎn)剛度要求。25 總結(jié) 隨著食品 工業(yè)的發(fā)展，食品深加工已越來越被世界重視，特別是快餐和方便食品的 誕生，促使保鮮脫水蔬菜工業(yè)迅速發(fā)展起來。本設(shè)計就是針對 馬鈴薯 原料的加工需要，進行了 馬鈴薯 去皮的設(shè)計。該產(chǎn)業(yè)給美國帶來了巨大的經(jīng)濟效益 。綜觀我國的馬鈴薯加工產(chǎn)業(yè)，雖然我國的馬鈴薯種植面積居世界第一，但卻產(chǎn)生了我國有巨大馬鈴薯產(chǎn)量卻需要巨額進口的強烈反差。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我國事物消費結(jié)構(gòu)也在發(fā)生巨大的變化，快餐和休閑食品的消費將快速增長，同時馬鈴薯的消費趨勢也將呈現(xiàn)多樣化，其衍生產(chǎn)品的工業(yè)需求正在迅速增加。 本課題的提出就是基于上述的實際需要出發(fā)，尤其是考慮到任何一種形式的 馬鈴薯 原料加工，去皮都是其中一項必不可少且重要的操作環(huán)節(jié)。針對這些特點所采取的設(shè)計方案不僅從實際產(chǎn)量要求出發(fā)，而且還結(jié)合經(jīng)濟最優(yōu)化，以達到最低成本產(chǎn)生最大收益。因此可知本課題的設(shè)計方案所依據(jù)的理論，證明是完全可行的。主要內(nèi)容包括 馬鈴薯 原料去皮機的結(jié)構(gòu)設(shè)計、物料的受力分析、主要參數(shù)的選擇確定、主要零件的校核及分析說明，有完整的理論闡述和設(shè)計計算，并附有大量的裝配和零件圖，更加直觀的對整個設(shè)計加以論證。同時工作圓筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計也是基于相應(yīng)的理論依據(jù)、計算，大量文獻資料的閱讀，對出售相應(yīng)機械產(chǎn)品公司的網(wǎng)上查閱了解所確定的。 26 參考文獻 [1]楊炳南 .馬鈴薯薯條加工及對策。農(nóng)村經(jīng)濟與技術(shù)， 1998 9: 4244 [3]王秀芳 .荷蘭的馬鈴薯加工業(yè)。農(nóng)牧與食品機械， 1991, 2:2223 [5]孔凡真 .馬鈴薯產(chǎn)品開發(fā)大有可為。湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)， 1998, 4: 4041 [7]陳芳，鄧春巖 .基于 SolidWorks的土豆去皮機的三維設(shè)計 .農(nóng)機化研究 .2021,11:126130 [8]羅迎社主編．材料力學(xué)．武漢理工大學(xué)出版社 [9]唐增寶，何永然，劉安俊主編．機械設(shè)計課程設(shè)計（第二版）．華中科技大學(xué)出版社 [10]蔡春源主編．新編機械設(shè)計實用手冊．北京：學(xué)苑出版社， [11]徐灝主編．機械設(shè)計手冊．北京：機械工業(yè)出版社， [12]周良德，朱泗芳等編著．現(xiàn)代工程圖學(xué)．湖南科學(xué)技術(shù)出版社， [13]施平主編．機械工程專業(yè)英語教程．電子工業(yè)出版社 [14]成大先主編．機械設(shè)計手冊（第四卷第五版）．化學(xué)