農副產品加工機械設計

1、qwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdf

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10、klzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnm農副產品加工機械設計課程論文2015/12/28趙宇芋頭去皮機的研制摘 要：文中介紹了果蔬去皮的基本要求和各種方法，其中塊根類果蔬去皮常用立式離心方式磨削法。由于芋

11、頭皮厚多皺去皮難度大，通過分析采用臥式離心摩擦技術對其進行去皮，并設計六角形滾筒、計算摩擦去皮工作參數、選用合理的電機驅動；樣機研制后測試表明，所研制的樣機一次去除率超過 90%以上，能很好地滿足各種水果、塊根、塊莖類果蔬的自動去皮需求。關鍵詞：芋頭；去皮機；離心；滾筒中圖分類號：S226.4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-4801(2013)03-006-03水果和塊根、塊莖類蔬菜在加工成食品之前大多需要去除表皮。果蔬去皮的基本要求是去皮完全、徹底，原料損耗少1。目前果蔬加工中常用的去皮方法有機械法和化學法。按去皮原理不同機械法又分為刀削去皮、磨削去皮和摩擦去皮三種。磨削去皮是利用覆有

12、磨料的工作面除去表面皮層，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。如胡蘿卜、馬鈴薯等塊根類蔬菜原料2以及芒果3都采用離心擦皮機進行磨削去皮。這些離心擦皮機都是立式離心機。芋頭是多年生塊莖植物，植株基部形成短縮莖，逐漸累積養(yǎng)分肥大成肉質球莖，稱為“芋頭”或“母芋”，有球形、卵形、橢圓形或塊狀等。芋頭皮厚且多皺褶，不易去除，生芋汁易引起局部皮膚過敏讓皮膚奇癢難忍，所以芋頭去皮無論手工還是機械都比較困難， 芋頭去皮機未見有論文、論著報道。本文利用臥式離心機來去除芋頭的表皮。1 摩擦去皮過程分析本文介紹的芋頭去皮機是利用滾筒式臥式離心機的滾筒裝盛半筒

13、的芋頭和磨塊，滾筒轉動帶動芋頭和磨塊繞著滾筒軸心轉動，同時由于芋頭和磨塊質量、形狀及所處位置不同，相互間形成了沒有相對固定位置的強制流動狀態(tài)。在復雜的相對運動作用下，游離狀態(tài)的磨塊與芋頭始終以一定的壓力進行碰撞、摩擦。在離心力、重力和摩擦力的共同作用下，讓芋頭表皮與磨塊及滾筒的粗糙內表面、滾筒軸的粗糙外表面摩擦，使芋頭表皮磨損脫落以達到芋頭去皮的目的。根據離心力4公式：作用在旋轉體質點上的離心力與質點旋轉半徑成正比，與速度的平方成正比。gn rgrF mw 2r r w 2 p )2 r30= = = ( (1)式中： F 離心力，N；m 旋轉體質點的質量，kg；w 旋轉體旋轉的角速度，rad

14、/s；r 旋轉體質點的旋轉半徑，m；n 滾筒的轉速，r/min；r 旋轉體的密度，kg/m 3 ；g 重力加速度，9.81m/s2。旋轉時質點得到的離心力與正常重力 W 之比稱為重力系數 G。n rnrgmgm rFWG 2 22) 0.00111830= = w = (p = (2)由于芋頭與磨塊的密度不同，所以同一旋轉半徑處的芋頭與磨塊所受的離心力也就不同，內圈芋頭與磨塊向外移動的加速度就不同，以致向外移動的速度不同， 導致相對運動產生相互摩擦。當滾筒停止轉動，按體積比 1:1 混合裝入芋頭和磨塊到滾筒空間的一半時，由于重力作用，混料都沉在水平滾筒的下半部。待滾筒以轉速 n轉動時，游離狀態(tài)

15、的物料受力如圖 1 所示。其質點垂直方向的受力為：FG滾筒內表面FWr n圖 1 滾筒內隨滾筒以轉速 n 轉動的游離物體受力圖從公式(3)可以看出，當物料處于滾筒的下半部時，q = p 2p ， sin = -1 0 ,Fv 為負值，即垂直方向的受力向下，使物料依然沉在水平滾筒的 下 半 部 ； 當 物 料 處 于 滾 筒 的 上 半 部 時 ，q =0p ， sin = 0 1， sin sin 1vF G F F FG G-= - = ，只要 Gsin <1，即 G(0 1) < 1，亦即 G < 1，Fv 就為負值，垂直方向的受力向下，使游離物料往下掉落。而從公式(4)

16、可以看出垂直方向的受力始終向外， 也就是使物料向滾筒的筒壁方向水平移動。所以重力系數 G 小于 1 時可以保證半滾筒的混料始終在滾筒內翻滾攪動，以達到相互摩擦磨掉芋頭表皮的目的。2 去皮機樣機研制2.1 樣機滾筒設計鉸支門圖 2 去皮機樣機滾筒為了制造方便，本文采用六角形滾筒，如圖 2所示。滾筒外六角的內切圓直徑為390 mm，外接圓直徑為 450 33cos30390= .°f (半徑為 225.17)mm，長度 480 mm。為了快速方便地裝卸物料，六角形滾筒的一邊筒壁做成鉸支門，在相應的另一邊筒壁焊接活扣以扣住帶彎鉤的鉸支門。滾筒的內表面、滾筒軸的外表面分布一些加強筋，既增強剛

17、性又增加撞擊芋頭表面的機會。2.2 驅動電動機的選用為 了 使 重 力 系 數 G = 0.001118n 2r < 1 ，以 最 大 半 徑 0 . 2 2 5 1 7 m 來 說 ， n2 要 小 于3972.40.001118 0.225171=´， 即n 要小于 63 r/min。啟動時為了克服慣性使?jié)L筒達到設定的轉速，所需的功率最大，電動機功率應按啟動功率計算5，即：hktm D nP i )366000(2max2= å max (5)式中：P電動機功率，kW；)366000(2max2å maxtm D ni各轉動件啟動時所需功率總和， kW；

18、mi某一轉動件(例如滾筒、帶輪等)的質量，kg；Dmax某一轉動件的最大直徑，m；nmax某一轉動件在啟動后的最大轉速，r/min；t 啟動時間，s。一般取 t = 4 8 s；k 安全系數，一般取 k = 1.1 1.3 ；h 傳動效率系數，一般取h = 0.7 0.8 。為了簡化計算、保證安全，本文把滾筒看作390 mm 的實心體，其質量：m V = = r2D4p Lr= ´ ´ ´ ´ = 7.85 1000 0.39 0.48/ 4 450 p 2 kg, 取 滾 筒最大轉速 nmax =100 r/min，則啟動滾筒所需功率：450 0.39

19、 100 (1.11.3) 2 20.321 0.868P gt = = 366000 (4 8) (0.7 0.8) ´ ´ ´ ´ ´ (kW)考慮到其它轉動件啟動所需功率以及安全系數，本文選用 Y112M-4 電動機，其功率為 4 kW，電壓為380 V 普通工業(yè)用電壓， 轉速為 1 450 r/min，配 ABB 公司生產的 ACS510-01-09A4-4 型變頻器進行調速。2.3 芋頭去皮機總裝選用速比 i 為 10.35 的 JZQ250-1Z 型減速機進行減速，電動機與減速機之間用 3 根皮帶傳動，電動機軸配節(jié)圓直徑 140 的

20、帶輪，減速機高速軸配節(jié)圓直徑 200 的帶輪，兩軸中心距 377，減速機低速軸與滾筒軸用3 加工試驗本文初步試驗采用小號石子作為磨塊，將芋頭和磨塊按體積比 1:1 混合成混料，裝入到滾筒空間的一半，開啟變頻器帶動電動機轉動，把電動機轉速從 0 調高到 887 r/min，以使?jié)L筒轉速保持在 60 r/min，經過 1 h 的滾磨加工，停機取出芋頭，發(fā)現有的芋頭已經全部去皮，有的殘留一些表皮，但是總的去皮率達到 90%以上。4 結論本文所研制的樣機只是初始的，所做試驗也是初步的，但是已經取得比較理想的使用效果，下一步可以研制大型號的滾筒，采用不銹鋼小方塊或者砂輪塊等其它磨塊進行試驗對比，以找出最

21、佳的磨塊和較適合的滾筒尺寸，從而達到最好參考文獻：1 崔建云.食品機械M.北京:化學工業(yè)出版社,2006.2 王振鐸.摩擦去皮機的研制J.山西食品工業(yè),1999(1):28-30.3 張燕,羅林輝,廖宇蘭.芒果去皮機的設計及其控制研究J.農機化研究,2012(6):97-100.4 劉慶星.離心鑄管M.北京:機械工業(yè)出版社,1994.5 張伯明.離心鑄造M.北京:機械工業(yè)出版社,2004.6機修手冊第一篇修訂小組.機修手冊第一篇第九冊聯(lián)軸器M.北京:機械工業(yè)出版社7   果蔬脆片J. 技術與市場. 2001(08) 8 李冀新,張文育,羅小玲,鄭剛,劉婭,葉志軍,林向東.  果蔬脆片油炸過程的觀察和設備的改進J. 食品科學. 1999(08) 9   果蔬脆片的生產J. 農牧產品開發(fā). 1997(06) 10 王建中.  果蔬脆片生產中速凍工藝的研究J. 冷飲與