一种摩擦式马铃薯去皮机的设计

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2018.05 农村实用技术

农业机械

一种摩擦式马铃薯去皮机的设计

马兴飞

(商丘工学院,河南 商丘 476000)

1 去皮机的结构设计1.1 去皮机的设计及特点

马铃薯的清洗是去皮之前必不可少的一道工序,因此选用搅戈式机械清洗机,该清洗机在国内生产车间普遍使用。机器的铣槽形状为梯形,最上部是喷水装置,原料放

入充水的铣槽里,在电机带动下,搅龙快速旋转,喷水装置不断喷水,冲洗块茎得以洗净。

摩擦式机械去皮机结构如图1.1所示。圆桶壁部有弹板,工作转盘中低边高,呈波浪形,在电机驱动下,采用V带传动,传动轴带动工作转盘做高速旋转运动,圆筒内马铃薯依靠力的相互作用实现去皮,该机工作时注入清水,皮屑随水流沿转盘和筒内壁的间隙排出机体,无皮马铃薯通过出料口排出。该机器作业过程无污染,皮屑可二次利用,符合设计要求。

图1.1 摩擦式去皮机结构图

1-机架 2-排渣管 3-出料口 4-圆筒 5-加料斗盖 6-反转螺帽 7-进水孔 8-转盘 9-挡水环 10-V带 11-小带轮 12-电机

13-大带轮 14-轴 15-键

1.2 去皮机基本结构

如上图1.1所示,去皮机基本结构包括:立式机型、机架、工作圆筒、传动机构和转盘。1.2.1 工作圆筒

去皮设备要求安全、耐用、卫生等特性。因此圆筒材质应选取具有高硬度、摩擦系数小的不锈钢制品,内壁用

棕刚玉掺环氧树脂浇注制成粗糙表面,圆筒侧壁安装出料口和排渣口。1.2.2 工作转盘

工作转盘是去皮过程中马铃薯产生相互运动的主要部件。根据设计要求,增大转盘表面的粗糙程度,确定转盘形状为圆盘形,表面具有中低、边高、波纹凸起等特性,表面采用棕刚玉掺环氧树脂浇注,下方的橡胶挡板起到挡水环的作用。转盘结构示意图如图1.2所示。

图1.2 工作转盘结构示意图

1.反转螺帽 2.转盘 3.挡水环 4.传动轴

1.2.3 传动系统

采用V带传动,具有成本低、保护工件、传动比较小等特性。

1.2.4 其他

摘 要:针对目前马铃薯去皮方法的局限性,研究一款小成本、高效、环保马铃薯去皮机。本次设计采用的摩擦去皮法有效的减少了人力成本,提高了工作效率。该研究的去皮机主要由转盘、圆筒、传动系统等构成。去皮过程主要由工作转盘带动圆筒内的物料高速旋转、相互摩擦达到去皮效果,其特点是去皮时间短、去皮得率高、去皮过程清洁无污染等。

关键词:去皮;摩擦;原料;马铃薯

作者简介:马兴飞,(1986.10—),男,汉族,河南南阳社旗县人,助理实验师,研究方向:机械制造加工。

农村实用技术

2018.05

农业机械

去皮作业中,清洗水通过进水孔注入圆筒内,废液、皮屑从排渣口排出,作业过程中无污染,皮屑可二次利用。1.3 工作原理

去皮机工作时,在电机的驱动下,采用V带传动,传动轴带动工作转盘作高速旋转运动。打开加料斗盖并倒入物料,物料落到转盘表面持续旋转、滚动、碰撞,受到离心力的作用下由转盘的中心区域向外运动,又随转盘一起做切向运动,直到固定的圆筒内壁。在转盘和圆筒的共同配合下,马铃薯在圆筒内相互碰撞、挤压,上升至顶部,受到顶盖的弹力又回到转盘的中心区域,如此循环运动过程中,形成了马铃薯之间、马铃薯与桶壁,转盘之间的以摩擦为主、碰撞为辅的综合机械作用效果,从而除去表皮。与此同时,进水口注入清水,摩擦下的皮屑随水流沿转盘和圆筒内壁的间隙从排渣口排出。去皮过程结束后,打开出料口的活门,马铃薯依靠离心力的作用下从出料口排

出。卸料前应停止注入清水,为了防止活门打开后清水从出料口溅出。2 确定去皮机的参数2.1 马铃薯的受力情况

当接通电源,工作转盘处于一定的转速时,原料受到C (离心力)、G(重力)、T(摩擦力)的相互作用下,马铃薯与转盘的速度相对差值从而使其达到去皮效果。马铃薯的受力情况如图2.1所示:

1-波纹 2-工作转盘图2.1 马铃薯的受力分析图

电机带动转盘旋转,从而带动原料A运动,设A的速度为V,V的方向与波纹切线垂直,V分解为V垂直和V水平。设波纹角是,转盘的圆周速度R ω,ω是转盘的角速度(1/s),R是设备的转盘半径(m)

即原料垂直方向抛起的动能

垂直方向抛起的动能与势能相等,即:

要使工作间的原料都能正常去皮,所以原料的抛出高

度h必须大于原料在工作圆筒内的堆积厚度,才能使最底层的马铃薯被抛起与桶壁进行摩擦,所以抛高h用δ替换,得到

同时,代入上式得到

(r/min)(2·5)

角的正常范围

顾名思义,要达到好的去皮效果,仅把物料抛起还不行,还需要使马铃薯抛向侧壁进行摩擦、即原料抛向侧壁还应靠周向惯性力,设其为C,得到

(2·6)

摩擦力T=

Gf (N) f(摩擦系数) 波纹对马铃薯的摩擦力应小于自身所受到的离心力,原料才能离开波纹抛向侧壁进行摩擦,

,得到

(2·7)

在设计计算时,作为设计的转速值(n ),故选择(2.5)、(2.9)式子的大值。2.2 工作转盘转速的确定

工作转盘的半径会受到马铃薯长度的影响,所以首先要对马铃薯进行分级处理,挑选范围在50~200mm之间,收购马铃薯时,每袋大约25~30kg之间,下面以此确定整机的

尺寸和转速。马铃薯去皮机工作时,投料量每次在50Kg左右,根据相关资料查得该去皮机的容量一般取值900kg /m 3

根据以上参数确定工作转盘半径R=400mm,那么马铃薯的堆高δ

,从估算得到物料的堆高值δ

=110mm

从(2.5)式得到,在α<45°,转盘转速随着α变大而变小,以实际考虑转速不宜太高且能有较大的抛高,取α=25°,则由(3.5)式计算转速n的最小值是93r/min,已知马铃薯的转盘的摩擦系数为 1.1~1.3,为了方便计算,

=1.2

即从(2.9)得到转速n=52r/min,二者之间取大值作为设计的转速值,但是由于以上确定的转速仅适用于理想物料情况,在实际生产中,马铃薯在离心力的作用下,马铃薯之间的相互摩擦,碰撞和相互的弹性作用,需要考虑设计转速是否能满足条件,是否能达到理想高度,所以转速

(2·1)(2·2)

(2·3)

(2·4)

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