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1、目录第 1 章绪论.11.1 毕业设计目的. 31.2 毕业设计任务. 11.2.1 毕业设计条件. 11.2.2 毕业设计的内容.11.2.3 毕业设计的关键.21.2.4 毕业设计的要求.2第 2 章 引言.32.2 研究番茄打浆机的意义和国内外现状概况.42.2 番茄原料加工预处理工艺流程简介.42.3 国内外番茄打浆设备. 5第 3 章 打浆机的结构设计. 73.1 打浆机的基本结构. 73.1.1 圆筒. 73.1.2 破碎桨叶.73.1.3 传动系统.83.1.4 机架. 83.1.5 其它. 8第 4 章 打浆机的参数确定. 94.1 滚筒的设计.94.1.1 滚筒的长度设计.9
2、4.1.2 物料在滚筒内的时间.94.1.3 棍棒与筛筒之间的间隙. 104.1.4 圆筒筛消耗功率的计算. 104.2 电动机的选择. 10第 5 章 主要零件的结构设计与计算. 125.1 计算皮带，设计皮带轮.125.2 传动主轴的结构设计计算. 155.2.1 初步计算轴的直径. 155.2.2 轴的结构设计. 165.2.3. 根据定位要求确定轴的各段直径和长度. 165.3 轴上零件的定位.17I5.4 确定轴上的圆角和倒角.175.5 滚动轴承. 17第 6 章 主要零件的校核.186.1 轴的强度校核计算. 186.1.1 按扭转强度条件计算.186.1.2 按弯扭合成强度条件
3、计算. 196.2 轴的扭转刚度校核计算.20总结. 21致谢. 22参考文献. 23附录 1 外国文献翻译附录 2 外国文献原文附录 3 番茄打浆机装配图 A0附录 4 空心轴 A1附录 5 长实心轴 A2附录 6 轴承座 A2附录 7 大带轮 A2附录 8 小带轮 A2附录 9 短实心轴 A2II番 茄打浆机摘要：番茄打浆机适用于多种新鲜的果品和蔬菜打浆分离之用,随着人们生活水平的提高，西红柿打浆机在人们的生活中扮演的角色越来越重要。对于打浆机，在工程设计及使用中还存在一些的缺陷，如参数选择不合理等。目前，打浆机的设计仍是依靠经验公式计算，在经验公式中许多参数的选择是在一定范围内凭经验选取
4、的，这使得打浆机的设计较落后，无法提高其设计水平和提高产品的性能。关键词：打浆机、经验公式、西红柿、设计IIITomatoes beaterAbstract：Tomatoes beater for a variety of fresh fruits and vegetables with isolated beating,with the improvement of living standard, tomatoes beater in peoples lives more and moreimportant role. The beater, the engineering design
5、and the use there are still some defects,such as the parameters unreasonable. At present, the beater is still relying on experience in thedesign formula, the empirical formula is the choice of many parameter s within a certain rangeof the selected rule of thumb, which makes the design beater than ba
6、ckward, unable to raisedesign standards and improve performance .Keywords: beater, empirical formula, tomatoes, designIV第 1 章绪论1.1毕业设计的目的通过本次毕业设计，我们能够达到以下目的：（1）培养我们综合运用和巩固扩展所学知识，提高理论联系实际的能力；（2）培养我们收集、阅读、分析和运用各种资料，手册等科技文献的能力；（3）使我们更加熟练的运用 AUTOCAD、Word 等计算机办公软件，提高计算机辅助设计的能力；（4）训练和提高机械设计的基本理论和技能（5）培养独立
7、思考，独立工作的能力；（6）培养我们的团队合作意识。1.2毕业设计的任务（1）绘测装配图 A0 一张，其余主要零件图折合为 1.5 张 A0 图纸（AutoCAD）（2）说明书 1 份，要求 10000 字以上，全部打印（3）英文翻译文献一份(要求机械相关,3000 字符以上)（4）主盘两张在周老师的带领下，首先我搜集各方面的资料，在图书馆和网上查询各类资料，初步了解打浆机的用途以及它的应用场合，发展的历史现状，现在的发展状况以及将来可能的发展趋势。接下来就是拿到数据开始主体设计，论证是否符合实际要求；再后来就开始计算，由生产能力入手，选择合适的电动机等，初步算出各类数据；下一步就是绘制装配图
8、和主要零件图，在绘制图的过程中，结合生产实际条件，再修改数据，最后撰写说明书做最后的定论，翻译外文相关机械资料，打印图纸准备答辩。总共大概花了三个月的时间。1.2.1 设计条件1、原料：西红柿2、生产能力：2.5T/h3、轴转速：970r/min4、筛孔孔径：直径 0.6mm5、工作时间：两班/8h寿命：5 年11.2.2设计内容1、设计方案的选择与计算。2、总体结构的设计，成套图纸及说明书。1.2.3设计关键1、仔细分析打浆机的工作原理2、根据输送要求选择恰当的电动机3、保证设计的打浆机能够满足工作要求1.2.4设计要求(1)能保证正常的打浆工作保证正常打浆是必须首先满足的要求。 打浆量为每
9、小时 2.5T,关键就在于正确选定螺旋直径、合适的电机。(2) 要有合适的螺旋转速为避免出现物料被螺旋叶片抛起而无法输送的现象，螺旋转速应小于某一极限转速。(3) 能提高生产效率，降低成本应尽量采用各种快速高效的结构，缩短辅助时间，提高生产率。同时尽可能采用标准元件与标准结构，力求结构简单、制造容易，以降低制造成本。(4) 操作方便、省力和安全在客观条件许可且又经济的前提下，尽可能的采用气动、液压和气液等机械化夹具装置，以减轻操作者的劳动强度。(5) 有良好的结构工艺性所设计的打浆机机应便于制造、安装、检验、调整、清洗、维修等。2第 2 章引言2.1 研究番茄打浆机目的和国内外现状概况茄科草本
10、植物番茄的果实。又称西红柿、番柿、洋柿子、六月柿。有苹果青、粉红甜肉、桔黄嘉辰等品种。我国大部分地区均有栽培。夏季采收，洗净鲜用。番茄是世界范围内广泛栽培的作物，也是营养价值极高的植物。据营养学家研究测定：每人每天食用 50 克100 克鲜番茄，即可满足人体对几种维生素和矿物质的需要。番茄含的“番茄素”，有抑制细菌的作用；含的苹果酸、柠檬酸和糖类，有助消化的功能。番茄含有丰富的营养，又有多种功用被称为神奇的菜中之果。它所富含的维生素 A 原，在人体内转化为维生素 A，能促进骨骼生长，防治佝偻病、眼干燥症、夜盲症及某些皮肤病的良好功效。现代医学研究表明，人体获得维生素 C 的量，是控制和提高肌体
11、抗癌能力的决定因素。番茄内的苹果酸和柠檬酸等有机酸，还有增加胃液酸度，帮助消化，调整胃肠功能的作用。番茄中含有果酸，能降低胆固醇的含量，对高血脂症很有益处。番茄富含维生素 A、C、B1、B2 以及胡萝卜素和钙、磷、钾、镁、铁、锌、铜和碘等多种元素，还含有蛋白质、糖类、有机酸、纤维素。目前，世界上有三大番茄主产区：美国、意大利和中国。美国所产的番茄酱主要提供美国国内食用，其出口量仅占全球贸易总量的 6%-7%；意大利和中国的出口量各占到全球贸易总量的 30%。近两年美国番茄大幅减产，欧盟番茄种植加工量急剧下降，中国番茄酱市场占用份额逐年加大。近几十年来，世界范围内的番茄产量和制品贸易增长迅速，中
12、国番茄及制品贸易在世界番茄贸易的地位也越来越重要，对世界番茄贸易产生了重要的影响。中国番茄加工产业的迅速崛起和发展，使中国已经跻身世界主要生产国家的行列。作为新鲜番茄食用消费大国，据不完全统计，中国全国每年新鲜番茄的消費量达到二千六百万吨，与全球番茄加工数字相近。今后中国番茄制品消费将呈现每年增长百分之十五的发展趋势。目前中国拥有麦当劳、肯德基快餐店三千余家，每天快餐消費超過三百万人次，油炸土豆條配有番茄沙司，成为中国消費者消費番茄制品的最佳方式。中国番茄原料种植面积达一百万亩，主要分布在新疆、內蒙和甘肃，是全世界三大主要种植区域之一。其中新疆番茄种植面积八十万亩，是中国加工番茄种植最大的省区
13、。中国番茄醬紅色素高，色差、粘稠度和霉菌均達到世界同类产品先进水平，而相对低廉的制造成本，构建了产品的竞争力。3番茄酱和番茄浆番茄酱罐头是世界上主要的蔬菜罐头之一，它由番茄经打浆、浓缩而成，是番茄的主要加工品。世界年贸易量 100 万 t 左右，主要作调料或汤料，同时是加工番茄沙司的主要原料，也是加工混合蔬菜、茄汁鱼、豆等屹头的辅料。番茄酱根据其浓缩程度不同有稀（2427.9）、中（2831.9）、浓（3239.3）和超浓（大于 39.3）几种。还有低于 24的产品，称番茄浆或番茄泥，常见的为稀（8.010.1）、中等（10.211.2）和浓（15.024.0）几种。番茄制品的主要产品有番茄红
14、素、大包装番茄酱、小罐番茄调味酱、番茄沙司、以番茄汁等，但无论何种制品，都要对番茄进行打浆，打浆的方法主要有人工打浆，机械打浆，人工打浆效果低，加工条件质量不够好，产量低，显然不能满足番茄加工行业的需求，加工时番茄进入头道物料桶内，主轴带动叶轮高速旋转，物料被叶轮带动与筛网磨擦挤压，使得番茄的肉、汁与皮、籽分离，肉和汁通过筛网上的小孔从出料口排出，皮和籽则向轴端推进经过排渣口排出。2.2 番茄原料加工预处理工艺流程简介番茄酱的生产工艺为原料的清洗、分级、破碎、加热、打浆、浓缩、升温、装罐、密封、杀菌、冷却。（1）番茄浆原料加工番茄酱的原料果要求果实鲜红、茄红素含量高，如可溶性固形物为 4左右，
15、茄红素含量最好在 6mg/100g 番茄以上；果实红熟一致，无青肩或青斑、黄晕等；胎座红色或粉红色，种子周围胶状物最好红色；出汁率和可溶性固形物高；抗裂性好，糖酸比适中，维生素 C 含量高；原料要求成熟。我国曾有浙红 1 号、浙红 2 号、浦红 2 号、扬州红、佳丽矮红、扬州 24、罗城1 号、渝红 1 号、渝红 2 号、穗圆、满丝等品种。但世界范围内的番茄酱用种换代很快，特别是杂种的应用和无支架品种的应用非常迅速，应随时注意。（2）原料的处理进厂的原料果实应严格剔除霉烂及成熟不足的果实，在流动水槽内浸泡预洗，除去杂质，再经鼓风洗涤机和喷淋高压水将表面彻底洗净。洗净后的果实进行修整，在滚动工作
16、输送台中专人将有疤的果、虫果和裂果等部位用刀修割干净。再一次将烂果除去，并喷淋洗净其余果实。(3)破碎、脱籽、预热果实进入破碎机轧碎、有时破碎和脱籽联合进行，之后立即加热至 85，以抑制果胶酶，保证稠度。(4)打浆4送入专用的三道番茄打浆机进行打浆，筛孔直径分别是 1.0mm、0.5mm 和 0.4mm。果浆流入带搅拌器的贮槽。出汁率控制在手捏果渣不出汁为止。(5)浓缩将浆体及时泵入浓缩锅内，在真空条件下低温浓缩，番茄酱最好采用双效或多效逆流真空浓缩设备，最终浓度依要求而定。浓度测定时要注意由于温度而引起的误差。(6)预热、装罐浓缩后的番茄酱，经列管式加热器加热至 9097，立即趁热装罐。番茄
17、酱在我国常采用 539 号罐（净重 70g）、668 号罐（198g）、15267 号罐（5000g）等罐形包装。在美国，为了便于运输和再加工，常用 55 加仑大桶无菌装运，欧洲地区也大量推广 200kg 铝箔复合无菌包装。(7)杀菌、冷却装罐后的番茄酱应立即杀菌，一般沸水杀菌 2535 分钟。之后及时冷却。2.3 国内外番茄打浆设备当前国内外番茄的打浆方式主要是通过打浆机打浆，各式各样的打浆机但都大同小异，有单道打浆机，二道打浆机，甚至多道打浆机，但他们的原理都是主轴带动叶轮高速旋转，物料被叶轮带动与筛网磨擦挤压，使得番茄的肉、汁与皮、籽分离，肉和汁通过筛网上的小孔，产品由出料口排出，废品由
18、排渣口排出；如果是双道打浆或者多道打浆，就是第一道的产品进入第二道继续打浆，以此类推。打浆机的工作原理：图 1如上图所示，它具有开口的圆筒筛水平安装在机壳内部,筒身用 0.35-1.20 毫米厚的不锈钢板（在其上面冲有孔眼）弯曲成圆厚焊接而成，并在其两边焊上加强圈以增加其强度。但也有用两个半圆体由螺钉连接而成筒体。轴支撑在轴承上，在轴5上装有使物料移向破碎桨叶的螺旋推进器以及擦碎物料用的两根棍棒（棍棒又称刮板），棍棒是用螺栓和安装在轴上的夹持器相连的，通过调整螺栓可以调整棍棒与筛筒壁之间的距离。棍棒对称安装于轴的两侧，而且与轴线有一夹角，这夹角叫导程角。棍棒用不锈钢制造，实际上是一块长方形的不
19、锈钢板，为了保护圆筒筛，有时还在棍棒上装上耐酸橡胶板。还有下料斗、收集漏斗及机架、传动系统等。物料进入筛筒后，由于棍棒的回转作用和导程角的存在，使物料沿着圆筒向出口端移动，移动的轨迹实际上是一条螺旋线。物料就在棍棒与筛筒之间的移动过程中守离心力作用而被擦碎，汁液和肉质（已成浆状）从筛孔中通过到收集器中送到下一道工序。皮和籽等则从圆筒另一开口端排出，以此达到分离的目的。6第 3 章打浆机的结构设计3.1 打浆机的基本结构如上图 1 所示打浆机的结构原理简图，打浆机的基本结构主要包括圆筒筛，破碎桨叶，传动部分以及机架3.1.1 圆筒圆筒的设计首先考虑的问题是能够满足正常的生产需要，它由不锈钢半圆筒
20、上下焊接而成，采用不锈钢的原因是因为所做的加工为食品加工，必须能够耐腐蚀和防锈，不能因为材料本身而对食品造成污染，它的食品卫生条件较好，且具有一定的耐冲击和耐磨性故选用 45 钢作为圆筒设计的圆材料；在靠近滚筒内壁处焊接有带有筛孔的钢制金属网；圆筒的外壁上方有一个开口，在发生问题时通过它能够观察到滚筒里面的情况。出料口和进料口，出渣口的设计应该根据具体的收集装置的位置和实际条件来确定3.1.2 破碎桨叶碎桨叶在整个工作过程中起着初步粉碎番茄的作用，当番茄由进料口进入，经螺旋传输进入滚筒，首先要通过破碎桨叶的破碎作用再进入滚筒打浆。破碎桨叶通过轴套焊接安装在转轴上，一端通过轴肩固定，因为打浆机的
21、设计并不要求十分精密，故另一端可通过开口销固定。图 273.1.3 传动部分传动采用皮带一级传动，电动机固定在机架底部。3.1.4 机架机架的设计应该能够较好的使机器稳定工作，不发生强烈的震动；整架采用HT150 铸造而成。3.1.4 其它滚筒的右端设有废品出料口，下端设有产品出料口，左上部有进料口。8第 4 章打浆机设计参数的 确定4.1 滚筒的设计根据生产能力和实际要求情况，初定筛筒内径为 D=0.8m。初选筛孔的工作系数为 0.25，导程角 a=1.8 度。4.1.1 滚筒长度(1)由实验公式G =20.07 DL nftan a得滚圆长度：式中L =G tana0.07 D n =25
22、00 tan1.80.07 0.8 970 14= 2 （米）ffG-打浆机生产能力（公斤/时）D-筛筒内径（米）L-筛筒长度（米）n-刮板转速（转/分）-筛筒有效截面（%）即筛孔真正工作的系数，占筛孔总数的 1/2 左右，而筛孔占筛筒全部表面积的 50%，故一般 =0.5x50%=25%a -导程角（度）必须着重说明，以上公式计算出的生产能力，是指通过筛孔的产品量，而非处理原料的量。因为若不考虑出浆率，供应再多原料也不能视为打浆机的真正生产能力，进料再多，若来不及打浆的话，只能是从一头进去从另一头出来，没有计算的实际意义。4.1.2 物料在滚筒内的时间L 60L 60 2.4t = = =物
23、料在筛筒内沿棍棒运动的时间为：V1 p Dn tana 3.14 0.8 970 tan1.8=1.88s9式中V1 -物料沿棍棒运动线速度（米/秒）4.1.3 棍棒与筛筒之间的间隙22R - L中心截面与筛筒壁间隙最大为 h=6mm。两端处至筛筒壁间隙最小：h =sin2a + 4(R - h)2=0.8 -22.422 sin 1.8 + 4(0.394)22式中hR= 0.0042由于有导程角的存在，间隙之差为：6-4.2=1.8(毫米)-棍棒最远点截面至筛筒的间隙（米）-筛筒内半径（米）L-棍棒长度（米）a-导程角（度）h-截面 II-II 处棍棒至筛筒间隙（米）4.1.4 圆筒筛消耗
24、功率的计算h由于是单机工作，所以取 W=4000（牛传动效率 =0.75GW 2500 4000米/公斤）N =3600h=3600 0.75= 3703.7w 3.7kw式中G-生产能力（公斤/时）W-打浆机操作的能量消耗比率（牛 x 米/公斤）其值决定于原料的种类、h温度、棍棒转速和筛筒的有效截面等。若概略计算，单机时可取平均值 W=3920-4410（牛 x 米/公斤），联动时取 W=4900-5800（牛 x 米/公斤）-传动效率（0.7-0.8）4.2 电动机的选择该电动打浆机的生产能力为 2.5T/h，每天两班制，每班八小时，工作寿命为 5年，轴转速为 970 转/分。10查阅机械
25、设计手册和考虑实际生产条件，取带传动效率为 0.7，则所需电动机的功率为：P = 3.7 / 0.7 = 5.28kw考虑电动机的效率问题和意外情况，初选电动机为 Y132M-4电动机的参数如下：型号：Y2-160L-4功率：7.5KW电流：15.4A转速：1460r/min效率：87%功率因数：0.85重量：8411第 5 章主要零件的结构设计 与计算5.1 计算皮带，设计皮带轮tK由上述可知，电动机的额定转速为 1460r/min,额定功率为 15KW，传动比=1.5，一台运转时间大于 10h。（1）.设计功率机器每天工作小时数 16h，载荷变动较大，查阅机械设计手册表 6-1-11得=1
26、.4。Pd= KA.P = 1.4 7.5 = 10.5（2）.选定带型P根据 d =21kw 和选择 B 带型（3）传动比n dn1=1460r/min，查阅机械设计手册图 6-1-3 得：i =1n2=nd2p2p1=1460970= 1.5其中:ddp1p2d为大带轮的转速为小带轮节圆直径为大带轮节圆直径p1d dd ddd ddp d n1V = = = 15.3m / s（4）小带轮基准直径为了提高 V 带的寿命在结构允许条件下，宜选较大的基准直径。由机械设计手册表 6-1-22 和表 6-1-23 选定 d 1 min=125mm 所以取 =200mm(5) 大带轮基准直径=i d
27、1 =1.5x200=300mm查机械设计手册表 6-1-22 得：=315mm（6）带速 V601000 6010012Vmax= 25 30符合要求ad d a 2(d + d )aL2p (d - d )L = 2a + (d + d ) +d 0 02p (315 - 200)2 600+ (200 + 315) +LL - L 2000 - 2015a a + = 600 + = 592.5ad - dd2 d1a = 180 - 57.3 = 169a aPdp1PDPP = (P + DP ) K K说明：一般 V 不要低于 5m/s，为了充分发挥 V 带的传动能力，应使 V 2
28、0m/s(7) 初定轴间距0.7（ d1 + ）360.5 0 1030初选轴间距=600（视具体结构而定）（8）所需带的基准长度2 4a0= 2 4 600=2015由表 6-1-19 选择带的基准长度 =2000mm(9) 实际轴间距 a2 2（10）小带轮包角a一般 ，最小不低于 ，如果 较小，应增大或用张紧轮（11）单根 V 带的基本额定功率根据带的型号， 和 普通 V 带查表得=5.14kw单根普通 V 带额定功率的增量 =0.41Ka = 0.98 K L = 0.98于是 1 113P 21Z = = = 3.79 3.8F2.5 PdF = 500( - 1) + mv0= (
29、5.14 + 0.41) 0.98 0.98 = 5.54kw（12）V 带的根数 ZPr 5.54取 4 跟皮带（13）单根 V 带的预紧力Ka ZV2.5 212=500(0.98-1)3.8 0.17+ 0.1715.3aF = 2 F Z sin= 25250N（14）作用在轴上的力（或称压轴力）2(15)带轮的结构和尺寸FQd选小带轮的孔径 =50 则小带轮为实心轮查机械设计手册表 6-1-21 得，对于 B 槽型b = 14.0dh = 3.5基准线上槽深h取 =4h基准线下槽深 =10.8 或 14.0h设计带轮时应满足的要求有：质量小，结构工艺性好，无过大的铸造内应力；质量分布均匀，轮槽工作面要精细加工（表面粗糙度一般应为
