苹果切片机的设计
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2012年6月 苹果切片机的设计陈斌 王伟(塔里木大学机械电气化工程学院, 阿拉尔 843300)摘 要:苹果的营养很丰富,它含有多种维生素和酸类物质,针对苹果在的种植广,产量大,设计了对于苹果深加工的苹果切片机。设计的旋切式苹果切片机,主要是由电动机经V带降速并传递给平带动力,从而使平带进行旋转运动,使刀片对苹果进行旋切。由齿条和弹簧的的配合使得刀片在切完一箱苹果后,立即更换物料箱,并且压紧物料进行切割,其特点是效率较高。关键词:苹果;切片机;刀片;旋切式中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:- 5 -0 引言 苹果的营养很丰富,它含有多种维生素和酸类物质。1个苹果中含有类黄酮约30毫克以上,苹果中含有15%的碳水化合物及果胶,维生素A、C、E及钾和抗氧化剂等含量也很丰富。1个苹果(154g)膳食纤维5g,钾170mg,钙10mg,碳水化合物22g,磷10mg,Vc7.8g,Vb7.8g。苹果中的含钙量比一般水果丰富多,有助于代谢掉体内多余盐分。苹果酸可代谢热量,防止下半身肥胖。至于可溶性纤维果胶,可解决便秘。果胶还能促进胃肠道中的铅、汞、锰的排放,调节机体血糖水平,预防血糖的骤升骤降。 如今,的林果总面积已经突破1700万亩,果品产量达600万吨,苹果更是占了很大的份量。但是,由于现在的苹果销售方式很大程度上还是以鲜果的方式销售到各地,就导致很多时候苹果没能得到很好的储存条件,而导致大量的苹果腐烂,造成很大的经济损失,这对苹果产业的发展是及其不利的,所以,从国际和内地的苹果产业发展态势看,苹果的加工深加工具有很广阔的发展前景,大力发展苹果深加工与综合利用技术研究,深加工不仅仅延长了苹果的储存和销售期,而且可以大大增加了产品的附加值,更主要的是丰富了食品的品种,能更好地满足不同消费者的多元化的食品需求。苹果深加工调整了产业结构、缓解了供需矛盾、节约了生产浪费、促进了人类饮食文明的进步。可以说深加工所占比例反映了一个国家或地区苹果产业的成熟程度。大力发展浓缩鲜果汁、饮料、果酱等苹果加工技术,有助于提高苹果的国际竞争力。 在苹果深加工过程中,苹果切片就是其中的一个关键的环节,只有将苹果片切到合适的厚度,才能在后面得加工过程中很好的提取出苹果的营养成分,而且直接将苹果切片进行储存也能很好的留住苹果的营养成分。在大批量生产苹果切片的过程中,能保证切片质量和效率的切片机就显得至关重要了。 因此本人对以前的切片机进行参考,进行改进,将其刀片改为旋切式的,提高机构的切片效率设计出此作品。1 设计原理及机构1.1 整体设计思路本人设计的旋切式苹果切片机,主要是由电动机经V带降速并传递给平带动力,从而使平带进行旋转运动,使刀片对苹果进行旋切。由齿条和弹簧的的配合使得刀片在切完一箱苹果后,立即更换物料箱,并且压紧物料进行切割。通过平带的传动与切割,完成切片过程;同时使用齿条和弹簧使得压紧元件能够很好的压紧,在即将切完时迅速的退出并且更换物料箱;至于刀片,将其用铆钉钉入平带中,物料箱固定在机架上的导轨上,随着平带的旋转运动,刀片也跟着运动,同时,在平带上安装了8把刀片,设定的切削速度为1m/s,切削厚度为3mm,在保证了切片质量的同时,切削效率也是比较好的。小平带轮1通过它的轴与V带轴连接,为主动轮;机架2通过它支撑与连接机架平台,起到固定的作用; 机架平台3用来支撑物料箱上的导轨;平带4在上面安装刀片,切片的同时也支撑物料;定位元件5用电机控制它的运动情况,在切片的时候固定物料箱;压紧轮6用来压紧平带,保证平带的强度;刀片7用铆钉铆在平带上,切片的元件;压紧机构8它与电机配合,用来压紧物料;物料箱9用来盛放物料的装置;导轨10设计在物料箱的两侧,正好架在机架平台上;支撑板11支撑平带;大带轮12机构的从动部件;挡料板13用来防止料乱飞;接料板14接住出料。1-小平带轮 2-机架 3-机架平台 4-平带 5-定位元件 6-刀片7-压紧机构 8-压紧板 9-导轨 10-物料箱 11-支撑板 12-大平带轮 13-挡料板 14-接料板图1-1 切片机示意图2 关键部件设计2.1 平带设计 首先平带的材料选取为胶帆布平带,这是由于带轮的工作环境比较干燥,工作量比较小。至于带轮,选取为普通的滚筒,由于其所要承受的载荷不是很大,因此滚筒的结构形式为轮辐式。平带及带轮的机构示意图图2-1 平带及带轮的示意图2.2 平带上刀片的设计 因为根据设计要求,刀片既要一边支撑物料,又要一边切削。所以我将它与平带设计在一起,随着平带的运动而运动。 同时考虑到箱子不能跟平带一起运动,必须另外有装置固定它,所以,我设计支架通过它支撑箱子,又为了避免妨碍刀片运动,就将刀片宽度设定为箱子宽度。考虑到平带是圆周运动,因此我设计在每隔一定的距离安装一把刀片,有效的利用圆周运动,大大的提高工作效率。由平带的转速、带长和物料箱的长度决定每隔500mm安装一把刀片,这样在整个平带上就有8把刀片,即在平带运动一周的时间内,刀片切削8次。刀片的尺寸为宽300mm,长10mm,高3mm。,用铆钉将刀片铆上去。铆钉的大小选取:采用沉头的型式, 。同时,为防止平带的强度由于有沟槽而降低,在平带上装有刀片的地方也铆上薄铁皮,能有效的减少因开有沟槽而造成的强度降低。1-刀片 2-沟槽 3-平带 4-铆钉 5-铁片图2-2 刀片示意图2.3 带轮轴的设计 选择轴的材料并确定许用应力:选用45号钢正火处理,查得强度极限,得其许用弯曲确定轴的直径:按扭转强度估算,取C=110, 考虑到轴上有键槽,将轴的直径增大5%,则 这里d取30mm。轴的基本数据如下 此两段轴主要是用于安装轴承,主要按轴承内径尺寸系列确定,初选轴承类型为深沟球轴承,型号为6306,内径为30mm,外径为72mm,宽度为19mm。 此段轴主要考虑轴上的键槽,查表取其数值为 轴的示意图如下:图2-3 轴的示意图2.4 小V带轮的设计 轮类零件(齿轮、带轮、链轮及蜗轮等)的功能是在轴与轴之间传递动力和运动。V带轮的材料的选择主要用铸铁HT150或HT200,本机构选用HT200,小V带轮的直径较小,在这里采用实心式。 轮槽的契角 ,节宽 ,槽间距 ,基准线上槽深 ,最小槽缘厚度 ,外径 =105.5其结构示意图如下: 图2-4 V带小轮2.5 大V带轮的设计 V带轮的材料的选择主要用铸铁HT150或HT200,本机构选用HT200,大V带轮的直径大于300mm时,其带轮结构采用轮辐式,带宽: 查表得A带: f=9 轮槽的契角 ,节宽,槽间距,基准线上槽深 ,最小槽缘厚度 ,外径 =320.5。其结构示意图如下:图2-5 V带大轮示意图2.6 V带的张紧 由于各种材质的V带都不是完全的弹性体,因而V带在张紧里的作用下,经过一定的时间运转后,就会由于塑性变形而松弛,是张紧力减小,传递动力的能力降低。因此,带传动必须设计张紧装置,最常见的有定期张紧和自动张紧两类。由于本人设计与选用的V带的中心距不可调,因此选用张紧轮装置,张紧轮放在松边的内侧,是带只手单向弯曲。同时,放置张紧轮时,使其尽量的靠近大带轮,以免影响带在小轮上的包角。张紧轮的轮槽与带轮相同,且直径小于小带轮。张紧轮定期张紧装置的示意图如下1-小V带轮 2-大V带轮 3-V带 4-张紧轮 5-张紧轮机架图2-6 V带张紧装置的示意图2.7 物料箱的选择 根据设计的要求,物料箱两旁装有导轨,使得它能够在有外力作用的时候能够沿着导轨运动。根据物料苹果的型状大小,设计得出它的长为150mm,它的宽度为300mm,主要是因为设计与选用的平带的带宽为355mm;由于苹果的平均直径为70mm,物料箱中一般放有8个苹果,物料箱的高度为100mm。2.8 压紧机构的设计 为了使压紧机构与刀片的密切配合,在切片的行程里缓慢的压紧苹果,并随时调整距离,在即将切完时,能够迅速的松开,以配合供给机构的送料,当更换完物料箱之后,又进入压紧过程,使切片顺利。为此,我选择用电机和齿条的配合来压紧, 由平带的速度1m/s和平带上的刀片数8把,得出压紧机构以每秒6mm的速度向下运动,当压紧机构向下运动了120mm时,此时,松开手动摇柄,这时机构依靠弹簧中的储能向上弹,等另一物料箱到预定位置后,摇动摇柄,然后又一轮的压紧行程开始。压紧机构的机构示意图如下所示1-压料元件 2-螺栓 3-挡板 4-弹簧 5-保护杆 6-压紧连杆 7-齿条图2-7 压紧机构示意图压料元件1用弹性较大的材料制成,其底部粘贴一层橡皮,使得它在压紧的过程中始终能紧密的贴着物料;螺栓2将压料元件1和杆6连接起来;挡板3用螺栓将它固定在基架上;弹簧4连接压紧连杆6和挡板3,在压紧连杆6向下运动,当碰到挡板3的时候,它开始储能,最后利用弹簧的弹力使压紧机构退出物料箱;保护杆5它卡在机架中的槽中,使得压紧机构不能做水平方向上的运动,只能上下运动;压紧连杆6用于连接和传递动力;齿条7在连杆上加工出来的齿条,通过它与电机的配合运动来传递动力。3 结论 (1)此切片机的效率是人工的56倍,能达到2530个/分。 ( 2)由于是用带传动进行旋切,所以对带的寿命影响比较大,带的磨损比较快。4 参考文献1 徐灏.机械设计手册第3卷.北京:机械工业出版社,1992年 21-2352 戈振扬, 余扬. 脱水蜜菠萝切片方法的研究J. 云南农业大学学报, 1990, (04)3 谢中生.国外切片机发展述评.电子工业部第45研究所.1996.34 屠用利. 罐藏果蔬原料处理设备(三)J. 食品工业, 1985, (02)5 方大千.电动机速查速算手册M .中国水利水电出版社 ,2004年 99-1016 陈立周等机械设计(原书第二版) M .北京:机械工业出版社,2002年 68-707 姜雪鹰,冯小氟. 计算机控制螺旋切片机的设计J. 机械设计与制造, 1995, (04)8 李仕坦. 鲜菇切片机闻世J. 食用菌, 2003, (02)9 手电动两用蔬菜切丝切片机J. 农村新技术, 2010, (20)10 王先逵机械制造工艺学M . 机械工业出版社,2006年 26-28Apple slice machine designChen Bin( Tarim University mechanical electrical engineering college, xinjiang in843300.)Abstract: Apple s nutrition is very rich, it contains a variety of vitamins and acids, on Apple plantations in Xinjiang wide, large output, designed for apple deep processing apple slicer. Design of the rotary cutting type , Apple slicer, primarily by motor through V belt speed down and transferred to the flat belt flat belt driving, thereby allowing a rotational motion, so that the blade on the apple peeling. By a rack and spring makes the blade of the cut ends with a box of apple, the immediate replacement of the material box, and compress the material cutting, which is characterized by high efficiency.Key words: Apple; slicer; blade; rotating cutting type
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