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核桃循環(huán)干燥機(jī)的設(shè)計(jì) 李坷 弋曉康 1 塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院 阿拉爾 843300 摘要 本文設(shè)計(jì)的核桃循環(huán)干燥機(jī)是農(nóng)作物收獲后進(jìn)行干燥的一種常用機(jī)械設(shè)備 不僅用于核桃的干 燥而且可以用于小麥 花生等農(nóng)作物干燥 本次設(shè)計(jì)能使核桃在干燥時(shí)保持內(nèi)部品質(zhì)不發(fā)生變化且大大降 低核桃的干燥時(shí)間 可以提高核桃干燥加工中人力和物力資源的利用率 同時(shí)也提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率 本課 題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是核桃循環(huán)干燥機(jī)的設(shè)計(jì) 主要通過(guò)對(duì)原始數(shù)據(jù)的分析 方案的論證比較和選擇 完成 了核桃循環(huán)干燥機(jī)的總體設(shè)計(jì) 干燥原理的設(shè)計(jì) 輸送原理的設(shè)計(jì)和傳動(dòng)方案的結(jié)構(gòu)尺寸 撥輪軸的結(jié)構(gòu) 尺寸等進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算和說(shuō)明 為薄皮核桃加工和設(shè)備設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)和生產(chǎn)實(shí)踐指導(dǎo) 關(guān)鍵詞 核桃 循環(huán) 干燥機(jī) 中圖分類號(hào) TD451 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 0 引言 薄皮核桃系棉桃科 原產(chǎn)中國(guó) 其 堅(jiān)果是世界性著名四大干果之王 果仁不僅 含有豐富的蛋白質(zhì)和油酸 亞油酸等不飽和 脂肪酸 而且富含多種人體必需的氨基酸和 礦物質(zhì)元素 具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及藥用價(jià) 值 是重要的木本油料作物和藥用植物 經(jīng) 濟(jì)價(jià)值比較高 近年來(lái) 隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā) 展和人們對(duì)核桃認(rèn)知的提高 核桃的種植面積 和產(chǎn)品產(chǎn)量逐年上升 產(chǎn)銷兩旺 是我 國(guó)核桃主產(chǎn)區(qū) 其中以南疆的薄皮核桃最有 代表性 為易于保存和貯藏 減少運(yùn)輸費(fèi)用 易于裝卸獲得希望產(chǎn)品質(zhì)量等目的 核桃干 燥機(jī)便成為核桃深加工中不可或缺的設(shè)備 而且其發(fā)展前景十分廣闊 薄皮核桃堅(jiān)果呈卵形或廣橢圓形 果殼 薄而易碎 內(nèi)有多個(gè)分隔 隔膜發(fā)達(dá) 果仁 位于分隔內(nèi) 其結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜 干燥是薄皮 核桃加工中的重要技術(shù)過(guò)程 干燥工藝直接 關(guān)系到薄皮核桃堅(jiān)果產(chǎn)品質(zhì)量 干燥能耗及 效率 國(guó)內(nèi)外已有大量關(guān)于食品 糧食等物 料熱風(fēng)干燥特性的研究報(bào)道 有些已得到成 功應(yīng)用并取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益 但至今尚未 見到有關(guān)南疆薄皮核桃干燥機(jī)成熟的研究報(bào) 道 市場(chǎng)上的核桃干燥機(jī)并非針對(duì)南疆特色 核桃設(shè)計(jì) 干燥質(zhì)量不易控制 易導(dǎo)致果仁 焦化或干燥不充分 整個(gè)干燥過(guò)程中會(huì)改變 核桃內(nèi)部的品質(zhì) 大大降低機(jī)械性能的性價(jià) 比 因此 本文對(duì)市場(chǎng)上出現(xiàn)的干燥機(jī)進(jìn)行 改進(jìn)針對(duì)南疆薄皮核桃進(jìn)行研究 設(shè)計(jì)出符 合南疆核桃自身特性的核桃干燥機(jī) 本文設(shè)計(jì)的核桃循環(huán)干燥機(jī)是農(nóng)作物收 獲后進(jìn)行干燥的一種常用機(jī)械設(shè)備 不僅用 于核桃的干燥而且可以用于小麥 花生等的 干燥 本次設(shè)計(jì)能使南疆薄皮核桃在干燥時(shí) 保持內(nèi)部品質(zhì)不發(fā)生變化且大大降低核桃的 干燥時(shí)間 可以提高核桃干燥加工中人力和 物力資源的利用率 同時(shí)也提高了勞動(dòng)生產(chǎn) 率 本課題設(shè)計(jì)主要通過(guò)對(duì)原始數(shù)據(jù)的分析 方案的論證比較和選擇 完成了核桃循環(huán)干 燥機(jī)的總體設(shè)計(jì)和干燥原理的設(shè)計(jì) 為薄皮 核桃加工和設(shè)備設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)和生產(chǎn)實(shí) 踐指導(dǎo) 1 總體設(shè)計(jì)思路 核桃通過(guò)進(jìn)料口到斗式提升機(jī) 目的是 使核桃通過(guò)斗式提升機(jī)被送到干燥室 干燥 后的核桃由于撥輪軸的轉(zhuǎn)動(dòng)落到底架的斜板 上并滑向輸送帶 核桃被輸送帶再次送進(jìn)斗 式提升機(jī)實(shí)現(xiàn)核桃的循環(huán)過(guò)程 1 1 設(shè)計(jì)原理 本課題設(shè)計(jì)的核桃循環(huán)干燥機(jī)采用對(duì)流 廂式干燥器 通過(guò)下方撥輪軸的轉(zhuǎn)動(dòng)傳送干 燥后的核桃 撥輪軸的動(dòng)力來(lái)源于三相電動(dòng) 機(jī) 其帶動(dòng)撥輪軸轉(zhuǎn)動(dòng) 因此可以通過(guò)改變 三相電機(jī)的開啟時(shí)間來(lái)控制核桃在干燥箱體 內(nèi)的時(shí)間 使核桃脫水達(dá)到預(yù)定要求 同時(shí) 可以通過(guò)改變?nèi)嚯姍C(jī)的頻率調(diào)整撥輪軸的 轉(zhuǎn)動(dòng)速度大小 進(jìn)而控制核桃下落的流量 在干燥箱體內(nèi) 熱風(fēng)由兩側(cè)平行均勻吹入室 內(nèi)并向上或下旋轉(zhuǎn)至室頂或室底 熱風(fēng)盡可 能與核桃接觸 熱利用率高 廢氣則由頂部 開口排出 在干燥機(jī)工作過(guò)程中 熱風(fēng)與核桃相接 觸 與其表面形成濕差 產(chǎn)生熱濕交換 最 后完成脫濕過(guò)程 影響干燥效果的主要因素 是熱風(fēng)的溫度 其主要由熱源和離心式風(fēng)機(jī) 決定 除此之外 干燥時(shí)間的掌握也十分重 要 所以實(shí)現(xiàn)撥輪軸轉(zhuǎn)速可調(diào)可以有效地控 制干燥時(shí)間 干燥機(jī)的工作過(guò)程必須與熱風(fēng) 烘干工藝相結(jié)合 首先對(duì)農(nóng)特產(chǎn)品含水的構(gòu) 成 最終含水率的要求 干燥溫度的限制等 特點(diǎn)有所了解 確定其正確的干燥工藝 建 立最佳的烘干曲線 1 2 設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu) 核桃循環(huán)干燥機(jī)機(jī)的總體結(jié)構(gòu)示意圖 如圖 1 所示 工作時(shí) 干燥系統(tǒng)是通過(guò)柴油燃燒使熱 源產(chǎn)生熱風(fēng) 熱風(fēng)經(jīng)過(guò)離心式風(fēng)機(jī)送到熱風(fēng) 通道并進(jìn)入干燥室對(duì)核桃進(jìn)行持續(xù)干燥 循 環(huán)系統(tǒng)中動(dòng)力是接通電源按下電動(dòng)機(jī) 3 的啟 動(dòng)開關(guān) 讓電動(dòng)機(jī) 3 帶動(dòng)斗式提升機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)把 核桃由進(jìn)料口垂直提升并送進(jìn)干燥室 核桃 接受由風(fēng)箱均勻吹入干燥室的平行熱風(fēng)的干 燥 核桃在干燥室內(nèi)干燥一段時(shí)間后 按下 電動(dòng)機(jī) 2 的啟動(dòng)開關(guān)后電動(dòng)機(jī) 2 帶動(dòng)撥輪軸 轉(zhuǎn)動(dòng) 撥輪軸上方兩葉片之間的核桃將隨著 撥輪軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)到撥輪軸的下方落到底架的 斜板上 在撥輪軸的作用下核桃被送出干燥 室并滑向輸送帶 然后按下電動(dòng)機(jī) 4 的啟動(dòng) 開關(guān) 電動(dòng)機(jī) 4 帶動(dòng)輸送帶軸轉(zhuǎn)動(dòng)將干燥后 的核桃通過(guò)輸送帶的水平移動(dòng)運(yùn)往進(jìn)料口處 本產(chǎn)品適合于物料的干燥 不僅操作方便 省時(shí)省力 還可以根據(jù)不同物料的品種 對(duì) 其進(jìn)行一定的調(diào)整 本產(chǎn)品的干燥溫度范圍 為 30 100 對(duì)于不同物料可以選擇最 佳工作溫度 較好地解決了機(jī)器對(duì)不同品種 和溫度物料的適應(yīng)性 生產(chǎn)效率高 結(jié)構(gòu)緊 湊 圖 1 核桃循環(huán)干燥機(jī)的總體結(jié)構(gòu)示意圖 1 底架 2 油箱 3 熱源 4 離心式風(fēng)機(jī) 5 熱風(fēng)道 1 6 電機(jī) 4 7 輸送帶 8 支架 9 熱風(fēng)道 2 10 電機(jī) 2 11 風(fēng) 箱 12 干燥室 13 出料管 14 電機(jī) 3 15 斗式提升機(jī) 16 撥輪軸 17 進(jìn)料口 2 關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì) 2 1 物料進(jìn)出機(jī)構(gòu) 進(jìn)料口的設(shè)計(jì)主要考慮其容積及自然下 流且能順利進(jìn)入斗式提升機(jī)內(nèi) 出料口的設(shè) 計(jì)主要考慮其操作方便和離開機(jī)體的便捷及 速度 進(jìn)料口采用弧線方形 這樣可以增加 核桃的容納量和使核桃能夠大量快速沿著曲 面滑進(jìn)斗式提升機(jī)的提升斗內(nèi) 經(jīng)過(guò)提升機(jī) 被運(yùn)送到干燥室內(nèi) 出料口采用弧線圓形 這樣可以使核桃在循環(huán)系統(tǒng)或出料時(shí)操作方 便和加快速度 核桃可以被快速送到指定地 方 由于在相同時(shí)間內(nèi)核桃進(jìn)入提升斗內(nèi)的 量是個(gè)定值 因此可以通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī) 3 頻率 來(lái)改變斗式提升機(jī)的運(yùn)動(dòng)速度大小 從而增 加或減少被提升物料的量 以此來(lái)調(diào)節(jié)物料 的出量 2 2 兩個(gè)撥輪軸上葉片間距的確定 影響核桃正常干燥的因素很多 首先是 核桃所處的外部溫度 水分含量 熱風(fēng)吹入 干燥室內(nèi)的溫度和速度 內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu) 物理特性 核桃的大小 均勻度及飽滿度等 因素 核桃大小均勻 水分含量相近和外殼 薄度一致的核桃正常干燥比較容易 核桃的 所處環(huán)境要保持正常狀態(tài) 外部的溫度 水 分含量要在合適的范圍之內(nèi) 外部溫度過(guò)低 或水分過(guò)高會(huì)影響核桃干燥的質(zhì)量和干燥時(shí) 間 同時(shí) 熱風(fēng)的溫度和速度控制整個(gè)核桃 干燥過(guò)程 核桃干燥質(zhì)量的好壞和干燥時(shí)間 的長(zhǎng)短直接受到熱風(fēng)的影響 適宜核桃干燥 熱風(fēng)溫度為 65 75 和風(fēng)速為 60m min 70 m min 其他影響正常干燥質(zhì)量 的因素還有兩撥輪軸葉片的間距 為保證在核桃在干燥的情況下不會(huì)從兩 波輪軸的縫隙中落下 本設(shè)計(jì)由核桃經(jīng)驗(yàn)大 小將兩波輪軸的縫隙定位 d 1cm 2 3 帶式輸送機(jī)的運(yùn)動(dòng)原理 工作時(shí) 物料由進(jìn)料斗進(jìn)入輸送帶上 并被輸送至輸送機(jī)的另一端 物料按拋物線 運(yùn)動(dòng)落下 本設(shè)計(jì)輸送帶采用橡膠帶 卸料 裝置選擇在端部滾筒處由輸送帶拋出的形式 輸送帶生產(chǎn)率和功率消耗 生產(chǎn)率 帶式輸送機(jī)的生產(chǎn)率用下式計(jì) 算 t h 4 1 FVQ360 式中 F 物料在帶上的橫截面積 m 2 v 輸送帶的速度 m s 物料密度 t m 3 功率消耗 帶式輸送機(jī)所需功率可用 下式計(jì)算 t h 4 367 1QHKLN 2 式中 Q 物料輸送量 t h L 輸送機(jī)長(zhǎng)度 m H 提升高度 m K 與 Q 和 L 有關(guān)的系數(shù) 核桃的運(yùn)動(dòng)速度取決于輸送機(jī)的運(yùn)動(dòng)速 度 而輸送機(jī)的速度又取決于電機(jī) 2 轉(zhuǎn)速 本設(shè)計(jì)根據(jù)運(yùn)動(dòng)指數(shù)通過(guò)計(jì)算和實(shí)驗(yàn) 確定 輸送機(jī)的速度和電動(dòng)機(jī)功率 p 一般選擇輸 送機(jī)速度 v 25m min 電機(jī)的功率 P 3kw 轉(zhuǎn) 速 n 2880r min 效率為 82 2 3 機(jī)架的設(shè)計(jì)說(shuō)明 機(jī)架的作用是支撐干燥室和各種機(jī)械部 件 同時(shí)也是完成循環(huán)系統(tǒng)不可或缺的一部 分 為干燥室和各種機(jī)械部件提供支架 保 證整個(gè)核桃循環(huán)干燥機(jī)有個(gè)骨架 也為循環(huán) 系統(tǒng)的工作提供基礎(chǔ) 機(jī)架由鑄鐵焊接而成 3 總結(jié) 通過(guò)此次核桃循環(huán)干燥機(jī)的設(shè)計(jì) 讓我 對(duì)干燥機(jī)原理有了更深的了解 實(shí)驗(yàn)的過(guò)程 中要注意很多的問(wèn)題 首先核桃循環(huán)干燥機(jī) 整體的的設(shè)計(jì) 其中循環(huán)裝置 干燥裝置 輸送裝置 提升裝置等合理布局以及各種動(dòng) 力的傳動(dòng)等都是需要注意的內(nèi)容 然后是各 個(gè)零件 裝置的三維設(shè)計(jì)組裝等 參考文獻(xiàn) 1 李忠新 楊莉玲 阿布力孜 巴斯提 等 核 桃產(chǎn)業(yè)化發(fā)展研究 J 核桃產(chǎn)業(yè)化發(fā)展研 究 2014 51 5 973 980 2 章亭洲 山核桃的營(yíng)養(yǎng) 生物學(xué)特性及開發(fā)利 用現(xiàn)狀 J 食品與發(fā)酵工業(yè) 2006 32 4 90 93 3 梁燕 林志偉 5ZHG 25 新型經(jīng)濟(jì)作物自動(dòng)烘 干機(jī)研究 J 湖南農(nóng)機(jī) 2011 38 5 30 32 4 劉登 曹崇文 探索我國(guó)干燥技術(shù)的新型發(fā)展道 路 J 通用機(jī)械 2006 7 15 17 5 吳憂 何少杰 以谷物干燥為例探究農(nóng)業(yè)機(jī)械的 成本效益 J 中國(guó)農(nóng)業(yè)會(huì)計(jì) 2011 8 6 7 6 張?zhí)矣?張昱 我國(guó)谷物烘干機(jī)駛?cè)氚l(fā)展快車道 J 農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備 2011 3 1 3 7 李占勇 小林敬幸 日本干燥技術(shù)的最新進(jìn)展 J 干燥技術(shù)與設(shè)備 2006 4 1 3 6