马铃薯（土豆）去皮机的设计

马铃薯（土豆）去皮机的设计摘 要马铃薯去皮是马铃薯制品加工的重要环节。随着我国马铃薯产量的不断发展和扩大，马铃薯加工量也在不断发展，马铃薯产品越来越多。不管最终的成品是什么土豆，在这两道工序之前都要经过清洗和去皮。削皮是一个必要的过程，因为土豆皮会影响后期产品的味道，所以加工前必须先去皮。马铃薯去皮是马铃薯制品加工的重要环节。本设计项目是马铃薯剥皮机的设计。在给定参数的前提下,主要完成总体方案论证、削皮机筒体设计、盘形设计、传动方案论证及电机选型、皮带传动设计等内容。详细介绍了轴承和轴承座的选择。最后，对电机的控制和机器的维护进行了一定的阐述。关键词：马铃薯；去皮机；设计式中M为转盘转矩(N-m),r|为传动效率；M = fGR (4)R为摩擦臂矩，r=0.4D (D为转盘直径)r| =(0.750.85),设计中选 0.80假设马铃薯为球形颗粒，马铃薯粒径| 268 (cm3)3 UJ 3单个马铃薯的质量mi叫=匕q = 268x1.1 = 294.8 (g) =0.2498 (kg)一个圆筒内放入马铃薯的个数为N泌丫 伽丫o x30N = Lw= w= X 0.5237 (个)的 匕268则马铃薯去皮机所消耗的总功率P为：八 Mn JGRn JNmg (0.4D)n 1.1x37 x 0.2948 x 9.8 x 0.4 x 0.4 x 268r = (W)44x0.8=6302.5W=6.302 (KW)3 .传动方案的设计选用3.1电动机的选用3.1.1几种常见电动机的特点Y系列是我国统一设计的通用全封闭自扇笼式三相异步电动机。防护等级为IP44O Y系列电动机具有效率高、启动力矩大、噪声低、振动小、可靠性高等特点。适用于一般无易燃、易爆、腐蚀性气体的场所和无特殊要求的机械，如:金属切削机床、泵、风机、运输机械、农业机械、食品机械等。额定电压380V,频率50Hzo YCJ系列减速电机是由Y系列(IP44)电机与减速机耦合而成，齿轮箱与电机已成为一体，可直接输出低速和高扭矩。适用于矿山、冶金、建材、化工、食品、造纸、农业机械等行业。额定电压380V,频率50Hz。YZR、YZ系列电机具有较高的过载能力和较高的机械强度，适用于短时间或间歇运行、频繁启动、制动、过载及设备振动和冲击较大的场合。用于起重、冶金机械或类似的其他设备。YZR系列为绕线转子电机;,YZ系列为笼形转子电机。额定电压380V,频率50Hz。3.1.2电动机容量的选择马铃薯去皮机所需要的功率P=6.302KW,因为设计传动中从电动机到圆筒有一对轴承，一个带传动所以电动机到圆筒的传动总效率为r|o=T| 滚*q 带其中,n 滚=0.98,r| 带=0.95T|()=r| 滚*r| 带二0.98*0.95=0.931Pi=P/r|o=6.3O2/O.931=6.77 KW3.1.3电动机的选型根据上述对几种常用电动机的分析，综合考虑到马铃薯去皮机属于无特殊要求，配用效率高、启动转矩大、噪声低，振动小的Y系列三相异步电动机就可以了。同一功率的异步电动机有同步转速3000、1500、1000、750 r/min等几种可供选择，通常选用同步转速为1500r/min或1000i7min的电动机。根据去皮机所需要的功率P=6.3025kw来选型，由于考虑到电动机功率应当比计算的值大一些，查阅标准表7-2-2，查出有俩个适用的电机型号，因此有下面俩个传动方案。表1电动机选型表Table 1 Motor Selection Table方案电动机型号额定功率KW空载转速r/mim满载转速r/mim效率功率因数传动比i1Y160M-47.515001440870.855.372Y160M-67.51000970860.783.62普通V带传动比为24,链传动的传动比为26,齿轮的传动比为340,由上表可知，方案1的传动比为5.37,方案2的传动比为3.62,对比方案，为使结构紧凑,且的可以选择的传动方式多一些，综合考虑，选择方案2,所以本设计选用1000r/min的电动机，满载转速为970 r/min,查阅标准表7-2-2,选取Y160M-6型电动机。这种电动机的数据如下：表2电动机主要性能参数型号额定功率kW满载时起动转矩额定转矩起动电流额定电流最大转矩额定转矩转速r/min电流A效率%功率因数Y160M-67.597017860.782.06.52.0表3电动机外形和安装尺寸装键部位尺中心高外形尺寸悬挂安装尺寸轴伸尺寸寸H(mm) Lx(AC/2+AD)AxBEFxDxG160605x(330/2+265)254x21011212x42x37图3电动机结构简图Figure 3 Schematic diagram of motor3.2传动方案的论证与设计3.2.1传动方案的选择剥皮机转速n=268r/min,所选电机转速为1000r/min,满载转速为970r/min,故剥皮机总传动比1=970/268=3.62。由于普通V带传动比为2 4,链传动传动比为26,圆柱齿轮传动比为38,有三种选择：方案:电机一三角滑轮一转盘；方案b:电机一链传动一转盘；方案c:电机齿轮传动转盘。方案a采用带传动减速。皮带传动比约为3 5o皮带传动使电机与盘座容易分离，减少了振动的干扰。当超载时，皮带在滑轮上滑动，可以防止其他部件的损坏，起到安全保护的作用。皮带传动对环境要求低。一般情况下，在皮带传动中只要没有与润滑油接触，就不会影响其使用寿命。方案b采用链传动减速。与带传动相比，具有非弹性滑动打滑、平均传动比恒定、传动效率高、整体尺寸小、磨损后易跳齿、工作时噪音小等特点。因此,不适合负荷变化大、速度快、倒车快的场合。方案c采用齿轮传动减速。效率高，结构紧凑，工作可靠，使用寿命长，传动比稳定。该减速机可实现单位时间精确传动比。作为独立的传动装置，可达到3000kw。但其安装精度高，结构紧凑，制造成本大。齿轮传动对环境的要求比较高，当啮合齿轮时，啮合过程中存在颗粒夹杂，这就会加速齿轮的磨损，从而导致齿轮寿命的降低。上述三种传动方案均能满足圆盘给料机的功能要求，但在结构、性能、经济性、工作环境等方面存在差异。根据设计数据，机器的单位重量为0.8t/m3,处理能力为200kg/h，总传动比为3.63，综合考虑选择a更为合适。3.2.2安装形式选择带传动具体安装形式有三种方案可以选择：方案a:卧式电动机万向联轴器带传动转盘方案b:立式电动机（传动轴向上）带传动转盘方案c:立式电动机（传动轴向下）带传动转盘a方案采用联轴器将电动机和主轴连接的，电动机是卧式的，中间需要万向联轴器实现90度的换向。这个传动方案结构简单，工作不平稳。b方案直接采用立式电动机，传动轴向上，用电动机的轴直接与小带轮连接,电动机的传动轴向上。这个方案传动平稳，结构简单，成本低，安装维护方便。方案A方案巳方案。图4安装方案图Figure 4 installation program map(1.电动机2.万向联轴器3.小带轮4.V带5.大带轮6工作机筒）在方案c中，垂直电机直接使用，传动轴向上。电机轴与小滑轮直接连接,电机驱动轴向上。该方案具有传动平稳、结构简单、成本低、安装维护方便等优点。它比b计划更紧凑。上述三种传动方案均能满足圆盘给料机的功能要求，但在结构、性能、经济性、工作环境等方面存在差异。根据设计数据，该机床的单位重量为0.8t/m3,加工能力为200kg/h，总传动比为3.63。综合考虑后，方案c更合适。电机基本结构为B3,安装结构为V5。3.3 V带的设计选用带传动是由固联与主动轴上的带轮1、（主动轴）、固联与从动轴上的带轮3（从动轮）和紧套在两轮上的传动带2组成的（如下图）。当原动机驱动主动轮运转时候，由于带和带轮间的摩擦，便拖动从动轮一起转动，并传递一定的动力。带传动具有结构简单、传动平稳、造价低廉以及缓冲振动等特点。图5带传动示意图Diagram5 take to spread to move diagram带传动一般最常用的有几种皮带：平带，V带，同步带。多在相同张紧力和相同摩擦系数的条件下,V带产生的摩擦力要比平带的摩擦力要大，所以V带传动能力强，结构更紧凑，在机械传动中应用最广泛.V带按其宽度和高度相对尺寸的不同，又分为普通V带，窄V带，宽V带，汽车V带，齿形V带,大楔角V带等多种类型.目前，普通V带应用最广。同步带相当于平带与多根V带的组合，兼有两者的优点，多用于结构要求紧凑的大功率传动中。由于马铃薯去皮机采用小功率电机，综合考虑，大小带轮之间采用普通V带。普通V带的截型分为Y、Z、A、B、C、D、E 七种。3.3.1 V带的设计计算确定计算功率Pd=K*P查表6-1-1116，按每天工作V10小时，载荷变动小，取Ka=1.1Pd=l.1x7.5=8.25 kw选带型根据 Pd=8.25kw 和 n=970r/min9查图 6-1-36选B型带。确定带的基准直径Di和D2根据B型带截型参考表6-1-22和表6-1-23，选Di=140 mmZDmin= 125 mm验算带速：T7 7iDR 3.14x140x970 _ 11(,、V = 7.11(m/s)60x100060x1000V在525 m/s范围内，所以Di直径合适。计算从动轮的直径：D2=iDi=3.62x 140=506.8 (mm)查简明机械设计手册表6-1-22, V带轮的基准系列圆整为D2=500 mm传动比D21=DI_500140= 3.5796096037= 269(r/min)带速60x10002x3.14x200x26960x1000= 5.63 (m/s)Vmax与经验数据偏差较小，符合要求，可以采用。确定中心距a和带的基准长度初定中心距 0.7(D +D2)K % V 2(0 +D2)0.7(D 1 +D2)% % 2(0 +D2)取值范围 448 /0 i2(r确定带的根数：z单根V带的基本额定功率P1由 Di=140 mm 和 m=970 r/min,普通 V 带，查表 6-1-37,得Pi=2.13 kw , AP = 0.30 kw查表 6-1-33，以1=145。时,Ka=0.91查表 6-l-19,Ld=2240 mm,B 带,取 Kl=1.00Z =25= 3.73 Q 4 (根)S + Ap)KaKL (2.13 + 0.3) x 0.91 x 1.00(7)确定单根V带的预紧力Fo查表 6-l-34l6J,B 型带，m=0.17Fq= 50()f芍-1也+ * x0.9L U. Jzv J=5Oof-l| 825 +0.17x7.112 x0.9300 mm, B型槽，做成六椭圆辐轮结构；根据带的截面类型确定轮槽的尺寸；确定了带轮的各部分尺寸后，即可以绘制出零件图，并按照工艺要求标注出相应的技术条件。带轮一般放在轴的端部，可以先求出轴的最小直径：轴的基本直径尺寸公式如下：P驱动擦皮机所需要的功率，KW,P=6.3025KW；n 一 轴的转速,r/min, n=269r/min；A（）, tt!与轴材料有关的系数，在此处轴的材料为45号钢此次小型马铃薯擦皮机的轴一般选用45钢就能满足要求，45钢的弓可以查下表：表表5轴常用几种材料的及Ao值轴的材料Q235-AQ275、354540Cr、35SiMn(!Crl8Ni9Ti)38SiMo、3Crl3tT /MPa15 2520 3525 4535 5514912613511212610311297ABSTRACTPeeling potato is an important step in processing potato products. Along with ourcountry potato output unceasing development and the expansion, the potatoprocessing quantity also unceasingly develops, the potato product is more and more.No matter what the final product is, potatoes are washed and peeled before both steps.Peeling is a necessary process, because potato skins can affect the taste of laterproducts, so the skin must be removed before processing. Peeling potato is animportant step in processing potato products. This design project is the design ofpotato peeling machine. On the premise of the given parameters, it mainly completesthe overall program demonstration, peeling machine cylinder design, disk design,transmission program demonstration and motor selection, belt transmission designand other contents. The choice of bearing and bearing seat is introduced in detail.Finally, the control of the motor and the maintenance of the machine are described.Key words: potato; Peeling machine; design对于d5m/s时要进行静平衡试验，当v25m/s时则应进行动平衡试验。3.4.3 V带传动的键的选择在本设计中，选用圆头普通平键连接。由于圆头普通平键（A型）应放在轴上,在指形说刀上铳出键槽，使键在键槽内轴向固定良好。这把钥匙有许多用途。缺点是最后的关键并不接触中心和不能参与传递的扭矩，所以关键的圆头部分不能被充分利用，而应力集中在轴上的键槽很大。平头平头钥匙（B型）是用圆盘刀在键槽内伏削出来的，因此避免了上述缺点，但对于较大的钥匙，建议使用固定螺丝固定在键槽上的轴上，防止松动。单圆头扁键（C型）常用于连接轴端与轮毂部件。考虑到键槽的结构简单，安装方便，且同一轴应与键槽使用要统一，设计的加工键槽采用端铢刀加工，可以选择一种键槽。表4键的尺寸选择68810101212171722223030383844bxh2x23x34x45x56x68x710x812x8轴的直径44505865758595110505865758595110130bxh14x16x1018x1120x22x25 x28x32x91214141618键长系列6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45,50, 56, 63, 70, 80, 90, 100, 110, 125, 140, 180, 200根据上表来选择由上述可知电动机的输出轴的伸出长度为：L=112mm；轴径为d=42mm；选用平键来进行V带传动的径向定位。（经查表得：小带轮上的为：键12x90 GB109679；表示为：圆头普通平键（A 型）；b=14mm, h=8mm； l=90mm；大带轮上的为：键14x28 GB109679；表示为：圆头普通平键（A型）；b=14mm, h=9mm； l=70mm；）键的材料采用抗拉强度不小于600Mpa的钢，常用45号钢。键槽的表面粗糙度：轴槽，键槽宽度b两侧的表面粗糙度参数Ra值推荐1.63.2um;由轴的长度系列L确定键的长度为90mmo平键强度的校核，选择好的键，便是校核其强度是否满足实际工作的需要，根据强度校核公式：2TP奇 XI。*2T户。扑T传递的转矩N m ；d一轴的直径mm ；1键的工作长度mm ；k一键与轮毂的接触高度mm, k=0.5h,此处h为键的高度；b一键的宽度mm；查表5-3-17动连接，轻微连接，知，P=40 MPa, t=990 MPa校核键12x90带轮直接放在电动机轴上95509550 xP_ 9550 x7.5 970= 73.9 N.m272x73 gp = = xl()3 = xio3 =9.77( MPa)Pdkl 42x4x902T2 x 73 9丁 =二 x 1 O =x 1 O = 3.25( MPa) rdbl 42x12x90校核键14x709550 x R9550 x Px带9550 x7.5x0.98 x3.62970_= 2o2/ i(5)N.mp = jZLxl()3 =2x262 Xi。 =33.26( MPa)Pdkl50x4.5x70了 = jZkxl()3 = 262x2 xl3 =10.69( MPa) rdbl50x14x70总结本设计的任务是完成马铃薯脱皮机的设计设计。这是我们在大学有一个非常全面的设计，他们的研究在大学四年的全面总结和巩固知识，使我们的设计初步了解和掌握的基本步骤和基本方法，通过这个链接我们学到在大学课程设计的理论知识的综合运用实践，大学四年学到的知识形式，密切理论与生产实践相结合的教学方式，为以后的工作打下坚实的基础。这是一个非常全面系统的设计课题，非常锻炼人。从方案论证到最终设计，涉及的领域包括:机械制图、机械原理、电工、工程材料、材料力学、机械设计等。通过设计实践提高自己的计算和绘图能力;能够熟练运用相关参考资料、计算图表、手册、图册、说明书，熟悉相关国家标准。系统地巩固和提高了机械知识。在毕业设计中，我也学到了很多新的知识，比如pro-e的使用，CAD 2004以及WORD, POWERPOINT等软件的应用。通过这个设计，我知道了团队的重要性。我深深地意识到这对我来说远远不够只能成为一个合格的工程设计师掌握专业知识,我应该更深刻的知识，如计算机应用的能力,农产品的特点，农业经济和其他方面的发展现状。在设计过程中遇到了很多问题，但都通过查阅相关书籍、手册和老师的细心指导得以解决，设计过程基本顺利完成。参考文献1张聪.机械式除皮设备的设计及其在果蔬汁加工中的应用JL包装与食品机械:20172刘守江等,JL-II型马铃薯切屑去皮机的研制.J农机化研究:205.3沈再春，农产品加工机械与设备M侬业出版社:20164食品工厂机械与设备M.轻工业出版社:2017.5张慧玲.马铃薯去皮机的设计J.河套大学学报:20156郑重庆，洪钟德.简明机械设计手册M.上海:同济大学出版社,20177陈定国等，机械设计M.高等教育出版社:20168成大先，机械设计手册M,化学工业出版社：20159李振清等.袖珍机械设计师手册.M机械工业出版社，2016.9摘要错误!未定义书签。1马铃薯去皮机的概述11.1国内、外研究情况11.2现状分析12马铃薯去皮机总体设计22.1马铃薯去皮机的构造及工作原理22.2马铃薯擦皮机的相关计算32.2.1本设计的主要内容： 32.2.2生产能力的校核32.2.3擦皮机的主轴转速的理论计算42.2.4擦皮机所消耗的功率的计算53.传动方案的设计选用73.1电动机的选用73.1.1几种常见电动机的特点73.1.2电动机容量的选择73.1.3电动机的选型73.2传动方案的论证与设计93.2.1传动方案的选择93.2.2安装形式选择105.大带轮6工作机筒）113.3 V带的设计选用113.3.1 V带的设计计算123.4 V带轮的设计选用143.4.1带轮的材料的选择153.4.2带轮结构的确定153.4.2 V带轮的设计要求163.4.3 V带传动的键的选择17总结20参考文献211马铃薯去皮机的概述1.1国内、外研究情况马铃薯去皮是马铃薯制品加工过程中的一个重要环节。目前，国内外马铃薯脱皮的主要方法有:人工脱皮、机械脱皮、化学脱皮、辐射脱皮和蒸汽脱皮。目前，国内马铃薯脱皮机主要有机械脱皮的形式,机械脱皮的应用范围很广,种类最多，既有简单的手工脱皮机又有专用脱皮机。江苏科德威尔机械有限公司毛刷清洗脱皮机刷清洗去皮机的生产,由北京QJGL 2000型蔬菜食品机械厂生产清洗脱皮机、山东诸城开泰食品机械工厂部的额顶联合区的系列土豆去皮机，清洗兴华金余机械厂生产的司法院-T500 土豆去死皮清洁剂,白天肇庆市机械有限公司有限公司设计生产TP- 500型马铃薯剥皮机、上海丰县食品饮料设定厂砂辐式马铃薯剥皮机等。1.2现状分析日前国内马铃薯去皮机主要采用机械去皮，机械去皮方法具有以下优点：1）降低生产成本。2）减少环境污染。3）操作简单，速度快，可一人操作，效率高4）皮屑可使用5）操作简单，去皮后含有淀粉和较多的纤维素，也是很好的动物饲料;缺点:土豆的形状有一定的要求，齿形椭圆形浅，无疤痕。其他剥皮方法的优点,如蒸汽去皮:1）降低生产成本,2）更少的环境污染,3）的产品提供更高的收益率,4）的产品提供更高的收益率，完整和统一剥落，并且可以更好的保持土豆的物理和化学性质，皮去除含有淀粉和纤维素，是一个很好的动物饲料。缺点:如果蒸汽温度和加热时间控制不当，会出现过熟现象和表面成熟层过厚。2马铃薯去皮机总体设计2.1马铃薯去皮机的构造及工作原理去皮机是一种小型间歇式去皮机械。擦皮机由工作圆筒4,旋转圆盘5,加料斗1,卸料口 7,排污口 8,传动装置6及电动机3等部分组成。图1马铃薯去皮机Figure 1 potato peeling machine电动机为动力，通过减速器与动机砂管底部的旋转，依靠旋转工作驱动组件材料，使材料在离心力的作用下，内桶，下，左，右转和摩擦和机械部件，材料表面砂磨损均匀，去结束时皮肤与水，然后打开侧门,块茎从侧门自动放电，毛屑由沙盘与周围空气之间流动而成。工作缸内表面粗糙，圆盘表面呈波纹状，波纹角alpha = 20。30。，多采用碳化硅粘结剂表面，均为橡皮擦工作表面。圆盘的波纹面除具有削皮功能外，主要用于提升马铃薯的起重量。当马铃薯从给料漏斗掉到旋转盘的波纹表面时，由于离心力的作用被抛出到气缸壁上，对气缸壁上粗糙的表面进行摩擦，达到剥去3的目的。效应，以保证正常工作，机器在工作中,不仅需要土豆完全可以呕吐，在清洁皮革内部滚动状态，改变关系的工作位置的组件和方向之间的关系，促进各种材料的不同部分的表面均匀地清洁肌肤，并确保马铃薯可以投射在墙上。因此，圆盘的转速必须保持足够高。根据经验数据，当摩擦片Vmax线性速度=5.67m/s时，马铃薯的剥落效果最好，马铃薯果肉的损失最小。同时，削皮机内的土豆不宜填充过多。一般情况下，所选材料的填充系数为0.50 0.65,根据填充系数可以计算出生产能力。2.2马铃薯擦皮机的相关计算2.2.1本设计的主要内容：原始参数（1）称料名称：马铃薯；（2）容重0.8吨/米3；（3）间歇生产；（4）处理能力200公斤/小时；（5）物料粒径200公斤/小时（公斤/小时）=209200 （公斤/小时）2.2.3擦皮机的主轴转速的理论计算假设马铃薯为球形颗粒，且以单个马铃薯为研究对象，其质量为m,工作时它必须相对工作盘移动。物料在转盘旋转时受力情况如图1所示。3图2物料受力分析图Figure 2 Force diagram of materials设波纹角为。，物料的速度为v。当转盘旋转时推动 物料A运动，其运动方向垂直于波纹切线。v可分解为V垂直和V水平，CB与转盘平面平行，可以看作是转盘的圆周速度coR,故V = coRSina (mJ s)式中co为角速度1/s；R为转盘半径（m）SinceV垂直=VCosx - coRSinaCosa - coR(m/s)根据动力学，物料从垂直方向抛起的动能为= -mV直=-mco2R2Sin22a （N m）2 8此动能应等于物料抛起后的势能mhg。为了正常运转，抛高h一定要超过物料在圆筒内的厚度，才能使最低层的物料抛起与筒壁进行摩擦，所以用$代替h,又因为jmCD = 一30可得!（等）2心标=於化简得:勺=6WRSin2a(r/min)(I 角一般取 20 - 303为了正常运转，仅把物料抛起还不行，还要保证物料能抛向侧壁进行摩擦,m(coR)2GRn2(N)抛向侧壁的力靠离心力C900此离心力应大于波纹对物料的摩擦力T,才能使物料抛向侧壁。T = Gf (N)f为摩擦系数使CT,则有n2 30- ( r/min ) (3)取物料层厚度63 3$ = H= x400 = 300 (mm)4 4摩擦系数f为1.11.3,设计中取1.1,波纹角a = 20代入(2), (3)得：n, 60 应 =602x03=268( r/min )RSinla0.2 xS沥(2x30。)n2 30= 70.35(r/min )擦皮机圆盘的转速应在ni及ni中取最大者，n=268 (r/min ) f4验算圆盘转速n_. -Dn 2x3.14x0.4x268 / ,、V = (m/s)4x604x60=5.61 Vmax=5.67(m/s)根据经验数据，摩擦圆盘线速度Vmax=5.67m/s时，对马铃薯的去皮效果最好，马铃薯果肉损失最少。2.2.4擦皮机所消耗的功率的计算马铃薯去皮机所消耗的总功率，可用下式进行粗略估算尸=刘(W)