【馬鈴薯去皮機(jī)的設(shè)計(jì)（論文）11000字】

V馬鈴薯去皮機(jī)的設(shè)計(jì)摘要隨著人們對(duì)生活質(zhì)量的不斷提高，人們?cè)陲嬍成系幕ㄙM(fèi)越來(lái)越多，因此對(duì)食用商品的要求也越來(lái)越高，因此很多飲食商品在售賣時(shí)，為了使消費(fèi)者更方便的食用，會(huì)對(duì)其進(jìn)行去皮操作。馬鈴薯外皮是無(wú)法食用的，在對(duì)馬鈴薯進(jìn)行加工食用時(shí)，需要對(duì)馬鈴薯進(jìn)行去皮操作，一般家庭在對(duì)少量馬鈴薯進(jìn)行去皮時(shí)，不會(huì)消耗大量時(shí)間，但是大型馬鈴薯加工工廠需要對(duì)大規(guī)模的馬鈴薯進(jìn)行加工，如果僅依靠人工進(jìn)行去皮，首先需要花費(fèi)大量的人工開(kāi)銷，其次去皮效率也無(wú)法得到保障，在此情況下，開(kāi)發(fā)出能夠進(jìn)行去皮操作的機(jī)械設(shè)備就顯得勢(shì)在必行了[1]。本文即是根據(jù)對(duì)馬鈴薯去皮過(guò)程的深入研究，對(duì)其工作原理進(jìn)行分析，確定采用摩擦原理對(duì)馬鈴薯進(jìn)行去皮操作。在此基礎(chǔ)上外加刀片，并且控制該刀片對(duì)切削量進(jìn)行調(diào)節(jié)，使操作更加靈活[2]。關(guān)鍵詞：去皮機(jī)；馬鈴薯；設(shè)計(jì)；摩擦引言馬鈴薯由于其獨(dú)特的口味深得廣大民眾的喜愛(ài)，在世界各國(guó)都有馬鈴薯的種植，其產(chǎn)量逐年增加，在現(xiàn)有數(shù)據(jù)中顯示，當(dāng)前世界各國(guó)馬鈴薯總產(chǎn)量已經(jīng)有3億多噸。已經(jīng)成為解決人們溫飽問(wèn)題的一大法寶?，F(xiàn)在其產(chǎn)量?jī)H比傳統(tǒng)的小麥、玉米、水稻少。我國(guó)是世界上馬鈴薯產(chǎn)量最大的國(guó)家，在我國(guó)全國(guó)各地都有種植，北至黑龍江，南至云南。馬鈴薯在學(xué)術(shù)界其是茄科農(nóng)作物。它能夠被作為主食，在北方地區(qū)會(huì)將馬鈴薯進(jìn)行蒸烤，作為主食搭配其它菜品進(jìn)行食用。當(dāng)然它還可以作為蔬菜，有大量的菜品需要馬鈴薯作為原材料。馬鈴薯的淀粉含量很高，因此其被用來(lái)制取淀粉。除此之外，食用馬鈴薯還可以有效補(bǔ)充身體內(nèi)部的各種元素，使人體所需微量元素得到有效補(bǔ)充。馬鈴薯與其它農(nóng)作物相比，馬鈴薯的蛋白質(zhì)生物價(jià)很高。馬鈴薯因?yàn)槠渚哂邪刖S生素，因此在食用馬鈴薯之后，可以促進(jìn)人體腸道循環(huán)。此外將馬鈴薯與雞蛋以特殊比例進(jìn)行混合可以得到最佳蛋白質(zhì)。隨著人們對(duì)環(huán)境的破壞日益嚴(yán)重，人們開(kāi)始對(duì)環(huán)境保護(hù)重視起來(lái)?，F(xiàn)有技術(shù)可以通過(guò)馬鈴薯來(lái)生產(chǎn)塑料，這種塑料與傳統(tǒng)化工塑料的區(qū)別在于其可以在自然界進(jìn)行自動(dòng)分解。從而對(duì)環(huán)境起到很好的保護(hù)作用。1.馬鈴薯概況簡(jiǎn)介1.1目的意義和國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀概況我國(guó)與國(guó)外飲食文化有很大差別，在我國(guó)馬鈴薯大多情況下是被作為蔬菜進(jìn)行食用的，相比我國(guó)，歐美國(guó)家很少對(duì)其進(jìn)行直接食用，往往需要二次加工，例如利用其制作薯片等油炸食品。在我國(guó)對(duì)馬鈴薯的食用烹飪方法存在著缺陷，因此利用馬鈴薯烹飪的菜品無(wú)法得到消費(fèi)者的喜愛(ài)，因此馬鈴薯的銷量無(wú)法得到保障，而且其價(jià)格通常保持在較低的水平，以上原因就造成我國(guó)的馬鈴薯產(chǎn)業(yè)難以進(jìn)一步發(fā)展。由于國(guó)外對(duì)于馬鈴薯加工技術(shù)已經(jīng)形成了完整的體系，因此外國(guó)廠商能夠?qū)︸R鈴薯進(jìn)行充分的利用，加工出贏得消費(fèi)者青睞的食用商品。在風(fēng)靡全球的各種快餐品牌中，可以發(fā)現(xiàn)有很多都是通過(guò)馬鈴薯二次加工制成的，其通過(guò)低廉的原材料加工即可獲得高額的利潤(rùn)。相比國(guó)外對(duì)于馬鈴薯加工技術(shù)，我國(guó)在此方面與其還存在著很大的差距，在認(rèn)識(shí)到差距之后，我國(guó)馬鈴薯行業(yè)正在奮起直追，努力通過(guò)自身研發(fā)，首先確保馬鈴薯產(chǎn)量能夠?qū)ξ覈?guó)市場(chǎng)進(jìn)行充分的供應(yīng)，其次對(duì)馬鈴薯進(jìn)行二次加工，使產(chǎn)品能夠售賣出更高的價(jià)格。在對(duì)我國(guó)馬鈴薯生產(chǎn)地進(jìn)行調(diào)查之后發(fā)現(xiàn)，種植馬鈴薯的地方大多都屬于貧困地區(qū)，因此發(fā)展馬鈴薯產(chǎn)業(yè)可以很好的實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)氐拿撠毠ぷ鳌２煌鸟R鈴薯制品都需要對(duì)馬鈴薯進(jìn)行去皮操作，這是無(wú)法避免的。現(xiàn)有對(duì)于馬鈴薯進(jìn)行去皮的操作有傳統(tǒng)的人工去皮，還有機(jī)械方式、化學(xué)方式等新型去皮方式。傳統(tǒng)的去皮方式雖然能夠得到高質(zhì)量的去皮效果，但是在大規(guī)模的馬鈴薯加工過(guò)程中，其效率是無(wú)法滿足市場(chǎng)需求的。馬鈴薯之間能夠進(jìn)行摩擦或者是馬鈴薯與摩擦輪之間存在的摩擦對(duì)馬鈴薯進(jìn)行去皮，但是這種方式不能獲得高質(zhì)量的去皮效果。利用化學(xué)方法對(duì)馬鈴薯外皮進(jìn)行去皮操作，這種方法是通過(guò)配置的專用化學(xué)藥劑對(duì)馬鈴薯進(jìn)行去皮操作，這種方式能夠獲得去皮效果良好的馬鈴薯，但是用于去皮的化學(xué)藥劑成本很高。還有利用輻射對(duì)馬鈴薯進(jìn)行去皮操作的，其工作原理是輻射與馬鈴薯產(chǎn)生共振效果，進(jìn)而產(chǎn)生熱量使馬鈴薯皮脫離，這種方法存在的缺陷是無(wú)法將馬鈴薯皮進(jìn)行回收利用。蒸汽法顧名思義是通過(guò)利用蒸汽將馬鈴薯皮進(jìn)行去除。1.2馬鈴薯原料加工預(yù)處理工藝流程簡(jiǎn)介1.2.1馬鈴薯的分級(jí)現(xiàn)在對(duì)馬鈴薯分類主要是以大小、成熟狀況、色澤進(jìn)行分類。在我國(guó)主要是根據(jù)大小對(duì)馬鈴薯進(jìn)行分類，形成不同級(jí)別的馬鈴薯?，F(xiàn)在對(duì)馬鈴薯進(jìn)行級(jí)別分類時(shí)，主要是采取機(jī)械和人工進(jìn)行分類。1.2.2馬鈴薯的清洗由于馬鈴薯是在土地里生長(zhǎng)的，所以馬鈴薯在收獲之后，在其表面通常是存在著大量的泥土，同時(shí)，農(nóng)戶為了增大畝產(chǎn)量，會(huì)對(duì)馬鈴薯噴灑農(nóng)藥，因此在馬鈴薯表面可能殘存著大量的農(nóng)藥需要在后續(xù)的操作中進(jìn)行處理。目前對(duì)馬鈴薯表面的農(nóng)藥進(jìn)行清理時(shí)，主要采用的是強(qiáng)氧化劑去除的方法，除了保證馬鈴薯表面的農(nóng)藥完全清除之外，還需要對(duì)表面的泥土進(jìn)行清洗，根據(jù)馬鈴薯的形狀最終確定相應(yīng)的清洗方式。1.2.3馬鈴薯的去皮在對(duì)農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行加工時(shí)，大多都是需要對(duì)表皮進(jìn)行去除的，只有在對(duì)一些特定產(chǎn)品進(jìn)行加工時(shí)，可以不去皮，例如利用農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行果酒的釀制時(shí)。但是對(duì)馬鈴薯的加工是必須進(jìn)行去皮操作的?，F(xiàn)有去皮方式有：（1）手工去皮：這種去皮方式去皮效果好，但是效率差；（2）機(jī)械去皮：可以應(yīng)用于大多數(shù)的農(nóng)作物去皮操作；（3）堿液去皮：這種去皮方式主要是利用配置的專用堿液對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行去皮。在使用堿液進(jìn)行去皮時(shí)，必須注意的是，對(duì)堿液的溫度以及濃度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，確保其符合該類農(nóng)作物的去皮，此外具體的浸液時(shí)間也需要嚴(yán)格把控，不同的處理時(shí)間所獲得的去皮結(jié)果有很大的差異。在經(jīng)過(guò)堿液去皮之后，需要對(duì)馬鈴薯表面的堿液進(jìn)行及時(shí)的清洗，確保馬鈴薯恢復(fù)正常食用水平；（4）熱力去皮：在日常生活中，通過(guò)對(duì)果蔬進(jìn)行蒸熟時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)其果皮與果肉之間很容易產(chǎn)生分離情況，因此在對(duì)果皮進(jìn)行處理時(shí)，可以通過(guò)將果蔬進(jìn)行加熱處理，使得果皮與果肉很好的分離。這種加工方式效果好、效率高；（5）酶法去皮：通過(guò)專用酶對(duì)果皮進(jìn)行快速分解，但是必須對(duì)溫度和pH值進(jìn)行嚴(yán)格的控制，否則很容易造成酶失效；（6）冷凍去皮：利用冷縮效應(yīng)，將農(nóng)作物進(jìn)行適當(dāng)?shù)睦鋬?，最終使果皮分離。但是這種方法需要花費(fèi)大量的資金；（7）真空去皮：這種方式需要先將農(nóng)作物進(jìn)行加熱，緊接著將其投入真空室，利用真空環(huán)境將果皮與果實(shí)進(jìn)行分離。這種方式由于需要建立真空的環(huán)境，因此需要投入大量資金去建設(shè)真空環(huán)境，因此其成本高昂。1.2.4馬鈴薯的護(hù)色由于馬鈴薯在失去表皮保護(hù)后，很容易受到空氣中各種雜物的污染，容易發(fā)生變質(zhì)現(xiàn)象，為了保證馬鈴薯能夠在加工處理后，可以繼續(xù)被食用，就需要相應(yīng)的保護(hù)措施對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。1.3國(guó)內(nèi)外馬鈴薯去皮設(shè)備簡(jiǎn)介國(guó)外由于其對(duì)于馬鈴薯的加工已經(jīng)擁有很久的歷史，因此該行業(yè)積累了大量關(guān)于馬鈴薯去皮的經(jīng)驗(yàn)，目前已經(jīng)形成三種成熟的去皮方法。

一、機(jī)械去皮。此種方法的工作原理在前述已經(jīng)詳細(xì)介紹，其主要是利用相互之間的摩擦力對(duì)馬鈴薯進(jìn)行去皮操作。二、蒸汽去皮。此方法是利用蒸汽對(duì)馬鈴薯進(jìn)行加熱，在受到高壓蒸汽之后快速對(duì)蒸汽進(jìn)行釋放，從而使果皮分離出來(lái)。三、化學(xué)去皮。主要是指堿液去皮方法，通過(guò)配置特定比例的堿液對(duì)馬鈴薯進(jìn)行浸泡，使馬鈴薯表皮能夠脫落，在此之后，將馬鈴薯殘存的堿液進(jìn)行清洗。1.3.1機(jī)械裝置對(duì)于去皮方式的選擇，我國(guó)大部分馬鈴薯加工企業(yè)采用機(jī)械去皮方式，因此需要相應(yīng)的去皮機(jī)械裝置完成去皮操作。此設(shè)備主要有電機(jī)、砂盤、機(jī)筒等部件構(gòu)成。其通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)砂盤轉(zhuǎn)動(dòng)，投入去皮設(shè)備中的馬鈴薯經(jīng)過(guò)磨砂盤以及其自身的相互撞擊之后，能夠?qū)⒈砥みM(jìn)行有效的去除。在表皮去除之后，利用清水將馬鈴薯表面進(jìn)行清洗。該設(shè)備不是連續(xù)生產(chǎn)。1.3.2蒸煮裝置在我國(guó)一些大型的馬鈴薯加工廠中，除了機(jī)械去皮設(shè)備之外，我們還可以看到有通過(guò)蒸煮設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)馬鈴薯的去皮。我們可以看出這些蒸煮裝置同時(shí)具有很龐大的體積，內(nèi)部構(gòu)造十分繁雜，操作人員難以實(shí)現(xiàn)快速操作，除此之外，這種設(shè)備其價(jià)格十分昂貴，只有在大規(guī)模的馬鈴薯處理時(shí)，才可以利用此設(shè)備對(duì)馬鈴薯進(jìn)行去皮操作，對(duì)于一些中小企業(yè)，這種去皮裝置是很難購(gòu)買的。蒸煮裝置整體外觀呈現(xiàn)為長(zhǎng)方體形狀。對(duì)蒸煮裝置進(jìn)行加氣時(shí)，通常是通過(guò)在蒸汽裝置下部的進(jìn)氣管道以及閥門進(jìn)行控制的，完成去皮處理后，蒸煮裝置內(nèi)的蒸汽可以通過(guò)在蒸汽裝置上部的排氣管進(jìn)行排放。為了保障去皮過(guò)程中，蒸汽裝置內(nèi)部的蒸汽能夠保證在很高的溫度狀態(tài)，需要在容器上涂抹起保溫作用的隔熱材料[5]。1.3.3化學(xué)去皮裝置在利用化學(xué)方法對(duì)馬鈴薯表面進(jìn)行去皮時(shí)，對(duì)于裝置的要求不高，這種方法最為關(guān)鍵的是去皮堿液的配置。在堿液配置完成后，將馬鈴薯浸泡至堿液之中，在確保馬鈴薯皮軟化之后，將其取出，經(jīng)過(guò)后續(xù)工序?qū)⒈砥とコ??；瘜W(xué)去皮方法適用于各種農(nóng)作物的表皮處理，而且其無(wú)需專用的去皮設(shè)備，但是其存在的缺陷也是十分明顯的，在化學(xué)處理前，需要將馬鈴薯殘留的泥土進(jìn)行處理，這需要耗費(fèi)大量的水資源，去除的表皮不能重復(fù)利用，用于去除表皮的堿液必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的處理之后，才能將其排放，否則可能造成環(huán)境的污染[6]。表1幾種去皮設(shè)備比較Tab.1Comparisonofseveralpeelingequipment機(jī)型離心式機(jī)械式蒸汽式化學(xué)法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單復(fù)雜復(fù)雜簡(jiǎn)單原料要求有要求有要求無(wú)要求無(wú)要求產(chǎn)品質(zhì)量表面光滑，無(wú)污染，無(wú)蒸煮層表面光滑，無(wú)污染，淀粉損失大表面光滑，有蒸煮層，無(wú)污染表面光滑，無(wú)蒸煮層，有污染皮屑可利用部分利用部分利用不能利用加熱設(shè)備無(wú)無(wú)需要需要我們對(duì)上表進(jìn)行分析研究，對(duì)每種去皮方式的加工特點(diǎn)進(jìn)行充分掌握后，結(jié)合我國(guó)馬鈴薯加工行業(yè)的特點(diǎn)對(duì)馬鈴薯去皮方法進(jìn)行選擇，最終確定采用機(jī)械去皮的方式，這種加工方式能夠很好的實(shí)現(xiàn)我國(guó)馬鈴薯加工行業(yè)對(duì)馬鈴薯去皮的要求。2.馬鈴薯去皮機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在對(duì)馬鈴薯去皮機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，首先要明確該去皮機(jī)需要完成的任務(wù)是：先應(yīng)該確保經(jīng)過(guò)去皮之后的馬鈴薯仍能保持良好的表面，其次在具體的去皮過(guò)程中，為了保證馬鈴薯能夠不變質(zhì)，需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)完成保護(hù)作用。在此基礎(chǔ)上還要考慮制造成本。針對(duì)研制目的，采用去皮后加水工藝，摩擦式機(jī)械去皮被作為首選，此外通過(guò)裝加刀片來(lái)完成切削量的控制。2.1馬鈴薯去皮機(jī)的設(shè)計(jì)及特點(diǎn)2.1.1工藝流程及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)工藝流程：原料準(zhǔn)備→清洗→去皮→產(chǎn)品清洗→皮屑收集→產(chǎn)品收集[7]。在對(duì)馬鈴薯進(jìn)行加工時(shí)，首先需要對(duì)其表面殘留的泥屑進(jìn)行清洗，因此需要清洗機(jī)完成清洗工作，目前我國(guó)自主生產(chǎn)的絞龍式清洗機(jī)得到廣泛應(yīng)用。其示意圖如下，在下圖中我們可以看出其清洗用水使用電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)輸送，在清洗設(shè)備中，馬鈴薯與設(shè)備內(nèi)部的摩擦部件能夠進(jìn)行充分的摩擦，從而使表面得到充分的清洗。在示意圖中即可看出，在設(shè)備頂部的馬鈴薯可以得到充分的清洗，因此其清潔效果最好。還有一種去皮機(jī)械裝置為離心式去皮機(jī)。這種裝置由電機(jī)帶動(dòng)內(nèi)部工作盤進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在此運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)盤上，開(kāi)有六個(gè)長(zhǎng)孔，在長(zhǎng)孔內(nèi)部可以安裝刀片對(duì)馬鈴薯進(jìn)行去皮操作。此處可以根據(jù)去皮時(shí)所要去除的皮量對(duì)大片伸出的長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)設(shè)備開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，電機(jī)帶動(dòng)工作盤進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，投入至設(shè)備內(nèi)部的馬鈴薯在多種外力作用下，包括重力、轉(zhuǎn)盤運(yùn)動(dòng)所帶來(lái)的離心力、馬鈴薯相互之間、馬鈴薯與設(shè)備之間的摩擦力等。在這幾種外力的作用下，馬鈴薯與刀片進(jìn)行直接接觸，最終實(shí)現(xiàn)去皮的效果[8]。還有一種機(jī)械去皮機(jī)設(shè)備是利用摩擦進(jìn)行去皮的。在裝置內(nèi)部安裝磨砂工作盤，它由電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。其具體形狀是呈現(xiàn)出波浪形，中間區(qū)域下陷，其它區(qū)域處于較高狀態(tài)。此外在上部裝有彈板，將馬鈴薯送入機(jī)械設(shè)備中，工作盤開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，馬鈴薯在其中不斷上下彈跳，由于上部安裝有彈板，當(dāng)馬鈴薯彈跳起來(lái)，彈板可以將其回彈至砂盤繼續(xù)進(jìn)行磨削，這樣多次進(jìn)行磨削后，馬鈴薯將可以很好的完成去皮工作。在去皮工作完成之后，將馬鈴薯排出即可。1噴水管2絞龍3進(jìn)料斗4承槽5溢流管6機(jī)架7變速箱圖1絞龍式清洗機(jī)Fig.1Augertypecleaningmachine1產(chǎn)品筒2機(jī)架3電機(jī)4減速箱5皮屑筒6皮屑刮板7圓筒8工作盤圖2馬鈴薯切屑去皮機(jī)Fig.2Potatopeeler1機(jī)架2排渣管3出料口4圓簡(jiǎn)5加料斗蓋6反轉(zhuǎn)螺帽7進(jìn)水孔8轉(zhuǎn)盤9擋水環(huán)10V帶11小帶輪12電機(jī)13大帶輪14軸15鍵圖3摩擦式馬鈴薯去皮機(jī)Fig.3Frictionpotatopeelingmachine2.2摩擦式馬鈴薯去皮機(jī)基本結(jié)構(gòu)2.2.1工作圓筒本設(shè)計(jì)中的工作圓桶，由于其需要進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的摩擦與頻繁的沖擊，而且其是對(duì)食用產(chǎn)品進(jìn)行去皮操作，因此需要其不僅要有足夠的硬度，耐磨性也是必不可缺的，而且還得保證磨削的食品能夠保證安全，綜合以上各方面分析，本設(shè)計(jì)最終選擇不銹鋼來(lái)對(duì)圓筒進(jìn)行加工，為了使馬鈴薯去皮之后能夠安全排出圓筒，需要在圓筒壁上開(kāi)出活門，在馬鈴薯完成去皮操作之后，在離心力的作用下，馬鈴薯可以快速排出圓桶，從而使下一步對(duì)于馬鈴薯的收集變得很簡(jiǎn)單。2.2.2工作轉(zhuǎn)盤在以摩擦為工作原理進(jìn)行去皮的機(jī)械設(shè)備中，其工作轉(zhuǎn)盤起到至關(guān)重要的作用。它是對(duì)馬鈴薯表面進(jìn)行去除的關(guān)鍵部件，工作轉(zhuǎn)盤的表面要具有很大的粗糙度，確保能夠?qū)ⅠR鈴薯表面進(jìn)行磨削[9]。根據(jù)現(xiàn)有研究資料，確定出磨盤的具體形狀為中間區(qū)域凹陷，外部區(qū)域突出的波浪形。這種設(shè)計(jì)方式可以很好的增大馬鈴薯與磨盤之間的磨削面積。為了保證工作轉(zhuǎn)盤能夠穩(wěn)定工作，必須對(duì)工作轉(zhuǎn)盤的軸承進(jìn)行保護(hù)，因此在工作轉(zhuǎn)盤下安裝擋水環(huán)對(duì)清潔水進(jìn)行阻擋。2.3工作原理將馬鈴薯輸入至去皮設(shè)備中，馬鈴薯會(huì)快速落入旋轉(zhuǎn)盤上，開(kāi)始進(jìn)行去皮操作，因?yàn)槟ド氨P是不斷旋轉(zhuǎn)的，因此馬鈴薯會(huì)受到離心力向外部進(jìn)行甩動(dòng)，因此，馬鈴薯在圓桶上下開(kāi)始不斷跳躍，在此過(guò)程中，不斷對(duì)馬鈴薯表面進(jìn)行磨削，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，馬鈴薯外表皮可以完全被去除。但是磨削后馬鈴薯表面存在著殘?jiān)?，這樣無(wú)法達(dá)到馬鈴薯表面光滑的要求，在此情況下，需要將外部清水引入設(shè)備中對(duì)馬鈴薯進(jìn)行清洗，這也是為什么需要在轉(zhuǎn)盤下部安裝擋水環(huán)的原因所在，外部清水可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)盤軸承損壞。在經(jīng)過(guò)沖洗之后，馬鈴薯由圓桶外壁的活動(dòng)門進(jìn)行排出。在具體的去皮過(guò)程中，馬鈴薯在這種往復(fù)運(yùn)動(dòng)中被劇烈地滾動(dòng)和攪拌，為了達(dá)到脫皮的目的，板、筒體壁與顆粒之間的綜合機(jī)械作用是以回轉(zhuǎn)和揉搓摩擦為主，再輔以沖擊作用，使去皮效果更加完美。為了使去除的馬鈴薯皮可以及時(shí)排出，可以在進(jìn)水口注入清水。在對(duì)馬鈴薯進(jìn)行排出之前，需要注意的是要檢查設(shè)備的進(jìn)水情況，確保在閥門開(kāi)啟時(shí)，沒(méi)有水流噴出[10]。3.馬鈴薯去皮機(jī)的參數(shù)確定3.1物料在工作圓筒內(nèi)的受力分析設(shè)馬鈴薯為球形顆粒，以個(gè)體為研究對(duì)象，當(dāng)設(shè)備開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，工作時(shí)它必須相對(duì)工作盤移動(dòng)，分析其受到離心力、重力、摩擦力。三者共同作用完成馬鈴薯的去皮工作。示意圖如下：圖4物料在去皮機(jī)中的受力分析Fig.4Forceanalysisofmaterialinskincleaningmachine設(shè)其中波紋角為,速度為V，轉(zhuǎn)盤開(kāi)始旋轉(zhuǎn)推動(dòng)物料A運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向垂直于波紋的切線，V可以分解為V垂直和V水平，轉(zhuǎn)盤平面與CB平行，看作是轉(zhuǎn)盤圓周速度R，式中為角速度（rad/s）,R為轉(zhuǎn)盤半徑（m）。（1）（2）垂直方向的動(dòng)能：（3）經(jīng)轉(zhuǎn)化：（4）為了使馬鈴薯在去皮機(jī)中得到充分的去皮，需要保證h>馬鈴薯自厚所以用代替h，即又因?yàn)?，代入上式得化簡(jiǎn)得（5）(1)角一般取20°－30°僅僅依靠底部的磨盤對(duì)馬鈴薯表皮進(jìn)行去除是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因此還需離心力使馬鈴薯與筒側(cè)壁進(jìn)行摩擦，使馬鈴薯去皮更為充分，其中離心力：C====（N）只有在C>T的情況下，才能使馬鈴薯離開(kāi)底部，與筒壁直接進(jìn)行接觸，此時(shí)摩擦力為T=Gf(N)f為摩擦系數(shù)，使CT，即Gf（）（7）物料層的厚度δ(mm)摩擦系數(shù)f為1.1～1.3，本設(shè)計(jì)中取1.1，取波紋角代入（5）（7）得：（）（）去皮機(jī)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速應(yīng)在n1及n2中取最大者，所以n=272（），并驗(yàn)算圓盤轉(zhuǎn)速n（m/s）（8）=2.85<Vmax=5.67(m/s)所以當(dāng)工作轉(zhuǎn)盤線速度Vmax=5.67m/s時(shí)，馬鈴薯的去皮效果最好且果肉損失最少。3.2工作轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速的確定在對(duì)去皮機(jī)設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮所要去皮農(nóng)作物的數(shù)量以及尺寸大小。在從農(nóng)戶手中收取馬鈴薯等農(nóng)作物時(shí)，通常會(huì)采用袋裝，每一帶的重量在50斤左右，在對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整理之后，確定工作轉(zhuǎn)盤的尺寸大小，他應(yīng)該與農(nóng)作物的尺寸有一定的相關(guān)關(guān)系。最終確定轉(zhuǎn)盤尺寸為R＝400mm，依據(jù)相應(yīng)的計(jì)算公式可以將物料的堆高計(jì)算出來(lái)，公式為：＝m，因此可以算出＝110mm。由前述公式我們可以得知轉(zhuǎn)速與之間存在著相關(guān)關(guān)系，當(dāng)<45°時(shí)，二者之間是反比關(guān)系，綜合考慮轉(zhuǎn)速與拋高，最終確定取值為25°，因此n=93r/min。本文需要去皮的農(nóng)作物為馬鈴薯，其與磨砂盤之間的摩擦系數(shù)選取1.2。由前面公式計(jì)算轉(zhuǎn)速n=52r/min，因此最終確定的值需要大于93。在實(shí)際去皮過(guò)程中，馬鈴薯會(huì)受到其它因素的影響，在此情況下，就需要在設(shè)計(jì)時(shí)將轉(zhuǎn)速進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)高。因此本文最終確定的轉(zhuǎn)速值為150。3.3工作圓筒的尺寸設(shè)計(jì)1.排渣管2.出料口3圓筒壁4.側(cè)壁5.加料斗蓋6.進(jìn)水口圖5工作圓筒Fig.5Workingcylinder因?yàn)橛糜隈R鈴薯削皮，馬鈴薯對(duì)容器內(nèi)壁會(huì)產(chǎn)生摩擦，如果容器的內(nèi)壁太薄，使用壽命會(huì)縮短，如果太厚，雖保證了使用壽命，但也造成了很嚴(yán)重的浪費(fèi)，所以壁厚應(yīng)設(shè)計(jì)為合理的值。圓筒分為上、下兩部分。上部分，根據(jù)資料取壁厚為5mm。上機(jī)筒就是工作筒，高度為440mm，內(nèi)部直徑為800mm。頂部開(kāi)有一個(gè)高120mm、直徑320mm的開(kāi)口，作為加料斗蓋。圓筒從上到下550mm，需要在內(nèi)壁鍍上2.5mm厚的金剛砂，這樣有利于去皮。圓筒材料采用1Cr13不銹鋼制造。下部分主要用于排水和排渣。在下面焊接著一根排渣管。材料為1Cr13，內(nèi)徑70mm，外徑80mm。筒底為水平面，最左側(cè)為排渣口位置。氣缸的底部通過(guò)四個(gè)螺栓與上軸承連接。3.4工作轉(zhuǎn)盤的尺寸設(shè)計(jì)1反轉(zhuǎn)螺帽2轉(zhuǎn)盤3擋水環(huán)4傳動(dòng)軸圖6工作轉(zhuǎn)盤Fig.6Workingturntable轉(zhuǎn)盤是馬鈴薯摩擦去皮的動(dòng)力來(lái)源。它的設(shè)計(jì)核心是必須能使馬鈴薯飛向圓周并拋起一定的高度，使其在翻動(dòng)時(shí)反復(fù)跳躍、碰撞、摩擦。購(gòu)買馬鈴薯時(shí)，每袋約15-20kg，工作時(shí)一次倒入三袋，馬鈴薯個(gè)體長(zhǎng)度一般取在50mm-100mm，為此目的而設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)盤的形式如圖，轉(zhuǎn)盤半徑設(shè)計(jì)選為400mm。轉(zhuǎn)盤的底部是一個(gè)平板，頂部是一個(gè)從中心向周圍輻射的波紋狀，中低，邊高。為了增加物料與轉(zhuǎn)盤之間的摩擦，須將磨料澆注在轉(zhuǎn)盤上。轉(zhuǎn)盤外徑與圓筒內(nèi)徑之間有10mm的間隙，使馬鈴薯皮和水的混合物可以排出。3.5整機(jī)主要參數(shù)指標(biāo)工作轉(zhuǎn)盤直徑：800mm轉(zhuǎn)速：150r/min電動(dòng)機(jī)：Ｙ160Ｍ1－84ＫＷ（750r/min）生產(chǎn)能力：2700kg/h每次投料量：45kg每次去皮時(shí)間：約為60秒去皮得率：95％去皮損耗率：5％清洗水耗量：3.24t/h重量：450kg4.主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1V帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算圖7大帶輪Fig.7Largepulley圖8小帶輪Fig.8Smallpulley在上一章節(jié)末尾各主要參數(shù)已經(jīng)羅列出來(lái)，利用其對(duì)其它相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算校核。（1）求本文中按每日工作低于10小時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速750r/min，額定功率4kw，查表取＝1.1故（2）帶型確定根據(jù),確定選擇Z型窄V帶（3）帶的基準(zhǔn)直徑Z型V帶根據(jù)表8-9，選擇D1=140mmDmin=125mm，計(jì)算帶速（m/s）（9）V在5～25m/s范圍中，因此D1直徑合適。（4）Ｖ帶數(shù)量ＺＺ＝（10Ｐ＝1.2kwＰ=0.12kwＫ=0.87,得ＫＺ＝＝3.65≈4（5）預(yù)緊力FＦ＝500（11q=0.07kg/m,故Ｆ＝N=246.73N（6）壓軸力Ｆ壓軸力Ｆ的計(jì)算是不可缺少的，它可以保證軸和軸承的正常工作。Ｆ＝2ＺＦsin=2=1816N（12）（7）帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一其質(zhì)量不能很大，而且質(zhì)量分布應(yīng)盡可能均勻，由于其需要轉(zhuǎn)動(dòng)，如果質(zhì)量過(guò)大，會(huì)使整機(jī)的尺寸都需要進(jìn)一步增大。第二帶輪制造工藝應(yīng)該盡量保證其簡(jiǎn)單。第三由于V帶是通過(guò)摩擦力來(lái)帶動(dòng)帶輪旋轉(zhuǎn)，因此需要將帶輪輪槽的粗糙度進(jìn)行要求，如果太粗糙將會(huì)導(dǎo)致V帶更換頻繁，但是如果粗糙度過(guò)低，則可能造成無(wú)法帶動(dòng)帶輪的情況[11]。具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)V帶輪附圖。4.2傳動(dòng)主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算在機(jī)械設(shè)計(jì)課程中，有關(guān)于傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)的詳細(xì)介紹。本文采取相同步驟對(duì)傳動(dòng)主軸進(jìn)行設(shè)計(jì)。（1）初步計(jì)算軸的直徑按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算d=C（13）p=3.5KWn=150r/min式中：Ｐ為功率，n為轉(zhuǎn)速，C為系數(shù)，它受材料種類的影響以及軸的受力情況影響，軸選用45鋼進(jìn)行制造，Ｃ=110。計(jì)算=32mm，輸出軸的最小直徑是安裝帶輪２的直徑，因?yàn)閭鲃?dòng)主軸有兩個(gè)鍵槽，而且鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度有所削弱，最終確定最小的軸徑d=55mm。（2）擬定軸上零件的裝配方案圖9軸零件圖Fig.9Shaftdrawing4.2.1軸上零件的周向定位在傳動(dòng)主軸上主要固定有工作圓筒和大帶輪兩個(gè)部件，根據(jù)確定的軸徑，通過(guò)查閱相關(guān)機(jī)械技術(shù)手冊(cè)，最終確定采用平鍵對(duì)二者進(jìn)行連接，平鍵的具體尺寸為b，與傳動(dòng)主軸固定的工作圓筒之間連接的平鍵長(zhǎng)度為45毫米，傳動(dòng)主軸與大帶輪之間固定所用平鍵長(zhǎng)度為32毫米。在確定連接鍵尺寸及連接方式之后，需要對(duì)配合方式確定，它關(guān)乎二者之間是否能夠具有良好的對(duì)中性。4.3滾動(dòng)軸承的初步選擇為了保證大帶輪和圓桶能夠順暢轉(zhuǎn)動(dòng)需要對(duì)軸承進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇，因?yàn)楸疚乃O(shè)計(jì)的主軸會(huì)受到軸向和徑向兩個(gè)方向的外部載荷，因此選擇的軸承類型為角接觸球軸承，根據(jù)傳動(dòng)軸尺寸確定d=65mm，型號(hào)為7213AC，具體尺寸為,角接觸球軸承需要成對(duì)使用[12]。為了防止角接觸球軸承在沒(méi)有外部載荷的情況下發(fā)生球打滑現(xiàn)象，這會(huì)對(duì)軸承造成很大的損傷，因此需要盡量避免此情況。本文通過(guò)在驅(qū)動(dòng)端安裝彈簧圈對(duì)軸施加預(yù)載荷，可以解決球打滑現(xiàn)象。軸承的潤(rùn)滑：為了使軸承運(yùn)轉(zhuǎn)更為順暢，而且能夠使軸承使用壽命更長(zhǎng)，需要對(duì)軸承進(jìn)行潤(rùn)滑作用。本文采用脂潤(rùn)滑。潤(rùn)滑脂有不同的類型：金屬皂基潤(rùn)滑脂、非皂基潤(rùn)滑脂、合成潤(rùn)滑脂。本文采用２號(hào)鈣基脂為潤(rùn)滑脂。其每年潤(rùn)滑一次即可[13]。5.主要零件的校核5.1滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算滾動(dòng)軸承在軸上的位置確定之后，相應(yīng)的a值即可確定，查閱相關(guān)手冊(cè)可以得知a=25毫米，因此支撐跨距L為110毫米，基于此可求出徑向載荷為：（14）由上式可得又因?yàn)橐虼擞糜?jì)算壽命因?yàn)椋?.210.68P=（15）＝3（球軸承）7213AC型軸承C＝51200N，可以達(dá)到要求。靜載荷分析：顯然因此，7213AC型軸承可以達(dá)到相應(yīng)需求。5.2軸的計(jì)算和校核5.2.1繪制軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖圖10軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖Fig.10Shaftstructurediagram確定各軸段尺寸：（1）確定各軸段直徑1段：d1=φ55mm,根據(jù)帶輪的軸徑；2段：d2=φ65mm,取決于軸承的大??；3段：d3=φ71mm,取決于軸承軸向固定軸頸直徑；4段：d4=φ65mm,取決于軸承的大??；5段：d5=φ55mm,取決于帶輪直徑。（2）確定軸上各軸段長(zhǎng) 1段：l1=90mm,取決于大帶輪的寬度；2段：l2=100mm,根據(jù)軸承壓蓋寬度，軸承的厚度和螺栓連接的估算；3段：l3=395-l1-l2-l4-l5=60mm,它取決于去皮機(jī)的總高度；4段：l4=145-52=93mm,根據(jù)軸承壓蓋寬度，軸承的厚度估算；5段：l5=52mm,轉(zhuǎn)盤的厚度的大小。（3）軸的疲勞強(qiáng)度校核設(shè)計(jì)好軸的結(jié)構(gòu)尺寸后，能否使用，還需再校核其危險(xiǎn)截面。馬鈴薯去皮機(jī)采用傳動(dòng)軸，工作時(shí)候徑向受力很小，所以軸所受的彎矩很小，相比于扭矩可以忽略不計(jì)[14]。所受扭矩T：N.m（16）其扭矩圖為：圖11扭矩圖Fig.11Torquediagram5.2.2按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度在校核時(shí)，首先應(yīng)該找到軸上最危險(xiǎn)的截面，計(jì)算此處的強(qiáng)度是否滿足相應(yīng)要求。在本次設(shè)計(jì)的傳動(dòng)軸中，其危險(xiǎn)截面是軸承一處，此處，軸的計(jì)算應(yīng)力：（17）—軸許用彎曲應(yīng)力，由于采用45鋼制作軸，查得是55MPa；式中：—軸的計(jì)算應(yīng)力，MPa；M—矩，N.m；T—扭矩，N.m；W—抗彎截面系數(shù)，；a—當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，取a≈0.6;當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí)候，a≈0.6；當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)a≈1。代入數(shù)據(jù)得：綜上所述，設(shè)計(jì)強(qiáng)度足夠，滿足工作要求。6.結(jié)語(yǔ)我國(guó)每年需要從國(guó)外進(jìn)口大量的馬鈴薯才能滿足我國(guó)對(duì)于馬鈴薯的需求。當(dāng)然不可否認(rèn)的是隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，城市生活節(jié)奏越來(lái)越快，越來(lái)越多的年輕工作人員沒(méi)有充足的時(shí)間去慢慢做飯吃，因此快餐食品逐漸被越來(lái)越多的人們?nèi)ナ秤?，這就造成了馬鈴薯的需求量在急劇上升。但是除了需求量上升