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1、 馬鈴薯去皮機(jī)設(shè)計(jì) 技術(shù)交流陳老師 150 6681 7866 摘要：本次設(shè)計(jì)的項(xiàng)目是馬鈴薯去皮機(jī)的設(shè)計(jì)。在給定參數(shù)的前提下，主要完成了總體方案論證，去皮機(jī)筒設(shè)計(jì)，圓盤的設(shè)計(jì)，傳動(dòng)方案的論證以及電動(dòng)機(jī)的選型，帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)等內(nèi)容。對軸承，軸承座的選用情況也做了詳細(xì)的介紹。最后，對電動(dòng)機(jī)的控制以及擦皮機(jī)的維修保養(yǎng)等也作了一定程度上的敘述。 關(guān)鍵詞：馬鈴薯 去皮機(jī) 帶傳動(dòng) 控制電路 前言 隨著我國馬鈴薯產(chǎn)量的的不斷發(fā)展和壯大，馬鈴薯的加工數(shù)量也不斷的發(fā)展起來了，馬鈴薯的產(chǎn)品也越來越多。不論馬鈴薯最終做出什么樣的成品，它的之前都會(huì)有清洗、去皮這兩道工序。去皮是一道必需的工藝，因?yàn)轳R鈴薯

2、皮會(huì)影響后來的成品的口感，所以在加工前，必須將其皮去除。馬鈴薯去皮是所有馬鈴薯制品加工工藝過程的重要環(huán)節(jié)。 1.馬鈴薯去皮機(jī)的概述 1.1 國內(nèi)、外研究情況 馬鈴薯去皮是所有馬鈴薯制品加工工藝過程的重要環(huán)節(jié)，目前國內(nèi)外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。 目前，國內(nèi)馬鈴薯去皮機(jī)形式主要有機(jī)械去皮，其中機(jī)械去皮的應(yīng)用范圍很廣，種類最多，既有簡易的手工去皮又有特種去皮機(jī)。有毛刷清洗去皮機(jī)江蘇科威機(jī)械有限公司生產(chǎn)的毛刷清洗去皮機(jī)，由北京市蔬菜食品機(jī)械廠生產(chǎn)的QJGL一2000型清洗去皮機(jī)，山東省諸城市開泰食品機(jī)械廠TPJ系列土豆清洗去皮機(jī)，由興化市金宇

3、機(jī)械廠生產(chǎn)的JY-T500型薯類磨皮清洗機(jī)，由肇慶市天發(fā)機(jī)械有限設(shè)計(jì)制作的TP-500型薯類脫皮機(jī)，上海奉賢食品飲料成套設(shè)備總廠的砂輥式馬鈴薯去皮機(jī)等等[1]。 1.2現(xiàn)狀分析 目前，國內(nèi)馬鈴薯去皮機(jī)主要是機(jī)械去皮的，機(jī)械去皮的方法的主要優(yōu)點(diǎn)有以下方面：1）降低了生產(chǎn)成本。2）減少了環(huán)境污染。由于不采用堿液，因而避免了廢棄物污染3）操作簡單，速度快，可一人操作，效率高4）皮屑可利用5）操作簡單，，被去除的果皮含有淀粉和較多的纖維素，又是很好的動(dòng)物飼料；缺點(diǎn)：對馬鈴薯的外形有一定的要求，卵圓形牙眼淺，無傷痕。其它去皮方式，如蒸汽去皮的優(yōu)點(diǎn)：1) 生產(chǎn)成本降低2）環(huán)境污染減輕3)產(chǎn)品得率提高4

4、)產(chǎn)品得率提高，去皮完整、均勻 ,且能較好保持馬鈴薯的理化性能 ,被去除的果皮含有淀粉和較多的纖維素 ,又是很好的動(dòng)物飼料。缺點(diǎn)：如果蒸汽溫度，和加熱時(shí)間把握不當(dāng)，出現(xiàn)了因蒸煮過度使表面熟化層過厚的現(xiàn)象等等[2]。 1.3 今后的發(fā)展方向 1）降低了生產(chǎn)成本； 2）減少了環(huán)境污染； 3）操作簡單，速度快，可一人操作，效率高； 4）皮屑可利用，被去除的果皮含有淀粉和較多的纖維素，又是很好的動(dòng)物飼料； 5）可加工任意外形的馬鈴薯。如凹凸表面，表面有損傷的等。 2. 馬鈴薯去皮機(jī)總體設(shè)計(jì) 2.1 馬鈴薯去皮機(jī)的構(gòu)造及工作原理 去皮機(jī)是一種小型間歇式去皮機(jī)械。擦皮機(jī)由工作圓筒4，旋轉(zhuǎn)

5、圓盤5，加料斗1，卸料口7，排污口8，傳動(dòng)裝置6及電動(dòng)機(jī)3等部分組成。 圖1 馬鈴薯去皮機(jī) Figure 1 potato peeling machine 它以電機(jī)為原動(dòng)力，通過減速裝置帶動(dòng)機(jī)筒底部的砂盤旋轉(zhuǎn)，依靠旋轉(zhuǎn)的工作構(gòu)件驅(qū)動(dòng)原料進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使得物料在離心力作用下，在機(jī)筒內(nèi)上、下、左、右翻動(dòng)并與機(jī)器構(gòu)件產(chǎn)生摩擦，物料表面被砂盤均勻地磨蝕，去皮結(jié)束時(shí)加人清水 再打開側(cè)門，塊莖從側(cè)門自動(dòng)排出，皮屑隨水流從砂盤的周圍間晾排出。 工作圓筒內(nèi)表面是粗糙的，圓盤表面呈波紋狀，波紋角α=20°～30°，兩者大多采用金剛砂黏結(jié)表面，均為擦皮工作表面。圓盤波紋狀表面除兼有擦皮功能外，主要用來拋起

6、馬鈴薯，當(dāng)馬鈴薯從加料斗落到旋轉(zhuǎn)圓盤波紋狀表面時(shí)，因離心力作用被拋至圓筒壁，與圓筒壁粗糙表面摩擦而達(dá)到去皮的目的[3]。 為了保證正常的工作效果，擦皮機(jī)在工作時(shí)，不僅要求馬鈴薯能夠被完全拋起，在擦皮室內(nèi)呈翻滾狀態(tài)，不斷改變與工作構(gòu)件間的位置關(guān)系和方向關(guān)系，便于各種物料的不同部位的表面被均勻擦皮，并且要保證馬鈴薯能被拋至筒壁。因此，必須保持足夠高的圓盤轉(zhuǎn)速，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，摩擦圓盤線速度Vmax=5.67m/s時(shí)，對馬鈴薯的去皮效果最好，馬鈴薯果肉損失最少；同時(shí)擦皮機(jī)內(nèi)馬鈴薯不得填充過多，一般選用物料料充填系數(shù)為0.50～0.65,依此進(jìn)行生產(chǎn)能力計(jì)算[4]。 2.2 馬鈴薯擦皮機(jī)的相關(guān)計(jì)算

7、 2.2.1本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容： 原始參數(shù) 1）稱料名稱：馬鈴薯； 2）容重0.8噸/米3； 3）間歇生產(chǎn) ； 4）處理能力200公斤/小時(shí)； 5）物料粒徑<80㎜。 2.2.2生產(chǎn)能力的校核 生產(chǎn)能力 ……………………………………………………（1） 式中， τ1—裝料時(shí)間（秒），設(shè)計(jì)中取30秒 τ2—擦皮時(shí)間（秒），設(shè)計(jì)中取240秒 τ3—卸料時(shí)間（秒），設(shè)計(jì)中取90秒 D —圓筒內(nèi)徑（米），假設(shè)取0.4米 H —圓筒有效高度（米），假設(shè)取0.4米 ρ—物料的容積密度（接近容重，取200公斤/米

8、3） ψ—圓筒內(nèi)物料充填系數(shù)（一般取0.50～0.65），設(shè)計(jì)中選0.52 則帶入數(shù)據(jù)得 （公斤/小時(shí)） =209 >200 (公斤/小時(shí)) 2.2.3擦皮機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速的理論計(jì)算 假設(shè)馬鈴薯為球形顆粒，且以單個(gè)馬鈴薯為研究對象，其質(zhì)量為m，工作時(shí)它必須相對工作盤移動(dòng)。物料在轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時(shí)受力情況如圖1所示。 圖2 物料受力分析圖 Figure 2 Force diagram of materials 設(shè)波紋角為，物料的速度為v。當(dāng)轉(zhuǎn)盤旋轉(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。v可分

9、解為V垂直和V水平，CB與轉(zhuǎn)盤平面平行，可以看作是轉(zhuǎn)盤的圓周速度ωR， 故 式中ω為角速度1/s； R為轉(zhuǎn)盤半徑（m） 根據(jù)動(dòng)力學(xué)，物料從垂直方向拋起的動(dòng)能為 此動(dòng)能應(yīng)等于物料拋起后的勢能mhg。為了正常運(yùn)轉(zhuǎn)，拋高h(yuǎn)一定要超過物料在圓筒內(nèi)的厚度，才能使最低層的物料拋起與筒壁進(jìn)行摩擦，所以用代替h，又因?yàn)? 可得 化簡得： ………………………………………………(2) α角一般取[3] 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C （N） 此離心力應(yīng)大于波紋對物料的摩擦力T,才能使物料拋向

10、側(cè)壁。 （N） f為摩擦系數(shù) 使C>T，則有 （）………………………………………… （3） 取物料層厚度δ (mm) 摩擦系數(shù)f為1.1～1.3，設(shè)計(jì)中取1.1， 波紋角代入（2），（3）得： （） （） 擦皮機(jī)圓盤的轉(zhuǎn)速應(yīng)在n1及n1中取最大者，n=268（）[4] 驗(yàn)算圓盤轉(zhuǎn)速n （m/s） =5.61 < Vmax=5.67(m/s) 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，摩擦圓盤線速度Vmax=5.67m/s時(shí)[5]，對馬鈴薯的去皮效果最好，馬鈴薯果肉損失最少。 2.2.4 擦皮機(jī)所消耗的功率的計(jì)算

11、 馬鈴薯去皮機(jī)所消耗的總功率，可用下式進(jìn)行粗略估算 (W) 式中 M為轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)矩(N·m),η為傳動(dòng)效率; ………………………………………………………………（4） R為摩擦臂矩，R=0.4D（D為轉(zhuǎn)盤直徑） η =(0.75～0.85),設(shè)計(jì)中選0.80 假設(shè)馬鈴薯為球形顆粒，馬鈴薯粒徑﹤80㎜，設(shè)計(jì)中取80mm，馬鈴薯密度ρ=1.0～1.2g/cm3，設(shè)計(jì)中取ρ=1.1g/cm3 則單個(gè)馬鈴薯的體積V1 (cm3) 單個(gè)馬鈴薯的質(zhì)量m1 （g）=0.2498 (kg) 一個(gè)圓筒內(nèi)放入馬鈴薯的個(gè)數(shù)為N (個(gè)) 則馬鈴薯去

12、皮機(jī)所消耗的總功率P為： (W) =6302.5W=6.302 (KW) 3.傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)選用 3.1 電動(dòng)機(jī)的選用 3.1.1 幾種常見電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn) Y系列是我國統(tǒng)一設(shè)計(jì)的一般用途全封閉自扇籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，防護(hù)等級為IP44。Y系列電動(dòng)機(jī)具有效率高、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、噪聲低，振動(dòng)小，可靠性高等特點(diǎn)，適用于不含易燃，易爆或腐蝕性氣體的一般場所和無特殊要求的機(jī)械，如：金屬切削機(jī)床、泵，風(fēng)機(jī)、運(yùn)輸機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、食品機(jī)械等。它的額定電壓380V,頻率50Hz。YCJ系列齒輪減速電動(dòng)機(jī)由Y系列（IP44）電動(dòng)機(jī)與

13、齒輪減速器耦合而成，齒輪箱與電動(dòng)機(jī)已成為一整體，可直接輸出低轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩。適用于礦山、冶金、建材、化工、食品、造紙，農(nóng)機(jī)等行業(yè)。它的額定電壓380V,頻率50Hz。YZR,YZ系列電動(dòng)機(jī)具有較大的過載能力和較高的機(jī)械強(qiáng)度，適用于短時(shí)或斷續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，頻繁啟動(dòng)，制動(dòng)，有過載及有顯著振動(dòng)與沖擊的設(shè)備。專用于起重和冶金機(jī)械或類似的其他設(shè)備。YZR系列為繞線型轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)；,YZ系列為籠型轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)。它的額定電壓380V,頻率50Hz。[6] 3.1.2 電動(dòng)機(jī)容量的選擇 馬鈴薯去皮機(jī)所需要的功率P=6.302KW,因?yàn)樵O(shè)計(jì)傳動(dòng)中從電動(dòng)機(jī)到圓筒有一對軸承，一個(gè)帶傳動(dòng) 所以電動(dòng)機(jī)到圓筒的傳動(dòng)總效率為 η0

14、=η滾*η帶 其中，η滾=0.98,η帶=0.95 η0=η滾*η帶=0.98*0.95=0.931 P1=P/η0=6.302/0.931=6.77 KW 3.1.3 電動(dòng)機(jī)的選型 根據(jù)上述對幾種常用電動(dòng)機(jī)的分析，綜合考慮到馬鈴薯去皮機(jī)屬于無特殊要求，配用效率高、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、噪聲低，振動(dòng)小的 Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)就可以了。同一功率的異步電動(dòng)機(jī)有同步轉(zhuǎn)速3000、1500、1000、750 r/min 等幾種可供選擇，通常選用同步轉(zhuǎn)速為1500r/min或1000r/min的電動(dòng)機(jī)。根據(jù)去皮機(jī)所需要的功率P=6.3025kw來選型，由于考慮到電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)當(dāng)比計(jì)算的值大一些，查閱標(biāo)準(zhǔn)表

15、7-2-2[6]，查出有倆個(gè)適用的電機(jī)型號(hào)，因此有下面?zhèn)z個(gè)傳動(dòng)方案。 表1 電動(dòng)機(jī)選型表 Table 1 Motor Selection Table 方案 電動(dòng)機(jī) 型號(hào) 額定功率 KW 空載轉(zhuǎn)速 r/mim 滿載轉(zhuǎn)速 r/mim 效率% 功率 因數(shù) 傳動(dòng) 比 i 1 Y160M-4 7.5 1500 1440 87 0.85 5.37 2 Y160M-6 7.5 1000 970 86 0.78 3.62 普通V帶傳動(dòng)比為2～4，鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比為2～6，齒輪的傳動(dòng)比為3～40，由上表可知，方案1的傳動(dòng)比為5.

16、37，方案2的傳動(dòng)比為3.62，對比方案，為使結(jié)構(gòu)緊湊,且的可以選擇的傳動(dòng)方式多一些，綜合考慮，選擇方案2，所以本設(shè)計(jì)選用1000r/min的電動(dòng)機(jī)，滿載轉(zhuǎn)速為970 r/min，查閱標(biāo)準(zhǔn)表7-2-2，選取Y160M-6型電動(dòng)機(jī)。這種電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)如下: 表2 電動(dòng)機(jī)主要性能參數(shù) Table 2 Motor performance parameters of the main table 型號(hào) 額定功率kW 滿載時(shí) 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 起動(dòng)電流 額定電流 最大轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速 r/min 電流 A 效率 % 功率因數(shù) Y160M-6 7.5 970

17、 17 86 0.78 2.0 6.5 2.0 表3 電動(dòng)機(jī)外形和安裝尺寸 Table 3 Motor appearance and installation dimension 中心高 H(mm) 外形尺寸 L×(AC/2+AD) 懸掛安裝尺寸 A×B 軸伸尺寸 E 裝鍵部位尺寸 F×D×G 160 605×(330/2+265) 254×210 112 12×42×37 圖3電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖 Figure 3 Schematic diagram of motor 3.2 傳動(dòng)方案的論證與設(shè)計(jì) 3.2.1傳動(dòng)方案的選擇 去皮

18、機(jī)轉(zhuǎn)速n=268r/min,所選電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為1000r/min滿載轉(zhuǎn)速為970r/min,因此擦皮機(jī)的總傳動(dòng)比為i=970/268=3.62，因?yàn)槠胀╒帶傳動(dòng)比為2～4，鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比為2～6，圓柱齒輪的傳動(dòng)比為3～8可以有三種方案可以選擇： a方案：電動(dòng)機(jī)——三角皮帶輪——轉(zhuǎn)盤； b方案：電動(dòng)機(jī)——鏈傳動(dòng)——轉(zhuǎn)盤； c方案：電動(dòng)機(jī)——齒輪傳動(dòng)——轉(zhuǎn)盤。 a方案采用的是帶傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)減速的目的，帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為3～5左右，帶傳動(dòng)便于將電動(dòng)機(jī)和圓盤的基礎(chǔ)分離，減輕振動(dòng)的干擾，傳動(dòng)平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，安裝維護(hù)方便，帶損壞后容易更換。過載時(shí)，帶在帶輪上打滑，可防止其他零件的損壞，起到安全保

19、護(hù)的作用。帶傳動(dòng)對環(huán)境的要求比較低。一般情況下，在帶傳動(dòng)中只要不接觸潤滑油，都不會(huì)影響到其壽命。 b方案采用的是鏈傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)減速的目的，與帶傳動(dòng)相比無彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象，平均傳動(dòng)比恒定，傳動(dòng)效率高，整體尺寸小，磨損后易發(fā)生跳齒，工作時(shí)有噪聲，不宜用于載荷變化很大，高速和急速反向的場合。 c方案采用的是齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)減速的目的，它的效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，壽命強(qiáng)，傳動(dòng)比穩(wěn)定。齒輪減速傳動(dòng)器能夠?qū)崿F(xiàn)單位時(shí)間內(nèi)的精確的傳動(dòng)比，作為獨(dú)立的傳動(dòng)裝置，能達(dá)到3000kw。但它的安裝精度高，結(jié)構(gòu)緊湊，制造成本大。齒輪傳動(dòng)對環(huán)境的要求比較高，當(dāng)嚙合齒輪在嚙合的過程中，有粒狀物夾雜其中，會(huì)加快齒輪的磨損，進(jìn)

20、而導(dǎo)致齒輪壽命的減短。 以上這三種傳動(dòng)方案都能滿足圓盤給料機(jī)的功能要求，但結(jié)構(gòu)、性能、經(jīng)濟(jì)性和工作環(huán)境不同。根據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，擦皮機(jī)的容重0.8噸/米3，處理能力200公斤/小時(shí)，求出總傳動(dòng)比為3.63，綜合考慮選擇方案a較合適。 3.2.2安裝形式選擇 帶傳動(dòng)具體安裝形式有三種方案可以選擇： 方案a:臥式電動(dòng)機(jī)——萬向聯(lián)軸器——帶傳動(dòng)——轉(zhuǎn)盤 方案b:立式電動(dòng)機(jī)(傳動(dòng)軸向上)——帶傳動(dòng)——轉(zhuǎn)盤 方案c: 立式電動(dòng)機(jī)（傳動(dòng)軸向下）——帶傳動(dòng)——轉(zhuǎn)盤 a方案采用聯(lián)軸器將電動(dòng)機(jī)和主軸連接的，電動(dòng)機(jī)是臥式的，中間需要萬向聯(lián)軸器實(shí)現(xiàn)90度的換向。這個(gè)傳動(dòng)方案結(jié)構(gòu)簡單，工作不平穩(wěn)。 b方案直

21、接采用立式電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)軸向上,用電動(dòng)機(jī)的軸直接與小帶輪連接，電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)軸向上。這個(gè)方案傳動(dòng)平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，安裝維護(hù)方便。 圖4 安裝方案圖 Figure 4 installation program map （1.電動(dòng)機(jī)2. 萬向聯(lián)軸器3.小帶輪4.V帶 5.大帶輪6工作機(jī)筒） c方案直接采用立式電動(dòng)機(jī),傳動(dòng)軸向上,用電動(dòng)機(jī)的軸直接與小帶輪連接，電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)軸向上。這個(gè)方案傳動(dòng)平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，安裝維護(hù)方便。較方案b結(jié)構(gòu)緊湊。 以上這三種傳動(dòng)方案都能滿足圓盤給料機(jī)的功能要求，但結(jié)構(gòu)、性能、經(jīng)濟(jì)性和工作環(huán)境不同。根據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，擦皮機(jī)的容重0.8噸/米3,處理能力2

22、00公斤/小時(shí)，求出總傳動(dòng)比為3.63，綜合考慮選擇方案c較合適，電動(dòng)機(jī)基本結(jié)構(gòu)形式采用B3，安裝結(jié)構(gòu)形式采用V5安裝。 3.3 V帶的設(shè)計(jì)選用 帶傳動(dòng)是由固聯(lián)與主動(dòng)軸上的帶輪1、（主動(dòng)軸）、固聯(lián)與從動(dòng)軸上的帶輪3（從動(dòng)輪）和緊套在兩輪上的傳動(dòng)帶2組成的（如下圖）。當(dāng)原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)候，由于帶和帶輪間的摩擦，便拖動(dòng)從動(dòng)輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并傳遞一定的動(dòng)力。帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動(dòng)平穩(wěn)、造價(jià)低廉以及緩沖振動(dòng)等特點(diǎn)。 圖5 帶傳動(dòng)示意圖 Diagram5 take to spread to move diagram 帶傳動(dòng)一般最常用的有幾種皮帶：平帶，V帶，同步帶。多

23、在相同張緊力和相同摩擦系數(shù)的條件下,V帶產(chǎn)生的摩擦力要比平帶的摩擦力要大,所以V帶傳動(dòng)能力強(qiáng),結(jié)構(gòu)更緊湊, 在機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用最廣泛.V帶按其寬度和高度相對尺寸的不同, 又分為普通V帶,窄V帶,寬V帶,汽車V帶,齒形V帶,大楔角V帶等多種類型.目前,普通V帶應(yīng)用最廣。同步帶相當(dāng)于平帶與多根V帶的組合,兼有兩者的優(yōu)點(diǎn), 多用于結(jié)構(gòu)要求緊湊的大功率傳動(dòng)中。由于馬鈴薯去皮機(jī)采用小功率電機(jī)，綜合考慮，大小帶輪之間采用普通V帶。普通V帶的截型分為Y、Z、A、B、C、D、E七種。 3.3.1 V帶的設(shè)計(jì)計(jì)算 1） 確定計(jì)算功率 Pd=KA·P 查表6-1-11[6]，按每天工作<10小

24、時(shí)，載荷變動(dòng)小，取KA=1.1 Pd=1.1×7.5=8.25 kw 2) 選帶型 根據(jù)Pd=8.25kw和n=970r/min,查圖6-1-3[6] 選B型帶。 3） 確定帶的基準(zhǔn)直徑D1和D2 根據(jù)B型帶截型參考表6-1-22和表6-1-23[6]，選 D1=140 mm Dmin= 125 mm 驗(yàn)算帶速： （m/s） V在5～25 m/s范圍內(nèi)，所以D1直徑合適。 計(jì)算從動(dòng)輪的直徑： D2=iD1=3.62×140=506.8 (mm) 查《簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》表6-1-22，V帶輪的基準(zhǔn)系列 圓整為D2=500 mm

25、 傳動(dòng)比 i= (r/min) 帶速 (m/s)

26、 > 6） 確定帶的根數(shù)：Z 單根V帶的基本額定功率P1 由D1=140 mm和n1=970 r/min,普通V帶，查[6]表6-1-37，得 P1=2.13 kw , kw 查表6-1-33[6]，α1=145°時(shí)，Ka=0.91 查表6-1-19[6],Ld=2240 mm,B帶，取KL=1.00 (根) 7）確定單根V帶的預(yù)緊力F0 查表6-1-34[6],B型帶，m=0.17 =235.82 N 8) 計(jì)

27、算作用在軸上的力FQ(或壓軸力) N N 9) V帶的安裝要求 1）普通V帶和窄V帶不得混用； 2）各帶輪軸線應(yīng)相互平行，各帶輪相對應(yīng)的V形槽對稱平面應(yīng)重合，誤差不得超過 20°; 3）帶嵌入輪槽前，應(yīng)先調(diào)小中心距，不得強(qiáng)行撬入； 4）中心距調(diào)定應(yīng)使帶的張緊適度，應(yīng)控制好初張緊力； 10）V帶傳動(dòng)的安裝及張緊 圖 6 V帶的定期張緊裝置 Figure 6 V belt tensioning device on a regular basis V帶的張緊方法有定期張緊和自動(dòng)張緊兩種方法。所設(shè)計(jì)的傳動(dòng)V帶用于電動(dòng)機(jī)和圓筒之間的傳動(dòng)，結(jié)合馬鈴薯去皮機(jī)的具體工作情

28、況（如傳遞的功率比較?。捎脧埦o軸的定期張緊的方法，通過電動(dòng)機(jī)與支撐板之間的螺栓連接，可以臨時(shí)調(diào)試v帶的張緊程度。如圖8所示。 3.4 V帶輪的設(shè)計(jì)選用 對于V帶輪的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的要求有：質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)工藝性好；無過大的鑄造內(nèi)應(yīng)力；質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速高時(shí)要經(jīng)過動(dòng)平衡；輪槽工作面要精細(xì)加工，以減少帶的磨損；各槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻等。 3.4.1帶輪的材料的選擇 帶輪的材料主要采用鑄鐵，常用的材料牌號(hào)為HT150 或 HT200；轉(zhuǎn)速較高的宜采用鑄鋼；小功率的可采用鑄鋁或塑料。對于本擦皮機(jī)我們選用V帶輪的材料為：鑄鐵 HT150； 3.4.2帶輪結(jié)構(gòu)的確定

29、 鑄鐵制V帶輪的典型結(jié)構(gòu)有以下幾種形式：實(shí)心式，腹板式，孔板式，橢圓輪輻式。 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑選擇結(jié)構(gòu)形式； 根據(jù)V帶輪的槽型和帶輪的基準(zhǔn)直徑，查[6]表6-1-27 小帶輪的基準(zhǔn)直徑D1=140 mm，B型槽，做成實(shí)心輪； 大帶輪的基準(zhǔn)直徑D1=500 mm>300 mm, B型槽，做成六橢圓輻輪結(jié)構(gòu)； 根據(jù)帶的截面類型確定輪槽的尺寸；確定了帶輪的各部分尺寸后，即可以繪制出零件圖，并按照工藝要求標(biāo)注出相應(yīng)的技術(shù)條件。 帶輪一般放在軸的端部，可以先求出軸的最小直徑： 軸的基本直徑尺寸公式如下： P — 驅(qū)動(dòng)擦皮機(jī)所需要的功率，KW,P=6.

30、3025KW； n — 軸的轉(zhuǎn)速，r/min，n=269r/min； A0 ，【τT】— 與軸材料有關(guān)的系數(shù)，在此處軸的材料為45號(hào)鋼 此次小型馬鈴薯擦皮機(jī)的軸一般選用45鋼就能滿足要求，45鋼的可以查下表：表表5 軸常用幾種材料的及A0值 From5 material and A0 of shaft 軸的材料 Q235-A Q275、35 （1Cr18Ni9Ti） 45 40Cr、35SiMn 38SiMo、3Cr13 【τT】/MPa 15～25 20～35 25～45 35～55 A0 149～126 135～112 126～103 112

31、～97 對于d≤100mm的軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)候，軸徑要增大5%—7%，有兩個(gè)鍵槽時(shí)候應(yīng)該增大10%—15%。因?yàn)檩S上有1處鍵槽，所以 mm…………………………………………………… 又由于擦皮機(jī)的主軸承受的是沖擊動(dòng)載荷，故在設(shè)計(jì)時(shí)，軸的最小處直徑應(yīng)比理論計(jì)算的要大一些，然后，再綜合考慮，暫時(shí)選取dmin=48mm。所以取d1=50mm。 大小帶輪示意圖如下圖所示： 圖7 小帶輪結(jié)構(gòu)圖 The diagram 9 the small structure of belt wheel 圖8 大帶輪結(jié)構(gòu)圖 The diagram 10 the big structure of

32、 belt wheel 3.4.2 V帶輪的設(shè)計(jì)要求 對于V帶輪的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的要求有：質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)工藝性好；無過大的鑄造內(nèi)應(yīng)力；質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速高時(shí)要經(jīng)過動(dòng)平衡；輪槽工作面要精細(xì)加工，以減少帶的磨損；各槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻等。 帶輪的材料主要采用鑄鐵，常用的材料牌號(hào)為HT150 或 HT200；轉(zhuǎn)速較高的宜采用鑄鋼；小功率的可采用鑄鋁或塑料。對于本擦皮機(jī)我們選用V帶輪的材料為：鑄鐵 HT150； 帶輪的技術(shù)要求： 1）帶輪各部位不允許有裂縫、砂眼、縮孔和氣泡； 2）帶輪輪槽工作面表面要光滑，輪槽棱邊要倒圓或倒鈍，以減少V帶輪的磨損； 3）輪槽對

33、稱平面與帶輪軸線垂直度允差±30°； 4）帶輪輪轂孔公差為H7或H8，輪轂長度上偏差為IT14，下偏差為0； 5）設(shè)計(jì)帶輪時(shí)，結(jié)構(gòu)要便于制造，質(zhì)量分布均勻。當(dāng)v>5m/s時(shí)要進(jìn)行靜平衡試驗(yàn)，當(dāng)v>25m/s時(shí)則應(yīng)進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)。 3.4.3 V帶傳動(dòng)的鍵的選擇 在本設(shè)計(jì)當(dāng)中，選擇圓頭普通平鍵聯(lián)接。因?yàn)閳A頭普通平鍵（A型）宜放在軸在上指狀銑刀銑出的鍵槽內(nèi)，從而使鍵在鍵槽內(nèi)軸向固定良好。這種鍵用途廣泛。缺點(diǎn)是鍵的端部側(cè)面與輪轂并不接觸，不能參與傳遞轉(zhuǎn)矩，因而鍵的圓頭部分不能得到充分的利用，且軸上鍵槽端部的應(yīng)力集中較大。平頭平鍵（B型）是放在用盤銑刀銑出的鍵槽內(nèi)，因而避免的上述的缺點(diǎn)，但對尺

34、寸較大的鍵，宜采用緊定螺釘固定在軸上的鍵槽中，以防松動(dòng)。單圓頭平鍵（C型）則常用于軸端與轂類零件的連接。考慮到結(jié)構(gòu)的簡單，安裝方便和與同一個(gè)軸應(yīng)采用的鍵應(yīng)統(tǒng)一，本設(shè)計(jì)中加工的鍵槽用端銑刀加工的，故可選用A型鍵槽。 表4 鍵的尺寸選擇 Table4 key sizes 6～8 ＞8 ～10 ＞10 ～12 ＞12 ～17 ＞17 ～22 ＞22 ～30 ＞30 ～38 ＞38 ～44 b×h 2×2 3×3 4×4 5×5 6×6 8×7 10×8 12×8 軸的直徑 ＞44 ～50 ＞50 ～58 ＞58 ～65 ＞6

35、5 ～75 ＞75 ～85 ＞85 ～95 ＞95 ～110 ＞110 ～130 b×h 14× 9 16×10 18×11 20× 12 22× 14 25× 14 28× 16 32× 18 鍵長系列 6，8，10，12，14，16，18，20，22，25，28，32，36，40，45，50，56，63，70，80，90，100，110，125，140，180，200…… 根據(jù)上表來選擇 由上述可知電動(dòng)機(jī)的輸出軸的伸出長度為：L=112mm；軸徑為d=42mm；選用平鍵來進(jìn)行V帶傳動(dòng)的徑向定位。 (經(jīng)查表得：小帶輪上的為：

36、鍵 12×90 GB1096—79；表示為：圓頭普通平鍵（A型）；b=14mm，h=8mm；l=90mm； 大帶輪上的為：鍵14×28 GB1096—79；表示為：圓頭普通平鍵（A型）；b=14mm，h=9mm；l=70mm；) 鍵的材料采用抗拉強(qiáng)度不小于600Mpa 的鋼，常用45號(hào)鋼。鍵槽的表面粗糙度：軸槽，鍵槽寬度b兩側(cè)的表面粗糙度參數(shù)Ra 值推薦1.6～3.2um;由軸的長度系列L確定鍵的長度為90mm。 平鍵強(qiáng)度的校核，選擇好的鍵，便是校核其強(qiáng)度是否滿足實(shí)際工作的需要，根據(jù)強(qiáng)度校核公式： P=[P] τ=[τ] T—傳遞的轉(zhuǎn)矩 N·m ； d—軸的直徑

37、 mm ； l—鍵的工作長度 mm ； k—鍵與輪轂的接觸高度mm，k=0.5h，此處h為鍵的高度； b—鍵的寬度mm； 查表5-3-17[8]動(dòng)連接，輕微連接，知，[P]=40 MPa，[τ]=990 MPa 1） 校核鍵12×90 帶輪直接放在電動(dòng)機(jī)軸上 N.m 2） 校核鍵14×70 N.m………………………(5) 4.軸的設(shè)計(jì) 軸是組成機(jī)器的主要零件之一。一切作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件（例如齒輪、蝸輪等），都必須安裝在軸上才能運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力的傳遞。因此軸的主要功用是支撐回轉(zhuǎn)零件及傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)。 按照承受載荷的不同，軸可以分為轉(zhuǎn)軸、心軸、和轉(zhuǎn)動(dòng)軸三大類。

38、工作中既承受彎矩有承受扭矩的軸承稱為轉(zhuǎn)軸。這類軸在各種機(jī)器中最為常見。只承受彎矩而不承受扭矩的稱為心軸，心軸又分為轉(zhuǎn)動(dòng)心軸和固定心軸。只承受扭矩而不承受彎矩的軸稱為傳動(dòng)軸。經(jīng)過分析此次設(shè)計(jì)的軸是轉(zhuǎn)軸。 軸還可以按照軸線形狀的不同，分為曲軸和直軸兩大類。曲軸通過連桿可以將旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)改變?yōu)橥鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)，或者做相反的運(yùn)動(dòng)變化。直軸根據(jù)外形的不同，可分為光軸和階梯軸兩種。直軸一般都制成實(shí)心的。在那些由于機(jī)器結(jié)構(gòu)的要求而需要在軸中裝設(shè)其它零件或者減小軸的質(zhì)量具有特別重大作用的場合，則將軸制成空心的。空心軸內(nèi)徑與外徑的比值通常為0.5—0.6,以保證軸的剛度及扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。 4.1軸的材料選用 軸的材

39、料主要是碳鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數(shù)用軋鋼圓鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼。 由于碳鋼比合金鋼廉價(jià)，對應(yīng)集中的敏感性較底，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故采用制造軸尤為廣泛，其中最為常見的是用45鋼。 合金鋼比碳鋼具有更高的力學(xué)性能和更好的淬火性能。因此在傳遞大動(dòng)力，并要求減小尺寸與質(zhì)量，提高軸徑的耐磨性，以及處于高溫或低溫條件下工作的軸，常采用合金鋼。 應(yīng)力水平很低的軸，從經(jīng)濟(jì)上考慮，一般多選用強(qiáng)度等級較差的普通碳素鋼，例如Q235-A鋼等，有時(shí)也選用優(yōu)質(zhì)碳素鋼如45號(hào)鋼等，一般以其毛坯供應(yīng)的熱處理狀態(tài)作為材料的熱處理要求，圖樣上不再做任何要求。應(yīng)力水平高的

40、軸一般選用調(diào)質(zhì)鋼，大多數(shù)是含碳量在0.30%--0.60%范圍內(nèi)的碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼，調(diào)質(zhì)鋼就是能進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。調(diào)質(zhì)處理后得到的是索氏體組織。它比正火或退火所得到的珠光體和鐵素體的混合組織具有更好的綜合力學(xué)性能，例如有較高的強(qiáng)度，較高的沖擊韌度，較低的脆性轉(zhuǎn)變溫度和較高的疲勞強(qiáng)度。調(diào)質(zhì)鋼的鋼種很多，常用的有35、45、40Cr、45Mn2、40MnB、35CrMo、30CrMnSi和40CrNiMo等。碳素結(jié)構(gòu)鋼如45號(hào)鋼等，硬度和強(qiáng)度在調(diào)質(zhì)后均有提高，但其淬透性較差，不易獲得均勻的組織，強(qiáng)度水平也較低，一般用在尺寸較小，應(yīng)力水平相對較低的軸上。根據(jù)設(shè)計(jì)形式（轉(zhuǎn)軸），綜合考慮使用45號(hào)鋼作

41、為材料。 4．2軸的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 軸的設(shè)計(jì)也和其它零件的設(shè)計(jì)一樣，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力計(jì)算兩個(gè)方面的內(nèi)容。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，會(huì)影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會(huì)增加軸的制造成本和軸上零件的裝配困難等。因此軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是軸設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。 軸的工作能力計(jì)算是指軸的強(qiáng)度、剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性等方面的計(jì)算。多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強(qiáng)度。這時(shí)候只需要對軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，以防止工作產(chǎn)生過大的彈性變形。對高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸，還應(yīng)該進(jìn)行振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算，以防止發(fā)生共振而破壞。 本次設(shè)計(jì)主

42、要考慮以下問題：所選材料的強(qiáng)度、硬度以及熱處理狀態(tài)，在特殊情況下還應(yīng)考慮耐腐蝕性和高溫性等。此外，還應(yīng)考慮材料的價(jià)格、加工容易程度和采購是否容易等等；軸是否滿足強(qiáng)度、剛度要求和規(guī)定的使用壽命；軸和軸系的尺寸、結(jié)構(gòu)和配置等是否與整個(gè)機(jī)器相適應(yīng)；帶輪等的聯(lián)結(jié)方法、位置、固定、裝配和拆卸等是否合理；軸的加工是否方便易行；軸及軸系在正常情況下的振動(dòng)，應(yīng)在允許的范圍內(nèi)；軸承的裝配方案、安裝、拆卸及其潤滑是否合理；軸的密封裝置的選擇是否合理；軸上個(gè)零件間的相互位置及其安裝和拆卸順序；裝配時(shí)的軸向位置調(diào)整方法和檢測手段；運(yùn)轉(zhuǎn)中出現(xiàn)異?，F(xiàn)象如振動(dòng)、噪聲、發(fā)熱時(shí)的處理。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括定出軸的合理外形和全部

43、結(jié)構(gòu)尺寸。軸的結(jié)構(gòu)主要取決于以下因素：軸在機(jī)器中的安裝位置及形式；軸上安裝的零件的類型、尺寸、數(shù)量以及和軸連接的方法；載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況；軸的加工工藝等。由于影響軸的結(jié)構(gòu)因素較多，且其結(jié)構(gòu)形式又要隨著具體情況的不同而異，所以軸沒有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式。設(shè)計(jì)時(shí)候，必須對不同情況進(jìn)行具體的分析。但是，不論何種具體條件，軸的結(jié)構(gòu)都應(yīng)該滿足： 1）軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置； 2）軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整； 3）軸應(yīng)該具有良好的制造工藝性等。 因此，可以先根據(jù)軸系的不同要求，將軸的各部分分開考慮，然后再根據(jù)相互關(guān)系，和加工、安裝、拆卸、維修等的要求綜合考慮，并相應(yīng)地調(diào)整各部

44、分的結(jié)構(gòu)和尺寸鏈。 4.3 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 由前面知軸的最小直徑dmin=45mm，大帶輪輪轂直徑為d1=50mm 4.3.1繪制軸的結(jié)構(gòu)簡圖 圖10 軸的結(jié)構(gòu)圖 Figure 10 chart axis 4.3.2 確定各軸段尺寸 1）確定各軸段直徑 1段：d1=φ50mm, 根據(jù)帶輪的軸徑； 2段：d2=φ55mm, 取決于圓錐滾子軸承的大小； 3段：d3=φ64mm, 取決于圓錐滾子軸承軸向固定軸頸直徑； 4段：d4=φ55mm, 取決于圓錐滾子軸承的大小； 5段：d5=φ50mm, 取決于帶輪直徑； 6段：d5=φ48mm, 取決于圓螺母、墊片的直徑。

45、 2）確定軸上各軸段長 1段： l1=80mm,取決于大帶輪的寬度； 2段： l2=66mm,根據(jù)軸承壓蓋寬度，軸承的厚度和螺栓連接的估算； 3段： l3=424.5-l1-l2-l4-l5+2=116.75 mm,它取決于擦皮機(jī)的總高度； 4段： l4=23+22.75+86=131.75mm, 根據(jù)軸承壓蓋寬度，軸承的厚度,下機(jī)筒的的估算； 5段： l5=30mm,轉(zhuǎn)盤的厚度的大小； 6段： l5=13.5mm, 圓螺母、墊片的厚度。 3） 軸的疲勞強(qiáng)度校核 軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)完成，是否能用，還需再校核危險(xiǎn)截面。馬鈴薯去皮機(jī)機(jī)再工作時(shí)候軸向受力很小，因此軸所受的彎矩很小，

46、相對于扭矩可以忽略不計(jì)。 主軸所受的扭矩T： N.m 扭矩圖為： 圖11 扭矩示意圖 Diagram 11 diagrammatic sketch of moment of torque 強(qiáng)度校核：MPa —軸的計(jì)算應(yīng)力，單位是MPa； M—軸所承受的矩，N.m； T—軸所承受的扭矩，已求得， N.m； W—軸的抗彎截面系數(shù)，單位是，計(jì)算公式[7]； —對稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許用彎曲應(yīng)力，查得是55； a—當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，取 a≈0.6; 當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力靜應(yīng)力時(shí)候，a≈0.6；當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)

47、力為對稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí) a≈1。 代入數(shù)據(jù)求得； ,所以原設(shè)計(jì)強(qiáng)度足夠 5.軸承的選擇 5.1類型選擇 由于滾動(dòng)軸承的靜摩擦系數(shù)僅為滑動(dòng)軸承的百分之一，并且使用維護(hù)方便，支承結(jié)構(gòu)簡單，因而滾動(dòng)軸承使用極其廣泛，并在許多領(lǐng)域逐步取代了滑動(dòng)軸承。在此選用滾動(dòng)軸承。 選擇滾動(dòng)軸承的類型與多種因素有關(guān)，通常根據(jù)下列幾個(gè)主要因素，并可參考各個(gè)滾動(dòng)軸承的類型和特性綜合考慮。 負(fù)荷大小和方向，例如既有徑向又有軸向的聯(lián)合負(fù)載一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承，如徑向負(fù)荷大，軸向負(fù)荷小，可選用深溝球軸承和內(nèi)外圈都有擋邊的圓柱滾子軸承，如同時(shí)還存在軸或殼體變形大以及安裝對中性差的情況，可選用調(diào)心

48、球軸承、調(diào)心滾子軸承；如軸向負(fù)荷大，徑向負(fù)荷小，可選用推力角接觸球軸承、推力圓錐滾子軸承，若同時(shí)要求調(diào)心性能，可選推力調(diào)心滾子軸承。軸承工作轉(zhuǎn)速。旋轉(zhuǎn)精度，一般機(jī)械均可用G級公差軸承。 軸承的剛性，一般滾子軸承的剛性大于球軸承，提高軸承的剛性，可通過“預(yù)緊”，但必須適當(dāng)。軸向游動(dòng)，軸承配置通常是一端固定，一端游動(dòng)，以適應(yīng)軸的熱脹冷縮，保證軸承游動(dòng)方式，一是可選用內(nèi)或外圈無擋邊的軸承，另一種是在內(nèi)圈與軸或者外圈與軸承孔之間采用間隙配合。摩擦力矩，需要低摩擦力矩的機(jī)械，（如儀器）應(yīng)盡量采用球軸承，還應(yīng)避免采用接觸式密封軸承。安裝與拆卸，裝卸頻繁時(shí)，可選用分離型軸承，或選用內(nèi)圈為圓錐孔的、帶緊定套

49、或退卸套的調(diào)心滾子軸承、調(diào)心球軸承。 由于整個(gè)旋轉(zhuǎn)軸承受較大的軸向力和轉(zhuǎn)速較低的特點(diǎn)，綜合各種滾動(dòng)軸承的性能和特點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際需要，軸徑向、軸向載荷均較大，轉(zhuǎn)速較低，決定選擇單列圓錐滾子軸承。計(jì)算采用的實(shí)心軸的尺寸為18mm，軸承支承端軸的尺寸為18mm。我們可從《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》的單列圓錐滾子軸承尺寸與性能參數(shù)表中選擇；選用GB/T297-1994 單列圓錐滾子軸承30211型。 5.2軸承壽命計(jì)算 式中： L10—軸承載荷為P時(shí)，所具有的基本額定壽命(106轉(zhuǎn)) C—基本額定動(dòng)載荷 N ε—壽命指數(shù)（對球軸承：ε=3，對滾子軸承：ε=10/3） P—當(dāng)量動(dòng)載荷(N) 對于

50、轉(zhuǎn)速恒定的軸承，實(shí)際計(jì)算時(shí)候用小時(shí)表示壽命比較方便： P= （是合成載荷，和P等效），用最小軸徑代入，T已經(jīng)求得是262N.M 所以P=2000T/d ≈30000h 5.3軸承端蓋的設(shè)計(jì) 軸承端蓋在這里主要起到的作用是對滾動(dòng)軸承的軸向定位以及對其進(jìn)行密封。這主要是防止?jié)L動(dòng)軸承在潤滑時(shí)潤滑油的泄漏而會(huì)污染到混合物料。結(jié)合到驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸的尺寸和深溝球軸承的外徑的具體尺寸，對軸承蓋的尺寸進(jìn)行如下設(shè)計(jì)。其示意圖見圖12所示。 圖12 軸承端蓋 Figure 12 Bearing Cover 5.4 套筒的設(shè)計(jì) 由于軸承的外圈的配合精度要求較高，如果直接與機(jī)架進(jìn)行配合，則要求的精

51、度較高在機(jī)架上不便加工，故采用套筒比較合適。尺寸見下圖： 圖13 套筒的尺寸圖 Figure 13 sleeve size chart 5.5軸承的安裝形式 圖14 軸承的安裝形式 Figure 14 Bearing Installation form （1 套筒 2.圓錐滾子軸承3.軸承壓蓋 4.氈毛圈5.螺栓6.軸） 5.6軸承潤滑選擇 潤滑對滾動(dòng)軸承的正常運(yùn)轉(zhuǎn)起著非常重要的作用，滾動(dòng)軸承的額定動(dòng)負(fù)荷和極限轉(zhuǎn)速是在假設(shè)潤滑適當(dāng)?shù)臈l件下確定的，所謂潤滑適當(dāng)是指潤滑劑選擇合適、潤滑劑的量恰當(dāng)，潤滑不良是造成軸承早期破壞的主要原因之一。 滾動(dòng)軸承工作中元件間既有

52、相對滾動(dòng)又有相對滑動(dòng)，因此，為了減少摩擦和磨損，防止燒傷和銹蝕，必須進(jìn)行潤滑。常用的潤滑劑有潤滑油和潤滑脂和固體潤滑劑，潤滑油的性能優(yōu)于潤滑脂，適應(yīng)于高速高溫的條件下，在潤滑脂不能滿足要求的常選用潤滑油。潤滑脂比潤滑油稠得多，有膜強(qiáng)度高，能承受較高的載荷，且不易流失，密封裝置簡單，一次加油可使用較長時(shí)間，不必添加或更換，所以潤滑脂的應(yīng)用是比較廣泛的。此設(shè)計(jì)中轉(zhuǎn)速很低且要承受一定的載荷而且一般是連續(xù)工作，所以選擇潤滑脂比較適合。 5.7軸承的密封 軸承的密封裝置是為了阻止灰塵、水、酸氣和其它雜務(wù)進(jìn)入軸承，并阻止?jié)櫥瑒┝魇ФO(shè)置的。選取氈圈油封，這種密封主要用與脂潤滑的場合，它的機(jī)構(gòu)簡單，在軸

53、承蓋上開出梯形槽，將毛氈按標(biāo)準(zhǔn)制成環(huán)行或帶狀，放置在梯形槽中以與軸密和接觸；或者在軸承蓋上開缺口放置氈圈油封，然后用另外一個(gè)零件壓在氈圈油封上，以調(diào)整毛氈與軸的密和程度，從而提高密封效果。 6 各部件的設(shè)計(jì)說明 6.1. 機(jī)筒部分的設(shè)計(jì)說明 圖15 機(jī)筒的設(shè)計(jì) Figure 15 barrel design 1.進(jìn)料口2.進(jìn)水口3機(jī)筒4.插板5.活動(dòng)門6.出水口 此擦皮機(jī)用于馬鈴薯的去皮，馬鈴薯會(huì)在容器壁上產(chǎn)生摩擦，如果容器壁過薄，使用壽命就會(huì)縮短;如果過厚，雖然壽命是保證了，但也產(chǎn)生了嚴(yán)重的浪費(fèi)，所以壁厚應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)合理的值。工作機(jī)筒分為上下倆部分，上面部分，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，取機(jī)筒的

54、壁厚為5㎜。上機(jī)筒即工作機(jī)筒，高400mm，內(nèi)徑400mm，壁厚5。在上面開一個(gè)高160mm，弦長220mm的口，作為馬鈴薯的出料口，機(jī)筒從上面往下385mm的高度需鍍金剛砂在內(nèi)壁上，厚度為2.5mm，有利于馬鈴薯的去皮，機(jī)筒的材料選用不銹鋼1Cr13。下面部分主要用來處水的以及排水的，它的下面焊接一個(gè)排水管，材料也是1Cr13，內(nèi)徑30mm，外徑為35mm，中間為圓弧過渡。機(jī)筒的下面是圓弧面，有一定斜度的，最底點(diǎn)就是排污口的位置。圓筒體底部與上軸承之間用四個(gè)螺栓連接。 6.2 轉(zhuǎn)盤的設(shè)計(jì) 圖16 轉(zhuǎn)盤 Figure 16 turntable 轉(zhuǎn)盤是物料摩擦去皮的動(dòng)力源，其設(shè)計(jì)要點(diǎn)

55、為必須能使物料飛向圓周并拋高一定高度，在其撥動(dòng)下使物料頻繁的跳動(dòng)、碰撞、摩擦、為此設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)盤形式如圖所示，轉(zhuǎn)盤底為平板，其上為中心向四周輻射的波紋狀為增大物料與轉(zhuǎn)盤的摩擦轉(zhuǎn)盤上也澆濤有磨料，波紋角α=20°～30°，中間底，兩邊高。轉(zhuǎn)盤的外徑與工作圓筒內(nèi)徑之間留有10mm的間隙，以便馬鈴薯的皮和水的混合物可以排出。 7控制線路的設(shè)計(jì)說明 7.1控制電路圖的設(shè)計(jì) 馬鈴薯去皮機(jī)的電路控制主要是控制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、停止，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，并具有必要的保護(hù)。本設(shè)計(jì)采用控制器、熔斷器、熱繼電器和按鈕所組成的控制裝置對控制對象進(jìn)行控制。控制裝置可根據(jù)生產(chǎn)工藝過程對控制對象所提出的基本要求實(shí)現(xiàn)其控制作用。其

56、圖17如下所示： 7.2電路圖解讀 1）電動(dòng)機(jī)的啟、?？刂? 啟動(dòng)時(shí)，合上閘刀開關(guān)Qs，引入三相交流電源，按下起動(dòng)按鈕SB2，則接觸器KM線圈得電吸合，其主KM觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)；同時(shí)與啟動(dòng)按鈕并聯(lián)的KM的輔助動(dòng)合觸點(diǎn)KM也閉和，使KM的吸引線圈經(jīng)兩條路徑得電。這樣當(dāng)松開SB2是，SB2自動(dòng)復(fù)位斷開，KM線圈通過自身輔助動(dòng)合觸點(diǎn)KM和停止按鈕SB1的串聯(lián)支路繼續(xù)保持得電，從而保持電機(jī)M連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。如果不想關(guān)閉閘刀開關(guān)Qs而使電機(jī)聽轉(zhuǎn)，直接按下停止按鈕SB1，使接觸器KM線圈斷電，則其動(dòng)合主觸點(diǎn)復(fù)位斷開，將三相電源斷開，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。 2）線路保護(hù)環(huán)節(jié)： A．熔斷器的短路保護(hù)——短路時(shí)通過

57、熔斷器FU1或FU2的熔體熔斷切斷電路，使電動(dòng)機(jī)立即停轉(zhuǎn)； B．熱繼電器的過載保護(hù)——熱繼電器具有過載保護(hù)作用。由于熱繼電器的熱慣性比較大，即使熱元件流過幾倍電動(dòng)機(jī)額定電流，熱繼電器也不會(huì)立即動(dòng)作。因此，在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間不太長的情況下，熱繼電器是經(jīng)得起電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流沖擊而不動(dòng)作的。只有在電動(dòng)機(jī)長時(shí)間過載下，串聯(lián)在主電路中的熱繼電器FR的熱元件（雙金屬片）因受熱而產(chǎn)生變形，能使串聯(lián)在控制電路中的熱繼電器FR的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，斷開控制電路，使接觸器KM失電釋放，電動(dòng)機(jī)失電停止運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)。當(dāng)電源恢復(fù)正常時(shí)，接觸器線圈也不能自動(dòng)得電，只有再次按下啟動(dòng)按鈕SB2后，電動(dòng)機(jī)才會(huì)啟動(dòng)。

58、 圖17電氣控制線路圖 Figure 17 electric control circuit diagram C．失壓和欠壓保護(hù)——通過接觸器KM的自鎖觸點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)電源電壓消失（如停電），或者電源電壓嚴(yán)重下降，使接觸器KM由于鐵心吸力消失或減小而釋放，這時(shí)電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)并失去自鎖。而電源電壓又重新恢復(fù)時(shí)，要求電動(dòng)機(jī)及其拖動(dòng)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)不能自行起動(dòng)，以確保操作人員和設(shè)備的安全。由于電網(wǎng)停電后自鎖觸點(diǎn)KM的自鎖已消除，所以不重新按起動(dòng)按鈕就不能啟動(dòng)。控制電路具備失壓和欠壓保護(hù)后，具有3個(gè)優(yōu)點(diǎn)：①防止電源電壓嚴(yán)重下降時(shí)，電動(dòng)機(jī)欠電運(yùn)行②防止電源電壓恢復(fù)時(shí)，電動(dòng)機(jī)突然自動(dòng)運(yùn)行造成設(shè)備和

59、人身事故；③避免多臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)啟動(dòng)造成電網(wǎng)電壓的嚴(yán)重下降。 通過上述電路的分析可以看出：電器控制的基本方法是通過按鈕發(fā)布命令信號(hào)，而由接觸器執(zhí)行對電路的控制；繼電器則用以測量和反映控制過程中各個(gè)量的變化，例如熱繼電器反應(yīng)被控制對象的溫度變化，并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候發(fā)出控制信號(hào)使接觸器實(shí)現(xiàn)對主電路的各種必要的控制。 總結(jié) 此次設(shè)計(jì)的任務(wù)是完成馬鈴薯去皮機(jī)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)。這是我們在大學(xué)期間所進(jìn)行的一次非常全面的設(shè)計(jì)，為自己在大學(xué)四年所學(xué)習(xí)知識(shí)的全面總結(jié)和鞏固，使我們初步了解和掌握搞設(shè)計(jì)的基本步驟、基本方法，通過本環(huán)節(jié)把我們在大學(xué)期間所學(xué)課程中所獲得的理論知識(shí)在設(shè)計(jì)實(shí)踐中加以綜合運(yùn)用，把大學(xué)四年來所學(xué)的知

60、識(shí)貫穿起來，使理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)踐密切的結(jié)合起來,為我的將來的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 這是一個(gè)非常全面而系統(tǒng)的設(shè)計(jì)題目，非常鍛煉人。從方案的論證到最終的設(shè)計(jì)，涉及的領(lǐng)域包括：機(jī)械制圖，機(jī)械原理，電工學(xué)，工程材料，材料力學(xué)，機(jī)械設(shè)計(jì)等等。通過設(shè)計(jì)實(shí)踐，提高我計(jì)算、制圖能力；使我們能熟練地應(yīng)用有關(guān)參考資料、計(jì)算圖表、手冊、圖集、規(guī)范，熟悉有關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)械方面知識(shí)得到系統(tǒng)的鞏固和提升。在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的同時(shí)，我還學(xué)到了許多新的知識(shí)，如PRO-E,CAD 2004的使用和WORD、POWERPOINT等軟件的應(yīng)用。通過此次設(shè)計(jì)我知道了團(tuán)隊(duì)的重要性。 我深刻的認(rèn)識(shí)到，要想成為一名合格的工程設(shè)計(jì)人員只是

61、掌握本專業(yè)的知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，應(yīng)該具有更加淵博的知識(shí)，如應(yīng)該對計(jì)算機(jī)應(yīng)用，農(nóng)產(chǎn)品的特性，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀等各個(gè)方面能力進(jìn)行加強(qiáng)。 在設(shè)計(jì)過程中也曾遇到很多的問題，但通過查閱相關(guān)的書籍、手冊以及老師的精心指導(dǎo)，都得到了解決，設(shè)計(jì)過程基本順利完成。 致謝 經(jīng)過三個(gè)多月的努力，在李立和老師的悉心指導(dǎo)下，設(shè)計(jì)任務(wù)基本結(jié)束了。從設(shè)計(jì)的選題、實(shí)施到撰寫、修改和定稿，李老師均傾注了大量的心血。李老師勤奮的工作精神、淵博的知識(shí)、豐富的經(jīng)驗(yàn)、科學(xué)的方法、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度使我受益匪淺。在此，首先向李老師致以最崇高的敬意和衷心的感謝！我們這次的畢業(yè)論文設(shè)計(jì)，受到了院領(lǐng)導(dǎo)的高度重視, 為我們開設(shè)了高配置

62、的機(jī)房，可以說給我們提供了最大程度上的方便 。在這里首先要感謝我的導(dǎo)師李立和。他平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從外出實(shí)習(xí)到查閱資料，設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝配草圖等整個(gè)過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜煩瑣，但是李老師仍然細(xì)心地糾正圖紙中的錯(cuò)誤。除了敬佩李老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作，在今后的道路上，恩師的諄諄教導(dǎo)將繼續(xù)催我奮進(jìn)，使我終身受益。 設(shè)計(jì)結(jié)束了，這不是個(gè)人的勞動(dòng)成果，而是大家的心血。因此，在設(shè)計(jì)順利完成之際，我再次向所有指導(dǎo)、幫助和鼓勵(lì)我完成設(shè)計(jì)的老師、同學(xué)致以最

63、誠摯的謝意！同時(shí)，也向百忙中抽時(shí)間審閱我的設(shè)計(jì)說明書的老師致以崇高的敬意！當(dāng)然,由于時(shí)間的倉促,還有很多的不足之處。也希望各位老師同學(xué)給予批評指正，謝謝！ 參考文獻(xiàn)： [1]張聰.機(jī)械式除皮設(shè)備的設(shè)計(jì)及其在果蔬汁加工中的應(yīng)用[J].包裝與食品機(jī)械:1996 [2]劉守江等,JL-Ⅱ型馬鈴薯切屑去皮機(jī)的研制. [J] 農(nóng)機(jī)化研究:1995. [3]沈再春,農(nóng)產(chǎn)品加工機(jī)械與設(shè)備[M].農(nóng)業(yè)出版社:1997 [4]食品工廠機(jī)械與設(shè)備[M].輕工業(yè)出版社:1989. [5]張慧玲.馬鈴薯去皮機(jī)的設(shè)計(jì)[J].河套大學(xué)學(xué)報(bào):2005 [6]鄭重慶,洪鐘德.簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[M].上海:

64、同濟(jì)大學(xué)出版社,2002 [7]陳定國等，機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 高等教育出版社:2006 [8]成大先,機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[M],化學(xué)工業(yè)出版社：2000 [9]李振清等.袖珍機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊.[M]機(jī)械工業(yè)出版社，2006.9 英文摘要和關(guān)鍵詞 The design of peeling machine Abstract: The design of the main issues is potato peeling machine design. Given parameters, the main argument to complete the overall program,

65、peeled barrel design, disc design, demonstration and motor drive program selection, belt drive design and so on. Bearing, bearing also made the choice of the situation in detail. Finally, motor control and maintenance of clean paper machine, also to a certain degree of narrative. Keywords: potato peeling machine belt drive control circuit - 28 -