立式切碎机设计【块根茎物料如马铃薯地瓜萝卜瓜果的切碎加工】
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南华大学机械工程学院毕业设计(论文)Study and Improvement for Slice Smoothness in Slicing Machine of Lotus Root De-yong YANG ,Jian-ping HU , En-zhu WEI , Heng-qun LEI ,and Xiang-ci KONG Key Laboratory of Modern Agricultural Equipment and Technology Ministry of Education Jiangsu Province Jiangsu University . Zhenjiang .Jiangsu Province .P.R.China212013Tel.: +86-511-8;Fax:+86-511-8yangdy163.comJinhu Agricultural Mechanization Technology Extension Station . Jinhu countyJiangsu Province .P.R.China 211600Abstract: Concerning the problem of the low cutting quality and the bevel edge in the piece of lotus root, the reason was analyzed and the method of improvement was to reduce the force in the vertical direction of link to knife. 3D parts and assemblies of cutting mechanism in slicing machine of lotus were created under PRO/E circumstance. Based on virtual prototype technology, the kinematics and dynamics analysis of cutting mechanism was simulated with ADAMS software, the best slice of time that is 0.2s0.3s was obtained,and the curve of the force in the vertical direction of link to knife was obtained. The vertical force of knife was changed according with the change of the offset distance of crank. Optimization results of the offest distance of crank showed the vertical force in slice time almost is zero when the offset distance of crank is -80mm. Tests show that relative error of thickness of slicing is less than 10% after improved design, which is able to fully meet the technical requirements. Keywords: lotus root; cutting mechanism; smoothness; optimization 1 Introduction China is a country of producing lotus toot, lotus root system of semi-finished products of domestic consumption and external demand for exports is relatively large. In order to improve efficiency, reduce labor intensity, the group work, drawing on the principle of the artificial slice based on the design and development of a new type of lotus root slice (Bi Wei and Hu Jianping, 2006). This new type of slice solved easily broken cutting, stick knives, hard to clean up and other issues, but the process appears less smooth cutting, and some have a problem of hypotenuse piece of root. In this paper, analyzing cutting through the course of slice knife, the reasons causing hypotenuse was found, and the corresponding improvement of methods was proposed and was verified by the experiments.2 Structure of Cutting Mechanism of Slicing Machine Cutting mechanism of the quality of slice lotus root is the core of the machine, the performance of its direct impact on the quality of slice. Virtual prototyping of cutting mechanism of slice lotus root (Fig.1) was built by using PRO/E, and mechanism diagram of the body is shown in Fig.2. Cutting principle of lotus slicer adopted in the cardiac type of slider-crank mechanism was to add materials inside, which can be stacked several lotus root, lotus root to rely on the upper part of the self and the lower part of the lotus press down, so that it arrives in the material under the surface of the baffle. While slider-crank mechanism was driven by motor, the knife installed on the slider cut lotus root. In the slice-cutting process it was found that parallelism of the surface at both ends of part of piece lotus was not enough, which can not meet the technical requirements for processing.Fig.1 Virtual prototyping of cutting mechanismFig.2 Diagram of cutting mechanism Study and improvement for slice smoothness in slicing machine of lotus root.3 The Cause of the Bevel Edge Uneven thickness and bevel edge of cutting were related with forces on the slice knife in the process of cutting. In accordance with cutting mechanism (Fig.2), without taking into account the friction and weight, the direction of force F of point C was along the link. Force F may be decomposed with a horizontal direction force component and a vertical direction force component. The horizontal force component pushed the knife moving for cutting, but the vertical force component caused the knife moving along the vertical direction. Because of the gap between the slider and the rail, the vertical force component made the blade deforming during the movement, and knife could not move along the horizontal direction to cut lotus root, which caused the emergence of bevel edge. Thus, to reduce or eliminate the vertical force component in the cutting-chip was key to solve the problem of bevel edge and improve the quality of cutting.When crank speed was 6990r/min, the horizontal and vertical direction of the force curve of point C connecting link and the blade hinge are shown in Fig.3 and Fig.4 respectively. As can be seen from the chart, with the crank speed improvement the horizontal and vertical direction of the force in point C also increased. The horizontal force changed relatively stable during 0s0.2s, which was conducive to cutting lotus, but the vertical force increased gradually. The more the vertical force was, the more detrimental to the quality cutting. Fig.3 Horizontal force of CFig.4 Vertical force of C4 Simulation and Optimization If improving flatness of the slicer, the structure was optimized to reduce the vertical force component, so as far as possible the level of cutting blade.When crank speed was 6090r/min the velocity curve and acceleration curve of the knife center of mass are shown in Fig.5 and Fig.6 respectively. According to the speed curve, the speed of the knife center of mass was relatively large in a period of 0.2s0.3s. In accordance with the requirements that the knife should have a higher speed during cutting lotus, so this period time was more advantageous to cutting than other terms. According to acceleration curve. When calculates by one cycle, the acceleration value was relatively quite small in the period of time, 0.15s0.3s compared with other time section. Which indicated that the change of velocity was relatively small, simultaneously the force of inertia was small, and the influence of vibration caused by the force was small to the slicer. Therefore,this period of time, 0.2s0.3s, to cut root piece was advantageous in enhances the cutting quality of lotus root piece.Fig.5 Velocity curve of center of mass of knife Fig.6 Acceleration curve of center of mass of knife Based on the above analysis, the vertical force component between link and the knife was the main reason for bevel edge. According to the characteristics of slider-crank mechanism, reducing the vertical force on the knife in the period of cutting time by altering crank offest was tried to enhance the quality of the cutting. When crank speed was 60r/min, the crank eccentricity was optimized. When the offest of the crank was 40mm, 20mm, 0mm, -20mm, -40mm, -80mm, -120mm respectively, the mechanism was simulated and the vertical force curves under different crank eccentricity were obtained, as shown in Fig.7.Fig.7 vertical force curves in different offest Fig.7 indicates that: When the eccentricity was positive, the vertical force on point C increased gradually in 0.2s0.3s with the increase of crank oddest: When the eccentricity was negative, the force decreased gradually first and then begun to increase along with -80mm. So when the offest was -80mm, the numerical of the force in 0.2s0.3s achieved the minimum and the quality of cutting was the best.When the crank rotated in the other speed, there were the same optimization results. Fig.8 show the curve of vertical force in the offest of 0mm and -80mm when the speed of crank was 80r/min. From the Fig.8 it is obvious that vertical direction of the force of point C in 0.2s0.3s reduced a lot when the eccentricity is -80mm. Therefore, the vertical force could be reduced by optimizing the slider-crank mechanism of eccentricity.Fig.8 Vertical force of C5 Experimental AnalysisThe relative error of thickness of lotus root piece reflects the quality of cutting. Which is generally controlled of 10%. There always existed bevel edge phenomenon and the relative error of thickness was about 15% before structural optimization and improvement, which was difficult to meet the technical requirements. The offset in the slider-crank mechanism was optimized, and its structure was improved according to the results of optimization. After improvement cutting test were done in the conditions of crank speed for 80110r/min and statistical data about the relative error of thickness was shown in Table.1. Four levels were separated in the experiment, three times for each level.Table 1 Relative error of thickness of slicingNOCrank speed (r/min)809010011016.6%6.4% 8.2%9.5%25.3%6.1%8.5%9.2%26.4%7.9%7.9%9.4%Average6.1%6.8%8.2%9.4% It is derived from Table.1 that the relative error of the thickness of slices could meet the technical indicators when the crank speed was 80110r/min, especially in the crank rotation speed 80r/min, 90r/min the relative error of thickness was less than 7%,and high quality was achieved.6 ConclusionThe vertical force component acted on the knife in the process of cutting was the main reason for surface formation and bevel edge, so the key of improving the quality was to reduce the vertical force. Through slice knife and velocity acceleration simulation analysis the best time for slicing, 0.2s0.3s, was obtained. By optimizing the offset of the crank the vertical force during cutting time was greatly reduced when the offset was -80mm. Experiments were made after improving the design of lotus root slicer, which results showed that by changing the offset of the crank, the relative error of the thickness could fully meet the requirements of less than 10%. So the problem was basically solved that the flatness was not ideal and was the issue of bevel edge.1References 1 Wei,B . jianping,H.: Study of lotus root slicing techniques and design of new model,Journal of agricultural mechanization research (12),112-114(2006)(in Chinese)2 Enzhu, w.:the simulation and optimization on the new slicing machine of lotus root based on virtual prototype technology .jiangsu university 2008)in Chinese)3 Ce ,Z .:mechanical dynamics .higher education press1999)4Xiuning ,C.:optimal design of machinery .zhejiang university press1999)5Liping,C.,yunqing,Z.,weiqun,R.: dynamic analysis of mechanical systems and application Guide ADAMS . Tsinghua university press ,Beijing(2005)Page 8 of 8南华大学机械工程学院毕业设计(论文)莲藕切片机切片平滑度的研究和改进杨德勇 胡建平 韦恩铸 雷恒群 孔祥次农业设备和现代技术的国家重点实验室江苏省教育部 江苏大学.江苏.镇江中国 江苏省 212013电话 +86-511-8:传真+86-511-8yangdy163.com金湖农业机械化技术推广站中国 江苏省 211600摘要:针对莲藕切削质量不高和莲藕片的斜边问题,通过分析原因,改进的方法就是减少刀在垂直方向的力。在Pro/E的环境下创建了莲藕切片机的3D零件和装配体。基于虚拟样机技术,切片机的运动学和动力学分析是在ADAMS软件模拟实验下实现的,获得最佳的切削时间为0.2s0.3s,并且得到了刀在垂直方向上的力的曲线。刀在垂直方向上的力随着曲柄偏移量的变化而改变。曲柄的偏移量优化结果表明,当曲柄的偏移量为-80mm时,在切削时间里的垂直方向上的力几乎为零。测试结果表明,经过改进设计后,切片厚度的相对误差小于10,这是能够完全满足技术要求的。关键词:莲藕;切削机制;平滑度;优化1前言 中国是一个生产莲藕的大国,莲藕半成品系列食品的国内消费和外部的出口需求量比较大,为了提高工作效率,减轻劳动强度,设计工作组,在借鉴人工切莲藕片原理的基础上设计和开发一个新型的切片机(毕伟,胡建平,2006年)。这种新型的切片机容易解决切片易断,粘刀,难清理等问题,但过程中还是出现不平滑切削和一些斜边的现象。本文通过对切削时刀片的分析,发现了一些造成斜边现象的原因,并提出了相应的改进方法,并通过实验得到了验证。2 切片机切削结构原理莲藕切片的切削原理是机器的核心,性能直接影响切片的质量。在使用PRO / E平台下建立了莲藕切削原理的虚拟样机(图1),结构本身的原理图如图2所示。莲藕切片机的切削原理是通过核心的曲柄滑块机构往里面添加材料,它可以堆叠许多莲藕,莲藕依靠自己本身上部和下部的莲藕,以便它能够到达挡板的表面。曲柄滑块机构是由电机驱动,在滑块上安装刀片切莲藕。但在切削过程中,发现在一块莲藕两端面的平行度是不足够的,这不能满足加工的技术要求。图1 莲藕切削原理的虚拟样机图2 切片原理结构图切片机的莲藕片平滑度的研究和提高。3 斜边的原因厚薄不均匀和斜边问题与刀片在切削过程中的力量有关。按照结构原理(图2),不考虑相互间摩擦和重量的因素,C点的力F的方向是沿链接方向。力F可以分解为一个水平方向的分力和一个垂直方向的分力。水平分力造成的刀沿垂直方向移动切削,但垂直方向上的力造成的刀沿垂直方向移动。由于滑块和导轨之间的差距,垂直分力会使叶片在运动时变形,刀不能沿水平方向切莲藕,导致出现斜边。因此,解决斜边的问题和提高切削质量的关键是减少或消除切片时的垂直分力。 当曲轴转速为6090转/分钟,C点和刀片连接部位的水平和垂直方向的力曲线如图3和图4所示。从图上可以看出,当曲柄的速度提高后,C点水平和垂直方向的力也增加了,相对稳定的水平力有利于切削莲藕期间,但垂直方向上的力也逐渐增加。越多的垂直方向上的力,越不利于切削的质量。图3 C点的水平力图4 C点的垂直方向上的力4 仿真和优化如果提高切片的平整度,结构优化可以减少垂直分力,所以尽可能的要刀片保持水平。当曲柄速度6090转/分钟时,刀质量中心的速度曲线和加速度曲线分别如图5和图6所示。根据速度曲线,在0.2s0.3s时间里,刀质量中心的速度是比较大的。按照刀应该有更高的速度来切削莲藕的要求,这期间的时间切削比其他时间更有利。根据加速度曲线,一个周期计算,在0.15s0.3s的时间里,相比其他的时间段加速度值是相对比较小。这表明速度的变化相对较小,同时惯性产生的力小,切片机受力引起的振动影响小。因此,在0.2s0.3s里来切莲藕有利于提高莲藕片的切削质量。图5 刀片的质量中心速度曲线图6 刀片的质量中心加速度曲线 基于上述分析,刀片和链接之间的垂直分力是造成斜边的主要原因。根据曲柄滑块机构的特点,在切削时间段通过改变曲柄偏移来减少对刀垂直方向上的力,从而提高切削质量。当曲轴转速为60转/分钟,曲轴偏心率得到了优化。当曲柄偏移量分别为40mm,20mm,0mm,-20mm, -40mm, -80mm, -120mm时,在不同的偏移量下模拟其原理,获得了垂直方向上的力曲线,如图7所示。图7 不同偏移下的垂直方向上的力曲线图7表明:偏心率为正值时,在0.2s0.3s随着曲柄偏移量增加,C点的垂直方向上的力逐渐增加;当偏心率为负值时,随着曲柄偏移量的增加,力开始下降,然后在-80mm处开始逐步增加。所以,当偏移量为-80mm,力在0.2s0.3s的数值降到最低,这时切削质量是最佳的。 当曲柄在其他的速度旋转,有相同的优化结果。图8显示的是曲轴转速为80转/分钟、曲轴偏移量为0mm到-80mm时,垂直方向上的力。从图8可以看出,当偏移量为-80mm时,C点垂直方向的里在0.2s0.3s大大减少。因此通过优化曲柄偏移量可以减少垂直方向上的力。图8 C点的垂直方向上的力5 实验分析莲藕片的厚度相对误差反映了切削质量,一般控制在10。在结构的优化和改进前,总是存在斜边现象,厚度相对误差约为15%左右,这是难以满足的技术要求。对曲柄滑块机构的偏移量进行优化,并根据优化的结果,它的结构有了一些改进。改进后的曲柄,在速度的条件为80110转/分钟时,切削试验出来的厚度相对误差的统计数据如表1所示。从四个速度层次进行分析实验,每个速度层次进行三次实验。表 1 切片厚度相对误差 序号曲柄速度(转/分钟)809010011016.6%6.4% 8.2%9.5%25.3%6.1%8.5%9.2%26.4%7.9%7.9%9.4%平均6.1%6.8%8.2%9.4%来自表1的数据显示,当曲柄速度为80110转/分钟时,切片厚度相对误差能满足各项技术指标,尤其是当曲轴旋转速度为80转/分钟和90转/分钟时,厚度相对误差低于7,达到了较高的切削质量。6 总结 切削的过程中,表面不平整和斜边的主要原因是作用在刀组件上的垂直分力,因此提高质量的关键是减小垂直方向上的力。通过刀片质量中心速度和加速度模拟分析曲线得到,0.2s0.3s是切片的最佳时间。通过优化曲柄的偏移量,当偏移量为-80mm时,垂直方向上的力在切削时间大大减小。经过实验改进莲藕切片机后,实验结果表明,通过改变曲柄偏移量,厚度相对误差不到10,完全能够满足要求。因此,平整度不理想和斜边问题基本解决。参考文献1 胡建平.莲藕切片技术的学习和新的模型设计. 中国农业机械化研究(12),112114.20062 韦恩铸.基于虚拟样机技术的新型莲藕切片机仿真优化.江苏大学,20083 张 策.机械动力学.高等教育出版社,19994 陈秀林.机械优化设计.浙江大学出版社,1999.5 陈丽萍,郑云群,容微群.机械系统的动态分析和应用指南ADAMS.北京:清华大学出版 社,2005第 7 页 共 7 页本科毕业设计任务书信息与机电工程系 填写时间:2015年 1 月 12 日课题名称 立式切碎机学生姓名专业、学号11机械116707011毕业设计基本要求、重点需要研究的问题 基本要求:工作原理正确,能用于主要块根茎物料,如马铃薯/地瓜/萝卜/瓜果的切碎加工 完成总装图及零件图(可运用CAXA电子图板或AutoCAD2004绘图) 完成毕业设计说明书一份计划进度安排第1设计周:收集资料、知识准备;第23设计周:方案设计;第4设计周:总体结构草图;第510设计周:结构设计、设计计算、总体装配图、零件图设计;第1113设计周:设计说明书(论文)编写。应收集的资料及主要参考文献指导教师(签名): 职称: 系(教研室)主任(签名):分管院长(签章):本科毕业设计开题报告设计题目: 立式切碎机 专业年级: 机械专业2011级 学 号: 116707011 姓 名: 指导教师、职称: 2015年 1 月 23 日1、 本设计课题的目的意义,主要及拟解决的关键性问题(附参考文献) 中国是农业大国,因此农作物是中国重要的一部分。自古以来,中国的粮食总类很多,其中包括块根茎物料,如马铃薯、地瓜、萝卜、瓜果。中国人饭桌上或多或少都会出现以上块根茎物料所制作而成的一道菜。所以如何更合理更简单方便的处理块根茎物料成为人们需要研究的一个课题。后来就出现了切碎机。切碎机是将大尺寸的固体原料切碎至要求尺寸或形状的加工机械,它在农品加工、中草药加工、饲料加工等行业领域都有广泛的应用。切碎机按所切物料的形态不同可分为:茎秆类物料切碎机、块状类物料切碎机。依照要求,本课题针对块状类物料切碎机进行研究。块状类物料切碎机按盘刀的方式不同可分为立式盘刀式切碎机、水平盘刀式切碎机和刀式切碎机。当前的滚刀式切碎机其最主要的形式就是圆锥形滚刀式切碎机,其主要用来切碎青绿物料和块状茎,其动刀片一般安装在圆锥形滚筒上。当滚筒旋转时,料斗内的物料就被切碎,成品通过动刀和滚筒之间的空隙进入圆锥滚筒内,并沿着圆锥斜面从滚筒的大端排出。由于圆锥仅部分表面和喂料斗接触,所以生产效率较低,但工作较可靠。根据简易程度我们研究立式盘刀式切碎机(简易式切碎机)。立式简易切碎机由喂入斗和装有4把刀片的圆盘组成.圆盘与地面垂直.工作时,块根装在圆盘左的喂入斗内.当圆盘旋转时,盘上的刀片就将块根切成薄片,由圆盘下方排出口(出料口)排出.这种型式的切碎机,构造简单,使用方便,易于保养修理.1. 产品加工机械与设备,沈再春主编,中国农业出版社。2.机械设计手册。3.其它相关参考资料。二、本设计课题的主要设计、预期设计结果主要设计内容:按给定的物料和转轴转速,设计一套切碎系统,切碎机工作完毕后查其切碎的情况。预期设计结果:切割系统的设计要符合手动立式简易切碎机(设计)规范要求,基本满足使用上的功能要求,兼顾节能环保要求,实现经济和功能的统一。拟解决的关键问题:1、主动轴和从动轴的协调性及刚度要求;2、满足给定的切割要求;3、切割效果分析;三、设计方法和步骤、收集切碎机的资料,调查研究,通过分析比较、确定设计方案;、根据给定要求,进行设计参数的计算;、运用AutoCAD和Photoshop绘图等工具进行设计。、进行切碎效果试验;、撰写设计说明书4、 设计工作的总体安排及进度第1设计周:收集资料、知识准备;第23设计周:方案设计;第4设计周:总体结构草图;第510设计周:结构设计、设计计算、总体装配图、零件图设计;第1113设计周:设计说明书(论文)编写。五、指导教师审查意见:签字: 年月日六、系(教研室)审查意见: 签字: 年月日七、学院审查意见: 分管院长签章: 年月日目 录摘要- 2 -Abstract- 3 -第一章 前言- 4 -1.1 引言- 4 -第二章 选择方案- 5 -2.1总体设计- 5 -2.2结构及实现原理- 5 -2.3方案选择- 6 -第三章 设计与计算- 7 -3.1电机选择- 7 -3.2 传动比选择- 8 -3.3 轴的强度条件计算- 9 -3.4 精确校核轴的疲劳强度- 10 -3.5 轴承的校核- 13 -结束语- 15 -参考文献- 16 -致谢- 17 -摘要 本研究以马铃薯等根茎物料为研究对象,通过对根茎物料特性的分析,确定切碎原理和方法,设计出动力消耗低、力度大小满足切碎成型要求的根茎切碎机。推动我国目前综合开发利用农作物根茎物料资源的技术创新和实际应用。 通过对原始数据的分析、方案的论证比较和有关数据的分析计算,主要完成了切碎机的总体设计,电动机的选择以及传动方案的分析、比较与选择等内容。在此基础上对切碎机机体的结构尺寸、驱动转轴的结构尺寸、V带传动等设计应用价值进行了详细的计算和说明。 该机主要是由切碎机和喂入机构、喂入槽、甩抛装置、带传动、电动机组成。其原理是根茎物料由喂入槽喂入,在喂入机构作用下将其压实并卷入机构。被动刀片组成的切碎器切碎,最后由抛送装置抛出机外。关键词:盘刀,切碎机,根茎物料,喂入槽,抛送机AbstractIn this study, potato and other root material for the study, by the material properties of the roots of analysis to determine the principles and methods of shredding designed low power consumption, efforts to meet the size requirements for compression molding roots shredder. Promote the comprehensive development and utilization of Chinas current crop roots material resources of technological innovation and practical application. Through the analysis of raw data, analysis and calculation demonstrate Comparison Programme and the relevant data, mainly to complete the overall design of the shredder, the analysis of the motor and drive program selection, comparison and selection and so on. On this basis, the structure of the shredder body size, the drive shaft structure size, V belt drive, such as design value calculation and detailed description. This machine is mainly composed of a shredder and feeding mechanism, feeding trough, throwing throwing unit, belt drive, motor. The principle is that the material from the feeding trough feeding roots, in effect compacting the feed mechanism and the involvement of institutions. Passive fixed chopper blades consisting of chopped, and finally by throwing device thrown outside. Keywords: disc cutter, shredder, roots materials, feed trough, throwing machine第一章 前言1.1 引言近年来,发达国家中的农业生产已经高度机械化,通过先进的技术形成了一些列配套的生产体系和配套机具。但中国是从解放后才开始发展自己的农机化事业的,经过这些年的发展,虽取得了进步,但是由于中国领土疆域大,经济发展不平衡,农机化水平差别较大,整体数据相当于美国上世纪五十年代后期水平,处于现代农业的初级阶段,农机化事业任重二道院。而中国是农业大国,因此农作物是中国重要的一部分。自古以来,中国的粮食总类很多,其中包括块根茎物料,如马铃薯、地瓜、萝卜、瓜果。中国人饭桌上或多或少都会出现以上块根茎物料所制作而成的一道菜。所以如何更合理更简单方便的处理块根茎物料成为人们需要研究的一个课题。后来就出现了切碎机。切碎机是将大尺寸的固体原料切碎至要求尺寸或形状的加工机械,它在农品加工、中草药加工、饲料加工等行业领域都有广泛的应用。切碎机按所切物料的形态不同可分为:茎秆类物料切碎机、块状类物料切碎机。依照要求,本课题针对块状类物料切碎机进行研究。块状类物料切碎机按盘刀的方式不同可分为立式盘刀式切碎机、水平盘刀式切碎机和刀式切碎机。当前的滚刀式切碎机其最主要的形式就是圆锥形滚刀式切碎机,其主要用来切碎青绿物料和块状茎,其动刀片一般安装在圆锥形滚筒上。当滚筒旋转时,料斗内的物料就被切碎,成品通过动刀和滚筒之间的空隙进入圆锥滚筒内,并沿着圆锥斜面从滚筒的大端排出。由于圆锥仅部分表面和喂料斗接触,所以生产效率较低,但工作较可靠。立式简易切碎机由喂入斗和装有4把刀片的圆盘组成.圆盘与地面垂直.工作时,块根装在圆盘左的喂入斗内.当圆盘旋转时,盘上的刀片就将块根切成薄片,由圆盘下方排出口(出料口)排出.这种型式的切碎机,构造简单,使用方便,易于保养修理. 按给定的物料和转轴转速,设计一套切碎系统,切碎机工作完毕后查其切碎的情况。第二章 选择方案2.1总体设计 原始参数:(1)容重1.2吨/m; (2)作业形式:连续; (3)物料名称:块茎类物料; (4)生产能力:2t/h。2.2结构及实现原理 该机主要有传动轴I和装在其一端的传动系统,装在其中部的切碎刀盘,装在其一端的变速锥齿轮和传动轴II上的变速锥齿轮和直齿轮及进给轴III、IV,装在支撑固定他们的机架下部的电动机。主传动轮及传动皮带,加之安装在机架上的喂料台,进料斗,机壳等构成,切碎机构由安装在传动轴一端的切碎刀盘及上的动刀片,加之固定在机架相应位置上,能在刀盘转动过程中,与动片构成剪切动作的定刀片构成。传动轴安装在机架上,动力由机架下部的电动机及其主动轮。 驱动传动轴运转使安装在中部的切刀盘工作。机架上靠切碎刀盘一侧,制作了切碎机构喂料台、自动进给辊压轮及刀盘罩;位于传动轴中部装有机壳和进料斗,二者用小螺杆连为一体;主动轮与从动轮间套有皮带防护罩;机架下部制作了切碎,破碎物料的出料斗。其中,喂料台,刀盘罩、机壳、进料斗、皮带防护罩、除掉都均连接在固定在机架上。这样,就构成一个圆盘刀式切碎机。使用时,将马铃薯等块根茎物料放入偏置的料斗中,动刀片随刀盘的旋转和固定在机架上的定刀片配合,将物料切碎。2.3方案选择 茎秆类物料的切割主要利用动,定刀之间的对切运动,宛如剪刀一样,是根据剪切原理工作的。而块状类物料的切割是利用刀片的楔切作用,宛如加工金属的车刀一样,是根据切割原理工作的,这是因为切割时,动刀刃对物料通常不产生滑移,只是按照看砍切进行切割。马铃薯与动刀刃之间的摩擦角为3540,远比茎秆类物料与动刀刃之间的摩擦角(1824)要大得多。块状类物料切碎机按盘刀的方式不同可分为立式盘刀式切碎机、水平盘刀式切碎机和刀式切碎机。当前的滚刀式切碎机其最主要的形式就是圆锥形滚刀式切碎机,其主要用来切碎青绿物料和块状茎,其动刀片一般安装在圆锥形滚筒上。当滚筒旋转时,料斗内的物料就被切碎,成品通过动刀和滚筒之间的空隙进入圆锥滚筒内,并沿着圆锥斜面从滚筒的大端排出。由于圆锥仅部分表面和喂料斗接触,所以生产效率较低,但工作较可靠。立式简易切碎机由喂入斗和装有4把刀片的圆盘组成.圆盘与地面垂直.工作时,块根装在圆盘左的喂入斗内.当圆盘旋转时,盘上的刀片就将块根切成薄片,由圆盘下方排出口(出料口)排出.这种型式的切碎机,构造简单,使用方便,易于保养修理. 按给定的物料和转轴转速,设计一套切碎系统,切碎机工作完毕后查其切碎的情况。 根据课题我们选择立式盘刀式切碎机。 简易式切碎机 见图2-1 圆盘上安装4把动刀,通过电机带动带轮和带使圆盘回转,物料从偏置的料斗进入,切碎后,从卸料槽排出,这种切碎机结构简单,使用方便,造价低廉。 2-1 1-进料斗 2-六角螺栓 3-端盖 4-固定台 5-六角螺栓 6-弹簧垫圈 7-滚动轴承座 8-弹簧垫圈 9-六角螺栓 10-六角螺栓 11-出料口 12-支架 13-固定板第三章 设计与计算 3.1电机选择 由于立式盘刀式切碎机要求功率较低,所以选择小功率电动机。 小功率电动机也称为分马力电动机,指连续工作定额不超过1.1KW的电动机,小功率交流异步电动机分为三相异步电动机和单相异步电动机。其中,YS(JB/T 1009-2007)系列为取代AO2系列的三相异步电动机,具有优良的起动和运行性能,结构简单,使用、维修方便,适合于使用三相电源的小型机械;YU(JB/T 1010-2007)系列为取代BO2系列的单相电阻起动异步电动机,具有中等起动和过载能力,结构简单,使用、维修方便,适合于使用单相电源的小型机械;YC(JB/T1 1011-2007)系列为取代CO2系列的单相电容起动异步电动机,起动力矩大,起动电流小,适用于满载起动的机械,如空压机、磨粉机等;YY(JB/T 1012-2007)系列为取代DO2系列的单相电容运转异步电动机,具有较高的功率因数、效率和过载能力,但是起动力矩小,空载电流大,适用于空载或轻载起动的小型机械,如电影放映机、电扇等;YL(JB/T 7588-2010)系列为单相双值电容异步电动机,具有高转矩、高效率、高功率因数的优点,适用于要求起动力矩大的空气压缩机、木工机械、粉碎机及其他小型机械。 假设切割力F为100N n=1400r/min则T1=F*r=100*0.14=14Nm因为传动比为3 所以T2=T1/3=4.7NmP=(T*n)/9550=(4.7*1400)/9550=0.689KW本课题研究的立式盘刀式切碎机为满载起动的机械,所以考虑功率转矩等选择 YC90L4电机。 功率750W,转速1400(r/min)。3.2 传动比选择 传动比为带轮1直径比去带轮2直径=60mm/180mm=1:33.3 轴的强度条件计算通过轴的结构设计,轴的主要结构尺寸,轴上零件的位置,以及外载荷和支反力的作位置均已确定,轴上的载荷(变矩和扭矩)已可以求得,因而可按弯矩合成强度条件对轴进行强度校核计算.其作图分析和计算步骤如下:已知 h=68mm L1=130.6mm L2=67mm计算:Fr1+Fr2=GFr1*L1-G(L1+L2)+Fa*h=0 Fa2=Fa1=1/2Fa=2.7NMc=Fr2*L1由以上式子得 Fa2=Fa1=2.7N Fa=5.4N Fr1=107.64N Fr2=-34.64N Mc=-34.64*130.6=-4523.98N*mm=0.6ca=前面已选项定轴为45钢/正火,-1=60MPa/55MPa caP2, 所以按轴承1的受力大小验算 年结束语 经过一学期的准备,从到图书馆搜集资料,整理资料我的毕业设计生活就要结束了。回首这段期间的设计过程,有很多感受很多收获,这是对我大学知识的一个整体的检验,很严格,但是对我今后走向社会有很大的帮助,这这使我非常清楚的认识到一项设计从开始到结束所经历的过程,也对这个过程有了很深刻的了解。这对我们今后的各类设计提供了一个最基本的设计基础,也使我认识到到做一件事应该坚持不懈,遇到困难应该用于面对,并且认真寻找解决的方法。这就是一个成长的过程,培养一种人生的态度。 通过对盘刀式立体切碎机的设计,我了解到切碎机的种类、工作原理以及工作过程,还了解到了各种切碎机的区别。在设计过程中,对以前学过的知识有了更深刻的理解,也罢学的不扎实的知识重新巩固了一边,发现以前不曾注意过的知识都十分有用,令我感受很深。 结束了这段毕业设计后,我觉得自己方面的能力都有所提高。通过本课题的设计,使自己学会综合运用所学的机械设计、机械制图等基础知识解决实际问题。在课题进行过程中,学会了掌握资料收集及整理的方法。独立完成系统方案改造与设计工作,提高了综合运用所学过的各科知识和培养分析问题的能力。使自己具有了一定的理论联系实际的正确设计思想。更熟悉运用和查阅各种设计资料。掌握从事设计工作的具体步骤和方法。参考文献1 高志,李威主编,机械设计课程设计手册 第4版 高等教育出版社,20122 毛谦德,李振清主编,袖珍机械设计师手册.第二版.北京:机械工业出版社,2000 3 成大先主编,机械设计手册.第三版.第二册.北京:化学工业出版社,1999 4 唐增宝,何永然,刘安俊主编,机械设计课程设计.第二版.武汉:华中理中大学出版社,1999 5 西北工业大学机械原理及机械零件教研组编.孙桓,陈作模主编,机械原理.第六版.北京:高等教育出版社,2001 6 罗迎社主编,材料力学.武汉:武汉理工大学出版社,2001 7 肖旭霖主编,食品机械与设备.北京:科学出版社,2006 8 石一兵主编,食品机械与设备.北京:中国商业出版社,1990 9 周良德,朱泗芳主编,现代工程图学.长沙: 湖南科学技术出版社,2000致谢毕业设计是对我们知识运用能力的一次全面的考核,也是对我们进行科学研究基本功的训练,培养我们综合运用所学知识独立地分析问题和解决问题的能力,为以后撰写专业学论文和工作打下良好的基础。本次设计能够顺利完成,首先我要感谢我的母校农林大学金山许愿,是她为我们提供了学习知识的土壤,使我们在这里茁壮成长;其次我要感谢机械专业的老师们,他们不仅教会我们专业方面的知识,而且教会我们做人做事的道理;尤其要感谢在本次设计中给与我大力支持和帮助的朱亨银老师,每有问题,老师总是耐心的解答,使我能够充满热情的投入到毕业设计中去;还要感谢我的同学们,他们热心的帮助,使我感到了来自兄弟姐妹的情谊;最后还要感谢相关资料的编著者和给予我们支持的社会各界人士,感谢您们为我们提供一个良好的环境,使本次设计圆满完成。- 17 -
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