山楂去核机的设计【21页加8000字】【含CAD图纸优秀毕业课程设计论文】

购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 山楂去核机的设计 学生姓名 李明原 学 号 8031212407 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 农业机械化及其自动化 班 级 16 指导老师 肖爱玲 日 期 塔里木大学机械电气化工程学院制 16 届毕业设计 购买设计文档后加 费领取图纸 前言 我国目前的山楂山楂机械的发展情况 比较落后，由于缺少良好的设备，加工手段落后，生产效率低，致使一些地区出现水果积压腐烂现象，给果农造成很大的经济损失。 山楂去核手工作业现在在中国仍然是主要的加工手段，不仅占用大量的劳动力、劳动强度大、生产率低，而且卫生安全也得不到有效保障。去核作业是山楂加工工序中十分重要的前处理工序。以往的手工操作远不能满足现代山楂加工的需求，不仅占用大量的劳力，劳动强度大，生产效率低，且产品质量难以控制。本设计主要是为了解决山楂去核作业的劳动强度大，安全卫生，提高生产效率，降低山楂果实破损率，保证山楂产品的质量。因此，小 型山楂山楂机有非常好的应用前景。 关键词 ： 山楂；山楂机；刀具设计 目 录 1 前言 . 1 . 1 内外果核类山楂机械的发展情况 . 1 楂的特性和山楂山楂机的应用前景 . 2 2 山楂山楂机设计 . 3 . 4 动装置的选择 . 6 3 山楂山楂机关键部件设计 . 9 核的刀具 . 9 楂定位盘 . 10 楂机定位盘主轴 . 10 楂机主轴间歇轮 . 12 楂机传动圆盘 . 13 楂机传动盘的轴 . 13 承选择 . 16 总 结 . 17 致 谢 . 18 参考文献 . 19 塔里木大学毕业设计 1 1 前言 我国的地域辽阔、资源丰富。具有得天独厚的发展水果加工业的良好条件。水果深加工已成了农 民致富的一条主要途径，不论社会效益还是经济效益都是十分可观的。果核类水果主要是指桃、杏、李、山楂、红枣及橄榄等。它们在水果总产量中占有较大比例，以它们为原料，加工成饮料、罐头、果脯及果干制品时，去核作业是水果加工业中十分重要的前处理工序。以前的手工操作远不能满足现代水果加工的需求，不仅占用大量的劳力，劳动强度大，生产效率低，且产品质量难以控制。但是我们也看到，在果树种植业蓬勃发展的今天，由于缺少性能良好的设备，加工的手段落后，生产效率低，有些地区还出现鲜果品积压腐烂现象，给果农造成不应有的经济损失。许多地区 的果品加工厂，其前处理生产环节，如去核、去皮、清洗等，至今基本上仍靠手工或十分简陋的工具完成。因此，在我国发展山楂机械等前处理设备，取代手工作业是必然趋势。针对中国水果资源丰富、分布广泛的特点，特别要加大对中小型山楂去核机具的研制，以适应广大果农及小型果品加工厂的需求。只有这样，才会有丰富多样的食品来满足人们的需求，才能保护果农种植的积极性 1。 内外果核类山楂机械的发展情况 国外 20 世纪 60年代着手研制水果山楂机，至 20世纪 80年代初美国、意大利、荷兰等国已相继推出了粘核桃山楂机、橄榄山楂机等 。去核工序基本上实现了自动化。数十年的发展，已日趋完善、成熟。目前，正向着节能型和机电一体化方向发展，以电脑自控作业为主。但中国的水果山楂机具发展缓慢，远远落后于种植业的发展。 日本生产的一种刮板式山楂机，去核后的果肉可达 5毫米左右，由筛孔排出，桃核从尾端排出，该机适用于粘核型桃的去核加工，它具有成本较低，生产率高，去核效果好等特点。国外也研制出了橄榄山楂机，它可以依靠果模组装在链条或滚筒上，形成输送和定位，并采用一排刀具（包括上刀和下刀），对橄榄进行多刀去核作业，其生产效率比使用单刀的设备高得多。 美国 司 80 年代初向市场推出一种自动转矩式粘核桃山楂机。每分钟可加工 80个桃子，其生产率约 800 kg/机采用 14 个小杯对桃子进行定位和输送。每个杯子底部有一带凸起的小转轴。小轴在链条带动下始终旋转着，只要杯内桃子的凹部不在小凸起的上方，桃子外圈就会与凸起接触并被其带动旋转着，直到图示正确位置为止。这时，桃子保持直立状态，劈刀将果内劈成两半后，夹持挑子的两个橡胶夹板相向转动 150使果肉与桃核分离。该机可以整个加工季节连续工作而不必停机润滑，调节与清洗也十分方便。由于它保持了去核后果肉的完整性，因 此比较适合于罐头、果脯和果干加工厂使用。由于该机结构较复杂，成本较高，而国内罐头、果脯等食品均属微利产品，因此，在我国推广起来存在一些难度 塔里木大学毕业设计 2 中国研制出的核果水果山楂机具，按其结构特点和工作部件的不同，大体可分为剖分式、对辊式和捅杆式等几大类。目前中国的山楂机械有剖分式山楂机、对辊式山楂机、捅杆式山楂机、打浆式山楂机、刮板式山楂机、凸齿滚筒分离凹板式山楂机几种形式。中国山楂机械存在突出的问题有果肉损失率较高、去核后果实破损率高、机械性能不稳定、通用性差、作业成本高、科技含量低、生产效率低等。 楂的特性和山楂山楂机的应用前景 山楂，是可食用植物，果核类水果，质硬，果肉薄，味微酸涩。落叶灌木，枝密生，有细刺，幼枝有柔毛。小枝紫褐色，老枝灰褐色。能防治心血管疾病。山楂是我国特有的药果兼用树种。山楂的主要成分：可食用部分 76%。每 10097分 73g、肪 食纤维 水化合物 22g、胡萝卜素 100 g、维生素 A 17 g；硫胺素 黄素 克酸 生素 C 53生素 E 299 52 19 24g。含解脂酶、鞣质等以及对大肠杆菌、绿脓杆菌、痢疾杆菌有抑制作用的成分。 山楂能防治心血管疾病，具有扩张血管、强心、增加冠脉血流量、改善心脏活力、兴奋中枢神经系统、降低血压和胆固醇、软化血管及利尿和镇静作用；防治动脉硬化，防衰老、抗癌的作用。山楂酸还有强心作用，对老年性心脏病也有益处。它能开胃消食，对消肉食积滞作用更好，很多助消化的药中都采用了山楂；山楂对子宫有收缩作用，在孕妇临产时有催生之效，并 能促进产后子宫复原；能增强机体的免疫力，有防衰老、抗癌的作用。山楂中有平喘化痰、抑制细菌、治疗腹痛腹泻的成分。 近年来，随着人民生活水平的不断提高，人民对食品质量的要求也越来越严格。生产厂家也意识到前处理工序对产品质量有着不可忽视的影响，各厂家纷纷寻找合适的前处理设备。由于许多前处理设备在国内尚属空白，因此，开发性能优良的山楂机及其它前处理设备是形势所需。果核类水果主要指桃、李、杏、山楂、红枣及橄榄等，它们在水果总产量中占有较大的比例。在以它们为原料加工饮料、罐头、果脯及果干制品时，去核作业是一项十分重要的 前处理工序。以往所采用人工作业，不仅占用大量劳动力、劳动强度大、生产率低，并且产品质量难以控制。因此，实行水果去核的机械化作业是水果加工业中必然的发展趋势，所以山楂山楂机的应用有非常良好的前景。 塔里木大学毕业设计 3 2 山楂山楂机设计 如图 2要包括 1去核刀具、 2山楂定位盘、 3定位盘主轴、4 传动间歇轮、 5传动圆轮、 6 传动轴、 7 连杆、 8 转盘、 9挡板。其中，去核刀具能够去掉山楂的内核，且保证山楂不破碎；山楂定位盘能够给山楂定位，确保去核刀具能够准确的去掉山楂的内核；传动间歇轮，能够在传动圆轮 的运转过程中，每 30转动一下，进而使山楂定位盘间歇转动；传动圆轮，每转动一圈，带动间歇轮转过 30一次；转动轴保证传动圆轮平稳传动；连杆在转盘圆周运动过程中，分别带动传动圆轮转动和去核刀具的上下运动；转盘做圆周运动带动连杆运动；挡板的作用是收集去核后的山楂。山楂山楂机工作原理是：发动机发动后，通过皮带轮把动力传给减速器，减速器减速后带动转盘转动，转盘转动带动连杆做往复运动，一边连杆带动刀具上下运动完成山楂的去核工作，另一边连杆带动传动盘，传动盘每转动一周，带动间歇轮转动一次 (30 )，在主轴的转动下使山楂 定位盘转动。 (当转盘带动连杆运动到最上方的时候，传动的转动装置带动间歇轮转动，进而使定位盘带动山楂转动到刀具下方，当转盘向下运动时，传动装置离开间歇轮做圆周运动，刀具在连杆作用下，向下运动完成山楂的去核工作，如此反复。山楂随刀具向上时，遇到挡板脱落到定位盘上随定位盘转动，当遇到第二个挡板的时候被剥落下去，掉落到收集带中。 ) 图 2 塔里木大学毕业设计 4 山楂去核机零件 2 1：电机 2：减速齿轮 3：曲柄连杆 4：道具模块 5：转盘 6：山楂挡板 7：间 隙机构 8：轴心 9:皮带 10：转盘轴承组 11：大皮带轮 择马达系列 马达选择应保证： 0 2中： 马达额定功率， 工作机所需马达功率， 所需马达功率由下式计算： 塔里木大学毕业设计 5 w/ 式中： 工作机所需有效功率，由工作机的工艺阻力及运行参数确定； 马达到工作机的总效率， %。 皮带运输机的 算方法： v/1000 ( 2中： F 工作机的圆周力，例如运输机上运输带的有效拉力， N； v 工作机的线速度，例如运输带的带速， m/s； D 带运输机主动滚筒的直径， n 工作机卷筒轴的转速， r/ 按工作要求及工作条件选用三相异步马达，封闭式结构，电压 380V， 择马达功率 1= W/ 1= 2= W/ 2=表 2选 802定功率 选 90，额定功率 以同步转速为 1500r/000r/表 2算出传动比如下表。 塔里木大学毕业设计 6 表 2达数据表 方案 马达型号 额定功率 /步转速 /(r/满载转速 /(r/总传动比 质量 /价格 /元 1 2 90500 1000 1390 910 8 23 475 570 比较两方案可见，方案 1选用的马达虽然质量和价格较低，但总传动比大。为使传动装置结构紧凑，决定选用方案 2。马达型号为 定功率为 步转速为 1000 r/载转速为 910 r/机械设计课程设计表 = 90伸轴段 D E = 24 50 动装置的选择 动的选择 (1)带传动：带传动是具有中间挠性件、靠摩擦工作的传动，如图 4 所示，所以具有如下优点：能缓冲吸振；传动平稳，噪声小；过载时，带将在带轮上打滑，可防止其他零件损坏；结构简单、成本低；允许有较大的中心距 (可达 15m)。 带传动的缺点：由于带与带轮面之间的滑动，不能保证定传动比；在传递相同大小的圆周力时，结构尺寸和轴上压力都比啮合传动大；效率低、带的寿命短。 图 2传动 塔里木大学毕业设计 7 (2)链传动：链传动是一种用链条做中间挠性件的啮合传动 ，它由链条、主动轮和从动轮组成，如图 5所示。链传动具有如下优点：无弹性滑动和打滑现象，平均传动比准确；效率较高， 构尺寸比较紧凑；由于不需要很大的张紧力，所以作用在轴上的载荷较小；可以在温度较高及灰尘较大的环境下工作 。 链传动的缺点： 跳齿等。 (3)齿轮传动：如图 6 所示，齿轮传动优点主要有： 动比稳定、寿命长。 齿轮传动缺点： 综合以上三种传动的优缺点，结合本设计的山楂山楂机的特点，选择具有传动平稳、噪声小、结构简单、成本低的带传动作为传动装置比较适合 。 带传动的设计 (1)选择 2中： 计算功率， P 传递的额定功率 (如：电机的额定功率 )， 工作情况系数 (表 6 由表 6A=以计算功率： 据 定选用 (2)确定带轮基准直径 取主动轮基准直径 7 塔里木大学毕业设计 8 验算带速： v= 1000 =25(m/s) 2速合适。 计算从动轮基准直径 i 67=据表 6 60 (3)确定 根据 0.7( 2(得到 a 454。 初定中心距 350 由基准长度公式： L d=2 ( 2+( L d=2 350+ (67+160)/2+(160 350=1062.7(根据表 6d=1120 实际中心距 a d)/2=350+(1120 =378.7(4) 1 1=180-( 120 主动带轮上的包角合适。 (5)确定带的根数 z 根据 1=得 根据 120 由 10r/i=7 查表 2 z= ( 取 z=6根。 塔里木大学毕业设计 9 (6)确定带的张紧力 表 6带单位长度质量 q=m。 00 (z v)+ 0=500 6 ) (6)计算带传动作用在轴上的载荷 Q=2r/2)=2 1/2) 2中： z 带的根数； 单根带的张紧力， N； 1 主动带轮上的包角， 6 =) 2 山楂山楂机关键部件设计 核的刀具 由于山楂山楂机刀具用于直接接触山楂果实，材料的选择应考虑材料容易加工切削、干净卫生 、成本低且容易清洗等特点，所以本设计选用 45号钢作为山楂定位盘的材料。 查阅资料得到我国北方山楂直径在 10据山楂直径本设计选取刀具的外径为 8细尺寸如 3簧选择不锈钢丝（ 1耐腐蚀性好，工艺性好，弹簧中径为 5 图 3核的刀具 塔里木大学毕业设计 10 楂定位盘 楂定位盘材料 由于山楂山楂机属于常用食品加工类机械，材料的选择应考虑到材料易得、材料容易加工切削、干净卫生、成本低且容易清洗等特点，所以本设计选用 45 号钢作为山楂定位 盘的材料。 楂定位盘尺寸 山楂定位盘如图 8所示。考虑到人工放置山楂的舒适度问题以及作业的工作效率，本设计采用直径 300盘上均匀分布 12 个直径 10了使定位盘工作稳定可靠不产生倾斜本设计采用双键连接轴，基孔制配合为 楂机定位盘主轴 的材料选择 该轴的无特殊要求，选用 45 钢调质处理 230表得 B=640 步估算轴径 3 3塔里木大学毕业设计 11 取轴 d=20 的结构设计 根据估算轴径和轴上零件的布置，进行轴的结构设计，确定轴上与定位盘联接键截面尺寸为 b h=877/动轴承内圈与轴的配合采用基孔制，轴的尺寸公差 轴的两端均制成 2 45倒角。轴的详细尺寸如图 9所示。 的强度验算 (1)主轴间歇轮上的作用力的大小 转矩： T=105 105 =81170(N 3作用直径： 9.9(圆周力： T/ 81170/069(N) 3向力： t/534(N) 图 3位盘主轴 塔里木大学毕业设计 12 轴向力： 090(N) (2)求垂直面上轴承的支反力及主要截面的弯矩 )/79(N) 3534255(N) 截面 8730(N 3 7023(N 34)按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度，由公式： 122 )( W 3中： 应力折算系数； 轴上危险截面处的当量弯矩， N W 轴上危险截面处的抗弯矩截面系数， 轴在对称循环状态下的许用弯曲应力 ,表 11 d 轴上危险截面处直径， 此段轴上有一个键槽时，直径应加大 3%；有两个键槽时，应加大 7%。 取 =算截面上的应力： )( P 3面已选定轴的材料为 45钢，调质处理，由表 11 60于 v 故安全。 楂机主轴间歇轮 山楂山楂机主轴间歇轮如图 10所示，材料选用容易加工的 45号钢，该轮总直径 100定轴上与定位盘联接键截面尺寸为 b h=87合为 H7/歇轮与轴的配合采用基孔制，轴的尺寸公差为 糙度要求为 塔里木大学毕业设计 13 图 10 山楂机主轴间歇轮 楂机传动圆盘 山楂山楂机传动圆盘如图 11 所示，材料选择 45 号钢，传动圆盘外圆直径为 70定轴上与传动盘联接键截面尺寸为 b h=667/动圆盘与轴的配合采用基孔制，轴的尺寸公差 动圆盘孔的粗糙度 余 图 11 山楂机传动圆盘 楂机传动盘的轴 图 12 定位盘主轴 的材料选择 该轴的无特殊要求，选用 45 钢调质处理 230表得 B=640 塔里木大学毕业设计 14 步估算轴径 3 3d = 20 的结构设计 根据估算轴径和轴上零件的布置，进行轴的结构设计，确定轴上与传动盘联接键截面尺寸为 b h=667/动轴承内圈与轴的配合采用基孔制，轴的尺寸公差 轴的两端均制成 2 45倒角。轴的详细尺寸如图 12所示。 的强度验算 (1)主轴间歇轮上的作用力的大小 转矩： T=105 105 =83140(N 3作用直径： 6(圆周力： T/ 83140/26=6395(N) 径向力： t/311(N) 轴向力： 613(N) 32)求垂直面上轴承的支反力及主要截面的弯矩 )/182+20(N) 311491(N) 截面 182=74620(N 3里木大学毕业设计 15 8368(N (3)求水平面上轴承的支反力及主要截面的弯矩 t 182+6395 410(N) 395985(N) 截面 为： 410 182=128310 (N 34)截面 )(14843012831074620 2222 左左 )(1 3 39 2 41 2 83 1 03 8 36 8 2222 右右 (5)按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度，由公式： 122 )( W 3中： 应力折算系数； 轴上危险截面处的当量弯矩， N W 轴上危险截面处的抗弯矩截面系 数， 轴在对称循环状态下的许用弯曲应力 ,表 11 d 轴上危险截面处直径， 此段轴上有一个键槽时，直径应加大 3%；有两个键槽时，应加大 7%。 取 =算截面上的应力： )( P 3面已选定轴的材料为 45钢，调质处理，由表 11 60于 v 故安全。 塔里木大学毕业设计 16 承选择 设计机械时，应根据载荷情况、转速高低、空间位置、调心性能以及其他要求，选定合适的滚动轴 承类型。具体选择时可参考下列原则。 荷条件 轴承所受载荷的大小、方向和性质，是选择轴承类型的主要依据。当轴承承受纯径向载荷时，应选用向心轴承。当承受纯轴向载荷且转速不很高时，宜采用推力轴承；如转速很高，则因离心力使滚动体与保持架之间的压力增大，摩擦加剧而使寿命显著缩短，此时应选用角接触球轴承。当同时承受径向载荷和轴向载荷时，如果以径向载荷为主，可选用深沟球轴承或接触角较小的角接触轴承；以轴向载荷为主，可选择接触角较大的角接触轴承，也可采用向心轴承和推力轴承组合在一起的方式，分别承受径向载荷和轴 向载荷。 承转速 一般来讲，轴承转速较高时，应优先选用球轴承。在内径相同的情况下，外径愈小，则滚动体愈小，运转时，滚动体的惯性离心力也就愈小，因而适于在更高的转速下工作。因此，在高速条件下，宜选用外径和滚动体较小的轴承。 此外，轴承的接触角越小，其座圈承受滚动体惯性离心力的条件越好，所以，在高速性能方面，接触角 心性能 当轴在工作时弯曲变形较大，或轴的跨距较大，或轴承座制造安装精度较低时，则要求轴承内、外圈能有一定的相对角位移，此时应采用 调心轴承。 承刚度 一般情况下，滚子轴承的刚度比球轴承高，在要求轴承刚度高的场合，应选用滚子轴承。 塔里木大学毕业设计 17 总 结 我国目前的山楂山楂机械的发展情况比较落后，由于缺少良好的设备，加工手段落后，生产效率低，致使一些地区出现水果积压腐烂现象，给果农造成很大的经济损失。山楂去核手工作业现在在中国仍然是主要的加工手段，不仅占用大量的劳动力、劳动强度大、生产率低，而且卫生安全也得不到有效保障，大力推进山楂去核的机械化进程是社会发展的需要。山楂山楂机不但提高了生产效率， 而且安全卫生也能够得到有效的加强。 山楂去核在整个山楂加工工序中，不仅劳动强度大，而且人工作业生产效率低，安全卫生达不到要求。所以考虑中国目前的情况，设计了这种小型山楂山楂机，我设计的山楂山楂机生产效率得到了显著的提高，山楂破损率低，同时安全卫生的问题也得到了有效的解决。 本山楂山楂机是根据山楂的物理特性，结合目前山楂山楂机的现状，运用所学机械原理、机械设计等相关知识，进行的相关设计。由于没有加工制作样机，山楂山楂机的运行状况未进行实验。 塔里木大学毕业设计 18 致 谢 经过半年的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个 塔里木本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，毕业设计中有许多不足的地方需要修改，在设计之初，由于毕业设计题目不能够确定出来，出现了许多问题，然后我就去求助我的导师，肖爱玲老师，老师听了我的疑问，然后给我推荐我爱发明这个节目，让我从这个栏目中，发现了灵感，从而设计了山楂去核机这个题目，在设计的时候，也有很多问题，导师都一一解惑，让我感觉受益匪浅，其中我还要感谢我 16的全体同学，在画三维图的时候，遇到了许多不懂得地方，同学们都发扬乐于助人的精神，使我很感到，让我在三维图设计上能够顺利完成，在经过几个月的设计后 ，终于完成了这次毕业设计。我知道，我的设计中存在很多不足的地方，需要修改，希望各位老师，评委能够给出我改进的地方，我会耐心听取，谢谢各位老师们！ 塔里木大学毕业设计 19 参考文献 1刘畅，宿敬 J2009(33)： 1362陈佳，宋少江 J2005(07)： 1213陈芳 J1997(05)： 564金莹，何蔚娟，张秀军 J2005(03)：835陈芳，刘法治，邓春岩 J1999(01)： 1236李明，连文伟，邓干然 J1999(03)： 567陈芳，邓春岩，郑玉才 J1997(02)： 748王群， 邵长发 去芯 )机械的现状及发展前景 J1993(03)：1569李明，邓干然，连文伟，连仕华 J1999(02)： 35