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题目（红枣切片机的设计）
学生姓名徐阳
指导教师王丽红
所在学院机械电气工程学院专业农业机械化及其自动化年级09 级1班
中国·新疆·石河子
2013年3月
目录
1 概述 (3)
1.1 大枣的经济价值 (3)
1.2 大枣自动定向、输送及切片一体机的市场应用前景 (4)
1.3 大枣自动定向、输送切片一体机的设计内容与关键技术 (6)
1.3.1 设计内容 (7)
1.3.2 设计关键技术 (7)
1.4 大枣自动定向、输送及切片一体机的原理 (10)
2 大枣切片的现状及设备情况 (10)
2.1 去核机现状及设备情况 (10)
2.2 大枣切片的排序现状及设备情况 (12)
2.3 红枣切片机现状及设备情况 (12)
3 大枣自动定向、输送、切片一体机的方案选择 (13)
3.1 大枣切片目前存在问题 (13)
3.2 方案的选择 (14)
3.2.1 方案一 (14)
3.2.2 方案二 (15)
3.2.3 方案三 (16)
3.3 总体方案设计 (17)
4 传动系统的设计 (19)
4.1 负荷计算 (19)
4.1.1 枣片的切削阻力 (19)
4.1.2 带的负荷 (20)
4.1.3 链传动的负荷: (20)
4.1.4 电机与减速机的选择 (21)
4.2 齿轮传动的设计与计算 (21)
4.2.1 齿轮的计算 (22)
4.2.2 齿轮零件立体图 (25)
4.3 带传动的设计与计算 (26)
4.3.1 带的选用....................................................................................................................... 264.3.2 带的计算.. (26)
4.3.3 带轮的结构设计 (28)
5 滚链式传送带的设计 (30)
5.1 链的设计 (30)
5.1.1 链的设计与计算 (30)
5.1.2 滚子链的结构 (32)
5.2 链轮的结构设计与计算 (33)
5.2.1 链轮的计算 (33)
5.2.2 链轮的结构与布置 (34)
5.2.3 链轮材料及热处理 (34)
5.2.4 链的张紧 (34)
5.2.5 链的润滑 (34)
5.3 滚筒的结构设计 (35)
5.3.1 滚筒与链 (35)
5.3.2 链轮的布置与滚链式输送带的安装 (36)
6 切片机构的设计 (37)
6.1 切片机构刀槽送料盘与钢丝的设计 (37)
6.2 刀槽送料盘与钢丝的安装 (38)
7 轴承、轴和机架的设计 (40)
7.1 轴承的选择与寿命的校核 (40)
7.1.1 轴承的选择 (40)
7.1.2 轴承寿命的校核 (41)
7.2 主要轴的结构设计与计算 (41)
7.3 机架的设计 (43)
8 大枣自动定向、输送、切片机的样机试制 (44)
9 结论 (45)
致谢 (41)
参考文献 (42)
附录 (44)
个人简介 (52)
独创性声明 (48)
学位论文版权使用授权书................................................................... (48)
1 概述
1.1 大枣的经济价值
大枣，又名红枣、干枣、枣子。

自古以来就被列为“五果”(桃、李、梅、杏、枣)之王，大枣在我国食用已有 3 000
本草经》将大枣列为上品。

大枣之所以
为“五果之王”，是因为它有丰富的营养成
分。

含有蛋白质、脂肪、碳水化物，富含
苹果酸和酒石酸等有机酸，维生素包括胡
萝卜素、维生素 B2、维生素 C、维生
素 P 等，以及钙、磷、铁等矿物质和微
量元素。

尤以碳水化物和维生素 C 含量
高。

在鲜枣中含糖达20%～36%，干枣则
高达 50%～80%。

每百克鲜枣中含维生素
C 380～600 毫克，比苹果、桃子等高
100 倍左右。

因此，被称为“鲜活维生
素 C 丸”。

大枣除富含维生素 C 以外
，还含有山楂酸和二磷酸腺苷。

前者有抑制癌细胞的作用，后者则具有调节细胞分
裂的功能。

二者协同作用，可增强免疫力，使异常增生的组织细胞分裂趋向正常。

大枣历来是益气、养血、安神的保健佳品，也是中医治病的常用之品，是国家卫生部公布的药食两用的植物性食品。

临床观察对高血压、心血管疾病、失眠、贫血等病人，都有很好的补益作用。

大枣在营养和保健强身方面都有很好的作用。

因此，营养专家提醒大家：要想身体好，劝君多食枣。

大枣不仅是养生保健的佳品，更是护肤美颜的佳品，是馈赠亲友的首选择。

目前的市场需求很大，在大枣产区，即便在市场上能够见到大枣，其价格仍然比较高，购买者多用馈赠亲友。

而且还供不应求。

大力发展红枣产业，成为地方的特色支柱产业，也是贫困地区农民脱贫致富的主导产业。

1.2 大枣自动定向、输送及切片一体机的市场应用前景
中国是枣的原产国，也是世界上最大的枣生产国，2006 年枣树种植面积达到 2250 万亩，年产量 250 万吨，占世界枣树种植面积和产量的 98%以上，国际贸易的枣几乎 100%来自中国。

据《中国农业年鉴》统计资料：1979 年至 2005 年的 27 年间，我国红枣总产量由33.8万吨上升到 230 万吨，增长了 6.78 倍，其中自 1994 年以来，红枣年均增长幅度超过 11%.红枣种植主要分布在河北、山东、河南、山西、陕西五省（以种植面积排序），新疆近年发展势头迅猛。

陕西省大枣栽培面积约 200 万亩，陕西科技厅和陕北建委等在榆林市及延安市建成了“陕北黄河沿岸百万亩红枣基地”，大枣年产量已近 10 万吨。

所以大枣加工企业具有丰富的原料资源。

在保鲜和加工方面，近年一些科研院所在对鲜枣的采后生理、调查分析研究后，提出了打孔塑料薄膜小包装低温贮藏技术，推动了我国鲜食枣品种的商品化开发，但与市场要求还相差甚远。

从干制方法上看，绝大多数仍采用自然晾干，干制过程中的浆烂现象严重。

近年来，出现了清洗、分级后人工干制（烘干）、真空包装的干制新模式，有效减少了浆烂损失。

在深加工方面，北方枣区凭借丰富的资源，打破了以南方加工果脯为主的格局，在枣的主要加工产品方面已占据主导地位。

在工方面，多数大枣加工企业仍采用手工作坊式生产方式，将整枣清洗后热风干燥，使得产品质量差，干燥时间长。

也有企业采取手工去核，人工切片，再快速真空干燥的方法，虽然产品的质量有所提高，但存在生产效率低，清洗不便，安全性差等问题。

上述方法均难以满足。

由于已经对目前大枣切片和去核现状及设备情况进行了深入的了解，为此特地与生产大枣切片的厂家进行联系参观，并与厂方做了沟通，更加明确了这次试验的方向。

故存在着巨大的市场潜力，应用前景广阔。

1.3 大枣自动定向、输送切片一体机的设计内容与关键技术
1.3.1 设计内容
本论文利用现代设计、制造和控制技术，通过大枣加工工艺过程的分析研究，进行大
具体的讲：
1、设计输送部分，使大枣快速、自动规矩放置；
2、设计切片部分，使大枣高速切制成环状片；
3、将输送和切片两部分有机的结合起来。

大枣快速输送就是要求物料快速输送到切片机前；
自动规矩放置，即要求大枣沿轴线水平放置，且相互
平行进料。

高速切制环片，要求切刀垂直通过大枣两
头的轴线，实现横向切割，切制成同心环状片。

它涉
及到了机械、控制、食品等多个学科。

1.3.2 设计关键技术
（1）大枣的输送装置的设计
我们拟采用带传动或滚子链输送等方式实现其动
作。

当前国内应用实例如图 1-2，适用于各类箱、包
托盘等件货的输送,散料、小件物品或不规则的物品
需放在托盘上或周转箱内输送；主要用于现代化生产企业流水线上，可分为有动力和无动力等多种种类。

在单件物品重量达数吨,输送速度快，以及要求输送距离远,有各种复杂工艺流程的,首选这种机型。

在本设计中，工作要求可靠，且两轴相距较远，且主要作输送用，而且考虑到大枣的自动定向问题，又通过对国内现有的输送设备分析比较，确定本次大枣输送部分的装置采用滚子链的形式。

链传动是一种具有中间柔性件的啮合传动，与属于摩擦传动的带传动相比，链传动无弹性滑动和打滑现象，因而能保持准确的平均传动比，传动效率较高；又因链条不需要像带那样张的很紧，所以作用于轴上的径向压力较小；在同样使用条件下，链传动结构较为紧凑。

同时，链传动能在高温及速度较低的情况下工作。

可作传动用，输送用，曳引提升用以及许多结构巧妙的性能特异的专门用途。

具有结构简单，传动力大、效率高、传动比准确、适应性强、紧凑经济、耐用和维修保养容易等主要特点。

设计需要通过实验测定枣的平均直径，确定滚子链的节距，从而使大枣在两个滚筒之间保持横向状态输送。

（2）大枣自动定向装置的设计
目前国内自动定向装置一般采用震动料斗震动到一个特定的轨道上，轨道中设有剔除机构，物体在轨道中运动，经过剔除机构时，位置不满足要求的物体自然被剔除在外。

同时，链传动在一定程度上起到自动定向的作用。

例如烤肠的加工。

烤肠被夹在滚子中间，也就起到了定向的作用。

此外还有其他一些方法，都可以起到自动定向的作用。

但是综合
考虑到大枣自动定向装置与大枣的自动输送装置结合起来，所以决定采用链传动的形式。

由于大枣大小不一，形状各异，要想快速及自动规矩放置，难度较大。

根据对大枣的尺寸测量以及链的节距的选择，要使大枣在两个滚筒之间自动定向并保持横向状态输送，确定滚筒的直径。

为了提高输送能力，恰当选取滚筒的长度。

为了减少滚筒的重量，采用辊筒式的结构，主要由尼龙套、滚筒体与滚筒轴三部分组成。

滚筒轴的最小直径等于链销轴的直径，代替链销轴安装在链中。

链分布在滚筒的两边，滚筒的筒体用两个尼龙套与滚筒轴之间采用间隙配合。

滚筒被链条带动，同时在滚筒下方固定有摩擦板，滚筒与摩擦板之间产生摩擦，实现滚筒自转。

从而使大枣自动定向。

同时，考虑在滚链的上方加一至两个毛刷，进一步确保大枣在两个滚筒之间定向成功。

注意的是，毛刷的选择要恰当，这样才能起到确保大枣自动定向的目的，而不至于出现使大枣脱离轨道，或者将大枣表皮滑破的现象。

（3）快速切片装置的设计
目前，食品切片技术在某些产品上已经很成熟，如用于冻肉切片的旋转圆盘片装置，在国内市场上可以见到的适用于大规模生产的人参切片机、马铃薯切片机、洋葱切片机、黄姜切片机等。

由于人参、马铃薯、黄姜这些食品很不规则，又要求一定的表面质量，所以不宜用夹具夹持。

通常的做法是利心切削法进行切削，这样即可以保证其表面的完好，又可以提高切削率。

大枣切片机系统结构设计研究，首先确定大枣切片机构的方案，然后对切片机的系统结构进行设计研究，主要研究切削机构的切削特性、传动机构的设计与分析。

切片机性能试验及参数优化，对切片机构进行性能试验，通过单因素试验和正交试验，找出切片参数的最佳组合，按最佳组合进行切片，对切片结果进行比较分析。

为了满足我国大枣制半成品国内消费和对外出口的需求，降低人工切片劳动强度，我国科研单位和企业针对大枣切片加工技术难题，也开展了对大枣切片机的研究和开发: 鲜枣较脆，糖分多，有粘性，切制过程破碎率多，难清洗。

我们拟采用的方法：刀具固定，轮式送料式，自动下料式。

主要解决切片厚度便于调整、粘接物容易清除以及与送料机构可靠连接等问题。

刀片的厚度关系到大枣切片的质量。

倘若切片薄，那么大枣切片表面光，而且刀具表面粘结物少，保证了大枣切片的质量。

同时，设计过程中，要设计好刀具转动的速度，速度越快，切片质量越好，但是，刀具转一圈的速度还应限制在大枣能落入刀槽内。

这样在一定程度提高了工作效率，也降低了电机的功耗。

所以，设计刀具的转速，应充分结合链传动的速度。

1.4 大枣自动定向、输送及切片一体机的原理
大枣自动定向、输送及切片成套设备是由自动定向机构，输送机构及切片机构三部分组成，这三部分成套化--大枣自动定向输送切片机，其原理如图 1-2 所示。

将去好核的大枣加入料斗后，料斗震动，输送辊运转，大枣从料斗底部的缝隙流出，随着输送辊向前输送。

输送辊由链带动向前运动的同时，在下面摩擦片有作用下，使辊子自身做旋转运动，在上部有毛刷旋转，从而使杂乱的大枣顺着辊隙一致排列。

随后排列好的大枣顺着弧形挡板进入切刀槽，刀槽中的钢绳将大枣切片，切好的枣片通过出料斗出料。

2 大枣切片的现状及设备情况
2.1 去核机现状及设备情况
目前的大枣去核方法有三种，常规的手工去核、机器半自动去核，机器全自动去核。

手工去核机。

该设备简单，制造成本低，但该去核方法生产效率低，人力劳动强度大，安全性差，主要用于小型的人工作坊和小的加工企业。

2.2 大枣切片的排序现状及设备情况
大枣切片前要排序，目前的排序的方法主要
由手工排序。

机器自动排序一般通过震动料斗的
形式来实现。

如图 2-4 所示，工人用手把大枣横
向排序地放在刀槽送料盘槽中，实现排序。

该方
法生产效率低，人力劳动强度大，且不安全。

通
过调查后发现，企业对此设备急需改进，把手动
排序改为自动排序送料。

2.3 红枣切片机现状及设备情况
多功能切丝切片机是市场上比较多见，这种切制
比手工切制提高了点生产效率，减少点劳动强度，
但破碎率高，劳动强度还是很大。

3 大枣自动定向、输送、切片一体机的方案选择
3.1 大枣切片目前存在问题
目前国内大枣加工以农村小企业居多，他们厂房简陋，设备落后，生产效率低，卫生状况差，产品质量不能保障，具体的讲，问题有如下方面：
（1）多数大枣加工仍采用手工作坊式生产方式，将整枣清洗后热风干燥，使得产品质量差，干燥时间长。

（2）采取手工去核，人工切片，再快速真空干燥的方法，虽然产品的质量提高了，但存在生产效率低，清洗不便，安全性差等问题。

难以满足大枣季节性强，市场需求旺盛的要求。

（3）排序的方法主要由手工排序，用手把大枣横向排序地放在刀槽送料盘槽中，实现排序的。

该法存在的问题主要是生产效率低，劳动强度大，并且操作不安全。

3.2 方案的选择
本论文就大枣自动定向、输送、切片的问题，提出如下解决方案。

3.2.1 方案一
工作原理：连杆作垂直方向振动，而主振弹簧 10 的布置方向与大枣宽度大小的螺旋槽体 3 相应部位的振动方向接近一致，振动方向线与螺旋槽体 4 底面所成夹角一般为15°~ 30°，以使物料从下部螺旋槽体 3 逐渐上升至顶部。

并从出料口依次下来送入切片机送料盘中。

刀槽式送料盘该方案能实现理料，使大枣横向定向输送入切片机送料盘中。

优点是结构紧凑，缺点是送料量少，生产效率低，结构复杂，制造成本高。