機械切削式土豆去皮機畢業(yè)設計說明書學生姓名： 學 號： 學 院： 機電工程學院 專業(yè)年級： 機械設計制造及其自動化 3 班 題 目： 機械切削式土豆去皮機 指導教師： 教授 評閱教師： 年 月機械切削式土豆去皮機摘 要去皮環(huán)節(jié)是用于多種水果和蔬菜的加工中以除去不需要或不可食的物質，并改善成品的外觀。主要的考慮因素包括通過盡可能減少去掉的部分以及可能降低能源、勞力和物質成本來降低總成本。這里，介紹機械切削去皮方法：食品被放置在金剛砂滾軸上或內壁排列著金剛砂的轉筒中，在磨擦力除去食材的表皮后又經過離心力的作用通過特制的帶有圓弧刮刀的通道，然后被大量的水沖洗干凈。該方法的優(yōu)點是由于過程是在溫室下進行而具有的能源成本低以及資本成本低、無熱損傷，食品外觀良好的優(yōu)點，不規(guī)則食品表面（如土豆上的“孔眼” ）會破壞去皮產品的外觀，需要手工去除 [1]。關鍵詞 土豆;去皮清洗;農產品;食品機械Title Mechanical cutting type potato peeling machine designAbstract:Skin peeling (for) of fruits and vegetables processing to remove need not eat or not, and improve the physical appearance of the product. The main factors including through minimize removed part and may reduce the labor and material costs energy, reduce the total cost. Here introduces friction peel method: Food is placed on the inner wall of the emery roller or drum lined with emery, ingredients in the friction removed the skin and then through the effect of centrifugal force through the special channel with a circular knife, and then be a lot of water is rinsed clean. The advantage of this method is due process is conducted in greenhouse with low cost and the energy of capital cost is low, no heat, the advantages of good food appearance, irregular food surfaces (such as potato “holes) destroys peel product appearance, need manual removal.Keywords: Potatoes;Peel cleaning;Agricultural;Food machinery機械切削式土豆去皮機目 錄1 引言 11.1 土豆的營養(yǎng)價值及藥理作用 21.2 “超級蔬菜”的神話 31.3 土豆深加工的必要性 62 薯類削皮機工作原理 72.1 去皮清理的原理 72.2 去皮設備： 83 電動機的選擇 .114 軸的設計 .124．1 軸的材料 124．2 軸的強度計算 124．3 軸的結構尺寸初步確定 145 滾動軸承的設計 .155.1 滾動軸承類型的選擇 .155.2 滾動軸承部件的組合設計. 166 齒輪的結構設計 .186.1 齒輪材料及熱處理 .196.2 齒輪相關參數的初步確定 .196.3 校核齒輪強度 .207.圓筒的結構設計 238 軸承座的結構設計 .249 圓盤的結構設計 .26結 論 27致 謝 28參考文獻 29機械切削式土豆去皮機11 引言土豆是茄科茄屬一年生草本。又稱馬鈴薯、洋芋、山藥蛋、薯仔(香港、廣州人的慣稱)等。塊莖可供食用，是重要的糧食、蔬菜兼用作物。土豆的名字很多，而以營養(yǎng)豐富獲得的美名也很多，如“植物之王” “第二面包” 、 “地下蘋果” ，不過營養(yǎng)學家更愿意把它稱為“十全十美的食物” 。土豆營養(yǎng)非常豐富，每百克中含有能量 79 千卡，蛋白質 2.6 克，脂肪 0.2 克，碳水化合物 17.8 克，膳食纖維 1.2 克，維生素 A 6 微克，維生素 B1 0.1 毫克，維生素 B2 0.02 毫克，維生素 B6 0.27 克，葉酸 12.4 微克，維生素 C 14 毫克，鈣 7 毫克，磷 46 毫克，鉀 347 毫克，鎂 24 毫克，鐵 0.4 毫克，鋅 0.3 毫克，硒 0.47 微克。土豆的營養(yǎng)很有特點，它既可作為蔬菜制作佳肴，亦可作為主糧。一個人每天吃0.25 公斤的新鮮土豆，就能產生 100 多千卡的熱量，而且食用后有很好的飽腹感，所以土豆十分耐餓，加上土豆沒有異常味道，所以完全可作主食。而它卻比大米、面粉具有更多的優(yōu)點：土豆蛋白質含量高，且擁有人體所必需的全部氨基酸，特別是富含谷類缺少的賴氨酸，因而土豆與谷類混合食用可提高蛋白質利用率。土豆也是所有糧食作物中維生素含量最全的，其含量相當于胡蘿卜的 2 倍、大白菜的 3 倍、番茄的 4 倍，B 族維生素更是蘋果的 4 倍。特別是土豆中含有禾谷類糧食所沒有的胡蘿卜素和維生素 C，其所含的維生素 C 是蘋果的 10 倍，且耐加熱。有營養(yǎng)學家做過實驗：0.25 公斤的新鮮土豆便夠一個人一晝夜消耗所需要的維生素。 土豆還是一個礦物質寶庫，各種礦物質是蘋果的幾倍至幾十倍不等，500 克土豆的營養(yǎng)價值大約相當于 1750 克的蘋果。美國新澤西州立大學漢斯·費希爾博士和德國一些醫(yī)科大學及醫(yī)學院權威人士進行的一系列研究證明，如果人們每天只吃土豆，即使不補充其他任何食品，身體也能攝取 10 倍于傳統(tǒng)食品中含有的維生素和 1.5 倍的鐵。土豆還有很神奇的藥用價值。土豆中的淀粉在體內吸收緩慢，不會導致血糖過快上升；膳食纖維在根莖類蔬菜中含量較高，常吃土豆可促進胃腸蠕動，且膳食纖維有助于降低罹患結腸癌和心臟病的風險是多項健康研究的成果；土豆鉀含量很高，能夠排除體內多余的鈉，有助于降低血壓。俄羅斯人須臾離不開土豆，俄羅斯的營養(yǎng)專家曾對莫斯科市 1200 人進行了調查。結果表明，平時常吃土豆的人比不吃土豆的人機械切削式土豆去皮機2患流感、傳染性肝炎、痢疾、傷寒、霍亂等傳染病的概率低 72.4％。營養(yǎng)專家研究證實，土豆的蛋白質可使肌體對自然界某些有害因素保持較強的抵抗力。胃潰瘍患者如果每天空腹吃些土豆泥可有效地緩解病情。我國著名營養(yǎng)學家李瑞芬對此有一個形象的比喻：得了胃潰瘍，胃上就多了很多小窟窿，而土豆泥就如同小膏藥，能把這些小窟窿牢牢地封上。1.1 土豆的營養(yǎng)價值及藥理作用1、營養(yǎng)豐富土豆中的蛋白質比大豆還好，最接近動物蛋白。土豆還含豐富的賴氨酸和色氨酸，這是一般糧食所不可比的。土豆還是富含鉀、鋅、鐵的食物。所含的鉀可預防腦血管破裂。它所含的蛋白質和維生素 C，均為蘋果的 10 倍，維生素B1、B2、鐵和磷含量也比蘋果高得多。從營養(yǎng)角度看，它的營養(yǎng)價值相當于蘋果的3.5 倍。2、利于減肥土豆同大米相比，所產生的熱量較低，并且只含有 0.1％的脂肪。如果把它作為主食，每日堅持有一餐只吃土豆，對減去多余脂肪會很有效。3、防中風每周平均吃上五至六個土豆，患中風的危險性可減少 40％，而且沒有任何副作用。4、和胃健脾土豆有和胃、調中、健脾、益氣的作用，對胃潰瘍、習慣性便秘、熱咳及皮膚濕疹也有治療功效。土豆所含的纖維素細嫩，對胃腸黏膜無刺激作用，有解痛或減少胃酸分泌的作用。常食土豆已成為防治胃癌的輔助療法。土豆中含有淀粉、蛋白質、脂肪、糖類，還含有人體必須的 21 種氨基酸和維生素B1、B2、B6、C 以及胡蘿卜素、纖維素、鈣、磷、鐵、鉀、鈉、碘、鎂和鉬等。土豆的營養(yǎng)成分非常豐富,100 克土豆蛋白質含量約在 2 克～2.5 克北京地區(qū)出產的土豆中蛋白質的含量占 2.8 克,而湖南地區(qū)的土豆達到 3.1 克。而且土豆的蛋白質質量好,接近動物性蛋白土豆含有的特殊蛋白——黏蛋白不但潤腸還有脂類代謝作用可防止膽固醇在體內蓄積。土豆含有人體 8 種必需氨基酸和多種維生素。土豆是一種糧菜兼用型的蔬菜，學名馬鈴薯，與稻、麥、玉米、高粱一起被稱為全球五大農作物。在法國，土豆被稱作“地下蘋果”土豆招牌營養(yǎng)素齊全，而且易為機械切削式土豆去皮機3人體消化吸收，在歐美享有“第二面包”的稱號。土豆又叫馬鈴薯、洋芋、洋山芋、 、山藥蛋，其營養(yǎng)價值曾經長期被忽視，而如今卻成了營養(yǎng)學家青睞的蔬菜明星，被認為是世界上最偉大的食物之一。馬鈴薯的營養(yǎng)價值很高，含有豐富的維生素 A 和維生素 C 以及礦物質，優(yōu)質淀粉含量約為 16.5％，還含有大量木質素等，被譽為人類的“第二面包” 。其所含的維生素是胡蘿卜的 2 倍、大白菜的 3 倍、西紅柿的 4 倍，維生素 C 的含量為蔬菜之最。專家們發(fā)現(xiàn)，在前蘇聯(lián)、保加利亞、厄瓜多爾等國著名的長壽之鄉(xiāng)里，人們的主食就是馬鈴薯。中醫(yī)認為馬鈴薯“性平味甘無毒，能健脾和胃，益氣調中，緩急止痛，通利大便。對脾胃虛弱、消化不良、腸胃不和、脘腹作痛、大便不暢的患者效果顯 著” 。現(xiàn)代研究證明，馬鈴薯對調解消化不良有特效，是胃病和心臟病患者的良藥及優(yōu)質保健品。馬鈴薯淀粉在人體內吸收速度慢，是糖尿病患者的理想食療蔬菜；馬鈴薯中含有大量的優(yōu)質纖維素，在腸道內可以供給腸道微生物大量營養(yǎng)，促進腸道微生物生長發(fā)育；同時還可以促進腸道蠕動，保持腸道水分，有預防便秘和防治癌癥等作用；馬鈴薯中鉀的含量極高，每周吃五六個馬鈴薯，可使患中風的幾率下降 40％，對調解消化不良又有特效；它還有防治神經性脫發(fā)的作用，用新鮮馬鈴薯片反復涂擦脫發(fā)的部位，對促進頭發(fā)再生有顯著的效果。雖然曾經長期不被重視，馬鈴薯的心態(tài)似乎始終很平穩(wěn)，低調得恨不能一直埋在土里。它的果實生長在地下，不像麥穗那樣伸向天空；它的價格很便宜，從沒大起大落過；它的口味似乎很單調，長期被視為窮人的蔬菜，就連著名畫家凡高在油畫《吃馬鈴薯的人》中描繪的，仍是一幅窮人一家憂傷地吃馬鈴薯的景象。如今人類對它的印象已經徹底變了，認定它幾乎渾身是寶。聯(lián)合國最近一項調查表明，到 2100 年，全世界人口將增加到 105 億，可能導致糧食危機。有的科學家認為，到那個時候，最有可能幫助人類渡過危機的就是這貌不驚人、我們天天見到的馬鈴薯。1.2 “超級蔬菜”的神話馬鈴薯既可煎、炒、烹、炸，又可燒、煮、燉、扒，烹調出幾十種美味菜肴，還可“強化”和“膨化” 。上個世紀 50 年代以來，馬鈴薯快餐食品風靡全球，美味可口的薯片、薯條受到男女老幼的喜愛。目前，世界上有不少國家已把馬鈴薯列為主食，還用它來制作點心等小食品。機械切削式土豆去皮機4? 留住歲月腳步馬鈴薯富有營養(yǎng)，是抗衰老的食物之一。一提起有營養(yǎng)、抗衰老的食物，人們就容易想到人參、燕窩、蜂王漿等高檔的珍稀食品，卻很少想到像馬鈴薯這樣的“大眾貨” 。其實，馬鈴薯含有豐富的維生素 B1、B2、B6 和泛酸等 B 群維生素及大量的優(yōu)質纖維素，還含有微量元素、氨基酸、蛋白質、脂肪和優(yōu)質淀粉等營養(yǎng)元素。這些成分在人的肌體抗老防病過程中有著重要的作用。經常吃馬鈴薯的人身體健康，老得慢，而且馬鈴薯價格低廉，任何人都吃得起——用它來抵御衰老，難道不比任何“仙丹”要“實惠”得多嗎？? 減肥沒商量吃馬鈴薯不必擔心脂肪過剩，因為它只含 0.1％的脂肪，是所有充饑食物中脂肪含量最低的。每天多吃馬鈴薯，可以減少脂肪攝入，可以讓身體把多余脂肪漸漸代謝掉，消除你的心腹之患。馬鈴薯對人體有很奇妙的作用，瘦人食之能使其“胖” ，胖人食之則使其“瘦” ，且身段會變得苗條起來。認為自己身材不夠理想的人，只要將馬鈴薯列為每日必吃食品吃上一段時間，不必受節(jié)食之苦便能收到“越貪吃越美麗”的效果。營養(yǎng)專家斷言：“每餐只吃全脂奶和馬鈴薯，便可得到人體需要的全部營養(yǎng)素?！币虼藴p肥者不需要擔心吃馬鈴薯會導致營養(yǎng)不良。不過，減肥者要注意將馬鈴薯做主食而不是做菜品來吃。煮馬鈴薯、薯條或煎薯餅都是很好的選擇。每日堅持一餐只吃馬鈴薯，長期下去對預防營養(yǎng)過?；驕p去多余的脂肪很有效。? 美顏天然之選當人們蜂擁進美容院時，真正的健康美容品其實就在你家冰箱里。馬鈴薯有很好的呵護肌膚、保養(yǎng)容顏的功效。新鮮馬鈴薯汁液直接涂敷于面部，增白作用十分顯著。人的皮膚容易在炎熱的夏日被曬傷、曬黑，馬鈴薯汁對清除色斑效果明顯，并且沒有副作用。馬鈴薯對眼周皮膚也有顯著的美顏效果。將熟馬鈴薯切片，貼在眼睛上，能減輕下眼袋的浮腫。臉上出現(xiàn)小皺紋的美女，把馬鈴薯切成片敷在臉上，具有美容護膚、減少皺紋的良好效果。年輕人皮膚油脂分泌旺盛，常受青春痘、痤瘡困擾，用棉花沾新鮮馬鈴薯汁涂抹患處可以解決這個問題。認為自己指甲顏色不舒服的人，只要將馬鈴薯汁涂在指甲上過一夜，第二天早上再洗掉，就會發(fā)現(xiàn)指甲變得光潔細膩、完美無機械切削式土豆去皮機5缺了。? 吃出好性格山西人愛說“山藥蛋寶中寶，頓頓飯離不了” 。馬鈴薯含有維生素 C，而且發(fā)熱量高。生活在現(xiàn)代社會的上班族，最容易受到抑郁、灰心喪氣、不安等負面情緒的困擾，馬鈴薯可以幫你解決難題。食物可以影響人的情緒，是因為它里面含有的礦物質和營養(yǎng)元素能作用于人體，改善精神狀態(tài)。做事虎頭蛇尾的人，大多就是由于體內缺乏維生素 A 和 C 或攝取酸性食物過多，馬鈴薯可以幫你補充維生素 A 和 C，也可以在提供營養(yǎng)的前提下，代替由于過多食用肉類而引起的食物酸堿度失衡。另外，性情不安定的人多吃馬鈴薯，可以攝取到足夠的鈣與磷，緩解不安情緒，使性格變得沉穩(wěn)。因工作繁重，再加上經常食用精米、細糧而行動遲緩、性情暴躁的人常吃馬鈴薯，其富含的維生素 B6 能起到平復焦躁、加強身體協(xié)調性的作用。依賴性強的人，在食譜中加大馬鈴薯的比例，借此加大對堿性食物的攝取，一般都能提高自信，減少依賴別人的想法。此外，秋季和氣候干燥的地區(qū)的人也要常吃馬鈴薯。干燥的氣候會引起燥熱、便秘等不適，馬鈴薯甘平的屬性可以養(yǎng)護你的脾胃，益氣潤腸，還能滋潤皮膚。出生在秋季的人多吃點馬鈴薯，不僅能改善性情，還有轉運的效果。? 調整虛弱體質馬鈴薯不僅不會使人發(fā)胖，還有愈傷、利尿、解痙的功效。它能防治淤斑、神經痛、關節(jié)炎、冠心病，還能治眼痛。馬鈴薯含有豐富的鉀元素，肌肉無力及食欲不振的人、長期服用利尿劑或輕瀉劑的人多吃馬鈴薯，能夠補充體內缺乏的鉀；其含有的豐富維生素 C 會抵御壞血病，鎂元素和鐵元素則能幫你擺脫惡心、手腳冰冷等問題；高含量的蛋白質和維生素 B 群可以增強體質，同時還具有提高記憶力和讓思維清晰等作用。面色蒼白的人和不愛吃飯的人最適合吃馬鈴薯。馬鈴薯的食用方法花樣百出，味道也綿密可口，無論是當主食還是當配菜都很不錯。覺得食欲低下的朋友，堅持吃一段時間馬鈴薯，一定能收到令你滿意的效果。機械切削式土豆去皮機61.3 土豆深加工的必要性鑒于土豆豐富的營養(yǎng)價值以及藥用價值，土豆得到了廣泛的利用：a.土豆可鮮食，鮮食用土豆主要用作家庭餐館烹調，我國主要用來制作菜肴、面點小吃等大眾食品。果外除蒸烤鮮土豆作主食外，還有咖哩飯、燉薯塊以及色拉涼拌菜。土豆可制成方便食品、快餐食品、休閑食品，如土豆粉、土豆全粉、脫水土豆片（條） 、速凍薯條（薯泥） 、蒸薯條、罐裝和去皮土豆、土豆脆片、土豆膨化小食品等；b. 加工成淀粉及相關產品：由于土豆淀粉的優(yōu)良特性，不僅是制作高級方便面、面類最為理想的添加淀粉，而且還是肉制品、魚糜制品等的添加劑或原料。土豆淀粉也是粉條的優(yōu)質原料。出土豆淀粉外，也可得到相關產品，包括各種變性淀粉、飴糖、葡萄糖、膳食纖維制品等。c.其他制品：土豆提取淀粉后的殘渣可制成土豆發(fā)酵飼料、提取蛋白等。綜觀食品加工業(yè)對加工技術的要求，食品加工技術的發(fā)展趨勢大致如下：第一，提高原料的利用率。由于食品生產企業(yè)利潤較低，提高原料的利用率是企業(yè)降低生產成本的重要途徑。第二，提高工作效率，便于實現(xiàn)大規(guī)模生產。第三，營養(yǎng)性和穩(wěn)定性高，現(xiàn)在人們對食品的要求越來越高，大家都很關注食品的營養(yǎng)功效。中國的薯類產量占世界總產量的 28%，居世界第一位。近年來薯類的生產和加工發(fā)展十分迅速，尤其是美國、英國、德國和日本等國以發(fā)展優(yōu)質專用化的薯類品種，先進適用的技術裝備，高質量的加工制品和規(guī)?；a經營方式等，推動著當今世界薯類加工業(yè)的發(fā)展。中國在薯類的種植和深加工上也加大了開發(fā)力度，形成了產前、產后良性循環(huán)的發(fā)展優(yōu)勢。尤其是加工后的薯類食品更是受到許多消費者的青睞，且在食品工業(yè)中所占的比例也越來越大。 因此，對土豆進行深加工具有重要價值。機械切削式土豆去皮機72 薯類削皮機工作原理2.1 去皮清理的原理水果及塊根、塊莖類蔬菜的外皮在加工成食品之前，大多需要除去表皮。由于原料的種類不同，皮層與果肉結合的牢固程度不同，生產的產品不同，對原料的去皮要求也各異，果蔬去皮的基本要求是去皮完全、徹底、原料損耗少。目前，果蔬加工中常用的去皮方法有機械去皮和化學去皮。機械去皮應用較廣，既有簡易的手工去皮又有特種削皮機。按去皮原理不同可分為機械切削去皮、機械磨削去皮和機械摩擦去皮。(1)機械切削去皮 是采用鋒利的刀片表面皮層。去皮速度較快，但不完全，且果肉損失較多，一般需用手工加以修整，難以實現(xiàn)完全機械作業(yè)，適用于果大、皮薄、肉質較硬的果蔬。目前，蘋果、梨、柿等常使用機械切削去皮，常用的形式為旋皮機。旋皮機是將待去皮的水果插在能旋轉的插軸上，靠近水果一側安裝（或手持）一把刀口彎曲的刀，使刀口貼在果面上。插軸旋轉時，刀就從旋轉的水果表面將皮車去。旋皮機插軸的轉動有手搖、腳踏和電動幾種動力形式。在旋車去皮之前應有選果工序，以保證水果大小基本一致。(2)機械磨削去皮 是利用覆有磨料的工作面除去表面皮層。可高速作業(yè)，易于實現(xiàn)完全機械操作，所得碎皮細小，便于用水或氣流清除，但去皮后表面較粗糙，適用于質地堅硬、皮薄、外形整齊的果蔬。胡蘿卜、番署等塊根類蔬菜原料去皮大多采用機械磨削削皮機。(3)機械摩擦去皮 是利用摩擦因數大、接觸面積大的工作構件而產生的摩擦作用使表皮發(fā)生撕裂破壞而被去除。所得產品表面質量好，碎皮尺寸大，去皮死角少，但作用強度差，適用于果大、皮薄、皮下組織松散的果蔬，一般需要首先對果蔬進行必要的預處理來弱化皮下組織。常見到的機械摩擦削皮機如采用橡膠板作為工作構件的干法削皮機。(4)化學去皮 又稱堿液去皮，即將果蔬在一定溫度的堿液中處理適當的時間，果皮即被腐蝕，取出后，立即用清水沖洗或搓擦，外皮即脫落，并洗去堿液。此法適用于桃、李、杏、梨、蘋果等的去皮及橘瓣脫囊衣。桃、李、蘋果等的果皮由角質、半機械切削式土豆去皮機8纖維素等組成，果肉由薄壁細胞組成，果皮與果肉之間為中膠層，富含原果膠及果膠，將果皮與果肉連接。當果蔬與堿液接觸時，果皮的角質、半纖維素被堿腐蝕而變薄乃至溶解，果膠被堿水溶解而失去膠凝性，果肉薄壁細胞膜較能抗堿。因此，用堿液處理后的果實，不僅果皮容易去除，而且果肉的損傷較少，可以提高原料的利用率。但是，化學去皮用水量較大，去皮過程產生的廢水多，尤其是產生大量含有堿液的廢水[2]。2.2 去皮設備：機械磨皮切削式去皮機,機械磨皮切削式去皮機是一種小型間歇式削皮機械。依靠旋轉的工作構件驅動原料旋轉，使得物料在離心力的作用下，在機器內上下翻滾并與機器構件產生摩擦，從而使物料的皮層被擦離然后經過弧形刮刀通道再次去皮。用機械磨皮切削式去皮機對物料的組織有較大的損傷，但其表面細膩光滑，適宜整只果蔬罐頭的生產，但由于對果蔬形狀有一定要求。常用削皮機處理土豆，番薯，毛芋，梨等形狀規(guī)則且抗碰撞的果蔬原料 [1]。機械切削式土豆去皮機91—機座 2—電機安裝支座 3—電動機 4—主動齒輪 5—從動齒輪 6—軸7—軸承座 8、9、10—軸承 11—圓筒 12—圓盤 13—卸料口 14—切削刮刀組 15—排污口 圖 2-1 削皮機結構Fig.2-1 The structure of the peelers削皮機（如圖 1）由工作圓筒 11、旋轉圓盤 12、卸料口 13、切削刮刀組 14、排污口 15 及傳動裝置等部分組成。機械切削式土豆去皮機10工作圓筒內表面是粗糙的，內表面焊有直徑 10mm 的鋼棒，然后植金剛砂；圓盤采用風扇葉片式結構設計，采用金剛砂黏結表面，具體會在后面零件介紹中講解。圓盤這種結構特點除兼有去皮功能外，主要用來拋起物料，當物料從加料口落到旋轉圓盤凹凸表面時，因離心力作用被拋至圓筒壁，與筒壁粗糙表面摩擦達到去皮的目的。去皮工作時，水通過噴嘴送入圓筒內部，卸料口的閘門由把手鎖緊，擦下的皮用水從排污口排去，已去皮的物料靠離心力的作用從打開閘門的卸料口自動排去。為了保證正常的工作效果，這種削皮機在工作時，不僅要求物料能夠完全拋起，在擦皮室內呈翻滾狀態(tài)，不斷改變與工作構件間的位置關系和方向關系，便于各塊物料的不同部位的表面被均勻去皮，并且要保證物料能被拋至筒壁。因此，必須保證足夠高的圓盤轉速，同時擦皮室內物料不得填充過多，一般選用物料充滿系數為0.5~0.65，依次進行生產率的計算 [3]。機械切削式土豆去皮機113 電動機的選擇電動機選擇要考慮多方面因素，根據電動機的功率、轉速、結構特點、應用場合和安裝方式，查相關資料選擇合適的電動機。查閱《機械零件設計手冊》相關內容如下：Y 系列（IP44）封閉式籠型三相異步電動機.結構特點：采用封閉自冷式結構，能防止任何方向的濺水對電動機的影響，一般只有一個軸伸端。性能及特點：電動機效率高、耗電少、性能好、噪聲低、振動小、體積小。根據工作軸功率 P=550W，轉速=320r/min,可選擇型號為 Y90S-6 型電動機。型號 額定功率（KW轉速（r/min）電流（A）效率（%）功率因數重量（kg）Y90S-6 0.75 910 2.25 72.5 0.75 23運行可靠，維修方便，絕緣等級為 B 級。應用場合：農用機械、食品機械、攪拌機、磨粉機等。根據電動機的型號，查機械手冊確定電動機的安裝方式并確定電動機的外形尺寸和安裝尺寸，然后合理地把電動機安裝在機架上。機械切削式土豆去皮機124 軸的設計一切作回轉運動的傳動零件（例如本設計中的齒輪和圓盤） ，都必須安裝在軸上才能進行運動及動力的傳遞。軸的主要功用是支承回轉零件及傳遞運動和動力。軸的設計包括結構設計和工作能力計算兩方面的內容。軸的結構設計是根據軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求合理地確定軸的結構形式和尺寸。軸的結構設計不合理，會影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會增加軸的制造成本和軸上零件裝配的困難度。軸的工作能力計算指的是軸的強度、剛度和振動穩(wěn)定性等方面的計算，多數情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強度。4．1 軸的材料軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。由于碳鋼比合金鋼價廉、對應力集中的敏感性較低，同時也可以用熱處理或化學熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強度，故采用碳鋼制造軸尤為廣泛，其中最常見的是 45。鋼應力水平很低的軸，從經濟上考慮，一般多選用強度等級較差的普通碳素鋼合金鋼比碳鋼具有更高的力學性能和更好的淬火性能。因此在傳遞大動力，并要求減小尺寸與質量，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。查《機械設計》表 11.1“軸的常用材料及其主要機械性能” ，可選擇軸的材料為45 鋼，熱處理方法采用正火。相關機械性能如下：毛坯直徑≤100mm，硬度170～217HBS，抗拉強度極限 為 590M ，屈服強度極限 為 295M ，彎曲疲?bpa?spa勞極限 為 255M 。1?pa4．2 軸的強度計算進行軸的強度校核計算時，應根據軸的具體受載及應力情況，采取相應的計算方法，并恰當地選取其許用應力。對于僅僅（或主要）承受扭矩的軸（傳動軸） ，應機械切削式土豆去皮機13根據扭轉強度條件計算。對只受扭矩或主要承受扭矩的傳動軸，應按扭轉強度條件計算軸的直徑。若有彎矩作用，可用降低許用應力的方法來考慮其影響。軸的結構尺寸設計完成，是否能用，還需再校核危險截面。土豆削皮機機再工作時候軸向受力很小，因此軸所受的彎矩很小，相對于扭矩可以忽略不計。扭轉強度條件為：????TTTWnP???31095（1） 式中 ----軸的扭轉切應力，M ；T paT-----軸所受的扭矩，N.mm ；---軸的抗扭截面模量，m ；T 3mn---軸的轉速，r/min ；p---軸所傳遞的功率，kw ；---軸的許用扭轉切應力， M 。???T pa對實心圓軸， = /16≈ /5，以此代入式（1） ，可得軸的直徑，WT3d?3d =c (mm) (2)??33095(nT???c 為取決于軸材料的許用扭轉切應力 的系數，其值可查機械設計〉 〉表???T11.3“幾種軸的材料的 和 C 值” ，可得 45 鋼的 為 30∽40，C 值為 118∽107。T T在這里，取 C 值為 116 代入式子（2） 得：d 其中 p 等于 0.50KW，n 等于 320r/min.316n??所以，d =15.40 mm 3205.考慮到軸上開鍵槽和切制螺紋，為了補償軸的削弱，按上式計算的軸應適當取大機械切削式土豆去皮機14些。取軸的最小直徑為 20mm。4．3 軸的結構尺寸初步確定 圖 4-1 軸Fig4-1 Axis1—車螺紋，與螺釘聯(lián)接，用于防止圓盤在旋轉工作時向上軸向移動。2—銑鍵槽，與圓盤聯(lián)接。3—與封油擋圈聯(lián)結，擋圈有防水防塵的作用，保護軸承；同時，擋圈下面壓著唇形密封圈，使?jié)櫥驮趥鲃友b置內得到充分利用。4—依次安裝深溝球軸承和單向推力球軸承，兩軸承之間裝有隔套，這樣可以保證軸承轉動而不至于摩擦力大卡死。5—注意其尺寸特點，其直徑比兩端稍小 1~2 個毫米，這樣有助于軸承的安裝，同時表面粗糙度要求不高，減少加工量。6—安裝深溝球軸承，也得安裝一個唇形密封圈。7—聯(lián)接圓螺母，該螺母具有自鎖功能，起到固定上面深溝球軸承的作用。8—銑鍵槽，與大齒輪聯(lián)接9—車螺紋，與螺釘聯(lián)接，起防止從動齒輪向下移動的 機械切削式土豆去皮機155 滾動軸承的設計常用的滾動軸承絕大多數已經標準化，并由專業(yè)工廠大量制造及供應各種常用規(guī)格的軸承。本節(jié)將根據具體的工作條件正確選擇軸承的類型和計算所需的尺寸。滾動軸承利用滾動體將軸于外部構件分隔開，從而用滾動摩擦代替了滑動摩擦。軸承的內、外圈和滾動體，一般是用軸承烙鋼制造的，熱處理后，硬度一般不低于60HRC，這些元件一般都經過 150 攝氏度的回火處理，所以通常當軸承的工作溫度不高于 120 攝氏度時，元件的硬度不會下降 [4]。5.1 滾動軸承類型的選擇查《機械設計》表 8.1“滾動軸承的主要類型、尺寸系列代號及其特征（GB/T272-93），根據本設計的結構要求和受力情況分析，選擇一個單向推力軸承和一對深溝球軸承配合使用。（1） 單向推力球軸承.結構簡圖、承受負荷方向： 圖 5-1 單向推力球軸承Fig.5-1 One-way thrust ball bearings特性：推力球軸承的套圈與滾動體多半是可分離的，單向推力球軸承只能承受單向的軸向負荷，兩個圈的孔不一樣大：內孔較小的是緊圈，與軸配合；內孔較大的是松圈，與機座固定在一起。極限轉速較低，適用于軸向力大而轉速較低的場合。沒有徑向限位能力，不能單獨組成支承，一般要與向心軸承組成組合支承使用。機械切削式土豆去皮機16（2） 深溝球軸承.結構簡圖、承受負荷方向：圖 5-2 深溝球軸承Fig.5-2 Deep groove ball bearings特性：主要承受徑向負荷，也可同時承受少量的雙向的軸向負荷，工作時內外圈軸線允許偏斜 - 。摩擦阻力小，極限轉速高，結構簡單，價格便宜，應用最廣泛，\8\16但軸承沖擊負荷能力較差。5.2 滾動軸承部件的組合設計.要想保證軸承順利工作，除了正確選擇軸承類型和尺寸外，還應正確設計軸承裝置。軸承裝置的設計主要是正確解決軸承的安裝、配合、緊固、調節(jié)、潤滑、密封等問題 [10]。1—油封擋圈 2—深溝球軸承 3—隔套 4—單向推力球軸承 5—唇形密封圈 6—隔套 7—深溝球軸承 8—隔套圖 5-3 滾動軸承機械切削式土豆去皮機17Fig.5-3 Rolling1—油封擋圈，與工作軸之間采用間隙配合。2—深溝球軸承，能承受較大徑向力，只能承受較小的軸向力。3—隔套，非標準件，根據設計要求選擇材料，確定尺寸。4—單向推力球軸承，能承受較大軸向力，沒有徑向限位功能。5—唇形密封圈，用于封油。6—隔套，同 3。7—深溝球軸承8—隔套，同 3。此外，軸承組合結構設計要合理，保證充分的潤滑和可靠的密封，對提高軸承的壽命和保證正常工作是非常重要的。機械切削式土豆去皮機186 齒輪的結構設計齒輪傳動是機械傳動中最重要、應用最廣泛的一種傳動。其優(yōu)點是：傳動效率高、工作可靠、使用壽命長、傳動比準確、結構緊湊和功率和速度使用范圍廣。齒輪傳動應滿足如下的基本要求：1.傳動平穩(wěn)，要求瞬時傳動比不變，盡量減小沖擊、振動和噪聲，保證較高的運動精度。2.承載能力高，要求在尺寸小、重量輕的前提下，齒輪的強度高、耐磨性好，能達到預定的工作壽命。在齒輪設計時，只要齒輪設計合理，齒輪材料及熱處理選擇合適，制造質量高，達到規(guī)定的制造精度，就能達到預定的功能要求。表 6-1 漸開線圓拄齒輪基本齒廓（GB/T1356-2001） [7]Table 6-1 The involute zhu gear tooth profile（GB/T1356-2001） [7]基本輪廓 齒輪名稱 代號 數值齒頂高 ha 1m工作高度 h 2m頂隙 c 0.25m全齒高 h 2.25m齒距 p 3.14m齒根圓角半徑 Pf 0.38m參考《機械原理》第七版相關資料：標準齒輪是指 m、a、 、 均取標準值，具有標準的齒頂高和齒跟高，而且分?ahc機械切削式土豆去皮機19度圓齒厚等于齒槽寬的齒輪。GB1356-88 中規(guī)定分度圓壓力角的標準值為 a= 02和 分別稱為齒頂高系數和頂隙系數，GB1356-88 中規(guī)定其標準值為：?ahc=1 =0.25?a?c6.1 齒輪材料及熱處理由齒輪傳動的失效形式可知，設計齒輪傳動時，應使齒面具有較高的抗磨損、抗點蝕、抗膠合等能力，而齒根要有較高的抗折斷的能力。因此，對齒輪材料性能的基本要求為：齒面應有足夠的硬度，而齒芯要有一定的韌性。選擇 45 鋼，熱處理方式采用表面淬火，HRC（齒面）40-50，齒輪加工精度為 9 級.6.2 齒輪相關參數的初步確定根據相關設計要求和資料可初步確定齒輪的某些參數，然后對齒輪進行齒面接觸疲勞強度計算和齒根彎曲疲勞強度計算，如果強度符合要求，則選用這些參數；如果強度不符合要求，則需再修改這些參數。1.參考《機械原理》 ，漸開線標準齒輪不發(fā)生根切是的最小齒數 = ，用標minZah2s?準齒條形刀具切制標準齒輪時，因 a= 及 =1，則 =17.02?ahmin2. 查《機械零件設計手冊》表 15-2“漸開線圓柱齒輪模數（GB/T1357-1987） ”，本設計可選擇模數 m 有：1、1.25、1.5、2、2.5、3.3.根據主動齒輪轉速 （即電動機轉軸轉速）和從動軸轉速 （即工作軸轉速）n 2n可確定傳動比和齒輪齒數比。 =910r/min, =320r/min.12n在這里，取模數 m=2mm.主動齒輪齒數 =25，分度圓直徑 =m =50mm.1Z1dZ從動齒輪齒數 =68，分度圓直徑 =m =136mm.22機械切削式土豆去皮機20取齒輪寬度系數為 0.2，則有：從動齒輪寬度 =136*0.2=27.2，取 =25mm.2b2b為了防止兩齒輪因裝配后軸向稍有錯位而導致實際嚙合齒寬的減少，常使大齒輪（這里是從動齒輪）寬度 = ；小齒輪（這里是主動齒輪）寬度 = +5~10mm2 1b2所以，主動齒輪寬度 =25+5=30mm.1b6.3 校核齒輪強度齒面接觸疲勞強度 ，齒根彎曲疲勞強度 .Him?Fim?下面設計過程中，所查的圖、表均可以查閱《機械設計》.a.確定許用應力查圖 6.14，得 = =1100 M ；查圖 6.15，得 = =300 1Him?2i pa 1Fim?2iM ，pa查表 6.5，得 =1.1， =1.5，u= / =68/25=2.72minHSminFS2Z1N=60 J 式中 為齒輪轉速.r/min,J 為每轉一圈時同一1hL1齒面的嚙合次數； 為齒輪的工作壽命.h;所以， =60×910×1×5×12×250=8.19×1N810= /u=8.19* /2.72=3.01×2810查圖 6.16，得 = =1，查圖 6.17 得 = =1.1NZ2 1NY2= = =1000 M ，1Hp?2.0?pa= =300×2×1/1.5=400 M ，1Fp2 ab.驗算齒面接觸疲勞強度條件.機械切削式土豆去皮機21計算工作轉矩：T=9.55× =9.55× × =7870.88 Nmm610np610975.確定載荷系數 K：由表 6.2 查得 =1.5；由 9 級齒輪精度，取AK=1.32；由硬齒面，非對稱布置，取 =1.2， =1.1vKBa則 K= =1.5*1.32*1.2*1.2=2.61AvBa查圖 6.12，得 =2.5；查表 6.3，得 =188.0，因齒數較少，取1HZ1EZ=0.86?Z所以 = =2.5×188.0×0.68H?1ZE?ubdkT21)(?7.2503)(89.2?=621.85 M pa?1Hp?齒面接觸疲勞強度滿足要求.c.驗算齒根彎曲疲勞強度條件查表 6.4 得， =2.62， =1.59， =2.24， =1.75，取1aFY1aS2aFY2aS=0.82，則：?Y= = ×2.62×1.59×0.82=82.54 1F?bdmkt21aF2S?25038.76.?M 1000 M ，pa?a= × × / =81.24 M 1000 M ，2F12FY2aS1aFYpa?a兩齒輪的齒根彎曲疲勞強度均滿足要求。總結：齒輪傳動設計的主要內容包選擇齒輪材料和熱處理、確定精度等級和主要參數。設計過程是先由設計準則確定強度條件，再由強度條件確定齒輪的大小（分度圓直徑或模數） ，并可進一步計算出多組能滿足機械切削式土豆去皮機22強度條件的齒輪主要幾何尺寸。根據設計要求，從多組齒輪參數中選擇較優(yōu)秀的作為最終的齒輪參數。最后設計出齒輪的結構，并繪制齒輪的零件工作圖。每次機械設備結構的設計都是在以前該類設備結構上的技術升級，在參考以前同類設備的結構特點的同時，在某些零件或在某些技術環(huán)節(jié)上加上自己的創(chuàng)新點，使自己設計后的產品在同類產品中更具有技術上、價格上的競爭力。下面將介紹本設計中，在三個零件上于以往同類機械設備的不同處。機械切削式土豆去皮機237.圓筒的結構設計1--不銹鋼棒 2—圓筒壁 3—與法蘭聯(lián)接部分 4、5—圓筒蓋組件 6、切削刀具組件圖 7-1 圓筒的結構Fig.7-1 The structure of the cylinder圓筒的結構特點主要體現(xiàn)在內壁，內壁均勻地焊接二十個直徑為 10mm 的不銹鋼棒，然后在整個圓筒內壁植金鋼砂（包括在不銹鋼棒上） ，這種結構特點更有利于對農產品的去皮，特別是對薯類農產品。第一，由于不銹鋼棒的存在，物料在圓筒內旋轉時會不斷的翻滾，這樣，就能對物料各個面進行去皮，達到均勻去皮的效果。第二，對于像薯類這樣的農產品，由于有些地方凹凸，在去皮工作時就有死點，往往有些地方沒有去皮，對于要求高的去皮效果，就要采用手工去皮的方法來處理這些死點，而采用不銹鋼棒焊接內壁，當薯類農產品在翻滾去皮工作時，當凹進去的地方剛好碰到直徑為 10 毫米的不銹鋼棒，照樣可以達到良好的去皮效果。圓筒與清理槽之間采用法蘭聯(lián)接。值得注意的是，圓筒蓋組件和不銹鋼棒都是焊接在圓筒上，而且圓筒壁上要開卸料口。筒蓋組件和不銹鋼棒焊接時，應先把它們都擺好在其焊接的位置，同時焊接，這樣做可以使焊接后變形均勻而且變形量小；再者，應先焊接好圓筒蓋組件和不銹鋼棒之后，再在筒壁上開卸料口，如果先開卸料口再焊接，會使圓筒變形量增大、變形機械切削式土豆去皮機24不均勻和應力不均勻，這樣，影響圓筒零件的質量。8 軸承座的結構設計軸承座在設計中是至關重要的一部分，它是整個機械設備的傳動部分，軸承座結構設計的合不合理會影響設備的傳動精度，此設計中，將整個傳動部分，包括軸承座、軸承、齒輪以及密封圈可組裝在一起，做一個單獨的零件使用，這種設計可使整個傳動部分更加牢靠地結合在一起，而且便于拆卸。圖 8-1 軸承座Fig.8-1 Bearing圖 8-2 軸承座總成機械切削式土豆去皮機25Fig.8 Bearing seat assembly圖 8-1 表示了軸承座的尺寸和結構特點，圖 7-2 表示了軸承座與轉動軸、軸承、從動齒輪及密封圈等的裝配和關系。軸承座總成可以看做一個單獨的零件安裝在清理槽上，這種結構便于安裝、拆卸，而且結構緊湊，在傳動工作時傳動平穩(wěn)、振動小、噪聲小。圖 8-2 中，9 表示潤滑油口。機械切削式土豆去皮機269 圓盤的結構設計圓盤的結構特點決定圓盤的作用，在設計中要求圓盤能夠有去皮功能外，還要有拋起物料的作用，當物料從加料口進入圓盤內后，物料首先落到圓盤上，圓盤隨著工作軸轉動，物料也在圓盤上旋轉翻滾，這里模仿風扇葉片式結構。圖 9-1 圓盤Fig.9-1 Disc如上圖所示，圓盤由三部分焊接而成，圓盤上表面都是金鋼砂黏結表面，有去皮的功能，起拋起物料作用的是上面的凹凸葉片式結構，在旋轉工作時，物料順著向上的面拋起。機械切削式土豆去皮機27結論土豆削皮機設備為用戶大大的減少了生產成本，通過機械的方式進行土豆的去皮，又大大提高了產品的加工能力，而且節(jié)約了勞動成本土豆削皮機在我國的應用是從改革開放以后國內企業(yè)引進歐美發(fā)達國家機械去皮技術和設備開始的，與傳統(tǒng)去皮方法相比，去皮后物料表面光滑、處理能力大等優(yōu)點，尤其對表面凹凸不平且外形不規(guī)則的物料去皮，同樣能達到滿意的去皮效果，受到現(xiàn)代化大中型食品加工企業(yè)的廣泛采用，大多數食品人們都有去除外皮的習慣，所以削皮機的發(fā)展前景值得期待。但在此次設計中薯塊失去了表皮的保護作用和受到機械傷害，與空氣接觸便產生褐變，并造成外觀變差、產生不良風味。褐變發(fā)生的原因主要是薯塊中含有酚類化學物質和多酚氧化酶，切割破壞了薯塊內部細胞膜的結構，導致隔離的多酚類物質流出，與外界氧氣接觸，在多酚氧化酶催化作用下形成一種叫鄰醌的物質再相互聚合或與蛋白質、氨基酸等作用形成高分子絡合物而使薯塊切割面發(fā)生褐變（放置時間長了就變黑）。通俗地講，一旦馬鈴薯去皮或切開并與空氣接觸就容易變褐變黑。其次馬鈴薯機械切削式去皮會損傷過多的果肉造成了較大的浪費，有時還無法去皮干凈。所以在此次設計過程中還存在許多未解決的問題。但我相信在隨著科技進步和人們對食品的不斷要求下，農產品加工設備將日益增多，實現(xiàn)更有效，更健康，更環(huán)保的加工過程，為人們創(chuàng)造優(yōu)質的生活享受通過這次畢業(yè)論文的寫作，我不僅系統(tǒng)的復習了這四年來所學的知識，而正在查問資料的過程中也學到了許多新的知識，尤其在機械去皮方面有了充分的認識。寫作雖然讓我用了很長時間，但我感覺花再多的時間也很值得，因為我通過這篇論文的寫作基本掌握了機械去皮的整個流程。對中國土豆加工與種植的現(xiàn)狀，乃至全國機械去皮行業(yè)有了深入的了解，使我在增加知識的同時讓我對機械制造這個行業(yè)有了更加全面的認識。