3133 螺旋式破碎機(jī)設(shè)計(jì),螺旋式,破碎,設(shè)計(jì) I螺旋式破碎機(jī)設(shè)計(jì)ABSTRACTIn 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 people's 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 ..........................................................IAbstract .....................................................II第 1 章 緒論 ..................................................11.1 本課題的來源、基本前條件和技術(shù)要求 ...............................11.2 研究成果研究螺旋式破碎機(jī)設(shè)計(jì)目的和國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀概況 11.3 原料加工預(yù)處理工藝流程簡(jiǎn)介 .......................................31.4 國(guó)內(nèi)外番茄打漿設(shè)備 ...............................................41.5 本章小結(jié) .........................................................5第 2 章 螺旋式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 62.1 基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .....................................................62.1.1 圓筒設(shè)計(jì) ..................................................62.1.2 破碎槳葉設(shè)計(jì) ..............................................62.1.3 傳動(dòng)部分 ..................................................62.1.4 機(jī)架 ......................................................72.1.5 其他 ......................................................72.2 本章小結(jié) .........................................................7第 3 章螺旋式破碎機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 .............................83.1 滾筒的設(shè)計(jì) .......................................................83.1.1 滾筒長(zhǎng)度 ..................................................83.1.2 物料在滾筒內(nèi)的時(shí)間 ........................................83.1.3 棍棒與篩筒之間的間隙 ......................................93.1.4 圓筒篩消耗功率的計(jì)算 ......................................93.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 ....................................................103.3 本章小結(jié) ........................................................10第 4 章 主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 .............................114.1 皮帶輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算 ..............................................114.2 傳動(dòng)主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 ........................................144.2.1 初步計(jì)算軸的直徑 ..........................................144.2.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ..............................................154.3 軸上零件的定位 ..................................................154.4 確定軸上的圓角和倒角 ............................................154.5 軸承的選取 ......................................................164.6 本章小結(jié) ........................................................16第 5 章 主要零件的校核 .......................................175.1 軸的強(qiáng)度校核計(jì)算 ................................................175.1.1 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算 .........................................175.1.2 按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算 .....................................185.2 軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核計(jì)算 .............................................195.3 軸承壽命的校核 ..................................................195.3.1 30211 軸承 ...............................................195.3.2 30212 軸承 ...............................................205.4 鍵的校核 ........................................................205.5 本章小結(jié) ........................................................20結(jié)論 ........................................................22參考文獻(xiàn) ....................................................23致謝 ........................................................241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(shí)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(duì)其半成品中的某些組成部分予以分離。螺旋式破碎機(jī)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，螺旋式破碎機(jī)在人們的生活中扮演的角色越來越重要。對(duì)于螺旋式破碎機(jī)，在工程設(shè)計(jì)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(jī)的設(shè)計(jì)仍是依靠經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，在經(jīng)驗(yàn)公式中許多參數(shù)的選擇是在一定范圍內(nèi)憑經(jīng)驗(yàn)選取，這使的打漿機(jī)的設(shè)計(jì)較落后，無法提高其設(shè)計(jì)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：螺旋式破碎機(jī)在日常生活中十分重要，設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、出汁率高、造價(jià)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(jì)選用番茄打漿機(jī)的各個(gè)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(shí) 2.5T,關(guān)鍵就在于正確選定螺旋直徑、合適的電機(jī)。(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(shí)間，提高生產(chǎn)率。同時(shí)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(jiǎn)單、制造容易，以降低制造成本。2(4) 操作方便、省力和安全，在客觀條件許可且又經(jīng)濟(jì)的前提下，盡可能的采用氣動(dòng)、液壓和氣液等機(jī)械化夾具裝置，以減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。(5) 有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，所設(shè)計(jì)的打漿機(jī)機(jī)應(yīng)便于制造、安裝、檢驗(yàn)、調(diào)整、清洗、維修等。1.2 研究成果研究螺旋式破碎機(jī)目的和國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀概況茄科草本植物番茄的果實(shí)。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(guó)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(yíng)養(yǎng)價(jià)值極高的植物。據(jù)營(yíng)養(yǎng)學(xué)家研究測(cè)定：每人每天食用 50 克－100 克鮮番茄，即可滿足人體對(duì)幾種維生素和礦物質(zhì)的需要。番茄含的“番茄素” ，有抑制細(xì)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(yíng)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(jìn)骨骼生長(zhǎng)，防治佝僂病、眼干燥癥、夜盲癥及某些皮膚病的良好功效?，F(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(jī)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(duì)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(jī)酸、纖維素。目前，世界上有三大番茄主產(chǎn)區(qū)：美國(guó)、意大利和中國(guó)。美國(guó)所產(chǎn)的番茄醬主要提供美國(guó)國(guó)內(nèi)食用，其出口量?jī)H占全球貿(mào)易總量的 6%-7%；意大利和中國(guó)的出口量各占到全球貿(mào)易總量的 30%。近兩年美國(guó)番茄大幅減產(chǎn)，歐盟番茄種植加工量急劇下降，中國(guó)番茄醬市場(chǎng)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(zhǎng)迅速，中國(guó)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(duì)世界番茄貿(mào)易產(chǎn)生了重要的影響。中國(guó)番茄加工產(chǎn)業(yè)的迅速崛起和發(fā)展，使中國(guó)已經(jīng)躋身世界主要生產(chǎn)國(guó)家的行列。作為新鮮番茄食用消費(fèi)大國(guó)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，中國(guó)全國(guó)每年新鮮番茄的消費(fèi)量達(dá)到二千六百萬噸，與全球番茄加工數(shù)字相近。今后中國(guó)番茄制品消費(fèi)將呈現(xiàn)每年增長(zhǎng)百分之十五的發(fā)展趨勢(shì)。目前中國(guó)擁有麥當(dāng)勞、肯德基快餐店三千余家，每天快餐消費(fèi)超過三百萬人次，油炸土豆條配有番茄沙司，成為中國(guó)消費(fèi)者消費(fèi)番茄制品的最佳方式。中國(guó)番茄原料種植面積達(dá)一百萬畝，主要分布在、內(nèi)蒙和甘肅，是全世界3三大主要種植區(qū)域之一。其中番茄種植面積八十萬畝，是中國(guó)加工番茄種植最大的省區(qū)。中國(guó)番茄醬紅色素高，色差、粘稠度和霉菌均達(dá)到世界同類產(chǎn)品先進(jìn)水平，而相對(duì)低廉的制造成本，構(gòu)建了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)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(shí)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?。?4％—27.9％） 、中（28％—31.9％） 、濃（32％—39.3％）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（8.0％—10.1％） 、中等（10.2％—11.2％）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(duì)番茄進(jìn)行打漿，打漿的方法主要有人工打漿，機(jī)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(shí)番茄進(jìn)入頭道物料桶內(nèi)，主軸帶動(dòng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)，物料被葉輪帶動(dòng)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(jìn)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(jiǎn)介番茄醬的生產(chǎn)工藝為原料的清洗、分級(jí)、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(shí)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(shí)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(guó)曾有浙紅 1 號(hào)、浙紅 2 號(hào)、浦紅 2 號(hào)、揚(yáng)州紅、佳麗矮紅、揚(yáng)州 24、羅城1 號(hào)、渝紅 1 號(hào)、渝紅 2 號(hào)、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(shí)注意。1.3.2. 原料的處理進(jìn)廠的原料果實(shí)應(yīng)嚴(yán)格剔除霉?fàn)€及成熟不足的果實(shí)，在流動(dòng)水槽內(nèi)浸泡預(yù)洗，除去雜質(zhì)，再經(jīng)鼓風(fēng)洗滌機(jī)和噴淋高壓水將表面徹底洗凈。洗凈后的果實(shí)進(jìn)行修整，在滾動(dòng)工作輸送臺(tái)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4爛果除去，并噴淋洗凈其余果實(shí)。1.3.3. 破碎、脫籽、預(yù)熱果實(shí)進(jìn)入破碎機(jī)軋碎、有時(shí)破碎和脫籽聯(lián)合進(jìn)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(jī)進(jìn)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(shí)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(cè)定時(shí)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 90—97℃，立即趁熱裝罐。番茄醬在我國(guó)常采用 539 號(hào)罐（凈重 70g） 、668 號(hào)罐（198g） 、15267 號(hào)罐（5000g）等罐形包裝。在美國(guó)，為了便于運(yùn)輸和再加工，常用 55 加侖大桶無菌裝運(yùn)，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 25—35 分鐘。之后及時(shí)冷卻。1.4 國(guó)內(nèi)外螺旋式破碎機(jī)設(shè)備圖 1.1 螺旋式破碎機(jī)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外螺旋式破碎機(jī)方式主要是通過螺旋式破碎機(jī)打漿，各式各樣的螺旋式破碎機(jī)但都大同小異，有單道螺旋式破碎機(jī)，二道螺旋式破碎機(jī)，甚至螺旋式破5碎機(jī)，但他們的原理都是主軸帶動(dòng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)，物料被葉輪帶動(dòng)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；如果是雙道打漿或者多道打漿，就是第一道的產(chǎn)品進(jìn)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(jī)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(qiáng)圈以增加其強(qiáng)度。但也有用兩個(gè)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(jìn)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(duì)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(shí)際上是一塊長(zhǎng)方形的不銹鋼板，為了保護(hù)圓筒篩，有時(shí)還在棍棒上裝上耐酸橡膠板。還有下料斗、收集漏斗及機(jī)架、傳動(dòng)系統(tǒng)等。物料進(jìn)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(dòng)，移動(dòng)的軌跡實(shí)際上是一條螺旋線。物料就在棍棒與篩筒之間的移動(dòng)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(dá)到分離的目的。1.5 本章小結(jié)本章對(duì)螺旋式破碎機(jī)的國(guó)內(nèi)外狀況做了簡(jiǎn)單的概述，對(duì)螺旋式破碎機(jī)的原理做了簡(jiǎn)單的闡述。6第 2 章螺旋式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖 1.1 所示打漿機(jī)的結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)圖，打漿機(jī)的基本結(jié)構(gòu)主要包括圓筒篩，破碎槳葉，傳動(dòng)部分以及機(jī)架。2.1.1 圓筒設(shè)計(jì)圓筒的設(shè)計(jì)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?yàn)樗龅募庸槭称芳庸?，必須能夠耐腐蝕和防銹，不能因?yàn)椴牧媳旧矶鴮?duì)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(jì)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(jìn)料口，出渣口的設(shè)計(jì)應(yīng)該根據(jù)具體的收集裝置的位置和實(shí)際條件來確定。2.1.2 破碎槳葉設(shè)計(jì)碎槳葉在整個(gè)工作過程中起著初步粉碎番茄的作用，當(dāng)番茄由進(jìn)料口進(jìn)入，經(jīng)螺旋傳輸進(jìn)入滾筒，首先要通過破碎槳葉的破碎作用再進(jìn)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?yàn)榇驖{機(jī)的設(shè)計(jì)并不要求十分精7密，故另一端可通過開口銷固定。圖 2.1 破碎槳葉2.1.3 傳動(dòng)部分傳動(dòng)采用皮帶一級(jí)傳動(dòng)，電動(dòng)機(jī)固定在機(jī)架底部。2.1.4 機(jī)架機(jī)架的設(shè)計(jì)應(yīng)該能夠較好的使機(jī)器穩(wěn)定工作，不發(fā)生強(qiáng)烈的震動(dòng)；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(jìn)料口。(1)棍棒棍棒應(yīng)滿足重量輕且耐腐蝕，抗磨損的特點(diǎn)所以選用 45 號(hào)鋼，其長(zhǎng)度為 2 米，厚度為 1 立方厘米。(2)進(jìn)料口為了滿足每小時(shí) 2.5T 的需求，進(jìn)料口的大小需進(jìn)行計(jì)算。 2VShr???（2.1）m7.03.?3經(jīng)測(cè)算得西紅柿的密度為 0.78×10 kg/m假設(shè)西紅柿全部裝滿棍棒所形成的體積，此時(shí)的重量： GVg???（2.2）810/78.0. 33???mkgN5根據(jù)計(jì)算番茄在倒入筒內(nèi)到達(dá)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(jì)的入料口體積為 0.09+0.04=0.13m 30.13 =101.4kg T/178mkg?1.0?由于番茄在筒內(nèi)經(jīng)過的時(shí)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(jì)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(diǎn)所以選用45 號(hào)鋼（尺寸見零件圖） 。2.2 本章小結(jié)本章介紹了番茄打漿機(jī)的大體結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行了主要技術(shù)指標(biāo)的設(shè)計(jì)、總體方案綜合評(píng)價(jià)。根據(jù)任務(wù)書中的要求，做出自己的設(shè)計(jì)方案和理念。第 3 章螺旋式破碎機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)的確定3.1 滾筒的設(shè)計(jì)根據(jù)生產(chǎn)能力和實(shí)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(zhǎng)度(1) 由實(shí)驗(yàn)公式 20.7tanDLG???(3.1)得滾圓長(zhǎng)度：)(25.097.081tan2507.t 米?????nL(3.2)9式中-----打漿機(jī)生產(chǎn)能力（公斤/時(shí)）G-----篩筒內(nèi)徑（米）D-----篩筒長(zhǎng)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(jì)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?yàn)槿舨豢紤]出漿率，供應(yīng)再多原料也不能視為打漿機(jī)的真正生產(chǎn)能力，進(jìn)料再多，若來不及打漿的話，只能是從一頭進(jìn)去從另一頭出來，沒有計(jì)算的實(shí)際意義。 3.1.2 物料在滾筒內(nèi)的時(shí)間物料在篩筒內(nèi)沿棍棒運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為： s8.1tan9708.14326nta601 ???????DLV(3.3)式中 ------物料沿棍棒運(yùn)動(dòng)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(yuǎn)點(diǎn)截面至篩筒的間隙（米）1h-------篩筒內(nèi)半徑（米）R-------棍棒長(zhǎng)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(jì)算由于是單機(jī)工作，所以取 W=4000（牛 ?米/公斤）傳動(dòng)效率 ?=0.75 2504370..36.GwkN?????(3.5)式中 -----生產(chǎn)能力（公斤/時(shí)）-----螺旋式破碎機(jī)操作的能量消耗比率（?！撩?公斤）其值決定于W原料的種類、溫度、棍棒轉(zhuǎn)速和篩筒的有效截面等。若概略計(jì)算，單機(jī)時(shí)可取平均值 W=3920-4410（牛 x 米/公斤） ，聯(lián)動(dòng)時(shí)取 W=4900-5800（牛 x 米/公斤）?-------傳動(dòng)效率（0.7-0.8）3.2 電動(dòng)機(jī)的選擇該電動(dòng)螺旋式破碎機(jī)的生產(chǎn)能力為 2.5T/h，每天兩班制，每班八小時(shí)，工作壽命為 5 年，軸轉(zhuǎn)速為 970 轉(zhuǎn)/分。查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)和考慮實(shí)際生產(chǎn)條件，取帶傳動(dòng)效率為 0.7， ，則所需電動(dòng)機(jī)的功率為： 3.7/05.28Pkw?（3.6）考慮電動(dòng)機(jī)的效率問題和意外情況，初選電動(dòng)機(jī)為 Y132M-4電動(dòng)機(jī)的參數(shù)如下：功率：7.5KW電流：15.4A轉(zhuǎn)速：1460r/min效率：87%11功率因數(shù)：0.85重量：843.3 本章小結(jié)本章主要對(duì)圓筒、筒內(nèi)破碎機(jī)部分和電機(jī)做了初步的設(shè)計(jì)。12第 4 章 主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1 皮帶輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算由上述可知，電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為 1460r/min,額定功率為 15KW，傳動(dòng)比 5.1??，一臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間大于 10h。（1）設(shè)計(jì)功率機(jī)器每天工作小時(shí)數(shù)≥16h，載荷變動(dòng)較大，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)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(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖 6-1-3 得：dP1n選擇 B 帶型（3）傳動(dòng)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(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)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)(12?????ddn（4.3）13查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)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(dòng)能力，一般 V 不要低于 5m/s，不大于 20m/s（7）初定軸間距 00.7（d 1+d 2）≤ ≤2（d 1+d 2） （4.5）0a360.5?1030初選軸間距=600（8）所需帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 0dL210 012()2()4ddaa?????（4.6）= 635062??）－（）（=215由表 6-1-19 選擇帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 L d=2000mm（9）實(shí)際軸間距 a002015692.2d???????（4.7）（10）小帶輪包角 1?2118057.369da??????（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 114根據(jù)帶的型號(hào)， 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 8.379.54.21??rdP（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(jì)Ｖ帶輪時(shí)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(xì)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 N≤25m/s，所以選用 HT150 材料制作。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 6-1-22：小帶輪的直徑為 208mm 帶輪的直徑為 323mm查手冊(cè)表 6-1-27 得：選小帶輪的孔徑 =50 則小帶輪為實(shí)心輪0d15大帶輪的孔徑 =5510d帶輪寬度的選擇：查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 6-1-21 得，對(duì)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 =19?0.4 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 Be?2?f（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(dòng)機(jī)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(dòng)主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算傳動(dòng)軸在番茄打漿機(jī)中有著非常重要的作用，它關(guān)系到打漿機(jī)能否完成工作需要。4.2.1 初步計(jì)算軸的直徑根據(jù)強(qiáng)度扭轉(zhuǎn)發(fā)初步估算軸的直徑1630PdAN?（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(hào)鋼材料， 0A取 120。計(jì)算得最小直徑為 mind=22mm有一個(gè)鍵槽時(shí)，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=55mm4.2.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）實(shí)心軸的設(shè)計(jì)實(shí)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(zhǎng)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(jī)架上，此段長(zhǎng)取 145mm,直徑為 60mm。第 3 段上裝有螺旋推進(jìn)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(zhǎng)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(gè) 10mm 的螺栓孔，用于連接實(shí)心軸和空心軸,此段的直徑取為 40mm，全軸長(zhǎng)度為 1426mm。（2）空心軸的設(shè)計(jì)空心軸開有 1662mm 的空心孔，這樣能節(jié)省材料也減輕機(jī)身重量，如裝配圖空心軸所示。從左至右第一段的長(zhǎng)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(zhǎng)度取 493，直徑為 63mm。第三段裝有軸承，有軸肩定位，此段長(zhǎng)度取 82mm，直徑為最小直徑 55mm。4.3 軸上零件的定位17(1)實(shí)心軸與大帶輪的連接采用平鍵連接，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 5-2-1 普通平鍵A 型式和尺寸(GB/T1096-79),d=55mm 所選用的鍵 b×h 為 16x10, 鍵槽用鍵槽銑刀加工,鍵的長(zhǎng)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(dòng)軸承安裝在軸承座里面，軸承座通過螺栓連接在機(jī)架上定位。4.4 確定軸上的圓角和倒角參考機(jī)械設(shè)計(jì)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 軸承的選取螺旋式破碎機(jī)在高速運(yùn)動(dòng)時(shí),會(huì)產(chǎn)生較大的軸向力和徑向力,在軸的兩端各安裝一個(gè)圓錐滾子軸承,可以抵消軸向力的同時(shí)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(hào)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(duì)安裝在軸承座內(nèi)。軸承的潤(rùn)滑方式采用脂潤(rùn)滑。4.6 本章小結(jié) 本章闡述了螺旋式破碎機(jī)系統(tǒng)的原理及系統(tǒng)的特點(diǎn)，并進(jìn)行了設(shè)計(jì)和計(jì)算，對(duì)其特點(diǎn)也進(jìn)行了說明。18第 5 章 主要零件的校核5.1 軸的強(qiáng)度校核計(jì)算5.1.1 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)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 N?mm；—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(jì)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(hào)鋼，查機(jī)械設(shè)計(jì)書表 15-3 [ T?]的值在 25-45 MP a之間?？芍S的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)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19max0ax4Fg??? （5.2）2975312N??皮帶輪距離軸承的距離 ?200則中心軸承受的彎矩： MFL?1250.254.N（5.3）大帶輪的孔徑為 55mm則對(duì)實(shí)心軸的剪力 QPS?2504.61()Mpa??（5.4）61Mpa ? ??1??=135Mpa能滿足設(shè)計(jì)要求根據(jù)軸的受力情況知軸的最大危險(xiǎn)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(cè)算得西紅柿的密度為 0.78×10 3kg/m假設(shè)西紅柿全部裝滿圓筒，此時(shí)的重量: GVg???（5.6）330.781/0.2k??96N運(yùn)行時(shí)的最大扭矩為: max30.437mT????（5.7）7.8KN??軸的最大剪應(yīng)變： maxtw?（5.8）2306.14860??D?20537862/Nm?.4Mpa?0pa???????是可以滿足設(shè)計(jì)要求的。5.1.2 按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算該扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí)，取 ?0.322()caTW???（5.9）=223504.(.80)16?=5.38≤60MP a軸的材料為 45 號(hào)鋼，由機(jī)械設(shè)計(jì)書表 15-1 查得 ??1??＝60MP所以是安全的。5.2 軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核計(jì)算軸的扭轉(zhuǎn)變形用每米長(zhǎng)的扭轉(zhuǎn)角 ?來表示，階梯軸的計(jì)算公式：?＝5.73×10 4LG1??Zτ ?pIT（5.10） 式中： —軸所受的扭矩，單位為 N?mmT—軸的材料的剪切彈性模量，單位為 MP a，對(duì)于鋼材，GG=8.1×10 4MP a—軸截面的極慣性矩，單位為 mm 4，對(duì)于圓軸， PI 324dIp??—階梯軸受扭轉(zhuǎn)作用的長(zhǎng)度，單位為 m.L、 、 —分別代表階梯軸第 ?段上所受的扭矩、長(zhǎng)度和極慣性矩，單位同前　　　?T?pIＺ—階梯軸受扭轉(zhuǎn)作用的軸段數(shù)　綜合上式計(jì)算出 ； [ ]為軸每米長(zhǎng)的允許扭轉(zhuǎn)角，與軸的使用均合有關(guān)，對(duì)32.0??于一般的傳動(dòng)軸，可取[ ]=0.5-1 /m；對(duì)于精密傳動(dòng)軸可取 [ ]=0.25-????0.5 /m。對(duì)于精度要求不高的軸，[ ]可大于 1 /m。顯然對(duì)于本設(shè)計(jì)中所涉及??? ????的軸為一般的傳動(dòng)軸， ≤[ ]，符合扭轉(zhuǎn)剛度要求。綜上所述，該軸是滿足設(shè)計(jì)要求的。215.3 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(dòng)軸轉(zhuǎn)速 970?nr/min查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 6-6 得軸承的, 0rC=90.8kN, 0=115kN（2）計(jì)算軸承的徑向載荷 1rF、 2r由靜力學(xué)公式計(jì)算軸承支反力，得 1r=605.9N； 2rF=1825.1N（3）計(jì)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(jì)算軸承的使用壽命計(jì)算得 280?hLh 3106628597011???????????????PCnh=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(dòng)軸轉(zhuǎn)速 970?nr/min查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 6-6 得軸承的, 0rC==102kN, 0=130kN（2）計(jì)算軸承的徑向載荷 1rF、 2r由靜力學(xué)公式計(jì)算軸承支反力，得 1r=703.6N； 2rF=2034.5N（3）計(jì)算軸承的當(dāng)量載荷易知 1X=0.5， 1Y=1.5；由 ()praPfF?? 取 pf=2.2；22即 4235.02..r ???FPN（5）計(jì)算軸承的使用壽命計(jì)算得 280?hLh 3106642597011???????????????PCnh=39763＞ hL所以，選軸承 30212 符合要求。5.4 鍵的校核（1）傳動(dòng)軸上鍵的校核帶輪傳遞的轉(zhuǎn)矩為 T=61435N·mm，根據(jù)軸徑直徑 d=55mm，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 8.1 查得：鍵高及鍵長(zhǎng)、鍵寬分別為：h=10mm,，l=60mm，b=16mm鍵工作長(zhǎng)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(qiáng)度公式，它的擠壓應(yīng)力 p?為8.15463???dhlTp?MPa≤ ??p （5.13）查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 16-1 查得 ??p=60～90MPa。所選鍵滿足強(qiáng)度條件。5.5 本章小結(jié)本章主要對(duì)軸的強(qiáng)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。23第 6 章螺旋式破碎機(jī)部件的選取根據(jù)前面 5 章的設(shè)計(jì)，螺旋式破碎機(jī)的主要工作部分已經(jīng)做了詳細(xì)的設(shè)計(jì)，但其結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)還不完善，對(duì)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須滿足設(shè)計(jì)說明書中每小時(shí) 2.5T 的工作能力。5.1 軸的強(qiáng)度校核計(jì)算24結(jié) 論本設(shè)計(jì)是在充分體現(xiàn)大學(xué)四年的知識(shí)的基礎(chǔ)上，來完成的本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，主要進(jìn)行了螺旋式破碎機(jī)的設(shè)計(jì)。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)展螺旋式破碎機(jī)是有很大市場(chǎng)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(gè)番茄的加工流程中占有極其重要的作用，本設(shè)計(jì)是從給定的生產(chǎn)量，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)條件而設(shè)計(jì)的，以電動(dòng)機(jī)為原動(dòng)力，帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，原料進(jìn)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(dá)到皮、籽和漿分離的目的。 25本畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我大學(xué)四年的綜合與總結(jié)，它與以往的課程設(shè)計(jì)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(dú)特性，也更具有現(xiàn)實(shí)的意義。而且，畢業(yè)設(shè)計(jì)的圓滿與否也是我大學(xué)生活圓滿與否的一個(gè)重要標(biāo)志，因此在設(shè)計(jì)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(hào)。參考文獻(xiàn)[1] 葉興乾/等.出口加工蔬菜[M]. 北京. 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社 . 1997.05 [2] 郭新明.中國(guó)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(jī)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(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京.高等教育出版社 .2005.1226[6] 周良德，朱泗芳等編著[M]．長(zhǎng)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 [8] 席偉光.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M].北京.高等教育出版社 .2002.9 [9] 洪鐘德.簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].上海.同濟(jì)大學(xué)出版社 .2002.1[10] 徐灝主.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．北京.機(jī)械工業(yè)出版社， 1999.1[11] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].上海.化學(xué)工業(yè)出版社 .2004[12] 劉燕萍. 工程材料[M].北京. 國(guó)防工業(yè)出版社 .2009.9 [13] 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謝在劉亞娟老師的指導(dǎo)下，經(jīng)過半年的努力，畢業(yè)設(shè)計(jì)即將順利完成，本次設(shè)計(jì)帶給我許多收獲。在設(shè)計(jì)的過程中，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，使得設(shè)計(jì)中存在許多錯(cuò)誤，是指導(dǎo)老師一一指正，豐富了設(shè)計(jì)的內(nèi)容。在這里，我真誠(chéng)的感謝學(xué)校四年來的培育并給我這次鍛煉的機(jī)會(huì)，并由衷的感謝我的指導(dǎo)教師劉亞娟老師，感謝她在百忙中為我排除設(shè)計(jì)過程中的很多困難，并認(rèn)真的糾正我設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤，使畢業(yè)設(shè)計(jì)得以順利進(jìn)行。劉老師廣博的知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，一絲不茍的敬業(yè)精神，靈活的思維方式，耐心細(xì)致的言傳身教深深感染并激勵(lì)著我，使我終身受益。非常感謝劉老師。同時(shí)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(jì)中存在的問題并幫我解決了這些問題，使我的設(shè)計(jì)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！