山核桃脱皮与清洗机设计-【卧式去皮机旋切+毛刷水洗】【9张CAD高清图纸和文档】【YC系列】
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山核桃脱皮与清洗机设计摘要:核桃富含脂肪(70%以上)及蛋白质(20%),是高热能营养食物,又是无胆固醇的绿色保健食品,不论是在国内还是在国外又具有很广阔的市场空间。核桃果实采收后,必须尽快脱掉核桃外表面的青皮,以保证核桃表面的洁净,增加商品外观品质。靠人工去除核桃青皮,效率低,成本高。实现核桃脱皮及清洗的机械化,对解放劳动力,支援农业生产有重要意义。本次山核桃脱皮与清洗机是参照6TXH-800型结构设计的,该机主要由机架、入料口、挡料板、电动机、传动轴、旋切滚刀、滚刀、栅条圆筒、栅条、定位销、钢丝毛刷、筛网、喷淋管、防护罩、出料口、出杂口等部件组成。本文首先通过调查与分析核桃脱皮与清洗机现况,参照6TXH-800型结构提出本次设计方案,接着对该核桃脱皮与清洗机各主要部件进行了详细的设计与校核,最后通过AutoCAD制图软件绘制了装配图及各主要零部件的零件图。本文的研究方法对今后各类坚果的脱皮及去壳机的设计与改进均有很好的参考价值。关键词:核桃,脱皮,清洗,旋切,栅条Pecan peeling and washing machine designAbstract:Walnuts are rich in fat (70%) and protein (20%), the high-energy nutritious food is cholesterol-free green health food, whether at home or abroad, but also has a very broad market space. After the walnut harvest, must peel off as soon as the outer surface of walnut, walnut to ensure a clean surface, increasing the appearance of quality merchandise. By artificial removal of Walnut, low efficiency, high cost. Achieve walnut peeling and cleaning of mechanization, the liberation of labor, support agricultural production is important.The pecan peeling and washing machine reference 6TXH-800-type structure design, the machine consists of a rack, the discharge port, blocking plate, motor, drive shaft, peeling hob, hob, trash rack cylinder , irons, pins, wire brush, screen, sprinkler pipe, protective cover, the discharge port, the port and other miscellaneous components.Firstly, this design scheme proposed by the investigation and analysis of the current situation walnut peeling washing machine, reference 6TXH-800-type structure, then the walnut peeling and washing machine all the major components of the detailed design and verification, and finally through the AutoCAD drawing software to draw the assembly diagram and the major components of the parts diagram. Research methods to design and improve future all kinds of nuts and shelled peeling machine has a good reference value.Keywords: Walnuts, Peeling, Washing, Peeling, Trash rack目 录第1章 绪论11.1 研究背景及意义11.2国内外研究现状21.2.1国外研究现状21.2.2国内研究现状分析21.3设计要求3第2章 总体设计42.1 主要结构及工作原理42.1.1 主要结构42.1.2工作原理42.2技术参数42.3 结构特点52.3.1栅条与旋切滚刀之间间隙可调52.3.2滚刀螺旋布置,材料为不锈钢52.3.3具有二次脱皮功能52.3.4实现对核桃的初洗和精洗52.4影响核桃脱皮脱皮效果的主要因素52.4.1核桃成熟度52.4.2栅条与旋切滚筒之间间隙52.4.3相邻焊接栅条之间的间隙5第3章 主要零部件的设计63.1 电动机的选择63.1.1选择电动机类型63.1.2 电动机容量的选择63.1.3 电动机转速的选择63.2减速机构的设计63.2.1分配传动比63.2.2运动和动力参数计算63.2.3齿轮的设计73.2.4轴及轴承装置、键的设计113.3 V带传动的设计153.3.1 V带的基本参数153.3.2 带轮结构的设计173.4主轴的设计与校核183.4.1 轴上的功率P、转速n、转矩T183.4.2 初步确定轴的最小直径183.4.3 轴的结构设计183.4.4轴上的载荷203.4.5精确校核轴的疲劳强度213.5主轴承的选择与校核233.5.1计算轴承受到的径向载荷233.5.2计算轴承轴向力233.5.3求轴承的当量动载荷233.5.4验算轴承的寿命243.6机体部件的设计243.6.1入料口、出料口243.6.2旋切滚刀、滚刀253.6.3栅条圆筒、栅条253.6.4钢丝毛刷、筛网263.6.5挡料板、防护罩273.6.6机架27第4章 如何正确使用核桃脱皮机28总 结29参考文献30致 谢3131湖州师范学院毕业设计第1章 绪论1.1 研究背景及意义核桃是世界著名四大干果之一(还有扁桃、腰果、榛子),它是胡桃属落叶乔木,在中国栽培有2000年以上的历史。据市场预测,核桃富含脂肪(70%以上)及蛋白质(20%),是高热能营养食物,又是无胆固醇的绿色保健食品,有着广阔的国内外市场,历来被称为“木本油料”、“铁杆庄稼”,是中国开发山区林业生产的重要经济树种。目前,全国25个省、市自治区都有核桃分布,面积有1000多万亩,2亿多株,以云南、山西、陕西、河北、甘肃、河南、四川、北京、山东、产量最多,约占全国总产量的85%以上,并且是我国传统出口物资之一。我国的核桃栽培面积约130万hm2以上,主要种植区域在西南和西北。在国际市场上,核桃与杏皮、腰果、榛子一起并列为世界4大干果,核桃作为保健食品早已被国内外所认识。我国核桃总产量约31万吨,全国人均占有0. 24kg。这与国际上一些国家相比相差甚远,如美国人均占有核桃1. 5kg,是我国的6倍。针对核桃加工存在的问题和市场的需求,确定核桃加工工艺,除脱青皮、分级、清洗、脱水、烘干、去壳、皮壳分离与包装外,还可进一步深加工。在加工中,存在的问题是核桃脱皮比较困难,主要由人工完成。人工剥皮难以满足生产发展的要求,故研制高效脱皮机已成当务之急。近年来核桃种植面积和产量增长迅速,截止2013年底,全国核桃栽培面积约160万hm2,核桃总产量约为40万吨。核桃果实采收后,必须尽快脱掉核桃外表面的青皮,以保证核桃表面的洁净,增加商品外观品质。靠人工去除核桃青皮,效率低,成本高。而且,加工和出口的时间正值三秋和农田基本建设大忙季节,任务重,时间紧,形成与农业争劳力的局面,所以,实现核桃脱皮机械化,对解放劳动力,支援农业生产有重要意义。核桃出口国家较多,进口国家比较集中,国际市场斗争十分激烈,实现核桃加工机械化,有利于我们抢时间,争速度,支援外贸。从经济上说,国际市场核桃皮各质量等级的差价甚大。机械脱皮有希望提高脱皮质量,增加外汇,同时大规模集中加工, 便于综合利用。图1-1 山核桃脱皮与清洗机1.2国内外研究现状1.2.1国外研究现状在全球范围内,核桃年产量在20万t以上的国家仅有中国和美国。中美两国的核桃产量占世界核桃总产量的50左右,而最有代表性、生产水平最高和市场占有份额最大的当数美国。在美国、澳大利亚以及欧洲等发达国家,核桃绝大部分都经过机械化生产线进行商品化处理。采收通过机械振荡器将核桃果实振落到地面上,再由机械将果实收集起来,运到加工厂进行脱青皮、漂洗、烘干和带壳包装等处理。核桃皮加工也全部机械化,通过脱皮机脱皮,机械、气流分选机进行壳皮分离,然后用分色机将果皮分为深色和浅色,再分为全皮和碎皮不同大小等级,最后分别包装销售。国外早在20世纪60年代初,就着手研制坚果脱皮机具,至80年代初,美国、意大利、法国等已相继推出了各种坚果脱皮机,如夏威夷果脱皮机、杏皮脱皮机等。经过数十年的发展,坚果脱皮机具已日趋成熟,目前,正朝着机电一体化方向发展。由于美国的主栽品种只有强特勒、哈特利、希尔、维纳、土莱尔、豪沃迪这6个,其品质优良,规格划一,有利于机械化脱皮,因此核桃脱皮机在美国发展较早。主要的核桃脱皮机类型有:(1)Larry H. Hemry 研制的专利号为6098530 机械式核桃脱皮机。该机的主要结构由机架、料斗、可调节定位板、破碎装置、传动机构以及动力所组成。机械式核桃脱皮机通过调节可调节定位板和破碎装置间的间隙能够适应各类坚果的脱皮。(2)Kenneth R. Evans 研制的专利号为 4201126 核桃脱皮机。该机主要由喂料斗、输送装置、脱皮装置和出料口等组成。工作时,由输送装置把待脱皮的核桃从料箱运送到脱皮装置,然后对其进行脱皮。(3)Clarence Lloyd Warmack 和 Barry Shawn Warmack 等研制的专利号为6516714 核桃脱皮机。该机主要由机架、箱体、滚筒、旋转脱皮装置和出料口等组成。该机可以成功有效地击打核桃将其壳皮分离。(4)John W. Brazil 发明的专利号为4255855核桃钳。该钳由把手、可调柱塞、夹头、底座和固定套等组成。使用时,将核桃放置在底座上,然后通过操纵把手推动可调柱塞在固定套内滑动,可调柱塞伸出从而使夹头将核桃推到刚性砧底座上把核桃夹紧并脱皮。(5)Michael P.Filice,R obert Lemos 和 Robert P.Baker 等研制的专利号为5325769核桃脱皮机。该机主要由机架、喂料斗、输送装置、击打装置和传动装置等组成。工作时,料箱中的核桃由输送装置逐一运送到击打装置,然后由凸轮控制击打打头将核桃壳打破使其壳皮分离。1.2.2国内研究现状分析 我国坚果脱皮机具发展缓慢,远远落后于种植业的发展,在一些生产应用的机具中,存在如下几个突出的问题,因而,难以推广应用。(1)脱皮率低。不少脱皮机漏剥或脱皮不完全,果皮去净率不高,有些脱皮机脱皮率只有 50%。这是坚果脱皮机推广使用的最大障碍。(2)损失率高。由于参数选择不合理,造成脱皮不完全现象严重,碎皮夹带在碎壳中难以回收而被弃除。有些机具果皮损失率高达20%。(3)果皮完整性差。有些机具的设计,为了减少漏剥或脱皮不完全现象,一味追求脱皮率的提高,导致高的破碎率,从而降低了产品的商品价值。(4)通用性差。一般脱皮机仅能用于某一品种坚果的脱皮作业,对于不同品种的坚果,不能通过更换主要零部件来实现一机多用。(5)机具性能不稳定,适应性差。为某类坚果专门开发的专用机型,在该坚果品种、大小规格、外壳形状和含水量等因素出现变化时,脱皮机具脱皮性能就变差。(6)作业成本偏高。我国坚果脱皮机具尚未形成规模和系列,多数是单机制造,制造的工艺水平低、成本高、也因为通用性差,不能一机多用,使得生产企业设备配置的成本高,致使加工的作业成本增加。1.3设计要求参照6TXH-800型山核桃脱皮与清洗机,设计一款能满足不同尺寸核桃的脱皮与清洗机,要求不仅可以脱核桃青皮,还可以对核桃进行初步清洗、精洗,并尽可能的做到机械效率高,体积小。第2章 总体设计2.1 主要结构及工作原理2.1.1 主要结构该机主要由机架部分、入料口、挡料板、电动机、传动轴、旋切滚刀、滚刀、栅条圆筒、栅条、定位销、钢丝毛刷、筛网、喷淋管、防护罩、出料口、出杂口等部件组成(如下图)。图2-1 山核桃脱皮与清洗机结构方案1-入料口 2-挡料板 3-传动轴 4-电动机 5-机架 6-栅条圆筒 7-滚刀 8-栅条 9-旋切滚刀10-定位销 11-钢丝毛刷 12-筛网 13-出杂口 14-出料口 15-防护罩 16-喷淋管2.1.2工作原理青皮核桃从入料口进入旋切滚筒,旋切滚筒转动时带动青皮核桃沿滚筒切线方向运动并摩擦栅条,在滚刀的切削和滚筒与栅条之间的挤压、摩擦作用下将核桃青皮剥离下来。剥离后青皮从滚筒栅条间隙中分离出来进入出杂口。由于滚刀按螺旋线排列,因此核桃在剥离青皮的过程中沿螺旋线向出料口方向移动。与此同时,将一定压力的水喷射到核桃表面,冲洗核桃表面的污物。核桃进入筛网后,少量未削净的青皮被钢丝毛刷清除,脱去青皮的核桃在钢丝毛刷的作用下从出料口排出。2.2技术参数外形尺寸(mm) 1000700900配套动力(kW) 1.1生产率(kg/h) 800脱皮率(%) 95破碎率(%) 1皮中含果肉率(%) 2果中含杂率(%) 2洗净率(%) 952.3 结构特点2.3.1栅条与旋切滚刀之间间隙可调固定栅条的螺栓上套有弹簧,通过对调节弹簧的松紧来控制栅条与旋切滚筒、滚刀对核桃作用的强弱,以满足对尺寸大小不同的核桃脱皮,同时避免损伤核桃硬壳。2.3.2滚刀螺旋布置,材料为不锈钢滚刀以一定角度螺旋均匀分布于旋切滚筒外圆柱面上,在切削核桃青皮的同时向前输送核桃。滚刀材料采用不锈钢,强度高,韧性好,耐腐蚀。2.3.3具有二次脱皮功能筛网内传动轴部分安装有钢丝毛刷,除了把来自旋切滚筒的核桃输送至出料口外,还可以对青皮未除净的核桃进行二次脱皮,从而达到更佳去皮效果。2.3.4实现对核桃的初洗和精洗在防护罩内侧安装有喷淋管,通过控制水量的大小来达到初步清洗核桃的目的;在筛网内钢丝毛刷上方也安装有喷淋管,钢丝毛刷对核桃进行二次脱皮与输送至出料口的过程中进行精洗,保证输出的核桃被完全清洗干净。2.4影响核桃脱皮脱皮效果的主要因素2.4.1核桃成熟度刚刚摘下的核桃,青皮与核桃硬壳紧紧贴附,附着力大,青皮不容易脱掉。需放置35天,待核桃青皮稍微膨胀或开裂时进行脱皮。2.4.2栅条与旋切滚筒之间间隙当栅条与旋切滚筒之间间隙大于核桃的长径时,无法对核桃脱皮。过小时,由于滚刀、滚筒、栅条对核桃切削、挤压、摩擦作用较强,易造成核桃硬壳破碎。可调节弹簧松紧度或在栅条下放置垫片的方法来改变此间系的大小。2.4.3相邻焊接栅条之间的间隙核桃在切削过程中受到栅条的挤压,反过来,栅条在核桃的反作用力下向外张开。若相邻两栅条间隙过大,在手反作用力向外张开时,核桃容易从间隙中漏出。在设计过程中必须考虑这一因素,适当减小相邻焊条之间的间隙。另外,调节弹簧的松紧度也可控制栅条张开的大小。第3章 主要零部件的设计3.1 电动机的选择3.1.1选择电动机类型电动机是标准部件。因为室内工作,运动载荷平稳,所以选择Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。3.1.2 电动机容量的选择已知配套动力为1.1KW,查机械设计手册表19-1选取电动机额定功率为1.1KW。3.1.3 电动机转速的选择对比查阅6TXH-800型山核桃脱皮与清洗机主轴工作转速为150r/min250r/min,初步选取主轴工作转速:展开式单级齿轮荐的传动比为:V带的传动比为:得总推荐传动比为:所以电动机实际转速的推荐值为:符合这一范围的同步转速为1000、1500、3000r/min。综合考虑传动装置机构紧凑性和经济性,选用同步转速1500r/min的电机。综上述选择型号为Y90S-4,满载转速,额定功率1.1。3.2减速机构的设计3.2.1分配传动比(1)总传动比满载转速。故总传动比为:(2)分配传动比为使传动装置尺寸协调、结构匀称、不发生干涉现象,选V带传动比:;则减速器的传动比为:;3.2.2运动和动力参数计算(1)各轴的转速1轴 ;2轴 ;主轴 (2)各轴的输入功率1轴 ;2轴 ;主轴 ;(3)各轴的输入转矩1轴 ;2轴 ;主轴 ;(4)整理列表轴名功率转矩转速传动比1轴1.0897.43140012轴1.04619.985002.8主轴0.99447.462002.53.2.3齿轮的设计(1)选精度等级、材料和齿数采用7级精度由表6.1选择小齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS,大齿轮材料为45钢(调质),硬度为210HBS。选小齿轮齿数,大齿轮齿数,取(2)按齿面接触疲劳强度设计由设计计算公式进行试算,即1) 确定公式各计算数值(a)试选载荷系数(b)计算小齿轮传递的转矩(c)小齿轮相对两支承对称分布,选取齿宽系数(d)由表6.3查得材料的弹性影响系数(e)由图6.14按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限大齿轮的接触疲劳强度极限(f)由式6.11计算应力循环次数(g)由图6.16查得接触疲劳强度寿命系数 (h)计算接触疲劳强度许用应力取失效概率为1,安全系数为S=1,由式10-12得(i)计算试算小齿轮分度圆直径,代入中的较小值计算圆周速度v计算齿宽b计算齿宽与齿高之比b/h模数齿高计算载荷系数K根据,7级精度,查得动载荷系数假设,由表查得由表5.2查得使用系数由表查得查得故载荷系数(j)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,由式可得(11)计算模数(3)按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式为(a)确定公式内的计算数值由图6.15查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限由图6.16查得弯曲疲劳寿命系数 计算弯曲疲劳许用应力取失效概率为1,安全系数为S=1.3,由式得计算载荷系数(b)查取齿形系数由表6.4查得(c)查取应力校正系数 由表6.4查得(d)计算大小齿轮的,并比较 小齿轮的数据大(e)设计计算对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,可取有弯曲强度算得的模数1.06mm,于是取齿轮模数第一标准系列值m1.5mm。并按接触强度算得的分度圆直径算出小齿轮齿数取大齿轮齿数取(4)几何尺寸计算(a)计算分度圆直径(b)计算中心距 (c)计算齿宽宽度取35mm序号名称符号计算公式及参数选择1齿数Z24,672模数m1.5mm3分度圆直径4齿顶高5齿根高6全齿高7顶隙8齿顶圆直径9齿根圆直径10齿宽度11中心距3.2.4轴及轴承装置、键的设计(1)轴1的设计1)尺寸与结构设计计算(a)高速轴上的功率P1,转速n1和转矩T1,(b)初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径。选取轴的材料45钢,调质处理。根据机械设计表11.3,取,于是得:(c)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度该处开有键槽故轴径加大1015,且这是安装联轴器的直径,取16mm。轴的结构设计:为了满足带轮的轴向定位,-轴段右端要有一轴肩,故取-段直径为d-=19mm。初步选定滚动轴承,因轴承受径向力和轴向力,根据d-=19mm,取用6204型深沟球轴承,其尺寸为dDT=20mm42mm13mm,则有d-=d-=20mm,L=13mm,轴承中间处用轴肩定位,这段取直径d-=25mm。右端轴承与齿轮之间应有一套同固定,-长应为:取套同长12mm,则L-=17mm。齿轮为齿轮轴此轴段长L-=40mm。取轴承端盖总宽为32mm,外端面与联轴器右端面间距离为10mm,故取L-=42mm。结合箱体结构,取L-=76mm。(d)轴上零件的周向定位轴上零件的周向定位:联轴器与轴的周向定位均用平键联接。按d-=18mm查得平键截面bh=6mm6mm,键槽用铣刀加工,长40mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性,故选择齿轮轮毂与轴配合为H6/n5。2)强度校核计算(a)求作用在轴上的力已知高速级齿轮的分度圆直径为= ,根据机械设计(轴的设计计算部分未作说明皆查此书)式(10-14),则(b)求轴上的载荷(详细过程以轴2为例,其他轴类似不一一复述)首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。在确定轴承支点位置时,从手册中查取a值。对于6204型深沟球轴承,由手册中查得a=13mm。因此,轴的支撑跨距为L1=120mm。根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出截面C是轴的危险截面。先计算出截面C处的MH、MV及M的值列于下表。载荷水平面H垂直面V支反力F,C截面弯矩M总弯矩扭矩图3-1 轴1弯矩图和扭矩图(c)按弯扭合成应力校核轴的强度根据式(15-5)及上表中的数据,以及轴单向旋转,扭转切应力,取,轴的计算应力已选定轴的材料为45Cr,调质处理。由表15-1查得。因此,故安全。(2)轴2的设计1) 轴2的转速和功率转矩:P2=1.046Kw,n2=500r/min,T2=19.98N.m2) 求作用在齿轮上的力(a)求作用在低速级齿轮上的力 圆周力: 径向力: 轴向力:3)初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径。选取轴的材料45钢,调质处理。根据机械设计-表15-3,取,于是得:该轴有两处键槽,轴径应增加10%15%,轴的最小直径显然是安装带轮处轴的直径和,故4)轴的结构设计(a)拟定轴上零件的装配方案(b)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度初步选择滚动轴承。因轴承不受轴向力的作用,故选用深沟球轴承。参照工作要求,根据,选取0基本游隙组,标准精度级的单列深沟球轴承6205型,其尺寸为,得: 轴段取安装齿轮处的-、-取,根据齿轮宽并为保证齿轮定位准确轴段适当缩短12mm,故:,轴段-为两侧齿轮定位轴环,根据箱体尺寸。(c)轴上零件的周向定位带轮采用平键联接,按,查机械设计表得平键截面,联接小齿轮的平键长度为32mm.5)求轴上的载荷对于6205型深沟球轴承,计得:,根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。如下图所示载荷水平面垂直面支反力F弯矩M总弯矩扭矩T图3-2 轴2弯矩图和扭矩图6)按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时,通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面,即圆柱齿轮的截面,取,轴的计算应力:前已选定轴的材料为45钢,调质处理,由机械设计表,查得,因此,安全。3.3 V带传动的设计3.3.1 V带的基本参数(1)确定计算功率:已知:;查机械设计基础表13-8得工况系数:则:(2)选取V带型号:根据、查机械设计基础图13-15选用A型V带(3)确定大、小带轮的基准直径1)初选小带轮的基准直径:2)计算大带轮基准直径:圆整取,误差小于5%,是允许的。(4)验算带速:带的速度合适。(5)确定V带的基准长度和传动中心距:1)中心距:初选中心距2)基准长度:对于A型带选用3)实际中心距:(6)验算主动轮上的包角:由得主动轮上的包角合适。(7)计算V带的根数:,查机械设计基础表13-3 得:;,查表得:;由查表得,包角修正系数由,与V带型号A型查表得:综上数据,得取合适。(8)计算预紧力(初拉力):根据带型A型查机械设计基础表13-1得:(9)计算作用在轴上的压轴力:其中为小带轮的包角。(10)V带传动的主要参数整理并列表:带型带轮基准直径(mm)传动比基准长度(mm)A2.51250中心距(mm)根数初拉力(N)压轴力(N)400.7457.1451.73.3.2 带轮结构的设计(1)带轮的材料:采用铸铁带轮(常用材料HT200)(2)带轮的结构形式:V带轮的结构形式与V带的基准直径有关。小带轮接电动机,较小,所以采用实心式结构带轮,大带轮接主轴,较小,所以采用孔板式。图3-3 大带轮结构图3.4主轴的设计与校核3.4.1 轴上的功率P、转速n、转矩T主轴上的功率P3,转速n3和转矩T3,3.4.2 初步确定轴的最小直径先按机械设计式(152)初步估算轴的最小直径。选取轴的材料45号钢,调制处理。根据表153,取A0=112,于是得轴的最小直径显然是安装V带从动轮处的直径d,为了使所选的轴的直径d与从动轮的直径相配合,故取d=24mm,V带轮的长度L=50mm,V带轮与轴配合的毂孔长度L1=48mm。3.4.3 轴的结构设计(1)拟定轴上零件的装配方案本轴的装配方案采用如下图所示的装配方案图3-4 轴的结构与装配(2)确定轴的各段直径和长度1)为了满足V带轮的轴向定位要求,-轴段左端需制出一轴肩,故取d=28mm;V带轮与轴配合的毂孔长度L=50mm,为了保证轴挡圈只压在V带轮上而不压在轴的端面上,故-段的长度应比L1略短些,现取l=48mm。2)初步选择角接触球轴承。参照工作要求并根据d=28mm,由(见机械设计课程设计)轴承产品目录中初步选用标准精度级角接触球轴承7206AC,其尺寸为。左端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。由手册上查得7206AC型轴承的定位轴肩高度h=5mm,因此,取d=35mm。3)取安装双齿盘的轴段-的直径d=35m m,齿盘右端与右轴承之间采用套筒定位,已知齿盘的厚度为23mm,为了使套筒端面可靠地压紧齿辊,此轴段略短于轮毂长度,故取l=44mm,l-=44mm。左端与左轴承之间用轴肩定位,轴肩高度h=7mm则周环处的直径d=42mm,周环的宽度b1.4h,取l=10mm。4)轴承端盖的总宽度为20mm(由机械及轴承端盖的结构设计而定)。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求,取端盖的外端面与从动轮右端间的距离l=30mm,故取l=50mm,l-=50mm。5)由于支架总长度为500mm,在确定滚动轴承位置时,已知轴承宽度B=20mm,且支架内齿盘对称,则l=80mm;l-=80mm。轴的最左端固定带轮,已知带轮的L=30mm,轴端采用的挡板固定,为了保证轴挡圈只压在V带轮上而不压在轴的端面上,故-段的长度应比L略短些,现取l-=28mm。至此,初步确定了轴的各段直径和长度。(3)轴上零件的轴向定位齿盘与轴的径向定位采用平键连接。按d由手册查得平键截面(GB/T1095-1979),键槽用键槽铣刀加工,长为36mm(标准键长见GB/T1096-1979),同时为了保证齿盘与轴配合有良好的对中性,故选择齿盘与轴的配合为H7/m6;同样,V带轮与轴的连接,选用平键位,V带轮与轴的配合为H7/m6。轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的,此处选轴的直径尺寸公差为k6。(4)确定轴上圆角和倒角尺寸参考表152,取轴端倒角为,各轴肩处的圆角半径见图纸。(5)轴的润滑采用涂黄油的方式进行。3.4.4轴上的载荷 首先根据轴的结构图(图3-5)作出轴的计算简图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面D是轴的危险截面。现将计算出的截面D处的、及M的值列于下表(参看图3-6)。表3-1截面C处的MH、MV、M值载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩T图3-5 主轴的载荷分析图进行校核时,通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(危险截面D)的强度。根据式(15-5)及以上所算得数据,以及轴单向旋转,扭转切应力为脉动循环应力,取轴的计算应力前已选定轴的材料为45钢,调质处理,由表151查得。因此,故安全。3.4.5精确校核轴的疲劳强度(1)判断危险截面截面A,B,E,F,只受扭矩作用,虽然键槽,轴肩及过渡配合所引起应力集中均将削弱轴的疲劳强度,但由于轴的最小直径是按扭矩强度较宽裕地确定的,所以上述的截面均不需校核。从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看,截面和 处过盈配合引起的应力集中最严重;从受载的情况来看,截面D上的应力最大。截面的应力集中的影响和截面的相近 ,但截面轴径较大,故不必强度校核。截面D也不必校核。由于轴基本是对称结构,剩余截面显然不必校核。因而该轴只需校核截面左右两侧即可。(2)校核截面左侧 左侧的弯矩截面的扭矩交接处左侧的弯曲应力:交接处左侧的扭转切应力: 轴的材料为45钢,调质处理。由表15-1查得:。截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数和按附表3-2查取。因有效应力集中系数 由,。经查值后查得:。又由附图31可得轴的材料的敏性系数为:,故有效应力集中系数按式(附3-4)为由附图3-2得尺寸系数;由附图3-3得扭转尺寸系数。轴按磨削加工,由附图34得表面质量系数为。计算安全系数:因 故安全。(3)校核截面右侧 交接处的右侧弯矩弯矩弯曲应力扭转切应力过盈配合的应力集中系数插值法查得: 查表得绝对尺寸影响系数为:表面质量系数 疲劳强度的综合影响系数为:计算安全系数:因故此轴在截面右侧的强度也是足够的。3.5主轴承的选择与校核3.5.1计算轴承受到的径向载荷(1)查机械设计手册可知,7206AC的,前面求得的两个轴承所受的载荷分别为:,;(2)轴承寿命的计算,轴承采用正装其轴承的支反力3.5.2计算轴承轴向力初选轴承型号7206AC,查表得 , ,因, 所以轴承1被“压紧”,轴承2被“放松。所以:3.5.3求轴承的当量动载荷确定轴承的径向动载荷系数和轴向动载荷系数所以轴承1和轴承2都取:,计算轴承的当量动载荷3.5.4验算轴承的寿命因,所以按轴承2验算寿命。轴承预期寿命。因,故7206AC轴承满足使用。3.6机体部件的设计3.6.1入料口、出料口输料斗是保证进料顺利,起定料作用,根据整机是支架式的特点,输料斗设计成矩形和梯形相结合的形状,并在输料斗底部设计了两个控制核桃进料的圆形钢管通道,能起到定位作用。进料管的直径为50mm,输料斗由四块铁轧制的钢板焊接而成,能保证刚好一个核桃进入脱皮装置进行脱皮,并能保证生产效率为150Kg/h。如图3-6。图3-6.1 入料斗图图3-6.2 出料斗图3.6.2旋切滚筒、滚刀图3-7 旋切滚刀、滚刀图3.6.3栅条圆筒、栅条半栅笼在机器中的作用是让已经被脱皮的核桃与未被脱皮的核桃进行分离,其分离的原理就是“小个通过,大个不过”。半栅笼的每一个栅格都只能容许一个核桃皮大小的物体通过,被脱皮的核桃由于核桃壳的破裂,被变成破碎的核桃壳和整粒的核桃皮,核桃皮的大小刚好可以穿过栅格,而核桃果因为太大,无法通过栅格,将被阻挡在脱皮箱内,继续进行脱皮直到其外壳破碎为止。其结构如图3-8半栅笼所示。栅条是利用两块墙板对两端进行固定的,墙板材料为HT200,栅条材料为20号钢。栅条采用10圆截面长条,长度为590mm,因其特殊的作用,还需对其进行表面处理,要求渗碳1-1.5mm,热处理硬度HRC56-62。栅条的两头装砌在墙板的圆形槽内,组成圆形栅笼,栅条间距为10mm,这样可使剥出的核桃皮能通过栅格,而未脱皮的刚不能通过。装砌完成后要太上锁紧条,防止栅条松动。半栅笼内径为490mm。图3-8 栅条圆筒、栅条图3.6.4钢丝毛刷、筛网图3-9钢丝毛刷、筛网图3.6.5挡料板、防护罩隔料板是保证核桃顺利进入脱皮装置,根据脱皮装置的特点,接料板设计成矩形形状,隔料板采用薄钢板焊接而成,用螺钉固定在机架上很方便。如图11-1。箱体的作用是提供给刮板一个封闭的脱皮环境,并对相关结构起到支承和定位作用。为了便于轴系部件的安装和拆卸,将箱体做成剖分式,箱由箱座和箱盖组成,取轴的中心线所在平面为剖分面。箱座和箱盖采用普通螺栓联接,用圆锥销定位。箱体的材料选用HT200,铸造成型。具体结构设计见零件图。3.6.6机架根据零件的装配和定位特点设计机架。机架要起到支承整机的功能,此设计主要用角钢焊接来构成整个机架,安装轴承处主要用平行板来支持轴承座,进料斗处用两根平行钢板固定,接料板用两根支架固定。整个机架的高度宽度由零件安装的尺寸来决定。并合理安排零件安装位置。整个机架采用L63*63*6角钢焊接而成,起到其它几个部分的支承、定位、连接作用,并将电机安装在机架里面。脱皮机安装在机架上面,联接采用普通螺栓联接。具体结构见装配图,如图3-10。图3-10 支架图第4章 如何正确使用核桃脱皮机4.1对脱皮机的要求(1)脱皮干净、生产效率高,对有清选装置的脱皮机,还要求有较高的清洁度;(2)损失率低、破碎率小;(3)结构简单,使用可靠,调整方便,有一定的通用性,能脱多种作物。4.2对核桃穴皮果雪的要求核桃干湿适宜,太干则破碎率高,过湿则影响工作效率。农村储存的核桃穴皮果雪一般较干燥,为使其干湿适宜可采用下列方法:(1)冬季脱皮。脱皮前用10公斤左右的温水均匀地喷洒在50公斤的核桃上,用塑料薄膜覆盖10小时左右,然后再晾晒1小时左右即可开始脱皮,其他季节用塑料薄膜覆盖的时间为6小时左右。(2)可将较干的核桃穴皮果雪浸在大水池内,浸后立即捞出用塑料薄膜覆盖1天左右,再晾晒,待干湿适宜后开始脱皮。(3)对电压的要求及工作场所的选择:单相电动机要正常工作,电压需达到其额定电压。在农村农户较为分散,加之所用线路又不标准,致使离变压器较远的农户电压不足,因此,工作场所应选择离变压器较近的地方。4.3操作方法与注意事项(1)使用前,应先检查各紧固件是否拧紧,旋转部位是否灵活,各轴承内是否有润滑油,脱皮机应放置在较平的地面上。然后检查电源,开关必须处于断开位置。(2)电动机启动后,转子的转向应与机具上所指方向一致。先空转几分钟,观察有无异常响声,运转正常时方可均匀地喂入核桃。(3)核桃果喂入时,要均匀、适量,不可含有铁屑、石块等杂物,以防打碎核桃米及造成机械事故。当核桃米覆盖满筛子面时,方可打开出米口开关。(4)核桃应干湿适宜,要根据核桃的大小选用适当的筛网。(5)核桃米内核桃壳增多时,可将电动机向下移动,以便张紧风扇皮带,加大吹风量。(6)操作时,人不要站在皮带传动一侧,以免伤人。(7)存放机器时,应清除机器外表的尘土、污垢和内部残存的杂物。用柴油清洗各部位轴承后涂上黄油。机器要覆盖好,置于干燥库房内,避免日晒雨淋。(8)应保证传动部位和轴承室内有充足的润滑油,并定期予以清理和更换。总 结本文是围绕农用机械产品核桃脱皮与清洗机的设计,实现了核桃脱皮与清洗的机械化,应用本机器后,可使广大农民群众大大节省劳动量,提高生产效率和生产质量。该机的关键部分是刮板结构与半栅笼结构,因为核桃脱皮的整个过程都是由这两部分完成的,剥出来的核桃能不能符合要求,完全是看刮板与半栅笼的性能能不能达到要求。本文也介绍了目前各种核桃脱皮原理及装备,并对核桃脱皮机械的发展现状以及发展前景作出了简明的概括和分析。随着毕业日子的到来,毕业设计也接近了尾声。经过几周的奋战我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结,但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验,而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多,以前老是觉得自己什么东西都会,什么东西都懂,有点眼高手低。通过这次毕业设计,我才明白学习是一个长期积累的过程,在以后的工作、生活中都应该不断的学习,努力提高自己知识和综合素质。在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了,同学之间互相帮助,有什么不懂的大家在一起商量,听听不同的看法对我们更好的理解知识,所以在这里非常感谢帮助我的同学。在设计过程中,我通过查阅大量有关资料,与同学交流经验和自学,并向老师请教等方式,使自己学到了不少知识,也经历了不少艰辛,但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西,也培养了我独立工作的能力,树立了对自己工作能力的信心,相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力,使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好,但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富,使我终身受益。参考文献1 濮良贵,纪名刚. 机械设计(第八版).北京:高等教育出版社。20062 刘鸿文材料力学北京:高等教育出版社。20113 于永泗,齐民机械工程材料大连:大连理工大学出版社。20074 机械设计手册编委会机械设计手册北京:机械工业出版社。20055 大连理工大学工程图学教研室机械制图(第六版)北京:高等教育出版社。20076 钱云峰,殷锐. 互换性与技术测量. 北京:电子工业出版社。20117 杨军,梁勤安.6BxH800 核桃青皮剥离.清洗机J农机化,200l(5)288 西北工业大学机械原理及机械零件教研室(第七版).北京:高等教育出版社。20109史建新,辛动军。国内外核桃脱皮脱皮机械的现状及问题探讨J。农机化,2001(6)10董远德、史建新、乔园园。核桃不同脱皮方式的脱皮脱皮效果J。农产品加工 学刊,2007(9):4-5。 11催建云。食品加工机械与设备M,北京:中国轻工业出版社,2004。12王高平。一种新型核桃加工设备的研究J。南方农机,2002,2(2):29-32。13沈再春。农产品加工机械与设备M。北京:中国农业出版社,2002。致 谢长达数月的毕业设计终于告一段落了。通过这次设计我对四年来学习的各门功课进一步加深了了解,并给予一定的总结。对于各方面知识之间的有机结合有了实际体会,同时也深深的感到了自己所掌握的知识与实际生产应用之间还有相当大的差距,在以后的学习中有待进一步加强。综合运用本专业以及其它有关课程的理论,结合生产知识,培养理论联系实际以及分析和解决工程实际问题的能力,并使大学四年所学的知识得到进一步巩固、深化和扩展。本设计是在指导老师侯宇老师的悉心指导下完成的。在本设计的过程中,老师给了我很大的帮助,使我受益非浅。尤其是设计完成的最后阶段,他多次审阅我的设计并提出宝贵的修改意见,使我的设计不断完善。老师严谨的治学态度,勤奋的敬业精神,以及他的博学与热忱,令我敬佩。在此,我首先要向他表示我最忠心的感谢!当然,设计中也难免出现一些错误、疏漏和不尽如人意的地方。在此,我衷心的恳请各位老师和同学给予批评、指正,我会虚心接受所有的意见和建议,不断总结,使自己在今后的学习和工作中日臻完善。感谢我的同学们,在设计的过程中,是你们帮组了我,给了我不少的意见和建议,在和同学讨论的过程中学到了很多有用的知识;感谢我的母校,为我提供了一个先进的学习、工作环境,能让我顺利完成自学考试的各个课程;最后,请让我将这篇学士学位论文献给我的父母亲,感谢他们的养育之恩,感谢他们使我成为一个对社会有用的人,他们的关怀、支持和鼓励是我所有信念的力量源泉。
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