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1、】马铃薯去皮机的设计目录 摘要.错误!未定义书签。Abstract.错误!未定义书签。第一章 引言.错误!未定义书签。目的意义和国内外现状概况.错误!未定义书签。马铃薯原料加工预处理工艺流程简介.错误!未定义书签。马铃薯的分级.错误!未定义书签。马铃薯的清洗.错误!未定义书签。马铃薯的去皮.错误!未定义书签。马铃薯的护色.错误!未定义书签。国内外马铃薯去皮设备简介.错误!未定义书签。机械装置.错误!未定义书签。蒸煮装置.错误!未定义书签。化学去皮装置.错误!未定义书签。第二章 马铃薯去皮机的结构设计.错误!未定义书签。马铃薯去皮机的设计及特点.错误!未定义书签。摩擦式马铃薯去皮机基本结构.错误
2、!未定义书签。工作圆筒.错误!未定义书签。工作转盘.错误!未定义书签。传动系统.错误!未定义书签。其他.错误!未定义书签。工作原理.错误!未定义书签。第三章 马铃薯去皮机的参数确定.错误!未定义书签。物料在工作圆筒内的受力分析.错误!未定义书签。工作转盘转速的确定.错误!未定义书签。马铃薯去皮机功率的确定.错误!未定义书签。整机主要参数指标.错误!未定义书签。第四章 主要零件的结构设计与计算.错误!未定义书签。V 带轮结构设计计算.错误!未定义书签。42 传动主轴的结构设计计算.错误!未定义书签。轴上零件的周向定位.错误!未定义书签。确定轴上圆角和倒角尺寸.错误!未定义书签。滚动轴承的初步选择
3、.错误!未定义书签。第五章 主要零件的校核.错误!未定义书签。滚动轴承的寿命计算.错误!未定义书签。轴的计算和校核.错误!未定义书签。作出轴的计算简图.错误!未定义书签。轴的强度校核计算.错误!未定义书签。按弯扭合成应力校核轴的强度.错误!未定义书签。轴的扭转刚度校核计算.错误!未定义书签。总结.错误!未定义书签。致谢.错误!未定义书签。参考文献.错误!未定义书签。摘要:马铃薯去皮是所有马铃薯制品加工工艺过程的重要环节，目前存在的各种去皮方法都各自有其一定的局限性。随着马铃薯产业的发展和我国社会经济的进步，如何寻找一种优质、高效、节能几环保的马铃薯剥皮方法己成为马铃薯加工工艺过程中迫切需要解决
4、的问题。本文主要介绍了以摩擦原理为基础的、适合食品加工工厂等场所使用的大型马铃薯去皮机的设计要点、工作原理和设备组成。关键词：去皮机；摩擦；设计；马铃薯Abstract:Peeling is an important annulet in potato processing,Methods of peeling which have been used at present all has their limitation.Along with the development of potato processing industry and the progress of our socie
5、ty and economy,it has become an urgent task for finding an efficient,economical and no pollution method of potato peeling.This paper introduced the large-scale machine for peeling potatoes which is designed by the principle of friction and suited to the factory of food processing,and it presented th
6、e key of design,working principle and the composition of the large-scale machine.Keywords：Peeling machine;friction;design;potato 第一章 引言 目的意义和国内外现状概况 目前，世界 79%的国家种植马铃薯，总面积 2000 万 hm，左右，总产量 3 亿多吨，仅在小麦、玉米、水稻之后，居第四位。马铃薯在我国布极为广泛，主要产区集中在四川、黑龙江、甘肃、内蒙、河北、山西、陕西、云南、贵州、等省。据 1998年统计，我国马铃薯种植面积近 467 万 hMz，产量 4700
7、 多万吨，居世界第一位。马铃薯属于茄科、块茎类作物，是珍贵的食物，它既是粮又是菜，营养丰富。其淀粉含量达 11%-25，且蛋白质营养价值很高，容易消化吸收。其中含有 18 种氨基酸、多种维生素及丰富的矿物质元素。属于低热量、高蛋白、多种维生素和矿物质食品2。马铃薯的蛋白质主要是球蛋白，其生物价为 67，高于除大米以外的各种粮食。如果用 35%的鸡蛋清与 65%的土豆蛋白混合食用，则可以合成目前己知的最佳蛋白质。马铃薯中主要含的是半纤维素，它能增加肠道蠕动的次数。另外，马铃薯还是一种较好的化工原料。日本通产省北海道工业技术实验厂开发出一种用马铃薯作原料生产塑料的技术。这种塑料能通过土壤和水中的微
8、生物进行自然分解，最终化成为水和二氧化碳。国外马铃薯主要用于加工，鲜食比例较小。美国有 75%的鲜薯用于加工，法国为 60%，荷兰为 40%，英国为 40%，而我国马铃薯主要以蔬菜的形式进行鲜食，用于加工的比例不足 10%。由于马铃薯作为蔬菜其口感较差，并不太受人们的欢迎，因而价格低廉，每年有 15%的马铃薯烂掉，浪费较多，严重影响了广大薯农的经济利益和种薯积极性。这种现象不利于我国马铃薯产业的发展。国外的马铃薯制品，如马铃薯条、马铃薯片是一种很受欢迎的快餐食品，现已风靡我国的麦当劳、肯德鸡等快餐店，其拳头产品就是马铃薯制品。我国的马铃薯产品加工起步较晚，工艺技术落后，还不能形成规模。马铃薯制
9、品的质量赶不上国外水平，产量也远远满足不了市场要求，因而加快我国马铃薯产业的发展，提高马铃薯的附加值，不但能满足消费者需求，而且是加快我国贫困地区，尤其是西部马铃薯产区经济发展的一条重要途径。据了解，贵州省己经把马铃薯产业为本省经济的一大增长点。中央关于西部大开发的决议，又为马铃薯产业的发展带来了很好的机会。马铃薯产业将大有可为。马铃薯制品的主要品种有马铃薯条、马铃薯片、脱水马铃薯泥等。不论何种制品，其加工工艺都要求必须对原料马铃薯进行去皮处理，才能保证产品的质量，保证其外观、色泽和口感。马铃薯去皮的方法主要有人工去皮、机械去皮、化学去皮、辐射去皮和蒸汽去皮等。人工去皮的去皮效果较好，但效率低
10、、损失率高，显然不能适应马铃薯产业化发展的需要。机械去皮有离心去皮和磨擦去皮两种形式，主依赖马铃薯与马铃薯之间及马铃薯与金刚砂或橡胶之间的磨擦作用而达到去皮的目的。这种方法去皮效果差，且易造成马铃薯表面层的损伤。化学去皮有热碱法和低温去皮液法两种形式，主要依赖强碱溶液及特配化学去皮液的作用，软化和松驰马铃薯的表皮和芽眼，然后用高压冷水喷射，达到去皮目的。这种方法对去皮前后的冲洗工艺要求较高，且碱液或去皮液消耗量过大，成本较高。辐射去皮是利用辐射波被马铃薯表皮的水分吸收、蒸发，使入射的辐射波刚进入受热体浅表层即引起强烈的共振，被吸收而转化为热量，从而达到剥皮效果同这种方法去皮效果较好，但果皮只能
11、废弃，不能被利用。蒸汽去皮是将马铃薯在蒸汽中进行短时间处理，使其皮层熟化，然后利用铁刷和流水冲去外皮，达到去皮目的。马铃薯原料加工预处理工艺流程简介 马铃薯的分级 马铃薯的分级可按照不同的加工品的要求，采用不同的分级方式分级，包括大小分级、成熟度分级和色泽分级等几种。在我国成熟度分级常用目视估测的方法进行，而大小分级是分级的主要内容，几乎所有的加工果蔬均需大小分级，分级的方法有手工分级和机械分级。马铃薯的清洗 原料清洗的目的在于洗去果蔬表面附着的尘土、泥沙和大量的微生物以及部分的化学农药，保证产品的清洁卫生，从而保证产品品质。对于农药残留的果蔬，洗涤时常在水中加化学洗涤剂，常用的有盐碱地酸、醋
12、酸，有时也用氢氧化钠等强碱及漂白粉、高锰酸钾等强氧化剂。果蔬清洗的方法须根据果蔬形状、质地、表面状态、污染程度、夹带泥土量以及加工方法而定。主要有手工清洗和机械清洗。后者需配置滚筒式、喷淋式、压气式、浆叶式等设备。马铃薯的去皮 凡是马铃薯果皮粗糙、坚硬，具有不良风味的均应去皮，以利于提高品质，只有在加工某些果脯、蜜饯、果汁和果酒时，因要打浆和压榨，才不用去皮，马铃薯去皮方法如下：（1）手工去皮：用特别的刀、刨等工具人工削皮，去皮干净、损失少，但劳动效率低。（2）机械去皮：主要用于比较常规的果蔬原料。（3）碱液去皮：利用碱液的强腐蚀性来使蔬菜表面中胶层溶解，从而使果皮分离。碱液去皮常使用氢氧化钠
13、，腐蚀性强且廉价。碱液去皮时碱液的浓度、处理时间和碱液温度，应视不同果蔬原料种类、成熟度、大小而定。碱液浓度提高、处理时间长和温度高都会增加皮层的松离及腐蚀程度。经碱液处理后的果蔬必须立即在冷水中浸泡、清洗、反复换水直至表面无腻感，口感无碱味为止。（4）热力去皮：果蔬用短时间高温处理后，使表皮迅速升温，果皮膨胀破裂，与内部果肉组织分离，然后迅速冷却去皮，适合于成熟度高的桃、李、杏等。热去皮的热源主要有蒸汽和热水。此法原料损失少，色泽好，风味好。（5）酶法去皮：在果胶酶的作用下，达到去皮目的。需要控制酶的最佳作用条件如温度、时间、PH 值等。（6）冷冻去皮：将果蔬在冷冻装置中冷至达到轻度表面冷冻
14、，然后解冻，使皮松弛后去皮，此法质量好但费用高。（7）真空去皮：将成熟的果蔬先行加热，使其升温后果皮和果肉分离，接着进入有一定真空度的真空室内，适当处理，使果皮下的液体迅速“沸腾”，皮与肉分离，然后破除真空，冲洗或搅动去皮。马铃薯的护色 马铃薯在加工过程中，将原料去皮、切分、破碎和空气接触及高温处理，都可能促进化学变化，生成有色粉质。其中包括酶褐变和非酶褐变。都要经过相应的方式来对马铃薯进行护色保护。国内外马铃薯去皮设备简介 国外马铃薯去皮方法大致有三种，即机械去皮、蒸汽去皮和化学方法去皮。三种去皮方法的工作原理为：一、机械去皮。在圆筒形容器中。依靠带有磨料的圆盘、滚轮或依靠特制的橡胶辊在中速
15、或高速旋转中摩擦块茎的表面而达到去皮目的。二、蒸汽去皮。在高压容器内，通高压蒸汽使块茎表面受热，然后打开容器盏，突然释放压力块茎的表皮和果肉即自行分离。三、化学去皮。在耐碱容器内，加强碱溶液并加温，后加人块茎，经一段时间后块茎的表皮被碱溶液腐蚀，经高压水反复冲洗干净后，。再将块茎放人机械去皮机中剥去表皮。机械装置 目前，国内主要使用机械摩擦去皮机。如图所示，该机由机盖、机筒、机座、电机、砂盘等部分组成。以电机为动力，通过减速齿轮带动机筒底部的砂盘旋转。块茎加入机筒内，因其离心力和相互碰撞作用，在机筒内上、下、左、右翻动，表面被砂盘均匀的摩蚀，去皮结束时加入清水，再打开侧门，块茎从侧门自动排出，
16、皮屑随水流从砂盘的周围间隙排出，该机为间歇生产。图 机械式摩擦去皮机 蒸煮装置 国内食品加工业使用的连续式链带蒸煮机和高压蒸煮锅，机体庞大，结构复杂，造价昂贵，小型果蔬原料食品加工厂引进使用有一定困难。在实际生产中，对马铃薯片的蒸煮要求并不高，使用自制的蒸煮装置完全可以满足要求。图为一般食堂、饭店常用的蒸煮装置结构示意图。在一个大型蒸煮容器内铺设轨道，道轨通到容器大门外切片机附近。道轨上置放平板小车，小车上装有方形笼屉若干层。块茎切片后，依次放入笼屉。待所有的笼屉子都装满薯片后，将小车连同笼屉推入容器中，密封大门，再通入蒸汽蒸煮。待薯片蒸熟后，打开大门，拉出小车和笼屉，取出薯片。蒸煮容器为长方
17、形，下部设有进气管道和阀们，上部有排气管。容器框架由角钢制作，外壁由钢板制造，并用隔热材料涂抹保温。1.蒸房 2.门 3.笼屉 4.平车 5.道轨 图 间歇式蒸煮装置 化学去皮装置 在由防碱材料制成的容器中注入氢氧化钠溶液，溶液浓度为 15%25%。加热溶液，温度达到 8795C，加入块茎搅拌使温度保持在 70C 左右；经过 26 分钟，块茎的表皮开始变松变软；捞出块茎，用高压水反复冲洗，知道表面无残留物为止。捞出的块茎也可放入机械式去皮机中剥去表皮。本法的优点是对不同大小、不同形状的块茎适合性好，去皮快，不需要结构复杂的专门设备。缺点是冲洗块茎需要大量清水，皮屑不能利用，排出的废液污染环境。
18、由于去皮方法不同，国内外马铃薯、胡萝卜去皮机械的结构形式也各不相同，去皮差异较大，去皮率大致为 7%-25%，其中机械去皮率为最大，蒸汽去皮率为最小。国内外几种去皮设备的去皮性能比较表 机型 L 离心式切屑去皮机 机械去皮机 蒸汽式去皮机 化学法去皮机 结构 简单 复杂 复杂 简单 对 块 茎 原 料的要求 卵 卵圆形，芽眼浅，无伤痕 卵 卵圆形，芽眼浅，无伤痕 无要求 无要求 产品质量 表面光滑，无污染，无蒸煮层 表面光滑，无污 染，淀粉损失大 表 表面光滑，有蒸煮层，无污染 表 表面光滑，无蒸煮层，有污染 皮屑 可利用 部分利用 部分利用 不能利用 有 无 加 热 设备 无 无 需要（15
19、0-200 度）需要（85-95 度）由于去皮方法不同。囱内外马错薯去皮机艘的结构形式也各不相同，去皮效果差异较大，去皮率大致为 725，其中机械去皮率为最大，蒸汽去皮率为最小。通过上表的比较分析以及联系本次设计的任务要求，同时结合我国在去皮机上的实际水平考虑经济性，达到能以最少的投资获得较好的经济效益，决定以机械去皮机为设计方案。第二章 马铃薯去皮机的结构设计 本设计主要考虑去皮后的马错薯达到表面光滑 无破坏层、去皮过程无污染及切屑可利用为目的：同时考虑经济实用。达到能以晟少的投资获得较好的经济效益。从而为推广该产品奠定基础。马铃薯去皮机的设计及特点 工艺流程及结构特点 针对研制目的，采用清
20、洗后去皮工艺，研制出搅龙式机械清洗机和离心式机械切屑去皮机。并利用可调节式刀片，达到切屑量可控制的目的。其工艺流程为：原料准备 清洗去皮产品清洗皮屑收集产品收集。搅戈式清洗机为国内大量使用的清洗机械。其结构如图所示，梯型洗槽内。固定着输送搅戈。搅龙通过减速器由电机驱动，洗槽内充水。在搅龙上部有喷水装置 块茎进入洗槽浸泡在水里，由于在被搅龙提升过程中 块茎相互问以及与搅龙叶间摩擦而逐渐去皮；同时清水不断从搅龙面部喷淋下来，冲洗块茎，故块茎越接近顶部越干净。离心式机械切屑去皮机结构如图所示。在外罩内部装有由电机带动的转动工作盘。盘上均匀分布着 6 个长孔。长孔上布置着切屑刀片。其中切屑刀片相对长孔
21、间隙可适当调解；工作盘上部的外罩上均匀分布着 3 块弹板。工作盘下部装有同主轴一同旋转的橡腔刮板。工作时块茎通过贮料室投入到工作室内。工作盘按一定速度旋转。在离心力、重力和摩擦力共同作用下，利用块茎相对于工作盘上刀片问的相对速度差将马铃薯的皮屑切去；同时，在离心力的作用下块茎被甩向四周。并不断滚动：而周围外罩上分布着几块弹板。将块茎撞离外周，且不断旋转滚动。因此。在刀片和弹板共同作用下马铃薯块茎被均匀地切去外皮，实现马铃薯去皮目的。摩擦式机械去皮机结构如图所示。以电机为动力，通过齿轮带动圆筒底部的磨盘旋转。磨盘上表面中间低、边缘高，呈波浪形。块茎加入圆筒内，因离心力和相互碰撞作用，在圆筒内上、
22、下、左、右翻动，并不断地滚动；而圆筒上的弹板，将块茎弹回，在磨盘和弹板共同作用下马铃薯块茎被均匀地磨去外皮，实现马铃薯去皮的目的。去皮结束时加入清水，再打开侧门，块茎从侧门排出，皮屑随水流从磨盘的周围间隙排出。该机为间歇生产。本文以摩擦式机械去皮机为设计方案。1 喷水管 2 搅龙 3 进料斗 4 承槽 5 溢流管 6 机架 7 变速箱 图 搅龙式清洗机 1 产品筒 2 机架 3 电机 4 减速箱 5 皮屑筒 6 皮屑刮板 7 圆筒 8 工作盘 图马铃薯切屑去皮机 1储料 口 2简盖 3插板 4圆筒 5出料 口 6底座 7机槊 28联轴器 9电机 10变速机构 11橡胶挡板 12磨盘 图摩擦式马
23、铃薯去皮机的整体结构 摩擦式马铃薯去皮机基本结构 该机采用立式机型，主要包括工作圆筒，工作转盘，机架和传动部分，见上图。工作圆筒 工作圆筒部分包括圆柱形工作筒和倒梯形集皮槽。它由不锈钢薄钢板卷焊而成（采用不锈钢是因为它具有良好的耐腐蚀性能承受一定的冲击载荷，具有较高的硬度和耐摩性，特别是对于此类食品加工设备，食品安全卫生状况最佳）。筒内壁为粗糙表面，以棕刚玉掺环氧树脂浇注、烘干而成。圆筒的侧壁开有带活门的出料口，物料块茎在离心力的作用下甩出来，碰在出料门的内壁上并改变方向，以便于物料的收集。出料口和排渣口的方位可根据接收容器的放置位置和方便操作来确定。工作转盘 工作转盘是物料去皮过程中产生机械
24、作用的主要部件。根据马铃薯的生物学特性及物理特性，吸收手工去皮的基本原理，确定转盘的基本形状为圆盘形，转盘表面为中心向四周辐射的凸起波纹状。为增大物料和转盘的摩擦，用棕刚玉掺环氧树脂通过模型浇注在盘的顶面上，大概 20mm 厚，经烘干制成。亦具有一定的去皮作用。转盘下方设有随盘一起转动的挡水环，以防止清洗水进入轴承。图轴上零件的装配分析。1磨盘 2橡胶挡板 3轴 4齿轮 图轴上零件的装配分析 传动系统 该传动系统采用 V 带一级传动。电机安装在机架上水，整机结构简单、紧凑。其他 工作圆筒下部设有排渣口，清洗水连同物料皮渣一起从这里排出。工作原理 以电机为动力，通过齿轮带动圆筒底部的磨盘旋转。磨
25、盘上表面中间低、边缘高，呈波浪形。块茎加入圆筒内，因离心力和相互碰撞作用，在圆筒内上、下、左、右翻动，并不断地滚动；而圆筒上的弹板，将块茎弹回，在磨盘和弹板共同作用下马铃薯块茎被均匀地磨去外皮，实现马铃薯去皮的目的。去皮结束时加入清水，再打开侧门，块茎从侧门排出，皮屑随水流从磨盘的周围间隙排出。该机为间歇生产。当去皮机工作时，工作转盘旋转，物料由斗形进料口加入，物料落到旋转圆盘表面上的波纹凸起上时，受离心力的作用由工作圆盘的中心向外运动，同时被抛起向筒壁的粗糙表面并产生摩擦。物料不断的沿工作圆筒壁运动，上升到顶盖，又被顶盖挡回落入工作盘表面。物料在这样的往复运动过程中，被猛烈翻滚搅动，从而形成
26、了与盘、筒壁及颗粒之间的以翻转、揉搓摩擦为主，撞击为辅的综合机械作用效果，从而达到去皮的目的。在摩擦去皮的同时，从进水孔注入清水，及时将擦下的皮通过转盘与筒壁的缝隙冲至排渣口排出机体。在不停机的情况下，打开出料口的活门，物料利用离心力从出料口卸出。卸料前应停止注水，以防止活门打开后从出料口溅出。第三章 马铃薯去皮机的参数确定 物料在工作圆筒内的受力分析 去皮机工作时，磨盘以一定的速度旋转，工作室内的土豆在离心力、重力和摩擦力共同作用下。利用土豆相对于工作磨盘间的相对速度差，将土豆的皮去掉。物料在转盘旋转时的受力情况如图所示：图 物料在擦皮机中的受力分析图 设波纹角为sin2202,物料的速度为
27、 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 可以分解为 V 垂直和 V 水平，CB 与转盘平面平行，可以看作是转盘圆周速度R，式中为角速度（1/s）,R 为转盘半径（m）V垂直=Vcos=Rsincos Sin2=2sincossincos=sin22 则V垂直=Rsin22（m/s）物料从垂直方向抛起的动能 E垂直=21mv2垂直=21m(22sinR)2=81m2R2sin22(Nm)此动能应等于势能 mgh 即：81m2R2sin22=mgh 812R2sin22=gh 为了正常运转，抛高 h 一定要超过物料在工作圆筒内的厚度，才能使最低层的物料抛起与桶壁进行摩擦
28、，所以用代替 h，即812R2sin22=g 又因为=30n，代入上式得 81（30n）2 R2sin22=g 化简得 n=602sin2Rg(r/min)(1)角一般取 20。30。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，抛向侧壁的力靠离心力为 C C=Rmv2=RRm2)(=gRRnG2)30(=9002GRn（N）此离心力应大于波纹对物料的摩擦力 T，才能使物料离开波纹抛向侧壁，摩擦力 T=Gf(N)f 为摩擦系数 使 CT，即 9002GRn Gf n2GRGf900=Rf900 n30Rf(转/分)(2)在设计计算时，应取（）、（）两式中的大值作为转速值，设
29、计所选择的 n 值。工作转盘转速的确定 收购马铃薯、胡萝卜等物料时，其包装以编织袋居多，每袋，工作时每次倒入两袋（以袋的整数倍为一次计量），下面以此确定整机的尺寸和转速。马铃薯、胡萝卜的容量根据资料查找，选取一般值kg/m3,马铃薯、胡萝卜的长度一般取在mm-mm 之间考虑，转盘半径应与物料长度有一定的可比性，再考虑整机结构以及外形尺寸。根据设计选定工作转盘半径mm，则物料的堆高，根据公式2Rm 可以估算出，物料的堆高值mm 由（）式可知，在小于。时，转速随的增大而降低，考虑转速不宜太高且能有较大的抛高，取。，则由（）式计算转速最小值为 nr/min。马铃薯、胡萝卜与磨料的摩擦系数为取 f 由
30、（）式计算转速 n=r/min 取以上两者中的大值。但由于以上确定的转速仅适用于理想物料情况，实际工作中，由于物料之间的相互碰撞、摩擦和物料的弹性影响，物料在此转速下达不到计算高度，故 n 应适当放大 结合考虑，故最终选定工作转盘转速 nr/min 马铃薯去皮机功率的确定 去皮机的功率消耗包括：克服物料对转盘摩擦力所需要的功率1N；克服物料对工作圆筒壁摩擦力所需要的功率2N；转盘抛起物料所作的功率3N；传动机构因摩擦而消耗的功率4N 以上功率分别以下公式计算 cpmpMN1 （W）式中mpM处于圆筒内物料的摩擦力矩（Nm）mpM=2RGf（Nm）式中 G物料重力（N）f摩擦系数（）2R摩擦臂矩
31、（m）CP物料与圆盘的平均相对角速度（1/s）,采用最大角速度的1/2 60)30(21nncp 故1N2RGf12060nGfRn（W）cpyMN2 式中yM在离心力的作用下物料与侧壁的瞬时摩擦力矩（Nm）RfRmMy2 （Nm）式中 物料圆周速度（m/s）R摩擦臂矩（R=8R）（m）RfRmMy2=gfGfmRfRm888222（Nm）故gnfGngfGN480608222（W）603GsnkN （W）式中 s工作转盘表面波纹高度（m）k波纹的数量 4N即传动损失，可用传动效率表示（=）则消耗的总功率为：604801202321GsnkgnfGnGfRNNNN 化简得480)814(2sn
32、kgffRGnN （W）结合上式根据经验公式，总功率可用以下式子进行估算 M（）式中为转盘转矩（NM）,为传动效率 fGRM R 为摩擦臂矩（m），（为工作转盘直径）根据上式则可算出工作转盘转矩 用近似值进行估算，达到生产要求所需的功率.，考虑到电动机效率及意外情况，取电动机功率为 整机主要参数指标 型号 JL-工作转盘直径 mm 转速 r/min 电动机 （同步转速r/min）生产能力 kg/h 每次投料量 kg 每次去皮时间 约为秒 去皮得率 去皮损耗率 清洗水耗量 t/h 重量 kg第四章 主要零件的结构设计与计算 V 带轮结构设计计算 此处省略 NNNNNNNNNNNNNN字，由于图纸
33、不能上传，如需全套设计和图纸资料请联系扣扣九七一九二零八零零！第五章 主要零件的校核 滚动轴承的寿命计算 在确定滚动轴承的支点位置时，应从手册中查取 a 值，对于 7213AC 型角接触球轴承，由手册查得 a=25mm,因此作为外伸梁的轴的支撑跨距25+60+25=110mm 求出轴承的径向载荷 0911101prFF 0)11091(1102prFF 根据计算得出11652rFN 23649rFN 则两者的方向相反 又因为1.5750aeFGN 现以2rF为计算滚动轴承来校核轴承寿命 因为aerFF P=rF=3649N 则所选用的滚动轴承的寿命为)(60106PCnLh 对于球轴承而言3
34、查表知 7213AC 型角接触球轴承的基本额定动载荷C51200N 根据上式计算其寿命得出hLh30000306934，满足工作要求 又对所选角接触球轴承的静载荷进行讨论 NC43200 aerFFP76.0 显然PPSC2 综合可知，所选的 7213AC 型角接触球轴承符合工作要求。轴的计算和校核 作出轴的计算简图 结合 7213AC 型角接触球轴承的计算数据，作出如下的轴的弯矩扭矩图 轴的强度校核计算 根据轴的弯矩扭矩图可知其危险截面为轴承一所在支点处截面，根据轴的具体受载及应力情况，可知该轴为传动轴，主要承受扭矩。则按扭矩强度条件计算。考虑还受有不大的弯矩，则用降低许用扭矩切应力的方法予
35、以考虑 轴的扭矩强度条件为：TTTdnPWT32.09550000 式中：T扭转切应力，单位为aMP；轴所受的扭矩，单位为mmN；TW轴的抗扭截面系数，单位为 mm3；n 轴的转速，单位为 r/min；轴传递的功率，单位为；d计算截面处轴的直径，单位为 mm T许用扭转切应力，单位为aMP 此轴选用号钢，T值为 aMP之间。而通过对轴的计算，minTaMP maxT=aMP T T,故轴的扭转条件符合要求。按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面）的强度，由此轴的弯扭图可知，其危险截面为轴承一所在支点处截面，根据机械设计书中式（15-5）及上表
36、中的数值，并取0.3，轴的计算应力 22()caMTW223181700(0.3 192000)0.1 657aMPaMP60aMP 以选定的轴的材料是号钢，调制处理。由表 15-1 查得160 aMP。故安全。轴的扭转刚度校核计算 轴的扭转变形用每米长的扭转角来表示 4115.73 10ZPT LLGI 式中：轴所受的扭矩，单位为Nmm 轴的材料的剪切弹性模量，单位为aMP，对于钢材，4101.8aMP PI轴截面的极惯性矩，单位为 mm4，对于圆轴，PI432d 阶梯轴受扭转作用的长度，单位为 m.PILT,分别代表阶梯轴第段上所受的扭矩、长度和极惯性矩，单位同前 阶梯轴受扭转作用的轴段数
37、 综合上式计算出0.32；为轴每米长的允许扭转角，与轴的使用均合有关，对于一般的传动轴，可取 m/)(15.0；对于精密传动轴可取 m/5.025.0。对于精度要求不高的轴，可大于m/)(1。显然对于本设计中所涉及的轴为一般的传动轴，符合扭转刚度要求。综上所述，设计的轴满足工作要求。总结 随着食品工业的发展，食品深加工已越来越被世界重视，特别是快餐和方便食品的诞生，促使保鲜脱水蔬菜工业迅速发展起来。而综观国内食品加工产业相对落后。本设计就是针对马铃薯原料的加工需要，进行了马铃薯去皮的设计。美国是世界上最大的马铃薯生产国和出口国。该产业给美国带来了巨大的经济效益。近二十年来，继美国之后，德、法、
38、荷兰、英、瑞士、丹麦、加拿大、日本等国家，也在致力于发展马铃薯食品加工业，从而使世界马铃薯食品加工业进入到当今兴旺发达的阶段。综观我国的马铃薯加工产业，虽然我国的马铃薯种植面积居世界第一，但却产生了我国有巨大马铃薯产量却需要巨额进口的强烈反差。一方面我国有着巨大的市场需求，另一方面又是严重不足的生产加工能力。随着经济的发展，我国事物消费结构也在发生巨大的变化，快餐和休闲食品的消费将快速增长，同时马铃薯的消费趋势也将呈现多样化，其衍生产品的工业需求正在迅速增加。从宏观上看，一方面加入 WTO 提供了巨大的发展机遇，另一方面还有着 13 亿人口的国内消费市场，可见马铃薯等果蔬原料的加工将焕发无穷的
39、魅力也势在必行。本课题的提出就是基于上述的实际需要出发，尤其是考虑到任何一种形式的马铃薯原料加工，去皮都是其中一项必不可少且重要的操作环节。去皮效率的高低和安全卫生性将直接影响马铃薯原料加工的效益。针对这些特点所采取的设计方案不仅从实际产量要求出发，而且还结合经济最优化，以达到最低成本产生最大收益。本设计利用电动机为动力源，物料在圆筒形容器中，通过传动轴的作用，依靠带有磨料的工作转盘在中速或高速旋转中形成与工作转盘、筒壁及物料颗粒之间的翻转、揉搓摩擦为主，撞击为辅的综合机械作用效果从而达到去皮的目的。因此可知本课题的设计方案所依据的理论，证明是完全可行的。本课题的设计涉及到机械制造、机械设计、
40、理论力学、材料力学、工程材料基础等多种学科的知识。主要内容包括马铃薯原料去皮机的结构设计、物料的受力分析、主要参数的选择确定、主要零件的校核及分析说明，有完整的理论阐述和设计计算，并附有大量的装配和零件图，更加直观的对整个设计加以论证。其中对果蔬原料去皮机的关键部件传动轴作了详细的力学分析和计算，并绘制出弯矩扭矩图，通过理论以及大量的计算阐述了传动轴结构的可行性和性能特点。同时工作圆筒的结构设计也是基于相应的理论依据、计算，大量文献资料的阅读，对出售相应机械产品公司的网上查阅了解所确定的。由上可知，本设计基本实现了马铃薯原料去皮机的去皮要求，是一种切实可行的设计方案。致谢 这段时间以来，在导师
41、周善炳的悉心指导下，这次毕业设计终于较为顺利地完成了。几个月的时间里，从课题的选定、资料的收集、课题的具体设计到论文的审定改进，周善炳老师都给与了极大的帮助，倾注了大量的心血；在周善炳老师的指导下，学生不仅开拓了思路、扩大了视野、丰富了知识面，还初步掌握了缝隙和处理具体实践问题的科学方法，为学生今后发展打下了坚实的基础。周善炳老师有着深厚的理论功底、宽广的知识面和丰富的实践经验，尤其值得学生学习的是周善炳老师那种在工作中严谨求实、精益求精的治学态度，对待学生严格要求、一丝不苟的负责精神，都将激励学生在以后工作学习中不断努力，这是学生在这段时间内的最大收获，在此谨向周善炳老师致以衷心的感谢和真诚
42、的敬意。同时，由于本人才疏学浅，加之此次设计时间紧任务重，李少云、李建波等同学都给予了重要帮助。由于篇幅限制在此不再将他们一一列举，但是我对他们无私慷慨的帮助表示深深的谢意！此外，感谢我的父母，感谢他们这么多年来的养育之恩，是他们的辛勤工作才使我能顺利地完成学业。感谢父母在我受到挫折、打击时候的鼓励和支持！参考文献 1杨炳南.马铃薯薯条加工及对策。农机与食品机械，1999,2:1-2 2王健.马铃薯加工利用前景广阔。农村经济与技术，1998 9:42-44 3王秀芳.荷兰的马铃薯加工业。世界农业，1998 4:22-24 4王景彬.试论国内外果树脱皮方法及设备。农牧与食品机械，1991,2:2
43、2-23 5孔凡真.马铃薯产品开发大有可为。农业科技通讯，1998,12:28-30 6陈绍光.马铃薯化学去皮技术研究。湖南农业科学，1998,4:40-41 7陈芳，邓春岩.基于 SolidWorks 的土豆去皮机的三维设计.农机化研究.2006,11:126-130 8罗迎社主编材料力学武汉理工大学出版社 9唐增宝，何永然，刘安俊主编机械设计课程设计（第二版）华中科技大学出版社 10蔡春源主编新编机械设计实用手册北京：学苑出版社，11徐灏主编机械设计手册北京：机械工业出版社，12周良德，朱泗芳等编著现代工程图学湖南科学技术出版社，13施平主编机械工程专业英语教程电子工业出版社 14成大先主
44、编机械设计手册（第四卷第五版）化学工业出版社 15 刘守江，张艳来.JL型马铃薯切屑去皮机的研制.农机化研究.1995,2:17-20 机械设计理论 机械设计是一门通过设计新产品或者改进老产品来满足人类需求的应用技术科学。它涉及工程技术的各个领域，主要研究产品的尺寸、形状和详细结构的基本构思，还要研究产品在制造、销售和使用等方面的问题。进行各种机械设计工作的人员通常被称为设计人员或者机械设计工程师。机械设计是一项创造性的工作。设计工程师不仅在工作上要有创造性，还必须在机械制图、运动学、工程材料、材料力学和机械制造工艺学等方面具有深厚的基础知识。如前所诉，机械设计的目的是生产能够满足人类需求的产
45、品。发明、发现和科技知识本身并不一定能给人类带来好处，只有当它们被应用在产品上才能产生效益。因而，应该认识到在一个特定的产品进行设计之前，必须先确定人们是否需要这种产品。应当把机械设计看成是机械设计人员运用创造性的才能进行产品设计、系统分析和制定产品的制造工艺学的一个良机。掌握工程基础知识要比熟记一些数据和公式更为重要。仅仅使用数据和公式是不足以在一个好的设计中做出所需的全部决定的。另一方面，应该认真精确的进行所有运算。例如，即使将一个小数点的位置放错，也会使正确的设计变成错误的。一个好的设计人员应该勇于提出新的想法，而且愿意承担一定的风险，当新的方法不适用时，就使用原来的方法。因此，设计人员
46、必须要有耐心，因为 所花费的时间和努力并不能保证带来成功。一个全新的设计，要求屏弃许多陈旧的，为人们所熟知的方法。由于许多人墨守成规，这样做并不是一件容易的事。一位机械设计师应该不断地探索改进现有的产品的方法，在此过程中应该认真选择原有的、经过验证的设计原理，将其与未经过验证的新观念结合起来。新设计本身会有许多缺陷和未能预料的问题发生，只有当这些缺陷和问题被解决之后，才能体现出新产品的优越性。因此，一个性能优越的产品诞生的同时，也伴随着较高的风险。应该强调的是，如果设计本身不要求采用全新的方法，就没有必要仅仅为了变革的目的而采用新方法。在设计的初始阶段，应该允许设计人员充分发挥创造性，不受各种
47、约束。即使产生了许多不切实际的想法，也会在设计的早期，即绘制图纸之前被改正掉。只有这样，才不致于堵塞创新的思路。通常，要提出几套设计方案，然后加以比较。很有可能在最后选定的方案中，采用了某些未被接受的方案中的一些想法。心理学家经常谈论如何使人们适应他们所操作的机器。设计人员的基本职责是努力使机器来适应人们。这并不是一项容易的工作，因为实际上并不存在着一个对所有人来说都是最优的操作范围和操作过程。另一个重要问题，设计工程师必须能够同其他有关人员进行交流和磋商。在开始阶段，设计人员必须就初步设计同管理人员进行交流和磋商，并得到批准。这一般是通过口头讨论，草图和文字材料进行的。为了进行有效的交流，需
48、要解决下列问题：（1）所设计的这个产品是否真正为人们所需要（2）此产品与其他公司的现有同类产品相比有无竞争能力（3）生产这种产品是否经济（4）产品的维修是否方便（5）产品有无销路是否可以盈利 只有时间能对上述问题给出正确答案。但是，产品的设计、制造和销售只能在对上述问题的初步肯定答案的基础上进行。设计工程师还应该通过零件图和装配图，与制造部门一起对最终设计方案进行磋商。通常，在制造过程中会出现某个问题。可能会要求对某个零件尺寸或公差作一些更改，使零件的生产变得容易。但是，工程上的更改必须要经过设计人员批准，以保证不会损伤产品的功能。有时，在产品的装配时或者装箱外运前的试验中才发现设计中的某种缺
49、陷。这些事例恰好说明了设计是一个动态过程。总是存在着更好的方法来完成设计工作，设计人员应该不断努力，寻找这些更好的方法。近些年来，工程材料的选择已经显得重要。此外，选择过程应该是一个对材料的连续不断的重新评价过程。新材料不断出现，而一些原有的材料的能够获得的数量可能会减少。环境污染、材料的回收利用、工人的健康及安全等方面经常会对材料选择附加新的限制条件。为了减轻重量或者节约能源，可能会要求使用不同的材料。来自国内和国际竞争、对产品维修保养方便性要求的提高和顾客的反馈等方面的压力，都会促使人们对材料进行重新评价。由于材料选用不当造成的产品责任诉讼，已经产生了深刻的影响。此外，材料与材料加工之间的
50、相互依赖关系已经被人们认识得更清楚。因此，为了能在合理的成本和确保质量的前提下获得满意的结果，设计工程师的制造工程师都必须认真仔细地选择、确定和使用材料。制造任何产品的第一步工作都是设计。设计通常可以分为几个明确的阶段：（a）初步设计；（b）功能设计；（c）生产设计。在初步设计阶段，设计者着重考虑产品应该具有的功能。通常要设想和考虑几个方案，然后决定这种思想是否可行；如果可行，则应该对其中一个或几个方案作进一步的改进。在此阶段，关于材料选择唯一要考虑的问题是：是否有性能符合要求的材料可供选择；如果没有的话，是否有较大的把握在成本和时间都允许的限度内研制出一种新材料。在功能设计和工程设计阶段，要