馬鈴薯去皮機(jī)的設(shè)計(jì)【土豆去皮機(jī) 立式滾筒】【含CAD圖紙】
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馬鈴薯去皮機(jī)的設(shè)計(jì) 目錄 摘要 I Abstract II 第一章 引言 1 1.1目的意義和國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀概況 1 1.2馬鈴薯原料加工預(yù)處理工藝流程簡(jiǎn)介 2 1.2.1馬鈴薯的分級(jí) 2 1.2.2馬鈴薯的清洗 2 1.2.3馬鈴薯的去皮 2 1.2.4馬鈴薯的護(hù)色 3 1.3 國(guó)內(nèi)外馬鈴薯去皮設(shè)備簡(jiǎn)介 3 1.3.1機(jī)械裝置 3 1.3.2 蒸煮裝置 4 1.3.3 化學(xué)去皮裝置 5 第二章 馬鈴薯去皮機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7 2.1 馬鈴薯去皮機(jī)的設(shè)計(jì)及特點(diǎn) 7 2.2摩擦式馬鈴薯去皮機(jī)基本結(jié)構(gòu) 10 2.2.1工作圓筒 10 2.2.2工作轉(zhuǎn)盤(pán) 10 2.2.3傳動(dòng)系統(tǒng) 11 2.2.4其他 11 2.3工作原理 11 第三章 馬鈴薯去皮機(jī)的參數(shù)確定 13 3.1 物料在工作圓筒內(nèi)的受力分析 13 3.2工作轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速的確定 14 3.3馬鈴薯去皮機(jī)功率的確定 15 3.4整機(jī)主要參數(shù)指標(biāo) 17 第四章 主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 18 4.1 V帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 18 4.2傳動(dòng)主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 20 4.2.1軸上零件的周向定位 21 4.2.2確定軸上圓角和倒角尺寸 21 4.3滾動(dòng)軸承的初步選擇 21 第五章 主要零件的校核 23 5.1滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算 23 5.2軸的計(jì)算和校核 24 5.2.1作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖 24 5.1.2軸的強(qiáng)度校核計(jì)算 24 5.1.3按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 25 5.1.4軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核計(jì)算 25 總結(jié) 27 致謝 28 參考文獻(xiàn) 29 摘要:馬鈴薯去皮是所有馬鈴薯制品加工工藝過(guò)程的重要環(huán)節(jié),目前存在的各種去皮方法都各自有其一定的局限性。隨著馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步,如何尋找一種優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能幾環(huán)保的馬鈴薯剝皮方法己成為馬鈴薯加工工藝過(guò)程中迫切需要解決的問(wèn)題。本文主要介紹了以摩擦原理為基礎(chǔ)的、適合食品加工工廠(chǎng)等場(chǎng)所使用的大型馬鈴薯去皮機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)、工作原理和設(shè)備組成。 關(guān)鍵詞:去皮機(jī);摩擦;設(shè)計(jì);馬鈴薯 I 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 society 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 the key of design,working principle and the composition of the large-scale machine. Keywords:Peeling machine; friction; design; potato II 第一章 引言 1.1目的意義和國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀概況 目前,世界79%的國(guó)家種植馬鈴薯,總面積2000萬(wàn)hm,左右,總產(chǎn)量3億多噸,僅在小麥、玉米、水稻之后,居第四位。馬鈴薯在我國(guó)布極為廣泛,主要產(chǎn)區(qū)集中在四川、黑龍江、甘肅、內(nèi)蒙、河北、山西、陜西、云南、貴州、等省。據(jù)1998年統(tǒng)計(jì),我國(guó)馬鈴薯種植面積近467萬(wàn)hMz,產(chǎn)量4700多萬(wàn)噸,居世界第一位。 馬鈴薯屬于茄科、塊莖類(lèi)作物,是珍貴的食物,它既是糧又是菜,營(yíng)養(yǎng)豐富。其淀粉含量達(dá)11 %--25,且蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高,容易消化吸收。其中含有18種氨基酸、多種維生素及豐富的礦物質(zhì)元素。屬于低熱量、高蛋白、多種維生素和礦物質(zhì)食品[2]。馬鈴薯的蛋白質(zhì)主要是球蛋白,其生物價(jià)為67,高于除大米以外的各種糧食。如果用35%的雞蛋清與65%的土豆蛋白混合食用,則可以合成目前己知的最佳蛋白質(zhì)。馬鈴薯中主要含的是半纖維素,它能增加腸道蠕動(dòng)的次數(shù)。另外,馬鈴薯還是一種較好的化工原料。日本通產(chǎn)省北海道工業(yè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)廠(chǎng)開(kāi)發(fā)出一種用馬鈴薯作原料生產(chǎn)塑料的技術(shù)。這種塑料能通過(guò)土壤和水中的微生物進(jìn)行自然分解,最終化成為水和二氧化碳。 國(guó)外馬鈴薯主要用于加工,鮮食比例較小。美國(guó)有75%的鮮薯用于加工,法國(guó)為60%,荷蘭為40%,英國(guó)為40%,而我國(guó)馬鈴薯主要以蔬菜的形式進(jìn)行鮮食,用于加工的比例不足10%。由于馬鈴薯作為蔬菜其口感較差,并不太受人們的歡迎,因而價(jià)格低廉,每年有15%的馬鈴薯爛掉,浪費(fèi)較多,嚴(yán)重影響了廣大薯農(nóng)的經(jīng)濟(jì)利益和種薯積極性。這種現(xiàn)象不利于我國(guó)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 國(guó)外的馬鈴薯制品,如馬鈴薯?xiàng)l、馬鈴薯片是一種很受歡迎的快餐食品,現(xiàn)已風(fēng)靡我國(guó)的麥當(dāng)勞、肯德雞等快餐店,其拳頭產(chǎn)品就是馬鈴薯制品。我國(guó)的馬鈴薯產(chǎn)品加工起步較晚,工藝技術(shù)落后,還不能形成規(guī)模。馬鈴薯制品的質(zhì)量趕不上國(guó)外水平,產(chǎn)量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足不了市場(chǎng)要求,因而加快我國(guó)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,提高馬鈴薯的附加值,不但能滿(mǎn)足消費(fèi)者需求,而且是加快我國(guó)貧困地區(qū),尤其是西部馬鈴薯產(chǎn)區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一條重要途徑。據(jù)了解,貴州省己經(jīng)把馬鈴薯產(chǎn)業(yè)為本省經(jīng)濟(jì)的一大增長(zhǎng)點(diǎn)。中央關(guān)于西部大開(kāi)發(fā)的決議,又為馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了很好的機(jī)會(huì)。馬鈴薯產(chǎn)業(yè)將大有可為。 馬鈴薯制品的主要品種有馬鈴薯?xiàng)l、馬鈴薯片、脫水馬鈴薯泥等。不論何種制品,其加工工藝都要求必須對(duì)原料馬鈴薯進(jìn)行去皮處理,才能保證產(chǎn)品的質(zhì)量,保證其外觀、色澤和口感。馬鈴薯去皮的方法主要有人工去皮、機(jī)械去皮、化學(xué)去皮、輻射去皮和蒸汽去皮等。人工去皮的去皮效果較好,但效率低、損失率高,顯然不能適應(yīng)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需要。機(jī)械去皮有離心去皮和磨擦去皮兩種形式,主依賴(lài)馬鈴薯與馬鈴薯之間及馬鈴薯與金剛砂或橡膠之間的磨擦作用而達(dá)到去皮的目的。這種方法去皮效果差,且易造成馬鈴薯表面層的損傷?;瘜W(xué)去皮有熱堿法和低溫去皮液法兩種形式,主要依賴(lài)強(qiáng)堿溶液及特配化學(xué)去皮液的作用,軟化和松馳馬鈴薯的表皮和芽眼,然后用高壓冷水噴射,達(dá)到去皮目的。這種方法對(duì)去皮前后的沖洗工藝要求較高,且堿液或去皮液消耗量過(guò)大,成本較高。輻射去皮是利用輻射波被馬鈴薯表皮的水分吸收、蒸發(fā),使入射的輻射波剛進(jìn)入受熱體淺表層即引起強(qiáng)烈的共振,被吸收而轉(zhuǎn)化為熱量,從而達(dá)到剝皮效果同這種方法去皮效果較好,但果皮只能廢棄,不能被利用。蒸汽去皮是將馬鈴薯在蒸汽中進(jìn)行短時(shí)間處理,使其皮層熟化,然后利用鐵刷和流水沖去外皮,達(dá)到去皮目的。 1.2馬鈴薯原料加工預(yù)處理工藝流程簡(jiǎn)介 1.2.1馬鈴薯的分級(jí) 馬鈴薯的分級(jí)可按照不同的加工品的要求,采用不同的分級(jí)方式分級(jí),包括大小分級(jí)、成熟度分級(jí)和色澤分級(jí)等幾種。在我國(guó)成熟度分級(jí)常用目視估測(cè)的方法進(jìn)行,而大小分級(jí)是分級(jí)的主要內(nèi)容,幾乎所有的加工果蔬均需大小分級(jí),分級(jí)的方法有手工分級(jí)和機(jī)械分級(jí)。 1.2.2馬鈴薯的清洗 原料清洗的目的在于洗去果蔬表面附著的塵土、泥沙和大量的微生物以及部分的化學(xué)農(nóng)藥,保證產(chǎn)品的清潔衛(wèi)生,從而保證產(chǎn)品品質(zhì)。對(duì)于農(nóng)藥殘留的果蔬,洗滌時(shí)常在水中加化學(xué)洗滌劑,常用的有鹽堿地酸、醋酸,有時(shí)也用氫氧化鈉等強(qiáng)堿及漂白粉、高錳酸鉀等強(qiáng)氧化劑。果蔬清洗的方法須根據(jù)果蔬形狀、質(zhì)地、表面狀態(tài)、污染程度、夾帶泥土量以及加工方法而定。主要有手工清洗和機(jī)械清洗。后者需配置滾筒式、噴淋式、壓氣式、漿葉式等設(shè)備。 1.2.3馬鈴薯的去皮 凡是馬鈴薯果皮粗糙、堅(jiān)硬,具有不良風(fēng)味的均應(yīng)去皮,以利于提高品質(zhì),只有在加工某些果脯、蜜餞、果汁和果酒時(shí),因要打漿和壓榨,才不用去皮,馬鈴薯去皮方法如下: (1)手工去皮:用特別的刀、刨等工具人工削皮,去皮干凈、損失少,但勞動(dòng)效率低。 (2)機(jī)械去皮:主要用于比較常規(guī)的果蔬原料。 (3)堿液去皮:利用堿液的強(qiáng)腐蝕性來(lái)使蔬菜表面中膠層溶解,從而使果皮分離。堿液去皮常使用氫氧化鈉,腐蝕性強(qiáng)且廉價(jià)。堿液去皮時(shí)堿液的濃度、處理時(shí)間和堿液溫度,應(yīng)視不同果蔬原料種類(lèi)、成熟度、大小而定。堿液濃度提高、處理時(shí)間長(zhǎng)和溫度高都會(huì)增加皮層的松離及腐蝕程度。經(jīng)堿液處理后的果蔬必須立即在冷水中浸泡、清洗、反復(fù)換水直至表面無(wú)膩感,口感無(wú)堿味為止。 (4)熱力去皮:果蔬用短時(shí)間高溫處理后,使表皮迅速升溫,果皮膨脹破裂,與內(nèi)部果肉組織分離,然后迅速冷卻去皮,適合于成熟度高的桃、李、杏等。熱去皮的熱源主要有蒸汽和熱水。此法原料損失少,色澤好,風(fēng)味好。 (5)酶法去皮:在果膠酶的作用下,達(dá)到去皮目的。需要控制酶的最佳作用條件如溫度、時(shí)間、PH值等。 (6)冷凍去皮:將果蔬在冷凍裝置中冷至達(dá)到輕度表面冷凍,然后解凍,使皮松弛后去皮,此法質(zhì)量好但費(fèi)用高。 (7)真空去皮:將成熟的果蔬先行加熱,使其升溫后果皮和果肉分離,接著進(jìn)入有一定真空度的真空室內(nèi),適當(dāng)處理,使果皮下的液體迅速“沸騰”,皮與肉分離,然后破除真空,沖洗或攪動(dòng)去皮。 1.2.4馬鈴薯的護(hù)色 馬鈴薯在加工過(guò)程中,將原料去皮、切分、破碎和空氣接觸及高溫處理,都可能促進(jìn)化學(xué)變化,生成有色粉質(zhì)。其中包括酶褐變和非酶褐變。都要經(jīng)過(guò)相應(yīng)的方式來(lái)對(duì)馬鈴薯進(jìn)行護(hù)色保護(hù)。 1.3 國(guó)內(nèi)外馬鈴薯去皮設(shè)備簡(jiǎn)介 國(guó)外馬鈴薯去皮方法大致有三種,即機(jī)械去皮、蒸汽去皮和化學(xué)方法去皮。三種去皮方法的工作原理為: 一 、機(jī)械去皮。在圓筒形容器中。依靠帶有磨料的圓盤(pán)、滾輪或依靠特制的橡膠輥在中速或高速旋轉(zhuǎn)中摩擦塊莖的表面而達(dá)到去皮目的。 二、 蒸汽去皮。在高壓容器內(nèi),通^高壓蒸汽使塊莖表面受熱,然后打開(kāi)容器盞,突然釋放壓力.塊莖的表皮和果肉即自行分離。 三、化學(xué)去皮。在耐堿容器內(nèi),加強(qiáng)堿溶液并加溫,后加人塊莖,經(jīng)一段時(shí)間后塊莖的表皮被堿溶液腐蝕,經(jīng)高壓水反復(fù)沖洗干凈后,。再將塊莖放人機(jī)械去皮機(jī)中剝?nèi)ケ砥ぁ? 1.3.1機(jī)械裝置 目前,國(guó)內(nèi)主要使用機(jī)械摩擦去皮機(jī)。如圖1.1所示,該機(jī)由機(jī)蓋、機(jī)筒、機(jī)座、電機(jī)、砂盤(pán)等部分組成。以電機(jī)為動(dòng)力,通過(guò)減速齒輪帶動(dòng)機(jī)筒底部的砂盤(pán)旋轉(zhuǎn)。塊莖加入機(jī)筒內(nèi),因其離心力和相互碰撞作用,在機(jī)筒內(nèi)上、下、左、右翻動(dòng),表面被砂盤(pán)均勻的摩蝕,去皮結(jié)束時(shí)加入清水,再打開(kāi)側(cè)門(mén),塊莖從側(cè)門(mén)自動(dòng)排出,皮屑隨水流從砂盤(pán)的周?chē)g隙排出,該機(jī)為間歇生產(chǎn)。 圖1.1 機(jī)械式摩擦去皮機(jī) 1.3.2 蒸煮裝置 國(guó)內(nèi)食品加工業(yè)使用的連續(xù)式鏈帶蒸煮機(jī)和高壓蒸煮鍋,機(jī)體龐大,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,造價(jià)昂貴,小型果蔬原料食品加工廠(chǎng)引進(jìn)使用有一定困難。在實(shí)際生產(chǎn)中,對(duì)馬鈴薯片的蒸煮要求并不高,使用自制的蒸煮裝置完全可以滿(mǎn)足要求。圖1.2為一般食堂、飯店常用的蒸煮裝置結(jié)構(gòu)示意圖。 在一個(gè)大型蒸煮容器內(nèi)鋪設(shè)軌道,道軌通到容器大門(mén)外切片機(jī)附近。道軌上置放平板小車(chē),小車(chē)上裝有方形籠屜若干層。塊莖切片后,依次放入籠屜。待所有的籠屜子都裝滿(mǎn)薯片后,將小車(chē)連同籠屜推入容器中,密封大門(mén),再通入蒸汽蒸煮。待薯片蒸熟后,打開(kāi)大門(mén),拉出小車(chē)和籠屜,取出薯片。 蒸煮容器為長(zhǎng)方形,下部設(shè)有進(jìn)氣管道和閥們,上部有排氣管。容器框架由角鋼制作,外壁由鋼板制造,并用隔熱材料涂抹保溫。 1.蒸房 2.門(mén) 3.籠屜 4.平車(chē) 5.道軌 圖1.2 間歇式蒸煮裝置 1.3.3 化學(xué)去皮裝置 在由防堿材料制成的容器中注入氫氧化鈉溶液,溶液濃度為15%—25%。加熱溶液,溫度達(dá)到87—95C,加入塊莖攪拌使溫度保持在70C左右;經(jīng)過(guò)2—6分鐘,塊莖的表皮開(kāi)始變松變軟;撈出塊莖,用高壓水反復(fù)沖洗,知道表面無(wú)殘留物為止。撈出的塊莖也可放入機(jī)械式去皮機(jī)中剝?nèi)ケ砥ぁ? 本法的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)不同大小、不同形狀的塊莖適合性好,去皮快,不需要結(jié)構(gòu)復(fù)雜的專(zhuān)門(mén)設(shè)備。缺點(diǎn)是沖洗塊莖需要大量清水,皮屑不能利用,排出的廢液污染環(huán)境。 由于去皮方法不同,國(guó)內(nèi)外馬鈴薯、胡蘿卜去皮機(jī)械的結(jié)構(gòu)形式也各不相同,去皮差異較大,去皮率大致為7%-25%,其中機(jī)械去皮率為最大,蒸汽去皮率為最小。 1.1國(guó)內(nèi)外幾種去皮設(shè)備的去皮性能比較表 機(jī)型 L離心式切屑去皮機(jī) 機(jī)械去皮機(jī) 蒸汽式去皮機(jī) 化學(xué)法去皮機(jī) 結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單 復(fù)雜 復(fù)雜 簡(jiǎn)單 對(duì)塊莖原料的要求 卵 卵圓形,芽眼淺,無(wú)傷痕 卵 卵圓形,芽眼淺,無(wú)傷痕 無(wú)要求 無(wú)要求 產(chǎn)品質(zhì)量 表面光滑,無(wú)污染,無(wú)蒸煮層 表面光滑,無(wú)污 染,淀粉損失大 表 表面光滑,有蒸煮層,無(wú)污染 表 表面光滑,無(wú)蒸煮層,有污染 皮屑 可利用 部分利用 部分利用 不能利用 有無(wú)加熱設(shè)備 無(wú) 無(wú) 需要(150-200度) 需要(85-95度) 由于去皮方法不同。囪內(nèi)外馬錯(cuò)薯去皮機(jī)艘的結(jié)構(gòu)形式也各不相同,去皮效果差異較大,去皮率大致為 7%~25%,其中機(jī)械去皮率為最大,蒸汽去皮率為最小。通過(guò)上表的比較分析以及聯(lián)系本次設(shè)計(jì)的任務(wù)要求,同時(shí)結(jié)合我國(guó)在去皮機(jī)上的實(shí)際水平考慮經(jīng)濟(jì)性,達(dá)到能以最少的投資獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益,決定以機(jī)械去皮機(jī)為設(shè)計(jì)方案。 38 第二章 馬鈴薯去皮機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)主要考慮去皮后的馬錯(cuò)薯達(dá)到表面光滑 無(wú)破壞層、去皮過(guò)程無(wú)污染及切屑可利用為目的:同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)實(shí)用。達(dá)到能以晟少的投資獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。從而為推廣該產(chǎn)品奠定基礎(chǔ)。 2.1 馬鈴薯去皮機(jī)的設(shè)計(jì)及特點(diǎn) 2.1.1工藝流程及結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 針對(duì)研制目的,采用清洗后去皮工藝,研制出攪龍式機(jī)械清洗機(jī)和離心式機(jī)械切屑去皮機(jī)。并利用可調(diào)節(jié)式刀片,達(dá)到切屑量可控制的目的。其工藝流程為:原料準(zhǔn)備→ 清洗→去皮→產(chǎn)品清洗→皮屑收集→產(chǎn)品收集。 攪戈式清洗機(jī)為國(guó)內(nèi)大量使用的清洗機(jī)械。其結(jié)構(gòu)如圖2.1所示,梯型洗槽內(nèi)。固定著輸送攪戈。攪龍通過(guò)減速器由電機(jī)驅(qū)動(dòng),洗槽內(nèi)充水。在攪龍上部有噴水裝置.塊莖進(jìn)入洗槽浸泡在水里,由于在被攪龍?zhí)嵘^(guò)程中 塊莖相互問(wèn)以及與攪龍葉間摩擦而逐漸去皮;同時(shí)清水不斷從攪龍面部噴淋下來(lái),沖洗塊莖,故塊莖越接近頂部越干凈。 離心式機(jī)械切屑去皮機(jī)結(jié)構(gòu)如圖2.2所示。在外罩內(nèi)部裝有由電機(jī)帶動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)工作盤(pán)。盤(pán)上均勻分布著6個(gè)長(zhǎng)孔。長(zhǎng)孔上布置著切屑刀片。其中切屑刀片相對(duì)長(zhǎng)孔間隙可適當(dāng)調(diào)解;工作盤(pán)上部的外罩上均勻分布著3塊彈板。工作盤(pán)下部裝有同主軸一同旋轉(zhuǎn)的橡腔刮板。工作時(shí)塊莖通過(guò)貯料室投入到工作室內(nèi)。工作盤(pán)按一定速度旋轉(zhuǎn)。在離心力、重力和摩擦力共同作用下,利用塊莖相對(duì)于工作盤(pán)上刀片問(wèn)的相對(duì)速度差將馬鈴薯的皮屑切去;同時(shí),在離心力的作用下塊莖被甩向四周。并不斷滾動(dòng):而周?chē)庹稚戏植贾鴰讐K彈板。將塊莖撞離外周,且不斷旋轉(zhuǎn)滾動(dòng)。因此。在刀片和彈板共同作用下馬鈴薯塊莖被均勻地切去外皮,實(shí)現(xiàn)馬鈴薯去皮目的。 摩擦式機(jī)械去皮機(jī)結(jié)構(gòu)如圖2.3所示。以電機(jī)為動(dòng)力,通過(guò)齒輪帶動(dòng)圓筒底部的磨盤(pán)旋轉(zhuǎn)。磨盤(pán)上表面中間低、邊緣高,呈波浪形。塊莖加入圓筒內(nèi),因離心力和相互碰撞作用,在圓筒內(nèi)上、下、左、右翻動(dòng),并不斷地滾動(dòng);而圓筒上的彈板,將塊莖彈回,在磨盤(pán)和彈板共同作用下馬鈴薯塊莖被均勻地磨去外皮,實(shí)現(xiàn)馬鈴薯去皮的目的。去皮結(jié)束時(shí)加入清水,再打開(kāi)側(cè)門(mén),塊莖從側(cè)門(mén)排出,皮屑隨水流從磨盤(pán)的周?chē)g隙排出。該機(jī)為間歇生產(chǎn)。本文以摩擦式機(jī)械去皮機(jī)為設(shè)計(jì)方案。 1噴水管 2攪龍 3進(jìn)料斗 4承槽 5溢流管 6機(jī)架 7變速箱 圖2.1 攪龍式清洗機(jī) 1產(chǎn)品筒 2機(jī)架 3電機(jī)4減速箱5皮屑筒 6皮屑刮板 7圓筒 8工作盤(pán) 圖2.2馬鈴薯切屑去皮機(jī) 1. 儲(chǔ)料 口 2.簡(jiǎn)蓋 3.插板 4.圓筒 5.出料 口 6.底座 7.機(jī)槊 8.聯(lián)軸器 9.電機(jī) 10.變速機(jī)構(gòu) 11.橡膠擋板 12.磨盤(pán) 圖2.3摩擦式馬鈴薯去皮機(jī)的整體結(jié)構(gòu) 2.2摩擦式馬鈴薯去皮機(jī)基本結(jié)構(gòu) 該機(jī)采用立式機(jī)型,主要包括工作圓筒,工作轉(zhuǎn)盤(pán),機(jī)架和傳動(dòng)部分,見(jiàn)上圖2.3。 2.2.1工作圓筒 工作圓筒部分包括圓柱形工作筒和倒梯形集皮槽。它由不銹鋼薄鋼板卷焊而成(采用不銹鋼是因?yàn)樗哂辛己玫哪透g性能承受一定的沖擊載荷,具有較高的硬度和耐摩性,特別是對(duì)于此類(lèi)食品加工設(shè)備,食品安全衛(wèi)生狀況最佳)。筒內(nèi)壁為粗糙表面,以棕剛玉摻環(huán)氧樹(shù)脂澆注、烘干而成。圓筒的側(cè)壁開(kāi)有帶活門(mén)的出料口,物料塊莖在離心力的作用下甩出來(lái),碰在出料門(mén)的內(nèi)壁上并改變方向,以便于物料的收集。出料口和排渣口的方位可根據(jù)接收容器的放置位置和方便操作來(lái)確定。 2.2.2工作轉(zhuǎn)盤(pán) 工作轉(zhuǎn)盤(pán)是物料去皮過(guò)程中產(chǎn)生機(jī)械作用的主要部件。根據(jù)馬鈴薯的生物學(xué)特性及物理特性,吸收手工去皮的基本原理,確定轉(zhuǎn)盤(pán)的基本形狀為圓盤(pán)形,轉(zhuǎn)盤(pán)表面為中心向四周輻射的凸起波紋狀。為增大物料和轉(zhuǎn)盤(pán)的摩擦,用棕剛玉摻環(huán)氧樹(shù)脂通過(guò)模型澆注在盤(pán)的頂面上,大概20mm厚,經(jīng)烘干制成。亦具有一定的去皮作用。轉(zhuǎn)盤(pán)下方設(shè)有隨盤(pán)一起轉(zhuǎn)動(dòng)的擋水環(huán),以防止清洗水進(jìn)入軸承。圖2.4軸上零件的裝配分析。 1.磨盤(pán) 2.橡膠擋板 3.軸 4.齒輪 圖4.1軸上零件的裝配分析 2.2.3傳動(dòng)系統(tǒng) 該傳動(dòng)系統(tǒng)采用V帶一級(jí)傳動(dòng)。電機(jī)安裝在機(jī)架上水,整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊。 2.2.4其他 工作圓筒下部設(shè)有排渣口,清洗水連同物料皮渣一起從這里排出。 2.3工作原理 以電機(jī)為動(dòng)力,通過(guò)齒輪帶動(dòng)圓筒底部的磨盤(pán)旋轉(zhuǎn)。磨盤(pán)上表面中間低、邊緣高,呈波浪形。塊莖加入圓筒內(nèi),因離心力和相互碰撞作用,在圓筒內(nèi)上、下、左、右翻動(dòng),并不斷地滾動(dòng);而圓筒上的彈板,將塊莖彈回,在磨盤(pán)和彈板共同作用下馬鈴薯塊莖被均勻地磨去外皮,實(shí)現(xiàn)馬鈴薯去皮的目的。去皮結(jié)束時(shí)加入清水,再打開(kāi)側(cè)門(mén),塊莖從側(cè)門(mén)排出,皮屑隨水流從磨盤(pán)的周?chē)g隙排出。該機(jī)為間歇生產(chǎn)。當(dāng)去皮機(jī)工作時(shí),工作轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn),物料由斗形進(jìn)料口加入,物料落到旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)表面上的波紋凸起上時(shí),受離心力的作用由工作圓盤(pán)的中心向外運(yùn)動(dòng),同時(shí)被拋起向筒壁的粗糙表面并產(chǎn)生摩擦。物料不斷的沿工作圓筒壁運(yùn)動(dòng),上升到頂蓋,又被頂蓋擋回落入工作盤(pán)表面。物料在這樣的往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,被猛烈翻滾攪動(dòng),從而形成了與盤(pán)、筒壁及顆粒之間的以翻轉(zhuǎn)、揉搓摩擦為主,撞擊為輔的綜合機(jī)械作用效果,從而達(dá)到去皮的目的。在摩擦去皮的同時(shí),從進(jìn)水孔注入清水,及時(shí)將擦下的皮通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)與筒壁的縫隙沖至排渣口排出機(jī)體。在不停機(jī)的情況下,打開(kāi)出料口的活門(mén),物料利用離心力從出料口卸出。卸料前應(yīng)停止注水,以防止活門(mén)打開(kāi)后從出料口濺出。 第三章 馬鈴薯去皮機(jī)的參數(shù)確定 3.1 物料在工作圓筒內(nèi)的受力分析 去皮機(jī)工作時(shí),磨盤(pán)以一定的速度旋轉(zhuǎn),工作室內(nèi)的土豆在離心力、重力和摩擦力共同作用下。利用土豆相對(duì)于工作磨盤(pán)間的相對(duì)速度差,將土豆的皮去掉。物料在轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)的受力情況如圖3.1所示: 圖3.1 物料在擦皮機(jī)中的受力分析圖 設(shè)波紋角為,物料的速度為V。當(dāng)轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)推動(dòng)物料A運(yùn)動(dòng)。其運(yùn)動(dòng)方向垂直于波紋切線(xiàn)。V可以分解為V垂直和V水平,CB與轉(zhuǎn)盤(pán)平面平行,可以看作是轉(zhuǎn)盤(pán)圓周速度R,式中為角速度(1/s),R為轉(zhuǎn)盤(pán)半徑(m) =Vcos=Rsincos Sin2=2sincossincos= 則=R(m/s) 物料從垂直方向拋起的動(dòng)能 E垂直=mv2垂直=m()2=m2R2sin22(Nm) 此動(dòng)能應(yīng)等于勢(shì)能mgh即: m2R2sin22=mgh 2R2sin22=gh 為了正常運(yùn)轉(zhuǎn),拋高h(yuǎn)一定要超過(guò)物料在工作圓筒內(nèi)的厚度,才能使最低層的物料拋起與桶壁進(jìn)行摩擦,所以用代替h,即2R2sin22=g 又因?yàn)?,代入上式得 ()2 R2sin22= g 化簡(jiǎn)得n=60(r/min) (1) 角一般取20。-30。 為了正常運(yùn)轉(zhuǎn),僅把物料拋起還不行,還要保證物料能拋向側(cè)壁進(jìn)行摩擦,拋向側(cè)壁的力靠離心力為C C====(N) 此離心力應(yīng)大于波紋對(duì)物料的摩擦力T,才能使物料離開(kāi)波紋拋向側(cè)壁,摩擦力 T=Gf(N) f為摩擦系數(shù) 使CT,即 Gf n= n30(轉(zhuǎn)/分) (2) 在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí),應(yīng)?。ǎ保?、(2)兩式中的大值作為轉(zhuǎn)速值,設(shè)計(jì)所選擇的n值。 3.2工作轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速的確定 收購(gòu)馬鈴薯、胡蘿卜等物料時(shí),其包裝以編織袋居多,每袋25KG-30KG,工作時(shí)每次倒入兩袋(以袋的整數(shù)倍為一次計(jì)量),下面以此確定整機(jī)的尺寸和轉(zhuǎn)速。馬鈴薯、胡蘿卜的容量根據(jù)資料查找,選取一般值900kg/m,馬鈴薯、胡蘿卜的長(zhǎng)度一般取在50mm-200mm之間考慮,轉(zhuǎn)盤(pán)半徑應(yīng)與物料長(zhǎng)度有一定的可比性,再考慮整機(jī)結(jié)構(gòu)以及外形尺寸。 根據(jù)設(shè)計(jì)選定工作轉(zhuǎn)盤(pán)半徑R=400mm,則物料的堆高,根據(jù)公式=m可以估算出,物料的堆高值=110mm 由(1)式可知,在小于45。時(shí),轉(zhuǎn)速隨的增大而降低,考慮轉(zhuǎn)速不宜太高且能有較大的拋高,?。剑玻?。,則由(1)式計(jì)算轉(zhuǎn)速最小值為n=93r/min。 馬鈴薯、胡蘿卜與磨料的摩擦系數(shù)為1.1-1.3,取f=1.2 由(2)式計(jì)算轉(zhuǎn)速n=52r/min 取以上兩者中的大值。 但由于以上確定的轉(zhuǎn)速僅適用于理想物料情況,實(shí)際工作中,由于物料之間的相互碰撞、摩擦和物料的彈性影響,物料在此轉(zhuǎn)速下達(dá)不到計(jì)算高度,故n應(yīng)適當(dāng)放大 結(jié)合考慮,故最終選定工作轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速n=150r/min 3.3馬鈴薯去皮機(jī)功率的確定 去皮機(jī)的功率消耗包括: 克服物料對(duì)轉(zhuǎn)盤(pán)摩擦力所需要的功率; 克服物料對(duì)工作圓筒壁摩擦力所需要的功率; 轉(zhuǎn)盤(pán)拋起物料所作的功率; 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)因摩擦而消耗的功率 以上功率分別以下公式計(jì)算 (W) 式中————處于圓筒內(nèi)物料的摩擦力矩(Nm) =(Nm) 式中 G———物料重力(N) f———摩擦系數(shù)(1.1—1.3) ———摩擦臂矩(m) CP———物料與圓盤(pán)的平均相對(duì)角速度(1/s),采用最大角速度的1/2 故 (W) 式中——————在離心力的作用下物料與側(cè)壁的瞬時(shí)摩擦力矩 (Nm) (Nm) 式中 ————物料圓周速度(m/s) ————摩擦臂矩(=)(m) = (Nm) 故(W) (W) 式中s—工作轉(zhuǎn)盤(pán)表面波紋高度(m) k—波紋的數(shù)量 即傳動(dòng)損失,可用傳動(dòng)效率表示(=0.9) 則消耗的總功率為: 化簡(jiǎn)得 (W) 結(jié)合上式根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式,總功率可用以下式子進(jìn)行估算 N=(W) 式中M為轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)矩(NM),為傳動(dòng)效率 R為摩擦臂矩(m),R=0.4D(D為工作轉(zhuǎn)盤(pán)直徑) 根據(jù)上式則可算出工作轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)矩M=192NM 用近似值進(jìn)行估算,達(dá)到生產(chǎn)要求所需的功率N=3.5KW,考慮到電動(dòng)機(jī)效率及意外情況,取電動(dòng)機(jī)功率為4KW 3.4整機(jī)主要參數(shù)指標(biāo) 型號(hào) JL-Ⅱ 工作轉(zhuǎn)盤(pán)直徑 ?。福埃癿m 轉(zhuǎn)速 ?。保担皉/min 電動(dòng)機(jī) Y160M1-8 ?。矗耍祝ㄍ睫D(zhuǎn)速750r/min) 生產(chǎn)能力 2500kg/h 每次投料量 ?。担発g 每次去皮時(shí)間 約為70秒 去皮得率 ?。梗担? 去皮損耗率 5% 清洗水耗量 3t/h 重量 500kg 第四章 主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 4.1 V帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 由上述可知,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為750r/min,額定功率P=4KW,工作轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速為150r/min,傳動(dòng)比=5,電動(dòng)機(jī)滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速n=720r/min,一天運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間小于10h。 計(jì)算功率 由機(jī)械設(shè)計(jì)書(shū)表8-6查得工作情況系數(shù)=1.1故 =P=4.4kw 選取普通V帶帶型 根據(jù),由圖8-9確定為SPZ型窄V帶壓縮包目錄 | 預(yù)覽區(qū) |
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