椰子剝殼機的設(shè)計開題報告

椰子剝殼機的設(shè)計開題報告一、選題依據(jù)(擬開展研究項目的研究目的、意義等)椰子屬于棕櫚科椰子屬，是一種典型的熱帶木本油料作物和食品能源作物，主要產(chǎn)物為椰子果 （以下簡稱椰子），外觀大部分呈球形或三棱形， 其組織結(jié)構(gòu)從外向內(nèi)可分為外果皮、 中果皮和內(nèi)果皮。 收獲后椰子的外果皮呈綠色或者淺黃色，光滑堅實，富有韌性；中果皮主要由纖維構(gòu)成，內(nèi)含軟木屑，纖維呈長條形狀，包覆著內(nèi)果皮；內(nèi)果皮則為堅實的硬殼，內(nèi)含椰子汁液和果肉，其綜合利用經(jīng)濟價值高，故享有“寶樹”的美譽。椰子主要分布在南北緯20間的熱帶地區(qū)，全世界有90多個國家和地區(qū)種植，種植面積達1100萬hm2，年產(chǎn)椰果570億個。我國椰子種植已有2000多年的歷史，主要種植于海南省，在廣東、廣西、云南和臺灣有少量種植。目前我國椰子種植面積為4.6萬hm2，年產(chǎn)椰果2.43億個。椰子是我國主要的熱帶經(jīng)濟作物之一，椰子剝殼是椰子加工中非常重要的工序，只有剝殼后的椰衣、椰子果 （內(nèi)含椰子水） 才能進一步加工成相應產(chǎn)品。目前，大部分椰子還是采用手工和半手工的方式加工，加工企業(yè)規(guī)模小、技術(shù)薄弱，產(chǎn)品加工的機械化水平技術(shù)較低，難以提高經(jīng)濟效益和產(chǎn)品利用率；近幾年，國內(nèi)已有的椰子剝殼機存在剝皮率低、剝殼后椰衣纖維被破外、產(chǎn)品的經(jīng)濟價值減少等突出問題，依然不能滿足市場化需求。為此，設(shè)計一種結(jié)構(gòu)簡單、剝殼效率高、椰衣纖維完好的新型椰子剝殼機迫在眉睫。二、國內(nèi)外同類研究或同類設(shè)計的概況綜述(在充分收集研究主題相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，分析國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，提出問題，找到研究主題的切入點，附主要參考文獻)1.國外研究現(xiàn)狀 國外早在20世紀60年代初就著手研制堅果剝殼機，到80年代初美國、意大利、法國相繼推出了各種堅果剝殼機，如夏威夷果剝殼機、杏仁剝殼機等，經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，堅果剝殼機以日趨成熟，目前正朝著機電一體發(fā)展。國外對椰子剝殼機的研究從初始的實驗機器研究逐步轉(zhuǎn)為適合投放市場的實用機型研究，泰國的一所大學采用車床切割機的原型，研制出一種椰子剝殼機，其主要結(jié)構(gòu)包括一個剝殼刀、一個切割刀和一些加緊機構(gòu)，可完成21/h的剝殼工作。這種椰子剝殼機初步實現(xiàn)了機械化剝殼，但是由于剝殼效率低，難以得到推廣，是椰子剝殼機的初始試驗。馬來西亞CoCoMaN椰子機器制造公司研制出一種椰子剝殼機的模型機器，該機器采用電力或者柴油機作為動力，通過液壓控制裝置控制椰子剝殼手臂和椰子加工平臺完成對各種形狀和大小椰子的加工，每小時可以加工360個椰子，只需要配備一名工人控制液壓控制系統(tǒng)，但是剝殼質(zhì)量不好；印度尼西亞的一種液壓式椰子剝殼機，采用液壓的方式，模擬人工操作對椰子剝殼，該機減輕了人工勞動強度，但產(chǎn)量低，產(chǎn)品質(zhì)量差異較大；還有一種旋切式椰子剝殼機，該機利用高速旋轉(zhuǎn)盤刀以切削方式破壞椰衣，殘余的果皮纖維再通過旋轉(zhuǎn)的網(wǎng)絲輪加以去除，單機剝殼率達85%-90%，但是剝殼后椰衣纖維被破壞，產(chǎn)品的經(jīng)濟價值減少。2.國內(nèi)現(xiàn)狀目前，國內(nèi)常見的剝殼加工設(shè)備按剝殼方法分類可分為：撞擊法、擠壓法、碾搓法和剪切法。 （1）撞擊法剝殼機YBKL-52型葵花籽剝殼機，工作部件是轉(zhuǎn)盤（甩盤）和擋板。果實通過可調(diào)節(jié)料門落下，從轉(zhuǎn)盤中心進入后，經(jīng)高速轉(zhuǎn)盤的擋塊或葉片的導向及加速作用，高速脫離轉(zhuǎn)盤。當果實以較大的離心力撞擊壁面時，壁面對果實產(chǎn)生一個同樣大小的反作用力，使果實外殼產(chǎn)生變形和裂紋。外殼彈性變形的恢復使果實離開壁面，而果仁因慣性力的作用繼續(xù)向前運動，并在緊靠外殼變形處產(chǎn)生了彈性變形。當果實離開壁面時，由于外殼與果仁具有不同的彈性，其運動速度也不同，果仁將阻止外殼迅速向回移動致使外殼在裂紋處拉開破裂，完成外殼的剝離。采用這種方法剝殼時，當撞擊力過大，易使仁殼均被破壞，進而使仁殼相互粘附難以分離。此外由于剝殼物料的大小、形狀、輕重均有一定差異，使得撞擊力難以確定，因此這種方法的剝殼率不高。（2）擠壓法剝殼機6BH-700型花生剝殼機，花生果從喂料口喂入后，通過輸送風機的氣流作用，經(jīng)輸送管道送到落果罩內(nèi)，在橡膠擋板作用下，連續(xù)均勻的進去由橡膠滾筒與直立橡膠板組成的剝殼室。通過滾筒的旋轉(zhuǎn)，花生果在剝殼室受到擠壓作用，其果殼沿接合面裂開，從而達到剝殼目的。這種機器花生的破碎及損傷較嚴重，而且外表色澤受到影響，僅適用于食用和榨油，而不能做種子和出口仁。（3）碾搓法剝殼機YXB-1型銀杏剝殼機，剝殼裝置采用傳統(tǒng)的組合磨原理，從動盤之間的高速運動，對銀杏進行反復擠壓和揉搓，將銀杏果仁、果殼、紅皮衣分離開來，剝殼機生產(chǎn)效率高，破碎率低、性能穩(wěn)定。(4)剪切法剝殼機BK25型蓮子剝殼機，主要由進料斗、輸送機構(gòu)、剝殼頭、限位調(diào)節(jié)機構(gòu)、電機及機架組成蓮子進入剝殼機前要由桿篩進行分級，分級后的某一級蓮子進去進料斗內(nèi)，再由傳動系統(tǒng)帶動的同向轉(zhuǎn)動的螺桿光棍組成的輸送機構(gòu)作用下，蓮子按序排列，并從支座上的出料空一次排出，蓮子一經(jīng)排出就進入雙托輥和滾切刀構(gòu)成的剝殼通道，雙托輥平行布置且同向轉(zhuǎn)動，輥面切制螺旋槽并滾花處理，蓮子在托輥的作用下變轉(zhuǎn)動邊前行，逐漸為切割刀所切割。由于殼蓮厚度不一，殼仁間隙小，蓮仁為脆性，使得破碎率較高。以上為國內(nèi)幾種剝殼機，而對于椰子剝殼機，我國椰子加工企業(yè)有三百多家，但大部分企業(yè)比較小，未能形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模化，少數(shù)企業(yè)有一定規(guī)模的專業(yè)化的椰子綜合加工設(shè)備，也僅僅是實現(xiàn)了椰子加工的后續(xù)工序的機械化加工，國內(nèi)市場上成熟的椰子剝殼機卻很少見。主要有以下幾種齒輥式剝殼機：椰子在自重的作用下，進去由主從動齒輥和壓框裝置組成的剝殼通道，兩齒輥平行布置且相向轉(zhuǎn)動，齒輥上有按一定規(guī)律排列的釘齒，椰子在齒輥的帶動下邊轉(zhuǎn)動邊前行，椰衣逐漸被刺破，并從椰子內(nèi)果上剝離，被剝離的椰衣在齒輥的帶動下最終被兩側(cè)擋板阻截，剝殼后的椰子一次從出料口排出。整個機器結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，操作簡易，整機成本低。BYY型剝殼機：利用液壓傳動和電氣自動控制協(xié)調(diào)工作，這種剝殼機能夠剝除各種形狀和尺寸的干、濕椰子，且剝殼干凈，每小時可剝殼300多個，完好率在92%以上，并且適合于椰子剝殼的連續(xù)作業(yè)。自動剝殼機：電動機帶動做X軸方向的旋轉(zhuǎn)運動，手動旋轉(zhuǎn)進刀機構(gòu)滑移平臺上的手輪，可使由電動機帶動的做高速回轉(zhuǎn)運動的齒形盤刀向前進給接觸椰子表皮，齒形盤刀與椰子表皮交錯軌跡成為垂直正切削平面，完成對椰衣的切除，但最高剝殼率為57.3%。這些椰子剝殼機械刀具大體分為三類，其中以旋轉(zhuǎn)切削為主，運動曲線比較規(guī)則，由于椰子并非標準球形，所以椰子切削受力不均，椰子剝殼率和內(nèi)果損傷率提高不大。其次刀具以雙齒輥式多次撕扯切削，很容易破壞椰衣纖維；而且刀具以扎入式旋轉(zhuǎn)的方法剝殼，椰子需裝夾固定，生產(chǎn)效率較低。本設(shè)計采用兩個釘板滾切式揉搓剝殼的新型方法，由傳動系統(tǒng)、喂入裝置、剝衣裝置、高壓氣流、儲料箱、機架等組成。工作時，首先，開啟高壓空氣把剝衣釘板吹掃干凈，之后椰子通過喂料口進入剝衣裝置的兩個剝衣釘板之間，通過伺服電動機的帶動及螺桿的傳動，使得左側(cè)豎直釘板和右側(cè)傾斜釘板依次移動。椰子被剝除干凈后，左側(cè)的剝衣釘板退回。光滑的椰子落到過濾網(wǎng)上，滾落下來，方便工人收集。被剝除的椰衣會透過過濾網(wǎng)落入下面的皮屑收集箱中，保證了操作車間的整潔。然后兩個釘板復位，進入下一個剝衣過程。 該機具有生產(chǎn)率和剝殼率較高，剝殼后椰衣纖維破壞較輕的優(yōu)點，適用于中小型企業(yè)使用，解決了上述剝殼方法中存在的問題和缺陷。參考文獻：1蔡維等.基于椰子脫殼機械的設(shè)計與ANSYS分析J. 農(nóng)機化研究,2013,10:118-121.2林勇,張燕. 椰子自動剝衣機的研究J. 食品與機械,2013,04:122-1243 毛舟,樊軍慶,張信禹.椰子自動切口機的設(shè)計J. 食品與機械. 2013(01)4張浩棟,張燕,梁棟. 椰子滾切式剝衣機的設(shè)計J. 食品與機械,2013,01:167-169.5尚江坤,張燕. 椰子剝衣機研制的現(xiàn)狀及展望J. 安徽農(nóng)業(yè)科學,2012,06:3803-3805.6王銳,樊軍慶.椰子剝衣機自動上料機構(gòu)的設(shè)計J. 食品與機械,2012,05:144-1467張浩棟,張燕,梁棟.基于PLC的椰子自動剝衣機的設(shè)計和控制研究J. 廣東農(nóng)業(yè)科學,2012,23:203-204+208.8 肖仁鵬等.椰子自動剝衣機的設(shè)計J. 食品與機械. 2012(01)9王旺平,李詩龍,劉曉艷. 椰子剝殼機的研制J. 農(nóng)業(yè)機械,2011,20:179-181.10張旭飛,張燕,梁棟. 椰子剝衣機的液壓系統(tǒng)控制研究J. 液壓與氣動,2011,12:72-74 11王旺平,杜先鋒,周均生.BK25型蓮子剝殼機的研制J. 食品與機械. 2009(02)12翟仁海.YXB-1型銀杏剝殼機的開發(fā)J. 江蘇農(nóng)機化. 2008(05)13沈繼弦.YBKL52型葵花籽剝殼機的研制J. 鄭州糧食學院學報. 1990(03)14楊魁三.6BH-700型花生剝殼機J. 糧油加工與食品機械. 1984(08)三、研究方案(研究內(nèi)容、目標、研究方法、技術(shù)路線、擬解決的問題、特色或創(chuàng)新點等)1.研究內(nèi)容（1）剝殼機理分析；（2）椰子剝殼機總體方案的確定；（3）剝殼機各零部件的設(shè)計與計算，包括傳動系統(tǒng)、喂入裝置、剝殼裝置、高壓氣流、儲料箱機架等。 2.研究目標設(shè)計一種自動化程度較高，效率高的椰子剝殼機，要求該機器結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，同時具有操作方便，生產(chǎn)效率高的優(yōu)點，適合大中型企業(yè)使用。具體要求：（1）機器的生產(chǎn)率500-600pcs/h ；（2）齒輥轉(zhuǎn)速85r/min；（3）剝殼率85；內(nèi)果破損率10。3.研究方法檢索和查閱大量相關(guān)信息，對國內(nèi)外比較先進的剝殼機進行比較分析，分析其理論依據(jù)和設(shè)計基礎(chǔ)，根據(jù)機械設(shè)計和機械原理的基本理論知識，考慮椰子剝殼機的實際工作情況和工藝要求進行設(shè)計。總體結(jié)構(gòu)由傳動系統(tǒng)、喂入裝置、剝殼裝置、高壓氣流、儲料箱、機架組成。工作中，機器由電動機提供動力。椰子經(jīng)過傳動裝置之后到達喂入裝置，在進入剝殼裝置，根據(jù)這一工作過程來確定機器各工作部件的結(jié)構(gòu)，然后進行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計。4技術(shù)路線調(diào)查研究確定總體方案工作機理分析主要工作部件的設(shè)計其他輔助部件的設(shè)計計算和校核撰寫論文繪制圖紙修改圖紙及論文申請答辯5.擬解決的問題（1） 總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計（2） 喂入裝置的設(shè)計（3） 剝殼裝置的設(shè)計（4） 儲料箱的設(shè)計6.特點（1）采用兩釘板滾切揉搓法剝殼，尺寸不同的椰子落入釘板不同位置，使得不同大小的椰子可以同時剝殼； （2）釘板與高壓氣流綜合作用進行剝殼，提高了剝殼質(zhì)量。 四、進程計劃(各研究環(huán)節(jié)的時間安排、實施進度、完成程度等)2.12-2.20：搜集資料，準備開題報告； 2.21-2.28：撰寫開題報告；3.01-3.20：主要零部件的設(shè)計、計算及繪制草圖；3.21-4.25：撰寫論文及繪制全部圖紙；4.26-6. 8：修改論文及圖紙； 6.8-6.14：準備答辯。五、導師評語 年 月 日