蔬菜清洗機(jī)的設(shè)計-滾筒型[含答辯PPT]【9張CAD圖紙+PDF圖】
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課題：蔬菜清洗機(jī)的設(shè)計 1 1 1 1.課題相關(guān)調(diào)查課題相關(guān)調(diào)查課題相關(guān)調(diào)查課題相關(guān)調(diào)查 2.2.2.2.方案思路設(shè)計方案思路設(shè)計方案思路設(shè)計方案思路設(shè)計 3.3.3.3.最終方案確定最終方案確定最終方案確定最終方案確定 4.4.4.4.相關(guān)參數(shù)確定相關(guān)參數(shù)確定相關(guān)參數(shù)確定相關(guān)參數(shù)確定 5.5.5.5.致謝詞致謝詞致謝詞致謝詞1.課題相關(guān)調(diào)查背景 蔬菜是人們?nèi)粘Ｉ钏匦璧闹饕称分?，也是人們必需的維生素、礦物質(zhì)、有機(jī)酸、食用纖維等的主要來源，這些都是人體不可或缺的營養(yǎng)成分，它在人們的日常生活中起著重要的作用。蔬菜清洗主要是為了清除蔬菜表面的泥沙、雜質(zhì)、寄生蟲卵等，為后續(xù)的蔬菜加工提供干凈的菜源，它是蔬菜加工過程中的重要環(huán)節(jié)。凈菜加工是新鮮蔬菜經(jīng)過挑選、清洗、整理、瀝干、包裝等工序處理后，以小包裝的形式上市銷售的潔凈型商品蔬菜，凈菜具有干凈、衛(wèi)生、方便、安全等特點，它的發(fā)展前途和市場前景十分廣闊1。當(dāng)前，我國的蔬菜清洗仍以手工為主的清洗方式，手工清洗具有勞動強(qiáng)度大、效率低、耗水量大、清洗分散等缺點，而蔬菜加工將朝著保鮮、營養(yǎng)、方便的方向發(fā)展，手工清洗自然不能滿足蔬菜加工的需要。因此，采用蔬菜清洗機(jī)或清洗設(shè)備，可以提高勞動生產(chǎn)效率。針對目前狀況設(shè)計了蔬菜清洗機(jī)械，已有的蔬菜清洗機(jī)械清洗葉類蔬菜時對蔬菜損傷較大，不適用。為此本文綜述了一些新型蔬菜清洗機(jī)。該類清洗機(jī)械能有效去除蔬菜表面的污染物，對蔬菜（包括葉類蔬菜）結(jié)構(gòu)無損傷且對蔬菜中的細(xì)菌也有一定的殺滅作用。目的意義：采摘后的蔬菜表面往往帶有泥土、沙塵、殘余農(nóng)藥、腐殖質(zhì)污染物等，清洗是去除這些污染物，降低細(xì)菌總數(shù)的有效手段。蔬菜表面上的細(xì)菌總數(shù)越少，蔬菜的保存時間就越長，故清洗干凈也是延長蔬菜保存時間的重要手段。目前，我國蔬菜的清洗一般用水浸泡和手工清洗來完成。蔬菜清洗的機(jī)械化程度很低，所以對蔬菜清洗機(jī)的研究勢在必行。工作原理：借圓形滾筒的轉(zhuǎn)動，使原料在其中不斷地翻轉(zhuǎn)，同時翻滾的原料與滾筒內(nèi)壁相互摩擦及其原料之間的相互摩擦，以達(dá)到清洗目的。用水管把泥沙由滾筒的網(wǎng)孔經(jīng)底部排出。該機(jī)適合清洗柑橘，橙，馬鈴薯等質(zhì)地較硬的物料。2.方案思路設(shè)計動力部分設(shè)計動力部分設(shè)計由于滾筒轉(zhuǎn)速不高，選由于滾筒轉(zhuǎn)速不高，選用用一般的一般的Y Y系列三相異步系列三相異步電動機(jī)電動機(jī)就可以了，又根就可以了，又根據(jù)相關(guān)公式計算出電動據(jù)相關(guān)公式計算出電動機(jī)的額定功率機(jī)的額定功率Pm=3KwPm=3Kw，所以根據(jù)額定功率選用所以根據(jù)額定功率選用電動機(jī)的型號為電動機(jī)的型號為Y132M-8Y132M-8型型 傳動部分設(shè)計：傳動部分設(shè)計：由俯視圖所示：動力傳動過程：由電動機(jī)通過聯(lián)軸器帶動小鏈輪轉(zhuǎn)動，然后通過鏈條帶動大鏈輪轉(zhuǎn)動，而大鏈輪與小摩擦輪在同一根軸上面，大鏈輪的轉(zhuǎn)動通過鍵連接帶動軸上面的小摩擦輪轉(zhuǎn)動，然后小摩擦輪帶動大摩擦輪轉(zhuǎn)動，大摩擦輪與滾筒焊接在一起，因此最終實現(xiàn)滾筒的轉(zhuǎn)動 滾筒部分設(shè)計：滾筒部分設(shè)計：本機(jī)采用的圓筒形鑄本機(jī)采用的圓筒形鑄鐵件鐵件 清洗部分設(shè)計：清洗部分設(shè)計：清洗部分是：螺旋導(dǎo)板通過螺栓連接在滾筒內(nèi)部，滾筒內(nèi)部還設(shè)有超聲波發(fā)射裝置。當(dāng)滾筒轉(zhuǎn)動后，螺旋導(dǎo)板會隨著滾筒一起轉(zhuǎn)動，在超聲波發(fā)射裝置的作用下清洗工作開始進(jìn)行。里面的螺旋齒在轉(zhuǎn)動的過程中，會慢慢地把洗凈的食品排出1動力部分動力部分2動力傳動部分動力傳動部分由電動機(jī)經(jīng)小鏈輪帶動主軸由電動機(jī)經(jīng)小鏈輪帶動主軸上的大鏈輪低速旋轉(zhuǎn)。上的大鏈輪低速旋轉(zhuǎn)。3滾筒傳動滾筒傳動由鏈輪傳動帶動小摩擦輪帶由鏈輪傳動帶動小摩擦輪帶動大摩擦輪傳動滾筒。動大摩擦輪傳動滾筒。3.最終方案確定4.減速器的設(shè)計 因為該清洗機(jī)中傳送帶的轉(zhuǎn)速較慢，根據(jù)蔬菜自身的特點與性質(zhì)，選擇傳動比較大的擺線針輪減速機(jī)。擺線針輪減速機(jī)的適用范圍：分為單極擺線針輪和兩級擺線針輪。其中又分為立式和臥式；雙軸型和直聯(lián)型擺線針輪減速機(jī)。適用于冶金、礦山、化工、紡織、輕工等行業(yè)。根據(jù)前面的設(shè)計要求，最終選用單級臥式擺線針輪減高速軸的轉(zhuǎn)速不大于1500r/min，減速機(jī)可用于正反兩向運轉(zhuǎn)。速機(jī)，型號是：BDY2215-3517-0.34此減速器的輸出轉(zhuǎn)速是2.5r/min，P=0.24kw5.機(jī)械傳動件的設(shè)計5.1鏈傳動的設(shè)計根據(jù)計算選用單排12A型滾子鏈p=19.05mm.小鏈輪分度圓直徑小鏈輪齒頂圓直徑d1amax=107.15d1amin=100.5,所以d1a=105mm小鏈輪齒根圓直徑同樣，大鏈輪分度圓直徑d2=230mm,大鏈輪齒頂圓直徑 d2a=240mm，大鏈輪齒根圓直徑d2f=218.1mm 5.2.摩擦輪的設(shè)計綜合考慮各種摩擦輪的優(yōu)缺點最終選擇圓柱平摩擦輪傳動。摩擦輪的主要失效形式：a）疲勞點蝕和表面壓潰 多發(fā)生在閉式傳動中，主要是由于高的接觸應(yīng)力而造成。b）輪面膠合 壓緊力大，且轉(zhuǎn)速很高時，摩擦表面時溫度升高，導(dǎo)致潤滑油膜破裂而造成。c）表面磨損 多發(fā)生在開式傳動中。摩擦輪的材料：根據(jù)此裝置的結(jié)構(gòu)和設(shè)計需要，選用鑄鐵為材料。摩擦輪參數(shù)確定：中心距a=770mm，摩擦輪寬度 b=154mm，小摩擦輪直徑d1=200mm，大摩擦輪直徑d2=1340mm超聲波清洗裝置的應(yīng)用超聲波清洗的原理：超聲波清洗的原理是由超聲波發(fā)生器發(fā)出的高頻振蕩信號，通過換能器轉(zhuǎn)化成高頻機(jī)械振蕩從而傳播到介質(zhì)-清洗溶劑中，超聲波在清洗溶劑中向前輻射，使清洗溶劑流動并且產(chǎn)生很多的微小氣泡。這些微小氣泡在超聲波縱向傳播的負(fù)壓區(qū)形成、生長，最后在正壓去迅速閉合。在這種“空化”效應(yīng)的過程中，氣泡閉合可形成超過1000個氣壓的瞬間高壓，連續(xù)不斷地產(chǎn)生瞬間高壓就像小爆炸物不斷地沖擊物件表面，從而使物件的表面及空隙中的污垢迅速剝落，從而達(dá)到物件表面凈化的目的。超聲波清洗的方式：一般我們都是采用氣泡發(fā)生器+合適的超聲波功率的形式，這種架構(gòu)直接影響清洗效果，加速清洗的過程。超聲波清洗的特點：清洗效果好，清潔度高而且全部工件清潔度一致。清洗的速度較快，清洗效果好，提高生產(chǎn)率，不需人手接觸洗衣液，安全可靠。對表面結(jié)構(gòu)復(fù)雜的果蔬也可以清洗干凈。對果蔬沒有影響。致謝 接近四個月的畢業(yè)設(shè)計結(jié)束了，我的大學(xué)生活也接近了尾聲，在這里，我要感謝我的導(dǎo)師蔣雪松老師，設(shè)計期間我經(jīng)歷過茫然、領(lǐng)悟與喜悅，每次在我設(shè)計瓶頸到來時，蔣老師總能給予我莫大的幫助與信心，讓我能順利完成我的畢業(yè)設(shè)計。蔣老師為人隨和熱情，治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)心。每次設(shè)計中出現(xiàn)什么問題，只要提問，他總是能耐心地給我解答，直到我明白為止。在我的設(shè)計中，不僅有我的思考，更是凝聚了蔣老師多年的經(jīng)驗。正是蔣老師這種很強(qiáng)的責(zé)任心，加上他溫和的脾氣，才能讓我一步步緊跟他的步伐，學(xué)習(xí)到了許多平時在課堂里沒有學(xué)到的知識。蔣老師淵博的專業(yè)知識，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠(yuǎn)。不僅使我樹立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。本論文從選題到完成，每一步都是在蔣老師的指導(dǎo)下完成的，傾注了導(dǎo)師大量的心血。在此，謹(jǐn)向蔣老師表示崇高的敬意和衷心的感謝！對于我的同學(xué)們，在我遇到困難的時候，你們是第一時間能與我一同思考，并給我?guī)椭娜?，在這里，我表示衷心地感謝！由于自己能力所限，時間倉促,設(shè)計中還存在許多不足之處，懇請各位老師同學(xué)給予批評指正。
南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）
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南京林業(yè)大學(xué)
本科畢業(yè)設(shè)計（論文）
題 目： 一種蔬菜清洗機(jī)的設(shè)計
學(xué) 院： 南方學(xué)院
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計及其自動化
學(xué) 號： N090301118
學(xué)生姓名： 王瓏瓏
指導(dǎo)教師： 蔣雪松
職 稱： 講師
二O一 三 年 5 月 20 日
目 錄
摘要 1
第一章 緒論 3
1.1 蔬菜清洗的目的及意義 3
1.2 清洗工藝及設(shè)備設(shè)計的要求 3
1.3 蔬菜清洗機(jī)的工作原理 3
1.4蔬菜清洗機(jī)的研究現(xiàn)狀 4
1.5 我國蔬菜清洗技術(shù)存在的問題及發(fā)展趨勢 5
第二章 方案設(shè)計 6
2.1 總體方案的論證 6
2.2 傳動方案的論證 6
第三章 結(jié)構(gòu)設(shè)計 9
3.1 電動機(jī)的選用 9
3.2 減速器的選擇 10
3.3 機(jī)械傳動裝置的總體設(shè)計與計算 11
3.4 機(jī)械傳動件的設(shè)計與計算 12
3.4.1 鏈傳動的設(shè)計與計算 12
3.4.2 鏈條的設(shè)計與計算 13
3.4.3 鏈傳動的主要失效形式 14
3.4.4 滾子鏈的靜強(qiáng)度計算 15
3.5鏈輪的基本參數(shù)和尺寸 15
3.6 滾子鏈傳動的故障與維修 17
3.7 摩擦輪的設(shè)計與計算 18
3.7.1摩擦輪方案的選擇 18
3.7.2 摩擦輪的主要失效形式 21
3.7.3 摩擦輪的材料 21
3.7.4 摩擦輪傳動的設(shè)計與計算 21
3.8軸的設(shè)計與計算 23
3.8.1 軸的材料 23
3.8.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 23
3.9 軸承蓋的設(shè)計與計算 24
3.10軸承的選擇和潤滑及其壽命的計算 25
3.10.1 軸承的選擇 25
3.10.2 軸承的潤滑 26
第四章 超聲波清洗裝置的運用 28
4.1 超聲波清洗的原理 28
4.2超聲波清洗的方式 28
4.3 超聲波清洗的特點 29
4.4 超聲波清洗的主要技術(shù)參數(shù) 29
I
4.5 超聲波清洗裝置的設(shè)備組成及特點 29
4.6 超聲波清洗裝置的操作流程 30
清洗廢水的處理 32
結(jié)論 33
設(shè)計感言 34
致謝 35
參考文獻(xiàn) 36
II
摘要
蔬菜是人們?nèi)粘Ｉ钏匦璧闹饕称分唬彩侨藗儽匦璧木S生素、礦物質(zhì)、有機(jī)酸、食用纖維等的主要來源，這些都是人體不可或缺的營養(yǎng)成分，它在人們的日常生活中起著重要的作用。蔬菜清洗主要是為了清除蔬菜表面的泥沙、雜質(zhì)、寄生蟲卵等，為后續(xù)的蔬菜加工提供干凈的菜源，它是蔬菜加工過程中的重要環(huán)節(jié)。凈菜加工是新鮮蔬菜經(jīng)過挑選、清洗、整理、瀝干、包裝等工序處理后，以小包裝的形式上市銷售的潔凈型商品蔬菜，凈菜具有干凈、衛(wèi)生、方便、安全等特點，它的發(fā)展前途和市場前景十分廣闊[1]。當(dāng)前，我國的蔬菜清洗仍以手工為主的清洗方式，手工清洗具有勞動強(qiáng)度大、效率低、耗水量大、清洗分散等缺點，而蔬菜加工將朝著保鮮、營養(yǎng)、方便的方向發(fā)展，手工清洗自然不能滿足蔬菜加工的需要。因此，采用蔬菜清洗機(jī)或清洗設(shè)備，可以提高勞動生產(chǎn)效率。針對目前狀況設(shè)計了蔬菜清洗機(jī)械，已有的蔬菜清洗機(jī)械清洗葉類蔬菜時對蔬菜損傷較大，不適用。為此本文綜述了一些新型蔬菜清洗機(jī)。該類清洗機(jī)械能有效去除蔬菜表面的污染物，對蔬菜（包括葉類蔬菜）結(jié)構(gòu)無損傷且對蔬菜中的細(xì)菌也有一定的殺滅作用。
關(guān)鍵詞：蔬菜； 清洗機(jī)械； 超聲波； 氣泡； 滅菌
Abstract
Vegetable is the stable food that people necessarily acquire in everyday life , and the vital source of vitamin, mineral substance, dietary fiber and so on. Vegetable is the indispensable nutrition in our bodies , and play a role in daily life. Vegetables cleaning is to remove the surface of the sediment, impurities and parasite eggs, vegetables for subsequent processing to provide a clean source of food, it is the important link in the process of vegetable processing. Clean vegetables processing is a fresh vegetable after picking, cleaning, sorting, drain well, packing and so on process after processing, the sale in the form of small package of clean vegetables type goods, clean vegetables has many characteristics, such as clean, hygiene, convenience, safety, and the future development of it market prospect is very broad. Dominated by hand at present, China's vegetable cleaning method, manual cleaning, with large labor intensity, low efficiency, high water consumption, and clean dispersion, etc, and vegetable processing will develop in the direction of the preservation, nutrition, convenience, manual cleaning cannot meet the needs of vegetable processing. Therefore, using vegetable cleaner or cleaning equipment, can improve labor productivity. According to the resent position, the vegetable cleaning device was designed, the existing washen of vegetable is prone to damage the leaf-vegetable and is unfit for leaf-vegetable cleaning. Therefore, A new-style washer of vegetable was developed. The machine’s washing force is ultrasonic and air bubble. When the washer is used to clean vegetable, the contamination of vegetable surface is clear away effectively and the bacterium is killed to a certain extent and the vegetable organizational structure (including leaf-vegetable) is not damaged.
Key Word: vegetable; washer; ultrasonic; air bubble; killing bacteria
第一章 緒論
1.1蔬菜清洗的目的及意義
采摘后的蔬菜表面往往帶有泥土、沙塵、殘余農(nóng)藥、腐殖質(zhì)污染物等，清洗是去除這些污染物，降低細(xì)菌總數(shù)的有效手段。蔬菜表面上的細(xì)菌總數(shù)越少，蔬菜的保存時間就越長，故清洗干凈也是延長蔬菜保存時間的重要手段。目前，我國蔬菜的清洗一般用水浸泡和手工清洗來完成。蔬菜清洗的機(jī)械化程度很低，所以對蔬菜清洗機(jī)的研究勢在必行。
1.2 清洗工藝及設(shè)備設(shè)計的要求
在選擇清洗工藝及設(shè)備，必須考慮清洗要求達(dá)到的洗凈程度。對不同洗凈程度要求的清洗應(yīng)選擇不同的清洗工藝和設(shè)備。洗凈程度要求越高，清洗成本也越高，而且生產(chǎn)成本是以幾何級數(shù)遞增的。
在設(shè)計清洗工藝及清洗設(shè)備時，主要從以下幾個方面進(jìn)行考慮：
1. 可靠性 要求選用的清洗工藝及設(shè)備有穩(wěn)定的清洗質(zhì)量，能達(dá)到所要求的洗凈程度；
2. 對待清洗對象的影響 要求在清洗過程中對待清洗對象造成的損傷盡可能小，并且不能對待清洗對象產(chǎn)生新的二次污染；
3. 利于自然環(huán)境的保護(hù) 要求清洗工藝及設(shè)備能夠防止或盡可能減少清洗廢液、噪聲、廢氣等對自然環(huán)境造成的破壞；
4. 效率 要求清洗工藝及設(shè)備具有效率高、節(jié)約勞動力的特點；
5. 良好的作業(yè)環(huán)境 要求所用的清洗工藝及設(shè)備能保持良好的作業(yè)環(huán)境，使工人的健康和安全得到保證；
6. 經(jīng)濟(jì)性 要求采用既能達(dá)到洗凈程度要求，成本又低的清洗工藝及要求。
食品加工原料在其成熟階段以及運輸、貯藏過程中常常受塵埃、沙粒及微生物等污染，因此，在加工前必須認(rèn)真清洗，并清除雜物及不合格部分，以便后道工序加工。
1.3蔬菜清洗機(jī)的工作原理
滾筒式清洗機(jī)是借圓形滾筒的轉(zhuǎn)動，使原料在其中不斷地翻轉(zhuǎn)，同時用水管噴射高壓水來沖洗翻動的原料，以達(dá)到清洗目的。污水和泥沙由滾筒的網(wǎng)孔經(jīng)底部集水斗排出。該機(jī)適合清洗柑橘，橙，馬鈴薯等質(zhì)地較硬的物料。本滾筒式清洗機(jī)，是一種比較實用的食品初加工機(jī)械，它是由機(jī)架、電機(jī)、皮帶傳動系統(tǒng)、減速器、聯(lián)軸器、鏈輪傳動系統(tǒng)、軸承、螺旋式滾筒、沖洗水管、擋料板、出料機(jī)構(gòu)組成。電機(jī)、減速器固定在機(jī)架上，電機(jī)通過皮帶傳動系統(tǒng)與減速機(jī)相連，減速機(jī)通過聯(lián)軸器與小鏈輪相連，大鏈輪帶動滾筒上的摩擦輪而使得滾筒轉(zhuǎn)動，滾筒內(nèi)部有螺旋導(dǎo)板，在旋轉(zhuǎn)的同時，帶動食品排出，本新型滾筒式清洗機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、能耗低、工作可靠、制造成本低和節(jié)約用水的優(yōu)點。
1.4 蔬菜清洗機(jī)的研究現(xiàn)狀
隨著生物技術(shù)、蔬菜加工技術(shù)的迅速發(fā)展，使人們獲得干凈衛(wèi)生、無公害、無污染的新鮮蔬菜將成為當(dāng)前的主流。在蔬菜消耗量較大的學(xué)校、酒店、工廠食堂以及各種蔬菜加工廠等，手工清洗顯然不能滿足其需要。我國對蔬菜清洗技術(shù)的研究于20世紀(jì)90年代中后期開始興起的，科學(xué)家們經(jīng)過多年的努力研究終于取得了一定的成就[3]。
1.4.1國內(nèi)蔬菜清洗機(jī)的發(fā)展情況
1996年袁巧霞等研制的GL-I型根莖類蔬菜清洗機(jī),其回轉(zhuǎn)滾筒的截面為六邊形，由橫向板條焊接而成，利用滾筒回轉(zhuǎn)時與物料的撞擊作用達(dá)到清洗的目的,同時在沿滾筒長度方向設(shè)有噴水管，使進(jìn)料口至出料口以同樣大小的水量噴洗。但此種方法不斷換水，耗水量大[4]。
2000年高英武等研制的震動噴淋式清洗機(jī)，分析了蔬菜在清洗過程中的運動與受力情況并建立了運動、速度與加速度方程，同時分析了葉類蔬菜的損傷機(jī)理。但運動參數(shù)有待進(jìn)一步優(yōu)化[5]。
2001年李云飛等論述了蔬菜清洗中氣流的強(qiáng)化對洗凈率的作用機(jī)理，研究了氣流對蔬菜與水的擾動狀況對蔬菜清洗效果的影響。實驗的結(jié)果表明，大量的氣泡聚集在水的上部并且使清洗槽的液面膨脹30mm。但僅靠氣泡帶動水流的運動對蔬菜進(jìn)行清洗，于是水流對蔬菜的作用力影響有限，從而導(dǎo)致清洗時間過長，效率不高[6]。
2003年高翔等利用超聲波氣泡清洗鮮切的西洋芹進(jìn)行保險處理，通過實驗得出超聲波氣泡清洗鮮切蔬菜10min，有利于除菌滅酶與保險，延長貨架期。該清洗方式只對清洗或半清洗以后的蔬菜實行第二次清洗有較大效果，不適合對蔬菜的初次清洗[7]。
陳玉凡從理論上分析了高壓水射流清洗機(jī)的兩個主要參數(shù)(壓力與流量)對清洗效果的影響，該射流束以噴嘴中心軸呈對稱分布并且為錐形發(fā)散分布。其工作原理為:將普通水經(jīng)過高壓水泵加壓到數(shù)百甚至數(shù)千個大氣壓以后，通過噴嘴的細(xì)孔噴射出來的一股或多股能量高度集中的高壓水流(亦稱水彈)，其速度通常在亞音速與超音速之間，它與子彈具有相似的能量，對污物進(jìn)行打擊沖洗，它對結(jié)垢物與堵塞物具有極大的打擊力和破壞力。此種方法能對雜質(zhì)、污垢等清除更徹底，而且方便快潔、清洗效率高。但較大的射流能量容易破壞蔬菜組織，不適合于蔬菜清洗，但高壓水射流技術(shù)對蔬菜清洗的研究具有一定的參考價值[8]。
2004年吳玉發(fā)等研究了水氣浴葉猜清洗機(jī)，該清洗機(jī)利用氣泵在水下產(chǎn)生的氣體，使氣體在向上冒的過程中沖擊葉菜，并將其振蕩翻滾，氣體擁動的水浪以及氣泡爆裂以后濺開的水花進(jìn)入菜葉表面凹凸縫隙和莖桿夾縫處，沖擊泥沙雜物達(dá)到清洗目的。但水流的運動主要來源于噴淋水管的作用，從而使得遠(yuǎn)離噴淋水管的蔬菜清洗作用下降，并且耗水量較大[9]。
2008年趙長兵等研制了爆氣擾水式蔬菜清洗機(jī)。該清洗機(jī)為了防止清洗時水流的運動趨于穩(wěn)態(tài)或者出現(xiàn)運動死區(qū)，采用了兩組氣孔間歇工作的方式，利用氣泡與水面或者蔬菜相碰撞，使得氣泡潰滅產(chǎn)生高速微射流和沖擊力，從而清除蔬菜表面的污質(zhì)。但在底部氣泡對蔬菜向上的沖擊力的雙重作用下，使得蔬菜表面的受力減少，削弱了蔬菜的翻轉(zhuǎn)，延長了清洗時間，于是降低了蔬菜表面的清洗作用[10]。
1.4.2 對國內(nèi)蔬菜清洗技術(shù)的展望
我國自2001年加入WTO以后，已有8年的時間，特別自2008年世界經(jīng)濟(jì)出現(xiàn)危機(jī)以來，世界工業(yè)的步伐開始放緩，甚至出現(xiàn)倒退現(xiàn)象[11]。在這種新形勢、新情況下，我國的蔬菜清洗技術(shù)[12]需努力向以下方向發(fā)展：
（1）建立產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合的運行模式，提高產(chǎn)品的研發(fā)水平與科技創(chuàng)新能力。目前的蔬菜清洗機(jī)對根莖類蔬菜（如土豆、馬鈴薯、番茄等）的清洗效果較好，而對葉類蔬菜（如菠菜、小白菜等）的清洗效果不夠理想，由于葉類蔬菜在清洗時受力過大或者運動無規(guī)律，則莖、葉容易損傷，使得營養(yǎng)價值下降。故對于葉類蔬菜來說，需綜合考慮運動方式與速度、蔬菜的受力大小、清洗裝置的安裝位置與高度等因素，不僅滿足清洗率的要求，還要滿足蔬菜不受損傷以保持營養(yǎng)價值的要求。
（2） 加大對蔬菜清洗技術(shù)的研究投入力度，同時注重對節(jié)水、節(jié)電的研究。由于蔬菜清洗裝置消耗了整個清洗機(jī)的大部分能量以及清洗時消耗大量的生活用水，故在保證蔬菜清洗效果的同時，如何降低能源消耗、充分利用水資源等方面還需科研工作者不斷研究與改進(jìn)。
（3）注重高新技術(shù)的轉(zhuǎn)化與應(yīng)用，不斷地將電氣化、自動化、智能化、計算機(jī)技術(shù)等融入對蔬菜清洗技術(shù)的研究，提高產(chǎn)品的科技含量水平，從而獲得科學(xué)利用價值，又可產(chǎn)生產(chǎn)生較大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
1.5 我國蔬菜清洗技術(shù)存在的問題與發(fā)展趨勢
我國對蔬菜清洗技術(shù)的研究經(jīng)過多年的發(fā)展，雖然取得了一定的成績[13]但縱觀各類蔬菜清洗機(jī)可知，還存在許多有待解決的問題[：
（1） 蔬菜清洗機(jī)的種類少，品種單一[14]。目前的蔬菜清洗機(jī)主要有回轉(zhuǎn)滾筒式蔬菜清洗機(jī)、震動噴淋式蔬菜清洗機(jī)、水氣浴葉菜清洗機(jī)、以超聲波和氣泡為動力的蔬菜清洗機(jī)。
（2） 機(jī)電一體化程度不高。目前研制的蔬菜清洗機(jī)大多是以機(jī)械的方式實現(xiàn)對蔬菜的清洗，而機(jī)電一體化與自動化程度水平應(yīng)用較少，幾乎沒有應(yīng)用智能化。
（3） 技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)。因此科技含量不高。
（4） 清洗結(jié)構(gòu)單一，通用性較差。由于設(shè)計的差異性，使得各類蔬菜清洗機(jī)的結(jié)構(gòu)與零部件各不相同，故不利于零部件上的通用性，從而維修起來不方便。
（5） 基本處于研究階段，進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模還有一定距離。目前，我國的蔬菜清洗機(jī)由于大多數(shù)處于在各類大學(xué)或研究機(jī)構(gòu)的研制階段，則生產(chǎn)的機(jī)型就更少，距離產(chǎn)業(yè)化還有較長的路要走，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足蔬菜加工的產(chǎn)業(yè)化。集約化生產(chǎn)規(guī)模的需求，供求矛盾較為突出[15]。
第二章方案設(shè)計
2.1總體方案的論證
清洗機(jī)的效率主要取決于清洗機(jī)的清洗機(jī)器，清洗機(jī)還有一些其他的主要機(jī)構(gòu)如傳動系統(tǒng)和集成裝置。下面論證一些常用的傳動系統(tǒng)。
方案一 清洗機(jī)器的傳動：電動機(jī)高速運轉(zhuǎn)經(jīng)過皮帶輪傳動主軸使摩擦輪高速旋 轉(zhuǎn)。
滾筒的傳動： 由電動機(jī)經(jīng)鏈輪傳動帶動托輪，再經(jīng)過摩擦傳動滾筒。
方案二 清洗機(jī)器的傳動：電動機(jī)高速運轉(zhuǎn)經(jīng)齒輪傳動主軸使摩擦輪高速旋轉(zhuǎn)。
滾筒的傳動 ：由電動機(jī)經(jīng)由皮帶輪傳動帶動托輪，再由齒輪傳動滾筒
方案三 清洗機(jī)器的傳動：電動機(jī)高速旋轉(zhuǎn)經(jīng)過鏈輪主軸使得摩擦輪高速旋轉(zhuǎn)。
滾筒的傳動 ：由電動機(jī)經(jīng)過齒輪傳動帶動托輪，再經(jīng)過齒輪傳動滾筒。
三種方案的比較：
方案一結(jié)構(gòu)緊湊，布局合理，傳動簡單，可靠性高，相對使用壽命較長，成本低加工簡單，綜合比較選用方案一。
2.2傳動方案的論證
2.2.1方案一：齒輪傳動
圖2-1齒輪傳動
齒輪傳動的主要優(yōu)點是：
1） 效率高 在常用的機(jī)械傳動中，以齒輪傳動的傳動效率最高。
2） 結(jié)構(gòu)緊湊 在相同的使用條件下，齒輪傳動所需的空間尺寸一般較小。
3） 工作可靠、壽命長 設(shè)計制造正確合理、使用維護(hù)良好的齒輪傳動，工作十分可靠，壽命可達(dá)一、二十年，這也是其他機(jī)械傳動所不能比擬的。
4）傳動比穩(wěn)定 傳動比穩(wěn)定往往是對傳動性能的基本要求。齒輪傳動獲得廣泛運用，也就是由于具有這一特點。
不過，齒輪 傳動同樣存在著一些缺點。齒輪傳動的制造及安裝精度要求高，價格較貴，且不宜用于傳動距離過大的場合。
綜合考慮齒輪傳動的優(yōu)缺點，齒輪傳動應(yīng)滿足的基本要求是：
1） 瞬時傳動比不變，沖擊、振動和噪聲小， 能保證較好的傳動平穩(wěn)性和較高的運動精度；
2） 在尺寸小、質(zhì)量輕的前提下，輪 齒的強(qiáng)度高，耐磨性好，承載能力大，能達(dá)到預(yù)期的工作壽命。
2.2.2 方案二： 帶傳動
圖2-2帶傳動
帶傳動的主要優(yōu)點是：
1） 緩沖和吸振，傳動平穩(wěn)、噪聲小；
2） 帶傳動靠摩擦力 傳動，過載時帶與帶輪接觸面間發(fā)生打滑，可防止損壞其他零件；
3） 適用于兩軸 中心矩較大的場合；④結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝和維護(hù)等均較為方便，成本低廉。
帶傳動的缺點:
1) 傳動比不能保證準(zhǔn)確；
2) 需要較大的張緊力，增大了軸 和軸承的受力；
3) 整個傳動裝置的外廓尺寸較大，不夠緊湊；
4） 帶的壽命較短， 傳動效率較低。
綜合考慮帶傳動的優(yōu)缺點，帶傳動主要用于：
1） 度較高的場合，多用于原動機(jī)輸出 的第一級傳動。
2） 中小功率傳動，通常不超過 50 kw。
3） 傳動比一般不超過 7，最大用到 10。
4） 傳動比不要求十分準(zhǔn)確。
2.2.3 方案三： 鏈傳動
圖2-3鏈傳動
鏈傳動綜合擁有帶傳動和嚙合傳動的一些特點，其優(yōu)點是：
1） 鏈傳動無彈性滑動和整體打滑現(xiàn)象，因而能保持準(zhǔn)確的平均傳動比，傳動效率較高。
2） 鏈傳動的整體尺寸較小，結(jié)構(gòu)較為緊湊。
3） 鏈傳動能在高溫和潮濕的環(huán)境中工作。
4） 鏈傳動的制造與安裝精度要求較低，成本也抵。
鏈傳動的缺點是：
1） 只能實現(xiàn)平行軸間鏈輪的同向傳動，運轉(zhuǎn)時不能保持恒定的瞬時傳動比。
2） 磨損后易發(fā)生跳齒，工作時有噪聲。
3） 不宜用在載荷變化很大、高速和急速反向的傳動中。
鏈傳動的適用場合：廣泛應(yīng)用于中心距較大、多軸、平均傳動比要求準(zhǔn)確的傳動。環(huán)境惡劣的開式傳動、低速重載傳動及潤滑良好的高速傳動，均可采用鏈傳動。滾子鏈傳遞的功率通常在 100kw 以下，鏈速在 15m/s 以下，傳動比i<=7。 目前其最大傳遞功率可達(dá) 500kw，最高中心距可達(dá) 8m。
綜合分析上述三種方案，從傳動效率、傳動比范圍、傳動速度、制造成本和 安裝精度、傳動裝置外廓尺寸等方面綜合考慮，本設(shè)計課題的傳動方案采用方案 三，即采用鏈傳動。
第三章結(jié)構(gòu)設(shè)計
3.1 電動機(jī)的選用
電動機(jī)的功率選的是否合適，對電動機(jī)的工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。如果功率選得小于工作要求時，電動機(jī)不能保證工作裝置的正常工作，也有可能電動機(jī)因長期過載而過早損壞；而如果功率選的大于工作要求時，一方面電動機(jī)的價格過高，能量得不到充分利用，另一方面，電動機(jī)因經(jīng)常不能在滿載下運動，其效率和功率因數(shù)都較低，造成浪費。
選用電動機(jī)應(yīng)遵循以下幾個要點:
1) 根據(jù)機(jī)械負(fù)載特性、生產(chǎn)工藝、電網(wǎng)要求、建設(shè)費用、運行費用等綜合指標(biāo)，合理選擇電動機(jī)的類型
2) 根據(jù)機(jī)械負(fù)載所要求的過載能力、起動轉(zhuǎn)矩、工作制及工況條件，合理選擇電動機(jī)的功率，力求運行安全、可靠而經(jīng)濟(jì)
3) 根據(jù)使用場所的環(huán)境，選擇電動機(jī)的防護(hù)等級和結(jié)構(gòu)型式
4) 根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的最高機(jī)械轉(zhuǎn)速和傳動調(diào)速系統(tǒng)的要求，選擇電動機(jī)的轉(zhuǎn)速
5) 根據(jù)使用環(huán)境溫度，維護(hù)檢修方便、安全可靠等要求，選擇電動機(jī)的絕緣等級和安裝方式
6) 根據(jù)電網(wǎng)電壓、頻率，選擇電動機(jī)的額定電壓、頻率
綜上所述，在選用電動機(jī)的時候，要努力執(zhí)行國家技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，積極采用節(jié)能產(chǎn)品和新產(chǎn)品，提高綜合經(jīng)濟(jì)效益。
根據(jù)設(shè)計取
滾筒外殼體積：
摩擦圓體積：
護(hù)板體積：
查表得
滾筒外殼質(zhì)量：
摩擦圓質(zhì)量：
護(hù)板質(zhì)量：
滾筒總質(zhì)量：
滾筒重力：
清洗機(jī)機(jī)的最大裝載量:
工件所受重力：
滿載時每個托輪所受切向力：
滾筒線速度：
滾筒所需功率：
查表得：
電動機(jī)至滾筒的總效率
電動機(jī)所需功率
所以選用電動機(jī)額定功率
由于滾筒轉(zhuǎn)速不高，可選用Y系列三相異步電動機(jī)，根據(jù)額定功率選用Y132M-8型。
3.2減速器的選擇
因為該清洗機(jī)中傳送帶的轉(zhuǎn)速較慢，根據(jù)蔬菜自身的特點與性質(zhì)，選擇傳動比較大的擺線針輪減速機(jī)。
擺線針輪減速機(jī)的適用范圍：分為單極擺線針輪和兩級擺線針輪。其中又分為立式和臥式；雙軸型和直聯(lián)型擺線針輪減速機(jī)。適用于冶金、礦山、化工、紡織、輕工等行業(yè)，其適用條件如下：
輸入功率PI： 單級0.6-75kw；
兩級0.052-13.41kw；
傳動比： 單級11-87，共九種；
兩級 121-7569，共18種
根據(jù)前面的設(shè)計要求，最終選用單級臥式擺線針輪減高速軸的轉(zhuǎn)速不大于1500r/min，減速機(jī)可用于正反兩向運轉(zhuǎn)。
速機(jī)，型號是：BDY2215-3517-0.34
此減速器的輸出轉(zhuǎn)速是2.5r/min， P=0.24kw
3.3機(jī)械傳動裝置的總體設(shè)計與計算
圖3-1機(jī)械傳動裝置
因為電動機(jī)已經(jīng)選擇了Y132M-8型電動機(jī)，所以電動機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速，工作軸的轉(zhuǎn)速，因此就可以分配傳動比
但是，在分配傳動比的時候要注意以下幾個要點：
1） 各級傳動的傳動比最好在推薦范圍內(nèi)選取，對減速傳動盡可能不超過其允許的最大值。
2） 應(yīng)注意使傳動級數(shù)少﹑傳動機(jī)構(gòu)數(shù)少﹑傳動系統(tǒng)簡單，以提高和減少精度的降低。
3） 應(yīng)使各級傳動的結(jié)構(gòu)尺寸協(xié)調(diào)﹑勻稱利于安裝，絕不能造成互相干涉。
4） 應(yīng)使傳動裝置的外輪廓尺寸盡可能緊湊。
由此分配各級傳動比
因，取
則
計算傳動裝置的運動參數(shù)和動力參數(shù)
a） 計算各軸的轉(zhuǎn)速
1軸
2軸
3軸
滾筒轉(zhuǎn)速
b）計算各軸功率
1軸
2軸
3軸
c）計算各軸轉(zhuǎn)矩
軸
軸
3.4機(jī)械傳動件的設(shè)計與計算
3.4.1鏈傳動的設(shè)計與計算
圖3-2鏈傳動
3.4.2鏈條的設(shè)計與計算
初取小鏈輪齒數(shù)
則大鏈輪齒數(shù)，取
初定中心距，一般取，取
以節(jié)距計的初定中心距
鏈條節(jié)數(shù)
取 （取偶）
計算額定功率
查表得
為工況系數(shù)，
為齒數(shù)系數(shù)，
為鏈長系數(shù)，
為排數(shù)系數(shù)，
根據(jù)查得：應(yīng)選用單排12A型滾子鏈，p=19.05mm
鏈條長度
計算中心距
，查表
實際中心距
,一般
鏈條速度
有效圓周力
作用在軸上的力F
3.4.3鏈傳動的主要失效形式
a. 鏈的疲勞破壞
鏈在運動過程中，其上的各個原件都在變應(yīng)力作用下工作，經(jīng)過一定循環(huán)次數(shù)后，鏈板將會因疲勞而斷裂；套筒、滾子表面將會因沖擊而出現(xiàn)疲勞點蝕。因此，鏈條的疲勞強(qiáng)度就成為決定鏈傳動承載能力的主要因素。
b.鏈條鉸鏈的磨損
鏈條在工作過程中，鉸鏈中的銷軸和套筒不僅承受較大的壓力，而且還有相對轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致鉸鏈磨損，其結(jié)果使鏈節(jié)距增大，鏈條總長度增加，從而使鏈的松邊垂度發(fā)生變化，同時增大了運動的不均勻性和動載荷，引起跳齒。
c.鏈條鉸鏈的膠合
當(dāng)鏈速較高時，鏈節(jié)受到的沖擊增大，鉸鏈中的銷軸和套筒在高壓下直接接觸，同時兩者相對轉(zhuǎn)動產(chǎn)生摩擦熱，從而導(dǎo)致膠合。因此，膠合在一定程度上限制了鏈傳動的極限轉(zhuǎn)速。
d.鏈條的靜力破壞
當(dāng)鏈條的速度較低時如果鏈條負(fù)載不增加而變形持續(xù)增加，即認(rèn)為鏈條正在被破壞。導(dǎo)致鏈條變形持續(xù)增加的最小負(fù)載將限制鏈條能夠承受的最
大載荷。
3.4.4滾子鏈的靜強(qiáng)度計算
在低速（）重載鏈傳動中，鏈條的靜強(qiáng)度占主要地位。如果仍用額定功率曲線選擇計算，結(jié)果常不經(jīng)濟(jì)，因為額定功率曲線上各點相應(yīng)的條件性安全系數(shù)S為8~20，遠(yuǎn)比靜強(qiáng)度安全系數(shù)大。當(dāng)進(jìn)行耐疲勞和耐磨損工作能力計算時，若要求的使命壽命過短，傳動功率過大，也需進(jìn)行行鏈條的靜強(qiáng)度驗算。
鏈條靜強(qiáng)度計算公式為
式中 為靜強(qiáng)度安全系數(shù)；
為工況系數(shù)；
為排數(shù)系數(shù)；
為有效圓周力；
,并查表得，，
所以
為許用安全系數(shù)，一般為4~8；如果按最大尖峰載荷來代替進(jìn)行計算，則可為3~6；若速度較低，從動系統(tǒng)慣性較小，不太重要的傳動或作用力的確定比較準(zhǔn)確時,可取小值；
為單排鏈極限拉伸載荷。
因為此傳動速度較低可取最小值，取
所以滿足要求
3.5 鏈輪的基本參數(shù)和尺寸
鏈輪齒數(shù)
配用鏈條的節(jié)距
配用鏈條的滾子外徑
小鏈輪分度圓直徑
小鏈輪齒頂圓直徑
取
小鏈輪齒根圓直徑
大鏈輪分度圓直徑
大鏈輪齒頂圓直徑
取
大鏈輪齒根圓直徑
鏈輪齒寬
查表得 , 為鏈條內(nèi)節(jié)內(nèi)寬
所以
圖3-3齒形
3.6 滾子鏈傳動的故障與維修
表3-1 滾子鏈傳動的故障與維修
故障
原因
維修措施
鏈板或鏈輪齒嚴(yán)重側(cè)磨
1.各鏈輪不共面
2.鏈輪端面跳動嚴(yán)重
3.鏈輪支承剛度差
4.鏈條扭曲嚴(yán)重
1.提高加工與安裝精度
2.提高支承件剛度
3.更換合格鏈條
鏈板早期疲勞開裂
潤滑條件良好的中低速鏈傳動，鏈板的疲勞是主要矛盾，但若過早失效則有問題：
1.鏈條規(guī)格選擇不當(dāng)
2.鏈條品質(zhì)差
3.動力源或負(fù)載動載荷大
1.重新選用合適規(guī)格的鏈條
2.更換只連合格的鏈條
3控制或減弱負(fù)載和動力源的沖擊振動
滾子提前碎裂
1.鏈輪轉(zhuǎn)速較高而鏈條規(guī)格選擇不當(dāng)
2.鏈輪齒溝有雜物或鏈條磨損嚴(yán)重發(fā)生爬齒和滾子被擠頂現(xiàn)象
3.鏈條質(zhì)量差
銷軸磨損或銷軸與套筒膠合
鏈條鉸鏈元件的磨損是最常見的現(xiàn)象之一。正常磨損是一個緩慢發(fā)展的過程。如果發(fā)展過快則
1.潤滑不良
2.鏈條質(zhì)量差或選用不當(dāng)
1.清除齒溝雜物或換新鏈條
2.清除齒溝雜物或換新鏈條
3.更換質(zhì)量合格的鏈條。
外鏈節(jié)外側(cè)擦傷
1.鏈條未張緊，發(fā)生跳動，從而與鄰近物體碰撞
2.鏈箱變形或內(nèi)有雜物
1.使鏈條適當(dāng)張緊
2.消除箱體變形、清楚雜物
鏈條跳齒或抖動
1.鏈條磨損伸長，使節(jié)距和垂度過大
2.沖擊或脈動載荷較重
3.鏈輪齒磨損嚴(yán)重
1.更換鏈條或鏈輪
2.適當(dāng)張緊
3.采取措施穩(wěn)定載荷
鏈輪齒磨損嚴(yán)重
1.潤滑不良
2.鏈輪材質(zhì)較差，齒面硬度不足
1.改善潤滑條件
2.提高鏈輪材質(zhì)和齒面硬度
3.把鏈輪拆下，翻轉(zhuǎn)180再裝上，則可利用齒廓的另一側(cè)而延長使用壽命
卡簧、開口銷等鏈條鎖止元件松脫
1.鏈條抖動過烈
2.有障礙物磕碰
3.鎖止元件安裝不當(dāng)
1.適當(dāng)張緊或考慮增設(shè)導(dǎo)板托板
2.消除障礙物
3.改善鎖止件安裝質(zhì)量
振動劇烈、噪聲過大
1.鏈輪不共面
2.松邊垂度不合適
3.潤滑不良
4.鏈箱或支承松動
5.鏈條或鏈輪磨損嚴(yán)重
1.改善鏈輪安裝質(zhì)量
2.適當(dāng)張緊
3改善潤滑條件
4.消除鏈箱或支承松動
5.更換鏈條或鏈輪
6.加裝張緊裝置或防振導(dǎo)板
3.7 摩擦輪的設(shè)計與計算
最簡單的摩擦輪傳動是由兩個直接接觸并相互壓緊的摩擦輪組成，靠兩輪接觸面所產(chǎn)生的摩擦力來傳遞運動和動力。
摩擦輪傳動結(jié)構(gòu)簡單，傳動平穩(wěn)，噪聲小，有過載打滑保護(hù)作用，可無級調(diào)速；但由于在傳動中存在彈性滑動與打滑，傳動效率低，磨損快，不能保持準(zhǔn)確的傳動比，同時，作用在軸與軸承上的力較大，只宜于中小功率的傳動。
3.7.1 摩擦輪方案選擇
1. 方案一 圓柱平摩擦輪傳動
圓柱平摩擦輪傳動的特點與應(yīng)用：
a）結(jié)構(gòu)簡單，制造容易
b）壓緊力大，宜用于小功率傳動
c）為了減小壓緊力，可將輪面之一用非金屬材料作覆面
d）大功率傳動，摩擦輪常采用淬火鋼（如GCr15，淬硬至60HRC），并采用自動壓緊卸載環(huán)
e）為降低兩軸的平行度要求，可將輪面之一制成鼓形，軸系剛性差時亦應(yīng)如此
f）用于回轉(zhuǎn)簡驅(qū)動裝置、儀表調(diào)節(jié)裝置等
圖3-4 圓柱平摩擦輪傳動
2. 方案二 圓柱槽摩擦輪傳動
圓柱槽摩擦輪傳動的特點與應(yīng)用：
a）壓緊力較圓柱平摩擦輪傳動小，當(dāng)時，約為其30%
b）有幾何滑動，易發(fā)熱與磨損，故應(yīng)限制溝槽高度為
c）加工和安裝要求較高
d）傳動比隨載荷和壓緊力的變化有少量變動
e）用于絞車驅(qū)動裝置等
圖3-5圓柱槽摩擦輪傳動
3. 方案三 端面摩擦輪傳動
端面摩擦輪傳動的特點與應(yīng)用：
a）結(jié)構(gòu)簡單，容易制造；
b）壓緊力大，有幾何滑動，易發(fā)熱和磨損；
c）將小輪制成鼓形，可減少幾何滑動，降低安裝精度；
d）軸向移動小輪，可實現(xiàn)正反向無機(jī)變速，但應(yīng)避免在附近運轉(zhuǎn)；
e）要注意大輪的剛度，并控制二軸線的垂直度；
f）用于摩擦壓力機(jī)等。
圖3-6 端面摩擦輪傳動
綜合以上敘述和此次設(shè)計的結(jié)構(gòu)要求，選擇第一種方案
3.7.2 摩擦輪傳動的主要失效形式
摩擦輪傳動的主要失效形式：
a）疲勞點蝕和表面壓潰 多發(fā)生在閉式傳動中，主要是由于高的接觸應(yīng)力而造成。
b）輪面膠合 壓緊力大，且轉(zhuǎn)速很高時，摩擦表面時溫度升高，導(dǎo)致潤滑油膜破裂而造成。
c）表面磨損 多發(fā)生在開式傳動中。
3.7.3 摩擦輪的材料
摩擦輪材料應(yīng)滿足彈性模量大、耐磨性好、接觸疲勞強(qiáng)度高、價格低且熱處理及加工性能好等要求。
選用原則：
a）要求結(jié)構(gòu)緊湊、傳動效率高時采用淬火鋼對淬火鋼或鋼對鋼。
b）對于尺寸較大、轉(zhuǎn)速較低、且為干摩擦的開式傳動，一般選用鑄鐵對鑄鐵或鑄鐵對鋼。
c）要求傳動平穩(wěn)、不添加潤滑劑，噪聲小和摩擦系數(shù)高的場合，可選用鑄鐵（或鋼）對酚醛層壓布材、皮革、橡膠或壓制石棉纖維等。
根據(jù)此裝置的結(jié)構(gòu)和設(shè)計需要，選用鑄鐵為材料。
3.7.4 摩擦輪傳動的設(shè)計和計算
傳動比
摩擦系數(shù)查表取
載荷系數(shù) ，取
齒寬系數(shù) 取
綜合彈性模量
,為主、從動輪材料的彈性模量
查表得
所以
許用接觸應(yīng)力查表得
取
圖3-7 摩擦傳動示意圖
初算中心距
取
式中 為摩擦因數(shù)，查表取；
為傳遞功率；
為小摩擦輪轉(zhuǎn)速；
摩擦輪寬度
所以每個托輪的寬度
小摩擦輪直徑
取
大摩擦輪直徑
實際中心距
主動轉(zhuǎn)距
3.8 軸的設(shè)計和計算
3.8.1 軸的材料
應(yīng)用于軸的材料種類很多，主要根據(jù)軸的使用條件，對軸的強(qiáng)度、剛度和其他機(jī)械性能等的要求，采用的熱處理方式，同時考慮制造加工工藝，并力求經(jīng)濟(jì)合理來選擇軸的材料。
軸的常用材料是優(yōu)質(zhì)碳素鋼，如35、45和50，其中以45號鋼最為常用。
根據(jù)本設(shè)計的要求，選45號鋼作材料
3.8.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是確定軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸，為軸設(shè)計的重要步驟。
一般軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計原則：
a）節(jié)約材料，減輕重量，盡量采用等強(qiáng)度外形尺寸或大的截面系數(shù)的截面形狀；
b）易于軸上零件的精確定位、穩(wěn)固、裝配、拆卸、和調(diào)整；
c）采用各種減少應(yīng)力集中和提高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)措施；
d）便于加工制造和保證精度。
由材料力學(xué)可知，軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為
（4-2）
式中 為軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為;
為軸傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位為;
為軸傳遞的功率，單位為；
為軸的轉(zhuǎn)速，單位為;
為軸的抗扭截面系數(shù)，單位為；
為許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為。
由此推得實心圓軸的最小直徑(單位為)為
(4-3)
式中為計算常數(shù)，，取決于軸的材料和受載情況
查表取
所以
當(dāng)軸段上開有鍵槽時，應(yīng)適當(dāng)增大直徑以考慮鍵槽對軸的強(qiáng)度的削弱：時，單鍵槽增大3%，雙鍵槽增大7%；時，單鍵槽增大5%~7%，雙鍵槽增大10%~15%。最后應(yīng)對進(jìn)行圓整。
綜合以上取，
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計如下圖：
圖3-8 主軸
3.9軸承蓋的設(shè)計計算
螺釘聯(lián)接式軸承蓋調(diào)整軸承間隙方便，密封性好，應(yīng)用廣泛。
軸承外徑
根據(jù)軸承外徑取螺釘直徑
螺釘孔直徑
取
取
由結(jié)構(gòu)確定，
查表得 , , ,
代號入下圖所示：
圖3-9 軸承蓋
3.10 軸承的選擇和潤滑及其壽命計算：
3.10.1 軸承的選擇：
選擇滾動軸承的類型與多種因素有關(guān)，通常根據(jù)下列幾個主要因素：
A.負(fù)荷情況 負(fù)荷是選擇軸承最主要的依據(jù)，通常應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的大小，方向和性質(zhì)來選擇軸承。
a)負(fù)荷大?。阂话闱闆r下，滾子軸承由于是線接觸，承載能力大，適用于承受較大負(fù)荷，球軸承由于是點接觸，承載能力小，適用于輕，中等負(fù)荷。
b)負(fù)荷方向：純徑向力作用，宜選用深溝球軸承，圓柱滾子軸承或滾針軸承。純軸向負(fù)荷作用，選用推力球軸承或推力滾子軸承。徑向負(fù)荷和軸向負(fù)荷聯(lián)合作用時，一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承。若徑向負(fù)荷較大而軸向負(fù)荷較小時，也可選用深溝球軸承和內(nèi)外圈都有擋邊的圓柱滾子軸承。若軸向負(fù)荷較大而徑向負(fù)荷小時，可選用推力角接觸軸承，推力圓錐滾子軸承。
c)負(fù)荷性質(zhì)：有沖擊負(fù)荷時，宜選用滾子軸承。
B.高速性能 球軸承不滾子軸承有較高的極限轉(zhuǎn)速，故高速時應(yīng)優(yōu)先考慮選用球軸承。在相同內(nèi)徑時，外徑越小，滾動體越輕小，運轉(zhuǎn)時滾動體作用在外圈上的離心力也越小，因此更適合于較高轉(zhuǎn)速下工作。在一定條件下，工作轉(zhuǎn)速較高時宜選用超輕，特輕系列的軸承。
C.調(diào)心性能 當(dāng)軸兩端軸承孔同心性差或軸的剛度小，變形較大，以及多支點軸，均要求軸承調(diào)心性好，這時應(yīng)選用調(diào)心球軸承或調(diào)心滾子軸承。
D.允許的空間 徑向尺寸受限制的機(jī)械裝置，可選用滾針軸承或特輕，超輕型軸承；軸向尺寸受限制時，宜選用窄或?qū)捪盗械妮S承。
E.安裝與拆卸方便 整體式軸承座或頻繁裝拆時，應(yīng)優(yōu)先選用內(nèi)外圈可分離的軸承。軸承裝在長軸上時，為裝拆方便可選用帶錐孔和緊定套的軸承。
根據(jù)以上所述及本設(shè)計的具體要求，選用調(diào)心球軸承。
3.10.2 軸承的潤滑
軸承潤滑主要目的是減少摩擦和磨損，同時起到冷卻，吸振，防銹及降噪的作用。
常用的潤滑劑有潤滑油，潤滑脂及固體潤滑劑(二硫化鉬)。選擇潤滑劑應(yīng)當(dāng)考慮工作溫度，軸承負(fù)荷，轉(zhuǎn)速及其工作環(huán)境影響。一般來說，溫度高，負(fù)荷大，轉(zhuǎn)速低時選用粘度高的潤滑劑。
潤滑油選擇：常用的潤滑油有--機(jī)械油，高速機(jī)械油，汽輪機(jī)油，壓縮機(jī)油，變壓器油，汽缸油等等。一般而言，軸承轉(zhuǎn)速越高，則選用較低粘度的潤滑油。負(fù)荷越重，則選用粘度較高的潤滑油。潤滑方法有：油浴潤滑，循環(huán)油潤滑，噴油潤滑及油霧潤滑。
選擇潤滑油或脂潤滑的一般原則如表4-4：
表4-4 選擇潤滑油或脂潤滑的一般原則
影響選擇的因素
用潤滑脂
用潤滑油
溫度
當(dāng)溫度超過120時，要用特殊潤滑脂。當(dāng)溫度升高到200-220時，再潤滑的時間間隔要縮短
油池溫度超過90或軸承溫度超過200時，可采用特殊的潤滑油
溫度系數(shù)
<400000
〈400000－500000
載荷
低到中等
各種載荷直到最大
軸承形式
不用于不對稱的球面滾子推力軸承
用于各種軸承
殼體設(shè)計
較簡單
需要較復(fù)雜的密封和供油裝置
長時間不需維護(hù)的地方
可用。根據(jù)操作條件，特別要考慮工作溫度
不可以用
集中供油
選用泵送性能好的潤滑脂。不能有效地傳熱，也不能作為液壓介質(zhì)
可用
最低轉(zhuǎn)矩?fù)p失
如填裝適當(dāng)，比采用油的損失還要低
為了獲得最低功率損失，應(yīng)采用有清洗泵或油霧裝置的循環(huán)系統(tǒng)
污染條件
可用。正確的設(shè)計可防止污染物的侵入
可用。但要采用有防護(hù)、過濾裝置的循環(huán)系統(tǒng)
第四章 超聲波清洗裝置的運用
4.1超聲波清洗的原理
超聲波清洗的原理是由超聲波發(fā)生器發(fā)出的高頻振蕩信號，通過換能器轉(zhuǎn)化成高頻機(jī)械振蕩從而傳播到介質(zhì)-清洗溶劑中，超聲波在清洗溶劑中向前輻射，使清洗溶劑流動并且產(chǎn)生很多的微小氣泡。這些微小氣泡在超聲波縱向傳播的負(fù)壓區(qū)形成、生長，最后在正壓去迅速閉合。在這種“空化”效應(yīng)的過程中，氣泡閉合可形成超過1000個氣壓的瞬間高壓，連續(xù)不斷地產(chǎn)生瞬間高壓就像小爆炸物不斷地沖擊物件表面，從而使物件的表面及空隙中的污垢迅速剝落，從而達(dá)到物件表面凈化的目的。目前所用的超聲波清洗機(jī)中，空話作用和直進(jìn)流作用應(yīng)用的相對較多一些。
（1） 空化作用：空話作用就是超聲波以每秒超過兩萬次的壓縮力和減壓力交互性的高頻變換方式向液體透射。在減壓力作用的時候，液體中產(chǎn)生真空核群泡的現(xiàn)象，在壓縮力作用時，真空核群泡受壓力壓碎時產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊力，因此剝離被清洗物表面的污垢，從而打到精密洗凈目的。
（2） 直進(jìn)流作用：超聲波在液體中沿聲的傳播方向產(chǎn)生流動的現(xiàn)象叫做直進(jìn)流肉眼能看到直進(jìn)流的條件是聲波強(qiáng)度在0.5w/cm2，垂直于振動面產(chǎn)生流動，流速為10cm/s。
超聲波清洗的作用機(jī)理主要有以下幾個方面： 因空化泡破滅時產(chǎn)生強(qiáng)大
沖擊波，污垢層的一部分在沖擊波作用下被剝離下來，分散，乳化，脫落。 因
為空化現(xiàn)象產(chǎn)生的氣泡，由沖擊形成的污垢層與表層間的間隙和空隙滲透，由于
這種小氣泡和聲壓同步膨脹，收縮，像剝皮一樣的物理力反復(fù)作用于污垢層，污
垢層一層層被剝開，氣泡繼續(xù)向里滲透，直到污垢層被完全剝離。這是空化二次
效應(yīng)。 超聲波清洗中清洗液超聲震動對污垢的沖擊。 超聲波加速化學(xué)清洗劑對
污垢的溶解過程，化學(xué)力與物理力相結(jié)合，加速清洗過程。
利用超聲波能量來迅速有效的清洗工件是清洗工藝中一種行之有效的方法。清洗
時放入清洗槽或清洗網(wǎng)帶，超聲換能器將超聲波發(fā)生源產(chǎn)生的電信號轉(zhuǎn)換成超聲
振動，此時清洗液中會產(chǎn)生許多微小的氣泡，這種氣泡在不斷的產(chǎn)生和閉合運動
中形成“超聲空化”作用，微氣泡在完全閉合時會產(chǎn)生自中心向外的微核波，其
瞬間可達(dá)數(shù)千個大氣壓的強(qiáng)大沖擊力，使物體表面的污物剝落， 以達(dá)到清洗目
的。超聲波由于存在空化作用，還會產(chǎn)生一系列的生物學(xué)作用，直接影響清洗效
果，加速清洗的過程。
4.2 超聲波清洗的方式
一般我們都是采用氣泡發(fā)生器+合適的超聲波功率的形式，這種架構(gòu)直接影響清洗效果，加速清洗的過程。
4.3 超聲波清洗的特點
1. 清洗效果好，清潔度高而且全部工件清潔度一致。
2. 清洗的速度較快，清洗效果好，提高生產(chǎn)率，不需人手接觸洗衣液，安全可靠。
3. 對表面結(jié)構(gòu)復(fù)雜的果蔬也可以清洗干凈。
4. 對果蔬沒有影響。
4.4 超聲波清洗的主要技術(shù)參數(shù)
超聲頻率
當(dāng)工作頻率很低的時候就會產(chǎn)生噪音。當(dāng)頻率低于
20kHz的時候工作噪音不僅變得很大，而且有可能會超出職業(yè)安全與保健法或者其他條例所規(guī)定的安全噪音的限度。
高頻通常被用于清洗較小、較精密的零件，或者是清除微小顆粒。高頻還被用于被工件表面不允許損傷的應(yīng)用。使用高頻可以從幾個方面改善清洗性能。隨著頻率的增加，空化泡的數(shù)量是呈線性增加的，從而產(chǎn)生更多的更密集的沖擊波使其能進(jìn)入到更小的縫隙中。又如果功率保持不變，空化泡變小，其釋放的能量相應(yīng)減小，這樣有效減少了對工件表面的損傷。
功率密度
功率密度=發(fā)射功率（W）/發(fā)射面積（cm2），通常功率密度是大于0.5的。超聲波的功率密度越高，空化效果就會越強(qiáng)，清洗速度也就越快，理所當(dāng)然清洗效果就越好。但長時間高密度的清洗，容易造成清洗物件表面產(chǎn)生“空化”腐蝕。
清洗溫度：
一般說來，超聲波在30℃-40℃的時候，空化的效果是最好的，清洗溫度越高作用越明顯，通常實際使用的時候使用超聲波時，采用40℃-60℃的工作溫度。
4.5超聲波清洗裝置的設(shè)備組成及特點
超聲波蔬菜清洗實驗裝置由以下主要部件配置組成
項目名稱 規(guī)格/型號 備注
1. 超聲波發(fā)生器 SD-1200 1200W,28KHz
2. 換能器 SD-600 2 只 600W/只， 28 KHz
3. 清洗槽 SUS304 自制
4. 風(fēng)泵 XQB14-100 100m3/h
5. 玻璃轉(zhuǎn)子流量計 LZB-50 1 6-160M3/h
4.6 超聲波清洗裝置的操作規(guī)程
1、準(zhǔn)備
將清洗槽排污閥關(guān)閉，加入清洗液至淹沒換能器位置。
將待洗物件放置在清洗籃筐內(nèi)，蓋好籃筐。
2、開機(jī)
接通電源，開啟風(fēng)泵（冬天水溫達(dá)不到要求時先開啟加熱），調(diào)節(jié)合適氣泡
強(qiáng)度，按下操控面板上超聲波開鈕，設(shè)定好清洗時間。開始清洗作業(yè)。
3、設(shè)備自動停止
清洗時間到達(dá)，設(shè)備會自動關(guān)閉超聲波輸出。將清洗液排放，清洗物體拿出
即可。
如果需要重新清洗，重新開關(guān)超聲波開鈕，使時間繼電器復(fù)位，設(shè)備按照時
間繼電器設(shè)定的時間重新開始清洗作業(yè)。
4、關(guān)機(jī)
清洗作業(yè)完成后，關(guān)閉電源開關(guān)。排放清洗液。
清洗廢水的處理
為了節(jié)約水資源，清洗后的廢水要回收處理并且重復(fù)回收使用。清洗后，廢水中的主要成份有機(jī)械性雜質(zhì)（主要是爛菜葉）和泥沙等等。機(jī)械性雜質(zhì)可通過過濾網(wǎng)過濾掉，而泥沙則是成膠體狀混在水里，去除它需要采用專門的設(shè)備，經(jīng)過查閱資料我們選用了水力旋流器來去除它。
水力旋流器是一種離心沉降設(shè)備，它靠泵（或靜水頭壓力）將懸浮液從圓柱殼體上部的入口有切線方向進(jìn)入旋流器，在筒內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動，并由四邊向中心移動而形成一股強(qiáng)烈的旋渦運動，由上而下旋流。在錐體內(nèi)液流中較粗顆粒受離心力作用向筒壁沉降并和殘留的液體由錐體錐頂處的底流口流出。含細(xì)顆粒的那部分液體，則通過一個固定在頂部中心并伸至旋流器中的圓管排出，排出的水再經(jīng)過活性炭過濾芯，利用活性炭的吸附作用可以吸附濾液中的較細(xì)顆粒，從而使水凈化可以重復(fù)使用。
圖6-1廢水處理原理圖
結(jié)論
蔬菜清洗機(jī)是將蔬菜進(jìn)行清洗的機(jī)械，雖然蔬菜清洗機(jī)的產(chǎn)生和發(fā)展都基本開始于本世紀(jì)，但是由于科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，蔬菜清洗技術(shù)同樣有著很大程度的發(fā)展，產(chǎn)品的不斷跟新，新技術(shù)的不斷運用，蔬菜清洗機(jī)越來越向完美前進(jìn)。
此次設(shè)計從最起初的資料收集到最后的設(shè)計完成，經(jīng)歷了三個多月的時間，其中有過遇到困難的時候，有時候不知所措，有過對技術(shù)方面的瓶頸，最后通過老師的幫助和自己查閱各種資料也都一一解決了，在此要感謝幫助過我的同學(xué)和老師，沒有你們的幫助，就不可能順利按實地完成此次畢業(yè)設(shè)計。
本來此次設(shè)計的蔬菜清洗機(jī)在技術(shù)方面以及實用方面還存在著較多需要改進(jìn)的地方，希望在以后的過程中能逐漸改進(jìn)。此次設(shè)計的蔬菜清洗機(jī)多適用于一些桿類、根莖類蔬果的清洗，對于葉類蔬菜的表面以及營養(yǎng)價值有著較大程度的損傷，后續(xù)肯定會要設(shè)計出更加實用的清洗機(jī)。還有此次設(shè)計在超聲波清洗方面涉及也是非常牽線，主要還是側(cè)重類似于滾筒清洗，希望以后能有機(jī)會做出更深入地研究。
蔬菜清洗技術(shù)還在不斷發(fā)展，所以蔬菜清洗機(jī)也在不斷地跟新?lián)Q代。隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，相信蔬菜清洗機(jī)的前景將會更加樂觀，將會變得更加完美，滿足各方面清洗的需求。
設(shè)計感言
通過努力和查閱機(jī)械方面的相關(guān)資料最終設(shè)計出了能實現(xiàn)對蔬菜自動清洗的蔬菜清洗機(jī)，設(shè)計的同時也對一些機(jī)械方面的知識有了進(jìn)一步的提高和掌握，對成型機(jī)械的
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