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1、1 前言 玉竹又名尾参，玉参、萎蕤、铃铛菜,为百合科玉竹,以根状茎入药。根茎味甘、微苦，具有养阴润燥、生津止渴的功效，适用于肺胃阴伤、燥热咳嗽、咽干口渴、内热消渴等病的治疗，并可作高级滋补食品、佳肴和饮料。 另栽培玉竹经济效益十分可观，是农民生产致富的一条好门路。玉竹产量很高，2年生玉竹一公顷最高可产75000千克，一般可产45000千克；3年生玉竹一公顷最高可产12000千克，一般可产75000千克。切片加工要求尾参已经成为半干品，并已拔须。由于它的内部结构，决定它只允许竖着切片，而不能在其他任何方向切。同时，切片厚度要比较小和均匀。目前，尾参的加工，主要停留在落后的手工加工阶段，无以应对大
2、规模生产和大批量的加工需求，特别是用手按着药物，刀片在底下切割的形式，限制了人的自由和提高了劳动强度，降低了工作效率,所创造的效益也极其的少，难以达到现在市场的需求，目前国内也有一些切片机，但它们的效率也不是很高，如由邵阳神风动力制造有限责任公司研究的一种玉竹切片机每小时可加工玉竹片公斤，玉竹片最长可达长。 因此本人对以前的切片机进行参考，进行改进，将其刀片改为旋切式的，提高机构的切片效率设计出此作品。2 设计思路及整体方案2.1 整体设计思路本人设计的旋切式湘玉竹切片机，主要是由电动机经V带降速并传递给平带动力，从而使平带进行旋转运动，使刀片对湘玉竹进行旋切。由齿条和弹簧的的配合使得刀片在切
3、完一箱湘玉竹后，立即更换物料箱，并且压紧物料进行切割。见图1。2.2设计方案通过平带的传动与切割，完成切片过程；同时使用齿条和弹簧使得压紧元件能够很好的压紧，在即将切完时迅速的退出并且更换物料箱；至于刀片，将其用铆钉钉入平带中，物料箱固定在机架上的导轨上，随着平带的旋转运动，刀片也跟着运动，同时，在平带上安装了8把刀片，使得其效率非常的高。2.3 机构示意图小平带轮1通过它的轴与V带轴连接，为主动轮；机架2通过它支撑与连接机架平台，起到固定的作用； 机架平台3用来支撑物料箱上的导轨；平带4在上面安装刀片，切片的同时也支撑物料；定位元件5用电机控制它的运动情况，在切片的时候固定物料箱；压紧轮6用
4、来压紧平带，保证平带的强度；刀片7用铆钉铆在平带上，切片的元件；压紧机构8它与电机配合，用来压紧物料；物料箱9用来盛放物料的装置；导轨10设计在物料箱的两侧，正好架在机架平台上；支撑板11支撑平带；大带轮12机构的从动部件。图2.1 切片机示意图1-小平带轮 2-机架 3-机架平台 4-平带 5-定位元件 6-压紧轮7-刀片 8-压紧机构 9-物料箱 10-导轨 11-支撑板 12-大平带轮3 电动机的选择作为动力源头，它的选择是否恰当，关系到整个机构的性能。它的选择包括选择类型、结构形式、容量（功率）和转速，并确定型号。电动机类型和结构形式要根据电源（交流或直流），工作条件（温度、环境、空间
5、尺寸等）和载荷特点（性质、大小、启动性能和过载情况）来选择。电动机结构有开启式、防护式、封闭式和防爆式等，可根据防护要求来选择。同一类型的电动机又具有几种安装形式，应根据安装条件来确定。作为本次设计需要，重点在电动机的选择上，而功率又是选择的根本，针对此机构工作特点，将其归入平稳负载连续工作制电动机功率的选择。 额定功率的计算： （3.1） 式中 pe-电动机额定功率（kw）； Pz-负载功率（kw）； -折算到电动机轴上的静负载转矩（n.m）； ne-电动机额定转速（r/min）。另根据实验（见表1）可得切一根玉竹的力大约在20N左右，而本人设计的物料箱的宽度为300mm，所需切片的湘玉竹先
6、经过初选，其直径为平均为15mm，即物料箱中可以摆放下20根玉竹，其整体切一次需力约400N。表3.1 通用剪切报告执行标准试样宽度（mm）最大载荷（N）通用剪切试验标准1.57.51522.55.7737.6237.0241带轮轴所需功率为 （3.2）考虑到传动装置的功率消耗，电动机的输出功率为 （3.3）式中，为从电动机到小带轮轴之间的总效率，= =0.903 , =0.99为弹性联轴器的传动效率，=0.98为一对滚动轴承效率，=0.98为一对滚动轴承传动效率，=0.95为弹性联轴器与v带的传动效率。电动机的输出功率为=2.2 kW，因此本人的设计中电动机的型号为Y132S-6，额定功率为
7、3kW，转速为960r/min。4 联轴器的选择 普通的联轴器有刚性联轴器和挠性联轴器之分，刚性联轴器由刚性零件组成，无缓冲减振能力，适用于无冲击，被联接的两轴中心线严格对中，而且机器运转过程中不发生相对位移的地方。挠性联轴器容许两轴有一定的安装误差，两轴间的偏移靠元件的相对位移或者靠弹性元件的弹性变形补偿位移。4.1 小V带轴和电动机轴之间联轴器的选择 因切片机的载荷变化大，选用缓冲较好的，同时具有可移性的弹性套柱销联轴器。Y132S-6电动机轴的直径为38mm，查机械设计手册，根据轴径和计算转矩选用TL6联轴器： 联轴器的计算转矩:选择工作情况系数K,查表取K=1.5,计算转矩: =1.5
8、29.8=44.7Nmm.其许用最大扭矩,许用最高转速 此联轴器合用4.2 大V带轴和小平带轴之间联轴器的选择 根据两轴的直径大小,选择弹性套柱销联轴器TL5:联轴器的计算转矩:选择工作情况系数K,查表K=1.5,计算转矩: =1.586.3=129.45Nmm.其许用最大扭矩,许用最高转速 此联轴器合用。4.3 压紧装置电动机和传动轴之间联轴器的选择 压紧装置选用的变频电动机型号为YZTPWT112M-2。电动机轴的直径为28mm,选用弹性套柱销联轴器TL5:。5 平带的设计5.1 平带及带轮材料的选择 首先平带的材料选取为胶帆布平带，这是由于带轮的工作环境比较干燥，工作量比较小。至于带轮，
9、选取为普通的滚筒，由于其所要承受的载荷不是很大，因此滚筒的结构形式为轮辐式。5.2 平带及带轮的机构示意图 图5.1 平带及带轮的示意图5.3 平带及带轮的一些基本尺寸及计算（1）带速v=5m/s （2）小带轮的直径 d= (5.1) 由初选速度5m/s，查表选得平带小带轮的直径取315mm，大带轮的直径取400mm，所以小带轮轴的转速为n=303.3r/min（3）大带轮的直径 d= （取） (5.2)所以大带轮轴的转速为n=234.1r/min（4）带长 =2a+（d+ d）+ (5.3)将数字代入=3983.8mm 考虑到胶帆布平带用硫化接头联接，由表得，选取带的基准长度L为4000mm
10、。（5）如果带传动的中心距过小，则带长较小，在速度一定时，带的循环次数多，对带的寿命不利，同时包角也减小，因此带传动的中心距不宜过小，也不宜过大，否则引起带的跳动。 初定中心距： (5.4) ，取a=1430mm 计算实际中心距： =1439.6 (5.5)（6）在带的最大有效拉力的分析中可知，小带轮包角取得过小，将影响带传动能力，一般小平带轮的包角应不小于，如果设计时包角太小，应增大中心距或张紧轮。 a =176.59 (5.6) （7）带层：初选速度为5m/s，小带轮直径为315mm，查表得Z=6 （8）带厚 =7.5mm 这里取带厚为9.6mm （9）带宽 b=355mm（10）轮缘宽度
11、取400mm（11）计算带的张紧力和压轴力带的截面积A= 查表得 =1.1，=0.97，=1.0，=1.2得A=2.37 (5.7)-工作情况系数-小带轮的包角系数-传动布置系数-平带单位截面积所能传递的额定功率带的正常张紧应力，短距离普通传动取=1.6，作用在轴上的压轴力：=7.93N (5.8)由小带轮轴的转速和电动机的转速可以将v带的传动比算出来，i=960/303.3=3.17，同时计算出从电动机的输出轴到平带轮输出轴的功率、扭矩，计算过程中将效率算进去。可得下表：表5.1 轴的转速、扭矩、功率、效率电动机轴小v带轴大v带轴小平带轴大平带轴转速功率效率转矩9603 0.97 29.89
12、602.91 0.9428.9303.32.740.9786.3 303.32.650.9483.4 234.12.49101.6（r/min）（KW）（NM） 式中0.94为平带传动的传动效率5.4 平带上的刀片的设计因为根据设计要求，刀片既要一边支撑物料，又要一边切削。所以我将它与平带设计在一起，随着平带的运动而运动。同时考虑到箱子不能跟平带一起运动，必须另外有装置固定它，所以，我设计支架通过它支撑箱子，又为了避免妨碍刀片运动，就将刀片宽度设定为箱子宽度。考虑到平带是圆周运动，因此我设计在每隔一定的距离安装一把刀片，有效的利用圆周运动，大大的提高工作效率。由平带的转速、带长和物料箱的长度决
13、定每隔50 cm安装一把刀片，这样在整个平带上就有8把刀片，即在平带运动一周的时间内，刀片切削8次。刀片的尺寸为宽30cm，长1cm，高0.1cm。，用铆钉将刀片铆上去。铆钉的大小选取：采用沉头的型式， 。同时，为防止平带的强度由于有沟槽而降低，在平带上装有刀片的地方也铆上薄铁皮，能有效的减少因开有沟槽而造成的强度降低。图5.2 刀片示意图1-刀片 2-沟槽 3-平带 4-铆钉 5-铁片5.5 带轮轴的设计与校核5.5.1 小带轮轴的设计与校核选择轴的材料并确定许用应力：选用45号钢正火处理，查表轴的常用材料及其主要力学性能和应用得强度极限=600MPa，其许用弯曲=55MPa。确定轴的直径：按扭转强度估算，取C=110，则 d=C=110=22.66mm （5.9） 考虑到轴上有键槽，将轴的直径增大5%，则 d=22.6
