6SX-320型叶菜清洗机的设计研究 毕业论文 说明书.doc

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1、- 1 - 6SX-320 型叶菜清洗机的设计研究 1 引言 蔬菜是一年四季均有新鲜蔬菜上市，也是家庭、餐桌上常见的菜种。蔬菜土生土 长，沾附着泥土、有机肥、微生物等污物，这是不能入口的。洗菜时有水的机械冲刷 作用，也有溶解过程。清洗的目的性已经非常明确，而目前针对农药污染，清洗又把 去除农药残留放在首位。所以清洗不仅仅是洗掉蔬菜表面的泥土，而是杜绝有害物质 的重要方式，怎样清洗蔬菜已经成为困扰人们的一个问题。传统自来水洗洗、冲冲、 泡泡的办法、洗洁精浸泡法，其弊端显而易见：农药污染使水洗的安全性大打折扣， 而且洗洁精以磷酸盐和尿素为主，这样的产品不仅危害皮肤健康，而且清洗不彻底还 会对身体产

2、生危害，最重要的是有害化学成份残留在水中会对生活用水造成循环污染。 本文论述了研制自动化连续型叶菜清洗机的必要性和可行性。蔬菜可以分为叶状 类蔬菜和根茎类蔬菜，针对叶状类类蔬菜和根茎类类蔬菜这两种蔬菜物理性质的不同， 设计了叶状类蔬菜清洗机。清洗机的工艺流程为浸泡清洗-喷淋清洗-超声波清洗- -出菜。因此我着重设计了喷淋式清洗机，在此设备中，蔬菜通过不锈钢丝编织网传 送带传送，由上下两排喷头进行冲洗，起清洗作用的主要是上面的一排喷头，下面的 喷头主要是靠水的压力使蔬菜处于一种层流状态，使蔬菜的各部位都能清洗到，从而 达到比较好的清洗效果。 叶菜清洗机的设计主要是对蔬菜进行浸泡，为粘附于蔬菜表面

3、上的污物进行初步 清洗，并对较难分离的杂质进行浸泡,使泥沙杂质在水的浸泡变得松脱，以利于在以后 清洗过程当中容易冲洗。在这一部分，主要设计用传送带实现对蔬菜的自动传输和水 中浸泡，蔬菜在缸体中可实现较为缓慢的运动，通过叶菜与叶菜之间、叶菜与水之间 的动摩擦达到很好的预分离效果，而且几乎不损伤叶类蔬菜表皮，保证了蔬菜的营养 成分。对于水的处理，采用水力旋流器对水进行分离澄清，实现水的循环利用。 设计出的清洗机其工作达到以下要求： （1）保证叶菜的完整性，减少表面损伤与折断压烂等易使营养成分流失的不利因 - 2 - 素，努力达到顾客要求，保证叶菜的质量； （2）使叶菜的各部位都能清洗到，从而达到比

4、较好的清洗效果，设计出整套的清 洗设备，并实现了叶菜清洗的自动化； （3）使叶菜清洗过程变得快捷、方便、并且干净。 设计的叶菜清洗机能够实现自动化连续清洗叶菜，除了采用了传统的浸泡、喷淋 清洗方式外，还采用国际流行的超声波净洗法。它利用液体中声的空化作用产生微冲 流，微冲流在运动过程中小气泡不断爆炸，对被清洗叶菜表面进行高频振荡和冲击， 彻底剥落残留在叶菜表面上的农药，并能杀灭残留在其表面的细菌，既不破坏营养， 还增加保鲜时间。对于叶片类蔬菜表面残存的泥土、有机肥、化学农药、微生物等， 我们针对叶片类蔬菜本身比较嫩脆，形状多为扁平细长，很容易折断压烂，不像根茎 类蔬菜表皮强度较好，有的还要求去

5、皮食用，不存在表皮损伤问题，所以我们在对叶 片类蔬菜进行正式清洗之前，必须对叶片类蔬菜先进行浸泡，这样有利于在以后的喷 淋清洗中减少喷头的水流速度和喷压，保证叶菜的完整性，减少表面损伤与折断压烂 等易使营养成分流失的不利因素，努力达到顾客要求，保证叶菜的质量。 设计出的清洗机由自动进料、自动出料、中间传送装置和喷水及其循环利用装置 组成。形成流水线清洗，由水泵出来的水从上下喷头喷出对在传送带上运动的叶菜进 行清洗，从而实现了对叶菜的自动化清洗。 1.1 叶菜清洗目的 一般数来,对叶菜清洗的目的主要有以下两个： （1） 除去叶菜原料表面沾染的泥沙、杂质 蔬菜原料在其生长、成熟、采摘、贮存、运输过

6、程中，历经时间长，历经工序多， 不可避免地会沾染泥沙、杂质等异物，特别是来自地下的果实，如土豆、红薯等，更 是不可避免地与泥土相粘连。这些泥土、杂质的存在,将会对产品的加工质量带来极为 不利的影响，所以必须将这些泥沙、杂质的洗涤除去。 （2）除去原料表面沾染的农药和微生物 蔬菜原料在生长过程中，为了控制病虫害，常常对蔬菜要喷射一些农药，这些农 药的存在会有损于人体健康。另外，蔬菜表面也会或多或少地沾染各种微生物，这些 微生物有可能危害蔬菜原料和人体健康，因此必须将其除去。 - 3 - 蔬菜原料清洗目的是去除蔬菜原料中一切不符合作业要求的物质，尤其是微生物。 在清洗前，正常的蔬菜原料表面上的微生

7、物数量在 - 个/g 之间，某些蔬菜，往往4108 粘附着泥土，微生物数量更多。通过正确的清洗工艺，蔬菜原料的微生物数量会降低 到初始数量的 2.5-5%左右。 1.2 清洗工艺及设备设计的要求 在选择清洗工艺及设备，必须考虑清洗要求达到的洗净程度。对不同洗净程度要 求的清洗应选择不同的清洗工艺和设备。洗净程度要求越高，清洗成本也越高，而且 生产成本是以几何级数递增的。 在设计清洗工艺及清洗设备时，主要从以下几个方面进行考虑： （1）可靠性：要求选用的清洗工艺及设备有稳定的清洗质量，能达到所要求的洗 净程度； （2）对待清洗对象的影响：要求在清洗过程中对待清洗对象造成的损伤尽可能小， 并且不能

8、对待清洗对象产生新的二次污染； （3）利于自然环境的保护：要求清洗工艺及设备能够防止或尽可能减少清洗废液、 噪声、废气等对自然环境造成的破坏； （4）效率：要求清洗工艺及设备具有效率高、节约劳动力的特点； （5）良好的作业环境：要求所用的清洗工艺及设备能保持良好的作业环境，使工 人的健康和安全得到保证； （6） 经济性：要求采用既能达到洗净程度要求，成本又低的清洗工艺及要求。 食品加工原料在其成熟阶段以及运输、贮藏过程中常常受尘埃、沙粒及微生物等 污染，因此，在加工前必须认真清洗，并清除杂物及不合格部分，以便后道工序加工。 1.3 常见方案分析 蔬菜在生长、采收过程中，受到残留农药、尘埃、微生

9、物及其它污染的污染，为 了保证在以后一系列商品化处理中保持新鲜，防止腐烂变质并进一步增加光泽美观， 提高商品价值，必须对蔬菜进行浸泡并彻底的清洗。清洗主要通过机械作用和化学作 用进行。机械作用是通过浸泡、鼓风、摩擦、搅动、喷淋、刷洗、振动等物理方法， - 4 - 把附着在果蔬表面的污染物洗掉。而化学作用是利用清洗液与污染物起化学作用反应 而将污染物洗掉。常用的原料清洗机械有以下几种。 1.3.1 刷淋式清洗机 刷淋式清洗机通过浸泡、刷洗和喷淋作用能够有效地提高清洗效果，水槽中的清 洗水还能采用蒸气直接加热，适用于苹果、柑桔、梨、番茄等果蔬的清洗。 工作时，物料从进料口进入清洗槽内，在装有毛刷的

10、刷辊相对向内旋转作用下， 使物料在水的搅动形成的涡动环流中得到清洗，同时由于刷辊之间水流压力差作用， 物料自动向刷辊间流动而被刷洗。刷洗后的物料向上浮起，经翻料斗沿圆弧面移动， 受高压水喷淋冲洗，最后由出料口流出。 1.3.2 桨叶式清洗机 - 5 - 桨叶式清洗机是通过旋转的桨叶，搅动浸泡在水中的原料，将物料进行翻滚、摩 擦而完成清洗过程，主要适用于质地较坚硬和表面抗损较强的原料。 桨叶式清洗机主要由槽体、桨叶、捞料斗等组成。槽体是一个长方形卧式敞口槽， 下部为半圆筒形的空花假底，其下是 1-2 个漏斗，可收集泥沙杂物。槽体一般用不锈 钢板焊接而成。主轴纵贯槽体，其上按一定间隔安装有桨叶，相

11、邻桨叶互相垂直排列， 桨叶具有钝形棱角，可保护原料少受损伤。在槽体末端安有捞料斗，由主轴带动回转。 工作时，往槽体中先装清水，再使主轴旋转，然后将原料倒入槽体，由于桨叶的 转动，搅动原料，使其翻滚运动，另外，由于桨叶相对于主轴有一定角度，从而推动 原料使其向槽体末端移动，在此过程中基本完成了对原料的清洗，至末端由捞料斗捞 出，在原料捞出时，清水喷头喷出清水，完成了对原料的清洗噶过程。而洗下的泥沙 杂物则穿过空花假底，聚集于漏斗之中，可定期打开斗底排污阀将其排出机外。 1.3.3 浸泡式清洗机 - 6 - 浸泡喷洗机是先将原料浸泡于水中，使泥沙杂质在水的浸泡变得松脱，然后受到 高压水流的喷射，使

12、原料表面的附着物冲洗掉而达到清洗的目的。 工作时，先将斜壁水槽中注满水，再倒入需清洗的原料，经过一定时间浸泡后， 开始传动装置使输送带运转，输送带则带动原料上行，在喷淋区内高压水流从喷淋头 直喷向原料，将原料上沾染的泥沙、尘土、杂质冲洗干净。若原料上沾染了化学试剂， 也很容易除去。 浸泡喷洗机结构主要有斜壁水槽、输送带、喷淋头、传动装置等组成。输送带呈 倾斜安装，与水平面的夹角为 2530，输送带用金属网制造，以利沥水，在金属网上 间隔一定距离安装一根横条，以便挡住物料下滑。斜壁水槽的斜角与输送带的斜角相 同，在输送带的中部上方装有多排喷淋头，输送带由传动装置带动运动。 1.3.4 滚筒式清洗

13、机 - 7 - 滚筒式清洗机是借助圆形滚筒的转动，使原料在其中不断地翻转，同时用水管喷 射水流来冲洗翻动原料，以达到清洗的目的。该机适合清洗柑橘、橙子、马铃薯等根 茎类蔬菜。 滚筒式清洗机的特点是：结构简单，清洗效率高，工作平稳，不存在力不平衡现 象, 对原料的适应性强。 另外由于沿滚筒内壁焊有几根管子，大大地提高了滚筒的清 洗效果。不足之处是整个机械的占地面积大。 1.3.5 螺旋式清洗机 螺旋式清洗机是由喂料口、螺旋推动机、喷头、滚刀、泵、滤网及电动机等组成。 其主要工作部件是螺旋推动器。推动器外客的下部为滤网，让污水能漏入水槽。在向 上送料过程中，物料与螺旋面、外壳以及物料之间产生摩擦而

14、除去表面污物。机器上 中部装有数个喷头，可冲洗污物。该种机器主要用于水果及块根、块茎蔬菜类的情况。 针对叶片类蔬菜的特点, 只有刷淋式清洗机和浸泡式清洗机适合于清洗。现在针对 这两种方式我们进行对比研究，力争设计出最佳机构。 2 方案的设计 - 8 - 2.1 概述 针对叶状类蔬菜的特点，最终确定清洗机的工艺流程为浸泡清洗（预处理）-喷 淋清洗-超声波清洗-出菜，因此我们主要侧重喷淋式清洗机的设计。 在浸泡清洗段主要是对叶菜进行浸泡，为粘附于叶菜表面上的污物进行初步清洗， 并对较难分离的杂质进行浸泡,使泥沙杂质在水的浸泡变得松脱，以利于在以后清洗过 程当中容易冲洗。在接下来的阶段开始进行喷淋式

15、清洗，在这一阶段中，蔬菜通过不 锈钢丝编织网传送带传送，由上下两排喷头进行冲洗，起清洗作用的主要是上面的一 排喷头，下面的喷头主要是靠水的压力使叶菜处于一种层流状态，使叶菜的各部位都 能清洗到，从而达到比较好的清洗效果。根据喷射压力的不同，水喷射可以分为低压 水喷射、中压水喷射、高压水喷射和超高压水喷射。在本清洗机中，由于清洗的对象 是叶状类蔬菜，所以我们选择低压水喷射对蔬菜进行上下两个方向的冲洗，去除蔬菜 表面的泥沙、微生物和部分残留农药，从而达到蔬菜清洗的目的。 另外，我们还考虑了废水的处理问题，使清洗废水可以重复使用，尽可能大的节 约资源。 2.2 机械结构的设计 2.2.1 初步估算功

16、率 根据要求设计产量要达到每天清洗叶片类蔬菜 23T。 每天按 8 小时工作制计算，经过初步估算，初定传送带传输距离为 3 米，蔬菜在 放进去到清洗完毕所经过的时间为 3 分钟，由此确定传送带的传送速度为 1m/min。 传动滚筒的功率： （2-012 3(0.27)hhPKLvQHK 1） (查新编非标准设备设计手册) -空载运行功率系数 =0.01921 1 -输送带水平投影长度 =3mhL hL -带速 =1m/sv v - 9 - -物料水平运行功率系数 =9.5510-52K 2K -输送量(t/h) =0.4t/hQQ -附加功率系数 =2.83 3 代入公式求得: =0.19kw

17、0P 电动机功率计算: =0.27 kw0/PK 取 =1.25 =0.88 2.2.2 减速器的选择 因为喷淋清洗机中传送带转速很慢，根据叶片类蔬菜自身的性质和特点，我们选 择传动比较大的摆线针轮减速机。 摆线针轮减速机适用范围：本标准分单级和两级。其中又分立式和卧式；双轴型 和直联型。适用于冶金、矿山、建筑、化工、纺织、轻工等行业，其适用条件如下： 输入功率 ： 单级 0.675 千瓦；1P 两级 0.05213.41 千瓦； 传动比 ： 单级 1187，共 9 种；i 两级 1217569，共 18 种； 高速轴的转速不大于 1500rpm,减速机可用于正反两向运转。 根据前面的设计要求

18、，输送带速度 v=1m/min,故我们选用双级卧式摆线针轮减速 器，型号为: BWY2215-3517-0.34 此减速器输出转速为 2.5r/min， P=0.24kw (查机械设计手册) 2.2.3 传动机构的设计计算 常用的传动方式有链传动和带传动，在此我们选用链传动，链传动有以下一些优 点: （1）没有滑动； （2）工况相同时，传动尺寸比较紧凑； - 10 - （3）不需要很大的张紧力，作用在轴上的载荷较小； （4）效率较高； （5）能在温度较高以及湿度较大的环境中使用。 已知:减速器的轴输出转速为 2.5r/min，P=0.24kw, 输出轴径 d=55mm，因为工作 载荷较平稳，所

19、以链轮悬臂装于轴上。 （1）链轮齿数 ：z 减速器轴上链轮齿数为 Z1=21，从动轴链轮齿数为 Z2=21。 传动比 112:i2: （2）转速 ：v 主动轴链轮转速 =2.5r/min，从动链轮转速 =2.5r/min1n2n （3）设计功率 ：dP =0.216kw/()dazpPKdP 式中： =1.0 =1.11 =1zKpK (查机械设计手册) （4）链条节距 P： 由设计功率 P0=0.216kw 和主动轮链轮转速 n1=2.5r/min 在手册中查得节距 P=12A，即 19.05mm。 （5）初定中心距 a： 暂取 a=30P （6）链节数 ：PL （2-2121()pzzap

20、pa 2） =81PL 取 =80 节 （7）链实际中心距 ： - 11 - （2-221211()()8()4ppzzzLL 3） 取 56m （8）链速 ：v （2-1/0nZP1/in0.17/vs 4） 与估算相符 （9）有效拉力 ：2F （2-10/PV2147.6FN 5） （10）轴上载荷 ： Q 21.FK1694Q 取 2K （11）润滑方式选定： 根据滚子链节距 和链条的速度 查图选用润滑方式为用油刷19.05P0.17/vms 或油壶人工定期润滑。 （12）链条标记： 根据设计计算结果采用单排 12A 滚子链，节距为 19.05mm，节数为 80 节。 （13）链轮材料及

21、热处理： 材料为 45 钢，热处理渗碳、淬火、回火。 齿面硬度为 HRC5060。 表 2-1 滚子链的基本尺寸 链 号 节 距 P(mm) 排 距 (mm)tP滚子直径(mm) 12A 19.05 22.78 11.91 - 12 - 一、链轮几何尺寸计算 （1）主动链轮孔径 ：hd max572hd 专业的培养方向，并能充分体现综合训练的目标，设计难易程度适当，工作量适 中，与生产实践相结合紧密，经济性、实用性强。 在做毕业论文的过程中，郑老师对工作一丝不苟的态度和敬业的精神让我非常敬 佩，从他的身上我感受到了科学的严肃性和治学态度的严谨性,科学要做到确凿可信， 简明严谨。其次，郑老师在专业技术方面的知识和能力，让我感到自身还有很多不足 之处，更坚定了我锻炼和提高自己能力的信念。最为重要的是通过做毕业设计，拓宽 了我专业方面的知识，着重复习了 CAD 软件的运用。同时薛晋霞老师也给予了我很多 指点和帮助，使我受益匪浅！ 从毕业论文的选题到最后设计圆满的完成，这期间，曾遇到了不少的困难，得到 了老师很多指导以及其他同学的大力帮助，在此向他们表示由衷的谢意和诚挚的祝福， 谢谢！