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山西工程技術學院
畢業(yè)設計說明書
畢業(yè)生姓名
：
賀旭健
專業(yè)
：
機械電子工程
學號
：
180533031
指導教師
：
鄭曉霞
所屬系（部）
：
機械電子工程系
二〇二〇年五月 蘋果去皮機設計
摘 要
現(xiàn)在盡管蘋果的去皮作業(yè)已經(jīng)慢慢的開始向機械化轉(zhuǎn)變，但相對而言其勞動強度較大，生產(chǎn)作業(yè)效率較低。我國現(xiàn)有的蘋果剝皮設備還存在著諸多問題。
本設計中我設計了一種使用摩擦原理的小型蘋果剝皮的機械設備，不再需要人工將所有蘋果逐一插到固定針上固定了。本文設計的機器設備主要由傳動作業(yè)機構、存儲作業(yè)機構和電氣作業(yè)機構組成，蘋果從進料口進入到機器設備里面，通過電機、減速器的驅(qū)動，螺旋撥料盤的旋轉(zhuǎn)對蘋果進行摩擦作業(yè)，從而滿足對蘋果的去皮的目的。這次的設計研究的對現(xiàn)有機器設備的相關數(shù)據(jù)予以一定的分析研究，結合真實的作業(yè)情況完成了蘋果去皮機的總體結構設計，蘋果去皮機器的運行操作能夠更加穩(wěn)定、安全，從而提高了蘋果去皮加工的機械化程度。
關鍵詞：蘋果去皮機；機械化；去皮
Apple automatic peeling machine
ABSTRACT
Although?Apple's?peeling?operation?has?slowly?begun?to?shift?to?mechanization,?relatively?speaking,?its?labor?intensity?is?relatively?large,?and?production?efficiency?is?low.?There?are?still?many?problems?in?China's?existing?apple?peeling?equipment.
In?this?design,?I?designed?a?small?apple?peeling?mechanical?device?that?uses?the?principle?of?friction.?There?is?no?need?to?manually?insert?all?the?apples?one?by?one?on?the?fixed?pin.?The?machine?equipment?designed?in?this?paper?is?mainly?composed?of?a?transmission?operation?mechanism,?a?storage?operation?mechanism?and?an?electrical?operation?mechanism.?Apple?enters?the?machine?and?equipment?from?the?feed?port,?and?is?driven?by?the?motor?and?reducer.?,?To?meet?the?purpose?of?peeling?apples.?In?this?design?study,?the?relevant?data?of?the?existing?machine?equipment?is?analyzed?and?combined?with?the?actual?operating?conditions?to?complete?the?overall?structure?design?of?the?Apple?peeler.?The?operation?of?the?Apple?peeler?can?be?more?stable?and?safe.?Increased?the?degree?of?mechanization?of?apple?peeling?processing.
Keywords: apple automatic peeling machine; mechanization; peeling
iii
目 錄
摘 要 i
Abstract ii
1引言 1
2蘋果加工產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及蘋果的功效 2
2.1蘋果產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 2
2.2蘋果產(chǎn)業(yè)中存在的一些問題 2
2.3蘋果的作用 3
2.4蘋果的存儲 3
2.5蘋果的加工處理流程簡介 4
2.5.1蘋果的等級劃分 4
2.5.2蘋果的清洗 5
2.5.3蘋果的去皮 5
2.6蘋果去皮清洗的必要性 5
2.7蘋果去皮機械化的意義 6
3蘋果清洗以及去皮設備的結構設計 8
3.1工作原理 8
3.2基本結構 8
3.2.1去皮機構 8
3.2.2清洗機構 9
4撥料盤結構和刷輥結構的設計 10
4.1撥料盤的設計 10
4.1.1撥料盤的設計 10
4.1.2螺旋機功率的確定 10
4.1.3螺旋直徑的確定 11
4.1.4螺旋軸轉(zhuǎn)速的確定 11
4.1.5螺距的確定 12
4.1.6物料輸送速度的確定 12
4.2刷輥部件的設計 13
5電動機的選型 14
5.1電動機的選擇 14
5.1.1選擇電動機的類型 14
5.1.2選擇電動機的容量 14
5.2傳動結構的運動和動力的參數(shù)大小的求解 14
5.2.1各軸轉(zhuǎn)速 15
5.2.2各軸輸入的功率 15
5.2.3各軸輸出的功率 16
5.2.4各軸輸入轉(zhuǎn)矩 16
5.2.5各軸輸出轉(zhuǎn)矩 16
6減速裝置的設計以及求解 18
6.1齒輪設計 18
6.2減速器結構設計 22
6.2.1機體結構 22
6.2.2鑄鐵型減速裝置的尺寸 22
6.3軸設計 24
6.3.1計算齒輪受力 25
6.3.2計算支承反力 25
6.3.3畫軸轉(zhuǎn)矩圖 25
6.3.4許用應力 26
6.3.5校核軸徑 27
6.4軸承的選型 27
6.5鍵的選型 28
6.5.1輸入軸與帶輪的聯(lián)接 28
6.5.2輸出軸與大齒輪的聯(lián)接 29
參考文獻 31
結束語 33
外文文獻 34
中文翻譯 42
致 謝 47
山西工程技術學院――畢業(yè)設計說明書
1 引言
我們國家的蘋果、梨、桔子的產(chǎn)量均穩(wěn)居世界第一，水果總產(chǎn)量達到21401萬多噸，果園面積也達到了11543千余公頃，并且我國幅員遼闊，水果的種類很多，成色也很好，因此我國被稱之為是一個水果超級大國，水果的發(fā)展有很大的前景。從國家的扶農(nóng)政策下來之后，我們的水果產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了大約20年的快速發(fā)展，但是由于我國水果產(chǎn)業(yè)化發(fā)展起步比較晚，水果產(chǎn)后商品化手段仍然還是大大的落后于發(fā)達國家，一直以來的發(fā)展速度并不是很快速，可以說是很緩慢。多年來通過研究各方面的原因，水果的產(chǎn)后商品化處理成為了水果產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸，而美國，日本等水果產(chǎn)業(yè)強國的經(jīng)驗表明水果產(chǎn)業(yè)的主要收益是由水果采后處理和采后加工獲取的，然而我國水果采后簡單商品化處理率仍不足10％,大部分的水果都是沒有經(jīng)過任何的分級操作就進入市場供應，而水果發(fā)展強國的水果采后簡單商品化處理率達到了95％以上，這里就形成的了很大的對比，也是我們務必需要改進和完善的地方。最近幾年隨著人民生活水平的提高和食品安全意識的提高，國內(nèi)外引進的水果品種愈來愈多，不但關系到廣大消費者的食用安全和能否滿足消費者對優(yōu)質(zhì)安全水果的需求，而且也將大大影響水果產(chǎn)業(yè)的出口貿(mào)易，提高我國水果的市場競爭力，將很大程度上促進我國水果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和農(nóng)民收入的增加。由于水果罐頭行業(yè)發(fā)展快速，且水果罐頭行業(yè)發(fā)展前景相對較樂觀，故不少小型水果罐頭企業(yè)如雨后春筍般出現(xiàn)，企業(yè)要加工過罐頭首要問題就是加工設備，對生產(chǎn)蘋果罐頭的企業(yè)而言，蘋果自動去皮設備是重中之重，相對大型罐頭企業(yè)應用的大型流水線型的生產(chǎn)方式，對小型加工企業(yè)并不適合，因此廣大加工廠家就迫切需要有一種小型蘋果自動去皮設備的出現(xiàn)，且該設備生產(chǎn)效率要高，安全性高。自從上個世紀90年代，水果強國就開始大量應用水果削皮機，提高水果的削皮效率，在市場調(diào)研的基礎上，通過對已有產(chǎn)品的特點進行比較與研究分析，開發(fā)了一種新的全自動蘋果削皮機，實現(xiàn)了削皮過程的全自動。本設計能夠較好適用于小型罐頭加工企業(yè)的生產(chǎn)。
2 蘋果加工產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及蘋果的功效
2.1 蘋果產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
最近幾年我們國家的蘋果水果的行業(yè)的發(fā)展的十分的快，從2008年到2010年，蘋果種植的面積大小增加了百分之四，在2010年的時候，蘋果的種植基本面積大小達到了213.10萬平方米。
我們國家水果的產(chǎn)量大小是世界領域的基本總產(chǎn)量大小的百分之二十八，基本穩(wěn)居世界領域的第一的基本位置。近年來蘋果的生產(chǎn)和加工發(fā)展非常迅猛，特別是在美國、英國、德國和日本等國發(fā)展高質(zhì)量和專用蘋果品種，先進適用的技術和設備，加工產(chǎn)品的高品質(zhì)和大規(guī)模生產(chǎn)經(jīng)營管理模式，特別是經(jīng)過加工的蘋果食品受到許多消費者的青睞，而在食品工業(yè)中占有舉足輕重的地位。
近年來居民的生活水平有了明顯提高，我國蘋果加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也出現(xiàn)了很多新的變化。蘋果加工產(chǎn)品也迅速增長，很多國外的蘋果加工企業(yè)也陸續(xù)在中國投資。然而由于我國蘋果加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展相對落后，加工技術水平不高，現(xiàn)在蘋果的產(chǎn)量和品種都不能滿足消費者日益增長的需求需要。伴隨著蘋果加工技術的不斷改善，一系列產(chǎn)品的不斷研發(fā)以及各種媒體的大力推廣和引導，蘋果食品也將逐漸成為我國城鄉(xiāng)調(diào)整的主要內(nèi)容和豐富人們的日常飲食結構。
2.2 蘋果產(chǎn)業(yè)中存在的一些問題
目前蘋果產(chǎn)業(yè)正快速發(fā)展，但是其中也存在著諸多問題。我國目前城市化進程發(fā)展較快,農(nóng)村地區(qū)的大多數(shù)青壯年、知識分子和更多具有工作能力的人大多離開農(nóng)村到城里打工,在農(nóng)村從事種植的人們基本都是一些老年人以及婦女等。結合我門國家的山東省的不完全的統(tǒng)計,在蘋果這類型的食材種植者中二十九到三十九歲占9.82%、四十一到五十一歲的占42.85％、51-60歲的占33.05％、61-70歲的占13.35％、71-80歲的占0.85％，即29-49歲的人和49-69歲的人各占一半左右，青壯年輕人的比例在總體比例中是非常匱乏的。在很多的地域在豐收的時候很難得找到適合的勞動力的情況。
我國種植蘋果種類相對比較的單一,大部分都是富士品種。在我們國家蘋果的種植沒有科學的管理以及部署，在現(xiàn)有主要品種中有全國種植區(qū)劃分的只有新紅星蘋果,其余的品種蘋果都沒有劃分區(qū)域，幾乎都是盲目種植。
2.3 蘋果的作用
蘋果屬于一種水果類型的里面的薔薇類型科，其味道酸甜，營養(yǎng)價值比較的高。根據(jù)實驗檢測結果顯示，每100蘋果中含有果糖含量為6.4～11.1克，蔗糖含量為1.1～5.1克，葡萄糖含量為2.4～3.4克；它還包含鋅、鈣、磷、鐵、鉀等微量元素和胡蘿卜素及維生素等。在美國俗語說:"每頓要吃一個蘋果，不用問醫(yī)生"。雖然有點被夸大，但可以看出蘋果的營養(yǎng)和藥用價值非同一般。蘋果這一食材的營養(yǎng)綜合性比較的強,能夠適合各種類型的人群進行食用。
蘋果也被稱之為“記憶果”、“智慧果”。在我門國家的古代就知道，吃蘋果有益于人們提高其記憶力。在蘋果中不但含有豐富的糖份、維生素和礦物質(zhì)以及其他重要的營養(yǎng)物質(zhì)對大腦有益，而且鋅元素的含量很高，這些都對大腦有著很好的促進作用。鋅是人體十分重要的元素，缺鋅會影響大腦皮層記憶的邊緣，實驗也表明減少鋅食品的攝入，年輕兒童的記憶和學習能力的的嚴重受阻礙。鋅基本元素能夠產(chǎn)生一定的抗體,增強人體免疫能力。
2.4 蘋果的存儲
蘋果存放的位置需要注意避陽處理，選擇陰涼位置,把蘋果放在一個塑料袋里面之后再放到冰箱里面，如此能夠保存比較長的時間。如果將沒有成熟的梨或者桃等水果放入已經(jīng)裝有蘋果的袋子中，蘋果便會釋放出乙烯，乙烯對其他水果有催熟作用還能使其他放入的水果軟化更好吃。但是如果將已經(jīng)成熟的水果或蔬菜放入裝有蘋果的袋子中，這樣就會加速它們的變質(zhì)腐爛，所以必須避免這樣情況的發(fā)生。
如果需要對蘋果進行大量保存，在房子里常見的容器有罐、缸、木盒、紙盒等，以上品種的容器都可用來蘋果的儲存。使用的罐器材、缸器材等需要進行有效的進行清洗作業(yè)干凈后，并將其擦干到?jīng)]有水分，并采用白酒基本市場涂擦在罐器材、缸器材等容器的里面的表面位置，根據(jù)存放量的不同可倒入60—140克不等，用棉花蓋在上面再蒙上一層塑料布封口，為了防止酒氣揮發(fā)，吃蘋果時隨取隨蓋，這樣處理之后的蘋果便可以存放半年以上。
2.5 蘋果的加工處理流程簡介
2.5.1 蘋果的等級劃分
蘋果等級大小分為3A、2A、A三個不同的標準。??
3A等級滿足的要求：
經(jīng)過專業(yè)人員的精心采摘作業(yè)以及清洗作業(yè)。
②具有十分完整的該品種果的形狀并且果梗需要保存完好。
③大型果的果實的直徑大小不少于61毫米，中等類型的果其直徑大小不小于54毫米。
④在蘋果的顏色方面元帥類型的品種要求顏色在百分之八十七以上，其他類型的果百分之六十六以上。
⑤果實的成熟度不能過熟。
⑥紅色品種的果實允許細小類型的壓碰傷總面積大小不得大于1。
⑦無其他額外損傷劃痕。??
2A等級滿足的要求：
同3A級中的①、②、③、⑤條。其④條所規(guī)定的在的顏色方面元帥類型的蘋果品種要求顏色在百分之六十九以上，其他類型的蘋果百分之四十九以上。其⑥條的基本規(guī)定下列損傷中不得超過二項：
a.碰壓傷的面積大小需要小于1平方的厘米，最大位置碰壓傷需要小于0.5。
b.葉、枝的最大磨傷情況需要小于1。
c.金冠類型的銹斑情況需要小于3。
d.水銹、蠅點病的情況需要小于1。
e.可以滿足2處位置沒有破皮的的雹傷，但總面積的大小需要小于0.6。?
A基本等級滿足的要氣：同3A級中的①、②、③、⑤條。
其④條規(guī)定著在基本的顏色方面元帥類型的基恩品種要求顏色在百分之四十八以上，其他類型的果百分之三十八以上，其⑥條規(guī)定的基本下列損傷中不得超過三項：
a.碰壓傷需要小于1，其中最大需要小于0.4。
b.枝葉磨傷需要小于1。
c.金冠網(wǎng)狀銹斑面積需要小于果面的1／7，超過肩部的磨銹面積需要小于0.9。
d.水銹、蠅點面積需要小于0.9。
e.藥害需要小于I／9。
f.輕微雹傷面積需要小于0.9。
g.日灼需要小于1.4。
h.允許3處其他干枯蟲傷，每處面積需要小于0.04。
I.不超過5個小疵點。
2.5.2 蘋果的清洗
常見的清洗蘋果的方法有以下幾種：
（1）淘米水：就是日常的淘米所用的水能夠進行蘋果的清洗。
（2）醋：醋也可以用來清洗水果等。將蘋果浸泡在醋里數(shù)分鐘后再清洗，不但蘋果的營養(yǎng)成分不會損失而且可以較容易軟化蘋果皮表面的污漬。
（3）食鹽：采用食鹽進行蘋果的清洗能夠快速的擦洗蘋果表皮位置的臟物。
（4）溫水：將蘋果在溫熱水里浸泡一段時間后在清洗也是個很好的清洗蘋果的方法,這樣也更容易將蘋果表皮的殘留物質(zhì)清除掉。這樣洗出來的水果就可以放心吃了。
（5）牙膏：牙齒清潔劑用來清洗蘋果。
2.5.3 蘋果的去皮
現(xiàn)在大多數(shù)蘋果種植的過程中都離不開農(nóng)藥及化學試劑，所以應去皮，當今蘋果去皮的方法種類有以下幾種：
手工去皮：運用基本的工具部件和刀部件等，予以人工手動的去皮處理方式。
機械去皮：主要用于水果和蔬菜水果。操作使用比較的簡單，作業(yè)的效率比較的高。
化學脫皮：用一定濃度的稀堿液腐蝕表面溶解水果。
2.6 蘋果去皮清洗的必要性
成熟的蘋果從果園的果樹上采摘下來，經(jīng)過漫長的工序和過程才可以到農(nóng)貿(mào)市場或超市中分發(fā)銷售，再到消費者手中往往經(jīng)歷一個漫長的過程。在此期間蘋果果皮可能會沾染許多無形的細菌如大腸桿菌、沙門氏菌、單核細胞增生李斯特菌和諾沃克病毒等。如果蘋果不干凈食用后可能會生病。據(jù)德國數(shù)據(jù)中心控制和預防疾病中心調(diào)查,每年約有900萬德國人因食用受細菌污染的食物引發(fā)腹瀉、發(fā)燒等癥狀,其中44%就是來自于不干凈的食物就是蔬菜和水果，對水果這類食材進行噴灑農(nóng)藥等進行殺蟲，確保它們能夠進行健康的成長。但是如果使用農(nóng)藥后沒有及時處理蘋果表面上殘留的農(nóng)藥或化學試劑，人吃了含有農(nóng)藥和化學試劑的蘋果以后會出現(xiàn)慢性中毒的現(xiàn)象，可能誘發(fā)癌癥或基因突變及下一代畸形等多種并發(fā)癥。
在現(xiàn)代果蔬種植過程中使用了大量農(nóng)藥以及各種化學保鮮劑及防腐劑、各種生長激素，每個家庭的成員都只能接受這一現(xiàn)實，對于這種情況完全處于無抵抗的狀態(tài)，每天在農(nóng)藥和其他化學品中毒的過程中,各種心腦血管疾病及癌癥的發(fā)生都可能與攝入過量農(nóng)藥及各種化學品有一定的關系。
在國際上允許用打蠟的方法給水果保鮮。在我們國家的食品添加劑的使用標準當中，在新鮮的水果表面位置打蠟作業(yè)也是能夠被國家相關部門所允許的,但需要使用能夠食用的食用蠟，需要有合適的量。然而少量的供應商在市場上為了削減成本,使水果和蔬菜看起來更有吸引力,會給水果打大量的工業(yè)蠟。這種蠟中含有大量的重金屬物質(zhì)，這些物質(zhì)可以滲透到果肉內(nèi)部污染水果，經(jīng)常吃這些被污染的水果是對人體有害的。世界衛(wèi)生組織建議吃蘋果需要剝皮。
2.7 蘋果去皮機械化的意義
機械產(chǎn)業(yè)是我國國民經(jīng)濟的基礎，是為人民生活質(zhì)量提供基本保證的產(chǎn)業(yè)，在我國無論是傳統(tǒng)領域還是新興領域都與機械產(chǎn)品息息相關，而各類機械設備的基本作業(yè)性能，工作質(zhì)量以及制造成本等對國民經(jīng)濟的各部門起著各種直接和間接的影響。目前機械行業(yè)的總體水平以及發(fā)展規(guī)模成為了一個國家和民族的先進的重要標志，故越來越多的國家把機械行業(yè)作為了本國的龍頭行業(yè)?？傮w來說機械產(chǎn)品主要服務于下面五個基本領域：開發(fā)以及轉(zhuǎn)換能量的機械產(chǎn)品，用于制造加工各種產(chǎn)品的機械，用于各種生活服務的機械，用于各種航天和武器裝備的機械，用于各種家庭生活的機械等等。
其實無論在任何一個領域，機械行業(yè)的基本作業(yè)性質(zhì)以及內(nèi)容是相似的，基本包括分析和求解機械行業(yè)的工程類基本理論，比如分析位移和動力的運動學和動力學，分析金屬類以及非金屬類材料的基本作業(yè)性能，分析熱能的基本由來以及其相互的轉(zhuǎn)換，分析各種不同類型機械產(chǎn)品的基本結構組成、作業(yè)原理、加工工藝等等。
開發(fā)設計新代的設備產(chǎn)品是與時俱進以及滿足未來市場的必然趨勢。通常情況下，機械類型設備產(chǎn)品的基本制造過程往往包括了用于生產(chǎn)的設備的計劃與購買，制造計劃的基本規(guī)劃以及過程中的調(diào)度，編寫產(chǎn)品的基本加工工藝，以及制造所需要的基本模具設備、量具等等，以及針對所對應的小批量、中批量、大批量生產(chǎn)編制基本的各種定額等等。
機械類型產(chǎn)品設備的基本運用往往包含了選取、采購、驗貨、裝配、修整、加工、修養(yǎng)等等過程中需要的設備產(chǎn)品，從而才能確保產(chǎn)品在作業(yè)過程中的運行可靠性能和基本成本經(jīng)濟性。在開發(fā)各類型產(chǎn)品的過程中，特別是在使用過程中對自然資源產(chǎn)生的破壞以及過分的資源浪費等問題，以及其相應的解決方法。這是目前機械類型領域中一個十分重要的問題以及任務。
目前機械的種類十分的多，根據(jù)不同的性質(zhì)有多種分類，比如依據(jù)不同機械的作業(yè)功能可以分為動力類型的機械產(chǎn)品、搬轉(zhuǎn)類型的機械產(chǎn)品、用于破碎類型的機械產(chǎn)品等等。依據(jù)其用于服務的對象可以分為用于耕種的農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品、用于采礦的機械產(chǎn)品、用于織布的機械產(chǎn)品等等。與此之外，一般情況下，機械產(chǎn)品在其分析設計、加工使用的過程中又需要經(jīng)過幾個不同階段，分別有機械產(chǎn)品的研發(fā)、機械產(chǎn)品的設計、機械產(chǎn)品的建模、機械產(chǎn)品的加工、機械產(chǎn)品的操作使用以及機械產(chǎn)品的設備保養(yǎng)和維修等等。
伴隨經(jīng)濟的快速不斷發(fā)展，世界范圍內(nèi)的工業(yè)技術得到了長足的進步，人們的生活標準和期待也越來越高，流水線設備是近些年發(fā)展的重要輸送工具，對物料的運輸方式提供了非常大的幫助。目前流水線設備的發(fā)展尤為的激烈，人們對設備的動力性能、安全性能、經(jīng)濟性能等等都有著越來越高的期望。機械制造業(yè)自其發(fā)展至今，一直都是國民經(jīng)濟的重要支柱，其發(fā)展經(jīng)歷了簡單機械化、自動化、智能化的的發(fā)展階段。
現(xiàn)在有了水果清洗機就可以使每個使用它的家庭有了一種先進的保護方法，在這種生活中他們可以吃很少的農(nóng)藥和化學藥品,可以減少得疾病的可能性。
蘋果去皮清洗機就是一種很好很實用的產(chǎn)品。蘋果去皮清洗機的特點有：使用壽命長、清洗去皮體積較大、操作靈敏快速、結構簡單外形美觀、效率高耗能低，可連續(xù)清洗使用等。與人工使用工具去皮相比具有去皮效率高、去皮厚薄均勻、果損少、安全衛(wèi)生等特點。經(jīng)特殊工藝處理材料制成的刷輥耐磨性能好經(jīng)久耐用。箱體的主要材質(zhì)我們采用優(yōu)質(zhì)的不銹鋼材質(zhì)制成耐銹蝕。
由于在傳統(tǒng)食品生產(chǎn)企業(yè)中大部分都存在生產(chǎn)工藝落后繁雜，生產(chǎn)效率低、標準化程度低等缺點，難以滿足現(xiàn)代市場對產(chǎn)品的需求。那么傳統(tǒng)食品的發(fā)展第一要進行現(xiàn)代化類型的基本改革，賦予食品現(xiàn)代加工的技術，只有這樣傳統(tǒng)食品的發(fā)展才能規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化來滿足日新月異的市場需求。
3 蘋果清洗以及去皮設備的結構設計
農(nóng)產(chǎn)品的深加工在食品工業(yè)中發(fā)揮著越來越重要的作用。蘋果的深加工越來越受到重視和發(fā)展,而蘋果削皮機越來越受到人們的廣泛認可和使用。
3.1 工作原理
蘋果去皮機器設備的基本結構原理如下圖3-1能夠看到：
圖3-1蘋果去皮機器的結構
蘋果去皮機轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)作業(yè)，蘋果從進料口進到蘋果去皮機里，在做旋轉(zhuǎn)運動的刷輥的表面上因慣性以及離心力的作用，隨著刷輥旋轉(zhuǎn)作業(yè)蘋果順著缸內(nèi)擋板壁運動、上升到頂部的位置，蘋果的表面和粗糙摩擦輥結構部件進行直接的接觸，通過了摩擦作業(yè)達到磨去的蘋果果皮的目的。
3.2 基本結構
3.2.1 去皮機構
本文研究開發(fā)設備的去皮機器設備為臥式類型的基本機型。其中由轉(zhuǎn)盤機構、工作圓筒、機架部件和傳動機構等其他部分組成。
1、機架
機架結構部件是整機的基本支撐部件，他應該具有足夠的作業(yè)剛度和作業(yè)強度，整體的基本結構需要合理，而且比較的緊湊。
2、撥料輸送裝置
物料基本物質(zhì)從進料口的基本位置進入機器設備里面,旋轉(zhuǎn)軸結構部件便開始慢慢的轉(zhuǎn)動,物料能夠受到螺旋葉片的載荷沿軸方向進行轉(zhuǎn)動。
3、傳動系統(tǒng)
常見的機械傳動形式有如下幾種：
1、皮帶類型的傳動
2、齒輪類型的傳動
3、鏈類型的傳動
4、蝸輪蝸桿類型的傳動
因為裝料作業(yè)裝置的設計和刷輥結構部件的轉(zhuǎn)速大小是不一樣的，經(jīng)過綜合的分析研究本文采用混合傳動模式，也就是帶傳動和齒輪傳動的組合。選定8級類型的電機結構部件。
3.2.2 清洗機構
殼體結構部件由不銹鋼類型的基本材質(zhì)加工而成的，能夠有效的進行耐腐蝕，比較容易清潔衛(wèi)生。
33
4 撥料盤結構和刷輥結構的設計
4.1 撥料盤的設計
撥料盤由刷輥結構部件、半圓槽結構部件、安裝軸承結構部件、螺桿類型的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器結構部件、物料結構部件通過進料口位置進行進入，從卸料口位置進行提取。
在特定的時間里面輸送端位置所需的材料量也就是螺旋機器設備的輸送作業(yè)的能力，因為在摩擦作業(yè)的過程中設備的去除，蘋果需要在去皮機中不停地進行滾動作業(yè)摩擦以及達到去皮的目的。
這次我設計的輸送量：Q=100(kg/h)。
4.1.2 螺旋機功率的確定
螺旋機制形成的運行作業(yè)的阻力載荷大小決定了以螺旋撥料盤類型為主的機器設備的功率大小。
其阻力包括以下幾類:
1）刷輥與物料的磨擦力
2）螺旋葉片與材料的磨擦阻力
3）材料被攪拌所產(chǎn)生的摩擦阻力
4）軸承的磨擦力
計算:
N0=
N0為螺旋軸上所需功率(kW)
K為功率貯備系數(shù)(1.2～1.4)
Q為輸送量(t/h)
ω0為物料阻力系數(shù)（選6.2）
L為螺旋類型的機器設備的進出位置的水平結構的投影的基本長度大小(m)
H為螺旋類型的機器設備的進出位置的垂直結構的投影的基本長度大小(m)
N0=kQ/367·(ω0L+H)=1.4×2/367×（6.2×10.2）=45.8W
額定功率為
N1=N0/（η1η2）
η1為減速機傳動效率，η1=0.9
η2為三角帶傳動效率，η2=0.95
N1=N0/（η1η2）=45.8/0.9/0.95=53.6W
4.1.3 螺旋直徑的確定
因為：Q=47k1AψcρD2.5（t/h）
所以：
令：
(m)
式中，K值見表3-1。
表3-1 K值
物料塊
物料的磨磋性
物料種類
填充系數(shù)
推薦的螺旋葉片
K
A
粉狀
無磨性、半磨磋性
石灰粉、石墨
0.35~0.40
全葉式
0.0415
75
粉狀
磨磋性
干爐灰、水泥
0.25~0.30
全葉式
0.0565
35
粒狀
無磨性、半磨磋性
谷物、泥煤
0.25~0.35
全葉式
0.0490
50
粒狀
磨磋性
砂、型砂、爐渣
0.25~0.30
全葉式
0.0600
30
小塊狀a<60mm
無磨性、半磨磋性
煤、石灰石
0.25~0.30
全葉式
0.0537
40
小塊狀a<60mm
磨磋性
卵石、砂巖
0.20~0.25
全葉式或帶式
0.0645
25
中等及大塊a>60mm
無磨性、半磨磋性
塊煤、塊石灰
0.20~0.25
全葉式或帶式
0.0600
30
大塊度a>60mm
磨磋性
干粘土、硫礦石
0.125~0.20
全葉式或帶式
0.0795
15
表3-2 撥料盤的修正參數(shù)c
傾斜角β
0°
≤5°
≤10°
≤15°
≤20°
c
1.00
0.90
0.80
0.70
0.65
4.1.4 螺旋軸轉(zhuǎn)速的確定
轉(zhuǎn)速大小的求解公式：
即：
式中： ----常數(shù) （見表3-2）。
D----螺旋外徑 （m）
表3-3 螺旋撥料盤軸零件系列的標準轉(zhuǎn)速大小(轉(zhuǎn)/分鐘)
20
30
35
45
60
75
90
120
150
190
4.1.5 螺距的確定
螺距h通常為： h=k1D (m)
式中k1為基本螺距參數(shù)大小和螺桿結構部件的基本直徑大小之比,和基本材質(zhì)的的基本性質(zhì)有關,通常k1=0.7–0.9。
h=k1D=0.7×0.5=0.35 (m)
4.1.6 物料輸送速度的確定
計算物料的軸向輸送速度ν:
(m/s)
式中：h為螺旋節(jié)距(m)；
ns為螺旋轉(zhuǎn)速度(r/min)。
(m/s)
（1）螺旋直徑
(m)
根據(jù)上表選擇各參數(shù)
(m)
撥料盤結構部件的基本螺旋作業(yè)的直徑大小圓整D=500mm。
（2）螺距
h=0.7D h=k1D=0.7×0.5=0.35(m)
所以螺距為350mm。
（3）軸徑
d=(0.2~0.35)D
取 d=0.2D=0.2×500=100mm
所以軸徑為100mm。
（4）進料口、出料口
進料口位置與螺桿機結構部件、加料斗結構部件予以連接，機蓋結構部件上應裝進料口位置。
出料結構由鋼板直接焊接在螺旋軸上。
4.2 刷輥部件的設計
刷輥轉(zhuǎn)速初選650r/min。
根據(jù)設計要求：工作效率：100（kg/h）作業(yè)的時候時物料的基本介質(zhì)分布在各個刷輥結構部件上面,刷輥結構部件和物料基本介質(zhì)之間的摩擦作業(yè)的基本系數(shù)大小為0.4，刷輥結構部件的基本直徑大小為100毫米，求解刷輥結構部件所受的最大的基本扭矩大小T：
T=FL=1000×0.5×0.05=25N·m
其所需功率：
N=Tn/9550=25×650/9550=1.7KW
刷輥結構部件的基本驅(qū)動作業(yè)裝置的額定時候的基本功率大小N2=
η1為減速機傳動效率，η1=0.9
η2為三角帶傳動效率，η2=0.95
N2=N/（η1·η2）=1.7/0.9/0.95=1.99KW
5 電動機選型
5.1 電動機的選擇
5.1.1 選擇電動機類型
電機一般我們能夠分為交流電機和直流電機這兩種。因為直流電機往往需要直流類型的電源，而且他的結構相對來說比較的復雜，總體的價格不高，維修起來不是很方便，所以一般不選擇使用。
5.1.2 選擇電動機的容量
由上面計算可得：
=N1+N2=0.535+1.99=2.435KW
本文設計研究開發(fā)的機器設備設計的溫度設定在常溫的情況下,采用三相交流電,所用的電壓大小380伏特。
根據(jù)以上兩點選用Y2-132M-8型3KW電動機。
Y2-132M-8類型的電動機的主要性能大小如下表格所示：
表5－1 Y2-132M-8電動機的主要性能
額定功率（kw）
額定轉(zhuǎn)速（r/min）
額定電流（A）
額定效率（%）
功率應數(shù)（cosΦ）
額定轉(zhuǎn)矩
3
705
7.9
79
0.73
2
5.2 傳動結構的運動作業(yè)和動力作業(yè)的參數(shù)大小的求解
螺旋軸的轉(zhuǎn)速度的大小為，查閱相關的基本手冊Y2-131M-8型2KW電動機結構部件的轉(zhuǎn)速的大小，則總傳動比i=705/45=15.6。分配傳動比：傳動帶傳動比i1=3.3，齒輪傳動比i1=4.7。
由于本文設計研究的減速器撞猴子的的基本傳動比大小為4.7,圓柱類型的齒輪結構部件的減速撞猴子即可，能夠滿足條件。
連接順序
1.電動機結構部件 2.平鍵結構部件 3.帶輪減速器結構部件 4.平鍵結構部件 5.齒輪減速器結構部件 6.花鍵結構部件 7.螺旋軸輸送機結構部件
軸承結構部件、齒輪結構部件等的基本效率大小
表5-2 各零件間的傳動效率
項目
效率
滾動軸承（每對）
0.97-0.994
滑動齒輪（每對）
0.96-0.98
彈性聯(lián)軸器
0.99-0.994
齒輪聯(lián)軸器
0.98
萬向聯(lián)軸器
0.96-0.97
具有中間可動元件的聯(lián)軸器
0.96-0.98
一對齒輪（開式）
0.93-0.95
一對齒輪（閉式）
0.95-0.98
一對三角帶
0.94
5.2.1 各軸轉(zhuǎn)速
Ⅰ軸 n1=nm/i1
=705/3.3
=213.6r/min
Ⅱ軸 n2=n1/i2
=213.6/4.7
=45.4r/min
螺旋軸 n3=n2=45.4r/min
5.2.2 各軸輸入的功率
Ⅰ軸 P1=P額·η帶輪
=3×0.95
=2.85KW
Ⅱ軸 P2=P1·η軸承1·η軸承2·η齒輪
=2.85×0.98×0.99×0.96
=2.65KW
螺旋軸 P3=P2·η聯(lián)
=2.65×0.99
=2.62KW
5.2.3 各軸輸出的功率
Ⅰ軸 P1＇=P1·η軸承
=2.85×0.98
=2.793KW
Ⅱ軸 P2＇=P2·η軸承
=2.65×0.98
=2.597KW
螺旋軸 P3＇=P3·η軸承
=2.62×0.98
=2.57KW
5.2.4 各軸輸入轉(zhuǎn)矩
電機輸出轉(zhuǎn)矩 Td=9550×
=9550×3/705
=40.6N·m
Ⅰ軸 T1=Td·η帶輪
=40.6×0.99
=40.2N·m
Ⅱ軸 T2=T1·i·η軸承1·η軸承2·η齒輪
=40.2×4.7×0.98×0.99×0.96
=175.98N·m
主軸 T3=T2·η聯(lián)
=175.98×0.99
=174.22N·m
5.2.5 各軸輸出轉(zhuǎn)矩
Ⅰ軸 T1＇=T1·η軸承
=40.2×0.98
=39.4N·m
Ⅱ 軸 T2＇=T2·η軸承
=175.98×0.98
=172.46N·m
主軸 T3＇=T3·η軸承
=174.22×0.98
=170.74N·m
表5-3 運動參數(shù)和動力參數(shù)求解統(tǒng)計表
軸名
功率P(KW)
轉(zhuǎn)矩T（N·m）
轉(zhuǎn)速n(r/min)
傳動比i
效率
輸入
輸出
輸入
輸出
電動機軸
3
40.6
1440
1
0.99
Ⅰ 軸
2.85
2.793
40.2
39.4
1440
4.7
0.93
Ⅱ 軸
2.65
2.597
175.98
172.46
308.35
1
0.99
螺旋軸
2.62
2.57
174.22
170.74
308.35
6 減速裝置的設計以及求解
6.1 齒輪設計
齒輪結構部件的材質(zhì)的選著要符合下面的基本條件：
1）齒面基本位置需要具有足夠的作業(yè)的硬度大小；
2）具有特別好的的熱處理工藝的能力；
3）變載荷以及沖擊類型的基本載荷的彎曲作業(yè)的疲勞強度大??；
4）較低的價格。
根據(jù)上述情況，采用合金鋼淬火齒輪是目前發(fā)展的趨勢以保證其抗彎強度。
本文選擇基本對20CrMnTi齒輪結構部件的基本材質(zhì)的，淬火作業(yè)進行處理，基本的硬度大小為59HRC。
齒數(shù)比u=i=4.7計算步驟如下：
表6-1 齒輪的校核計算
求解的項目
求解的內(nèi)容
求解的結果
齒面位置的接觸疲勞強度計算
1.初步計算
轉(zhuǎn)矩T1
T1=40.2N·m
T1=402000N·mm
齒寬系數(shù)Φd
取Φd=0.5
Φd=0.5
解除疲勞極限σHlim
σHlim1=1650Mpa
σHlim2=1400Mpa
許用接觸應力[σH]
[σH1]≈0.9σHlim1=0.9×1650
[σH2]≈0.9σHlim2=0.9×1400
[σH1]=1485Mpa
[σH2]=1260Mpa
Ad值
取Ad=85
Ad=85
小齒輪直徑d1
d1≥Ad=85×=33.5
取d1=40mm
初步齒寬b
b=ψdd1=0.5×40=20
b=20mm
2.校核計算
接下頁
接上頁
求解的項目
求解的內(nèi)容
求解的結果
圓周速度ν
ν=πd1n1/(60×1000)
=π×40×213.6/（60×1000）
=0.5
ν=0.5m/s
精度等級
選8級精度
齒數(shù)z和模數(shù)m
初取齒數(shù)z1=10,
z2=iz1=4.7×10=47
m=d1/z1=40/10=4
取m=4
則z1= d1/m=40/4=10
z2= iz1=4.7×10=47
m=4
z1=10
z2=47
使用系數(shù)KA
KA=1.75
動載系數(shù)KV
KV=1.18
齒向載荷分布系數(shù)
載荷系數(shù)K
=1.75×1.18×1.21×1.23=3.07
K=3.07
彈性系數(shù)ZE
ZE=189.8MPa
節(jié)點區(qū)域系數(shù)ZH
ZH=2.5
接觸最小安全系數(shù)SHmin
SHmin=1.05
總工作時間th
th=10×300×8×0.2
th=4800h
應力循環(huán)系數(shù)NL
估計107
1.2δ
10
齒輪端面與內(nèi)機壁距離
Δ2
>δ
10
軸承端蓋凸緣厚度
t
(1～1.2)d3
7
凸臺高度
h
根據(jù)低速軸承外徑確定
軸承旁聯(lián)接螺栓距離
s
盡量靠近
D2
軸承端蓋外徑
D2
軸承孔直徑（5～5.5）d3
D+40
窺視孔蓋螺釘直徑
d4
(0.3～0.4)df
6
定位銷直徑
d
(0.7～0.8)d2
6
軸承旁凸臺半徑
R1
c2
11
外機壁位置到軸承截部件座端面距離
l1
c1+c2+（8～12）
50
大齒輪頂圓與內(nèi)機壁距離
Δ1
>1.2δ
10
齒輪端面與內(nèi)機壁距離
Δ2
>δ
10
接下頁
接上頁
軸承端蓋凸緣厚度
t
(1～1.2)d3
7
凸臺高度
h
根據(jù)低速軸承外徑確定
軸承旁聯(lián)接螺栓距離
s
盡量靠近
D2
軸承端蓋外徑
D2
軸承孔直徑（5～5.5）d3
D+40
表6-4 c值
螺栓直徑
M8
M10
M12
M16
M20
M24
30
C1min
13
16
18
22
26
34
40
C2min
11
14
16
20
24
28
34
沉頭座直徑
20
24
26
32
40
48
60
6.3 軸設計
輸入軸結構部件為齒輪類型的軸結構部件，基本材質(zhì)為20CrMnTi并通過一定的熱處理進行加工制作而成。查相關的技術手冊取A=101
于是得：
輸入軸草圖如下：
圖6－1 小齒輪軸
輸出軸的材料為40Cr。抗拉作業(yè)的基本強度大小σb=970兆帕，抗拉作業(yè)的基本強度大小，屈服作業(yè)的基本強度大小σs=782兆帕，取A=101
于是得：
6.3.1 計算齒輪受力
大齒輪直徑： d2=186mm
轉(zhuǎn)矩： T2=175980N·mm
圓周力：
徑向力： Fr=Ft·tanα=1872.1×tan20°=681.4N
軸向力： 因為直齒輪傳動，所以Fa=0
小齒輪結構部件的軸受力載荷大小分析圖（見圖a）
6.3.2 計算支承反力
水平面受力（見圖b） ×75+Fr×33=0 =－300N
Fr×42－×75=0 =381.6N
垂直面受力（見圖d） ×75－Ft×33=0 =823.7N
Ft×42－×75=0 =1048.4N
6.3.3 畫軸轉(zhuǎn)矩圖
水平彎矩圖(見圖c)Mxy
垂直彎矩圖(見圖e)Mxz
合成類型的彎矩作業(yè)大小圖(見圖f)M合
軸受轉(zhuǎn)矩 T=T2=175980N·mm
圖6-3 各軸的受力圖
6.3.4 許用應力
許用應力值
查表得： [σ0b]=140MPa
[σ-1b]=82.5MPa
應力校正系數(shù)
當量轉(zhuǎn)矩 αT=0.59×175980=103828.2N·mm
當量類型的彎矩
在小齒輪截面處
6.3.5 校核軸徑
齒根圓直徑
df2=d2－2(ha+c)mn
=188－2(1+0.25)×4
=178mm
軸徑
所以軸徑檢驗合格。
6.4 軸承的選型
輸入軸結構部件的軸承部件選用的類型是一對GB/T276－6009的深溝球軸承結構部件。
輸出軸結構部件的軸承部件選用一對類型的GB301－8208的推力球軸承結構部件和兩對位置GB/T276－6308深溝球類型的基本軸承結構部件。
輸出軸結構部件上深溝球類型的軸承結構部件的選擇求解：
因為軸承基本的型號還沒有確定，C0r、e、X、Y值大小沒有基本的辦法進行確定，先予以試行求解。
下面采用預選軸承的方法。(軸承預期使用壽命=24001h)
首先基本的選取6208類型的基本軸承與6308兩種類型的深溝球軸承結構部件予以求解。
軸承結構部件的基本數(shù)據(jù)如下。
表6-4 軸承數(shù)據(jù)
方案
軸承型號
Cr/N
C0r/N
D/mm
B/mm
N0/(r/min)
1
6208
29500
18000
80
18
8000
2
6308
40800
24000
90
22
7000
計算步驟與結果列于下表
表6-5 計算步驟
求解的基本項目
求解的基本內(nèi)容
求解的基本結果
6208軸承
6308軸承
Fa/C0r
Fa/C0r=0/C0r
0
0
e
--
--
Fa/Fr
Fa/Fr=0
Fa/Fr≤e
Fa/Fr≤e
X、Y
X=1,Y=0
X=1,Y=0
沖擊類型的基本載荷系數(shù)大小fd
1.2
1.2
當量動載荷P
P=fd(XFr+YFa)=1.2(1×828.88+0)
994.66N
994.66N
計算額定動載荷
4002N
4002N
基本額定時候的基本動載荷的大小Cr
29500>
40800>
結論:選用6208和6308深溝球類型的軸承結構部件
滿足基本壽命的要求。
6.5 鍵的選型
6.5.1 輸入軸與帶輪的聯(lián)接
鍵的校核：
已知軸直徑d=42mm，鍵的尺寸為b×h×l=12×8×30mm；
傳遞的扭轉(zhuǎn)力偶矩Me=40.2N·m,鍵的許用應力[τ]=100Mpa；
許用壓強[σbs]=35Mpa.
首先校核一下該平鍵的剪切強度。
n-n截面上的剪力Fs為：
Fs=Aτ=blτ 式(5.1)
對軸心位置的取矩由平衡的基本方程大小,得
故有
圖6-5 鍵受力圖
滿足設計要求。
右側(cè)面上擠壓力為
投影于水平方向，由平衡方程得
Fs=F
由此求得
所以該平鍵也滿足擠壓強度要求。
6.5.2 輸出軸與大齒輪的聯(lián)接
鍵的校核：
已知軸直徑d=40mm，鍵尺寸為b×h×l=12×8×28mm,扭轉(zhuǎn)力偶矩Me=175.98N·m,平鍵的許用應力為[τ]=100Mpa,許用壓強為[σbs]=100Mpa。
首先校核一下該鍵的剪切強度。
n-n截面上的剪力Fs為：
Fs=Aτ=blτ
對軸心位置的取矩由平衡作業(yè)的方程大小,得
所以
所以計算后強度條件。
右側(cè)面