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题目刮板式核桃剥壳机的主体结构设计摘要如今核桃产业的发展越来越迅猛,然而由于核桃品种繁杂,外形不规则,外皮厚薄不均,夹层多寡不一,因此给破壳取仁带来一定的困难所以核桃剥壳机在生活中应用起着越来越重要的作用了,剥壳机在核桃后期加工中为人们带来了方便,大大减少了劳动力,提高劳动成本文章主要叙述了核桃剥壳机的主体结构的设计计算过程本文首先介绍了剥壳机的国内发展现状及研究意义核桃剥壳机是由料斗、导向机构、破壳机构、传动机构等组成,是通过依靠物料自身的重力自上而下形成了一个系统作业流水线其次,本文确定了核桃剥壳机的整体方案设计,以及介绍了剥壳机的分类和主要组成,以及现状存在的问题最后确定了主体结构的设计和布置然后,本文介绍了核桃剥壳机主体结构详细设计,其中包括带轮,主轴,刮板,电动机,等具体设计和计算本章还介绍了核桃剥壳机的装配过程全面详尽的讨论了传动机构以及执行机构的结构设计最后对整体设计过程做出总结,分析了设计过程中遇到的问题,从设计过程中总结经验和教训关键词核桃剥壳机;传动机构;执行机构;三维建模图2-1核桃核桃起源人们原以为是张骞从西域传入的,然而在之后的研究表明核桃不是一个地方生产的,而是许多地方都有产核桃,而我国也是源产地之一核桃具有很大的营养价值据测定,每100克核桃中,含脂肪50〜64克,核桃中的脂肪7现为亚油酸,12%为亚麻酸,蛋白质为15〜20克,蛋白质亦为优质蛋白,核桃中脂肪和蛋白是大脑最好的营养物质糖类为10克,以及含有钙、磷、铁、胡萝卜素、核黄素(维生素B2)、维生素B
6、维生素E、胡桃叶醍、磷脂等营养物质因此研究核桃壳机对核桃取仁起到很大了帮助,具有很大的意义
2.1核桃的功效与作用核桃又称之为胡桃,为胡桃科植物核桃仁细腻质感,常被老百姓称之“肉”,核桃仁含有丰富的营养素,且药用价值主要集中在仁,食后不但不会使胆固醇升高,还能减少肠道对胆固醇的吸收,因此,可作为高血压、动脉硬化患者的滋补品此外,这些油脂还可供给大脑基质的需要核桃中所含的微量元素锌和镒是脑垂体的重要成分,常食有益于脑的营养补充,有健脑益智作用其实很早以前我国古人就发现核桃的多种功效了,古代名医李时珍曾说过核桃可以补肾通脑,有益智慧核桃不仅是最好的健脑食物,而且还是神经衰弱的治疗剂核桃对很多病症都有帮助,说明了核桃的确有很大的医疗作用,对人体健康有着很大的帮助因此如何更好的把厚的核桃壳压碎并更好、更方便的取出核仁就成了研究的方向
2.2核桃的分类
2.
2.1按地方差异分类根据地方的差异,我国核桃总体可分为核桃类群和铁核桃类群两种类群,而前者类群通常称为北方核桃,产于北方,而后者则称之为南方核桃,产地在南方核桃类群的各品种群的核桃外表近似球形壳表面沿纵径方向分布着长条沟纹,结合线下半部平,上半部微隆起,约核桃类群基本就是使用的品种,皮薄,仁大,表面较平整,纹路很浅很浅然而铁核桃类群则个品种群的核桃外表近似球形,壳表面近似花生皮样的纹路,就是一个个小坑组成的纹路,结合线宽而隆起约2-3mm除了这两类还有两种用于文玩的核桃,分别为秋子核桃还有麻核桃秋子核桃是一种野生核桃,主要产在东北特征是有明显的六条楞而麻核桃属于半野生核桃,主要在华北的山西河北一带具体品种很多,是主要的文玩核桃品种
2.
2.2按壳的薄厚分类核桃壳厚薄,含仁率高低相近似的一些品种称为品种群我国核桃根据薄厚品种基本上可划为四个种群,分别为纸皮核桃、薄壳核桃、中壳核桃还有厚壳核桃四大种划分标准如表2T所示品种的分类主要是依据坚果大小形状、核桃壳表面特性等表2-1核桃品种群的划分标准品种群核桃壳厚度含仁率横隔壁内褶壁取出仁纸皮核桃
0.965退化退化全仁薄壳核桃1-
1.550-60呈膜质退化半仁中壳核桃
1.6-
2.041-49呈膜质不发达1/4仁厚壳核桃
2.141呈膜质发达碎仁从表中显示可见,纸皮核桃、薄壳核桃和中壳核桃品种群易于用机械剥壳取仁,且剥壳比较完整而厚壳核桃品种群则难以剥壳取仁,、原因从表中可以看清由于横膈膜呈膜质,内褶壁发达,把仁夹嵌在壳里了因此人工取仁只能用锥子挑出桃仁,而机械剥壳取仁只能取的是碎仁了
2.
2.3按取仁的难易程度分类我们知道厚壳核桃一般只能取碎仁,从中可以看出核桃越薄则剥壳相对越比较容易些,因此根据核桃剥壳难易程度,又可将各品种核桃分为两类,分别为绵核桃和夹核桃绵核桃一般是指核桃壳厚小于2nim,横膈膜退化或成膜质、革质,内褶壁退化或不发达,可取得1/4或半仁它包括纸皮、薄壳和中壳核桃品种群夹核桃一般是指核桃壳厚超过2mm,横膈膜呈骨质,内褶壁发达的厚壳核桃品种群目前,绵核桃的总量占全部核桃的80%〜90%,随着无性繁殖的推广和品种的进一步改良,夹核桃的机械剥壳取仁由于棉核桃品种很多,因此不可能对全部的核桃品种都进行试验研究,只能选取一些绵核桃品种作为代表
2.3绵核桃的测定和分析
2.
3.1三维尺寸通过实验,拿100个绵核桃,用游标卡尺对100个绵核桃进行三维尺寸的测量,通过测量它们的纵径、横径和棱径统计结果如表2-2表2-2绵核桃三维尺寸纵径横径棱径尺寸mm(个数)(个数)(个数)方位25-2704627-2986829-3115233031-3333333233-3530221835-371211437-3922239-41010我们知道平均值公式为X=xl+x2+x
3....xi(xi为第i个元素);均方差S=((xl-XL2+(x2-XL2+(x3-X厂2+...+(xi-X-2)/i)的平方根(X为平均值)因此带入数值我们就可以知道纵径、横径和棱径得平均值以及均方差了经统计处理后得出它们均值、方差等如表2-3所示表2-3绵核桃的三维尺寸统计表位置平均差均方差变异系数近似球体直径球度纵径
32.
582.
658.1%
30.
640.986横径
32.
782.
668.1%棱径
31.
362.
357.5%对测量结果进行分析,可得出如下结论:1绝大多数绵核桃的三维尺寸都在25-39mm之间,其数量占总绵核桃量的99%左右2绵核桃的三维尺寸存在纵径、横径、棱径三个尺寸,但如果绵核桃在a=
0.001水平下三维尺寸有高度显著变化,可近似简化为球本课题取核桃近视为30nlm的球型
2.
3.2绵核桃壳的厚度对于整个绵核桃,除了两瓣核桃的结合线上的壳厚度较大以外,而其它各个位置上的壳的厚度基本上是一样的我们对每个核桃壳进行测量,对于每个绵核桃,我们测量了几个不同位置的壳的厚度,我们对顶端、底部、结合线部分及中间部分做测量,随机测量了100个绵核桃,故样本N=100,对测量值进行统计处理,如见表2-4所示对表面2-4进行方差分析,当显著性水平a=
0.10时,不同位置间的壳厚差异不是显著的,因此,可以认为绵核桃的厚度是均匀的表2-4测量值的处理内容平均值均方差变异系数最小间隙
0.
780.
37848.5%最大间隙
1.
830.
54029.5%
2.
3.3压碎绵核桃仁所需的挤压变形量我们做实验,从绵核桃中随机的取出100个,将绵核桃砸成两个完整的半仁,然后取这200个半仁做实验,半仁竖直地放置在单轴压力测定仪的上下平台之间,测定仁上出现裂纹所需的挤压变形量,挤压时由于仁中间部位弯距大,因而仁都在中间位置出现裂纹取转速为1转/秒对挤压变形量进行统计处理,结果如表2-5所示因此,当仁上承受的挤压变形量大于
0.7-1时,仁就将破碎表2-5仁破裂时的挤压变形量平均值均方差变异系数
0.
860.
12014.0%
3.
3.4绵核桃的含水率做实验把绵核桃的核壳和核仁碾压成碎片,然后各取50克,在100度的高温下烘干至衡重肌则含水率为50-W/50*100%,以相同的方法对核桃壳,仁各检测10次,统计处理数据值见表2-6所示表2-6绵核桃的含水率内容平均值(%)均方差(%)变异系数(%)壳
9.
80.
909.2仁
3.
60.
3710.2第三章核桃剥壳机主体方案设计
4.1核桃剥壳机研究应用现状目前国内核桃剥壳机从其脱壳原理、结构和材料上基本可分为以打击、揉搓为主的钢纹杆一一钢栅条凹板;以挤压、揉搓为主的橡胶滚筒一一橡胶浮动凹板两大类,但脱壳质量均不高,破损率都大于8%,剥出的核桃仁只能用于榨油和食用,满足不了外贸出口和作种子的要求探索先进的脱壳原理是解决脱壳机现存问题的重要途径
3.
1.1目前核桃剥壳机采用的脱壳原理目前应用比较广泛的核桃机械脱壳原理有以下几种撞击法脱壳撞击法脱壳是物料高速运动时突然受阻而受到冲击力,使外壳破碎而实现脱壳的目的其典型设备为由高速回转甩料盘及固定在甩料盘周围的粗糙壁板组成的离心脱壳机甩料盘使核桃荚果产生一个较大的离心力撞击壁面,只要撞击力足够大,荚果外壳就会产生较大的变形,进而形成裂缝当荚果离开壁面时,由于外壳具有不同的弹性变形而产生不同的运动速度,荚果所受到的弹性力较小,运动速度也不如外壳,阻止了外壳迅速向外移动而使其在裂缝处裂开,从而实现籽粒的脱壳撞击脱壳法适合于仁壳间结合力小,仁壳间隙较大且外壳较脆的荚果影响离心式脱壳机脱壳质量的因素有,籽粒的水分含量、甩料盘的转速、甩料盘的结构特点等碾搓法脱壳核桃荚果在固定磨片和运动着的磨片间受到强烈的碾搓作用,使荚果的外壳被撕裂而实现脱壳其典型的设备为由一个固定圆盘和一个转动圆盘组成的圆盘剥壳机荚果经进料口进入定磨片和动磨片的间隙中,动磨片转动的离心力使籽粒沿径向向外运动,也使荚果与定磨片问产生方向相反的摩擦力;同时,磨片上的牙齿不断对外壳进行切裂,在摩擦力与剪切力的共同作用下使外壳产生裂纹直至破裂,并与壳仁脱离,达到脱壳的目的该种方法影响因素有,荚果的水分含量、圆盘的直经、转速高低、磨片之间工作间隙的大小、磨片上槽纹的形状和荚果的均匀度等剪切法脱壳核桃荚果在固定刀架和转鼓间受到相对运动着的刀板的剪切力的作用,外壳被切裂并打开,实现外壳与果仁的分离其典型设备为由刀板转鼓和刀板座为主要工作部件的刀板剥壳机在刀板转鼓和刀板座上均装有刀板,刀板座呈凹形,带有调节机构,可根据核桃荚果的大小调节刀板座与刀板转鼓之间的间隙当刀板转鼓旋转时,与刀板之间产生剪切作用,使物料外壳破裂和脱落主要适用于棉籽,特别是带绒棉籽的剥壳,剥壳效果较好由于其工作面较小,故易发生漏籽现象,重剥率较高该种方法影响因素有,原料水分含量、转鼓转速的高低、刀板之间的间隙大小等挤压法脱壳挤压法脱壳是靠一对直径相同转动方向相反,转速相等的圆柱辐,调整到适当间隙,使核桃荚果通过间隙时受到辑的挤压而破壳荚果能否顺利地进入两挤压辐的间隙,取决于挤压辐及与荚果接触的情况要使荚果在两挤压辐间被挤压破壳,荚果首先必须被夹住,然后被卷入两辐间隙两挤压辐间的间隙大小是影响籽粒破损率和脱壳率高低的重要因素搓撕法脱壳搓撕法脱壳是利用相对转动的橡胶辐筒对籽粒进行搓撕作用而进行脱壳的两只胶辐水平放置,分别以不同转速相对转动,辐面之间存在一定的线速差,橡胶辐具有一定的弹性.其摩擦系数较大核桃荚果进入胶辐工作区时,与两辐面相接触,如果此时荚果符合被辑子啮人的条件,即啮人角小于摩擦角,就能顺利进入两辐问.此时荚果在被拉人辐间的同时,受到两个不同方向的摩擦力的撕搓作用;另外,荚果又受到两辑面的法向挤压力的作用,当荚果到达根子中心连线附近时法向挤压力最大,荚果受压产生弹性一一塑性变形,此时荚果的外壳也将在挤压作用下破裂,在上述相反方向撕搓力的作用下完成脱壳过程影响脱壳性能的因素有,线速差、胶压辐的硬度、轧入角、轧辐半径、轧辐间间隙等
3.
1.2新型剥壳技术压力膨胀法原理是先使一定压力的气体进入核桃壳内,维持一段时间,以使核桃荚果内外达到气压平衡,然后瞬间卸压,内外压力平衡打破,壳体内气体在高压作用下产生巨大的爆破力而冲破壳体,从而达到脱壳的目的主要影响因素有,充气压力、稳定压力维持时间、籽粒的含水率等真空法将核桃荚果放在真空爆壳机中,在真空条件下,将具有相当水分的荚果加热到一定温度,在真空泵的抽吸下,荚果吸热使其外壳的水分不断蒸发而被移除,其韧性与强度降低,脆性大大增加;真空作用又使壳外压力降低,壳内部相对处于较高压力状态壳内的压力达到一定数值时,就会使外壳爆裂激光法用激光逐个切割坚果外壳试验显示,用这种方法几乎能够达到1009/6的整仁率,但因其费用昂贵、效率低下等原因,很难得到推广
3.
1.3核桃剥壳机械的工艺研究在脱壳技术方面,除了在原理和设备上进行研究外,人们还在工艺上进行了研究以提高籽粒的脱壳率及脱壳质量分级处理物料的粒度范围大,必须先按大小分级,再进行脱壳,才能提高脱壳率,减少破损率水分含量核桃荚果的含水率对脱壳效果有很大的影响,含水率大,则外壳的韧性增加;含水率小,则果仁的粉末度大因此应使核桃荚果尽量保持最适当的含水率,以保证外壳和果仁具有最大弹性变形和塑性变形的差异,即外壳含水率低到使其具有最大的脆性,脱壳时能被充分破裂,同时又要保持仁的可塑性,不能因水分太少而使果仁在外力作用下粉末度太大,可减少果仁破损率
3.2刮板式核桃剥壳机的结构根据刮板式核桃剥壳机的剥壳原理,我们可以知道,核桃是依次经过料斗一一剥壳箱中的执行机构刮板使核桃破壳一一后经过半笼栅筛选一一破壳的从下箱出口出来一一进入分选口一一最终将核桃壳和核仁分开,得到核仁的整个过程,因此核桃剥壳机的主体结构的设计就由这每一部分合成的主体结构的设计是从上往下,从人们开始把核桃放进料斗开始,整个剥壳机的最上面就应该是料斗了,而从上到下核桃从料斗进入后就应该对其进行剥壳的工作,因此核桃就到了执行机构中的刮板,也就是在剥壳箱中完成的,在剥壳箱内,核桃经过刮板的撞击和挤压作用使核桃进行剥壳剥完壳后,核桃就分离开了,就把核桃壳和仁分开了,而为了辨别是否已经剥壳了,就在下方设计一个栅格,设计成半圆的栅笼,如果已经分离开了,那么核桃壳、仁就可以通过栅格,而未分离开的则继续破壳核桃从栅格下来后就进入了一个分选口,在分选口旁边设计一个风机的吹入口,其作用是将下来的核桃壳与核桃仁进行分离,由于核桃壳重量比较重,稍重的壳则不会被风机的分吹走,由于重量则继续向下落,然而重量轻的核桃仁将被风机吹风带入到了另一个出口,用来专门收集核桃的这就是设计的整个思路如图3-1所示图3-1剥壳机安装结构简图
3.3工作原理刮板式核桃剥壳机是借助转动轴上的刮板与半笼栅的挤压和打击作用,使核桃壳破碎的一种思路设计的,其主要特点是结构简单、操作方便其结构如图3-2刮板式核桃剥壳机所示它主要由进料机构、传动机构、执行机构和支承机构等部分组成图3-2刮板式核桃剥壳机核桃进入剥壳箱内,核桃落入到由圆钢棒排列成的栅格上,由于栅格与刮板的旋转外径间没有距离容纳一个核桃,因此高速旋转的刮板与核桃发生相互碰撞和挤压,在刮板和半笼栅的作用下,核桃发生了破裂,从而实现了剥壳
3.4核桃剥壳机主体结构设计原则总体设计任务主要包括剥壳机的执行机构和传动机构的设计及参数计算总体设计后还要进行各部件的选择、计算和验算
3.
4.1传动部件的设计及确定核桃剥壳机在传送过程中可以通过直齿轮、斜齿轮、带轮及涡轮蜗杆传动等传送方式比较如表3-4T表3-4-1中是可供选择的常用传动机构具有传动平稳、噪声低、清洁无需润滑的特点,具有缓冲减振带传动和过载保护作用,并且维修方便与链传动和齿轮传动相比,带传动的强度较低以及疲劳寿命较短效率高、传动比稳定、工作可靠、寿命长、结构紧凑、比带、齿轮传动链传动所需的空间尺寸小传动比大,体积小,单头的有的能自锁,不用另加制动装置就泯轮蜗杆传动能停在任意位置,但是它的效率太低
1、齿轮传动电动机传出的扭距通过一个有保护作用的联轴器,传人一个有分配传动比的减速器,然后通过联轴器传人开式齿轮副,进入带动两轴的传动如图3411所示图
3.
4.11齿轮式传动系统图这种传动方式的特点是工作可靠,使用寿命长,传动准确,效率高,结构紧凑,功率和速度适用范围广等,但是其成本较高,对于制造这种小型的核桃剥壳机不划算
2、V带传动由电动机的转距通过如图
3.
4.12所皮带传人冲压机直接传人主动轴示图
3.
4.12皮带式传动系统图这种传动方式具有传动平稳,噪音下的特点,同时以起过载保护的作用带传动的成本较低,对于核桃剥壳机这种对传动比要求不是很高的机器可以选择带传动来减速,制造方便且比较经济
3.
4.2执行部件的设计及确定根据剥壳的方法不同,执行部件的选择也是相应的改变,由于本课题研究的刮板式核桃剥壳机,因此采用四钢板十字交叉固定在旋转筒架上如下图,通过挤压和打击作用,从而使核桃破壳取仁Abstract Today,more andmore rapiddevelopment of the walnutindustry,however,due tothe complexwalnut varieties,irregular inshape,the skinof uneventhickness,sandwich amountof different,so bringsome difficultiesto breakthe shellto takeRen.Walnut shellerin lifeplays anincreasingly importantrole,Sheller Walnutpost-processing forpeople tobring convenient,greatly reducinglabor,raising laborcosts.The articleprimarily describes the design and calculationprocess of the main structure of the walnut sheller.The paperfirst introducesthe thesheller domesticdevelopment statusand significance.Walnut shellermachine consistsof hopper,guides,broken shellbodies,transmission,and relyon thegravity of the materialitself fromtop tobottom theformation ofa systemoperating line.Second,determine the overall designof the walnut sheller,and theclassification andmajor compositionof thesheller,as wellas thestatus quoexisting problems.Finalized the designandlayout of the mainstructure.This articledescribesthedetailed designofthemainstructureofthewalnutsheller,including pulleys,spindle,scraper,motors,and otherspecific design刮板结构第四章关键零部件设计与计算刮板式核桃剥壳机设计出来后,能否能够正常的使用和剥壳,这是十分关键的,而与这个有最直接的关系,就是各零部件是否能够正常使用,各零部件组合起来就成了一个完整的剥壳机因此,刮板式核桃剥壳机的主要零部件的设计在整个设计过程中起着十分重要的作用,好的核桃剥壳机才会给顾客带来方便及放心的使用
4.1设计前各项参数的确定
5.
1.1刮板的半径及转速初定刮板的旋转速度必须保证刮板与核桃挤压、碰撞后能使核桃破裂,当刮板的相对速度达到5m/s时,可使核桃壳破裂而且不会破坏到核桃仁,因此根据此数据我们设计出刮板的转速与半径如图4-1所示,当刮板旋转时,核桃与刮板的接触碰撞是在刮板的边缘部分因此根据转速公式v=2n nr我们取半径r=260mm,则n=v*60*1000/
3.14/2/r=5*60*1000/
3.14/2/260=
183.73r/min因此我们取r=260mm;n=
183.73r/min
4.
1.2刮板所需功率及厚度计算根据功率的基本公式P=Q/t;就可以计算出刮板所需要的功率了,而Q就是表示刮板对核桃所做的功,我们知道刮板对核桃所做的功又分为刮板对核桃的动能Ek以及刮板核桃所做的势能Ep,因而刮板对核桃所做的功Q=Ek+Ep而刮板对核桃的动能Ek=Ei+E2=1/2mv2t+l/2m刮板对核桃的势能Ep=mgh=mg2r整理后得Q=lm/2v:+v『+4gr因此刮板所需功率P=Q/t=lm/2t vi2+vi2+4gr根据核桃剥壳的要求,我们设计出刮板的重量为
4.0kg,刮板的初速度为lm/s,方向向左,刮板与核桃接触时的速度为5m/s,后达到匀速,方向向右,刮板的相对位置高度为520nlm,整理则得到时间t=ls;重量m=
4.0kg;初速度匕=lm/s;末速度V2=5m/s;高度r=
0.26m因此P=Q/t=lm/2t v;+v「+4gr=1*
4.0/21+25+
10.4w=
72.8w而刮板与核桃在半笼栅中挤压与碰撞以保证剥壳也需要一定的能量,加起来功率也不会超过600w而我们要计算电动机的所需工率就先要确定从电动机到执行机构之间的总效率我们设外、力分别为滚动轴承和V带传动的效率,于是有77=771+772=-.810则有电动机所需功率Pd=Pw/;7;计算得不会超过741W,由于给定电动机的功率为
1.5k肌远大于此计算值,故所给电动机的功率符合要求刮板厚度通过材料查得45号钢[p]=40Mpa,已知P=200w,
183.73r/min,取长为l=500mm,宽b=125,于是有T9550000P41X9550000*200T-——二----------------------------LTJ Mpa
400.2*500*125*
183.73/Wt
0.2lbhn z得到h
9.83mm,故取厚度h=10mmo
4.
1.3传动方案拟定设计刮板式核桃剥壳机的主轴的转速度一般高,达到n=
183.73r/min;因此有两种选择传动方案,分别为用一级V带传动和用两级混合传动,然而我们知道采用两级混合传动的方案,将会使传动的结构变得复杂化,自然而然的成本就随之升高,所以选择采用第一种传动方案,即一级V带传动
4.2电动机的选择在核桃剥壳机中电动机的选择是十分关键的,电动机的容量选择是否合适,对电动机的正常工作和经济都有影响因此不能忽视,要是容量选的过小不能保证正常工作,获因电动机因超载而过早损坏;而容量选得过大,则电动机的价格高,因为电动机经常不满载运行,其效率和功率因数都较低,增加电能消耗而造成能源的浪费电动机选择包括选择类型,结构模式,功率和转速,并确定型号工业上一般用三相交流电源,无特殊要求一般应选三相交流异步电动机最长用的电动机是丫系列类型三相异步交流电动机其效率高,工作可靠,结构简单,维护方便,价格低,适用于不易燃,不易爆,无腐蚀性气体和无特殊要求的场合由于启动性能好,也适用于某些要求较高启动转矩的机械电动机的容量主要根据其所带来的机械系统的功率来决定对于载荷比较稳定、长期连续运行的机械,只要所选电动机的额定功率等于或大于所需电动机的工作功率即可而在实验中,我们用人力就很轻易地破碎核桃,破碎核桃需力在三十千克左右,因此,主要考虑的是空载功率,根据所给的功率及同步转速,按照核桃剥壳机的工作要求和工作条件,选用一般用途的Y90S-6三相异步电动机如图4-2所示它为卧式封闭结构这种电动机质量轻,转速适中,且造价不是很高,因此比较适用于核桃剥壳机这种小型的剥壳机械根据电动机的满载转速和刮板转速可算出总传动比,电动机的数据整理如表4-1所示表4-1电动机的数据和传动比方案号电机型号额定功率同步转速满载转速总传动比kw r/min r/min•11Y90S-
61.
511009104.95查表得电动机型号为Y90S-6的中心高为90mm,向外伸出的轴径为22mm,轴的长度为50mmo电动机的运动和参数计算如下轴的转速ni=910r/min;n2=ni/i=910/
4.95=
183.73r/min轴的输入功率2P2=Pd*772=l.5*0・96=
1.38kw轴的转矩T2=9550P2/n2=9550*l.38/
183.73=
71.73N.m...图4-
2.Y90S-6电机
4.3V带轮的设计及参数计算
4.
3.1V带轮的参数计算通过前面的计算确定了电动机采用型号为Y90S-6的电动机,已知它的额定功率为
1.5kw同步转速为1100r/min,满载转速为910r/min,传动比i=
4.95由已知可以得到
1、确定计算功率Pc查表得知工作情况系数KA=
1.1则PC=KA P=
1.IX
1.5=
1.65kw
2、选择V带的型号我们知道V带有普通V带和窄V带,而且都已经标准化普通V带有7种型号,分别为Y、Z、A、B、C、D、E七种;而窄V带则有4种型号,分别为SPZ、SPA、SPB、SPC四种,根据Pc、ni查书的最适合的带型号为A型
3、确定带轮基准直径5和d2为了减小带的弯曲应力应采用较大的带轮直径,但这使传动的轮廓尺寸增大一般取由主动轮基准直径系中选取由二75nlm,则从动轮基准直径为dz=X i=75X
4.95=
371.25mm
4、验算带的速度由P=Fv/1000可以知道,当传递的功率P一定时,带的速度v越高,则所需要的圆周力F则越小,因而V带的根数可减少由公式v=n dm1/60X1000=
3.14X75X1100/60X1000=
4.32m/s v=
4.32m/svmax=25m/s;因此符合要求
5、确定带的基准长度Ld和中心距a初步选取中心距,根据公式a0二L5di+d2=L5义75+
371.25=
669.38mm,^ao=7OOmm,符合
0.7d1+d2a02di+d2°计算带的基准长度,由式也2班+口基d.M+d2-d.2/4a0=
1143.52mm查书得,由A型选用基准长度Ld=1250mmo则由式子计算实际中心距a^a0+Ld-U/2=700+1250-
1143.52/2=753mm
6、验算小带轮的包角a।a^180°-d2-d/aX
57.3°=180°-
371.25-75/753X
57.3°=
157.5120°因此验算合适
7、求V带的根数z由公式得带的根数z z=26+△6•及由ni=910r/min,d尸75mm,查书得Po=O.51kw由式传动比i=d2/l-£d1=
371.25/75/1-
0.02=
5.05查得APR.llkw由包角a尸
157.5查书得Ka=O.94,K尸1由此可得Z=
1.65/
0.51+
0.1D/1/2/
0.94=
1.41所以取2跟,如图4-3图4-3带轮
8、求作用在带轮轴上的压力FQ查表得q=
0.10kg/m,故由式得单根V带的初拉力Fo=5OOPc/zvX
2.5/Ka-l qv=500X
1.65/2/5X
2.5/
0.94-1+
0.10X5=
139.4N作用在轴上了压力FQ=2zF0sina1/2=2X2X
139.4Xsin
157.5/2=546N
4.
3.2V带轮的设计
1、V带轮的材料常用带轮的材料为HT150或HT
200.转速较高时可采用铸钢或用钢板冲压后焊接而成小功率时可以采用铸铝或塑料就本次设计为刮板式核桃剥壳机,其功率一般,传递的载荷不是很大,故可以选HT150带轮的材料
2、带轮的结构形式根据轮辐结构的不同,V带轮可以分为实心式、腹板式、孔板式、椭圆轮辐式对于小带轮由于d.
2.5d,d为实际安装带轮的轴的直径,可采用实心式对于大带轮由于d2400mmo可采用腹板式
3、V带轮的轮槽V带轮的轮槽与所选用的V带的型号相对应,轮槽相应的尺寸如表4-2所示表4-2轮槽尺寸尺寸类型小带轮大带轮轮槽类型A Ad mm75372基准宽度bd mm
11.
011.0基准线上槽深hamin1™
2.
752.75基准线下槽深hf*mm
8.
78.7槽间距e mm15±
0.315±
0.399第一槽对称面至端面距离fmin mm轮缘厚b mm
12124、V带轮的技术要求铸造的带轮在轮、腹板、轮辐及轮毂上不允许有砂眼、裂缝、缩孔及气泡;铸造带轮在不提高内部应力的前提下,允许对轮缘、凸台、腹板及轮毂的表面缺陷进行修补
5、V带传动的张紧、安装及维护胶带经过一段时间的工作后,其塑性变形和磨损会导致带松弛,张紧力减小,带的传动能力因之下降因此伟动机构必须具有将带再度张紧的装置,使带保持传动所需的张紧力,定期检查胶带,发现其中一根松弛或有损坏,就应该全部换上新带,不能新旧带并用旧胶带如尚可使用,可测量其长度,先长度相同的旧带组合使用严防胶带与矿物油、酸、碱等介质接触,以免变质;胶带不宜在阳光下暴晒
4.4主轴的设计及参数计算轴是剥壳机中重要的零件之一,它是用来支持旋转的机械零件和传递转矩轴的设计主要是根据工作要求并考虑制造工艺等因素,选用合适的材料,进行轴的结构设计就是使轴的各部分具有合理的形状和尺寸由前面计算可知主轴的转速n2=
183.73r/min,主轴的输入功率为P2=l.35kw,主轴的转矩为
71.73N.m
01、选择主轴的材料轴的常用材料有碳素钢和合金钢由于轴没有特殊要求,因此选用调质处理的45号钢,其性能参数如表4-3所示表4-3材料的性能参数毛坯直径硬度强度极限屈服极限弯曲疲劳极限[0b][-ib]mm HBSS0-1200217〜
255650360300102.
5602、初步估算最小轴径由公式查书得知取A°=105,于是得Jtnin=A3/—=110^=
21.38mm m,n飞〃2V
183.
733、主轴的结构设计轴的结构设计包括定出轴的合理外形和全部结构尺寸第一要拟定轴上零件的装配方案;第二要完成轴上零件的定位;第三要定出各轴段的直径和长度轴的设计首先从V带轮的安装开始的,V带轮安装在轴的第一段上面为满足轴向定位,在第一段的右端做一个轴肩,取d2=28mm,V带轮与轴配合的毂孔长为35mm,为保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端面上,故取第一段长度L=32mm;第二段上装着是轴承端盖,轴承端盖的总长度为25mm,端盖外端与V带轮右端面间的距离为40mm,故12=65mm;第三段安装轴承,根据尺寸要求选择深沟球轴承6207,故取d3=35mm,而刮板据内壁长取15mm,则h=45mm,第四段主轴上安装执行机构刮板,去刮板的直径d4=60mm,刮板架安装长度l4=500mm,因为轴的两端轴承必须一样轴承,所以第五段取d5=35mm,l5=30mmo主轴简图如图4-4所示图4-4主轴简图
4、轴强度的校核由结构图和弯矩的计算得出第四段轴是危险截面,载荷分析如图4-5所示,则受力计算:转矩T=
71.73N.mm直径已知d=60mm圆周力FtFt=2T/d=
71.03X2/
0.06=
2367.7N径向力FrFa=Ft Xtan a/cos B=
1415.2N轴向力FaFr=FtXtanB=
634.4N已知AB=
271.50mm,BC=
286.50mm,CD=
115.00mmo水平面上支撑反力RH i=FtXLB c/LA c=
2367.7X
286.5/558=
1215.7N RH2=Ft XLA B/LAC=
2367.7X
271.5/558=
1152.ON垂直面上支撑反力Rvi=Fr XLBc+FaX d/2/LAC=
1415.2X
286.5+
634.4X60/2/558=
760.7N RV2=Fr XLAB-FaX d/2/LAC=
1415.2X
271.5-
634.4X60/2/558=
654.4N水平面上的弯矩Mn=
660.ON.m垂直面上的弯矩MY=
394.ON.m总弯矩M=^M2H+M2V=A/6602+3942=
768.7N.m扭矩a T=
0.6X
71.03=
42.618N.mm计算当量弯矩Me=yM2+aT2=A/
768.72+
0.0426182=
768.7N.m按弯扭合成应力校核轴的强度,由公式Oe=Me/W=
768.7X
1070.1X60=
35.59Mpa[o-ib]=75Mpa所以符合要求MH=
660.0N.ID MHMv=
394.ON.in M=
768.7N.in图4-5载荷分析
4.5轴承和键的选择
4.
5.1轴承的选择轴承是用来支承轴及轴上零件,保持轴的旋转精度和减少转轴与支承之间的摩擦和磨损,滚动轴承的摩擦系数低,起动阻力小等,在一般的机器中得到了广泛应用选择轴承类型的是根据安装轴承处的最小直径和轴承所受负荷的大小、方向及性质;轴向固定形式;调心性能要求;刚度要求;转速与工作环境等主轴中因轴承只承受径向力,故先选用深沟球轴承,型号为6207GB/T276-1994o轴承的具体参数如表4-4所示表4-4轴承参数基本额定动基本尺寸/mm安装尺寸/mm极限转速/r/min基本额载荷定静载Cr6207荷Cor daDa rad DB ramin脂润滑油润滑/kN minmax max
11003572171.
142651850025.
515.20轴承的校核由上表可知深沟球轴承6207的基本参数Cr=
25.5kN Cor=
15.2kN由前面计算可知n=
183.73r/min T=
70.13N•mm P=
112.
112.
112.
1215.7+
760.7=
1434.08N Fr2=+2222=V
1152.0+
654.4=
1324.89N因FrlFr2,所以只要对左侧的轴承校核即可查书得,fp=
1.0~
1.2,取中间值fp=l.1则有当量载荷:p=fpXFr2=l.1X
1434.08N轴承预期寿命Lh=10X360X8=28800h轴承寿命计算6363Lh=10/60nX Cr/p=10/60X
183.73X
25.5/
1.43408=509998h28800h故可达到轴承预期寿命,符合要求
4.
5.2键的选择键主要用来实现轴和轴上零件之间的轴向固定以传递转矩有些类型的键还可以实现轴上零件的轴向固定或轴向移动键为标准件,可分为平键、半圆键、楔键和切向键等由于没有特殊要求,一般就取平键平键的两侧面是工作面,上表面与轮毂槽底之间留有间隙由于轴的直径di=22mm,根据查GB/T1096-2003,故取bXh=8X7,L=18〜90mm,取L=25mmo
5.6半栅笼的设计半栅笼在核桃剥壳机中的作用是让已经被执行机构挤压剥壳的核桃与未被剥壳的核桃进行分离,其分离的原理就是核桃未剥壳时核桃的体积大,不能通过栅格;而壳、仁分开后体积小就可以通过栅格了半栅笼的每一个栅格都只能容许一个核桃仁大小的物体通过,因此正好使核桃仁能够通过,而未剥壳核桃则继续留在剥壳箱内,继续进行剥壳直到其剥壳为止其结构如图4-6所示图4-6半栅笼栅条是利用两块墙板对两端进行固定的,墙板材料为HT150,栅条材料为45号钢栅条采用615的圆截面长条,并在一半的圆截面长条上制作成锋利的像尖刀,这样就能使核桃掉落在上面,通过旋转的刮板作用力更容易的剥壳了,栅条的长度为572mm,而墙板的长度为10mm,故总长度为592mm栅条的两头装砌在墙板的半圆形槽内,这样就能很好的固定住了栅条间距为25mm,这样可使剥出的核桃仁能通过栅格,而未剥壳的刚不能通过第五章核桃剥壳刮板的生物力学设计随着世界经济和科学技术的飞速发展,市场全球化和竞争的日益激烈,为了提高市场竞争力,所以就必须要求产品具有更高的效率和生产能力而在本课题的核桃剥壳机中,执行机构刮板对于核桃的破壳率起着十分重要的作用因此刮板的设计是十分关键的,因为我们对该版进行深入研究,利用仿生学对其进行仿生建模及有限元分析,通过此方法以求提高刮板的效率
5.1仿生学的介绍仿生学是一门模仿生物的特殊本领,利用生物的结构和功能原理来研制机械或各种新技术的科学技术确切地说,仿生学是研究生物系统的结构、特质、功能、能量转换、信息控制等各种优异的特征,并把它们应用到技术系统,改善已有的技术工程设备,并创造出新的工艺过程、建筑构型、自动化装置等技术系统的综合性科学从生物学的角度来说,仿生学属于“应用生物学”的一个分支;从工程技术方面来看,仿生学根据对生物系统的研究,为设计和建造新的技术设备提供了新原理、新方法和新途径仿生学的光荣使命就是为人类提供最可靠、最灵活、最高效、最经济的接近于生物系统的技术系统,为人类造福自古以来,自然界就是人类各种科学技术原理及重大发明的源泉生物界有着种类繁多的动植物及物质存在,它们在漫长的进化过程中,为了求得生存与发展,逐渐具备了适应自然界变化的本领人类生活在自然界中,与周围的生物作“邻居”,这些生物各种各样的奇异本领,吸引着人们去想象和模仿人类运用其观察、思维和设计能力,开始了对生物的模仿,并通过创造性的劳动,制造出简单的工具,增强了自己与自然界斗争的本领和能力因而自然而然的仿生这门技术就形成了而到了近代,生物学、电子学、动力学等学科的发展亦促进了仿生学的发展虽然之前种种都表明了人类对仿生学的认识在很早就形成了,然而直到了1960年9月美国空军航空局在俄亥俄州召开第一次仿生学会议才宣布仿生学才作为一门独立的学科诞生了,至今才52年,但已成为具有强大生命力的学科,人们已经越来越深刻认识到恢复生态平衡对人类自身的极其重要性,可持续发展成为各国面临的重要而必要的艰巨任务,也是科学技术各领域中重要的研究课题,因为进行仿生学研究是十分有意义的
5.2核桃剥壳机刮板的仿生设计现代仿生学研究表明许多生物经过长期的进化,亦即经过长期与自然界进行物质、能量及信息交换,造就了适应生态环境的优良系统许多科学技术难题在生物界已经获得圆满解决某些动物例如老鼠(家鼠和田鼠)蛟蛀、公鸡、穿山甲等,日常需要完成的一项重要工作是要对土壤等物质实现挖掘功能,以及老鹰捕食时爪趾的力量,使它们都形成的最大特点是挖掘足发达它们长期在土壤环境生活中寻找和抓取食物,其爪趾经过亿万年的进化,逐步形成了优化的几何形状和优良的生物力学功能,使其在挖掘过程中能够有足够的力去挖掘土壤或捕食,这为刮板剥壳力学性能的优化提供了仿生研究的基础并寻求合适的仿生设计方案,以实现增加有用功,提高工作效率
6.2,1非仿生刮板的设计及参数计算刮板结构是整个机器的关键部分,它的作用就是对核桃果进行剥壳此结构采用四钢板十字交叉固定在旋转筒架上,其结构如图5-1所示图5-1刮板结构刮板参数计算刮板的旋转速度必须保证刮板与核桃挤压、碰撞后能使核桃破裂,当刮板的相对速度达到5m/s时,可使核桃壳破裂而且不会破坏到核桃仁,因此根据此数据我们设计出刮板的转速与半径由v=2n nr取r=260mm,则刮板的转n=v*60*1000/
3.14/2/r=8*60*1000/
3.14/2/260=
183.73r/min刮板输入功率P=Pd*/=l.5*
0.96=
1.38kw刮板的转矩T=9550P/n=9550*l.38/
183.73=
71.73N.m由于刮板边缘与核桃挤压压碎是核桃剥壳,调查可知核桃球径约为30mm故力作用点距刮板中心l=d/2-15=520/2-15=245nm则刮板作用在核桃上的力M二F1即F=M/1=7L73/
0.245=
292.78N示意图如图5-2所示刮板核桃图5-2受力图
5.
2.2仿生刮板的设计及参数计算随着现代计算技术的发展和应用,在机械设计领域,已经可以用现代化的设计方法和手段,从众多的设计方案中寻找出最佳的设计方案,从而大大提高设计效率和工作效率在进行机械设计时,人们都希望得到一个最优方案,这个方案既能满足强度、刚度、稳定性及工艺性能等方面的要求,又使机械质量最轻成本最低和传动性能最好我们知道老鹰是一种视觉敏锐,能在高空飞翔时看到地面上的猎物并且上喙尖锐弯曲,下喙较短4趾具有锐利的钩爪,适于抓捕猎物它的趾具有很强的力量以保证足以抓取猎物如图5-3所示,因此试着把刮板与核桃挤压的地方设计成鹰趾的形状,以便希望会大大提高剥壳质量和工作效率,利用仿生的方法对刮板进行优化设计图5-3老鹰的爪趾将刮板和核桃接触处设计成老鹰爪趾的形状然后固定在旋转筒架上,如图5-4所示,图5-4刮板结构刮板参数计算刮板的旋转速度必须保证刮板与核桃挤压、碰撞后能使核桃破裂,当刮板的相对速度达到5m/s时,可使核桃壳破裂而且不会破坏到核桃仁,因此根据此数据我们设计出刮板的转速与半径由v=2n nr取r=260mm,则刮板的转n=v*60*1000/
3.14/2/r=8*60*1000/
3.14/2/260=
183.73r/min刮板输入功率P=Pd*〃5*
0.96=.
1.38kw刮板的转矩T=9550P/n=9550*
1.38/
183.73=
71.73N.m由于刮板边缘与核桃挤压压碎是核桃剥壳,调查可知核桃球径约为30nm1故力作用点距刮板中心l=d/2-15=520/2-10=250mm则刮板作用在核桃上的力M=Fcos30°1即F=M/lcos30°=
71.73/
0.250/
0.866=
331.32N示意图如图5-5所/Js O图5-5受力图
5.
2.3对两种刮板冲击力的分析与比较对两种设计的刮板做冲击力的实验,分别对短轴、垂直以及长轴方向进行冲击力的实验并进行比较与分析,冲击力实验数据如图5-6,5-7所示AN A:$htic Structural13J Equf^ientStress Type:Eqt valer:w-Mise$itress Unit:Pa TimedWO1150I934*Max IW-加65e6-536蜒-潮泯I42437e6-11悯121219c6U609e600071199Min Q瞅0400加、图5-6非仿生刮板实验数据N O;N KK H*A:Slatk StructuralEquivalent StressANSI Type:Equwalentvofl-Mi$es StressUnit:Pa13,0Tiine:12012/5/101W4536*6Max W22e63528加3您就温处62叫615121e61加81e65M3e5011964Min图5-7仿生刮板实验数据
0.
0000.200用生由上图的数据图可以知道在短轴方向上的冲击力,当刮板进行工作时,当与核桃接触时,核桃受到了来自刮板的力,在前20ms,非仿生刮板与仿生刮板在短轴上的冲击力差不多,而随着时间的推移,当过了200nls后非仿生刮板的冲击力逐渐减弱,并到最后变没,而仿生刮板的冲击力则继续保持一定的数值,说明了仿生刮板在短轴方向的冲击力更大,即对核桃具有更强的冲击力,更容易使核桃破壳而在垂直方向仿生刮板的冲击力也相对比非仿生刮板的冲击力更大,且保持的时间更长,这对核桃剥壳节省了时间并提高的剥壳的效率z b-在长轴方向上的冲击力,更加表明了仿生刮板的优势之处,当作用力刚过20ms,非仿生刮板就没有了冲击力,而过了200ms仿生刮板依然保持的一定值的冲击力从以上的数据分析可以知道仿生刮板相对于非仿生刮板能够对核桃的力相对更大,且具有更大的冲击力,因此仿生学的刮板设计对核桃剥壳机的设计有着重要的意义第六章部分零部件的装备方案刮板式核桃剥壳机由料斗、剥壳箱、栅格、下箱出口、分选口,核桃仁收集斗等一些部件组成,如何把这些零部件组成一个完整的剥壳机呢?我们知道固定部件的元件有多种如螺栓,螺钉,键等以下为部分零部件的装备方案
6.1机架的装备方案图6T机架装备图机架是支撑核桃剥壳机,使之可以从上而下顺利的工作,起到支撑箱体和保护的作用,支架中的底板与支架之间通过L型铸铁固定板使之连接起来,并通过610螺钉栓住,让底板和支架牢牢的固定在一起如图6-1所示
6.2机架与箱体间的装备方案图6-2为机架与箱体的装备图,由于箱体里面装着核桃剥壳机的执行机构还有半栅笼,箱体具有相对重要的作用,由于执行机构和半栅笼具有一定的重量,因此要求支架具有一定支撑重量的能力,使支架能够支撑起箱体由于支架具体一定的长度,为了使拆装方便采用620的螺栓栓住,既能方便拆装又能安装固定可靠
6.3箱盖、底座间的装备方案如图6-3是整个箱体的装备图,由于箱体的箱盖和箱底座有时需要拆装,便于查看箱体内的执行机构和半栅笼,因而为了方便装卸且安装牢靠,箱盖和箱底座之间也采用120的螺栓栓住图6-3箱盖、底座间的装备图
6.4箱体与半栅笼间的装备方案如图6-4为箱体和半栅笼的装备图,半栅笼是分离已被剥壳和未剥壳核桃的重要工具,也是刮板式核桃剥壳机的核心部分之一,通过对箱底座挖两个半圆形槽,从而使半栅笼的半圆形正好卡在槽内,很好的固定住了半栅笼,为剥核桃和分离核桃的工作起了很大的作用图6-4箱体与半栅笼间的装备图
122.
122.
132.
132.
153.
153.
163.
193.
193.
214.
214.
214.
244.
244.
304.
304.
335.
345.
355.
376.5传动和执行机构的装备方案执行机构图6-5传动和执行机构的装备图图6-5为传动机构和执行机构的装备图,设计的执行机构采用了皮带轮传动,用两条皮带带动,对于小型的核桃剥壳机那就足够了,通过皮带轮使电动机转动传向执行机构,带动执行机构运动,通过主轴,键还有轴承等使执行机构很好的固定在轴上且完成核桃的剥壳工作
6.6核桃剥壳机的整体图料斗、剥士■d判图6-6核桃剥壳机的整体图第七章总结与展望转眼之间,近四个月的毕业设计马上就要结束了,这是我们大学之中最后一个也是最重要的一个设计、一个阶段毕业设计是考验我们大学这几年来的所学,它要求我们将大学这四年来所学到的知识能够融会贯通、熟练应用,并要求我们能够理论联系实际,培养我们的综合运用能力以及解决实际问题的能力在这四个月里,我不断学习新的知识、不断积累经验并且不断的提高在余老师的悉心指导下,我从最初的选题开始做起,进行设计方案的确定;对以前所学的基础知识的全面综合应用这次的毕业设计,是对我这四年来所学的专业知识是否踏实的检验,让我对这四年中所学知识进行了综合,也让我温习了一些已经快要淡忘的专业知识,并且还学到了一些实际的设计经验与此同时,我也充分认识到自身的许多不足基础知识学得不够扎实,缺乏综合运用及理论联系实际的能力等
7.1本文总结通过此次毕业设计,使我了解很多关于核桃剥壳机知识使我了解了如今国内外在这方面的许多技术,了解了核桃设计的一般过程,通过对核桃剥壳机的主体结构设计作了系统的设计,掌握了一定的剥壳机相关方面的基础,为以后的工作学习创造了一定基础文章主要叙述了剥壳机主体结构的设计和计算过程首先,本文介绍了各种剥壳机,以及核桃剥壳机的发展概况与应用刮板式核桃剥壳机通过刮板与半栅笼之间挤压碰撞进行剥壳的过程其次,本文确定了刮板式核桃剥壳机的整体设计,包括确定各零件的设计计算,最后确定了主体结构布置要求及平稳性与定位精度然后,本文介绍了核桃剥壳机主体结构的详细设计,其中包括带轮,主轴,电机等具体设计和计算文章还介绍了剥壳机的关键部分是刮板结构与半栅笼结构,因为核桃剥壳的整个过程都是由这两部分完成的,剥出来的核桃能不能符合要求,完全是看刮板与半栅笼的性能能不能达到要求最后对整体设计过程做出总结,分析了设计过程中遇到的问题,从设计过程中总结经验和教训
8.2设计遇到问题本次设计是对我的几年的大学生活做出的总结,同时为将来工作进行了一次适应性训练,从中锻炼自己解分析问题、解决问题的能力,为今后自己的工作生活中打下一个良好的基础从这次设计也可以看出一些问题:
1、心态应该保持认真的态度,坚持冷静独立的解决问题
2、基本认真学好基本知识,扎实自己的基本知识,使面对问题时不会遇到很多挫折,从而打击自己的信心,结果使自己很浮躁,越来越不想搞这设计,故应该好好学习基本知识,一步一步的来,不要急功近利!
3、树立自己的良好形象乐观的面对生活,坚持自己的想法和意识总的说来,虽然在这次设计中自己学到了很多的东西,取得一定的成绩,但同时也存在一定的不足和缺陷,我想这都是这次设计的价值所在,以后的日子以后自己应该更加努力认真,以冷静沉着的心态去办好每一件事情!参考文献
[1]周瑞宝.核桃加工技术[M].北京化学工业出版社,
2003.1
[2]段淑芬,胡文广,李秀平,等.世界核桃生产现状分析[J].核桃学报,
1999.(增刊)
[3]孟宪珍.核桃脱壳机的设计和试验[J].国外农机,
1980.
[4]濮良贵.机械设计[M].北京高等教育出版社,2001
[5]杨可桢,程光蕴,李仲生.机械设计基础[M].北京高等教育出版社,2006
[6]张春宜,郝广平,刘敏.减速器设计[M].北京机械工业出版社,
2009.7
[7]王智才.我国农机市场需求及发展前景[J].农机质量与监督,
2002.
(5)
[8]石一兵.食品机械与设备[M].北京中国商业出版社,
1992.6
[9]肖旭霖.食品机械与设备[M].北京科学出版社,2006
[10]朱冬梅,胥北澜,何建英.画法几何及机械制图[M].北京高等教育出版社,
2008.6
[11]唐增宝,何永然,刘安俊.机械设计课程设计加].武汉华中理工大学出版社,
1999.3
[12]杨普.工程力学[M].北京人民交通出版社,1999
[13]成大先.机械设计手册.单行本,机械传动[M].北京化学工业出版社,
2004.1
[14]陈立德.机械制造装配设计[M].北京高等教育出版社,
2010.6
[15]李艾民,李爱红,李爱军.机械制图AutoCAD2010[M].北京北京邮电大学出版社,
2010.4
[16]杨黎明,黄凯,等.机械零件设计手册[M].北京国防工业出版社,
1986.12
[17]徐潮.机械设计手册[M].北京机械工业出版社,
1991.9
[18]张策.机械原理与机械设计[ML北京机械工业出版社,2004
[19]周开勤.机械零件手册[G].北京高等教育出版社,2001
[20]邱宣怀,机械设计(第四版)[M],北京高等教育出版社,1997
[21]陈殿云,张淑芬,杨民献.工程力学[M].兰州兰州大学出版设,2003
[22]葛志祺.简明机械零件设计手册[M],北京冶金工业出版社,1985
[23]王昆,何小柏,汪信远,课程设计手册[M].北京高等教育出版社,1995
[24]侯洪生,王秀英.机械工程图学[M].北京科学出版社,2001
[25]尚书旗,刘曙光,王方燕.核桃生产机械的应用现状与进展分析[J].核桃学报,2003,(增刊)
[26]张效鹏,张嘉玉.核桃脱壳机的不同部件对核桃脱壳性能的影响[J].莱阳农学院学报,1990,7
(1)
[27]《机械设计手册》联合编写组.机械设计手册[M].北京化学工业出版社,
1982.10
[28]唐金松.简明机械设计手册[M].上海上海科学技术出版社,
1.1课题提出的背景我国的核桃栽培面积约130万hm2以上,主要种植区域在西南和西北在国际市场上,核桃与杏仁、腰果、榛子一起并列为世界4大干果,核桃作为保健食品早已被国内外所认识我国核桃总产量约31万吨,全国人均占有
0.2北g核桃中富含脂肪和蛋白质,既是主要的食用植物油来源,而且又可提供丰富的植物蛋白质利用核桃或脱脂后的核桃饼粕的蛋白粉,可直接用于焙烤食用,也可作为肉制品、乳制口、糖果和煎炸食品的原料或添加剂以核桃蛋白粉为原料或添加剂制成的食品,既提高了蛋白质含量,又改善了其功能特性核桃蛋白粉还可以通过高压膨化制成蛋白肉核桃是食用植物油工业的重要原料,利用核桃油可制造人造奶油、起酥油、色拉油、调和油等,也可用作工业原料核桃除经简单加工就可食用外,经深加工还可以制成营养丰富,色、香、味俱佳的各种食品和保健品核桃加工副产品核桃壳和核桃饼粕等可以综合利用,加工增值,提高经济效益核桃在制取油脂、制取核桃蛋白、生产核桃仪器以及在核桃贸易出口时,都需要对核桃进行预处理加工核桃的预处理主要包括核桃的剥壳和分级、破碎、轧胚和蒸炒等核桃在加工或作为出口商品时,需要进行剥壳加工核桃在制取油脂时,剥壳的目的是为了提高出油率,提高毛油和饼粕的质量,利于轧胚等后续工序的进行和皮壳的综合利用传统的剥壳为人力手工剥壳,手工剥壳不仅手指易疲劳、受伤,而且工效很低,所以核桃产区广大农民迫切要求用机器来代替手工剥壳核桃剥壳机的诞生在很大程度上改变了这种局面,使核桃产区的农民不必再采用最原始的剥壳方法进行剥壳,从而大大地减轻了农民的体力劳动,同时还提高了核桃剥壳的效率核桃脱壳机是将核桃荚果去掉外壳而得到核桃仁的场上作业机械由于核桃本身的生理特点决定了核桃脱壳不能与核桃的田间收获一起进行联合作业,而只能在核桃荚果的含水率降到一定程度后才能进行脱壳随着核桃种植业的不断发展,核桃手工脱壳已无法满足高效生产的要求,实行脱壳机械化迫在眉睫
1.2研究课题的意义为了使坚果食品增值,近年来各国都在加工制造成品方面想办法目前整体核桃仁在国际市场上的价格是带壳核桃的几十倍,且核桃带壳保存容易霉烂因此,寻求效率高.质量好的剥壳方法,是发展的必然我国核桃资源丰富,1993年全国产量达到
21.3万吨,如何有效去壳,对满足人们生活需要和换取外汇都有着重要的意义坚果类破壳问题的研究,如苏联专利破裂松果的仿佛,日本专利破除栗壳的方法,我国对棉核桃壳剥取仁机理的研究,在理论和实践方面都做了有益的探讨,但均未解决好核桃去壳取仁的问题在我国,如陕西、山西的核桃剥壳机,性能不甚好,我国出口的核桃仁全都是手工砸取,劳动生产率低,且菌感染指数高于国际食品卫生法规定的标准,影响了桃仁的品质,降低了换汇率在国内的市场销售,对人民不利
1.3国内研究现状我国核桃脱壳机的研制自1965年原八机部下达核桃剥壳机的研制课题以来,已有几十种核桃剥壳机问世只进行单一剥壳功能的核桃剥壳机结构简单,价格便宜,以小型家用为主的核桃剥壳机在我国一些地区广泛应用,能够完成剥壳、分离、清选和分级功能的较大型核桃剥壳机在一些大批量核桃加工的企业中应用较为普遍国内现有的核桃剥壳机种类很多,如6BH—60型核桃剥壳机、6BH—20B型核桃剥壳机、6BH—20型核桃剥壳机等,其作业效率为人工作业效率的20〜60倍以上锦州俏牌集团生产的TFHS1500型核桃除杂剥壳分选机组一次能实现核桃原料的剥壳、除皮、分选,是一种比较先进的核桃后期生产机械伟民牌6BH—720型核桃剥壳机带有复脱、分级装置,采用搓板式剥壳、风力初选、比重分离清选等装置,具有结构紧凑、操作灵活方便、脱净率高、消耗动力小等特点6BK—22型核桃剥壳机是一种一次喂料就可完成核桃剥壳工作的机械,经风力初选、风扇振动、分层分离、复脱清选分级后的核桃仁可直接装袋入库6BH—1800型核桃剥壳机械采用了三轧辐混合脱壳结构,能够进行二次剥壳而随着我国核桃产业的进一步调整,核桃产量逐年增加,核桃的机械化剥壳程度将大幅提高,核桃剥壳机械将拥有广阔的发展前景核桃剥壳的原理很多,因此产生了很多种不同的核桃剥壳机械核桃剥壳部件是核桃剥壳机的关键工作部件,剥壳部件的技术水平决定了机具作业刚核桃仁破碎率、核桃果一次剥净率及生产效率等重要的经济指标在目前的生产销售中,核桃仁破碎率是社会最为关心的主要指标八十年代以前的核桃剥壳机械,破碎率一般都大于8%,有时高达15%以上加工出的核桃仁,只能用来榨油,不能作种用,也达到出口标准为了降低破碎率而探讨新的剥壳原理,研制新式剥壳部件,便成为核桃剥壳机械的重要研究课题从六十年代初,开始在我国出现了封闭式纹杆滚筒,栅条凹板式核桃剥壳机自1983年以来,在已有的核桃剥壳部件的研制基础上,我国又相继研制了多种不同结构型式的新式剥壳部件,其主要经济技术指标,特别是破壳率指标大有改善以下介绍一下我国上个世纪几种主要的核桃剥壳部件
1、封闭式纹杆滚筒,栅条凹板式核桃剥壳部件八十年代初,我国在吸收国外技术的基础上,研制了TH-340型核桃剥壳机,其剥壳部件是在一个圆筒上镶上若干根纹杆组成的封闭式纹杆滚筒,下面装有若干根圆钢条组成的栅条式凹板在该机构中核桃进口大(30-50毫米),出口小(10-25毫米),工作时,核桃果在滚筒的推动下由进口向出口端运动,在滚筒和凹板的冲击、挤压、揉搓作用下直接剥壳,核桃受列剥壳机的直接搓擦作用,系强制剥壳,故破碎率高剥壳时,直径同凹板栅缝一样大小的单粒果及双粒果便从栅缝中分离出来为了将混在一起的核桃仁和未脱果分离开来,采用栅条式凹板的剥壳机一般要配置分离机构后来研制并生产的TH-470型,6BH-570型等型式的剥壳机
2、封闭橡胶板滚筒,直立橡胶板式剥壳部件该机的剥壳部件是由封闭胶根和直立胶板组成,剥壳原理系挤压式,作业时,核桃果在胶辐的推动下,通过剥壳间隙(5—20毫米),由胶辐和胶板的挤压作用脱壳,避开了剥壳部件的揉搓作用,破碎率有所降低,但仍在5%以上另外,因直径小于剥壳间隙的小果未经剥壳便被分离出来,故一次剥净率很低,只有30%左右所以不得不增设循环机构,以使核桃经多次挤压脱壳,致使机器结构复杂、庞大,造价较高
3、开式纹杆滚筒,编织凹板式核桃剥壳部件剥壳部件采用了由两根金属纹杆组成的开式纹杆滚筒和用编织丝网制成的编织凹板,作业时,核桃果在滚筒的推动下,受挤压揉搓剥壳,该结构与封闭滚筒式不同,核桃果受到开式滚筒的搅拌作用,剥壳力带有柔性,故其破碎率较低,可控制在3%-5%o另外,与栅条式凹板不同,因系编织网孔凹板,剥壳时,只有直径小于网孔尺寸的单粒瘪果末剥壳而被网孔分离,双粒长果则漏不出来,仍被剥壳,故剥净率较高
4、立式剥壳机构剥壳部件采用了由两根扁钢条焊接而成的立式转子,下面装着用编织丝网制成的编织平底筛,在剥壳室内,核桃果受立式转子的推动而相互磨擦,从而达到剥壳的目的,此方法系柔性揉搓剥壳实践证明,该机破碎率较低,可控制在3%以下其缺点是由于采用立式传动,故传动机构较为复杂
5、开式扁条滚筒,编织凹板式核桃剥壳部件采用了由三根扁钢条制成的开式扁条滚筒,和用编织丝网制成的凹板结构,作业时,核桃果在扁条的推动下随滚筒转动,在滚筒和凹板之间形成一个活动层,核桃果在该活动层内互相揉搓而剥壳由于在该机构中,避开了剥壳部件的直接挤压,冲击的作用,而是核桃搓核桃,系柔性剥壳,故破碎率较低,该机鉴定时实测破伤率(破碎率+损伤率)为
0.91o第二章核桃的基本性能核桃有着千年的历史,在很早以前人们就知道核桃还有它的许多功效核桃原产于近东地区,核桃与扁桃、腰果、榛子并称为世界著名的“四大干果”既可以生食、炒食,又可以榨油、配制糕点、糖果等多种做法,不仅味美,而且营养价值很高,被誉为“万岁子”、“长寿果”如图2-1所示核桃。