II摘要現(xiàn)如今，馬鈴薯去皮是所有馬鈴薯制品加工工藝過(guò)程的重要環(huán)節(jié)，但目前存在的各種去皮方法都各自有其一定的局限性。伴隨著馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，如何去尋找一種優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能而又環(huán)保的馬鈴薯去皮方法己成為馬鈴薯的加工工藝過(guò)程中迫切需要解決的問(wèn)題[1]。去皮更多用于蔬菜和水果的加工中除去不需要或者不可食的物質(zhì)，并且改善成品的外觀。本設(shè)計(jì)主要介紹了以摩擦原理為基礎(chǔ)的、適合食品加工工廠等場(chǎng)所使用的大型馬鈴薯去皮機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)、工作原理和設(shè)備組成。為了讓去皮后的馬鈴薯達(dá)到表面光滑無(wú)破壞層、去皮過(guò)程無(wú)污染及切屑可利用的目的，同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)實(shí)用達(dá)到能以更少的投資獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益，從而為推廣該產(chǎn)品奠定基礎(chǔ)。針對(duì)此研制目的，故以摩擦式機(jī)械去皮機(jī)做為設(shè)計(jì)方案，并利用可調(diào)節(jié)式刀片，達(dá)到切屑量可控制的目的[2]。關(guān)鍵詞：去皮機(jī)；馬鈴薯；設(shè)計(jì)；摩擦引言如今，世界上有79%的國(guó)家種植馬鈴薯，總面積高達(dá)2000萬(wàn)hm2左右，總產(chǎn)量為3億多噸，僅排在小麥、玉米和水稻之后，居第四。馬鈴薯在我國(guó)分布極為廣泛，主要產(chǎn)區(qū)集中在四川、黑龍江、甘肅、內(nèi)蒙、河北、山西、陜西、云南、貴州等省。據(jù)1998年的統(tǒng)計(jì)，我國(guó)馬鈴薯種植面積近467萬(wàn)hMz，產(chǎn)量4700多萬(wàn)噸，成為了世界第一。馬鈴薯屬于茄科、塊莖類的作物，它是名貴的食物而且既是糧又是菜，營(yíng)養(yǎng)很豐富。其中淀粉含量能達(dá)到11%-25%，且蛋白質(zhì)含量很高，容易消化吸收。它含有18種氨基酸、多種維生素及豐富的礦物質(zhì)元素，屬于低熱量、高蛋白、多種維生素和礦物質(zhì)食品[3]。馬鈴薯的蛋白質(zhì)主要是球蛋白，其生物價(jià)為67，高于除大米以外的各種糧食。如果將35%的雞蛋清與65%的土豆蛋白混合食用，則可以合成目前己知的最佳蛋白質(zhì)。馬鈴薯中主要含的是半纖維素，它能增加腸道蠕動(dòng)的次數(shù)。另外，馬鈴薯還是一種較好的化工原料。日本通產(chǎn)省北海道工業(yè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)廠開發(fā)出一種用馬鈴薯作原料生產(chǎn)塑料的技術(shù)。這種塑料能通過(guò)土壤和水中的微生物進(jìn)行自然分解，最終化成水和二氧化碳。1.馬鈴薯概況簡(jiǎn)介1.1目的意義和國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀概況國(guó)外馬鈴薯主要用于加工，鮮食比例較小。美國(guó)有75%的鮮薯用于加工，法國(guó)為60%，荷蘭為40%，英國(guó)為40%，而我國(guó)馬鈴薯主要以蔬菜的形式進(jìn)行鮮食，用于加工的比例不足10%。由于馬鈴薯作為蔬菜其口感較差，并不太受人們的歡迎，因而價(jià)格低廉，每年有15%的馬鈴薯爛掉，浪費(fèi)較多，嚴(yán)重影響了廣大薯農(nóng)的經(jīng)濟(jì)利益和種薯積極性，這種現(xiàn)象顯然不利于我國(guó)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。國(guó)外的馬鈴薯制品，如馬鈴薯?xiàng)l、馬鈴薯片是一種很受歡迎的快餐食品，已風(fēng)靡我國(guó)的麥當(dāng)勞、肯德基等快餐店，招牌產(chǎn)品就是馬鈴薯制品。我國(guó)的馬鈴薯產(chǎn)品加工起步較晚，工藝技術(shù)落后，還不能夠形成規(guī)模。馬鈴薯制品的質(zhì)量趕不上國(guó)外水平，產(chǎn)量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了市場(chǎng)要求，因而加快了我國(guó)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提高馬鈴薯的附加值，不但能滿足消費(fèi)者需求，而且是加快我國(guó)貧困地區(qū)尤其是西部馬鈴薯產(chǎn)區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一條重要途徑。據(jù)了解，貴州省己經(jīng)把馬鈴薯產(chǎn)業(yè)作為本省經(jīng)濟(jì)的一大增長(zhǎng)點(diǎn)。中央關(guān)于西部大開發(fā)的決議，又為馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了很好的機(jī)會(huì)，馬鈴薯產(chǎn)業(yè)將大有可為。它的主要品種有馬鈴薯?xiàng)l、馬鈴薯片、脫水馬鈴薯泥等。不論何種制品，其加工工藝都要求必須對(duì)原料馬鈴薯進(jìn)行去皮處理，才能保證產(chǎn)品的質(zhì)量，保證其外觀、色澤和口感。馬鈴薯去皮的方法主要有人工去皮、機(jī)械去皮、化學(xué)去皮、輻射去皮和蒸汽去皮等[4]。人工去皮的去皮效果較好，但效率低、損失率高，顯然不能適應(yīng)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需要。機(jī)械去皮有離心去皮和磨擦去皮兩種形式，主要還是依賴馬鈴薯與馬鈴薯之間及馬鈴薯與金剛砂或橡膠之間的磨擦作用而達(dá)到去皮目的，這種方法去皮效果差，且易造成馬鈴薯表面層的損傷。而化學(xué)去皮有熱堿法和低溫去皮液法兩種形式，主要依賴強(qiáng)堿溶液及特配化學(xué)去皮液的作用，軟化和松馳馬鈴薯的表皮和芽眼，然后用高壓冷水噴射，達(dá)到去皮目的，這種方法對(duì)去皮前后的沖洗工藝要求較高，且堿液或去皮液消耗量過(guò)大，成本較高。輻射去皮是利用輻射波被馬鈴薯表皮的水分吸收、蒸發(fā)，使入射的輻射波剛進(jìn)入受熱體淺表層即引起強(qiáng)烈的共振，被吸收而轉(zhuǎn)化為熱量，從而達(dá)到剝皮效果同這種方法去皮效果較好，但果皮只能廢棄，不能被利用。蒸汽去皮是將馬鈴薯在蒸汽中進(jìn)行短時(shí)間處理，使其皮層熟化，然后利用鐵刷和流水沖去外皮，以此達(dá)到去皮目的。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)馬鈴薯的分級(jí)可按照不同的加工品的要求，采用不同的分級(jí)方式分級(jí)，包括大小分級(jí)、成熟度分級(jí)和色澤分級(jí)等幾種。在我國(guó)成熟度分級(jí)常用目視估測(cè)的方法進(jìn)行，而大小分級(jí)是分級(jí)的主要內(nèi)容，幾乎所有的加工果蔬均需大小分級(jí)，分級(jí)的方法有手工分級(jí)和機(jī)械分級(jí)。1.2.2馬鈴薯的清洗原料清洗的目的在于洗去果蔬表面附著的塵土、泥沙和大量的微生物以及部分的化學(xué)農(nóng)藥，保證產(chǎn)品的清潔衛(wèi)生，從而保證產(chǎn)品品質(zhì)。對(duì)于農(nóng)藥殘留的果蔬，洗滌時(shí)常在水中加化學(xué)洗滌劑，常用的有鹽堿地酸、醋酸，有時(shí)也用氫氧化鈉等強(qiáng)堿及漂白粉、高錳酸鉀等強(qiáng)氧化劑。果蔬清洗的方法須根據(jù)果蔬形狀、質(zhì)地、表面狀態(tài)、污染程度、夾帶泥土量以及加工方法而定。主要有手工清洗和機(jī)械清洗。后者需配置滾筒式、噴淋式、壓氣式、漿葉式等設(shè)備。1.2.3馬鈴薯的去皮凡是馬鈴薯果皮粗糙、堅(jiān)硬，具有不良風(fēng)味的均應(yīng)去皮，以利于提高品質(zhì)，只有在加工某些果脯、蜜餞、果汁和果酒時(shí)，因要打漿和壓榨，才不用去。馬鈴薯去皮方法如下：（1）手工去皮：用特別的刀、刨等工具人工削皮，去皮干凈、損失少，但勞動(dòng)效率低。（2）機(jī)械去皮：主要用于比較常規(guī)的果蔬原料。（3）堿液去皮：利用堿液的強(qiáng)腐蝕性來(lái)使蔬菜表面中膠層溶解，從而使果皮分離。堿液去皮常使用氫氧化鈉，腐蝕性強(qiáng)且廉價(jià)。堿液去皮時(shí)堿液的濃度、處理時(shí)間和堿液溫度，應(yīng)視不同果蔬原料種類、成熟度、大小而定。堿液濃度提高、處理時(shí)間長(zhǎng)和溫度高都會(huì)增加皮層的松離及腐蝕程度。經(jīng)堿液處理后的果蔬必須立即在冷水中浸泡、清洗、反復(fù)換水直至表面無(wú)膩感，口感無(wú)堿味為止。（4）熱力去皮：果蔬用短時(shí)間高溫處理后，使表皮迅速升溫，果皮膨脹破裂，與內(nèi)部果肉組織分離，然后迅速冷卻去皮，適合于成熟度高的桃、李、杏等。熱去皮的熱源主要有蒸汽和熱水。此法原料損失少，色澤好，風(fēng)味好。（5）酶法去皮：在果膠酶的作用下，達(dá)到去皮目的。需要控制酶的最佳作用條件如溫度、時(shí)間、PH值等。（6）冷凍去皮：將果蔬在冷凍裝置中冷至達(dá)到輕度表面冷凍，然后解凍，使皮松弛后去皮，此法質(zhì)量好但費(fèi)用高。（7）真空去皮：將成熟的果蔬先行加熱，使其升溫后果皮和果肉分離，接著進(jìn)入有一定真空度的真空室內(nèi)，適當(dāng)處理，使果皮下的液體迅速“沸騰”，皮與肉分離，然后破除真空，沖洗或攪動(dòng)去皮。1.2.4馬鈴薯的護(hù)色馬鈴薯在加工過(guò)程中，將原料去皮、切分、破碎和空氣接觸及高溫處理，都可能促進(jìn)化學(xué)變化，生成有色粉質(zhì)。其中包括酶褐變和非酶褐變。都要經(jīng)過(guò)相應(yīng)的方式來(lái)對(duì)馬鈴薯進(jìn)行護(hù)色保護(hù)。1.3國(guó)內(nèi)外馬鈴薯去皮設(shè)備簡(jiǎn)介國(guó)外馬鈴薯去皮方法大致有三種，即機(jī)械去皮、蒸汽去皮和化學(xué)方法去皮。三種去皮方法的工作原理為：

一、機(jī)械去皮。在圓筒形容器中，依靠帶有磨料的圓盤、滾輪或依靠特制的橡膠輥在中速或高速旋轉(zhuǎn)中摩擦塊莖的表面而達(dá)到去皮目的。二、蒸汽去皮。在高壓的容器中，高壓蒸汽可以使塊莖表面受熱，進(jìn)而打開容器盞，突然釋放出壓力，塊莖的果肉和表皮隨即自行分離開來(lái)。三、化學(xué)去皮。在耐堿容器內(nèi)，加強(qiáng)堿溶液并加溫，后加入塊莖，經(jīng)一段時(shí)間后塊莖的表皮被堿溶液腐蝕，經(jīng)高壓水反復(fù)沖洗干凈后，再將塊莖放入機(jī)械去皮機(jī)中剝?nèi)ケ砥ぁ?.3.1機(jī)械裝置目前，國(guó)內(nèi)主要使用機(jī)械式摩擦去皮機(jī)。該機(jī)由機(jī)蓋、機(jī)筒、機(jī)座、電機(jī)、砂盤等部分組成。以電機(jī)為動(dòng)力，通過(guò)減速齒輪帶動(dòng)機(jī)筒底部的砂盤旋轉(zhuǎn)，塊莖加入機(jī)筒內(nèi)，因其離心力和相互碰撞作用，在機(jī)筒內(nèi)上、下、左、右翻動(dòng)，表面被砂盤均勻的摩蝕，去皮結(jié)束時(shí)加入清水，再打開側(cè)門，塊莖從側(cè)門自動(dòng)排出，皮屑隨水流從砂盤的周圍間隙排出，該機(jī)為間歇生產(chǎn)。1.3.2蒸煮裝置現(xiàn)今國(guó)內(nèi)食品加工業(yè)使用的連續(xù)式鏈帶蒸煮機(jī)和高壓蒸煮鍋，機(jī)體龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)昂貴，小型果蔬原料食品加工廠引進(jìn)使用有一定困難。在實(shí)際的生產(chǎn)中其實(shí)對(duì)馬鈴薯片的蒸煮要求并不算高，使用自制蒸煮裝置完全可以達(dá)到要求。在一個(gè)大型蒸煮容器內(nèi)鋪設(shè)軌道，道軌通到容器大門外切片機(jī)附近。在上面置放平板小車，讓小車上裝有方形籠屜若干層，塊莖切片后，依次放入籠屜。等待所有的籠屜子都裝滿了薯片后，就將小車連同籠屜推入到容器中，然后密封大門，再通入蒸汽蒸煮。待薯片蒸熟以后，打開大門，拉出小車和籠屜進(jìn)而取出薯片。蒸煮容器為長(zhǎng)方形，下部設(shè)有進(jìn)氣管道和閥們，上部有排氣管。容器框架由角鋼制作，外壁由鋼板制造，并用隔熱材料涂抹保溫。1.3.3化學(xué)去皮裝置向耐堿材料制成的容器中注入氫氧化鈉溶液，溶液濃度為15%-25%。將溶液加熱至87-95C，加入塊莖保持溫度在70C左右，等待2-6分鐘后，塊莖表皮開始松動(dòng)軟化；取出塊莖，用高壓水反復(fù)沖洗，直至表面無(wú)殘留。收獲的塊莖也可以用機(jī)械去皮機(jī)去皮。該方法的優(yōu)點(diǎn)是適用于不同大小和形狀的塊莖，無(wú)需特殊結(jié)構(gòu)的復(fù)雜的設(shè)備即可快速去皮。缺點(diǎn)是需要大量的水來(lái)清洗塊莖，皮屑不能使用同時(shí)排出的廢液會(huì)污染環(huán)境[5]。因?yàn)槿テし椒ǖ牟煌?，?guó)內(nèi)外馬鈴薯、胡蘿卜去皮機(jī)的結(jié)構(gòu)也有所不同。剝落率約為7%-25%，其中機(jī)械剝皮率最高，蒸汽剝皮率最低。表1國(guó)內(nèi)外幾種去皮設(shè)備的去皮性能比較Tab.1Comparisonofpeelingperformanceofseveralpeelingequipmentathomeandabroad機(jī)型L離心式切屑去皮機(jī)機(jī)械去皮機(jī)蒸汽式去皮機(jī)化學(xué)法去皮機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單復(fù)雜復(fù)雜簡(jiǎn)單對(duì)塊莖原料的要求卵圓形，芽眼淺，無(wú)傷痕卵圓形，芽眼淺，無(wú)傷痕無(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有無(wú)加熱設(shè)備無(wú)無(wú)需要（150-200度）需要（85-95度）由于去皮方法不同，國(guó)內(nèi)外馬鈴薯去皮機(jī)的結(jié)構(gòu)形式也各不相同，去皮效果差異較大。通過(guò)上表的比較分析以及聯(lián)系本次設(shè)計(jì)的任務(wù)要求，同時(shí)結(jié)合我國(guó)在去皮機(jī)上的實(shí)際水平考慮經(jīng)濟(jì)性，達(dá)到能以最少的投資獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益，決定以機(jī)械去皮機(jī)為設(shè)計(jì)方案。2.馬鈴薯去皮機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)主要考慮去皮后的馬鈴薯達(dá)到表面光滑無(wú)破壞層、去皮過(guò)程無(wú)污染及切屑可利用為目的，同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)實(shí)用，達(dá)到能以更少的投資獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益，從而為推廣該產(chǎn)品奠定基礎(chǔ)。針對(duì)研制目的，采用去皮后加水工藝，以摩擦式機(jī)械去皮機(jī)做為設(shè)計(jì)方案，并利用可調(diào)節(jié)式刀片，達(dá)到切屑量可控制的目的。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[6]。絞龍式清洗機(jī)為國(guó)內(nèi)大量使用的清洗機(jī)械。其結(jié)構(gòu)如圖2所示，梯型洗槽內(nèi)，固定著輸送絞龍，絞龍通過(guò)減速器由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，洗槽內(nèi)充水。在絞龍上部有噴水裝置．塊莖進(jìn)入洗槽浸泡在水里，由于在被絞龍?zhí)嵘^(guò)程中塊莖相互問(wèn)以及與絞龍葉間摩擦而逐漸去皮，同時(shí)清水不斷從絞龍面部噴淋下來(lái)，沖洗塊莖，故塊莖越接近頂部越干凈。離心式機(jī)械切屑去皮機(jī)結(jié)構(gòu)如圖3所示。外蓋內(nèi)側(cè)裝有由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)工作盤，工作盤上均勻分布有6個(gè)長(zhǎng)孔，長(zhǎng)孔上布置著切屑刀片，其中切屑刀片相對(duì)長(zhǎng)孔間隙可適當(dāng)調(diào)解，工作盤上部的外罩上均勻分布著3塊彈板，工作盤下部裝有同主軸一同旋轉(zhuǎn)的橡腔刮板，工作時(shí)塊莖通過(guò)貯料室投入到工作室內(nèi)，工作盤按一定速度旋轉(zhuǎn)。在離心力、重力和摩擦力的共同作用下，利用塊莖與工作板上刀片的相對(duì)速度差來(lái)切掉馬鈴薯的皮屑，同時(shí)在離心力的作用下，塊莖不斷地被拋繞滾動(dòng)，并在周圍的蓋層上分布著幾個(gè)彈性板，將塊莖踢離外圍，不斷地旋轉(zhuǎn)滾動(dòng)。因此，在刀片和彈性板的聯(lián)合作用下將馬鈴薯塊莖均勻剝皮，達(dá)到馬鈴薯去皮的目的[6]。摩擦式機(jī)械去皮機(jī)結(jié)構(gòu)如圖4所示。以電機(jī)為動(dòng)力，通過(guò)齒輪帶動(dòng)圓筒底部的磨盤旋轉(zhuǎn)，磨盤上表面中間低、邊緣高，呈波浪形，塊莖加入圓筒內(nèi)，因離心力和相互碰撞作用，在圓筒內(nèi)上、下、左、右翻動(dòng)，并不斷地滾動(dòng)，而圓筒上的彈板，將塊莖彈回，在磨盤和彈板共同作用下馬鈴薯塊莖被均勻地磨去外皮，實(shí)現(xiàn)馬鈴薯去皮的目的。去皮結(jié)束時(shí)加入清水，再打開側(cè)門，塊莖從側(cè)門排出，皮屑隨水流從磨盤的周圍間隙排出，該機(jī)為間歇生產(chǎn)，本文以摩擦式機(jī)械去皮機(jī)做為設(shè)計(jì)方案。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儲(chǔ)料口2簡(jiǎn)蓋3插板4圓筒5出料口6底座7機(jī)槊

8聯(lián)軸器9電機(jī)10變速機(jī)構(gòu)11橡膠擋板12磨盤圖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)該機(jī)采用立式機(jī)型，主要包括工作圓筒，工作轉(zhuǎn)盤，機(jī)架和傳動(dòng)部分，見(jiàn)上圖5。2.2.1工作圓筒工作圓筒部分包括圓柱形工作筒和倒梯形集皮槽。它由不銹鋼薄鋼板卷焊而成（采用不銹鋼是因?yàn)樗哂辛己玫哪透g性能承受一定的沖擊載荷，具有較高的硬度和耐摩性，特別是對(duì)于此類食品加工設(shè)備，食品安全衛(wèi)生狀況最佳）。筒內(nèi)壁為粗糙表面，以棕剛玉摻環(huán)氧樹脂澆注、烘干而成。圓筒的側(cè)壁開有帶活門的出料口，物料塊莖在離心力的作用下甩出來(lái)，碰在出料門的內(nèi)壁上并改變方向，以便于物料的收集。出料口和排渣口的方位可根據(jù)接收容器的放置位置和方便操作來(lái)確定。2.2.2工作轉(zhuǎn)盤工作轉(zhuǎn)盤是物料去皮過(guò)程中產(chǎn)生機(jī)械作用的主要部件。根據(jù)馬鈴薯的生物學(xué)特性及物理特性，吸收手工去皮的基本原理，確定轉(zhuǎn)盤的基本形狀為圓盤形，轉(zhuǎn)盤表面為中心向四周輻射的凸起波紋狀。為增大物料和轉(zhuǎn)盤的摩擦，用棕剛玉摻環(huán)氧樹脂通過(guò)模型澆注在盤的頂面上，大概20mm厚，經(jīng)烘干制成。亦具有一定的去皮作用。轉(zhuǎn)盤下方設(shè)有隨盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)的擋水環(huán)，以防止清洗水進(jìn)入軸承。2.3工作原理在馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)下，氣缸底部的磨盤由一個(gè)齒輪旋轉(zhuǎn)。磨盤上表面中部低，邊緣高，呈波浪狀。由于離心力和圓筒內(nèi)的相互作用，使其中的塊莖上、下、左、右轉(zhuǎn)，不停地滾動(dòng)。圓筒上的彈簧板會(huì)把塊莖彈回來(lái)。在磨盤和彈簧板的共同作用下，將土豆塊莖均勻地研磨去皮，從而實(shí)現(xiàn)土豆去皮目的。剝皮結(jié)束之后，加入清水，然后打開側(cè)門。塊莖從側(cè)門排出，皮屑隨水流從磨盤周圍間隙排出。這臺(tái)機(jī)器是間歇式生產(chǎn)。去皮機(jī)工作的時(shí)候工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，物料從斗形進(jìn)料口加入，且落在旋轉(zhuǎn)盤表面的波紋凸點(diǎn)上，離心力從工作盤中心向外運(yùn)動(dòng)，并向上拋擲至氣缸壁粗糙表面制造摩擦。物料沿工作缸壁不斷移動(dòng)，上升到上蓋，被上蓋阻擋，落回工作臺(tái)。在這種往復(fù)運(yùn)動(dòng)中，物料被劇烈地滾動(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，達(dá)到去皮目的。去皮時(shí)，從進(jìn)水口注入清水，會(huì)及時(shí)把擦去的皮通過(guò)轉(zhuǎn)盤與氣缸壁之間的間隙沖到出渣口排出機(jī)體。在不停機(jī)的情況下，打開出料口閥門，物料通過(guò)離心力從出料口排出。停止卸料前檢查注水情況，防止閥門打開后從出料口噴濺。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)的受力分析當(dāng)去皮機(jī)在工作時(shí)，磨盤以一定的速度開始旋轉(zhuǎn)，工作室內(nèi)的土豆在重力、離心力和摩擦力的共同作用下。通過(guò)土豆和磨盤之間的相對(duì)速度差，將土豆混合去皮。物料在轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時(shí)的受力情況如圖4所示：圖4物料在擦皮機(jī)中的受力分析Fig.4Forceanalysisofmaterialinskincleaningmachine設(shè)波紋角為,物料的速度為V。當(dāng)轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時(shí)推動(dòng)物料A運(yùn)動(dòng)。其運(yùn)動(dòng)方向垂直于波紋切線。V可以分解為V垂直和V水平，CB與轉(zhuǎn)盤平面平行，可以看作是轉(zhuǎn)盤圓周速度R，式中為角速度（1/s）,R為轉(zhuǎn)盤半徑（m）=Vcos=Rsincos（1）Sin2=2sincossincos=（2）則=R（m/s）（3）物料從垂直方向拋起的動(dòng)能：E垂直=mv2垂直=m()2=m2R2sin22(Nm)（4）此動(dòng)能應(yīng)等于勢(shì)能mgh即：m2R2sin22=mgh2R2sin22=gh（5）為了正常運(yùn)轉(zhuǎn)，拋高h(yuǎn)一定要超過(guò)物料在工作圓筒內(nèi)的厚度，才能使最低層的物料拋起與桶壁進(jìn)行摩擦，所以用代替h，即2R2sin22=g又因?yàn)?，代入上式得（）2R2sin22=g，化簡(jiǎn)得n=60(r/min)(1)角一般取20。－30。為了正常運(yùn)轉(zhuǎn)，僅把物料拋起還不行，還要保證物料能拋向側(cè)壁進(jìn)行摩擦，拋向側(cè)壁的力靠離心力為CC====（N）（6）此離心力應(yīng)大于波紋對(duì)物料的摩擦力T，才能使物料離開波紋拋向側(cè)壁，摩擦力T=Gf(N)f為摩擦系數(shù)，使CT，即Gfn=n30(r/min)（7）(2)在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，應(yīng)?。ǎ保?、（２）兩式中的大值作為轉(zhuǎn)速值，設(shè)計(jì)所選擇的n值。3.2工作轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速的確定收購(gòu)馬鈴薯、胡蘿卜等物料時(shí)，其包裝以編織袋居多，每袋25kg－30kg，工作時(shí)每次倒入兩袋（以袋的整數(shù)倍為一次計(jì)量），下面以此確定整機(jī)的尺寸和轉(zhuǎn)速。馬鈴薯、胡蘿卜的容量根據(jù)資料查找，選取一般值900kg/m,馬鈴薯、胡蘿卜的長(zhǎng)度一般取在50mm-200mm之間考慮，轉(zhuǎn)盤半徑應(yīng)與物料長(zhǎng)度有一定的可比性，再考慮整機(jī)結(jié)構(gòu)以及外形尺寸。根據(jù)設(shè)計(jì)選定工作轉(zhuǎn)盤半徑R＝400mm，則物料的堆高，根據(jù)公式＝m可以估算出，物料的堆高值＝110mm由(1)式可知，在小于45。時(shí)，轉(zhuǎn)速隨的增大而降低，考慮轉(zhuǎn)速不宜太高且能有較大的拋高，?。?5。，則由(1)式計(jì)算轉(zhuǎn)速最小值為n＝93r/min。馬鈴薯、胡蘿卜與磨料的摩擦系數(shù)為1.1-1.3,取f＝1.2由(2)式計(jì)算轉(zhuǎn)速n=52r/min，取以上兩者中的大值。由于以上確定的轉(zhuǎn)速僅適用于理想物料情況，實(shí)際工作中，由于物料之間的相互碰撞、摩擦和物料的彈性影響，物料在此轉(zhuǎn)速下達(dá)不到計(jì)算高度，故n應(yīng)適當(dāng)放大。結(jié)合考慮，故最終選定工作轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速n＝150r/min3.3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（同步轉(zhuǎn)速７５０r/min）生產(chǎn)能力2500kg/h每次投料量50kg每次去皮時(shí)間約為7秒去皮得率95％去皮損耗率5％清洗水耗量3t/h重量500kg4.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5大帶輪Fig.5Largepulley圖6小帶輪Fig.6Smallpulley由上述可知，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為750r/min，額定功率P＝4kw，工作轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為150r/min，傳動(dòng)比=5，電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速n=720r/min，一天運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間小于10h。<1>計(jì)算功率由機(jī)械設(shè)計(jì)書表8-6查得工作情況系數(shù)＝1.1故＝Ｐ＝4.4kw<2>選取普通Ｖ帶帶型根據(jù),由圖8-9確定為SPZ型窄V帶<3>計(jì)算普通Ｖ帶的根數(shù)Ｚ由式（8-22）知Ｚ＝（8）由n=720r/min，d＝100mm，＝5，查表8-5c和表8-5d得Ｐ＝1.2kwＰ=0.12kw查表8-8得 Ｋ=0.87,查表8-2，得Ｋ＝1.05則Ｚ＝＝3.65取z＝4根（z<10合適）<4>計(jì)算預(yù)緊力F由式（8-3）知Ｆ＝500（9）查表8-4得q=0.07kg/m,故Ｆ＝N=272.18N<5>計(jì)算作用在軸上的壓軸力Ｆ為了設(shè)計(jì)安裝帶輪的軸和軸承，必須確定傳動(dòng)作用在軸上的力Ｆ由式（8-24）得Ｆ＝2ＺＦsin=2=1997(N)<6>帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)Ｖ帶輪時(shí)應(yīng)滿足的要求有：質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)工藝性好，無(wú)過(guò)大的鑄造內(nèi)應(yīng)力；質(zhì)量分布均勻，輪槽工作面要精細(xì)加工（表面粗糙度一般應(yīng)為3.2）,以減少帶的磨損；各槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻等。帶輪的材料選取HT200的灰鑄鐵，結(jié)構(gòu)為腹板式。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)算由于軸承的型號(hào)是根據(jù)軸端直徑確定的，而且軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在初步計(jì)算軸徑的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，故<1>初步計(jì)算軸的直徑軸的直徑可按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度法進(jìn)行估算，即d=C（10）p=3.5KWn=150r/min式中：Ｐ為軸傳遞的功率，n為軸的轉(zhuǎn)速，C為由軸的材料和受載情況確定的系數(shù)；軸用45號(hào)鋼材料，Ｃ取110。則經(jīng)過(guò)計(jì)算=32mm，考慮到車螺紋，故取最小軸徑d=55mm。<2>擬定軸上零件的裝配方案本軸的零件的裝配方案見(jiàn)裝配圖：圖7裝配圖Fig.7Assemblydrawing軸的結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)零件附圖：圖8軸零件圖Fig.8Shaftdrawing4.2.1軸上零件的周向定位工作圓筒和大帶輪的周向定位均采用平鍵聯(lián)接,按d=55mm由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得所選用的平鍵截面b(mm)(GB/T1095-1979),鍵槽用鍵槽銑刀加工，與工作轉(zhuǎn)盤相連的鍵槽長(zhǎng)?。矗祄m，也大帶輪相連的鍵槽長(zhǎng)取32mm（標(biāo)準(zhǔn)鍵長(zhǎng)見(jiàn)GB/T1096-1979）,同時(shí)為了保證大帶輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇大帶輪輪轂與軸的配合為H7/n6,滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是借過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差是n6。4.3滾動(dòng)軸承的初步選擇因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用角接觸球軸承，按照工作要求并根據(jù)d=65mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的角接觸球軸承7213AC，其尺寸為,成對(duì)使用，安裝在立式軸承座上。同時(shí)在驅(qū)動(dòng)端安裝一個(gè)膜片式彈簧圈對(duì)軸施加預(yù)載荷，所以可以保證主軸系統(tǒng)無(wú)游隙運(yùn)動(dòng)和高剛度，這樣可以避免無(wú)載荷軸承在高速下可能出現(xiàn)的球打滑現(xiàn)象，球打滑可能會(huì)引起表面變粗糙，提高運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲。軸承的潤(rùn)滑：該滾動(dòng)軸承采用脂潤(rùn)滑。潤(rùn)滑脂是增稠劑和基礎(chǔ)油的混合物，可分為以下潤(rùn)滑脂類型：(1)由金屬皂作為增稠劑與潤(rùn)滑油所構(gòu)成的金屬皂基潤(rùn)滑脂。(2)由無(wú)機(jī)膠凝劑式有機(jī)增稠劑與潤(rùn)滑油構(gòu)成的非皂基潤(rùn)滑脂。(3)由有機(jī)式無(wú)機(jī)增稠劑與合成油構(gòu)成的合成潤(rùn)滑脂。該軸承選用２號(hào)鈣基脂為潤(rùn)滑脂。該軸承為長(zhǎng)壽命潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑，潤(rùn)滑間隔為一年。5.主要零件的校核5.1滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算在確定滾動(dòng)軸承的支點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)從手冊(cè)中查取a值，對(duì)于7213AC型角接觸球軸承，由手冊(cè)查得a=25mm,因此作為外伸梁的軸的支撐跨距Ｌ＝25+60+25=110mm求出軸承的徑向載荷根據(jù)計(jì)算得出則兩者的方向相反又因?yàn)楝F(xiàn)以為計(jì)算滾動(dòng)軸承來(lái)校核軸承壽命因?yàn)椋?.210.68P==3649N則所選用的滾動(dòng)軸承的壽命為（11）對(duì)于球軸承而言＝3查表知7213AC型角接觸球軸承的基本額定動(dòng)載荷C＝51200N根據(jù)上式計(jì)算其壽命得出，滿足工作要求又對(duì)所選角接觸球軸承的靜載荷進(jìn)行討論顯然綜合可知，所選的7213AC型角接觸球軸承符合工作要求。5.2軸的計(jì)算和校核5.2.1作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖結(jié)合7213AC型角接觸球軸承的計(jì)算數(shù)據(jù)，作出如下的軸的彎矩扭矩圖：圖9軸的彎矩扭矩Fig.9Bendingmomentandtorqueofshaft5.2.2軸的強(qiáng)度校核計(jì)算根據(jù)軸的彎矩扭矩圖可知其危險(xiǎn)截面為軸承一所在支點(diǎn)處截面，根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，可知該軸為傳動(dòng)軸，主要承受扭矩。則按扭矩強(qiáng)度條件計(jì)算?？紤]還受有不大的彎矩，則用降低許用扭矩切應(yīng)力的方法予以考慮軸的扭矩強(qiáng)度條件為：（12）式中：—扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為；Ｔ—軸所受的扭矩，單位為；—軸的抗扭截面系數(shù)，單位為mm；n—軸的轉(zhuǎn)速，單位為r/min；Ｐ—軸傳遞的功率，單位為kw；d—計(jì)算截面處軸的直徑，單位為mm；—許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為。此軸選用45號(hào)鋼，值為25－45之間。而通過(guò)對(duì)軸的計(jì)算，＝5.1=8.5,故軸的扭轉(zhuǎn)條件符合要求。5.2.3按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面）的強(qiáng)度，由此軸的彎扭圖可知，其危險(xiǎn)截面為軸承一所在支點(diǎn)處截面，根據(jù)上表中的數(shù)值，并取，軸的計(jì)算應(yīng)力：＝以選定的軸的材料是４５號(hào)鋼，調(diào)制處理。由表15-1查得＝60。故安全。5.2.4軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核計(jì)算軸的扭轉(zhuǎn)變形用每米長(zhǎng)的扭轉(zhuǎn)角來(lái)表示＝（13）式中：Ｔ—軸所受的扭矩，單位為Ｇ—軸的材料的剪切彈性模量，單位為，對(duì)于鋼材，Ｇ＝—軸截面的極慣性矩，單位為mm，對(duì)于圓軸，＝Ｌ—階梯軸受扭轉(zhuǎn)作用的長(zhǎng)度，單位為m.—分別代表階梯軸第段上所受的扭矩、長(zhǎng)度和極慣性矩，單位同前Ｚ—階梯軸受扭轉(zhuǎn)作用的軸段數(shù)綜合上式計(jì)算出；為軸每米長(zhǎng)的允許扭轉(zhuǎn)角，與軸的使用均合有關(guān)，對(duì)于一般的傳動(dòng)軸，可?。?；對(duì)于精密傳動(dòng)軸可?。健?duì)于精度要求不高的軸，可大于。顯然對(duì)于本設(shè)計(jì)中所涉及的軸為一般的傳動(dòng)軸，，符合扭轉(zhuǎn)剛度要求。綜上所述，設(shè)計(jì)的軸滿足工作要求。6.結(jié)語(yǔ)縱觀我國(guó)的馬鈴薯加工產(chǎn)業(yè)，雖然我國(guó)的馬鈴薯種植面積居世界第一，但卻產(chǎn)生了我國(guó)有巨大馬鈴薯產(chǎn)量卻需要巨額進(jìn)口的強(qiáng)烈反差。一方面我國(guó)有著巨大的市場(chǎng)需求，另一方面又存在著嚴(yán)重不足的生產(chǎn)加工能力。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)食物消費(fèi)結(jié)構(gòu)也在發(fā)生巨大的變化，快餐和休閑食品的消費(fèi)將快速增長(zhǎng)，同時(shí)馬鈴薯的消費(fèi)趨勢(shì)也將呈現(xiàn)多樣化，其衍生產(chǎn)品的工業(yè)需求正在迅速增加。從宏觀上看，一方面加入WTO提供了巨大的發(fā)展機(jī)遇，另一方面還有著14億人口的國(guó)內(nèi)消費(fèi)市場(chǎng)，可見(jiàn)馬鈴薯等果蔬原料的