紅薯打漿機的設計【含10張CAD圖帶開題報告+中期檢查表+外文翻譯】
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充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙1紅薯打漿機的設計摘 要：紅薯打漿機適用于多種新鮮的果品和蔬菜打漿分離之用, 隨著人們生活水平的提高，紅薯打漿機在人們的生活中扮演的角色越來越重要。本文設計的紅薯打漿機主要針對大規(guī)模加工紅薯等食用制品的大中型企業(yè)，具有生產(chǎn)量大，效率高等特點。本文分別對滾筒、皮帶、軸、打漿刮板等進行了結構的設計計算，對打漿刮板、軸、鍵等元件進行了校核計算.關鍵詞：打漿機；紅薯；設計充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙2The Design of Sweet Potato Beating MachineAbstract：Sweet potatoes beater adapt for a variety of fresh fruits and vegetables with isolated beating, with the improvement of living standard, sweet potatoes beater is palying a more and more important role in people's lives.In this paper the design of sweet potato beater mainly aim at large or medium-sized enterprises which has large-scale processing of sweet potato, with a large quantity and high efficiency of the production. This paper respectively on the roller, belt, shaft, beating scraper for structure design and calculation of beating, scraper, shaft, and other key components of the check.Keywords: Beater;Sweet potatoes;Design充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙3目 錄摘要…………………………………………………………………………………………1關鍵詞………………………………………………………………………………………11 前言………………………………………………………………………………………11.1 課題意義…………………………………………………………………………11.2 紅薯原料加工預處理工藝流程簡介……………………………………………21.3 國內外紅薯打漿設備……………………………………………………………32 打漿機的結構設計………………………………………………………………………32.1 設計條件…………………………………………………………………………32.2 設計要求…………………………………………………………………………32.3 打漿機的基本結構………………………………………………………………42.4 打漿機的基本操作………………………………………………………………52.4.1 工作過程…………………………………………………………………52.4.2 打漿機的操作步驟………………………………………………………52.5 打漿機的選材分析………………………………………………………………63 打漿機的參數(shù)確定………………………………………………………………………73.1 滾筒的設計………………………………………………………………………73.1.1 滾筒的長度設計…………………………………………………………73.1.2 物料在滾筒內的時間……………………………………………………83.1.3 刮板與篩筒之間的間隙…………………………………………………83.1.4 筒篩消耗功率的計算……………………………………………………93.2 電機的選擇………………………………………………………………………94 主要零件的結構設計與計算…………………………………………………………104.1 計算皮帶，設計皮帶輪…………………………………………………………104.2 傳動主軸的結構設計計算……………………………………………………134.2.1 初步計算軸的直徑……………………………………………………13充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙44.2.2 軸的結構設計…………………………………………………………144.2.3 根據(jù)定位要求確定軸的各段直徑和長度……………………………144.3 軸上零件的定位………………………………………………………………164.4 確定軸上的圓角和倒角………………………………………………………164.5 滾動軸承的選定………………………………………………………………164.6 軸承座的設計…………………………………………………………………174.7 聯(lián)軸器的設計…………………………………………………………………174.8 打漿刮板的設計………………………………………………………………174.8 打漿機機架的設計……………………………………………………………175 主要零件的校核……………………………………………………………………175.1 打漿刮板的強度校核計算……………………………………………………175.1.1 按扭轉強度條件計算…………………………………………………185.1.2 按彎扭合成強度條件計算……………………………………………195.2 軸的強度校核計算……………………………………………………………205.2.1 按扭轉強度條件計算…………………………………………………205.2.2 按彎扭合成強度條件計算……………………………………………215.3 軸的扭轉剛度校核計算………………………………………………………225.4 鍵的扭轉剛度校核計算………………………………………………………226 總結……………………………………………………………………………………23參考文獻…………………………………………………………………………………24致謝…………………………………………………………………………………………24附錄…………………………………………………………………………………………25充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙51 前言1.1 課題意義 打漿機是工農(nóng)業(yè)中應用非常廣泛的一類通用設備，尤其在農(nóng)產(chǎn)品和食品加工業(yè)中發(fā)揮著重要作用。目前在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應用的打漿機種類和規(guī)格很多，但是沒有適合中型加工廠用于紅薯打漿的產(chǎn)品，本設計的任務是設計一種能適用于紅薯打漿的小型單道打漿機。打漿效率的高低和衛(wèi)生條件狀況將直接影響生產(chǎn)效益，由此可見打漿在整個食品的加工流程中占有極其重要的作用。1.2 研究紅薯打漿機目的和國內外現(xiàn)狀概況紅薯又稱番薯、山芋、地瓜、金薯、甘薯等，在植物學上的正式名字叫甘薯 [1]。我國大江南北皆有其蹤跡，且品種頗多，形狀有紡錘、圓筒、橢圓、球形之分；皮色有白、淡黃、黃、紅、紫紅之別；肉色有黃、杏黃、紫紅諸種。紅薯中含有多種人體需要的營養(yǎng)物質。每 100 克紅薯含水份 72.8 克 、蛋白質 1.7 克、脂肪 0.3 克 、碳水化合物 24.3 克 、纖維素 3.0 克 、維生素 C22.7 毫克 、維生素 E0.3 毫克 、熱量105 千卡 、鈣 22 毫克、鉀 204 毫克、磷 28 毫克。特別是紅薯含有豐富的賴氨酸，比大米、白面要高得多。中醫(yī)學認為，紅薯“補虛聽見，益氣力，健脾胃，滋肺腎，功同山藥，久食益人，為長壽之食” [2]。國外對紅薯食品的開發(fā)很重視，尤其是日本。日本利用“日本黑薯”、“日本黃薯”等特色品種加工出不用摻加任何果汁的健康飲料，色澤鮮美，營養(yǎng)豐富，具有明顯的抗氧化、消除自由基和活性氧、減輕肝臟機能障礙等功效。日本還有一種紅薯藤葉保健酒，以薯葉 25%、薯藤 25%、紅薯 50% 為原料，用蜂蜜釀制而成 [3]。紅薯莖尖及綠葉由于富含 VA 等，在日本作為高檔菜銷售。在秘魯，利用紅薯為主料制作 3 個月至 3 歲嬰兒的斷奶食品。但是我國廣泛的基層地區(qū)儲藏技術落后，爛薯現(xiàn)象嚴重，農(nóng)民儲藏紅薯一般采用地窖，儲藏分散儲量小，管理不便爛薯率達百分之二十左右，嚴重影響了紅薯的用種.關于其他的問題還有很多,例如:紅薯顏色的變色,水分的損失等等。通過提取紅薯中的有效成分，加工制作紅薯保健食品，大幅度提高其附加值 [4]。無論何種制品，都要對紅薯進行打漿，打漿的方法主要有人工打漿，機械打漿，人工打漿效果低，加工條件質量不夠好，產(chǎn)量低，顯然不能滿足紅素加工行業(yè)的需求，加工時紅薯進入頭道物料桶內，主軸帶動葉輪高速旋轉，物料被葉輪帶動與篩網(wǎng)磨擦擠壓，使得紅薯的肉、汁分離，汁通過篩網(wǎng)上的小孔從出料口排出，肉則向軸端推進經(jīng)過排渣口排出。 充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙61.3 國內外的打漿設備當前國內外紅薯的打漿方式主要是通過打漿機打漿，各式各樣的打漿機但都大同小異，有單道打漿機，二道打漿機，甚至多道打漿機，但他們的原理都是主軸帶動葉輪高速旋轉，物料被葉輪帶動與篩網(wǎng)磨擦擠壓，使得紅薯的肉、汁分離，汁通過篩網(wǎng)上的小孔，產(chǎn)品由出料口排出，廢品由排渣口排出 [5]；如果是雙道打漿或者多道打漿，就是第一道的產(chǎn)品進入第二道繼續(xù)打漿，以此類推。2 打漿機的結構設計2.1 設計條件(1) 原料：紅薯(2) 生產(chǎn)能力：1T/h(3) 軸轉速：800r/min(4) 篩孔孔徑：直徑 0.5mm(5) 工作時間：兩班/8h 壽命：5 年2.2 設計要求(1) 能保證正常的打漿工作保證正常打漿是必須首先滿足的要求。 打漿量為每小時 1T,關鍵就在于正確選定螺旋直徑、合適的電機 [6]。(2) 要有合適的螺旋轉速為避免出現(xiàn)物料被螺旋葉片拋起而無法輸送的現(xiàn)象，螺旋轉速應小于某一極限轉速。(3) 能提高生產(chǎn)效率，降低成本應盡量采用各種快速高效的結構，縮短輔助時間，提高生產(chǎn)率 [7]。同時盡可能采用標準元件與標準結構，力求結構簡單、制造容易，以降低制造成本。(4) 操作方便、省力和安全在客觀條件許可且又經(jīng)濟的前提下，盡可能的采用氣動、液壓和氣液等機械化夾具裝置，以減輕操作者的勞動強度。(5) 有良好的結構工藝性所設計的打漿機機應便于制造、安裝、檢驗、調整、清洗、維修等 [8]。充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙72.3 打漿機的基本結構圖 1 打漿機的基本結構圖Fig.1 The basic structure of beater圖 2 破碎槳葉的模型圖Fig.2 Broken blade model figure如圖 1 所示打漿機的結構原理簡圖，打漿機的基本結構主要包括進料斗、螺旋推進器、槳葉、刮板、圓筒篩、機架等(1)螺旋推進器：把來自料斗的物料按一定速度推入破碎槳葉中。(2)破碎槳葉(如圖 2)：將物料用摩擦、擠壓的方法進行粗碎。(3)刮板：其機構為幾塊長方形的不銹鋼板，以回旋中的離心力與破碎槳葉聯(lián)合擦破物料。刮板是用螺栓與安裝在軸上的夾持器相連的，這樣通過螺栓就可以調節(jié)刮板與圓筒篩之間的距離。刮板對稱安裝于軸的兩側，與打漿機軸線有一個夾角，稱為“導程角” 。(4)圓筒篩：圓筒篩是肉汁分離的裝置，是用 1mm 左右厚的不銹鋼彎曲成圓筒后焊接而成。圓筒上所開小孔的直徑為 0.5mm，根據(jù)加工要求可以調換不同孔徑充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙8的篩筒，開孔率為 50% 。2.4 打漿機的基本操作2.4.1 工作過程打漿機的工程過程為：工作時，啟動打漿機，刮板和螺旋推進器在轉軸帶動下載圓篩筒內旋轉，破碎后推入圓篩筒的最右端。隨后由于刮板的作用，是物料同時受到離心力和軸向推力的作用，沿圓篩筒從右向左朝渣口移動。這個復合運動的結果，使物料移動的軌跡是一條螺旋線。刮板旋轉時使物料獲得離心力而拋向篩筒內壁，物料受離心力和揉搓作用而被擦碎。汁液和漿狀肉質經(jīng)篩孔流入集料斗送如下一道工序，皮和籽從出渣口排出。物料被打碎的程度一方面與物料本身的性質有關，如易碎的在果蔬品的打漿過程中破碎的程度較高，如獼猴桃、番茄等；而一些不易碎，較為堅硬的蔬菜、水果在打漿過程中破碎度則相對較低，如馬鈴薯、茄子等。另外物料的破碎程度還與打漿機軸的轉速、篩孔直徑、篩孔總面積占篩筒總面積的百分率、導程角的大小及刮板和篩筒內壁之間的距離等有關。打漿機篩孔的直徑通常為 0.1~1.5mm，根據(jù)加工要求可調換不同孔徑的篩筒，篩孔總面積為篩筒面積的 50%左右。打漿機的導程角為 1.5~2.0，棍棒與圓筒內壁間距為 1~4mm。打漿機的主軸轉速、導程角大小和棍棒與內壁間距，是三個互為影響的重要參數(shù)，如軸的轉速快，物料移動快，打漿時間少；如若導程角大，物料移動速度也快，打漿時間也少 [9]。打漿機速度調整比較煩瑣，只調整導程角同樣也能起到理想的打漿效果。如果導程角或間距過大，廢渣的含汁率就會較高，反之亦然。為了達到較好的效果，可以同時調整導程角和間距有些情況下只調整一個參數(shù)亦可達到理想效果。2.4.2 打漿機的操作步驟打 漿 機 結 構 簡 單 ， 操 作 方 便 ， 其 具 體 操 作 方 法 如 下 。(1)首 先 對 長 期 未 使 用 的 打 漿 機 進 行 清 洗 ， 以 保 證 打 出 的 果 蔬 品 漿 汁 不 被 污 染 ，延 長 產(chǎn) 品 的 保 質 期 。(2)根 據(jù) 含 汁 率 選 擇 合 適 的 篩 筒 ， 工 作 中 檢 查 導 程 角 與 間 隙 是 否 合 適 ， 可 通 過含 汁 率 來 檢 查 。 若 發(fā) 現(xiàn) 廢 渣 中 含 汁 率 高 ， 則 需 根 據(jù) 原 料 的 不 同 和 工 藝 要 求調 整 導 程 角 。(3)將 圓 筒 篩 固 定 到 機 架 上(4)回 收 產(chǎn) 品 及 廢 渣 。 可 以 根 據(jù) 廢 渣 的 含 汁 率 調 整 導 程 角 、 傳 動 速 度 或 刮 板 與篩 壁 間 距 以 進 行 二 次 打 漿 。充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙9(5)清 洗 打 漿 機 。 適 、 使 用 完 畢 后 關 閉 電 源 。 并 對 打 漿 機 的 篩 筒 、 儲 液 桶 、 出料 漏 斗 等 設 備 進 行 清 洗 ， 晾 干 。 由 于 打 漿 機 的 汁 液 的 廢 料 太 多 含 有 大 量的 有 機 物 和 碳 水 化 合 物 ， 不 及 時 清 洗 會 發(fā) 生 酸 敗 ， 設 備 ， 所 以 應 及 時 清 洗打 漿 機 。2.5 打 漿 機 選 材 分 析選材的原則:(1)使用性原則:1)受力情況，2)環(huán)境情況，3)特殊情況；(2)工藝性原則（良好的工藝性表現(xiàn)：1）鑄造合金應有的高的流動性，小的疏松、縮孔、偏析和吸氣性傾向；2）塑性加工材料應有較高的塑性和低的變形抵抗能力；3）切削加工材料應有小的切削力，切屑處理容易，對刀具的磨損小等；5）熱處理要求材料的熱處理敏感性小，氧化和脫碳傾向小，淬透性高，變形和開裂傾向小等。 ）選材分析：(1)軸承：軸承需要承受較大的壓力和摩擦與沖擊載荷，因此需要強度與硬度都比較高的鋼材，而且需要較高的沖擊韌性和抗疲勞強度，可以選用滲碳軸承鋼 SG13Cr4Mo4Ni4V 鋼等制造的套圈和滾動體 [10]。其硬度為：套圈和滾動體為 HRc60~64，一般適和于工作溫度為-40~140 攝氏度范圍，油與脂潤滑正常，能在較大沖擊振動條件下使用，熱處理工藝可以采用：正火（改善鑄件性能，細化組織晶粒）—淬火（提高鋼的強度和耐磨性）—低溫回火（降低鋼的脆性，保持高硬度和高耐磨性） 。(2)刮板：其結構為幾塊長方形的鋼板，以回轉中的離心力和破碎槳葉聯(lián)合擦破物料，工作過程中，刮板外表面需要承受較大而頻繁的摩擦力，而且承受壓力變化較大，受力不均勻，因此失效形式主要是表面磨損，選用的材料必須有高的耐磨性和強度及硬度，選用 45 鋼制造，經(jīng)正火后進行粗加工，在通過加熱淬火可將鋼材表面硬度提高到 52HRC 左右，加工工藝路線：下料—鍛造—粗加工—淬火—低溫回火—精加工—成品正火使組織均勻化，消除應力，改善切削性能，而淬火則提高材料的硬度和耐磨性，低溫回火消除淬火鋼的內應力，防止變形和開裂，穩(wěn)定組織，調整力學性能，保持高硬度和高耐磨性。(3)轉軸：轉軸要承受交變扭矩載荷、交變彎曲載荷，局部（軸頸、中間連接處）摩擦和磨損，因此材料要求必須有高的疲勞強度，以及防軸疲勞斷裂，優(yōu)良充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙10的綜合力學性能，局部受摩擦部位的高硬度和耐磨性，以及耐腐蝕性，而打漿機的功率一般不超過 10KW,可以采用 45Mn 鋼，它具有較高的強度、硬度、 耐磨性及良好的韌性，其淬透性較 40Cr 稍高，在油中臨界淬透直徑達18～33mm；正火后可切削性良好，冷拔、滾絲、攻絲和鍛造、熱處理工藝性能也都較好，高溫下晶粒長大、氧化、脫碳傾向及淬火變形傾向均較小熱處理工藝：鋼錠—850℃正火—840℃淬火—600℃回火—機械加工—成品。正火可消除鍛造應力，使組織均勻；淬火是為了提高材料的硬度和耐磨性，回火使消除正火應力。(4)圓篩筒：圓篩筒是渣汁分離的裝置，工作條件相對簡單，力學性能要求也不高，但是要求要有較好的抗腐蝕性，采用沖孔不銹鋼板，即 316 不銹鋼，耐蝕性、耐大氣腐蝕性和高溫強度特別好。熱處理為固溶處理，加熱到 1120 度，保溫一定時間，空冷。(5)機架：機架作為一個固定機構，沒有直接參與機器的工作過程，但是同樣受到力的作用，受到交變載荷的作用和整個機器的載重，因此要求材料必須要有較高的疲勞強度和韌性 [11]，使用鑄鋼 35，采用的熱處理工藝為，下料——鑄造——正火（消除內應力）——精加工——淬火（提高硬度）——回火（消除淬火鋼應力，防止變形和開裂）——機械加工——成品。(6)槳葉：槳葉用來把物料用摩擦、擠壓的方法先行進行粗碎，需要承受加大的扭矩和擠壓與摩擦，失效形式一般為斷裂和磨損 [11]，采用 40 鋼，工藝流程為：模鍛——正火+低溫回火——機械加工——去應力退火——等溫淬火+低溫回火，正火+低溫回火，可以改善模鍛組織，同時改善切削加工性能；去應力退火，可以消除應力，避免裂紋；等溫淬火+低溫回火，可以獲得貝氏體與馬氏體的混合組織；再通過低溫回火進一步消除應力，提高韌性?？偟膩碚f選材的要根據(jù)工件的受力情況，環(huán)境狀況，以及一些特殊情況來定，且要有可行的工藝性。3 打漿機設計參數(shù)的確定3.1 滾筒的設計根據(jù)生產(chǎn)能力和實際要求情況，初定篩筒內徑為 D=1m。初選篩孔的工作系數(shù)為 0.25，導程角 a=2°。3.1.1 滾筒長度(1) 由實驗公式充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙11(1)αtan07.2?DLG?得滾圓長度：（米） 5.2.0817.0tn07.ta??????Lα式中G-----打漿機生產(chǎn)能力（公斤/時）D-----篩筒內徑（米）L-----篩筒長度（米）n------刮板轉速（轉/分）?-----篩筒有效截面（%）即篩孔真正工作的系數(shù)，占篩孔總數(shù)的 1/2 左右，而篩孔占篩筒全部表面積的 50%，故一般 ?=0.5x50%=25%-----導程角（度）?必須著重說明，以上公式計算出的生產(chǎn)能力，是指通過篩孔的產(chǎn)品量，而非處理原料的量。因為若不考慮出漿率，供應再多原料也不能視為打漿機的真正生產(chǎn)能力，進料再多，若來不及打漿的話，只能是從一頭進去從另一頭出來，沒有計算的實際意義。3.1.2 物料在滾筒內的時間物料在篩筒內沿棍棒運動的時間 [8]為：(2)VLτ?式中 ------物料沿棍棒運動線速度（m/s）1得出： SL7.12tan8014.35.6Dnta60τ ???απ3.1.3 刮板與篩筒之間的間隙中心截面與篩筒壁間隙最大為 h=6mm。兩端處至篩筒壁間隙最小：(3)2)(4sin2hRaLRh?????由于有導程角的存在，間隙之差為：h-h'=2 mm充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙12式中 h'-------棍棒最遠點截面至篩筒的間隙（m）R -------篩筒內半徑（m）L--------棍棒長度（m）a--------導程角（°）h--------棍棒至篩筒間隙（m）得出： m04.26.-4sin5.8.02??????? ）（h3.1.4 圓筒篩消耗功率的計算由于是單機工作，所以取 W=4000[8]（N·m/Kg）傳動效率 =0.75?(4)360GWN?式中 G-----生產(chǎn)能力（Kg/h）W-----打漿機操作的能量消耗比率（N·m/Kg）其值決定于原料的種類、溫度、棍棒轉速和篩筒的有效截面等。若概略計算，單機時可取平均值 W=3920-4410（N·m/Kg） ，聯(lián)動時取 W=4900-5800（N·m/Kg）-------傳動效率（0.7-0.8）?得出： KwGWN4.1803610???3.2 電動機的選擇該電動打漿機的生產(chǎn)能力為 1T/h，每天兩班制，每班八小時，工作壽命為 5 年，軸轉速為 800 轉/分。查閱機械設計手冊表 12-1 和考慮實際生產(chǎn)條件，取帶傳動效率為 0.7， ，則所需電動機的功率 P 為：P=1.4/0.7=2 kw考慮電動機的效率問題和意外情況，初選電動機為 Y112M-4 [12]電動機的參數(shù)如下：型號：Y112M-4功率：4KW充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙13電流：15.4A轉速：1440r/min效率：87%功率因數(shù)：0.85重量：43Kg4 主要零件的結構設計與計算4.1 計算皮帶，設計皮帶輪由上述可知，電動機的額定轉速為 1440r/min,額定功率為 4KW，一臺運轉時間大于 10h。（1）設計功率機器每天工作小時數(shù) 16h，載荷變動較大，查閱機械設計手冊表 8-7 得?KA=1.4。計算功率 Pca：(5)6.54.1???kAca（2）選定帶型根據(jù) Pca＝5.6kw 和 n1＝1440r/min，查閱機械設計手冊表 8-1：選擇 B 帶型（3）傳動比(6)8.0412??pdi其中: 為大帶輪的轉速2n為小帶輪節(jié)圓直徑1p為大帶輪節(jié)圓直徑2d（4）小帶輪基準直徑 1p為了提高 V 帶的壽命在結構允許條件下，宜選較大的基準直徑 [13]。由機械設計手冊表 8-4 選定 1mind?=125mm 由表取 =200mmmind(5) 大帶輪基準直徑 dd2充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙14dd2＝i·d d1 (7)＝1.5x200＝300 mm 查機械設計手冊表 8-4 得：dd2＝315mm（6）帶速 V(8)13.420165.3/60dnms?????，符合要求max25~說明：一般 V 不要低于 5m/s，為了充分發(fā)揮 V 帶的傳動能力，應使 V 20m/s?(7) 初定軸間距 α 0 ,并選擇 V 帶的基準長度 Ld00.7（d d1+dd2）≤ α 0≤2（d d1+dd2）360.5≤ α0 ≤1030初選軸間距 α 0 ＝600 mm(9)210 012()2()4dddaaL?????＝235606??＝ 25由機械設計 [9]表 8-2，選擇帶的基準長度 Ld＝2000 mm(9) 實際軸間距 α 及其變動范圍(10)5.920126020 ???????dLa.63.593.1dmaxin ??αα αα（10）小帶輪包角 α1(11)????19.7-80d12a一般 ，最小不低于 ，如果 α1 較小，應增大或用張緊輪1??0充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙15（11）單根 V 帶的基本額定功率 P1根據(jù)帶的型號，d p1 和 n1 普通 V 帶查表得P1＝5.14 kw單根普通 V 帶額定功率的增量△P 1＝0.410.98K??0.98L?于是 Pr=（P 0+△P0）K α·KL (12)(5.14).5.4kw??（12）V 帶的根數(shù) Z(13)8.354.21)(a0???LArcaKPp△取 4 跟皮帶（13）單根 V 帶的預緊力 F0(14)20mv·)15.2(???VZPKda= =514 N23.150.85)9.(??V 帶質量取 m=0.1 kg/m（14）作用在軸上的力（或稱壓軸力）F p(15)2sin10aZFp??N38795.048.3??αz(15)帶輪的結構和尺寸設計Ｖ帶輪時應滿足的要求有：質量小，結構工藝性好，無過大的鑄造內應力；質量分布均勻，輪槽工作面要精細加工（表面粗糙度一般應為 3.2）,以減少帶的磨損；各槽的尺寸和角度應保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻等。帶輪上帶速 ，所以選用孔板式，HT150 材料制作。25/Nms?查機械設計手冊表 11-4 得：小帶輪的直徑為 207mm 帶輪的直徑為 322mm充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙16選小帶輪的孔徑 d0=50，則小帶輪為實心輪大帶輪的孔徑 d0'=55帶輪寬度的選擇：查機械設計手冊表 11-6 得，對于 B 槽型基準寬度 b d=14.0基準線上槽深 h amin =3.5取 h a=4基準線下槽深 hfmin=10.8 或 14.0 取 hf =14槽間距 e=19 0.4?取 e=19.4槽邊距 fmin=11.5取 fmin=14最小輪緣厚 t min=7.5 取 t=9帶輪寬 B=（Z-1）×e+2f=(2-1)x19.4+2x14=47.4 mm所以小帶輪的直徑為： mm20811??adah大帶輪的直徑為： mm32?小帶輪直接與電動機相連，無較大載荷，d 0=50 的孔徑可以安全工作大帶輪的的重量 mg πr 2hρ=3.14x157.5x0.0862x7.8=52371N?4.2 傳動主軸的結構設計計算4.2.1 初步計算軸的直徑根據(jù)強度扭轉發(fā)初步估算軸的直徑(16)30PdAN?（P=5.6×0.87×0.96=4.67 kw ， n=800r/min）式中Ｐ為軸傳遞的功率(P=電機功率×電機效率×V 帶傳遞效率)，kw; n 為軸的轉速，r/min; 為由軸的材料和受載情況確定的系數(shù)。軸用 45 號鋼材料， 取0A 0A120。充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙17計算得最小直徑為 =22mmmind有一個鍵槽時，軸徑增大 ，于是： =245%~7mind軸端接在大帶輪上，考慮到軸上打有螺孔和上面查表得到的參考值取軸的最小值 [14]dmin=55mm4.2.2 軸的結構設計軸的結構設計根據(jù)取定的最小值和各配件的安裝，設計結構圖見零件圖軸的結果設計。根據(jù)滾筒的長度和其它零件的安裝，初步計算得軸的長度有 3 米左右，這在實際中很難加工，不利于機器的大批量生產(chǎn)制造，故采用空心軸套在實心軸上的方式，使用鍵傳送扭力，加固定螺栓防止軸向力。這樣不僅僅節(jié)省材料，減輕整機的重量，也易于制造安裝，軸的兩端裝有圓錐滾子軸承。4.2.3 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 3 長實心軸Fig.3 The long solid shaft如圖 3 從左至右起第 1 段端部裝有大帶輪，軸上開有鍵槽，考慮安裝方便，此段長度取 90mm，直徑為軸最小直徑 55mm。第 2 段上安裝有軸承，軸承安裝在軸承座里面，通過氈圈密封，軸承座通過螺栓固定在機架上 [15]，此段長度取 105mm,直徑為 60mm。第 3 段上裝有螺旋推進器和破碎物料用的破碎槳葉，此段軸大部分位于滾筒里面，考慮到夾持器的軸肩定位，此軸的長度取 750mm,直徑為 75mm，在距離此段左端 520mm處有凸臺，凸臺右端 40mm 處有 5mm 寬的銷孔，二者配合用于破碎槳葉的固定與定位。充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙18第 4 段插入空心軸以便與之相連，軸上開有一個 10mm 的螺栓孔，用于連接實心軸和空心軸,此段長度取 75mm，直徑取為 40mm，全軸長度為 1020mm。（2）空心軸的設計圖 4 空心軸Fig.4 The hollow shaft空心軸左端聯(lián)接長實心軸，軸中開有空心孔，這樣能節(jié)省材料也減輕機身重量，如圖 4 所示從左至右第 1 段的長度為 750mm，此段前端裝有夾持器聯(lián)接刮板運動，直徑為70mm，空心部分直徑為 40mm第 2 段前端也裝有夾持器聯(lián)接攪拌刮板，考慮到有軸肩定位，此段長度取 150，直徑為 62mm（3）短實心軸的設計充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙19圖 5 短實心軸Fig.5 The short solid shaft短實心軸左端與空心軸右端聯(lián)接，如圖 5 所示從左至右第 1 段的長度為 50mm，直徑 40mm。此段距右端 20mm 處開有一個 10mm的螺栓孔，用于連接實心軸和空心軸。第 2 段長度取為 280mm，直徑為 65mm，此段右端接入軸承座。第 3 段長度取為 55mm，直徑為 60mm，此段在軸承座內，并利用軸肩定位安裝有軸承。4.3 軸上零件的定位(1)長實心軸與大帶輪的連接采用平鍵連接，根據(jù)機械設計手冊表普通平鍵的型式和尺寸,d=55mm 所選用的鍵 為 16x10, 鍵槽用鍵槽銑刀加工,鍵的長度取bh?60mm。(2)螺旋輸送采用焊接方式連接在軸上，螺旋槳葉采用軸套套在軸上，左端用開口銷定位，右端用凸臺定位，滾動軸承安裝在軸承座里面，軸承座通過螺栓連接在機架上定位 [16]。4.4 確定軸上的圓角和倒角參考機械設計書表可知圓角和倒角（C 或 R）大于（1.2 或 1.6） ，取 245??4.5 滾動軸承的選定打漿機在高速運動時,會產(chǎn)生較大的軸向力和徑向力,在軸的兩端各安裝一個圓錐滾子軸承,可以抵消軸向力的同時也能承受較大載荷 [17],由于安裝軸承位置的軸徑大小為 60mm,于是選擇 0 基本游隙組、軸承代號為 30212 的圓錐滾子軸承，它們的基本尺寸 為 ，成對安裝在軸承座內。dDT?6123.75?充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙20軸承的潤滑方式采用脂潤滑，材料選用 SG13Cr4Mo4Ni4V。4.6 軸承座的設計由軸承的型號 30212 查機械設計表選定軸承座型號為 SN312[18]。其主要尺寸：長（L）×寬（A）×中心距高（H）＝280mm×125mm×80mmd＝60mm；D＝110mm；g＝56mm螺栓型號為：M16箱體選用材料為：HT150質量約為：7.3Kg4.7 聯(lián)軸器的設計電機輸出軸的直徑 d=50mm，查機械設計手冊表 8-1，選定聯(lián)軸器為凸緣聯(lián)軸器，型號為 GY6（GB/T5843-2003） 。公轉轉矩為：900N·m，許用轉速為：6800r/min，主要尺寸為：D=140mm， b=40mm，s=8mm，質量為 7.59Kg。4.8 打漿刮板的設計打漿刮板的結構簡圖如圖 6，其中刮板長×寬×厚=2×0.4×0.2m，導程角 α=2°，R=0.4m。圖 6 刮板結構簡圖 充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙21Fig.6 Scrape board structure diagram4.9 打漿機機架的設計由于對打漿機的生產(chǎn)能力要求高，所以篩筒及傳動軸比較大且長，初步估計整機長 3 米左右，寬 1 米 5 左右，高 2 米左右。機架為臥式機座，材料選用 HT150。主要尺寸見裝配圖。5 主要零件的校核5.1 打漿刮板的強度校核計算圖 7 打漿刮板工作示意圖 圖 8 物料空間受力分析圖Fig.7 Scraper work schemes Fig.8 Material force were space參見圖7，打漿機工作時，由于導程角的存在，進入篩筒的物料既受到離心力F c的作用又受到筒壁對它的摩擦力F 1的作用，使得物料在沿篩筒圓周運動的同時，還沿著打漿板向出口端移動，其復合運動的軌跡為螺旋線。設塊狀物料質量為m，它與筒壁的摩擦系數(shù)為μ a，與打漿板的摩擦系數(shù)為μ b；筒壁對物料的正壓力為N 1(N)、摩擦力為F 1(N)；打漿板對物料的正壓力為N 2(N)、摩擦力為F 2(N)；打漿板轉速為n（r/min）(角速度w=πn／30(rad／s))；物料重力為mg(N)，所受離心力為F C(N)( FC=mv2／R：其中R為篩筒半徑(m))。則打漿機工作時物料所受的空間力系如圖8。充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙22物料對刮板的壓力：N1＝F C—mgcoswt＝mw 2R—mgcoswt (17)＝0.2× （84 2×0.4—10×0.1）＝565 N（角速度 w 為 84 rad/s，質量 m 定為 0.2kg，coswt=0.1）摩擦力:F1＝μ a·N1＝0.4×565＝226 N （摩擦系數(shù) μ a取 0.4）5.1.1 按扭轉強度條件計算危險處所受扭轉應力為：(18)MPaLWTt 2.34.026h31·??????式中 L，h-----打漿刮板長，m----打漿刮板寬，mＴ----軸所受的扭矩，N·mm；----軸的抗扭截面系數(shù)，mmTW3N1----刮板受到的正壓力，N因為， t?≤ ＝25MPa，所以滿足扭轉強度 [18]。??T5.1.2 按彎扭合成強度條件計算刮板所受應力為： (19)WTM22ca)(σα??22221 4.0)63(566)3.0()( ??????hLN＝＝0.4MPa ≤ ＝60MPa??1??式中 M----危險點處所受彎矩，N·mT----危險點處所受扭矩，N·mW----刮板的抗彎截面系數(shù)，m 3,， 2?h/6 軸的材料為 45 號鋼，由機械設計教材 [13]P215 查得 ＝60 ??1??aMP充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙23所以刮板符合彎扭強度條件。5.2 軸的強度校核計算根據(jù)軸的具體受載及應力情況，長實心軸因分別與皮帶輪，螺旋推進器，破碎槳葉，刮板夾持器相連接，是主要危險軸，需要校核扭轉與彎矩以及扭轉剛度校核；空心軸因與刮板夾持器相連接，是次要危險軸，需要校核扭轉強度條件；短實心軸因為沒有受到大的彎矩及扭矩作用，所以不會有大的危險，在此不用校核。5.2.1 按扭轉強度條件計算長實心軸軸的扭轉強度條件為:MPa (20)85.1052.67.49.09533 ?????dnPWTt?空心軸軸的扭轉強度條件為:(21)MPadDnPTt 08.1)470(2.6.95)(2.09533 ?????????式中： ----扭轉切應力，單位為 MPa；TＴ----軸所受的扭矩，單位為 N·mm；----軸的抗扭截面系數(shù)，單位為 mm ；TW3n ----軸的轉速，單位為 r/min；Ｐ----軸傳遞的功率，單位為ＫＷ；D----計算截面處軸的直徑，單位為 mm；----許用扭轉切應力，單位為 。??T? aMP軸的材料為 45 號鋼，查機械設計教材表得： 的值在 25-45 MPa 之間。??T?可知軸的扭轉強度是合適的中心轉軸承受 2 根皮帶的張力和帶輪本身的重量：NF5302713mg·ax0max ??????皮帶輪距離軸承的距離 200?則中心軸承受的彎矩：M＝F·L＝53025×0.2＝10605 N·m (22)充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙24大帶輪的孔徑為 55mm則對實心軸的剪力(23)a5.40.162MPSQP???）π （4.5Mpa =135Mpa ???1??能滿足設計要求根據(jù)軸的受力情況知軸的最大危險截面在左端軸承截面處圓筒篩的體積 ＝3.14×0.5 2×2.4＝1.8 m 32VShr???經(jīng)查詢得紅薯的密度為 0.8×103 Kg/m3假設紅薯全部裝滿圓筒，此時的重量:gG·??8.910.83?＝＝14112 N運行時的最大扭矩為:N·m≈7 KN·m (24)7056.142·max＝??DGT軸的最大剪應變：(25)maxtTw?Pa333 109806.14760???Dπ＝＝9.9 MPa Mpa??????故可以滿足設計要求。5.2.2 按彎扭合成強度條件計算該扭轉切應力為靜應力時，取 0.3??則軸的計算應力為 (26)WTM22ca)(σα??＝50.07MPa≤ ＝60MPa32206.1.)75(065???1??充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙25M----軸所受彎矩，N·mT----軸所受扭矩，N·mW----軸的抗彎截面系數(shù)，m 3，πd 3/32 ≈ 0.1d3軸的材料為 45 號鋼，由機械設計 P219 查得 ＝60 ??1??aMP所以是安全的。5.3 軸的扭轉剛度校核計算軸的扭轉變形用每米長的扭轉角 φ 來表示，階梯軸的計算公式：(27)????ZipiIlTLG14073.5?式中：Ｔ----軸所受的扭矩，單位為 N·mm；Ｇ----軸的材料的剪切彈性模量，單位為 MPa，對于鋼材，Ｇ＝8.1×10 4 MPa；I P----軸截面的極慣性矩，單位為 mm ，對于圓軸，I P＝ ；432·4d?Ｌ----階梯軸受扭轉作用的長度，單位為 mm；TI Li Ipi----分別代表階梯軸第 i 段上所受的扭矩、長度和極慣性矩，單位同前；Ｚ----階梯軸受扭轉作用的軸段數(shù)。綜合上式計算出 φ=0.32；[φ]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，可取 φ＝0.5~1（°/m)；對于精密傳動軸可取 φ＝0.25~0.5（°/m） 。對于精度要求不高的軸，φ 可大于 1（°/m） 。顯然對于本設計中所涉及的軸為一般的傳動軸，φ≤[φ] [19]，符合扭轉剛度要求。綜上所述，該軸是滿足設計要求的。5.4 鍵的扭轉剛度校核計算平鍵傳遞轉矩時，其主要失效形式是工作面被壓潰。因此，通常只按工作面上的擠壓應力進行強度校核計算。普通平鍵連接的強度條件為：(28)??ppkldT?????3102充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙26式中：T----傳遞的轉矩（T＝Fy≈F·d/2） ，N·mK----鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h，mmL----鍵的工作長度，mmd----鍵的直徑，mm??p?為鍵，軸，輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應力，MPa。此處取 75MPa??MPaPapp 751.65014283??????6. 總結隨著社會的飛速發(fā)展，人們的生活水平也越來越高，對于食品的要求也越來越高，中國作為紅薯生產(chǎn)與食用大國在世界紅薯市場占有舉足輕重的地位，紅薯也因為其作為健康食品，含有多種營養(yǎng)物質對人體及其有益而廣受人們的歡迎，把紅薯打漿做成紅薯產(chǎn)品，并不會損害它的營養(yǎng)，加工紅薯也大大的提高了它的附加值，能帶來巨大的經(jīng)濟價值，產(chǎn)業(yè)鏈落后近年來中國紅薯加工產(chǎn)業(yè)的迅速崛起使中國躋身世界主要生產(chǎn)國的行列 [20]。在質優(yōu)價廉的紅薯制品滿足國際市場需求的同時，中國國內市場和消費現(xiàn)狀是與會代表普遍關注的問題。目前紅薯制品在中國的消費仍處在培育階段，產(chǎn)品品種較少，主要有紅薯粉，紅薯干等，人均消費量遠遠低于世界平均水平。但由于中國有龐大的消費人群和廣闊的市場，飲食方法和文化具多樣化，紅薯制品消費將呈現(xiàn)年增長 15％的發(fā)展趨勢，2010 年國內需求將達到 20 萬噸。中國是一個發(fā)展中的市場，做好消費者宣傳和引導、產(chǎn)品包裝和市場定位及品牌建設工作，中國國內紅薯制品市場的發(fā)展將展現(xiàn)良好的前景。本課題就是基于這個歷史發(fā)展的大機遇的前提上開展的，用紅薯做很多制品，打漿都是其必不可少的環(huán)節(jié)，所以發(fā)展紅薯打漿機是有很大市場的。打漿效率的高低將和衛(wèi)生條件狀況將直接影響生產(chǎn)效益，由此可見打漿在整個紅薯的加工流程中占有極其重要的作用，本設計是從給定的生產(chǎn)量，結合實際生產(chǎn)條件而設計的，以電動機為原動力，帶動主軸轉動，原料進入滾筒經(jīng)過破碎槳葉的破碎和經(jīng)過棍棒的擦碎作用而達到皮、籽和漿分離的目的。本課題的設計用到了大學多門學科的知識，如機械設計，材料力學，工程圖形，CAD 技術，工程材料等，通過此次的畢業(yè)設計，不僅讓我鞏固了以前學過的知識，更加將理論與實際聯(lián)系起來，對整個的設計流程有了一個深刻的認識，將對我以后的學習、工作產(chǎn)生極大的幫助。充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙27參考文獻[1] 康明麗. 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N.《Innovative Food Science Emerging Technologies》 [J] , 2009.(4):4-5.充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙28致 謝首先在這里我要感謝四年來每一位給我們上課的任課教師。感謝你們不辭辛苦的給我們傳授知識。這次畢業(yè)設計能夠完成，在這里首先要感謝我的導師高英武教授，她平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設計的每個階段，從外出實習到查閱資料，設計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設計，等整個過程中都給予了我悉心的指導。我的設計較為簡單，高老師仍然細心地糾正圖紙和說明書中的錯誤。除了高老師的專業(yè)水平外，他們的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。還有幫助過我完成設計的同學，謝謝你們！充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙29附錄附錄1：紅薯打漿機裝配圖 A0附錄2：大帶輪 A2附錄3：小帶輪 A2附錄4：長實心軸 A2附錄5：空心軸 A2附錄6：短實心軸 A3附錄7：軸承座 A3附錄8：打漿刮板 A3附錄9：機架 A1附錄10：進料斗 A3