農(nóng)副產(chǎn)品加工機(jī)械設(shè)計(jì)

qwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmrtyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmrtyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmrtyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmrtyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmrtyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmrtyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmrtyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmrtyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmrtyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmrtyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmrtyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmrtyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmrtyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmrtyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnm農(nóng)副產(chǎn)品加工機(jī)械設(shè)計(jì)課程論文2015/12/28趙宇

芋頭去皮機(jī)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。由于芋頭皮

厚多皺去皮難度大，通過(guò)分析采用臥式離心摩擦技術(shù)對(duì)其進(jìn)行去皮，并設(shè)計(jì)六角形滾筒、計(jì)算摩擦去皮工作參數(shù)、選用

合理的電機(jī)驅(qū)動(dòng)；樣機(jī)研制后測(cè)試表明，所研制的樣機(jī)一次去除率超過(guò)90%以上，能很好地滿足各種水果、塊根、塊莖

類果蔬的自動(dòng)去皮需求。

關(guān)鍵詞：芋頭；去皮機(jī)；離心；滾筒

中圖分類號(hào)：S226.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：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(jī)械法和化學(xué)法。按去皮原理不

同機(jī)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磨料的工作面除去表

面皮層，所得碎皮細(xì)小，便于用水或氣流清除，

但去皮后表面較粗糙，適用于質(zhì)地堅(jiān)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(jī)進(jìn)行磨削

去皮。這些離心擦皮機(jī)都是立式離心機(jī)。

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(zhì)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(guò)敏讓皮膚奇癢難忍，所以芋頭去皮無(wú)論手

工還是機(jī)械都比較困難，芋頭去皮機(jī)未見有論文、

論著報(bào)道。本文利用臥式離心機(jī)來(lái)去除芋頭的表

皮。

1摩擦去皮過(guò)程分析

本文介紹的芋頭去皮機(jī)是利用滾筒式臥式離

心機(jī)的滾筒裝盛半筒的芋頭和磨塊，滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)帶

動(dòng)芋頭和磨塊繞著滾筒軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)由于芋頭

和磨塊質(zhì)量、形狀及所處位置不同，相互間形成

了沒有相對(duì)固定位置的強(qiáng)制流動(dòng)狀態(tài)。在復(fù)雜的

相對(duì)運(yùn)動(dòng)作用下，游離狀態(tài)的磨塊與芋頭始終以

一定的壓力進(jìn)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(nèi)表面、滾筒軸的粗糙外表面摩擦，使芋

頭表皮磨損脫落以達(dá)到芋頭去皮的目的。

根據(jù)離心力[4]公式：作用在旋轉(zhuǎn)體質(zhì)點(diǎn)上的

離心力與質(zhì)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)半徑成正比，與速度的平方成

正比。

g

nr

g

r

Fm2r2)2

30

((1)

式中：F——離心力，N；

m——旋轉(zhuǎn)體質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量，kg；

——旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)的角速度，rad/s；

r——旋轉(zhuǎn)體質(zhì)點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)半徑，m；

n——滾筒的轉(zhuǎn)速，r/min；

——旋轉(zhuǎn)體的密度，kg/m3；

g——重力加速度，9.81m/s2。

旋轉(zhuǎn)時(shí)質(zhì)點(diǎn)得到的離心力與正常重力W之

比稱為重力系數(shù)G。

nr

n

rg

mg

mr

FW

G22

2

)0.001118

30

((2)

由于芋頭與磨塊的密度不同，所以同一旋轉(zhuǎn)

半徑處的芋頭與磨塊所受的離心力也就不同，內(nèi)

圈芋頭與磨塊向外移動(dòng)的加速度就不同，以致向

外移動(dòng)的速度不同，導(dǎo)致相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生相互摩擦。

當(dāng)滾筒停止轉(zhuǎn)動(dòng)，按體積比1:1混合裝入芋

頭和磨塊到滾筒空間的一半時(shí)，由于重力作用，

混料都沉在水平滾筒的下半部。待滾筒以轉(zhuǎn)速n

轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，游離狀態(tài)的物料受力如圖1所示。

其質(zhì)點(diǎn)垂直方向的受力為：

FGθ

滾筒內(nèi)表面

F

W

rn

圖1滾筒內(nèi)隨滾筒以轉(zhuǎn)速n轉(zhuǎn)動(dòng)的游離物體受力圖

從公式(3)可以看出，當(dāng)物料處于滾筒的下半

部時(shí)，~2，sinθ1~0,

Fv為負(fù)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(dāng)物料處于滾筒的上半部時(shí)，

=0～，sinθ0~1，sinsin1

v

FGθ

FFθF

GG

，

只要Gsinθ1，即G(0~1)1，亦即G1，F(xiàn)v就

為負(fù)值，垂直方向的受力向下，使游離物料往下

掉落。而從公式(4)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(dòng)。

所以重力系數(shù)G小于1時(shí)可以保證半滾筒的

混料始終在滾筒內(nèi)翻滾攪動(dòng)，以達(dá)到相互摩擦磨

掉芋頭表皮的目的。

2去皮機(jī)樣機(jī)研制

2.1樣機(jī)滾筒設(shè)計(jì)

鉸支門

圖2去皮機(jī)樣機(jī)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(nèi)切圓直徑為φ390mm，外

接圓直徑為45033

cos30

390

.

(半徑為225.17)mm，

長(zhǎng)度480mm。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(yīng)的另一邊筒

壁焊接活扣以扣住帶彎鉤的鉸支門。滾筒的內(nèi)表

面、滾筒軸的外表面分布一些加強(qiáng)筋，既增強(qiáng)剛

性又增加撞擊芋頭表面的機(jī)會(huì)。

2.2驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選用

為了使重力系數(shù)G0.001118n2r1，

以最大半徑0.22517m來(lái)說(shuō)，n2要小于

3972.4

0.0011180.22517

1

，即n要小于63r/min。

啟動(dòng)時(shí)為了克服慣性使?jié)L筒達(dá)到設(shè)定的轉(zhuǎn)速，所

需的功率最大，電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)按啟動(dòng)功率計(jì)

算[5]，即：

k

t

mDn

Pi)

366000

(

2

max

2

max(5)

式中：P——電動(dòng)機(jī)功率，kW；

)

366000

(

2

max

2

max

t

mDn

i

——各轉(zhuǎn)動(dòng)件啟動(dòng)時(shí)

所需功率總和，kW；

mi——某一轉(zhuǎn)動(dòng)件(例如滾筒、帶輪等)的質(zhì)

量，kg；

D

max——某一轉(zhuǎn)動(dòng)件的最大直徑，m；

n

max——某一轉(zhuǎn)動(dòng)件在啟動(dòng)后的最大轉(zhuǎn)速，

r/min；

t——啟動(dòng)時(shí)間，s。一般取t4~8s；

k——安全系數(shù)，一般取k1.1~1.3；

——傳動(dòng)效率系數(shù)，一般取0.7~0.8。

為了簡(jiǎn)化計(jì)算、保證安全，本文把滾筒看作

φ390mm的實(shí)心體，其質(zhì)量：mV

2

D4

L

7.8510000.390.48/44502kg,取滾筒

最大轉(zhuǎn)速nmax=100r/min，則啟動(dòng)滾筒所需功率：

4500.39100(1.1~1.3)22

0.321~0.868

Pgt366000(4~8)(0.7~0.8)(kW)

考慮到其它轉(zhuǎn)動(dòng)件啟動(dòng)所需功率以及安全系

數(shù)，本文選用Y112M-4電動(dòng)機(jī)，其功率為4kW，

電壓為380V普通工業(yè)用電壓，轉(zhuǎn)速為1450r/min，

配ABB公司生產(chǎn)的ACS510-01-09A4-4型變頻器

進(jìn)行調(diào)速。

2.3芋頭去皮機(jī)總裝

選用速比i為10.35的JZQ250-Ⅷ-1Z型減速

機(jī)進(jìn)行減速，電動(dòng)機(jī)與減速機(jī)之間用3根皮帶傳

動(dòng)，電動(dòng)機(jī)軸配節(jié)圓直徑140的帶輪，減速機(jī)高

速軸配節(jié)圓直徑200的帶輪，兩軸中心距377，

減速機(jī)低速軸與滾筒軸用3加工試驗(yàn)

本文初步試驗(yàn)采用小號(hào)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(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，把電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)?調(diào)高到887r/min，以使?jié)L筒轉(zhuǎn)速保

持在60r/min，經(jīng)過(guò)1h的滾磨加工，停機(jī)取出芋

頭，發(fā)現(xiàn)有的芋頭已經(jīng)全部去皮，有的殘留一些

表皮，但是總的去皮率達(dá)到90%以上。

4結(jié)論

本文所研制的樣機(jī)只是初始的，所做試驗(yàn)也

是初步的，但是已經(jīng)取得比較理想的使用效果，

下一步可以研制大型號(hào)的滾筒，采用不銹鋼小方

塊或者砂輪塊等其它磨塊進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比，以找出

最佳的磨塊和較適合的滾筒尺寸，從而達(dá)到最好

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