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16 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 山楂去核機(jī)的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 李明原 學(xué) 號(hào) 8031212407 所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化 班 級(jí) 16-4 指導(dǎo)老師 肖愛玲 日 期 2016.05 塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院制 前言 我國目前的山楂山楂機(jī)械的發(fā)展情況比較落后，由于缺少良好的設(shè)備，加工手段落后，生產(chǎn)效率低，致使一些地區(qū)出現(xiàn)水果積壓腐爛現(xiàn)象，給果農(nóng)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。 山楂去核手工作業(yè)現(xiàn)在在中國仍然是主要的加工手段，不僅占用大量的勞動(dòng)力、勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)率低，而且衛(wèi)生安全也得不到有效保障。去核作業(yè)是山楂加工工序中十分重要的前處理工序。以往的手工操作遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代山楂加工的需求，不僅占用大量的勞力，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，且產(chǎn)品質(zhì)量難以控制。本設(shè)計(jì)主要是為了解決山楂去核作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度大，安全衛(wèi)生，提高生產(chǎn)效率，降低山楂果實(shí)破損率，保證山楂產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，小型山楂山楂機(jī)有非常好的應(yīng)用前景。 關(guān)鍵詞：山楂；山楂機(jī)；刀具設(shè)計(jì) 目 錄 1 前言 1 1.1本論文研究的目的和意義 1 1.2 國內(nèi)外果核類山楂機(jī)械的發(fā)展情況 1 1.3 山楂的特性和山楂山楂機(jī)的應(yīng)用前景 2 2 山楂山楂機(jī)設(shè)計(jì) 3 2.1馬達(dá)的選擇 4 2.2 傳動(dòng)裝置的選擇 6 3 山楂山楂機(jī)關(guān)鍵部件設(shè)計(jì) 9 3.1 去核的刀具 9 3.2 山楂定位盤 10 3.3 山楂機(jī)定位盤主軸 10 3.4 山楂機(jī)主軸間歇輪 12 3.5 山楂機(jī)傳動(dòng)圓盤 13 3.6 山楂機(jī)傳動(dòng)盤的軸 13 3.7 軸承選擇 16 總 結(jié) 17 致 謝 18 參考文獻(xiàn) 19 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 前言 1.1本論文研究的目的和意義 我國的地域遼闊、資源豐富。具有得天獨(dú)厚的發(fā)展水果加工業(yè)的良好條件。水果深加工已成了農(nóng)民致富的一條主要途徑，不論社會(huì)效益還是經(jīng)濟(jì)效益都是十分可觀的。果核類水果主要是指桃、杏、李、山楂、紅棗及橄欖等。它們?cè)谒偖a(chǎn)量中占有較大比例，以它們?yōu)樵?，加工成飲料、罐頭、果脯及果干制品時(shí)，去核作業(yè)是水果加工業(yè)中十分重要的前處理工序。以前的手工操作遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代水果加工的需求，不僅占用大量的勞力，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，且產(chǎn)品質(zhì)量難以控制。但是我們也看到，在果樹種植業(yè)蓬勃發(fā)展的今天，由于缺少性能良好的設(shè)備，加工的手段落后，生產(chǎn)效率低，有些地區(qū)還出現(xiàn)鮮果品積壓腐爛現(xiàn)象，給果農(nóng)造成不應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)損失。許多地區(qū)的果品加工廠，其前處理生產(chǎn)環(huán)節(jié)，如去核、去皮、清洗等，至今基本上仍靠手工或十分簡陋的工具完成。因此，在我國發(fā)展山楂機(jī)械等前處理設(shè)備，取代手工作業(yè)是必然趨勢(shì)。針對(duì)中國水果資源豐富、分布廣泛的特點(diǎn)，特別要加大對(duì)中小型山楂去核機(jī)具的研制，以適應(yīng)廣大果農(nóng)及小型果品加工廠的需求。只有這樣，才會(huì)有豐富多樣的食品來滿足人們的需求，才能保護(hù)果農(nóng)種植的積極性[1]。 1.2 國內(nèi)外果核類山楂機(jī)械的發(fā)展情況 國外20世紀(jì)60年代著手研制水果山楂機(jī)，至20世紀(jì)80年代初美國、意大利、荷蘭等國已相繼推出了粘核桃山楂機(jī)、橄欖山楂機(jī)等。去核工序基本上實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。數(shù)十年的發(fā)展，已日趨完善、成熟。目前，正向著節(jié)能型和機(jī)電一體化方向發(fā)展，以電腦自控作業(yè)為主。但中國的水果山楂機(jī)具發(fā)展緩慢，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于種植業(yè)的發(fā)展。 日本生產(chǎn)的一種刮板式山楂機(jī)，去核后的果肉可達(dá)5毫米左右，由篩孔排出，桃核從尾端排出，該機(jī)適用于粘核型桃的去核加工，它具有成本較低，生產(chǎn)率高，去核效果好等特點(diǎn)。國外也研制出了橄欖山楂機(jī)，它可以依靠果模組裝在鏈條或滾筒上，形成輸送和定位，并采用一排刀具（包括上刀和下刀），對(duì)橄欖進(jìn)行多刀去核作業(yè)，其生產(chǎn)效率比使用單刀的設(shè)備高得多。 美國FMC公司80年代初向市場(chǎng)推出一種自動(dòng)轉(zhuǎn)矩式粘核桃山楂機(jī)。每分鐘可加工80個(gè)桃子，其生產(chǎn)率約800 kg/h左右。該機(jī)采用14個(gè)小杯對(duì)桃子進(jìn)行定位和輸送。每個(gè)杯子底部有一帶凸起的小轉(zhuǎn)軸。小軸在鏈條帶動(dòng)下始終旋轉(zhuǎn)著，只要杯內(nèi)桃子的凹部不在小凸起的上方，桃子外圈就會(huì)與凸起接觸并被其帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)著，直到圖示正確位置為止。這時(shí)，桃子保持直立狀態(tài)，劈刀將果內(nèi)劈成兩半后，夾持挑子的兩個(gè)橡膠夾板相向轉(zhuǎn)動(dòng)150°使果肉與桃核分離。該機(jī)可以整個(gè)加工季節(jié)連續(xù)工作而不必停機(jī)潤滑，調(diào)節(jié)與清洗也十分方便。由于它保持了去核后果肉的完整性，因此比較適合于罐頭、果脯和果干加工廠使用。由于該機(jī)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高，而國內(nèi)罐頭、果脯等食品均屬微利產(chǎn)品，因此，在我國推廣起來存在一些難度 中國研制出的核果水果山楂機(jī)具，按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作部件的不同，大體可分為剖分式、對(duì)輥式和捅桿式等幾大類。目前中國的山楂機(jī)械有剖分式山楂機(jī)、對(duì)輥式山楂機(jī)、捅桿式山楂機(jī)、打漿式山楂機(jī)、刮板式山楂機(jī)、凸齒滾筒分離凹板式山楂機(jī)幾種形式。中國山楂機(jī)械存在突出的問題有果肉損失率較高、去核后果實(shí)破損率高、機(jī)械性能不穩(wěn)定、通用性差、作業(yè)成本高、科技含量低、生產(chǎn)效率低等。 1.3 山楂的特性和山楂山楂機(jī)的應(yīng)用前景 山楂，是可食用植物，果核類水果，質(zhì)硬，果肉薄，味微酸澀。落葉灌木，枝密生，有細(xì)刺，幼枝有柔毛。小枝紫褐色，老枝灰褐色。能防治心血管疾病。山楂是我國特有的藥果兼用樹種。山楂的主要成分：可食用部分76%。每100g中含能量397kJ、水分73g、蛋白質(zhì)0.5g、脂肪0.6g、膳食纖維3.1g、碳水化合物22g、胡蘿卜素100μg、維生素A 17μg；硫胺素0.02mg、核黃素0.02mg、尼克酸0.4mg；維生素C 53mg、維生素E 7.32mg；鉀 299mg、鈉5.4mg、鈣52mg、鎂19mg、鐵0.9mg、錳0.24mg、鋅0.28mg、銅0.11mg、磷24mg、硒1.22μg。含解脂酶、鞣質(zhì)等以及對(duì)大腸桿菌、綠膿桿菌、痢疾桿菌有抑制作用的成分。 山楂能防治心血管疾病，具有擴(kuò)張血管、強(qiáng)心、增加冠脈血流量、改善心臟活力、興奮中樞神經(jīng)系統(tǒng)、降低血壓和膽固醇、軟化血管及利尿和鎮(zhèn)靜作用；防治動(dòng)脈硬化，防衰老、抗癌的作用。山楂酸還有強(qiáng)心作用，對(duì)老年性心臟病也有益處。它能開胃消食，對(duì)消肉食積滯作用更好，很多助消化的藥中都采用了山楂；山楂對(duì)子宮有收縮作用，在孕婦臨產(chǎn)時(shí)有催生之效，并能促進(jìn)產(chǎn)后子宮復(fù)原；能增強(qiáng)機(jī)體的免疫力，有防衰老、抗癌的作用。山楂中有平喘化痰、抑制細(xì)菌、治療腹痛腹瀉的成分。 近年來，隨著人民生活水平的不斷提高，人民對(duì)食品質(zhì)量的要求也越來越嚴(yán)格。生產(chǎn)廠家也意識(shí)到前處理工序?qū)Ξa(chǎn)品質(zhì)量有著不可忽視的影響，各廠家紛紛尋找合適的前處理設(shè)備。由于許多前處理設(shè)備在國內(nèi)尚屬空白，因此，開發(fā)性能優(yōu)良的山楂機(jī)及其它前處理設(shè)備是形勢(shì)所需。果核類水果主要指桃、李、杏、山楂、紅棗及橄欖等，它們?cè)谒偖a(chǎn)量中占有較大的比例。在以它們?yōu)樵霞庸わ嬃?、罐頭、果脯及果干制品時(shí)，去核作業(yè)是一項(xiàng)十分重要的前處理工序。以往所采用人工作業(yè)，不僅占用大量勞動(dòng)力、勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)率低，并且產(chǎn)品質(zhì)量難以控制。因此，實(shí)行水果去核的機(jī)械化作業(yè)是水果加工業(yè)中必然的發(fā)展趨勢(shì)，所以山楂山楂機(jī)的應(yīng)用有非常良好的前景。 ? 2 山楂山楂機(jī)設(shè)計(jì) 如圖2-1所示為小型山楂山楂機(jī)，主要包括1去核刀具、2山楂定位盤、3定位盤主軸、4傳動(dòng)間歇輪、5傳動(dòng)圓輪、6傳動(dòng)軸、7連桿、8轉(zhuǎn)盤、9擋板。其中，去核刀具能夠去掉山楂的內(nèi)核，且保證山楂不破碎；山楂定位盤能夠給山楂定位，確保去核刀具能夠準(zhǔn)確的去掉山楂的內(nèi)核；傳動(dòng)間歇輪，能夠在傳動(dòng)圓輪的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，每30°轉(zhuǎn)動(dòng)一下，進(jìn)而使山楂定位盤間歇轉(zhuǎn)動(dòng)；傳動(dòng)圓輪，每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，帶動(dòng)間歇輪轉(zhuǎn)過30°一次；轉(zhuǎn)動(dòng)軸保證傳動(dòng)圓輪平穩(wěn)傳動(dòng)；連桿在轉(zhuǎn)盤圓周運(yùn)動(dòng)過程中，分別帶動(dòng)傳動(dòng)圓輪轉(zhuǎn)動(dòng)和去核刀具的上下運(yùn)動(dòng)；轉(zhuǎn)盤做圓周運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)連桿運(yùn)動(dòng)；擋板的作用是收集去核后的山楂。山楂山楂機(jī)工作原理是：發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)后，通過皮帶輪把動(dòng)力傳給減速器，減速器減速后帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)連桿做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，一邊連桿帶動(dòng)刀具上下運(yùn)動(dòng)完成山楂的去核工作，另一邊連桿帶動(dòng)傳動(dòng)盤，傳動(dòng)盤每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，帶動(dòng)間歇輪轉(zhuǎn)動(dòng)一次(30°)，在主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)下使山楂定位盤轉(zhuǎn)動(dòng)。(當(dāng)轉(zhuǎn)盤帶動(dòng)連桿運(yùn)動(dòng)到最上方的時(shí)候，傳動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置帶動(dòng)間歇輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而使定位盤帶動(dòng)山楂轉(zhuǎn)動(dòng)到刀具下方，當(dāng)轉(zhuǎn)盤向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)裝置離開間歇輪做圓周運(yùn)動(dòng)，刀具在連桿作用下，向下運(yùn)動(dòng)完成山楂的去核工作，如此反復(fù)。山楂隨刀具向上時(shí)，遇到擋板脫落到定位盤上隨定位盤轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)遇到第二個(gè)擋板的時(shí)候被剝落下去，掉落到收集帶中。) 圖2-1 山楂去核機(jī)零件2-2圖 1：電機(jī)2：減速齒輪3：曲柄連桿4：道具模塊5：轉(zhuǎn)盤 6：山楂擋板7：間隙機(jī)構(gòu)8：軸心9:皮帶10：轉(zhuǎn)盤軸承組11：大皮帶輪 2.1馬達(dá)的選擇 2.1.1 選擇馬達(dá)系列 馬達(dá)選擇應(yīng)保證： 2-1 式中：P0——馬達(dá)額定功率，kW； Pr——工作機(jī)所需馬達(dá)功率，kW。 所需馬達(dá)功率由下式計(jì)算： Pr=Pw/η 式中：Pr——工作機(jī)所需有效功率，由工作機(jī)的工藝阻力及運(yùn)行參數(shù)確定； η——馬達(dá)到工作機(jī)的總效率，%。 皮帶運(yùn)輸機(jī)的PW計(jì)算方法： PW=F×v/1000 (kW) 2-2 式中：F——工作機(jī)的圓周力，例如運(yùn)輸機(jī)上運(yùn)輸帶的有效拉力，N； v——工作機(jī)的線速度，例如運(yùn)輸帶的帶速，m/s； D——帶運(yùn)輸機(jī)主動(dòng)滾筒的直徑，mm； n——工作機(jī)卷筒軸的轉(zhuǎn)速，r/min。 按工作要求及工作條件選用三相異步馬達(dá)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V，Y系列。 2.1.2 選擇馬達(dá)功率 PW1=0.27 kW，η1=0.99×0.95×0.96×0.95×0.994×0.96=0.7698 ∴Pr1=PW/η1=0.36 kW PW2=0.15 kW，η2=0.95×0.825×0.982×0.99×0.90=0.6885 ∴Pr2=PW/η2=0.22 kW 查表2-3，可選Y系列三相異步馬達(dá)Y802-4型，額定功率P0=0.75kW，或選Y系列三相異步馬達(dá)Y90S-4型，額定功率P0=0.75kW。 以同步轉(zhuǎn)速為1500r/min及1000r/min兩種方案進(jìn)行比較，由表2-3查得馬達(dá)數(shù)據(jù)，計(jì)算出傳動(dòng)比如下表。 表2-3 馬達(dá)數(shù)據(jù)表 方案 馬達(dá)型號(hào) 額定功率 /kW 同步轉(zhuǎn)速 /(r/min) 滿載轉(zhuǎn)速 /(r/min) 總傳動(dòng)比 質(zhì)量 /kg 價(jià)格 /元 1 2 Y802-4 Y90S-4 0.75 0.75 1500 1000 1390 910 57.92 37.92 18 23 475 570 比較兩方案可見，方案1選用的馬達(dá)雖然質(zhì)量和價(jià)格較低，但總傳動(dòng)比大。為使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用方案2。馬達(dá)型號(hào)為Y90S-4，額定功率為0.75 kW，同步轉(zhuǎn)速為1000 r/min，滿載轉(zhuǎn)速為910 r/min。由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表4.12-2查得馬達(dá)中心高H = 90mm，外伸軸段D × E = 24mm × 50mm。 2.2 傳動(dòng)裝置的選擇 2.2.1 傳動(dòng)的選擇 (1)帶傳動(dòng)：帶傳動(dòng)是具有中間撓性件、靠摩擦工作的傳動(dòng)，如圖4所示，所以具有如下優(yōu)點(diǎn)：能緩沖吸振；傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲??；過載時(shí)，帶將在帶輪上打滑，可防止其他零件損壞；結(jié)構(gòu)簡單、成本低；允許有較大的中心距(可達(dá)15m)。 帶傳動(dòng)的缺點(diǎn)：由于帶與帶輪面之間的滑動(dòng)，不能保證定傳動(dòng)比；在傳遞相同大小的圓周力時(shí)，結(jié)構(gòu)尺寸和軸上壓力都比嚙合傳動(dòng)大；效率低、帶的壽命短。 圖2-4 帶傳動(dòng) (2)鏈傳動(dòng)：鏈傳動(dòng)是一種用鏈條做中間撓性件的嚙合傳動(dòng)，它由鏈條、主動(dòng)輪和從動(dòng)輪組成，如圖5所示。鏈傳動(dòng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：無彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象，平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確；效率較高，η≈0.98；結(jié)構(gòu)尺寸比較緊湊；由于不需要很大的張緊力，所以作用在軸上的載荷較??；可以在溫度較高及灰塵較大的環(huán)境下工作。 鏈傳動(dòng)的缺點(diǎn)：a.不能保證恒定的瞬時(shí)傳動(dòng)比；b.只能用于平行軸間同向回轉(zhuǎn)的傳動(dòng)；c.不適宜在載荷變化很大和急促反向的傳動(dòng)中應(yīng)用；d.工作時(shí)存在噪聲；e.制造費(fèi)用比帶傳動(dòng)高；f.磨損鏈節(jié)伸長后運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，易跳齒等。 (3)齒輪傳動(dòng)：如圖6所示，齒輪傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)主要有：a.傳動(dòng)效率高；b.結(jié)構(gòu)緊湊；c.工作可靠、傳動(dòng)比穩(wěn)定、壽命長。 齒輪傳動(dòng)缺點(diǎn)：a.制造和安裝精度要求高；b.不宜遠(yuǎn)距離傳動(dòng)；c.成本高。 綜合以上三種傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合本設(shè)計(jì)的山楂山楂機(jī)的特點(diǎn)，選擇具有傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小、結(jié)構(gòu)簡單、成本低的帶傳動(dòng)作為傳動(dòng)裝置比較適合。 2.2.2 V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) (1)選擇V帶型號(hào) V帶傳動(dòng)的功率計(jì)算公式為： Pca=KAP 2-3 式中：Pca——計(jì)算功率，kW； P——傳遞的額定功率(如：電機(jī)的額定功率)，kW； KA ——工作情況系數(shù)(表6-9)。 由表6-9查得工作情況系數(shù)KA=1.2，所以計(jì)算功率： Pca=KAP=1.2×0.75=9 kW 根據(jù)Pca和n1由圖6-9確定選用Z型帶。 (2)確定帶輪基準(zhǔn)直徑 取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑dd1=67mm。 驗(yàn)算帶速： v= =6.38＜25(m/s) 2-4 帶速合適。 計(jì)算從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑dd2： dd2=i×dd1=2.37×67=158.79 mm 根據(jù)表6-10，取dd2=160 mm。 (3)確定V帶的基準(zhǔn)長度和傳動(dòng)的中心距 根據(jù)0.7(dd1+dd2)＜a0＜2(dd1+dd2)，得到158.9＜a＜454。 初定中心距a0 = 350mm。 由基準(zhǔn)長度公式： L‘d=2a0+π(dd1 + dd2)/2+(dd2-dd1)2/4a0 ∴L‘d=2×350+π(67+160)/2+(160-67)2/4×350=1062.7(mm) 根據(jù)表6-5選取帶的基準(zhǔn)長度Ld=1120mm。 實(shí)際中心距a≈a0+(Ld-L‘d)/2=350+(1120–1062.7/2=378.7(mm) (4)驗(yàn)算主動(dòng)帶輪上的包角a1 a1=180-(dd2-dd1)×57.3°/a=165.9°＞120° 主動(dòng)帶輪上的包角合適。 (5)確定帶的根數(shù)z 根據(jù)ａ1=165.9°，得Ka=0.966； 根據(jù)Ld=1120mm，得KL=1.08； 由n1=910r/min、i=2.37、dd1=67mm； 查表2-3得，P0=0.15kW，△P0=0.02kW。 z=Pca/(P0+△P0)KａKL=0.9/[(0.15+0.02)×0.966×1.08]=5.07=6 取z=6根。 (6)確定帶的張緊力F0 查表6-6，Z型普通V帶單位長度質(zhì)量q=0.06kg/m。 F0=500Pca(2.5/Kа-1)/(z×v)+ qv2 F0=500×0.9(2.5/0.966-1)/6×6.38+0.06×6.382 = 90.0(N) (6)計(jì)算帶傳動(dòng)作用在軸上的載荷FQ FQ=2zF0cos(r/2)=2zF0sin(а1/2) 2-5 式中：z——帶的根數(shù)； F0——單根帶的張緊力，N； а1——主動(dòng)帶輪上的包角，rad。 FQ=2×6×90.0×sin=1071.8(N) 2-6 3 山楂山楂機(jī)關(guān)鍵部件設(shè)計(jì) 3.1 去核的刀具 由于山楂山楂機(jī)刀具用于直接接觸山楂果實(shí)，材料的選擇應(yīng)考慮材料容易加工切削、干凈衛(wèi)生、成本低且容易清洗等特點(diǎn)，所以本設(shè)計(jì)選用45號(hào)鋼作為山楂定位盤的材料。 查閱資料得到我國北方山楂直徑在10mm-14mm之間，根據(jù)山楂直徑本設(shè)計(jì)選取刀具的外徑為8mm，詳細(xì)尺寸如3-1。彈簧選擇不銹鋼絲（1Cr18Ni91Cr18Ni9Ti），耐腐蝕性好，工藝性好，彈簧中徑為5mm。 圖3-1 去核的刀具 3.2 山楂定位盤 3.2.1 山楂定位盤材料 由于山楂山楂機(jī)屬于常用食品加工類機(jī)械，材料的選擇應(yīng)考慮到材料易得、材料容易加工切削、干凈衛(wèi)生、成本低且容易清洗等特點(diǎn)，所以本設(shè)計(jì)選用45號(hào)鋼作為山楂定位盤的材料。 3.2.2 山楂定位盤尺寸 山楂定位盤如圖8所示?？紤]到人工放置山楂的舒適度問題以及作業(yè)的工作效率，本設(shè)計(jì)采用直徑300mm的圓盤作為定位盤，圓盤上均勻分布12個(gè)直徑10mm的山楂定位孔，為了使定位盤工作穩(wěn)定可靠不產(chǎn)生傾斜本設(shè)計(jì)采用雙鍵連接軸，基孔制配合為H7。 圖3-2山楂定位盤 3.3 山楂機(jī)定位盤主軸 3.3.1 軸的材料選擇 該軸的無特殊要求，選用45鋼調(diào)質(zhì)處理230-280，查表得σB=640MPa。 3.3.2 初步估算軸徑 3-1 3-2 取軸d=20 mm。 3.3.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)估算軸徑和軸上零件的布置，進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定軸上與定位盤聯(lián)接鍵截面尺寸為b×h=8mm×7mm配合為H7/r6。滾動(dòng)軸承內(nèi)圈與軸的配合采用基孔制，軸的尺寸公差m6。在軸的兩端均制成2×45°倒角。軸的詳細(xì)尺寸如圖9所示。 圖3-3 定位盤主軸 3.3.4 軸的強(qiáng)度驗(yàn)算 (1)主軸間歇輪上的作用力的大小 轉(zhuǎn)矩： T=95.5×105×=95.5×105×=81170(Nmm) 3-3 圓作用直徑： d1=39.9(mm) 圓周力： Ft=2T/d1=2×81170/39.9=4069(N) 3-4 徑向力： Fr=Ft/2.653=1534(N) 軸向力： Fа=Ft/3.734=1090(N) (2)求垂直面上軸承的支反力及主要截面的彎矩 FBV=(Fr×29.5+Fа×d1/2)/210.5+29.5=279(N) 3-5 FDV=Fr-FBV=1534-279=1255(N) 截面C處彎矩為: MCV左=FBV×210.5=58730(Nmm) 3-6 MCV右=FDV× 29.5=37023(Nmm) 3-7 (4)按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度，由公式： 3-8 式中：а——應(yīng)力折算系數(shù)； Mv——軸上危險(xiǎn)截面處的當(dāng)量彎矩，Nmm； W ——軸上危險(xiǎn)截面處的抗彎矩截面系數(shù)，mm3； [σ-1] ——軸在對(duì)稱循環(huán)狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力,MPa，見表11-1； d ——軸上危險(xiǎn)截面處直徑，mm。當(dāng)此段軸上有一個(gè)鍵槽時(shí)，直徑應(yīng)加大3%；有兩個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)加大7%。 取а=0.6，計(jì)算截面上的應(yīng)力： 3-9 前面已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表11-1查得[σ-1]=60MPa，由于σv＜[σ-1]，故安全。 3.4 山楂機(jī)主軸間歇輪 山楂山楂機(jī)主軸間歇輪如圖10所示，材料選用容易加工的45號(hào)鋼，該輪總直徑100mm，確定軸上與定位盤聯(lián)接鍵截面尺寸為b×h=8mm×7mm配合為H7/r6，間歇輪與軸的配合采用基孔制，軸的尺寸公差為r6，粗糙度要求為1.6。 圖10 山楂機(jī)主軸間歇輪 3.5 山楂機(jī)傳動(dòng)圓盤 山楂山楂機(jī)傳動(dòng)圓盤如圖11所示，材料選擇45號(hào)鋼，傳動(dòng)圓盤外圓直徑為70mm，確定軸上與傳動(dòng)盤聯(lián)接鍵截面尺寸為b×h=6mm×6mm配合為H7/r6。傳動(dòng)圓盤與軸的配合采用基孔制，軸的尺寸公差r6，傳動(dòng)圓盤孔的粗糙度1.6，其余6.3。 圖11 山楂機(jī)傳動(dòng)圓盤 3.6 山楂機(jī)傳動(dòng)盤的軸 圖12 定位盤主軸 3.6.1 軸的材料選擇 該軸的無特殊要求，選用45鋼調(diào)質(zhì)處理230-280，查表得σB=640MPa。 3.6.2 初步估算軸徑 3-12 3-11 取軸d = 20 mm。 3.6.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)估算軸徑和軸上零件的布置，進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定軸上與傳動(dòng)盤聯(lián)接鍵截面尺寸為b×h=6mm×6mm配合為H7/r6。滾動(dòng)軸承內(nèi)圈與軸的配合采用基孔制，軸的尺寸公差m6。在軸的兩端均制成2×45°倒角。軸的詳細(xì)尺寸如圖12所示。 3.6.4 軸的強(qiáng)度驗(yàn)算 (1)主軸間歇輪上的作用力的大小 轉(zhuǎn)矩： T=95.5×105×=95.5×105×=83140(Nmm) 3-12 圓作用直徑： d1=26(mm) 圓周力： Ft=2T/d1=2×83140/26=6395(N) 徑向力： Fr=Ft/2.653=2311(N) 軸向力： Fа=Ft/3.734=1613(N) 3-13 (2)求垂直面上軸承的支反力及主要截面的彎矩 FBV=(Fr×51.5+Fа×d1/2)/182+51.5=820(N) FDV=Fr-FBV=2311-820=1491(N) 截面C處彎矩為: MCV左=FBV×182=74620(Nmm) 3-14 MCV右=FDV× 51.5=38368(Nmm) (3)求水平面上軸承的支反力及主要截面的彎矩 FBH=Ft×51.5/(182+51.5)=6395×51.5/233.5=1410(N) FDH=Ft-FBH=6395-1410=4985(N) 截面C處彎矩為： MCH=FBH×210.5=1410×182=128310 (Nmm) 3-15 (4)截面C處垂直和水平的合成彎矩 (5)按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度，由公式： 3-16 式中：а——應(yīng)力折算系數(shù)； Mv——軸上危險(xiǎn)截面處的當(dāng)量彎矩，Nmm； W ——軸上危險(xiǎn)截面處的抗彎矩截面系數(shù)，mm3； [σ-1] ——軸在對(duì)稱循環(huán)狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力,MPa，見表11-1； d ——軸上危險(xiǎn)截面處直徑，mm。當(dāng)此段軸上有一個(gè)鍵槽時(shí)，直徑應(yīng)加大3%；有兩個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)加大7%。 取а=0.6，計(jì)算截面上的應(yīng)力： 3-17 前面已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表11-1查得[σ-1]=60MPa，由于σv＜[σ-1]，故安全。 3.7 軸承選擇 設(shè)計(jì)機(jī)械時(shí)，應(yīng)根據(jù)載荷情況、轉(zhuǎn)速高低、空間位置、調(diào)心性能以及其他要求，選定合適的滾動(dòng)軸承類型。具體選擇時(shí)可參考下列原則。 3.7.1 載荷條件 軸承所受載荷的大小、方向和性質(zhì)，是選擇軸承類型的主要依據(jù)。當(dāng)軸承承受純徑向載荷時(shí)，應(yīng)選用向心軸承。當(dāng)承受純軸向載荷且轉(zhuǎn)速不很高時(shí)，宜采用推力軸承；如轉(zhuǎn)速很高，則因離心力使?jié)L動(dòng)體與保持架之間的壓力增大，摩擦加劇而使壽命顯著縮短，此時(shí)應(yīng)選用角接觸球軸承。當(dāng)同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷時(shí)，如果以徑向載荷為主，可選用深溝球軸承或接觸角較小的角接觸軸承；以軸向載荷為主，可選擇接觸角較大的角接觸軸承，也可采用向心軸承和推力軸承組合在一起的方式，分別承受徑向載荷和軸向載荷。 3.7.2 軸承轉(zhuǎn)速 一般來講，軸承轉(zhuǎn)速較高時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用球軸承。在內(nèi)徑相同的情況下，外徑愈小，則滾動(dòng)體愈小，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，滾動(dòng)體的慣性離心力也就愈小，因而適于在更高的轉(zhuǎn)速下工作。因此，在高速條件下，宜選用外徑和滾動(dòng)體較小的軸承。 此外，軸承的接觸角越小，其座圈承受滾動(dòng)體慣性離心力的條件越好，所以，在高速性能方面，接觸角a為零的向心軸承優(yōu)于角接觸軸承和推力軸承。 3.7.3 調(diào)心性能 當(dāng)軸在工作時(shí)彎曲變形較大，或軸的跨距較大，或軸承座制造安裝精度較低時(shí)，則要求軸承內(nèi)、外圈能有一定的相對(duì)角位移，此時(shí)應(yīng)采用調(diào)心軸承。 3.7.4 軸承剛度 一般情況下，滾子軸承的剛度比球軸承高，在要求軸承剛度高的場(chǎng)合，應(yīng)選用滾子軸承。 總 結(jié) 我國目前的山楂山楂機(jī)械的發(fā)展情況比較落后，由于缺少良好的設(shè)備，加工手段落后，生產(chǎn)效率低，致使一些地區(qū)出現(xiàn)水果積壓腐爛現(xiàn)象，給果農(nóng)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。山楂去核手工作業(yè)現(xiàn)在在中國仍然是主要的加工手段，不僅占用大量的勞動(dòng)力、勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)率低，而且衛(wèi)生安全也得不到有效保障，大力推進(jìn)山楂去核的機(jī)械化進(jìn)程是社會(huì)發(fā)展的需要。山楂山楂機(jī)不但提高了生產(chǎn)效率，而且安全衛(wèi)生也能夠得到有效的加強(qiáng)。 山楂去核在整個(gè)山楂加工工序中，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且人工作業(yè)生產(chǎn)效率低，安全衛(wèi)生達(dá)不到要求。所以考慮中國目前的情況，設(shè)計(jì)了這種小型山楂山楂機(jī)，我設(shè)計(jì)的山楂山楂機(jī)生產(chǎn)效率得到了顯著的提高，山楂破損率低，同時(shí)安全衛(wèi)生的問題也得到了有效的解決。 本山楂山楂機(jī)是根據(jù)山楂的物理特性，結(jié)合目前山楂山楂機(jī)的現(xiàn)狀，運(yùn)用所學(xué)機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)等相關(guān)知識(shí)，進(jìn)行的相關(guān)設(shè)計(jì)。由于沒有加工制作樣機(jī)，山楂山楂機(jī)的運(yùn)行狀況未進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 致 謝 經(jīng)過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)塔里木本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，畢業(yè)設(shè)計(jì)中有許多不足的地方需要修改，在設(shè)計(jì)之初，由于畢業(yè)設(shè)計(jì)題目不能夠確定出來，出現(xiàn)了許多問題，然后我就去求助我的導(dǎo)師，肖愛玲老師，老師聽了我的疑問，然后給我推薦我愛發(fā)明這個(gè)節(jié)目，讓我從這個(gè)欄目中，發(fā)現(xiàn)了靈感，從而設(shè)計(jì)了山楂去核機(jī)這個(gè)題目，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，也有很多問題，導(dǎo)師都一一解惑，讓我感覺受益匪淺，其中我還要感謝我16-4班的全體同學(xué)，在畫三維圖的時(shí)候，遇到了許多不懂得地方，同學(xué)們都發(fā)揚(yáng)樂于助人的精神，使我很感到，讓我在三維圖設(shè)計(jì)上能夠順利完成，在經(jīng)過幾個(gè)月的設(shè)計(jì)后，終于完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。我知道，我的設(shè)計(jì)中存在很多不足的地方，需要修改，希望各位老師，評(píng)委能夠給出我改進(jìn)的地方，我會(huì)耐心聽取，謝謝各位老師們?。。? 參考文獻(xiàn) [1]劉暢，宿敬.山楂機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀[J].黑龍江科技信息.2009(33)：136-139 [2]陳佳，宋少江.果核類山楂機(jī)的研究進(jìn)展[J].中藥研究與信息.2005(07)：121-127 [3]陳芳.中心定位式果核類山楂機(jī)的設(shè)計(jì)[J].糧油加工與食品機(jī)械.1997(05)：56-59 [4]金瑩，何蔚娟，張秀軍.果核類水果山楂機(jī)現(xiàn)狀的分析[J].中國農(nóng)村小康科技.2005(03)：83-87 [5]陳芳，劉法治，鄧春巖.去核定位機(jī)理的研究與定位機(jī)構(gòu)的初步設(shè)計(jì)[J].河南職技師院學(xué)報(bào).1999(01)：123-126 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