1、1UNIVERSITY本 科 毕 业 论 文（设 计）题目： 卧式马铃薯去皮机设计 2摘要目前，常见马铃薯去皮机多采用立式转筒型，立式结构多通过下端输入动力，上端悬置，这就使转筒存在运动不平稳的问题，同时，马铃薯主要依靠转筒底部的圆盘来达到去皮效果，而马铃薯依靠自身重力大多堆积在圆盘上，各马铃薯与圆盘接触的不均致使马铃薯去皮不均匀，去皮效果不佳。本文论述了解决以上两大问题的方法，即将转筒制成卧式，采用两端轴承固定的方法提高转筒运动平稳性，同时通过转筒筒壁上的凸起棱部分与马铃薯的摩擦来达到去皮效果，这使得马铃薯的去皮效果达到均匀且较佳。通过对两种去皮机各方面性能的综合对比，采用传统设计方法，获取
2、整机各零件的参数，并且通过计算，论证了该设计方案的可行性，最终结论是卧式去皮机综合性能较立式去皮机更佳。关键词：去皮机；马铃薯去皮机理；卧式马铃薯去皮机3AbstractAt present, the common potato peeling machine adopts the vertical drum type, vertical structure in the lower end of the input power, the upper suspension, which makes the rotary movement exists unstable problem, at
3、the same time, potato mainly rely on the drum at the bottom of the disk to achieve the peeling effect, and potato on its own gravity mostly accumulates on the disc, the potato contact with the disk does not have led to peel the potatoes peeled uneven, poor effect. This paper discusses the method ,to
4、 solve two problems the drum made of horizontal, with both ends of bearing fixing method for improving the rotary motion stability, at the same time through the rotating barrel wall convex edge part and potato friction to achieve the peeling effect, which makes the potato peeling effect to achieve u
5、niform and better. Through to two kind of peeling machine all aspects of the comprehensive comparison, using the traditional design method, acquiring the various parameters of parts, and through calculation, it proves the feasibility of the design, the final conclusion is that the horizontal peeling
6、 machine comprehensive performance than vertical peeling machine. Key words : peeling machine for peeling potatoes; mechanism; horizontal potato peeling machine 4目录1 绪论11.1 马铃薯的主要特点及功用11.2 常用薯类去皮方法12 整机的结构设计和工作原理23 马铃薯去皮机零部件的设计33.1 机械传动系统总体设计33.1.1 传动方案的拟定33.1.2 电动机的选择33.2 传动装置运动和动力参数的计算43.2.1 传动比分配
7、43.2.2 各轴的转速计算53.2.3 各轴输入功率计算53.2.4 各轴输入扭矩计算53.3 V 带传动的设计计算53.4 齿轮传动的设计计算113.5 轴系零件的设计计算113.5.1 初算 d123.5.2 计算轴上载荷123.5.3 绘制轴的弯扭矩图，对危险截面进行校核143.5.4 轴承的校核153.5.5 轴上键连接的选择及校核153.5.6 轴上螺母的选择153.6 滚筒及其轴系零件的设计、选择与校核153.6.1 滚筒的结构设计163.6.2 轴承的选择、校核183.6.3 齿轮连接键的选择及校核183.6.4 轴上螺母选择183.7 轴承座、端盖的结构设计183.7.1 轴
8、承座的选材183.7.2 轴承座的固定方式183.7.3 轴承座的结构设计193.7.4 轴承座端盖选材、结构设计193.8 轴承座联接用螺栓的设计计算193.9 机架的结构设计21设计小结22参考文献2311 绪论1.1 马铃薯的主要特点及功用马铃薯为植物的块茎形状为圆形或椭圆形，其结构由表皮层、形成层、外果肉和内果肉四部分。马铃薯品种可分两大类，一类是淀粉含量较高的，适宜于作为生产淀粉的原料，另一类是蛋白质含量较高，适宜作为蔬果或制成多种食品。马铃薯营养丰富，除直接食用外，还可以加工成食品、全粉、淀粉等经济价值较高的食品，通过加工可以大幅度提高鲜薯的商品价值。鉴于马铃薯的很多特点，马铃薯得
9、到了广泛的利用：a.马铃薯可鲜食，鲜食用马铃薯主要用作家庭餐馆烹调，我国主要用来制作菜肴、面点小吃等大众食品。果外除蒸烤鲜马铃薯作主食外，还有咖哩饭、炖薯快以及色拉凉拌菜。马铃薯可制成方便食品、快餐食品、休闲食品，如马铃薯粉、马铃薯全粉、脱水马铃薯片（条） 、速冻薯条（薯泥） 、蒸薯条、罐装和去皮马铃薯、马铃薯脆片、马铃薯膨化小食品等；b，加工成淀粉及相关产品：由于马铃薯淀粉的优良特性，不仅是制作高级方便面、面类最为理想的添加淀粉，而且还是肉制品、鱼糜制品等的添加剂或原料。马铃薯淀粉也是粉条的优质原料。出马铃薯淀粉外，也可得到相关产品，包括各种变性淀粉、饴糖、葡萄糖、膳食纤维制品等；c，其他制
10、品：马铃薯提取淀粉后的残渣可制成马铃薯发酵饲料、提取蛋白等；1.2 常用薯类去皮方法去皮用于多种水果和蔬菜的加工中以除去不需要或不可食的物质，并改善成品的外观。主要的考虑因素包括通过尽可能减少去掉的部分以及可能降低能源、劳力和物质成本来降低总成本。这里，主要介绍以下四种去皮方法：a.机械切削去皮 是采用锋利的刀片表面皮层。去皮速度较快，但不完全，且果肉损失较多，一般需用手工加以修整，难以实现完全机械作业，适用于果大、皮薄、肉质较硬的果蔬。目前，苹果、梨、柿等常使用机械切削去皮，常用的形式为旋皮机。旋皮机是将待去皮的水果插在能旋转的插轴上，靠近水果一侧安装（或手持）一把刀口弯曲的刀，使刀口贴在果
11、面上。插轴旋转时，刀就从旋转的水果表面将皮车去。旋皮机插轴的转动有手摇、脚踏和电动几种动力形式。在旋车去皮之前应有选果工序，以保证水果大小基本一致。b.机械磨削去皮 是利用覆有磨料的工作面除去表面皮层。可高速作业，易于实现完全机械操作，所得碎皮细小，便于用水或气流清除，但去皮后表面较粗糙，适用2于质地坚硬、皮薄、外形整齐的果蔬。胡萝卜、番茄等块根类蔬菜原料去皮大多采用机械磨削去皮机。c.机械摩擦去皮 是利用摩擦因数大、接触面积大的工作构件而产生的摩擦作用使表皮发生撕裂破坏而被去除。所得产品表面质量好，碎皮尺寸大，去皮死角少，但作用强度差，适用于果大、皮薄、皮下组织松散的果蔬，一般需要首先对果蔬
12、进行必要的预处理来弱化皮下组织。常见到的机械摩擦去皮机如采用橡胶板作为工作构件的干法去皮机。d.化学去皮 又称碱液去皮，即将果蔬在一定温度的碱液中处理适当的时间，果皮即被腐蚀，取出后，立即用清水冲洗或搓擦，外皮即脱落，并洗去碱液。此法适用于桃、李、杏、梨、苹果等的去皮及橘瓣脱囊衣。桃、李、苹果等的果皮由角质、半纤维素等组成，果肉由薄壁细胞组成，果皮与果肉之间为中胶层，富含原果胶及果胶，将果皮与果肉连接。当果蔬与碱液接触时，果皮的角质、半纤维素被碱腐蚀而变薄乃至溶解，果胶被碱水溶解而失去胶凝性，果肉薄壁细胞膜较能抗碱。因此，用碱液处理后的果实，不仅果皮容易去除，而且果肉的损伤较少，可以提高原料的
13、利用率。但是，化学去皮用水量较大，去皮过程产生的废水多，尤其是产生大量含有碱液的废水。2 整机的结构设计和工作原理图 1 整机结构设计图整机的机构设计如上图所示：1电动机； 2带轮传动；33齿轮传动；4滚筒马铃薯去皮机工作原理：如上图所示，电动机通过皮带传动和齿轮传动两级降速，将动力传至滚筒，滚筒以一定转速旋转，马铃薯由进料漏斗通过滚筒右侧的空心轴进入滚筒，滚筒转度限制在一定范围内，以使马铃薯在随滚筒旋转时在滚筒的最高点以前与筒壁分离，从而达到去皮效果，同时，滚筒的半径左大右小，具有一定锥度，马铃薯受到向左的轴向分力，在轴向分力的作用下，马铃薯在滚筒内作翻转运动的同时沿轴向运动至滚筒左侧，从滚
14、筒左侧筒壁上开的小口落下，完成去皮运动。马铃薯在滚筒内作翻转运动，为了达到去皮效果，滚筒转速不得大于临转速 否则，马铃薯在滚筒内随滚筒一起转vmax动，马铃薯与滚筒没有相对运动速度，起不到去皮效果。图 2 马铃薯在滚筒内的运动图 3 马铃薯去皮机零部件的设计3.1 机械传动系统总体设计3.1.1 传动方案的拟定：常用传动机构的一般布置原则如下：（1）带传动承载能力较低，但传动平稳，缓冲吸振能力强，宜布置在高速级。（2）对于开式齿轮的传动，由于其工作环境较差，润滑不良，为减少磨损，宜布置在低速级。3.1.2 电动机的选择给定去皮机的工作条件：滚筒工作功率 =3.2kw，直径 D=300mm，稍有
15、震动，在室Pw温下连续运转，工作环境多尘，电源为三相交流，电压为 380V。（1）选择电动机类型和结构形式系统无特殊需求，一般选用 Y 系列三相交流异步电动机。选用全封闭自扇冷式笼型，电压 380V。（2）选择电动机容量4为电动机的功率；awdPPd为工作及功率；w为传动装置的总效率； a为滑动轴承的效率，查表取 0.97（一对）321a1为带传动的效率，查表取 0.962为齿轮传动的效率，查表取 0.93求解得：= 0.960.9a97.02=0.813kw ，差电动机参数表选取电动机额定功率 =4kw。936.81.02aPwd Pca（3）选择电动机转速、确定滚筒转速、总传动比（a）根据
16、动力源和工作条件，电机的转速选择常用的两种同步转速：1500r/min和 1000r/min。选用 1000r/min。查表选用 Y132M1-6 型号的电机，其参数如表 1：表 1 所选电动机的相关参数电机型号 额定功率（kw）同步转速(r/min) 满载转速（r/min）电机重量 （kw）参考价格（元）Y132M1-6 4 1000 960 73 823（b）先求取滚筒临界转速 vmax由临界状态得：m 为马铃薯质量，R 为滚筒半径 R=g2ax 2Dvmax5令总传动比为 i，则滚筒转速为 n= ，因此：i960V= 化解得 i12.39，取 i=14。gRnvmax60D3.2 传动装
17、置运动和动力参数的计算3.2.1 传动比分配根据常用传动机构的主要特征及适用范围：取 V 带传动的传动比 为 3.5，则圆柱齿轮传动比i1 45.31i23.2.2 各轴的转速计算：=960r/minn1r/min 3.2745.960r/min833.2.3 各轴输入功率计算：4P1dkw7248.39.065II3.2.4 各轴输入扭矩计算m39.8N60/49/P50TII n12.627.5II 45./II 将上述结果列入表 2，以供查用。表 2 各轴的的运动参数轴号 转速 n/(r/min) 功率 Pkw 扭矩 T（Nm）I 960 4 39.8II 274.3 3.7248 12
18、9.68III 68.57 3.25 452.6463.3 V 带传动的设计计算 选用普通 V 带传动，动力机位 Y 系列三相异步电动机，功率 P=4kw，转n=960r/min，每天工作 16h，中心距小于 600mm。计算项目 计算内容 计算结果定 V 带型号和带轮直径工作情况系数 由表 =1.2KA计算功率 41.2PkAckw8.4Pc选带型号 由图 A 型小带轮直径 由表 取 m90D1大带轮直径 选3.274960).01(D122 n）（ 382( 为滑动率，取 =2%)大带轮转速 08).(212）（ 91.742n 2%5以上所选参数合理计算带长求 Dm23089D1mm19D求 = =109mm2初取中心距 a=500mm带长 L= +2a+ = 199+2500+ L=1648.6mmDma250192基准长度 由图 =1800mmLd求中心距和包角
