果蔬清洗打漿機設計【PROE三維+仿真】,PROE三維+仿真,清洗,打漿機,設計,PROE,三維,仿真 福建工程學院畢業(yè)設計（論文） 本科畢業(yè)論文 題 目： 實用果蔬清洗打漿機 學生姓名： 學 號： 專 業(yè)： 指導老師： 職 稱： 完成日期： 2 摘 要 隨著國內外市場對水果和蔬菜需求量的增加，人民生活水平的提高，越來越多的人對番茄制品有了更多的要求。番茄產(chǎn)品多元化的發(fā)展給水果和蔬菜加工帶來了難得機遇，抓住機遇，加快對水果和蔬菜加工關鍵技術及設備的研究?；谠撜n題背景，回顧兩年所學知識，對所學的專業(yè)知識進行整合。通過論述與研究果蔬機械產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展，結合發(fā)展的實際要求而設計出可以將果蔬的清洗和打漿一塊進行的設備。主要針對該設備的清洗和打漿兩部分的機械結構的設計以及傳動系統(tǒng)的設計。具體進行了包括設備的總體設計，清洗機架結構的設計，輥筒結構的設計，打漿機架的結構設計，打漿的結構設計，打漿機構固定的設計，傳動系統(tǒng)的設計等，在同一時間完成設備的三維建模及主要零件的計算。 關鍵詞：清洗打漿機、三維造型、傳動系統(tǒng)、結構設計 1 Abstract As the domestic and international market demand of fruits and vegetables, and the improvement of people's living standards, more and more people have more request for tomato products. Tomato products diversified development has brought the fruit and vegetable processing of the rare opportunity, seize the opportunity to speed up the fruit and vegetable processing key technology and equipment research. Based on the background of the subject?, mechanical engineering and automation professionals to integrate the knowledge and runs through knowledge learned in the past two years. Through discussion and research status and development of fruit and vegetable machinery industry, combined with the actual requirements of the development and design of the device can be a piece of fruit and vegetable cleaning and beating carried out. Focusing on one machine washing, beating the two part of the mechanical structure and the transmission system design. Concrete was one of machine design, cleaning machine structure design, roller structure design, beating frame structure design, the structure design of beating, beating mechanism is fixed in the design, the transmission system design. At the same time on the machine for 3D modeling and the main parts of the check. Keywords: Beater washing machine, 3D modeling, transmission system, structural design 3 目錄 摘要 1 第1章 緒論 1 1.1選題背景 1 1.2 畢業(yè)設計的目的 1 1.3 畢業(yè)設計的任務 2 第2章 引言 3 2.1研究果蔬清洗打漿機的意義和國內外現(xiàn)狀概況 3 2.2番茄原料加工預處理工藝流程簡介 4 第3章 清洗機的設計 6 3.1清洗工藝及設備 6 3.2輥筒式輸送機 10 3.3機架的設計 11 3.4輥筒的傳動方式選擇 12 3.5沖水裝置 13 第4章 打漿機的設計 14 4.1主要打漿設備 14 4.2滾筒設計 16 4.2螺旋進料器 17 4.3破碎槳葉 18 4.4傳動部分 18 4.5機架 19 4.6其它 19 第5章 打漿機和清洗機設計參數(shù)的確定 20 5.1滾筒的計算 20 5.1.1滾筒長度 20 5.1.2物料在滾筒內的時間 21 5.1.3棍棒與篩筒之間的間隙 21 5.1.4圓筒篩消耗功率的計算 21 5.1.5傳動滾筒的消耗功率計算 22 5.2電動機的選擇 22 第6章 傳動零件的結構設計與計算 24 6.1傳動主軸的結構設計與計算 24 6.1.1初步計算軸的直徑 24 6.1.2軸的結構設計 24 6.1.3 根據(jù)定位要求確定軸的各段直徑和長度 24 6.2軸上零件的定位 26 6.3確定軸上的圓角和倒角 26 6.4滾動軸承和軸承座的選取 26 6.4.1清洗機的軸承選用 26 6.4.2打漿機的軸承選用 27 6.4.3滾動軸承座的選擇 27 6.5打漿機的打漿裝置的設計 28 第7章 主要零件的校核 29 7.1軸的強度校核計算 29 7.1.1按扭轉強度條件計算 29 7.1.2.按彎扭合成強度條件計算 31 7.2軸的扭轉剛度校核計算 31 7.3?30211軸承壽命的校核 31 7.4鍵的校核 32 第8章 總傳動系統(tǒng) 33 8.1傳動系統(tǒng)設計 33 8.2直齒輪的剛度校核計算 34 8.3計算皮帶，設計皮帶輪 36 8.4鏈輪的剛度校核計算 40 總結 42 致謝 43 參考文獻 44 第1章 緒論 1.1選題背景 中國擁有豐富的水果和蔬菜資源，年生產(chǎn)能力居世界第一。果蔬產(chǎn)量僅低于糧食產(chǎn)量，成為本國農業(yè)的第二產(chǎn)業(yè)。豐富的果蔬資源提供充足的原料，使得果蔬加工業(yè)的快速發(fā)展。因此，果蔬制品作為一種崛起的新興產(chǎn)業(yè)，給廣大農民帶來主要經(jīng)濟收入，促進全國農業(yè)的經(jīng)濟增長，在全國的發(fā)展地位趨勢日益明顯，成為潛在的地方特色，具有高度外向型發(fā)展，成為中國農業(yè)支柱的產(chǎn)業(yè)。針對農業(yè)產(chǎn)業(yè)上的優(yōu)勢和特色，國內的廠商積極地發(fā)展果蔬加工產(chǎn)業(yè)。不僅增加了出口率，也大大地提高產(chǎn)品的利潤，同時也促進了果蔬有關產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，而快速發(fā)展的果蔬加工業(yè)是離不開果蔬機械的發(fā)展。發(fā)展并創(chuàng)新果蔬機械，既可以提高產(chǎn)品加工效率，又節(jié)省人力，同時促進果蔬產(chǎn)品多方向的發(fā)展。 1.2 畢業(yè)設計的目的 通過兩年的本科學習的，對所學的專業(yè)知識進行整合，把兩年的知識融會貫通。通過完成實用果蔬清洗打漿機的結構設計，培養(yǎng)學生對機械設計的獨立工作能力，樹立正確的設計思想，設計理念和創(chuàng)新思維，能反映學生的理論研究水平，實踐動手能力，使理論和實踐能相互結合。 目前在國內的大部分果蔬加工廠的清洗和打漿是兩條生產(chǎn)線的，由兩臺不同的設備來完成清洗部分和打漿部分，它們之間不相連接且分開進行的，加工過程中需要人工勞動、生產(chǎn)效率低。為了有效的降低成本，提高生產(chǎn)過程的效率，以適應現(xiàn)代自動化的大規(guī)模生產(chǎn)，所以設計一臺機器來同時完成清洗和打漿，讓果蔬在清洗后直接進入打漿機進行打漿，快速提高勞動生產(chǎn)率。 1.3 畢業(yè)設計的任務 1.完成果蔬清洗打漿機的設計。 2.說明書1份，要求10000字以上，全部打印 3.完成總裝配圖Pro/E建模，CAD A0圖紙1張。 在導師的指導下，我首先收集有關清洗機和打漿機各方面資料，然后在圖書館和網(wǎng)上查詢各種資料，對清洗機和打漿機有了初步的認識，有關它的用途和適用場合，它的發(fā)展歷史，現(xiàn)在的發(fā)展方向，以及未來的發(fā)展方向。接下來的步驟是基于查到的數(shù)據(jù)進行主體設計，完成整體三維建模;再接下來就開始計算，通過生產(chǎn)能力入手，選擇合適的電機，大概計算出各類數(shù)據(jù)；通過各類數(shù)據(jù)來進行繪制裝配圖和主要零件圖，在繪制圖的過程中，結合生產(chǎn)實際的情況，再修改各類數(shù)據(jù)，達到實際要求的結果，最后編寫說明書做最后的定論，打印圖紙準備答辯。 第2章 引言 2.1研究果蔬清洗打漿機的意義和國內外現(xiàn)狀概況 用于加工的大多數(shù)果蔬之中，番茄是最具有代表性的。隨著國內外市場對水果和蔬菜需求量的增加，人民生活水平的提高，越來越多的人對番茄制品有了更多的要求。番茄產(chǎn)品多元化的發(fā)展給水果和蔬菜加工的帶來了難得機遇，抓住機遇，加快對水果和蔬菜加工關鍵技術及設備的研究。特別是西方的飲食文化傳入，在加上西式快餐五花八樣，對番茄制品需求顯著增加。該設備的應用前景廣，發(fā)展空間大。 番茄為茄科植物的果實。別名西紅柿、圣女果。有各種類型的品種，如方形，長形橢圓形等。番茄成為了世界種植的植物之一。番茄營養(yǎng)豐富，可以生吃，煮熟，加工番茄醬，果汁或水果罐頭。作為世界栽培的農作，番茄有很高的營養(yǎng)價值。有研究表示：吃一定數(shù)量的新鮮的西紅柿，可以得到身體所需要的維生素和礦物質。番茄含有壓制細菌的番茄素。含蘋果酸、檸檬酸和糖類，胡蘿卜素，纖維素，維生素A，維生素C，維生素B1等眾種元素。番茄所含的黃酮類化合物，可降低毛細血管通透性的作用，防止破裂，具有特殊效果，預防血管硬化，可有效預防宮頸癌，膀胱癌，胰腺癌及其他疾病。另外，還可以美容和治愈口瘡。 目前，中國、美國和意大利是主要種植的番茄的生產(chǎn)地區(qū)。美國加工的番茄制品大部分給國人消費，在世界的出口比例上極低。意大利和中國的出口各占全球貿易的30％。近年來歐美國家的番茄產(chǎn)量減少，生產(chǎn)能力下降，中國的番茄制品在國內外市場地位逐年增加。 由于近年來番茄產(chǎn)量提高和世界對番茄制品的需求的增加，在加上中國在番茄加工業(yè)的崛起，中國在番茄制品貿易里扮演的地位越來越重要，影響也日趨明顯。中國依靠豐富的番茄資源，使得番茄加工產(chǎn)業(yè)的迅速崛起和發(fā)展，成為了世界主要生產(chǎn)國家之一。隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，人民生活水平的改善，對番茄制品的消費越多，中國的番茄消費也達到一個新的數(shù)值，這個高度趨近于世界的數(shù)值。未來的中國對番茄產(chǎn)品需求只升不降。 中國是世界番茄的三大生產(chǎn)基地之一，其種植地區(qū)主要在新疆、內蒙古和甘肅，總面積達一百萬畝以上。新疆是番茄的主要栽培的地區(qū)，其面積有八十多萬畝。中國的番茄醬紅色素高，顏色、粘度達到世界同類產(chǎn)品先進水平，而且栽培成本較低，建立產(chǎn)品的競爭力。 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。世界年貿易量約為100萬噸左右，主要是作為調味品或湯，同時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)其濃縮程度不同有稀、中、濃和超濃（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?。?.0％—10.1％）、中等和濃幾種。 番茄制品的主要產(chǎn)品有番茄紅素、大包裝番茄醬、小罐番茄調味醬、番茄沙司、以番茄汁等，但無論什么樣的產(chǎn)品，都需要番茄打成漿。但針對目前的打漿方法，打漿效率低，無論是人工或機械，如果加工的設備質量不好，產(chǎn)量降低，無法滿足消費需求。番茄在加工過程是番茄進入入料口，通過螺旋推進器進入料筒，然后被高速旋轉的破碎槳葉破碎，再由打漿板轉動和篩網(wǎng)的擠壓，肉、籽分離，最后得到所要的番茄汁。 2.2番茄原料加工預處理工藝流程簡介 番茄醬的生產(chǎn)工藝為清洗、分級、破碎、加熱、打漿、濃縮、升溫、裝罐、密封、殺菌、冷卻。 1.番茄漿原料 番茄制品對番茄有一定的要求，果實要飽滿，鮮紅，茄紅素含量高。沒有青班，黃暈等缺陷，果實最好是鮮紅色。原料首先要成熟，抗裂性好，然后是維生素C含量要高，糖酸的比例要適中。但世界范圍里的番茄制品種類更換速度很快，尤其是雜交品種和沒有固定架品種的應用特別快，要隨時注意。 2.原料的處理 對進廠的原材料應嚴格清除腐爛的水果和不成熟的，在流動池浸泡內清洗，去除雜質。后用吹風機吹干其表面的水分。 洗完后，在帶式輸送機技的工作人員將有疤痕，果蟲，裂開等地方，用水果刀切干凈，后在洗凈果實。 3.破碎、脫籽、預熱 水果進入破碎機破碎機，有時破碎脫粒組合，加熱到85℃后立即，抑制果膠酶，確保一致性。 4.打漿 番茄進入三道打漿機打漿，篩網(wǎng)的有等不同孔徑。番茄漿從滾筒流入儲罐。果渣控制到用手捏不出汁的時候是最好的出汁率。 5.濃縮 及時的將果漿送入濃縮鍋內，使其在真空環(huán)境下進行低溫濃縮，使用雙效或多效逆流的真空濃縮設備，根據(jù)要求定需要的濃度。需注意由于溫度可能帶來的濃度測定誤差。 6.預熱、裝罐 番茄醬經(jīng)過上道工序的濃縮后，在由管式的加熱器進行加熱到，及時裝罐。番茄醬在中國通常使用罐（重量70g），罐（），罐，罐形包裝（）。 7.殺菌、冷卻 制作好的番茄醬在裝罐后要馬上殺菌，用沸水分鐘內即可完成殺菌。最后及時冷卻。 第3章 清洗機的設計 3.1清洗工藝及設備 選擇設備的時候，要根據(jù)清洗工藝要求和實際需要的清潔程度。清潔的程度不同，所需要的設備和技術也不同。清洗的程度和清洗的成本是成正比，清洗越干凈，成本越高。 清洗機的設計，主要注意以下幾點： 1. 可靠性 選用的設備要有穩(wěn)定的清洗質量，能夠實現(xiàn)清洗工藝要求的洗凈程度。 2. 清洗對果蔬的影響 果蔬在清洗的過程中，盡量降低對果蔬造成損傷，不能對果蔬產(chǎn)生新的污染。 3. 保護自然環(huán)境 在滿足清洗工藝條件下，選用的設備要盡可能減少清洗廢液、噪聲、廢氣等，避免對環(huán)境的造成污染。 4. 效率 選用的設備具有高效率，能滿足清洗工藝且節(jié)約勞動力的優(yōu)點。 5. 環(huán)境良好 清洗技術和設備在良好的工作環(huán)境，保持良好的工作環(huán)境，保證工人的健康和安全。 6. 經(jīng)濟性 可以滿足清潔度的要求，同時也降低清洗成本。 果蔬在加工之前往往受到不同的污染，比如其成熟階段，運輸和貯藏過程。所以在加工之前要仔細的清洗，去掉雜質和損壞的部分，方便下一道的工序加工。 清洗設備： (1) 清洗設備所用的是原料清洗機，如洗水果機。還有其他的清洗方法：包裝容器清洗用，如空瓶清洗機；器皿清洗用，如器皿清洗機等。 (2)清洗設備所用的清洗液一般為冷水清洗液，其不損傷原料的品質。還有其他清洗液種類：熱水清洗液、蒸汽清洗液、藥劑溶液清洗液。 (3)清洗設備的主要清洗方式是高壓噴淋的方式，適用于清洗大多數(shù)產(chǎn)品，但要注意噴淋的水壓，避免對產(chǎn)品造成傷害。還有其他清洗方法：浸泡清洗方式、沖洗清洗方式、刷洗清洗方式。 清洗方式可以選用下列幾種方法的其中一種，這些方法中，可以用多種方法組合使用。 (4)主要的幾種清洗設備 ①組合式清洗機 如圖3-1所示，該組裝式清洗機主要由輸送機，破碎機組成。輸送機由三段構成，下面的傾斜段浸泡在洗槽中，中間的水平段為檢查段，上面的傾斜段連接破碎機。在兩個傾斜段裝有噴淋管。主要用來清洗水果等原料，其應用廣泛。 工作時，從輸送帶帶過來的原料經(jīng)過提升機1進入到洗槽3的前半部，經(jīng)過翻果輪2進入到洗槽后半部。在洗槽的后半部安裝了高壓水管7，水管上有分布很多等距離的小孔，利用高壓水管噴出來的水使洗槽的水翻滾，不僅原料在清洗水中翻滾清洗，原料之間的摩擦也能達到清洗，達到清洗原料表面的污垢。清洗后的原料由帶輸送機6帶到高壓噴淋水管下再次沖洗，之后進入檢選臺5檢查質量不合格的原料，后再經(jīng)過輸送帶達到破碎機。 圖3-1組合式清洗機 ②螺旋式清洗機 圖3-2螺旋式清洗機 ③傳動輥筒式清洗機：高壓噴淋水管；可拆卸的傳動輥筒。本機適用于清洗柑橘，馬鈴薯等材料。 圖3-3傳動輥筒式清洗機 ④帶式清洗機 圖3-4帶式清洗機 ⑤鼓泡式清洗機 鼓泡式清洗機清洗的工作原理，用鼓風機將氣體吹入洗滌槽，使氣體在清洗水內產(chǎn)生劇烈翻滾，由于強烈的空氣攪動的清洗水，翻滾的流水侵蝕的材料表面的污垢從而到達清洗目的。與空氣混合，不僅會加速清除污垢，而且能在翻滾的清洗水中達到不損傷材料，這種清潔方式適用于果蔬原料。 如圖3-5所示，鼓泡式清理機，網(wǎng)帶式輸送機是浸泡在清洗水箱1的水中，鼓風機出口從輸送帶側面和輸送帶中間的吹泡管7連接，吹泡管上開有許多小孔的，空氣通過帶有小孔的吹泡管吹出，氣體穿過網(wǎng)帶使水劇烈翻滾。 工作時，清洗水的裝在洗滌槽，電機5驅動滾筒10，滾筒轉動帶動帶網(wǎng)5的轉動，同時啟動鼓風機4。將要清洗的原料放入洗槽中，開啟鼓風機使清洗水劇烈的翻滾，從而沖洗掉原料表面污垢，接著由輸送帶將原料帶到噴淋管下面，開啟噴淋管做最好一次的沖洗。沖洗后送上上方的水平段，在檢查原料是否受損，在送到下道工序。 圖3-5 鼓泡式清洗機 ⑥振動式清洗機 圖3-6振動式清洗機 綜上所述的六種清洗設備的優(yōu)缺點，決定采用滾筒式清洗機來進行清洗，是結合實際工作情況的各項要求決定的。由圖3-7所示，由滾筒、機架、沖洗裝置構成的清洗機，果蔬通過入料口進入清洗機后在運動的滾筒上翻滾并向前輸送，清洗裝置是安裝在滾筒上面，通過這樣的方式把清洗好的果蔬輸送到打漿機的入料口。全部的滾筒通過鏈傳動連接在一起，運動速度慢且方向一致，在結構上簡單，輸送平穩(wěn)。 圖3-7 3.2輥筒式輸送機 輥筒輸送機如圖3-8所示，主要由傳動輥筒，機架，機架，傳動部分和其他部分。輸送機具有運送量大、速度快、運轉輕快，能快速實現(xiàn)分流輸送多品種等優(yōu)點。從結構形式上輥筒形式采用有動力滾筒，布局形式為水平輸送輥筒線。框架是由不銹鋼制成，可以延長使用壽命。其構造簡單，可靠性好，使用簡單，維護方便。輥筒線與輥筒線之間的過度連接比較簡單，多條輥筒線可以跟其他的輸送機或更復雜的輸送機機組成專用輸送系統(tǒng)。 圖3-8 3.3機架的設計 考慮到使用的是有動力的輥筒，每個輥筒之間采用鏈連接，并且每個滾筒之間都要運動，轉速相同運動平穩(wěn)，最后再跟電機相連。因為是清洗用的輸送帶，所需要的輸水管道在機架下面，防水也是重要的一方面，同時也要做好清洗水的回收利用等。在設計機架時，把輥筒的鏈傳動部分封閉在密封的空間內，與水隔絕，避免水接觸鏈而影響傳動。在輥筒下面做個斜面讓清洗后的水能流到排水口，排水口下面在接管道到清洗水回收處，從而隔絕與下面的電機接觸而損壞電機。如圖3-9所示： 圖3-9 考慮到密封性，設計清洗槽的寬度要比滾筒的長度長一些，留下來的間隙用來裝密封裝置。輥筒固定在清洗槽兩邊的密封空間，通過軸承以及固定結構使輥筒運動。果蔬在輥筒上完成清洗后通過出料口的向下斜面，通過重力的作用使其進入到打漿機的入料口從而入打漿機進行打漿。 3.4輥筒的傳動方式選擇 選擇輥筒式就要考慮到個個輥筒之間的動力傳動，以及電機的動力與清洗機的傳送。鏈輪傳動比齒輪傳動有以下優(yōu)點：（1）制造精度要求低，安裝的精度也不高，在維修方面簡單。（2）鏈輪齒的應力較小，強度高，承載力相對增大，磨損比圓柱齒輪低。（3）鏈輪傳動有良好的緩沖，減震性能，具有一定的彈性。（4）鏈傳動中心距的適應范圍大，而且簡單又輕巧，經(jīng)濟也可以接受。 鏈輪傳動比帶輪傳動有以下優(yōu)點：(1)鏈傳動的傳動比準確，高效率，不會出現(xiàn)打滑和彈性滑動。 (2)鏈條對軸的作用力較小能夠減少軸承的摩擦損失。(3)鏈傳動的尺寸較緊湊。（4）鏈的裝配和拆卸方便，在連接鏈節(jié)處便可拆開，便于安裝和拆卸。（5）鏈傳動既可以在傳動比較大場合工作，又可以在中心距較小的場合工作。 (6) 鏈傳動能適應多種環(huán)境，能在更惡劣的環(huán)境條件下工作。如圖3-10所示： 通過參考實際中的輥筒用途和種類，在考慮以上的比較及傳動過程的傳動平穩(wěn)等原則，最后決定選用雙鏈輥筒。鏈傳動是一種具有中間撓性件嚙合運動，可用于傳輸和運輸?shù)哪康?。鏈輪傳動具有齒輪傳動和帶輪傳動的部分優(yōu)點。因為它的主要優(yōu)點是：結構簡單，效率高，適應性強，結構緊湊，經(jīng)濟，耐用，易于維修，鏈傳動廣泛地應用于國民經(jīng)濟的各個部門。為了不影響食品清洗的衛(wèi)生安全，輥筒材料是使用不銹鋼，整個傳動部分都在不銹鋼鋼板的密封空間內，鏈輪部分在機架的密封空間內，從而達到防生銹的目的。 圖3-10 圖3-11 3.5沖水裝置 沖水裝置分為兩部分：第一部分為高壓沖洗裝置；第二部分為夾緊裝置。清洗水通過機架下面的入水口進入到機架的圓柱管內，每個圓柱管有三個出水口，高壓沖水裝置用過夾緊裝置固定在三個出水口的管道上。最后清洗水通過高壓出水口噴射出來的水對果蔬進行清洗。如圖3-12所示： 圖3-12 第4章 打漿機的設計 圖4-1 打漿機的原理圖如圖4-1所示，基本結構主要包括螺旋送料，破碎槳葉，打槳板，傳動部分和機架。 4.1主要打漿設備 目前果蔬在國內外獲得果漿主要是通過打漿的方式，五花八班的設備都是異曲同工，有單道，也有雙道，或者更多道的打漿機，如圖4-2、4-3所示。但是，它們的打漿方法都是一樣，物料進入入料口，經(jīng)過高速旋轉的螺旋進料后，被滾筒內的破碎槳葉打碎，之后在打漿板帶動下與篩網(wǎng)磨擦擠壓，使得肉，汁與皮，籽分離，肉和汁經(jīng)過篩網(wǎng)上的小孔后由出料口排除，廢品由排渣口排出。如如果是兩道或以上的打漿機，產(chǎn)品由第一道進入下一道繼續(xù)打漿，以此遞推。 單道打漿機： 電動機通過皮帶驅動使實心軸高速轉動，實心軸上焊接有螺旋進料和破碎槳葉，當物料從入料口進入，通過螺旋進料到破碎槳葉，物料直接被打碎進入滾筒內，之后在打漿板帶動下與篩網(wǎng)磨擦擠壓。由于打漿板具有導程角和回轉力，在導程角和回轉力的作用下物料呈螺旋狀的軌跡移動到圓筒的廢料出口。物料在打漿板和篩筒之間移動，由于離心力的作用而被擠壓，肉和汁（成漿狀）從篩網(wǎng)流出到下道工序（多道打漿機則重復以上過程），剩下的皮和籽從廢料出口排出，從而達到分離的效果。只要調整篩網(wǎng)的孔徑和打漿板導程角的角度，可以變換的打漿速率的變化，獲得滿意的結果。 圖4-2 雙道打漿機： 其工作原理與單道打漿機是差不多的。雙道打漿機就在第二道的篩網(wǎng)的網(wǎng)孔直徑更小，打漿的效果會更好，肉和汁會打碎的程度會更好。用于需要破碎更加均勻的物料。 圖4-3 打漿機的工作原理： 如圖4-4所示，本次設計的打漿只需要單道就可以。本次選用的圓筒篩具有開口，安裝在滾筒內部，篩筒采用壓彎成圓形的不銹鋼板，上沖有孔眼，其厚度在0.36-1.3毫米，在兩側焊接加強環(huán)以增加其強度。但也有兩個半圓體用螺釘連接成篩筒。軸支撐在軸承上，在實心軸上焊接有使物料進入滾筒的螺旋進料和用來破碎物料的破碎槳葉，還有用來擠壓物料肉汁的三根打漿板，打漿板裝在夾持器上，夾持器裝在軸上，通過螺栓來固定位置，可以通過螺栓來調整打漿板與篩筒之間的距離。三個打漿板以120度的角度安裝在軸上的夾持器，與軸線存有一夾角，叫導程角。打漿板采用不銹鋼制作，為了防止對食物的二次污染。為了保護篩網(wǎng)，在打漿板上安裝耐酸的橡膠板。剩下的有入料口，收集漏斗和機架，傳動系統(tǒng)等。 物料直接被打碎進入滾筒內，之后在打漿板帶動下與篩網(wǎng)磨擦擠壓。由于打漿板具有導程角和回轉力，在導程角和回轉力的作用下物料呈螺旋狀的軌跡移動到圓筒的廢料出口。物料在打漿板和篩筒之間移動，由于離心力的作用而被擠壓，肉和汁（成槳狀）從篩網(wǎng)流出到下道工序（多道打漿機則重復以上過程），剩下的皮和籽從廢料出口排出，從而達到分離的效果。 圖4-4 4.2滾筒設計 如圖4-5所示，圓筒的設計首先考慮的問題是能不能滿足正常的生產(chǎn)需要，它由不銹鋼半圓筒上下焊接而成，出渣口設計在圓筒的右下角。當果蔬清洗過后進入圓筒，由螺旋送料輸送給破碎槳葉而成，因為加工的物料為食品，所以要采用不銹鋼。不要因為材料本身對食品的產(chǎn)生污染，具有較好的食品衛(wèi)生條件，并具有一定的抗沖擊性和耐磨性，選擇不銹鋼為滾筒的設計材料。用一個帶有網(wǎng)孔的不銹鋼網(wǎng)焊接在筒內。根據(jù)具體的實際的條件，確定進料口設計在圓筒的左上角，出料，在破碎的槳葉高速切削后經(jīng)過打漿板后的番茄漿從出料口流來，番茄渣從出渣口出來。 圖4-5 4.2螺旋進料器 如圖4-6所示，螺旋進料器處于入料口下面，破碎槳葉旁邊，作用是傳輸物料。對于精度要求不高，它是由一個螺旋葉片狀的焊接在一根長實心軸上。其工作原理為：物料從入料口進入，當電動機驅動軸轉動時，物料進入螺旋葉片，通過葉片的作用力，帶著物料繞其旋轉的方向進入滾筒，從而起到輸送物料作用。 圖4-6 4.3破碎槳葉 破碎槳葉如圖4-7所示，其工作過程主要作用是在螺旋進料送入物料后初步打碎物料，當物料由入料口進入，通過螺旋進料，在由破碎槳葉打碎物料后進入滾筒打漿。破碎槳葉通過焊接在軸套上，軸套裝在軸上。一端由軸肩固定，另一端由雙螺母來鎖緊。因為破碎槳葉在滾筒中高速轉動，離心力很大，破碎槳葉的固定是很重要的環(huán)節(jié)。破碎槳葉采用不銹鋼材料，避免食材的二次污染。 圖4-7 4.4傳動部分 如圖4-8所示，由電機輸出動力，聯(lián)軸器一端連接電機軸，另一端連接是帶連接軸，帶連接軸中間通過軸承座來支撐，電機的動力直接傳到帶輪上，在通過皮帶傳動到打漿軸上的帶輪。電機固定在清洗機機架上。 圖4-8 4.5機架 如圖4-9所示，為了使機器的工作穩(wěn)定，在設計機架要考慮有沒有強烈的沖擊；不發(fā)生劇烈的震動。采用HT150鑄件整個機架。機架的頂端有螺栓孔，用來安裝軸承座。底端也有螺栓孔，通過螺栓讓機架與底面鎖緊，減少機架的震動，運行更加平穩(wěn)。 圖4-9 4.6其它 如圖4-10所示，滾筒的左上角有產(chǎn)品入料口，下面有產(chǎn)品出料口，右下角有廢品出料口。左端的入料口直接跟清洗機的出料口相連接，讓清洗完畢的果蔬直接進到滾筒進行打漿，打完槳的果蔬由出料口流出。為了讓果蔬得到充分的碾壓，在打漿板上裝有一定塑形的耐酸橡膠板。 圖4-10 第5章 打漿機和清洗機設計參數(shù)的確定 5.1滾筒的計算 圖5-1 根據(jù)生產(chǎn)能力和實際的需求，初步篩筒直徑為。篩孔的工作系數(shù)為，導程角度。 5.1.1滾筒長度 (1)根據(jù)實驗的公式： 得出滾筒的長度： 式中 --- 打漿機的生產(chǎn)能力（） --- 篩筒的內徑（） --- 滾筒的長度（） --- 打漿板的轉速（） --- 篩筒出漿的有效截面，真正出漿的篩孔，占所有篩孔的一半左右，篩孔占篩筒所有表面積的一半，所以 --- 導程角（） 需要說明的是，生產(chǎn)能力是由實驗公式計算得出，是指從篩網(wǎng)流出的產(chǎn)品數(shù)量，而不是原料處理。假如不考慮出漿率，再多的原材料也不能作為打漿機實際生產(chǎn)能力。物料越多，如果不及時出漿，也只是頭進尾出，計算出來的數(shù)據(jù)就沒有實際意義。 5.1.2物料在滾筒內的時間 物料在滾筒內沿打漿板移動的時間為： 式中 --- 物料沿打漿板移動線速度（） 5.1.3棍棒與篩筒之間的間隙 中心到篩筒壁之間的間隙。 兩端到篩筒壁之間隙最小為： 由于導程角的存在，間隙之差為： () 式中 --- 打漿板最遠點截面至篩筒的間隙（） --- 篩筒的內徑（） --- 打漿板的長度（） --- 導程角（） --- 中心到篩筒的間隙（） 5.1.4圓筒篩消耗功率的計算 該設備是單機工作，所以取 傳動效率 式中 --- 生產(chǎn)能力（） --- 傳動效率（） --- 打漿機運行能耗比的值取決于材料的類型、溫度、棍棒轉速和篩筒的有效截面等。如果用近似計算，單機時可取平均，聯(lián)動時取。 5.1.5傳動滾筒的消耗功率計算 根據(jù)實際生產(chǎn)需要，每小時清洗番茄為2噸。?每天兩班制，每班按八小時計算。經(jīng)過初步估算，初定傳動滾筒傳輸距離為2米，番茄放入傳動滾筒到清洗完畢所用的時間為2分鐘，由此確定傳動輥筒的傳送速度為1.1m/s。? 單個傳動滾筒的功率： 式中 --- 空載運行功率系數(shù)???????????????????? ?????? --- 輸送帶水平投影長度????????????????? ? ????? --- 傳動輥筒轉速????????????????????????????????? m/s??? --- 物料水平運行功率系數(shù)?????????????????? --- 輸送量????????????????????????? ? --- 附加功率系數(shù)????????????????????????? ? 代入公式求得:????????????????????????????? 輥筒消耗的功率計算： 式中 ，錐齒輪傳動效率，直齒輪傳動效率，鏈輪傳動效率，聯(lián)軸器的傳動效率。 總共有15個傳動滾筒，所以傳動滾筒所消耗的功率為 5.2電動機的選擇 設打漿機的生產(chǎn)能力為，每天兩班制，每班八小時，工作壽命為5年，軸轉速為970轉/分。 根據(jù)實際的生產(chǎn)需要查詢機械設計手冊，取V帶的傳動效率為0.9，打漿機所消耗的功率為： 總消耗功率為: 式中 --- 清洗機消耗的功率 --- 打漿機消耗的功率 通過計算得出總消耗的功率，由于電機的效率問題和其他情況。初步選擇電機的型號為。 電機的主要參數(shù)如下： 型號： 功率： 電流： 轉速： 第6章 傳動零件的結構設計與計算 6.1傳動主軸的結構設計與計算 6.1.1初步計算軸的直徑 根據(jù)扭轉強度初步估算軸的直徑： 式中 為軸傳遞的功率，單位為；n為軸的轉速，單位為；由軸材料和加載情況下確定的系數(shù)。選45鋼為軸的材料，取120。滾動軸承傳動效率，V帶的傳動效率，聯(lián)軸器傳動效率。 計算得最小直徑為，有鍵槽時，軸的直徑增大，于是 軸端接在帶輪上，考慮到軸上打有螺孔和上面查表得到的參考值。 6.1.2軸的結構設計 根據(jù)最小值和配件的選擇安裝來設計軸的結構，軸的設計圖見裝配圖。根據(jù)滾筒和其他部分的裝配，對軸長度的初步計算，超過3米，這在實際中很難加工，不利于大規(guī)模生產(chǎn)，所以采用實心軸套空心軸的方法，這不僅節(jié)省了材料，降低整體的重量，易于制造和安裝，軸的兩端設有錐形滾柱軸承。 6.1.3 根據(jù)定位要求確定軸的各段直徑和長度 （1）長實心軸的設計 圖6-1 如圖6-1所示，從左到右的第一段設有皮帶輪，軸上有鍵槽，考慮安裝方便，這段軸的長度79mm，直徑42mm。 第 2段上為了軸承安裝和拆卸方便，此段周長取151mm,直徑為51mm。 第3段裝有軸承，安裝在軸承座的軸承，密封圈密封，軸承座通過螺栓固定在機架，周長24mm，直徑為55mm。 第4段上安裝螺旋進料，這段軸位于滾筒內部，考慮到破碎槳葉的軸肩定位，此段周長取450mm,直徑為63mm。 第5段上裝有破碎物料用的破碎槳葉，在此段左端處有軸肩，用于破碎槳葉的定位。此段周長取78mm，直徑為80mm。 第6段上為固定破碎槳葉，采用雙螺母鎖緊。此段周長取85mm，直徑為64mm。 第7段此段為實心軸連接空心軸部分，在軸上鉆兩個13mm的螺栓孔，利于空心軸的連接,此段的直徑去為40mm。全軸長度為1288mm。 （2）空心軸的設計 圖6-2 空心軸開有1720mm的空心孔，這樣能節(jié)省材料也減輕機身重量，如圖6-2所示。 從左到右第1段長度285mm，這段設有夾緊裝置，直徑60mm，中空部分直徑40mm。 第2段長度取1150mm，直徑為63mm。 第3段設有夾緊裝置，此段長度取285mm，直徑為60mm。 （3）第二個實心軸的設計 圖6-3 如圖6-3所示，第1 段與空心軸相連，軸上開有兩個13mm的螺栓，利于實心軸連接空心軸,此段的直徑為40mm。 第2 段長度取306mm，直徑為60mm。 第3段裝有軸承，安裝在軸承座的軸承，密封圈密封，軸承座通過螺栓固定在機架，周長27毫米，直徑為55mm。 6.2軸上零件的定位 （1）實心軸與皮帶輪通過平鍵連接，查詢機械設計手冊表普通平鍵的A型式和尺寸,所選用的鍵為, 鍵槽用鍵槽銑刀加工,鍵的長度取60mm （2）螺旋進料通過焊接方式接在軸上，螺旋葉片通過焊接在套筒上，套筒裝在軸上，左端用軸肩定位，右端用雙螺母鎖緊，圓錐滾子軸承安裝在軸承座，軸承座通過螺栓連接在機架上定位。 6.3確定軸上的圓角和倒角 軸上的圓角和倒角參考機械設計手冊書表，可知圓角和倒角（C或R）大于（1.2或1.6），取。 6.4滾動軸承和軸承座的選取 6.4.1清洗機的軸承選用 圖6-4 清洗機的軸承選用，選擇深溝球軸承。如圖6-4所示。 深溝球軸承的特點：結構簡單，主要是承受徑向載荷，也可承受一定的軸向載荷。摩擦系數(shù)小，極限轉速高，價廉。應用范圍最廣。由于安裝軸承的位置不同，分別有25mm，35mm，45mm。軸承的代號分別為6205，6007E,6009E。分別安裝在軸承座內。 6.4.2打漿機的軸承選用 圖6-5 打漿機在打漿的時候處于高速運轉，選擇圓錐滾子軸承，因為打漿機打漿時候會產(chǎn)生較大的軸向力和徑向力，在軸的兩端各安裝一個，能承受較大載荷的同時能夠抵消軸向力。選用的軸承軸徑為55mm，代號為30211。成對安裝在軸承座內。軸承采用脂潤滑的方式。如圖6-5所示。 6.4.3滾動軸承座的選擇 圖6-6 根據(jù)我們的軸承圓柱孔，滾動軸承座選擇代號為。我們采取在軸承座壁上的鉆環(huán)形槽上，將O形橡膠密封圈在環(huán)形槽里密封，能有效地防水透氣。如圖6-6所示。 主要尺寸：長X寬X中心距 螺栓型號為： 箱體選用材料為： O形密封圈特點：擁有不錯的密封性，密封圈是一種壓縮性的，又擁有自封能力，所以應用的領域很廣。其構造簡單，成本低，使用方便，運動方向不影響密封性，所以應用廣泛。 聚氨酯橡膠為材料的選擇，適合于油和水，應避免在高速時使用 6.5打漿機的打漿裝置的設計 打漿板的結構簡圖如圖6-7所示，其中刮板長X寬X高，導程角為 ，。 圖6-7 第7章 主要零件的校核 7.1軸的強度校核計算 7.1.1按扭轉強度條件計算 圖7-1 軸的扭轉強度條件為: 式中 --- 扭轉切應力，單位是； 　　　 --- 軸上的扭矩，單位是； 　　　--- 軸的抗扭截面系數(shù)，單位是； 　　　 --- 軸的轉速，單位是； 　　 --- 軸傳遞的功率，單位是； 　　　 --- 軸的直徑，單位為； --- 許用扭轉切應力，單位為； 軸的材料為45號鋼，查詢機械設計基礎表 的值在之間?？芍S的扭轉強度是合適的。 長實心軸能受到4根皮帶的張力和帶輪的重量: 皮帶輪距離軸承的距離 則中心軸承受的彎矩： 帶輪的孔徑為 則對實心軸的剪力： 能滿足設計要求。 根據(jù)實心軸的受力情況分析，可知軸在左端的軸承截面處是危險最大的地方。 圓筒篩的體積 經(jīng)測算得西紅柿的密度為 假設圓筒裝下所有水果和蔬菜，重量為: 運行時的最大扭矩為: 軸的最大扭轉切應力： 是可以滿足設計要求的。 7.1.2.按彎扭合成強度條件計算 當扭轉切應力為靜應力時，取 軸的材料為45號鋼，查詢機械設計基礎表查得 所以是安全的。 7.2軸的扭轉剛度校核計算 軸的扭轉變形用每米長的扭轉角來表示，階梯軸的計算公式： 式中 --- 軸所受的扭矩，單位為 　　　--- 軸的材料的剪切彈性模量，單位為，對于鋼材， 　　　--- 軸截面的極慣性矩，單位為，對于圓軸， 　　　--- 階梯軸受扭轉作用的長度，單位為 --- 分別代表階梯軸第段上所受的扭矩、長度和極慣性矩，單位同前　　　 --- 階梯軸受扭轉作用的軸段數(shù)　 綜合上式計算出；為軸每米長的允許扭轉角，與軸的使用均合有關，對于一般的傳動軸，可??；對于精密傳動軸可取。對于精度要求不高的軸，可大于。明顯在本次有關的軸都是一般的傳動軸，，滿足扭轉剛度要求。 根據(jù)以上的計算校核，軸滿足設計要求。 7.3?30211軸承壽命的校核? （1） 相關參數(shù)的查取，主軸轉速 查閱機械設計手冊得軸承的， （2） 計算軸承的徑向載荷、 由靜力學公式計算軸承支反力，得； （3） 計算軸承的當量載荷 由機械設計基礎手冊表， 得，； 由 查詢了機械設計基礎手冊表 取=1.8 即 （4）軸承的使用壽命計算 = 所以，選軸承30211型軸承滿足要求。 7.4鍵的校核 傳動軸上帶輪傳遞的轉矩為，主軸的直，查閱機械設計手冊查得： 鍵的長、寬、高分別為： 鍵工作長度 擠壓面高度 根據(jù)鍵連接的擠壓強度公式，它的擠壓應力 為 查機械設計手冊查得。 所選鍵滿足強度條件。 第8章 總傳動系統(tǒng) 8.1傳動系統(tǒng)設計 根據(jù)前面所設計的結構和計算出的傳動參數(shù)，本機的傳動系統(tǒng)有兩部分，打漿和清洗所需的動力是由一臺電機輸出，但是打漿所需的轉速比較快，清洗則不需要這么快，并且打漿的動力方向與清洗的動力方向相垂直。打漿的動力通過帶來傳動，而清洗則經(jīng)過兩齒輪減速后再通過鏈來帶動滾筒運動。 打漿部分的傳動： 打漿的轉速由電機輸出，方向在一個水平線上，傳出的動力直接由帶輪軸輸送，帶動帶輪轉動給打漿機主軸，主軸帶動破碎槳葉和打漿板運動。 圖8-1打漿部分的傳動 如圖8-1所示，打漿部分的動力由電機輸出，帶連接軸通過聯(lián)軸器與電機軸連接起來，直接驅動帶連接軸轉動。帶連接軸上裝有帶輪，帶連接軸有一個軸承座來固定在機架上，軸承座內有滾動軸承和氈圈，軸通過軸肩和軸承端蓋來限制。帶連接軸上的帶輪通過V帶與打漿軸上的帶輪相連接，然后由電動機的動力傳動到打漿軸而完成打漿。 清洗部分的傳動： 清洗機的轉速由電機輸出，由于在方向上不是同一個水平線上，是由傳動比為1：1的錐齒變向后傳動，在經(jīng)過傳動比為1：5的直齒齒輪變速后通過鏈傳動輸送到清洗滾筒，每個滾筒之間也是通過鏈來使所有的滾筒一起滾動起來，并通過上方的高壓清洗裝置來完成清洗。如8-1圖所示。 根據(jù)前面計算選擇的電機轉速為，而滾筒的線轉速則為1.1m/s,則 滾筒直徑： 滾筒的轉速： 每分鐘滾筒轉速： 則齒輪減速的傳動比： 8.2直齒輪的剛度校核計算 直齒輪在整個傳動系統(tǒng)中起到了減速的作用，并且通過鏈輪帶動滾筒運動。所以直齒輪的設計關系到清洗部分的正常傳動，剛度的校核是十分重要的。 1.選取齒輪材料 參考表6-4，一般用途減速器，無特殊要求，選取大、小齒輪均用45鋼。 2.選擇熱處理方法及齒輪面硬度 考慮到生產(chǎn)批量小，為便于加工，采用軟齒面。小齒輪調質，，大齒輪正火，。 3.小齒輪傳遞的轉矩T1 轉矩 齒數(shù)比 4.初取載荷系數(shù)K′ 因齒輪參數(shù)尚未確定，載荷系數(shù)K′無法準確確定，需預選。一般可在范圍內選取。在確定齒輪參數(shù)后，在進行校核。初取。 5.選取齒寬系數(shù) 因為相對于軸承對稱布置，取，得。 6.初取重合度系數(shù) 一般直齒輪傳動，在之間。這里初取，。 7.確定許用接觸疲勞應力 接觸應力變化總次數(shù)（按每年300個工作日計）： 壽命系數(shù)，，彈性系數(shù)，接觸疲勞極限應力 (圖)， (圖)，最小安全系數(shù)，按表，失效概率低于，，許用接觸疲勞應力按式有： 8.按齒面接觸疲勞應力初步計算中心距 節(jié)點區(qū)域系數(shù)。 按式； ,取。 9.初取齒寬b 齒寬。 10.取標準模數(shù) 按表6-2，取。 11.確定齒數(shù) 由,有,及,解得=23，=113，實際齒數(shù)比，傳動比誤差（在允許范圍內）。 12.確定載荷系數(shù)K 1）使用系數(shù)，按表6-5，=1。 2）動載荷系數(shù)，齒輪圓周速度,齒輪精度參考表，取為8級，則由圖，。 3）齒向載荷分布系數(shù)，，軟齒面，對稱布置，取。 4）齒間載荷分布系數(shù)，由式計算重合度，按圖，，故, ,偏于安全。 13.確定重合度系數(shù)，由式（6-26），0.84 14.確定齒寬b 取， (微小于) 15.驗算齒根彎曲疲勞強度 1）齒形系數(shù)，按圖。 2) 應力修正系數(shù)，按圖。 3）重合度系數(shù)，按式。 4）彎曲疲勞極限應力，按圖, ,按圖, 。 5）壽命系數(shù) 按圖，。 6）試驗齒輪的應力修正系數(shù)，按國家標準規(guī)定，。 7）最小安全系數(shù)，按表，失效概率低于，。 8）許用彎曲應力，按式有 9 ) 齒輪彎曲疲勞應力，按式 16. 設計結果 中心距； 分度圓直徑齒輪精度8級；齒輪材料：小齒輪 45鋼，調質，,大齒輪45鋼， 正火，。 8.3計算皮帶，設計皮帶輪 圖8-2 皮帶輪設計 由上述可知，電動機的額定轉速為960r/min,額定功率為7.5KW，傳動比，一臺運轉時間大于10h。 （1）設計功率 設備每天工作的時間，載荷變動較大，查閱機械零件設計手冊表，得。 （2）選定帶型 根據(jù)和，查閱機械零件設計手冊圖得： 選擇B帶型 （3）傳動比 其中: 為大帶輪的轉速 為小帶輪節(jié)圓直徑 為大帶輪節(jié)圓直徑 （4）小帶輪基準直徑 ，宜選較大的基準直徑。 和圖選定 所以取 (5) 大帶輪基準直徑 得： （6）帶速V 符合要求 (7) 初定軸間距 初選軸間距（視具體結構而定） （8）所需帶的基準長度 按表選擇標準長度 (9) 實際軸間距 （10）小帶輪包角 一般，最小不低于，如果較小，應增大或用張緊輪 （11） 根據(jù)帶的型號，和普通V帶查表得 單根普通V帶額定功率的增量 于是 （12）V帶的根數(shù)Z 取4跟皮帶 （13） 查表 （14）計算稱壓軸力 (15)帶輪的結構和尺寸 Ｖ帶輪的設計應滿足質量小、結構工藝性好、無過大的鑄造內應力等要求。質量分布均勻，輪槽面精加工（一般表面粗糙度應為3.2），以減少帶磨損。為了使帶輪有較為均勻載荷分布，每個槽的尺寸和角度應有一定的精度。 帶輪最常采用的材料是灰鑄鐵，當帶速小于，用HT150。 由上面的計算可得： 帶輪的直徑為180mm。 查手冊表得： 選帶輪的孔徑則小帶輪為實心輪 帶輪寬度的選擇： 查機械零件設計手冊表得，對于B槽型 基準寬度 基準線上槽深 取 基準線下槽深或 取 槽間距 取 槽邊距 取 最小輪緣厚 取 帶輪寬 帶輪通過帶連接軸，帶連接軸通過聯(lián)軸器與電動機相連，無較大載荷，的孔徑可以安全工作。 帶輪的的重量 8.4鏈輪的剛度校核計算 而鏈條與鏈輪則通過以下計算的設計 (1)鏈輪齒數(shù)：由小鏈輪齒數(shù)選取。 所以實際的傳動比為 誤差小于±5%，故允許。 (2)鏈條節(jié)數(shù) 初定中心距。有公式可得 取鏈節(jié)數(shù)為 (3)計算功率 清洗機的機械運動平穩(wěn)，由表1查得,由表得， (4)鏈條節(jié)距 由公式得 由圖13-2-1得，采用雙排鏈，，故