堅(jiān)果破殼機(jī)設(shè)計(jì)含SW三維及8張CAD圖
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摘要減輕人工堅(jiān)果破殼的工作量繁重、人工成本高的麻煩是我此設(shè)計(jì)的最終目的用破殼機(jī)代替人工來(lái)節(jié)約破殼成本和提高工廠的效益。因?yàn)閳?jiān)果種類(lèi)繁多,這里我選用榛子來(lái)作為研究對(duì)象。開(kāi)發(fā)深加工技術(shù),拓寬榛子利用方法是提高榛子商品價(jià)值的主要途徑,而解決這一問(wèn)題的前提條件就是對(duì)榛子進(jìn)行去殼。榛子剝殼機(jī)的設(shè)計(jì)是我本次的審計(jì)題目,以前人們的剝殼方法都是通過(guò)用手去剝的,這種方法剝出來(lái)的榛子仁雖然質(zhì)量比較高但是生產(chǎn)率比較低,但我設(shè)計(jì)出來(lái)的這款剝殼機(jī),榛子得主動(dòng)剝殼可以得到實(shí)現(xiàn),面且和人工用手剝殼相比,生產(chǎn)效率得到了大大提升。然而該產(chǎn)品與發(fā)達(dá)國(guó)家的榛子剝殼機(jī)相比,還是有很大的差距的,所以設(shè)計(jì)出新型的榛子剝殼機(jī)是比較迫切的事。關(guān)鍵詞:堅(jiān)果破殼機(jī),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)AbstractIt is the ultimate purpose of our design to save the cost and improve the efficiency of the factory by replacing the manual sheller with the shell breaker for the final purpose of reducing the heavy workload of manual shell breaking and the trouble of high labor cost. Because of the variety of nuts, here I choose hazelnut as the object of study. Developing the deep processing technology and widening the utilization method of hazelnut is the main way to improve the value of hazelnut commodity, and the precondition to solve this problem is to remove the shell of hazelnut. The design of hazelnut sheller is my audit topic. People used to peel the shell by hand. Although the quality of hazelnut peeled by this method is relatively high, but the productivity is relatively low. I designed this sheller, the hazelnut has to take the initiative shell can be achieved, and compared with manual shelling, the production efficiency has been greatly improved. However, compared with the hazelnut sheller in developed countries, there is still a big gap between the product and the hazelnut sheller, so it is urgent to design a new type of hazelnut sheller.Key words: nut sheller, structure desig 目錄摘要IIAbstractIII第1章 緒論61.1課題研究的目的和意義61.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀61.3堅(jiān)果主要產(chǎn)品工藝71.4傳統(tǒng)堅(jiān)果脫殼去衣技術(shù)91.5堅(jiān)果的加工現(xiàn)狀91.6研究?jī)?nèi)容14第2章 堅(jiān)果破殼機(jī)總體參數(shù)的設(shè)計(jì)152.1 堅(jiān)果破殼機(jī)的工作原理152.2 螺旋輸送機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)的確定152.3 螺旋輸送機(jī)外形及尺寸202.4 螺旋輸送機(jī)外形長(zhǎng)度組合及各節(jié)重量202.5電動(dòng)機(jī)選型計(jì)算21第3章 帶傳動(dòng)的計(jì)算243.1帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)243.2選擇帶型253.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)證帶速263.4確定中心距離、帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度并驗(yàn)算小輪包角273.5確定帶的根數(shù)z283.6確定帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸283.7確定帶的張緊裝置293.8主軸結(jié)構(gòu)圖323.9主軸組件的驗(yàn)算323.9.1支承的簡(jiǎn)化323.9.2主軸的撓度333.9.3主軸傾角34第4章 鍵的選擇與校核414.1帶輪1上鍵的選擇與校核414.1.1鍵的選擇414.1.2鍵的校核414.2帶輪2上鍵的選擇與校核424.2.1鍵的選擇434.2.2鍵的校核43第5章 Solidwork虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)45結(jié)論47參考文獻(xiàn)48致謝49IV第1章 緒論1.1課題研究的目的和意義堅(jiān)果富含維生素、胡蘿卜素、氨基酸及鐵、鈣等微量元素,長(zhǎng)期食用可達(dá)到養(yǎng)胃、健脾、補(bǔ)腎、養(yǎng)顏等保健功效。栗仁的蛋白質(zhì)含量是香蕉的3倍,荔枝的4倍,為蘋(píng)果的近40倍;含磷量是香蕉、荔枝的3倍,蘋(píng)果的8倍、鐵、核黃素和維生素的含量也高過(guò)一般硬果和水果類(lèi),足見(jiàn)栗子的營(yíng)養(yǎng)十分豐富。堅(jiān)果可以益氣血、養(yǎng)胃、補(bǔ)腎、健肝脾;生食還有治療腰腿酸疼、舒筋活絡(luò)的功效。它所含高淀粉質(zhì)可提供高熱量,而鉀有助維持正常心跳規(guī)律,纖維素則能強(qiáng)化腸道,保持排泄系統(tǒng)正常運(yùn)作。由于堅(jiān)果富含柔軟的膳食纖維,糖尿病患者也可適量品嘗。但堅(jiān)果生吃難消化,熟食又易滯氣,所以,一次不宜多食。最好在兩餐之間把堅(jiān)果當(dāng)成零食,或做在飯菜里吃,而不是飯后大量吃,以免攝入過(guò)多的熱量,不利于保持體重。中醫(yī)學(xué)認(rèn)為,栗性甘溫,無(wú)毒,有健脾補(bǔ)肝,身壯骨的醫(yī)療作用。經(jīng)常生食可治腰腿無(wú)力,果殼和樹(shù)皮有收斂作用;鮮葉外用可治皮膚炎癥;花能治療瘰瘍和腹瀉,根治疝氣。民間驗(yàn)方多用堅(jiān)果,每日早晚各生食一至二枚,可治老年腎虧,小便弱頻;生栗搗爛如泥,敷于患處,可治跌打損傷,筋骨腫痛,而且有止痛止血,吸收膿毒的作用。堅(jiān)果含有大量淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪、B族維生素等多種營(yíng)養(yǎng)素,素有“干果之王”的美稱(chēng)。能防治高血壓病、冠心病、動(dòng)脈硬化、骨質(zhì)疏松等疾病。同時(shí)常吃對(duì)日久難愈的小兒口舌生瘡和成人口腔潰瘍有益。中醫(yī)認(rèn)為堅(jiān)果能補(bǔ)脾健胃、補(bǔ)腎強(qiáng)筋、活血止血。對(duì)腎虛有良好的療效,故又稱(chēng)為“腎之果”,特別是老年腎虛、大便溏泄更為適宜,經(jīng)常食用有強(qiáng)身愈病。 1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國(guó)是從20世紀(jì)后期才開(kāi)始著手堅(jiān)果破殼機(jī)的研發(fā)而且我國(guó)堅(jiān)果剝殼機(jī)具發(fā)展緩慢,堅(jiān)果質(zhì)量無(wú)法與國(guó)外的堅(jiān)果加工生產(chǎn)鏈的生產(chǎn)質(zhì)量相比。利用傳統(tǒng)剝殼方法,我國(guó)積極研制和開(kāi)發(fā)了新的破殼方案。我們的母校就利用堅(jiān)果殼的內(nèi)部有氣孔,在密閉環(huán)境下施以高壓使堅(jiān)果自我爆破的新型堅(jiān)果破殼機(jī)。在多年的研發(fā)中,我們開(kāi)發(fā)出數(shù)種新型破克法,下面我舉幾個(gè)例:(1)利用微波加熱形成高壓水汽的微波法; (2)利用堅(jiān)果在高壓室中停留適當(dāng)時(shí)間后瞬間泄壓的高壓膨脹法;(3)利用堅(jiān)果在高壓高壓室中停留適當(dāng)時(shí)間后瞬間脫離高溫高壓環(huán)境使堅(jiān)果自我爆破的能量法。(4)將堅(jiān)果放置于真空高溫的環(huán)境中,由于堅(jiān)果失水使果殼變脆,殼內(nèi)部有相對(duì)外界的高壓使堅(jiān)果自我爆破的高真空度法。(5) 采用超聲波產(chǎn)生與外在環(huán)境發(fā)生的連鎖反應(yīng)來(lái)破殼的超聲波法。(6) 用化學(xué)溶劑來(lái)腐蝕堅(jiān)果外殼的化學(xué)腐蝕法。但是我國(guó)的大部分的堅(jiān)果破殼機(jī)依然依靠人工喂料和定位。在使用堅(jiān)果破殼設(shè)備是使用剪切法,研磨法,撞擊法。種植業(yè)和堅(jiān)果加工業(yè)缺乏合作,應(yīng)采用鄉(xiāng)與鄉(xiāng)的聯(lián)合而且我國(guó)沒(méi)有形成大規(guī)模的生產(chǎn)帶,中間產(chǎn)了人力、物力的浪費(fèi)。1.2.2國(guó)外研究現(xiàn)狀在西歐諸國(guó)的第三次工業(yè)革命時(shí)期就已經(jīng)有機(jī)械破殼的方法研發(fā)出來(lái)了。國(guó)外利用噴灑乙烯對(duì)堅(jiān)果進(jìn)行崔熟,使果實(shí)脫落不是用人工操作而是使用機(jī)械手臂來(lái)震動(dòng)果樹(shù)果木。在加上國(guó)外是高度機(jī)械化而且是種植堅(jiān)果是密集分布,例如美國(guó)就分有玉米種植區(qū)、大豆種植區(qū)、甜菜種植區(qū)等等。他們使用對(duì)地的機(jī)械收集器來(lái)- -次性收獲完畢,然后集合大量農(nóng)業(yè)車(chē)統(tǒng)- -運(yùn)輸 到加工廠加工,農(nóng)廠沒(méi)有在儲(chǔ)存上消耗太多的成本。而目前,國(guó)內(nèi)由于堅(jiān)果種植區(qū)不密集多坡度無(wú)法機(jī)械快速收集,個(gè)體農(nóng)廠產(chǎn)量少無(wú)法形成大規(guī)模的同一種植采取儲(chǔ)存加工的完備的生產(chǎn)鏈。浪費(fèi)了大量成本。1.3堅(jiān)果主要產(chǎn)品工藝1.3.1風(fēng)味堅(jiān)果研究了各種輔助配料對(duì)炒制堅(jiān)果風(fēng)味的影響,確定了炒制工藝參數(shù)。關(guān)鍵技術(shù)是炒制過(guò)程的溫度程序控制。堅(jiān)果預(yù)處理:選料分級(jí)去雜清洗砂子預(yù)處理:砂子洗凈過(guò)80目篩炒熱變黑備用風(fēng)味配料:桂花、丁香、八角、甘草、食鹽,按比例混合,待細(xì)沙預(yù)熱后,放入炒鍋或滾筒,炒23分鐘,加上色配料:飴糖、菜油或棕櫚油,投入堅(jiān)果(溫度設(shè)置高中低)、過(guò)篩、檢驗(yàn)、包裝。1.3.2酥脆營(yíng)養(yǎng)堅(jiān)果脆片技術(shù)關(guān)鍵是護(hù)色和油炸溫度、時(shí)間設(shè)置。護(hù)色液:0.25%Na2HS2O5、0.1%檸檬酸、1%VC。配料:栗粉(大于50%)、玉米淀粉、Ca2Cl2、食用油、麥芽糊精、香料。加工流程如下:選料去殼漂燙脫皮切碎護(hù)色液浸煮加調(diào)料拌勻壓片成型油炸成品檢驗(yàn)包裝(與適量蘋(píng)果、香蕉脆片搭配)成品1.3.3速溶營(yíng)養(yǎng)栗粉關(guān)鍵技術(shù)是膨化工藝參數(shù)(壓力、溫度)的確定。工藝流程如下:大豆粉、玉米淀粉、麥芽糊精、食鹽、味精、蔗糖酯、香料蕎麥粉栗粉微波干燥粉碎加工調(diào)勻(含水量30%)擠壓膨化干燥磨粉檢驗(yàn)包裝成品對(duì)此成品進(jìn)行冷水、溫水、沸水溶解試驗(yàn),均取得滿意效果。1.3.4堅(jiān)果果醬工藝流程原料清洗,去皮精選預(yù)蒸軟化磨漿配料濃縮裝罐密封殺菌成品操作要求栗子原料的清洗、去皮精選均同栗子全粉的操作。精選后的栗果仁放入籠屜內(nèi)用蒸汽加熱5分鐘左右,使其達(dá)到軟化且果心呈粉質(zhì)狀為準(zhǔn)。軟化后的栗仁轉(zhuǎn)入不銹鋼磨或石磨內(nèi),加約2倍的水進(jìn)行磨漿。漿體轉(zhuǎn)入夾層鍋內(nèi)熬煮,不時(shí)加以攪拌,以確保受熱均勻,濃縮接近折光計(jì)66%時(shí),加入0.2%-0.3%的羧甲基纖維素鈉、0.03環(huán)的山梨酸等充分?jǐn)噭?。醬體轉(zhuǎn)入裝填機(jī)內(nèi)趁熱裝罐(80以上),并立即密封。采用常壓滅菌對(duì)密封后的栗果醬進(jìn)行滅菌,條件為100下30分鐘,涼至38保溫檢驗(yàn),無(wú)敗壞變質(zhì)者即可裝箱入庫(kù)。1.3.5糖水堅(jiān)果罐頭工藝流程原料挑選剝殼除內(nèi)衣護(hù)色修整真空預(yù)煮裝罐密封殺菌成品操作要求選用新鮮良好,無(wú)病蟲(chóng)害、干枯、霉?fàn)€及風(fēng)味異常的栗果。裝罐用的栗果,最好采用手工去皮,以避免機(jī)械去皮造成對(duì)栗果仁的損傷。剝殼的方法,一是爆裂法,將原料送入溫度為150的鏈條式烘箱內(nèi),栗果因受熱,皮殼自行爆裂;二是漂燙法,將原料在沸水中燙3分鐘,趁熱剝皮;三是手工生剝法,用不銹鋼小刀細(xì)心將栗殼削除,避免傷及栗內(nèi)。脫去外殼的栗果采用化學(xué)去內(nèi)衣法,即將5001000氫氧化鈉溶液加熱到近沸,倒入栗果,略做攪拌,幾分鐘后試劑腐蝕內(nèi)衣,內(nèi)衣與栗仁分離。除凈內(nèi)衣的栗仁要立即轉(zhuǎn)入一定濃度的酸溶液中,避免栗肉與空氣接觸發(fā)生氧化而變色,隨即人工用不銹鋼刀對(duì)殘皮、栗肉斑點(diǎn)等進(jìn)行修整,然后倒入流水中沖洗徹底。漂洗干凈的栗仁于680-720mmHg柱下預(yù)煮30-40分鐘,以煮熟為宜,其目的在于保證顏色和栗仁完整不破碎。預(yù)煮后的栗仁按顆粒大小均勻、色澤較一致的進(jìn)行裝罐,裝量應(yīng)為內(nèi)容物的55%,注入事先配制好的含有檸檬酸和護(hù)色劑的糖液。采用真空封口或排氣封口,前者是將真空封罐機(jī)抽到350-500mm汞柱時(shí)封口,后者則是加熱排氣,待罐中心溫度達(dá)90時(shí)封口。密封合格后立即殺菌,分段冷卻后即得成品。1.4傳統(tǒng)堅(jiān)果脫殼去衣技術(shù) 堅(jiān)果外有堅(jiān)硬致密的果殼,內(nèi)有薄薄的紅衣緊貼果肉,因此,剝殼去衣就成了堅(jiān)果加工的首道工序。目前還沒(méi)有成熟的堅(jiān)果專(zhuān)用的剝殼機(jī)或去衣機(jī)。傳統(tǒng)剝殼方式較多,在此介紹手工法、火燒法以及生剝和熱剝。手工法是最早被使用的堅(jiān)果脫殼方法,它借助于雙手將堅(jiān)硬的外殼剝離,再經(jīng)過(guò)燙煮和手工搓揉將其內(nèi)皮去掉。作為對(duì)手工法的改進(jìn),也有人先將堅(jiān)果蒸煮、鍋炒或烘烤,再手工脫殼,此法可稱(chēng)為熱力手工法。這兩種方法不但工序復(fù)雜,生產(chǎn)效率非常低,不衛(wèi)生,無(wú)法進(jìn)行規(guī)?;墓I(yè)生產(chǎn),而且在燙、蒸煮過(guò)程中將造成栗仁營(yíng)養(yǎng)成分損失,易氧化褐變,產(chǎn)品質(zhì)最低劣。另外,手工脫殼成本較高,一個(gè)人l天最多只能處理10kg堅(jiān)果?;馃ㄊ窍扔靡夯瘹饣鹧嬖诟邷叵聦?jiān)果外殼燒掉,然后對(duì)未燒盡的堅(jiān)果進(jìn)行擠壓刮皮,使堅(jiān)果的仁、衣分開(kāi),再將擠壓刮皮后的殼、衣、仁混合物一起通過(guò)分離器,把栗仁分離出來(lái);最后,將分離出的栗仁進(jìn)行碾磨、清洗,得到清潔的栗仁。這種方法脫殼率很高,仇燃燒溫度難以控制,很容易使堅(jiān)果熟化,甚至焦化,故必須將處理后的栗仁的表面磨去,以獲得干凈整沽的外表,因此有一定程度的栗仁損耗。生剝法是在栗子的端部用特制的鋼刀切除一小塊果殼,切口不傷及果肉,然后用鋼鉗將其余的果殼剝除。熱剝法是當(dāng)堅(jiān)果果殼在高溫下自然開(kāi)裂后,借助于鋼鉗進(jìn)行人工去殼。熱剝法的具體方法有:太陽(yáng)下暴曬6-10h;60-70下烘烤1-2h;70-90下烘烤1-2h;沸水(100)熱燙3-5h;60溫水下料,在4-5h內(nèi)升溫至90;150-180下烘烤20-25s。熱處理的具體時(shí)間以果殼開(kāi)裂為準(zhǔn)。試驗(yàn)表明,用上述第三種方法剝殼的堅(jiān)果果肉色澤好,生產(chǎn)效率高。第四種剝殼方法可降低果肉的破碎率,剝殼、去衣一次完成,效果較好。傳統(tǒng)的去衣方法是用熱堿法,先將去殼的堅(jiān)果投入濃度6%-10%、溫度90-95的燒堿溶液中(栗果與堿液比為12),浸泡2-3min后撈出,用清水沖洗后轉(zhuǎn)入旋轉(zhuǎn)式磨光機(jī)內(nèi)磨去內(nèi)衣,之后再用自來(lái)水充分沖洗后,再用2%-4%鹽酸中和4-6min。這種方法的明顯弊端是果肉明顯褐變,也污染環(huán)境,所以目前已很少使用。將已去殼的栗果在95-100熱水中燙漂數(shù)分鐘,撈出趁熱除衣是比較理想的去衣方法。燙漂液中可加人0.02%EDTA(乙二胺四乙酸二鈉)、0.01%異抗壞血酸鈉、1%食鹽和0.1%檸檬酸,以達(dá)到護(hù)色的效果。1.5堅(jiān)果的加工現(xiàn)狀 世界堅(jiān)果加工歷史悠久,其加工業(yè)尤以歐洲最為發(fā)達(dá)。意大利、法國(guó)、西班牙等國(guó)每年生產(chǎn)大量品種繁多的栗加工品,供應(yīng)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)。在國(guó)外,堅(jiān)果的消費(fèi)方式呈多樣化,如歐洲的栗子多加工成栗泥、栗乳、罐頭、蜜餞、果汁等,亞洲許多國(guó)家也多將其加工成栗汁、栗粉、栗冰淇淋、鹽水栗肉等。我國(guó)堅(jiān)果利用的歷史十分悠久。早在6000年前,我們的祖先就以采集野生堅(jiān)果作為食物的補(bǔ)給。約2300年前,堅(jiān)果已被列為名果。但是,我國(guó)堅(jiān)果的加工業(yè)如今尚屬起步階段,加工品種少,產(chǎn)品質(zhì)量不高,不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的消費(fèi)需求。我國(guó)市場(chǎng)出售的堅(jiān)果主要是以鮮食為主。最常見(jiàn)的消費(fèi)方式是糖炒堅(jiān)果、肉燒堅(jiān)果,傳統(tǒng)名菜為子雞燒堅(jiān)果。我國(guó)消費(fèi)方式與堅(jiān)果加工同世界發(fā)達(dá)國(guó)家相比尚有一定的差距。堅(jiān)果在開(kāi)花結(jié)果和采收去苞過(guò)程中,不可避免的會(huì)感染微生物,從而導(dǎo)致堅(jiān)果極易腐爛變質(zhì),不耐貯藏。我國(guó)堅(jiān)果每年因霉?fàn)€、蟲(chóng)害、失水和發(fā)芽而造成的損失達(dá)總產(chǎn)量的20%-30%,原料資源浪費(fèi)極大。另外,我國(guó)每年堅(jiān)果加工制品還不到總產(chǎn)量的30%,加工方式單一,并且有些加工產(chǎn)品多是低水平的重復(fù),不能適應(yīng)現(xiàn)代市場(chǎng)的需要,因此影響了堅(jiān)果市場(chǎng)的發(fā)展,進(jìn)而影響了堅(jiān)果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。所以,堅(jiān)果行業(yè)急需進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品,向著多樣化、方便快捷、美味優(yōu)質(zhì)方向發(fā)展,并努力開(kāi)拓國(guó)內(nèi)、國(guó)際市場(chǎng),以謀求規(guī)?;l(fā)展。在堅(jiān)果加工行業(yè)中,深加工產(chǎn)品均要對(duì)堅(jiān)果進(jìn)行脫殼去衣。堅(jiān)果的脫殼去衣是其加工過(guò)程中的技術(shù)瓶頸,已成為發(fā)展堅(jiān)果深加工的制約因素。因此,研究與發(fā)展堅(jiān)果脫殼去衣方法,對(duì)提高堅(jiān)果加工的生產(chǎn)效率,推動(dòng)堅(jiān)果加工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步具有重要意義。2機(jī)械式脫殼去衣法2.1歐洲技術(shù)歐洲堅(jiān)果脫殼去衣技術(shù) 主要以法國(guó)為代表,圖2.1所示是法國(guó)具有代表性的機(jī)械式堅(jiān)果脫殼去衣技術(shù)的工藝流程圖,其采用的是先火燒后機(jī)械擠壓脫去堅(jiān)果外殼和紅衣的方法,堅(jiān)果由提升機(jī)9加入特制燃燒室8,在其中高溫液化氣火焰對(duì)堅(jiān)果外殼進(jìn)行短時(shí)間燒灼,然后堅(jiān)果進(jìn)入堅(jiān)果擠壓機(jī)對(duì)未燒盡外殼的堅(jiān)果進(jìn)行擠壓刮殼,使堅(jiān)果的仁、衣分開(kāi),接著堅(jiān)果殼、仁、衣的混合物一起進(jìn)入到分離器2,栗仁在此被分離出,最后分離出的栗仁由栗仁研磨機(jī)4進(jìn)行碾磨、清洗,從而得到光潔的栗仁。這種堅(jiān)果脫殼技術(shù)是機(jī)械式脫殼去衣技術(shù)中比較獨(dú)特的技術(shù),具有脫殼效率高,自動(dòng)化程度高的優(yōu)點(diǎn)。但是,整套設(shè)備的堅(jiān)果損耗率較高,而且由于采用高溫燃燒將堅(jiān)果外殼、紅衣先行去除的預(yù)加工法,而燃燒的溫度較難控制,栗仁很容易熟化,甚至焦化,因此整套設(shè)備配備了栗仁研磨機(jī)4,將栗仁表面磨去以獲得干凈整潔的外表,有一定損耗。另外,擠壓機(jī)在去除殘余殼、衣時(shí)也很容易將部分熟化的栗仁擠碎,造成很大損耗。由于這套設(shè)備的技術(shù)相當(dāng)復(fù)雜,價(jià)格十分昂貴,只適合大型的堅(jiān)果精加工廠使用,因此不是機(jī)械式堅(jiān)果脫殼去衣技術(shù)的發(fā)展方向。2.2日本技術(shù)日本技術(shù)主要是JP59-156275公開(kāi)的技術(shù),采用不加熱干燥的常溫機(jī)械剝殼原理,其結(jié)構(gòu)如圖2.2所示,先將鮮堅(jiān)果用提升機(jī)7輸送到脫殼機(jī)上方進(jìn)入刮料機(jī)9,堅(jiān)果在刮料機(jī)中被從一端推到另一端,這樣在其下方的脫殼機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)輥刀6把堅(jiān)果外殼切破,而高速擊打鋼片8則高速擊打己被切破外殼的堅(jiān)果,將堅(jiān)果外殼打掉或打松。然后堅(jiān)果進(jìn)入旋轉(zhuǎn)殼仁分離機(jī)10(結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2.3,在這里堅(jiān)果被分配到一定大小的許多管子1內(nèi),壓縮空氣氣流由管底高速?zèng)_入,讓堅(jiān)果在管子內(nèi)高速旋轉(zhuǎn),殼隨氣流從管子的上端流出,進(jìn)入垃圾回收器,堅(jiān)果則在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的推動(dòng)下進(jìn)入下部的堅(jiān)果收集裝置3,此時(shí)堅(jiān)果只剩下紅衣未脫去。最后帶有紅衣的堅(jiān)果將進(jìn)入到專(zhuān)門(mén)的堅(jiān)果紅衣脫皮裝置(見(jiàn)圖2.4),這是一種采用高壓蒸汽快速旋轉(zhuǎn)脫去堅(jiān)果紅衣的旋轉(zhuǎn)脫皮機(jī),其工藝流程是堅(jiān)果進(jìn)入專(zhuān)門(mén)的種衣脫皮筒3,脫皮筒的內(nèi)襯塑制層(上有脫皮用小突起)在高溫高壓蒸汽的推動(dòng)下旋轉(zhuǎn),將堅(jiān)果表面的紅衣磨去。此裝置為非連續(xù)工作機(jī)構(gòu),每批堅(jiān)果在脫皮筒中停留60-90s,筒上蓋和下蓋在2的作用下打開(kāi),壓縮空氣沖入,脫去紅衣的堅(jiān)果靠自重落到傳送帶1上,而紅衣則被壓縮空氣吹走。這套日本脫殼設(shè)備的設(shè)計(jì)將脫堅(jiān)果的外殼與去紅衣分開(kāi),由兩組設(shè)備組成聯(lián)合作業(yè)機(jī)組,提高了堅(jiān)果的剝殼率,其栗仁破碎率較低。但是,此設(shè)備的堅(jiān)果紅衣去凈率仍較低,一般需要增設(shè)專(zhuān)門(mén)的紅衣二次去除設(shè)備。另外,這種機(jī)組結(jié)構(gòu)復(fù)雜,對(duì)部件的制造精度要求高。因此,整套設(shè)備的價(jià)格昂貴,其出口型價(jià)格高達(dá)十幾萬(wàn)美元,不適合在我國(guó)推廣使用。2.3國(guó)內(nèi)技術(shù)我國(guó)堅(jiān)果機(jī)械式脫殼去衣技術(shù)研究起步較晚,但發(fā)展較快,而且吸收了歐洲日本先進(jìn)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),發(fā)展出了適合我國(guó)國(guó)情的脫殼機(jī),其中已獲得發(fā)明專(zhuān)利就有十幾項(xiàng),以下舉出幾種最有代表性的機(jī)械。2.3.1廣東堅(jiān)果剝殼設(shè)備廣東省農(nóng)機(jī)研究所研制開(kāi)發(fā)的這種設(shè)備主要面向栗子粉、栗子醬和栗子露等對(duì)栗仁完整性要求較低,而且不需要將堅(jiān)果紅衣完全脫掉的加工場(chǎng)合。其結(jié)構(gòu)原理(見(jiàn)圖2.5)是采用直接機(jī)械鉤削(切削)撕脫堅(jiān)果外殼的剝殼原理,將帶齒鉤的組合刀具4鑲?cè)雱儦さ侗P(pán)6中,工作時(shí)通過(guò)剝殼刀盤(pán)的高速轉(zhuǎn)動(dòng),使堅(jiān)果在剝殼刀盤(pán)內(nèi)自由翻滾鉤削撕扯,將堅(jiān)果殼鉤碎撕脫達(dá)到剝殼的目的。撕脫式堅(jiān)果剝殼機(jī)的工作部件是由剝殼刀盤(pán)6和組合刀具4組成的,并且采用雙刀盤(pán)、雙工位剝殼形式,剝殼刀盤(pán)用鑄鋁合金材料制成,其上均布8組組合刀具和2塊拋料板。拋料板是為使盤(pán)內(nèi)的堅(jiān)果剝殼均勻而設(shè)置的,為使不同品種、大小的堅(jiān)果均能剝殼,并降低破碎率,還可通過(guò)調(diào)整刀具到盤(pán)面的高度、剝殼刀盤(pán)的轉(zhuǎn)速(變頻調(diào)速)及剝殼時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種設(shè)備的缺點(diǎn)是適用范圍窄,加工能力低,因此僅僅應(yīng)用于小工廠的堅(jiān)果加工生產(chǎn)上,沒(méi)有廣泛推廣價(jià)值。2.3.2云南林業(yè)科學(xué)院新型堅(jiān)果脫皮機(jī)這是云南省林業(yè)科學(xué)院開(kāi)發(fā)的一種獨(dú)具一格的新型堅(jiān)果脫皮機(jī)(見(jiàn)圖2.6)該機(jī)有一可轉(zhuǎn)動(dòng)的水平刀盤(pán)11,其上是一帶有螺旋導(dǎo)向槽19的導(dǎo)向盤(pán)7和進(jìn)料斗8,刀盤(pán)上有放射布置的刀片10和排渣槽,其外緣還設(shè)有帶柔性摩擦物的內(nèi)、外摩擦筒。該機(jī)的工作原理十分簡(jiǎn)單,與工業(yè)用刨床的原理基本相同,工作時(shí)由電機(jī)巧帶動(dòng)刀盤(pán)11高速旋轉(zhuǎn),同時(shí)堅(jiān)果自進(jìn)料斗8落到刀盤(pán)中部,因離心力的作用,堅(jiān)果在水平導(dǎo)向盤(pán)7上螺旋導(dǎo)向槽的引導(dǎo)下由刀盤(pán)中部向外緣滾動(dòng)推進(jìn),堅(jiān)果在不斷滾動(dòng)向前的過(guò)程中,高速旋轉(zhuǎn)的刀片10與滾動(dòng)的堅(jiān)果存在同向速度差,從刀片刨削堅(jiān)果(刨削量在0.2-O.Smm之間),因堅(jiān)果沿螺旋導(dǎo)向槽19不斷翻滾滾動(dòng),堅(jiān)果周身都受到刨削,經(jīng)刨削后的堅(jiān)果自刀盤(pán)邊緣拋出后落入內(nèi)摩擦筒5和外摩擦筒之間,在重力和高速轉(zhuǎn)動(dòng)的柔性摩擦物4的作用下,自上而下作螺旋運(yùn)動(dòng),摩擦物將栗仁上的殘余紅衣進(jìn)一步清除。此脫殼機(jī)與傳統(tǒng)的脫殼機(jī)原理有所不同,采用刨切原理,使得加工效率提高,可連續(xù)作業(yè),堅(jiān)果外殼紅衣脫盡率)80,栗仁破損率ddmin.=75mm(dd1根據(jù)P295表13-4查得)表3-2V帶帶輪最小基準(zhǔn)直徑槽型YZABCDE205075125200355500由機(jī)械設(shè)計(jì)P295表13-4查“V帶輪的基準(zhǔn)直徑”,得=250mm 誤差驗(yàn)算傳動(dòng)比:(為彈性滑動(dòng)率)誤差符合要求帶速滿足5m/sv300mm,所以宜選用E型輪輻式帶輪??傊?,小帶輪選H型孔板式結(jié)構(gòu),大帶輪選擇E型輪輻式結(jié)構(gòu)。帶輪的材料:選用灰鑄鐵,HT200。3.7確定帶的張緊裝置選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,調(diào)整方便的定期調(diào)整中心距的張緊裝置。3.8計(jì)算壓軸力由機(jī)械設(shè)計(jì)P303表1312查得,A型帶的初拉力F0133.46N,上面已得到=153.36o,z=4,則對(duì)帶輪的主要要求是質(zhì)量小且分布均勻、工藝性好、與帶接觸的工作表面加工精度要高,以減少帶的磨損。轉(zhuǎn)速高時(shí)要進(jìn)行動(dòng)平衡,對(duì)于鑄造和焊接帶輪的內(nèi)應(yīng)力要小,帶輪由輪緣、腹板(輪輻)和輪轂三部分組成。帶輪的外圈環(huán)形部分稱(chēng)為輪緣,輪緣是帶輪的工作部分,用以安裝傳動(dòng)帶,制有梯形輪槽。由于普通V帶兩側(cè)面間的夾角是40,為了適應(yīng)V帶在帶輪上彎曲時(shí)截面變形而使楔角減小,故規(guī)定普通V帶輪槽角為32、34、36、38(按帶的型號(hào)及帶輪直徑確定),輪槽尺寸見(jiàn)表7-3。裝在軸上的筒形部分稱(chēng)為輪轂,是帶輪與軸的聯(lián)接部分。中間部分稱(chēng)為輪幅(腹板),用來(lái)聯(lián)接輪緣與輪轂成一整體。表3-5普通V帶輪的輪槽尺寸(摘自GB/T13575.1-92)項(xiàng)目符號(hào)槽型YZABCDE基準(zhǔn)寬度bp5.38.511.014.019.027.032.0基準(zhǔn)線上槽深hamin1.62.02.753.54.88.19.6基準(zhǔn)線下槽深hfmin4.77.08.710.814.319.923.4槽間距e80.3120.3150.3190.425.50.5370.644.50.7第一槽對(duì)稱(chēng)面至端面的距離fmin67911.5162328最小輪緣厚55.567.5101215帶輪寬BB=(z-1)e+2fz輪槽數(shù)外徑da輪槽角32對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)直徑dd60-34-80118190315-3660-47560038-80118190315475600極限偏差10.5V帶輪按腹板(輪輻)結(jié)構(gòu)的不同分為以下幾種型式:(1)實(shí)心帶輪:用于尺寸較小的帶輪(dd(2.53)d時(shí)),如圖3-2a。(2)腹板帶輪:用于中小尺寸的帶輪(dd300mm時(shí)),如圖3-2b。(3)孔板帶輪:用于尺寸較大的帶輪(ddd)100mm時(shí)),如圖3-2c。(4)橢圓輪輻帶輪:用于尺寸大的帶輪(dd500mm時(shí)),如圖3-2d。(a)(b)(c)(d)圖3-2帶輪結(jié)構(gòu)類(lèi)型根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果,可以得出結(jié)論:小帶輪選擇實(shí)心帶輪,如圖(a),大帶輪選擇孔板帶輪如圖(c)3.8主軸結(jié)構(gòu)圖根據(jù)以上的分析計(jì)算,可初步得出主軸的結(jié)構(gòu)如圖4-7所示:圖4-7主軸結(jié)構(gòu)圖3.9主軸組件的驗(yàn)算主軸在工作中的受力情況嚴(yán)重,而允許的變形則很微小,決定主軸尺寸的基本因素是所允許的變形的大小,因此主軸的計(jì)算主要是剛度的驗(yàn)算,與一般軸著重于強(qiáng)度的情況不一樣。通常能滿足剛度要求的主軸也能滿足強(qiáng)度的要求。剛度乃是載荷與彈性變形的比值。當(dāng)載荷一定時(shí),剛度與彈性變形成反比。因此,算出彈性變形量后,很容易得到靜剛度。主軸組件的彈性變形計(jì)算包括:主軸端部撓度和主軸傾角的計(jì)算。3.9.1支承的簡(jiǎn)化對(duì)于兩支承主軸,若每個(gè)支承中僅有一個(gè)單列或雙列滾動(dòng)軸承,或者有兩個(gè)單列球軸承,則可將主軸組件簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁,如下圖2-8所示;若前支承有兩個(gè)以上滾動(dòng)軸承,可認(rèn)為主軸在前支承處無(wú)彎曲變形,可簡(jiǎn)化為固定端梁,如圖2-9所示:圖4-8主軸組件簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁圖4-9主軸組件簡(jiǎn)化為固定端梁此次設(shè)計(jì)的主軸,前支承選用了一個(gè)雙列向心短圓柱滾子軸承和兩個(gè)推力球軸承作為支承,即可認(rèn)為主軸在前支承處無(wú)彎曲變形,可簡(jiǎn)化為上圖2-9所示。3.9.2主軸的撓度查材料力學(xué)I第188頁(yè)的表6.1,對(duì)圖2-9作更進(jìn)一步的分析,如下圖2-10所示:根據(jù)圖2-10,可得此時(shí)的最大撓度=其中,F(xiàn)主軸前端受力。此處,F(xiàn)=F=1213.1NlA、B之間的距離。此處,l=a=12cm圖4-10固定端梁在載荷作用下的變形E主軸材料的彈性模量。45鋼的E=2.110N/cmI主軸截面的平均慣性矩。當(dāng)主軸平均直徑為D,內(nèi)孔直徑為d時(shí),I=。此處,D=35故可計(jì)算出,主軸端部的最大撓度:=-1.8710mm3.9.3主軸傾角主軸上安裝主軸和安裝傳動(dòng)齒輪處的傾角,稱(chēng)為主軸的傾角。此次設(shè)計(jì)的主軸主要考慮主軸前支承處的傾角。若安裝軸承處的傾角太大,會(huì)破壞軸承的正常工作,縮短軸承的使用壽命。根據(jù)圖2-10,可得此時(shí)的最大傾角=其中,F(xiàn)主軸前端受力。此處,F(xiàn)=Fz=1213.1NlA、B之間的距離。此處,l=a=12cmE主軸材料的彈性模量。45鋼的E=2.110N/cmI主軸截面的平均慣性矩。當(dāng)主軸平均直徑為D,內(nèi)孔直徑為d時(shí),I=。此處,D=133故可計(jì)算出,主軸傾角為:=-2.310rad查特殊磨頭設(shè)計(jì)第一冊(cè)中機(jī)械部分的第670頁(yè),可知:當(dāng)x0.0002Lmm0.001rad時(shí),剛性主軸的剛度滿足要求。此處的x,即為最大撓度和最大傾角,L為主軸支承跨距。將已知數(shù)據(jù)和代入,即可得:初步設(shè)計(jì)的主軸滿足剛度要求。1求作用在帶輪上的力因已知低速級(jí)帶輪的直徑為500而F8926.93NFF3356.64NFFtan4348.162315.31N圓周力F,徑向力F及軸向力F的方向如圖5.1所示。圖4-11軸的載荷分布圖2初步確定軸的最小直徑(1)先按課本式(15-2)初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)課本,取,于是得11260.36(2) 軸上的零件的周向定位帶輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按90mm由課本表6-1查得平鍵截面bh25mm14mm,鍵槽用鍵槽銑刀加工,長(zhǎng)為70mm,同時(shí)為了
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