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專家系統(tǒng)與應(yīng)用程序
基于模糊集理論的有效性的評(píng)估農(nóng)業(yè)機(jī)械
摘要：
農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)的服務(wù)質(zhì)量是代表農(nóng)業(yè)成功的基本因素之一。從這個(gè)意義上說,有一個(gè)明確需要定義這些機(jī)器質(zhì)量的具體指標(biāo),它有可能決定哪些機(jī)器適合不同工作條件。服務(wù)的技術(shù)系統(tǒng)概念的有效性代表質(zhì)量的一個(gè)綜合指標(biāo)。本文運(yùn)用模糊集理論定義的有效性和可靠性、可維護(hù)性和功能作為影響指標(biāo)的有效性。在這個(gè)意義上的模型評(píng)估的有效性拖拉機(jī)作為農(nóng)業(yè)的典型代表機(jī)器已經(jīng)形成。本模型是基于集成上述的語言描述。利用模糊集理論和max-min成分影響指標(biāo)，模型進(jìn)行了測試。同一類別的三個(gè)拖拉機(jī)為例,利用的氣候和土壤條件在更廣泛的貝爾格萊德(塞爾維亞)地區(qū)。即使在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中條件是非常重要參數(shù) , 相比于其他操作，實(shí)現(xiàn)的效果差異也達(dá)到大致相等
。
1.介紹
為達(dá)到擴(kuò)張的全球農(nóng)產(chǎn)品的要求，實(shí)現(xiàn)更大的農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展。人們普遍認(rèn)識(shí)到當(dāng)代農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中需要適當(dāng)?shù)臋C(jī)器和設(shè)備，仔細(xì)和詳細(xì)規(guī)劃的需求和控制所有相關(guān)的生物、技術(shù)、技術(shù)和其他進(jìn)程。最終結(jié)果的準(zhǔn)確、可靠的預(yù)測為每個(gè)指定的操作,以及完整的作物生產(chǎn)過程中,。要求加強(qiáng)了引入復(fù)雜的實(shí)驗(yàn),數(shù)學(xué),農(nóng)業(yè)科學(xué)統(tǒng)計(jì),機(jī)械和其他方法都是特別重要的。在過去的幾十年。除了上述的要求,一個(gè)適當(dāng)?shù)募夹g(shù)體系必須滿足生產(chǎn)力的標(biāo)準(zhǔn),期望的作物生產(chǎn)。在大多數(shù)情況下,在塞爾維亞，tractor-machinery農(nóng)場系統(tǒng)的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過最優(yōu)級(jí)別(尼克里奇′,2005),增加成本作物生產(chǎn)。目前,現(xiàn)有的數(shù)學(xué)優(yōu)化方法、支持的高性能計(jì)算機(jī)有效地解決優(yōu)化問題(Dette &韋伯達(dá)菲et al .,1990;1994;Mileusnic′,2007;等等)。一個(gè)最優(yōu)的技術(shù)體系的形成為我們生產(chǎn)了更便宜的食品,高度影響拖拉機(jī)的可靠性、可維護(hù)性和系統(tǒng)的功能。
與系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展同樣,實(shí)際上的開始是IIWorld戰(zhàn)爭后,在適當(dāng)?shù)墓こ毯涂茖W(xué)文獻(xiàn)定義了一系列的概念,來描述技術(shù)系統(tǒng)的基本特征的點(diǎn)的服務(wù)質(zhì)量。可靠性的指標(biāo)是技術(shù)系統(tǒng)和行為操作,技術(shù)指標(biāo)和可維護(hù)性systembehaviors期間的失敗可以表示為大多數(shù)可辨認(rèn)的概念。這兩個(gè)概念及其實(shí)現(xiàn)最先進(jìn)的發(fā)展。有效性的概念被定義在試圖描述同時(shí)技術(shù)操作系統(tǒng)的行為和失敗的時(shí)期。這概念考慮可靠性和可用性的表演,以及提出了技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能(Papic&Milovanovic2007)。換句話說,一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)的有效性的概率,一個(gè)成功的功能系統(tǒng)技術(shù)和執(zhí)行所需的準(zhǔn)則函數(shù)限制允許的差異對(duì)于給定時(shí)間和給定的周圍條件。雖然在相同的精神,一些作者定義有效性有所不同。在(Ebramhimipour &鈴木,2006)被定義為總體有效性的指標(biāo)包含效率、可靠性和可用性。這兩個(gè)引用定義包括并行關(guān)于可靠性和可用性,雖然可用性包括可靠性和可維護(hù)性(Ivezic′,Tanasijevic′,& Ignjatovic′,2008)。因此它可以商定有效性是影響可靠性、可維護(hù)性的功能。可靠性系統(tǒng)不斷的被定義為特征保持操作abilitywithin允許的差異極限在現(xiàn)在;可維護(hù)性的能力是預(yù)防和發(fā)現(xiàn)故障及損壞,系統(tǒng)更新通過參加技術(shù)和操作能力和功能維修,功能實(shí)現(xiàn)功能的程度要求,即調(diào)整環(huán)境,或更準(zhǔn)確系統(tǒng)運(yùn)行的條件。
監(jiān)測的可靠性和可維護(hù)性是常見的監(jiān)控時(shí)間的狀態(tài)顯示(圖1)可靠性和可維護(hù)性的函數(shù)可以確定,以及操作的平均時(shí)間和平均時(shí)間相關(guān)。主要問題出現(xiàn)在形成時(shí)間的照片數(shù)據(jù)監(jiān)控和記錄。在現(xiàn)實(shí)條件的機(jī)器應(yīng)該連接到信息系統(tǒng)將準(zhǔn)確記錄每一個(gè)失敗、持續(xù)時(shí)間和修復(fù)程序。這通常是昂貴或簡易監(jiān)測機(jī)器的性能,即關(guān)閉的,是不精確的。此外,提供的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)處理時(shí)間的狀態(tài)要求所有的機(jī)器在平等的條件下工作,這是難以實(shí)現(xiàn)。至于技術(shù)體系的功能,沒有共同的方法測量和量化。這在本文的原因,為了評(píng)估的有效性, 將使用專業(yè)知識(shí)和分析機(jī)器判斷工作的工作過程。應(yīng)用專業(yè)知識(shí)判斷主要用于文學(xué),主要是為數(shù)據(jù)處理和評(píng)估的技術(shù)系統(tǒng)而言:風(fēng)險(xiǎn)(Li 廖,2007)、安全(王2000;王、楊、&森1995)或可靠性，用專業(yè)知識(shí)判斷自然的語言形式。因此,數(shù)學(xué)和邏輯概念模型進(jìn)行處理的經(jīng)驗(yàn)判斷,即計(jì)算的語言描述,模糊集合理論使用(Klir &元,1995;枝,1996)。應(yīng)用模糊今天集代表了最常用的工具之一各領(lǐng)域解決問題的優(yōu)化(黃顧,&杜,2006)和識(shí)別(陳,1996)過程問題。Cai(1996)提出了不同的概述應(yīng)用程序方面的模糊方法在系統(tǒng)失敗工程,這是一個(gè)接近效能評(píng)估問題。應(yīng)用模糊邏輯理論和專家系統(tǒng)(遼、一般2011;Liebowitz,1988)也用于解決優(yōu)化問題的農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域。(Abbaspour-Fard Rohani & Abdolahpour,2011)的基礎(chǔ)上神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用程序,在拖拉機(jī)預(yù)測失敗。(Yu,你們&趙,2010)模糊數(shù)學(xué)、可靠性理論和多目標(biāo)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用設(shè)計(jì)拖拉機(jī)最終傳動(dòng)。機(jī)器的可預(yù)測性和可靠性,顯著依賴于其有效性的技術(shù)系統(tǒng)。本文的觀點(diǎn)是根據(jù)模糊集理論的利用率建立模型的有效性。從而說明模糊集是用于分析可靠性、可維護(hù)性和功能表現(xiàn)(部分指標(biāo)的有效性)以及為他們?nèi)谌胄省Ｋ麄兊墓ぷ魇且赃@種有效模型質(zhì)量的方式評(píng)估技術(shù)系統(tǒng)。模型可以作為標(biāo)準(zhǔn)購買決策相關(guān)的任何程序,系統(tǒng)的操作或維護(hù),修理的預(yù)測和維護(hù)成本。質(zhì)量和功能的建議模型有效性的確定農(nóng)業(yè)所示機(jī)械、拖拉機(jī)。
2?；谀：挠行员憩F(xiàn)評(píng)估理論
數(shù)學(xué)和概念模型的有效性評(píng)估實(shí)際上是在兩個(gè)步驟:總結(jié)模糊命題的部分的效性指標(biāo);模糊提到的分成一個(gè)指標(biāo)——合成。模糊命題過程為代表的聲明,包括語言變量基于可用的信息技術(shù)系統(tǒng)。在這個(gè)意義上它必須定義語言的名字變量,代表不同的等級(jí)的效果考慮技術(shù)系統(tǒng)和定義的模糊集描述提到的變量。作文是一個(gè)模型,它提供了影響結(jié)構(gòu)有效性性能的指標(biāo)。
2.1。模糊模型解決問題
第一步創(chuàng)建的模糊有效性模型(E)評(píng)估本身和定義語言變量以及可靠性(R)、可維護(hù)性(M)和功能(F)有關(guān).許多語言變量,它可以發(fā)現(xiàn)最大數(shù)量的理性,人類可辨認(rèn)的表達(dá)式可以同時(shí)識(shí)別(王et al .,1995)。然而,識(shí)別的考慮甚至較小的特征數(shù)量的變量可以有用,因?yàn)閷＜业呐袛?Ivezic′et al .,2008)模糊集的靈活性一般包括過渡現(xiàn)象。根據(jù)以上,五個(gè)語言變量為代表的有效性表現(xiàn)包括:窮,充足,平均,和優(yōu)秀。這些語言形式變量給出適當(dāng)?shù)娜悄：?Klir 元,1995),圖2所示。
在圖2中,j = 1,。實(shí)際上,5代表的計(jì)量單位有效性。因此,部分指標(biāo)的有效性:R、M和F,隸屬函數(shù)l:在下一步中,執(zhí)行max-min組成。馬克斯-敏成分,也稱為悲觀,經(jīng)常用于模糊代數(shù)作為一個(gè)綜合模型(Ivezic′et al .,2008;Tanasijevic et al .,2011;王王et al .,1995;2000)。這個(gè)想法是為了讓整體評(píng)估(E)等于部分虛擬代表評(píng)估。這評(píng)估被確定為之間的最好的一個(gè)最壞的打算部分成績(R、M或F)。
它可以得出的結(jié)論是,所有的元素(R、M和F)E有同等影響E,max-min組成以并行方式被使用,這將部分的到綜合指標(biāo)。在文學(xué)(Ivezic′et al .,2008;etal .,1995)max-min成分通過運(yùn)營商”和“和”或“提供一個(gè)優(yōu)勢在其他的某些元素在合成的過程中,也使用。
準(zhǔn)確地說,如果我們看看三個(gè)部分指標(biāo),即他們的隸屬函數(shù)(1),可以使C:= j3 = 53組合
的隸屬度函數(shù)。每一種組合代表一個(gè)可能的合成效果評(píng)估(E)。
這個(gè)表達(dá)式(6)有必要映射回E模糊集(圖2)。最佳(王et al .,1995),用于轉(zhuǎn)換方法E描述(6)形成定義等級(jí)的會(huì)員模糊集:貧窮、充足,平均,和優(yōu)秀的好。這個(gè)過程被公認(rèn)為識(shí)別。最佳方法是使用距離E(d)之間通過“max-min”成分(6)和每個(gè)人E表達(dá)式(根據(jù)圖2)來表示的程度E是確認(rèn)每個(gè)模糊集的有效性(圖2)。越接近勒(6)是第i個(gè)語言變量,小迪。距離di等于零,如果勒(6)只是第i個(gè)相同隸屬度函數(shù)的表達(dá)式。在這種情況下,E不應(yīng)該評(píng)估其他表達(dá)式,由于這些表達(dá)式的排他性。假設(shè)迪民(i = 1,。,5)是最小的距離對(duì)Ej,讓a1,。,a5代表相對(duì)的倒數(shù)距離(計(jì)算相應(yīng)的比率距離di(7)和迪民提到的值)。然后,人工智能
:
1.一個(gè)說明性的例子
作為一個(gè)說明性的例子對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械的評(píng)價(jià)有效性,比較分析三個(gè)拖拉機(jī)A1 B2、本文給出和C2。
在拖拉機(jī)7.146 l發(fā)動(dòng)機(jī)LO4V TCD 2013安裝。謝謝從35%的扭矩儲(chǔ)備,拖拉機(jī)是能夠滿足所有需求預(yù)期表現(xiàn)最差的農(nóng)業(yè)操作在農(nóng)業(yè)。總拖拉機(jī)質(zhì)量是16000公斤。根據(jù)經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(代碼2)報(bào)告最大動(dòng)力輸出軸功率測量在2200轉(zhuǎn)243千瓦的燃油消耗率嗎198 g /千瓦小時(shí)(ECE-R24)。發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩1482海里在引擎1450 rpm的政權(quán)。傳動(dòng)裝置是精心“不一樣的”傳達(dá)。事業(yè)聯(lián)動(dòng)機(jī)制是一個(gè)類別II / III與提升11800公斤。
在拖拉機(jī)B2和C2 8.134 l發(fā)動(dòng)機(jī)6081 hrw37 JD安裝,儲(chǔ)備扭矩的40%,這能夠滿足所有的拖拉機(jī)需求預(yù)期表現(xiàn)最差的農(nóng)業(yè)在農(nóng)業(yè)操作。拖拉機(jī)總重量是14000公斤。根據(jù)經(jīng)合組織(代碼2)報(bào)告最大的權(quán)力來衡量動(dòng)力輸出軸在2002轉(zhuǎn)217千瓦燃料消耗率193克/千瓦小時(shí)(ECE-R24)。在發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩1320海里轉(zhuǎn)速為1400 rpm。傳播是“AutoPower。聯(lián)動(dòng)機(jī)制是一個(gè)類別II / III 10790丹的提升力。
兩個(gè)模型都是電子控制拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和燃料供給系統(tǒng),滿足排放法規(guī)。從提交的技術(shù)特點(diǎn)的拖拉機(jī),B和C看到所有三個(gè)拖拉機(jī)全功能forperforming困難操作不同的農(nóng)業(yè)技術(shù)生產(chǎn)。拖拉機(jī)B和C有相同的技術(shù)特征,和實(shí)踐是相同的類型和模式,除了拖拉機(jī)B進(jìn)入操作在2007年5月,一輛拖拉機(jī)C 6月2007年。一輛拖拉機(jī)實(shí)驗(yàn)農(nóng)場,這是技術(shù)文檔的基本模型,在7月份進(jìn)入操作2009年。保持農(nóng)業(yè)技術(shù)的主要任務(wù)提供功能和機(jī)器的可靠性。維護(hù)所有三個(gè)拖拉機(jī)是通過機(jī)器商店所擁有的用戶升級(jí)選擇。
十個(gè)工程師(分析師)致力于維護(hù)和操作拖拉機(jī)的采訪。他們?cè)u(píng)價(jià)R,D和F表1中給出。首先,拖拉機(jī)是計(jì)算的有效性。可以看出可靠性是由十的分析師評(píng)為優(yōu)秀(6/10 = 0.6),平均三(0.3)和一樣好(0.1)。以這種方式獲得評(píng)估R在表單中，在下一步中,這些評(píng)估是映射在模糊集(圖1)為了獲得評(píng)估(1)。例如,可靠性在這個(gè)例子中確定(11),它是語言0.6變量優(yōu)秀加入重量。
因此,模糊集優(yōu)秀定義為:Rexc=(1/0,1/0,1/0,4/0.25 5/1.0)(據(jù)嗎圖1)。這樣的特定的值模糊集優(yōu)秀Rexc0.6 =(1 / 0.6(0),2 / 0.6(0),3 / 0.6(0),4 /(0.25 - 0.6),5 /(1.0 - 0.6)}。剩下的四個(gè)語言變量被以同樣的方式對(duì)待。最后對(duì)于每個(gè)j = 1,。5具體隸屬度函數(shù)(最后一行,表2)被添加到最后拖拉機(jī)可靠性模糊形式(1):這些fuzzificated評(píng)估(11)和(12)是合成所必需的評(píng)估的有效性,使用max-min邏輯。在這種情況下可以使C = 53 = 125組合,走出48的結(jié)果。
第一個(gè)結(jié)果是組合2-2-3:E2-2-3(0.025,0.05,0.125),哪里X2-2-3 =(2 + 2 + 3)/ 3 = 2(四舍五入為整數(shù))。最小值的隸屬度函數(shù)這一結(jié)果的是0.025。其他的結(jié)果和相應(yīng)的我的值如表3所示。所有這些結(jié)果都可以圍繞尺寸X = 2、3、4和5。拖拉機(jī)在很大程度上為0.30065(與30%)評(píng)估那么好,拖拉機(jī)在很大程度上0.27538(27.5%)評(píng)估一樣好,而拖拉機(jī)C在很大程度上為0.25468平均(25.5%)評(píng)估。它可以得出的結(jié)論是,C是最糟糕的,當(dāng)拖拉機(jī)只是稍微比B,特別是如果我們看到的評(píng)估為優(yōu)秀的28.8%,而B的程度23.8%的程度。分析了拖拉機(jī)可以提出的有效性如圖3。,它可以更清楚地看到,拖拉機(jī)的最大的效果。如果這個(gè)評(píng)估(EA,EB,EC)defuzzificated是重心點(diǎn)計(jì)算- Z(Bowles & Pelaez,1995),我們得到了評(píng)估的效果如下:
這就意味著在1 - 5(即從貧困的規(guī)模優(yōu)秀)拖拉機(jī)是最好的和拖拉機(jī)C是最壞的打算。驗(yàn)證的實(shí)現(xiàn)結(jié)果,統(tǒng)計(jì)分析的可用性,像家庭與有效性概念,已經(jīng)被使用。那在我們的模型顯示,拖拉機(jī)是最好的,和C的壞的效果。在現(xiàn)實(shí)中,如果我們分析的可用性,它是看到2904 moto-hours拖拉機(jī)在工作3130年可用moto-hours;如果10000 moto-hours計(jì)算,在9244年的工作將花費(fèi)moto-hours。拖拉機(jī)B的10004年moto-hours可用,它花9069moto-hours在工作,和拖拉機(jī)C 9981可用moto-hours花了9045年的工作。實(shí)驗(yàn)表明,更可靠和有效的拖拉機(jī)是少是延遲。在某種程度上,這個(gè)初始的優(yōu)勢消滅更糟糕的物流交付備件的時(shí)候涉及到拖拉機(jī),拖拉機(jī)a . 1100年moto-hours工作可憐的物流在維護(hù)希望8個(gè)工作日, 一個(gè)給定的拖拉機(jī)和它極大地影響了可維護(hù)性的下降帶來的好處,因此相同的效率(內(nèi)部技術(shù)PKB)總剝削的下降。
1.結(jié)論
本文提出一種模型有效性的評(píng)估技術(shù)系統(tǒng)、精確農(nóng)業(yè)機(jī)械、基于模糊集理論。表現(xiàn)作為整體的有效性指標(biāo)系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量,即為整個(gè)測量技術(shù)系統(tǒng)的可用性?？煽啃浴⒖删S護(hù)性和功能表演已經(jīng)公認(rèn)的有效性參數(shù)或指標(biāo)。語言可以被任命為形式所有提到的共同特征指標(biāo)。因此模糊集理論出現(xiàn)自然工具建模的有效性。在本文中,應(yīng)用模糊集理論,這是必要的定義:語言變量及其描述隸屬函數(shù)、模糊規(guī)則的組成和模型集成和去模糊化。模糊的成分即max-min邏輯已經(jīng)被用于集成的有效性指標(biāo)有效性的整體性能,最適合集成的方法模糊集的隸屬函數(shù)和質(zhì)心點(diǎn)去模糊化的模糊數(shù)的計(jì)算數(shù)值。Max-min組合模型,它暴露在這篇文章中,沒有以這種方式處理相應(yīng)的文獻(xiàn)。另外,在案例研究中,模型的模糊化的問卷調(diào)查的結(jié)果,它代表的正是所積累的方式工程師的知識(shí)和技能。
提出的模型可以作為一個(gè)簡單的工具的快速估計(jì)的有效性即為農(nóng)業(yè)服務(wù)的質(zhì)量機(jī)械、基于專家判斷和估計(jì)。在同時(shí),該模型不需要復(fù)雜的IT基礎(chǔ)設(shè)施。分析實(shí)現(xiàn)模糊集和適當(dāng)?shù)哪：行钥煽啃浴⒖删S護(hù)性和功能表現(xiàn)可以糾正措施的指導(dǎo)購買的方向嗎的設(shè)備,結(jié)構(gòu)調(diào)整,改變的維護(hù)政策或管理/運(yùn)營商變更
本文具體分析了三個(gè)拖拉機(jī),標(biāo)志著一個(gè)B和C,這表明更高效的拖拉機(jī)越頻繁宕機(jī)。在某種程度上,這種最初的優(yōu)勢就終止了窮交付備件物流。
感謝
研究工作得到了塞爾維亞共和國教育部和科學(xué)界的支持。
山楂去核機(jī)設(shè)計(jì)方案
首先整個(gè)設(shè)計(jì)思路是這樣的：
一． 轉(zhuǎn)盤部分：
1． 電機(jī)選低速電機(jī)選：90TDY060-3A
2.轉(zhuǎn)盤上放12個(gè)山楂固定位，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中實(shí)現(xiàn)3秒轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定位，也就是說山楂固定轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為3秒轉(zhuǎn)動(dòng)12°其中2秒多為停頓時(shí)間，方便手工放入山楂。
3.減速方案:
我們選用的電機(jī)轉(zhuǎn)速為每秒一轉(zhuǎn)，而間歇機(jī)構(gòu)要實(shí)現(xiàn)3秒一轉(zhuǎn)，才行能大轉(zhuǎn)盤3秒轉(zhuǎn)動(dòng)12°，所以這里我們只需把電機(jī)輸出速度降低到三分之一就能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速需求，這里參考到別的山楂機(jī)的多個(gè)案例決定采用皮帶減速機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，
二． 去核部分
1.去核部分運(yùn)動(dòng)采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。
2.首先電機(jī)選擇
考慮到轉(zhuǎn)盤需要3秒轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)工位，所以對(duì)應(yīng)刀具也要3秒一個(gè)行程，如上圖所示原理，即曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)一周為一個(gè)行程為3秒 所以我們采用相同電機(jī)，所以也需降速三分之一，這里我們用齒輪減速，一個(gè)用模數(shù)1.5齒數(shù)12主動(dòng)齒輪帶動(dòng)模數(shù)1.5齒數(shù)36的從動(dòng)輪。
3刀內(nèi)殘?jiān)?
為了去除刀具中的殘?jiān)?，我們?cè)诘毒咧邪惭b了一個(gè)小彈簧，擠壓時(shí)彈簧壓縮，當(dāng)不受外力時(shí)彈簧能把殘?jiān)鼜棾鋈ァ?
編號(hào)(學(xué)號(hào))：********
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)
( ****屆本科)
題 目： 山楂山楂機(jī)主要部件設(shè)計(jì)
學(xué) 院： * * * *
專 業(yè)： ********************
姓 名： ****
指導(dǎo)教師： ******
完成日期： **** 年 ** 月 ** 日
目錄
摘要 1
Abstract 2
1 前言 3
1.1本論文研究的目的和意義 3
1.2國內(nèi)外果核類山楂機(jī)械的發(fā)展情況 3
1.3山楂的特性和山楂山楂機(jī)的應(yīng)用前景 5
2 山楂山楂機(jī)的設(shè)計(jì) 5
2.1 馬達(dá)的選擇 6
2.1.1 選擇馬達(dá)系列 6
2.1.2 選擇馬達(dá)功率 7
2.2 傳動(dòng)裝置的選擇 7
2.2.1 傳動(dòng)的選擇 7
2.2.2 V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 8
3 山楂山楂機(jī)關(guān)鍵部件設(shè)計(jì) 10
3.1 去核的刀具 10
3.1.1 去核的刀具材料及尺寸 10
3.2 山楂定位盤 10
3.2.1 山楂定位盤材料 10
3.2.2 山楂定位盤尺寸 10
3.3 山楂機(jī)定位盤主軸 11
3.3.1 軸的材料選擇 11
3.3.2 初步估算軸徑 11
3.3.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11
3.3.4 軸的強(qiáng)度驗(yàn)算 12
3.4 山楂機(jī)主軸間歇輪 13
3.5 山楂機(jī)傳動(dòng)圓盤 13
3.6 山楂機(jī)傳動(dòng)軸 14
3.6.1 軸的材料選擇 14
3.6.2 初步估算軸徑 14
3.6.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14
3.6.4 軸的強(qiáng)度驗(yàn)算 14
3.7 軸承的選擇 15
3.7.1 載荷條件 16
3.7.2 軸承轉(zhuǎn)速 16
3.7.3 調(diào)心性能 16
3.7.4 軸承剛度 16
3.7.5 安裝及拆卸要求 16
3.7.6 經(jīng)濟(jì)性 16
3.7.7 軸承壽命 16
3.8 連桿設(shè)計(jì) 18
3.9 山楂去核機(jī)裝配圖 18
4 總結(jié) 20
參考文獻(xiàn) 21
致謝 23
**********
摘要
我國目前的山楂山楂機(jī)械的發(fā)展情況比較落后，由于缺少良好的設(shè)備，加工手段落后，生產(chǎn)效率低，致使一些地區(qū)出現(xiàn)水果積壓腐爛現(xiàn)象，給果農(nóng)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。山楂去核手工作業(yè)現(xiàn)在在中國仍然是主要的加工手段，不僅占用大量的勞動(dòng)力、勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)率低，而且衛(wèi)生安全也得不到有效保障。去核作業(yè)是山楂加工工序中十分重要的前處理工序。以往的手工操作遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代山楂加工的需求，不僅占用大量的勞力，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，且產(chǎn)品質(zhì)量難以控制。本設(shè)計(jì)主要是為了解決山楂去核作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度大，安全衛(wèi)生，提高生產(chǎn)效率，降低山楂果實(shí)破損率，保證山楂產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，小型山楂山楂機(jī)有非常好的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞：山楂；山楂機(jī)；設(shè)計(jì)
Abstract
Development situation of China's current Hawthorn nuclear machinery is relatively backward, due to the lack of good equipment, processing methods are backward, low production efficiency, resulting in some areas appear fruit backlog rotten phenomenon, caused great economic losses to farmers. Hawthorn nuclear manual operation now in China is still the main means of processing, not only takes up a lot of labor, high labor intensity, low productivity, and health and safety are not effectively guarantee. Pitted pretreatment procedure is very important in the process of hawthorn processing. The old manual operation cannot meet the modern Hawthorn processing requirements, not only takes up a lot of labor, labor intensity is high, the production efficiency is low, and the product quality is difficult to control. This design is mainly to solve the Hawthorn nuclear operation labor intensity, safety and health, improve production efficiency, reduce the damage rate of hawthorn hawthorn fruit, guarantee the quality of the products. Therefore, application prospect of small Hawthorn nuclear machine has a very good.
Keywords: haw；stoner；design
1 前言
1.1本論文研究的目的和意義
我國的地域遼闊、資源豐富。具有得天獨(dú)厚的發(fā)展水果加工業(yè)的良好條件。水果深加工已成了農(nóng)民致富的一條主要途徑，不論社會(huì)效益還是經(jīng)濟(jì)效益都是十分可觀的。果核類水果主要是指桃、杏、李、山楂、紅棗及橄欖等。它們?cè)谒偖a(chǎn)量中占有較大比例，以它們?yōu)樵?，加工成飲料、罐頭、果脯及果干制品時(shí)，去核作業(yè)是水果加工業(yè)中十分重要的前處理工序。以前的手工操作遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代水果加工的需求，不僅占用大量的勞力，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，且產(chǎn)品質(zhì)量難以控制。但是我們也看到，在果樹種植業(yè)蓬勃發(fā)展的今天，由于缺少性能良好的設(shè)備，加工的手段落后，生產(chǎn)效率低，有些地區(qū)還出現(xiàn)鮮果品積壓腐爛現(xiàn)象，給果農(nóng)造成不應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)損失。許多地區(qū)的果品加工廠，其前處理生產(chǎn)環(huán)節(jié)，如去核、去皮、清洗等，至今基本上仍靠手工或十分簡陋的工具完成。因此，在我國發(fā)展山楂機(jī)械等前處理設(shè)備，取代手工作業(yè)是必然趨勢。針對(duì)中國水果資源豐富、分布廣泛的特點(diǎn)，特別要加大對(duì)中小型山楂去核機(jī)具的研制，以適應(yīng)廣大果農(nóng)及小型果品加工廠的需求。只有這樣，才會(huì)有豐富多樣的食品來滿足人們的需求，才能保護(hù)果農(nóng)種植的積極性。
1.2 國內(nèi)外果核類山楂機(jī)械的發(fā)展情況
國外20世紀(jì)60年代著手研制水果山楂機(jī)，至20世紀(jì)80年代初美國、意大利、荷蘭等國已相繼推出了粘核桃山楂機(jī)、橄欖山楂機(jī)等。去核工序基本上實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。數(shù)十年的發(fā)展，已日趨完善、成熟。目前，正向著節(jié)能型和機(jī)電一體化方向發(fā)展，以電腦自控作業(yè)為主。但中國的水果山楂機(jī)具發(fā)展緩慢，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于種植業(yè)的發(fā)展。
日本生產(chǎn)的一種刮板式山楂機(jī)，去核后的果肉可達(dá)5毫米左右，由篩孔排出，桃核從尾端排出，該機(jī)適用于粘核型桃的去核加工，它具有成本較低，生產(chǎn)率高，去核效果好等特點(diǎn)。國外也研制出了橄欖山楂機(jī)，它可以依靠果模組裝在鏈條或滾筒上，形成輸送和定位，并采用一排刀具（包括上刀和下刀），對(duì)橄欖進(jìn)行多刀去核作業(yè)，其生產(chǎn)效率比使用單刀的設(shè)備高得多。
美國FMC公司80年代初向市場推出一種自動(dòng)轉(zhuǎn)矩式粘核桃山楂機(jī)。每分鐘可加工80個(gè)桃子，其生產(chǎn)率約800 kg/h左右。該機(jī)采用14個(gè)小杯對(duì)桃子進(jìn)行定位和輸送。每個(gè)杯子底部有一帶凸起的小轉(zhuǎn)軸（見圖1）。小軸在鏈條帶動(dòng)下始終旋轉(zhuǎn)著，只要杯內(nèi)桃子的凹部不在小凸起的上方，桃子外圈就會(huì)與凸起接觸并被其帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)著，直到圖示正確位置為止。這時(shí)，桃子保持直立狀態(tài)，劈刀將果內(nèi)劈成兩半后，夾持挑子的兩個(gè)橡膠夾板相向轉(zhuǎn)動(dòng)150°使果肉與桃核分離。該機(jī)可以整個(gè)加工季節(jié)連續(xù)工作而不必停機(jī)潤滑，調(diào)節(jié)與清洗也十分方便。由于它保持了去核后果肉的完整性，因此比較適合于罐頭、果脯和果干加工廠使用。由于該機(jī)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高，而國內(nèi)罐頭、果脯等食品均屬微利產(chǎn)品，因此，在我國推廣起來存在一些難度。
圖1 桃子自動(dòng)定位示意圖
1轉(zhuǎn)軸2果杯3夾板
意大利BERTUZZI公司推出了一種滾子山楂機(jī)，其原理如圖2所示。它適合于離核型桃、杏、李等核果的果肉與果核分離。圖中滾子2心部材料為碳鋼，外面覆蓋一層彈性適中的橡膠層，輥?zhàn)?由數(shù)個(gè)齒狀圓盤組成，各盤間有一定間隔，在兩輥?zhàn)由戏接幸煌茐貉b置，當(dāng)它將物料推入兩輥?zhàn)又g時(shí)，物料1在兩輥?zhàn)拥臄D壓下，果肉被擠入齒輥中的齒間間隔（圖中5），而果核則使?jié)L子2的橡膠層變形而凹入橡膠層中（圖中4）。當(dāng)轉(zhuǎn)過一定角度后，橡膠的彈性作用使果核脫離滾子2而進(jìn)入果核收集斗。在輥?zhàn)酉路接幸豢烧{(diào)的分離裝置使肉核有效分離，在齒輥下方還有一個(gè)類似梳子的裝置將嵌在滾子3齒盤間的果肉梳出，落入果肉收集斗。從而達(dá)到核肉分離的目的。它適用于帶肉果汁飲料、果漿、果醬、果汁飲料等品種的去核工序，具有生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)，有較高的推廣價(jià)值。
圖2 滾子山楂機(jī)去核原理圖
中國研制出的核果水果山楂機(jī)具，按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作部件的不同，大體可分為剖分式、對(duì)輥式和捅桿式等幾大類。目前中國的山楂機(jī)械有剖分式山楂機(jī)、對(duì)輥式山楂機(jī)、捅桿式山楂機(jī)、打漿式山楂機(jī)、刮板式山楂機(jī)、凸齒滾筒分離凹板式山楂機(jī)幾種形式。中國山楂機(jī)械存在突出的問題有果肉損失率較高、去核后果實(shí)破損率高、機(jī)械性能不穩(wěn)定、通用性差、作業(yè)成本高、科技含量低、生產(chǎn)效率低等。
1.3 山楂的特性和山楂山楂機(jī)的應(yīng)用前景
山楂，是可食用植物，果核類水果，質(zhì)硬，果肉薄，味微酸澀。落葉灌木，枝密生，有細(xì)刺，幼枝有柔毛。小枝紫褐色，老枝灰褐色。能防治心血管疾病。山楂是我國特有的藥果兼用樹種。山楂的主要成分：可食用部分76%。每100g中含能量397kJ、水分73g、蛋白質(zhì)0.5g、脂肪0.6g、膳食纖維3.1g、碳水化合物22g、胡蘿卜素100μg、維生素A 17μg；硫胺素0.02mg、核黃素0.02mg、尼克酸0.4mg；維生素C 53mg、維生素E 7.32mg；鉀 299mg、鈉5.4mg、鈣52mg、鎂19mg、鐵0.9mg、錳0.24mg、鋅0.28mg、銅0.11mg、磷24mg、硒1.22μg。含解脂酶、鞣質(zhì)等以及對(duì)大腸桿菌、綠膿桿菌、痢疾桿菌有抑制作用的成分。
山楂能防治心血管疾病，具有擴(kuò)張血管、強(qiáng)心、增加冠脈血流量、改善心臟活力、興奮中樞神經(jīng)系統(tǒng)、降低血壓和膽固醇、軟化血管及利尿和鎮(zhèn)靜作用；防治動(dòng)脈硬化，防衰老、抗癌的作用。山楂酸還有強(qiáng)心作用，對(duì)老年性心臟病也有益處。它能開胃消食，對(duì)消肉食積滯作用更好，很多助消化的藥中都采用了山楂；山楂對(duì)子宮有收縮作用，在孕婦臨產(chǎn)時(shí)有催生之效，并能促進(jìn)產(chǎn)后子宮復(fù)原；能增強(qiáng)機(jī)體的免疫力，有防衰老、抗癌的作用。山楂中有平喘化痰、抑制細(xì)菌、治療腹痛腹瀉的成分。
近年來，隨著人民生活水平的不斷提高，人民對(duì)食品質(zhì)量的要求也越來越嚴(yán)格。生產(chǎn)廠家也意識(shí)到前處理工序?qū)Ξa(chǎn)品質(zhì)量有著不可忽視的影響，各廠家紛紛尋找合適的前處理設(shè)備。由于許多前處理設(shè)備在國內(nèi)尚屬空白，因此，開發(fā)性能優(yōu)良的山楂機(jī)及其它前處理設(shè)備是形勢所需。果核類水果主要指桃、李、杏、山楂、紅棗及橄欖等，它們?cè)谒偖a(chǎn)量中占有較大的比例。在以它們?yōu)樵霞庸わ嬃稀⒐揞^、果脯及果干制品時(shí)，去核作業(yè)是一項(xiàng)十分重要的前處理工序。以往所采用人工作業(yè)，不僅占用大量勞動(dòng)力、勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)率低，并且產(chǎn)品質(zhì)量難以控制。因此，實(shí)行水果去核的機(jī)械化作業(yè)是水果加工業(yè)中必然的發(fā)展趨勢，所以山楂山楂機(jī)的應(yīng)用有非常良好的前景。
2 山楂山楂機(jī)設(shè)計(jì)
如圖3所示為小型山楂山楂機(jī)，主要包括1去核刀具、2山楂定位盤、3定位盤主軸、4傳動(dòng)間歇輪、5傳動(dòng)圓輪、6傳動(dòng)軸、7連桿、8轉(zhuǎn)盤、9擋板。其中，去核刀具能夠去掉山楂的內(nèi)核，且保證山楂不破碎；山楂定位盤能夠給山楂定位，確保去核刀具能夠準(zhǔn)確的去掉山楂的內(nèi)核；傳動(dòng)間歇輪，能夠在傳動(dòng)圓輪的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，每30°轉(zhuǎn)動(dòng)一下，進(jìn)而使山楂定位盤間歇轉(zhuǎn)動(dòng)；傳動(dòng)圓輪，每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，帶動(dòng)間歇輪轉(zhuǎn)過30°一次；轉(zhuǎn)動(dòng)軸保證傳動(dòng)圓輪平穩(wěn)傳動(dòng)；連桿在轉(zhuǎn)盤圓周運(yùn)動(dòng)過程中，分別帶動(dòng)傳動(dòng)圓輪轉(zhuǎn)動(dòng)和去核刀具的上下運(yùn)動(dòng)；轉(zhuǎn)盤做圓周運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)連桿運(yùn)動(dòng)；擋板的作用是收集去核后的山楂。山楂山楂機(jī)工作原理是：發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)后，通過皮帶輪把動(dòng)力傳給減速器，減速器減速后帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)連桿做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，一邊連桿帶動(dòng)刀具上下運(yùn)動(dòng)完成山楂的去核工作，另一邊連桿帶動(dòng)傳動(dòng)盤，傳動(dòng)盤每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，帶動(dòng)間歇輪轉(zhuǎn)動(dòng)一次(30°)，在主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)下使山楂定位盤轉(zhuǎn)動(dòng)。(當(dāng)轉(zhuǎn)盤帶動(dòng)連桿運(yùn)動(dòng)到最上方的時(shí)候，傳動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置帶動(dòng)間歇輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而使定位盤帶動(dòng)山楂轉(zhuǎn)動(dòng)到刀具下方，當(dāng)轉(zhuǎn)盤向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)裝置離開間歇輪做圓周運(yùn)動(dòng)，刀具在連桿作用下，向下運(yùn)動(dòng)完成山楂的去核工作，如此反復(fù)。山楂隨刀具向上時(shí)，遇到擋板脫落到定位盤上隨定位盤轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)遇到第二個(gè)擋板的時(shí)候被剝落下去，掉落到收集帶中。)
2.1馬達(dá)的選擇
2.1.1 選擇馬達(dá)系列
馬達(dá)選擇應(yīng)保證：
式中：P0——馬達(dá)額定功率，kW；
Pr——工作機(jī)所需馬達(dá)功率，kW。
所需馬達(dá)功率由下式計(jì)算：
Pr=Pw/η
式中：Pr——工作機(jī)所需有效功率，由工作機(jī)的工藝阻力及運(yùn)行參數(shù)確定；
η——馬達(dá)到工作機(jī)的總效率，%。
皮帶運(yùn)輸機(jī)的PW計(jì)算方法：
PW=F×v/1000 (kW)
式中：F——工作機(jī)的圓周力，例如運(yùn)輸機(jī)上運(yùn)輸帶的有效拉力，N；
v——工作機(jī)的線速度，例如運(yùn)輸帶的帶速，m/s；
D——帶運(yùn)輸機(jī)主動(dòng)滾筒的直徑，mm；
n——工作機(jī)卷筒軸的轉(zhuǎn)速，r/min。
按工作要求及工作條件選用三相異步馬達(dá)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V，Y系列。
2.1.2 選擇馬達(dá)功率
PW1=0.27 kW，η1=0.99×0.95×0.96×0.95×0.994×0.96=0.7698
∴Pr1=PW/η1=0.36 kW
PW2=0.15 kW，η2=0.95×0.825×0.982×0.99×0.90=0.6885
∴Pr2=PW/η2=0.22 kW
查表4.12-1，可選Y系列三相異步馬達(dá)Y802-4型，額定功率P0=0.75kW，或選Y系列三相異步馬達(dá)Y90S-4型，額定功率P0=0.75kW。
以同步轉(zhuǎn)速為1500r/min及1000r/min兩種方案進(jìn)行比較，由表4.12.1查得馬達(dá)數(shù)據(jù)，計(jì)算出傳動(dòng)比如下表。
表1 馬達(dá)數(shù)據(jù)表
方案
馬達(dá)型號(hào)
額定功率
/kW
同步轉(zhuǎn)速
/(r/min)
滿載轉(zhuǎn)速
/(r/min)
總傳動(dòng)比
質(zhì)量
/kg
價(jià)格
/元
1
2
Y802-4
Y90S-4
0.75
0.75
1500
1000
1390
910
57.92
37.92
18
23
475
570
比較兩方案可見，方案1選用的馬達(dá)雖然質(zhì)量和價(jià)格較低，但總傳動(dòng)比大。為使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用方案2。馬達(dá)型號(hào)為Y90S-4，額定功率為0.75 kW，同步轉(zhuǎn)速為1000 r/min，滿載轉(zhuǎn)速為910 r/min。由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表4.12-2查得馬達(dá)中心高H = 90mm，外伸軸段D × E = 24mm × 50mm。
2.2 傳動(dòng)裝置的選擇
2.2.1 傳動(dòng)的選擇
(1)帶傳動(dòng)：帶傳動(dòng)是具有中間撓性件、靠摩擦工作的傳動(dòng)，如圖4所示，所以具有如下優(yōu)點(diǎn)：能緩沖吸振；傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲??；過載時(shí)，帶將在帶輪上打滑，可防止其他零件損壞；結(jié)構(gòu)簡單、成本低；允許有較大的中心距(可達(dá)15m)。
帶傳動(dòng)的缺點(diǎn)：由于帶與帶輪面之間的滑動(dòng)，不能保證定傳動(dòng)比；在傳遞相同大小的圓周力時(shí)，結(jié)構(gòu)尺寸和軸上壓力都比嚙合傳動(dòng)大；效率低、帶的壽命短。
圖4 帶傳動(dòng)
(2)鏈傳動(dòng)：鏈傳動(dòng)是一種用鏈條做中間撓性件的嚙合傳動(dòng)，它由鏈條、主動(dòng)輪和從動(dòng)輪組成，如圖5所示。鏈傳動(dòng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：無彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象，平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確；效率較高，η≈0.98；結(jié)構(gòu)尺寸比較緊湊；由于不需要很大的張緊力，所以作用在軸上的載荷較??；可以在溫度較高及灰塵較大的環(huán)境下工作。
圖5 鏈傳動(dòng)
鏈傳動(dòng)的缺點(diǎn)：a.不能保證恒定的瞬時(shí)傳動(dòng)比；b.只能用于平行軸間同向回轉(zhuǎn)的傳動(dòng)；c.不適宜在載荷變化很大和急促反向的傳動(dòng)中應(yīng)用；d.工作時(shí)存在噪聲；e.制造費(fèi)用比帶傳動(dòng)高；f.磨損鏈節(jié)伸長后運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，易跳齒等。
(3)齒輪傳動(dòng)：如圖6所示，齒輪傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)主要有：a.傳動(dòng)效率高；b.結(jié)構(gòu)緊湊；c.工作可靠、傳動(dòng)比穩(wěn)定、壽命長。
圖6 齒輪傳動(dòng)
齒輪傳動(dòng)缺點(diǎn)：a.制造和安裝精度要求高；b.不宜遠(yuǎn)距離傳動(dòng)；c.成本高。
綜合以上三種傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合本設(shè)計(jì)的山楂山楂機(jī)的特點(diǎn)，選擇具有傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小、結(jié)構(gòu)簡單、成本低的帶傳動(dòng)作為傳動(dòng)裝置比較適合。
2.2.2 V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
(1)選擇V帶型號(hào)
V帶傳動(dòng)的功率計(jì)算公式為：
Pca=KAP
式中：Pca——計(jì)算功率，kW；
P——傳遞的額定功率(如：電機(jī)的額定功率)，kW；
KA ——工作情況系數(shù)(表6-9)。
由表6-9查得工作情況系數(shù)KA=1.2，所以計(jì)算功率：
Pca=KAP=1.2×0.75=9 kW
根據(jù)Pca和n1由圖6-9確定選用Z型帶。
(2)確定帶輪基準(zhǔn)直徑
由表6-7和表6-10，取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑dd1=67mm。
驗(yàn)算帶速：
v= =6.38＜25(m/s)
帶速合適。
計(jì)算從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑dd2：
dd2=i×dd1=2.37×67=158.79 mm
根據(jù)表6-10，取dd2=160 mm。
(3)確定V帶的基準(zhǔn)長度和傳動(dòng)的中心距
根據(jù)0.7(dd1+dd2)＜a0＜2(dd1+dd2)，得到158.9＜a＜454。
初定中心距a0 = 350mm。
由基準(zhǔn)長度公式：
L‘d=2a0+π(dd1 + dd2)/2+(dd2-dd1)2/4a0
∴L‘d=2×350+π(67+160)/2+(160-67)2/4×350=1062.7(mm)
根據(jù)表6-5選取帶的基準(zhǔn)長度Ld=1120mm。
實(shí)際中心距a≈a0+(Ld-L‘d)/2=350+(1120–1062.7/2=378.7(mm)
(4)驗(yàn)算主動(dòng)帶輪上的包角a1
a1=180-(dd2-dd1)×57.3°/a=165.9°＞120°
主動(dòng)帶輪上的包角合適。
(5)確定帶的根數(shù)z
根據(jù)ａ1=165.9°，查表6-11，得Ka=0.966；
根據(jù)Ld=1120mm，查表6-5，得KL=1.08；
由n1=910r/min、i=2.37、dd1=67mm；
查表6-8a和表6-8b，得P0=0.15kW，△P0=0.02kW。
z=Pca/(P0+△P0)KａKL=0.9/[(0.15+0.02)×0.966×1.08]=5.07=6
取z=6根。
(6)確定帶的張緊力F0
查表6-6，Z型普通V帶單位長度質(zhì)量q=0.06kg/m。
F0=500Pca(2.5/Kа-1)/(z×v)+ qv2
F0=500×0.9(2.5/0.966-1)/6×6.38+0.06×6.382 = 90.0(N)
(6)計(jì)算帶傳動(dòng)作用在軸上的載荷FQ
FQ=2zF0cos(r/2)=2zF0sin(а1/2)
式中：z——帶的根數(shù)；
F0——單根帶的張緊力，N；
а1——主動(dòng)帶輪上的包角，rad。
FQ=2×6×90.0×sin=1071.8(N)
3 山楂山楂機(jī)關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)
3.1 去核的刀具
由于山楂山楂機(jī)刀具用于直接接觸山楂果實(shí)，材料的選擇應(yīng)考慮材料容易加工切削、干凈衛(wèi)生、成本低且容易清洗等特點(diǎn)，所以本設(shè)計(jì)選用45號(hào)鋼作為山楂定位盤的材料。
查閱資料得到我國北方山楂直徑在10mm-14mm之間，根據(jù)山楂直徑本設(shè)計(jì)選取刀具的外徑為8mm，詳細(xì)尺寸如圖7。彈簧選擇不銹鋼絲（1Cr18Ni91Cr18Ni9Ti），耐腐蝕性好，工藝性好，彈簧中徑為5mm。
圖7 去核的刀具
3.2 山楂定位盤
3.2.1 山楂定位盤材料
由于山楂山楂機(jī)屬于常用食品加工類機(jī)械，材料的選擇應(yīng)考慮到材料易得、材料容易加工切削、干凈衛(wèi)生、成本低且容易清洗等特點(diǎn)，所以本設(shè)計(jì)選用45號(hào)鋼作為山楂定位盤的材料。
3.2.2 山楂定位盤尺寸
山楂定位盤如圖8所示?？紤]到人工放置山楂的舒適度問題以及作業(yè)的工作效率，本設(shè)計(jì)采用直徑300mm的圓盤作為定位盤，圓盤上均勻分布12個(gè)直徑10mm的山楂定位孔，為了使定位盤工作穩(wěn)定可靠不產(chǎn)生傾斜本設(shè)計(jì)采用雙鍵連接軸，基孔制配合為H7。
圖8 山楂定位盤
3.3 山楂機(jī)定位盤主軸
3.3.1 軸的材料選擇
該軸的無特殊要求，選用45鋼調(diào)質(zhì)處理230-280，查表得σB=640MPa。
3.3.2 初步估算軸徑
取軸d=20 mm。
3.3.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)估算軸徑和軸上零件的布置，進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定軸上與定位盤聯(lián)接鍵截面尺寸為b×h=8mm×7mm配合為H7/r6。滾動(dòng)軸承內(nèi)圈與軸的配合采用基孔制，軸的尺寸公差m6。在軸的兩端均制成2×45°倒角。軸的詳細(xì)尺寸如圖9所示。
圖9 定位盤主軸
3.3.4 軸的強(qiáng)度驗(yàn)算
(1)主軸間歇輪上的作用力的大小
轉(zhuǎn)矩：
T=95.5×105×=95.5×105×=81170(Nmm)
圓作用直徑：
d1=39.9(mm)
圓周力：
Ft=2T/d1=2×81170/39.9=4069(N)
徑向力：
Fr=Ft/2.653=1534(N)
軸向力：
Fа=Ft/3.734=1090(N)
(2)求垂直面上軸承的支反力及主要截面的彎矩
FBV=(Fr×29.5+Fа×d1/2)/210.5+29.5=279(N)
FDV=Fr-FBV=1534-279=1255(N)
截面C處彎矩為:
MCV左=FBV×210.5=58730(Nmm)
MCV右=FDV× 29.5=37023(Nmm)
(3)求水平面上軸承的支反力及主要截面的彎矩
FBH=Ft×29.5/(210.5+29.5)=4069×29.5/240=500(N)
FDH=Ft-FBH=4069-500=3569(N)
截面C處彎矩為：
MCH=FBH×210.5=500×210.5=105250(Nmm)
(4)截面C處垂直和水平的合成彎矩
(5)按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
進(jìn)行校核時(shí)，只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度，由公式：
式中：а——應(yīng)力折算系數(shù)；
Mv——軸上危險(xiǎn)截面處的當(dāng)量彎矩，Nmm；
W ——軸上危險(xiǎn)截面處的抗彎矩截面系數(shù)，mm3；
[σ-1] ——軸在對(duì)稱循環(huán)狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力,MPa，見表11-1；
d ——軸上危險(xiǎn)截面處直徑，mm。當(dāng)此段軸上有一個(gè)鍵槽時(shí)，直徑應(yīng)加大3%；有兩個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)加大7%。
取а=0.6，計(jì)算截面上的應(yīng)力：
前面已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表11-1查得[σ-1]=60MPa，由于σv＜[σ-1]，故安全。
3.4 山楂機(jī)主軸間歇輪
山楂山楂機(jī)主軸間歇輪如圖10所示，材料選用容易加工的45號(hào)鋼，該輪總直徑100mm，確定軸上與定位盤聯(lián)接鍵截面尺寸為b×h=8mm×7mm配合為H7/r6，間歇輪與軸的配合采用基孔制，軸的尺寸公差為r6，粗糙度要求為1.6。
圖10 山楂機(jī)主軸間歇輪
3.5 山楂機(jī)傳動(dòng)圓盤
山楂山楂機(jī)傳動(dòng)圓盤如圖11所示，材料選擇45號(hào)鋼，傳動(dòng)圓盤外圓直徑為70mm，確定軸上與傳動(dòng)盤聯(lián)接鍵截面尺寸為b×h=6mm×6mm配合為H7/r6。傳動(dòng)圓盤與軸的配合采用基孔制，軸的尺寸公差r6，傳動(dòng)圓盤孔的粗糙度1.6，其余6.3。
圖11 山楂機(jī)傳動(dòng)圓盤
3.6 山楂機(jī)傳動(dòng)盤的軸
圖12 定位盤主軸
3.6.1 軸的材料選擇
該軸的無特殊要求，選用45鋼調(diào)質(zhì)處理230-280，查表得σB=640MPa。
3.6.2 初步估算軸徑
取軸d = 20 mm。
3.6.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)估算軸徑和軸上零件的布置，進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定軸上與傳動(dòng)盤聯(lián)接鍵截面尺寸為b×h=6mm×6mm配合為H7/r6。滾動(dòng)軸承內(nèi)圈與軸的配合采用基孔制，軸的尺寸公差m6。在軸的兩端均制成2×45°倒角。軸的詳細(xì)尺寸如圖12所示。
3.6.4 軸的強(qiáng)度驗(yàn)算
(1)主軸間歇輪上的作用力的大小
轉(zhuǎn)矩：
T=95.5×105×=95.5×105×=83140(Nmm)
圓作用直徑：
d1=26(mm)
圓周力：
Ft=2T/d1=2×83140/26=6395(N)
徑向力：
Fr=Ft/2.653=2311(N)
軸向力：
Fа=Ft/3.734=1613(N)
(2)求垂直面上軸承的支反力及主要截面的彎矩
FBV=(Fr×51.5+Fа×d1/2)/182+51.5=820(N)
FDV=Fr-FBV=2311-820=1491(N)
截面C處彎矩為:
MCV左=FBV×182=74620(Nmm)
MCV右=FDV× 51.5=38368(Nmm)
(3)求水平面上軸承的支反力及主要截面的彎矩
FBH=Ft×51.5/(182+51.5)=6395×51.5/233.5=1410(N)
FDH=Ft-FBH=6395-1410=4985(N)
截面C處彎矩為：
MCH=FBH×210.5=1410×182=128310 (Nmm)
(4)截面C處垂直和水平的合成彎矩
(5)按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
進(jìn)行校核時(shí)，只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度，由公式：
式中：а——應(yīng)力折算系數(shù)；
Mv——軸上危險(xiǎn)截面處的當(dāng)量彎矩，Nmm；
W ——軸上危險(xiǎn)截面處的抗彎矩截面系數(shù)，mm3；
[σ-1] ——軸在對(duì)稱循環(huán)狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力,MPa，見表11-1；
d ——軸上危險(xiǎn)截面處直徑，mm。當(dāng)此段軸上有一個(gè)鍵槽時(shí)，直徑應(yīng)加大3%；有兩個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)加大7%。
取а=0.6，計(jì)算截面上的應(yīng)力：
前面已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表11-1查得[σ-1]=60MPa，由于σv＜[σ-1]，故安全。
3.7 軸承選擇
設(shè)計(jì)機(jī)械時(shí)，應(yīng)根據(jù)載荷情況、轉(zhuǎn)速高低、空間位置、調(diào)心性能以及其他要求，選定合適的滾動(dòng)軸承類型。具體選擇時(shí)可參考下列原則。
3.7.1 載荷條件
軸承所受載荷的大小、方向和性質(zhì)，是選擇軸承類型的主要依據(jù)。當(dāng)軸承承受純徑向載荷時(shí)，應(yīng)選用向心軸承。當(dāng)承受純軸向載荷且轉(zhuǎn)速不很高時(shí)，宜采用推力軸承；如轉(zhuǎn)速很高，則因離心力使?jié)L動(dòng)體與保持架之間的壓力增大，摩擦加劇而使壽命顯著縮短，此時(shí)應(yīng)選用角接觸球軸承。當(dāng)同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷時(shí)，如果以徑向載荷為主，可選用深溝球軸承或接觸角較小的角接觸軸承；以軸向載荷為主，可選擇接觸角較大的角接觸軸承，也可采用向心軸承和推力軸承組合在一起的方式，分別承受徑向載荷和軸向載荷。
3.7.2 軸承轉(zhuǎn)速
一般來講，軸承轉(zhuǎn)速較高時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用球軸承。在內(nèi)徑相同的情況下，外徑愈小，則滾動(dòng)體愈小，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，滾動(dòng)體的慣性離心力也就愈小，因而適于在更高的轉(zhuǎn)速下工作。因此，在高速條件下，宜選用外徑和滾動(dòng)體較小的軸承。
此外，軸承的接觸角越小，其座圈承受滾動(dòng)體慣性離心力的條件越好，所以，在高速性能方面，接觸角a為零的向心軸承優(yōu)于角接觸軸承和推力軸承。
3.7.3 調(diào)心性能
當(dāng)軸在工作時(shí)彎曲變形較大，或軸的跨距較大，或軸承座制造安裝精度較低時(shí)，則要求軸承內(nèi)、外圈能有一定的相對(duì)角位移，此時(shí)應(yīng)采用調(diào)心軸承。
3.7.4 軸承剛度
一般情況下，滾子軸承的剛度比球軸承高，在要求軸承剛度高的場合，應(yīng)選用滾子軸承。
3.7.5 安裝及拆卸要求
在需要經(jīng)常裝拆或裝拆困難的場合，可選用內(nèi)、外圈可分離的軸承，如圓柱滾子軸承、圓錐滾子軸承。
3.7.6 經(jīng)濟(jì)性
一般地說，球軸承比滾子軸承價(jià)格便宜，向心軸承比角接觸軸承便宜。軸承的精度等級(jí)越高，其價(jià)格就越貴。因此，選用高精度軸承時(shí)應(yīng)慎重。
根據(jù)以上所述，結(jié)合本設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)實(shí)用的特點(diǎn)，選擇軸承型號(hào)為6204的深溝球軸承為本設(shè)計(jì)所使用軸承。
3.7.7 軸承壽命
所選軸承型號(hào)為6905ZZ和6902ZZ的深溝球軸承。
(1)求兩軸承的計(jì)算軸向力和。
軸承6905ZZ軸向力， 取e＝0.42。
N
N
N
N
由插值法計(jì)算得、
再計(jì)算
N
N
N
N
確定 、 ，N、N
(2)求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷和。
分別進(jìn)行查表或插值計(jì)算得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)：
軸承1
軸承2 X2=1
因軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，按表13.6 取
N
N
(3)驗(yàn)算軸承壽命。
因?yàn)樗园摧S承1得受力大小驗(yàn)算：
h
已知本機(jī)器使用10年，一班制，預(yù)期壽命為：
h
故本軸承能夠滿足設(shè)計(jì)要求
3.8 連桿
山楂山楂機(jī)連桿如圖13所示，材料選擇45號(hào)鋼。
圖13連桿
3.9 山楂去核機(jī)裝配圖（圖14）
圖14 山楂去核機(jī)裝配圖
4 結(jié)論 設(shè)計(jì)目的；主要研究內(nèi)容；結(jié)果和結(jié)論
我國目前的山楂山楂機(jī)械的發(fā)展情況比較落后，由于缺少良好的設(shè)備，加工手段落后，生產(chǎn)效率低，致使一些地區(qū)出現(xiàn)水果積壓腐爛現(xiàn)象，給果農(nóng)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。山楂去核手工作業(yè)現(xiàn)在在中國仍然是主要的加工手段，不僅占用大量的勞動(dòng)力、勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)率低，而且衛(wèi)生安全也得不到有效保障，大力推進(jìn)山楂去核的機(jī)械化進(jìn)程是社會(huì)發(fā)展的需要。山楂山楂機(jī)不但提高了生產(chǎn)效率，而且安全衛(wèi)生也能夠得到有效的加強(qiáng)。
山楂去核在整個(gè)山楂加工工序中，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且人工作業(yè)生產(chǎn)效率低，安全衛(wèi)生達(dá)不到要求。所以考慮中國目前的情況，設(shè)計(jì)了這種小型山楂山楂機(jī)，我設(shè)計(jì)的山楂山楂機(jī)生產(chǎn)效率得到了顯著的提高，山楂破損率低，同時(shí)安全衛(wèi)生的問題也得到了有效的解決。
本山楂山楂機(jī)是根據(jù)山楂的物理特性，結(jié)合目前山楂山楂機(jī)的現(xiàn)狀，運(yùn)用所學(xué)機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)等相關(guān)知識(shí)，進(jìn)行的相關(guān)設(shè)計(jì)。由于沒有加工制作樣機(jī)，山楂山楂機(jī)的運(yùn)行狀況未進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
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