番茄打漿機設(shè)計【紅薯等打漿機】,紅薯等打漿機,番茄打漿機設(shè)計【紅薯等打漿機】,番茄,打漿機,設(shè)計,紅薯 本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計 番茄打漿機設(shè)計 系部名稱： 機電工程學(xué)院 專業(yè)班級：機械設(shè)計制造及其自動化 機械08-12班 學(xué)生姓名： 徐任佑 指導(dǎo)教師： 劉亞娟 職 稱： 副教授 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院 二○一二年六月 The Graduation Design for Bachelor's Degree Design of Tomato Beater Candidate: Xu Renyou Specialty: Mechanical Design and Manufacturing Automation Class: 08-12 Supervisor: Associate Professor Liu Yajuan Heilongjiang Institute of Technology 2012-06·Harbin I 番茄打漿機設(shè)計 摘 要 在食品生產(chǎn)中，并不是把所有的原料全部加工成最終產(chǎn)品，在加工時必須去掉 不合適加工的部分。在生產(chǎn)工藝過程中，也要根據(jù)具體的感官、理化指標(biāo)的不同要 求，對其半成品中的某些組成部分予以分離。分離中不和缺少破碎槳葉和螺旋推進 器。 番茄打漿機適用于多種新鮮的果品和蔬菜打漿分離之用，隨著人們生活水平的 提高，西紅柿打漿機在人們的生活中扮演的角色越來越重要。對于打漿機，在工程 設(shè)計及使用中還存在一些的缺陷，如參數(shù)選擇不合理等。目前，打漿機的設(shè)計仍是 依靠經(jīng)驗公式計算，在經(jīng)驗公式中許多參數(shù)的選擇是在一定范圍內(nèi)憑經(jīng)驗選取，這 使的打漿機的設(shè)計較落后，無法提高其設(shè)計水平和提高產(chǎn)品的性能。 關(guān)鍵詞：打漿機；破碎槳葉；螺旋推進器；電動機；番茄漿液 II ABSTRACT In food production, not all of the raw materials are all processed into the final product, inappropriate processing of the part must be removed during processing. In the production process, but also depending on the sensory, physical and chemical indicators of the different requirements of certain components in the semi-finished products to be separation. Separation and the lack of broken blade and propeller. Tomato beater for a variety of fresh fruits and vegetables beating isolated, tomatoes beater in peoples lives play an increasingly important role, along with the improvement of living standards. Beater, engineering design and use, there are still some defects, such as parameter selection, such as irrational. The design of the beater still rely on empirical formulas, the choice of many parameters in the empirical formula empirically selected within a certain range, which makes the design of the beater backward, unable to raise design standards and improve product performance . Key word: beater; broken blade; propeller; motor; tomato slurry 目 錄 摘要 .I Abstract .II 第 1 章 緒論 .1 1.1 本課題的來源、基本前條件和技術(shù)要求 .1 1.2 研究成果研究番茄打漿機目的和國內(nèi)外現(xiàn)狀概況 .1 1.3 番茄原料加工預(yù)處理工藝流程簡介 .3 1.4 國內(nèi)外番茄打漿設(shè)備 .4 1.5 本章小結(jié) .5 第 2 章 打漿機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .6 2.1 基本結(jié)構(gòu)設(shè)計 .6 2.1.1 圓筒設(shè)計 .6 2.1.2 破碎槳葉設(shè)計 .6 2.1.3 傳動部分 .6 2.1.4 機架 .7 2.1.5 其他 .7 2.2 本章小結(jié) .7 第 3 章 打漿機設(shè)計參數(shù)的確定 .8 3.1 滾筒的設(shè)計 .8 3.1.1 滾筒長度 .8 3.1.2 物料在滾筒內(nèi)的時間 .8 3.1.3 棍棒與篩筒之間的間隙 .9 3.1.4 圓筒篩消耗功率的計算 .9 3.2 電動機的選擇 .10 3.3 本章小結(jié) .10 第 4 章 主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算 .11 4.1 皮帶輪的設(shè)計與計算 .11 4.2 傳動主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算 .14 4.2.1 初步計算軸的直徑 .14 4.2.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .15 4.3 軸上零件的定位 .15 4.4 確定軸上的圓角和倒角 .15 4.5 軸承的選取 .16 4.6 本章小結(jié) .16 第 5 章 主要零件的校核 .17 5.1 軸的強度校核計算 .17 5.1.1 按扭轉(zhuǎn)強度條件計算 .17 5.1.2 按彎扭合成強度條件計算 .18 5.2 軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核計算 .19 5.3 軸承壽命的校核 .19 5.3.1 30211 軸承 .19 5.3.2 30212 軸承 .20 5.4 鍵的校核 .20 5.5 本章小結(jié) .20 結(jié)論 .22 參考文獻 .23 致謝 .24 1 第 1 章 緒 論 在食品生產(chǎn)中，并不是把所有的原料全部加工成最終產(chǎn)品，在加工時必須去掉 不合適加工的部分。在生產(chǎn)工藝過程中，也要根據(jù)具體的感官、理化指標(biāo)的不同要 求，對其半成品中的某些組成部分予以分離。番茄打漿機適用于多種新鮮的果品和 蔬菜打漿分離之用，隨著人們生活水平的提高，西紅柿打漿機在人們的生活中扮演 的角色越來越重要。對于打漿機，在工程設(shè)計及使用中還存在一些的缺陷，如參數(shù) 選擇不合理等。目前，打漿機的設(shè)計仍是依靠經(jīng)驗公式計算，在經(jīng)驗公式中許多參 數(shù)的選擇是在一定范圍內(nèi)憑經(jīng)驗選取，這使的打漿機的設(shè)計較落后，無法提高其設(shè) 計水平和提高產(chǎn)品的性能。 1.1 本課題的來源、基本前條件和技術(shù)要求 1.1.1.本課題的來源： 番茄打漿機在日常生活中十分重要，設(shè)計出結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、出汁率高、 造價低廉，能大大降低總成本。 1.1.2.要完成本課題的基本前提條件： 在主要參數(shù)確定的情況下，設(shè)計選用番茄打漿機的各個部件，選出最佳的方案。 1.1.3.技術(shù)要求： (1) 能保證正常的打漿工作，保證正常打漿是必須首先滿足的要求。 打漿量為 每小時 2.5T,關(guān)鍵就在于正確選定螺旋直徑、合適的電機。 (2) 要有合適的螺旋轉(zhuǎn)速為避免出現(xiàn)物料被螺旋葉片拋起而無法輸送的現(xiàn)象， 螺旋轉(zhuǎn)速應(yīng)小于某一極限轉(zhuǎn)速。 (3) 能提高生產(chǎn)效率，降低成本，應(yīng)盡量采用各種快速高效的結(jié)構(gòu)，縮短輔助 時間，提高生產(chǎn)率。同時盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)元件與標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，力求結(jié)構(gòu)簡單、制造容 易，以降低制造成本。 (4) 操作方便、省力和安全，在客觀條件許可且又經(jīng)濟的前提下，盡可能的采用 氣動、液壓和氣液等機械化夾具裝置，以減輕操作者的勞動強度。 2 (5) 有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，所設(shè)計的打漿機機應(yīng)便于制造、安裝、檢驗、調(diào)整、 清洗、維修等。 1.2 研究成果研究番茄打漿機目的和國內(nèi)外現(xiàn)狀概況 茄科草本植物番茄的果實。又稱西紅柿、番柿、洋柿子、六月柿。有蘋果青、 粉紅甜肉、桔黃嘉辰等品種。我國大部分地區(qū)均有栽培。夏季采收，洗凈鮮用。番 茄是世界范圍內(nèi)廣泛栽培的作物，也是營養(yǎng)價值極高的植物。據(jù)營養(yǎng)學(xué)家研究測定： 每人每天食用 50 克100 克鮮番茄，即可滿足人體對幾種維生素和礦物質(zhì)的需要。 番茄含的“番茄素” ，有抑制細菌的作用；含的蘋果酸、檸檬酸和糖類，有助消化的 功能。 番茄含有豐富的營養(yǎng)，又有多種功用被稱為神奇的菜中之果。它所富含的維生 素 A 原，在人體內(nèi)轉(zhuǎn)化為維生素 A，能促進骨骼生長，防治佝僂病、眼干燥癥、夜 盲癥及某些皮膚病的良好功效。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明，人體獲得維生素 C 的量，是控 制和提高肌體抗癌能力的決定因素。番茄內(nèi)的蘋果酸和檸檬酸等有機酸，還有增加 胃液酸度，幫助消化，調(diào)整胃腸功能的作用。番茄中含有果酸，能降低膽固醇的含 量，對高血脂癥很有益處。番茄富含維生素 A、C 、B1、B2 以及胡蘿卜素和鈣、磷、 鉀、鎂、鐵、鋅、銅和碘等多種元素，還含有蛋白質(zhì)、糖類、有機酸、纖維素。 目前，世界上有三大番茄主產(chǎn)區(qū)：美國、意大利和中國。美國所產(chǎn)的番茄醬主 要提供美國國內(nèi)食用，其出口量僅占全球貿(mào)易總量的 6%-7%；意大利和中國的出口 量各占到全球貿(mào)易總量的 30%。近兩年美國番茄大幅減產(chǎn)，歐盟番茄種植加工量急 劇下降，中國番茄醬市場占用份額逐年加大。 近幾十年來，世界范圍內(nèi)的番茄產(chǎn)量和制品貿(mào)易增長迅速，中國番茄及制品貿(mào) 易在世界番茄貿(mào)易的地位也越來越重要，對世界番茄貿(mào)易產(chǎn)生了重要的影響。中國 番茄加工產(chǎn)業(yè)的迅速崛起和發(fā)展，使中國已經(jīng)躋身世界主要生產(chǎn)國家的行列。作為 新鮮番茄食用消費大國，據(jù)不完全統(tǒng)計，中國全國每年新鮮番茄的消費量達到二千 六百萬噸，與全球番茄加工數(shù)字相近。今后中國番茄制品消費將呈現(xiàn)每年增長百分 之十五的發(fā)展趨勢。目前中國擁有麥當(dāng)勞、肯德基快餐店三千余家，每天快餐消費 超過三百萬人次，油炸土豆條配有番茄沙司，成為中國消費者消費番茄制品的最佳 方式。 中國番茄原料種植面積達一百萬畝，主要分布在、內(nèi)蒙和甘肅，是全世界 三大主要種植區(qū)域之一。其中番茄種植面積八十萬畝，是中國加工番茄種植最 大的省區(qū)。中國番茄醬紅色素高，色差、粘稠度和霉菌均達到世界同類產(chǎn)品先進水 3 平，而相對低廉的制造成本，構(gòu)建了產(chǎn)品的競爭力。 番茄醬和番茄漿番茄醬罐頭是世界上主要的蔬菜罐頭之一，它由番茄經(jīng)打漿、 濃縮而成，是番茄的主要加工品。世界年貿(mào)易量 100 萬 t 左右，主要作調(diào)料或湯料， 同時是加工番茄沙司的主要原料，也是加工混合蔬菜、茄汁魚、豆等屹頭的輔料。 番茄醬根據(jù)其濃縮程度不同有稀（2427.9） 、中（2831.9） 、濃 （3239.3）和超濃（大于 39.3）幾種。還有低于 24的產(chǎn)品，稱番茄漿或 番茄泥，常見的為稀（8.010.1） 、中等（10.211.2）和濃（15.0 24.0）幾種。 番茄制品的主要產(chǎn)品有番茄紅素、大包裝番茄醬、小罐番茄調(diào)味醬、番茄沙司、 以番茄汁等，但無論何種制品，都要對番茄進行打漿，打漿的方法主要有人工打漿， 機械打漿，人工打漿效果低，加工條件質(zhì)量不夠好，產(chǎn)量低，顯然不能滿足番茄加 工行業(yè)的需求，加工時番茄進入頭道物料桶內(nèi)，主軸帶動葉輪高速旋轉(zhuǎn)，物料被葉 輪帶動與篩網(wǎng)磨擦擠壓，使得番茄的肉、汁與皮、籽分離，肉和汁通過篩網(wǎng)上的小 孔從出料口排出，皮和籽則向軸端推進經(jīng)過排渣口排出。 1.3 番茄原料加工預(yù)處理工藝流程簡介 番茄醬的生產(chǎn)工藝為原料的清洗、分級、破碎、加熱、打漿、濃縮、升溫、裝 罐、密封、殺菌、冷卻。 1.3.1.番茄漿原料 加工番茄醬的原料果要求果實鮮紅、茄紅素含量高，如可溶性固形物為 4左 右，茄紅素含量最好在 6mg/100g 番茄以上；果實紅熟一致，無青肩或青斑、黃暈 等；胎座紅色或粉紅色，種子周圍膠狀物最好紅色；出汁率和可溶性固形物高；抗 裂性好，糖酸比適中，維生素 C 含量高；原料要求成熟。 我國曾有浙紅 1 號、浙紅 2 號、浦紅 2 號、揚州紅、佳麗矮紅、揚州 24、羅城 1 號、渝紅 1 號、渝紅 2 號、穗圓、滿絲等品種。但世界范圍內(nèi)的番茄醬用種換代 很快，特別是雜種的應(yīng)用和無支架品種的應(yīng)用非常迅速，應(yīng)隨時注意。 1.3.2. 原料的處理 進廠的原料果實應(yīng)嚴格剔除霉?fàn)€及成熟不足的果實，在流動水槽內(nèi)浸泡預(yù)洗， 除去雜質(zhì)，再經(jīng)鼓風(fēng)洗滌機和噴淋高壓水將表面徹底洗凈。洗凈后的果實進行修整， 在滾動工作輸送臺中專人將有疤的果、蟲果和裂果等部位用刀修割干凈。再一次將 爛果除去，并噴淋洗凈其余果實。 1.3.3. 破碎、脫籽、預(yù)熱 4 果實進入破碎機軋碎、有時破碎和脫籽聯(lián)合進行，之后立即加熱至 85，以抑 制果膠酶，保證稠度。 1.3.4. 打漿 送入專用的三道番茄打漿機進行打漿，篩孔直徑分別是 1.0mm、0.5mm 和 0.4mm。果漿流入帶攪拌器的貯槽。出汁率控制在手捏果渣不出汁為止。 1.3.5.濃縮 將漿體及時泵入濃縮鍋內(nèi)，在真空條件下低溫濃縮，番茄醬最好采用雙效或多 效逆流真空濃縮設(shè)備，最終濃度依要求而定。濃度測定時要注意由于溫度而引起的 誤差。 1.3.6.預(yù)熱、裝罐 濃縮后的番茄醬，經(jīng)列管式加熱器加熱至 9097，立即趁熱裝罐。番茄醬在 我國常采用 539 號罐（凈重 70g） 、668 號罐（198g） 、15267 號罐（5000g）等罐形 包裝。在美國，為了便于運輸和再加工，常用 55 加侖大桶無菌裝運，歐洲地區(qū)也大 量推廣 200kg 鋁箔復(fù)合無菌包裝。 1.3.7.殺菌、冷卻 裝罐后的番茄醬應(yīng)立即殺菌，一般沸水殺菌 2535 分鐘。之后及時冷卻。 1.4 國內(nèi)外番茄打漿設(shè)備 圖 1.1 番茄打漿機 當(dāng)前國內(nèi)外番茄的打漿方式主要是通過打漿機打漿，各式各樣的打漿機但都大 同小異，有單道打漿機，二道打漿機，甚至多道打漿機，但他們的原理都是主軸帶 動葉輪高速旋轉(zhuǎn)，物料被葉輪帶動與篩網(wǎng)磨擦擠壓，使得番茄的肉、汁與皮、籽分 離，肉和汁通過篩網(wǎng)上的小孔，產(chǎn)品由出料口排出，廢品由排渣口排出；如果是雙 5 道打漿或者多道打漿，就是第一道的產(chǎn)品進入第二道繼續(xù)打漿，以此類推。 如圖 1.1 所示，它具有開口的圓筒篩水平安裝在機殼內(nèi)部,筒身用不銹鋼板（在 其上面沖有孔眼）彎曲成圓厚焊接而成，并在其兩邊焊上加強圈以增加其強度。但 也有用兩個半圓體由螺釘連接而成筒體。軸支撐在軸承上，在軸上裝有使物料移向 破碎槳葉的螺旋推進器以及擦碎物料用的兩根棍棒（棍棒又稱刮板） ，棍棒是用螺栓 和安裝在軸上的與夾持器相連的，通過調(diào)整螺栓可以調(diào)整棍棒與篩筒壁之間的距離。 棍棒對稱安裝于軸的兩側(cè)，而且與軸線有一夾角，這夾角叫導(dǎo)程角。棍棒用不銹鋼 制造，實際上是一塊長方形的不銹鋼板，為了保護圓筒篩，有時還在棍棒上裝上耐 酸橡膠板。還有下料斗、收集漏斗及機架、傳動系統(tǒng)等。 物料進入篩筒后，由于棍棒的回轉(zhuǎn)作用和導(dǎo)程角的存在，使物料沿著圓筒向出 口端移動，移動的軌跡實際上是一條螺旋線。物料就在棍棒與篩筒之間的移動過程 中受離心力作用而被擦碎，汁液和肉質(zhì)（已成漿狀）從篩孔中通過到收集器中送到 下一道工序。皮和籽等則從圓筒另一開口端排出，以此達到分離的目的。 1.5 本章小結(jié) 本章對番茄打漿機的國內(nèi)外狀況做了簡單的概述，對番茄打漿機的原理做了簡 單的闡述。 6 第 2 章 打漿機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 2.1 基本結(jié)構(gòu)設(shè)計 如圖 1.1 所示打漿機的結(jié)構(gòu)原理簡圖，打漿機的基本結(jié)構(gòu)主要包括圓筒篩，破 碎槳葉，傳動部分以及機架。 2.1.1 圓筒設(shè)計 圓筒的設(shè)計首先考慮的問題是能夠滿足正常的生產(chǎn)需要，它由不銹鋼半圓筒上 下焊接而成，采用不銹鋼的原因是因為所做的加工為食品加工，必須能夠耐腐蝕和 防銹，不能因為材料本身而對食品造成污染，它的食品衛(wèi)生條件較好，且具有一定 的耐沖擊和耐磨性故選用 45 鋼作為圓筒設(shè)計的原材料；在靠近滾筒內(nèi)壁處焊接有帶 有篩孔的鋼制金屬網(wǎng)；出料口和進料口，出渣口的設(shè)計應(yīng)該根據(jù)具體的收集裝置的 位置和實際條件來確定。 2.1.2 破碎槳葉設(shè)計 碎槳葉在整個工作過程中起著初步粉碎番茄的作用，當(dāng)番茄由進料口進入，經(jīng) 螺旋傳輸進入滾筒，首先要通過破碎槳葉的破碎作用再進入滾筒打漿。破碎槳葉通 過軸套焊接安裝在轉(zhuǎn)軸上，一端通過軸肩固定，因為打漿機的設(shè)計并不要求十分精 密，故另一端可通過開口銷固定。 7 圖 2.1 破碎槳葉 2.1.3 傳動部分 傳動采用皮帶一級傳動，電動機固定在機架底部。 2.1.4 機架 機架的設(shè)計應(yīng)該能夠較好的使機器穩(wěn)定工作，不發(fā)生強烈的震動；整架采用 HT150 鑄造而成。 2.1.5 其他 滾筒內(nèi)有棍棒，右端設(shè)有廢品出料口，下端設(shè)有產(chǎn)品出料口，左上部有進料口。 (1)棍棒 棍棒應(yīng)滿足重量輕且耐腐蝕，抗磨損的特點所以選用 45 號鋼，其長度為 2 米， 厚度為 1 立方厘米。 (2)進料口 為了滿足每小時 2.5T 的需求，進料口的大小需進行計算。 2VShr （2.1） m7.03.3 經(jīng)測算得西紅柿的密度為 0.7810 kg/m 假設(shè)西紅柿全部裝滿棍棒所形成的體積，此時的重量： GVg （2.2） 8 10/78.0. 33mkg N5 根據(jù)計算番茄在倒入筒內(nèi)到達筒內(nèi)另外一邊大約需要 2 秒（在第三章再做說明） ， 我所設(shè)計的入料口體積為 0.09+0.04=0.13m 3 0.13 =101.4kg T/178mkg1.0 由于番茄在筒內(nèi)經(jīng)過的時間為 2 秒，但在其中若經(jīng)過打漿的過程必然大于 2 秒， 假設(shè)為 2 分鐘（這必然是最大值） ，也就是說 0.1T 用了 2 分鐘，那么 2.5T 就用了 50 分鐘，所以滿足計劃的任務(wù)。 (3)出料口 產(chǎn)品出料口和廢品出料口棍棒應(yīng)滿足重量輕且耐腐蝕，抗磨損的特點所以選用 45 號鋼（尺寸見零件圖） 。 2.2 本章小結(jié) 本章介紹了番茄打漿機的大體結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計方案，進行了主要技術(shù)指標(biāo)的設(shè) 計、總體方案綜合評價。根據(jù)任務(wù)書中的要求，做出自己的設(shè)計方案和理念。 第 3 章 打漿機設(shè)計參數(shù)的確定 3.1 滾筒的設(shè)計 根據(jù)生產(chǎn)能力和實際要求情況，初定篩筒內(nèi)徑為 D=0.8m。 初選篩孔的工作系數(shù)為 0.25，導(dǎo)程角 a=1.8 度。 3.1.1 滾筒長度 (1) 由實驗公式 20.7tanDLG (3.1) 得滾圓長度： )(25.097.081tan2507.t 米nL (3.2) 式中 9 -打漿機生產(chǎn)能力（公斤/時）G -篩筒內(nèi)徑（米）D -篩筒長度（米）L -刮板轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）n -篩筒有效截面（%）即篩孔真正工作的系數(shù)，占篩孔總數(shù)的 1/2 左右， 而篩孔占篩筒全部表面積的 50%，故一般 =0.5x50%=25% -導(dǎo)程角（度） 必須著重說明，以上公式計算出的生產(chǎn)能力，是指通過篩孔的產(chǎn)品量，而非處 理原料的量。因為若不考慮出漿率，供應(yīng)再多原料也不能視為打漿機的真正生產(chǎn)能 力，進料再多，若來不及打漿的話，只能是從一頭進去從另一頭出來，沒有計算的 實際意義。 3.1.2 物料在滾筒內(nèi)的時間 物料在篩筒內(nèi)沿棍棒運動的時間為： s8.1tan9708.14326nta601 DLV (3.3) 式中 -物料沿棍棒運動線速度（米/秒） 3.1.3 棍棒與篩筒之間的間隙 中心截面與篩筒壁間隙最大為 h=6mm。 兩端處至篩筒壁間隙最?。?2)(4sin221 hRLR (3.4) = 39.08.1i.8.02）（ =0.0042 由于有導(dǎo)程角的存在，間隙之差為：6-4.2=1.8(毫米) 10 式中 -棍棒最遠點截面至篩筒的間隙（米）1h -篩筒內(nèi)半徑（米）R -棍棒長度（米）L -導(dǎo)程角（度） h-棍棒至篩筒間隙（米） 3.1.4 圓筒篩消耗功率的計算 由于是單機工作，所以取 W=4000（牛 米/公斤） 傳動效率 =0.75 2504370.36.GwkN (3.5) 式中 -生產(chǎn)能力（公斤/時） -打漿機操作的能量消耗比率（牛米/公斤）其值決定于原料的W 種類、溫度、棍棒轉(zhuǎn)速和篩筒的有效截面等。若概略計算，單機時可取平均值 W=3920-4410（牛 x 米/公斤） ，聯(lián)動時取 W=4900-5800（牛 x 米/公斤） -傳動效率（0.7-0.8） 3.2 電動機的選擇 該電動打漿機的生產(chǎn)能力為 2.5T/h，每天兩班制，每班八小時，工作壽命為 5 年，軸轉(zhuǎn)速為 970 轉(zhuǎn)/分。 查閱機械設(shè)計手冊和考慮實際生產(chǎn)條件，取帶傳動效率為 0.7， ，則所需電動機的功 率為： 3.7/05.28Pkw （3.6） 考慮電動機的效率問題和意外情況，初選電動機為 Y132M-4 電動機的參數(shù)如下： 功率：7.5KW 電流：15.4A 轉(zhuǎn)速：1460r/min 效率：87% 功率因數(shù)：0.85 11 重量：84 3.3 本章小結(jié) 本章主要對圓筒、筒內(nèi)打漿部分和電機做了初步的設(shè)計。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 12 第 4 章 主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算 4.1 皮帶輪的設(shè)計與計算 由上述可知，電動機的額定轉(zhuǎn)速為 1460r/min,額定功率為 15KW，傳動比 5.1， 一臺運轉(zhuǎn)時間大于 10h。 （1）設(shè)計功率 機器每天工作小時數(shù)16h，載荷變動較大，查閱機械設(shè)計手冊表 6-1-11K A得 =1.4。 .147.50dAPK （4.1） （2）選定帶型 根據(jù) =10.5kw 和 =1460r/min，查閱機械設(shè)計手冊圖 6-1-3 得：dP1n 選擇 B 帶型 （3）傳動比 2140.597pdin （4.2） 其中: 為大帶輪的轉(zhuǎn)速2n 為小帶輪節(jié)圓直徑1pd 為大帶輪節(jié)圓直徑2 （4）小帶輪基準(zhǔn)直徑 1pd 為了提高 V 帶的壽命在結(jié)構(gòu)允許條件下，宜選較大的基準(zhǔn)直徑。 由機械設(shè)計手冊表 6-1-22 和表 6-1-23 選定 1dminmin =125mm 所以取 =200mmd （5）大帶輪基準(zhǔn)直徑 2 3025.1)(12ddn （4.3） 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 13 查機械設(shè)計手冊表 6-1-22 得： =315mm2d （6）帶速 V s/m3.150641.30n1d （4.4）max25 符合要求 說明：為了充分發(fā)揮 V 帶的傳動能力，一般 V 不要低于 5m/s，不大于 20m/s （7）初定軸間距 0 0.7（d 1+d 2） 2（d 1+d 2） （4.5）0a 360.51030 初選軸間距=600 （8）所需帶的基準(zhǔn)長度 0dL210 012()2()4ddaa （4.6） = 6 35062）（）（ =215 由表 6-1-19 選擇帶的基準(zhǔn)長度 L d=2000mm （9）實際軸間距 a002015692.2d （4.7） （10）小帶輪包角 12118057.369da （4.8） 一般 120 ，最小不低于 90 ，如果 較小，應(yīng)增大或用張緊輪1 1 （11）單根 V 帶的基本額定功率 P 1 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 14 根據(jù)帶的型號， 和 普通 V 帶查表得1pdn =5.14kw1P 單根普通 V 帶額定功率的增量 =0.41.98K .98L 于是 KP）（ 1r （4.9） (5.40).5.kw （12）V 帶的根數(shù) Z 8.379.54.21rdP （4.10） 所以取 4 跟皮帶 （13）單根 V 帶的預(yù)緊力 202.5(1)dFmvKZV （4.11） = 23.157.0.83)9.( =2520N （14）作用在軸上的力 102sinQFZ （4.12） （15）帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 設(shè)計帶輪時應(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 3.2）,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。 帶輪上帶速 N25m/s，所以選用 HT150 材料制作。 查機械設(shè)計手冊 6-1-22： 小帶輪的直徑為 208mm 帶輪的直徑為 323mm 查手冊表 6-1-27 得： 選小帶輪的孔徑 =50 則小帶輪為實心輪0d 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 15 大帶輪的孔徑 =55 10d 帶輪寬度的選擇： 查機械設(shè)計手冊表 6-1-21 得，對于 B 槽型 基準(zhǔn)寬度 =14db 基準(zhǔn)線上槽深 =3.5minah 取 =4 基準(zhǔn)線下槽深 =10.8 或 14.0 minf 取 =14fh 槽間距 =190.4 e 取 =19.4 槽邊距 =11.5 minf 取 =14i 最小輪緣厚 =7.5 mint 取 =9t 帶輪寬 =（Z-1） =(4-1)x19.4+2x14=86.2 Be2f （4.13） 所以小帶輪的直徑為： = + =2081ad12ah 大帶輪的直徑為： = + =3232 小帶輪直接與電動機相連，無較大載荷 =50 的孔徑可以安全工作0d 大帶輪的的重量 =3.14x157.5x0.0862x7.8=52371Nmghpr2 4.2 傳動主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算 傳動軸在番茄打漿機中有著非常重要的作用，它關(guān)系到打漿機能否完成工作需要。 4.2.1 初步計算軸的直徑 根據(jù)強度扭轉(zhuǎn)發(fā)初步估算軸的直徑 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 16 30PdAN （4.14） =6.24KW =970r/minPn 式中 為軸傳遞的功率，kw; n 為軸的轉(zhuǎn)速，r /min; 0A為由軸的材料和受載情P 況確定的系數(shù)。軸用 45 號鋼材料， 0A取 120。 計算得最小直徑為 mind=22mm 有一個鍵槽時，軸徑增大 3%5%，于是 mind=23.5 軸端接在大帶輪上，考慮到軸上打有螺孔和上面查表得到的參考值取軸的最小值mind =55mm 4.2.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1）實心軸的設(shè)計 實心軸零件圖從左至右起第 1 段端部裝有大帶輪，軸上開有鍵槽，考慮安裝方便， 此段長度取 110mm，直徑為軸最小直徑 55mm。 第 2 段上安裝有軸承，軸承安裝在軸承座里面，通過氈圈密封，軸承座通過螺栓 固定在機架上，此段長取 145mm,直徑為 60mm。 第 3 段上裝有螺旋推進器和破碎物料用的破碎槳葉，此段軸大部分位于滾筒里面， 考慮到夾持器的軸肩定位，此軸的長度取 968mm,直徑為 74mm，在距離此段左端 632mm 處有軸肩，用于破碎槳葉的定位。 第 4 段插入空心軸以便與之相連，軸上開有一個 10mm 的螺栓孔，用于連接實心 軸和空心軸,此段的直徑取為 40mm，全軸長度為 1426mm。 （2）空心軸的設(shè)計 空心軸開有 1662mm 的空心孔，這樣能節(jié)省材料也減輕機身重量，如裝配圖空心 軸所示。 從左至右第一段的長度為 1498mm，此段裝有夾持器，直徑為 70mm，空心部分 直徑為 40mm。 第二段上也裝有夾持器，考慮到有軸肩定位，此段長度取 493，直徑為 63mm。 第三段裝有軸承，有軸肩定位，此段長度取 82mm，直徑為最小直徑 55mm。 4.3 軸上零件的定位 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 17 (1)實心軸與大帶輪的連接采用平鍵連接，根據(jù)機械設(shè)計手冊表 5-2-1 普通平鍵 A 型式和尺寸(GB/T1096-79),d=55mm 所選用的鍵 bh 為 16x10, 鍵槽用鍵槽銑刀 加工,鍵的長度取 60mm。 (2)螺旋輸送采用焊接方式連接在軸上，螺旋槳葉采用軸套套在軸上，左端用開 口銷定位，右端用軸肩定位，滾動軸承安裝在軸承座里面，軸承座通過螺栓連接在機 架上定位。 4.4 確定軸上的圓角和倒角 參考機械設(shè)計書表 15-2 可知圓角和倒角（C 或 R）大于（1.2 或 1.6） ，取245 。 4.5 軸承的選取 打漿機在高速運動時,會產(chǎn)生較大的軸向力和徑向力,在軸的兩端各安裝一個圓錐 滾子軸承,可以抵消軸向力的同時也能承受較大載荷,由于安裝軸承位置的軸徑大小分 別為 55mm 和 60mm,于是選擇 0 基本游隙組、軸承代號為 30211 和 30212 的圓錐滾 子軸承，它們的基本尺寸 dDT分別為 5102.75和 60123.75，成對安裝 在軸承座內(nèi)。 軸承的潤滑方式采用脂潤滑。 4.6 本章小結(jié) 本章闡述了番茄打漿機系統(tǒng)的原理及系統(tǒng)的特點，并進行了設(shè)計和計算，對其特 點也進行了說明。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 18 第 5 章 主要零件的校核 5.1 軸的強度校核計算 5.1.1 按扭轉(zhuǎn)強度條件計算 軸的扭轉(zhuǎn)強度條件為: 32.095dnpWT = 85.12.0974653 MP a （5.1） 式中： T扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為 MP a； 軸所受的扭矩，單位為 Nmm； 軸的抗扭截面系數(shù)，單位為 mm 3；T 軸的轉(zhuǎn)速，單位為 r/min；n 軸傳遞的功率，單位為 KW；P 計算截面處軸的直徑，單位為 mmd T許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為 MP a 軸的材料為 45 號鋼，查機械設(shè)計書表 15-3 T的值在 25-45 MP a之間。 可知軸的扭轉(zhuǎn)強度是合適的 中心轉(zhuǎn)軸承受 4 根皮帶的張力和帶輪本身的重量 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 19 max0ax4Fg （5.2） 2975312N 皮帶輪距離軸承的距離 200 則中心軸承受的彎矩： MFL1250.254.N （5.3） 大帶輪的孔徑為 55mm 則對實心軸的剪力 QPS2504.61()Mpa （5.4） 61Mpa 1=135Mpa 能滿足設(shè)計要求 根據(jù)軸的受力情況知軸的最大危險截面在左端軸承截面處 圓筒篩的體積 2VShr （5.5） 30.41.m 經(jīng)測算得西紅柿的密度為 0.7810 3kg/m 假設(shè)西紅柿全部裝滿圓筒，此時的重量: GVg （5.6） 330.781/0.2k 96N 運行時的最大扭矩為: max30.437mT （5.7） 7.8KN 軸的最大剪應(yīng)變： maxtw （5.8） 2306.14860D 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 20 537862/Nm .4Mpa0pa 是可以滿足設(shè)計要求的。 5.1.2 按彎扭合成強度條件計算 該扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時，取 0.322()caTW （5.9） = 223504.(.80)16 =5.3860MP a 軸的材料為 45 號鋼，由機械設(shè)計書表 15-1 查得 160MP 所以是安全的。 5.2 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，階梯軸的計算公式： 5.7310 4LG 1Z pIT （5.10） 式中： 軸所受的扭矩，單位為 NmmT 軸的材料的剪切彈性模量，單位為 MP a，對于鋼材，G G=8.110 4MP a 軸截面的極慣性矩，單位為 mm 4，對于圓軸， PI 32 4dIp 階梯軸受扭轉(zhuǎn)作用的長度，單位為 m.L 、 、 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TpI 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32.0 于一般的傳動軸，可取 =0.5-1 /m；對于精密傳動軸可取 =0.25- 0.5 /m。對于精度要求不高的軸， 可大于 1 /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。綜上所述，該軸是滿足設(shè)計要 求的。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 21 5.3 軸承壽命的校核 5.3.1 30211 軸承 （1）相關(guān)參數(shù)的查取 傳動軸轉(zhuǎn)速 970nr/min 查機械設(shè)計手冊 6-6 得軸承的, 0rC=90.8kN, 0=115kN （2）計算軸承的徑向載荷 1rF、 2r 由靜力學(xué)公式計算軸承支反力，得 1r=605.9N； 2rF=1825.1N （3）計算軸承的當(dāng)量載荷 易知 1X=0.5， 1Y=1.5； 由 ()praPfXFY 取 pf=1.8 （5.11） 即 1.8.1825.rPF=3285N （5）計算軸承的使用壽命 計算得 280hLh 3106628597011PCnh =36298 hL （5.12） 所以，選軸承 30211 符合要求。 5.3.2 30212 軸承 （1）相關(guān)參數(shù)的查取 傳動軸轉(zhuǎn)速 970nr/min 查機械設(shè)計手冊 6-6 得軸承的, 0rC=102kN, 0=130kN （2）計算軸承的徑向載荷 1rF、 2r 由靜力學(xué)公式計算軸承支反力，得 1r=703.6N； 2rF=2034.5N （3）計算軸承的當(dāng)量載荷 易知 1X=0.5， 1Y=1.5； 由 ()praPfF 取 pf=2.2； 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 22 即 4235.02.r FPN （5）計算軸承的使用壽命 計算得 280hLh 3106642597011PCnh =39763 hL 所以，選軸承 30212 符合要求。 5.4 鍵的校核 （1）傳動軸上鍵的校核 帶輪傳遞的轉(zhuǎn)矩為 T=61435Nmm，根據(jù)軸徑直徑 d=55mm， 查機械設(shè)計手冊 8.1 查得：鍵高及鍵長、鍵寬分別為： h=10mm,，l=60mm，b=16mm 鍵工作長度 l=L-b=60-16=44mm 擠壓面高度 h =h/2=10/2=5mm1 根據(jù)鍵連接的擠壓強度公式，它的擠壓應(yīng)力 p為8.15463dhlTp MPa p （5.13） 查機械設(shè)計手冊 16-1 查得 p=6090MPa。 所選鍵滿足強度條件。 5.5 本章小結(jié) 本章主要對軸的強度和剛度以及軸上零件的校核。通過校核能確定該零件是否合 格。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 23 第 6 章 打漿機打漿部件的選取 根據(jù)前面 5 章的設(shè)計，番茄打漿機的主要工作部分已經(jīng)做了詳細的設(shè)計，但其結(jié) 構(gòu)的設(shè)計還不完善，對結(jié)構(gòu)的設(shè)計必須滿足設(shè)計說明書中每小時 2.5T 的工作能力。 5.1 軸的強度校核計算 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 24 結(jié) 論 本設(shè)計是在充分體現(xiàn)大學(xué)四年的知識的基礎(chǔ)上，來完成的本次畢業(yè)設(shè)計，主要進 行了番茄打漿機的設(shè)計。 無論番茄做成何種制品，打漿都是其必不可少的環(huán)節(jié)，所以發(fā)展番茄打漿機是有 很大市場的。打漿效率的高低將和衛(wèi)生條件狀況將直接影響生產(chǎn)效益，由此可見打漿 在整個番茄的加工流程中占有極其重要的作用，本設(shè)計是從給定的生產(chǎn)量，結(jié)合實際 生產(chǎn)條件而設(shè)計的，以電動機為原動力，帶動主軸轉(zhuǎn)動，原料進入滾筒經(jīng)過破碎槳葉 的破碎和經(jīng)過棍棒的擦碎作用而達到皮、籽和漿分離的目的。 本畢業(yè)設(shè)計是對我大學(xué)四年的綜合與總結(jié)，它與以往的課程設(shè)計在深度與廣度上 有很大的差別。相比之下，其具有更深、更難、更廣的獨特性，也更具有現(xiàn)實的意義。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 25 而且，畢業(yè)設(shè)計的圓滿與否也是我大學(xué)生活圓滿與否的一個重要標(biāo)志，因此在設(shè)計的 過程中我始終抱著一種精益求精的心態(tài)，將力為我的大學(xué)生涯畫上完美的句號。 參考文獻 1 葉興乾/等.出口加工蔬菜M. 北京. 中國農(nóng)業(yè)出版社 . 1997.05 2 郭新明.中國番茄產(chǎn)業(yè)發(fā)展問題研究J. 拉薩 .西部金融 2009.11 3 鄒學(xué)校. 番茄主要加工工藝M.北京.北京科技術(shù)出版社 . 2010.03 4 李喜秋.畫法幾何及機械制圖習(xí)題集M.武漢 .華中科技大學(xué) 2008.4 5 紀(jì)名剛等.機械設(shè)計M.北京.高等教育出版社 .2005.12 6 周良德，朱泗芳等編著M長沙.現(xiàn)代工程圖學(xué)湖南科學(xué)技術(shù)出版社 .2000.8 7 羅迎社.材料力學(xué)M.武漢.武漢理工出版社 .2000.10 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 26 8 席偉光.機械設(shè)計課程設(shè)計M.北京.高等教育出版社 .2002.9 9 洪鐘德.簡明機械設(shè)計手冊M.上海.同濟大學(xué)出版社 .2002.1 10 徐灝主.機械設(shè)計手冊M北京.機械工業(yè)出版社， 1999.1 11 成大先.機械設(shè)計手冊M.上海.化學(xué)工業(yè)出版社 .2004 12 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著我，使我終身受益。非常感謝劉老師。 同時也感謝同寢室的各位同學(xué)的幫助，他們幫我指出了我設(shè)計中存在的問題并幫 我解決了這些問題，使我的設(shè)計更完善。也感謝那些默默支持我的同學(xué)和朋友。在此 論文完成之際，真心向所有幫助和關(guān)心我的人致以最崇高的敬意和最衷心的感謝！