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塔里木大學(xué)
畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))任務(wù)書
學(xué)院
機(jī)械電氣化工程學(xué)院
班級
農(nóng)機(jī)16-3
學(xué)生姓名
楊新荷
學(xué)號
8031212306
課題名稱
花生剝殼機(jī)的設(shè)計(jì)
起止時(shí)間
2014年10月25日—— 2015年5月25日(共 14周)
指導(dǎo)教師
李傳峰
職稱
副教授
課題內(nèi)容
花生脫殼機(jī)設(shè)計(jì)目的是為了提高花生加工的加工效率,該設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單,使用可靠,調(diào)整方便,功率消耗少,有一定的通用性,本設(shè)計(jì)的成功實(shí)現(xiàn)了花生加果園機(jī)械化水平的提高,也提高了勞動效率,減輕人們的體力勞動。
本課題的研究內(nèi)容:
1)查找相關(guān)文獻(xiàn),了解花生脫殼機(jī)的工作原理。
2)查找專利及相關(guān)文獻(xiàn),熟悉了解花生脫殼機(jī)的結(jié)構(gòu)。
3)依據(jù)查找到的專利及文獻(xiàn),設(shè)計(jì)花生脫殼機(jī)的三維實(shí)體模型,并生成關(guān)鍵部件及裝配圖工程圖。
擬定工作進(jìn)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(bào)告,并制定總體方案。
第三到十周:設(shè)計(jì)花生脫殼機(jī)的三維實(shí)體模型,并生成關(guān)鍵部件及裝配圖工程圖。
第 十一 周:對花生脫殼機(jī)進(jìn)行傳動設(shè)計(jì)和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。
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(xiàn)
[1] 中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院,實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊下冊,北京:中國農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社,1985
[2] 成大先 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊單行本機(jī)構(gòu) 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004.
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[4] 濮良貴,機(jī)械零件 北京:高等教育出版社,1982
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[8]. 李建東,花生脫殼裝置的實(shí)驗(yàn)研究,青島:青島農(nóng)業(yè)大學(xué),2007
[9] 劉紅力,花生脫殼特性與損傷機(jī)理研究,沈陽:沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué),2007.
[10]尚書期,劉曙光,王芳艷,花生生產(chǎn)機(jī)械的應(yīng)用現(xiàn)狀與進(jìn)展分析[J] 花生學(xué)報(bào),2003
任務(wù)下達(dá)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(dá)人為指導(dǎo)教師。
2、此任務(wù)書須在學(xué)生畢業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)開始前一周下達(dá)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。
花生剝殼機(jī)的設(shè)計(jì)
楊新荷
(塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院, 阿拉爾 843300)
摘 要:花生脫殼機(jī)是將花生莢果去掉外殼得到花生仁的場上作業(yè)機(jī)械。由于花生本身的生理特點(diǎn)決定了花生脫殼不能與花生田間收獲一起進(jìn)行聯(lián)合作業(yè),而只能在花生果的含水率降低到一定程度后才能進(jìn)行脫殼?;ㄉ摎C(jī)在減輕人們的勞動強(qiáng)度、提高生產(chǎn)率方面起到了積極作用,促進(jìn)了花生工業(yè)的發(fā)展。隨著花生種植業(yè)的不斷發(fā)展,花生手工脫殼已經(jīng)無法滿足高效生產(chǎn)要求,實(shí)行脫殼機(jī)械花迫在眉睫。但是,目前國內(nèi)外花生脫殼機(jī)對花生破碎率和損傷率的指標(biāo)要求都比較高,超出種用籽和商品化的標(biāo)準(zhǔn),限制了使用范圍。因此,降低花生脫殼機(jī)的破碎率和損傷率仍是研制花生脫殼機(jī)的關(guān)鍵問題。針對花生果的物理特性本論文設(shè)計(jì)了一種刮板式花生脫殼裝置,該脫殼裝置功能單一,結(jié)構(gòu)簡單,價(jià)格便宜,滿足小型規(guī)模的生產(chǎn)需求,實(shí)現(xiàn)了花生剝殼的機(jī)械化,應(yīng)用本機(jī)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,為花生聯(lián)合生產(chǎn)設(shè)備的研究設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。
0 引言
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(shí),都需要對花生進(jìn)行初級處理加工。花生的初級處理主要包括花生的剝殼和分級、破碎、軋胚和蒸炒等?;ㄉ诩庸せ蜃鳛槌隹谏唐窌r(shí),需要進(jìn)行脫殼加工?;ㄉ谥迫∮椭瑫r(shí),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(jìn)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(jī)器來代替手工脫殼。花生剝殼機(jī)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(jìn)行剝殼,從而大大地減輕了農(nóng)民的體力勞動,同時(shí)還提高了花生剝殼的效率。
花生脫殼機(jī)是將花生莢果去掉外殼而得到花生仁的場上作業(yè)機(jī)械。由于花生本身的生理特點(diǎn)決定了花生脫殼不能與花生的田間收獲同時(shí)進(jìn)行工作,而只能在花生莢果的含水率降到一定程度后才能進(jìn)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(shí)行脫殼機(jī)械化迫在眉睫。
關(guān)鍵詞:花生;刮板;脫殼裝置
本設(shè)計(jì)的花生脫殼機(jī)的脫殼工作原理為:花生果從上料斗進(jìn)入到剝殼箱,受到刮板和編制網(wǎng)孔凹板的碾壓搓脫后,被剝出的花生穿過編制網(wǎng)孔凹板的網(wǎng)孔往下落,那些未被剝除的花生仍留在剝殼箱內(nèi),繼續(xù)剝殼?;ㄉ谙侣溥^程中,設(shè)計(jì)一個(gè)風(fēng)機(jī)的吹入口,其作用是將花生殼與花生仁進(jìn)行分離,重量稍輕的花生殼將被風(fēng)機(jī)吹來的氣流帶入到花生殼收集通道,而重量稍重的花生仁不被吹走繼續(xù)下落,進(jìn)入到花生仁收集通道。
1 刮板式花生脫殼機(jī)的結(jié)構(gòu)
刮板式花生脫殼機(jī)是借助軸上刮板與編織網(wǎng)凹板的碾壓搓脫作用,將花生果外殼破碎的一種機(jī)械設(shè)備,其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。其結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。它主要由動力裝置、刮板裝置、編織網(wǎng)孔凹板、去雜裝置和機(jī)架幾部分組成。
花生莢果進(jìn)入存料斗后,經(jīng)下部的入料窄口形成薄層流落下來進(jìn)入剝殼箱內(nèi),花生莢果落入到編織網(wǎng)凹板上,由于編織網(wǎng)凹板頂部與刮板的旋轉(zhuǎn)外徑間的間距不足以容納一個(gè)花生莢果,因此花生莢果落入編織網(wǎng)凹板被刮板碾壓搓脫,從而使這些花生莢果的果殼被壓碎。剝殼后的仁與殼通過編織網(wǎng)凹板間的間隙落下,同時(shí),受到風(fēng)機(jī)吹來的氣流作用,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(dá)到了殼仁分離的目的。
2 電動機(jī)選擇
本設(shè)計(jì)采用電動機(jī)作為機(jī)器動力來源,通過V帶傳動帶動滾筒軸實(shí)現(xiàn)預(yù)期工作-單機(jī)傳動,簡單可行。
電動機(jī)類型的選擇:
根據(jù)電源及工作機(jī)工作條件,選用Y系列三相異步電動機(jī)
電動機(jī)功率的選擇:
由于刮板式花生脫殼機(jī)的工作軸轉(zhuǎn)速較高,達(dá)到
本設(shè)計(jì)選用Y90L-4型電動機(jī)
則傳動裝置的運(yùn)動和參數(shù)計(jì)算如下:
軸的轉(zhuǎn)速
軸的輸入功率
kW
軸的轉(zhuǎn)矩
N·m
3 滾筒軸的設(shè)計(jì)與校核
軸的轉(zhuǎn)速
軸的輸入功率
=1.35kW
軸的轉(zhuǎn)矩
N·mm
初步確定軸的最小直徑:
先按經(jīng)驗(yàn)公式算軸的最小直徑,選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理。
查表選取 [8]
于是得
(3-13)
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 軸的示意圖
4 刮板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
刮板結(jié)構(gòu)是整個(gè)機(jī)器的關(guān)鍵部分,它的作用就是對花生果進(jìn)行剝殼。此結(jié)構(gòu)采用四根支撐架十字交叉固定在旋轉(zhuǎn)筒架上,其結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。
圖3-1 刮板結(jié)構(gòu)示意圖
因?yàn)楣伟宓拈L度較長,受力面積較大,所以對刮板的強(qiáng)度有一定要求,采用的材料是45號鋼,而且刮板的表面進(jìn)行處理,表面滲碳1-1.5mm,熱處理硬度HRC56-62。刮板選用四條圓形鋼柱,刮板外緣距旋轉(zhuǎn)中心距離238mm。刮板固定支架長度為500mm,截面尺寸60mm′10mm。
刮板中間有一個(gè)圓形滾筒,避免花生在工作過程中聚集到中間不與刮板進(jìn)行搓擦。
5 編織網(wǎng)凹板的設(shè)計(jì)
編織網(wǎng)凹板在機(jī)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(jìn)行分離,其分離的原理就是“小個(gè)通過,大個(gè)不過”。編織網(wǎng)凹板的每一個(gè)網(wǎng)格都只能容許一個(gè)花生仁大小的物體通過,花生仁剛好可以穿過網(wǎng)格,而花生果因?yàn)樘?,無法通過網(wǎng)格,將被阻擋在剝殼箱內(nèi),繼續(xù)進(jìn)行剝殼直到其外殼破碎為止。大花生果如?;ㄒ惶枀?shù)數(shù)據(jù)平均為:長34.30mm,寬14.98mm,厚16.34mm?;ㄉ实钠骄叽鐬椋洪L18.20mm,寬9.82mm,厚8.81mm。小花生果1016為:長29.65mm,寬13.36mm厚14.44mm,花生仁平均尺寸為:長15.30mm,寬9.61mm,厚8.76mm[11]。因此,編織網(wǎng)的間隙可取10~15mm,其結(jié)構(gòu)如圖3-4所示:
圖3-4 編織網(wǎng)凹板結(jié)構(gòu)示意圖
編織網(wǎng)是利用兩塊凹板對兩端進(jìn)行固定的,凹板材料為HT200,編織網(wǎng)材料為20號鋼。編織網(wǎng)采用圓截面網(wǎng)狀,因其特殊的作用,還需對其進(jìn)行表面處理,要求滲碳1-1.5mm,熱處理硬度HRC56-62。編織網(wǎng)的兩頭裝砌在凹板的圓形槽內(nèi),組成半圓網(wǎng)籠,網(wǎng)格間距為10mm,這樣可使剝出的花生仁能通過網(wǎng)格,而未剝殼的剛不能通過。由于編織網(wǎng)和內(nèi)、外兩凹板分離。
6 除雜裝置的設(shè)計(jì)
殼仁分離裝置分為兩個(gè)部分,一個(gè)是氣流通道,它的一端接風(fēng)機(jī),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(jìn)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(jìn)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(jī)吹來的氣流帶入到花生殼收集通道。
7 結(jié)論
(1)該機(jī)械能在地面平整的情況下,先將花生從進(jìn)料斗喂入,通過刮板和
參考文獻(xiàn)
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塔里木大學(xué)
畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開題報(bào)告
課題名稱 花生剝殼機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名 楊新荷
學(xué) 號 8031212306
所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動化
班 級 農(nóng) 機(jī) 16-3
指導(dǎo)教師 李傳峰/賀曉偉
起止時(shí)間 2014.10.25-2015.5.25
機(jī)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(bào)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(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析;
4、本課題需要重點(diǎn)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(jìn)度計(jì)劃;
7、主要參考文獻(xiàn)(不少于7篇)。
二、本報(bào)告必須由承擔(dān)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))課題任務(wù)的學(xué)生在接到“畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))任務(wù)書”的兩周內(nèi)獨(dú)立撰寫完成,并交指導(dǎo)教師審閱。
三、開題報(bào)告要求手寫體,字?jǐn)?shù)在3000字以上,由學(xué)生在本報(bào)告冊內(nèi)填寫,頁面不夠可自行添加A4紙張。
四、每個(gè)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))課題須提交開題報(bào)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
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?;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(jì)效益。 我國是花生產(chǎn)量大國,而花生又是我國的主要食用油料之一,也是傳統(tǒng)的出口產(chǎn)品,在國際上也享有很高的聲譽(yù)。花生加工時(shí)要先把殼剝?nèi)?,花生剝殼機(jī)是重要的加工機(jī)械之一?;ㄉ鷦儦C(jī)的性能直接影響到加工出的花生仁的質(zhì)量。因此研制出性能良好的花生剝殼機(jī)具有重要的價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。
花生剝殼一般可分手剝和機(jī)剝兩種方法。前者剝殼質(zhì)量較好,出仁率也較高,我國過去出口多采用此方法。單因這種方法工作效率太低,占用勞力過多,因而近年來多由手剝改用機(jī)剝。機(jī)剝的機(jī)械化程度雖高,但由于花生果的品種,性狀,成熟程度,殼的厚度等特性不同,加之目前采用的幾種剝殼機(jī)和剝殼工藝還有不足之處,因而花生機(jī)械剝殼普遍存在著生仁破碎率高;出仁率低等問題,有待進(jìn)一步研究改進(jìn)。
花生剝殼部件是花生剝殼機(jī)械的關(guān)鍵工作部件。剝殼部件的技術(shù)水平?jīng)Q定了機(jī)具作業(yè)時(shí)的花生仁破碎率,花生果一次剝凈率及生產(chǎn)效率等重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)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)。
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(shí),都需要對花生進(jìn)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。
1.3 研究的意義
90年代以前的花生剝殼機(jī)械,破碎率一般都大于5%,有時(shí)高達(dá)13%以上。加工出的花生仁,只能用來榨油,不能作種用,也達(dá)不到出口標(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,成為花生剝殼機(jī)械的重要研究課題。自1983年以來,在現(xiàn)有的花生剝殼部件的研制基礎(chǔ)上,我國又相繼研制可幾種不同機(jī)構(gòu)形式的新式剝殼部件,其主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo),特別是破碎率指標(biāo)大有改善。從2006年代初,開始在我國出現(xiàn)了封閉式紋桿滾筒,篩條凹版式花生剝殼機(jī)。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(shí)行脫殼機(jī)械化迫在眉睫。
二 本課題國內(nèi)外同類設(shè)計(jì)概況
我國花生脫殼機(jī)的研制自1965年原八機(jī)部下達(dá)花生脫殼機(jī)的研制課題以來,已有幾十種花生脫殼機(jī)問世。只進(jìn)行單一脫殼功能的花生脫殼機(jī)結(jié)構(gòu)簡單,價(jià)格便宜,以小型家用為主的花生脫殼機(jī)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(jī)在一些大批量花生加工的企業(yè)中應(yīng)用較為普遍。
查閱05年代以來的多種專業(yè)期刊以及其他有關(guān)資料后發(fā)現(xiàn):花生剝殼機(jī)械的研究和發(fā)展不盡如人意。資料中有關(guān)花生剝殼機(jī)的研究和介紹太少?;ㄉ鷦儦さ脑砗芏?,因此產(chǎn)生了很多種不同的花生剝殼機(jī)械?;ㄉ鷦儦C(jī)的結(jié)構(gòu)主要由機(jī)架、輸送風(fēng)機(jī)、輸送管道、剝殼部件、清選風(fēng)扇、分離篩箱、出殼口、機(jī)罩、喂入斗等部分組成。花生剝殼部件是花生剝殼機(jī)的關(guān)鍵工作部件,剝殼部件的技術(shù)水平?jīng)Q定了機(jī)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(jì)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)。
目前我國普遍采用的花生剝殼機(jī)基本上有兩種類型:一種是刀籠式的花生剝殼機(jī);還有一種是用砂盤輾谷機(jī)改進(jìn)而成的花生剝殼機(jī),我國廣東,廣西兩省區(qū)使用頗多。 面對我國是花生的產(chǎn)量大國以及我國花生剝殼機(jī)械的種類和數(shù)量都少的情況,目前國內(nèi)研制和推廣性能良好的新型花生剝殼機(jī)械極具潛力。
國內(nèi)已經(jīng)通過鑒定和推廣使用的機(jī)型主要有:
HT-340型、6BH-300型、6BH-400型、6BH-570型、6BH-600型、6BH-700型、6BHS-550型等。盡管這些機(jī)具選擇的參數(shù)不同,但基本上都屬于滾筒—凹板篩搓擦式工作原理。其次也有擠壓打擊作用?;ㄉ趧儦C(jī)室內(nèi)在滾筒轉(zhuǎn)動作用下,受到反復(fù)搓擦擠壓,使外殼破裂,花生仁從凹版篩條的間隙中擠出來,得到剝殼的目的。由于剝出的花生仁不能及時(shí)離開剝殼室,而與殼,未剝果混在一起多次搓擦,所以花生仁的破碎和損傷比較嚴(yán)重。具有關(guān)資料介紹,一般破碎率大于8%,有的高達(dá)15%以上。另外由于搓擦和擠壓造成的擠傷,使花生肉質(zhì)遭到破壞,其紅衣色澤也受到影響。這樣的花生仁僅適用于榨油和食用,不宜作種子,也滿足不了出口的要求。我國目前做種和出口花生仁只要是手工剝殼,占用了大量的勞動力而且勞動強(qiáng)度也較大。而隨著我國花生產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步調(diào)整,花生產(chǎn)量逐年增加,花生的機(jī)械化脫殼程度將大幅提高,。
國外一些技術(shù)先進(jìn)的國家(如美國),花生剝殼已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化?;ㄉ鷦儦ぷ鳂I(yè)是由加工公司來完成,剝殼設(shè)備配套比較齊全,包括輸送機(jī),清選機(jī),去石機(jī),剝殼機(jī),光電精選機(jī)等。剝殼效率較高,如美國卡特公司生產(chǎn)的‘ 5728型’五滾筒剝殼機(jī),每小時(shí)可剝殼7000~9000kg,單滾筒剝殼機(jī)每小時(shí)可剝1500~2000kg?;ㄉ实那鍧嵍群头旨壘鶆蛐砸脖容^好。可以滿足榨油和食用的要求。但是剝殼部件也是滾筒凹板式,采用搓擦原理,因此花生仁的破碎率也較高,一般在8%~15%,不能做種子和長期存放。
三 本課題需要重點(diǎn)研究的關(guān)鍵的問題及解決的思路
3.1 研究的主要問題:
目前我國在花生脫殼技術(shù)研究方面一直沒有很大的突破,資金投入也不足,在脫殼性能上并沒有很大的提高。由于機(jī)械脫殼時(shí)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(jī)械在技術(shù)性能和作業(yè)環(huán)節(jié)上存在以下問題:脫殼率低。脫殼后的果仁破損率高,損失大,損失大;機(jī)具性能不穩(wěn)定,適應(yīng)性差,通用性差,利用率低,作業(yè)成本偏高,制造工藝水平較低,能耗較高。
四 完成本課題需要的工作條件及解決的辦法
(1)查閱有關(guān)資料選擇相關(guān)參數(shù)及材料,設(shè)計(jì)帶輪篩網(wǎng)料斗大小。
(2)設(shè)計(jì)完各零部件后,進(jìn)行裝配組合,試驗(yàn)設(shè)計(jì)的可靠性。
(3)運(yùn)用Solidworks軟件,繪制三維零件圖和裝配圖。
(4)運(yùn)用三維設(shè)計(jì)軟件完成整機(jī)各零部件的三維建模并進(jìn)行運(yùn)動仿真。
五 工作方案及進(jìn)度計(jì)劃
工作方案:
1、設(shè)計(jì)并繪制出花生脫殼機(jī)總體機(jī)架。
2、傳動機(jī)構(gòu)的選擇方案及大小設(shè)計(jì)。
3、花生脫殼機(jī)主要零部件的設(shè)計(jì)。
4、繪制所有零部件并查閱相關(guān)說明,各零部件尺寸要嚙合達(dá)到合適效果。
5、組裝裝配圖并生成三維立體模型,觀察效果并加以改進(jìn)。
進(jìn)度計(jì)劃:
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(bào)告,并制定總體方案。
第三周至十周:設(shè)計(jì)花生脫殼機(jī)試驗(yàn)裝置的三維實(shí)體模型圖,并生成關(guān)鍵部件及裝配圖工程圖。
第 十一 周:對花生脫殼機(jī)進(jìn)行傳動設(shè)計(jì)和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。
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
六 參考文獻(xiàn)
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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
開題報(bào)告答辯開題報(bào)告答辯塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院姓名:楊新荷學(xué)號:8031212306專業(yè)班級:農(nóng)機(jī)16-3指導(dǎo)老師:李傳峰花生剝殼機(jī)的設(shè)計(jì)花生剝殼機(jī)的設(shè)計(jì)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?;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(jì)效益。我國是花生產(chǎn)量大國,而花生又是我國的主要食用油料之一,也是傳統(tǒng)的出口產(chǎn)品,在國際上也享有很高的聲譽(yù)?;ㄉ庸r(shí)要先把殼剝?nèi)?,花生剝殼機(jī)是重要的加工機(jī)械之一?;ㄉ鷦儦C(jī)的性能直接影響到加工出的花生仁的質(zhì)量。因此研制出性能良好的花生剝殼機(jī)具有重要的價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。本題來源及研究的目的和意義國內(nèi)基本現(xiàn)狀目前我國普遍采用的花生剝殼機(jī)基本上有兩種類型:一種是刀籠式的花生剝殼機(jī);還有一種是用砂盤輾谷機(jī)改進(jìn)而成的花生剝殼機(jī),我國廣東,廣西兩省區(qū)使用頗多。面對我國是花生的產(chǎn)量大國以及我國花生剝殼機(jī)械的種類和數(shù)量都少的情況,目前國內(nèi)研制和推廣性能良好的新型花生剝殼機(jī)械極具潛力。基本上都屬于滾筒凹板篩搓擦式工作原理。其次也有擠壓打擊作用?;ㄉ趧儦C(jī)室內(nèi)在滾筒轉(zhuǎn)動作用下,受到反復(fù)搓擦擠壓,使外殼破裂,花生仁從凹版篩條的間隙中擠出來,得到剝殼的目的。由于剝出的花生仁不能及時(shí)離開剝殼室,而與殼,未剝果混在一起多次搓擦,所以花生仁的破碎和損傷比較嚴(yán)重。國內(nèi)外機(jī)器設(shè)計(jì)的概況 國外一些技術(shù)先進(jìn)的國家(如美國),花生剝殼已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。花生剝殼作業(yè)是由加工公司來完成,剝殼設(shè)備配套比較齊全,包括輸送機(jī),清選機(jī),去石機(jī),剝殼機(jī),光電精選機(jī)等。剝殼效率較高,如美國卡特公司生產(chǎn)的 5728型五滾筒剝殼機(jī),每小時(shí)可剝殼70009000kg,單滾筒剝殼機(jī)每小時(shí)可剝15002000kg。花生仁的清潔度和分級均勻性也比較好??梢詽M足榨油和食用的要求。但是剝殼部件也是滾筒凹板式,采用搓擦原理,因此花生仁的破碎率也較高,一般在8%15%,不能做種子和長期存放。幾種花生剝殼機(jī)的大致外形幾種花生剝殼機(jī)的大致外形研究的主要問題:目前我國在花生脫殼技術(shù)研究方面一直沒有很大的突破,資金投入也不足,在脫殼性能上并沒有很大的提高。由于機(jī)械脫殼時(shí)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(jī)械在技術(shù)性能和作業(yè)環(huán)節(jié)上存在以下問題:脫殼率低。脫殼后的果仁破損率高,損失大,損失大;機(jī)具性能不穩(wěn)定,適應(yīng)性差,通用性差,利用率低,作業(yè)成本偏高,制造工藝水平較低,能耗較高。完成本課題需要的工作條件及解決的辦法(1)查閱有關(guān)資料選擇相關(guān)參數(shù)及材料,設(shè)計(jì)帶輪篩網(wǎng)料斗大小。(2)設(shè)計(jì)完各零部件后,進(jìn)行裝配組合,試驗(yàn)設(shè)計(jì)的可靠性。(3)運(yùn)用Solidworks軟件,繪制三維零件圖和裝配圖。(4)運(yùn)用三維設(shè)計(jì)軟件完成整機(jī)各零部件的三維建模并進(jìn)行運(yùn)動仿真。要認(rèn)真按照計(jì)劃進(jìn)行 跟上進(jìn)度第第 一一 周:查找相關(guān)資料、熟悉課題內(nèi)容。周:查找相關(guān)資料、熟悉課題內(nèi)容。第第 二二 周:撰寫開題報(bào)告,并制定總體方案。周:撰寫開題報(bào)告,并制定總體方案。第三周至十周:設(shè)計(jì)花生脫殼機(jī)試驗(yàn)裝置的三維實(shí)體模型圖,第三周至十周:設(shè)計(jì)花生脫殼機(jī)試驗(yàn)裝置的三維實(shí)體模型圖,并生成關(guān)鍵部件及裝配圖工程圖。并生成關(guān)鍵部件及裝配圖工程圖。第第 十一十一 周:對花生脫殼機(jī)進(jìn)行傳動設(shè)計(jì)和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。周:對花生脫殼機(jī)進(jìn)行傳動設(shè)計(jì)和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。第第 十二十二 周:撰寫畢業(yè)論文,修改圖紙中存在的問題。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。第十三周:編寫答辯提綱,準(zhǔn)備答辯。第十四周:答辯第十四周:答辯 進(jìn)度計(jì)劃:進(jìn)度計(jì)劃:謝謝請各位老師批評指教請各位老師批評指教
16 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)
花生剝殼機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名 楊新荷
學(xué) 號 8031212306
所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動化
班 級 16-3
指導(dǎo)老師 李傳峰
日 期 2016.05
塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院制
前 言
花生脫殼機(jī)是將花生莢果去掉外殼得到花生仁的場上作業(yè)機(jī)械。由于花生本身的生理特點(diǎn)決定了花生脫殼不能與花生田間收獲一起進(jìn)行聯(lián)合作業(yè),而只能在花生果的含水率降低到一定程度后才能進(jìn)行脫殼?;ㄉ摎C(jī)在減輕人們的勞動強(qiáng)度、提高生產(chǎn)率方面起到了積極作用,促進(jìn)了花生工業(yè)的發(fā)展。隨著花生種植業(yè)的不斷發(fā)展,花生手工脫殼已經(jīng)無法滿足高效生產(chǎn)要求,實(shí)行脫殼機(jī)械花迫在眉睫。但是,目前國內(nèi)外花生脫殼機(jī)對花生破碎率和損傷率的指標(biāo)要求都比較高,超出種用籽和商品化的標(biāo)準(zhǔn),限制了使用范圍。因此,降低花生脫殼機(jī)的破碎率和損傷率仍是研制花生脫殼機(jī)的關(guān)鍵問題。針對花生果的物理特性本論文設(shè)計(jì)了一種刮板式花生脫殼裝置,該脫殼裝置功能單一,結(jié)構(gòu)簡單,價(jià)格便宜,滿足小型規(guī)模的生產(chǎn)需求,實(shí)現(xiàn)了花生剝殼的機(jī)械化,應(yīng)用本機(jī)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,為花生聯(lián)合生產(chǎn)設(shè)備的研究設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。
關(guān)鍵詞:花生;刮板;脫殼裝置
目 錄
1引言 1
1.1課題提出的背景 1
1.2目前花生脫殼機(jī)采用的脫殼原理 1
1.3花生脫殼機(jī)械存在的問題 2
1.4花生脫殼機(jī)研究重點(diǎn) 2
1.5花生脫殼機(jī)應(yīng)用前景展望 3
2刮板式花生脫殼機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu) 4
2.1刮板式花生脫殼機(jī)的工作原理 4
2.2刮板式花生脫殼機(jī)的結(jié)構(gòu) 4
3刮板式花生脫殼機(jī)主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5
3.1傳動裝置的設(shè)計(jì) 5
3.2 V帶和帶輪的設(shè)計(jì) 5
3.3刮板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 7
3.4滾筒軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核 8
3.5編織網(wǎng)凹板設(shè)計(jì) 10
3.6除雜裝置的設(shè)計(jì) 11
3.7 機(jī)架 12
致 謝 14
參考文獻(xiàn) 15
塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)
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€可以通過高壓膨化做成蛋白肉?;ㄉ鞘秤弥参镉凸I(yè)的重要原料,利用花生油可制造出人造奶油、起酥油、色拉油、調(diào)和油等等各種食用油,也可用作工業(yè)原料?;ㄉ?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。花生加工副產(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(jì)效益[1]。
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(shí),都需要對花生進(jìn)行初級處理加工?;ㄉ某跫壧幚碇饕ɑㄉ膭儦ず头旨墶⑵扑?、軋胚和蒸炒等。
花生在加工或作為出口商品時(shí),需要進(jìn)行脫殼加工?;ㄉ谥迫∮椭瑫r(shí),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(jìn)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(jī)器來代替手工脫殼。花生剝殼機(jī)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(jìn)行剝殼,從而大大地減輕了農(nóng)民的體力勞動,同時(shí)還提高了花生剝殼的效率。
花生脫殼機(jī)是將花生莢果去掉外殼而得到花生仁的場上作業(yè)機(jī)械。由于花生本身的生理特點(diǎn)決定了花生脫殼不能與花生的田間收獲同時(shí)進(jìn)行工作,而只能在花生莢果的含水率降到一定程度后才能進(jìn)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(shí)行脫殼機(jī)械化迫在眉睫。
1.2目前花生脫殼機(jī)采用的脫殼原理
目前應(yīng)用比較廣泛的花生機(jī)械脫殼原理有以下幾種:
撞擊法脫殼撞擊法脫殼是原料高速運(yùn)動時(shí)突然受阻而受到?jīng)_擊力,使外殼破裂而實(shí)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(jī)。甩料盤使花生莢果產(chǎn)生一個(gè)較大的離心力撞擊壁面,只要撞擊力足夠大,花生外殼就會產(chǎn)生較大的變形,進(jìn)而形成裂縫。當(dāng)花生果離開壁面時(shí),由于外殼具有不同的彈性變形而產(chǎn)生不同的運(yùn)動速度,花生果所受到的彈性力較小,運(yùn)動速度也不如外殼,阻止了外殼迅速向外移動而使其在裂縫處裂開,從而實(shí)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(jī)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(diǎn)等。
碾搓法脫殼花生莢果在固定磨片和運(yùn)動著的磨片間受到強(qiáng)烈的碾搓作用,使花生莢果的外殼被撕裂而實(shí)現(xiàn)脫殼。其典型的設(shè)備為由一個(gè)固定圓盤和一個(gè)轉(zhuǎn)動圓盤組成的圓盤剝殼機(jī)。莢果經(jīng)進(jìn)料口進(jìn)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(yùn)動,也使莢果與定磨片問產(chǎn)生方向相反的摩擦力;同時(shí),磨片上的牙齒不斷對外殼進(jìn)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,并使殼仁脫離,達(dá)到脫殼的目的。該種方法影響因素主要是,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(yùn)動著的刀板的剪切力的作用,外殼被轉(zhuǎn)鼓切裂并打開,實(shí)現(xiàn)外殼與果仁的分離。其設(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(jī)。在刀板轉(zhuǎn)鼓和刀板座上都裝有刀板,刀板座呈凹形,帶有調(diào)節(jié)機(jī)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(shí),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。該種方法影響因素主要是,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,將兩輥的間隙調(diào)整到適當(dāng)?shù)拇笮?,使花生莢果通過間隙時(shí)受到輥的擠壓而破殼。莢果能否順利地進(jìn)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)動的橡膠輥筒對花生莢果進(jìn)行搓撕作用而進(jìn)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。花生莢果進(jìn)入膠輥工作區(qū)時(shí),與兩輥面相接觸,如果此時(shí)花生莢果符合被輥?zhàn)訃说臈l件,即嚙入角小于摩擦角,就能順利進(jìn)入兩輥間.此時(shí)花生莢果在被拉入輥間的同時(shí),受到兩個(gè)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(dá)輥?zhàn)又行倪B線附近時(shí)法向擠壓力最大,花生莢果受壓產(chǎn)生彈性—塑性變形,此時(shí)花生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主要是,線速差、膠壓輥的硬度、軋入角、軋輥半徑、軋輥間間隙等[3]。
1.3花生脫殼機(jī)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太大的突破提高。[3]由于機(jī)械脫殼時(shí)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(jī)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(jī)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(jī)制造,制造的工藝水平較低,同時(shí)能量消耗較高。⑤ 有些產(chǎn)品僅進(jìn)行了樣機(jī)試制或少量試生產(chǎn),未進(jìn)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。
1.4花生脫殼機(jī)研究重點(diǎn)
我國加入WTO以來,國內(nèi)外關(guān)于花生脫殼機(jī)械的研究與推廣應(yīng)用日益增多,針對現(xiàn)有花生脫殼機(jī)械存在的優(yōu)點(diǎn)與不足,在未來的發(fā)展過程中,對花生脫殼機(jī)械在生產(chǎn)應(yīng)用中的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)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)提高花生脫殼機(jī)械的通用性和適應(yīng)性
提高花生脫殼機(jī)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(jī)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(jì)的,其通用性、兼容性和適應(yīng)性較差。提高花生脫殼機(jī)械的通用性和兼容性,使研制的花生脫殼機(jī)械通過更換主要的零部件能夠同時(shí)對其他帶殼物料進(jìn)行脫殼加工。研制通過變換主要工作部件即能滿足不同堅(jiān)果脫殼作業(yè)需要的脫殼機(jī)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)的生產(chǎn)需要?;ㄉ摎C(jī)械能否適應(yīng)這種發(fā)展趨勢,將直接影響到花生脫殼機(jī)械能否更好的推廣應(yīng)用與健康發(fā)展。
(2)提高機(jī)械脫殼率降低破損率
對花生脫殼機(jī)械的關(guān)鍵技術(shù)與工作部件進(jìn)行重點(diǎn)研究開發(fā),改革傳統(tǒng)結(jié)構(gòu),研究新的脫殼機(jī)理,優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);同時(shí)在整體配置上進(jìn)一步改進(jìn)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(jī)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(jī)械的發(fā)展前景。
(3)提高機(jī)械自動化程度
向自動控制和自動化方向發(fā)展大多數(shù)機(jī)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(jī)電一體化手段,開發(fā)設(shè)計(jì)自動喂料、自動定位脫殼裝置,保證均勻喂料與有效定位,實(shí)現(xiàn)機(jī)組自動化操作,進(jìn)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。
(4)提高機(jī)械優(yōu)化程度
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(jī)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(jī)械機(jī)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(shí)間,延長使用壽命,降低勞動使用費(fèi)用等將作為主要設(shè)計(jì)目標(biāo)應(yīng)用于脫殼機(jī)械的設(shè)計(jì)制造。隨著國內(nèi)外高新技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,如何將這些高新技術(shù)更好的應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中,也是目前花生脫殼機(jī)械需要盡快解決的問題 [5][6]。
1.5花生脫殼機(jī)應(yīng)用前景展望
花生生產(chǎn)機(jī)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(jì)持續(xù)快速發(fā)展的重要保證,近年來,花生機(jī)械裝備總量不斷穩(wěn)步增長,作業(yè)水平進(jìn)一步提高,社會化服務(wù)規(guī)模不斷擴(kuò)大,雖然目前花生脫殼機(jī)械化水平較高,但是多應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)與示范推廣區(qū),并且小型機(jī)械多、大型機(jī)械少,低檔機(jī)械多、高性能機(jī)械少。在一些比較落后的偏遠(yuǎn)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(jìn)入21世紀(jì)以來,我國花生生產(chǎn)機(jī)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(jī)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(jī)械化發(fā)展的新舞臺,為花生生產(chǎn)機(jī)械化真正成為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)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(jìn)花生生產(chǎn)機(jī)械化的過程中,相繼出臺了鼓勵和扶持農(nóng)民購買花生機(jī)械、開展花生機(jī)械作業(yè)服務(wù)的政策和措施,調(diào)動了農(nóng)民購買花生機(jī)械的積極性,使花生脫殼機(jī)的需求不斷提高。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(jī)械化作業(yè)水平成為必然?;ㄉ摎C(jī)在提高勞動生產(chǎn)率,減輕勞動強(qiáng)度方面起到了積極的作用,促進(jìn)了花生加工業(yè)化的科技進(jìn)步,為花生脫殼機(jī)械的發(fā)展提供了很大的空間 。
2刮板式花生脫殼機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)
2.1刮板式花生脫殼機(jī)的工作原理
本設(shè)計(jì)的花生脫殼機(jī)的脫殼工作原理為:花生果從上料斗進(jìn)入到剝殼箱,受到刮板和編制網(wǎng)孔凹板的碾壓搓脫后,被剝出的花生穿過編制網(wǎng)孔凹板的網(wǎng)孔往下落,那些未被剝除的花生仍留在剝殼箱內(nèi),繼續(xù)剝殼?;ㄉ谙侣溥^程中,設(shè)計(jì)一個(gè)風(fēng)機(jī)的吹入口,其作用是將花生殼與花生仁進(jìn)行分離,重量稍輕的花生殼將被風(fēng)機(jī)吹來的氣流帶入到花生殼收集通道,而重量稍重的花生仁不被吹走繼續(xù)下落,進(jìn)入到花生仁收集通道。
2.2刮板式花生脫殼機(jī)的結(jié)構(gòu)
刮板式花生脫殼機(jī)是借助軸上刮板與編織網(wǎng)凹板的碾壓搓脫作用,將花生果外殼破碎的一種機(jī)械設(shè)備,其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。其結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。它主要由動力裝置、刮板裝置、編織網(wǎng)孔凹板、去雜裝置和機(jī)架幾部分組成。
1.刮板 2.軸 3.風(fēng)機(jī) 4.風(fēng)機(jī)架 5.機(jī)架 6.出料斗 7.電動機(jī) 8.柵條 9.鎖緊板 10.進(jìn)料斗
圖2-1 刮板式花生脫殼機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖
花生莢果進(jìn)入存料斗后,經(jīng)下部的入料窄口形成薄層流落下來進(jìn)入剝殼箱內(nèi),花生莢果落入到編織網(wǎng)凹板上,由于編織網(wǎng)凹板頂部與刮板的旋轉(zhuǎn)外徑間的間距不足以容納一個(gè)花生莢果,因此花生莢果落入編織網(wǎng)凹板被刮板碾壓搓脫,從而使這些花生莢果的果殼被壓碎。剝殼后的仁與殼通過編織網(wǎng)凹板間的間隙落下,同時(shí),受到風(fēng)機(jī)吹來的氣流作用,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(dá)到了殼仁分離的目的。
3刮板式花生脫殼機(jī)主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1傳動裝置的設(shè)計(jì)
3.1.1電機(jī)的選擇
本設(shè)計(jì)采用電動機(jī)作為機(jī)器動力來源,通過V帶傳動帶動滾筒軸實(shí)現(xiàn)預(yù)期工作-單機(jī)傳動,簡單可行。
電動機(jī)類型的選擇:
根據(jù)電源及工作機(jī)工作條件,選用Y系列三相異步電動機(jī)
電動機(jī)功率的選擇:
由于刮板式花生脫殼機(jī)的工作軸轉(zhuǎn)速較高,達(dá)到
本設(shè)計(jì)選用Y90L-4型電動機(jī)
則傳動裝置的運(yùn)動和參數(shù)計(jì)算如下:
軸的轉(zhuǎn)速
(3-1)
軸的輸入功率
kW (3-2)
軸的轉(zhuǎn)矩
N·m (3-3)
3.2 V帶和帶輪的設(shè)計(jì)
3.2.1V帶的設(shè)計(jì)
以每天工作時(shí)間10h進(jìn)行設(shè)計(jì)
確定計(jì)算功率:
查表得工作情況系數(shù)[12] =1.1
==1.1×1.5=1.65(kW) (3-4)
選擇V帶帶型:
根據(jù)、查[8]得最適合的帶型為A型
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
(3-5)
驗(yàn)算帶的速度
(3-6)
v=<=
因此所選帶的速度合適
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(jì)算帶的基準(zhǔn)長度
(3-7)
由V帶的基準(zhǔn)長度系中選取基準(zhǔn)長度
計(jì)算實(shí)際中心距a
(3-8)
驗(yàn)算主動輪上的包角:
(3-9)
主動輪包角合適
計(jì)算V帶的根數(shù)z:
(3-10)
由
=3.663
查表得
kW
kW
代入數(shù)值,經(jīng)計(jì)算 Z=1.984
取z=2
計(jì)算預(yù)緊力:
(3-11)
計(jì)算作用在軸上的壓軸力:
(3-12)
代入數(shù)值計(jì)算得
=482.7N
3.2.2V帶輪的設(shè)計(jì)
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(shí)心式,大徑帶輪采用輪輻式。
3.3刮板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
刮板結(jié)構(gòu)是整個(gè)機(jī)器的關(guān)鍵部分,它的作用就是對花生果進(jìn)行剝殼。此結(jié)構(gòu)采用四根支撐架十字交叉固定在旋轉(zhuǎn)筒架上,其結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。
圖3-1 刮板結(jié)構(gòu)示意圖
因?yàn)楣伟宓拈L度較長,受力面積較大,所以對刮板的強(qiáng)度有一定要求,采用的材料是45號鋼,而且刮板的表面進(jìn)行處理,表面滲碳1-1.5mm,熱處理硬度HRC56-62。刮板選用四條圓形鋼柱,刮板外緣距旋轉(zhuǎn)中心距離238mm。刮板固定支架長度為500mm,截面尺寸60mm′10mm。
刮板中間有一個(gè)圓形滾筒,避免花生在工作過程中聚集到中間不與刮板進(jìn)行搓擦。
3.4滾筒軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核
軸的轉(zhuǎn)速
軸的輸入功率
=1.35kW
軸的轉(zhuǎn)矩
N·mm
初步確定軸的最小直徑:
先按經(jīng)驗(yàn)公式算軸的最小直徑,選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理。
查表選取
于是得
(3-13)
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 軸的示意圖
根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度[9]:
(1)為滿足V帶輪的軸向定位,1-2軸右端制一軸肩 故取3-4段直徑=22mm,取直徑D=22m,
V帶輪與軸配合的轂孔長初取為32mm,最后一段長度取為
(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。參照工作要求并根據(jù),初步選取深溝球軸承6205,其基本參數(shù)如表3-2所示:
表 3-2 滾動軸承參數(shù)表
型號
基本尺寸
安裝尺寸
極限轉(zhuǎn)速
6205
D
B
脂潤滑
油潤滑
25
52
15
1
31
46
1
12000
16000
(3)安裝刮板的軸直徑。刮板安裝寬度取,
(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,故取
(5)取刮板距箱體內(nèi)壁,取,。
至此,已初步確定了軸的各段直徑和長度。
(6)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
滾筒軸的校核:
滾筒軸的校核采用《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(第3版)》[10]作為依據(jù)。
軸的校核設(shè)計(jì)如下:
(1)軸的總體設(shè)計(jì)信息如下
軸的轉(zhuǎn)向方式:單項(xiàng)恒定
軸的工作情況:無腐蝕條件
軸的轉(zhuǎn)速:382.2
軸的功率:1.35kW
軸的轉(zhuǎn)矩:33732N·mm
所設(shè)計(jì)的軸式實(shí)心軸
所選材料牌號:45調(diào)質(zhì)
硬度(HB):230
抗拉強(qiáng)度:650MPa
屈服點(diǎn):360MPa
彎曲疲勞極限:270MPa
扭轉(zhuǎn)疲勞極限:155MPa
許用靜應(yīng)力:260MPa
許用疲勞應(yīng)力:180MPa
(2)確定軸的最小直徑
所設(shè)計(jì)的軸為實(shí)心軸
A值定為:115
許用剪力的范圍:25~45MPa
滿足設(shè)計(jì)的最小軸徑:22mm
軸的總長度:730mm
軸的段數(shù):5
(3)彎曲應(yīng)力校核
危險(xiǎn)截面的x坐標(biāo):684mm
直徑25mm
危險(xiǎn)截面的彎矩M106000N·m
扭矩T:33.732N·m
截面的計(jì)算過左應(yīng)力:16.56MPa
許用疲勞應(yīng)力:180MPa
684mm處彎曲應(yīng)力校核通過
結(jié)論:彎曲應(yīng)力校核通過
3.5編織網(wǎng)凹板設(shè)計(jì)
編織網(wǎng)凹板在機(jī)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(jìn)行分離,其分離的原理就是“小個(gè)通過,大個(gè)不過”。編織網(wǎng)凹板的每一個(gè)網(wǎng)格都只能容許一個(gè)花生仁大小的物體通過,花生仁剛好可以穿過網(wǎng)格,而花生果因?yàn)樘?,無法通過網(wǎng)格,將被阻擋在剝殼箱內(nèi),繼續(xù)進(jìn)行剝殼直到其外殼破碎為止。大花生果如?;ㄒ惶枀?shù)數(shù)據(jù)平均為:長34.30mm,寬14.98mm,厚16.34mm?;ㄉ实钠骄叽鐬椋洪L18.20mm,寬9.82mm,厚8.81mm。小花生果1016為:長29.65mm,寬13.36mm厚14.44mm,花生仁平均尺寸為:長15.30mm,寬9.61mm,厚8.76mm[11]。因此,編織網(wǎng)的間隙可取10~15mm,其結(jié)構(gòu)如圖3-4所示:
編織網(wǎng)
圖3-4 編織網(wǎng)凹板結(jié)構(gòu)示意圖
編織網(wǎng)是利用兩塊凹板對兩端進(jìn)行固定的,凹板材料為HT200,編織網(wǎng)材料為20號鋼。編織網(wǎng)采用圓截面網(wǎng)狀,因其特殊的作用,還需對其進(jìn)行表面處理,要求滲碳1-1.5mm,熱處理硬度HRC56-62。編織網(wǎng)的兩頭裝砌在凹板的圓形槽內(nèi),組成半圓網(wǎng)籠,網(wǎng)格間距為10mm,這樣可使剝出的花生仁能通過網(wǎng)格,而未剝殼的剛不能通過。由于編織網(wǎng)和內(nèi)、外兩凹板分離,這樣就可以對編織。
3.6除雜裝置的設(shè)計(jì)
殼仁分離裝置分為兩個(gè)部分,一個(gè)是氣流通道,它的一端接風(fēng)機(jī),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(jìn)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(jìn)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(jī)吹來的氣流帶入到花生殼收集通道。
3.4.1風(fēng)機(jī)的選擇
所需風(fēng)量計(jì)算:
風(fēng)選氣流的風(fēng)量,理論上可根據(jù)喂入的物料、應(yīng)清楚的雜質(zhì)量確定。
式中:
a—機(jī)器的喂入量:0.24kg/s
b—風(fēng)選出的雜質(zhì)占喂入量的百分比:20%
r—空氣密度:1.237g/
m—攜帶雜質(zhì)氣流混合濃度比:0.1
計(jì)算得:
Q=1357
風(fēng)壓計(jì)算:
風(fēng)壓是以下壓力之和:
(3-14)
即
H=1/2r?i)(1+ (3-15)
式中:
n—風(fēng)選氣流速度:
n=10m/s
Rm —比摩阻:
Rm =8Pa/m
?i—局阻阻力參數(shù)之和:
?i=1.26
L—沿程參數(shù),當(dāng)時(shí)取
ko=0.75
m—混合濃度比:
m=0.10
計(jì)算得:
H=854Pa
根據(jù)計(jì)算:風(fēng)機(jī)風(fēng)量為1357,風(fēng)機(jī)風(fēng)壓為1235Pa
故本機(jī)風(fēng)選機(jī)構(gòu)采用離心式風(fēng)機(jī)風(fēng)選,外形為切角矩形,這樣能使氣流沿出口寬度方向的不均勻性得到改善。型號DZ160、電壓220/380(V)、功率0.25(kW)、風(fēng)量800-1080(),風(fēng)壓900-1700(Pa)、轉(zhuǎn)速2850(r/min)。
3.7 機(jī)架
整個(gè)機(jī)架采用L63*63*6角鋼焊接而成,起到其它幾個(gè)部分的支承、定位、連接作用,并將電機(jī)安裝在機(jī)架里面。剝殼機(jī)安裝在機(jī)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。
總 結(jié)
本文是圍繞農(nóng)用機(jī)械產(chǎn)品——花生脫殼機(jī)的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了花生剝殼的機(jī)械化,應(yīng)用本機(jī)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(jī)的關(guān)鍵部分是刮板與編織網(wǎng)凹板結(jié)構(gòu),因?yàn)榛ㄉ鷦儦さ恼麄€(gè)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,完全是看刮板與編織網(wǎng)凹板的性能能不能達(dá)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(jī)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(jì)是對我的四年的大學(xué)生活做出的總結(jié),同時(shí)為將來工作進(jìn)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,為今后自己的生活打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。從方案的論證到最終的設(shè)計(jì),涉及的領(lǐng)域包括:機(jī)械制圖,機(jī)械原理,工程材料,機(jī)械設(shè)計(jì)等等。通過設(shè)計(jì)實(shí)踐,提高我計(jì)算、制圖能力;使我們能熟練地應(yīng)用有關(guān)參考資料、計(jì)算圖表、手冊、圖集、規(guī)范,熟悉有關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)械方面知識得到系統(tǒng)的鞏固和提升。在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的同時(shí),我還學(xué)到了許多新的知識,如Solidworks,CAD2007的使用和WORD、POWERPOINT等軟件的應(yīng)用。在設(shè)計(jì)過程中也曾遇到很多的問題,但通過查閱相關(guān)的書籍、手冊以及老師的精心指導(dǎo),都得到了解決,設(shè)計(jì)過程基本順利完成。
總的說來,雖然在這次設(shè)計(jì)中自己學(xué)到了很多的東西取得一定的成績,但同時(shí)也存在一定的不足和缺陷,我想這都是這次設(shè)計(jì)的價(jià)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!
致 謝
本文是在李傳峰老師的精心指導(dǎo)和關(guān)懷下完成的,在李老師的培養(yǎng)和教育不僅使我順利完成了論文,而且將繼續(xù)激勵我在今后的人生旅途上不斷進(jìn)取。首先感謝塔里木大學(xué)的培養(yǎng)和教育,感謝學(xué)校給我提供了這么難得的學(xué)習(xí)機(jī)會和學(xué)習(xí)環(huán)境,使我將以前學(xué)到的知識重新回顧了一遍,知道了學(xué)習(xí)的重要性,承蒙李傳峰老師的悉心教導(dǎo),我順利的完成了自己的畢業(yè)設(shè)計(jì),很感謝老師對我的栽培,讓我沒有遺憾地完成了大學(xué)的最后一個(gè)任務(wù),更讓我對自己的專業(yè)知識有了一個(gè)更好的鞏固和加強(qiáng),也想學(xué)習(xí)到了很多新的技能和知識。導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)、熱忱鼓勵不僅使我樹立了深遠(yuǎn)的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法,還使我明白了許多待人接物與為人處事的道理。還有,導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識,嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度,精益求精的工作作風(fēng),誨人不倦的高尚師德,嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范,樸實(shí)無華、平易近人的人格魅力將使我終生受益。
時(shí)間過得很快,總以為畢業(yè)遙遙無期,沒想到轉(zhuǎn)眼就各奔東西,四年時(shí)間讓人改變了不少,學(xué)到了不少,學(xué)校的日子是最美好的日子,等到步入社會的時(shí)候,就不再會有這些美好的心境,等待著的是工作和生活的壓力,那個(gè)時(shí)候最懷念的還是這段時(shí)光,珍惜還能在這里留下的寥寥無幾的日子,珍惜還能和朋友們一起歡笑的日子。
離別總要到來,未來的我們更要好好奮斗,感謝這段青春歲月,感謝陪我四年的老師朋友,是他們給了我無數(shù)的鼓勵和幫助,在這里我把最深的祝福獻(xiàn)給你們,希望你們的生活永遠(yuǎn)幸??鞓罚?
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