小型山药去皮机的初步设计方案

小型山药去皮机的初步设 计方案

刘文宇

（山东协和学院 工学院，山东 济南 250109 ）

[摘要] 本文通过市场调查研究发现我国的果蔬加工业取得了巨大的成就，但由于缺乏具有自主知识产权的核心关键技术与关键制造技术，造成了我国果蔬加工业总体加工技术与加工装备制造技术水平偏低。本次设计通过对市场上的各种小型山药去皮机的正确分析，设计了去皮装置。其目的是解决山药体积小，不易清洗去皮，靠人工清洗去皮费力的技术问题主要是对茎类物质清洗去皮。

[关键词] 去皮机；小型；机械传动

对山药去皮机的组成：原动机的选择，传动比的设计计算，v带轮的选择与应用，校核带轮、轴承及轴的寿命和使用强度，分析重要零部件的受力及载荷分布情况，咬合件与轴承的润滑与密封以及波盘的设计与选择。用AutoCAD画出了山药去皮机装置的零件图和装配图。本次设计采用的是物理方法去清除茎块植物的表皮，利用摩擦的方式清除表皮并通过冲水的清洗，达到去除表皮的目的。

1.国外去皮方法大致有三种，即机械去皮、蒸汽去皮和化学方法去皮。三种去皮方法的工作原理为：

1. 机械去皮：在圆筒形容器中依靠带有磨料的圆盘滚轮或依靠特制的橡胶辊在中速或高速旋转中摩擦块茎的表面而达到去皮目的。用于比较常规的果蔬原料

（2）蒸汽去皮：在高压容器内通高压蒸汽使块茎表面受热然后打开容器盏，突然释放压力，块茎的表皮和果肉即自行分离。对机器要求较高
（3）化学去皮：在耐碱容器内，加强碱溶液并加温，后加人块茎，经一段时间后块茎的表皮被碱溶液腐蚀，经高压水反复冲洗干净后，经碱液外理后的果蔬必须立即在冷水中漫泡，反复换水直至表面无腻感口感无碱味为止^［2］。

目前我国市场出现了高压清洗去皮机、气泡清洗去皮机、水流清洗去皮机、滚筒清洗去皮机、毛刷清洗去皮机等，这些设备的清洗去皮技术功能完善，但不够环保，不能更好的节约资源。本次设计通过对市场上的各种小型山药去皮机的正确分析，设计了去皮装置。其目的是解决山药体积小，不易清洗去皮，靠人工清洗去皮费力的技术问题主要是对茎类物质清洗去皮。

2. 整体设计方案

1. 设计传动方案

机械一般是由原动机、传动装置和工作机三部分组成。传动装置位于原动机和工作机之间，用来传递运动和动力，并可用以改变转速、转矩的大小或运动形式，以适应工作机功能要求。传动装置的设计对整台机器的性能、尺寸、重量和成本都有很大的影响，因此应当合理地拟定传动方案。

传动方案一般用运动简图表示。拟定传动方案就是根据工作机的功能要求和工作条件，选择合适的传动机构类型，确定各类传动机构的布置顺序以及各组成部分的联接方式，绘出传动装置的运动简图。该机的工作机主要是靠波盘的转动对山药进行去皮，所以在这里我主要的构思是利用齿轮传动来带动波盘的转动。

考虑因素如下：

1）带传动承载能力较低，传递相同转矩时，结构尺寸较大，但传动平稳，能缓冲吸振，因此应布置在高速级。

2）开式齿轮传动的工作环境一般较差，润滑条件不好，容易损，寿命短，应布置在低速级。

（2）设计机构类型

选择传动机构类型时应综合考虑各有关要求和工作条件，例如工作机的功能；对尺寸、重量的限制；环境条件；制造能力；工作寿命与经济要求等。选择类型的基本原则：

1. 传递大功率时，应充分考虑提高传动装置的效率，以减少能耗、降低运行费用。这时应选用传动效率高的传动机构，如齿轮传动。而对小功率传动，在满足功能条件下，可选用结构简单、制造方便的传动形式，以降低初始费用（制造费用）。

2. 载荷多变和可能发生过载时，应考虑缓冲吸振及过载保护问题。如带传动，采用弹性联轴器或其他过载保护装置。

3）传动比要求严格、尺寸要求紧凑的场合，可选用齿轮传动或蜗轮传动。但应注意，蜗杆传动效率低，故常用于中小功率、间歇工作的场合。

4）在多粉尘、潮湿、易燃、易爆的场合，宜选用链传动、闭式齿轮传动或蜗杆传动，而不采用带传动或摩擦传动。

2. 原动机的选择

与被驱动的工作机械连接简单，且大多为室内作业，功率较小，维修方便，种类和型号较多等，即确定原动机为电动机。一般选用同步转速为1000r/min或1500r/min的电动机，所需转速为nw=400r/min～750r/min，因此传动装置总传动比约为2或3。

1. 电动机类型和结构型式及电动机的额定功率Pe。

因为山药去皮周围环境潮湿，选用一般用途的Y（IP44）系列三相异步电动机，卧式封闭结构。 Pe=1.5kw

（2）电动机的转速

为了便于选择电动机转速，先推算电动机转速的可选范围。由《机械设计》、《机械设计基础课程设计》得V带传动常用传动比范围i1′=2～4,直齿轮传动比范围i2′=2～3，则电动机转速可选范围为：

N=nw×i1′×i2′=1800 r/min～5400r/min

可见只有同步转速为3000r/min可符合上面的要求。

（3）电动机的数据技术和外形、安装尺寸

由《机械设计基础课程设计》查出Y90S–2型电动机的主要技术数据和外形、安装尺寸，并列表备用。

4.轴的设计

1. 选择联轴器

查《机械设计》，取载荷系数KA=1.3，则联轴器的计算转矩为：

Tca=KA TⅡ=1.3×28590=37167N.mm

根据计算转矩、最小轴径、轴的转速，按照计算转矩Tca应小于联轴器公称转矩的条件，查标准GB5014-85或手册，选用弹性拄销联轴器，其型号为：HL1联轴器16×42GB5014-85。半联轴器孔径dⅠ=16mm；孔径 d=16mm；半联轴器长度L=42mm, 半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=30mm。

2. 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径的长度

1)为了满足半联轴器的轴向定位要求，1-2轴段右端需制出一轴肩，故取2-3段的直径d2-3=21mm；半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=30mm，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故取1-2段的长度应比L1略短些，现取l1-2=28mm

2)初步选择滚动轴承。因轴承左端仅受轴向力的作用，故选用碳钢深沟球轴承。参照工作要求并根据d2-3=21mm，由轴承产品目录中初步选取6305CS，其尺寸为d×D×T=25×62×17，故d2-5=25mm；而l3-4=17mm

3)取齿轮轮毂的宽度为L=d6-7=36mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取l6-7=34mm。齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度h>0.07d，取h=5mm，则轴环处的直径d5-6=46mm。轴环宽度b≥1.4h，取l5-6=10mm

4)轴承端盖的总宽度为20mm。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离l=30mm，故取l2-3=50mm

5)再选滚动轴承。因轴承右端受径向及轴向力的作用，故选用角接触球轴承。参照工作要求并根据d2-3=27mm，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组、标准精度级的单列角接触球轴承7206C，其尺寸为d×D×B=30×62×16，故d4-5= 30mm。

（3）轴上零件的周向定位

齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键联接。由机械设计表6-1查得平键截面半联轴器与轴的联接b×h=5mm×5mm，长为25mm；齿轮与轴配的联接b×h=10mm×8mm；半联轴器与轴的配合为H7/k6，滚动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m6。

[参考文献]

1. 濮良贵、陈国定、吴立言.机械设计［M］.北京：高等机械出版社.2013

2. [2]黄键裕、朱立学、李上振、骆少明、张世昂.马铃薯清洗去皮一体机改进设计[J].农业工程,2017,7(06):135-138

[3]徐由田. 莲子砂带磨皮研究[D].湘潭大学,2013

[4]殷建国、刘滨.马铃薯立式去皮机结构设计[J].中国农机化学报，2015，36（01）：171-173

[5]李华廷. 山药全自动削皮机装置研究[D].青岛理工大学,2015.