541 小型电动山楂去核机设计(SW建模)

1、减速器带轮 2、减速器飞轮 3、转动轮 4、中间轴 5、机架 6、轴承座 7、压盘 8、操作盘 9、棘爪 10、阻尼弹簧 11、果核出口 12、皮带 13、轴承座 14、山楂拨片 15、山楂出口 16、电动机 17、动力臂 18、切刀轴 19、切刀 20、切刀弹簧 21、棘轮 22、电动机带轮 23、减速器 24、连杆 图 2­2 山楂去核机视图
前 言
山楂在我国分布十分广泛，每年可达上百万吨，由于山楂是季节性比较强的水果品种，受其本 身特性所限， 其贮藏期比较短， 而且其果酸含量较多， 需要加工后贮藏和使用。 山楂的加工产品中， 糖水罐头占主要部分，加工量最大。而在其加工过程中，以山楂去核最耗费人力和时间。目前国内 主要以手工去核为主，工作强度大，效率低，远远不能满足生产发展的需要，山楂中的果酸对人体 的肌肤有一定的腐蚀作用。因此，各中、小型罐头厂急需性能优良的山楂去核机。 虽然目前现在市场上有山楂去核机，但是大多操作比较繁琐，破损率较高，设备较为昂贵。本 课题以山楂去核机的实际市场需求出发，立足于企业目前的生产实际，针对山楂去核生产过程中存 在的问题，在现有的基础上，在保证良好的加工工艺性能和使用性能的前提下，研制小型自动山楂 去核机，以解决企业生产过程中的实际问题，改变企业现有的生产模式，降低工人的劳动强度，提 [1] 高企业生产效率，这是市场发展的需要 。 由于本人缺乏经验、水平有限，设计中难免有错误和不妥之处，恳请各位老师提出宝贵意见， 我会积极改正并在今后的学习中更加努力和认真。
2 小型电动山楂去核机总体结构的设计
图 2-1 小型电动山楂去核机模型 在图 2-1、图 2-2，电动机经皮带传动减速机，减速机上安装减速器飞轮减速器飞轮连 接动力臂，动力臂臂上固定连杆，动力臂下端连接切刀轴，切刀轴内装切刀和切刀弹簧。连 杆另一端与转动轮固定连接，转动轮与中间轴顶端动配合安装，转动轮下方、中间轴上固定 安装棘轮，中间轴经轴承座和轴承座固定于机架上，中间轴下部固定安装操作盘(8)，操作 盘正上方、中间轴上固定安装压盘。操作盘下方，中间轴上安装固定棘轮棘轮上安装棘爪， 棘爪上安装阻尼弹簧，阻尼弹簧另一端固定在机架上。 取核作业时，减速器飞轮（23）上的动力臂(17)水平面左边转向右边时，转动轮(3)被 连杆(24)拉动转动，中间轴(4)带动棘爪(9)，棘轮(21)开始移位，棘轮(21)带动操作盘(8) 旋转，同时，操作盘(8)转动，切刀(19)向上提开。当动力臂(17)转到水平面右边时，阻尼 轮(21)刚好咬合转盘(3)上的凹型定位槽。果子输送完毕，转动轴(26)、转盘(3)停止转动， 棘爪(22)在转动轮弹簧(24)的作用力下开始回位，此时动力臂总成(9)继续转动，切刀轴 (18)、 切刀(19)向下开始冲核， 当切刀(19)接触果子时， 切刀片受果子阻力自然相对切刀(19) 移位。当动力臂(17)转动到最低位置时，切刀(19)穿透果子、切刀片阻力增大，在切刀弹簧 (20)的作用力下果核弹出，当动力臂(17)继续转动时，切刀(19)上移脱离果子，一次作业完 成，减速器飞轮（23）继续转动，开始下次作业，如图 2-1、图 2-2。
3 主要零部件的设计
3.1 执行系统的方案设计 机械执行系统的方案设计是机械系统总体方案设计的核心， 它对机械能否实现预期的功 能、性能的优势、经济效益的好坏都起着决定性的作用。 3.1.1 山楂去核机的功能 山楂去核机是利用切刀的往复直线运动及旋转盘工作台的间歇转动来完成连续去核作 业处理，其总功能可分解为送料、冲核、退回三个分功能。 3.1.2 工艺动作分解 根据上诉分析，山楂去核机要求完成的工艺动作有以下几个动作： （1）加料：这一动作可利用人工加料； （2）冲核：要求切刀自上向下运动前，旋转盘做一次间歇运动； （3）操作盘间歇运动：以完成送料、冲核、退回三个工位的转换。 3.1.3 切刀往复直线运动的实现机构 选择电动机为动力源， 此机构是具有将连续的回转运动变换为往复直线运动的功能。 实 现该功能的各机构比较如下： （1） 摆动从动件圆柱凸轮： 凸轮具有易设计的优点,它还能准确有效地预测所产生运动 的基本趋势、工作行为、结构和寿命等，具有良好的运动性能和动力性能； （2）对心曲柄滑块机构：这种低副机构具有良好的动力特性和运动特性、运动副几何 封闭、制造简单等优点； （3）偏置曲柄滑块机构：与对心曲柄滑块机构相比较，具有增力、急回特性等优点。
1 绪论
中国地域辽阔、资源丰富，具有得天独厚的发展果蔬加工业的良好条件，但在果蔬业蓬 勃发展的今天，由于缺少性能良好的设备，加工手段落后，生产效率低，有些地区还出现鲜 果品积压腐烂现象，给果农造成不应有的经济损失。 国外 20 世纪 60 年代就着手研制水果去核机，至 20 世纪 80 年代初美国、意大利、荷 兰等国已相继推出了粘核桃去核机、橄榄去核机等[2]。去核工序基本上实现了自动化。经过 数十年的发展，已日趋完善、成熟。目前，正向着节能型和机电一体化方向发展，以电脑自 控作业为主。 我国是从 80 年代后期开始着手对去核机进行研制的，并陆续推出一些产品。由于一些 问题尚未真正解决， 生产企业规模普遍较小， 产品用途较为单一， 均没有形成规模批量生产。 近年来，我国相继研制出了系列半自动山楂击核机。减轻了劳动强度，提高了生产率。 目前投入使用的有两种：一种由 12 把去核刀组成，每小时产量 800 kg；另一种由 16 把刀 组成；每小时产量 10O0 kg，一般中小果品加工厂有 1～2 台去核机就能满足全年生产要求。 它由上刀、 下刀、 果模以及传动机构等组成． 果模有分离式和组合式两种， 前者靠人工周转， 后者由链传动自动周转。 工作时要靠人工把山楂放入果模， 由专门机构推动果模进入或退出 工作状态；当果模进到工作位置时，去核机的上下刀几乎同时切入果肉内中，下刀在山楂花 萼处切入一定探度后，即自行下落，上刀则继续下行，直至把果核从圆形切口中捅出，捅出 物一般呈灯笼状[3]。 虽然目前现在市场上有山楂去核机，但是大多操作比较繁琐，破损率较高，设备较为昂 贵。本课题以山楂去核机的实际市场需求出发，立足于企业目前的生产实际，针对山楂去核 生产过程中存在的问题， 在现有的基础上， 在保证良好的加工工艺性能和使用性能的前提下， 研制小型自动山楂去核机，以解决企业生产过程中的实际问题，改变企业现有的生产模式， 降低工人的劳动强度，提高企业生产效率，这是市场发展的需要。 小型山楂去核机的整体结构，主要由电动机、减速器、传动装置、切刀、手把、果模、 转盘式工作台组成。电动机提供动力，通过动力臂与减速器连接，为切刀装置提供动力。 讨论确定了小型山楂去核机的基础参数，参考已有山楂去核机的参数，既要保证工作要求， 又要尽量使其小型化，易操作，高效。根据选定的有关参数，由经验公式计算出山楂去核机 所需的功率，根据该功率选择适合的电动机型号。使其的生产率能达到 2800 个/h。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
关键词：山楂；去核机；企业生产
目 录
1 绪论 ............................................................................ 1 2 小型电动山楂去核机总体结构的设计 ............................................ 2 3 主要零部件的设计 ............................................................... 3
3.1.4 旋转盘间歇转动的实现机构 棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构均可实现间歇运动。由于旋转盘间歇转动速度要 求低速，轻载，且需要精确地转位，故选用棘轮机构。 3.1.5 执行机构的协调设计 山楂去核机由减速传动装置、冲压机构、间歇运动机构组成。在送料期间，切刀不能压 到操作盘，显然，切刀自上向下运动前，操作盘做一次间歇转动，所以切刀与操作盘之间的 运动，在时间顺序和空间位置上有严格的协调配合要求。 3.1.6 机械运动方案的选择和评定 现在可以按给定条件、 各执行机构的相容性和尽量使机构简单、 空间布局紧凑等要求来 选择方案，由此可选择两个结构比较简单的方案： 方案 1：冲压机构为偏置曲柄滑块机构，旋转盘间歇机构为棘轮机构。 方案 2：冲压机构为摆动从动件圆柱凸轮机构，旋转盘间歇机构为槽轮机构。 评定：偏置曲柄滑块机构的往复直线运动具有增力、急回特性等功能，故最后选择方案 1 为山楂去核机的机械运动方案[4]。 3.2 传动系统的方案设计 3.2.1 初选原动机 根据山楂去核机的工作情况和原动机的选择原则， 初选三相异步电动机为原动机， 额定 转速为 n=940r/min。因额定功率需在力分析后确定，故电动机的具体型号待定。 3.2.2 拟定传动系统方案 根据执行系统的工况和初选原动机的工况及要实现的总传动比， 拟选用带传动机构和偏 置曲柄滑块机构组成山楂去核机的传动系统。 3.2.3 机械运动实施方式 按已选定的两个执行机构形式及机械传动系统， 其工作原理为： 电动机经过减速传动装 置（带轮传动）带动执行机构（偏置曲柄滑块机构、间歇运动机构） ，完成切刀的往复直线 运动和旋转盘工作台的间歇转动。山楂去核机工作时，切刀由摆动从动件带动下行，切刀进 行去核，称为工作行程，工作阻力 F 为常数；切刀上行时，即为空回行程，此行程无工作阻 力，在空回行程中，通过带轮→偏置曲柄滑块机构→棘轮机构，棘轮机构带动旋转盘工作台 做一次进给运动，即送料，以便切刀继续去核。 3.3 传动装置的总体设计 3.3.1 选择电动机 （1）电动机的类型和结构形式 本电机主要为操作盘提供动力，操作盘的转速设定为 48r/min，这样的速度适合人工放 置山楂的便捷，并且效率最高。 按工作要求和工作条件，选用一般用途的 Y 系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构， 具有防止灰尘、铁屑或其他杂物侵入电动机内部的特点。 (2)确定电动机容量 切刀的输出功率 P
3.1 执行系统的方案设计 ......................................................... 3 3.2 传动系统的方案设计 ......................................................... 4 3.3 传动装置的总体设计 ......................................................... 4 3.4 确定传动装置的总传动比及各级传动比 ......................................... 5 3.5 减速器的设计 ............................................................... 7 4 切刀压缩弹簧的设计 ........................................................... 14 4.1 计算弹簧受力.............................................................. 14 4.2 计算试验载荷: ............................................................. 15 5 间歇运动机构的设计计算 ....................................................... 15 5.1 间歇运动机构的选型 ........................................................ 15 5.2 棘轮机构的几何尺寸计算 .................................................... 15 总结 ............................................................................. 17 致谢 ............................................................................. 18 参考文献 ........................................................................ 19