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4.3.1農(nóng)作物試驗(yàn)數(shù)據(jù) ………………………………………………………………………………5 4.3.2滾筒式噴淋與固定式清洗器的對(duì)比 …………………………………………………………6 4.4快速進(jìn)、退機(jī)構(gòu)改進(jìn) ………………………………………………………………………………6 5. 設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)及其他……………………………………………………………………………………6 參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………………………7 致謝……………………………………………………………………………………………………7 1.設(shè)計(jì)的意義與目的 1.1農(nóng)作物清洗機(jī)的現(xiàn)狀 隨著我國農(nóng)作物產(chǎn)量的大幅提高以及我國農(nóng)作物出口的數(shù)量不斷增大，高品質(zhì)的農(nóng)作物越來越重要，許多根莖類農(nóng)作物以及一些高品質(zhì)需要更好的外觀品質(zhì)和質(zhì)量要求，許多農(nóng)作物由于生長過程中必然會(huì)帶有泥土和農(nóng)藥，所以清洗農(nóng)作物大量勞動(dòng)是一個(gè)影響我國高品質(zhì)農(nóng)作物走出國門的問題，如果采用大量人力的話必然導(dǎo)致勞動(dòng)資源的浪費(fèi)，所以生產(chǎn)一種農(nóng)作物水果都可以清洗的農(nóng)作物清洗機(jī)械對(duì)提高生產(chǎn)力有的和重要的影響，所以農(nóng)作物清洗機(jī)械孕育而生。 1.2設(shè)計(jì)的農(nóng)作物清洗機(jī)應(yīng)該具有以下優(yōu)點(diǎn) （1）適用于多種農(nóng)作物，不論農(nóng)作物大小、形狀都可以清洗； （2）清洗量大、速度快、能效高，最大限度的做到節(jié)省能源的目的； （3）便于操作于維護(hù)，是農(nóng)作物清洗變成人人能操作能維護(hù)的機(jī)械； （4）對(duì)外界環(huán)境污染小，對(duì)清洗農(nóng)作物污染小。 2.總體設(shè)計(jì)說明 2.1清洗機(jī)工作過程 將要清洗農(nóng)作物放入皮帶輪上，啟動(dòng)電源，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)齒輪組帶動(dòng)皮帶輪運(yùn)動(dòng)，同事也帶動(dòng)清洗裝置的齒輪組，使?jié)L筒清洗器開始運(yùn)動(dòng)，此時(shí)可以控制清洗液裝置的調(diào)流閥控制清洗液的用量，清洗液通過流液管到達(dá)滾筒清洗器的內(nèi)部腔體內(nèi)，加之滾筒清洗器的滾動(dòng)旋轉(zhuǎn)就將清洗液噴出，形成噴淋達(dá)到清洗農(nóng)作物的目的，同時(shí)皮帶采用快速進(jìn)退機(jī)構(gòu)達(dá)到往復(fù)運(yùn)動(dòng)，是農(nóng)作物清洗時(shí)間更長，清洗效果更徹底的目的。 圖表 1 農(nóng)作物清洗機(jī)構(gòu)造圖 3.機(jī)構(gòu)及工作原理 3.1農(nóng)作物清洗機(jī)清洗部位工作原理 此圖為滾筒噴淋清洗器俯視圖，由圖可以看出其工作過程，當(dāng)電動(dòng)機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)內(nèi)部的單向閥做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，為滾筒清洗器提供動(dòng)力，使其轉(zhuǎn)動(dòng)起來，然后清洗液通過管道由空心軸進(jìn)入滾筒噴淋清洗機(jī)的內(nèi)部腔體，浸滿清洗液達(dá)到清洗的裝備，皮帶輪為運(yùn)輸所要清晰的農(nóng)作物的。 圖表 2 農(nóng)作物清洗機(jī)俯面圖 3.2滾筒噴淋清洗器工作原理 此圖為滾筒噴淋清洗器剖面圖，當(dāng)清洗液進(jìn)入內(nèi)部腔體后，滾筒在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下開始做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，清洗液由內(nèi)孔流到外層腔體后再由外孔被旋轉(zhuǎn)出形成噴淋效果，達(dá)到清洗農(nóng)作物的目的。 圖表 3 滾筒噴淋清洗器刨面圖 3.3傳送機(jī)構(gòu)工作原理 此圖為皮帶運(yùn)動(dòng)原理，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)皮帶輪運(yùn)動(dòng)，加入PLC控制電路時(shí)起運(yùn)動(dòng)方向逆轉(zhuǎn)達(dá)到進(jìn)給、回退得往復(fù)運(yùn)動(dòng)，加之用油泵，采用液壓原理，是往復(fù)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性更好，延長機(jī)器的使用壽命。 圖表 4 傳送機(jī)構(gòu)原理圖 3.4 傳送機(jī)構(gòu)PLC控制電路圖 圖表 5 進(jìn)給回退PLC電路控制圖 LD X0 OR M0 ANI M1 ANI M2 OUT M0 LD X1 OR M1 ANI M0 ANI M2 OUT M1 LDI X2 SET M2 LD M2 OUT T0 K 20 LD T0 RST M2 LD M0 OUT Y0 LD M1 OUT Y1 END ?注： X0=PB1(a接點(diǎn)) X1=PB2(a接點(diǎn)) X2=PB3(b接點(diǎn)) 4.部件與零件設(shè)計(jì)說明 4.1 清洗液速度與沖擊力的關(guān)系 圖表 6 清洗蔬菜清洗區(qū)工作過程圖 影響蔬菜清洗運(yùn)動(dòng)的主要參數(shù)有：曲柄角速度ω、滑塊的振幅L。為使問題簡化，我們把蔬菜裝在菜籃里看作一個(gè)整體，其 運(yùn)動(dòng)方程 s=L(1-cosωt) 速度方程 v=Lωsinωt 加速度方程 a=Lω2cosωt 可見，當(dāng)ωt=(2n+1)π/2 (n=0、1、2、3)時(shí)，Vmax=Lω;當(dāng)ωt=nπ(n=0、1、2、3)時(shí)，Amax=Lω2 4.2 受力分析 蔬菜上的粘著物所受的橫向力有粘著力S、慣性力G、水的阻力F.須使慣性力G與水的阻力F之矢量和最大值大于粘著物的粘著力S時(shí)，粘著物才能從蔬菜上被洗脫(試驗(yàn)表明)當(dāng)物體在液體中運(yùn)動(dòng)速度不大時(shí))液體的阻力與物體運(yùn)動(dòng)速度成正比)即f=Μv,μ為與液體性質(zhì)及物體形狀有關(guān)的系數(shù)(為求F與G之和的最大值 令r=F+G=μv+ma=μLωsinωt+mLω2cosωt Dr/dt=μLω2cosωt-mLω2ωsinωt=0 Tgωt=μ/mω Rmax=ωLωμ/m2ω2+μ2+mLω2mω/m2ω2+μ ω、L取得越大，rman就越大，粘著在蔬菜上的污物越容易洗脫。 振動(dòng)清洗過程中蔬菜的受力是十分復(fù)雜的，有相互間的摩擦、碰撞、水的阻力、切向力、慣性力等， 而運(yùn)動(dòng)的阻力和慣性力與流體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、蔬菜的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、蔬菜的表面形狀、體積、密度等諸多因素有關(guān)，要進(jìn)行精確分析是十分困難的，為使問題簡化，便于分析，我們可以抽象出計(jì)算蔬菜運(yùn)動(dòng)阻力的力學(xué)模型，分析出物體對(duì)流體的作用力R R=ρ∫aν12dA-ρ∫aν22dA-ρ∫ν1（ν1-ν2）dA =ρ∫aν2（ν1-ν2）dA 式中v1(取菜籃運(yùn)動(dòng)平衡位置的速度即vmanx在斷面上的分布可測(cè)定,通過數(shù)字積分可求出阻力值,流體作用在物體上的力與R等值反向.以上分析了蔬菜運(yùn)動(dòng)過程中的運(yùn)動(dòng)阻力和慣性力,而蔬菜在運(yùn)動(dòng)中的摩擦、撞、壓是肯定存在不能忽視的，動(dòng)著的菜籃中的蔬菜速度不可能完全一致，而蔬菜之間具有相對(duì)速度會(huì)產(chǎn)生摩擦，摩擦產(chǎn)生的切向力與水的切向阻力大于蔬菜表皮細(xì)胞分子間的拉力時(shí)，皮損傷、向力大于蔬菜表皮與里層細(xì)胞的牽連力時(shí)會(huì)造成表皮脫落，籃作的是往復(fù)運(yùn)動(dòng)，菜籃反向的瞬間蔬菜間的碰撞。擠壓最大，當(dāng)碰撞力大于菜葉纖維的張力時(shí)菜葉被折斷，當(dāng)擠壓力大于蔬菜表面張力時(shí)蔬菜表面被壓潰。無論蔬菜的表皮擦傷還是壓潰，或是菜葉折斷都會(huì)使蔬菜的營養(yǎng)受到損失。 總之，清洗中影響蔬菜損傷率的主要因素是菜籃在水中往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度v加速度a大. 蔬菜在噴淋清洗池內(nèi)主要受到噴頭噴射水的沖擊力I大小為I=pQ(v2-v1) 4.3農(nóng)作物清洗試驗(yàn) 4.3.1農(nóng)作物試驗(yàn)數(shù)據(jù)： 蔬菜名稱 往復(fù)次數(shù) r/min 清洗時(shí)間 min 蔬菜行程 cm 蔬菜的損傷率% 清洗率 % 馬鈴薯 90 3 60 0 99.98 紅薯 90 2 60 0 99.93 白菜 6 4 60 3.21 98.90 菠菜 6 5 60 4.03 98.88 香菜 5 7 60 5.10 97.87 芹菜 7 4 60 3.32 98.16 白蘿卜 80 3 60 0 99.95 萵筍葉 6 3 60 5.20 99.10 表1 蔬菜清洗實(shí)驗(yàn)表 蔬菜名稱 往復(fù)次數(shù) r/min 行程 cm 清洗時(shí)間 Min 蔬菜的損傷率 % 洗凈率 % 馬 鈴 薯 80 60 6 0 99.98 5 60 6 0 69.88 80 60 6 0 87.60 5 60 6 0 51.83 白 菜 80 60 6 0 99.99 5 60 6 0 98.81 80 60 6 0 98.68 5 60 6 0 96.53 表2 馬鈴薯與白菜清洗對(duì)比表 4.3.2 滾筒式噴淋與固定式清洗器的對(duì)比 清洗方式 表面污物 （目測(cè)） 清洗功耗 （KW） 清洗液用（L/min） 噴嘴堵塞率 （半年） 固定式噴淋清洗器 不能全部清除 1.6 180 70% 旋轉(zhuǎn)式噴淋清洗器 全部清除 0.8 90 0 表3 兩種清洗方式工作性能對(duì)比 由圖標(biāo)可以計(jì)算出滾筒式的比固定式的在清洗功耗上清洗液用量上都是其對(duì)方的一半以上，而在清洗的程度上和易碎壞方面更是強(qiáng)于固定式的。滾筒式清洗的清洗液速度和沖擊力比固定噴管式清洗系統(tǒng)均有明顯的提高，同時(shí)，農(nóng)作物通過清洗區(qū)時(shí)，其表面可承受來自不同方向的噴射流液的沖擊和清洗，提高了清洗效率。用此種方法改進(jìn)設(shè)計(jì)的清洗機(jī)使用效果良好。 4.4快速進(jìn)、退機(jī)構(gòu)改進(jìn) 此圖為常用的快速、退機(jī)構(gòu)構(gòu)造，此機(jī)構(gòu)使機(jī)器進(jìn)退效率低，易損耗，穩(wěn)定性差。經(jīng)過改造后的進(jìn)退機(jī)構(gòu)整體運(yùn)行狀況良好，穩(wěn)定性、可靠性提高了，進(jìn)給速度、進(jìn)給行程的可調(diào)性也大大地提高了，使用方便、簡捷，工作效率也有所提高，故障率降低了，所以工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大大地降低了。所選用的部件都是標(biāo)準(zhǔn)的、通用的，更方便維護(hù)。(見圖表4) 5.設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)及其他 隨著我國農(nóng)作物產(chǎn)量的大幅提高以及我國農(nóng)作物出口的數(shù)量不斷增大，高品質(zhì)的農(nóng)作物越來越重要，許多根莖類農(nóng)作物以及一些高品質(zhì)需要更好的外觀品質(zhì)和質(zhì)量要求，許多農(nóng)作物由于生長過程中必然會(huì)帶有泥土和農(nóng)藥，所以清洗農(nóng)作物大量勞動(dòng)是一個(gè)影響我國高品質(zhì)農(nóng)作物走出國門的問題，如果采用大量人力的話必然導(dǎo)致勞動(dòng)資源的浪費(fèi)所以生產(chǎn)一種農(nóng)作物水果都可以清洗的農(nóng)作物清洗機(jī)械對(duì)提高生產(chǎn)力有的重要影響，為我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的增長，起到了重要作用。 6．參考文獻(xiàn) 1.安二中.蔬菜清洗機(jī).機(jī)械工程材料,1996,8期. 2.張春林.機(jī)械原理.3版.中國:高等教育出版社.2006. 3.威爾遜.機(jī)械原理.1版.中國:重慶大學(xué).2005. 4.王文山.機(jī)電一體化.2版.中國:機(jī)械工作出版社.2005 致 謝 本論文的選題、研究內(nèi)容、研究方法及論文的形成是在導(dǎo)師教授支持、鼓勵(lì)和悉心指導(dǎo)下完成的。在論文的設(shè)計(jì)過程中，導(dǎo)師在論文的選題及研究內(nèi)容方面都給予我嚴(yán)格的要求和關(guān)鍵性的指導(dǎo)，論文完成后給予詳細(xì)的審閱和修改。導(dǎo)師高尚的人格、淵博的學(xué)士、嚴(yán)禁的治學(xué)態(tài)度、崇高的敬業(yè)精神、精辟的見解、風(fēng)雅的談吐、豐富的人生閱歷和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)都對(duì)我影響至深，將使我受益終身。 我還要感謝大學(xué)四年來所有的老師，為我們打下了堅(jiān)實(shí)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其制動(dòng)化專業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)；同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)們，正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?lì)，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)才會(huì)順利完成。 - 3 - 附件圖紙 電動(dòng)機(jī) 噴淋嘴 裝配圖