山楂去核机的设计(16页).doc

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1、-山楂去核机的设计-第 13 页前言我国目前的山楂山楂机械的发展情况比较落后，由于缺少良好的设备，加工手段落后，生产效率低，致使一些地区出现水果积压腐烂现象，给果农造成很大的经济损失。山楂去核手工作业现在在中国仍然是主要的加工手段，不仅占用大量的劳动力、劳动强度大、生产率低，而且卫生安全也得不到有效保障。去核作业是山楂加工工序中十分重要的前处理工序。以往的手工操作远不能满足现代山楂加工的需求，不仅占用大量的劳力，劳动强度大，生产效率低，且产品质量难以控制。本设计主要是为了解决山楂去核作业的劳动强度大，安全卫生，提高生产效率，降低山楂果实破损率，保证山楂产品的质量。因此，小型山楂山楂机有非常好的

2、应用前景。关键词：山楂；山楂机；刀具设计 目 录 1 前言111.2 国内外果核类山楂机械的发展情况11.3 山楂的特性和山楂山楂机的应用前景22 山楂山楂机设计342.2 传动装置的选择63 山楂山楂机关键部件设计93.1 去核的刀具93.2 山楂定位盘103.3 山楂机定位盘主轴103.4 山楂机主轴间歇轮123.5 山楂机传动圆盘133.6 山楂机传动盘的轴133.7 轴承选择16总 结17致 谢18参考文献19 1 前言我国的地域辽阔、资源丰富。具有得天独厚的发展水果加工业的良好条件。水果深加工已成了农民致富的一条主要途径，不论社会效益还是经济效益都是十分可观的。果核类水果主要是指桃、

3、杏、李、山楂、红枣及橄榄等。它们在水果总产量中占有较大比例，以它们为原料，加工成饮料、罐头、果脯及果干制品时，去核作业是水果加工业中十分重要的前处理工序。以前的手工操作远不能满足现代水果加工的需求，不仅占用大量的劳力，劳动强度大，生产效率低，且产品质量难以控制。但是我们也看到，在果树种植业蓬勃发展的今天，由于缺少性能良好的设备，加工的手段落后，生产效率低，有些地区还出现鲜果品积压腐烂现象，给果农造成不应有的经济损失。许多地区的果品加工厂，其前处理生产环节，如去核、去皮、清洗等，至今基本上仍靠手工或十分简陋的工具完成。因此，在我国发展山楂机械等前处理设备，取代手工作业是必然趋势。针对中国水果资源

4、丰富、分布广泛的特点，特别要加大对中小型山楂去核机具的研制，以适应广大果农及小型果品加工厂的需求。只有这样，才会有丰富多样的食品来满足人们的需求，才能保护果农种植的积极性1。1.2 国内外果核类山楂机械的发展情况国外20世纪60年代着手研制水果山楂机，至20世纪80年代初美国、意大利、荷兰等国已相继推出了粘核桃山楂机、橄榄山楂机等。去核工序基本上实现了自动化。数十年的发展，已日趋完善、成熟。目前，正向着节能型和机电一体化方向发展，以电脑自控作业为主。但中国的水果山楂机具发展缓慢，远远落后于种植业的发展。日本生产的一种刮板式山楂机，去核后的果肉可达5毫米左右，由筛孔排出，桃核从尾端排出，该机适用

5、于粘核型桃的去核加工，它具有成本较低，生产率高，去核效果好等特点。国外也研制出了橄榄山楂机，它可以依靠果模组装在链条或滚筒上，形成输送和定位，并采用一排刀具（包括上刀和下刀），对橄榄进行多刀去核作业，其生产效率比使用单刀的设备高得多。美国FMC公司80年代初向市场推出一种自动转矩式粘核桃山楂机。每分钟可加工80个桃子，其生产率约800 kg/h左右。该机采用14个小杯对桃子进行定位和输送。每个杯子底部有一带凸起的小转轴。小轴在链条带动下始终旋转着，只要杯内桃子的凹部不在小凸起的上方，桃子外圈就会与凸起接触并被其带动旋转着，直到图示正确位置为止。这时，桃子保持直立状态，劈刀将果内劈成两半后，夹持

6、挑子的两个橡胶夹板相向转动150使果肉与桃核分离。该机可以整个加工季节连续工作而不必停机润滑，调节与清洗也十分方便。由于它保持了去核后果肉的完整性，因此比较适合于罐头、果脯和果干加工厂使用。由于该机结构较复杂，成本较高，而国内罐头、果脯等食品均属微利产品，因此，在我国推广起来存在一些难度 中国研制出的核果水果山楂机具，按其结构特点和工作部件的不同，大体可分为剖分式、对辊式和捅杆式等几大类。目前中国的山楂机械有剖分式山楂机、对辊式山楂机、捅杆式山楂机、打浆式山楂机、刮板式山楂机、凸齿滚筒分离凹板式山楂机几种形式。中国山楂机械存在突出的问题有果肉损失率较高、去核后果实破损率高、机械性能不稳定、通用

7、性差、作业成本高、科技含量低、生产效率低等。1.3 山楂的特性和山楂山楂机的应用前景山楂，是可食用植物，果核类水果，质硬，果肉薄，味微酸涩。落叶灌木，枝密生，有细刺，幼枝有柔毛。小枝紫褐色，老枝灰褐色。能防治心血管疾病。山楂是我国特有的药果兼用树种。山楂的主要成分：可食用部分76%。每100g中含能量397kJ、水分73g、蛋白质0.5g、脂肪0.6g、膳食纤维3.1g、碳水化合物22g、胡萝卜素100g、维生素A 17g。含解脂酶、鞣质等以及对大肠杆菌、绿脓杆菌、痢疾杆菌有抑制作用的成分。山楂能防治心血管疾病，具有扩张血管、强心、增加冠脉血流量、改善心脏活力、兴奋中枢神经系统、降低血压和胆固

8、醇、软化血管及利尿和镇静作用；防治动脉硬化，防衰老、抗癌的作用。山楂酸还有强心作用，对老年性心脏病也有益处。它能开胃消食，对消肉食积滞作用更好，很多助消化的药中都采用了山楂；山楂对子宫有收缩作用，在孕妇临产时有催生之效，并能促进产后子宫复原；能增强机体的免疫力，有防衰老、抗癌的作用。山楂中有平喘化痰、抑制细菌、治疗腹痛腹泻的成分。近年来，随着人民生活水平的不断提高，人民对食品质量的要求也越来越严格。生产厂家也意识到前处理工序对产品质量有着不可忽视的影响，各厂家纷纷寻找合适的前处理设备。由于许多前处理设备在国内尚属空白，因此，开发性能优良的山楂机及其它前处理设备是形势所需。果核类水果主要指桃、李

9、、杏、山楂、红枣及橄榄等，它们在水果总产量中占有较大的比例。在以它们为原料加工饮料、罐头、果脯及果干制品时，去核作业是一项十分重要的前处理工序。以往所采用人工作业，不仅占用大量劳动力、劳动强度大、生产率低，并且产品质量难以控制。因此，实行水果去核的机械化作业是水果加工业中必然的发展趋势，所以山楂山楂机的应用有非常良好的前景。2 山楂山楂机设计 如图2-1所示为小型山楂山楂机，主要包括1去核刀具、2山楂定位盘、3定位盘主轴、4传动间歇轮、5传动圆轮、6传动轴、7连杆、8转盘、9挡板。其中，去核刀具能够去掉山楂的内核，且保证山楂不破碎；山楂定位盘能够给山楂定位，确保去核刀具能够准确的去掉山楂的内核

10、；传动间歇轮，能够在传动圆轮的运转过程中，每30转动一下，进而使山楂定位盘间歇转动；传动圆轮，每转动一圈，带动间歇轮转过30一次；转动轴保证传动圆轮平稳传动；连杆在转盘圆周运动过程中，分别带动传动圆轮转动和去核刀具的上下运动；转盘做圆周运动带动连杆运动；挡板的作用是收集去核后的山楂。山楂山楂机工作原理是：发动机发动后，通过皮带轮把动力传给减速器，减速器减速后带动转盘转动，转盘转动带动连杆做往复运动，一边连杆带动刀具上下运动完成山楂的去核工作，另一边连杆带动传动盘，传动盘每转动一周，带动间歇轮转动一次(30)，在主轴的转动下使山楂定位盘转动。(当转盘带动连杆运动到最上方的时候，传动的转动装置带动

11、间歇轮转动，进而使定位盘带动山楂转动到刀具下方，当转盘向下运动时，传动装置离开间歇轮做圆周运动，刀具在连杆作用下，向下运动完成山楂的去核工作，如此反复。山楂随刀具向上时，遇到挡板脱落到定位盘上随定位盘转动，当遇到第二个挡板的时候被剥落下去，掉落到收集带中。) 图2-1 山楂去核机零件2-2图1：电机2：减速齿轮3：曲柄连杆4：道具模块5：转盘6：山楂挡板7：间隙机构8：轴心9:皮带10：转盘轴承组11：大皮带轮2.1.1 选择马达系列马达选择应保证： 2-1式中：P0马达额定功率，kW； Pr工作机所需马达功率，kW。所需马达功率由下式计算：Pr=Pw/式中：Pr工作机所需有效功率，由工作机的

12、工艺阻力及运行参数确定； 马达到工作机的总效率，%。皮带运输机的PW计算方法：PW=Fv/1000 (kW) 2-2式中：F工作机的圆周力，例如运输机上运输带的有效拉力，N； v工作机的线速度，例如运输带的带速，m/s； D带运输机主动滚筒的直径，mm； n工作机卷筒轴的转速，r/min。按工作要求及工作条件选用三相异步马达，封闭式结构，电压380V，Y系列。2.1.2 选择马达功率此处省略XXXXXXXXXX。如需完整文档请联系发布者，免费赠送文档。配套相关图纸、源文件可以咨询购买。海量课程设计、毕业设计资料原稿，CAD图纸，三维模型原件，可咨询扣：2686987875。2.2 传动装置的选

13、择2.2.1 传动的选择(1)带传动：带传动是具有中间挠性件、靠摩擦工作的传动，如图4所示，所以具有如下优点：能缓冲吸振；传动平稳，噪声小；过载时，带将在带轮上打滑，可防止其他零件损坏；结构简单、成本低；允许有较大的中心距(可达15m)。带传动的缺点：由于带与带轮面之间的滑动，不能保证定传动比；在传递相同大小的圆周力时，结构尺寸和轴上压力都比啮合传动大；效率低、带的寿命短。图2-4 带传动(2)链传动：链传动是一种用链条做中间挠性件的啮合传动，它由链条、主动轮和从动轮组成，如图5所示。链传动具有如下优点：无弹性滑动和打滑现象，平均传动比准确；效率较高，0.98；结构尺寸比较紧凑；由于不需要很大

14、的张紧力，所以作用在轴上的载荷较小；可以在温度较高及灰尘较大的环境下工作。链传动的缺点：a.不能保证恒定的瞬时传动比；b.只能用于平行轴间同向回转的传动；c.不适宜在载荷变化很大和急促反向的传动中应用；d.工作时存在噪声；e.制造费用比带传动高；f.磨损链节伸长后运转不稳定，易跳齿等。(3)齿轮传动：如图6所示，齿轮传动优点主要有：a.传动效率高；b.结构紧凑；c.工作可靠、传动比稳定、寿命长。 齿轮传动缺点：a.制造和安装精度要求高；b.不宜远距离传动；c.成本高。综合以上三种传动的优缺点，结合本设计的山楂山楂机的特点，选择具有传动平稳、噪声小、结构简单、成本低的带传动作为传动装置比较适合。

15、2.2.2 V带传动的设计(1)选择V带型号 V带传动的功率计算公式为：Pca=KAP 2-3式中：Pca计算功率，kW； P传递的额定功率(如：电机的额定功率)，kW； KA 工作情况系数(表6-9)。 由表6-9查得工作情况系数KA=1.2，所以计算功率：0.75=9 kW 根据Pca和n1由图6-9确定选用Z型带。(2)确定带轮基准直径 取主动轮基准直径dd1=67mm。 验算带速：v= =6.3825(m/s) 2-4 带速合适。 计算从动轮基准直径dd2：dd2=i67=158.79 mm 根据表6-10，取dd2=160 mm。(3)确定V带的基准长度和传动的中心距 根据0.7(d

16、d1+dd2)a02(dd1+dd2)，得到158.9a454。 初定中心距a0 = 350mm。 由基准长度公式：Ld=2a0+(dd1 + dd2)/2+(dd2-dd1)2/4a0Ld=2350+(67+160)/2+(160-67)2/4350=1062.7(mm) 根据表6-5选取带的基准长度Ld=1120mm。 实际中心距aa0+(Ld-Ld)/2=350+(11201062.7/2=378.7(mm)(4)验算主动带轮上的包角a1a1=180-(dd2-dd1)120主动带轮上的包角合适。(5)确定带的根数z，得Ka=0.966； 根据Ld=1120mm，得KL=1.08； 由n

17、1=910r/min、i=2.37、dd1=67mm； 查表2-3得，P0=0.15kW，P0=0.02kW。z=Pca/(P0+P0)KKL=0.9/(0.15+0.02)1.08=5.07=6取z=6根。(6)确定带的张紧力F0查表6-6，Z型普通V带单位长度质量q=0.06kg/m。-1)/(zv)+ qv2F0=5000.9(2.5/0.966-1)/66.382 = 90.0(N)(6)计算带传动作用在轴上的载荷FQFQ=2zF0cos(r/2)=2zF0sin(1/2) 2-5式中：z带的根数； F0单根带的张紧力，N； 1主动带轮上的包角，rad。FQ=26sin=1071.8(

18、N) 2-63 山楂山楂机关键部件设计3.1 去核的刀具由于山楂山楂机刀具用于直接接触山楂果实，材料的选择应考虑材料容易加工切削、干净卫生、成本低且容易清洗等特点，所以本设计选用45号钢作为山楂定位盘的材料。查阅资料得到我国北方山楂直径在10mm-14mm之间，根据山楂直径本设计选取刀具的外径为8mm，详细尺寸如3-1。弹簧选择不锈钢丝（1Cr18Ni91Cr18Ni9Ti），耐腐蚀性好，工艺性好，弹簧中径为5mm。图3-1 去核的刀具3.2 山楂定位盘 3.2.1 山楂定位盘材料由于山楂山楂机属于常用食品加工类机械，材料的选择应考虑到材料易得、材料容易加工切削、干净卫生、成本低且容易清洗等特

19、点，所以本设计选用45号钢作为山楂定位盘的材料。3.2.2 山楂定位盘尺寸山楂定位盘如图8所示。考虑到人工放置山楂的舒适度问题以及作业的工作效率，本设计采用直径300mm的圆盘作为定位盘，圆盘上均匀分布12个直径10mm的山楂定位孔，为了使定位盘工作稳定可靠不产生倾斜本设计采用双键连接轴，基孔制配合为H7。图3-2山楂定位盘3.3 山楂机定位盘主轴3.3.1 轴的材料选择该轴的无特殊要求，选用45钢调质处理230-280，查表得B=640MPa。3.3.2 初步估算轴径 3-1 3-2取轴d=20 mm。3.3.3 轴的结构设计根据估算轴径和轴上零件的布置，进行轴的结构设计，确定轴上与定位盘联

20、接键截面尺寸为bh=8mm7mm配合为H7/r6。滚动轴承内圈与轴的配合采用基孔制，轴的尺寸公差m6。在轴的两端均制成245倒角。轴的详细尺寸如图9所示。图3-3 定位盘主轴3.3.4 轴的强度验算(1)主轴间歇轮上的作用力的大小转矩：105105=81170(Nmm) 3-3圆作用直径：d1=39.9(mm)圆周力：Ft=2T/d1=281170/39.9=4069(N) 3-4径向力：Fr=Ft/2.653=1534(N)轴向力：F=Ft/3.734=1090(N)(2)求垂直面上轴承的支反力及主要截面的弯矩FBV=(Fr29.5+Fd1/2)/210.5+29.5=279(N) 3-5F

21、DV=Fr-FBV=1534-279=1255(N)截面C处弯矩为:MCV左=FBV210.5=58730(Nmm) 3-6MCV右=FDV 29.5=37023(Nmm) 3-7(4)按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度，由公式： 3-8式中：应力折算系数； Mv轴上危险截面处的当量弯矩，Nmm； W 轴上危险截面处的抗弯矩截面系数，mm3； -1 轴在对称循环状态下的许用弯曲应力,MPa，见表11-1； d 轴上危险截面处直径，mm。当此段轴上有一个键槽时，直径应加大3%；有两个键槽时，应加大7%。取=0.6，计算截面上的应力： 3-9前面已选定轴

22、的材料为45钢，调质处理，由表11-1查得-1=60MPa，由于v-1，故安全。3.4 山楂机主轴间歇轮山楂山楂机主轴间歇轮如图10所示，材料选用容易加工的45号钢，该轮总直径100mm，确定轴上与定位盘联接键截面尺寸为bh=8mm7mm。图10 山楂机主轴间歇轮3.5 山楂机传动圆盘山楂山楂机传动圆盘如图11所示，材料选择45号钢，传动圆盘外圆直径为70mm，确定轴上与传动盘联接键截面尺寸为bh=6mm6mm配合为H7/r6。传动圆盘与轴的配合采用基孔制，轴的尺寸公差r6，传动圆盘孔的粗糙度1.6，其余6.3。图11 山楂机传动圆盘3.6 山楂机传动盘的轴图12 定位盘主轴3.6.1 轴的材

23、料选择该轴的无特殊要求，选用45钢调质处理230-280，查表得B=640MPa。3.6.2 初步估算轴径 3-12 3-11取轴d = 20 mm。3.6.3 轴的结构设计根据估算轴径和轴上零件的布置，进行轴的结构设计，确定轴上与传动盘联接键截面尺寸为bh=6mm6mm配合为H7/r6。滚动轴承内圈与轴的配合采用基孔制，轴的尺寸公差m6。在轴的两端均制成245倒角。轴的详细尺寸如图12所示。3.6.4 轴的强度验算(1)主轴间歇轮上的作用力的大小转矩：105105=83140(Nmm) 3-12圆作用直径：d1=26(mm)圆周力：Ft=2T/d1=283140/26=6395(N)径向力：

24、Fr=Ft/2.653=2311(N)轴向力：F=Ft/3.734=1613(N) 3-13(2)求垂直面上轴承的支反力及主要截面的弯矩FBV=(Fr51.5+Fd1/2)/182+51.5=820(N)FDV=Fr-FBV=2311-820=1491(N)截面C处弯矩为:MCV左=FBV182=74620(Nmm) 3-14MCV右=FDV 51.5=38368(Nmm)(3)求水平面上轴承的支反力及主要截面的弯矩FBH=Ft51.5/(182+51.5)=639551.5/233.5=1410(N)FDH=Ft-FBH=6395-1410=4985(N)截面C处弯矩为：MCH=FBH210

25、.5=1410182=128310 (Nmm) 3-15(4)截面C处垂直和水平的合成弯矩(5)按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度，由公式： 3-16式中：应力折算系数； Mv轴上危险截面处的当量弯矩，Nmm； W 轴上危险截面处的抗弯矩截面系数，mm3； -1 轴在对称循环状态下的许用弯曲应力,MPa，见表11-1； d 轴上危险截面处直径，mm。当此段轴上有一个键槽时，直径应加大3%；有两个键槽时，应加大7%。取=0.6，计算截面上的应力： 3-17前面已选定轴的材料为45钢，调质处理，由表11-1查得-1=60MPa，由于v-1，故安全。3.7

26、 轴承选择设计机械时，应根据载荷情况、转速高低、空间位置、调心性能以及其他要求，选定合适的滚动轴承类型。具体选择时可参考下列原则。3.7.1 载荷条件轴承所受载荷的大小、方向和性质，是选择轴承类型的主要依据。当轴承承受纯径向载荷时，应选用向心轴承。当承受纯轴向载荷且转速不很高时，宜采用推力轴承；如转速很高，则因离心力使滚动体与保持架之间的压力增大，摩擦加剧而使寿命显著缩短，此时应选用角接触球轴承。当同时承受径向载荷和轴向载荷时，如果以径向载荷为主，可选用深沟球轴承或接触角较小的角接触轴承；以轴向载荷为主，可选择接触角较大的角接触轴承，也可采用向心轴承和推力轴承组合在一起的方式，分别承受径向载荷

27、和轴向载荷。3.7.2 轴承转速一般来讲，轴承转速较高时，应优先选用球轴承。在内径相同的情况下，外径愈小，则滚动体愈小，运转时，滚动体的惯性离心力也就愈小，因而适于在更高的转速下工作。因此，在高速条件下，宜选用外径和滚动体较小的轴承。此外，轴承的接触角越小，其座圈承受滚动体惯性离心力的条件越好，所以，在高速性能方面，接触角a为零的向心轴承优于角接触轴承和推力轴承。3.7.3 调心性能当轴在工作时弯曲变形较大，或轴的跨距较大，或轴承座制造安装精度较低时，则要求轴承内、外圈能有一定的相对角位移，此时应采用调心轴承。3.7.4 轴承刚度一般情况下，滚子轴承的刚度比球轴承高，在要求轴承刚度高的场合，应

28、选用滚子轴承。总 结 我国目前的山楂山楂机械的发展情况比较落后，由于缺少良好的设备，加工手段落后，生产效率低，致使一些地区出现水果积压腐烂现象，给果农造成很大的经济损失。山楂去核手工作业现在在中国仍然是主要的加工手段，不仅占用大量的劳动力、劳动强度大、生产率低，而且卫生安全也得不到有效保障，大力推进山楂去核的机械化进程是社会发展的需要。山楂山楂机不但提高了生产效率，而且安全卫生也能够得到有效的加强。山楂去核在整个山楂加工工序中，不仅劳动强度大，而且人工作业生产效率低，安全卫生达不到要求。所以考虑中国目前的情况，设计了这种小型山楂山楂机，我设计的山楂山楂机生产效率得到了显著的提高，山楂破损率低，

29、同时安全卫生的问题也得到了有效的解决。本山楂山楂机是根据山楂的物理特性，结合目前山楂山楂机的现状，运用所学机械原理、机械设计等相关知识，进行的相关设计。由于没有加工制作样机，山楂山楂机的运行状况未进行实验。致 谢经过半年的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个塔里木本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，毕业设计中有许多不足的地方需要修改，在设计之初，由于毕业设计题目不能够确定出来，出现了许多问题，然后我就去求助我的导师，肖爱玲老师，老师听了我的疑问，然后给我推荐我爱发明这个节目，让我从这个栏目中，发现了灵感，从而设计了山楂去核机这个题目，在设计的时候，也有很多问题，导师都一一解惑，让我感觉

30、受益匪浅，其中我还要感谢我16-4班的全体同学，在画三维图的时候，遇到了许多不懂得地方，同学们都发扬乐于助人的精神，使我很感到，让我在三维图设计上能够顺利完成，在经过几个月的设计后，终于完成了这次毕业设计。我知道，我的设计中存在很多不足的地方，需要修改，希望各位老师，评委能够给出我改进的地方，我会耐心听取，谢谢各位老师们！参考文献1刘畅，宿敬.山楂机的发展现状J.黑龙江科技信息.2009(33)：136-1392陈佳，宋少江.果核类山楂机的研究进展J.中药研究与信息.2005(07)：121-1273陈芳.中心定位式果核类山楂机的设计J.粮油加工与食品机械.1997(05)：56-594金莹，

31、何蔚娟，张秀军.果核类水果山楂机现状的分析J.中国农村小康科技.2005(03)：83-875陈芳，刘法治，邓春岩.去核定位机理的研究与定位机构的初步设计J.河南职技师院学报.1999(01)：123-1266李明，连文伟，邓干然.我国果核类水果山楂机具的现状及亟待研究的技术问题探讨J.粮油加工与食品机械.1999(03)：56-597陈芳，邓春岩，郑玉才.山楂山楂机的结构设计J.河北农业技术师范学院学报.1997(02)：74-778王群，邵长发.水果去核(去芯)机械的现状及发展前景J.包装与食品机械.1993(03)：156-1599李明，邓干然，连文伟，连仕华.龙眼鲜果剥壳脱核机的试验研究J.农业工程学报.1999(02)：35-39