分 級(jí) 擠 壓 式 核 桃 破 殼 機(jī) 的 設(shè) 計(jì) 摘要 我國(guó)從20世紀(jì)80年代開(kāi)始著手破殼機(jī)的研究和開(kāi)發(fā) 但由于存在一些技術(shù)難點(diǎn) 至今此類(lèi) 機(jī)器沒(méi)有得到大范圍的推廣和應(yīng)用 實(shí)現(xiàn)核桃加工的機(jī)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(jì)的重點(diǎn)是對(duì)核桃進(jìn)行分級(jí)以及核桃的破殼 所以所設(shè)計(jì)的機(jī)器名為分級(jí)擠壓式核桃破殼機(jī) 的設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)所做的主要工作是介紹國(guó)內(nèi)現(xiàn)存的核桃分級(jí) 破殼 殼仁分離技術(shù) 進(jìn)行分級(jí) 破殼部 分的設(shè)計(jì) 形成整體的機(jī)型 最后對(duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)子進(jìn)行電機(jī)的選擇 帶輪的選擇 以及帶的選擇 并進(jìn)行 軸的計(jì)算及選擇 設(shè)計(jì)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(jí) 破殼 效率 完整度 中圖分類(lèi)號(hào) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 0 引言 核桃為胡桃科 胡桃屬植物 喬木 高達(dá) 20 25 米 樹(shù)干較別的種類(lèi)矮 樹(shù)冠廣闊 樹(shù)皮幼時(shí) 灰綠色 老時(shí)則灰白色而縱向淺裂 小枝無(wú)毛 具光澤 被盾狀著生的腺體 灰綠色 后來(lái)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(yíng)養(yǎng)價(jià)值 含有豐富的 蛋白質(zhì) 氨基酸及礦物原素 并具有潤(rùn)肺強(qiáng)腎 降低血脂 預(yù)防冠心病之功效 長(zhǎng)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(jià)值 核桃仁有 補(bǔ)氣養(yǎng)血 潤(rùn)燥化痰 益命門(mén) 處三焦 溫肺 潤(rùn)腸 治虛寒喘咳 腰腳重疼 心腹疝痛 血痢 腸風(fēng) 等功效 長(zhǎng)期食用益壽養(yǎng)顏 抗衰老 孕 婦食用對(duì)胎兒智力發(fā)育有神奇功效 核桃果仁具有很高的食用價(jià)值 用東北山核 桃加工而成的高級(jí)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(kāi)胃 潤(rùn)沛強(qiáng)腎 滋補(bǔ)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(yíng)養(yǎng)豐富的天然綠色營(yíng) 養(yǎng)食品 種仁多破碎成不規(guī)則的塊狀 完整者類(lèi)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(jiǎn)介 趙成偉 男 本科生 研究方向 核 桃破殼機(jī)的設(shè)計(jì)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(gè)大 飽滿(mǎn) 油多者為佳 近年來(lái) 隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展 人民生活水 平的不斷提高 核桃的價(jià)值與功能進(jìn)一步被世人 所 認(rèn)識(shí) 在國(guó)內(nèi)外的市場(chǎng)上 人們對(duì)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(chǎng) 同時(shí)也對(duì)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(gè) 間隙小于殼完全破裂時(shí)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(shí)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(wèn)題 性能良 好的破殼機(jī)有以下三個(gè)特點(diǎn) 1 破殼效率高 2 破殼后核仁的清潔度高 3 破殼機(jī)自動(dòng)化程度高 1 核桃破殼機(jī)設(shè)計(jì)方案的制定 核桃破殼機(jī)設(shè)計(jì)方案的制定是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜 的過(guò)程 要想設(shè)計(jì)出一款好的機(jī)器 就要在經(jīng)濟(jì) 性 和實(shí)用性上下功夫 要綜合考慮諸多方面的因素 包括產(chǎn)品實(shí)用性 經(jīng)濟(jì)性 安全性 實(shí)用性就要 要求所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品便于操作 經(jīng)濟(jì)性則要求產(chǎn)品 效率高 同時(shí)自動(dòng)化程度高 節(jié)省勞動(dòng)力 降低 勞 動(dòng)成本 安全性要考慮所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品在生產(chǎn)加工 過(guò)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(gè)方面 我們要通過(guò)所學(xué) 的專(zhuān)業(yè)知識(shí)對(duì)所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行全面的分析 使 得產(chǎn)品在后期的工作中沒(méi)有后顧之憂(yōu) 通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外核桃破殼機(jī)的分析 以及查閱 大量文獻(xiàn)資料 此次我設(shè)計(jì)的是分級(jí)擠壓式核桃 破殼機(jī) 整個(gè)裝配圖由進(jìn)料口 機(jī)架 分級(jí)部分 擠壓部分 傳動(dòng)部分 電動(dòng)機(jī)等組成 核桃由入 料口進(jìn)入分級(jí)部分然后經(jīng)過(guò)擠壓部分破殼最后進(jìn) 行收集 1 1 核桃破殼機(jī)的總體結(jié)構(gòu) 分級(jí)擠壓式核桃破殼機(jī)的總體結(jié)構(gòu)包括 進(jìn) 料口 分級(jí)篩網(wǎng) 篩軸 擠壓板 輥?zhàn)?機(jī)架 電動(dòng)機(jī) 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(jìn)料口進(jìn)入破殼機(jī) 先 進(jìn)入分級(jí)篩網(wǎng)進(jìn)行分級(jí) 經(jīng)過(guò)分級(jí)處理后 核桃 按照其大小的不同被分為若干等級(jí) 被分級(jí)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(lái)制定核桃破殼擠壓的具體距離 在發(fā)動(dòng)電動(dòng) 機(jī)以后 輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動(dòng) 核桃在該擠壓區(qū)受到連續(xù)四 點(diǎn)擠壓 最后破殼成功 下圖1 1為本次設(shè)計(jì)機(jī)器 總體裝配圖 圖1 分級(jí)擠壓式核桃破殼機(jī) 2 關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì) 2 1 核桃破殼機(jī)分級(jí)篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 對(duì)比我們前面提到的各種分級(jí)裝置 柵式滾 筒分級(jí)裝置結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單 耗能少 并且分級(jí)精 度也比較理想 分級(jí)均勻度高 所以我們選用此 裝置作為本機(jī)的分級(jí)裝置 如圖2 1所示 圖2 柵式滾筒分級(jí)裝置 為了防止核桃在兩條柵條之間移動(dòng)混亂 在 此對(duì)柵條滾筒進(jìn)行改進(jìn) 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(dòng) 帶動(dòng)核桃不停地上升和下落 并在重力和離心力 的驅(qū)動(dòng)下向前移動(dòng) 直至從滾筒中脫出 因?yàn)楹?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(dòng) 柵條的錐度也并不 是很大 所以我在滾筒內(nèi)設(shè)計(jì)加上一個(gè)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(huì)隨著螺旋方向 在滾筒內(nèi)向前移動(dòng) 圖 3 分級(jí)篩選裝置 2 2 核桃破殼機(jī)破殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)我們前面提供的幾種破殼方式 綜合分 析利弊 我們?cè)谶@里選擇變形恒定破殼裝置 該 破殼裝置是由一對(duì)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(shí)際變形能隨果徑的增大而 增大 如圖 2 3 所示 當(dāng)核桃?jiàn)A在一對(duì)左 右 螺紋之間時(shí) 形成了四點(diǎn)加壓 兩個(gè)滾柱發(fā)生 相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng) 核桃在壓力的作用下 進(jìn)行破殼 圖 4 對(duì)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(gè)滾柱之間的距離是不可調(diào)整的 雖然說(shuō) 兩個(gè)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?yàn)闈L柱整體的直徑 不會(huì)很大 所以這個(gè)距離的改變是非常有限的 并且由于是兩個(gè)滾柱 四點(diǎn)加壓只有一個(gè)地方 會(huì)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(shí)發(fā)生打滑 3 各部分零件的選擇與校核計(jì)算 我在此基礎(chǔ)上對(duì)此進(jìn)行了改進(jìn) 如圖2 4所示 讓 其中的一個(gè)滾柱固定 不再轉(zhuǎn)動(dòng) 并且去掉螺紋 在上面加一個(gè)鋸齒形的板子 形成擠壓板 另一 個(gè)滾柱設(shè)計(jì)成一個(gè)輥?zhàn)?不再用螺旋結(jié)構(gòu) 在擠 壓部分設(shè)計(jì)成鋸齒形 輥?zhàn)优c擠壓板的距離可以 通過(guò)手輪調(diào)節(jié) 在輥?zhàn)拥匿忼X形部分加上一條筋 這樣設(shè)計(jì)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?zhàn)又g的距離 以適應(yīng) 實(shí)際情況 并且由于擠壓板上面是一個(gè)鋸齒形的 板子 在破殼的過(guò)程中可以持續(xù)的四點(diǎn)加壓 由 于有筋的緣故 所以會(huì)減小打滑的情況 提高破 殼的效率 圖5 分級(jí)擠 3 1 帶輪的選擇 確定帶輪基準(zhǔn)直徑 查表知道主動(dòng)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(shí)際情況 計(jì)算從動(dòng)輪 大皮帶輪 的基準(zhǔn)直徑 取傳 動(dòng)比為 1 3 根據(jù)基準(zhǔn)直徑系列 取 驗(yàn)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(lèi)型和尺寸 本設(shè)計(jì)中有四處要求使用鍵聯(lián)接 一處為電 機(jī)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?zhàn)优c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(jí)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(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中 53 頁(yè)查 得鍵 1 的截面尺寸 并且根據(jù)課本 106 頁(yè)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(zhǎng)度系列 可以確定取此鍵的長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)度系列 取該鍵的鍵長(zhǎng) 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(zhǎng)度系列取此鍵的鍵長(zhǎng)為 16mm 參考文獻(xiàn) 1 高警 核桃破殼機(jī)理研究及破殼機(jī)的設(shè) 計(jì) J 陜西科技大學(xué) 2015 2 4 2 劉德華 核桃分級(jí)破殼機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn) 研究 J 山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 2015 2 5 3 何義川 氣動(dòng)擊打式核桃破殼機(jī)的設(shè)計(jì)及 試驗(yàn)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(jī)理分析與實(shí)驗(yàn)研究 J 青島理工大學(xué) 2015 12 15 5 李勇 張宏 郝中誠(chéng) 溫薄殼核桃破殼取 仁試驗(yàn)研究 J 農(nóng)機(jī)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(yàn)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(jī)械的研發(fā)動(dòng)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(shù)杰 王兆華 宋康 等 核桃營(yíng)養(yǎng)價(jià) 值及功能活性研究進(jìn)展 J 中國(guó)食物與營(yíng)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(yíng)養(yǎng)與功能成分分析研究進(jìn)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(jī)械的研究 J 農(nóng) 業(yè)工程學(xué)報(bào) 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(bào) 1995 18 3 116 123 14 郭貴生 呂新民 郭康權(quán) 等 油菜籽 脫殼機(jī)脫殼性能試驗(yàn)研究 J 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào) 2005 36 1 148 154