毕业设计（论文）-农作物清洗机的设计.docx

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1、农作物清洗机是关于清洗收割后的农作物的机械，是农业自动化加工的重要器械之一。为了实现高效率、全自动地清洗农作物，设计一种链板式的传送带气泡清洗机,以便于后续的加工与流水线作业。本设计基于农业自动化机械的研讨现状和发展状况,再按照农作物清洗机的清洗需求及任务特点，与相关文献及手册相结合,选择电动机,设计链轮、轴，完善清洗机设计。气泡清洗机适合清洗叶类、豆荚类、根茎类、瓜果类等农作物。主要的结构有电动机，减速器，链式输送带为主，其中输送带使用冲孔不锈钢链板结构。设计的重点在于整体机械的结构设计，难点在于轴的设计计算与校核。需要计算出转速、功率、转矩等。设计完成之后需要用计算机三维辅助设计来制作清洗

2、机的三维建模，建模用的软件是CATIA。最后CAD软件参考三维建模的投影，绘制二维的装配图与零件图。关键字：气泡清洗机；计算机三维辅助设计；冲孔不锈钢板AbstractThe crop cleaning machine is about cleaning the harvested crops, is one of theimportant equipment of agricultural automation processing. In order to achieve highefficiency and automatic cleaning of crops, a chain pla

3、te conveyor belt bubble cleaningmachine is designed to facilitate subsequent processing and assembly line operation. Thisdesign is based on the current situation and development of agricultural automation引言1第一章绪论21.1 农作物清洗机的现状21.2 农作物清洗机设计要求41. 3农作物清洗机类型的选择42. 4气泡清洗机的工作原理和机理4第二章主要结构设计63. 1电动机功率的初步计算

4、62.1.1计算传送带驱动滚筒轴的功率62. 1.2计算电动机的功率62.2 电动机的选择72.3 减速器的选择72.4 传动方案的选择82.5 链传动的设计计算82. 5. 1确定传动比和链轮的转速82. 5. 2确定链传动的计算功率82. 5. 3确定链条的型号和节距92. 5.4计算链速92. 5.5计算链节数和中心距92. 5.6确定润滑方式92. 5. 7计算链传动作用在轴上的压轴力92. 5. 8确定链轮的材料及热处理方式102. 5. 9计算链轮的几何尺寸102. 5. 10链传动的失效形式102. 6轴的设计计算112. 6.1初步计算轴径112. 6. 2轴的结构设计112.

5、 6. 3轴的强度校核计算122. 7键的选择与校核162. 7.1减速器输出轴与主动链轮的键的选择与校核162. 7. 2主轴与从动链轮之间的键的选择与校核172. 7. 3主轴与主动带轮之间的键的选择与校核172. 8滚动轴承的选择与校核计算172. 8.1滚动轴承类型的选择方式172. 8. 2轴承型号的选择172. 8. 3轴承寿命的校核计算18第三章其他结构的选择和设计202.1 传送带的选择和设计203. 1. 1网带的选择203.1.2 网带带轮的设计计算203.1.3 网带的设计计算213. 2气泡发生装置的选择223.3整体水槽的设计23第四章计算机三维模型设计245. 1三

6、维软件概述245. 2三维模型零件的设计与组装24第五章机电传动控制部分25结论27参考文献28谢辞29随着农业自动化的发展，在这生产量庞大的条件下，用人类的劳动力来清洗农作物显然是不可能的，机械设备在我们生活的地位越来越高，农业机械极大地提高了农业劳动生产率。在近几年我国农业所需要的机械总动力约为十亿千瓦，比20世纪初增长了一倍，其中包括种地机械、施肥机械、收获机械和清洗机械等等。而本次的设计题目：农作物清洗机，属于这类机械，所以农作物清洗机也有着很大的意义。在农作物的生产与加工过程中，采集后的农作物表面上往往会留有泥土、农药、肥料等，而农作物清洗机的目的就是清洗并去除这类污染物，这样既可以

7、降低细菌总数，也可以使农作物的保存时间变长。因此，清洗干净是有效延长农作物的保存时间的重要手段。第一章绪论1.1农作物清洗机的现状农作物清洗技术最早应用于蔬菜榨汁、切丝、切丁等原料的清洗，此类设备一般采用毛刷式和滚筒式清洗，机械结构简单，清洗作用力强，清洗效果好，但是对物料损伤比较大。物料清洗完毕后，直接进行粉碎榨汁或切制，所以物料损伤对蔬菜品质和保质期影响很小，一般适用于马铃薯和萝卜等质地较硬的根茎类蔬菜的清洗。随着生活节奏的加快，市场上出现可直接食用或烹饪的鲜切蔬菜。鲜切菜清洗设备采用气泡式或水流式清洗（如图1所示），这两种清洗方法作用力柔和，蔬菜受到的损伤较小，非常适合清洗容易受损伤的叶

8、类农作物，也适用于清洗其他鲜切类蔬菜。欧洲、美国、日本等发达国家蔬菜清洗研究起源早，发展历史悠久，已经形成开发设计、加工制造、销售维护等一体化的全方位业务。其设备在全球范围内应用广泛，用户使用信息反馈及时，因此在结构优化、新工艺和新材料应用等创新方面仍然处于领先地位。国外发达国家蔬菜清洗设备的规格型号比较多，一套设备一般只针对某些特定种类蔬菜进行清洗，专用性比较强，因此清洗效果理想，生产效率高，蔬菜（尤其是叶类蔬菜）在清洗过程损伤率比较低；国外发达国家蔬菜清洗设备大多以生产线为主，清洗过程自动化程度高，计算机技术和智能化技术应用较多，且已经渗透到与生物科学、生物工程等交叉学科领域。近几年来我国

9、也开始仿造国外技术和设备，我国很多企业也开始制作气泡式清洗机，并且在大学也开始研究对气泡式清洗机工作机理，04年吴玉发等人研究出了气泡清洗机，这种清洗机主要是针对叶类蔬菜清洗。单机设备，如图2所示。采用气泡、水射流和喷淋三种清洗方式，清洗工艺比较复杂，且生产能力最高可达15003000kg每小时，主要用于菠菜、生菜、娃娃菜等鲜切类蔬菜的清洗。图2滚筒式农作物清洗机日本细田工业株式会开发了翻滚式蔬菜清洗机。该设备采用淹没水射流的清洗方式，设有四个槽位，每个槽位固定设有一个翻斗进行物料的搬运，每个槽位内的水质和清洗时间各不相同，通过控制每个槽位内水的成分和清洗时间，实现了清洗、杀菌、冷却等多步骤连

10、续化清洗。该蔬菜清洗机主要适用于鲜切蔬菜的清洗。图3翻滚式农作物清洗机目前我国视频安全问题形势严峻，清洗作为食品加工的一道重要工序，在生产有效的农作物清洗设备时也会存在很多问题和矛盾，像清洗程度和耗水量之间的矛盾,机体尺寸与其消耗的功率等问题，需要经过进一步的对设备的改进来改善我国食品安全的现状。L2农作物清洗机设计要求设计清洗机时，一般要满足以下几个要求：1 .安全性。农作物作为人类必要的食物种类之一，不能使其清洗过程中产生对人体有害的物质。2 .洗净率。也称可靠度，是清洗机能稳定达到所要求的清洗质量的程度。可以表示为清洗干净的农作物的重量和用清洗机清洗后的农作物的重量的比值。3 .对农作物

11、的影响程度。清洗过程中如果有对农作物的损伤，不仅不美观，而且在损伤后会有新的污染，以至于发生变质、腐烂等现象。4 .对环境的影响程度。清洗之后的废水、废气和噪音等也会对自然环境或者工作环境造成不同程度的危害。5 .经济型。符合以上条件的前提下，选择成本较低的方案。1.3 农作物清洗机类型的选择水流式清洗方式主要是靠射流的冲击力来破坏蔬菜上的污染物，气泡式清洗方式主要是用气泡的气蚀作用来实现物资的清除。两者的清洗范围基本上一致，但气泡清洗方式在对豆荚类蔬菜的清洗量上有优势，所以本次设计所选择的农作物清洗机类型为气泡式农作物清洗机（为以下描述方便简称气泡清洗机）。这类清洗机有一下几个特点：1 .结

12、构简单。气泡清洗机主要由气泵、箱体和喷气管这几个重要部分组成，且比起其他的清洗机缩小了整体体的尺寸，节省了一定的功率，使其设计成一种小型的清洗机。2 .可清洗的农作物品种多。比起只能清洗马铃薯等根茎类的滚筒清洗机，气泡清洗机可以清洗叶类、根茎类和豆荚类等农作物。由于本次设计的侧重点主要在于结构设计的部分，所以会缺少对清洗剂和废水处理系统部分的设计，需要有待改进。1.4 气泡清洗机的工作原理和机理气泡清洗机大体上是由三个结构组成，分别是浸泡蔬菜的水槽，运输蔬菜的输送带，以及清洗蔬菜的气泵。蔬菜进入水槽之后，清洗机利用气泵喷出来的上升气体的气蚀作用清理农作物表面的杂质和污渍，从而达到清洗蔬菜的目的

13、。之后再将清洗完的蔬菜用输送带运输到指定位置。喷气管被动带轮气泡清洗蔬菜的原理在于气流的气蚀作用以及气流的扰动。气流的气蚀作用为在含有许多气泡的液体中，当气泡溃灭和回弹再生时，会产生巨大的瞬时压强。当溃灭的气泡靠近过流的固体边界时，水流中不断溃火的气泡所产生的高压强的反复作用，可破坏固体表面，从而产生气蚀现象。通过计算和实测得出，游移型气泡溃火时，靠近固体壁面处的微射流速度可达70180m/s,在固体表面的冲击压力可达140180MPao这么高的动压力可以完全清洗掉蔬菜表面的污染物而且可以缩短清洗时间。而且，这仅仅是一次微射流作用于蔬菜表面的压力；当水中气泡不断产生、增长、破灭时，则气泡溃灭的

14、冲击压力连续不断作用到蔬菜表面，有效的清除蔬菜表面的污染物气流的扰动作用为在蔬菜清洗过程中，蔬菜、水和气流一起组成了一个非常复杂的固一液一气三相流动。当气体以一定的速度射入清洗槽中的液体时，将引起液体的流动。液体在流动过程中，运动较快的流层带动较慢的流层，而运动较慢的流层又阻止较快的流层，不同速度流层之间互相牵制，产生层与层之间的摩擦力，即流体在流动过程中由于液体的勃性而产生的内摩擦力。管中的空气以一定的速度进入液体中时,在液体相邻两流层之间，存在内摩擦力和动量的交换。这样直接导致清洗槽中的液体和清洗物无规则的扰动，这种无规则的扰动能有效去除蔬菜表面的污染物。30第二章主要结构设计2.1 电动

15、机功率的初步计算设工作人员每天的工作时间为9小时,所以初定清洗机每天的工作时间为8小时。再设传送带的水平投影长度为2m,提升高度为0.5m,带宽为1m。以番茄为例，番茄的重量为100200g,直径约为100mm,则铺满整个清洗机水面则可以放入100个番茄，等于20kg。考虑农作物清洗程度以及损伤率，把每次的清洗时间调整为3min。再由上述数据，计算每天的清洗量为3.2t (计算时用3t计算)。传送带的速度由于清洗机的工作速度不能太快，所以选为0.2m/s。2.1.1 计算传送带驱动滚筒轴的功率(2-1)Ro=(KiLV+K2LQO.O273QH)K3式中：Ki一空载运行功率系数，Ki=0.0192L一传送带的水平投影长度(m), L=2mV 一传送带的带速(m/s), V=0.2m/sK2水平满载系数，K2=9.55XW5Q每个小时的输送量(t/h), Q=3t