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壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 1 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 2 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 3 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 4 目 錄 目 錄 ................................................................................................................................................1 1 引言 ..............................................................................................................................................2 1.1 課題提出的背景 .............................................................................................................2 1.2 花生脫殼機械的發(fā)展 .........................................................................................................2 1.3 花生脫殼機械的研究應(yīng)用現(xiàn)狀 .........................................................................................7 1.3.1 目前花生脫殼機采用的脫殼原理 ...........................................................................7 1.3.2 新型脫殼技術(shù) ...........................................................................................................8 1.3.3 花生脫殼機械的工藝研究 .......................................................................................8 1.3.4 花生脫殼機械存在的問題 .......................................................................................9 1.4 花生脫殼機械研究重點 .....................................................................................................9 1.4.1 提高花生脫殼機械的通用性和適應(yīng)性 ...................................................................9 1.4.2 提高機械脫殼率、降低破損率 .............................................................................10 1.5 花生脫殼機械應(yīng)用前景展望 ...........................................................................................10 2 刮板式花生去殼機的結(jié)構(gòu)及工作原理 ....................................................................................12 2.1 刮板式花生去殼機的結(jié)構(gòu) ...............................................................................................12 2.2 工作原理 ...........................................................................................................................13 3 刮板式花生去殼機主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .................................................................................15 3.1 設(shè)計前各項參數(shù)的確定 ....................................................................................................15 3.1.1 刮板的半徑及轉(zhuǎn)速初定 .........................................................................................15 3.1.2 刮板所需功率計算 .................................................................................................15 3.1.3 傳動方案擬定 .........................................................................................................16 3.1.4 電動機的選擇 .........................................................................................................17 3.1.5 傳動裝置的運動和參數(shù)計算 .................................................................................17 3.2 V 帶傳動 ............................................................................................................................17 3.3 軸 ..........................................................................................................................................20 3.4 刮板結(jié)構(gòu) ..............................................................................................................................22 3.5 半柵籠 ..................................................................................................................................22 3.6 箱體 ......................................................................................................................................23 3.7 殼仁分離裝置 ......................................................................................................................23 3.8 機架 .......................................................................................................................................24 3.9 附件 .......................................................................................................................................24 4 總結(jié) ............................................................................................................................................25 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 5 參考文獻 ........................................................................................................................................26 致 謝 ..............................................................................................................................................27 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 6 1 引言 1.1 課題提出的背景 花生中富含脂肪和蛋白質(zhì),既是主要的食用植物油來源,而且又可提供豐富的植 物蛋白質(zhì)。利用花生或脫脂后的花生餅粕的蛋白粉,可直接用于焙烤食用,也可作為 肉制品、乳制口、糖果和煎炸食品的原料或添加劑。以花生蛋白粉為原料或添加劑制 成的食品,既提高了蛋白質(zhì)含量,又改善了其功能特性?;ㄉ鞍追圻€可以通過高壓 膨化制成蛋白肉。花生是食用植物油工業(yè)的重要原料,利用花生油可制造人造奶油、 起酥油、色拉油、調(diào)和油等,也可用作工業(yè)原料。花生除經(jīng)簡單加工就可食用外,經(jīng) 深加工還可以制成營養(yǎng)豐富,色、香、味俱佳的各種食品和保健品?;ㄉ庸じ碑a(chǎn)品 花生殼和花生餅粕等可以綜合利用,加工增值,提高經(jīng)濟效益。 花生在制取油脂、制取花生蛋白、生產(chǎn)花生儀器以及在花生貿(mào)易出口時,都需要 對花生進行預(yù)處理加工。花生的預(yù)處理主要包括花生的剝殼和分級、破碎、軋胚和蒸 炒等。 花生在加工或作為出口商品時,需要進行剝殼加工?;ㄉ谥迫∮椭瑫r,剝殼的 目的是為了提高出油率, 提高毛油和餅粕的質(zhì)量,利于軋胚等后續(xù)工序的進行和皮 殼的綜合利用。傳統(tǒng)的剝殼為人力手工剝殼,手工剝殼不僅手指易疲勞、受傷,而且 工效很低,所以花生產(chǎn)區(qū)廣大農(nóng)民迫切要求用機器來代替手工剝殼?;ㄉ鷦儦C的誕 生在很大程度上改變了這種局面,使花生產(chǎn)區(qū)的農(nóng)民不必再采用最原始的剝殼方法進 行剝殼,從而大大地減輕了農(nóng)民的體力勞動,同時還提高了花生剝殼的效率。 花生脫殼機是將花生莢果去掉外殼而得到花生仁的場上作業(yè)機械。由于花生本身 的生理特點決定了花生脫殼不能與花生的田間收獲一起進行聯(lián)合作業(yè),而只能在花生 莢果的含水率降到一定程度后才能進行脫殼。隨著花生種植業(yè)的不斷發(fā)展,花生手工 脫殼已無法滿足高效生產(chǎn)的要求,實行脫殼機械化迫在眉睫。 1.2 花生脫殼機械的發(fā)展 我國花生脫殼機的研制自1965年原八機部下達花生脫殼機的研制課題以來,已有 幾十種花生脫殼機問世。只進行單一脫殼功能的花生脫殼機結(jié)構(gòu)簡單,價格便宜,以 小型家用為主的花生脫殼機在我國一些地區(qū)廣泛應(yīng)用,能夠完成脫殼、分離、清選和 分級功能的較大型花生脫殼機在一些大批量花生加工的企業(yè)中應(yīng)用較為普遍。國內(nèi)現(xiàn) 有的花生脫殼機種類很多,如6BH一60型花生剝殼機、6BH一20B型花生剝殼機、6BH一 20型花生脫殼機等(技術(shù)參數(shù)見附表),其作業(yè)效率為人工作業(yè)效率的2O~60倍以上。 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 7 錦州俏牌集團生產(chǎn)的TFHS1500型花生除雜脫殼分選機組一次能實現(xiàn)花生原料的脫殼、 除皮、分選,是一種比較先進的花生后期生產(chǎn)機械。偉民牌6BH一720型花生脫殼機帶 有復(fù)脫、分級裝置,采用搓板式脫殼、風(fēng)力初選、比重分離清選等裝置,具有結(jié)構(gòu)緊 湊、操作靈活方便、脫凈率高、消耗動力小等特點。6BK一22型花生脫殼機是一種一 次喂料就可完成花生脫殼工作的機械,經(jīng)風(fēng)力初選、風(fēng)扇振動、分層分離、復(fù)脫清選 分級后的花生仁可直接裝袋入庫。6BH一1800型花生脫殼機械采用了三軋輥混合脫殼 結(jié)構(gòu),能夠進行二次脫殼。而隨著我國花生產(chǎn)業(yè)的進一步調(diào)整,花生產(chǎn)量逐年增加, 花生的機械化脫殼程度將大幅提高,花生脫殼機械將擁有廣闊的發(fā)展前景。 花生剝殼的原理很多,因此產(chǎn)生了很多種不同的花生剝殼機械。花生剝殼部件是 花生剝殼機的關(guān)鍵工作部件,剝殼部件的技術(shù)水平?jīng)Q定了機具作業(yè)剛花生仁破碎率、 花生果一次剝凈率及生產(chǎn)效率等重要的經(jīng)濟指標(biāo)。在目前的生產(chǎn)銷售中,花生仁破碎 率是社會最為關(guān)心的主要指標(biāo)。 八十年代以前的花生剝殼機械,破碎率一般都大于8%,有時高達l5%以上。加工 出的花生仁,只能用來榨油,不能作種用,也達到出口標(biāo)準(zhǔn)。為了降低破碎率而探討 新的剝殼原理,研制新式剝殼部件,便成為花生剝殼機械的重要研究課題。從六十年 代初,開始在我國出現(xiàn)了封閉式紋桿滾筒,柵條凹板式花生剝殼機。自1983年以來, 在已有的花生剝殼部件的研制基礎(chǔ)上,我國又相繼研制了多種不同結(jié)構(gòu)型式的新式剝 殼部件,其主要經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo),特別是破殼率指標(biāo)大有改善。 以下介紹一下我國上個世紀(jì)幾種主要的花生剝殼部件 1.封閉式紋桿滾筒,柵條凹板式花生剝殼部件 圖 1 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 8 六十年代初, 我國在吸收國外技術(shù)的基礎(chǔ)上,研制了TH-340型花生剝殼機,其 剝殼部件是在一個圓筒上鑲上若干根紋桿組成的封閉式紋桿滾筒,下面裝有若干根圓 鋼條組成的柵條式凹板,如圖1所示。 在該機構(gòu)中花生進口大(3O-50毫米),出口小(1O-25毫米),工作時,花生果在滾 筒的推動下由進口向出口端運動,在滾筒和凹板的沖擊、擠壓、揉搓作用下直接脫殼, 花生受列剝殼機的直接搓擦作用,系強制脫殼,故破碎率高。剝殼時, 直徑同凹板 柵縫一樣大小的單粒果及雙粒果便從柵縫中分離出來,所以一次剝凈率低,最高 80%。為了將混在一起的花生仁和未脫果分離開來,采用柵條式凹板的剝殼機一般要 配置分離機構(gòu)。后來研制并生產(chǎn)的TH-47O型,6 BH-570型等型式的剝殼機,結(jié)構(gòu)與其 大同小異,剝殼質(zhì)量均不理想。 2. 封閉橡膠板滾筒,直立橡膠板式剝殼部件 該機的剝殼部件是由封閉膠輥和直立膠板組成,剝殼原理系擠壓式,如圖2所示 圖 2 作業(yè)時,花生果在膠輥的推動下,通過剝殼間隙(5—20毫米),由膠輥和膠板的 擠壓作用脫殼,避開了剝殼部件的揉搓作用,破碎率有所降低,但仍在5%以上。另外, 因直徑小于剝殼間隙的小果未經(jīng)剝殼便被分離出來,故一次剝凈率很低,只有30%左 右。所以不得不增設(shè)循環(huán)機構(gòu),以使花生經(jīng)多次擠壓脫殼,致使機器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、龐大, 造價較高。 3. 開式紋桿滾筒,編織凹板式花生剝殼部件 剝殼部件采用了由兩根金屬紋桿組成的開式紋桿滾筒和用編織絲網(wǎng)制成的編織凹 板,其結(jié)構(gòu)如圖3所示 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 9 圖3 作業(yè)時,花生果在滾筒的推動下,受擠壓揉搓脫殼,該結(jié)構(gòu)與封閉滾筒式不同, 花生果受到開式滾筒的攪拌作用,剝殼力帶有柔性,故其破碎率較低,可控制在3%-5% 。另外,與柵條式凹板不同,因系編織網(wǎng)孔凹板,剝殼時,只有直徑小于網(wǎng)孔尺寸的 單粒癟果末脫殼而被網(wǎng)孔分離,雙粒長果則漏不出來,仍被剝殼,故剝凈率較高。 4. 立式剝殼機構(gòu) 剝殼部件采用了由兩根扁鋼條焊接而成的立式轉(zhuǎn)子,下面裝著用編織絲網(wǎng)制成的 編織平底篩,該剝殼部件如圖4所示。 圖4 在剝殼室內(nèi),花生果受立式轉(zhuǎn)子的推動而相互磨擦,從而達到剝殼的目的,此方 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 10 法系柔性揉搓剝殼。實踐證明,該機破碎率較低,可控制在3%以下。其缺點是由于 采用立式傳動, 故傳動機構(gòu)較為復(fù)雜。 5. 開式扁條滾筒,編織凹板式花生剝殼部件 采用了由三根扁鋼條制成的開式扁條滾筒,和用編織絲網(wǎng)制成的凹板結(jié)構(gòu),如圖 5所示。作業(yè)時,花生果在扁條的推動下隨滾筒轉(zhuǎn)動,在滾筒和凹板之間形 圖5 成一個活動層,花生果在該活動層內(nèi)互相揉搓而脫殼。由于在該機構(gòu)中,避開了剝殼 部件的直接擠壓, 沖擊的作用,而是花生搓花生,系柔性剝殼,故破碎率較低, 該 機鑒定時實測破傷率(破碎率+損傷率)為0.91。另外脫凈率及生產(chǎn)效率等指標(biāo)亦較理 想。 1.3 花生脫殼機械的研究應(yīng)用現(xiàn)狀 目前國內(nèi)花生脫殼機從其脫殼原理、結(jié)構(gòu)和材料上基本可分為以打擊、揉搓為主 的鋼紋桿——鋼柵條凹板 以擠壓、揉搓為主的橡膠滾筒一一橡膠浮動凹板兩大類, 但脫殼質(zhì)量均不高,破損率都大于8 %,剝出的花生米只能用于榨油和食用,滿足不 了外貿(mào)出口和作種子的要求。探索先進的脫殼原理是解決脫殼機現(xiàn)存問題的重要途徑。 1.3.1 目前花生脫殼機采用的脫殼原理 目前應(yīng)用比較廣泛的花生機械脫殼原理有以下幾種。 撞擊法脫殼 撞擊法脫殼是物料高速運動時突然受阻而受到?jīng)_擊力,使外殼破碎 而實現(xiàn)脫殼的目的。其典型設(shè)備為由高速回轉(zhuǎn)甩料盤及固定在甩料盤周圍的粗糙壁板 組成的離心脫殼機。甩料盤使花生莢果產(chǎn)生一個較大的離心力撞擊壁面,只要撞擊力 足夠大,莢果外殼就會產(chǎn)生較大的變形,進而形成裂縫。當(dāng)莢果離開壁面時,由于外 殼具有不同的彈性變形而產(chǎn)生不同的運動速度,莢果所受到的彈性力較小,運動速度 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 11 也不如外殼,阻止了外殼迅速向外移動而使其在裂縫處裂開,從而實現(xiàn)籽粒的脫殼。 撞擊脫殼法適合于仁殼間結(jié)合力小,仁殼間隙較大且外殼較脆的莢果。影響離心式脫 殼機脫殼質(zhì)量的因素有,籽粒的水分含量、甩料盤的轉(zhuǎn)速、甩料盤的結(jié)構(gòu)特點等。 碾搓法脫殼 花生莢果在固定磨片和運動著的磨片間受到強烈的碾搓作用,使莢 果的外殼被撕裂而實現(xiàn)脫殼。其典型的設(shè)備為由一個固定圓盤和一個轉(zhuǎn)動圓盤組成的 圓盤剝殼機。莢果經(jīng)進料口進入定磨片和動磨片的間隙中,動磨片轉(zhuǎn)動的離心力使籽 粒沿徑向向外運動,也使莢果與定磨片問產(chǎn)生方向相反的摩擦力;同時,磨片上的牙 齒不斷對外殼進行切裂,在摩擦力與剪切力的共同作用下使外殼產(chǎn)生裂紋直至破裂, 并與殼仁脫離,達到脫殼的目的。該種方法影響因素有,莢果的水分含量、圓盤的直 經(jīng)、轉(zhuǎn)速高低、磨片之間工作間隙的大小、磨片上槽紋的形狀和莢果的均勻度等。 剪切法脫殼 花生莢果在固定刀架和轉(zhuǎn)鼓間受到相對運動著的刀板的剪切力的作 用,外殼被切裂并打開,實現(xiàn)外殼與果仁的分離。其典型設(shè)備為由刀板轉(zhuǎn)鼓和刀板座 為主要工作部件的刀板剝殼機。在刀板轉(zhuǎn)鼓和刀板座上均裝有刀板,刀板座呈凹形, 帶有調(diào)節(jié)機構(gòu),可根據(jù)花生莢果的大小調(diào)節(jié)刀板座與刀板轉(zhuǎn)鼓之間的間隙。當(dāng)?shù)栋遛D(zhuǎn) 鼓旋轉(zhuǎn)時,與刀板之間產(chǎn)生剪切作用,使物料外殼破裂和脫落。主要適用于棉籽,特 別是帶絨棉籽的剝殼,剝殼效果較好。由于其工作面較小,故易發(fā)生漏籽現(xiàn)象,重剝 率較高。該種方法影響因素有,原料水分含量、轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的高低、刀板之間的間隙大 小等。 擠壓法脫殼 擠壓法脫殼是靠一對直徑相同轉(zhuǎn)動方向相反,轉(zhuǎn)速相等的圓柱輥, 調(diào)整到適當(dāng)間隙,使花生莢果通過間隙時受到輥的擠壓而破殼。莢果能否順利地進入 兩擠壓輥的間隙,取決于擠壓輥及與莢果接觸的情況。要使莢果在兩擠壓輥間被擠壓 破殼,莢果首先必須被夾住,然后被卷入兩輥間隙。兩擠壓輥間的間隙大小是影響籽 粒破損率和脫殼率高低的重要因素。 搓撕法脫殼 搓撕法脫殼是利用相對轉(zhuǎn)動的橡膠輥筒對籽粒進行搓撕作用而進行 脫殼的。兩只膠輥水平放置,分別以不同轉(zhuǎn)速相對轉(zhuǎn)動,輥面之間存在一定的線速差, 橡膠輥具有一定的彈性.其摩擦系數(shù)較大?;ㄉv果進入膠輥工作區(qū)時,與兩輥面相 接觸,如果此時莢果符合被輥子嚙人的條件,即嚙人角小于摩擦角,就能順利進入兩 輥問.此時莢果在被拉人輥間的同時,受到兩個不同方向的摩擦力的撕搓作用;另外, 莢果又受到兩輥面的法向擠壓力的作用,當(dāng)莢果到達輥子中心連線附近時法向擠壓力 最大,莢果受壓產(chǎn)生彈性—— 塑性變形,此時莢果的外殼也將在擠壓作用下破裂, 在上述相反方向撕搓力的作用下完成脫殼過程。影響脫殼性能的因素有,線速差、膠 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 12 壓輥的硬度、軋入角、軋輥半徑、軋輥間間隙等。 1.3.2 新型脫殼技術(shù) 壓力膨脹法 原理是先使一定壓力的氣體進入花生殼內(nèi),維持一段時間,以使花 生莢果內(nèi)外達到氣壓平衡,然后瞬間卸壓,內(nèi)外壓力平衡打破,殼體內(nèi)氣體在高壓作 用下產(chǎn)生巨大的爆破力而沖破殼體,從而達到脫殼的目的。主要影響因素有,充氣壓 力、穩(wěn)定壓力維持時間、籽粒的含水率等。 真空法 將花生莢果放在真空爆殼機中,在真空條件下,將具有相當(dāng)水分的莢果 加熱到一定溫度,在真空泵的抽吸下,莢果吸熱使其外殼的水分不斷蒸發(fā)而被移除, 其韌性與強度降低,脆性大大增加;真空作用又使殼外壓力降低,殼內(nèi)部相對處于較 高壓力狀態(tài)。殼內(nèi)的壓力達到一定數(shù)值時,就會使外殼爆裂。 激光法 用激光逐個切割堅果外殼。試驗顯示,用這種方法幾乎能夠達到100 9/6的整仁率,但因其費用昂貴、效率低下等原因,很難得到推廣。 1.3.3 花生脫殼機械的工藝研究 在脫殼技術(shù)方面,除了在原理和設(shè)備上進行研究外,人們還在工藝上進行了研究 以提高籽粒的脫殼率及脫殼質(zhì)量。 分級處理 物料的粒度范圍大,必須先按大小分級,再進行脫殼,才能提高脫殼 率,減少破損率。 水分含量 花生莢果的含水率對脫殼效果有很大的影響,含水率大,則外殼的韌 性增加;含水率小,則果仁的粉末度大。因此應(yīng)使花生莢果盡量保持最適當(dāng)?shù)暮剩?以保證外殼和果仁具有最大彈性變形和塑性變形的差異,即外殼含水率低到使其具有 最大的脆性,脫殼時能被充分破裂,同時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,可減少果仁破損率。 1.3.4 花生脫殼機械存在的問題 目前我國在花生脫殼技術(shù)研究方面一直沒有大的突破,資金投入也不足,脫殼部 件的研制仍在2O世紀(jì)90年代初的技術(shù)水平上徘徊,所以在脫殼性能上并沒有很大的提 高。由于機械脫殼時對花生仁的損傷率偏高,用于種子和較長期貯存的花生仁至今仍 是手工剝殼。脫殼機械在技術(shù)性能和作業(yè)環(huán)節(jié)上存在以下問題:① 脫殼率低,脫殼 后的果仁破損率高,損失大。② 機具性能不穩(wěn)定,適應(yīng)性差。③ 通用性差,利用率 低。④ 作業(yè)成本偏高,多數(shù)是單機制造,制造的工藝水平較低,同時能耗較高。⑤ 有些產(chǎn)品僅進行了樣機試制或少量試生產(chǎn),未進行大量生產(chǎn)性考核和示范應(yīng)用,作業(yè) 性能及商品性等方面還存在不少問題。 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 13 1.4 花生脫殼機械研究重點 我國加入WTO以來,國內(nèi)外關(guān)于花生脫殼機械的開發(fā)與推廣應(yīng)用日益增多,針對 現(xiàn)有花生脫殼機械存在的優(yōu)點與不足,在未來的發(fā)展過程中,對花生脫殼機械在生產(chǎn) 應(yīng)用中的經(jīng)驗進行總結(jié),不斷完善其功能,使其呈現(xiàn)良好的發(fā)展勢頭。 1.4.1 提高花生脫殼機械的通用性和適應(yīng)性 提高花生脫殼機械的通用性和適應(yīng)性仍是當(dāng)前的主要研究方向之一目前,許多花 生脫殼機械只是針對某一花生品種和所在地區(qū)的生長環(huán)境來設(shè)計,其通用性、兼容性 和適應(yīng)性較差。提高花生脫殼機械的通用性和兼容性,使研制的花生脫殼機械通過更 換主要部件能夠同時對其他帶殼物料進行脫殼加工。研制通過變換主要工作部件即能 滿足不同堅果脫殼作業(yè)需要的脫殼機具,并提高制造工藝水平,降低制造成本,以適 應(yīng)不同加工企業(yè)的需要?;ㄉ摎C械能否適應(yīng)這種發(fā)展趨勢,將直接影響到花生脫 殼機械能否更好的推廣應(yīng)用與健康發(fā)展。 1.4.2 提高機械脫殼率。降低破損率 對花生脫殼機械的關(guān)鍵技術(shù)與工作部件進行重點攻關(guān),改革傳統(tǒng)結(jié)構(gòu),研究新的 脫殼機理,優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計;同時在整體配置上進一步改進和完善,提高脫殼率,降低 籽仁破損率。目前國內(nèi)外的花生脫殼機械均存在脫殼率和破損率之間的矛盾,處理好 這一關(guān)鍵技術(shù)將關(guān)系到花生脫殼機械的發(fā)展前景。 1.4.3 向自動控制和自動化方向發(fā)展大多數(shù)機具目前仍依賴人工喂料或定位, 影響了作業(yè)速度和作業(yè)質(zhì)量。因此應(yīng)通過機電一體化手段,開發(fā)設(shè)計自動喂料、自動 定位脫殼裝置,保證均勻喂料與有效定位,實現(xiàn)機組自動化操作,進一步提高作業(yè)精 確性和作業(yè)速度,提高產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)率,滿足部分大、中型加工企業(yè)的需要,以開 拓國內(nèi)和國外市場。 新技術(shù)原理、新結(jié)構(gòu)材料、新工藝將不斷應(yīng)用于花生機械的研制開發(fā)中,隨著液 壓技術(shù)、電子技術(shù)、控制技術(shù)以及化工、冶金工業(yè)的發(fā)展,許多復(fù)雜的機械機構(gòu)、動 力傳遞、笨重的材料和落后的工藝將逐漸被取代。減輕重量,減少阻力,簡化操作, 減少輔助工作時間,延長使用壽命,降低勞動使用費用等將作為主要設(shè)計目標(biāo)應(yīng)用于 脫殼機械的設(shè)計制造。隨著國內(nèi)外高新技術(shù)的進一步發(fā)展,如何將這些高新技術(shù)更好 的應(yīng)用到實際生產(chǎn)中,也是目前花生脫殼機械需要盡快解決的問題。 1.5 花生脫殼機械應(yīng)用前景展望 花生生產(chǎn)機械化是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要組成部分,是農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 14 的重要保證,近年來,花生機械裝備總量不斷穩(wěn)步增長,作業(yè)水平進一步提高,社會 化服務(wù)規(guī)模不斷擴大,雖然目前花生脫殼機械化水平較高,但是多應(yīng)用于經(jīng)濟發(fā)達地 區(qū)與示范推廣區(qū),并且小型機械多、大型機械少,低檔機械多、高性能機械少。在一 些地區(qū),用作種子和特殊用途的花生仁仍采用傳統(tǒng)的手工剝殼,勞動生產(chǎn)率低,區(qū)域 性發(fā)展不平衡。進入21世紀(jì),我國花生生產(chǎn)機械化開始了新的發(fā)展階段,農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào) 整發(fā)生了新的變化,也對花生機械的發(fā)展產(chǎn)生了積極而深遠(yuǎn)的影響,不僅拉動了新的 有效需求,而且構(gòu)筑了適合花生生產(chǎn)機械化發(fā)展的新舞臺,為花生生產(chǎn)機械化真正成 為農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展的推動器提供了廣闊的市場發(fā)展條件。在一些地區(qū)推進花生生產(chǎn)機械 化的過程中,相繼出臺了鼓勵和扶持農(nóng)民購買花生機械、開展花生機械作業(yè)服務(wù)的優(yōu) 惠政策和措施,調(diào)動了農(nóng)民購買花生機械的積極性,形成了新的市場需求。隨著花生 種植業(yè)的不斷發(fā)展,國內(nèi)外對花生深加工產(chǎn)品的需求不斷增大,提高花生脫殼機械化 作業(yè)水平成為必然。花生脫殼機在提高勞動生產(chǎn)率,減輕勞動強度方面起到了積極的 作用,促進了花生加工業(yè)的科技進步,為花生脫殼機械的發(fā)展提供了空間。 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 15 2 刮板式花生去殼機的結(jié)構(gòu)及工作原理 2.1 刮板式花生去殼機的結(jié)構(gòu) 根據(jù)刮板式花生去殼機的剝殼原理可知道,花生是從上至下依次經(jīng)過集料斗、剝殼 箱、柵格、下箱出口、分選口,花生仁收集斗這些部件的,因此設(shè)計剝殼機的整體結(jié)構(gòu) 的依據(jù)就出來了。 設(shè)計過程是從上往下,從花生的裝集開始,最上面是集料斗,集料斗下方是剝殼箱, 集料斗可與剝殼箱設(shè)計為一個整體。在剝殼箱內(nèi),花生必須經(jīng)過刮板的撞擊和擠壓作用 才能進行剝殼,因此,將刮板設(shè)計置在剝殼箱內(nèi)?;ㄉ?jīng)過刮板的撞擊和擠壓進行剝殼 后,要經(jīng)過位于剝殼箱底部的柵格,于是可以把柵格設(shè)計成一個半圓柵籠,將其固定在 剝殼箱的下半箱內(nèi)?;ㄉ┻^柵格后經(jīng)過剝殼箱底部的出口往下落,在下落過程中,設(shè) 計一個風(fēng)機的吹入口,其作用是將經(jīng)過剝殼的花生殼與花生仁進行分離,重量稍重的不 被風(fēng)吹走,而重量較輕的花生殼將被風(fēng)機吹來的氣流帶入到花生殼收集通道,通道的底 部設(shè)計成一定角度。經(jīng)過分離的花生仁往下落,落入花生仁收集通道,將此通道與花生 殼收集通道的底面設(shè)計成一個整體,這樣的設(shè)計可以讓被風(fēng)吹走的花生仁通過自身的重 量往下回滾到花仁收集通道。 為保證整機的各部分的安裝,需設(shè)計一個機架,機架起到其它幾個部分的支承、定 位、連接作用,并將電機安裝在機架里面,剝殼機安裝在機架的上方。其結(jié)構(gòu)簡圖如圖 2-1 所示。 圖 2-1 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 16 2.2 工作原理 刮板式花生去殼機以前也稱為刀籠剝殼機,是借助轉(zhuǎn)動軸上的刮板與籠柵的擠壓和 打擊作用,將花生果外殼破碎的一種機械設(shè)備,其特點是結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。其結(jié)構(gòu) 如圖 1-1 所示。它主要由進料機構(gòu)、剝殼機構(gòu)和支承機構(gòu)等部分組成。 圖 1-1 花生果進入存料斗后,經(jīng)下部的入料窄口形成薄層流落下來進入剝殼箱內(nèi),與高速旋轉(zhuǎn) 的刮板相互碰撞,在刮板的錘擊下,花生殼發(fā)生破裂,從而進行第一次剝殼。部分花生 果在下落過程中沒有與刮板發(fā)生碰撞,有些發(fā)生碰撞了而花生殼卻未撞裂,這部分花生 落入到由圓鋼棒排列成的柵格上,由于柵格頂部與刮板的旋轉(zhuǎn)外徑間的間距不足以容納 一個花生果,因此花生果將在落入柵格的同時被刮板再次錘擊和擠壓,從而使這些花生 果的果殼也被壓碎。剝殼后的仁與殼通過柵格間的間隙落下,在下落的同時,受到風(fēng)機 吹來的經(jīng)調(diào)節(jié)好的氣流作用,果殼因重量輕而被氣流送入集殼通道,而花生仁因重量大, 繼續(xù)往下落,從而達到了殼仁分離的目的。 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 17 3 刮板式花生去殼機主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 刮板式花生去殼機能否正常運轉(zhuǎn),看的是其主要部件的設(shè)計,如果設(shè)計不合理,機 器就不能正常運轉(zhuǎn)或者說不能運轉(zhuǎn),那么生產(chǎn)出來的這臺機器就是一堆費品。設(shè)計合理, 機器就能正常的運轉(zhuǎn)對并對花生果進行剝殼。因此,刮板式花生去殼機的主要部件的設(shè) 計在整個設(shè)計過程中顯得尤為重要,合理的設(shè)計將提供給使用者更多的方便和實惠。 3.1 設(shè)計前各項參數(shù)的確定 3.1.1 刮板的半徑及轉(zhuǎn)速初定 刮板的旋轉(zhuǎn)必須確保能將部分花生殼撞碎,當(dāng)花生果與鋼質(zhì)物體相對速度達到 5 時,可使花生殼破碎而不會破壞到花生仁,可根據(jù)此依據(jù)設(shè)計刮板的轉(zhuǎn)速與半徑。sm/ 如圖 3-1 所示,花生下落位置在 之間,設(shè)計時采用最小碰撞半徑 為計算半R?2 2R 徑 nrv?2? 取半徑 R=250mm,則 n=382.2r/min 結(jié)論:R=250mm , n=382.2r/min 圖 3-1 3.1.2 刮板所需功率計算 根據(jù)公式 可計算出刮板所需的功率tQP? 刮板對花生做功 pkEQ?? :刮板改變花生的動能kE :刮板改變花生的勢能p22121mvk??gRmh ?)(21vQ 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 18 )(212gRvtmP?? 根據(jù)所給產(chǎn)量要求 1500kg/h,即 0.417kg/s,此為花生仁的產(chǎn)量,折合花生果產(chǎn) 量為 0.417/純?nèi)事?根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn),湖南所處地理位置可取花生的純?nèi)事蕿?69%,折合花 生果產(chǎn)量為 0.604kg/s,此即每秒進入剝殼箱內(nèi)被破碎的花生果的重量?;ㄉ佑|刮板時 初速度設(shè)為 1m/s,方向向下,脫離刮板時速度為 15m/s,方向向左,脫離刮板時相對初 位置高度為 500mm t=1s m=0.604kg/s =1m/s1v =15m/s2 R=0.5m =(0.302+67.95+2.96)W=71.212w)(21gRvtmQP?? 加上刮板與花生在柵格中擠壓所需要的能量,P 也不會超過 500w。為計算電動機的所需 工率 Pd,先要確定從電動機到工作機之間的總效率 。設(shè) 、 分別為滾動軸承和 V 帶?12 傳動的效率,于是有 =-0.866821??? 電動機所需功率 不會超過 700W,由于給定電動機的功率為 1.5kW,遠(yuǎn)大于此計wdP? 算值,故所給電動機的功率完全符合要求。 3.1.3 傳動方案擬定 由于刮板式花生去殼機的工作軸旋轉(zhuǎn)速度較高,達到 =382.2r/min 可有兩種選擇,2n 第一種是采用一級 V 帶傳動,第二種是采用兩級混合傳動,而很明顯的,若采用兩級傳 動方案,將會致使機器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,而且成本升高,所以選用一級 V 帶傳動。 3.1.4 電動機的選擇 根據(jù)所給的功率及同步轉(zhuǎn)速,可選用的電機型號有兩種 Y90L-4 型 和 Y100L-6 型 根據(jù)電動機的滿載轉(zhuǎn)速和刮板轉(zhuǎn)速可算出總傳動比,現(xiàn)將此兩種電動機的數(shù)據(jù)和傳 動比列于下表 方案號 電機型號 額定功率 kw 同步轉(zhuǎn)速 r/min 滿載轉(zhuǎn)速 r/min 總傳動比 i 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 19 1 Y100L-6 1.5 1000 940 2.459 2 Y90L-4 1.5 1500 1400 3.663 由上表可知:方案 1 總傳動比雖小,轉(zhuǎn)速低,但價格高,作為家用機械的電機不是 太合算,故選擇方案 2,即電機型號為 Y90L-4。 查表得此種電動機的中心高 H=90mm,外伸軸徑為 24mm,軸的外伸長度為 50mm。 3.1.5 傳動裝置的運動和參數(shù)計算 軸的轉(zhuǎn)速 min/401rn?i/2.82 軸的輸入功率 =1.35kw22295.1??dP 軸的轉(zhuǎn)矩 mNnT.73/95022? 3.2 V 帶傳動 首先列出設(shè)計的基本條件 電機型號:Y90L-4 額定功率:1.5kw 轉(zhuǎn)速: =1400r/min1n 傳動比: =3.663i 假設(shè)每天運轉(zhuǎn)時間 t<10h 1.確定計算功率 caP 查表得工作情況系數(shù) =1.1AK = =1.1×1.5=1.65(kw)caKA 2.選擇 V 帶帶型 根據(jù) 、 查得最適合的帶型為 A 型caP1n 3.確定帶輪基準(zhǔn)直徑 由主動輪基準(zhǔn)直徑系中選取 ,從動輪基準(zhǔn)直徑為md751?mi 725.463.2 ?? 驗算帶的速度 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 20 smsndv /498.5/10675106???? v= < =sm/498.axv2 因此所選帶的速度合適 4.確定中心距 a 和帶的基準(zhǔn)長度 根據(jù) 初步確定中心距 ,計算帶的基準(zhǔn))(2)(7.021021 dd??? m70? 長度 =1972.36mm012210' 4)()(aaL??? 由 V 帶的基準(zhǔn)長度系中選取基準(zhǔn)長度 Ld20? 計算實際中心距 a mdLa 8.713)26.1970(2'0????? 5.驗算主動輪上的包角 1????? 06.5.8.731??? 主動輪包角合適 6.計算 V 帶的根數(shù) z lcakPz?)(90??? 由 , , =3.663 查表得min/140rn?d751i , , ,kwP68.kP.0??5.?K3.1l 代入數(shù)值,經(jīng)計算 Z=1.984 取 z=2 7.計算預(yù)緊力 0FNqvKvzPca436.125)5.2(0????? 8.計算作用在軸上的壓軸力 p2sin10zF 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 21 代入數(shù)值計算得 =482.7NpF 9.V 帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸計算及選用 帶輪材料選用 HT200 根據(jù)基準(zhǔn)直徑的大小選用不同的帶輪類型,小徑帶輪采用實心式,大徑帶輪采用輪 輻式,主要結(jié)構(gòu)尺寸如下 單位:mm 尺寸類型 小帶輪 大帶輪d 75 280 基準(zhǔn)寬度 b11.0 11.0 基準(zhǔn)線上槽深 minah2.75 2.75 基準(zhǔn)線下槽深 if 8.7 8.7 槽間距 e 15±0.3 15±0.3 第一槽對稱面至端面距離 f 210?? 210?? 輪緣厚? 12 12 帶輪寬 B 35 35 外徑 ad80.5 285.5 輪槽角 ? 極限偏差 ?381??381? 孔徑 0d26 16 輪轂長 50 351 48 32 輪輻厚 b 81h 202 161D 230.5 具體結(jié)構(gòu)設(shè)計見零件圖 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 22 3.3 軸 軸的轉(zhuǎn)速 min/2.38/12rin? 軸的輸入功率 =1.35kw22295.0??dP 軸的轉(zhuǎn)矩 NnT.73/9522? 1 初步確定軸的最小直徑 先按經(jīng)驗公式算郵軸的最小直徑,選取軸的材料為 45 鋼,調(diào)質(zhì)處理。查表選取 ,于是得0?AmnPd9.152.381032min ? 2 擬定軸上零件的裝配方案 通過對各種方案的比較,現(xiàn)選用圖 3-2 所示裝配方案 圖 3-2 3 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 (1)為滿足 V 帶輪的軸向定位,1-2 軸右端制一軸肩,故取 2-3 段直徑 =22mm,左端用軸端擋圈定位,取直徑 D=22mm。V 帶輪與軸配合的轂孔長試為23d 35mm,為保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸端面上,故 1-2 段長度取為ml12? (2)初步選擇滾動軸承 因軸承只承受徑向力,故先用深溝球軸承。參照工作要 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 23 求并根據(jù) ,初步選取深溝球軸承 6205,其基本參數(shù)如下表md23? 基本尺寸 安裝尺寸 極限轉(zhuǎn)速? D B minsradDasr脂潤滑 油潤滑6204 25 52 15 1 31 46 1 12000 16000 (3)安裝刮板架段軸直徑 。刮板架段安裝寬度取 ,d6045?ml542? (4) 軸承端蓋總厚度 20mm,取端蓋外端與 V 帶輪右端面間的距離 ,故l0 取 ml6023? (5)取刮板距箱體內(nèi)壁 ,取 , 。ma20l403l265 至此,已初步確定了軸的各段直徑和長度。 (6)軸上零件的周向固定 V 帶輪與軸的周向定位采用平鍵聯(lián)接,按其直徑查手冊得平鍵截面如下 md12?5??hb 長度 取 22mml V 帶輪與軸的配合為 ,滾動軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的,此6/7nH 處選軸的直徑尺寸公差為 。k (7)確定軸上圓角和倒角尺寸 取軸端倒角 ,各軸肩處圓角半徑見零件圖?452? 3.4 刮板結(jié)構(gòu) 刮板結(jié)構(gòu)是整個機器的關(guān)鍵部分,它的作用就是對花生果進行剝殼。此結(jié)構(gòu)采用四 鋼板十字交叉固定在旋轉(zhuǎn)筒架上,其結(jié)構(gòu)如圖 3-3 所示 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 24 圖 3-3 因為采用的是打擊和擠壓兩種方式配合進行剝殼,所以對刮板的強度有一定要求, 采用材料是 45 號鋼,而且刮板的表面必須進行處理,表面滲碳 1-1.5mm,熱處理硬度 HRC56-62。刮板選用四塊 8mm 厚鋼板,長?寬=500mm? 129mm,刮板外緣距旋轉(zhuǎn)中心 距離 250mm。固定刮板的筒架結(jié)構(gòu),其內(nèi)徑為 26mm,外徑 120mm,刮板固定支架長 度為 140mm,截面尺寸 40mm?20mm,每塊刮板由兩根固定支架固定,兩者間采用 M10 螺栓聯(lián)接。 3.5 半柵籠 半柵籠在機器中的作用是讓已經(jīng)被剝殼的花生與未被剝殼的花生進行分離,其分離 的原理就是“小個通過,大個不過” 。半柵籠的每一個柵格都只能容許一個花生仁大小 的物體通過,被剝殼的花生由于花生殼的破裂,被變成破碎的花生殼和整粒的花生仁, 花生仁的大小剛好可以穿過柵格,而花生果因為太大,無法通過柵格,將被阻擋在剝殼 箱內(nèi),繼續(xù)進行剝殼直到其外殼破碎為止。其結(jié)構(gòu)如圖 3-4 所示。 圖 3-4 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 25 柵條是利用兩塊墻板對兩端進行固定的,墻板材料為 HT200,柵條材料為 20 號鋼。 柵條采用 圓截面長條,長度為 538mm,因其特殊的作用,還需對其進行表面處理,10? 要求滲碳 1-1.5mm,熱處理硬度 HRC56-62。柵條的兩頭裝砌在墻板的圓形槽內(nèi),組成 半圓柵籠,柵條間距為 10mm,這樣可使剝出的花生仁能通過柵格,而未剝殼的剛不能 通過。 裝砌完成后要太上鎖緊條,防止柵條松動。半柵籠內(nèi)徑為 。m516? 3.6 箱體 箱體的作用是提供給刮板一個封閉的剝殼環(huán)境,并對相關(guān)結(jié)構(gòu)起到支承和定位作用。 為了便于軸系部件的安裝和拆卸,將箱體做成剖分式,箱由箱座和箱蓋組成, ,取軸 的中心線所在平面為剖分面。箱座和箱蓋采用普通螺栓聯(lián)接,用圓錐銷定位。箱體的材 料選用 HT200,鑄造成型。具體結(jié)構(gòu)設(shè)計見零件圖。 3.7 殼仁分離裝置 殼仁分離裝置分為兩個部分,一個是氣流通道,它的一端接風(fēng)機,另一端安裝在箱 體的下方,還有就是殼與仁的收集板,它同樣也安裝在箱體下方?;ㄉ?jīng)過箱體內(nèi)的剝 殼過程后,將由此裝置對其進行殼仁分離,分離的基本原理是利用花生殼與花生仁的重 量及受力面積的不同,用氣流對其進行分離。重量稍重的不被氣流吹走,直接下落到花 生仁收集通道,而重量較輕的花生殼將被風(fēng)機吹來的氣流帶入到花生殼收集通道。具體 結(jié)構(gòu)見裝配圖。 3.8 機架 整個機架采用 L63*63*6 角鋼焊接而成,起到其它幾個部分的支承、定位、連接作用, 并將電機安裝在機架里面。剝殼機安裝在機架上面,聯(lián)接采用普通螺栓聯(lián)接。具體結(jié)構(gòu) 見裝配圖。 3.9 附件 刮板式花生去殼的附件包括裝料斗,軸承蓋,風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置。 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 26 4 總結(jié) 本文是圍繞農(nóng)用機械產(chǎn)品——花生去殼機的設(shè)計,實現(xiàn)了花生剝殼的機械化,應(yīng) 用本機器后,可使廣大農(nóng)民群眾大大節(jié)省勞動量,提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。該機的 關(guān)鍵部分是刮板結(jié)構(gòu)與半柵籠結(jié)構(gòu),因為花生剝殼的整個過程都是由這兩部分完成的, 剝出來的花生能不能符合要求,完全是看刮板與半柵籠的性能能不能達到要求。本文 也介紹了目前各種花生剝殼原理及裝備,并對花生剝殼機械的發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展前景 作出了簡明的概括和分析。 本次設(shè)計是對我的四年的大學(xué)生活做出的總結(jié),同時為將來工作進行了一次適應(yīng)性 訓(xùn)練,從中鍛煉自己解分析問題、解決問題的能力,為今后自己的研究生生活打下一 個良好的基礎(chǔ)。 從這次設(shè)計也可以看出一些問題: 1.心態(tài):應(yīng)該保持認(rèn)真的態(tài)度,堅持冷靜獨立的解決問題 2.基本:認(rèn)真學(xué)好基本知識,扎實自己的基本知識,使面對問題時不會遇到很多挫折 , 從而打擊自己的信心,結(jié)果使自己很浮躁,越來越不想搞這設(shè)計,故應(yīng)該好好學(xué)習(xí)基本知 識,一步一步的來,不要急功近利! 3.樹立自己的良好形象,樂觀的面對生活,堅持自己的想法和意識 總的說來,雖然在這次設(shè)計中自己學(xué)到了很多的東西,取得一定的成績,但同時也存 在一定的不足和缺陷,我想這都是這次設(shè)計的價值所在,以后的日子以后自己應(yīng)該更加 努力認(rèn)真,以冷靜沉著的心態(tài)去辦好每一件事情! 壓縮包內(nèi)含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 27 參考文獻 [1] 周瑞寶 花生加工技術(shù) [M] 北京:化學(xué)工業(yè)出版社 2003.1 [2] 段淑芬,胡文廣,李秀平,等.世界花生生產(chǎn)現(xiàn)狀分析[J].花生學(xué)報,1999,(增刊) [3] 孟憲珍.花生脫殼機的設(shè)計和試驗[J].國外農(nóng)機。1980. 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