中药切片机的设计
摘要
中药切片机切削机构的工作性能直接影响中药材的切片质量，不同的中药材对于切片的厚度和形状都有不同的要求。目前我省的药材切片加工基本上都是以手工进行，这种传统、粗糙的加工方式加工方式不仅效率低、可靠性差，而且会对中药材产生巨大的浪费。究其原因，是因为大多数小商家不愿意花大钱购买大型切片机，且大型切片机的占地面积过大，安全系数低，需要接三相电源，大部分的药材材零售商和批发商的小批量加工都是以手工进行。本文针对目前这种药材加工的现状，通过查找大量相关文献资料，并且参考了现在已有的药材切片机的设计思路，综合了它们的优缺点加以比较，研究设计出了一种具有体积小、效率高、操作简便，精巧美观，工作过程平稳，既省电又安全且价格相对便宜等特点的小型旋转式中药切片机，为了便于小商家的使用，本机选用单相电机配套，速比慢而切片功效高，切片厚度可以调节，且可以改变切片的形状，适合大多数药材加工的需求，广泛适用于各药店，中药房，中药加工场等。
关键词：药材；切片机；设计
Abstract
Herbs work performance directly affects the cutting mechanism of Chinese herbal medicine slicing machine in the chip quality, different medicines have different requirements for the slice thickness and shape. At present our province medicine slice processing are basically using manual processing, this traditional way, rough processing method is not only a low efficiency, poor reliability, and will have a huge waste of medicinal herbs. Investigate its reason, is because the majority of small businesses do not want to spend a lot of money to buy large slicing machine, slicing machine and large area is too large, low safety factor, needs to be connected with three-phase power, small batch processing of most of the medicinal material of wholesalers and retailers are using manual. Aiming at the present situation of the Chinese herbal medicine processing, by looking up the literatures, and the reference design ideas now medicine existing slicer, integrated the advantages and disadvantages of them are compared, designed a has the advantages of small volume, high efficiency, convenient operation, beautiful appearance, smooth working process, small rotation traditional Chinese medicine slicing machine features both electricity and security and the price is relatively cheap and easy to use, small businesses, the machine adopts a single-phase motor, speed slow and sections of high efficacy, slice thickness can be adjusted, and can change the section shape, suitable for the majority of Chinese herbal medicine processing needs, widely applicable to the pharmacy, traditional Chinese medicine real, traditional Chinese medicine processing etc.. The design of the Pro-E dynamic simulation show that, to achieve the desired effect.
Keywords: herbal medicine；slicing machine；design
目录
摘要.............................................................. I Abstract........................................................... II 第一章绪论 (1)
1.1 引言 (1)
1.2 本机简介 (3)
1.3 中药切片机的设计内容和方法 (4)
第二章材料的选择 (5)
第三章根据切削功率选择电机 (6)
3.1 传动装置总体传动比的确定及传动比的分配 (6)
3.2 确定各轴转速、转矩 (6)
3.2.1 转速计算 (6)
3.2.2 转矩的计算 (6)
第四章齿轮传动的设计 (7)
4.1 选定齿轮类型﹑精度等级﹑材料及齿数 (7)
4.2 按齿面接触疲劳强度计算 (7)
4.2.1 确定各参数的值 (7)
4.2.2 参数计算 (8)
4.3 齿轮传动结构示意图 (10)
第五章设计传动轴的尺寸并校核 (11)
5.1 先初步估算轴的最小直径。 (11)
5.2 轴的结构设计 (11)
5.2.1 拟定轴上零件的装配方案结构如所图5-1所示： (11)
5.2.2 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 (11)
5.2.3 校核轴的强度 (12)
第六章滚动轴承的选择及计算 (15)
第七章键联接的选择及校核计算 (16)
7.1 输入轴键计算 (16)
7.1.1 校核小直齿圆柱齿轮处的键连接 (16)
7.2 输出轴键计算 (16)
7.2.1 校核大直齿圆柱齿轮处的键连接 (16)
7.2.2 校核刀盘刀架处的键连接 (16)
第八章刀架、刀盘、刀片的设计 (17)
8.1 刀架 (17)
8.2 刀盘 (18)
8.3 刀片 (18)
第九章工作台及送料柱的设计 (20)
第十章切片厚度调节结构的设计 (21)
总结 (22)
参考文献 (23)
致谢 (24)
第一章绪论
1.1 引言
江西的中药资源非常丰富，特别是江西的樟树，素享“药不到樟树不齐”、“药不过樟树不灵”的美誉，是海内外药界认同的中国国药之都。但是江西中药材生产的现状与省内丰富的资源并不相适应，目前我省的药材切片加工基本上都是以手工进行，因此研究开发种高效、可靠、成品率高的中药切片机很有必要。
药材切片经常使用的方法有手工、半自动、全自动切片等方法。手工切片的话质量比较差，生产效率比较低，但是它的运用相对来说是比较灵活的;切片机半自动圆切片机质量比较好，但是它受模具规格的限制，单件或小批量生产比较合适，并且它的劳动强度相对手工切割来说是降低了许多，功能上面也简单了很多。目前我国切片机的主要方式有以下几种：
（1）圆形（内圆切片的外圆切片）切片。圆形式切片机有很高的工作效率，但是结构复杂，设计较困难，因此它应用于工作效率要求相当高的专业领域。
（2）直线往复式切片机。直线往复式切片机的结构简单，但效益低，切片不均匀，切片形状及厚度不可调节，因此它应用于对切片质量要求不高、效益低的场合。
(3)水枪式切片。水枪式切片机耗水量大，只能切出平直的片，且可靠度不高、效益低，因此它的应用不是很广。
（4）圆盘旋转式切片。圆盘旋转式切片机由于刀片是旋转的圆盘因而可连续纵向剪切根茎类药材。圆盘式剪切机通常设置在精整作业线上用于将运动着的钢板纵向边缘切齐和剪切或者切成窄带钢，根据其用途可分为剪切带钢的圆盘剪和剪切板边的圆盘剪。
我国在有关切片的研究开发方面虽然已有了30年的历史，而且近几年来切片机的研制发展也非常迅速，如我国长沙步源制药机械设备有限公司是以生产制造制药机械、实验室设备为主的高新技术企业，专业生产制药机械已有多年的历史。步源药机是我国优秀制药机械产品。
但是与发达国家相比目前我国在切片机方面的发展上仍然有一定的距离，研
制的切片机没有得到大面积推广应用。虽然在我国已有多家切片机的生产厂家如山东省诸城市大洋食品机械厂的大洋牌中药切片机有400 型、600 型、永利中药切片机、富阳中药切片机、江阴鑫达药化机械的中药切片机等。但与国外相比，我国的切片机方面仍然没有根本性突破。国外的切片机技术始于六十年代，到七十年代已经发展成熟，到了八十年代中期，大部分切片机都可以加工 125mm （5 英寸）及以上大直径单晶，比如瑞士的迈尔-布格耶斯公司的卧式内圆切片机，德国泰之诺食品机械有限公司切割棒料直径最大可以达到 304.8 mm（12 英寸）。到了八十年代中期后的一、两年，切片技术发展到了鼎盛时期，相当多的多功能全自动切片机相继商品化。从而诞生了世界上多个著名的切片机厂家，如日本的 Tokyo Semitsu 株式会社的 TSK（若干）系列机，瑞士的 MeyerBurgerAG 公司的TS 系列机，美国的STC 公司的STC 系列机，日本的 Okamoto Machine 株式会社的ASM 系列机等。发展到现在，就切片机的功能而言，已经相当齐全，而且复合化，切片的方式也多种多样。就切片机的结构而言，主轴以空气轴承活滚动轴承为支撑方式的卧式和立式两种。
这次设计的目的就是通过设计主轴的传动系统，刀片轴向和侧向调整系统，特别是各个机构中的传动部分进行设计。通过设计过程掌握圆盘剪切机机械设备的设计方法，使所学的理论知识与实际结合起来，提高设计的能力，绘图技术和独立分析能力，进行规范化的训练，培养综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力，拓宽和深化学生的知识，培养学生树立正确的设计思想，设计构思和创新思维，掌握工程设计的一般程序规范和方法，培养学生树立正确的设计思想和使用技术资料、国家标准等手册、图册工具书进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力，培养学生进行调查研究，面向实际，面向生产，向工人和技术人员学习的基本工作态度，工作作风和工作方法，为以后的工作打下坚实的基础。
1.2 本机简介
剪切机有下列几个机构组成：刀盘旋转传动系统，刀盘径向固定和刀盘轴向调整，剪切宽度不需调整，剪切形状通过改变送料口的形状来调整，剪切宽度的调整实际上就是对机架的距离调整。早期圆盘式剪切机速度较低，圆盘式剪切机刀片旋转是用电机通过齿轮传动，来实现的。而刀片侧向间隙是用手动通过螺纹使刀盘轴向移动来实现。本机的内部结构设计想法Pro-E三维图如图1-1所示
图1-1
机器特点：
使用220V家用单相电供电，切片可任意调节厚薄，切片功效高，可切成斜片、横片、直片、片片厚薄均匀平直，色泽美观。具有体积小，噪音低，操作简单等特点；刀片采用整体高速钢，经久耐用；适用于参类及其它高贵药材的切片。
1.3 中药切片机的设计内容和方法
（1）通过市场调查，了解目前中药切片生产中存在的问题，并了解其他剪切生产中存在的问题，查阅相关资料掌握中药切片机的发展现状。
（2）制定圆盘剪设计方案，再认真研究有创新和改进，方案合理并进行方案评述。
（3）进行设计计算，保证机件强度和刚度，计算公式采用要有依据。
（4）画出各个零件的零件图、装配图和三维图，利用计算机绘图。
（5）对设计中控制系统提出要求。
（6）对设备进行经济分析和评价，降低生产成本。
第二章材料的选择
因为药材对于环境的要求非常苛刻，不能受到污染，否则会影响药效，所以所有能够与药材想接触的结构都选用耐腐蚀的不锈钢。刀片、刀盘、工作台、机箱外壳选择牌号为牌号为06Cr19Ni10的不锈钢，即304不锈钢，304不锈钢是一种通用性的不锈钢材料，防锈性能比200系列的不锈钢材料要强。耐高温方面也比较好，一般使用温度极限小于650℃。304不锈钢具有优良的不锈耐腐蚀性能和较好的抗晶间腐蚀性能。对氧化性酸，在实验中得出：浓度≤65%的沸腾温度以下的硝酸中，304不锈钢具有很强的抗腐蚀性。对碱溶液及大部分有机酸和无机酸亦具有良好的耐腐蚀能力。
为了便于操作，送料柱选材为透明的聚氨酯硬泡产品。
第三章 根据切削功率选择电机
3.1 传动装置总体传动比的确定及传动比的分配
查询相关文献，根据中药材的强度、硬度、韧性等，判定其最大切削功率不超过300w ，其技术数据为：额定功率：0.37 KW ，满载转速：1400 r ／min ，为使其便于小型店家的使用，本机选用单相电机配套。查询表3-1得，选用单相电机YL712-4 。
总传动比 i ＝3
3.2 确定各轴转速、转矩
3.2.1 转速计算
1) 小齿轮转速 m in
/14001r n = 2) 大齿轮转速 min /4673
1400112r i n n ≈== 3.2.2 转矩的计算
1） 对电动机轴： m N n P T ?=?=?
=5.21400
37.095509550111
2） 对传动轴：
功率： kW P P 36.098.037.012=?==?η
转矩： m N n P T ?=?=?
=36.746736.095509550222