畢業(yè)論文 設(shè)計 任務(wù)書 學(xué)院 機械電氣化工程學(xué)院 班級 學(xué)生姓名 學(xué)號 課題名稱 分級擠壓式核桃破殼機的設(shè)計 起止時間 指導(dǎo)教師 職稱 講師 課題內(nèi)容 核桃在地區(qū)有很大的產(chǎn)量 如果只是單一的賣核桃 價格很低 利潤也不高 所以需要進行核桃的深加工 提高利潤率 進行核桃的深加 工就需要對核桃進行破殼 現(xiàn)在很大一部分是用人工破殼 破殼效率很低 所以在此基礎(chǔ)上核桃破殼機應(yīng)用而生 本課題的研究內(nèi)容 1 查找相關(guān)文獻 了解核桃破殼機的工作原理 2 查找專利及相關(guān)文獻 熟悉核桃破殼機的結(jié)構(gòu) 3 利用力學(xué)原理 對核桃破殼機構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計 4 依據(jù)查找到的專利及文獻 設(shè)計核桃破殼機平面圖 擬定工作進度 以周為單位 第 一 周 查找相關(guān)資料 熟悉課題內(nèi)容 第 二 周 撰寫開題報告 并制定總體方案 第三到十周 設(shè)計分級擠壓式核桃破殼機平面圖 第 十一 周 對分級擠壓式核桃破殼機進行傳動設(shè)計和機構(gòu)設(shè)計 第 十二 周 撰寫畢業(yè)論文 修改圖紙中存在的問題 第十三周 編寫答辯提綱 準(zhǔn)備答辯 第十四周 答辯 主要參考文獻 1 曹成茂 朱德泉 江家伍 李兵 江慶 手剝山核桃破殼機的設(shè)計與研究 J 安徽 農(nóng)業(yè)大學(xué) 2011 1003 188X 2011 11 0114 04 2 王利華 核桃的營養(yǎng)保健功能及加工利用 J 中國食物與營養(yǎng) 2007 8 29 30 3 張玲 楊戰(zhàn)勝 蘇澎 蔬菜紙形食品滾筒干燥成形及料漿調(diào)配 J 洛陽工學(xué)院 學(xué)報 1999 20 2 1 5 4 陸振羲等 食品機械原理與設(shè)計 J 北京 中國輕工業(yè)出版社 1995 5 14 18 6 吳子岳 核桃不同破殼方式的破殼取仁效果 J 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報 1996 19 2 96 10 7 李興國等 食品機械學(xué) M 上冊 成都 川教育出版社 1996 8 王高平 一種新型核桃加工設(shè)備的研究 J 南方農(nóng)機 2002 02 113 115 9 喬園園 史建新 董遠德 影響核桃殼仁脫離的主要因素 J 農(nóng)機化研究 2008 4 43 45 任務(wù)下達人 簽字 年 月 日 任務(wù)接受人意見 任務(wù)接受人簽名 年 月 日 注 1 此任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫 任務(wù)下達人為指導(dǎo)教師 2 此任務(wù)書須在學(xué)生畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)開始前一周下達給學(xué)生本人 3 此任務(wù)書一式三份 一份留學(xué)院存檔 一份學(xué)生本人留存 一份 指導(dǎo)教師留存 分 級 擠 壓 式 核 桃 破 殼 機 的 設(shè) 計 摘要 我國從20世紀(jì)80年代開始著手破殼機的研究和開發(fā) 但由于存在一些技術(shù)難點 至今此類 機器沒有得到大范圍的推廣和應(yīng)用 實現(xiàn)核桃加工的機械化生產(chǎn) 有利于提高核桃加工的效率 提高取仁 質(zhì)量 本次設(shè)計的重點是對核桃進行分級以及核桃的破殼 所以所設(shè)計的機器名為分級擠壓式核桃破殼機 的設(shè)計 本次設(shè)計所做的主要工作是介紹國內(nèi)現(xiàn)存的核桃分級 破殼 殼仁分離技術(shù) 進行分級 破殼部 分的設(shè)計 形成整體的機型 最后對所設(shè)計的機子進行電機的選擇 帶輪的選擇 以及帶的選擇 并進行 軸的計算及選擇 設(shè)計的目的是大大提高核桃破殼的效率 并且保持核桃仁的完整度較高 關(guān)鍵詞 分級 破殼 效率 完整度 中圖分類號 文獻標(biāo)識碼 A 0 引言 核桃為胡桃科 胡桃屬植物 喬木 高達 20 25 米 樹干較別的種類矮 樹冠廣闊 樹皮幼時 灰綠色 老時則灰白色而縱向淺裂 小枝無毛 具光澤 被盾狀著生的腺體 灰綠色 后來帶褐 色 核桃皮毒性較大 可入藥 治療皮膚膿癤等 核桃果仁具有很高的營養(yǎng)價值 含有豐富的 蛋白質(zhì) 氨基酸及礦物原素 并具有潤肺強腎 降低血脂 預(yù)防冠心病之功效 長期食用具有益 壽養(yǎng)顏 抗衰老等作用 核桃果仁具有很高的藥用價值 核桃仁有 補氣養(yǎng)血 潤燥化痰 益命門 處三焦 溫肺 潤腸 治虛寒喘咳 腰腳重疼 心腹疝痛 血痢 腸風(fēng) 等功效 長期食用益壽養(yǎng)顏 抗衰老 孕 婦食用對胎兒智力發(fā)育有神奇功效 核桃果仁具有很高的食用價值 用東北山核 桃加工而成的高級食用植物油 油色清味香 品 位高檔 含有脂肪酸 油酸 亞油酸等不飽和脂 肪酸占 88 96 之間 高于油茶油 也高于食用橄 欖油 常食山核桃仁 油產(chǎn)品 具有健脾開胃 潤沛強腎 滋補康復(fù) 預(yù)防冠心病和降低血脂的 功效 是一種健康味美 營養(yǎng)豐富的天然綠色營 養(yǎng)食品 種仁多破碎成不規(guī)則的塊狀 完整者類球形 由二瓣種仁合成 皺縮多溝 凹凸不平 外被棕 收稿日期 2016 05 28 作者簡介 趙成偉 男 本科生 研究方向 核 桃破殼機的設(shè)計研究 Email 1005045344 褐色薄膜狀的種皮包圍 剝?nèi)シN皮顯黃白色 質(zhì) 脆 子葉富油質(zhì) 氣微弱 子葉味淡 油樣 種 皮味澀 以色黃 個大 飽滿 油多者為佳 近年來 隨著經(jīng)濟的迅猛發(fā)展 人民生活水 平的不斷提高 核桃的價值與功能進一步被世人 所 認(rèn)識 在國內(nèi)外的市場上 人們對核桃及其加工 品的需求量不斷增加 這就為核桃的發(fā)展提供了 廣闊的市場 同時也對核桃的安全生產(chǎn)和加工質(zhì) 量提出了更高的要求 但由于核桃品種繁雜 尺 寸各異 形狀不規(guī)則 核仁與核殼間隙小 這個 間隙小于殼完全破裂時的變形量 這大大增加了 核桃的破殼取仁難度 破殼后還有很多的工作要 完成 怎樣實現(xiàn)殼仁分離是面臨的又一大難題 這是核桃破殼技術(shù)方面存在的主要問題 性能良 好的破殼機有以下三個特點 1 破殼效率高 2 破殼后核仁的清潔度高 3 破殼機自動化程度高 1 核桃破殼機設(shè)計方案的制定 核桃破殼機設(shè)計方案的制定是一個相當(dāng)復(fù)雜 的過程 要想設(shè)計出一款好的機器 就要在經(jīng)濟 性 和實用性上下功夫 要綜合考慮諸多方面的因素 包括產(chǎn)品實用性 經(jīng)濟性 安全性 實用性就要 要求所設(shè)計的產(chǎn)品便于操作 經(jīng)濟性則要求產(chǎn)品 效率高 同時自動化程度高 節(jié)省勞動力 降低 勞 動成本 安全性要考慮所設(shè)計的產(chǎn)品在生產(chǎn)加工 過程中安全系數(shù)要高 充分考慮工人的人身安全 基于以上所要考慮的各個方面 我們要通過所學(xué) 的專業(yè)知識對所設(shè)計的產(chǎn)品進行全面的分析 使 得產(chǎn)品在后期的工作中沒有后顧之憂 通過對國內(nèi)外核桃破殼機的分析 以及查閱 大量文獻資料 此次我設(shè)計的是分級擠壓式核桃 破殼機 整個裝配圖由進料口 機架 分級部分 擠壓部分 傳動部分 電動機等組成 核桃由入 料口進入分級部分然后經(jīng)過擠壓部分破殼最后進 行收集 1 1 核桃破殼機的總體結(jié)構(gòu) 分級擠壓式核桃破殼機的總體結(jié)構(gòu)包括 進 料口 分級篩網(wǎng) 篩軸 擠壓板 輥子 機架 電動機 大皮帶輪 小皮帶輪等組成 1 2 工作原理 工作原理 核桃經(jīng)由進料口進入破殼機 先 進入分級篩網(wǎng)進行分級 經(jīng)過分級處理后 核桃 按照其大小的不同被分為若干等級 被分級好的 核桃掉落至核桃擠壓裝置中 可以根據(jù)核桃的大 小來制定核桃破殼擠壓的具體距離 在發(fā)動電動 機以后 輥子轉(zhuǎn)動 核桃在該擠壓區(qū)受到連續(xù)四 點擠壓 最后破殼成功 下圖1 1為本次設(shè)計機器 總體裝配圖 圖1 分級擠壓式核桃破殼機 2 關(guān)鍵部件的設(shè)計 2 1 核桃破殼機分級篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 對比我們前面提到的各種分級裝置 柵式滾 筒分級裝置結(jié)構(gòu)比較簡單 耗能少 并且分級精 度也比較理想 分級均勻度高 所以我們選用此 裝置作為本機的分級裝置 如圖2 1所示 圖2 柵式滾筒分級裝置 為了防止核桃在兩條柵條之間移動混亂 在 此對柵條滾筒進行改進 我在柵條的垂直方向上 加上一圈一圈的鋼圈 如圖2 2所示 滾筒的轉(zhuǎn)動 帶動核桃不停地上升和下落 并在重力和離心力 的驅(qū)動下向前移動 直至從滾筒中脫出 因為核 桃是不規(guī)則的近似圓形 并且單靠重力與離心力 的作用很難使核桃向前移動 柵條的錐度也并不 是很大 所以我在滾筒內(nèi)設(shè)計加上一個像彈簧一 樣的螺旋裝置 螺旋的厚度為5厘米 使?jié)L筒和 螺旋裝置一塊旋轉(zhuǎn) 這樣核桃就會隨著螺旋方向 在滾筒內(nèi)向前移動 圖 3 分級篩選裝置 2 2 核桃破殼機破殼結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)我們前面提供的幾種破殼方式 綜合分 析利弊 我們在這里選擇變形恒定破殼裝置 該 破殼裝置是由一對螺紋方向相反的滾柱組成 在 滾柱上切制有螺距恒定的梯形柵紋 柵紋滾柱在 結(jié)構(gòu)上保證了核桃的實際變形能隨果徑的增大而 增大 如圖 2 3 所示 當(dāng)核桃夾在一對左 右 螺紋之間時 形成了四點加壓 兩個滾柱發(fā)生 相對轉(zhuǎn)動 核桃在壓力的作用下 進行破殼 圖 4 對輥窩眼式破殼裝置 但是此裝置也有一些不足之處 最大的弊端 就是兩個滾柱之間的距離是不可調(diào)整的 雖然說 兩個滾柱之間的距離根據(jù)滾柱上螺紋的直徑大小 的改變是能夠改變的 但是因為滾柱整體的直徑 不會很大 所以這個距離的改變是非常有限的 并且由于是兩個滾柱 四點加壓只有一個地方 會影響破殼的效果 最后由于滾柱的表面比較光 滑 可能在擠壓時發(fā)生打滑 3 各部分零件的選擇與校核計算 我在此基礎(chǔ)上對此進行了改進 如圖2 4所示 讓 其中的一個滾柱固定 不再轉(zhuǎn)動 并且去掉螺紋 在上面加一個鋸齒形的板子 形成擠壓板 另一 個滾柱設(shè)計成一個輥子 不再用螺旋結(jié)構(gòu) 在擠 壓部分設(shè)計成鋸齒形 輥子與擠壓板的距離可以 通過手輪調(diào)節(jié) 在輥子的鋸齒形部分加上一條筋 這樣設(shè)計最大的好處就是可以根據(jù)核桃的大 小自由的調(diào)節(jié)擠壓板與輥子之間的距離 以適應(yīng) 實際情況 并且由于擠壓板上面是一個鋸齒形的 板子 在破殼的過程中可以持續(xù)的四點加壓 由 于有筋的緣故 所以會減小打滑的情況 提高破 殼的效率 圖5 分級擠 3 1 帶輪的選擇 確定帶輪基準(zhǔn)直徑 查表知道主動輪的最小 基準(zhǔn)直徑為 根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑系列與實際情況 計算從動輪 大皮帶輪 的基準(zhǔn)直徑 取傳 動比為 1 3 根據(jù)基準(zhǔn)直徑系列 取 驗算帶的速度 速度在 5 25m s 內(nèi) 合適 3 2 選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸 本設(shè)計中有四處要求使用鍵聯(lián)接 一處為電 機軸處與小皮帶輪的連接鍵 此處為鍵 1 此處軸 的直徑 d1 19mm 一處是在篩軸與大皮帶輪的連 接處 此處為鍵 2 此處軸的直徑 d2 22mm 一 處是輥子與小皮帶輪的連接處 此處的鍵為鍵 3 此處軸的直徑 d3 21mm 最后一處為調(diào)整絲杠與 手輪的連接處 此處的鍵為鍵 4 此處軸的直徑 d4 18mm 一般 8 級以上的精度要有定心精度的 要求 所以選擇用平鍵聯(lián)接 此處用圓頭普通平 鍵 A 型 根據(jù)以上的數(shù)據(jù) 從機械設(shè)計手冊中 53 頁查 得鍵 1 的截面尺寸 并且根據(jù)課本 106 頁表 6 1 的 尺寸的基本規(guī)定 把鍵的尺寸確定為 寬度 b 6mm 高度 h 6mm 參考小皮帶輪的輪轂的寬 度和鍵的長度系列 可以確定取此鍵的長度 L 80mm 查得鍵 2 的截面尺寸為 寬度 b 6mm 高度 h 6mm 根據(jù)大皮帶輪的輪轂寬度 取此鍵的長度 L 40mm 查得鍵 3 的截面尺寸為 寬度 b 6mm 高度 h 6mm 由輪轂的寬度并參考 鍵的長度系列 取該鍵的鍵長 L 40mm 查得鍵 4 的截面尺寸為 寬度 b 6mm 高度 h 6mm 由 手輪的輪轂寬度結(jié)合長度系列取此鍵的鍵長為 16mm 參考文獻 1 高警 核桃破殼機理研究及破殼機的設(shè) 計 J 陜西科技大學(xué) 2015 2 4 2 劉德華 核桃分級破殼機的設(shè)計與試驗 研究 J 山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 2015 2 5 3 何義川 氣動擊打式核桃破殼機的設(shè)計及 試驗研究 J 農(nóng)業(yè)大學(xué) 2010 10 13 4 劉明政 核桃剪切擠壓柔性破殼取仁的 機理分析與實驗研究 J 青島理工大學(xué) 2015 12 15 5 李勇 張宏 郝中誠 溫薄殼核桃破殼取 仁試驗研究 J 農(nóng)機化研究 2014 7 174 177 6 張宏 馬巖 蘭海鵬等 溫 185 核桃破 殼取仁工藝試驗研究 J 安徽農(nóng)業(yè)學(xué) 2014 21 7187 7190 7 韓本勇 陳朝銀 楊 薇 核桃破殼取 仁機械的研發(fā)動態(tài) J 昆明理工大學(xué)生命科學(xué)與 技術(shù)學(xué)院 2011 02 1000 1003 8 崔寬波 李忠新 楊莉玲 等 核桃加工 產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀分析 J 糧油加工 J QL 2004 8 56 60 9 孫樹杰 王兆華 宋康 等 核桃營養(yǎng)價 值及功能活性研究進展 J 中國食物與營養(yǎng) 2013 19 5 72 74 10 馮春艷 榮瑞芬 劉雪崢 核桃仁及內(nèi) 種皮營養(yǎng)與功能成分分析研究進展 J 食品工業(yè)科 技 2011 2 408 417 11 李忠新 核桃加工產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀與展望 J 農(nóng)產(chǎn)品加工 2014 8 32 33 12 吳子岳 綿核桃剝殼取仁機械的研究 J 農(nóng) 業(yè)工程學(xué)報 1995 11 4 164 169 13 吳子岳 核桃剝殼的力學(xué)分析 J 南京農(nóng) 業(yè)大學(xué)學(xué)報 1995 18 3 116 123 14 郭貴生 呂新民 郭康權(quán) 等 油菜籽 脫殼機脫殼性能試驗研究 J 農(nóng)業(yè)機械學(xué)報 2005 36 1 148 154 畢業(yè)論文 設(shè)計 開題報告 課題名稱 分級擠壓式核桃破殼機的設(shè)計 學(xué)生姓名 學(xué) 號 所屬學(xué)院 專 業(yè) 班 級 指導(dǎo)教師 起止時間 機械電氣化工程學(xué)院教務(wù)辦制 填 表 說 明 一 學(xué)生撰寫 開題報告 應(yīng)包含的內(nèi)容 1 本課題來源及研究的目的和意義 2 本課題所涉及的問題在國內(nèi) 外 研究現(xiàn)狀及分析 3 對課題所涉及的任務(wù)要求及實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析 4 本課題需要重點研究的 關(guān)鍵的問題及解決的思路 5 完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法 6 完成本課題的工作方案及進度計劃 7 主要參考文獻 不少于 7 篇 二 本報告必須由承擔(dān)畢業(yè)論文 設(shè)計 課題任務(wù)的學(xué)生在接 到 畢業(yè)論文 設(shè)計 任務(wù)書 的兩周內(nèi)獨立撰寫完成 并交指導(dǎo) 教師審閱 三 開題報告要求手寫體 字?jǐn)?shù)在 3000 字以上 由學(xué)生在本報 告冊內(nèi)填寫 頁面不夠可自行添加 A4 紙張 四 每個畢業(yè)論文 設(shè)計 課題須提交開題報告一式三份 一 份學(xué)生本人留存 一份指導(dǎo)教師存閱 一份學(xué)生所在學(xué)院存檔 備 檢備查 一 本題來源及研究的目的和意義 1 1 課題的來源 自選題 1 2 研究的目的 核桃在地區(qū)有很大的產(chǎn)量 如果只是單一的賣核桃 價格很低 利潤也不高 所以需要進行核桃的深加工 提高利潤率 進行核桃的深加工就需要對核桃進行破殼 而在地區(qū) 很大一部分是用人工破殼 破殼效果差 工作效率很低 大約只有每 小時15公斤 所以在此基礎(chǔ)上核桃破殼機應(yīng)用而生 1 3 研究的意義 本課題設(shè)計先用篩子對大小不同的核桃進行分級 凹型對輥的對轉(zhuǎn)對核桃進行擠 壓式的破殼 因為設(shè)計方面的原因 所以能夠大大提高破殼的效率 使核桃破殼從人 工破殼方面解放出來 大大提高了勞動生產(chǎn)率 因為破殼后的果仁用于深加工 所以 也能夠提高利潤率 增加農(nóng)民收入 因此此項研究很有意義 二 課題所涉及的問題在國內(nèi)外現(xiàn)狀及分析 2 1 國外現(xiàn)狀 國外核桃破殼機發(fā)展現(xiàn)狀 核桃年產(chǎn)量在20萬t以上的國家僅有中國和美國 中 美兩國的核桃產(chǎn)量占世界核桃總產(chǎn)量的50 左右 而最有代表性 生產(chǎn)水平最高和市 場占有份額最大的當(dāng)數(shù)美國 在美國 澳大利亞以及歐洲等發(fā)達國家 核桃絕大部分 都經(jīng)過機械化生產(chǎn)線進行商品化處理 采收通過機械振蕩器將核桃果實振落到地面上 再由機械將果實收集起來 運到加工廠進行脫青皮 漂洗 烘干和帶殼包裝等處理 核桃仁加工也全部機械化 通過破殼機破殼 機械 氣流分選機進行殼仁分離 然后 用分色機將果仁分為深色和淺色 最后在根據(jù)核仁大小分級 包裝即可銷售 在國外 核桃生產(chǎn)技術(shù)水平 生產(chǎn)率最高的國家 最具代表性的要數(shù)美國 在技 術(shù)方面 不管是采收階段還是后續(xù)的破殼工藝機械化程度很高 他們在采摘前 先噴 灑果實催熟藥劑乙烯利 然后再用震落機采收 再用脫青皮機脫皮 用清洗機清洗 用烘干機烘干 利用冷庫進行干燥處理和貯藏 待核桃水分脫到一定程度后 再用破 殼機破殼 最后殼仁分離是用氣流分選機分離 主要核桃破殼機類型有 Larry H Hemry研制的專利號為6098530機械式核桃破 殼機 該機的主要結(jié)構(gòu)由機架 料斗 可調(diào)節(jié)定位板 破碎裝置 傳動機構(gòu)以及動力 所組成 機械式核桃破殼機通過調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)定位板和破碎裝置間的間隙能夠適應(yīng)各類 堅果的破殼 Kenneth R Evans研制的專利號4201126核桃破殼機 該機主要由喂料 斗 輸送裝置 破殼裝置和出料口等組成 工作時由輸送裝置把待破殼的核桃從料箱 運送到破殼裝置 然后對其進行破殼 Clarence Lloyd Warmack和 Barry Shawn Warmack等研制的專利為6516714核桃破殼機 該機主要由機架 箱體 滾筒 旋轉(zhuǎn)破殼裝置和出料口等組成 該機可以成功有效地?fù)舸蚝颂覍⑵錃と史蛛x John W Brazil發(fā)明的專利號為 4255855核桃鉗 該鉗由把手 可調(diào)柱塞 夾頭 底座和固定套等組成 使用時將核桃放置在底座上 然后通過操縱把手推動可調(diào)柱塞 在固定套內(nèi)滑動 可調(diào)柱塞伸出從而使夾頭將核桃推到剛性砧底座上把核桃夾緊并破 殼 Michael P Filice Robert Lemos 和Robert P Baker等研制的專利號為 5325769核桃破殼機 該機主要由機架 喂料斗 輸送裝置 擊打裝置和傳動裝置等 組成 工作時 料箱中的核桃由輸送裝置逐一運送到擊打裝置 然后由凸輪控制擊打 打頭將核桃殼打破使其殼仁分離 國內(nèi)現(xiàn)狀 核桃要完成破殼的工序是要等青皮脫落后 一定時間內(nèi)核桃本身脫去水分后才進 行 在過去 我國核桃破殼主要是靠人工來完成 在一些農(nóng)家地方用專用的小孔模具 來撞擊完成破殼工序 隨著核桃業(yè)的不斷發(fā)展 手工破殼已經(jīng)不能完全滿足社會的需 要 因此 采用機械式的破殼方式是滿足社會和生產(chǎn)率唯一選擇 當(dāng)前核桃破殼取仁的方法主要有 離心式碰撞破殼 化學(xué)腐蝕 真空破殼 取仁 超聲波破殼 定間隙擠壓破殼 其中采用第一種方法破殼時會產(chǎn)生大量的 碎仁 所以此方法很少被應(yīng)用 第二種方法 由于在實際操作中仁易受到腐蝕不好控 制 產(chǎn)生的廢水廢液還有可能污染環(huán)境 所以應(yīng)用的也很少 第三 四種破殼方法 需要的破殼設(shè)備昂貴 這無疑增加了破殼成本 并且破殼效果也不能達到人們的要求 只有第五種方法值得探索 我國堅果剝殼機具發(fā)展緩慢 遠遠落后于種植業(yè)的發(fā)展 在一些生產(chǎn)應(yīng)用的機具 中 存在如下幾個突出的問題 因而 難以推廣應(yīng)用 1 剝殼率低 不少剝殼機漏剝或剝殼不完全 果仁去凈率不高 有些剝殼機剝 殼率只有50 這是堅果剝殼機推廣使用的最大障礙 2 損失率高 由于參數(shù)選擇不合理 造成剝殼不完全現(xiàn)象嚴(yán)重 碎仁夾帶在碎 殼中難以回收而被棄除 有些機具果仁損失率高達20 3 果仁完整性差 有些機具的設(shè)計 為了減少漏剝或剝殼不完全現(xiàn)象 一味追 求剝殼率的提高 導(dǎo)致高的破碎率 從而降低了產(chǎn)品的商品價值 4 通用性差 一般剝殼機僅能用于某一品種堅果的剝殼作業(yè) 對于不同品種的 堅果 不能通過更換主要零部件來實現(xiàn)一機多用 5 機具性能不穩(wěn)定 適應(yīng)性差 為某類堅果專門開發(fā)的專用機型 在該堅果品 種 大小規(guī)格 外殼形狀和含水量等因素出現(xiàn)變化時 剝殼機具剝殼性能就變差 6 作業(yè)成本偏高 我國堅果剝殼機具尚未形成規(guī)模和系列 多數(shù)是單機制造 制造的工藝水平低 成本高 也因為通用性差 不能一機多用 使得生產(chǎn)企業(yè)設(shè)備配 置的成本高 致使加工堅果的作業(yè)成本增加 2 2 技術(shù)現(xiàn)狀 1 現(xiàn)有的核桃分級裝置主要有 錐輥式分級裝置 圓孔篩分級裝置和柵式滾 筒分級裝置三種 1 錐輥式分級裝置 錐輥式分級裝置 采用一對相對轉(zhuǎn)動的錐形輥 如圖3 19 核桃在兩錐形輥的帶 動下不停地上升和下落 同時 核桃在重力和上端核桃對其側(cè)向擠壓力的共同作用下 沿錐形輥向下移動 直至兩錐形輥的間隙大于核桃的直徑時 核桃通過間隙落下 該裝置分級效果不好 原因 核挑大最喂入時 上層的核挑無法及時地與下層 的核桃進行交換 造成前一級的核挑在后一級甚至后兒級才被分離出去 出現(xiàn)分級混 雜現(xiàn)象 由于有相當(dāng)一部分伎桃是橢球形的 這些核桃在下滑時 會因下滾姿態(tài)的 不同 而在不同的位置下落 從而造成分級誤差 2 圓孔篩分級裝置 圖3 20是圓孔篩分級原理圖 該圓孔篩與水平線的夾角為a 篩孔由右往左逐漸 變大 核桃在重力和離心力的共同作下沿篩壁下滑并通過合適的孔口落下 該裝置的一個缺點是 在分級的過程中 有時會出現(xiàn)孩桃堵塞篩孔的現(xiàn)象 尤 其是在核桃大量喂人時 3 柵式滾筒分級裝置 圖3 21是柵式分級裝置簡圖 該裝置是由具有一定錐度的柵條組成的 滾簡的 轉(zhuǎn)動帶動核桃不停地上升 下落 并在重力和離心力的驅(qū)動下向前移動 直至從滾簡 中脫出 該裝置結(jié)構(gòu)簡單 能耗低 分級均勻度高 2 新型核桃分級裝置設(shè)計 現(xiàn)有的核桃分級裝置都需要動力源 而且在整體組裝上都很復(fù)雜 為避免這些 不必要的能源浪費和繁瑣的組裝 現(xiàn)設(shè)計出一種靠核桃自身重力分級的裝置 原理是 將核桃分為兩個級別 大于近似球體直徑平均值為31 5838mm的 直接在50mm的上管 道內(nèi)通過 小于這個平均值的 核桃在上管道滾落過程中 靠自身的重力掉入下管道 這樣就可以完成分級 2 3 核桃破殼機械的研究重點 現(xiàn)階段 隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展 核桃產(chǎn)業(yè)逐年遞增 相應(yīng)的破殼機械種類也有很多 特別是國外的技術(shù)已經(jīng)很先進 在破殼流程中幾乎不用人工的參與 但國內(nèi)的破殼機 械還存在一系列的問題 為了使破殼機械在生產(chǎn)中發(fā)揮高效率作用 需要對各個破殼 機械裝置進行比較 進行完善其功能 現(xiàn)階段我國核桃破殼機械的研究重點是 1 提高機械的兼容性和適應(yīng)性 當(dāng)前 相當(dāng)多的核桃破殼機械設(shè)計有局限 性 它們只能應(yīng)用在具有特定的地區(qū)生長環(huán)境的某類核桃中 其兼容性和適應(yīng)性較差 提 高機械的通用性和適應(yīng)性 通過變換核桃破殼機械的主要部件達到同時具備對其他帶 殼堅果進行脫殼加工的功能已成為核桃破殼機械發(fā)展的一個趨勢和新的挑戰(zhàn) 如何研 制出滿足兼容性和適應(yīng)性的要求的工作部件 改進技術(shù)工藝 提高生產(chǎn)效率 給核桃 破殼機械作業(yè)的發(fā)展提出了新的難題 2 提高機械脫殼率 降低破損率 核桃機械破殼存在的破碎率高 整仁率 低的 問題是一直制約核桃實現(xiàn)機械化生產(chǎn)加工的重要問題 對我國核桃產(chǎn)業(yè)的發(fā)展造成了 一定影響 處理好這一關(guān)鍵技術(shù)將關(guān)系到核桃破殼機械在未來的發(fā)展和應(yīng)用 一方面 提高核桃破殼機械的核心技術(shù) 改進工作部件 改革傳統(tǒng)結(jié)構(gòu) 研發(fā)新的脫殼機理 優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計 另一方面 進一步改進和完善整體配置 提高脫殼率 降低核桃仁破 損率 3 提高機械自動化 加強自動控制 目前 多數(shù)機械仍脫離不了人工喂料 和人 工定位 一定程度上降低了生產(chǎn)作業(yè)速度和質(zhì)量 增加了生產(chǎn)成本 為此 需要研 發(fā)以一種新的人工智能系統(tǒng) 通過機電一體化的手段使脫皮殼機械設(shè)備自動喂料 自 動定位 并且保證喂料的均勻和定位的有效性 實現(xiàn)自動化操作 進一步提高作業(yè)的 速度和質(zhì)量 提高科學(xué)性和精確度 滿足脫殼機械的發(fā)展要求 不斷拓寬國內(nèi)外市場 改變現(xiàn)有的生產(chǎn)結(jié)構(gòu) 4 提高技術(shù) 改進工藝 增加新材料 在這個科技飛速發(fā)展的時代 伴隨 著電 子技術(shù) 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展 核桃剝殼機機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜 材料笨重 工藝落后等問題將 被淘汰 隨之而來的是簡單的操作流程 較小的阻力 較長的使用壽命 較少的勞動 力 輕便的材料等等 類似的高新技術(shù)將會被應(yīng)用到實際的生產(chǎn)中 這也是核桃脫殼 機械在未來發(fā)展中應(yīng)重點研發(fā)的主要課題 2 3 1 設(shè)計要求 目前核桃破殼機械裝置存在較大的地域差異性 在不同的地方產(chǎn)不同種類的核桃 即大小不一 這樣就造成了核桃破殼機械的局限性 現(xiàn)設(shè)計的新型核桃破殼機械要能 改善地域的差異性 能破多種品種的核桃 分級裝置的改進 能使生產(chǎn)效率提高和降 低碎仁率 調(diào)節(jié)裝置的改進 可以針對不同品種的核桃 2 4 核桃的有關(guān)信息 核桃是世界著名四大干果之一 還有扁桃 腰果 榛子 它是胡桃屬落葉喬木 在中國栽培有2000年以上的歷史 據(jù)市場預(yù)測 核桃富含脂肪 70 以上 及蛋白質(zhì) 20 是高熱能營養(yǎng)食物 又是無膽固醇的綠色保健食品 有著廣闊的國內(nèi)外市場 歷來被稱為 木本油料 鐵桿莊稼 是中國開發(fā)山區(qū)林業(yè)生產(chǎn)的重要經(jīng)濟樹種 目前 全國25個省 市自治區(qū)都有核桃分布 面積有1000多萬畝 2億多株 以云南 山西 陜西 河北 甘肅 河南 四川 北京 山東 產(chǎn)量最多 約占全國總產(chǎn) 量的85 以上 并且是我國傳統(tǒng)出口物資之一 我國的核桃栽培面積約130萬hm2以上 主要種植區(qū)域在西南和西北 在國際市場 上 核桃與杏仁 腰果 榛子一起并列為世界4大干果 核桃作為保健食品早已被國 內(nèi)外所認(rèn)識 我國核桃總產(chǎn)量約31萬噸 全國人均占有0 24kg 這與國際上一些國 家相比相差甚遠 如美國人均占有核桃1 5kg 是我國的6倍 針對核桃加工存在的 問題和市場的需求 確定核桃加工工藝 除脫青皮 分級 清洗 脫水 烘干 去殼 仁殼分離與包裝外 還可進一步深加工 在加工中 存在的問題是核桃脫殼比較困難 主要由人工完成 人工剝殼難以滿足生產(chǎn)發(fā)展的要求 故研制高效剝殼機已成當(dāng)務(wù)之 急 核桃也是我國干果類商品出口之一 加工和出口的季節(jié)性比較強 核桃取仁在我 國歷來靠手工 一人一天平均僅能砸30斤核桃 取仁約12斤 以天津口岸年出口核桃 仁5000噸計 僅取仁一項需占用勞力80多萬個勞動日 而且 加工和出口的時間正值 三秋和農(nóng)田基本建設(shè)大忙季節(jié) 任務(wù)重 時間緊 形成與農(nóng)業(yè)爭勞力的局面 所以 實現(xiàn)核桃取仁機械化 對解放勞動力 支援農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有重要意義 核桃出口國家較多 進口國家比較集中 國際市場斗爭十分激烈 實現(xiàn)核桃加工機械化 有利于我們搶時 間 爭速度 支援外貿(mào) 從經(jīng)濟上說 國際市場核桃仁各質(zhì)量等級的差價甚大 機械 取仁有希望提高取仁質(zhì)量 增加外匯 同時大規(guī)模集中加工 便于綜合利用 核桃仁 中約占5 的碎末可以集中榨油 大量的核桃殼是做活性炭的好原料 手工分散加工 這些碎末都浪費了 研制核桃取仁機的具體任務(wù)是尋找適當(dāng)?shù)?特別是保證取仁質(zhì)量 的破殼工藝方法 研究實現(xiàn)這一工藝方法所要求的機器 三 對課題所涉及的任務(wù)要求及實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析 3 1 課題任務(wù)要求 本裝置主要是為了將核桃破殼這道工序從手工破殼解放出來 其中最突出的特點 就是效率要高 單位時間內(nèi)的破殼量要大 而且還要適當(dāng)?shù)恼疹櫿事?不能夠有太 多的碎仁 3 2 課題設(shè)計預(yù)期目標(biāo)的可行性分析 本裝置主要是通過機械加工的手段對核桃進行破殼 通過對國內(nèi)國外的一些破殼 機械的研究 在與本裝置進行對比 在機械的原理上是行的通的 再根據(jù)一些力學(xué)性 能指標(biāo) 本裝置是完全符合的 綜上所述 該設(shè)計是可行的 四 本課題需要重點研究的關(guān)鍵的問題及解決的思路 4 1 本課題需要研究的重點問題 需要對核桃進行分級 分類 然后分別進行破殼 提高整仁率 破殼的效率要高 單位時間內(nèi)的破殼數(shù)量要明顯高于人工 4 2 本課題需要研究的難點問題解決的思路 通過對核桃大小的研究 設(shè)計合理大小篩孔的篩子 通過振動作用 將核桃分級 分級后不同大小的核桃先后通過擠壓輥進行擠壓 擠壓的縫隙通過調(diào)整動擠壓輥來調(diào) 整 以便不同的核桃通過 提高整仁率 五 完成本課題需要的工作條件及解決的辦法 完成本課題所必須做的工作有利用學(xué)校圖書館及互聯(lián)網(wǎng)查閱大量資料 了解核桃 的基本性質(zhì) 破殼機的結(jié)構(gòu) 原理等 了解各種類型的破殼機的特點 關(guān)鍵問題可請 求老師指導(dǎo)或通過同學(xué)討論 選擇適合的破殼機類型 對擬定的破殼機進行設(shè)計 計 算 利用 Auto CAD 等繪圖軟件繪制出破殼機的零件圖 裝配圖 反復(fù)對設(shè)計內(nèi)容進 行檢驗 校核 六 工作方案及進度計劃 工作方案 設(shè)計總體含括 分級裝置設(shè)計 破殼部分裝置設(shè)計 動力裝置設(shè)計 機 箱及外圍設(shè)備設(shè)計 機體有機組合 進度計劃 第 1 周 第 2 周 通過查找文獻資料 了解核桃破殼機的國內(nèi)外現(xiàn)狀 第 2 周 第 5 周 設(shè)計核桃破殼機的總體方案 第 6 周 第 9 周 對核桃破殼機的結(jié)構(gòu)進行具體設(shè)計 第 10 周 第 12 周 撰寫設(shè)計說明書 對部分問題修改 調(diào)整 第13周 第14周 整理資料準(zhǔn)備答辯 七 參考文獻 1 曹成茂 朱德泉 江家伍 李兵 江慶 手剝山核桃破殼機的設(shè)計與研究 J 安徽 農(nóng)業(yè)大學(xué) 2011 1003 188X 2011 11 0114 04 2 王利華 核桃的營養(yǎng)保健功能及加工利用 J 中國食物與營養(yǎng) 2007 8 29 30 3 張玲 楊戰(zhàn)勝 蘇澎 蔬菜紙形食品滾筒干燥成形及料漿調(diào)配 J 洛陽工學(xué) 院學(xué)報 1999 20 2 1 5 4 陸振羲等 食品機械原理與設(shè)計 J 北京 中國輕工業(yè)出版社 1995 5 14 18 6 吳子岳 核桃不同破殼方式的破殼取仁效果 J 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報 1996 19 2 96 10 7 李興國等 食品機械學(xué) M 上冊 成都 川教育出版社 1996 8 王高平 一種新型核桃加工設(shè)備的研究 J 南方農(nóng)機 2002 02 113 115 9 喬園園 史建新 董遠德 影響核桃殼仁脫離的主要因素 J 農(nóng)機化研究 2008 4 43 45 10 呂朋翔 核桃破殼力實驗及核桃剝殼機主要部件虛擬樣機設(shè)計 2011 5 27 11 梁勤安 楊軍 核桃初加工工藝及關(guān)鍵設(shè)備 J 農(nóng)機化研究 2003 1 154 164 12 濮良貴 紀(jì)名剛 機械設(shè)計 J 第 8 版 北京 高等教育出版社 2006 5 387 388 13 吳宗澤 羅圣國 機械課程設(shè)計簡明手冊 M 北京 高等教育出版社 2006 5 14 辛動軍 史建新 國內(nèi)外核桃破殼取仁機械的現(xiàn)狀及問題的探討 J 農(nóng) 業(yè)大學(xué)學(xué)報 2001 24 6 29 31 學(xué)生簽名 年 月 日 指導(dǎo)教師審閱意見 指導(dǎo)教師簽名 年 月 日