蔬菜清洗機的設計說明書

南京林業(yè)大學本科畢業(yè)設計〔論文〕題目：一種蔬菜清洗機的設計學院：南方學院專業(yè)：機械設計及其自動化學號：N090301118學生姓名：王瓏瓏指導教師：蔣雪松職稱：講師二O一三年5月20日

目錄摘要 1第一章緒論 31.1蔬菜清洗的目的及意義 31.2清洗工藝及設備設計的要求 31.3蔬菜清洗機的工作原理 31.4蔬菜清洗機的研究現(xiàn)狀 41.5我國蔬菜清洗技術存在的問題及開展趨勢 5第二章方案設計 62.1總體方案的論證 62.2傳動方案的論證 6第三章結構設計 93.1電動機的選用 93.2減速器的選擇 103.3機械傳動裝置的總體設計與計算 113.4機械傳動件的設計與計算 12鏈傳動的設計與計算 123.4.2鏈條的設計與計算 133.4.3鏈傳動的主要失效形式 143.4.4滾子鏈的靜強度計算 153.5鏈輪的根本參數(shù)和尺寸 153.6滾子鏈傳動的故障與維修 173.7摩擦輪的設計與計算 18摩擦輪方案的選擇 18摩擦輪的主要失效形式 21摩擦輪的材料 21摩擦輪傳動的設計與計算 213.8軸的設計與計算 23軸的材料 23軸的結構設計 233.9軸承蓋的設計與計算 243.10軸承的選擇和潤滑及其壽命的計算 253.10.1軸承的選擇 253.10.2軸承的潤滑 26第四章超聲波清洗裝置的運用 284.1超聲波清洗的原理 284.2超聲波清洗的方式 284.3超聲波清洗的特點 294.4超聲波清洗的主要技術參數(shù) 294.5超聲波清洗裝置的設備組成及特點 294.6超聲波清洗裝置的操作流程 30清洗廢水的處理 32結論 33設計感言 34致謝 35參考文獻 36摘要蔬菜是人們?nèi)粘Ｉ钏匦璧闹饕称分?，也是人們必需的維生素、礦物質(zhì)、有機酸、食用纖維等的主要來源，這些都是人體不可或缺的營養(yǎng)成分，它在人們的日常生活中起著重要的作用。蔬菜清洗主要是為了去除蔬菜外表的泥沙、雜質(zhì)、寄生蟲卵等，為后續(xù)的蔬菜加工提供干凈的菜源，它是蔬菜加工過程中的重要環(huán)節(jié)。凈菜加工是新鮮蔬菜經(jīng)過挑選、清洗、整理、瀝干、包裝等工序處理后，以小包裝的形式上市銷售的潔凈型商品蔬菜，凈菜具有干凈、衛(wèi)生、方便、平安等特點，它的開展前途和市場前景十分廣闊[1]。當前，我國的蔬菜清洗仍以手工為主的清洗方式，手工清洗具有勞動強度大、效率低、耗水量大、清洗分散等缺點，而蔬菜加工將朝著保鮮、營養(yǎng)、方便的方向開展，手工清洗自然不能滿足蔬菜加工的需要。因此，采用蔬菜清洗機或清洗設備，可以提高勞動生產(chǎn)效率。針對目前狀況設計了蔬菜清洗機械，已有的蔬菜清洗機械清洗葉類蔬菜時對蔬菜損傷較大，不適用。為此本文綜述了一些新型蔬菜清洗機。該類清洗機械能有效去除蔬菜外表的污染物，對蔬菜〔包括葉類蔬菜〕結構無損傷且對蔬菜中的細菌也有一定的殺滅作用。關鍵詞：蔬菜；清洗機械；超聲波；氣泡；滅菌AbstractVegetableisthestablefoodthatpeoplenecessarilyacquireineverydaylife,andthevitalsourceofvitamin,mineralsubstance,dietaryfiberandsoon.Vegetableistheindispensablenutritioninourbodies,andplayaroleindailylife.Vegetablescleaningistoremovethesurfaceofthesediment,impuritiesandparasiteeggs,vegetablesforsubsequentprocessingtoprovideacleansourceoffood,itistheimportantlinkintheprocessofvegetableprocessing.Cleanvegetablesprocessingisafreshvegetableafterpicking,cleaning,sorting,drainwell,packingandsoonprocessafterprocessing,thesaleintheformofsmallpackageofcleanvegetablestypegoods,cleanvegetableshasmanycharacteristics,suchasclean,hygiene,convenience,safety,andthefuturedevelopmentofitmarketprospectisverybroad.Dominatedbyhandatpresent,China'svegetablecleaningmethod,manualcleaning,withlargelaborintensity,lowefficiency,highwaterconsumption,andcleandispersion,etc,andvegetableprocessingwilldevelopinthedirectionofthepreservation,nutrition,convenience,manualcleaningcannotmeettheneedsofvegetableprocessing.Therefore,usingvegetablecleanerorcleaningequipment,canimprovelaborproductivity.Accordingtotheresentposition,thevegetablecleaningdevicewasdesigned,theexistingwashenofvegetableispronetodamagetheleaf-vegetableandisunfitforleaf-vegetablecleaning.Therefore,Anew-stylewasherofvegetablewasdeveloped.Themachine’swashingforceisultrasonicandairbubble.Whenthewasherisusedtocleanvegetable,thecontaminationofvegetablesurfaceisclearawayeffectivelyandthebacteriumiskilledtoacertainextentandthevegetableorganizationalstructure(includingleaf-vegetable)isnotdamaged.KeyWord:vegetable;washer;ultrasonic;airbubble;killingbacteria

第一章緒論1.1蔬菜清洗的目的及意義采摘后的蔬菜外表往往帶有泥土、沙塵、剩余農(nóng)藥、腐殖質(zhì)污染物等，清洗是去除這些污染物，降低細菌總數(shù)的有效手段。蔬菜外表上的細菌總數(shù)越少，蔬菜的保存時間就越長，故清洗干凈也是延長蔬菜保存時間的重要手段。目前，我國蔬菜的清洗一般用水浸泡和手工清洗來完成。蔬菜清洗的機械化程度很低，所以對蔬菜清洗機的研究勢在必行。1.2清洗工藝及設備設計的要求在選擇清洗工藝及設備，必須考慮清洗要求到達的洗凈程度。對不同洗凈程度要求的清洗應選擇不同的清洗工藝和設備。洗凈程度要求越高，清洗本錢也越高，而且生產(chǎn)本錢是以幾何級數(shù)遞增的。在設計清洗工藝及清洗設備時，主要從以下幾個方面進行考慮：1.可靠性要求選用的清洗工藝及設備有穩(wěn)定的清洗質(zhì)量，能到達所要求的洗凈程度；2.對待清洗對象的影響要求在清洗過程中對待清洗對象造成的損傷盡可能小，并且不能對待清洗對象產(chǎn)生新的二次污染；3.利于自然環(huán)境的保護要求清洗工藝及設備能夠防止或盡可能減少清洗廢液、噪聲、廢氣等對自然環(huán)境造成的破壞；4.效率要求清洗工藝及設備具有效率高、節(jié)約勞動力的特點；5.良好的作業(yè)環(huán)境要求所用的清洗工藝及設備能保持良好的作業(yè)環(huán)境，使工人的健康和平安得到保證；6.經(jīng)濟性要求采用既能到達洗凈程度要求，本錢又低的清洗工藝及要求。食品加工原料在其成熟階段以及運輸、貯藏過程中常常受塵埃、沙粒及微生物等污染，因此，在加工前必須認真清洗，并去除雜物及不合格局部，以便后道工序加工。1.3蔬菜清洗機的工作原理滾筒式清洗機是借圓形滾筒的轉動，使原料在其中不斷地翻轉，同時用水管噴射高壓水來沖洗翻動的原料，以到達清洗目的。污水和泥沙由滾筒的網(wǎng)孔經(jīng)底部集水斗排出。該機適合清洗柑橘，橙，馬鈴薯等質(zhì)地較硬的物料。本滾筒式清洗機，是一種比較實用的食品初加工機械，它是由機架、電機、皮帶傳動系統(tǒng)、減速器、聯(lián)軸器、鏈輪傳動系統(tǒng)、軸承、螺旋式滾筒、沖洗水管、擋料板、出料機構組成。電機、減速器固定在機架上，電機通過皮帶傳動系統(tǒng)與減速機相連，減速機通過聯(lián)軸器與小鏈輪相連，大鏈輪帶動滾筒上的摩擦輪而使得滾筒轉動，滾筒內(nèi)部有螺旋導板，在旋轉的同時，帶動食品排出，本新型滾筒式清洗機具有結構簡單、能耗低、工作可靠、制造本錢低和節(jié)約用水的優(yōu)點。1.4蔬菜清洗機的研究現(xiàn)狀隨著生物技術、蔬菜加工技術的迅速開展，使人們獲得干凈衛(wèi)生、無公害、無污染的新鮮蔬菜將成為當前的主流。在蔬菜消耗量較大的學校、酒店、工廠食堂以及各種蔬菜加工廠等，手工清洗顯然不能滿足其需要。我國對蔬菜清洗技術的研究于20世紀90年代中后期開始興起的，科學家們經(jīng)過多年的努力研究終于取得了一定的成就[3]。1.4.1國內(nèi)蔬菜清洗機的開展情況1996年袁巧霞等研制的GL-I型根莖類蔬菜清洗機,其回轉滾筒的截面為六邊形，由橫向板條焊接而成，利用滾筒回轉時與物料的撞擊作用到達清洗的目的,同時在沿滾筒長度方向設有噴水管，使進料口至出料口以同樣大小的水量噴洗。但此種方法不斷換水，耗水量大[4]。2000年高英武等研制的震動噴淋式清洗機，分析了蔬菜在清洗過程中的運動與受力情況并建立了運動、速度與加速度方程，同時分析了葉類蔬菜的損傷機理。但運動參數(shù)有待進一步優(yōu)化[5]。2001年李云飛等論述了蔬菜清洗中氣流的強化對洗凈率的作用機理，研究了氣流對蔬菜與水的擾動狀況對蔬菜清洗效果的影響。實驗的結果說明，大量的氣泡聚集在水的上部并且使清洗槽的液面膨脹30mm。但僅靠氣泡帶動水流的運動對蔬菜進行清洗，于是水流對蔬菜的作用力影響有限，從而導致清洗時間過長，效率不高[6]。2003年高翔等利用超聲波氣泡清洗鮮切的西洋芹進行保險處理，通過實驗得出超聲波氣泡清洗鮮切蔬菜10min，有利于除菌滅酶與保險，延長貨架期。該清洗方式只對清洗或半清洗以后的蔬菜實行第二次清洗有較大效果，不適合對蔬菜的初次清洗[7]。陳玉凡從理論上分析了高壓水射流清洗機的兩個主要參數(shù)(壓力與流量)對清洗效果的影響，該射流束以噴嘴中心軸呈對稱分布并且為錐形發(fā)散分布。其工作原理為:將普通水經(jīng)過高壓水泵加壓到數(shù)百甚至數(shù)千個大氣壓以后，通過噴嘴的細孔噴射出來的一股或多股能量高度集中的高壓水流(亦稱水彈)，其速度通常在亞音速與超音速之間，它與子彈具有相似的能量，對污物進行打擊沖洗，它對結垢物與堵塞物具有極大的打擊力和破壞力。此種方法能對雜質(zhì)、污垢等去除更徹底，而且方便快潔、清洗效率高。但較大的射流能量容易破壞蔬菜組織，不適合于蔬菜清洗，但高壓水射流技術對蔬菜清洗的研究具有一定的參考價值[8]。2004年吳玉發(fā)等研究了水氣浴葉猜清洗機，該清洗機利用氣泵在水下產(chǎn)生的氣體，使氣體在向上冒的過程中沖擊葉菜，并將其振蕩翻滾，氣體擁動的水浪以及氣泡爆裂以后濺開的水花進入菜葉外表凹凸縫隙和莖桿夾縫處，沖擊泥沙雜物到達清洗目的。但水流的運動主要來源于噴淋水管的作用，從而使得遠離噴淋水管的蔬菜清洗作用下降，并且耗水量較大[9]。2021年趙長兵等研制了爆氣擾水式蔬菜清洗機。該清洗機為了防止清洗時水流的運動趨于穩(wěn)態(tài)或者出現(xiàn)運動死區(qū)，采用了兩組氣孔間歇工作的方式，利用氣泡與水面或者蔬菜相碰撞，使得氣泡潰滅產(chǎn)生高速微射流和沖擊力，從而去除蔬菜外表的污質(zhì)。但在底部氣泡對蔬菜向上的沖擊力的雙重作用下，使得蔬菜外表的受力減少，削弱了蔬菜的翻轉，延長了清洗時間，于是降低了蔬菜外表的清洗作用[10]。1.4.2對國內(nèi)蔬菜清洗技術的展望我國自2001年參加WTO以后，已有8年的時間，特別自2021年世界經(jīng)濟出現(xiàn)危機以來，世界工業(yè)的步伐開始放緩，甚至出現(xiàn)倒退現(xiàn)象[11]。在這種新形勢、新情況下，我國的蔬菜清洗技術[12]需努力向以下方向開展：〔1〕建立產(chǎn)、學、研相結合的運行模式，提高產(chǎn)品的研發(fā)水平與科技創(chuàng)新能力。目前的蔬菜清洗機對根莖類蔬菜〔如土豆、馬鈴薯、番茄等〕的清洗效果較好，而對葉類蔬菜〔如菠菜、小白菜等〕的清洗效果不夠理想，由于葉類蔬菜在清洗時受力過大或者運動無規(guī)律，那么莖、葉容易損傷，使得營養(yǎng)價值下降。故對于葉類蔬菜來說，需綜合考慮運動方式與速度、蔬菜的受力大小、清洗裝置的安裝位置與高度等因素，不僅滿足清洗率的要求，還要滿足蔬菜不受損傷以保持營養(yǎng)價值的要求。加大對蔬菜清洗技術的研究投入力度，同時注重對節(jié)水、節(jié)電的研究。由于蔬菜清洗裝置消耗了整個清洗機的大局部能量以及清洗時消耗大量的生活用水，故在保證蔬菜清洗效果的同時，如何降低能源消耗、充分利用水資源等方面還需科研工作者不斷研究與改良。〔3〕注重高新技術的轉化與應用，不斷地將電氣化、自動化、智能化、計算機技術等融入對蔬菜清洗技術的研究，提高產(chǎn)品的科技含量水平，從而獲得科學利用價值，又可產(chǎn)生產(chǎn)生較大的社會效益和經(jīng)濟效益。1.5我國蔬菜清洗技術存在的問題與開展趨勢我國對蔬菜清洗技術的研究經(jīng)過多年的開展，雖然取得了一定的成績[13]但縱觀各類蔬菜清洗機可知，還存在許多有待解決的問題[：蔬菜清洗機的種類少，品種單一[14]。目前的蔬菜清洗機主要有回轉滾筒式蔬菜清洗機、震動噴淋式蔬菜清洗機、水氣浴葉菜清洗機、以超聲波和氣泡為動力的蔬菜清洗機。機電一體化程度不高。目前研制的蔬菜清洗機大多是以機械的方式實現(xiàn)對蔬菜的清洗，而機電一體化與自動化程度水平應用較少，幾乎沒有應用智能化。技術與計算機技術。因此科技含量不高。清洗結構單一，通用性較差。由于設計的差異性，使得各類蔬菜清洗機的結構與零部件各不相同，故不利于零部件上的通用性，從而維修起來不方便。根本處于研究階段，進入產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模還有一定距離。目前，我國的蔬菜清洗機由于大多數(shù)處于在各類大學或研究機構的研制階段，那么生產(chǎn)的機型就更少，距離產(chǎn)業(yè)化還有較長的路要走，遠遠不能滿足蔬菜加工的產(chǎn)業(yè)化。集約化生產(chǎn)規(guī)模的需求，供求矛盾較為突出[15]。第二章方案設計2.1總體方案的論證清洗機的效率主要取決于清洗機的清洗機器，清洗機還有一些其他的主要機構如傳動系統(tǒng)和集成裝置。下面論證一些常用的傳動系統(tǒng)。方案一清洗機器的傳動：電動機高速運轉經(jīng)過皮帶輪傳動主軸使摩擦輪高速旋轉。滾筒的傳動：由電動機經(jīng)鏈輪傳動帶動托輪，再經(jīng)過摩擦傳動滾筒。方案二清洗機器的傳動：電動機高速運轉經(jīng)齒輪傳動主軸使摩擦輪高速旋轉。滾筒的傳動：由電動機經(jīng)由皮帶輪傳動帶動托輪，再由齒輪傳動滾筒方案三清洗機器的傳動：電動機高速旋轉經(jīng)過鏈輪主軸使得摩擦輪高速旋轉。滾筒的傳動：由電動機經(jīng)過齒輪傳動帶動托輪，再經(jīng)過齒輪傳動滾筒。三種方案的比較：方案一結構緊湊，布局合理，傳動簡單，可靠性高，相對使用壽命較長，本錢低加工簡單，綜合比較選用方案一。2.2傳動方案的論證2.2.1方案一：齒輪傳動圖2-1齒輪傳動齒輪傳動的主要優(yōu)點是：效率高在常用的機械傳動中，以齒輪傳動的傳動效率最高。結構緊湊在相同的使用條件下，齒輪傳動所需的空間尺寸一般較小。工作可靠、壽命長設計制造正確合理、使用維護良好的齒輪傳動，工作十分可靠，壽命可達一、二十年，這也是其他機械傳動所不能比較的。4〕傳動比穩(wěn)定傳動比穩(wěn)定往往是對傳動性能的根本要求。齒輪傳動獲得廣泛運用，也就是由于具有這一特點。不過，齒輪傳動同樣存在著一些缺點。齒輪傳動的制造及安裝精度要求高，價格較貴，且不宜用于傳動距離過大的場合。綜合考慮齒輪傳動的優(yōu)缺點，齒輪傳動應滿足的根本要求是：瞬時傳動比不變，沖擊、振動和噪聲小，能保證較好的傳動平穩(wěn)性和較高的運動精度；在尺寸小、質(zhì)量輕的前提下，輪齒的強度高，耐磨性好，承載能力大，能到達預期的工作壽命。2.2.2方案二：帶傳動圖2-2帶傳動帶傳動的主要優(yōu)點是：緩沖和吸振，傳動平穩(wěn)、噪聲小；帶傳動靠摩擦力傳動，過載時帶與帶輪接觸面間發(fā)生打滑，可防止損壞其他零件；適用于兩軸中心矩較大的場合；④結構簡單，制造、安裝和維護等均較為方便，本錢低廉。帶傳動的缺點:傳動比不能保證準確；需要較大的張緊力，增大了軸和軸承的受力；整個傳動裝置的外廓尺寸較大，不夠緊湊；帶的壽命較短，傳動效率較低。綜合考慮帶傳動的優(yōu)缺點，帶傳動主要用于：度較高的場合，多用于原動機輸出的第一級傳動。中小功率傳動，通常不超過50kw。傳動比一般不超過7，最大用到10。傳動比不要求十分準確。2.2.3方案三：鏈傳動圖2-3鏈傳動鏈傳動綜合擁有帶傳動和嚙合傳動的一些特點，其優(yōu)點是：鏈傳動無彈性滑動和整體打滑現(xiàn)象，因而能保持準確的平均傳動比，傳動效率較高。鏈傳動的整體尺寸較小，結構較為緊湊。鏈傳動能在高溫和潮濕的環(huán)境中工作。鏈傳動的制造與安裝精度要求較低，本錢也抵。鏈傳動的缺點是：只能實現(xiàn)平行軸間鏈輪的同向傳動，運轉時不能保持恒定的瞬時傳動比。磨損后易發(fā)生跳齒，工作時有噪聲。不宜用在載荷變化很大、高速和急速反向的傳動中。鏈傳動的適用場合：廣泛應用于中心距較大、多軸、平均傳動比要求準確的傳動。環(huán)境惡劣的開式傳動、低速重載傳動及潤滑良好的高速傳動，均可采用鏈傳動。滾子鏈傳遞的功率通常在100kw以下，鏈速在15m/s以下，傳動比i<=7。目前其最大傳遞功率可達500kw，最高中心距可達8m。綜合分析上述三種方案，從傳動效率、傳動比范圍、傳動速度、制造本錢和安裝精度、傳動裝置外廓尺寸等方面綜合考慮，本設計課題的傳動方案采用方案三，即采用鏈傳動。第三章結構設計3.1電動機的選用電動機的功率選的是否適宜，對電動機的工作和經(jīng)濟性都有影響。如果功率選得小于工作要求時，電動機不能保證工作裝置的正常工作，也有可能電動機因長期過載而過早損壞；而如果功率選的大于工作要求時，一方面電動機的價格過高，能量得不到充分利用，另一方面，電動機因經(jīng)常不能在滿載下運動，其效率和功率因數(shù)都較低，造成浪費。選用電動機應遵循以下幾個要點:根據(jù)機械負載特性、生產(chǎn)工藝、電網(wǎng)要求、建設費用、運行費用等綜合指標，合理選擇電動機的類型根據(jù)機械負載所要求的過載能力、起動轉矩、工作制及工況條件，合理選擇電動機的功率，力求運行平安、可靠而經(jīng)濟根據(jù)使用場所的環(huán)境，選擇電動機的防護等級和結構型式根據(jù)生產(chǎn)機械的最高機械轉速和傳動調(diào)速系統(tǒng)的要求，選擇電動機的轉速根據(jù)使用環(huán)境溫度，維護檢修方便、平安可靠等要求，選擇電動機的絕緣等級和安裝方式根據(jù)電網(wǎng)電壓、頻率，選擇電動機的額定電壓、頻率綜上所述，在選用電動機的時候，要努力執(zhí)行國家技術經(jīng)濟政策，積極采用節(jié)能產(chǎn)品和新產(chǎn)品，提高綜合經(jīng)濟效益。根據(jù)設計取滾筒外殼體積：摩擦圓體積：護板體積：查表得滾筒外殼質(zhì)量：摩擦圓質(zhì)量：護板質(zhì)量：滾筒總質(zhì)量：滾筒重力：清洗機機的最大裝載量:工件所受重力：滿載時每個托輪所受切向力：滾筒線速度：滾筒所需功率：查表得：電動機至滾筒的總效率電動機所需功率所以選用電動機額定功率由于滾筒轉速不高，可選用Y系列三相異步電動機，根據(jù)額定功率選用Y132M-8型。3.2減速器的選擇因為該清洗機中傳送帶的轉速較慢，根據(jù)蔬菜自身的特點與性質(zhì)，選擇傳動比較大的擺線針輪減速機。擺線針輪減速機的適用范圍：分為單極擺線針輪和兩級擺線針輪。其中又分為立式和臥式；雙軸型和直聯(lián)型擺線針輪減速機。適用于冶金、礦山、化工、紡織、輕工等行業(yè)，其適用條件如下：輸入功率PI：單級0.6-75kw；兩級0.052-13.41kw；傳動比：單級11-87，共九種；兩級121-7569，共18種根據(jù)前面的設計要求，最終選用單級臥式擺線針輪減高速軸的轉速不大于1500r/min，減速機可用于正反兩向運轉。速機，型號是：BDY2215-3517-0.34此減速器的輸出轉速是2.5r/min，P=0.24kw3.3機械傳動裝置的總體設計與計算圖3-1機械傳動裝置因為電動機已經(jīng)選擇了Y132M-8型電動機，所以電動機的滿載轉速，工作軸的轉速，因此就可以分配傳動比但是，在分配傳動比的時候要注意以下幾個要點：各級傳動的傳動比最好在推薦范圍內(nèi)選取，對減速傳動盡可能不超過其允許的最大值。應注意使傳動級數(shù)少﹑傳動機構數(shù)少﹑傳動系統(tǒng)簡單，以提高和減少精度的降低。應使各級傳動的結構尺寸協(xié)調(diào)﹑勻稱利于安裝，絕不能造成互相干預。應使傳動裝置的外輪廓尺寸盡可能緊湊。由此分配各級傳動比因，取那么計算傳動裝置的運動參數(shù)和動力參數(shù)計算各軸的轉速1軸2軸3軸滾筒轉速b〕計算各軸功率1軸2軸3軸c〕計算各軸轉矩軸軸3.4機械傳動件的設計與計算3.4.1鏈傳動的設計與計算圖3-2鏈傳動3.4.2鏈條的設計與計算初取小鏈輪齒數(shù)那么大鏈輪齒數(shù)，取初定中心距，一般取，取以節(jié)距計的初定中心距鏈條節(jié)數(shù)取〔取偶〕計算額定功率查表得為工況系數(shù)，為齒數(shù)系數(shù)，為鏈長系數(shù)，為排數(shù)系數(shù)，根據(jù)查得：應選用單排12A型滾子鏈，p=19.05mm鏈條長度計算中心距，查表實際中心距,一般鏈條速度有效圓周力作用在軸上的力F3.4.3鏈傳動的主要失效形式鏈的疲勞破壞鏈在運動過程中，其上的各個原件都在變應力作用下工作，經(jīng)過一定循環(huán)次數(shù)后，鏈板將會因疲勞而斷裂；套筒、滾子外表將會因沖擊而出現(xiàn)疲勞點蝕。因此，鏈條的疲勞強度就成為決定鏈傳動承載能力的主要因素。b.鏈條鉸鏈的磨損鏈條在工作過程中，鉸鏈中的銷軸和套筒不僅承受較大的壓力，而且還有相對轉動，導致鉸鏈磨損，其結果使鏈節(jié)距增大，鏈條總長度增加，從而使鏈的松邊垂度發(fā)生變化，同時增大了運動的不均勻性和動載荷，引起跳齒。c.鏈條鉸鏈的膠合當鏈速較高時，鏈節(jié)受到的沖擊增大，鉸鏈中的銷軸和套筒在高壓下直接接觸，同時兩者相對轉動產(chǎn)生摩擦熱，從而導致膠合。因此，膠合在一定程度上限制了鏈傳動的極限轉速。d.鏈條的靜力破壞當鏈條的速度較低時如果鏈條負載不增加而變形持續(xù)增加，即認為鏈條正在被破壞。導致鏈條變形持續(xù)增加的最小負載將限制鏈條能夠承受的最大載荷。3.4.4滾子鏈的靜強度計算在低速〔〕重載鏈傳動中，鏈條的靜強度占主要地位。如果仍用額定功率曲線選擇計算，結果常不經(jīng)濟，因為額定功率曲線上各點相應的條件性平安系數(shù)S為8~20，遠比靜強度平安系數(shù)大。當進行耐疲勞和耐磨損工作能力計算時，假設要求的使命壽命過短，傳動功率過大，也需進行行鏈條的靜強度驗算。鏈條靜強度計算公式為式中為靜強度平安系數(shù)；為工況系數(shù)；為排數(shù)系數(shù)；為有效圓周力；,并查表得，，所以為許用平安系數(shù)，一般為4~8；如果按最大尖峰載荷來代替進行計算，那么可為3~6；假設速度較低，從動系統(tǒng)慣性較小，不太重要的傳動或作用力確實定比較準確時,可取小值；為單排鏈極限拉伸載荷。因為此傳動速度較低可取最小值，取所以滿足要求3.5鏈輪的根本參數(shù)和尺寸鏈輪齒數(shù)配用鏈條的節(jié)距配用鏈條的滾子外徑小鏈輪分度圓直徑小鏈輪齒頂圓直徑取小鏈輪齒根圓直徑大鏈輪分度圓直徑大鏈輪齒頂圓直徑取大鏈輪齒根圓直徑鏈輪齒寬查表得,為鏈條內(nèi)節(jié)內(nèi)寬所以圖3-3齒形3.6滾子鏈傳動的故障與維修表3-1滾子鏈傳動的故障與維修故障原因維修措施鏈板或鏈輪齒嚴重側磨1.各鏈輪不共面2.鏈輪端面跳動嚴重3.鏈輪支承剛度差4.鏈條扭曲嚴重1.提高加工與安裝精度2.提高支承件剛度3.更換合格鏈條鏈板早期疲勞開裂潤滑條件良好的中低速鏈傳動，鏈板的疲勞是主要矛盾，但假設過早失效那么有問題：1.鏈條規(guī)格選擇不當2.鏈條品質(zhì)差3.動力源或負載動載荷大1.重新選用適宜規(guī)格的鏈條2.更換只連合格的鏈條3控制或減弱負載和動力源的沖擊振動滾子提前碎裂1.鏈輪轉速較高而鏈條規(guī)格選擇不當2.鏈輪齒溝有雜物或鏈條磨損嚴重發(fā)生爬齒和滾子被擠頂現(xiàn)象3.鏈條質(zhì)量差銷軸磨損或銷軸與套筒膠合鏈條鉸鏈元件的磨損是最常見的現(xiàn)象之一。正常磨損是一個緩慢開展的過程。如果開展過快那么1.潤滑不良2.鏈條質(zhì)量差或選用不當1.去除齒溝雜物或換新鏈條2.去除齒溝雜物或換新鏈條3.更換質(zhì)量合格的鏈條。外鏈節(jié)外側擦傷1.鏈條未張緊，發(fā)生跳動，從而與鄰近物體碰撞2.鏈箱變形或內(nèi)有雜物1.使鏈條適當張緊2.消除箱體變形、清楚雜物鏈條跳齒或抖動1.鏈條磨損伸長，使節(jié)距和垂度過大2.沖擊或脈動載荷較重3.鏈輪齒磨損嚴重1.更換鏈條或鏈輪2.適當張緊3.采取措施穩(wěn)定載荷鏈輪齒磨損嚴重1.潤滑不良2.鏈輪材質(zhì)較差，齒面硬度缺乏1.改善潤滑條件2.提高鏈輪材質(zhì)和齒面硬度3.把鏈輪拆下，翻轉180再裝上，那么可利用齒廓的另一側而延長使用壽命卡簧、開口銷等鏈條鎖止元件松脫1.鏈條抖動過烈2.有障礙物磕碰3.鎖止元件安裝不當1.適當張緊或考慮增設導板托板2.消除障礙物3.改善鎖止件安裝質(zhì)量振動劇烈、噪聲過大1.鏈輪不共面2.松邊垂度不適宜3.潤滑不良4.鏈箱或支承松動5.鏈條或鏈輪磨損嚴重1.改善鏈輪安裝質(zhì)量2.適當張緊3改善潤滑條件4.消除鏈箱或支承松動5.更換鏈條或鏈輪6.加裝張緊裝置或防振導板3.7摩擦輪的設計與計算最簡單的摩擦輪傳動是由兩個直接接觸并相互壓緊的摩擦輪組成，靠兩輪接觸面所產(chǎn)生的摩擦力來傳遞運動和動力。摩擦輪傳動結構簡單，傳動平穩(wěn)，噪聲小，有過載打滑保護作用，可無級調(diào)速；但由于在傳動中存在彈性滑動與打滑，傳動效率低，磨損快，不能保持準確的傳動比，同時，作用在軸與軸承上的力較大，只宜于中小功率的傳動。3.7.1摩擦輪方案選擇方案一圓柱平摩擦輪傳動圓柱平摩擦輪傳動的特點與應用：a〕結構簡單，制造容易b〕壓緊力大，宜用于小功率傳動c〕為了減小壓緊力，可將輪面之一用非金屬材料作覆面d〕大功率傳動，摩擦輪常采用淬火鋼〔如GCr15，淬硬至60HRC〕，并采用自動壓緊卸載環(huán)e〕為降低兩軸的平行度要求，可將輪面之一制成鼓形，軸系剛性差時亦應如此f〕用于回轉簡驅(qū)動裝置、儀表調(diào)節(jié)裝置等圖3-4圓柱平摩擦輪傳動方案二圓柱槽摩擦輪傳動圓柱槽摩擦輪傳動的特點與應用：a〕壓緊力較圓柱平摩擦輪傳動小，當時，約為其30%b〕有幾何滑動，易發(fā)熱與磨損，故應限制溝槽高度為c〕加工和安裝要求較高d〕傳動比隨載荷和壓緊力的變化有少量變動e〕用于絞車驅(qū)動裝置等圖3-5圓柱槽摩擦輪傳動方案三端面摩擦輪傳動端面摩擦輪傳動的特點與應用：a〕結構簡單，容易制造；b〕壓緊力大，有幾何滑動，易發(fā)熱和磨損；c〕將小輪制成鼓形，可減少幾何滑動，降低安裝精度；d〕軸向移動小輪，可實現(xiàn)正反向無機變速，但應防止在附近運轉；e〕要注意大輪的剛度，并控制二軸線的垂直度；f〕用于摩擦壓力機等。圖3-6端面摩擦輪傳動綜合以上表達和此次設計的結構要求，選擇第一種方案3.7.2摩擦輪傳動的主要失效形式摩擦輪傳動的主要失效形式：a〕疲勞點蝕和外表壓潰多發(fā)生在閉式傳動中，主要是由于高的接觸應力而造成。b〕輪面膠合壓緊力大，且轉速很高時，摩擦外表時溫度升高，導致潤滑油膜破裂而造成。c〕外表磨損多發(fā)生在開式傳動中。3.7.3摩擦輪的材料摩擦輪材料應滿足彈性模量大、耐磨性好、接觸疲勞強度高、價格低且熱處理及加工性能好等要求。選用原那么：a〕要求結構緊湊、傳動效率高時采用淬火鋼對淬火鋼或鋼對鋼。b〕對于尺寸較大、轉速較低、且為干摩擦的開式傳動，一般選用鑄鐵對鑄鐵或鑄鐵對鋼。c〕要求傳動平穩(wěn)、不添加潤滑劑，噪聲小和摩擦系數(shù)高的場合，可選用鑄鐵〔或鋼〕對酚醛層壓布材、皮革、橡膠或壓制石棉纖維等。根據(jù)此裝置的結構和設計需要，選用鑄鐵為材料。3.7.4摩擦輪傳動的設計和計算傳動比摩擦系數(shù)查表取載荷系數(shù)，取齒寬系數(shù)取綜合彈性模量,為主、從動輪材料的彈性模量查表得所以許用接觸應力查表得取圖3-7摩擦傳動示意圖初算中心距取式中為摩擦因數(shù)，查表取；為傳遞功率；為小摩擦輪轉速；摩擦輪寬度所以每個托輪的寬度小摩擦輪直徑取大摩擦輪直徑實際中心距主動轉距3.8軸的設計和計算3.8.1軸的材料應用于軸的材料種類很多，主要根據(jù)軸的使用條件，對軸的強度、剛度和其他機械性能等的要求，采用的熱處理方式，同時考慮制造加工工藝，并力求經(jīng)濟合理來選擇軸的材料。軸的常用材料是優(yōu)質(zhì)碳素鋼，如35、45和50，其中以45號鋼最為常用。根據(jù)本設計的要求，選45號鋼作材料3.8.2軸的結構設計軸的結構設計是確定軸的合理外形和全部結構尺寸，為軸設計的重要步驟。一般軸的結構設計原那么：a〕節(jié)約材料，減輕重量，盡量采用等強度外形尺寸或大的截面系數(shù)的截面形狀；b〕易于軸上零件的精確定位、穩(wěn)固、裝配、拆卸、和調(diào)整；c〕采用各種減少應力集中和提高強度的結構措施；d〕便于加工制造和保證精度。由材料力學可知，軸的扭轉強度條件為〔4-2〕式中為軸的扭轉切應力，單位為;為軸傳遞的轉矩，單位為;為軸傳遞的功率，單位為；為軸的轉速，單位為;為軸的抗扭截面系數(shù)，單位為；為許用扭轉切應力，單位為。由此推得實心圓軸的最小直徑(單位為)為(4-3)式中為計算常數(shù)，，取決于軸的材料和受載情況查表取所以當軸段上開有鍵槽時，應適當增大直徑以考慮鍵槽對軸的強度的削弱：時，單鍵槽增大3%，雙鍵槽增大7%；時，單鍵槽增大5%~7%，雙鍵槽增大10%~15%。最后應對進行圓整。綜合以上取，軸的結構設計如以下圖：圖3-8主軸3.9軸承蓋的設計計算螺釘聯(lián)接式軸承蓋調(diào)整軸承間隙方便，密封性好，應用廣泛。軸承外徑根據(jù)軸承外徑取螺釘直徑螺釘孔直徑取取由結構確定，查表得,,,代號入以下圖所示：圖3-9軸承蓋3.10軸承的選擇和潤滑及其壽命計算：3.10.1軸承的選擇：選擇滾動軸承的類型與多種因素有關，通常根據(jù)以下幾個主要因素：A.負荷情況負荷是選擇軸承最主要的依據(jù)，通常應根據(jù)負荷的大小，方向和性質(zhì)來選擇軸承。a)負荷大小：一般情況下，滾子軸承由于是線接觸，承載能力大，適用于承受較大負荷，球軸承由于是點接觸，承載能力小，適用于輕，中等負荷。b)負荷方向：純徑向力作用，宜選用深溝球軸承，圓柱滾子軸承或滾針軸承。純軸向負荷作用，選用推力球軸承或推力滾子軸承。徑向負荷和軸向負荷聯(lián)合作用時，一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承。假設徑向負荷較大而軸向負荷較小時，也可選用深溝球軸承和內(nèi)外圈都有擋邊的圓柱滾子軸承。假設軸向負荷較大而徑向負荷小時，可選用推力角接觸軸承，推力圓錐滾子軸承。c)負荷性質(zhì)：有沖擊負荷時，宜選用滾子軸承。B.高速性能球軸承不滾子軸承有較高的極限轉速，故高速時應優(yōu)先考慮選用球軸承。在相同內(nèi)徑時，外徑越小，滾動體越輕小，運轉時滾動體作用在外圈上的離心力也越小，因此更適合于較高轉速下工作。在一定條件下，工作轉速較高時宜選用超輕，特輕系列的軸承。C.調(diào)心性能當軸兩端軸承孔同心性差或軸的剛度小，變形較大，以及多支點軸，均要求軸承調(diào)心性好，這時應選用調(diào)心球軸承或調(diào)心滾子軸承。D.允許的空間徑向尺寸受限制的機械裝置，可選用滾針軸承或特輕，超輕型軸承；軸向尺寸受限制時，宜選用窄或?qū)捪盗械妮S承。E.安裝與拆卸方便整體式軸承座或頻繁裝拆時，應優(yōu)先選用內(nèi)外圈可別離的軸承。軸承裝在長軸上時，為裝拆方便可選用帶錐孔和緊定套的軸承。根據(jù)以上所述及本設計的具體要求，選用調(diào)心球軸承。3.10.2軸承的潤滑軸承潤滑主要目的是減少摩擦和磨損，同時起到冷卻，吸振，防銹及降噪的作用。常用的潤滑劑有潤滑油，潤滑脂及固體潤滑劑(二硫化鉬)。選擇潤滑劑應當考慮工作溫度，軸承負荷，轉速及其工作環(huán)境影響。一般來說，溫度高，負荷大，轉速低時選用粘度高的潤滑劑。潤滑油選擇：常用的潤滑油有--機械油，高速機械油，汽輪機油，壓縮機油，變壓器油，汽缸油等等。一般而言，軸承轉速越高，那么選用較低粘度的潤滑油。負荷越重，那么選用粘度較高的潤滑油。潤滑方法有：油浴潤滑，循環(huán)油潤滑，噴油潤滑及油霧潤滑。選擇潤滑油或脂潤滑的一般原那么如表4-4：表4-4選擇潤滑油或脂潤滑的一般原那么影響選擇的因素用潤滑脂用潤滑油溫度當溫度超過120時，要用特殊潤滑脂。當溫度升高到200-220時，再潤滑的時間間隔要縮短油池溫度超過90或軸承溫度超過200時，可采用特殊的潤滑油溫度系數(shù)<400000〈400000－500000載荷低到中等各種載荷直到最大軸承形式不用于不對稱的球面滾子推力軸承用于各種軸承殼體設計較簡單需要較復雜的密封和供油裝置長時間不需維護的地方可用。根據(jù)操作條件，特別要考慮工作溫度不可以用集中供油選用泵送性能好的潤滑脂。不能有效地傳熱，也不能作為液壓介質(zhì)可用最低轉矩損失如填裝適當，比采用油的損失還要低為了獲得最低功率損失，應采用有清洗泵或油霧裝置的循環(huán)系統(tǒng)污染條件可用。正確的設計可防止污染物的侵入可用。但要采用有防護、過濾裝置的循環(huán)系統(tǒng)第四章超聲波清洗裝置的運用4.1超聲波清洗的原理超聲波清洗的原理是由超聲波發(fā)生器發(fā)出的高頻振蕩信號，通過換能器轉化成高頻機械振蕩從而傳播到介質(zhì)-清洗溶劑中，超聲波在清洗溶劑中向前輻射，使清洗溶劑流動并且產(chǎn)生很多的微小氣泡。這些微小氣泡在超聲波縱向傳播的負壓區(qū)形成、生長，最后在正壓去迅速閉合。在這種“空化〞效應的過程中，氣泡閉合可形成超過1000個氣壓的瞬間高壓，連續(xù)不斷地產(chǎn)生瞬間高壓就像小爆炸物不斷地沖擊物件外表，從而使物件的外表及空隙中的污垢迅速剝落，從而到達物件外表凈化的目的。目前所用的超聲波清洗機中，空話作用和直進流作用應用的相對較多一些?？栈饔茫嚎赵捵饔镁褪浅暡ㄒ悦棵氤^兩萬次的壓縮力和減壓力交互性的高頻變換方式向液體透射。在減壓力作用的時候，液體中產(chǎn)生真空核群泡的現(xiàn)象，在壓縮力作用時，真空核群泡受壓力壓碎時產(chǎn)生強大的沖擊力，因此剝離被清洗物外表的污垢，從而打到精密洗凈目的。直進流作用：超聲波在液體中沿聲的傳播方向產(chǎn)生流動的現(xiàn)象叫做直進流肉眼能看到直進流的條件是聲波強度在0.5w/cm2，垂直于振動面產(chǎn)生流動，流速為10cm/s。超聲波清洗的作用機理主要有以下幾個方面：因空化泡破滅時產(chǎn)生強大沖擊波，污垢層的一局部在沖擊波作用下被剝離下來，分散，乳化，脫落。因為空化現(xiàn)象產(chǎn)生的氣泡，由沖擊形成的污垢層與表層間的間隙和空隙滲透，由于這種小氣泡和聲壓同步膨脹，收縮，像剝皮一樣的物理力反復作用于污垢層，污垢層一層層被剝開，氣泡繼續(xù)向里滲透，直到污垢層被完全剝離。這是空化二次效應。超聲波清洗中清洗液超聲震動對污垢的沖擊。超聲波加速化學清洗劑對污垢的溶解過程，化學力與物理力相結合，加速清洗過程。利用超聲波能量來迅速有效的清洗工件是清洗工藝中一種行之有效的方法。清洗時放入清洗槽或清洗網(wǎng)帶，超聲換能器將超聲波發(fā)生源產(chǎn)生的電信號轉換成超聲振動，此時清洗液中會產(chǎn)生許多微小的氣泡，這種氣泡在不斷的產(chǎn)生和閉合運動中形成“超聲空化〞作用，微氣泡在完全閉合時會產(chǎn)生自中心向外的微核波，其瞬間可達數(shù)千個大氣壓的強大沖擊力，使物體外表的污物剝落，以到達清洗目的。超聲波由于存在空化作用，還會產(chǎn)生一系列的生物學作用，直接影響清洗效果，加速清洗的過程。4.2超聲波清洗的方式一般我們都是采用氣泡發(fā)生器+適宜的超聲波功率的形式，這種架構直接影響清洗效果，加速清洗的過程。4.3超聲波清洗的特點清洗效果好，清潔度高而且全部工件清潔度一致。清洗的速度較快，清洗效果好，提高生產(chǎn)率，不需人手接觸洗衣液，平安可靠。對外表結構復雜的果蔬也可以清洗干凈。對果蔬沒有影響。4.4超聲波清洗的主要技術參數(shù)超聲頻率當工作頻率很低的時候就會產(chǎn)生噪音。當頻率低于20kHz的時候工作噪音不僅變得很大，而且有可能會超出職業(yè)平安與保健法或者其他條例所規(guī)定的平安噪音的限度。高頻通常被用于清洗較小、較精密的零件，或者是去除微小顆粒。高頻還被用于被工件外表不允許損傷的應用。使用高頻可以從幾個方面改善清洗性能。隨著頻率的增加，空化泡的數(shù)量是呈線性增加的，從而產(chǎn)生更多的更密集的沖擊波使其能進入到更小的縫隙中。又如果功率保持不變，空化泡變小，其釋放的能量相應減小，這樣有效減少了對工件外表的損傷。功率密度功率密度=發(fā)射功率〔W〕/發(fā)射面積〔cm2〕，通常功率密度是大于0.5的。超聲波的功率密度越高，空化效果就會越強，清洗速度也就越快，理所當然清洗效果就越好。但長時間高密度的清洗，容易造成清洗物件外表產(chǎn)生“空化〞腐蝕。清洗溫度：一般說來，超聲波在30℃-40℃的時候，空化的效果是最好的，清洗溫度越高作用越明顯，通常實際使用的時候使用超聲波時，采用40℃-60℃的工作溫度。4.5超聲波清洗裝置的設備組成及特點超聲波蔬菜清洗實驗裝置由以下主要部件配置組成工程名稱規(guī)格/型號備注1.超聲波發(fā)生器SD-12001200W,28KHz2.換能器SD-6002只600W/只，28KHz3.清洗槽SUS304自制4.風泵XQB14-100100m3/h5.玻璃轉子流量計LZB-5016-160M3/h4.6超聲波清洗裝置的操作規(guī)程1、準備將清洗槽排污閥關閉，參加清洗液至淹沒換能器位置。將待洗物件放置在清洗籃筐內(nèi)，蓋好籃筐。2、開機接通電源，開啟風泵〔冬天水溫達不到要求時先開啟加熱〕，調(diào)節(jié)適宜氣泡強度，按下操控面板上超聲波開鈕，設定好清洗時間。開始清洗作業(yè)。3、設備自動停止清洗時間到達，設備會自動關閉超聲波輸出。將清洗液排放，清洗物體拿出即可。如果需要重新清洗，重新開關超聲波開鈕，使時間繼電器復位，設備按照時間繼電器設定的時間重新開始清洗作業(yè)。4、關機清洗作業(yè)完成后，關閉電源開關。排放清洗液。清洗廢水的處理為了節(jié)約水資源，清洗后的廢水要回收處理并且重復回收使用。清洗后，廢水中的主要成份有機械性雜質(zhì)〔主要是爛菜葉〕和泥沙等等。機械性雜質(zhì)可通過過濾網(wǎng)過濾掉，而泥沙那么是成膠體狀混在水里，去除它需要采用專門的設備，經(jīng)過查閱資料我們選用了水力旋流器來去除它。水力旋流器是一種離心沉降設備，它靠泵〔或靜水頭壓力〕將懸浮液從圓柱殼體上部的入口有切線方向進入旋流器，在筒內(nèi)產(chǎn)生旋轉運動，并由四邊向中心移動而形