6SX-320型葉菜清洗機的設計研究
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山西農(nóng)業(yè)大學工程技術(shù)學院畢業(yè)論文
6SX-320型葉菜清洗機的設計研究
1 引言
蔬菜是一年四季均有新鮮蔬菜上市，也是家庭、餐桌上常見的菜種。蔬菜土生土長，沾附著泥土、有機肥、微生物等污物，這是不能入口的。洗菜時有水的機械沖刷作用，也有溶解過程。清洗的目的性已經(jīng)非常明確，而目前針對農(nóng)藥污染，清洗又把去除農(nóng)藥殘留放在首位。所以清洗不僅僅是洗掉蔬菜表面的泥土，而是杜絕有害物質(zhì)的重要方式，怎樣清洗蔬菜已經(jīng)成為困擾人們的一個問題。傳統(tǒng)自來水洗洗、沖沖、泡泡的辦法、洗潔精浸泡法，其弊端顯而易見：農(nóng)藥污染使水洗的安全性大打折扣，而且洗潔精以磷酸鹽和尿素為主，這樣的產(chǎn)品不僅危害皮膚健康，而且清洗不徹底還會對身體產(chǎn)生危害，最重要的是有害化學成份殘留在水中會對生活用水造成循環(huán)污染。
本文論述了研制自動化連續(xù)型葉菜清洗機的必要性和可行性。蔬菜可以分為葉狀類蔬菜和根莖類蔬菜，針對葉狀類類蔬菜和根莖類類蔬菜這兩種蔬菜物理性質(zhì)的不同，設計了葉狀類蔬菜清洗機。清洗機的工藝流程為浸泡清洗---噴淋清洗---超聲波清洗---出菜。因此我著重設計了噴淋式清洗機，在此設備中，蔬菜通過不銹鋼絲編織網(wǎng)傳送帶傳送，由上下兩排噴頭進行沖洗，起清洗作用的主要是上面的一排噴頭，下面的噴頭主要是靠水的壓力使蔬菜處于一種層流狀態(tài)，使蔬菜的各部位都能清洗到，從而達到比較好的清洗效果。
葉菜清洗機的設計主要是對蔬菜進行浸泡，為粘附于蔬菜表面上的污物進行初步清洗，并對較難分離的雜質(zhì)進行浸泡,使泥沙雜質(zhì)在水的浸泡變得松脫，以利于在以后清洗過程當中容易沖洗。在這一部分，主要設計用傳送帶實現(xiàn)對蔬菜的自動傳輸和水中浸泡，蔬菜在缸體中可實現(xiàn)較為緩慢的運動，通過葉菜與葉菜之間、葉菜與水之間的動摩擦達到很好的預分離效果，而且?guī)缀醪粨p傷葉類蔬菜表皮，保證了蔬菜的營養(yǎng)成分。對于水的處理，采用水力旋流器對水進行分離澄清，實現(xiàn)水的循環(huán)利用。
設計出的清洗機其工作達到以下要求：
（1）保證葉菜的完整性，減少表面損傷與折斷壓爛等易使營養(yǎng)成分流失的不利因素，努力達到顧客要求，保證葉菜的質(zhì)量；
（2）使葉菜的各部位都能清洗到，從而達到比較好的清洗效果，設計出整套的清洗設備，并實現(xiàn)了葉菜清洗的自動化；
（3）使葉菜清洗過程變得快捷、方便、并且干凈。
設計的葉菜清洗機能夠?qū)崿F(xiàn)自動化連續(xù)清洗葉菜，除了采用了傳統(tǒng)的浸泡、噴淋清洗方式外，還采用國際流行的超聲波凈洗法。它利用液體中聲的空化作用產(chǎn)生微沖流，微沖流在運動過程中小氣泡不斷爆炸，對被清洗葉菜表面進行高頻振蕩和沖擊，徹底剝落殘留在葉菜表面上的農(nóng)藥，并能殺滅殘留在其表面的細菌，既不破壞營養(yǎng)，還增加保鮮時間。對于葉片類蔬菜表面殘存的泥土、有機肥、化學農(nóng)藥、微生物等，我們針對葉片類蔬菜本身比較嫩脆，形狀多為扁平細長，很容易折斷壓爛，不像根莖類蔬菜表皮強度較好，有的還要求去皮食用，不存在表皮損傷問題，所以我們在對葉片類蔬菜進行正式清洗之前，必須對葉片類蔬菜先進行浸泡，這樣有利于在以后的噴淋清洗中減少噴頭的水流速度和噴壓，保證葉菜的完整性，減少表面損傷與折斷壓爛等易使營養(yǎng)成分流失的不利因素，努力達到顧客要求，保證葉菜的質(zhì)量。
設計出的清洗機由自動進料、自動出料、中間傳送裝置和噴水及其循環(huán)利用裝置組成。形成流水線清洗，由水泵出來的水從上下噴頭噴出對在傳送帶上運動的葉菜進行清洗，從而實現(xiàn)了對葉菜的自動化清洗。
1.1葉菜清洗目的
一般數(shù)來,對葉菜清洗的目的主要有以下兩個：
（1） 除去葉菜原料表面沾染的泥沙、雜質(zhì)
蔬菜原料在其生長、成熟、采摘、貯存、運輸過程中，歷經(jīng)時間長，歷經(jīng)工序多，不可避免地會沾染泥沙、雜質(zhì)等異物，特別是來自地下的果實，如土豆、紅薯等，更是不可避免地與泥土相粘連。這些泥土、雜質(zhì)的存在,將會對產(chǎn)品的加工質(zhì)量帶來極為不利的影響，所以必須將這些泥沙、雜質(zhì)的洗滌除去。
（2）除去原料表面沾染的農(nóng)藥和微生物
蔬菜原料在生長過程中，為了控制病蟲害，常常對蔬菜要噴射一些農(nóng)藥，這些農(nóng)藥的存在會有損于人體健康。另外，蔬菜表面也會或多或少地沾染各種微生物，這些微生物有可能危害蔬菜原料和人體健康，因此必須將其除去。
蔬菜原料清洗目的是去除蔬菜原料中一切不符合作業(yè)要求的物質(zhì)，尤其是微生物。在清洗前，正常的蔬菜原料表面上的微生物數(shù)量在-個/g之間，某些蔬菜，往往粘附著泥土，微生物數(shù)量更多。通過正確的清洗工藝，蔬菜原料的微生物數(shù)量會降低到初始數(shù)量的2.5-5%左右。
1.2清洗工藝及設備設計的要求
在選擇清洗工藝及設備，必須考慮清洗要求達到的洗凈程度。對不同洗凈程度要求的清洗應選擇不同的清洗工藝和設備。洗凈程度要求越高，清洗成本也越高，而且生產(chǎn)成本是以幾何級數(shù)遞增的。
在設計清洗工藝及清洗設備時，主要從以下幾個方面進行考慮：
（1）可靠性：要求選用的清洗工藝及設備有穩(wěn)定的清洗質(zhì)量，能達到所要求的洗凈程度；
（2）對待清洗對象的影響：要求在清洗過程中對待清洗對象造成的損傷盡可能小，并且不能對待清洗對象產(chǎn)生新的二次污染；
（3）利于自然環(huán)境的保護：要求清洗工藝及設備能夠防止或盡可能減少清洗廢液、噪聲、廢氣等對自然環(huán)境造成的破壞；
（4）效率：要求清洗工藝及設備具有效率高、節(jié)約勞動力的特點；
（5）良好的作業(yè)環(huán)境：要求所用的清洗工藝及設備能保持良好的作業(yè)環(huán)境，使工人的健康和安全得到保證；
（6） 經(jīng)濟性：要求采用既能達到洗凈程度要求，成本又低的清洗工藝及要求。
食品加工原料在其成熟階段以及運輸、貯藏過程中常常受塵埃、沙粒及微生物等污染，因此，在加工前必須認真清洗，并清除雜物及不合格部分，以便后道工序加工。
1.3常見方案分析
蔬菜在生長、采收過程中，受到殘留農(nóng)藥、塵埃、微生物及其它污染的污染，為了保證在以后一系列商品化處理中保持新鮮，防止腐爛變質(zhì)并進一步增加光澤美觀，提高商品價值，必須對蔬菜進行浸泡并徹底的清洗。清洗主要通過機械作用和化學作用進行。機械作用是通過浸泡、鼓風、摩擦、攪動、噴淋、刷洗、振動等物理方法，把附著在果蔬表面的污染物洗掉。而化學作用是利用清洗液與污染物起化學作用反應而將污染物洗掉。常用的原料清洗機械有以下幾種。
1.3.1刷淋式清洗機
刷淋式清洗機通過浸泡、刷洗和噴淋作用能夠有效地提高清洗效果，水槽中的清洗水還能采用蒸氣直接加熱，適用于蘋果、柑桔、梨、番茄等果蔬的清洗。
工作時，物料從進料口進入清洗槽內(nèi)，在裝有毛刷的刷輥相對向內(nèi)旋轉(zhuǎn)作用下，使物料在水的攪動形成的渦動環(huán)流中得到清洗，同時由于刷輥之間水流壓力差作用，物料自動向刷輥間流動而被刷洗。刷洗后的物料向上浮起，經(jīng)翻料斗沿圓弧面移動，受高壓水噴淋沖洗，最后由出料口流出。
1.3.2槳葉式清洗機
槳葉式清洗機是通過旋轉(zhuǎn)的槳葉，攪動浸泡在水中的原料，將物料進行翻滾、摩擦而完成清洗過程，主要適用于質(zhì)地較堅硬和表面抗損較強的原料。
槳葉式清洗機主要由槽體、槳葉、撈料斗等組成。槽體是一個長方形臥式敞口槽，下部為半圓筒形的空花假底，其下是1-2個漏斗，可收集泥沙雜物。槽體一般用不銹鋼板焊接而成。主軸縱貫槽體，其上按一定間隔安裝有槳葉，相鄰槳葉互相垂直排列，槳葉具有鈍形棱角，可保護原料少受損傷。在槽體末端安有撈料斗，由主軸帶動回轉(zhuǎn)。
工作時，往槽體中先裝清水，再使主軸旋轉(zhuǎn)，然后將原料倒入槽體，由于槳葉的轉(zhuǎn)動，攪動原料，使其翻滾運動，另外，由于槳葉相對于主軸有一定角度，從而推動原料使其向槽體末端移動，在此過程中基本完成了對原料的清洗，至末端由撈料斗撈出，在原料撈出時，清水噴頭噴出清水，完成了對原料的清洗噶過程。而洗下的泥沙雜物則穿過空花假底，聚集于漏斗之中，可定期打開斗底排污閥將其排出機外。
1.3.3浸泡式清洗機
浸泡噴洗機是先將原料浸泡于水中，使泥沙雜質(zhì)在水的浸泡變得松脫，然后受到高壓水流的噴射，使原料表面的附著物沖洗掉而達到清洗的目的。
工作時，先將斜壁水槽中注滿水，再倒入需清洗的原料，經(jīng)過一定時間浸泡后，開始傳動裝置使輸送帶運轉(zhuǎn)，輸送帶則帶動原料上行，在噴淋區(qū)內(nèi)高壓水流從噴淋頭直噴向原料，將原料上沾染的泥沙、塵土、雜質(zhì)沖洗干凈。若原料上沾染了化學試劑，也很容易除去。
浸泡噴洗機結(jié)構(gòu)主要有斜壁水槽、輸送帶、噴淋頭、傳動裝置等組成。輸送帶呈傾斜安裝，與水平面的夾角為25~30o，輸送帶用金屬網(wǎng)制造，以利瀝水，在金屬網(wǎng)上間隔一定距離安裝一根橫條，以便擋住物料下滑。斜壁水槽的斜角與輸送帶的斜角相同，在輸送帶的中部上方裝有多排噴淋頭，輸送帶由傳動裝置帶動運動。
1.3.4滾筒式清洗機
滾筒式清洗機是借助圓形滾筒的轉(zhuǎn)動，使原料在其中不斷地翻轉(zhuǎn)，同時用水管噴射水流來沖洗翻動原料，以達到清洗的目的。該機適合清洗柑橘、橙子、馬鈴薯等根莖類蔬菜。
滾筒式清洗機的特點是：結(jié)構(gòu)簡單，清洗效率高，工作平穩(wěn)，不存在力不平衡現(xiàn)象, 對原料的適應性強。 另外由于沿滾筒內(nèi)壁焊有幾根管子，大大地提高了滾筒的清洗效果。不足之處是整個機械的占地面積大。
1.3.5螺旋式清洗機
螺旋式清洗機是由喂料口、螺旋推動機、噴頭、滾刀、泵、濾網(wǎng)及電動機等組成。其主要工作部件是螺旋推動器。推動器外客的下部為濾網(wǎng)，讓污水能漏入水槽。在向上送料過程中，物料與螺旋面、外殼以及物料之間產(chǎn)生摩擦而除去表面污物。機器上中部裝有數(shù)個噴頭，可沖洗污物。該種機器主要用于水果及塊根、塊莖蔬菜類的情況。
針對葉片類蔬菜的特點, 只有刷淋式清洗機和浸泡式清洗機適合于清洗。現(xiàn)在針對這兩種方式我們進行對比研究，力爭設計出最佳機構(gòu)。
2 方案的設計
2.1概述
針對葉狀類蔬菜的特點，最終確定清洗機的工藝流程為浸泡清洗（預處理）---噴淋清洗---超聲波清洗---出菜，因此我們主要側(cè)重噴淋式清洗機的設計。
在浸泡清洗段主要是對葉菜進行浸泡，為粘附于葉菜表面上的污物進行初步清洗，并對較難分離的雜質(zhì)進行浸泡,使泥沙雜質(zhì)在水的浸泡變得松脫，以利于在以后清洗過程當中容易沖洗。在接下來的階段開始進行噴淋式清洗，在這一階段中，蔬菜通過不銹鋼絲編織網(wǎng)傳送帶傳送，由上下兩排噴頭進行沖洗，起清洗作用的主要是上面的一排噴頭，下面的噴頭主要是靠水的壓力使葉菜處于一種層流狀態(tài)，使葉菜的各部位都能清洗到，從而達到比較好的清洗效果。根據(jù)噴射壓力的不同，水噴射可以分為低壓水噴射、中壓水噴射、高壓水噴射和超高壓水噴射。在本清洗機中，由于清洗的對象是葉狀類蔬菜，所以我們選擇低壓水噴射對蔬菜進行上下兩個方向的沖洗，去除蔬菜表面的泥沙、微生物和部分殘留農(nóng)藥，從而達到蔬菜清洗的目的。
另外，我們還考慮了廢水的處理問題，使清洗廢水可以重復使用，盡可能大的節(jié)約資源。
2.2機械結(jié)構(gòu)的設計
2.2.1初步估算功率
根據(jù)要求設計產(chǎn)量要達到每天清洗葉片類蔬菜2—3T。
每天按8小時工作制計算，經(jīng)過初步估算，初定傳送帶傳輸距離為3米，蔬菜在放進去到清洗完畢所經(jīng)過的時間為3分鐘，由此確定傳送帶的傳送速度為1m/min。
傳動滾筒的功率：
（2-1）
(查《新編非標準設備設計手冊》)
---空載運行功率系數(shù) =0.0192
---輸送帶水平投影長度 =3m
---帶速 =1m/s
---物料水平運行功率系數(shù) =9.55×10-5
---輸送量(t/h) =0.4t/h
---附加功率系數(shù) =2.8
代入公式求得: =0.19kw
電動機功率計算:
=0.27 kw
取=1.25 =0.88
2.2.2減速器的選擇
因為噴淋清洗機中傳送帶轉(zhuǎn)速很慢，根據(jù)葉片類蔬菜自身的性質(zhì)和特點，我們選擇傳動比較大的擺線針輪減速機。
擺線針輪減速機適用范圍：本標準分單級和兩級。其中又分立式和臥式；雙軸型和直聯(lián)型。適用于冶金、礦山、建筑、化工、紡織、輕工等行業(yè)，其適用條件如下：
輸入功率： 單級0.6—75千瓦；
兩級0.052—13.41千瓦；
傳動比： 單級11—87，共9種；
兩級121—7569，共18種；
高速軸的轉(zhuǎn)速不大于1500rpm,減速機可用于正反兩向運轉(zhuǎn)。
根據(jù)前面的設計要求，輸送帶速度v=1m/min,故我們選用雙級臥式擺線針輪減速器，型號為: BWY2215-35×17-0.34
此減速器輸出轉(zhuǎn)速為2.5r/min， P=0.24kw
(查《機械設計手冊》)
2.2.3傳動機構(gòu)的設計計算
常用的傳動方式有鏈傳動和帶傳動，在此我們選用鏈傳動，鏈傳動有以下一些優(yōu)點:
（1）沒有滑動；
（2）工況相同時，傳動尺寸比較緊湊；
（3）不需要很大的張緊力，作用在軸上的載荷較??；
（4）效率較高；
（5）能在溫度較高以及濕度較大的環(huán)境中使用。
已知:減速器的軸輸出轉(zhuǎn)速為2.5r/min，P=0.24kw, 輸出軸徑d=55mm，因為工作載荷較平穩(wěn)，所以鏈輪懸臂裝于軸上。
（1）鏈輪齒數(shù)：
減速器軸上鏈輪齒數(shù)為Z1=21，從動軸鏈輪齒數(shù)為Z2=21。
傳動比 1
（2）轉(zhuǎn)速：
主動軸鏈輪轉(zhuǎn)速=2.5r/min，從動鏈輪轉(zhuǎn)速=2.5r/min
（3）設計功率：
=0.216kw
式中：=1.0 =1.11 =1
(查《機械設計手冊》)
（4）鏈條節(jié)距P：
由設計功率P0=0.216kw和主動輪鏈輪轉(zhuǎn)速n1=2.5r/min
在手冊中查得節(jié)距P=12A，即 19.05mm。
（5）初定中心距a： 暫取 a=30P
（6）鏈節(jié)數(shù)：
（2-2）
=81
取=80節(jié)
（7）鏈實際中心距：
（2-3）
取
（8）鏈速：
（2-4）
與估算相符
（9）有效拉力：
（2-5）
（10）軸上載荷：
取
（11）潤滑方式選定：
根據(jù)滾子鏈節(jié)距和鏈條的速度查圖選用潤滑方式為用油刷或油壺人工定期潤滑。
（12）鏈條標記：
根據(jù)設計計算結(jié)果采用單排12A滾子鏈，節(jié)距為19.05mm，節(jié)數(shù)為80節(jié)。
（13）鏈輪材料及熱處理：
材料為45鋼，熱處理滲碳、淬火、回火。
齒面硬度為HRC50—60。
表2-1 滾子鏈的基本尺寸
鏈 號
節(jié) 距P(mm)
排 距(mm)
滾子直徑(mm)
12A
19.05
22.78
11.91
一、鏈輪幾何尺寸計算
（1）主動鏈輪孔徑：
（2）分度圓直徑：
=128mm （2-6）
（3）齒頂圓直徑：
=137.3mm （2-7）
（4）齒根圓直徑：
=116.09mm （2-8）
（5）最大齒根距離：
=115.7mm （2-9）
（6）齒輪凸緣直徑：
（2-10）
查表得： （查《機械設計手冊》上冊表11-1）
取=100mm
根據(jù)《機械設計手冊》可查得其他參數(shù)：
倒角寬度：
倒角深度：
倒角圓弧半徑：
圓角半徑：
齒寬：
二、滾筒
滾筒可以分為傳動滾筒和改向滾筒。
傳動滾筒：傳動滾筒是傳遞動力的主要部件，可以為鋼制表面滾筒，包膠滾筒，一般為鑄造或薄鋼板卷制而成，在此用薄鋼板卷制而成。
改向滾筒：用于改變輸送帶的運行方向和增加輸送帶與傳動滾筒間的圍包角。
根據(jù)實際情況，我們選擇滾筒直徑為120mm，具體尺寸見零件圖。
三、輸送帶
輸送帶是輸送裝置中的曳引構(gòu)件和承載構(gòu)件，本清洗機中輸送帶采用特中不銹鋼編織而成，鋼絲直徑d=1.5mm，網(wǎng)格大小為10mm×10mm。輸送帶總長度C＝6151mm。
四、托輥
托輥是用與支撐輸送帶及輸送帶上所承載的物料，保證輸送帶穩(wěn)定運行的裝置。在該清洗機中采用平行上托輥，其外筒由無縫鋼管制成。
2.2.4張緊機構(gòu)的設計
輸送帶張緊裝置：使輸送帶具有足夠的張力，并限制輸送帶在各托輥間的垂度。在該清洗機中采用調(diào)節(jié)螺母調(diào)整改向滾筒橫向移動來張緊輸送帶。
鏈輪張緊裝置：采用張緊輪張緊，它從外向內(nèi)壓緊鏈條，從而達到張緊目的，另外還可以使鏈條與鏈輪的包角增大，使傳動效率提高。
2.2.5缸體的設計
在噴射清洗工藝中，缸體的主要作用是容納輸送帶在其中輸送蔬菜，并且容納噴淋頭所噴射出來的大部分水。缸體的尺寸決定了蔬菜清洗的產(chǎn)量，由于本清洗設備不但在自動化聯(lián)系清洗上有要求，而且在產(chǎn)量規(guī)?；灿幸欢ǖ臉藴?，所以缸體也有一定的設計要求，應該主要根據(jù)實際情況來確定。根據(jù)分析與計算，確定缸體的內(nèi)壁尺寸為。外壁與框架進行焊接。
材料的選擇：
經(jīng)查資料，我們選用不銹鋼，經(jīng)查資料選用材料為2Cr13，主要用于較重要的鋼結(jié)構(gòu)和構(gòu)件，滲碳零件，壓力容器等。從材料性能和經(jīng)濟因素各方面來說，對壁厚的設計為。
在下面一排噴頭的進水口，我們在缸體壁上開了一個與水管管道同一直徑的圓孔，并焊接一同直徑的水管，可用彎頭實現(xiàn)與泵出水口的連接。在缸體底部設計了兩個出水口，用來排放缸內(nèi)的廢水，廢水通過專門的管道流到處理系統(tǒng)，經(jīng)過一系列的處理達到可重復使用的標準，重新回到泵的進水口。
2.3輔助設備的選擇
2.3.1泵的選擇
根據(jù)實際生產(chǎn)情況，我們選擇MP6—30型號泵，MP表示小流量流程泵，流量Q選擇，即。泵的揚程為。
MP型泵為單級懸壁泵，轉(zhuǎn)速有和兩種，MP型泵主要用以被輸送介質(zhì)溫度小于80oc，其轉(zhuǎn)子由托架支撐。
軸封有填料密封及機械密封兩種，通過爪型彈性聯(lián)軸器與電機聯(lián)接。
按耐磨和耐腐蝕及使用溫度，泵的主要部件材料有六，根據(jù)需要我們選擇Ⅱ型。為了適應清洗不同的蔬菜，我們通過對泵的電機進行無機調(diào)速，從而達到調(diào)壓的目的。
2.3.2軸承的選擇
從清洗機整體結(jié)構(gòu)考慮，我們選擇深溝球軸承。
深溝球軸承的特點：結(jié)構(gòu)簡單，主要受徑向載荷，也可承受一定的雙向軸向載荷。高速裝置中可代替推力軸承。摩擦系數(shù)小、極限轉(zhuǎn)速高、價廉、應用范圍最廣、GB276，軸承代碼為61805。
（1）軸承材料：本清洗機中的軸承不能避免磨損,因此要用在給定壓力、溫度、和速度范圍內(nèi)磨損率低的材料制造。通常使用各種聚合物和碳石墨等作為無潤滑軸承的軸承材料。減小磨損率是選擇與之匹配的軸徑材料最應注意的問題，不銹鋼和鍍鉻鋼是最滿意的，如果環(huán)境無腐蝕性，低碳鋼也可以選用。采用非鐵金屬(銅/鋁)性能要差些。軸徑的表面硬度應大于軸瓦表面硬度。經(jīng)查機械設計手冊，可知：碳石墨材料的軸承適用環(huán)境在水中為尚好或好，所以我們選擇碳石墨為軸承材料。
碳石墨材料的線脹系數(shù)較小，加入石墨的金屬，其線脹系數(shù)與金屬接近，故軸承間隙可取小些，為了排出磨屑的方便，直徑間隙最好≥0.075mm。
表面粗糙度，磨合期的磨損量和穩(wěn)定磨損期的磨損率均與配合表面的粗糙度有關。通常，表面粗糙度越低，磨損率越小，為了經(jīng)濟，建議取Ra為0.2～0.4um， Ra值減小50%，磨損率可降低50%～80%。
軸瓦壁厚，塑料的熱導率比金屬低，且隨著軸承體積的增加，尺寸變化的影響變得明顯，故軸瓦壁厚應盡量小。為此,常用金屬作為軸瓦，然后壓入薄的塑料襯套，若在金屬瓦背上涂覆一層塑料襯，塑料襯的厚度可以很薄。塑料軸瓦的壁厚可查表選取。由于強度的原因，碳石墨軸承的厚度應大于金屬軸承的厚度，對于軸徑直徑＞10～20，壁厚S為3～5，我們選S=4。
軸承的安裝采用軸瓦在軸承座孔里的安裝方法，碳石墨軸瓦—過盈配合，用溫差方裝入。軸承座孔為缸體支撐的壁。
（2）滾動軸承的潤滑
查手冊可知，因我們設計軸轉(zhuǎn)速低，負荷較小，固選用潤滑脂或固體潤滑劑潤滑。
（3）滾動軸承的密封
密封是為了阻止?jié)櫥瑒妮S承中流失，也為了防止外界灰塵、水分等侵入軸承，沒有合理的密封，將大大影響軸承的工作壽命。密封按照其原理不同可分為接觸式密封和非接觸式密封兩大類。非接觸式密封不受速度的限制。接觸式密封只能用在線速度較低的場合，為保證密封的壽命及減少軸的磨損，軸接觸部分的硬度應在40HRC以上，表面粗糙度宜小于。對軸承我們采用了脂潤滑，所以我們可采用氈圈密封（v<5m/s），性能特點為：結(jié)構(gòu)簡單，壓緊力不能調(diào)整。
2.3.3滾動軸承座的選擇
根據(jù)我們是用圓柱孔軸承，選擇代號為SN205的滾動軸承座，用一個止推環(huán)固定軸承。對它的密封我們采取在缸體壁上鏜一圓槽，放置O形橡膠密封圈密封，可有效防水滲透。
O形密封圈特點：有良好的密封性，是一種壓縮性密封圈，同時又具有自封能力，所以使用范圍很寬，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，使用方便，密封性不受運動方向的影響，因此得到了廣泛的應用。材料選用聚氨脂橡膠，適用水油，耐磨，但應避免高速使用。
3 超聲波清洗機
3.1超聲波和氣泡清洗蔬菜的機理探討
3.1.1超聲波清洗蔬菜的機理
利用高于20KHZ的超音頻電能，通過換能器轉(zhuǎn)換成高頻機械振蕩而傳入到清洗液中。超聲波在清洗液中疏密地向前輻射，使液體移動，并產(chǎn)生數(shù)萬計的微小氣泡，這些氣泡在超聲波縱向傳播的負壓區(qū)形成、生產(chǎn)、迅速閉合稱為空化現(xiàn)象。在空化現(xiàn)象中氣泡閉合時形成超過1000個大氣壓的瞬時高壓，連續(xù)不斷產(chǎn)生的瞬時高壓就像一連串小爆炸不斷地轟擊物體表面，使物體表面及縫隙中污垢迅速剝落，這種空化侵蝕作用就是超聲波清洗的基本原理。
SANYO 首先介紹世界沒有洗滌劑，將電解水作為動力的洗衣機，根據(jù)范圍和灰塵的類型可以選擇用洗滌濟或不用洗滌濟進行清洗。
SANYO 電氣股份有限公司－－世界在家庭用具的領導人于2001 年6月22 日在東京宣布首先使用超聲波和電解水而不需要洗滌濟的洗衣機出售。 直到現(xiàn)在，工業(yè)標準和傳統(tǒng)習慣都是利用水在洗衣機里的旋轉(zhuǎn)運動，肥皂可從衣服上除去灰塵和污垢。3年以前SANYO提出了不同于過去任何清洗機的一種洗衣機： 超聲波清洗機。
超聲波清洗的主要清洗動力是超聲空化作用存在于液體中的空化核在超聲場的作用下振動當聲壓達到某個臨界值時, 空化泡將迅速增長, 然后突然閉合,在空化泡閉合瞬間產(chǎn)生壓強很大的沖擊波, 破壞蔬菜表面的污染物使之溶解在清洗液中?？栈輰ξ廴疚锏姆磸蜎_擊, 一方面破壞污染物和蔬菜之間的吸附作用, 另一方面也會使污染物從蔬菜表面脫落。空化氣泡在振蕩過程中, 伴隨一系列的復雜的聲學效應如產(chǎn)生輻射扭力。輻射扭力能引起液體本身的環(huán)流運動, 該環(huán)流能對蔬菜表面的污染物造成破壞從而使之從蔬菜表面脫落。另外, 超聲高頻振蕩自身也對清洗有重要的貢獻。例如:頻率為20 kHz, 功率密度為2W?cm 2 的超聲波在液體中傳播時, 引起質(zhì)點的振動位移1.32 Lm, 速度0.16m?s, 加速度2.04×104m?s, 聲壓為。蔬菜表面的污染物主要有塵土、肥料、腐殖質(zhì)和殘余農(nóng)藥。如果上述蔬菜表面的污染物是不可溶解的, 超聲波的穩(wěn)態(tài)空化和微聲流可以在蔬菜表面處提供一種溶解機制而使污染物溶解, 在污染物層和蔬菜表面之間形成的穩(wěn)態(tài)空化泡會使腐殖質(zhì)等污染物脫落。穩(wěn)態(tài)空化和微聲流有助于在水溶液中將農(nóng)藥等油脂類污染物乳化, 使之脫落。超聲波的瞬態(tài)空化作用能擊碎塵土和肥料等不溶污染物, 達到蔬菜清洗的目的。
3.1.2氣泡清洗蔬菜的機理
在含有許多氣泡的液體中, 當氣泡潰滅和回彈再生時, 會產(chǎn)生巨大的瞬時壓強。當潰滅的氣泡靠近過流的固體邊界時, 水流中不斷潰滅的氣泡所產(chǎn)生的高壓強的反復作用, 可破固體表面, 從而產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象。氣泡在蔬菜表面附近的破裂, 近于球形的氣泡隨射流運動到剛性固體表面附近。由于淹沒射流在固體表面形成一層很薄的漫流, 所以在氣泡與蔬菜表面之間存在著液流的橫向流動, 使氣泡壁距蔬菜表面近的一端(稱為近壁) 較遠的一端(稱為遠壁) 的液體壓力低, 向心運動速度也較其它部分慢。在氣泡中心向蔬菜表面移動時, 近壁與蔬菜表面的距離基本不變, 為保持動量守恒(不考慮液體黏性的影響) , 氣泡必須做加速運動, 遠壁向內(nèi)凹進, 靠近近壁, 近壁被穿透形成速度很高的微射流, 這種微流指向蔬菜表面, 其破壞和沖蝕能力很強, 如圖4-1所示。Hammitt通過計算和實測得出, 移型氣泡潰滅時, 靠近固體壁面處的微射流速度可達70～180m?s, 在固體表面的沖擊壓力達140～180MPa。這么高的動壓力可以完全清洗掉蔬菜表面的污染物而且可以縮短清洗時間。而且，這僅僅是一次微射流作用于蔬菜表面的壓力； 當水中氣泡不斷產(chǎn)生、增長、破滅時，則氣泡潰滅的沖擊壓力連續(xù)不斷作用到蔬菜表面，有效的清除蔬菜面的污染物?！?
氣流引起水的翻滾、漩渦等復雜的擾動在蔬菜清洗過程中，蔬菜、水和氣流一起組成一個非常復雜的固-液-氣三相流動。當氣體以一定的速度射入清洗槽中的液體時，將引起液體的流動。液體在流動過程中，運動較快的流層帶動較慢的流層，而運動較慢的流層又阻止較快的流層, 不同速度流層之間互相牽制，產(chǎn)生層與層之間的摩擦力。即流體在流動過程中由于液體的黏性而產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力。管中的空氣以逸的速度進入液體中時，在液體相鄰兩流層之間，存在內(nèi)摩擦力和動量的交換。這樣直接導致清洗槽中的液體和清洗物無規(guī)則的擾動，這種無規(guī)則的擾動能有效去除蔬菜表面的污染物。
3.2清洗工藝參數(shù)的確定
設計了以超聲波和氣泡作為蔬菜清洗動力的清洗試驗機，該試驗機由超聲波發(fā)生源、超聲換能器、風泵、氣閥、流量計、清洗槽和網(wǎng)孔面板組成。超聲換能器通過信號線與超聲波發(fā)生源相連。超聲換能器將超聲波發(fā)生源的高頻電振蕩信號轉(zhuǎn)換為機械振動信號，用來產(chǎn)生一定頻率，一定聲功率密度的超聲波。風泵是氣流的發(fā)生源。氣閥調(diào)節(jié)通入清洗槽中的風量，改變氣閥的開度大小達到調(diào)節(jié)氣流量的目的。流量計測量通風量的大小。網(wǎng)孔面板是產(chǎn)生氣泡的裝置。一定強度和大小的氣流通過網(wǎng)孔面板產(chǎn)生分流現(xiàn)象，導致一定壓力和速度的微小氣流產(chǎn)生，使清洗槽的液體產(chǎn)生氣泡和翻滾。清洗槽盛裝清洗液和清洗物。試驗機結(jié)構(gòu)如圖4-2所示。其中超聲波的功率為0～1000W可調(diào)，工作頻率20 kHz；清洗槽內(nèi)尺寸； 流量計的測量范圍為2.5～?h；風泵的功率為1.2 kW。最好的蔬菜清洗參數(shù)：超聲波功率為450W，氣泡強度為25 m3?h，清洗時間為4 min。
3.3葉菜清洗機結(jié)構(gòu)設計
參考有關試驗數(shù)據(jù)，并結(jié)合生產(chǎn)實際條件和技術(shù)經(jīng)濟指標，設計了葉菜清洗機總體結(jié)構(gòu)如圖3-2所示。該葉菜清洗機由驅(qū)動電機、清洗槽、超聲波發(fā)生器、超聲換能器、風泵、輸送網(wǎng)帶(帶刮板)、氣管和排污閥等主要部件組成。驅(qū)動電機帶動傳動鏈軸的運轉(zhuǎn)，傳動鏈帶動輸送網(wǎng)帶。葉菜在輸送網(wǎng)帶上刮板的作用下由進菜口運動到出菜口。清洗槽底部是超聲換能器和氣泡發(fā)生裝置，蔬菜在隨網(wǎng)帶的運動過程中受到氣泡和超聲波的清洗作用。新研制的蔬菜清洗機輸送網(wǎng)帶速度為0.95m?s；風泵的功率為2. 2 kW，出風口數(shù)量為8個；超聲波的功率為0～1000W可調(diào)。選取了青菜(葉類)進行測試試驗。結(jié)果表明，該清洗機每小時可以清洗葉類蔬菜320 kg 以上，其洗凈率大于95%，破損率小于2%。
圖3—2 葉菜清洗機總體結(jié)構(gòu)
1—驅(qū)動電機 2—風泵 3—驅(qū)動輪 4—超聲波發(fā)生器 5—氣管 6—超聲波蓄能器
7—刮板 8—排污閥 9—清洗槽 10—底座 11—輸送帶 12—支架 13—從動輪
4 清洗廢水的處理
為了節(jié)約水資源，清洗后的廢水要回收處理重復使用。清洗后，廢水中的主要成份有機械性雜質(zhì)（主要是爛菜葉）和泥沙。機械性雜質(zhì)可通過過濾網(wǎng)過濾掉，而泥沙則是成膠體狀混在水里，去除它需要采用專門的設備，經(jīng)過查閱資料我們選用了水力旋流器。
水力旋流器是一種離心沉降設備，它靠泵（或靜水頭壓力）將懸浮液從圓柱殼體上部的入口有切線方向進入旋流器，在筒內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動，并由四邊向中心移動而形成一股強烈的旋渦運動，由上而下旋流。在錐體內(nèi)液流中較粗顆粒受離心力作用向筒壁沉降并和殘留的液體由錐體錐頂處的底流口卸出。含細顆粒的那部分液體，則通過一個固定在頂部中心并伸至旋流器中的圓管排出，排出的水再經(jīng)過活性炭過濾芯，利用活性炭的吸附作用可以吸附濾液中的較細顆粒，從而使水凈化可以重復使用。
圖 4-1廢水處理原理圖
5 遠紅外干燥殺菌
遠紅外干燥殺菌技術(shù)是利用遠紅外線輻射器發(fā)出的遠紅外線，為被干燥物質(zhì)所吸收，直接轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏_到干燥殺菌的目的。
遠紅外線干燥的特點有：
（1）干燥速度快、生產(chǎn)效率高，特別適用于大面積、表層的加熱干燥；
（2）設備小，生產(chǎn)費用低。與微波干燥、高頻干燥等相比，遠紅外加熱裝置更便宜、簡單；
（3）干燥質(zhì)量好。由于涂層表面和內(nèi)部的物質(zhì)分子同時吸收遠紅外輻射，因此加熱均勻，產(chǎn)品外觀、機械性能等均有提高；
（4）結(jié)構(gòu)簡單，便于推廣使用。
遠紅外線干燥器的主要組成部分：
（1）輻射器 包括涂層、發(fā)熱體或熱源、基體及附件三部分；
（2）加熱裝置；
（3）反射集光裝置；
（4）溫度控制等附加裝置。
工作原理如下圖所示：
圖 5-1 遠紅外線干燥器示意圖
小結(jié)
通過努力和查閱機械方面的相關資料最終設計出了能實現(xiàn)對葉菜自動清洗的葉菜清洗機，設計的同時也對一些機械方面的知識有了進一步的提高和掌握，對成型機械的設計方法、步驟有了較深的認識。熟悉了齒輪、軸等多種常用零件的設計、校核方法；掌握了如何選用標準件，如何查閱和使用手冊，如何繪制零件圖、裝配圖；以及設計非標準零部件的要點、方法。這次設計貫穿了所學的專業(yè)知識，綜合運用了各科專業(yè)知識，從中學習到很多平時在課本中未學到的或未深入的內(nèi)容。相信這次設計對以后的工作學習都會有很大的幫助。
在設計前了解刷淋式清洗機、槳葉式清洗機、浸泡式清洗機、滾筒式清洗機、螺旋式清洗機等清洗機的工作過程進行了分析研究，針對葉片類蔬菜的特點, 只有噴淋式清洗機和浸泡式清洗機適合于清洗。最終我選擇了噴淋式清洗機的設計，最終確定清洗機的工藝流程為浸泡清洗（預處理）---噴淋清洗---超聲波清洗---出菜。
在清洗機的設計過程中主要對以下機構(gòu)和裝置進行了設計計算：
（1）按工作制計算，傳送帶傳輸距離，葉菜清洗完所經(jīng)過的時間，傳送帶的傳送速度為；電動機功率為；
（2） 因為噴淋清洗機中傳送帶轉(zhuǎn)速很慢，葉片類蔬菜自身的性質(zhì)和特點、前面的設計要求及輸送帶速度, 減速器選用雙級臥式擺線針輪減速器，型號為:BWY2215-35×17-0.34，此減速器輸出轉(zhuǎn)速為，；
（3） 傳動機構(gòu)的設計計算：
由減速器軸上鏈輪齒數(shù)和從動軸鏈輪齒數(shù)得傳動比，主動軸鏈輪轉(zhuǎn)速，從動鏈輪轉(zhuǎn)速；
由設計功率和主動輪鏈輪轉(zhuǎn)速確定鏈條節(jié)距，即，鏈速，有效拉力；
（4）輸送帶：輸送帶是輸送裝置中的曳引構(gòu)件和承載構(gòu)件。本設計中輸送帶采用不
銹鋼編織而成，鋼絲直徑，網(wǎng)格大小為。輸送帶總長；
（5）為保證支撐輸送帶及輸送帶上所承載的物料，輸送帶穩(wěn)定運行的裝置，在該清洗機中采用平行上托輥，其外筒由無縫鋼管制成。
（6）為使輸送帶具有足夠的張力，并限制輸送帶在各托輥間的垂度。在該清洗機中輸送帶張緊裝置采用調(diào)節(jié)螺母調(diào)整改向滾筒橫向移動來張緊輸送帶。
（7）為張緊輪張緊，從外向內(nèi)壓緊鏈條，達到張緊目的，另外還可以使鏈條與鏈輪的包角增大，使傳動效率提高則使用鏈輪張緊裝置。
清洗后的廢水處理問題，采用了水力旋流器，從而使水凈化可以重復使用。
清洗過程中采用了遠紅外線對蔬菜進行干燥殺菌，遠紅外線為被干燥物質(zhì)所吸收，直接轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏_到干燥殺菌的目的。
在設計過程中所提及到的葉菜清洗設備可以單獨使用也可以組合成一品種的專用清洗線，采用多種型式對蔬菜進行多次清洗。
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致謝
本次論文是在鄭德聰老師、薛晉霞老師的指導下完成的，通過做畢業(yè)論文讓我得到了很大的提高，也認識到了自己的不足——對所學知識掌握的不夠扎實、不夠系統(tǒng)。現(xiàn)在鞏固了所學知識，熟悉了有關資料，學會了用所學的知識去處理新的問題，培養(yǎng)了實際工作的能力；能做到聯(lián)系實際情況考慮問題，分析問題和解決問題的能力有了很大提高，不僅培養(yǎng)了我認真仔細的態(tài)度，而且培養(yǎng)了我的耐心，同時也為我以后走上工作崗位提供了一次鍛煉的機會。
我做的論文題目是6SX-320型葉菜清洗機的設計研究，內(nèi)容和目的來看完全符合本專業(yè)的培養(yǎng)方向，并能充分體現(xiàn)綜合訓練的目標，設計難易程度適當，工作量適中，與生產(chǎn)實踐相結(jié)合緊密，經(jīng)濟性、實用性強。
在做畢業(yè)論文的過程中，鄭老師對工作一絲不茍的態(tài)度和敬業(yè)的精神讓我非常敬佩，從他的身上我感受到了科學的嚴肅性和治學態(tài)度的嚴謹性,科學要做到確鑿可信，簡明嚴謹。其次，鄭老師在專業(yè)技術(shù)方面的知識和能力，讓我感到自身還有很多不足之處，更堅定了我鍛煉和提高自己能力的信念。最為重要的是通過做畢業(yè)設計，拓寬了我專業(yè)方面的知識，著重復習了CAD軟件的運用。同時薛晉霞老師也給予了我很多指點和幫助，使我受益匪淺！
從畢業(yè)論文的選題到最后設計圓滿的完成，這期間，曾遇到了不少的困難，得到了老師很多指導以及其他同學的大力幫助，在此向他們表示由衷的謝意和誠摯的祝福，謝謝！
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