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1、海南大學 畢業(yè)論文（設計） 題 目：橡膠果殼仁分選機械設計 學 號：20150581310102 姓 名：田海萬 年 級：2015級 學 院：機電工程學院 系 另U ：機械系 專 業(yè)：機械設計制造及其自動化 指導教師：王凌 完成日期：2019 年5月 17 H 第二章 分選機械方案確定及設計方法 機械裝置設計是否正確與合理，關乎機械的性能和質量，同時對裝置 的制造成本、后期維護保養(yǎng)費用影響非常大，所以機械裝置的設計是機械 設計中十分重要的部分。方案的選定為機械設計的重要環(huán)節(jié)，應在所有已 知要素的基礎之上進行擇優(yōu)選擇。設計內容應包括1.系統(tǒng)功能設計；2.

2、可 靠性設計。設計主要思路為1.假象化機械裝置；2.機械裝置建模；3.機械 裝置分析；4.機械裝置改進。設計的主要過程為；1.預算多種方案；2.對 每種方案進行分析和反復確認；3.使用pro/e軟件對每種方案一次進行建 模；4.對建模出來的機械裝置進行改進優(yōu)化；5.選擇最佳方案并進一步優(yōu) 化改良。 2. 1方案的擬定 方案設計是在對將要設計的機械裝置功能結構分析的基礎之上，通過 不斷地創(chuàng)新、思考、總結經(jīng)驗和優(yōu)化改良最終得到的比較合理的工作原理 方案。對產(chǎn)品的方案設計主要包括設計要求分析、系統(tǒng)功能分析、原理方 案設計等幾個方面。 2.1.1確定幾種可行方案 根據(jù)目前從國內

3、外學者身上所學到的知識，結合當前橡膠果分選 機械的現(xiàn)狀，本小節(jié)主要介紹兩種橡膠果分選機械設計方案。 2. 1. 1. 1方案一三位一體化橡膠果分選機械 三位一體化橡膠果分選機械，如圖2-1所示：它主要包括入料口、進 料管、鼓風機、漏網(wǎng)筒、離心盤、電動機、排渣管、接渣盤、殼仁收集箱、 支架等，其特征在于：入料口由機架上板卡住，進料管右側固定鼓風機， 左側與排粉末管相連，進料管下端固接轉向管，漏網(wǎng)筒兩端通過軸承分別 與轉向管相連，漏網(wǎng)筒下方固定有傾斜接渣盤，下側轉向管正下方是離心 盤，離心盤由傳動軸與電動機嚙合，離心盤的周圍還有一圈擋板，離心盤 正下側固定有支架，滿足離心盤的升降

4、，電動機固定在機架右側，機架左 側放置殼仁收集箱。本設計通過巧妙的連接，可以讓橡膠果殼仁混合物連 續(xù)完成殼仁分選，無需人工干澀，具有自動化程度高、操作簡單、勞動強 度少、安全性高、收集方便等特點。 1 圖2-1三位一體化橡膠果分選機械 1、入料口，2、進料管，3、鼓風機，4、加強筋，5、轉向管，6、漏網(wǎng)筒，7、 排塵管，8、軸承，9、法蘭盤，10、離心擋板，11、離心盤，12、接渣盤，13、 機架左側擋板，14、支架，15、聯(lián)軸器，16、殼仁收集箱，17、電動機，18、 機架底板 風選裝置：進料管的右側安裝有小型鼓風機，通過垂直板用螺栓 螺母連接，進料管左側固定

5、有排粉末管，拍粉末管可以直接將粉末排 到接渣盤，鼓風機可完成粉末與殼仁的一級分離，進料管分別同入料 口與轉向管卡扣連接。 過濾裝置：漏網(wǎng)筒的左右兩側分別與轉向管通過軸承連接，軸承 連接是為了防止殼仁混合物經(jīng)進料口出來沖擊力過大損壞漏網(wǎng)筒，左 側轉向管與進料口通過卡扣連接，右側轉向管下方固接有離心裝置， 漏網(wǎng)筒正下方與機架左擋板固接有接渣盤，接渣盤可以直接將殼渣排 入殼仁收集箱。 離心裝置：離心盤通過傳動軸與電動機連接，電動機通過螺栓螺 母連接在機架地板上的一塊豎直擋板上，離心盤的四周固定有離心擋板，防止殼仁混合物被甩出，離心擋板的左側連接有出料口，直接將 橡膠果仁排到殼仁

6、收集箱，離心盤的下方安裝有支架，以滿足離心盤 的升降，定期收集殘留殼渣。 收集裝置：包括排粉末管、接渣盤、出料口和殼仁收集箱，排粉 末管將粉末導向接渣盤，再由接渣盤將粉末與殼渣一同滑入殼仁收集 箱的左側殼收集箱，出料口將由離心裝置甩出的橡膠果仁導入殼仁收 集箱的右側仁收集箱。 工作過程：橡膠果殼仁混合物經(jīng)入料口進入進料管，進料管左側 的鼓風機運轉，進行一級分選，將殼仁混合物中細小的顆粒及其粉末 分離，并通過排粉末管將其導入接渣盤；一級分選后的殼仁混合物經(jīng) 過轉向管進入漏網(wǎng)筒進行二級分選，漏網(wǎng)筒傾斜60度，筒壁上排列有 很多直徑為1厘米的孔，橡膠果仁的直徑基本為1.2-1.

7、6厘米之間， 可以保證漏出較大的殼渣而使橡膠果仁留在其中，漏出的殼渣直接掉 入接渣盤，接渣盤是傾斜的，可以直接將殼渣排入殼仁收集箱左側； 二級分選后的殼仁混合物再次經(jīng)過轉向管進入離心盤，在電動機的作 用下，離心盤進行旋轉，由于橡膠果仁的質量比橡膠果殼渣的質量大， 在向心力的作用下，橡膠果仁被甩出離心盤，然后在離心盤周圍擋板 的阻擋下匯聚到出料口，滑入殼仁收集箱右側，完成整個過程的分選。 離心盤下方的支架是用于離心盤的升降的，離心盤工作一段時間后， 可以通過傳動軸的升縮進行升降，收集離心盤中殘余的少量殼渣。 優(yōu)缺點：用該分選機械進行殼仁分選，三級分選可以一次性完成， 避免了轉

8、移的麻煩，而且每次分選針對性較強，分選效率高，同時安 全性高、可靠性好，可保障工作人員的人生安全問題。在收集的過程 中也很方便，直接匯聚到一起，無需人工分開進行收集，大大減輕了 工作人員的勞動強度。但是該方案分選的量不高，雖然分選效率很高， 但是總體效率并不高，同時離心盤需要定期清理殘余殼渣，造成一定 的不方便。 2. 1. 1.2方案二 振動型橡膠果分選機械 14 11 12 圖2-2振動型橡膠果分選機械 1、入料口，2、入料口支撐臂，3、振動篩網(wǎng)，4、滑輪，5、滑輪導軌，6、接 渣漏斗，7、曲柄搖桿機構，8、電動機，9、機架，10、傳動皮帶，11、傳動 輪，

9、12、殼渣收集箱，13、曲柄搖桿機構底座，14、傳動軸，15、卡片 振動型橡膠果分選機械，如圖2-2所示：它主要包括機架、入料 口、入料口支撐臂、振動篩網(wǎng)、接渣盤、殼渣收集箱、曲柄搖桿、電 動機、傳動軸、皮帶等，其特征在于：機架的兩端通過螺栓螺母連接 有入料口支撐臂，入料口支撐臂又與入料口通過螺栓螺母連接，入料 口的正下方是振動篩網(wǎng)，振動篩網(wǎng)四個角裝配有滑輪與機架上橫梁上 的導軌嚙合，振動篩網(wǎng)下端固接有曲柄搖桿機構，搖桿機構底座與機 架螺栓螺母連接，搖桿轉動臂與支架固接，轉動臂端部用皮帶與傳動 軸的小傳動輪連接，傳動軸上的大傳動輪用皮帶與電動機連接，電動 機固定在機架的底

10、部，機架底部的另一端放置有殼渣收集箱，收集箱 上方固接有接渣盤。本設計通過曲柄搖桿機構連接振動篩網(wǎng)，使振動 篩網(wǎng)進行振動，完成殼仁分選，具有操作方便、安全性高、分選量大 等特點。 曲柄搖桿裝置：曲柄搖桿主要包括橫桿、搖桿、曲柄和底座等。振動篩網(wǎng)底部中間固接有橫桿，橫桿與豎直桿（搖桿）通過低副連接， 豎直桿上安裝有滑塊，滑塊與曲柄通過低副連接，曲柄與傳動軸通過 皮帶連接，曲柄搖桿底座用螺栓螺母固定在機架上。 傳動裝置：傳動裝置主要包括電動機、皮帶、傳動軸和傳動軸等。 電動機固定在機架上，電動機轉軸與中型傳動輪嚙合，通過皮帶與傳 動軸連接，傳動軸又通過皮帶連接曲柄，傳動軸固定在

11、機架兩條臂上。 篩選裝置：篩選裝置主要包括振動篩網(wǎng)、導軌、滑輪和螺栓等。 導軌安裝在機架的兩條橫梁上，振動篩網(wǎng)四個角裝有滑輪，滑輪可以 在導軌上進行往來運動。 工作過程：橡膠果殼仁混合物從入料口進入振動篩網(wǎng)，然后啟動 電動機，電動機用合適的功率，電動機上通過鍵連接有中型傳動輪， 中型傳動輪與大型傳動輪用皮帶連接，傳動輪固定在傳動軸上，通過 傳動軸帶動曲做圓周運動，曲柄上連接有一滑塊，滑塊套在搖桿上， 曲柄轉動帶動滑塊移動，滑塊移動導致?lián)u桿左右擺動，在搖桿的來回 擺動下又帶動橫桿左右運動，因為橫桿用螺栓螺母固定在振動篩網(wǎng)上, 所以振動篩網(wǎng)便通過滑輪在導軌上做左右移動，實現(xiàn)振動

12、分選的目的。 由于振動篩網(wǎng)的篩孔為1平方厘米的正方形，滿足篩選出殼渣而保留 橡膠果仁的條件，篩選出來的殼渣掉入接渣盤，接渣盤大致呈V型， 并在V型中央有一長條形開口，殼渣可以直接掉入正下方的殼渣收集 箱。 優(yōu)缺點：本橡膠果殼仁分選機械一次能分選大量的殼仁混合物， 整體效率較高，而且操作方便、安全可靠，但是分選效率不是特別高， 收集不方便，分選過后還需人工收集橡膠果仁。 2. 1.2方案確定 根據(jù)各個方案在現(xiàn)實生活生產(chǎn)中的實用性、經(jīng)濟性、安全性和可 靠性，本次設計選取方案一為最終設計方案。 2.1.3機械設計結構化 在設計三位一體化橡膠果分選機械時，將其分成四個部分：風選

13、 部分、過濾部分、離心部分和收集部分。設計是從風選部分依次設計 到收集部分，但是在設計小部件時，可以不必依次進行，這種先局部再整體的設計方法有利于對裝置的裝配，同時也有助于對機械的設計。 在后期的修正改進中，也將更加方便快捷。 2. 1.4本章小結 本章節(jié)主要說明了分選機械應該具備的功能特性，并介紹了兩種分選 機械的結構、工作過程及其優(yōu)缺點。然后根據(jù)各方面的指標要求，確定了 本次設計的最佳方案，同時對設計率先分成了風選、過濾、離心和收集四 部分，在設計過程當中起到了一定的簡化結構的作用。本次設計方法直接 點明了思路，找準了方向，并對機械的整體構造有了一個清晰地認知。 第三

14、章三位一體化橡膠果殼仁分選機械的設計 根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)資料，再結合前面兩章總結的經(jīng)驗及其設計方法， 初步得出整體的設計計劃，即按照各個部分的功能進行先局部后整體的設 計，同時分析計算每個零部件的尺寸參數(shù)、受力情況等。局部被設計出來 之后，再將各個部分進行整體裝配，并根據(jù)各種受力要求合理設計出必要 的輔助支撐。必要時，對部分主要部件進行校核分析。 3. 1方案原理 工作原理：利用鼓風機除去殼仁混合物中的微小顆粒、粉末等，以免 沾附在后面的設備上；利用漏網(wǎng)筒的間隙除去較大的殼渣，進行二級分選； 利用離心裝置甩出橡膠果仁，實現(xiàn)最終分選。 3. 2分選機械整體結構設計 3. 2.

15、 1分選裝置設計 風選裝置包括小型鼓風機、入料口、進料管、加強筋、螺栓和螺母等， 鼓風機通過螺栓、螺母固定在加強筋上，加強筋又通過螺栓、螺母固定在 進料管壁上，并在朝向鼓風機的位置開一個大孔，使鼓風機可以把風吹進 進料管中。如下圖所示： 圖3-1風選裝置 3. 2. 1. 1鼓風機設計 鼓風機是風選裝置的主要動力部分，振動較大，需要用螺栓螺母固定 在加強筋上。 鼓風機的轉動葉片直徑為46mm,共有7塊葉片，葉片中心固定圓軸直徑 為15mm,風機支架高度為55mm,長度為8mm,寬度為5mm,風機底座的高度 為5mm,長度為30iniii,寬度為2Omni,在底座

16、上打四個直徑為4iniii的孔，并 對底座的四個角進行Inini的倒圓角。如下圖所示： 圖3-2鼓風機 3. 2. 1. 2加強筋設計 加強筋的作用是連接鼓風機與進料管。 加強筋是由兩塊呈直角的鋼板組成，兩個直角面各鉆四個孔，一面用 于固定鼓風機，另一面用于固定在進料管壁上。固定鼓風機的那塊鋼板長 度為50mm,寬度為30mm,厚度為3mm,另一塊鋼板長度為52mm,寬 度為50mm,厚度為5mm,孔的直徑都是均為4mm。如下圖所示： 圖3-3加強筋 3. 2. 1. 3進料管設計 進料管主要起傳導作用，上接入料口，下接轉向管。 進料管的長度為84.53m

17、m,寬度為84,53mm,高度為260mm,厚度為 3.465mm。在進料管的其中一面打一個直徑為54mm的大孔，在大孔下側 打四個直徑為4mm的小孔，并在其對立面開一個排渣口。如下圖所示： 圖3-4進料口 3. 2. 2過濾裝置設計 過濾裝置主要包括漏網(wǎng)筒、軸承和轉向管等，漏網(wǎng)筒兩端與轉向管通 過軸承連接，并且漏網(wǎng)筒傾斜60度。經(jīng)過一級分選后的殼仁混合物順著轉 向管滑到漏網(wǎng)筒，利用漏網(wǎng)筒的孔隙達到分選作用。如下圖所示： 3. 2. 2. 1漏網(wǎng)筒設計 漏網(wǎng)筒主要起過濾作用，在圓筒的壁上有很多直徑為10mm的孔，過濾 較大的殼渣。 漏網(wǎng)筒的外徑為108m

18、ni,內徑為96.84nmi,長度為328mni,在其筒壁上 有228個直徑為lOnim的孔。如下圖所示： 圖3-6漏網(wǎng)筒 3. 2. 2. 2軸承設計 軸承主要起連接作用，連接漏網(wǎng)筒與轉向管，并且具有一定的緩沖作 用，防止殼仁混合物沖擊下來損壞漏網(wǎng)筒。 軸承外環(huán)的外徑為104. 778mm,外環(huán)內側凹槽的直徑為8mm,中環(huán)的外 徑為94. 158mm,內徑為90. 158mm,內環(huán)外側凹槽的直徑為8inni,內徑為82mni, 外環(huán)與內環(huán)之間含有18個直徑為8mm的圓珠，軸承的高度為10mm。如下圖 所示： 摘要 一直以來，海南就作為中國的主要橡膠樹種植地之一

19、。盡管隨著 工業(yè)技術的不斷進步，對橡膠樹的利用率越來越高，但目前國內外學 者對于橡膠果的利用幾乎空白。其主要原因是因為橡膠果這類堅果脫 殼以及殼仁分選困難，國內外學者經(jīng)過多年對各種堅果的實驗研究已 經(jīng)發(fā)明出頗多脫殼及分選設備，但脫殼率以及殼仁分選率仍然有待提 高。針對目前國內外對橡膠果的殼仁分選效率不高等問題，本課題的 主要研究目的是設計一款連續(xù)的分選機械裝置，在盡可能減少人工操 作的前提下，實現(xiàn)橡膠果的殼仁的殼仁分選。本設計共兩套方案，第 一套方案是先利用風機鼓吹殼仁混合物，去除橡膠果殼粉末，然后讓 殼仁混合物經(jīng)過濾網(wǎng)桶濾掉小顆粒橡膠果殼渣，最后再利用離心裝置 甩出橡膠果

20、仁，最終實現(xiàn)橡膠果的殼仁分選；第二套方案是利用曲柄 搖桿機構產(chǎn)生振動對橡膠果殼仁混合物進行分選。通過對可行性、經(jīng) 濟性和實用性的分析，最終選出合適的分選機械裝置。 關鍵詞: 橡膠果、殼仁分選、離心 3. 2. 2. 3轉向管設計 轉向管主要起連接和改變運動方向的作用，轉向管兩端分別連接進料 口和漏網(wǎng)筒。 轉向管由一個邊長為77. 6mm的正方形和兩個直徑為80mm的圓邊界混 合而成，厚度為2. 38mm,兩側分別設計圓形接口和方形接口，圓形接口外 徑為82mm,內徑為80mm,高度為lOmm,方形接口外邊長為84. 53nini,內邊 長為77. 6nmi

21、,高度為25nini。如下圖所示： 圖3-8轉向管 3. 2. 3離心裝置設計 離心裝置主要包括電動機、離心盤、離心擋板和支架等，電動機和傳 動軸用聯(lián)軸器連接，帶動離心盤轉動，控制好合理的轉速，達到甩出果仁 實現(xiàn)分選的效果。電動機通過螺栓螺母固定在機架地板上的垂直板上，離 3. 2. 3.1電動機設計 圖方離心裝置 卅;:機為離心裝置的動力設備’實現(xiàn)整個離心裝置的運轉。電動機通 3栓:;固定在機架底板上，上方與聯(lián)軸器連接。電動機選用口 型萬，功率為4kw。 厚度菸算底座呈人字形,長度為四, 旬兩I直任為16mm的孔。如下圖所示： 3

22、?2. 3. 2離心盤設計 圖5電動機 聯(lián)軸看:是利用轉速的大小來分離香蕉果殼與橡膠果仁的，下端直接與 圖3T1離心盤 3 2.3.3離心擋板設計 離心擋板圍在離心盤外圍,主要曰 擋蛹斜面使離心后的橡膠果仁滑M宸膠果仁被甩飛,并利用 禺心擋板為筒形，底板傾斜角度為:甘集箱’萬便收集。 圖3T2離心擋板 的圓柱支撐，圓形擋板的直徑為32；疽且底板由四根直徑為i6m 底板的距離為590嘰如下圖所示旱度為2嘰離心擋板頂面距機架 3. 2. 4收集裝置設計 收集裝置主要包括殼仁收集箱、接渣盤、排渣管等，殼仁收集箱中間 有一塊擋板，左邊收集殼渣，右邊收集橡膠果仁，排渣管排風選

23、出來的粉 末，然后導通到接渣盤再滑入殼仁收集箱左側，離心擋板將橡膠果仁導入 殼仁收集箱右側。如下圖所示： 圖3-13收集裝置 3. 2. 4. 1殼仁收集箱設計 殼仁收集箱是用來收集橡膠果殼渣與橡膠果仁的。 殼仁收集箱形狀為無蓋的長方體，長度為360mm,寬度為260mm,高度 400mm,厚度為2mm,中間擋板距兩側短邊為177mm。如下圖所示： 3. 2.4. 2接渣盤設計 接渣盤是為了收集排渣管排出的粉末和漏網(wǎng)筒過濾出來的殼渣并將其 導入殼仁收集箱左側箱。 接渣盤盤身長度為360mm,寬度為150niin,高度為30mm,厚度為3mm, 頂端和左

24、側開口。接渣盤較長兩面通過直徑為16mm的圓柱用螺釘連接在機 架左側板上，與接渣盤之間傾斜夾角為30度。如下圖所示： 3. 2. 5部分零部件設計 3. 2. 5. 1聯(lián)軸器設計 聯(lián)軸器用于連接電動機與離心盤。 聯(lián)軸器的直徑為40nini,長度為125mmo如下圖所示: 3. 2. 5. 2機架擋板設計 機架擋板是機架的一部分，用于固定部分入料口和接渣盤。 機架擋板的長度為300mm,寬度為30mm,高度為1300mm,并在上下兩 側各有5個口，長度為300nm,寬度為30nini。如下圖所示： 圖3-17機架擋板 3. 2. 5. 3法蘭盤設計

25、法蘭盤主要用于固定接渣盤。 法蘭盤底座直徑為50nm,厚度為15mm,有四個直徑為6mm小孔。如下 圖所示： 0 圖3-18法蘭盤 3. 3螺紋強度計算 螺栓螺母選用的是同一種材料，只需計算一種材料即可，本文選用螺 母進行計算。根據(jù)公式可得： 牙根寬度b=0. 366P 基本牙型高HlO. 5P _ F 丁 7iD4bn < Tp _ 3F% °。7iD4b2n < "p 經(jīng)對螺母螺紋的計算分析以及校核，顯然，螺栓螺母滿足裝置的使用 要求。 3.4支架強度校核 支架需要支撐起整個離心盤以及離心后剩余的殼渣，會受到比較大的 重力作用，便會產(chǎn)生壓縮變形

26、和彎曲變形，若變形過大將會影響離心盤的 升降功能，對整個裝置的功能均有影響，因此需對支架進行強度校核計算。 根據(jù)公式： _ML _ Fal da = 2Ei=2EI Fa3 Mb = 3EI 估算出離心盤的質量，并查型鋼表可以得到I的值，同時可以得到a、 F、E、1的值，代入公式可得： 3 = + a x % = 0.982 x 10_3m < 1mm,滿足變形條件。受力如下圖所 示： 3. 5部分零部件材料選擇 材料的選擇對裝置的影響非常巨大，材料的不同直接導致了裝置功能 的不同。對材料的選擇不僅要考慮到裝置的功能，其次還要考慮到零部件 的實用性、耐久性、

27、磨損性和經(jīng)濟性等因素。 螺栓螺母多為固定作用，對強度和硬度有一定的要求，為防止螺紋起 不到鎖死功能，故選用中碳鋼。 由于軸承對整個裝置的影響并不大，在綜合考慮裝置功能和經(jīng)濟的情 況下，軸承選用JIS鋼種的SUJ2o 機架部分非常厚重，但對于整個分選機構并沒有特別大的影響，考慮 到經(jīng)濟性和實用性的基礎上，機架材料選用Q235鋼材。 入料口、進料管以及支架等支撐部件也選用Q235鋼。 第四章文章的總結與未來展望 4. 1本文總結 本文主要介紹了國內外分選機械的研究概況與發(fā)展歷史，并對部分分 選機械裝置進行了一定的分析。同時在海內外學者研究的基礎之上，設計 了兩款橡膠果殼仁

28、分選機械，對其優(yōu)缺點進行了對比，選出了一款比較實 用的分選機械裝置進行詳細說明。 文章的主要思路大致為：介紹橡膠果殼仁分選機械研究的背景、目的 和意義，介紹國內外發(fā)展概況及發(fā)展趨勢，總體方案的擬定，裝置設計以 及零部件設計，pro/e建模與裝配，強度校核，未來展望。如下圖所示: 內外發(fā)展概況及發(fā)展趨勢 > 總體方案的擬定 1.介紹橡膠果殼仁分選機械的研究背景、目的和意義，綜述了分選機械 的發(fā)展歷程和研究現(xiàn)狀，并闡述了進行分選機械設計研究的重要性; 2. 在國內外學者研究的基礎之上，在滿足裝置功能的前提之下，設計 了2種方案：三位一體化橡膠果殼仁分選機械、振動型橡膠果殼仁

29、分選機械; 3. 對兩種分選機械進行分析，綜合考慮實用性、經(jīng)濟性和可行性，選 出最優(yōu)方案，并進行整體結構的設計擬定； 4. 把整體結構分塊化，把復雜結構拆分成幾個較簡單的結構； 5. 使用pro/e三維造型軟件畫出分選機械的各個零部件，并完成裝配； 6. 對關鍵部位進行強度校核，然后完善裝置 7. 對未來展望 4. 2研究展望 由于本人水平有限，此次設計的橡膠果殼仁分選機械在很多方面存在 不足。分選機械還只是機械殼體，還需要把整個裝置進行電氣安裝。三位 一體化橡膠果殼仁分選機械還有很多地方需要改進，諸如進行一次分選的 橡膠果殼仁混合物的量太少，離心過后的殼渣收集不便等。

30、未來的分選機 械一定是在三個方面進行改進：一是分選效率，未來的分選效率一定會越 來越高；二是智能化，人工干涉將會越來越少，以后可能會實現(xiàn)全自動化， 大大減少人工勞動力；三是材料，優(yōu)質的材料不僅使用的時間長而且經(jīng)濟， 甚至可能更加方便、實用。 ABSTRACT Hainan has always been one of the main rubber plantations in China. Although with the continuous progress of industrial technology, the utilization rate of rubber

31、 trees is getting higher and higher, but at present, the use of rubber fruits by domestic and foreign scholars is almost blank. The main reason is that it is difficult to shell and separate nuts such as rubber nuts. After many years of experimental research on various nuts, scholars at home and a

32、broad have invented a lot of shelling and separation equipment, but the shelling rate and the separation rate of shell and kernel still need to be improved. Aiming at the inefficiency of husk and kernel sorting of rubber nut at home and abroad, the main puipose of this research is to design a co

33、ntinuous sorting machine, which can realize husk and kernel sorting of rubber nut under the premise of minimizing manual operation. There are two schemes in this design. The first one is to use the blower to blow the mixture of shell and kernel, remove the powder of rubber shell, then let the mi

34、xture of shell and kernel filter the small rubber shell residue through the filter barrel, and then use the centrifugal device to throw out the mbber nut, finally realize the separation of rubber nut shell and kernel; the second one is to use the crank rocker mechanism to produce vibration to mi

35、x rubber nut shell and kernel. Material is sorted. Through the analysis of feasibility, economy and practicability, the suitable sorting mechanism is finally selected. Key words: rubber nut, shell kernel sorting, centrifugation 致謝 這篇畢業(yè)設計論文能夠順利完成，離不開指導老師王濤老師的幫助和 針對性指導。王濤老師非常認真負責，在選題之初便集合我們小組進行設

36、 計經(jīng)驗分享，并在此后每周抽出一天對我們的設計做指導。王濤老師樸實 的作風、嚴謹?shù)膶W術態(tài)度和認真負責的工作態(tài)度深深地感染了我，并讓我 對那個年代的知識分子肅然起敬。在此對王濤老師表示衷心的感謝！ 同時感謝各位老師在畢設期間提供的幫助以及大學四年生活里的教誨, 感謝我的同學和朋友在我做畢業(yè)設計期間給予的無私幫助，感謝這篇論文 所涉及到的各位學者，沒有各位的幫助，完成這篇論文對于我而言將會更 加困難。 最后，我再一次對所有幫助和關心過我的老師、朋友及同學表示感謝！ 參考文獻 ⑴潘善甫，鄭聯(lián)合.食用橡膠籽油的開發(fā)利用研究[J] .中國油脂，2000, 25 (6) :114一1

37、15? ⑵RAMADHAS A SJAYARAJ S,MURALEEDHARAN C,et al.Biodiesel production from high FFA rubber seed oil[J].Fuel,2005,84(4):335-340. [3】BALKOSE D, EGBUCHUNAM T O, OKIEIMEN F E.Thermal behaviour of metal soaps from biodegradable rubber seed oil[J].Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 2010, 10

38、1 (2) :795-799. ⑷趙婀，王濤，何焯亮.橡膠果脫殼裝置的設計[J].食品與機械,2016, 32(03) : 119-121. ⑸李建華，王春燕，蔣菊生，等.天然橡膠樹的綜合開發(fā)利用現(xiàn)狀，問題及對策分析 [J] .熱帶農(nóng)業(yè)科學，2013, 33 (6) : 71-74. 〔6】范海燕，王濤，吳迪，等.橡膠果碾搓式脫殼試驗機設計[J] .食品與機械，2016, 32 (11) :64-67. ⑺彭艷，范武波，孫娟.關于橡膠籽綜合利用情況的研究報告[J].中國熱帶農(nóng)業(yè)， 2012 (47) :6-7. ⑻陳勇.15萬噸橡膠果何時能變廢為寶？[N].海南農(nóng)墾報，2006

39、—11 — 11 (001 . 團李曉霞，郭玉明.帶殼物料脫殼方法及脫殼裝備現(xiàn)狀與分析[J].農(nóng)產(chǎn)品加工學 刊，2007(4) :83-86. 陶樹德.花生剝殼仁殼分離工藝宜采用負壓風選技術[J].中國油 脂，1991(03):51-52+58. 〔切游應德.花生剝殼仁殼分離工藝的改進[J].中國油脂,1989(03) :41-42. 【12】田智輝，王亞妮，王維，盧軍黨，鄒超，劉冬琴，王佩?核桃破殼-殼仁分離生產(chǎn)線的研 究開發(fā)[J] .農(nóng)業(yè)技術與裝備,2016(04):79-81+84. 【13]李勇，張宏，郝忠誠.溫185薄殼核桃破殼取仁試驗研究[J].農(nóng)機化研 究,2

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42、. / Industrial Crops and Products 85 (2016) 125-138. [231Akpobi J A , Omoregie M J . Design and Fabrication of a Palm Kernel Nut and Shell Separating Machine[J]. Advanced Materials Research, 2013, 824:262-271. 目錄 第一章緒論 5 1.1本課題的背景、目的和意義 5 1. 2國內外研究概況與發(fā)展趨勢 5 1.2. 1國內研究概況 6 1.2.2國外研究概況 6 1.

43、3課題研究的主要內容及研究方法 7 1.3. 1課題研究的主要內容 7 1.3.2課題研究的方法 8 1. 4本章小結 8 第二章分選機械方案確定及設計方案 9 2. 1方案的擬定 9 2. 1. 1確定幾種可行方案 9 2. 1. 1. 1方案一三位一體化橡膠果分選機械 9 2. 1. 1. 2方案二振動型橡膠果分選機械 12 2. 1.2方案確定 13 2. 1.3機械設計結構化 13 2. 1. 4本章小結 14 第三章三位一體化橡膠果殼仁分選機械的設計 15 3. 1方案原理 15 3. 2分選機械整體結構設計 15 3. 2.1分選裝置設計 15 3.

44、 2. 1. 1鼓風機設計 15 3. 2. 1.2加強筋設計 16 3. 2. 1.3進料管設計 17 3. 2. 2過濾裝置設計 17 3. 2. 2. 1漏網(wǎng)筒設計 18 3. 2.2.2軸承設計 18 3. 2.2.3轉向管設計 19 3.2.3離心裝置設計 19 3. 2. 3. 1電動機設計 20 3. 2. 3. 2離心盤設計 20 3. 2. 3. 3離心擋板設計 21 3.2.4收集裝置設計 22 3. 2.4. 1殼仁收集箱設計 22 3. 2.4.2接渣盤設計 22 3.2.5部分零部件設計 23 3. 2. 5.1聯(lián)軸器設計 23 3.

45、 2. 5. 2機架擋板設計 23 3.2. 5. 3法蘭盤設計 24 3. 3螺紋強度計算 24 3. 4支架強度校核 25 3. 5部分零部件材料選擇 25 第四章文章的總結與未來展望 27 4. 1本文總結 27 4. 2研究展望 28 致謝 29 參考文獻 30 第一章緒論 本章主要簡單闡述此次設計研究的目的和意義，設計背景，設計研究 的方法和思路，同時對相關研究理論做出簡單介紹。 1.1本課題的背景、目的和意義 在中國，橡膠樹主要種植在南方，海南、云南和兩廣地區(qū)為中國的 主要橡膠種植地。橡膠果是橡膠樹的種子，有關學者研究發(fā)現(xiàn)，橡膠 果有三層果皮，內果

46、皮在幼果時期很薄，以后逐漸增厚并木質化，形 成堅硬的木質外殼，通常呈球形，含種子三粒左右。橡膠果由種殼和 種仁組成，種仁含油率約為50%⑴。其果仁壓榨取油后的餅粕中粗蛋 白含量可達25%?30%⑵，是一種高品質飼料蛋白源，在農(nóng)牧業(yè)中具有極 高的利用價值。橡膠果油也可以開發(fā)成工業(yè)用油，代替目前的部分化 石能源，國外學者還提出橡膠果油還是制造金屬香皂的優(yōu)質原始材料 ⑶。萃取過程產(chǎn)生的廢渣，還可以為果農(nóng)、菜農(nóng)提供肥料⑷。 每年海南的橡膠果產(chǎn)量大約為15萬 噸，而橡膠果又含有毒素，所以 絕大部分橡膠果直接腐爛在橡膠園里壓'6'氣只有極少數(shù)用于育苗⑻。單海 南就白白浪費如此之多的橡膠果

47、，全國每年浪費的橡膠果更是不可估量。 造成此現(xiàn)象的主要原因是目前國內大部分橡膠加工產(chǎn)業(yè)對橡膠果的脫殼處 理仍以人工為主要方式，難以滿足當前橡膠果加工市場的迫切需求，而機 加工又鮮有契合橡膠果的分選機械，堅果類作物普遍存在破殼率低，果仁 完整率低，分選困難⑼等問題，難以滿足殼仁正常分離，所以研究橡膠果的 殼仁分選機械相當有必要。 分選是堅果類加工的重要工序，實現(xiàn)果仁與雜質的分離。橡膠果屬于 堅果類，在破殼后需要安排分選工序將橡膠果仁與橡膠果殼分離，以獲取橡 膠果仁。目前國內外學者對橡膠果殼仁分選的研究并不多，但對其他堅果 類的脫殼及其殼仁分選的研究還是頗為豐富，尤其是對于花生眼

48、⑴、核桃軟 能可等的研究。 1. 2國內外研究概況及發(fā)展趨勢 1.2. 1 內研究概況 目前國內外學者針對堅果難以殼仁分離的情況，設計出很多分選機械, 大大改善了殼仁分選困難德的難題。汪天宇'⑸等，發(fā)現(xiàn)山核桃經(jīng)過破殼后, 殼仁混合物料難以分選，于是在研究山核桃殼仁分選的過程中，在L a b v i e w虛擬儀器技術的基礎之上并結合應用模糊C —均值聚類算法, 同時利用紋理和顏色兩個物理指標作為分選的特征，設計出了一種可以從 山核桃殼仁混合物料中篩選出核桃仁的分選系統(tǒng)，分選正確率能達到83% 以上。朱占江'⑹等，在核桃破殼后，將殼仁混合物經(jīng)振動給料機進入風 選腔，

49、利用核桃仁懸浮速度大于同等級核桃殼懸浮速度，只要風選腔 內風速大于核桃殼懸浮速度而小于核桃仁懸浮速度時，核桃仁便會 在重力作用下沉降收集，核桃殼則在氣流作用下被吸入沉降箱。然后 因為沉降箱相對于風選腔氣流流通面積顯著增大，使得沉降箱內氣 流速度急劇下降，導致核桃殼受到的氣流浮力不足以克服其自身重 力，于是下滑進入帶有旋轉葉片的閉風器，最終被排出收集。吐魯洪 ?吐爾迪m等，利用殼仁密度及空氣動力特性存在的顯著差異，采用 比重式風選方法和氣力式風選方法將殼仁分離。郭貴生'⑻結合幾何特 征、空氣動力學特征和振動特性的原理設計了油菜籽殼仁分選機，利 用幾何特性和振動特性篩選分離出粉末

50、和碎仁，然后再通過空氣動力 學特性得到整粒油菜籽，完成分選。韓文忠'⑼根據(jù)液體力學原理和果 實構造的物理特性，對杏、文冠果進行了鹽水比重法殼仁分選實驗， 得到了較高的分離率，但是核果類殼仁的質地不勻一，不同產(chǎn)地，不 同濕度都要重新配置鹽水。國內學者在分選機械的研究上可謂是百花 齊放，方法種類很多，但研究重心主要還是在花生、核桃等常見含殼 類植物，不過分選裝置針對性不是特別強，通用性較高。 1.2.2國外研究概況 國外Ebrahimi, R「河等，對杏仁殼與杏仁殼進行氣動分離，研究了氣流 速度、混合料進料速度、混合料進料距離、混合料進料角度和重復操作次 數(shù)對分離效率的影響。P

51、an ZhiGangt21］等，針對傳統(tǒng)沙棘籽油加工存在的問 題，提出了沙棘籽仁和籽殼的分離加工工藝，發(fā)現(xiàn)第一篩上的籽粒和籽殼 的最佳分離浮速為4. 1 m/s,其損失率為7. 5%,籽粒殼損失率為12. 0%oLim,BY等㈣,研究了一臺多級麻風樹果實脫殼機(PI201570163),機器設計部署 了由振動篩和鼓風機組成的多級分離機構，完成殼仁分選以生產(chǎn)更清潔的 谷粒。設計的試驗機在不同的風機風速和水果含水量下進行了試驗。發(fā)現(xiàn) 最佳風速和水果含水量分別為9. 8+/-0. 4 m s (-1)和5. 7%w.b.,在這種 情況下，可以去除果殼，而不會造成較高的果核損失，能去除9

52、9%的殼，同 時控制內核損失在5%左右。Akpobi, J.A.㈣等，設計了一種新型的棕桐仁 螺母殼分離機，以提高分離的效率和整體效率。對輸入和分離的螺母和殼 體進行了七次重復測量，作為計算平均值和效率的基礎。采用他們獨特的 制造方法，從當?shù)噩F(xiàn)有材料出發(fā)，設計制造了核殼分離機的零部件。進行 了適當?shù)脑囼灒瑱C器的輸入容量為29. 42千克，平均分離時間為50. 75秒， 總效率為96. 59%。國外學者對殼仁分選機械的研究種類很廣，不局限于植 物，分選效率也較高，但針對性十分強，通用性不高。 從國內外對分選機械的研究趨勢來看，未來的分選機械將更趨于高效 率、分選效率高、空間占用

53、率低、使用方便、自動化和成本低等方向發(fā)展。 以后殼仁分選將會告別人工分離，而且分選精度會無限接近于人工，一臺 機器可能不限于一種產(chǎn)品的殼仁分選，將實現(xiàn)一機多用。 1. 3課題研究的主要內容及研究方法 1.3.1課題研究的主要內容 本課題設計的橡膠果殼仁分選機械主要應用于橡膠果脫殼后對殼仁混 合物的分離，本機的設計應滿足以下要求： (1) 綜述國內外分選機械的發(fā)展和研究現(xiàn)狀，闡述對橡膠果殼仁分選 機械進行設計、分析和研究的重要性； (2) 仔細分析研究橡膠果殼仁分選機械的目的及意義，會對目前的現(xiàn) 狀產(chǎn)生什么樣的影響； (3) 從實際出發(fā)，綜合考慮分選機械的功能，構思出幾種不

54、同的分選 方案，并分析各個方案的原理及其工作過程； (4) 闡述橡膠果殼仁分選機械主要性能、功能指標的設計要點，設計 時的注意事項； （5）對設計的分選機械進行建模，并針對分選機械部分部件進行應力 應變分析，并通過計算校核零件的強度。 1. 3. 2課題研究的方法 1. 檢索文獻，尋找有關課題的中外文獻并對其進行整理學習； 2. 對分選機械裝置進行詳細的分析，并把復雜部件分塊化，簡化各個 裝置； 3. 對影響分選機械主要性能的因素進行匯總，然后細致地探討分析并 針對性地提出應對策略；； 4. 使用PRO/E三維造型軟件繪制出分選機械立體圖，導出其裝配圖、 三視圖以及零件圖，并對其主要受力部分進行受力分析； 5. 對分選機械整體結構進行分析，并對主要受力零部件進行應變力分 析。 1.4本章小結 本章主要通過分析探討國內外學者設計的分選機構，介紹不同種類的 分選機械以及其分選原理，指出了他們所存在的優(yōu)缺點，并對目前分選機 械在國內外的發(fā)展概況做了簡要的歸納和總結。在國內外學者研究的分選 機械原理基礎之上，做出了本次畢業(yè)設計，并闡述了本次設計的目的、意 義以及設計研究方式方法。