荷藕清洗機(jī)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)研究-清洗機(jī)噴淋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及清洗試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)含12張CAD圖

荷藕清洗機(jī)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)研究-清洗機(jī)噴淋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及清洗試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)含12張CAD圖,清洗,設(shè)計(jì),試驗(yàn),實(shí)驗(yàn),研究,鉆研,噴淋,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),12,十二,cad 1 摘要 由于蔬菜原料自身特性差異很大,選擇清洗工藝和配套的清洗設(shè)備時(shí)會(huì)受到 很大的限制,所以各種蔬菜原料的清洗設(shè)備有顯著差別。荷藕屬生鮮食品,是根 莖類(lèi)蔬菜，其主要成分是水和有機(jī)物, 在一定條件下能保持生物活性, 同時(shí)也 是一類(lèi)很易受外界物理、化學(xué)影響的脆弱物質(zhì)。清洗蔬菜既要保持其品質(zhì)不受 損害, 又要去除附著其上的雜質(zhì), 使之達(dá)到衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的要求。荷藕是一種外形 很不規(guī)則的蔬菜，整根藕一般由 3 節(jié)組成，每節(jié)藕的不同部位尺寸均不同，因 此在設(shè)計(jì)荷藕清洗機(jī)時(shí)對(duì)荷藕幾何尺寸進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析是十分必要的。 按照設(shè)計(jì)要求參考相關(guān)資料，初步確定清洗機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)。荷藕清洗機(jī)采 用了噴淋式清洗，噴嘴采用全方位均布的方式，較好的解決了荷藕清洗洗凈率 的問(wèn)題。但是該機(jī)型仍存在最優(yōu)解的問(wèn)題，可以通過(guò)試驗(yàn)，對(duì)新型噴淋式蓮藕 清洗機(jī)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化，對(duì)改進(jìn)后的蓮藕清洗機(jī)進(jìn)行了清洗加工試驗(yàn)，得 出：清洗效率有了明顯的提高，更能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的要求。 關(guān)鍵詞:清洗方式；蓮藕清洗；荷藕的特性；清洗試驗(yàn) 1 Abstract on account of the great differences of the vegetable's identity,it will restrict a lot when to choose the cleanout technics and matched cleanout equipment,so there are great differences in cleanout equipments of the vegetable material. lotus root , raw and delicious ,belongs to the genus rhizome and its basis is water and organism,which can keep the organisms living in some conditions but also is vulnerable substance in the physical and chemical influence. when cleaning the vegetable , the impurity with it should be clear up and its character should not be damaged so that it will come up to the standard. lotus root is a kind of the vegetable with a anomalistic externality, generally making up of three nodes that have different sizes in different parts. Accordingly,it is necessary to make statistical analysis in designing the lotus root cleanout machine. according to the design request and related information, the parameter is preliminarily made out. In the cleaning machine of vibration spray type, the nozzles are fixed in an omnidirectional mode so that it solves the problem of the extent of cleaning out. But the problem of the prior resolvent still exists in this kind of machine. So we optimize the structure parameter in the cleaning machine of vibration spray type and perform experiments on the improved machine. We can get the conclusion from the experiments that the extent of cleaning is improved obviously and it is absolutely meet the demand. KEY WORDS: Cleaning methods, Lotus Cleaning; Lotus Roots features; cleaning test 1 目 錄 第一章 緒 論 .................................................................................................1 1.1 引言 ..................................................................................................................................................1 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ..............................................................................................................................1 1.3 蓮藕幾何形狀分析與研究 ..............................................................................................................4 1.4 蓮藕清洗機(jī)的介紹 ..........................................................................................................................7 1.5 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容 ..................................................................................................................................9 第二章 蓮藕清洗機(jī)的設(shè)計(jì) .............................................................................11 2.1 噴嘴的設(shè)計(jì)計(jì)算 ............................................................................................................................11 2.1.1 噴嘴參數(shù)的擬定 .....................................................................................................................11 2.1.2 噴嘴參數(shù)的校核 .....................................................................................................................12 2.2 水泵的選擇 ....................................................................................................................................13 2.3 參數(shù)的校正 ....................................................................................................................................13 2.4 噴嘴的安裝布置 ............................................................................................................................14 2.4.1 上下面的噴嘴的布置參數(shù) .......................................................................................................15 2.4.2 側(cè)面的噴嘴的布置參數(shù) .........................................................................................................18 2.5 其它部分 ........................................................................................................................................18 2.6 本章小結(jié) ........................................................................................................................................20 第三章 蓮藕清洗機(jī)的試驗(yàn)研究 .......................................................................21 3.1 蓮藕清洗機(jī)理論樣機(jī) ....................................................................................................................21 3.2 試驗(yàn)物料 ........................................................................................................................................21 3.3 主要術(shù)指標(biāo) ....................................................................................................................................21 3.4 試驗(yàn)方法 ........................................................................................................................................22 3.5 清洗試驗(yàn)過(guò)程 ................................................................................................................................22 3.6 試驗(yàn)結(jié)果分析 ................................................................................................................................24 3.7 本章小結(jié) ........................................................................................................................................25 2 第四章 總結(jié) ....................................................................................................26 4.1 總結(jié) ................................................................................................................................................26 4.2 展望 ................................................................................................................................................26 致 謝 ...........................................................................................................28 參考文獻(xiàn) ..........................................................................................................29 1 第一章 緒 論 1.1 引言 我國(guó)是蓮藕生產(chǎn)大國(guó)，具有悠久的蓮藕種植歷史，蓮藕產(chǎn)量、加工量、出 口量均居世界前列。隨著我國(guó)加入 WTO，蓮藕制品的出口量也大幅增長(zhǎng)。日本、 韓國(guó)、新加坡以及美國(guó)等國(guó)家紛紛從我國(guó)進(jìn)口大量的水煮藕、脫水藕片等產(chǎn)品， 但是根據(jù)調(diào)查，我國(guó)大多數(shù)的蓮藕的清洗主要以人工清洗為主，這種生產(chǎn)方式 勞動(dòng)強(qiáng)度大、功效低，難以滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)的需要，因此蓮藕清洗機(jī)的研制具有 重要的現(xiàn)實(shí)意義。 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 蔬菜的清洗通常有清水清洗和果蔬專(zhuān)用清洗劑清洗兩大類(lèi)型。用清水清洗 的方法可以方便地將泥土及附著的動(dòng)、植物夾雜物去除干凈, 但要把油性污垢 和附著在清洗對(duì)象表面的寄生蟲(chóng)卵和微生物完全去除干凈是困難的, 必須在清 洗水中加入果蔬專(zhuān)用清洗劑才可徹底清洗干凈。用清水清洗蔬菜一般需要借助 物理作用的配合, 食品工業(yè)中常用的方法有噴射方法、摩擦力清洗方法、攪拌 和研磨的方法、鼓風(fēng)式清洗方法等。噴射方法是利用高壓水噴射直接作用到清 洗原料上, 清洗原料在旋轉(zhuǎn)的金屬網(wǎng)內(nèi)或者在輥式輸送帶上可以上下翻滾,通過(guò) 噴射水流對(duì)原料的沖刷作用進(jìn)行清洗, 其缺點(diǎn)是可能造成清洗對(duì)象外表的損傷。 摩擦力清洗方法是先將原料浸泡, 然后通過(guò)一個(gè)帶有旋轉(zhuǎn)的軟質(zhì)橡膠圓盤(pán)的通 道, 利用圓盤(pán)與原料的摩擦作用使附著污垢被清除, 再用清水對(duì)原料進(jìn)行沖洗。 攪拌和研磨的方法是利用強(qiáng)力攪拌和研磨的作用對(duì)原料進(jìn)行脫皮和清洗, 通常 用于馬鈴薯、甜菜的清洗。鼓風(fēng)式清洗的原理是利用鼓風(fēng)機(jī)向清洗槽中送進(jìn)空 氣, 使清洗水產(chǎn)生劇烈的翻動(dòng), 水中的原料也產(chǎn)生翻滾運(yùn)動(dòng), 加速污物從原料 上洗去。淹沒(méi)水射流方式清洗的工作原理是: 具有一定速度的水從射水口射入, 使得洗菜槽中的水進(jìn)行渦旋似的流動(dòng) ,當(dāng)蔬菜放入到洗菜槽后, 隨水一起進(jìn)行 運(yùn)動(dòng), 使得蔬菜在水中處于攪動(dòng)狀態(tài), 促使蔬菜與水以及蔬菜與蔬菜之間產(chǎn)生 摩擦和碰撞, 將蔬菜表面的泥土清洗掉。 2 現(xiàn)有的蔬菜清洗機(jī)有振動(dòng)噴淋式和滾筒式兩種。振動(dòng)噴淋式蔬菜清洗機(jī)有 兩個(gè)清洗池, 蔬菜先在振動(dòng)清洗池中作往復(fù)運(yùn)動(dòng), 進(jìn)行初步清洗, 然后進(jìn)入噴 淋池中用清水噴淋, 完成整個(gè)清洗過(guò)程。該清洗機(jī)耗水量大, 對(duì)葉類(lèi)蔬菜有較 大的損傷。滾筒式清洗機(jī)的主體是一個(gè)傾斜的金屬網(wǎng)狀圓柱形旋轉(zhuǎn)體, 在圓柱 的中心軸部位裝有許多噴嘴的噴射水管, 蔬菜隨圓柱不停轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)受到噴射 水流的沖刷作用, 達(dá)到清洗的目的。該清洗機(jī)只能完成土豆、山芋等根莖類(lèi)蔬 菜的清洗, 且清洗時(shí)對(duì)蔬菜損傷較大, 不能應(yīng)用于葉類(lèi)蔬菜的清洗。 由于蔬菜原料自身特性差異很大,選擇清洗工藝和配套的清洗設(shè)備時(shí)會(huì)受到 很大的限制,所以各種蔬菜原料的清洗設(shè)備有顯著差別。荷藕屬生鮮食品,是根 莖類(lèi)蔬菜，其主要成分是水和有機(jī)物, 在一定條件下能保持生物活性, 同時(shí)也 是一類(lèi)很易受外界物理、化學(xué)影響的脆弱物質(zhì)。清洗蔬菜既要保持其品質(zhì)不受 損害, 又要去除附著其上的雜質(zhì), 使之達(dá)到衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的要求。 近年來(lái)，為了滿(mǎn)足我國(guó)藕制半成品國(guó)內(nèi)消費(fèi)和對(duì)外出口的需求，降低人工 的勞動(dòng)強(qiáng)度，我國(guó)科研單位和企業(yè)針對(duì)蓮藕清洗技術(shù)難題，也開(kāi)展了對(duì)蓮藕清 洗機(jī)的研究和開(kāi)發(fā)： 長(zhǎng)江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院的彭三河研制一種噴淋式的荷藕清洗機(jī)，如圖 2.1 所示。該清洗機(jī)的清洗原理為：將上耦板均勻地放置到移動(dòng)的網(wǎng)鏈上，具有一 定壓力的水通過(guò)上下噴水管的孔口按規(guī)律分布形成射流，作用到從中通過(guò)的蓮 藕上，將荷藕上的污泥去掉。 該荷藕清洗機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是清洗速度快，生產(chǎn)率高，水的利用較高，節(jié)約用水， 圖 2.1 蓮藕清洗裝置示意圖 1-送耦板 2-上噴水管 3-供水管 4-鏈網(wǎng) 5-鏈輪 6-下噴水管 7-射流 8-荷藕 3 缺點(diǎn)是清洗的洗凈率不高。分析其原因是由于該荷藕清洗機(jī)的清洗只是一次性 的過(guò)程，沒(méi)有進(jìn)行反復(fù)清洗，在節(jié)省水源的同時(shí)，卻造成了清洗效率的下降。 哈爾濱東北林業(yè)大學(xué)的方迪研制了一種滾筒式清洗機(jī)，該清洗機(jī)也適用于 荷藕的清洗，如圖2.2所示。該清洗機(jī)的主要部件是清洗滾筒，清洗滾筒由很多 根沿水平方向直徑10mm的圓鋼繞滾筒直徑方向焊接而成，它被圖示中的兩個(gè)支 座支撐在水池上，滾筒式清洗機(jī)的動(dòng)力來(lái)自如圖所示的電機(jī)，傳動(dòng)可以采用鏈 輪或電機(jī)直聯(lián)機(jī)構(gòu)。滾筒式清洗機(jī)的工作原理借鑒了滾筒式洗衣機(jī)的洗衣原理。 滾筒洗衣機(jī)的工作原理是洗衣桶的底部有水，衣服被提到滾筒的高處，在重力 作用下降到水面，以此洗凈衣物。其優(yōu)點(diǎn)是：1，省水。滾筒洗衣機(jī)是使衣物落 下與水拍打，需要水量較小。2，滾筒則是采用浸泡、敲打、摔打、噴淋等多種 方式，將磨損程度降到最低。滾筒式清洗機(jī)的工作過(guò)程是將被清洗物在清洗溝 槽中被水浸泡后，附著在表面的相當(dāng)一部分大塊泥土脫落，經(jīng)傳送帶送入滾筒 式清洗機(jī)入口。隨著滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)被清洗物在滾筒中上下翻滾, 被清洗物之間、 被清洗物與水之間產(chǎn)生相互摩擦, 使被清洗物的表面得到清洗。同時(shí)隨著滾筒 的轉(zhuǎn)動(dòng), 被清洗物被滾筒內(nèi)表面焊有的螺帶向出口方向運(yùn)送, 在靠近出口的滾 筒內(nèi)表面焊有提升裝置, 將被清洗物從螺帶中提升出來(lái)。至此完成了整個(gè)清洗 過(guò)程, 被清洗物沿出口被送入下一道工序。 該滾筒式清洗機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是清洗速度快，生產(chǎn)率較高，對(duì)水的進(jìn)行了充分的 利用，節(jié)約用水，但仍然存在清洗的洗凈率不高、損傷率較高等缺點(diǎn)。分析其 原因是由于該滾筒式清洗機(jī)由于反復(fù)清洗會(huì)有淤泥沉積在滾筒底部，需要經(jīng)常 清洗，造成使用的不方便，且清洗水直接與軸承接觸，容易污染水源，同時(shí)由 圖 2.2 滾筒式清洗機(jī)結(jié)構(gòu) 4 于滾筒的構(gòu)造存在銳角，造成了被清洗物的破損率上升。 國(guó)外引進(jìn)成套設(shè)備中清洗工藝采用2 臺(tái)或3 臺(tái)板式清洗機(jī)串聯(lián)。板式清洗 機(jī)主要的優(yōu)點(diǎn)是, 能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求, 清洗效果較好, 清洗后, 可以進(jìn)行連續(xù)生 產(chǎn); 板式清洗機(jī)主要的缺點(diǎn)是, 整臺(tái)設(shè)備尺寸較大, 結(jié)構(gòu)較復(fù)雜, 功率較大, 耗水量較大, 被清洗物的破損率較大。 從現(xiàn)有資料分析，國(guó)內(nèi)外對(duì)蓮藕清洗技術(shù)的研究還非常少，目前所研制的 蓮藕清洗機(jī)主要以噴淋方式為主。另?yè)?jù)市場(chǎng)調(diào)查了解，荷藕清洗機(jī)的功能單一， 只能在荷藕生產(chǎn)基地得到大量的運(yùn)用，但是價(jià)格過(guò)高，限制荷藕清洗機(jī)的推廣。 因此，國(guó)內(nèi)外（包括荷藕食品消費(fèi)大國(guó)日本、韓國(guó)）目前生產(chǎn)的蓮藕食品仍是 以人工清洗為主。 1.3 蓮藕幾何形狀分析與研究 準(zhǔn)確測(cè)定蓮藕的幾何形狀特征，對(duì)正確制定加工工藝、選擇合理的加工方 法及確定加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)參數(shù)都有著密切的關(guān)系。因此在進(jìn)行加工設(shè)備的設(shè)計(jì) 和試驗(yàn)前，有必要首先測(cè)定蓮藕的幾何形狀特征。 1.形狀特征分析 蓮藕一般有三節(jié)，分為第一節(jié)（首節(jié)） 、第二節(jié)和第三節(jié)，每一節(jié)分為前端、 中間和后端，各部分名稱(chēng)劃分如圖 3-1。 2.鮮藕各部分尺寸分析 蓮藕的幾何尺寸是正確選擇加工設(shè)備和確定其結(jié)構(gòu)尺寸的主要依據(jù)。對(duì)蓮 藕的測(cè)試主要包括：節(jié)長(zhǎng)、直徑、質(zhì)量。 從大量鮮藕中隨機(jī)抽取 100 節(jié)蓮藕進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量節(jié)長(zhǎng)，從根毛著生處水 圖 3-1 蓮藕各部分名稱(chēng) 5 平切一刀，切去兩端的根梢，量取剩余的純藕長(zhǎng)度，以 mm 表示;測(cè)量節(jié)徑，量 取藕節(jié)部最寬處。對(duì)蓮藕以個(gè)體質(zhì)量等級(jí)不同分類(lèi)所得節(jié)長(zhǎng)、縱斷面直徑（節(jié) 徑） 、平均重量見(jiàn)表 3.1。 測(cè)量結(jié)果顯示，節(jié)長(zhǎng)、節(jié)徑呈同步增長(zhǎng)的關(guān)系，藕節(jié)越粗，節(jié)徑越大，對(duì) 應(yīng)的質(zhì)量也越大。 蓮藕個(gè)體之間的差異大小、蓮藕兩端和中間的直徑差異對(duì)清洗設(shè)備中噴頭 的設(shè)計(jì)安裝和水的利用率都有很大影響，測(cè)量時(shí)，應(yīng)以節(jié)來(lái)劃分，分別對(duì)第一 節(jié)、第二節(jié)、第三節(jié)進(jìn)行測(cè)試。 對(duì)第一節(jié)的節(jié)徑進(jìn)行測(cè)量，節(jié)徑在 30mm～80mm 之間，分為 6 個(gè)等分，每等 分 10mm，統(tǒng)計(jì)每一等分個(gè)體數(shù)占總個(gè)體數(shù)的百分率，其節(jié)徑最大值分布分別見(jiàn) 表 3.2、圖 3-2。 第 2 節(jié)節(jié)徑在 60mm～110mm 之間，分為 6 個(gè)等分，每等分 10mm，統(tǒng)計(jì)每一 等分個(gè)體數(shù)占總個(gè)體數(shù)的百分率，其節(jié)徑最大值分別見(jiàn)表 3.3、和圖 3-3。 第三節(jié)節(jié)徑在 40mm～90mm 之間，分為 6 個(gè)等分，每等分 10mm，統(tǒng)計(jì)每一 等分個(gè)體數(shù)占總個(gè)體數(shù)的百分率，其節(jié)徑最大值分別見(jiàn)表 3.4 和圖 3-4。 表3.1 加工蓮藕外形尺寸均值表 Table3.1 Mean value of the lotus root shape size table 樣品 節(jié)長(zhǎng)（mm ） 節(jié)徑(mm) 平均重量 (Kg) 1.0㎏以上 224 78 1.03 1.0～0.5㎏ 191 60 0.75 0.5㎏以下 160 52 0.35 平均 192 63 0.71 表3.2 第一節(jié)節(jié)徑（最大值）分布表 Table 3.2 The first section the mast diameter distributes 節(jié)徑（㎜） 40 以下 40～50 50～60 60～70 70～80 80～90 所占百分 比（﹪） 3.7 9.2 19.2 41.5 23.1 3.3 6 表 3.3 第二節(jié)節(jié)徑（最大值）分布表 Table2.3 The second section the mast diameter distributes 節(jié)徑 (mm) 60 以下 60～7 0 70～ 80 80～ 90 90～100 100～ 11 0 所占百分比 （ ﹪） 5.2 11.5 18.5 31.2 23.5 10.1 圖 3-3 第二節(jié)直徑分布 圖 3-2 第一節(jié)節(jié)徑分布 7 表 3.4 第三節(jié)節(jié)徑（最大值）分布表 The table 3.4 The third section diameter distributes 節(jié)徑(mm) 40 以下 40～5 0 50～60 60～7 0 70～80 80～90 所占百分比 （﹪） 3.3 17.8 24.2 34.3 12.1 8.3 圖 3-4 第三節(jié)節(jié)徑分布 Fig.2-8 The third section diameter distributes 從圖 3-2、圖 3-3、圖 3-4 所示結(jié)果可以看出節(jié)徑基本分布在 40mm～80mm 之間，其個(gè)體總數(shù)占總個(gè)體數(shù)比例大約是 90%左右，但從整體上看，分布較為 分散，考慮清洗裝置應(yīng)適應(yīng)不同尺寸的蓮藕，所以要對(duì)清洗機(jī)的實(shí)用性做全面 的考慮。 1.4 蓮藕清洗機(jī)的介紹 針對(duì)噴淋式荷藕清洗機(jī)清洗的洗凈效率不高的缺點(diǎn)，本課題組在吸收噴淋 式荷藕清洗機(jī)的工作原理的基礎(chǔ)上，對(duì)于該方案進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)研制了一種 改進(jìn)型噴淋式荷藕清洗機(jī)，并做了一些理論方面的論證研究。 1.荷藕清洗機(jī)的工作原理 如圖 4.1 所示：荷藕清洗機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，主要由水管、噴嘴、水泵、傳送 鏈、減速器、電機(jī)等組成。荷藕清洗機(jī)工作原理為：首先將需要清洗的荷藕放 8 置到傳送鏈上，布滿(mǎn)整個(gè)傳送鏈。利用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，中間連接一個(gè)減速箱，帶 動(dòng)傳送鏈運(yùn)動(dòng)，均勻布置在傳送鏈周?chē)膰娮扉_(kāi)始對(duì)蓮藕進(jìn)行往復(fù)清洗。蓮藕 放在物料傳送鏈上，每次放置荷藕需要鋪滿(mǎn)整個(gè)傳送鏈，依靠上面蓮藕的自重 產(chǎn)生的摩擦力，使其與傳送鏈一起運(yùn)動(dòng)。清洗行程末了，已清洗完的荷藕在自 重的作用下掉落到到物料槽內(nèi)。 圖 4.1 荷藕清洗機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 2 清洗機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù) 蓮藕清洗機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)的確定分為兩個(gè)部分，分別是噴淋和傳送鏈兩個(gè)部分 的設(shè)計(jì)參數(shù)。首先，傳送鏈部分的設(shè)計(jì)參數(shù)：第一、根據(jù)蓮藕的長(zhǎng)度分布情況， 確定蓮藕清洗機(jī)的傳送機(jī)構(gòu)的行程至少為 200mm，同時(shí)考慮到要求的連續(xù)清洗， 從而選定傳送鏈的長(zhǎng)度為 115mm；第二、根據(jù)生產(chǎn)能力確定動(dòng)力源的功率，選 擇合適的電機(jī)，進(jìn)而確定減速比，設(shè)計(jì)減速機(jī)構(gòu)，確定傳送鏈的速度，校核其 轉(zhuǎn)速滿(mǎn)足生產(chǎn)要求的輸送速度；此外在清洗機(jī)上還需要設(shè)計(jì)傳送鏈的寬度，以 及電機(jī)、減速器的布置等。其次，對(duì)于噴淋部分的設(shè)計(jì)，主要需要考慮：第一、 噴嘴的選擇，主要考慮噴嘴的流量，噴嘴的直徑，噴嘴的噴射角度，噴嘴的安 裝方式；第二、對(duì)于已選擇的噴嘴，考慮其在清洗機(jī)上的布置安裝，如安裝高 度、噴嘴間的間隔、噴嘴的連接等使其達(dá)到設(shè)計(jì)的要求；第三、根據(jù)選擇的噴 嘴的流量以及需要的噴嘴的個(gè)數(shù)確定所需要的水泵的類(lèi)型、功率、流量、最大 壓力等參數(shù)。最后，要綜合考慮整體的布局，完成設(shè)計(jì)。 9 1.5 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容 本文針對(duì)噴淋式蓮藕清洗機(jī)的噴淋部分進(jìn)行了具體設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)清洗機(jī)構(gòu)首 先需要將噴淋系統(tǒng)分為幾個(gè)小的部分，分別是動(dòng)力系統(tǒng)，執(zhí)行系統(tǒng)，傳動(dòng)系統(tǒng)， 操縱盒控制系統(tǒng)。 1、 蓮藕清洗機(jī)噴淋部分的執(zhí)行系統(tǒng)。噴淋部分的噴淋清洗主要是靠噴嘴， 對(duì)于噴嘴的相關(guān)參數(shù)，主要有直徑、流量、個(gè)數(shù)，接著需要對(duì)噴嘴的安裝布 置做合理考慮。執(zhí)行系統(tǒng)通常處在機(jī)械系統(tǒng)的末端，直接與作業(yè)對(duì)象接觸， 其輸出是機(jī)械系統(tǒng)的主要輸出，其功能是機(jī)械系統(tǒng)的的主要功能。因此，執(zhí) 行系統(tǒng)有時(shí)也被稱(chēng)為機(jī)械系統(tǒng)的工作機(jī)。執(zhí)行系統(tǒng)的功能及性能，直接影響 和決定機(jī)械系統(tǒng)的整體功能。 2、 荷藕清洗機(jī)噴淋部分的動(dòng)力系統(tǒng)。在噴嘴的流量以及個(gè)數(shù)確定的基礎(chǔ)上， 充分考慮現(xiàn)場(chǎng)的能源條件，執(zhí)行系統(tǒng)的機(jī)械特性和工作制度，機(jī)械系統(tǒng)的使 用環(huán)境、工況、操作和維修，機(jī)械系統(tǒng)對(duì)啟動(dòng)、過(guò)載、調(diào)速及運(yùn)行平穩(wěn)性等 的要求，并應(yīng)有良好的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，選用合適的動(dòng)力源。 3、 荷藕清洗機(jī)噴淋部分的傳動(dòng)系統(tǒng)。傳動(dòng)系統(tǒng)是把動(dòng)力機(jī)的動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)傳 遞給執(zhí)行系統(tǒng)的中間裝置，傳動(dòng)系統(tǒng)的主要功能有減速或增速、變速、改變 運(yùn)動(dòng)規(guī)律或形式、傳遞動(dòng)力等。傳動(dòng)系統(tǒng)在滿(mǎn)足執(zhí)行系統(tǒng)上述要求的同時(shí)， 應(yīng)能適應(yīng)動(dòng)力機(jī)的機(jī)械特性，盡量簡(jiǎn)單。對(duì)于荷藕清洗機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)主要是 水管，構(gòu)造簡(jiǎn)單，滿(mǎn)足要求。 4、 荷藕清洗機(jī)噴淋部分的操縱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。操縱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)都是 為了使動(dòng)力系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)彼此協(xié)調(diào)運(yùn)行，并要準(zhǔn)確可靠的完成 整機(jī)功能的裝置。良好的控制系統(tǒng)可以使機(jī)械處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，提高其運(yùn) 行穩(wěn)定性和可靠性，改善操作條件，并有較好的經(jīng)濟(jì)性。由于該產(chǎn)品的使用 者是一線(xiàn)的操作工人，操作和使用的要求都不需要太高，所以之需要安裝簡(jiǎn) 單的開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制即可。 5、 蓮藕清洗機(jī)的清洗試驗(yàn)研究。根據(jù)清洗試驗(yàn)仿真優(yōu)化結(jié)果，對(duì)噴淋式蓮 藕清洗機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)。 11 第二章 蓮藕清洗機(jī)的設(shè)計(jì) 2.1 噴嘴的設(shè)計(jì)計(jì)算 由于缺少原始數(shù)據(jù)所以設(shè)計(jì)步驟無(wú)法立即開(kāi)展，需要首先擬定一些參 數(shù)，根據(jù)擬定的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)選擇出合適的噴嘴，在對(duì)已經(jīng)選出的噴嘴的參數(shù) 進(jìn)行校核，判斷其是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，若滿(mǎn)足則進(jìn)行下一步設(shè)計(jì)，若不滿(mǎn) 足則須回到起點(diǎn)，再次擬定參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)選擇，直到滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求為止， 繼續(xù)進(jìn)行下一步的設(shè)計(jì)。 2.1.1 噴嘴參數(shù)的擬定 初步擬定噴嘴口處的液體的流速為 15m/s,噴嘴的直徑初選為 2.0mm， 則根據(jù)液體動(dòng)力學(xué)流量的概念：在單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)某一通流截面的液體體 積稱(chēng)為體積流量，簡(jiǎn)稱(chēng)為流量。 Av??q 其中 q 為流量，單位是 L/min,v 為液體的流速，單位是 m/s,A 為通流 截面，單位是 m2。 根據(jù)已有參數(shù)可以確定出噴嘴的流量 q 為： =15m/s×∏×(2.0×10 -3)2m2=4.71×10-5m3/s=2.83L/minAv??q 考慮到所選用的噴嘴是進(jìn)行噴淋清洗用的，所以應(yīng)選用實(shí)心圓錐形噴 嘴，以便于實(shí)現(xiàn)大面積噴淋清洗。 噴嘴的結(jié)構(gòu)以及設(shè)計(jì)參數(shù)參考上海守望者噴霧智能系統(tǒng)有限公司生產(chǎn) 的通用實(shí)心圓錐形噴嘴，如表 2.1，表 2.2。 12 表 2.1 2.1.2 噴嘴參數(shù)的校核 根據(jù)擬定的參數(shù)參照上海守望者噴霧智能系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)的通用實(shí) 心圓錐形噴嘴，確定噴嘴的相關(guān)參數(shù)如下： 選擇的噴嘴采用外螺紋連接形式的廣角度實(shí)心圓錐形噴嘴，材料是不 銹鋼，凈重 0.02kg,連接尺寸為 1/8 英寸，A 的大小為 32.5mm,B 的大小為 14.3mm, 表 2.2 13 噴嘴的等效孔徑為 2.0mm，最大的暢通直徑為 1.0mm，工作壓力為 2.0bar, 流量為 2.8L/min，噴著角度初選為 120 度。經(jīng)過(guò)校核計(jì)算基本滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要 求。 2.2 水泵的選擇 由于該噴淋裝置共使用了 13 個(gè)噴嘴，則可以確定出水泵的中的流量 Q，進(jìn)而可以初步確定所要選用的水泵型號(hào)，選擇使用的水泵設(shè)備是從臺(tái)州 信溢農(nóng)業(yè)機(jī)械有限公司生產(chǎn)的水泵設(shè)備中選用的。 Q=13q=13×2.8L/min=36.4L/min 則初步確定使用的產(chǎn)品型號(hào)為 TF-45/168,由于該產(chǎn)品自身帶有動(dòng)力源， 可以直接使用，少了考慮動(dòng)力源這一環(huán)節(jié)，減少了工作量。該產(chǎn)品的主要 性能參數(shù)如下： 配套動(dòng)力為 3.8kw,液泵形式是三缸柱塞泵，水泵的流量為 20- 34L/min，液泵最高的工作壓力為 3.5Mpa,連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間≥20 小時(shí)，總的重 量為 35kg。 2.3 參數(shù)的校正 根據(jù)擬定的參數(shù)選擇出來(lái)的噴嘴以及水泵都存在一些偏差，需要通過(guò) 校正參數(shù)使其更加合理化，更符合設(shè)計(jì)要求。 14 當(dāng)選擇噴嘴的參數(shù)如上所示時(shí)，噴射角度為 120 度，射流不集中，覆 蓋 表 2.3 面積太大，同時(shí)可能會(huì)造成部分射流噴射不到荷藕上，造成水源的浪 費(fèi)，清洗的效果不理想，所以應(yīng)對(duì)噴嘴的參數(shù)進(jìn)行校正。 對(duì)于水泵，由于噴嘴的流量為 2.8L/min，所以水泵的最大流量應(yīng)盡量 大于 13 個(gè)噴嘴的總的流量，而選擇的水泵的最大流量沒(méi)有用比 13 個(gè)噴嘴 的總的流量大，所以應(yīng)在矯正的噴嘴的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化。 選擇的噴嘴采用外螺紋連接形式的標(biāo)準(zhǔn)角度實(shí)心圓錐形噴嘴，如表 2.3 所示。材料是不銹鋼，凈重 0.02kg,連接尺寸為 1/8 英寸，A 的大小為 32.50mm,B 的大小為 14.3mm,噴嘴的等效孔徑為 2.0mm，最大的暢通直徑為 1.0mm，工作壓力為 1.5bar,流量為 2.1L/min，噴著角度最終確定為 120 度。 經(jīng)過(guò)校核計(jì)算滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 在最終選定的噴嘴的基礎(chǔ)上，在對(duì)水泵的參數(shù)進(jìn)行更正。首先計(jì)算出 13 個(gè)噴嘴總的流量 Q: Q=13q=13×2.1L/min=27.3L/min 計(jì)算出的總的流量 Q 在已選出的水泵的適當(dāng)范圍內(nèi)，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，故水 泵的設(shè)計(jì)參數(shù)不需要改動(dòng)。 15 2.4 噴嘴的安裝布置 在噴嘴參數(shù)確定的情況下需要考慮噴嘴的安裝布置，而噴嘴的安裝 布置又與傳送鏈的尺寸大小有關(guān)。根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)，借鑒相關(guān)參數(shù)，噴嘴的 布置采用傳送鏈上下方各均布 3 個(gè)噴嘴，噴嘴安裝角度垂直于傳送鏈表面， 直接噴射在荷藕表面，側(cè)面布置的噴嘴安裝略高于傳送鏈表面，大概位置 處于放置的荷藕的中心位置，從側(cè)面觀(guān)察，與上下方的噴嘴錯(cuò)開(kāi)布置，已 達(dá)到最好的噴射效果，側(cè)面布置的噴嘴的噴射角度平行于傳送鏈，如圖 2.1，圖 2.2 所示布置。 圖 2.1 在噴嘴的布置位置大體確定的情況下，需要在已有參數(shù)的基礎(chǔ)上對(duì)噴 嘴布置的具體尺寸參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。 16 2.4.1 上下面的噴嘴的布置參數(shù) 已知傳送鏈的寬度為 360mm,整體的寬度為 600mm,噴嘴的噴射角度為 84 度，而荷藕的直徑基本在 50-80mm 范圍內(nèi)，對(duì)于這兩個(gè)極限值，只需考慮 直 圖 2.2 徑最大時(shí)的安裝布置，當(dāng)直徑小于最值時(shí)，由圖 2.6，噴嘴一定會(huì)清洗到直 徑較小的荷藕，所以進(jìn)行計(jì)算設(shè)計(jì)時(shí)只需要考慮直徑最大的荷藕即可。 只考慮直徑為 80mm 的荷藕這種情況，一種情況是當(dāng)噴嘴邊緣布置的情 圖 2.3 圖 2.2 17 況，如圖 2.3，此時(shí)是一種極限情況，荷藕處于傳送鏈的最末端，噴嘴的射 流正好與荷藕相切。另一種極限情況如圖 2.4，此時(shí)荷藕處于兩個(gè)噴嘴的中 間位置，兩個(gè)噴嘴的射流正好噴射到荷藕的最上端。在這兩種情況的基礎(chǔ) 上 圖 2.4 展開(kāi)計(jì)算。從正視圖 2.2 可以看出，正面在同一平面一共安裝了 3 個(gè)噴嘴， 設(shè)噴嘴距離傳送鏈的距離為 X，傳送鏈總的寬度為 360mm。則根據(jù)圖 2.3 所 示的數(shù)學(xué)關(guān)系可以計(jì)算出兩兩噴嘴間的距離 L1=2（X-80）·tan42°， 則由圖 2.2 的整體結(jié)構(gòu)可以計(jì)算出所有相鄰噴嘴間總的距離為 L1 總 =4（X-80）·tan42°， 則根據(jù)圖 2.3 所示的數(shù)學(xué)幾何關(guān)系可以計(jì)算出靠近傳送鏈邊緣的兩個(gè)噴嘴 距離傳送鏈邊緣的水平距離分別為 L2=X·tan42°-40/tan24°， 則由圖 2.2 的整體結(jié)構(gòu)示意圖可以計(jì)算出所有的邊緣噴嘴距離傳送鏈的總 的水平距離為 L2 總 =2·（X·tan42°-40/tan24°） ， 又已知傳送鏈總的寬度為 360mm,則 18 L 總 =L1 總 +L2 總 =360， 即 2·（X·tan42°-40/tan24°）+4（X-80）·tan42°=360 經(jīng)計(jì)算，噴嘴的安裝高度 X 為 153mm,于是噴嘴安裝的其它參數(shù)也可以通過(guò) 數(shù)學(xué)的幾何關(guān)系求解出。 邊緣安裝的噴嘴距離傳送鏈邊緣的距離為 L2=X·tan42°-40/tan24°=153×tan42°-40/tan42°=48mm 兩個(gè)噴嘴間的距離為 L1=2（X-80）·tan42°=2（153-80）×tan42°=132mm 以上是在直徑為 80mm 這一極限情況下計(jì)算出來(lái)的理論值，在保證整體 的尺寸保持不變的情況下需要進(jìn)行修正。 對(duì)于兩個(gè)噴嘴間的距離只能在原有距離的基礎(chǔ)上減小，而靠近傳送鏈 邊緣的噴嘴安裝的距離會(huì)在原有的基礎(chǔ)上增大，因?yàn)楹膳旱姆胖貌豢赡苷?好與傳送鏈的邊緣連接，所以校正后的邊緣安裝的噴嘴距離傳送鏈邊緣的 距離為 L2=55mm 根據(jù)總體尺寸不變的原則，可以計(jì)算出兩個(gè)噴嘴間的距離為 L1=125mm 2.4.2 側(cè)面的噴嘴的布置參數(shù) 側(cè)面布置的噴嘴要與上下面布置的噴嘴錯(cuò)開(kāi)布置，又已知上下兩個(gè)噴 嘴覆蓋的面積為直徑為 55mm 的圓，所以先將側(cè)面的噴嘴錯(cuò)開(kāi)的距離設(shè)定為 19 圖 2.5 50mm.對(duì)于側(cè)面噴嘴距離傳送鏈的距離同樣可以按照極限情況進(jìn)行考慮。對(duì) 于直徑在 50-80mm 的荷藕，同樣只要考慮直徑為 80mm 的情況。當(dāng)荷藕直徑 為 80mm,且放置在荷藕的邊緣位置時(shí)，如圖 2.5 所示，側(cè)面布置的噴嘴根據(jù) 數(shù)學(xué)幾何關(guān)系可以計(jì)算出距離傳送鏈邊緣的距離為： L=40/（sin42°·sin48°）=80.4mm 計(jì)算出來(lái)的值只是在極限情況下的理論值，由于放置荷藕時(shí)不可能正 好處于傳送鏈邊緣，所以還需要進(jìn)行參數(shù)的校正。在原有計(jì)算出的尺寸基 礎(chǔ)上距離要有縮小，經(jīng)校正側(cè)面布置的噴嘴距離傳送鏈邊緣的距離為： L=50mm 2.5 其它部分 在噴淋部分大體結(jié)構(gòu)參數(shù)已經(jīng)確定的情況下，需要對(duì)部件的連接，材 料的選擇等方面做進(jìn)一步考慮。根據(jù)噴淋部分的結(jié)構(gòu)示意圖可以看出該噴 淋機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由于水泵的工作壓力不是很大，所以選用通用水管即可， 考慮到各方面的因素 ，如該清洗設(shè)備的使用環(huán)境，設(shè)備的使用壽命等考慮 應(yīng)該使用鍍鋅水管來(lái)進(jìn)行水的輸送，噴嘴與水管的連接采用一個(gè)三通管式 螺紋連接，為了防止產(chǎn)生滲漏，在接口處水管和連接件之間加裹防滲膠帶。 這樣的結(jié)構(gòu)有如下優(yōu)點(diǎn)： 1、安裝簡(jiǎn)易方便 20 該管是采用傳統(tǒng)的螺紋連接的方式連接，連接方便，便于產(chǎn)品的安裝和運(yùn) 輸。 2、密封效果好 該水管是采用螺紋的壓力密封，其內(nèi)、外螺紋的接口均具圓錐管型， 所以螺紋接口配合和密封效果可靠。管道連接的接口處即使承受較大的水 壓，也不會(huì)出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。 3、強(qiáng)度高、剛性好 由于該水管的材料為鋼材，相比于其它材料具有較高的強(qiáng)度和較好的 剛性。 4、應(yīng)用成本低 由于該水管材料是鋼材，價(jià)格對(duì)比于其它材料有較高的性?xún)r(jià)比。 鋼管的結(jié)構(gòu)示意圖如圖 2.9 所示，其結(jié)構(gòu)參數(shù)為： 圖 2.6 水管外徑為 20mm,內(nèi)徑為 14mm，螺紋倒角為 55°。 2.6 本章小結(jié) 在已有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上對(duì)噴嘴的安裝尺寸進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，下一步根據(jù) 已經(jīng)確定的參數(shù)進(jìn)行圖形的繪制。 21 23 第三章 蓮藕清洗機(jī)的試驗(yàn)研究 對(duì)蓮藕清洗機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)研究的目的是：通過(guò)對(duì)蓮藕清洗機(jī)理論樣機(jī)的 試驗(yàn)研究，對(duì)荷藕損傷率、荷藕的洗凈率以及耗水量這幾個(gè)方面對(duì)蓮藕清 洗機(jī)的清洗效果影響較大的指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。從而蓮藕清洗機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化， 進(jìn)一步達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。在介紹了荷藕清洗機(jī)原理和設(shè)備的基本做成 的基礎(chǔ)上，建立荷藕清洗的數(shù)學(xué)模型，優(yōu)化清洗裝置的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行參數(shù)， 分析了各個(gè)參數(shù)對(duì)清洗性能的影響規(guī)律。通過(guò)試驗(yàn)分析，得出該產(chǎn)品的優(yōu) 勢(shì)及運(yùn)用前景。 3.1 蓮藕清洗機(jī)理論樣機(jī) 如圖 3.1 所示為試驗(yàn)所用的噴淋式荷藕清洗機(jī)的理論試驗(yàn)裝置，本裝 置采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，主要由清洗噴淋機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)鏈機(jī)構(gòu)等組成。 圖 3.1 3.2 試驗(yàn)物料 人工收獲后的蓮藕，因其含有許多雜質(zhì)，不能夠直接進(jìn)行清洗，需要 進(jìn)行必要的處理。首先從原料地隨機(jī)的抽取一定數(shù)量的蓮藕，根據(jù)《抽樣 技術(shù)》中抽樣原則，從 200 ㎏的樣品中隨機(jī)的抽取 10 ㎏以上的樣品，剔 除兩端的節(jié)疤以及附著在上面的雜物，然后將其分為若干份，從實(shí)驗(yàn)的角 24 度，基本定為一個(gè)試驗(yàn)單元為 5 ㎏，且當(dāng)進(jìn)行每個(gè)試驗(yàn)組時(shí)，試驗(yàn)中所有 單元來(lái)源于同一次抽樣的樣品。 3.3 主要術(shù)指標(biāo) 1. 荷藕清洗機(jī)的洗凈率要達(dá)到 90%以上。 2. 傳送鏈的輸送速度必須大于 0.5m/s。 3. 荷藕清洗機(jī)每小時(shí)的生產(chǎn)能力要大于 500kg。 4. 荷藕清洗機(jī)采用 2 相制，電壓為 220V，頻率為 50Hz 的電源。 5. 清洗機(jī)的額定功率在 1.0KW 左右。 6. 清洗機(jī)的控制特征是人工上料自動(dòng)控制。 7. 能滿(mǎn)足各種規(guī)格形狀的蓮藕。 3.4 試驗(yàn)方法 在荷藕的清洗試驗(yàn)中采用的分析方法是回歸性分析法。所 謂 回 歸 分 析 法 ， 是 在 掌 握 大 量 觀(guān) 察 數(shù) 據(jù) 的 基 礎(chǔ) 上 ， 利 用 數(shù) 理 統(tǒng) 計(jì) 方 法 建 立 因 變 量 與 自 變 量 之 間 的 回 歸 關(guān) 系 函 數(shù) 表 達(dá) 式 （ 稱(chēng) 回 歸 方 程 式 ） 。 回 歸 分 析 中 ， 當(dāng) 研 究 的 因 果 關(guān) 系 只 涉 及 因 變 量 和 一 個(gè) 自 變 量 時(shí) ， 叫 做 一 元 回 歸 分 析 ； 當(dāng) 研 究 的 因 果 關(guān) 系 涉 及 因 變 量 和 兩 個(gè) 或 兩 個(gè) 以 上 自 變 量 時(shí) ， 叫 做 多 元 回 歸 分 析 。 此 外 ， 回 歸 分 析 中 ， 又 依 據(jù) 描 述 自 變 量 與 因 變 量 之 間 因 果 關(guān) 系 的 函 數(shù) 表 達(dá) 式 是 線(xiàn) 性 的 還 是 非 線(xiàn) 性 的 ， 分 為 線(xiàn) 性 回 歸 分 析 和 非 線(xiàn) 性 回 歸 分 析 。 通 常 線(xiàn) 性 回 歸 分 析 法 是 最 基 本 的 分 析 方 法 ， 遇 到 非 線(xiàn) 性 回 歸 問(wèn) 題 可 以 借 助 數(shù) 學(xué) 手 段 化 為 線(xiàn) 性 回 歸 問(wèn) 題 處 理 。 它 是 一 種 從 事 物 因 果 關(guān) 系 出 發(fā) 進(jìn) 行 預(yù) 測(cè) 的 方 法 。 在 操 作 中 ， 根 據(jù) 統(tǒng) 計(jì) 資 料 求 得 因 果 關(guān) 系 的 相 關(guān) 系 數(shù) ， 相 關(guān) 系 數(shù) 越 大 ， 因 果 關(guān) 系 越 密 切 。 通 過(guò) 相 關(guān) 系 數(shù) 就 可 確 定 回 歸 方 程 ， 預(yù) 測(cè) 今 后 事 物 發(fā) 展 的 趨 勢(shì) 。 通 常 ， 求 一 個(gè) 變 量 對(duì) 另 一 個(gè) 變 量 的 因 果 關(guān) 系 ， 叫 一 元 回 歸 分 析 ； 而 求 多 個(gè) 變 量 之 間 的 因 果 關(guān) 系 ， 叫 多 元 回 歸 分 析 。 對(duì) 于 該 試 驗(yàn) ， 由 于 傳 送 鏈 速 度 噴 嘴 的 直 徑 噴 嘴 的 流 速 以 及 噴 嘴 的 安 裝 高 度 對(duì) 于 清 洗 機(jī) 的 清 晰 性 能 均 由 影 響 ， 所 求 的 是 多 個(gè) 變 量 之 間 的 因 果 關(guān) 系 ， 所 以 該 試 驗(yàn) 分 析 是 多 元 回 歸 分 析 。 25 3.5 清洗試驗(yàn)過(guò)程 試驗(yàn)研究的性能指標(biāo)有未洗凈率和損傷率，設(shè)未洗凈率為y 1，損傷率為 y2。試驗(yàn)因子有傳送鏈速度X 1,噴嘴的流速X 2,噴嘴直徑X 3，噴嘴的安裝高度 X4。 四個(gè)試驗(yàn)因子二次通用旋轉(zhuǎn)回歸的試驗(yàn)因子水平編碼見(jiàn)表1，試驗(yàn)次數(shù) N=31,所得因子編碼空間內(nèi)各性能指標(biāo)的回歸方程如下: Y1=4.9126+0.3411X1+0.6371X2-1.4211X3+2.7119X4-0.3619X1X3- 0.4211X2X3+0.6121X2X4+0.5791X32-0.6921X3X4+0.5677X4Y2=2.1123- 0.1151X2+0.2123X3-0.2761X4-0.0771X1X4+0.0617X1X4-0.0812X22- 0.0746X3X4 將 X 1=(V1-0.14)/0.03 X2=(V2-12)/-3 X3=(d-4)/1 X4=(h-200)/50 代入以上方程，整理后可得性能指標(biāo)對(duì)各個(gè)試驗(yàn)參數(shù)的回歸方程。 為了便于分析試驗(yàn)參數(shù)對(duì)兩性能指標(biāo)的影響程度和規(guī)律，將各個(gè)方程 的系數(shù)F檢驗(yàn)值列于表2。 下一步需要進(jìn)行參數(shù)的優(yōu)化和驗(yàn)證。未洗凈率是荷藕清洗裝置的主要 性能指標(biāo)。本試驗(yàn)以未洗凈率Y 1為目標(biāo)，約束條件為：Y 2≤2.5%。優(yōu)化獲得 傳送鏈速度V 1=0.12m/s,噴嘴的直徑d=5mm,噴嘴的安裝高度h=150mm。預(yù)測(cè)的 26 性能指標(biāo)有：未洗凈率Y 1=2.65%，損傷率Y 2=2.4%。 由于優(yōu)化提供的最佳組合并未在回歸方程中出現(xiàn)，因此需要對(duì)優(yōu)化結(jié) 果進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。驗(yàn)證結(jié)果見(jiàn)表 3： 顯然，驗(yàn)證值和預(yù)測(cè)值比較接近，說(shuō)明回歸性方程是可靠的，可以用 于荷藕清洗性能的分析。 3.6 試驗(yàn)結(jié)果分析 為了直觀(guān)了解某一結(jié)構(gòu)或運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(duì)清洗性能的影響規(guī)律，在此將回 歸方程中 4 個(gè)變量的三個(gè)固定在優(yōu)化點(diǎn)，使清洗性能依另一參數(shù)變化（見(jiàn) 圖 2） 。 27 (a)傳送鏈速度 V1/m·s (b)噴嘴的流速 V2/m·s (c)噴嘴的直徑 d/mm (d)噴嘴的安裝高度 h/mm 圖(2)各參數(shù)對(duì)性能的影響規(guī)律 (a)傳送鏈的速度對(duì)性能的影響(b)噴嘴的流速對(duì)性能的影響 (c)噴嘴的直徑對(duì)性能的影響 (d)噴嘴的安裝高度對(duì)性能的影響 3.7 本章小結(jié) 四個(gè)因子對(duì)清洗性能均有影響，提高傳送鏈的速度，生產(chǎn)能力可得到提 高，由于水流與荷藕接觸時(shí)間相應(yīng)縮短，未洗凈率增大，但損傷率幾乎不 變。減少?lài)娮斓牧魉?，射流沖擊力變小，未洗凈率增大和損傷率下降。增 大噴嘴的直徑，單個(gè)噴嘴的流量增大，射流對(duì)蓮藕表面的覆蓋率增大，有 些地方受到交叉沖擊，當(dāng)然未洗凈率呈下降趨勢(shì)，而損傷率有所提高。提 高噴嘴的安裝高度，射流對(duì)蓮藕的沖擊力變?nèi)?，加之射流損失增大，故未 洗凈率顯著增大，而損傷率下降較快。 28 第四章 總結(jié) 4.1 總結(jié) 荷藕清洗機(jī)該產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是針對(duì)我省荷藕種植加工企業(yè)處于勞動(dòng)密集 的生產(chǎn)方式，機(jī)械化程度很低，荷藕的清洗加工主要以人工為主，勞動(dòng)強(qiáng) 度大，效率低這一狀況，依托江蘇省農(nóng)機(jī)三項(xiàng)工程，對(duì)荷藕清洗加工機(jī)械 的設(shè)計(jì)及研究試驗(yàn)。荷藕清洗機(jī)的研究推廣在降低勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)還能增 加收入，提高我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化的作業(yè)水平。采用機(jī)械化作業(yè)，可以大幅提 高對(duì)水源，勞動(dòng)力等資源的利用效率，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低了消耗， 大幅度提高了作業(yè)的精度，質(zhì)量和效率，減輕了勞動(dòng)者的勞動(dòng)強(qiáng)度。 本文在荷藕清洗機(jī)已有的大體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的具體設(shè)計(jì)，主要分 為兩個(gè)方向進(jìn)行的，一個(gè)是噴淋部分的構(gòu)造設(shè)計(jì)，另一部分是傳送鏈部分 的設(shè)計(jì)計(jì)算。本論文針對(duì)噴淋部分的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了具體設(shè)計(jì)。噴淋部分的設(shè) 計(jì)主要考慮了噴嘴的選擇，噴嘴的安裝布置，水泵的選擇等，特別是采用 了側(cè)面交叉布置的噴嘴，增加了噴嘴的數(shù)目，提高了清洗的效率，以及采 用的傳送鏈一次洗凈的布置，減少了勞動(dòng)的強(qiáng)度，提高了工作效率。 該荷藕清洗機(jī)具有洗凈率高，對(duì)水資源的利用率大，很大程度上降低 了勞動(dòng)的強(qiáng)度，但是該清洗機(jī)仍存在可以改進(jìn)的地方。如噴嘴的安裝布置， 需要可以進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化還可以在已有的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行一些結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。 4.2 展望 近年來(lái)，全世界蔬菜貿(mào)易額不斷增加，亞歐美國(guó)家對(duì)蔬菜的需求越來(lái) 越大。以日本為例，近 20 年蔬菜進(jìn)口逐年遞增，1996 年已達(dá) 209.4 萬(wàn)。隨 著中國(guó)加入 WTO 世貿(mào)組織的日益深入以及糧改棉改等國(guó)家相關(guān)政策的出臺(tái) 為蔬菜業(yè)的發(fā)展提供了空間。 我國(guó)是世界上蔬菜種類(lèi)最多、種植面積最大的國(guó)家，具有較大的出口 潛力。例如去年我國(guó)蔬菜出口量是進(jìn)口量的 30 多倍，出口金額是進(jìn)口金額 29 的 50 多倍，在國(guó)際市場(chǎng)極具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。江蘇省出口蔬菜 1991 年為 2．78 噸，1995 年達(dá)到 4 萬(wàn)噸，1998 年提高到 14 萬(wàn)噸。出口成倍增長(zhǎng)，呈現(xiàn)出 強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭。1998 年江蘇省蔬菜等農(nóng)副產(chǎn)品年出口約為 6 億美元，而 其他沿海地區(qū)，如福建省、山東省和廣東省蔬菜出口規(guī)模更大，其創(chuàng)匯總 額分別為江蘇的 2 倍、2．5 倍和 3 倍，存在著