脐橙品质分级机的输送装置及单列化结构【含全套CAD图纸】

本科毕业设计说明书 题目 脐橙品质分级机的输送装置及单列化结构 学 院： 姓 名： 学 号： 专 业： 年 级： 指导教师： 职称： 年 月 I 摘要 本论文设计的是脐橙品质分级机的水果输送及单列化结构设计 ,单列化结构对后续的脐橙品质精确检测和分级至关重要。主要设计脐橙输送及单列化装置， 脐橙输送装置的单列化结构一般是利用一个倾斜的输送装置（这里采用一个凹形板，利用脐橙的重力滑入输送带）和一个 从脐橙输送进来到输送出去的方向），滚筒利用电动机带动，当电机运转时通过中间轴联轴器传动，带动主动滚筒转动。主动滚筒通过输送带到从动滚筒转动。脐橙从凹形板滑入输送带后的前后位置不同，所以使脐橙进入输送带时候已经形成了单列化排布，在 V 型布置的输送带上脐橙沿着输送带传送，为下一步的分级做好准备了。 脐橙品质分级机器的市场潜力巨大，为推动脐橙的生产加工将作出巨大的贡献。由于脐橙种类多，而且大 小不均匀，这里我主要以赣南 纽 荷尔种 脐橙为研究对象。 关键词： 品质分级 单列化 脐橙输送 n of of of of is of of is an a a V of to by a a to so to in in of of a to of is as a g ； 录 摘要 . I 目录 . 绪论 . 1 水果分级机器的现状 . 1 水果品质分级的意义 . 1 脐橙品质分级机器的市场 . 1 2 单列化结构零部件的设计和选择 . 3 总体方案的设计 . 3 送装置主要参数及设计选用 . 3 表 . 4 送带的选择 . 4 筒的设计 . 6 带托板的设计 . 7 筒夹板设计 . 8 . 8 筒轴的设 . 9 架的设计 . 9 滚筒轴承的选择 . 9 机的选择 . 10 机确定 . 10 电机机架确定 . 10 固件的选择 . 11 2 12 键的选择 . 11 轴器的选择 . 12 3 设计计算 . 13 料面积计算 . 13 送能力计算 . 13 率计算 . 14 滚筒轴的校核计算 . 14 筒轴承的计算 . 15 的设计计算 . 16 参考文献 . 17 总结 . 18 致谢 . 19 1 1 绪论 水果分级机器的现状 水果是国内继粮食和蔬菜之后的第三大种植产品 ,80 年代中后期以来 ,我国的水果迅猛发展。近几年我国的水果产量均居世界首位。按照农业部的规划 ,2010 年水果产量将达到 9300万吨 ,人均消费水果总量 44 公斤。然而 ,由于国内的消费需求没有相应跟上 ,加上国外水果的大量涌入 ,导致水果行业竞争日益激烈。我国虽为水果生产大国却不是生产强国 ,我国水果每年的出口量还不到总产量 10%,主要原因在于我国水果商品化程度和内在质量低 ,外观质量较差 ,导致水果的市场竞争力比较弱。如水果品种的形状、颜色不能明显的区分于其它 品种 ,有许多水果没有品牌 ,造成水果优劣难分 ,因此 ,大力发展水果商品化处理技术已经成为水果行业很紧迫的一个课题。 水果品质分级的意义 水果的产后商品化处理有多个步骤 ,分级是其中关键的环节 ,分级技术国外已经较为成熟 ,最近几年在国内发生了较大的变化 ,但与其它环节如清洗、打蜡、包装等环节相比 ,还处于落后状态 ,许多方面处于理论研究状态 ,未能实际应用 ;分级是水果进入流通的第一个环节 ,具有很重要的作用 ;水果在生长发育过程中受到外界多种因素的影响 ,因此检测水果的外部或内部品质是一个比较复杂的分析过程 ,对水 果进行快速、准确的分级 ,对于提高水果的附加值有着关键的意义。 分级的标准主要有外部品质和内部品质两个指标 ,外部品质主要是大小、颜色、形状、表面缺陷等参数 ,内部品质主要是糖度、酸度、坚实度等参数。国外早在上世纪 80 年代就开始了水果分级的研究 ,上世纪 90 年代后已经实现了应用。尽管如此 ,由于国外的设备较为昂贵 ,因此国内很少有购买此类设备的例子。因此研制出价格低廉的水果分机装置在国内市场上具有很大的前途。国内的研究相对较为落后 ,目前 国内的分级技术较为成熟的是在水果的外部品质分级方面 ,而对于消费者最重要的内部 品质方面的研究近几年也发展很快。发展出能同时检测水果内部和外部品质的水果分级装置的意义是显而易见的 脐橙品质分级机器的市场 据前两年的统计，我国生产鲜食甜橙 300 多万吨，其中脐橙 120万吨左右，主要是国内市场消费。少量出口东南亚各国和俄国斯。我国脐橙的平均亩产只有 460千克，为世界脐橙平均亩产 800千克的 58%，为美国、以色列脐橙平均亩产 2 吨的 23%。全球 2 柑桔人均消费 中脐橙人均消费 国柑桔人均消费 中脐橙人均消费 克，不论是国外，还是国内市场，脐橙的消费有很大的潜力。作为脐橙，其外观、肉质十分重要，好看、好吃是消费者购买的前提。我国有不少外观美，内质优的脐橙品种，但因采后处理， 运 输滞后而影响外观，外观（包括包装）跟不上，脐橙未到消费者手中就伤痕累累，改进包装，改善外观，是增强脐橙竞争力的关键。脐橙商品化处理后，特别是经过机械化处理后，脐橙外观质量改善，规格品质一致，除去了表皮尘土，杂质，能防止病菌污染，减轻果品呼吸强度，抑制腐烂，保证脐橙原有质量，方便贮运，促进销售，提高竞争力具有重要意义。随着脐橙种植面积不断增加，产量也迅速增加，这将对脐橙鲜销造成集中上市的现象，对销售价格就会产生影响，而且大量脐橙囤积在仓库，不进行保鲜处理，会造成果实品质下降、腐烂，最后不能食用。因此，必须加大 脐橙商品化处理的力度，其中作为最关键的一步就是脐橙品质分级，这一步将大大增加脐橙商品化过程的利润。 3 2 单列化结构零部件的设计和选择 总体方案的设计 图 设计是脐橙品质分级及其单列化输送装置，是一种能实现脐橙自动形成单列的装置并通过近红外光谱仪的检测后，按不同级别进行分离。将脐橙倒入喂入口，喂入口通过重力作用滚入单列化结构，单列化结构由滚筒 以及 过近红外光谱仪检测，将信息传送到 同品质分离到不同槽。 送装置主要参数及设计选用 机型 平行 带宽 100 带速 带速系列与带宽的选择见表 表 据需要选择 驱动装置 由表选择 表 4 特轻型风冷式电动滚筒驱动。 传动滚筒的许用扭矩 表 输送带 特轻型带式输送机由于滚筒直径较小，故输送带选用的橡胶输送带。带的接头方式优先采用热硫化胶接或者冷胶法。对于脐橙分级机的负载特轻，长度不大的输送机可以选择较小的带宽。 输送机的组合长度 m。 将托辊改为托板，便于安装。 拉紧装置为选择中间拉紧装置，便于安放拉紧装置。 送带的选择 输送带用来传递牵引力和承放被运货物，因此要求它强度高、抗磨耐用、伸长率小和便于安装修理。带式输送机使用的输送带有橡胶带、塑料带、钢带、金属网带等，最常用的是橡胶带。橡胶输送带有棉织芯，合成纤维芯，钢丝绳芯等多种。塑料输送带有层芯和整芯之分。各种芯材和不同的覆盖胶可组成各种类型的光面或花纹输送带。 在进行系统设计时，应认真研究输送量，输送距离，输送速度及输送带宽度之间的关系。 根据输送带的工作条件，合理确定安全系数，经济合理的选择输送带的带芯材料和带芯层数。输送带的安全系数应考虑安全，可靠，寿命，制造质量，经济成本，接头效率，启动系数，现场条件，使用经验等因素。 因此选用 向扯断强度 100N/数为 1，每层厚度为 层质量为 宽选为 100覆盖胶 1覆盖胶为 1量为 输送带的厚度 输送带厚度（ =布层数每层厚度（ +上厚胶（ +下厚胶（ =+1+1=3送带的质量 布层数 *每层质量（ +（上胶层 (+（下胶层 ()*每毫米胶粒的质量（ )*带宽 *带长 5 输送带的全长的计算 m； m； m；（后面确定为 124 m； (后面确定为 124m； m；（这里由于采用托板，两端拉紧 故富余 100 (这里取 1个接头 ) 其中接头长度为硫化接头长度，其计算公式如下 A=（ S+为 则 A=50终 L=2*3+ +送带的最大张紧工作张力： 中 N N/( ) 龙帆布一般选择 10 表 送带的最大张紧工作张力 送带全长 送带的厚度 3送带的质量 M 送带的功率 送带的速度 s 6 滚筒轴的扭矩 T=筒的设计 传动滚筒一般为传送机构的主要部件。滚筒表面有裸露光钢面，人字形和菱形花纹橡胶覆面，小功率，小带宽及环境干燥时故可采用裸露光钢面滚筒。在这个设计中即选择了裸露光钢面滚筒。而滚筒表面要求精度不高，与皮带间产生摩擦力使输送带只要不打滑即可。但在输送带绕过滚筒处又会使输送带发生疲劳磨损。所以滚筒直径不能太小，本机器中有两对滚筒。两个主动滚筒。两个从动滚筒，按 里选择的滚筒直径为 60筒的宽度设为 114中放置输送带的凹槽 104体尺寸见零件图。 图 7 图 传动滚筒 带托板的设计 这里的这里由于带宽较小，托辊不方便安装，功率较小故选择托板来简化设计，不仅可以节约金属材料，减少托辊的使用，方便安装。托板还有一个重要的作用，它能够使输送带更平稳，为水果输送到分级机构做好充分准备。 设计材料为冷轧钢板 厚度为 择焊接工艺，具体安装见装备图。设计的托板大概形状如下图，具体尺寸见零件图。 图 板 8 筒夹板设计 滚筒夹板的设计目的，主要是方便安装滚筒，为了使滚筒和夹板之间震动减小，使用的螺栓连接一定要保持较 大的预紧力，以免在不断的交变应力下，随着时间推移而影响输送带的使用寿命。 夹板的设计结构如下图，材料需要一定较高的强度和硬度，这里选择铸钢 于这里是脐橙品质分级机器，受力均不大，所以这里不考虑受力情况。 图 向滚筒夹板 筒轴撑架的设计 作用：提供夹板和托板的安装位置，形成 120度的 脐橙输送的过程呈单列化的重要组成零件。 结构： 120度的 面粗糙度无特殊要求。材料为 3冷轧钢板。 9 图 架 筒轴的设 计 轴的材料一般是经过轧制或者锻造的碳素钢或合金钢，有条件的可直接用冷拔钢材。根据具体需要，一般轴要经过表面强化处理或者热处理。来提高其力学性能及耐磨性等，在一般温度下合金钢和碳钢的弹性模量相差很小，故采用合金钢不能提高轴的刚度。 本设计中主要是滚筒处采用轴，考虑到是输送脐橙，故对于轴的各方面要求不高。而且为滚筒转，轴不转的方式。所以选取钢 45，因为轴的直径尺寸小于 100以用正火处理，硬度为 170217.。 架的设计 考虑到机架的长度比较大，所以应该选择强度比较大的材料，这里设计的材料为45号钢。为了方便机架的安装，选择焊接工艺，而且设计了一些焊接位置供焊接，便于定位和焊接。具体尺寸见零件图。 滚筒轴承的选择 通过与滑动轴承的对比，滚动轴承油如下优点： 1. 摩擦系数小，能使机器灵活轻快的旋转，提高工作效率。 2. 滚动轴承一般都是钢材制造的。因此经久耐用。 3. 滚动轴承的尺寸标准化，不像滑动轴承在更换时需要装配，因此安装盒拆卸比较方便。 缺点：滚动轴承冲击负荷的能力较差，因为是整体的，安装在长轴的中部困难，径 10 向向尺寸比滑动轴承大，而且在高速运转时声响较大。 但是这些缺点不影响滚动轴承在本机器中的使用。 这里需要四个轴承，由于受力不大，所以全部选择深沟球轴承即可，采用的是轴肩定位根据 276号为 61806基本尺寸为 d=30=42=7 机的选择 机确定 由于计算单个输送机功率约为 选用 ,转速 128r/出转矩为。带宽 B=100率为 送带速度为 s。 电机机架确定 为了很好地布置电机，使电机的主轴中心线和滚筒的中心线重合，必须保持一定的高度。同时为了保持电机传动的稳定性，电机的固定很重要，所以在电机机架加固而焊接一些 架外形如图所 示 11 图 固件的选择 电机机架和电机采用六角头螺栓连接， d=l=80B/T 5782 2 12 键的选择 键是一种标准件，通常用来实现轴与轮毂之间的轴向固定以传递转矩，还能实 现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向。键的主要类型有：平键连接，半圆键连接，楔形连接和切向连接。 这里选择圆头平键连接，尺寸为。 12 轴器的选择 联轴器用来把两轴连接在一起，机器运转时两轴不能分开；只有机器停下来时并将连接才开后，两轴才能分离。联轴器所连接的两轴，由于制造及安装误差，承载后的变形以及温度变化的影响，往往不能保证严格的对中，而是存在某种相对位移。由于机架的布置的影响和输送带 以这里采用 带沉孔接中间轴型联轴器， 型号为 13 3 设计计算 这里设计计算的一个前提，是将该设计的输送装置近似为 里将脐橙平分等同于半个脐橙在一个平行布置的输送机上输送，以下计算都是基于这个模型。 图 料面积计算 =y 式中 算取为 计算得 =送能力计算 这里按成件物品的输送计算，公式如下 式中 /h； m，这里视为 0； m，直径约为 80 = 计算得 n=10080件 /h； Q=h 上面已经给出这个公式的变形，所以不再阐述。 求得 Z1 这里层数选为 1层即可。 14 率计算 传动滚筒轴功率按 =式中 加功率空载功率； 里取 f= m 这里 L=3m； m,这里取值 =49m； m， H=0； 送单位长度内所有运动质量总和， kg/m； 应先计算 W=m 公式 W=M+/d； 这里取 这里约为 80 经过计算 = 电机的功率计算 式中 =于传动滚筒功率较小，这里 K= 计算得 滚筒轴的校核计算 轴的强度校核计算 ,这里材料为 45号钢，故 里取最大值，为 由 r=90r/ 19于先前设计的轴最小处， d=24 15 这里按扭转强度条件计算 =47里取最小处的直径，为 24 轴的刚度校核计算 考虑到轴受的扭转程度影响较大，所以考虑扭转刚度。 式中 T=9540000 于钢材 对于圆轴， ; ,度和极惯性矩。 计算得 = 经过校核，所选用的轴适合该情况下的使用条件，有足够的富裕。 筒轴承的计算 滚动轴承的摩擦主要有：滚动体与滚道之间的滚动摩擦和滑动摩擦；保持架与滚动体及套圈引导面之间的滑动摩擦；滚子端面和套圈当边之间的摩擦；润滑剂的粘性阻力；密封装置的滑动摩擦等。其大小取决与轴承的类型，尺寸，负荷，转速，润滑，密封等因素。 滚动轴承的正常失效形式是内外圈滚道或者滚体上的点蚀破坏，由于制造精度，材料的匀质程度等的差异，即使是同样的尺寸，同样的材料以及同一批的轴承，在完全相同的条件下工作，它们的使用寿命也极 为不同。所以这里将其可靠度为 90%时的寿命作为标准寿命，即按照一组轴承中 10%的轴承发生点蚀破坏，而 90%的轴承不发生点蚀破坏前的转速或者工作数小时作为轴承的寿命。 轴承的寿命与所受载荷的大小有关，工作载荷越大，引起的接触应力也就越大，因 16 而在发生点蚀破坏前所能接受的应力变化次数也就越小，也就说寿命越短。 的设计计算 T=， T= k= 头平键 l= 里 =100 计算得 00故安全。 17 参考文献 1 濮良贵 ,纪名刚 北京 :高等教育出版社 ,2 成大先 ,机械设计手册 ,北京： 化学工业出版社， 3 邵立新，夏素民，孙立红等 文版， 北京：清华大学出版社， 4 袁纽，运输机械设计选用手册，北京：化学工业出版社， 18 总结 脐橙品质分级机器未来的市场非常巨大，对提高水果的收益起着巨大的贡献作用，机器的使用是为了解放劳动力的必经途径。 随着我国经济的崛起，农业作为一个国家的经济支柱，我们应该首先把提高农业机械化水平作为头等大事。解放劳动力是人民不断在科技领域实现突破的最主要的目的，只有不断挺高我们对机械的认识，实践应用，才能够更深入发掘更多更有用的机械装置，为祖国的经济腾飞注入新鲜血液。机械也在朝着自动化的方向迈进，我们力求用最简单的结构，实现最多的功能 ，这是每一个学机械的学子孜孜不倦的追求。 第一，接到任务以后进行选题。选题是毕业设计的开端，选择恰当的、感兴趣的题目，这对于整个毕业设计是否能够顺利进行关系极大。好比走路，这开始的第一步是具有决定意义的，第一步迈向何方，需要慎重考虑。否则，就可能走许多弯路、费许多周折，甚至南辕北辙，难以到达目的地。因此，选题时一定要考虑好了。 第二，题目确定后就是找资料了。查资料是做毕业设计的前期准备工作，好的开端就相当于成功了一半，到图书馆、书店 ,虽说是比较原始的方式，但也有可取之处的。总之，不管通过哪种方式查的资料都是有利用价值的，要一一记录下来以备后用。 第三，通过上面的过程，已经积累了不少资料，对所选的题目也大概有了一些了解，这一步就是在这样一个基础上，综合已有的资料来更透彻的分析题目。 19 致谢 在此要感谢我的指导老师对我悉心的指导，感谢老师给我这样的机会锻炼。在整个毕业设计过程中我懂得了许多东西，也培养了我独 立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中的探索的艰难和成功的喜悦。虽然这个项目还不是很完善，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。 1 图纸简介 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15